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第五章 原油处理

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第五章-原油评价及加工方案流程

第五章-原油评价及加工方案流程

六、原油分类
❖ 原油的分类（美国矿务局分类法）
七 各馏分油性质
第二节 原油加工方案的确定
所谓原油加工方案，其基本内容是指原油可以生产什么 产品以及使用什么样的加工手段来生产这些产品。理论上，可 以从任何一种原油生产出各种所需的石油产品，但实际上，原 油加工方案的确定（确定原油加工方案的原则）取决于许多因 素：如市场需要、经济效益、投资力度、加工技术水平和原油 特性等。如果选择的加工方案适应原油的特性，则可以做到用 最小的投入获得最大的产出。
❖ 直馏汽油的ON为47，初馏～130℃馏分是重整的良好原料 ❖ 航煤馏分的密度大、结晶点低，可以生产1号航煤 ❖ 直馏柴油的柴油指数较高、凝点不高，可以生产−20号、
−10号、0号柴油。产品须适当精制。 ❖ 减压馏分油不宜生产润滑油，可用作催化裂化或加氢裂化
的原料。
❖ 减渣不宜用来生产润滑油，但胶质、沥青质含量较高，可 用于生产沥青产品。胜利减渣的残炭值和重金属含量都较 高，只能少量掺入减压馏分油中作催化裂化原料，最好是 先经加氢处理。一般多用作延迟焦化的原料。
胜利混合原油的评价结果如下：
主要特点：胶质含量高(约为23%)，密度较大(大约在
0.900g/cm3)，另外，含蜡量较高，含硫（大部分在1%左右） 原油，因此是属于较为典型的含硫中间基原油。胜利原油中的 轻馏分含量比大庆原油少。200℃以前的收率约7%(w)， 350℃前约24～25%，500℃以前的总拔出率约占原油的 50%(w)。
可以经丙烷脱沥青及精制生产残渣润滑油,但难以生产 高质量的沥青产品。
根据上述评价结果，大庆原油的加工方 案采用燃料-润滑油加工方案最为理想，或者 采用燃料-润滑油-化工型方案。原油评价数 据表明，大庆原油是生产优质润滑油和各种 蜡的良好原料。

第五章 原油脱水

第五章 原油脱水
是向原油中注入部分含氯低的新鲜水以溶解原油中的结晶盐类并稀释原有盐水形成新的乳状液然后在一定温度压力和破乳剂及高压电场作用下使微小的水滴因密度差别借助重力水滴从油中沉降分离达到脱盐脱水的目的称为电化学脱盐脱水简称电脱盐过原油中的盐大部分溶于水中所以脱水的同时盐也被脱除
第二篇 石油加工概论
从石油中提炼出各种燃料、 从石油中提炼出各种燃料、润滑油和其 他产品的基本途径是：将原油按沸点分割成 他产品的基本途径是：将原油按沸点分割成 沸点分割 不同馏分，然后根据油品使用要求， 不同馏分，然后根据油品使用要求，除去馏 馏分 化学反应转化成所 分中的非理想组分，或经化学反应 分中的非理想组分，或经化学反应转化成所 需要的组分，从而获得合格石油产品。 需要的组分，从而获得合格石油产品。
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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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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。

原油处理

原油处理

据这一理论，含水率<74%是乳状液内相的最大可
能
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第一节 原油乳状液
值，超过74%将导致乳状液转相。根据这一理论也不 难判断，含水率小于26%时，只可能形成W/O型乳 状 液 ， 含 水 率 在 26% ～ 74% 范 围 内 ， 既 可 以 形 成 W/O型，也可以形成O/W型乳状液，还应由乳状液 的性质而定。一般地，当油水不含乳化剂时，多数情 况下转相时的含水率约为70%。
“油包水”型乳状液是水以极微小的颗粒分散于
原油中，用符号W/O表示。此时，水是内相或分散相，
油是外相或连续相；
（2） “水包油”型乳状液
“水包油”型乳状液是油以极微小的颗粒分散于水
中，用符号O/W表示。此时，油是内相，水是外相。
（3）其它型式乳状液
还有多重乳状液，即油包水包油型O/W/O；水包
油包水型W/O/W对厂原油的含水率都有严格的要求。 我 国 目 前 规 定 原 油 的 含 水 率 应 在 0.1% 以 下 , 含 盐 应 在 3~5mg/L以下。
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第一节 原油乳状液
一、原油乳状液
1.水存在原油中的形式 原油中常含有水，水以两种形式存在于原油中： （1）游离水：短时间内能靠重力沉降方法脱除的 水称为游离水。常在沉降罐和三相分离器中脱除。 （2）乳化水：靠沉降法很难脱除的水称为乳化水。 它与原油形成的乳状液类型有关。
H2S与Fe反应生成FeS： Fe+H2S=FeS↓+H2↑，FeS+2HCl= FeCl2+H2S
这种交替反应的结果，就会使设备和管路受到强烈腐蚀。
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5.对炼油加工过程的影响 炼油厂加工原油的第一套装置是常减压蒸馏装置。原 油中若含有盐和水，对该装置的生产有严重影响。由 于水的分子量仅为18，原油蒸馏时汽化部分的平均分 子量在200以上，这样，水与油同时加热到360℃进常 压塔时，一吨水汽化后的体积要比等重量的原油汽化 体积大十多倍。

ch5-5 原油储存和处理系统管系新

ch5-5 原油储存和处理系统管系新

第5章立管和原油外输系统第1节立管系统5.1.1一般要求5.1.1.1 本节适用于硬性或柔性的立管系统，该立管系统把浮式装置、海底油井或海底管线连接起来以运送烃类物质或其他流体。

