超聲波-電脫鹽組合工藝在大型原油生產(chǎn)中的應用

超聲波-電脫鹽組合工藝在大型原油生產(chǎn)中的應用

定期減壓裝置是油壓機的主要部件，電壓機的裝置是定期減壓裝置的第一個加工過程。電壓鹽的優(yōu)缺點直接關(guān)系到后續(xù)加工過程中的催化劑消耗、裝置的開始周期和環(huán)境耗竭等指標。煉油企業(yè)普遍采用的破乳方法是添加破乳劑。如今破乳劑破乳的局限性越來越明顯了。首先它適應性差,原油性質(zhì)改變,破乳劑就得調(diào)整;費用高,影響生產(chǎn)成本。其次,破乳劑有污染,與當前的環(huán)保要求不相符。目前電脫鹽工序較先進的有原油高速電脫鹽技術(shù)、新型脈沖式電脫鹽技術(shù)、超聲波—電脫鹽組合工藝技術(shù)。我公司經(jīng)充分調(diào)研后決定采用超聲波—電脫鹽組合工藝技術(shù),2010年停工檢修對電脫鹽單元進行了改造。本工作主要集中在超聲波-電脫鹽技術(shù)DCS的組態(tài)上,由于其操作要求較靈活多變,在DCS實現(xiàn)上具有一定難度。如何利用現(xiàn)有技術(shù)、簡單直觀的實現(xiàn)工藝要求是本文討論的重點。1常減量裝置改造呼和浩特石化公司常減壓裝置是由洛陽設(shè)計院設(shè)計,1992年9月投產(chǎn)。生產(chǎn)運行過程中,為適應全廠生產(chǎn)發(fā)展需要常減壓裝置歷經(jīng)幾次重大改造,到目前為止,裝置處理能力達到150萬t/年。其中在1995年8月,儀表自控部分改造為HONEYWELL的TDC-3000DCS集散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)有兩對冗余的APMM控制器,共46塊IOP卡件。2超聲波-電離鹽集成技術(shù)和sd的實施2.1超聲換能器利用超聲波的物理作用方式,由振蕩器產(chǎn)生頻率可調(diào)的(18K-22KHz)電子震蕩,經(jīng)前置放大功率放大后通過輸出變壓器,施加于位于水套內(nèi)的超聲換能器,產(chǎn)生波動-位移效應,并由機械震蕩產(chǎn)生超聲波,直接作用于管道內(nèi)流過的原油,破壞油水乳化結(jié)構(gòu),增強油水在電場與重力的作用下的分離能力。利用這項技術(shù)可以在保持電脫鹽裝置原流程基本不變的情況下,通過在原油出混合器之后進脫鹽罐之前增設(shè)一條同徑副線,并在此副線兩頭安裝超聲波發(fā)生器就可實現(xiàn)對注水原油發(fā)射出順逆流超聲波,使乳化液受到超聲波的物理激發(fā)效應而強化了破乳效果。2.2測試結(jié)果和討論①本次改造在每級電脫鹽罐前的副線上設(shè)置1個換能器即投用1個作用區(qū),每1個作用區(qū)由2個超聲波發(fā)生器,兩級電脫鹽共有4個超聲波發(fā)生器,由每級電脫鹽罐的2路變壓器初級電流平均值控制超聲波功率輸出。②每個發(fā)生器均設(shè)置手動和自動程序控制,手自動可切換操作,自動顯示控制輸出、功率指示,手動顯示設(shè)定輸出、功率指示。自動程序控制由計算機控制;手動控制由操作人員根據(jù)原油的導電性質(zhì),即電流的大小,根據(jù)經(jīng)驗,設(shè)定超聲波功率。4路指示回路提供4～20mA的有源信號,分別顯示相應的超聲波實際輸出功率,對應超聲波的功率量程為0～1500W,顯示在操作界面上,供操作人員觀察。在超聲波功率的自動程序控制中,設(shè)計采用每級電脫鹽罐的2個電流的算術(shù)平均值,分別控制每一級2路超聲波發(fā)生器輸出功率。4路超聲波功率的計算值公式:P=C-F×I式中:P-超聲波輸出功率,點名POWER。C-可變常數(shù)值,點名為CONST。F-可變系數(shù)值,點名為FACTOR。I-為電脫鹽變壓器平均電流,本次改造前已有此測點。以下是每個作用區(qū)新做的點組態(tài):編程人員需將超聲波功率POWER換算為相應的4～20mA的控制信號及DCS百分數(shù)。當一段時間原油性質(zhì)發(fā)生較大變化時,可變常數(shù)值與可變系數(shù)值由操作人員根據(jù)經(jīng)驗修正,用以調(diào)節(jié)輸出功率大小。設(shè)計分別將CONST、FACTOR的設(shè)定-調(diào)節(jié)框設(shè)置在屏幕上。③此次開發(fā)組態(tài)的難點在于功率控制的手動自動切換上,當手動控制時可做一手操器,直接輸入0～100%的輸出值;但當自動控制時,它要求是一個開環(huán)控制,直接將當時由電流計算出的功率值賦給輸出值。而對于DCS,只要是組成一個回路,它總是閉環(huán)的,要求有測量值、設(shè)定值和輸出值,以至于沒有適合廠家要求的回路方式。經(jīng)過研究,決定組一個普通的AUTOMAN手操器HC,在這個手操器回路上再做文章。當手操器回路打到MAN(手動)方式時,直接可以手動設(shè)定0～100%的輸出值,調(diào)整對應0～1500W的功率;當自動控制時,將手操器回路的模式改為串級,此時功率計算值當做它的設(shè)定值,轉(zhuǎn)換到0～100%后直接賦給手操器回路的輸出作為當前的輸出值。在DCS上單獨做一畫面,如下圖所示,以表格形式體現(xiàn)各作用區(qū)的實際情況,簡單、直觀,符合工藝人員的操作習慣。在畫面上每個操作區(qū)都有A、M手自動切換開關(guān),當選擇M時,程序?qū)⑹植倨骰芈反驗槭謩涌刂?這時選中手操器后,可以手動給定輸出值;選擇A時為自動控制,功率計算值轉(zhuǎn)換后直接成為輸出值。在表格里的CONST和FACTOR都可觸屏選中后在畫面上修改數(shù)值以達到實際要求。投用后,DCS上的組態(tài)完全達到使用要求。3原油脫鹽系統(tǒng)2010年6月3日超聲波-電脫鹽投用至今已連續(xù)運行近一個月,從目前來看它具有無污染、能耗低、投資少、效果好等技術(shù)優(yōu)點,對原油性質(zhì)變化也具有更強的適應能力。電脫鹽超聲波發(fā)生器啟用當天,脫后原油的含鹽量就從4.5mg/L降為3.1mg/L,效果非常明顯,當晚停止使用破乳劑。次日檢測結(jié)果顯示原油脫后含鹽為2.9mg/L,常壓污水井COD為198mg/L。投用以來電脫鹽運行穩(wěn)定,原油脫后含鹽和污水COD指標均較以前有明顯好轉(zhuǎn),脫后含鹽全部保持在3mg/L以下,均值2.2mg/L,脫鹽率達到60%～70%,脫后含鹽合格率100%;電脫鹽切水COD約400mg/L左右,下降幅度達到30%以上。其他兄弟煉廠的使用經(jīng)驗表明超聲波-電脫鹽技術(shù)在加工多種復雜原油過程中起到降低電脫鹽電單耗