常减压装置加工进口高硫高盐高酸原油
陈立义 陈正辉 张建 蒋思武
中石化金陵分公司 （南京210033）
摘要 对三套常减压装置加工劣质进口原油的过程中出现的一系列问题的解决方法做了总结，希望对同类装置有一定的借鉴作用。
关键词 原油电脱盐 掺炼比 环保 高温缓蚀剂
1 前言
三套常减压装置原设计加工中东轻质原油，加工能力为500×104 t/a，包括电脱盐、常压蒸馏、减压蒸馏、稳定系统以及电化学精制系统。随着原油加工利润的逐渐降低，而加工高硫、高盐、高酸值等品质较差的进口原油对提高经济效益作用非常明显，为了降低原油采购成本，增加我公司原油加工利润，从2003年10月陆续进厂几种劣质进口原油:瑞斯查比、玛利姆及魁托油等，其中瑞斯查比和玛利姆均为我公司加工的新油种，几种油性质均较差（见表1），加工难度较大。
表1 近几个月来加工的几种进口油性质
项 目
瑞斯查比
玛利姆
魁托
埃尔宾（Albian）
密度/( -3)
5
4
8
6
盐含量/(-1)
570
酸值（KOH）/( -1)
硫含量，%
因此进一步摸清本装置在加工高硫、高盐、高酸值等品质较差的原油所存在的问题，并找出相应的改进措施，为以后加工此类原油提供经验，是非常必要的。
2 加工劣质进口油种存在问题
原油脱后含盐偏高，合格率下降
造成原油脱后含盐偏高的根本原因是原油性质较差，含盐量过大。而电脱盐罐的脱盐效率不可能无限制地提高，比如原油脱前含盐在 150 mg/L以上，即使脱盐效率高达98%，脱后含盐仍然大于3 mg/L，超过原油脱后含盐不大于3 mg/L的工艺指标。另外玛利姆与魁托油不但盐含量高，且比重也大，原油性质过重还直接导致原油进脱盐罐温度过低，使脱盐效率下降。
腐蚀问题
加工高硫、高盐、高酸值原油时，原油中的氯化物和硫化物，在原油被蒸馏过程中受热分解或水解，产生氯化氢和硫化氢，高温下还有有机酸、活性硫等腐蚀介质， 解决得不好，必将加速对设备的腐蚀，不但使开工周期缩短，同时腐蚀后产生的金属离子进入蜡油渣油等原料中，还会影响到加氢裂化等下游装置的平稳生产。低温部位的腐蚀防护主要是通过“一脱三注”（电脱盐注破乳剂，塔顶馏出线注氨、注缓蚀剂、注水）来解决，同时高温部位的腐蚀防护问题也显得越来越重要。
劣质外油加工的“三废”处理问题
加工进口原油对安全和环保带来影响的主要是高硫油。在加工高硫油瑞斯查比油时，其中感到棘手的问题是废气和废水。废气主要为三顶不凝气，废水主要为电脱盐排水和三顶排水。
本装置原设计炼中东油三顶瓦斯量为%，但在加工高硫油瑞斯查比油时，三顶瓦斯量高达%～%，主要是由于其硫含量高达%，在加工过程中，随着温度的升高，裂解气远高于一般原油，在减压部分，矛盾尤为突出，正常情况下减顶尾气是去加热炉燃烧的，但由于减顶裂解气量过大，加热炉烧不掉，造成抽真空系统背压上升、真空度波动，只有改部分放空，不但造成了浪费，同时也严重污染了大气。
三顶排水主要是指初馏塔顶排水、常压塔顶排水以及减压塔顶排水。初顶排水是电脱盐脱后残留水，进入初馏塔后汽化，经塔顶冷却系统冷凝后成液态进入初顶回流及产品罐排到D116；常顶排水主要是塔底及侧线汽提蒸汽经塔顶冷却系统冷凝后成液态进入常顶回流及产品罐排到D116，减顶排水主要是减压抽真空蒸汽及减底吹汽经塔顶冷却系统冷凝后成液态进入减顶分液罐。主要在加工高硫油瑞斯查比油时矛盾比较突出，三顶排水H2S含量较大，若直接排入隔油池，则挥发出大量的H2S气体，不但污染环境，也威胁着操作人员的健康。
3 解决方案
工艺调整与技术改造相结合，确保电脱盐系统正常
首先探索合适的掺炼比例，确保脱前原油的盐含量控制在一定范围之内。常减压装置的电脱盐系统，在设计时脱盐效率都有上限，若高盐原油掺炼比例过高，则脱前原油盐含量也高，即使电脱盐系统脱盐效率达到最理想的状态，脱后含盐仍然超标，不能满足脱后含盐不大于3 mg/L的 工艺指标。为更好的进行脱盐，国外对进炼油厂的原油作了一定的限制，美国西欧规定不大于50 mg/L，日本从中东进口的原油规定10～24 mg/L，前苏联规定不大于40 mg/L 。分公司有关领导及技术质量处、生产计划处、车间经过摸索根据原油性质适当调整原油掺炼比，如加工盐含量较高的玛利姆原油时，将玛利姆油与沙轻油进行4：6掺炼，控制了脱前原油的盐含量。
