炼油工艺学PPT课件 第七章 原油的脱盐脱水.pdf

20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学1 1第二篇 石油加工概论第二篇 石油加工概论石油是烃类和非烃类构成的复杂混合物，要想 精确地将石油分离成单组分化合物，几乎是不可能 的，根据对石油产品的使用要求，也没有这种必要。从石油中提炼出各种燃料、润滑油和其它产品 的基本途径是：将原油按沸点分割成不同馏分，然 后根据油品使用要求，除去馏分中的非理想组分，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。石油是烃类和非烃类构成的复杂混合物，要想 精确地将石油分离成单组分化合物，几乎是不可能 的，根据对石油产品的使用要求，也没有这种必要。从石油中提炼出各种燃料、润滑油和其它产品 的基本途径是：将原油按沸点分割成不同馏分，然 后根据油品使用要求，除去馏分中的非理想组分，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。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学2 2通常原油先经过蒸馏过程，根据已制定的加工方通常原油先经过蒸馏过程，根据已制定的加工方通常原油先经过蒸馏过程，根据已制定的加工方 通常原油先经过蒸馏过程，根据已制定的加工方 案，将其按沸程分割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、案，将其按沸程分割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、案，将其按沸程分割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、案，将其按沸程分割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、各种润滑油馏分和渣油，此即所谓的原油一次加工。各种润滑油馏分和渣油，此即所谓的原油一次加工。各种润滑油馏分和渣油，此即所谓的原油一次加工。各种润滑油馏分和渣油，此即所谓的原油一次加工。蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油，基本不含沥青蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油，基本不含沥青蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油，基本不含沥青 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。为提高产品质量和轻油收率，相当多的直质和胶质。为提高产品质量和轻油收率，相当多的直质和胶质。为提高产品质量和轻油收率，相当多的直 质和胶质。为提高产品质量和轻油收率，相当多的直 馏馏分油作为二次加工过程的原料，如催化裂化原料、馏馏分油作为二次加工过程的原料，如催化裂化原料、馏馏分油作为二次加工过程的原料，如催化裂化原料、馏馏分油作为二次加工过程的原料，如催化裂化原料、催化重整原料和加氢裂化原料等。润滑油馏分可通过催化重整原料和加氢裂化原料等。润滑油馏分可通过催化重整原料和加氢裂化原料等。润滑油馏分可通过 催化重整原料和加氢裂化原料等。润滑油馏分可通过 溶剂精制、溶剂脱蜡、溶剂脱沥青及补充精制等加工溶剂精制、溶剂脱蜡、溶剂脱沥青及补充精制等加工溶剂精制、溶剂脱蜡、溶剂脱沥青及补充精制等加工 溶剂精制、溶剂脱蜡、溶剂脱沥青及补充精制等加工 过程得到各种润滑油基础油。各种加工过程得到的不过程得到各种润滑油基础油。各种加工过程得到的不过程得到各种润滑油基础油。各种加工过程得到的不 过程得到各种润滑油基础油。各种加工过程得到的不 同产物，最后大都需要通过精制和调合，加入必要的同产物，最后大都需要通过精制和调合，加入必要的同产物，最后大都需要通过精制和调合，加入必要的 同产物，最后大都需要通过精制和调合，加入必要的 添加剂，才能成为合乎各种质量标准的石油产品。添加剂，才能成为合乎各种质量标准的石油产品。添加剂，才能成为合乎各种质量标准的石油产品。添加剂，才能成为合乎各种质量标准的石油产品。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学3 3从原油蒸馏得到的直馏轻馏分（汽油、煤油和轻从原油蒸馏得到的直馏轻馏分（汽油、煤油和轻从原油蒸馏得到的直馏轻馏分（汽油、煤油和轻 从原油蒸馏得到的直馏轻馏分（汽油、煤油和轻 柴油等）数量有限，即使产量不多的轻质原油，其含柴油等）数量有限，即使产量不多的轻质原油，其含柴油等）数量有限，即使产量不多的轻质原油，其含 柴油等）数量有限，即使产量不多的轻质原油，其含 300300300300馏分也只有馏分也只有馏分也只有馏分也只有50%50%50%50%60%60%60%60%，其它原油含，其它原油含，其它原油含，其它原油含300300300300馏分馏分馏分 馏分 仅仅仅仅20%20%20%20%30%30%30%30%或更少。我国主要原油大都含轻馏分较或更少。我国主要原油大都含轻馏分较或更少。