5.1.1.2 本社认可下列，标准对立管系统进行设计和制造。

(1)ISO1042海底及海上用软管系统(2)API RP 17B软管(3)API SPEC 17J软管5.1.2立管应急关断阀5.1.2.1 向浮式装置上输入烃类流体的立管应设有应急关断阀。

5.1.2.2 立管应急关断阀及其相关的驱动器及控制应具有可靠性并避免遭受机械损伤和意外的负荷。

5.1.3立管的解脱5.1.3.1 通过风险评估，根据系统超过设计极限。

可能性和产生的后果来确是否要求应急解脱。

5.1.3.2 应能从两个处所如主控室和转塔处对立管进行解脱；遥控解脱失效时，应能用人工备用系统如手动泵进行解脱。

5.1.3.3 立管及其解脱系统的设计应保证在立管解脱后或重新连接期间立管应有持压能力，立管或与之有关的海底设备至损的可能性应减至最小。

5.1.3.4 立管解脱端应安装关断阀，在解脱前此阀应关闭，在立管解脱时不应对环境造成破坏。

5.1.3.5 应能在对立管不进行实际解脱的情况下对解脱系统的重要功能进行试验(如摸扔阀的关闭，连接器的解脱)。

5.1.3.6 控制系统一个元件失灵不应招致立管的意外的解脱。

5.1.4监控和控制5.1.4.1从原油处理系统控制站应能对立管系统进行监控。

5.1.4.2立管系统操作极限达到之前应有报警。

第2节原油外输系统5.2.1一般要求5.2.1.1 原油外输系统应设计成单一故障发生时，不能招致较大的环境污染和机械损坏。

5.2.1.2 应至少配备两台原油泵以原油进行外输和驳运。

5.2.1.3 原油外输系统中的设备、管路、仪表应符合本规范相应的章节的要求。

5.2.1.4 应装设排空原油舱及任何相应管路的装置。

5.2.2原油泵5.2.2.1 原油泵除可兼作泵舱、排水、原油洗舱排水以及注入和排除原油舱内的压载水外，仅可作为原油舱的注入和排出。

原油处理

原油处理
泵进出口油样对比表 取样位置 泵进口 泵出口
油水分离时 间(s)
30 60
分出游离水(体积分数 ×102)
60 20
油相颜色 黑色 红棕色
原油中水珠粒径变化情况 取样位置 水珠粒径， μm 油井井口 1~200 分离器进口 5~25 分离器出口 3~10 离心泵出口 3~5
（三）石油生产中乳状液的生成和预防
第五章 原油处理
第一节 原油乳状液 第二节 原油脱水的基本方法 第三节 原油处理设计
原油净化目的
（1）满足对商品原油含水量、含盐量的行业或国家标准；
（2）商品原油交易时要原油水含量，原油密度则按含水原 油密度计；
（3）从井口到矿场油库，原油在收集、矿场加工、储存过 程中需要升温，含水增大了燃料消耗； （4）原油含水增加了原油粘度和管输费用； （5）原油内的含盐水常引起金属管路和运输设备的结垢与 腐蚀，泥沙等固体杂质使泵、管路和其它设备产生机械磨 损； （6）影响炼制工作的正常进行。
w g
◇ 浮力
6 d 3 f4 o g 6
离心力作用下沉降的水滴直径
水滴等速运动时： f1 f 2
m v2 dr v 3do , r d r
dr mr 3d o d
2
积分：


0
3do dr 18o R d , 2 ln 2 2 r0 m r d w ro
第一节 原油乳状液
原油中含水的类型：
• 游离水
• 乳化水
第一节 原油乳状液
一、乳状液类型
O/W型
W/O型
第一节 原油乳状液
油水乳状液类型的判别方法
第一节 原油乳状液
二、乳状液生成机理
乳状液生成条件

原油处理

原油处理

目 的
满足商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准
我国要求商品原油的质量含水量小于0.5%～2%，国际上要求
0.1%～3%。盐含量一般要求在3～5mg/l。
商品原油交易的需要
油品划分标准： 轻质油：ρ ≤0.846g/cm3
中质 I：0.846g/cm3 ≤ρ ≤0.87g/cm3
中质油Ⅱ：0.87g/cm3 ≤ρ ≤0.91g/cm3 重质油：ρ ≥0.91g/cm3
4）界面膜和界面张力
5）老化 6）内相颗粒表面带电
第一节 原油乳状液
5、乳状液其他物性
1）密度
o (1 ) w
——乳状液内水的体积分数；
o ——油的密度；
w——水的密度；
第一节 原油乳状液
5、乳状液其他物性
1）乳状液粘度 外相粘度 温度 影响因素 分散相粒径 乳化剂及界面膜性质
乳状液类型 乳状液生成机理 乳状液的稳定性 乳状液的其他物性 化学破乳剂 重力沉降 加热 机械处理 离心脱水 静电处理 蒸发处理 设计步骤 设备尺寸的确定 脱水流程
原 油 处 理
原油处理 基本方法
原油处理设计
谢 谢！
下 次 课 再 见原ຫໍສະໝຸດ 油 处 理原油处理 基本方法
原油处理设计
第一节 原油乳状液
游离水
某油品油水乳状液宏观图片
游离水：原油中所含水分，在常温下静止，短时间内能从 油中分离出来；
乳化水：很难用沉降法从油中分离出来。
第一节 原油乳状液
乳化水含量粗略估算： 1）经验公式：
lg 3.73 3.280
——水含量，%
2）有强烈的搅动
3）有乳化剂
原油乳状液图片
第一节 原油乳状液

