DOC《原稳换热器堵塞机理研究》

原稳换热器堵塞机理研究 郭大龙 (大庆油田公司天然气分公司) 摘要:随着油田聚驱技术应用及老化油回收,原稳换热器堵塞日趋严重,降低了原油稳定能力,增大了能耗.

为经化验,原油无机物、沥青质含量高,是堵塞严重的主要原因,防堵塞技术还有待进一步研究.其他原稳应用连续螺旋折流板换热器,可大幅提高原油稳定量,降低燃气消耗. 关键词:老化油;

原稳;

换热器;

堵塞;

沥青质;

连续螺旋

1 前言 随着油田聚驱技术应用及老化油回收,原油中杂质明显增加,原稳换热器堵塞日趋严重,换热效率下降明显.2013年有343万吨原油回掺以降低回油温度,按1%收率计算,少产3.4万吨/年油轻,蒸发损耗按0.5%计算,轻烃损耗1.7万吨/年.

2 化验分析 选择问题最明显的杏九原稳与东油库原稳换热器取样对比分析,堵塞形成机理如下: 2.1 沥青质和胶质沉积 由于沥青质与原油中其它组分的不相容性,导致原油中的沥青质非常不稳定,有其它金属离子存在条件下,会促进沥青质在传热表面沉,发生一系列反应,缩合成焦炭,使换热器的换热效率逐渐降低. 2.2 酸不溶物中颗粒物质的沉淀 由于来油中含颗粒杂质,不溶解在油中,随着油流动逐渐在管壁上缓慢沉积,其沉积后,其它物质会以它为核心,迅速发生化学反应,促进其它物质沉积. 2.3 在钙镁促进下生成的硅铝垢 硅垢存在是一个混合物,是一个以硅铝垢为主,钙镁垢为辅的无机垢,钙镁离子存在促进了硅垢的生成,这也是为什么初期出现硅垢含量高,接着降低的原因,因为硅垢的形成需要一个诱导期,既需要钙镁垢生成,之后以其为核心形成硅铝垢,而且是随着温度逐渐升高结垢趋势变重. 2.4 高温腐蚀作用下形成铁垢 高温条件下乳化态水转为自由水,促进了管线腐蚀,将管道中的钢铁氧化,使其形成铁的氧化物、氢氧化物等.当管上局部地区已经结垢的时候,其热负荷很高,该部位的金属表面与其它各部分的金属表面之间会产生电位差.热负荷很高的区域,金属表面因电荷集中而带负电.这样,带正电的氧化铁微粒就向带负电的金属表面聚集,结果便形成氧化铁垢. 2.5 聚合物的影响 影响具有双重性,温度低时影响油粘度,减缓颗粒物质沉积,温度高时对油粘度影响有限,前期无法沉降颗粒全部在末端沉积,加剧换热器末端堵塞.

3 堵塞原因确定 根据与东油库来油和换热器堵塞物化验分析,确定了杏九原稳换热器堵塞严重的主要原因是采油厂来油品质变差,具体体现在以下三点: 3.1 沥青质含量高 杏九换热器堵塞物中沥青质含量6.78%,远高于东油库的1.08%.可能是来油中有老化油组分掺入,导致油品变差;

3.2 无机组分含量高 杏九换热器堵塞物中二氧化硅含量10.7%、酸不溶物12.1%、无机成分钙8.1%、无机成分铁9.9%、无机成分镁2.3%、无机成分铝4.3%,远高于东油库的1.3%、2.6%、1.2%、2.4%、0.3%和0.005%.是因为该区块三元复合驱油碱剂的存在,SiO2在高PH值的驱油体系中被大量溶解,造成液体中Ca2+,Mg2+,Ba2+等二价金属阳离子及SiO42-浓度的增加,而这些金属离子被原油带入换热器,很容易与SO42-,CO32-,SiO42-等酸根离子结合而形成沉淀,加剧了化学腐蚀. 3.3 原油含水高 2013年杏九高含水影响1974小时,远高于东油库的389小时,高含水原油进入换热器加热过程中这部分水会从乳化态转为自由态,促进离子溶解,管线腐蚀,进一步加剧管线结垢.

4 结论及建议 针对以上三种情况,可采取如下技术措施来降低油品品质差对换热器换热效率的影响. 4.1 沥青质含量高问题 建议与采油厂协调,老化油不进入原稳装置,直接与稳后原油混合外输. 4.2 无机组分含量高问题 2014年已在杏九原稳科研立项,通过改变换热器折流板间距,试验原油流速对防沉积的影响;

通过采用碳钢和抛光不锈钢两种材质管束,试验不同管束材质的防沉积效果. 4.3 原油高含水问题 在东油库原稳利用检测原油含水、自动控制缓冲罐和稳定塔液位,进一步试验无膜技术对提高原油高含水时原稳适应性的效果. 参考文献: [1] 刘清.原油稳定装置中防沉积换热器的应用[[J].油气田地面工程,2011.30(4): 87~88. [2] 刘涛,刘华等.原油换热器换热效果存在问题研究[[J].中国化工贸易,2012.(5): 80~81.