1、第五章第五章 原油凈化原油凈化 原油乳狀液 原油脫水的基本方法 化學破乳劑脫水 重力沉降脫水 利用離心力脫水 利用親水固體表面使乳化水粗粒化脫水 電脫水原油凈化的目的油井產物：原油、天然氣、水、鹽、泥砂等。其危害為：水增大了油井采出液的體積流量，降低了設備和管道的有效利用率； 增大了管道輸送中的動力和熱力消耗；引起金屬管道和設備的結垢與腐蝕； 對煉油加工過程產生影響。第一節 原油乳狀液原油中水的種類：游離水：常溫下短時間內沉降分離乳化水：很難用沉降法分出。乳化水與原油的混合物稱油水乳狀液或原油乳狀液。一、原油乳狀液的類型乳狀液：兩種（或兩種以上）不互溶（或微量 互溶）的液體，其中一種以極小的液

2、 滴分散于另一種液體中，這種分散物 系稱為乳狀液。“油包水型乳狀液W/O”：水以極微小顆粒分散在原油中，水是分散相（內相），油是連續相（外相） 。“水包油型乳狀液O/W”：油以極小顆粒分散在水中，油是內相、水是外相。二、形成穩定乳狀液的必要條件系統中必須存在兩種以上互不相容（或微量互溶）的液體；要有強烈的攪動，使一種液體破碎成微小的液滴分散于另一種液體中；要有乳化劑存在，使微小液滴能穩定地存在于另一種液體中。原油乳狀液的生成： 原油中含水 含有天然的乳化劑 瀝青質，膠質，環烷酸，脂肪酸，氮 和硫的有機物，石蠟，粘土，石粒等。 親油憎水，一般生成w/o型原油乳狀液。 流動時析出的氣體及管件、設備

3、的攪動三、原油乳狀液的性質分散度：分散相在連續相中的分散程度， 用內相顆粒平均直徑的倒數表示。粘度：原油粘度越大，乳狀液粘度愈大； 與含水率有復雜的關系。密度：原油含水含鹽后，密度顯著增大電學性質：電導率隨溫度的升高而增大 介電系數：水80，油2穩定性和老化 穩定性：乳狀液不被破壞，抗油水分層 的能力。 老化：原油乳狀液隨時間的推移變得逐 漸穩定的性質。 影響因素： 分散度越高和原油粘度越大，穩定性好 乳化劑的類型和保護膜的性質：第一類，低分子有機物，脂肪酸、環烷酸、低分子膠質，界面保護膜強度低，穩定性低。三、原油乳狀液的性質穩定性和老化的影響因素續 第二類，高分子有機物，如瀝青、瀝青質等，凝

4、膠狀界面膜，第三類，粘土、砂粒、高熔點石蠟（C7080）固體乳化劑，機械強度高，乳狀液穩定性好。 內相顆粒表面帶電 溫度，溫度增高，穩定性下降 水的PH值，PH值增加，穩定性變差 時間，隨時間推移變得更穩定第二節 原油脫水的基本方法脫除游離水和乳化水，主要解決脫乳化水問題。乳狀液的破壞稱破乳。破乳過程：分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破裂、水滴合并、沉降分離。原油脫水方法：注入化學破乳劑、重力沉降脫水、利用離心力脫水、利用親水固體表面使乳化水粗粒化脫水、電脫水等。一、原油熱化學脫水將含水原油加熱到一定溫度，并在原油中加入適量的破乳劑。目的：改變油水界面張力和乳狀液類型，破壞乳狀液穩定性，達到油水

5、分離的目的。1、破乳劑的分類和篩選按分子結構：離子型和非離子型離子型：溶于水時能電離形成離子非離子型：在水溶液中不能電離。水溶性、油溶性和部分溶于油的混合溶性三類。針對性強，使用時必須進行篩選。2、熱化學脫水流程必須有破乳劑加入地點和油水分離容器。二、重力沉降脫水氣油比較大時，在油氣水三相分離器中進行；氣油比較小或基本不含氣時，在沉降罐中進行脫水。1、沉降罐的結構和工作原理1、沉降罐的結構和工作原理沉降罐的工作過程 a.油水混合物由入口管經配液管流入沉 降罐底部的水層內。 b.水洗 油水混合物向上通過水層時，由于水的表面張力較大，原油中的游離水、破乳后粒徑較大的水滴、鹽類和親水固體雜質并入水層

6、。 水洗過程至油水界面處終止。 c.沉降 由于部分水從原油中分出，導致原油從油水界面處沿罐截面向上流動的速度減慢，為原油中較小粒徑水滴的沉降創造了有利條件。 經沉降分離后的原油由中心集油槽和原油排出管流出沉降罐。污水經虹吸管由排水管排出。2、沉降罐工作效率的衡量標準及影響因素沉降時間 油水混合物在罐內的停留時間，表示沉降罐處理油水混合物的能力；操作溫度原油中剩余含水率脫除水中含油率 三、利用離心力脫水重力沉降法脫水，含水原油在罐內的停留時間長。設備為離心脫水機。離心機的脫水速度遠高于重力沉降脫水。應用情況：我國僅用離心法測定原油含水率；西方國家有用于原油脫水或污水除油。四、利用親水固體表面使乳