第五章原油预处理和常减压精馏

第五章原油预处理和常减压精馏
国内外对炼油厂脱盐脱水的要求： 含盐< 10mg/L 含水< 0.1~0.2 %
随着脱盐加强，要求含盐 < 5mg/L
二、原油脱盐脱水原理
(一)油水两相的自由沉降分离 油水两相不互溶液体的沉降分离，符合球形粒子在
静止流体中自由沉降的斯托克斯定律：
u=d2(ρ w-ρ )g/18μ ρ
u——水滴沉降速度 m/s d——水滴直径，m ρ w——盐水的密度,kg/m3 ρ ——油的密度， kg/m3 μ ——油的粘度，Pa.s
5、减压蒸馏
常压重油经过减压炉加热 405℃—410℃ 减压蒸馏塔：顶不出产品，直接与真空系统连 接，开2～4侧线，根据加工方案定。 塔底渣油>500℃，用泵抽出，经换热送出装置 。
（三）原油分馏塔的工艺特征 1、复合塔
汽油
重油
重柴油 輕柴油 航煤
复合塔
把几个简单塔重叠 起来，精馏段相当于 原来四个简单塔的四 个精馏段组合而成,而 下段相当于塔1 提馏 段，在塔侧部开若干 个侧线，以得多个产 品，由于侧线产品未 经严格的提馏，分离 能力较低，但满足产 品分离要求。
第五章 原油预处理和常减压蒸馏
第一节 原油预处理
一、原油预处理在石油加工中的地位 二、原油脱盐脱水原理 三、原油脱盐脱水工艺与设备
第二节 石油蒸馏过程
一、蒸馏与精馏原理 二、石油精馏塔 三、石油减压精馏塔 四、节能措施 五、设备防腐
三段汽化的常减压蒸馏工艺流程示意图
第一节 原油预处理
一、 原油预处理在石油加工中的地位
（二）原油的乳液性质
水滴沉降速度与d2 成正比，重要的是促进水滴聚集 1、乳状液
是两种不互溶的液体所形成的分散物系，其特点 是不稳定的。 2、乳化剂

第五章 原油处理

第五章 原油处理
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原油中的含水给生产带来的主要问题
原油中含水、含盐、含泥沙等杂质会给原油集输和 炼制带来很多麻烦： 增大了液体量，降低了设备和管路的有效利用率； 增加了集输过程中的动力和热力消耗； 引起金属管路和设备的结垢与腐蚀，使其寿命降低； 破坏炼制工作的正常进行。
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原油脱水
由于原油中所含的盐类和机械杂质大多数 溶解或悬浮于水中，原油脱水过程实际上也是 降低原油含盐量和机械杂质的过程。
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2
一、乳状液及其类型
根据内相与外相的性质，乳状液主要有两种类型： 一类是油分散在水(水是外相，油是内相)中， 如牛奶，简称水包油型乳状液，用O/W表示； 另一类是水分散在油(水是内相，油是外相) 中，简称油包水型乳状液，用W/O表示。
鉴别乳状液类型的方法
染料法 选择一种只溶于油相而不溶于水相的染料， 取少量加入乳状液中摇荡之。 若整个乳状液均被染色，则油相是外相； 若只是液珠呈染料之色，油便是内相。 鉴别常为黑色的原油有一定的困难。
原油脱水
原油和水在油藏内运动时，常携带并溶解大量盐 类，如氯化物、硫酸盐、碳酸盐等。
在油田开采初期，原油中含水很少或基本不含水，
第五章 原油处理
这些盐类主要以固体结晶形态悬浮与原油中。 进入中、高含水开采期则主要溶解于水中。
对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等固体机械杂 质，使之成为合格商品原油的工艺过程称原油处 理，国内常称原油脱水。
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影响原油稳定性的因素
温度：温度升高，稳定性下降。 主要原因： 加剧了内相颗粒的布朗运动，增加了互相碰撞、 合并成大颗粒的机率； 水和油的密度差增大，水滴易于在油相中下沉； 降低了原油的粘度，水滴易于下沉。
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影响原油稳定性的因素

