第五章 原油脱水

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二次加工过程
• 一次加工过程产物的再加工。主要是指 一次加工过程产物的再加工。 重质馏分油和渣油经过各种裂化生产 将重质馏分油和渣油经过各种裂化生产 轻质油的过程 的过程。 轻质油的过程。 • 二次加工，主要过程有催化裂化、催化 二次加工，主要过程有催化裂化、 催化裂化 重整、催化加氢、热裂化、焦炭化、 重整、催化加氢、热裂化、焦炭化、叠 烷基化、异构化等。 合、烷基化、异构化等。这些过程都是 化学反应过程。 化学反应过程。
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二、原油脱盐脱水的主要设备
1.电脱盐罐 1.电脱盐罐 电脱盐罐有卧式、立式和球式等形式。 电脱盐罐有卧式、立式和球式等形式。图2-3为卧式电脱盐罐。 为卧Leabharlann 电脱盐罐。15措 施：
加 热 注 水 加破乳剂 高压电场
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ω=
2 d1
× ( ρ1 − ρ 2 ) g 18ν 2 ρ 2
第三节 原油脱盐脱水工艺与设备
一、原油脱盐脱水工艺流程
问题：为什么原油进入一级、二级脱盐罐前均需注水？ 问题：为什么原油进入一级、二级脱盐罐前均需注水？ 目的是溶解原油中的结晶盐类和增大原油中含水量， 目的是溶解原油中的结晶盐类和增大原油中含水量，以 增加水滴的偶极聚结力。通常注水量一级为原油的5 增加水滴的偶极聚结力。通常注水量一级为原油的5%～6%， 二级为2 二级为2%～3%。 电脱盐罐的温度高，对破乳和水滴沉降有利，但温度过高， 电脱盐罐的温度高，对破乳和水滴沉降有利，但温度过高， 耗能过高，耗能多，且会导致油品和水分气化。 耗能过高，耗能多，且会导致油品和水分气化。应根据原油 性质，经试验决定最佳操作温度，一般为80~120℃。为防止 性质，经试验决定最佳操作温度，一般为 ℃ 原油气化影响脱盐效果， 原油气化影响脱盐效果，通常规定操作压力比脱盐温度下原 油饱和蒸汽压高1.5~2.0×105Pa。 油饱和蒸汽压高 × 。
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• 加入破乳剂是破乳的一种重要手段。破乳剂是一些表面活性剂，有离 加入破乳剂是破乳的一种重要手段。破乳剂是一些表面活性剂， 子型和非离子型。它的性质与乳化剂相反。 子型和非离子型。它的性质与乳化剂相反。乳化剂是油包水型则破乳 剂是水包油型。 剂是水包油型。 （二）电场对乳状液破乳的作用 • 电化学脱盐脱水法的特点：除加入破乳剂、和加热沉降外、还借助高 电化学脱盐脱水法的特点：除加入破乳剂、和加热沉降外、 压电场的作用破乳。 压电场的作用破乳。
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润滑油馏分和渣油可通过溶剂精制、溶剂脱蜡、 润滑油馏分和渣油可通过溶剂精制、溶剂脱蜡、 溶剂脱沥青及补充精制等加工过程，脱除其胶质、 溶剂脱沥青及补充精制等加工过程，脱除其胶质、沥 青质、多环短侧链芳烃、非烃化合物及石蜡等， 青质、多环短侧链芳烃、非烃化合物及石蜡等，得到 各种润滑油。加工过程以物理过程为主。 各种润滑油。加工过程以物理过程为主。 本篇主要讨论石油加工过程的基本原理、 本篇主要讨论石油加工过程的基本原理、影响因 素、工艺流程和主要设备等。同时介绍常用的燃料 工艺流程和主要设备等。 和润滑油添加剂及油品的调和。 和润滑油添加剂及油品的调和。
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第五章 原油脱盐脱水
