第1页，共60页第五章第五章 原油净化原油净化原油净化的目的原油净化的目的油井产物：油井产物：原油、天然气、水、盐、泥砂等原油、天然气、水、盐、泥砂等其危害为：其危害为：水增大了油井采出液的体积流量，降低了设备和水增大了油井采出液的体积流量，降低了设备和管道的有效利用率；管道的有效利用率；增大了管道输送中的动力和热力消耗；增大了管道输送中的动力和热力消耗；引起金属管道和设备的结垢与腐蚀；引起金属管道和设备的结垢与腐蚀；对炼油加工过程产生影响对炼油加工过程产生影响第2页，共60页5.1 原油乳状液原油乳状液n原油中水的种类：原油中水的种类：游离水：游离水：常温下短时间内沉降分离常温下短时间内沉降分离 乳化水：乳化水：很难用沉降法分出很难用沉降法分出乳化水与原油的混合物称油水乳状液或原油乳状液乳化水与原油的混合物称油水乳状液或原油乳状液一、原油乳状液的类型一、原油乳状液的类型n乳状液：两种（或两种以上）不互溶（或微量互溶）的乳状液：两种（或两种以上）不互溶（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种分散物系称为乳状液。
第3页，共60页5.1 原油乳状液原油乳状液!“油包水型乳状液油包水型乳状液W/O”：水以极微小颗粒分散在原油：水以极微小颗粒分散在原油中，水是分散相（内相），油是连续相（外相）中，水是分散相（内相），油是连续相（外相）水包油型乳状液水包油型乳状液O/W”：油以极小颗粒分散在水中，油是：油以极小颗粒分散在水中，油是内相、水是外相内相、水是外相二、形成稳定乳状液的必要条件二、形成稳定乳状液的必要条件u系统中必须存在两种以上互不相容（或微量互溶）的液体；系统中必须存在两种以上互不相容（或微量互溶）的液体；u要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散于要有强烈的搅动，使一种液体破碎成微小的液滴分散于另一种液体中；另一种液体中；u要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于另一种液体中要有乳化剂存在，使微小液滴能稳定地存在于另一种液体中第4页，共60页5.1 原油乳状液原油乳状液原油乳状液的生成：原油乳状液的生成：n原油中含水原油中含水n含有天然的乳化剂含有天然的乳化剂 沥青质，胶质，环烷酸，脂肪酸，氮和硫的有机物，石蜡，沥青质，胶质，环烷酸，脂肪酸，氮和硫的有机物，石蜡，粘土，石粒等亲油憎水，一般生成粘土，石粒等。
亲油憎水，一般生成w/o型原油乳状液型原油乳状液n流动时析出的气体及管件、设备的搅动流动时析出的气体及管件、设备的搅动第5页，共60页5.1 原油乳状液原油乳状液三、原油乳状液的性质三、原油乳状液的性质分散度：分散度：分散相在连续相中的分散程度，用内相颗粒平分散相在连续相中的分散程度，用内相颗粒平 均直径的倒数表示均直径的倒数表示粘度：粘度：原油粘度越大，乳状液粘度愈大；与含水率有复杂的原油粘度越大，乳状液粘度愈大；与含水率有复杂的关系密度：密度：原油含水含盐后，密度显著增大原油含水含盐后，密度显著增大电学性质：电学性质：电导率随温度的升高而增大电导率随温度的升高而增大 介电系数：水介电系数：水80，油，油2第6页，共60页5.1 原油乳状液原油乳状液稳定性和老化稳定性和老化稳定性：稳定性：乳状液不被破坏，抗油水分层的能力乳状液不被破坏，抗油水分层的能力老化：老化：原油乳状液随时间的推移变得逐渐稳定的性质原油乳状液随时间的推移变得逐渐稳定的性质影响因素影响因素：分散度越高和原油粘度越大，稳定性好分散度越高和原油粘度越大，稳定性好乳化剂类型和保护膜的性质：第一类，低分子有机物，脂肪酸、乳化剂类型和保护膜的性质：第一类，低分子有机物，脂肪酸、环烷酸、低分子胶质，界面保护膜强度低，稳定性低。
