[发明专利]用于监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统和方法。更具体而言，本发明涉及脱盐自动化系统和使用乳液水平指示器测量与原油和水相之间界面的乳液相关的至少一项性能的方法。本发明特别与废水运行、原油装置设备的腐蚀与结垢以及其他下游应用相关。

背景技术

在原油精炼中，通常将原油从贮存槽泵送至原油装置用于加工。原油装置通过在脱盐器中水洗来清洁原油，然后在常压蒸馏塔中将原油分成馏分。这些馏分被泵送至原油装置下游的各种加工装置(例如真空蒸馏、延迟焦化装置、催化裂化装置、氢化加工装置等)。在原油装置的很多区域中发生腐蚀和腐蚀副产物沉积(本文中有时将后者称为结垢)。

近年来精炼原油装置加工已变得日益困难，并且由于若干原因预计会变得更有挑战性。例如，原油价格的显著上升已使得精炼厂积极地寻求可以折扣价获得的“机遇”或“挑战性”的原油。较低的价格与原油特性例如高酸或高固体含量有关，该特性使得其与轻质低硫基准原油相比不那么理想。

由于最低的现有原油库存结合增加的原油品种，精炼厂比过去更频繁地(每2至3天)更换原油板岩。原油板岩的更换通常将原油装置的稳态条件扰乱最多至数小时。通常，约百分之八十的腐蚀和结垢发生在这些通常持续约百分之二十的时间的转换或紊乱期间。如果结垢和腐蚀问题足够严重，精炼厂将停止加工引起该问题的原油或原油混合物。然而，这些挑战性原油对精炼厂而言可以折扣获得，因而使得其更有利可图。因此停用这些产生问题的原油不是非常常见的选择。

为了减少腐蚀，原油装置可以每周两次或三次、或在一些情况下每天维护。每天维护提供最好的动态原油装置系统的快照视图。原油类型和/或粗原油贮存槽每周更换数次，有时每天更换。各槽的内容物与其他槽不同，因此每次更换都引起原油装置的进料品质改变，很多时候扰乱稳态状态并且引起系统内的紊乱。预热、脱盐和蒸馏操作随着新的原油而转变，运送不合格的产品和/或流出物水源。通常进行许多持续数小时(在一些情况下数天)的调节以使原油装置回到稳态运行。

控制这种紊乱和优化原油装置运行的最常用的现行工业实践是提供足够的人力和工时。例如，根据原油装置的尺寸和复杂度，各原油装置可以具有三至十人的操作人员组。该人员组可以全天收集各种样品用于湿化学实验室测试，以及测量和调节温度和流速，以保持装置在规范内运行。这种实践通常适用于在分馏品质分割点和终点方面保持该装置正常运行，而很少关注特定的化学控制程序。如果紊乱严重，可以对工艺化学品做出改变和/或可以围绕原油装置建议水平、流速或温度的改变，以保持动态系统在尽可能最优的条件。因而存在对用于自动实时监测和控制原油装置中脱盐的系统和方法的持续需要。

发明内容

因此本发明提供了用于自动实时监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统和方法。在一个方面，本发明提供了包括混合阀、脱盐器容器、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器、以及操作地耦联至混合阀、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器的控制器的系统。混合阀通过跨混合阀的压降来混合原油和洗涤水，从而形成原油/水相流。脱盐器容器接收该原油/水相流，由此在原油和水相之间的界面形成乳液。脱盐器容器配置为在外加电场中使原油/水相流与一定剂量的破乳剂接触。乳液水平指示器耦联至脱盐器容器的外表面，并且能够测量与乳液相关的至少一项性能。氯分析器能够测量原油的总氯量。水分析器能够测量原油的水百分比。控制器响应于所测量的性能、总氯量和水百分比中的至少一项来基本实时地调节压降和破乳剂剂量中的至少一项。

在另一个方面，本发明提供了监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的方法。该方法包括通过跨混合阀的压降来混合原油和洗涤水，从而形成原油/水相流。将原油/水相流供应至脱盐器容器，由此在原油和水相之间的界面形成乳液。在外加电场中使原油/水相流与一定剂量的破乳剂接触。使用乳液水平指示器测量与乳液相关的至少一项性能。测量原油的总氯量和水百分比。响应于所测量的性能、总氯量和水百分比中的至少一项来基本实时地调节压降和破乳剂剂量中的至少一项。

本领域技术人员应当理解，所公开的构思和特定实施方案可以容易地用作修改或设计用于实现与本发明相同目的的其他实施方案的基础。本领域技术人员还应当理解，这种等效实施方案不偏离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方案的用于监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统的示意图，该系统包括混合阀、脱盐器容器、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器和控制器。