第五章原油预处理和常减压精馏

第五章原油预处理和常减压精馏

回流罐
冷却器
常压塔
产品罐
二级冷凝冷却
2、塔顶循环回流 塔顶循环回流量 L0=Qc/（hLt1–hLt2） 使用几种情况： a.塔顶回流热较大，回收热量降低 能耗（常压塔） b.塔顶馏出物中含有较多的不凝气 （催化裂化主分馏塔） c. 降低塔顶系统的流动压力降。（ 裂化分馏塔） d. 保证塔顶有尽可能的真空度。 （减压精馏塔） 注：为了保证精馏塔内精馏过程正 常进行，增设2～3块换热塔板。
+ －
+ －
原油中两水滴间的聚结力F 同样大小球形水滴
6 KE r 2 2 r F 6 KE r 4 l l
2 6 4
K — —由原油和水的介电常数决定的常数； E — —电场强度（电位梯度）； r — —水滴的半径。 l — —两水滴中心的距离。
（四）电－化学原油脱盐脱水原理
汽提塔 ⑴ 特点：三个重叠但相互分开 汽提量 2～3% （侧线产品） 作用：降低塔内油、汽分压，较轻组分汽化返塔，与一 般提馏段本质不同，故称汽提段。 ⑵ 近几年改造趋势： 一般采取侧线再沸器提馏方式 原因： a.降低产品的冰点（航空煤油含水导致油低温性差） b.减少塔的气相负荷 c.减少塔顶冷凝的负荷 d.减少含油污水生成量
0.958
0.8099
（20℃） 0.0975
（100℃） 0.1481
提高温度，油品的粘度降低，水密度降低比油小，可提 高沉降速度； 但一般超过140℃速度增长明显降低（耗电、压力增 高，汽化易使汽油层搅动）。 通常80℃～120℃
（二）原油的乳液性质
水滴沉降速度与d2 成正比，重要的是促进水滴聚集 1、乳状液 是两种不互溶的液体所形成的分散物系，其特点 是不稳定的。 2、乳化剂 是降低两种界面上的表面张力的表面活性剂，使 其形成水包油和油包水型乳状液。（O/W 或 W/O） 石油乳状液： 油包水 （W/O） 石油乳化剂：天然（环烷酸、胶质、沥青质） 油田采油注入的石油磺酸盐等活性剂

第三组原油蒸馏知识点

第三组原油蒸馏知识点

第三组原油蒸馏知识点第五章原油蒸馏过程第⼀节原油及其馏分蒸馏类型（陈承阳）原油的⼀次加⼯：原油常减压蒸馏原油的⼆次加⼯：催化重整、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化原油的三次加⼯：（炼⼚⽓体加⼯）烷基化、异构化、叠合、醚化（甲基叔丁基醚的⽣产）精馏过程的两个前提：1）⽓、液相间的浓度差2）合理的温度梯度实现精馏的必要条件：①精馏塔内必须要有塔板或填料，它是提供⽓液充分接触的场所。

②精馏塔内提供⽓、液相回流，是保证精馏过程传热传质的另⼀必要条件。

回流的作⽤：(⽓相回流液相回流 )①提供塔板上的液相回流，创造汽液两相充分接触的条件，达到传质、传热的⽬的；②取出塔内多余的热量，维持全塔热平衡，利于控制产品质量。

回流⽅式：1）塔顶冷回流：将塔顶蒸汽冷凝冷却为过冷液体，将其中⼀部分在塔顶送回塔内作回流；塔顶热回流：将塔顶蒸汽冷凝为饱和液体，将其中⼀部分在塔顶送回塔内作回流。

2）中段循环回流：①使汽液相负荷沿塔⾼分布均匀，可缩⼩塔径或提⾼处理量；②利于热量的回收利⽤。

第⼆节原油及原油馏分的蒸馏曲线及其换算（林昭康）1、分馏精确度的表⽰⽅法对⼆元系，可⽤产品的纯度（或某组分的浓度）表⽰。

对⽯油精馏，常⽤相邻两馏分的馏分组成或蒸馏曲线的相互关系（间隙或重叠）来表⽰。

2）减压1.33kPa(10mmHg)蒸馏曲线相互换算①恩⽒蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换假定恩⽒蒸馏50％点温度=实沸点蒸馏50％点温度；3.常压平衡汽化曲线换算为压⼒下平衡汽化曲线第三节原油蒸馏塔内⽓液负荷分布规律（何天儒，李永辉）塔顶回流量: L t L V t L h h QL 0kmol/h塔顶⽓相负荷： V1=L0+D+S ，kmol/h从第m-1板流⾄第m 板的液相回流量为：⾃第n 板上升的⽓相负荷应为：Vn=D+M+G+S+Ln-1, kmol/h⾃第m 板上升的⽓相负荷为：Vm=D+M+G+S+Lm-1, kmol/h因为 Ln-1Vn与液相回流的变化规律⼀样，以摩尔流量表⽰的⽓相负荷也是沿塔⾼的⾼度⾃下⽽上渐增。

第五章、原油处理

第五章、原油处理
两种或两种以上 不互相溶或微量互溶 的液体，其中一种以 极小的液滴分散于另 一种液体中，这种分 散物系称为乳状液。 乳状液都有一定的稳 定性。
原油和水构成的乳状液主要有两种类型。一种是水以
极微小的颗粒分散于原油中，称油包水型乳状液，用符 号W/O表示，此时水是内相或称分散相，油是外相或称 连续相，W/O乳状液是油田最常见的原油乳状液。


综上所述，形成稳定乳状液的条件是：
①多相系统中必须存在两种以上互不相溶或微量相溶的 液体； ②系统中要有乳化剂存在，使一种液体的微小液滴能稳 定地存在于另一种液体中； ③要有剧烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散 于另一种液体中。 防止石油生产中稳定乳状液生成的方法： （1）尽量减少对油水混合物的剪切和搅拌； （2）尽早脱水。
另一种是油以极微小颗粒分散于水中，称为水包油型
乳状液，用符号O/W表示，此时油是内相，水是外相。 在原油处理中O/W乳状液很少见，采出水中存在O/W乳 状液，故水包油型乳状液又称反相乳状液。
另外，还有复合乳状液，即油包水包油型、水包油包
水型等，分别以O/W/O和W/O/W表示。
W/O型乳状液的内相水滴粒径一般在0.2～50 m范围
第五章 原油处理
概述