第一节 原油脱盐脱水的目的 从地层开采出来原油含有：机械杂质、 从地层开采出来原油含有：机械杂质、C1~C2的轻 等无机盐。 烃气体、水以及NaCl、MgCl2、CaCl2等无机盐。 烃气体、水以及 、 经油田脱除装置处理后： 经油田脱除装置处理后： 含盐： 含盐：＜50㎎／l，小部分结晶悬浮，大部分溶于 ㎎ ，小部分结晶悬浮， 水中。 水中。 含水： ％，大部分以微粒分散油中 含水： ＜0.5％，大部分以微粒分散油中，形成较 ％，大部分以微粒分散油中， 稳定的油包水乳状液。 稳定的油包水乳状液。
图2-1 高压电场中水滴的偶极聚结 14
电感应
偶极聚结力
r 4 F = 6 KE r ( ) l
2 2
F－偶极聚结力，N； K－原油的介电常数，F/m； r－水滴半径，cm； r cm E－电场梯度，V/cm； l－两个水滴间中心距离，cm。 偶极聚结力F与 的四次方成正比 因此r/l是影响最大的因 的四次方成正比， 偶极聚结力 与r/l的四次方成正比，因此 是影响最大的因 即水滴半径越大，水滴数量越多，聚结力会急剧增大。 素，即水滴半径越大，水滴数量越多，聚结力会急剧增大。
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• 原油蒸馏是石油加工的第一道工序，是炼 原油蒸馏是石油加工的第一道工序， 油厂加工能力最大的生产装置， 油厂加工能力最大的生产装置，能耗占全 厂的25~30％。 厂的 ％。 • 原油在蒸馏前，必须先进行脱盐脱水预处 原油在蒸馏前， 理。 • 原油预处理： 脱盐：含盐量＜5㎎／l 原油预处理： 脱盐：含盐量＜ ㎎ • 脱水：含水量 脱水：含水量0.1~0.2％ ％
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一、油水两相的自由沉降分离 当水的直径>0.5 >0.5× 水滴沉降速度符合Stokes定律。 Stokes定律 当水的直径>0.5×10-6m时，水滴沉降速度符合Stokes定律。
• • • • •
水滴沉降速度， W—水滴沉降速度，m/s 水滴沉降速度 d1—水滴直径 水滴直径， d1 水滴直径，m —依次为水和原油密度 依次为水和原油密度， ρ 1、ρ2—依次为水和原油密度，㎏/m3 原油粘度m υ2—原油粘度m2/s 原油粘度 重力加速度， g—重力加速度，m/s2 重力加速度
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一次加工过程 • 原油先经过蒸馏过程，根据已制定的加 原油先经过蒸馏过程， 工方案，将其按沸程分割成汽油、煤油、 工方案，将其按沸程分割成汽油、煤油、 轻柴油、重柴油、 轻柴油、重柴油、各种润滑油馏分和渣 此即原油一次加工。 油，此即原油一次加工。 • 它包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸 它包括原油预处理、 馏。 • 蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油。 蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油。 基本不含沥青质和胶质。 基本不含沥青质和胶质。
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石油炼制过程
• 石油炼制工业采用的各种加工过程。这 石油炼制工业采用的各种加工过程。 些加工过程的各种组合构成不同类型石 加工过程的各种组合构成不同类型石 的各种组合 油炼厂的主体部分。 油炼厂的主体部分。 • 分类 :习惯上将石油炼制过程不很严格地 分为一次加工、二次加工过程。 分为一次加工、二次加工过程。