第二类，环烷酸、低分子胶质，界面保护膜强度低，稳定性低第二类，高分子有机物，如沥青、沥青质等，凝胶状界面膜，第三类，高分子有机物，如沥青、沥青质等，凝胶状界面膜，第三类，粘土、砂粒、高熔点石蜡（粘土、砂粒、高熔点石蜡（C7080）固体乳化剂，机械强度）固体乳化剂，机械强度高，乳状液稳定性好高，乳状液稳定性好第7页，共60页5.1 原油乳状液原油乳状液内相颗粒表面带电温度，温度增高，稳定性下降水的PH值，PH值增加，稳定性变差时间，随时间推移变得更稳定 第8页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法 脱除游离水和乳化水，主要解决脱乳化水问题脱除游离水和乳化水，主要解决脱乳化水问题乳状液的破坏称破乳乳状液的破坏称破乳n破乳过程：破乳过程：分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破裂、水滴合并、沉降分离裂、水滴合并、沉降分离n原油脱水方法：原油脱水方法：注入化学破乳剂注入化学破乳剂、重力沉降脱水重力沉降脱水、利用离心力脱水利用离心力脱水、利用亲水固体表面使乳化水粗利用亲水固体表面使乳化水粗粒化脱水粒化脱水、电脱水电脱水等第9页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法一、原油热化学脱水一、原油热化学脱水n将含水原油加热到一定温度，并在原油中加入适量的破乳剂。
将含水原油加热到一定温度，并在原油中加入适量的破乳剂n 目的：目的：改变油水界面张力和乳状液类型，破坏乳状液稳改变油水界面张力和乳状液类型，破坏乳状液稳定性，达到油水分离的目的定性，达到油水分离的目的1.破乳剂的分类和筛选破乳剂的分类和筛选n按分子结构：离子型和非离子型按分子结构：离子型和非离子型n离子型：溶于水时能电离形成离子离子型：溶于水时能电离形成离子n非离子型：在水溶液中不能电离水溶性、油溶性和部分溶于非离子型：在水溶液中不能电离水溶性、油溶性和部分溶于油的混合溶性三类针对性强，使用时必须进行筛选油的混合溶性三类针对性强，使用时必须进行筛选第10页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法2.原油破乳剂的破乳机理原油破乳剂的破乳机理n表面活性作用表面活性作用 破乳剂是高效能的表面活性物质，易吸附于油水界面，降低破乳剂是高效能的表面活性物质，易吸附于油水界面，降低界面膜的表面自由能，致使形成的界面膜的表面自由能，致使形成的“/型型”乳状液不乳状液不稳定，界面膜在外力作用下极易破裂，水突破界面膜进入稳定，界面膜在外力作用下极易破裂，水突破界面膜进入外相，从而油水分离外相，从而油水分离。
n反相作用反相作用 采用亲水性的乳化剂将采用亲水性的乳化剂将“/型型”转化为转化为“/型型”（具有（具有不稳定性）不稳定性）第11页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法“润湿润湿”和和“渗透渗透”作用作用 溶解吸附在油水界面的天然乳化剂；溶解吸附在油水界面的天然乳化剂；降低降低原油的原油的粘度粘度；透过薄；透过薄膜与水饱和，形成亲水的吸附层膜与水饱和，形成亲水的吸附层有利有利于水滴碰撞于水滴碰撞合并合并、沉沉降降反离子作用反离子作用 离子型破乳剂的特性原油乳状液中的水滴表面离子型破乳剂的特性原油乳状液中的水滴表面吸附吸附一一部分正离子而带正电，互相部分正离子而带正电，互相排斥排斥难于合并离子型破乳剂中难于合并离子型破乳剂中和水滴的正电荷，静电斥力减弱，破坏受同性电保护的和水滴的正电荷，静电斥力减弱，破坏受同性电保护的界面膜第12页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法3.热化学脱水流程热化学脱水流程1分离缓冲罐 2电加热炉 3静电脱水器 4缓冲罐必须有破乳剂加入地点和油水分离容器必须有破乳剂加入地点和油水分离容器第13页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法二、重力沉降脱水二、重力沉降脱水 气油比较大时，在油气水三相分离器中进行；气油比气油比较大时，在油气水三相分离器中进行；气油比较小或基本不含气时，在沉降罐中进行脱水。
