长庆油田分公司第二采油厂集输大队 甘肃庆阳 745100
摘要:通过对多种集输原油脱水工艺在原料组成、脱水效果、投资等方面进行比较，认为负压闪蒸工艺处理集输原油是可行的，工艺流程与油田地面原油稳定工艺类似，但由于两个工艺的原料组成差异较大，部分流程需要优化。通过标定装置运行参数，发现PRO/II流程模拟软件对界面张力计算存在一定偏差，在油包水的乳化液脱水计算中显现的更为明显，在集输原油闪蒸脱水设计中，减压塔的操作温度应比PRO/II模拟值过热29.5℃较为合适。
关键词:集输原油;炼制;脱水;界面张力;设计
原油产生的污水直接排放已不满足当今的环保要求，回收污水中的集输原油既可降低对环境的污染，又可增加企业附加值。为此都增设了撇油设施，对原油产生的污水进行预处理，同时浓缩油。关于回收油的炼制方法，目前国内各企事业单位有很多相关研究报导，要么直接送至常减压装置电脱盐入口，要么在延迟焦化装置的各个位置进行选择性注入。由于产生的油含水质量分数高达10%～50%，且存在乳化现象，而水的气化体积非常大，直接炼制影响接收装置的正常操作。如何进行深度脱水是个较困难的问题，实践证明，负压闪蒸脱水工艺是可行的。本文通过集输原油的来源、性质、炼制要求及炼制工艺对比，阐述了负压闪蒸脱水工艺的优势及适用条件。集输原油组成复杂，且乳化严重，通过标定生产实践提出几点建议供设计参考。
1 集输原油的来源
在正常生产操作和开停工过程中，不可避免的产生原油产生的污水，主要来自于常减压蒸馏装置的电脱盐切水、设备检修冲洗水、加氢裂化、加氢精制等装置的过滤器切换清网、油品灌区沉降切水、各个装置的操作波动调整排水、化验分析设备的排污、设备密封间隙的跑、冒、滴、漏以及地面清洗等各个环节排水，各种原油产生的污水的排放经原油产生的污水系统汇集、隔油、浮选、聚集之后的油俗称集输原油。
2 集输原油的性质
集输原油因产生的部位较多，组成较为复杂，从较轻的汽油馏分到较重的渣油馏分都会出现，而从常、减压装置电脱盐切水排出的原油占比较大，经长时间沉降的集输原油具有含水高，含水质量分数高达10%～50%，乳化严重，W/O和O/W型乳化液共存，含盐、含胶质、沥青质、杂质含量高以及老化程度严重等特点。
3 集输原油的炼制要求
目前我国各尝试了多种集输原油炼制方案，虽然实现了集输原油炼制，但都存在着诸多问题，主要表现为集输原油的水含量高，易导致接收装置操作波动，造成相应经济损失，增加作业强度和操作风险，下面列出几个目前国内比较典型的回造成集输原油炼制困难最主要的因素就是水含量高，对集输原油进行脱水，是解决集输原油安全、平稳炼制的首要问题。
4 脱水工艺选择与设计建议
4.1 脱水工艺的选择
4.1.1重力分离法
当油、水的相对密度不同时，组成一定的油水混合物在一定的压力和温度下达到相平衡状态，根据斯托克斯公式的运动规律，相对较轻的组分上移，相对较重的组分下移，体系形成油相、水两相，达到油水分离的目的。
4.1.2离心分离法
当油、水相对密度不同时，使组成一定的油水混合物在离心机作用下高速旋转，产生不同的离心力，由于离心设备可以达到非常高的转速，产生高达几百倍重力加速度的离心力，将油水分离开。
4.1.3电场脱水法
电场脱水法的基本原理是利用水是导体，油是绝缘体这一物理特性，将W/O型原油乳状液置于电场中，乳状液中的水滴在电场作用下发生变形、聚结而形成大水滴从油中分离出来。
4.1.4闪蒸脱水法
与原油稳定工艺类似，含水集输原油经过加热，在一定温度压力下，使水及以下轻组分发生汽(气)化后，经分离器一次闪蒸的过程，达到气液分离的目的，脱除原料中的水。
4.1.5集输原油脱水工艺的选择
