原油含鹽水的多重隱患:忽視預處理將帶來高昂代價
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從地下開采出的各類原油均含有大量水分、無機鹽類(如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂)以及有機鹽與其他雜質(zhì)。其中,大部分無機鹽溶于水,形成鹽水體系。盡管原油在開采后已在油田完成初步的脫鹽與脫水工序,但在輸送至常減壓裝置時,其中依然殘留一定比例的鹽分和水分。這些殘留的鹽與水,不僅干擾裝置運行的穩(wěn)定性并推高能耗,還會顯著加劇設(shè)備腐蝕風險,損害最終產(chǎn)品品質(zhì),并對下游裝置的生產(chǎn)效率產(chǎn)生不利影響。正因如此,各大煉油企業(yè)均高度重視原油的脫鹽工序。原油脫鹽已不再僅僅是常減壓蒸餾工藝中“一脫四注”防腐措施的一個環(huán)節(jié),而是提升為原油預處理過程中不可或缺的關(guān)鍵步驟。
金屬鹽類對原油加工過程的干擾作用
原油中所含金屬主要以兩種形態(tài)存在:一類為油溶性的金屬化合物或有機鹽,它們以溶解形式分布于原油中;另一類為水溶性的堿金屬或堿土金屬鹽類,極少部分以懸浮結(jié)晶態(tài)存在,絕大多數(shù)溶于水,并以乳化液形式分散于原油內(nèi)部。統(tǒng)計顯示,約90%的鈉鹽、約10%的鈣鹽與鎂鹽屬于水溶性鹽類。
1. 推高系統(tǒng)能耗。脫鹽后原油中殘留的水分,在原油加熱過程中蒸發(fā),吸收大量熱能,導致燃料消耗上升;此外,當原油流經(jīng)換熱器、加熱爐等設(shè)備時,水分受熱蒸發(fā),鹽類析出并沉積于管壁,顯著降低傳熱效率。
2. 干擾裝置穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。原油中的水分在換熱流程中隨溫度上升逐漸汽化,致使管路壓降增大,容易引發(fā)管道與換熱設(shè)備的靜密封泄漏,影響設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。同時,大量水分汽化還會加大塔器氣相負荷,造成常減壓裝置操作波動,嚴重時甚至引發(fā)沖塔事故。
3. 加速設(shè)備腐蝕進程。原油中的無機鹽(如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂)在高溫下發(fā)生水解,生成具有腐蝕性的氯化氫,對常減壓裝置塔頂系統(tǒng)造成侵蝕。研究表明,氯化鎂約在120℃即可開始水解,若存在環(huán)烷酸,氯化鈉在約300℃也會發(fā)生水解。此類反應既可在水溶液中進行,也可借助鹽自身的結(jié)晶水完成。干燥的氯化氫不具備腐蝕性,但遇水后形成鹽酸,從而對初餾塔(閃蒸塔)、常壓塔與減壓塔塔頂系統(tǒng)造成強烈腐蝕。
4.損害下游裝置催化劑活性。原油中所含的鎳、鈉、鐵等金屬雜質(zhì),經(jīng)常減壓裝置處理后會富集于渣油中。這些金屬隨渣油進入后續(xù)加工單元,將嚴重影響下游催化劑的性能。例如,鈉會破壞催化裂化過程中分子篩催化劑的結(jié)構(gòu);鎳沉積于催化劑表面,促進非選擇性裂化反應,導致氫氣與焦炭生成量增加;而鐵離子鹽類則可能引起加氫催化劑床層壓降上升。
隨著工藝進步,目前對原油含鹽量已提出明確限制。出于防腐考慮,要求脫鹽后原油含鹽量低于5mg/l;而為保障二次加工過程中催化劑的穩(wěn)定性,則需實施深度脫鹽,將含鹽量控制在3mg/l以下。