注水驱动方式开采的油藏占有极大的比例，因而从油 井产出的油气混合物内经常含有大量的采出水和泥砂 等机械杂质。特别在油田后期生产中，油井产物内的 水 油 比 常 超 过 l0 ， 泥 砂 等 机 械 杂 质 亦 可 高 达 l% ～ l.5%(质)。据统计，世界上所产原油的90％以上需进 行脱水。 对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂质，使之 成为合格商品原油的工艺过程称原油处理，相应的容 器称处理器或聚结器，国内常称原油脱水，相应的容 器称脱水器。

石油蒸馏过程全解

石油蒸馏过程全解

2、分馏精确度与回流比、塔板数的关系 常用经验的方法估计达到分馏精确度所需的回流比 及塔板数。 石油精馏塔的塔板数主要靠经验选用。
3、实沸点切割点和产品收率 切割点：（ t0H＋t100L）/2，实沸点数据 产品收率：由切割点从实沸点蒸馏曲线上查得。
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一、石油及石油馏分的蒸馏曲线
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（3）减压1.33kPa（10mmHg） 蒸馏曲线换算为常压蒸馏曲线

减压10mmHg实沸点蒸馏曲线换算为常压实沸点曲线

减压10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为常压实沸点曲线 10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为10mmHg实沸点曲线 10mmHg实沸点蒸馏曲线换算为常压实沸点曲线
减压10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为常压恩氏蒸馏曲线 10mmHg恩氏蒸馏曲线换算为常压实沸点蒸馏曲线 常压实沸点蒸馏曲线换算为常压恩氏蒸馏曲线
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蒸馏原理图
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实现精馏的必要条件： ①精馏塔内必须要有塔板或填料，它是提供气液 充分接触的场所。 ②精馏塔内提供气、液相回流，是保证精馏过程 传热传质的另一必要条件。 气相回流 液相回流
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回流的作用和回流方式
回流的作用 ：
①提供塔板上的液相回流，创造汽液两相充分接触的条 件， 达到传质、传热的目的； ②取出塔内多余的热量，维持全塔热平衡，利于控制产 品质量。
回流方式 ：
（1）塔顶冷回流与热回流 将塔顶蒸汽冷凝冷却为过冷液体，将其中一部分在塔 顶送回塔内作回流，称塔顶冷回流。L0=Q1/(h1-h2) 将塔顶蒸汽冷凝为饱和液体，将其中一部分在塔顶送 回塔内作回流，称塔顶热回流。
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（2）塔顶油汽二级冷凝冷却



优点：可大大减 少塔顶冷凝冷却 器所需的传热面 积。 缺点：流程较复 杂，回流泵耗能 增加。 对大型装置有利。

第五章 原油稳定

第五章 原油稳定
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油罐烃蒸气回收
油罐烃蒸气回收（大罐抽气） 利用已有的固定顶油罐，在罐顶上装上抽气管 线，下边连上抽气压缩机和压力控制设备、仪 表和有关的辅助设备，以尽量减少向大气排放 油蒸气。 油罐的蒸发损耗： 闪蒸损耗、大呼吸损耗、小呼吸损耗。
33
油气的蒸发损耗
闪蒸损耗：原油进入矿场储罐、压力降为常压时， 由于压力的降低原油产生的损耗。 大呼吸损耗：油罐进出油罐时造成的油气损耗。 小呼吸损耗：由昼夜温差变化引起的油气损耗。
闪蒸稳定 工作原理 利用闪蒸原理使原油蒸气压降低，称闪蒸 稳定。 按闪蒸容器的压力，可将闪蒸分为负压闪蒸 和正压闪蒸。
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三、 原油稳定方法
1.1 负压闪蒸法 操作条件：
压力在0.05～0.07MPa（绝）； 温度在50～70℃（脱水温度）
适用于密度较大的原油； 工艺流程简单，节省热能，但其稳定程度较低。
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油罐烃蒸气回收
优点:利用了现场已有的油罐，不用再建容器，不 用再单独加热，热能消耗少，工艺简单; 缺点:要求安全系统准确可靠，真空度不能太高， 所以分离效果也就受到限制，否则容易把储罐抽变 形，罐内外压差也不能太大，否则容易把罐鼓坏； 抽气机和原油中所含气体的数量要匹配。
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提馏段和气相回流
进料板上分出的液体和由精馏段下流的液体汇合，进 入提馏段。 在提馏段的每一个接触级上发生的传热、传质过程与 精馏段接触级完全相同。 液体每经过一个接触级，液体内重组分得到一次提 升，流至塔底得到浓度较纯的重组分产品。 每经过一个接触级，气相内轻组分浓度得到一次提 升，流至提馏段顶端其轻组分浓度趋近于进料板上 的轻组分浓度。 塔底产品经再沸器加热后，所产生的蒸气返回塔底。 气相回流是提馏段工作的必要条件。若无气相回流， 液体仅流经各层接触级，液体内的重组分浓度也得不 到提浓。