对比不同脱水工艺方法，重力分离法虽是最简单的脱水工艺，只需设置一个沉降罐提供足够长的沉降时间即可，但该方法不适用于乳化液的油水分离。如果配比破乳剂，因炼厂重污油水含量占比很大，破乳剂消耗大，实践证明，即使增加破乳剂，的集输原油脱水效果也不是很理想。的集输原油中很大一部分来自常减压装置电脱盐系统乳化油，在破乳剂作用下很难破乳和脱水;离心分离脱水工艺属于机械式分离，需要提供足够的动力，流程复杂，能耗高，一次投入高，对乳化液的油水分离效果有限;电场脱水工艺类似常减压装置电脱盐设施，不但产生较高的能耗和投资，而且很难处理来自常减压装置电脱盐切出的乳化集输原油;闪蒸脱水工艺与油气田的原油稳定工艺类似，通过预热原料，使原料中的水及轻组分气化，在闪蒸塔中进行一次分离即可达到脱水的目的。O/W型乳化液在水汽化过程中水相蒸发，油相落入塔底，水相汽化上移。W/O型乳化液首选在相界面内部受热气化，当蒸汽压达到一定高度后冲破油水界面张力作用，水蒸气上移，油相落入塔底，因此该工艺即适用与O/W型乳化液，又适用于W/O型乳化液。该工艺流程简单，集输原油脱水指标可以达到含水质量分数3‰以下。该方案由于能耗较其他方案偏高，对于热量过剩的炼厂，优势更为明显。
4.2 设计建议
4.2.1闪蒸温度需要30℃左右的过热
应用PRO/II流程模拟软件的立方型状态方程(PR方程)，热力学计算选用SIMSCI默认算法，传递性质计算选用软件自带石油关联包，液相粘度采用API标准算法，对闪蒸脱水系统进行物料及能量平衡计算，为充分利用厂区现有低温热，闪蒸系统采用负压操作，操作压力设定30kPaA。当产品含水质量分数达到3‰时，计算操作温度68.5℃，实际操作温度需要98℃，比计算温度高出29.5℃，导致该现象的主要原因是由于的集输原油中，不仅含有水包油型乳化液，还有油包水型乳化液，而油包水型乳化液的表面存在油水界面张力，油膜内部的水汽化需要克服界面张力的束缚才能脱除。
4.2.2减压塔的配置
由闪蒸脱水的目的决定了该塔主要控制指标为塔底轻关键组分H2O的含量，通过一次相平衡即可实现，但在实际工程设计中，建议在塔的进料下部增设3～5层挡板，目的在于当进料中的液滴进入塔内，受重力作用加速下移，当油包水型乳化液快速撞向挡板的瞬间发生形变破裂，降低界面张力，迫使油膜内的水蒸气逃逸并上升，起到进一步脱水的作用。
4.2.3机泵的备用
集输原油含水量在10%～50%左右变化，同一储罐，上部与下部含水量差别也较大，好在该变化是呈线性的，在实际生产过程中，塔顶的水量和塔底油油量均会随原料组成逐渐发生变化，因此，在设计过程中应考虑泵的备用问题，不一定是同规模两台泵一开一备方案，要综合考虑罐区油罐的生产操作方案。
4.2.4设备布置
闪蒸塔进料线为气液两相流，为避免管线震动，进料预热流程的最后一级加热器应与闪蒸塔进料口尽可能近，使最后一级加热器的出口管线至塔的距离最短，并做好应力分析。
4.2.5管径设计
由于集输原油介质来源广，组成复杂，且含有泥沙，脱水塔的进料线为气液两相流，流速不宜过快，不宜大于15m/s，防止发生冲刷腐蚀。
5 结论
通过对多种集输原油脱水工艺在原料组成、脱水效果、投资等方面进行对比，认为负压闪蒸工艺处理集输原油是可行的。由于PROII流程模拟软件对界面张力计算存在一定偏差，计算的平衡温度较实际操作低30℃左右，建议在设计阶段适当提高设备、设施的设计温度。本文给出了一些设计建议，供新建装置在设计时参考，包括减压塔的挡板配置、机泵的备用原则及设备布置及管径设计等。
参考文献：
[1]任满年，董力军.集输原油回收方法的研究［J］．石油炼制与化工，2006，37(4):59－62.
[2]杨小莉，陆婉珍.有关原油乳状液稳定性的研究［J］．油田化学，1998，15(1):88－97.
[3]李青松.集输原油回收工艺的改进［J］．安全、健康和环境，2009，4(12):25－26.
[4]王春梅，谷和平.含油废水处理方法［J］．化工时刊，2000(10):1－4.
[5]许海梁，熊德琪，殷佩海.船舶油污水处理技术进展［J］．交通环保，2000，21(3):5－9.