7、化水粗粒化脫水脫水原理：利用油水對固體物質親合狀 況不同來實現油水分離固體物質的性質： 1、良好的潤濕性； 2、能長期使用，對油水不發生化學 反應，對油水性質無有害影響； 3、貨源充足，價格低廉。原油粗粒化脫水一般不作為獨立的脫水 工藝，常與其他方法配合使用。 五、原油電脫水 對許多原油，特別是重質、高粘原油，用其它的脫水方法尚不能達到商品原油的含水率的要求，常使用電脫水法。電脫水常作為原油乳狀液脫水工藝的最后環節。1、電脫水機理將原油置于高壓直流或交流電場中，由于電場對水滴的作用，削弱了水滴界面膜的強度，促進水滴的碰撞，使水滴聚結成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。聚結方式：電泳聚結、偶

8、極聚結、震蕩聚結。（1）電泳聚結把原油乳狀液置于通電的兩個平行電極中，水滴將向同自身所帶電荷極性相反的電極運動，即帶負電荷的水滴向正電極運動，帶正電荷的水滴向負極運動，這種現象稱為電泳。電泳過程中，水滴受原油的阻力產生拉長變形，削弱了界面膜的機械強度。水滴的大小不等、帶電量不同，運動速度也不同。水滴會發生碰撞。削弱的界面膜破裂，水滴合并、增大，沉降。（）電泳聚結未發生碰撞合并或碰撞合并后還不足以沉降的水滴將運動之與水滴極性相反的電極區附近。水滴在電極區附近聚集，增加了碰撞合并的幾率，使原油中大量小水滴主要在電極區附近析出。電泳過程中水滴的碰撞、合并稱為電泳聚結。（2）偶極聚結高壓直流或交流電場

9、中，水滴受電場的極化和靜電感應，兩端帶上不同極性的電荷，形成誘導偶極。水滴兩端同時受正負電極的吸引，水滴上作用的合力為零，水滴拉長變形，界面膜機械強度降低，兩端強度最弱。多個水滴形成水鏈，正負偶極相互吸引，水滴相互碰撞，合并成大水滴，從原油中沉降分離。（）偶極聚結偶極聚結在整個電場中進行。（）偶極聚結聚結力大小直接影響脫水效果。聚結力與水滴半徑的平方成正比；與(a/l)4成正比，（a/l）取決與含水率大小。 原油含水率小于0.1時，水滴中心距l是水滴直徑 8倍以上，偶極聚結將不起作用。 與電場強度E2成正比。 電場強度過高，橢球形水滴兩端受電場拉力過大， 一個小水滴拉斷成兩個小水滴，產生“電分

10、散”。 4226laaKEF（3）振蕩聚結水滴中常帶有酸、堿、鹽的各種離子交流電場中電場方向不斷改變，水滴內的各種正負離子不斷做周期性往復運動，使水滴兩端的電荷極性發生相應變化，界面膜受到沖擊，強度降低甚至破裂，水滴聚結沉降。這一過程稱振蕩聚結。水滴愈大，離子對界面膜的沖擊作用愈大，振蕩聚結的效果愈好。交流電場中破乳作用在整個電場范圍內進行，直流電場中破乳主要在電極區附近進行。交流電場內水滴以偶極聚結、震蕩聚結為主；直流電場內水滴以電泳聚結為主，偶極聚結為輔。電法脫水只適宜于油包水型乳狀液。 原油的導電率很小，乳狀液通過極間空間時，電極間電流很小，能建立起脫水所需的電場強度。 水包油型乳狀液通

11、過極間空間時，由于 帶有酸堿鹽等離子的水是良導體，導致 極間電壓下降，電流猛增，產生電擊穿現象。含水率較高的油包水型乳狀液，電法脫 水也易產生電擊穿現象。一般進入電脫 水器的原油含水率低于30。 2、交直流電場脫水與雙電場脫水交直流電場脫水效果對比 a.交流電場不宜處理含水率較低的原油乳狀液， 即交流電場脫水后凈化油含水率高，約為直 流的35倍； b.交流電壓呈正弦曲線變化，脫水效率較低， 處理量低； c.交流電場中水滴易排成水鏈使電場短路； d.水滴界面膜受到的振蕩力較大，脫出水清澈，水中含油率低； e.電路簡單，無需整流設備。雙電場脫水 在原油含水率較高的脫水器的中下部建立交流電場，而含水

12、率較低的中上部建立直流電場。 提高凈化原油的質量，處理每噸原油的耗電量降為原直流電脫水的1/2以下。3、 原油電脫水器原油電脫水器 電脫水常作為原油乳狀液脫水工藝的最后環節，原油電脫水器也成為油田最常用的設備之一。（一）臥式電脫水器的結構一）臥式電脫水器的結構下圖為我國油田常用的臥式電脫水器的結構示意圖。電脫水器內原油脫水過程：含水原油由管進入脫水器內油水界面下的分配頭（或多孔配液管）。由分配頭流出的含水原油經水洗除去游離水后，自下而上沿水平截面均勻地經過電場空間。在高壓電場下，從原油中分出的水滴沉降至脫水器底部，經放水排空口排出。凈化原油經管流出。（二）脫水器的操作和工藝參數脫水器投產時，應先向脫水器內注入凈化原油，通電建立電場后才進含水原油，使脫水器轉入正常運行。脫水器進油管線上裝有流量計，指示脫水器的瞬時和累計含水原油處理量。在凈化油出口管線上設有取樣閥，檢查凈化原油的殘余含水率。脫水器正常運行時，應連續排放原油中脫出的水。排水可以手控，也可由油水界面液位控制 的電磁閥自動實施。排出水可經看窗，根據 排出水的顏色判斷脫水器的運行是否正常。脫水器停產檢修時，應切斷電源，排空體內液體，并用蒸汽吹掃脫水器內殘存的油氣后，方能進入器內進行檢修和清除器底沉積的油泥。脫水器的壓力，應高于脫水溫度下含水原油的飽和蒸氣壓0.15