较小或基本不含气时，在沉降罐中进行脱水1沉降罐的结构和工作原理沉降罐的结构和工作原理n沉降罐的工作过程沉降罐的工作过程a油水混合物由入口管经配液管流入沉降罐底部的水层内油水混合物由入口管经配液管流入沉降罐底部的水层内b水洗水洗 油水混合物向上通过水层时，由于水的表面张力较大，油水混合物向上通过水层时，由于水的表面张力较大，原油中的游离水、破乳后粒径较大的水滴、盐类和亲水原油中的游离水、破乳后粒径较大的水滴、盐类和亲水固体杂质并入水层水洗过程至油水界面处终止固体杂质并入水层水洗过程至油水界面处终止第14页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法第15页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法c.沉降沉降 由于部分水从原油中分出，导致原油从油水界由于部分水从原油中分出，导致原油从油水界面处沿罐截面向上流动的速度减慢，为原油中较面处沿罐截面向上流动的速度减慢，为原油中较小粒径水滴的沉降创造了有利条件小粒径水滴的沉降创造了有利条件d.油、水流出经沉降分离后的原油由中心集油槽油、水流出经沉降分离后的原油由中心集油槽和原油排出管流出沉降罐污水经虹吸管由排水和原油排出管流出沉降罐。
污水经虹吸管由排水管排出第16页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法2.沉降罐工作效率的衡量标准及影响因素沉降罐工作效率的衡量标准及影响因素n沉降时间沉降时间 油水混合物在罐内的停留时间，表示沉油水混合物在罐内的停留时间，表示沉降罐处理油水混合物的能力；降罐处理油水混合物的能力；n操作温度操作温度n原油中剩余含水率原油中剩余含水率n脱除水中含油率脱除水中含油率 第17页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法三、利用离心力脱水三、利用离心力脱水n重力沉降法脱水，含水原油在罐内的停留时间重力沉降法脱水，含水原油在罐内的停留时间长设备为离心脱水机设备为离心脱水机n离心机的脱水速度远高于重力沉降脱水离心机的脱水速度远高于重力沉降脱水n应用情况：应用情况：我国仅用离心法测定原油含水率；西方国家有我国仅用离心法测定原油含水率；西方国家有用于原油脱水或污水除油用于原油脱水或污水除油第18页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法四、利用亲水固体表面使乳化水粗粒化脱水四、利用亲水固体表面使乳化水粗粒化脱水脱水原理：脱水原理：利用油水对固体物质亲合状况不同来实现油水分离利用油水对固体物质亲合状况不同来实现油水分离亲水固体物质的性质：亲水固体物质的性质：n1.良好的润湿性；良好的润湿性；n2.能长期使用能长期使用，对油水不发生化学反应，对油水性质无有害影，对油水不发生化学反应，对油水性质无有害影响；响；n3.货源充足，价格低廉货源充足，价格低廉。
原油粗粒化脱水一般不作为独立的脱水工艺，常与其他方法配原油粗粒化脱水一般不作为独立的脱水工艺，常与其他方法配合使用合使用第19页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法五、原油电脱水五、原油电脱水n对许多原油，特别是对许多原油，特别是重质重质、高粘原油高粘原油，用其它的脱水方法尚，用其它的脱水方法尚不能达到商品原油的含水率的要求，常使用电脱水法不能达到商品原油的含水率的要求，常使用电脱水法n电脱水常作为原油乳状液脱水工艺的电脱水常作为原油乳状液脱水工艺的最后环节最后环节1.电脱水机理电脱水机理 将原油置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴将原油置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞使的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞使水滴聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来水滴聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来聚结方式：聚结方式：电泳聚结、偶极聚结、振荡聚结电泳聚结、偶极聚结、振荡聚结第20页，共60页5.2原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法（1）电泳聚结）电泳聚结 把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，水滴将向同自身所带电荷极性相。