我国主要原油大都含轻馏分较 或更少。我国主要原油大都含轻馏分较 少，含少，含少，含少，含300300300300馏分约馏分约馏分约馏分约27%27%27%27%。因此必须将原油中重质馏。因此必须将原油中重质馏。因此必须将原油中重质馏。因此必须将原油中重质馏 分油甚至渣油转化成轻质燃料，这就需要进行二次加分油甚至渣油转化成轻质燃料，这就需要进行二次加分油甚至渣油转化成轻质燃料，这就需要进行二次加 分油甚至渣油转化成轻质燃料，这就需要进行二次加 工；同时还需将所得到的轻质油品进行精制和用气体工；同时还需将所得到的轻质油品进行精制和用气体工；同时还需将所得到的轻质油品进行精制和用气体 工；同时还需将所得到的轻质油品进行精制和用气体 烃合成高辛烷值汽油组分，这些过程绝大部分为化学烃合成高辛烷值汽油组分，这些过程绝大部分为化学烃合成高辛烷值汽油组分，这些过程绝大部分为化学 烃合成高辛烷值汽油组分，这些过程绝大部分为化学 反应过程，主要过程有催化裂化、催化重整、催化加反应过程，主要过程有催化裂化、催化重整、催化加反应过程，主要过程有催化裂化、催化重整、催化加 反应过程，主要过程有催化裂化、催化重整、催化加 氢、热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、异氢、热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、异氢、热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、异 氢、热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、异 构化等过程。构化等过程。构化等过程。构化等过程。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学4 4润滑油生产过程主要是脱除润滑油馏分和渣油润滑油生产过程主要是脱除润滑油馏分和渣油润滑油生产过程主要是脱除润滑油馏分和渣油 润滑油生产过程主要是脱除润滑油馏分和渣油 中的胶质、沥青质、多环短侧链芳烃、非烃化合物中的胶质、沥青质、多环短侧链芳烃、非烃化合物中的胶质、沥青质、多环短侧链芳烃、非烃化合物 中的胶质、沥青质、多环短侧链芳烃、非烃化合物 及石蜡等，以改善润滑油的粘温性质、氧化安定性及石蜡等，以改善润滑油的粘温性质、氧化安定性及石蜡等，以改善润滑油的粘温性质、氧化安定性 及石蜡等，以改善润滑油的粘温性质、氧化安定性 和低温性能等。加工过程以物理过程为主，如渣油和低温性能等。加工过程以物理过程为主，如渣油和低温性能等。加工过程以物理过程为主，如渣油 和低温性能等。加工过程以物理过程为主，如渣油 溶剂脱沥青，溶剂精制、溶剂脱蜡等。溶剂脱沥青，溶剂精制、溶剂脱蜡等。溶剂脱沥青，溶剂精制、溶剂脱蜡等。本篇将分别讨论各主要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问题。原油在蒸馏前，必须先进行脱盐脱水预处理，以 满足蒸馏装置对原油含盐含水量的要求。溶剂脱沥青，溶剂精制、溶剂脱蜡等。本篇将分别讨论各主要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问题。原油在蒸馏前，必须先进行脱盐脱水预处理，以 满足蒸馏装置对原油含盐含水量的要求。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学5 5第七章 原油的脱盐脱水第七章 原油的脱盐脱水20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学6 6一、原油脱盐脱水的目的一、原油脱盐脱水的目的从地层中开采出来的原油中均含有数量不一的机械杂质、C从地层中开采出来的原油中均含有数量不一的机械杂质、C1 1 CC2 2 轻烃气体、水以及NaCl、MgCl轻烃气体、水以及NaCl、MgCl2 2、CaCl、CaCl2 2 等无机盐类。原油先经过油田的脱水装置处理，要求将含水量降到0.5%，含盐量降至50mg/l。但由于油田脱盐脱水设施不完善或原油 输送中混入水分，进入炼油厂的原油仍含有不等量的盐和水 分，盐类除小部分呈结晶状悬浮在原油中外，大部分溶于水 中。水分大都以微粒状分散在油中，形成较稳定的油包水型 乳状液。原油含盐含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均 造成很大危害，主要为：等无机盐类。原油先经过油田的脱水装置处理，要求将含水量降到0.5%，含盐量降至50mg/l。但由于油田脱盐脱水设施不完善或原油 输送中混入水分，进入炼油厂的原油仍含有不等量的盐和水 分，盐类除小部分呈结晶状悬浮在原油中外，大部分溶于水 中。水分大都以微粒状分散在油中，形成较稳定的油包水型 乳状液。