第5章 原油处理工艺系统

第5章 原油处理工艺系统

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二、原油处理工艺流程
典型工艺流程框图 涠 11-4 油田 油田A/B/C平台原油处理流程示意 平台原油处理流程示意
图
埕北油田原油处理工艺流程示意图 埕北油田原油处理工艺流程示意图
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典型工艺流程框图
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涠 11 油 工 4 艺 田 流 程 示 意 平 图 台 原 油 处 理
1—采油树；2—生产测试管汇；3—质量流量计；4—刮管发 采油树； 生产测试管汇 生产测试管汇； 质量流量计 质量流量计； 刮管发 采油树 球装置；5—原油加热器；6—生产分离器；7—原油增压泵； 球装置； 原油加热器； 生产分离器； 原油增压泵； 原油加热器 生产分离器 原油增压泵 8—电脱水器；9—原油稳定罐；10—原油外输泵；11—原油 电脱水器； 原油稳定罐 原油稳定罐； 原油外输泵； 电脱水器 原油外输泵 原油 外输计量装置
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三、原油计量外输
经处理后的合格原油 ， 进储油舱储存 ， 或 经处理后的合格原油， 进储油舱储存，
经原油外输泵增压、 经原油外输泵增压 、 计量装置计量后通过 海底管线外输至储油终端。 海底管线外输至储油终端。
原油计量仪表：容积式流量计 原油计量仪表： 原油流量检定装置：标准体积管 原油流量检定装置：
第五章 原油集输工艺系统
原油处理工艺应根据油 、 水 、 伴生气 、 原油处理工艺应根据油、 伴生气、
无机盐类等混合物的物理化学性质、 砂 、 无机盐类等混合物的物理化学性质 、 含水率、 产量等因素， 含水率 、 产量等因素 ， 通过分析研究和 经济比较确定。 经济比较确定。
原油汇集 、 处理和计量外输是原油处理 原油汇集、
工艺的三大主要组成部分。 工艺的三大主要组成部分。 要组成部分

第五章、原油处理

第五章、原油处理

（一）破乳剂作用
破乳剂较乳化剂够更高的活性，使破乳剂能迅 速地穿过乳状液外相分散到油水界面上，替换 或中和乳化剂，降低乳化水滴的界面张力和界 面膜厚度。
破乳剂能消除水滴间的静电斥力，使水滴絮凝。 有聚结的作用。 能润湿固体，防止固体粉末乳化剂构成的界面
膜阻碍水滴聚结。
尽管破乳剂的破乳机理尚不完善，但从长期实践中归纳 出两点结论：
由于原油中所含的盐类和机械杂质大部分溶解或悬浮 于水中，所以原油的脱水过程实质上也是脱盐、脱机 械杂质的过程。
原油处理的目的：
满足对商品原油含水量、盐含量的行业或国家标准。
商品原油交易时要扣除原油含水量，原油密度则按 含水原油密度计。
从井口到矿场油库，原油在收集、矿场加工、储存 过程中，不时需要加热升温，原油含水增大了燃料 消耗、占用了部分集油、加热、加工资源，增加了 原油生产成本。
破乳剂的分子量大于天然乳化剂的分子量才能有效破 乳。
若把破乳剂用作油水混合物的乳化剂，则生成反相乳 状液，即O/W型乳状液。
（二）破乳剂类型
化学破乳剂的种类很多，通常按分子结构、溶解性能、 分子量大小、镶嵌方式、聚合段数、官能团数量等进行 分类。
按分子结构，可把化学破乳剂分为离子型和非离子型两 类。
二、乳状液生成机理
由物理化学可知，形成乳状液必须具备下述条件： ①系统中必须存在两种以上互不相溶(或微量相溶)的液
体；
②有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散于 另一种液体中；
③ 要有乳化剂存在，使分散的微小液滴能稳定地存在 于另一种液体中。
水在烃类液体内的溶解性极低，随烃的类别不同大致在 几十至几百mg/L范围。烃在水中的溶解度也很低，因 而，原油和水是两种微量相溶的液体，在工业上常认为 油水是两种互不相溶的液体。

油气集输 第五章 原油处理.

油气集输 第五章 原油处理.

