Одно из важнейших мероприятий по уменьшению коррозии оборудования — обессоливание нефти. Нефть, поступающая на переработку на установки нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), проходит подготовку на промыслах, где ее освобождают от попутного газа, части легких углеводородов, значительного количества пластовой воды и механических примесей. Содержание солей в товарной нефти в настоящее время, как правило, не превышает 300 мг/л (по ГОСТ 9965—76 допускается до 1800 мг/л), воды— 1 %.
В процессе обессоливания из нефти в сточные воды переходят соли, некоторая часть соединений кислотного характера (жирные и нафтеновые кислоты, кислые смолы), а также соединения ванадия (на 50--70 %), мышьяка и никеля, которые частично концентрируются на поверхности глобул воды [1]. Указанные вещества входят в состав пленки и являются эмульгаторами, препятствующими слиянию капель воды. Тяжелые металлы, находящиеся в нефти, даже в небольших количествах являются ядом для катализаторов термокаталитических процессов, сокращают время их эксплуатации. Соединения ванадия, входящие в состав зольных отложений на печных змеевиках, приводят к образованию легкоплавких соединений — эвтектик — и ускоренной коррозии металла труб в расплаве. Кислотные соединения, такие, как нафтеновые кислоты, оказывают каталитическое действие на степень разложения хлорорганических соединений нефти с образованием хлороводорода в технологических средах АВТ. Поэтому обессоливание нефти и газового конденсата необходимо даже при малом содержании солей.
Хорошо обезвоженная и обессоленная нефть при температуре ниже 260 °С практически не оказывает действия на металл. Скорость коррозии углеродистой стали не превышает 0,05 мм/год.
Некоторые нефти содержат сераорганические соединения, отличающиеся низким порогом термостабильности и частично выделяют сероводород при нагревании нефти в процессе ее подготовки на блоке ЭЛОУ. Одновременное присутствие в водной фазе сероводорода и хлороводорода (или хлоридов) приводит к усиленной коррозии оборудования до 8 мм/год, в то время как в насыщенной сероводородом воде коррозия стали не превышает 0,5 мм/год.
Уменьшить образование сероводорода с помощью химикотехнологических методов не представляется возможным. Поэтому удаление из нефти большого количества хлорсодержащих соединений (минеральных и органических) способствует снижению низкотемпературной электрохимической коррозии оборудования на установках нефтеперерабатывающих заводов.
Значительная часть коррозионных примесей нефти находится в каплях пластовой воды, поэтому сущность процесса обессоливания состоит в наиболее полном удалении из нефти этих капель. Процесс обессоливания связан со значительными сложностями, так как после промысловой подготовки нефти в ней остаются очень мелкие капли воды. При транспортировке и хранении нефти образуется устойчивая водонефтяная эмульсия.
Наиболее простым способом обессоливания нефти является широко используемый в настоящее время во всем мире отстой капель воды, имеющих большую плотность, чем нефть, и поэтому оседающих в нижнюю часть отстойного аппарата под действием силы тяжести. Скорость осаждения этих капель, пропорциональная согласно закону Стокса квадрату ее диаметра и разности плотностей нефти и воды и обратно пропорциональная вязкости нефти, очень мала и для самых мелких капель соизмерима со скоростями броуновского движения и естественной конвекции. При столкновении таких капель воды их коалесценцни не происходит, так как этому препятствует прочная гидрофобная пленка. По мнению многих исследователей в состав пленки входят микрокристаллы парафина, асфальтены, смолистые вещества, органические кислоты, а также металлопорфириновые комплексы ванадия, никеля, железа, магния [1; 2, с. 6].
В процессе обессоливания пленка вокруг капель разрушается и частично уносится с промывной водой. При низкой температуре, когда вязкость нефти и действие поверхностных сил наиболее значительны, осаждения воды из эмульсии почти не происходит. Для осуществления процесса обессоливания нефти ее нагревают, обрабатывают деэмульгатором, подают в иее промывочную воду и вводят в электрическое поле. С повышением температуры (до некоторых пределов) снижается вязкость нефти и механическая прочность пленок вокруг глобул воды. В результате повышается растворимость в нефти составляющих этот слой веществ и возрастает разность плотностей воды и нефти (в интервале температур от 0 до 120°С У нефти больший коэффициент объемного расширения, чем У воды). Деэмульгатор, вводимый в нефть, адсорбируется на поверхности глобул воды, образуя гидрофильную пленку, т. е. также способствует снижению прочности бронирующих слоев вокруг капелек воды. В результате облегчается коалесценция капель воды, их укрупнение и осаждение. Качество обессоливания нефти в значительной степени зависит от организации процесса смешения нефти с промывочной водой. Содержание воды в нефти, поступающей на НПЗ, может быть менее 1 % (0,2—0,4%), что делает невозможным эффективную коалесцепцию. При введении в нефть промывочной воды (как правило, не менее 2 % от подачи нефти) увеличивается ее концентрация, создается искусственная эмульсия нефти с промывочной водой. Ускорение разделения нефтяной и водной фаз происходит в электрическом поле. Под действием поля капли воды поляризуются, притягиваются друг к другу и сливаются. Однако без ввода в нефть промывочной воды при слиянии могут образовываться «осколки»—капли очень малого размера, которые трудно поддаются последующей коалесценции [1, 3]. При подаче в нефть промывочной воды происходит коалесценция капель находящейся в нефти высокоминерализованной воды с каплями относительно пресной промывочной воды, уменьшение минерализации «осколков» и снижение остаточного содержания солей в нефти. При небольшом содержании солей в нефти (40—50 мг/л) в одну ступень трудно обессолить нефть до остаточного содержания солей 2—3 мг/л в соответствии с современными требованиями. Поэтому большая часть установок ЭЛОУ отечественных НПЗ состоит из двух ступеней обессоливания или из трех, предназначенных для тяжелых труднообессоливаемых нефтей.
Промывочную воду для уменьшения коррозии трубных пучков сырьевых теплообменников целесообразно вводить перед электродегидраторами (дегидраторами). В настоящее время, как правило, свежую промывочную воду подают на последнюю ступень обессоливания, а сточную воду с каждой ступени используют как промывочную в предыдущей ступени. Снижение доли пресной промывочной воды, содержащей растворенный кислород, способствует уменьшению коррозии аппаратов, трубопроводов стоков ЭЛОУ.