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3.原油中的盐类，随着水分的蒸发，盐分在热交换器和加热炉 原油中的盐类，随着水分的蒸发， 原油中的盐类 壁上形成盐垢 降低传热效率，增大流动阻力， 盐垢， 壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动阻力，严重时堵塞 管路，烧穿管壁、造成事故。 管路，烧穿管壁、造成事故。 4.腐蚀设备，缩短开工周期。有盐腐蚀和硫化氢腐蚀。 CaCl2 腐蚀设备，缩短开工周期。有盐腐蚀和硫化氢腐蚀。 腐蚀设备 能水解生成具有强腐蚀性的HCl，特别是在低温设 和MgCl2能水解生成具有强腐蚀性的 ， 备部分存在水分时，形成盐酸，腐蚀更为严重。 备部分存在水分时，形成盐酸，腐蚀更为严重。 5.盐类中的金属进入重馏分油或渣油后，毒害催化剂、影响二 盐类中的金属进入重馏分油或渣油后，毒害催化剂、 盐类中的金属进入重馏分油或渣油后 次加工原料质量及产品质量。 次加工原料质量及产品质量。
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二、原油乳状液的脱盐脱水
（一）原油乳状液的性质 各种原油形成的乳状液稳定性不同， 各种原油形成的乳状液稳定性不同，即使同一油田 原油的乳状液也有差别， 原油的乳状液也有差别，影响原油乳状液稳定性的 因素： 因素： • 1.原油中所含乳化剂的性质和数量 1.原油中所含乳化剂的性质和数量 • 2.原油粘度越大，所形成的乳状液越稳定 2.原油粘度越大 原油粘度越大， • 3.水滴直径越小，水相分散程度越高，乳状液越稳 3.水滴直径越小 水相分散程度越高， 水滴直径越小， 定。 • 4.乳状液形成的时间越长，其中的乳化剂越均匀地 4.乳状液形成的时间越长 乳状液形成的时间越长， 浓集在水和油的界面上，乳状液越稳定。 浓集在水和油的界面上，乳状液越稳定。越老化的 乳状液，越难破乳。 乳状液，越难破乳。 • 欲使已形成的乳状液脱盐脱水，必须首先破乳。 欲使已形成的乳状液脱盐脱水，必须首先破乳。
要求脱盐脱水达到的指标：含水量0.1%-0.2%， 要求脱盐脱水达到的指标：含水量 ， 含盐量： 含盐量：<5mg/l；催化裂化和渣油加氢装置要求含盐 ； 量：<3mg/l
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防腐措施
“一脱”指原油的脱盐脱水 一脱”指原油的脱盐脱水 “四注” 四注”
★ ★ ★ ★
原油注碱 原油注碱 塔顶馏出管线注氨 塔顶馏出管线注氨 塔顶馏出管线注水 塔顶馏出管线注水 塔顶馏出管线注缓蚀剂 塔顶馏出管线注缓蚀剂
“一脱四注”工艺防护效果：防止蒸馏装置塔顶系统腐蚀的 一脱四注”工艺防护效果： 综合措施。它可改变腐蚀环境，减少或抑制腐蚀介质的作用。 综合措施。它可改变腐蚀环境，减少或抑制腐蚀介质的作用。
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第二节 原油脱盐脱水的基本原理
原油中的盐大部分溶于水中，所以脱水的同时，盐也被脱除。 原油中的盐大部分溶于水中，所以脱水的同时，盐也被脱除。 脱盐脱水过程：是向原油中注入部分含氯低的新鲜水 脱盐脱水过程：是向原油中注入部分含氯低的新鲜水， 含氯低的新鲜 以溶解原油中的结晶盐类，并稀释原有盐水，形成新的乳状 以溶解原油中的结晶盐类， 稀释原有盐水， 结晶盐类 原有盐水 液，然后在一定温度、压力和破乳剂及高压电场作用下，使 然后在一定温度、压力和破乳剂及高压电场作用下， 温度 作用下 微小的水滴， 密度差别，借助重力水滴从油中沉降、分离， 微小的水滴，因密度差别，借助重力水滴从油中沉降、分离， 重力水滴从油中沉降 达到脱盐脱水的目的，称为电化学脱盐脱水，简称电脱盐过 达到脱盐脱水的目的，称为电化学脱盐脱水，简称电脱盐过 电化学脱盐脱水 程。
d12 ( ρ1 − ρ 2 ) w = g 18 υ 2 ρ 2
• 加热原油有利于分子↑和分母↓，使水滴沉降速度 因此加热原油有利于油水分离， 增↑。因此加热原油有利于油水分离，常用加热沉 降脱水法。在原油脱盐脱水中， 降脱水法。在原油脱盐脱水中，关键是促进水滴聚 增大水滴直径。一般加热温度为100℃左右。 100℃左右 结，增大水滴直径。一般加热温度为100℃左右。