原油处理的基本方法
油水界面常控制在0.5D处，但脱除器水处理量 最大时的最佳界面位置在0.769D处。
游离水脱除器设置在加热炉的上游，用来减少 高含水原油的含水量，以减少加热炉的热负荷和所 耗燃料，降低加热炉的解垢速度。
沉降罐 1、结构
原油处理的基本方法
2、工作原理 水洗 沉降
原油处理的基本方法
导电性好的为O/W型，差的为W/O型。
将乳状液滴在滤纸上，若能迅速铺开，滤纸上只 留下一小滴油，则为O/W型；若铺不开，则为W/O型。
显微镜法
二、乳状液生成机理
原油乳状液
1、乳状液生成条件 • 系统中必须存在两种或两种以上互不相溶（或
微量互溶）的液体
• 要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小液滴 分散于另一种液体中
2、非离子型破乳剂
以环氧乙烷、环氧丙烷等有机合成原料为基础，
在具有活泼氢起始剂引发下、有催化剂存在时，按一定
程序聚合而成。
原油处理的基本方法
非离子型破乳剂的优点
用量少 不产生沉淀 脱出水中含油少 脱水成本低 非离子型破乳剂的类型
水溶性：可配制成任意浓度的水溶液 油溶性：净化油的能力比水溶性的高，脱出水含油高 混合型：能增加使用的灵活性
小油嘴前后的压差； 油嘴装在井底
原油乳状液
（2）深井泵采油 防止抽油机固定阀、游动阀、柱塞漏泄产生激烈
搅动 选择较大尺寸的固定阀和游动阀、并用气锚（使
气体进入油套环空内的装置），避免气体进入泵 筒内 提高深井泵容积效率 往油井油套环空内注入破乳剂 能有效地阻止原油在井内乳化，还能使油井增产。
原油内的含盐水引起金属管路和运输设备的结垢和 腐蚀，泥砂等固体杂质使泵、管路、其它设备机械 磨损，降低管路和设备的使用寿命。
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第一节 原油乳状液
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第一节 原油乳状液
一、乳状液及其类型 二、原油乳状液的生成机理 三、原油乳状液的性质
一、乳状液及其类型
乳状液是一种或几种液体以液珠形式分散 在另一不相混溶的液体之中构成的分散体系。 乳状液中被分散的一相称作分散相或内 相，另一相被称作分散介质或外相。显然，内 相是不连续相，外相是连续相。
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影响乳状液粘度的因素
外相粘度 原油粘度越大，生成W/O型乳状液的粘度越大。
影响乳状液粘度的因素
内相体积浓度
含水率较低时，粘度随含水率的增加而缓慢上升； 含水率较高时，粘度迅速上升；当含水率超过某一
μ = μo e
乳状液粘度 原油粘度
kϕ
内相体积浓度
数值时，粘度又迅速下降，并发生转相（W/O型乳 状液变为O/W型或W/O/W型乳状液）。
第二节 原油处理的基本方法
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第二节 原油处理的基本方法
原油脱水包括脱除游离水和乳化水，其中关键是乳 化水的脱除。 乳状液的破坏称为破乳。 原油乳状液的破乳过程是由分散水滴相互接近、碰 撞、界面膜破裂、水滴合并、在油相中沉降分离等 一系列环节组成，常称之为水滴的聚结和沉降。
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第二节 原油处理的基本方法
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二、原油乳状液生成机理
3.原油乳状液的生成 在地面集输过程中： 从井口到计量站，从计量站到转油站，油、 水、气多呈气液两相混合状态输送，在集输管线 和设备里，油、水的激烈搅动也会促使乳化。
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二、原油乳状液生成机理
4.防止乳状液生成的措施： 采取措施使油井少出水，多出油（如合理注 水、封堵水层等措施） 尽量减少搅拌条件（如减少不必要的弯头、闸 门，尽量简化流程，减少泵剪次数）； 尽量减少油、水相混的时间。
三、原油乳状液的性质
分散度 粘度 密度 电学性质 稳定性和老化
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三、原油乳状液的基本性质
1.分散度 分散相在连续相中的分散程度，常用内相颗 粒平均直径的倒数表示或比表面积（颗粒总 表面积和总体积的比值）表示。 乳状液内相颗粒直径越小，分散度越高。
三、原油乳状液的基本性质
2.粘度
影响乳状液粘度的因素： 外相粘度 内相体积浓度 温度 乳状液的分散度（分散相粒径） 乳化剂及界面膜的性质 内相颗粒表面带电强度 内相粘度
从热力学观点看，原油乳状液属不稳定体系。水 滴仍有合并、减小油水界面，使系统界面能降至 最低的趋势，只是由于天然乳化剂构成的界面膜 有较高的机械强度阻止了水滴的合并沉降，所以 原油乳状液破乳的关键是破坏油水界面膜，促使 水滴的聚结和沉降。
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原油的脱水过程
1.破乳 原油乳状液中的油水界面因乳化剂的作用形成 的膜被化学、电、热等外部条件破坏，分散相 水滴碰撞聚结的过程。 2. 沉降 破乳后的水呈游离状悬浮于水中，在进一步的 碰撞过程中形成更大的水滴，靠重力作用沉入 底部。
原油脱水
原油和水在油藏内运动时，常携带并溶解大量盐 类，如氯化物、硫酸盐、碳酸盐等。
在油田开采初期，原油中含水很少或基本不含水，
第五章 原油处理
这些盐类主要以固体结晶形态悬浮与原油中。 进入中、高含水开采期则主要溶解于水中。
对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等固体机械杂 质，使之成为合格商品原油的工艺过程称原油处 理，国内常称原油脱水。
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影响原油稳定性的因素
温度：温度升高，稳定性下降。 主要原因： 加剧了内相颗粒的布朗运动，增加了互相碰撞、 合并成大颗粒的机率； 水和油的密度差增大，水滴易于在油相中下沉； 降低了原油的粘度，水滴易于下沉。
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影响原油稳定性的因素
水的pH值： pH值增加，内相颗粒界面膜的弹性和机械 强度降低，乳状液的稳定性变差。 时间： 随着时间的延长稳定性增强。
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W/O型乳状液显微照片
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二、原油乳状液生成机理
3.原油乳状液的生成 开采过程中： 当油、水混合物沿油管从井底向上流动时， 在井底的不同深处，压力从下到上逐渐降低， 溶解在原油里的伴生气不断逸出，而且体积不 断膨胀，油、水搅拌越来越激烈，当油、水混 合物通过油嘴的时候，压力突降，流速剧增， 原油碎散，大大增加了原油乳化程度。
