原油含盐水的多重隐患:忽视预处理将带来高昂代价
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从地下开采出的各类原油均含有大量水分、无机盐类(如氯化钠、氯化钙、氯化镁)以及有机盐与其他杂质。其中,大部分无机盐溶于水,形成盐水体系。尽管原油在开采后已在油田完成初步的脱盐与脱水工序,但在输送至常减压装置时,其中依然残留一定比例的盐分和水分。这些残留的盐与水,不仅干扰装置运行的稳定性并推高能耗,还会显著加剧设备腐蚀风险,损害最终产品品质,并对下游装置的生产效率产生不利影响。正因如此,各大炼油企业均高度重视原油的脱盐工序。原油脱盐已不再仅仅是常减压蒸馏工艺中“一脱四注”防腐措施的一个环节,而是提升为原油预处理过程中不可或缺的关键步骤。
金属盐类对原油加工过程的干扰作用
原油中所含金属主要以两种形态存在:一类为油溶性的金属化合物或有机盐,它们以溶解形式分布于原油中;另一类为水溶性的碱金属或碱土金属盐类,极少部分以悬浮结晶态存在,绝大多数溶于水,并以乳化液形式分散于原油内部。统计显示,约90%的钠盐、约10%的钙盐与镁盐属于水溶性盐类。
1. 推高系统能耗。脱盐后原油中残留的水分,在原油加热过程中蒸发,吸收大量热能,导致燃料消耗上升;此外,当原油流经换热器、加热炉等设备时,水分受热蒸发,盐类析出并沉积于管壁,显著降低传热效率。
2. 干扰装置稳定运转。原油中的水分在换热流程中随温度上升逐渐汽化,致使管路压降增大,容易引发管道与换热设备的静密封泄漏,影响设备的长期稳定运行。同时,大量水分汽化还会加大塔器气相负荷,造成常减压装置操作波动,严重时甚至引发冲塔事故。
3. 加速设备腐蚀进程。原油中的无机盐(如氯化钠、氯化钙、氯化镁)在高温下发生水解,生成具有腐蚀性的氯化氢,对常减压装置塔顶系统造成侵蚀。研究表明,氯化镁约在120℃即可开始水解,若存在环烷酸,氯化钠在约300℃也会发生水解。此类反应既可在水溶液中进行,也可借助盐自身的结晶水完成。干燥的氯化氢不具备腐蚀性,但遇水后形成盐酸,从而对初馏塔(闪蒸塔)、常压塔与减压塔塔顶系统造成强烈腐蚀。
4.损害下游装置催化剂活性。原油中所含的镍、钠、铁等金属杂质,经常减压装置处理后会富集于渣油中。这些金属随渣油进入后续加工单元,将严重影响下游催化剂的性能。例如,钠会破坏催化裂化过程中分子筛催化剂的结构;镍沉积于催化剂表面,促进非选择性裂化反应,导致氢气与焦炭生成量增加;而铁离子盐类则可能引起加氢催化剂床层压降上升。
随着工艺进步,目前对原油含盐量已提出明确限制。出于防腐考虑,要求脱盐后原油含盐量低于5mg/l;而为保障二次加工过程中催化剂的稳定性,则需实施深度脱盐,将含盐量控制在3mg/l以下。