原油含盐含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均 造成很大危害，主要为：20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学7 7（1 1 1 1）增加储运、加工设备（如油罐、油罐车或输油管线、机）增加储运、加工设备（如油罐、油罐车或输油管线、机）增加储运、加工设备（如油罐、油罐车或输油管线、机）增加储运、加工设备（如油罐、油罐车或输油管线、机 泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为250250250250万吨的万吨的万吨的 万吨的 常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加1%1%1%1%，热能耗将增加，热能耗将增加，热能耗将增加，热能耗将增加 约约约约7000MJ/h7000MJ/h7000MJ/h7000MJ/h。（2）影响常减压蒸馏的正常操作。含水过多的原油，水分气 化，气相体积大增，造成蒸馏塔内压降增加，气速过 大，易引起冲塔等操作事故。（3）原油中的盐类，随着水分蒸发，盐分在换热器和加热炉管 壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动阻力，严重时导 至堵塞管路，烧穿客壁、造成事故。（2）影响常减压蒸馏的正常操作。含水过多的原油，水分气 化，气相体积大增，造成蒸馏塔内压降增加，气速过 大，易引起冲塔等操作事故。（3）原油中的盐类，随着水分蒸发，盐分在换热器和加热炉管 壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动阻力，严重时导 至堵塞管路，烧穿客壁、造成事故。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学8 8（4 4 4 4）腐蚀设备，缩短开工周期。）腐蚀设备，缩短开工周期。）腐蚀设备，缩短开工周期。）腐蚀设备，缩短开工周期。CaClCaClCaCl CaCl 2 2 2 2 和和和和MgClMgClMgCl MgCl 2 2 2 2 能水解生成具有强腐能水解生成具有强腐能水解生成具有强腐 能水解生成具有强腐 蚀性的蚀性的蚀性的蚀性的HClHClHClHCl，特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐 特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐 酸，腐蚀更为严重。酸，腐蚀更为严重。酸，腐蚀更为严重。酸，腐蚀更为严重。CaClCaClCaCl CaCl 2 2 2 2+2H+2H+2H+2H 2 2 2 2 O O O O Ca(OH)Ca(OH)Ca(OH)Ca(OH)2 2 2 2+2HCl+2HCl+2HCl+2HClMgClMgClMgCl MgCl 2 2 2 2+2H+2H+2H+2H 2 2 2 2 O O O O Mg(OH)Mg(OH)Mg(OH)Mg(OH)2 2 2 2+2HCl+2HCl+2HCl+2HCl加工含硫原油时，会产生加工含硫原油时，会产生加工含硫原油时，会产生加工含硫原油时，会产生H H H H 2 2 2 2 S S S S腐蚀设备，其生成的腐蚀设备，其生成的腐蚀设备，其生成的腐蚀设备，其生成的FeSFeSFeSFeS附附附 附 于金属表面，形成一层保护膜，保护下部金属不再被腐蚀。于金属表面，形成一层保护膜，保护下部金属不再被腐蚀。于金属表面，形成一层保护膜，保护下部金属不再被腐蚀。于金属表面，形成一层保护膜，保护下部金属不再被腐蚀。但如同时存在但如同时存在但如同时存在但如同时存在HClHClHClHCl，HClHClHClHCl能与能与能与能与FeSFeSFeSFeS反应，破坏保护膜，反应生反应，破坏保护膜，反应生反应，破坏保护膜，反应生 反应，破坏保护膜，反应生 成物为成物为成物为成物为H H H H 2 2 2 2 S S S S，会进一步腐蚀金属，从而极大地加剧了设备腐会进一步腐蚀金属，从而极大地加剧了设备腐会进一步腐蚀金属，从而极大地加剧了设备腐 会进一步腐蚀金属，从而极大地加剧了设备腐 蚀。其反应为：蚀。其反应为：蚀。其反应为：蚀。其反应为：Fe+HFe+HFe+H Fe+H 2 2 2 2 S S S S FeS+HFeS+HFeS+H FeS+H 2 2 2 2FeS+2HCl FeS+2HCl FeS+2HCl FeS+2HCl FeClFeClFeCl FeCl 2 2 2 2+H+H+H+H 2 2 2 2 S S S S 20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学9 9（5 5 5 5）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催 化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。因此原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱 水，使含水量达到0.1%0.2%。含盐量5mg/l，对 于有渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂，要求 原油含盐量3mg/l。化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。