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鉴别乳状液类型的方法
稀释法（冲淡法） 取一水滴或油滴与乳状液相接触，易于和乳 状液掺和者既是外相。 电导法 多数油相都是不良导体，而水相是良导体， 故测定乳状液的电导可以判断何者是连续相。
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鉴别乳状液类型的方法
显微观察法 由于原油和水的透光性不同，可用显微镜判断 乳状液的类型，在显微镜下，水是透明的，油 是黑色的。 若液珠不透明，则为O/W型乳状液； 若液珠透明，则为W/O型乳状液。
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影响原油稳定性的因素
乳化剂的类型和保护膜的性质： 乳化剂是低分子有机物，如脂肪酸、环烷酸和某些 低分子胶质，形成的界面膜强度不高，乳状液的稳 定性不高; 乳化剂是高分子有机物，如沥青质等，形成的界面 膜有较高的强度，使乳状液有较高的稳定性; 固体乳化剂，如粘土、砂砾、石蜡等，形成的界面 膜强度很高，乳状液的稳定性也很高。 界面膜的机械强度高，乳状液的稳定性高。
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第五章 原油处理
第一节 第二节 原油乳状液 原油处理的基本方法
游离水
原油中水的存在方式
在常温下用简单的沉降法短时间内就能从油 中分离出来 大部分游离水在油气水分离时被脱出。 乳化水 很难用沉降法从油中分离出来 它与原油的，因为 在含水原油中乳状液的性质直接影响着原油 脱水的难易。
三、原油乳状液的基本性质
5.稳定性和老化 原油乳状液的老化 原油乳状液随时间的推移变得逐渐稳定，乳状液 的这种性质称为乳状液的老化。在形成乳状液的 初始阶段，乳状液的老化十分显著，随后减弱， 常常在一昼夜后乳状液的稳定性较很少再增加。
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原油乳状液的老化
导致原油乳状液老化的原因：
乳状液形成时间越长，由于原油轻组分挥发、氧 化、光解等作用，使乳化剂数量增加； 原油内存在的天然乳化剂也有足够时间运移至分 散相颗粒表面形成较厚的界面膜使乳状液稳定。
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乳状液不稳定的表现
凝并（也称聚结） 指聚集的絮团变成一个大液珠； 凝并是不可逆的； 凝并导致液珠数目的减少和乳状液的完全破坏 即油水分离。 絮凝是凝并的前奏，凝并是乳状液破坏的直接 原因
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乳状液不稳定的表现
反相（也称变型） 指乳状液从O/W型变成W/O型，或者相反； 反相过程是乳状液中液滴的聚集和连续相分散 的过程，原来的连续相变成了分散相，而分散 相则变成了连续相。 引起反相的原因： 乳化剂类型的变更、相体积的改变、温度、增 大剪切
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乳状液显微照片
O/W型
形成乳状液的必要条件
① 形成的乳化液的两种液体不能混溶； ② 必须有足够的搅拌使一种液体以液滴的形式分 散到另一种液体之中； ③ 必须有乳化剂的存在。两个不相混溶的纯液体
W/O型
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（例如油和水）不能形成乳状液，必须要有乳 化剂起着稳定作用。
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乳化剂的作用
使乳状液稳定的物质称为乳化剂，乳化剂分散于 油水界面上形成界面膜，起到两个方面的作用： 降低油水界面张力，使乳状液得到一定程度的 稳定； 界面膜具有较强的机械强度，阻止了在布朗热 运动下，水珠在碰撞时的合并，使之形成稳定 的乳状液。
乳状液体积 含水率
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三、原油乳状液的基本性质
4.电学性质 原油乳状液的电导率除取决于含水率和水颗粒 的分散度、在很大程度上还决定于水中的含 盐、含酸、含碱量。 乳状液的电导率随温度增高而增大。
三、原油乳状液的基本性质
5.稳定性和老化 乳状液的稳定性： 乳状液不被破坏，抗油水分层的能力。 从热力学观点看，原油乳状液属不稳定体系。水 滴仍有合并、减小油水界面，使系统界面能降至 最低的趋势，只是由于天然乳化剂构成的界面膜 有较高的机械强度阻止了水滴的合并沉降。
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一、乳状液及其类型
根据内相与外相的性质，乳状液主要有两种类型： 一类是油分散在水(水是外相，油是内相)中， 如牛奶，简称水包油型乳状液，用O/W表示； 另一类是水分散在油(水是内相，油是外相) 中，简称油包水型乳状液，用W/O表示。
鉴别乳状液类型的方法
染料法 选择一种只溶于油相而不溶于水相的染料， 取少量加入乳状液中摇荡之。 若整个乳状液均被染色，则油相是外相； 若只是液珠呈染料之色，油便是内相。 鉴别常为黑色的原油有一定的困难。
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影响原油乳状液稳定性的因素
分散度和粘度 乳化剂的类型和保护膜的性质 内相颗粒表面颗粒带电 油水密度差 温度 水的pH值 时间
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合格原油的含水标准
“油田油气集输设计规范”规定： 出矿合格原油的质量含水量不大于1%； 优质原油含水量不大于0.5%。 较先进的炼厂进装置的原油要求： 含水不大于0.1％； 含盐量不大于3～5毫克/升。
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盐含量不达标时的处理方法： 向原油中掺入2%~5%的淡水，对原油进 行洗涤，使以固体结晶形态存在的盐类溶解于 水中，然后再脱水，使原油含盐量降低至允许 的范围内。
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二、原油乳状液生成机理
1. 形成原油乳状液的主要因素： 原油中含水，且油、水两相互不相溶； 原油中含有某些天然乳化剂。如沥青质、胶 质、粘土、砂粒等，多数具有亲油憎水性 质，因而一般生成稳定的W/O型乳状液。 在开采和集输过程中有强烈的搅拌作用。
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二、原油乳状液生成机理
2. 原油乳状液的类型: 除油田开采的高含水期外，世界上各油田所遇 到的油水乳状液绝大多数属于W/O型乳状液（因为 如沥青质、胶质、粘土、砂粒等多数具有亲油憎 水性质，因而一般生成稳定的W/O型乳状液），其 内相水滴的直径一般在0.1微米以上，在普通显微 镜下可观察到内相液滴的存在。