脱盐温度低，这在加工重质高盐原油玛利姆原油时矛盾尤为突出。本装置换热网络是按照窄点理论、以中东轻油（轻收%）为依据设计的，原油进入电脱盐系统可达121 ℃，能满足原油电脱盐所需的温度；而实际加工的油种较重，比如玛利姆油轻收只有%，掺炼轻油后轻收也不过只34%左右，导致原油脱前换热温度仅为107℃左右，影响原油脱盐效果,为此我们靠开脱后换热器副线将热量前移来提高脱盐温度。
为解决二级脱盐罐注水后降低了原油进罐温度，影响了二级电脱盐的脱盐效率问题，对脱盐注水罐D115进行技术改造，增加内盘管，在必要时通过内盘管用蒸汽对脱盐注水加热，最终将原油进罐温度控制在118℃左右，基本达到脱盐所需的温度，确保脱盐效果。
在加工高盐、重质原油过程中我们还通过优化原油电脱盐其它工艺条件— 电场强度、原油混合强度、注水量、选用两种高效破乳剂等一系列措施来进一步改善原油脱盐效率。原来选用的电场强度一级为 kV/cm，二级为 kV/cm，在加工玛利姆油与魁托油时，经过调整一级提高至 kV/cm，二级提高至 kV/cm；原油混合强度由45 kPa左右，提高至80 kPa左右；原油一次注水量由5%左右提高至8%，二级排水回注一级（见表2）。在加工魁托油时，我们通过对破乳剂的筛选与摸索，发现WP2088和OA-3按照一定比例混合使用效果较好，脱盐罐送电稳定，排水清白，基本不带油。
表2 电脱盐系统部分操作条件
项 目
指标
电脱盐温度/℃
118
一次注水量，%
8
电场强度：一级/(-1)
二级/(-1)
混合强度/kPa
80
增注高温缓蚀剂
为解决加工高硫、高盐、高酸值原油高温部位腐蚀加剧问题，降低蜡油金属离子含量，2003年12月装置开始试注高温缓蚀剂205A。205A以高分子量、高沸点有机聚合物为原料，可在金属材质表面形成吸附性保护膜，使环烷酸等有机酸与金属表面隔离，以达到保护材质的目的。试验采取一点注入法，即减二中回流入口注入，保护整个减压系统。成膜期注入量为减二中流量的150 ug/g，正常期为60 ug/g。注剂前后采集的数据见表3、4。从采集的数据看出，减压二、三线铁离子对比下降幅度较大，重点腐蚀部位减三线缓蚀率超过80%，表明高温部位注缓蚀剂已见成效。
表3 注入前侧线油铁离子分析 mg/kg 表4 注入后侧线油铁离子分析 mg/kg
时 间
减二线
减三线
03-12-22
03-12-23
03-12-24
＜
＜
03-12-25
＜
＜
03-12-26
＜
03-12-29
＜
03-12-30
04-01-05
＜
04-01-06
＜
＜
平均值
缓蚀率, %
时 间
减二线
减三线
03-11-20
03-11-21
03-11-22
2
03-11-23
03-11-24
03-11-25
03-11-26
03-11-27
03-11-28
1
平均值
注：计算平均值时＜按照计算。
工艺调整与技术改造相结合，搞好三废的回用
针对加工高硫油三顶气较多的问题，我们采取工艺调整与技术改造相结合，搞好三顶气的回用。为降低初顶气，我们将初馏塔操作压力由 MPa提高到 MPa，使原油中的轻烃绝大部分溶解于初顶油中，初顶油再送至稳定部分回收液态烃。
三顶气中最难解决的是减顶尾气，它已成为加工高硫油的瓶颈之一，正常情况下减顶尾气是去加热炉燃烧的，但由于加工高硫油减顶尾气量大，而用于烧减顶尾气的只有一个真空瓦斯咀，为此增加三个真空火咀，专门用于燃烧减顶尾气，解决了因减顶裂解气烧不完而造成的减压抽真空系统 背压超标问题，至此减顶尾气全部到加热炉燃烧，实现了减顶尾气放空全部关闭，也解决了加工高硫油时减顶尾气对大气的污染问题。
为解决三顶排水对环境保护的影响，加工高硫油时三顶排水全部改去硫磺回收车间，但在加工瑞斯查比油时，初、常顶排水缓冲罐D116放空及溢流线仍挥发出大量气体，气体中H2S浓度相当大，造成D116周围H2S浓度严重超标，为此对D116放空系统进行改造，溢流线增加阀门、罐顶放空增加去火炬系统，平稳生产时溢流线阀关，罐顶放空去火炬系统，彻底解决D116挥发气对环境的污染问题。
4 结束语
通过采取了积极的工艺调整和技改措施，以及高温缓蚀剂的应用，解决了装置加工高硫高盐高酸值原油所存在的问题，给装置长周期安全运行打下了坚实基础。