因此原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱 水，使含水量达到0.1%0.2%。含盐量5mg/l，对 于有渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂，要求 原油含盐量0.510当水滴直径0.510-6-6m时，水滴沉降速度基本 上符合球形粒子在静止流体中自由沉降的斯托克斯（Stokes）定律：m时，水滴沉降速度基本 上符合球形粒子在静止流体中自由沉降的斯托克斯（Stokes）定律：gdu22212118)(式中 u：水滴沉降速度，m/s；d式中 u：水滴沉降速度，m/s；d1 1：水滴直径，m；：水滴直径，m；1：1：水密度，kg/m水密度，kg/m3 32 2：原油密度，kg/m：原油密度，kg/m3 3；2 2：原油粘度m：原油粘度m2 2/s；g：重力加速度，m/s/s；g：重力加速度，m/s2 2。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学1212措施：加热、加破乳剂、高压电场、注水措施：加热、加破乳剂、高压电场、注水由上式可见，增大两相间的密度差，减小原油粘度，均可 增加沉降速度。通过加热，可以降低原油粘度，促进水滴聚 结，增大水滴直径；同时水的密度由上式可见，增大两相间的密度差，减小原油粘度，均可 增加沉降速度。通过加热，可以降低原油粘度，促进水滴聚 结，增大水滴直径；同时水的密度1 1 随温度升高而下降的幅度 比原油密度随温度升高而下降的幅度 比原油密度2 2 变化小，即变化小，即1 1-2 2 增大，因此加热原油有利于油 水分离，此即为常用的加热沉降脱水法。这些因素中，沉降速 度与水滴直径的平方成正比，所以增大水滴直径可以大大加快 沉降速度，在原油脱盐脱水过程中，关键的是促进水滴聚结，增大水滴直径。加热沉降脱水时，温度不能过高，否则原油中轻组分和水 会气化，脱盐罐需采用很高压力才能正常操作，因此一般加热 温度为100左右。当原油和水呈乳状液时，仅靠加热沉降无法 解决脱盐脱水问题，必须采用电化学脱盐脱水方法增大，因此加热原油有利于油 水分离，此即为常用的加热沉降脱水法。这些因素中，沉降速 度与水滴直径的平方成正比，所以增大水滴直径可以大大加快 沉降速度，在原油脱盐脱水过程中，关键的是促进水滴聚结，增大水滴直径。加热沉降脱水时，温度不能过高，否则原油中轻组分和水 会气化，脱盐罐需采用很高压力才能正常操作，因此一般加热 温度为100左右。当原油和水呈乳状液时，仅靠加热沉降无法 解决脱盐脱水问题，必须采用电化学脱盐脱水方法。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学1313三、三、三、三、原油脱盐脱水工艺原油脱盐脱水工艺原油脱盐脱水工艺原油脱盐脱水工艺炼油厂原油的脱盐脱水大都采用二级电化学脱盐方法,它 综合运用加热、加破乳剂和高压电场几种措施，使原油破乳、水滴聚结而沉降分离。炼油厂原油的脱盐脱水大都采用二级电化学脱盐方法,它 综合运用加热、加破乳剂和高压电场几种措施，使原油破乳、水滴聚结而沉降分离。20112011-2 2-1111炼油工艺学炼油工艺学1414原油按比例加入淡水、破乳剂后经原油泵混合，并经换原油按比例加入淡水、破乳剂后经原油泵混合，并经换原油按比例加入淡水、破乳剂后经原油泵混合，并经换 原油按比例加入淡水、破乳剂后经原油泵混合，并经换 热器加热到预定温度，从底部进入一级电脱盐罐，通过高压热器加热到预定温度，从底部进入一级电脱盐罐，通过高压热器加热到预定温度，从底部进入一级电脱盐罐，通过高压 热器加热到预定温度，从底部进入一级电脱盐罐，通过高压 电场后，脱水原油从罐顶引出；再次注入新鲜水，经混合阀电场后，脱水原油从罐顶引出；再次注入新鲜水，经混合阀电场后，脱水原油从罐顶引出；再次注入新鲜水，经混合阀 电场后，脱水原油从罐顶引出；再次注入新鲜水，经混合阀 混合后进入二级电脱盐罐底部，再次通过高压电场脱水，脱混合后进入二级电脱盐罐底部，再次通过高压电场脱水，脱混合后进入二级电脱盐罐底部，再次通过高压电场脱水，脱 混合后进入二级电脱盐罐底部，再次通过高压电场脱水，脱 水后原油从罐顶流出即为脱水原油。从二级脱盐罐中脱出的水后原油从罐顶流出即为脱水原油。从二级脱盐罐中脱出的水后原油从罐顶流出即为脱水原油。从二级脱盐罐中脱出的 水后原油从罐顶流出即为脱水原油。从二级脱盐罐中脱出的 水含盐较少，将其作为一级脱盐前所加的水注入原油，以节水含盐较少，将其作为一级脱盐前所加的水注入原油，以节水含盐较少，将其作为一级脱盐前所加的水注入原油，以节 水含盐较少，将其作为一级脱盐前所加的水注入原油，以节 约新鲜水。从一级脱盐缸脱出的水，从罐底排出后出装置。约新鲜水。从一级脱盐缸脱出的水，从罐底排出后出装置。约新鲜水。从一级脱盐缸脱出的水，从罐底排出后出装置。约新鲜水。从一级脱盐缸脱出的水，从罐底排出后出装置。原油进入一级和二级脱盐罐前均需注水，其目的 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%6%，二级为2%3%。原油进入一级和二级脱盐罐前均需注水，其目的 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%6%，二级为2%3%。