油水混合物中乳化剂的存在乳化剂 PPT课件.ppt

第三章原油脱水第三章原油脱水一、油水混合物的存在形式：一、油水混合物的存在形式：游离水和游离水和乳化水乳化水 乳状液类型乳状液类型鉴别方法鉴别方法说明说明染色法染色法往乳状液中加入油溶性染料，轻轻搅动，若乳状液呈往乳状液中加入油溶性染料，轻轻搅动，若乳状液呈现染料的颜色，则外相是油，乳状液是现染料的颜色，则外相是油，乳状液是W/OW/O型；若分型；若分散液滴呈染料颜色，则分散相是油，为散液滴呈染料颜色，则分散相是油，为O/WO/W型。型。冲淡法冲淡法 将两滴乳状液分别滴在玻璃板上，然后将形成该乳将两滴乳状液分别滴在玻璃板上，然后将形成该乳状液的油和水，分别滴在两滴乳状液中，轻轻搅拌，状液的油和水，分别滴在两滴乳状液中，轻轻搅拌，易于和油混合者为易于和油混合者为W/OW/O型；易于和水混合者为型；易于和水混合者为O/WO/W型。型。电导法电导法 导电性好的为导电性好的为O/WO/W型，差的为型，差的为W/OW/O型。型。滤纸法滤纸法将乳状液滴在滤纸上，若能迅速铺开，滤纸上只留下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，则为一小滴油，则为O/WO/W型；若铺不开，则为型；若铺不开，则为W/OW/O型。型。显微镜法显微镜法图图3 3液体表面能产生的示意图液体表面能产生的示意图（3 3）集输过程机械搅动的存在）集输过程机械搅动的存在形成稳定形成稳定乳状液的条件：乳状液的条件：取样位置取样位置分析次数分析次数油嘴压降油嘴压降平均含水率平均含水率总含水率总含水率游离水含率游离水含率乳化水含率乳化水含率油嘴后油嘴后78780.250.350.250.3560.060.022.022.038.038.0油嘴前油嘴前46460.250.350.250.3562.262.244.744.717.517.5油嘴后油嘴后9 90.91.00.91.060.060.00.70.759.359.3油嘴前后乳化水含量油嘴前后乳化水含量减少原油乳状液生成的预防措施：减少原油乳状液生成的预防措施：n用大油嘴并提高集输系统和油气分离器压力，减用大油嘴并提高集输系统和油气分离器压力，减小油嘴前后的压差；小油嘴前后的压差；n油嘴装在井底油嘴装在井底3 3、油水乳状液的性质、油水乳状液的性质（）分散度：分散相在连续相中的分散程度（）分散度：分散相在连续相中的分散程度。影响因素影响因素粘度越大粘度越大原油含水率对乳状液的影响：原油含水率对乳状液的影响：4343实验发现通过实验发现通过O/WO/W乳状液的电流约为乳状液的电流约为1013mA1013mA，而通过，而通过W/OW/O型乳状液的电流仅型乳状液的电流仅0.1mA0.1mA或更少，这种性质常被用于或更少，这种性质常被用于辨别乳状液的类型。辨别乳状液的类型。分散相颗粒分散相颗粒 外相原油粘度外相原油粘度 油水密度差油水密度差 界面膜和界面张力界面膜和界面张力 老化老化 内相颗粒表面带电内相颗粒表面带电 温度温度 原油类型原油类型 相体积比相体积比 水相盐含量水相盐含量 pHpH值值作业：作业：、画一类型的油气分离器的结构，由、画一类型的油气分离器的结构，由哪些部分组成，各组成的作用是什么？哪些部分组成，各组成的作用是什么？、原油含水对生产有何影响？、原油含水对生产有何影响？下次课：下次课：如果原油含水，对炼油生产有何影响？如果原油含水，对炼油生产有何影响？为什么？为什么？对炼油厂加工过程的影响对炼油厂加工过程的影响原油炼制的第一个过程就是常压蒸馏，原油要被加热到原油炼制的第一个过程就是常压蒸馏，原油要被加热到350350左右，因水的相对分子质量为左右，因水的相对分子质量为1818，原油蒸馏时气化部分的相，原油蒸馏时气化部分的相对分子质量平均为对分子质量平均为200250200250，这样一吨水气化后的体积比等质，这样一吨水气化后的体积比等质量的原油的气化体积大量的原油的气化体积大1010多倍，会出现冲塔现象，使生产不多倍，会出现冲塔现象，使生产不正常，严重时可能导致停产。正常，严重时可能导致停产。引起金属管道、设备的结垢和腐蚀引起金属管道、设备的结垢和腐蚀增加了升温过程的燃料消耗增加了升温过程的燃料消耗 由于上述种种原因，为了保证油田开发和炼油厂加工过程的正由于上述种种原因，为了保证油田开发和炼油厂加工过程的正常进行，必须在油田对原油进行脱水处理，而且越快、越早、常进行，必须在油田对原油进行脱水处理，而且越快、越早、越彻底越好。越彻底越好。关于原油外输时对含水量的要求，各国的标准不同：我国目前规定商品原关于原油外输时对含水量的要求，各国的标准不同：我国目前规定商品原油的含水率在油的含水率在0.5%0.5%以下，含盐量为以下，含盐量为50mg/L50mg/L以下。美国外输原油允许含水以下。美国外输原油允许含水0.25%0.25%，含盐量平均，含盐量平均170mg/L170mg/L；俄罗斯商品油含水要求在；俄罗斯商品油含水要求在0.05%2.0%(0.05%2.0%(体体积分数积分数)，含盐量，含盐量40 mg/L40 mg/L。根据原油含水的形式和油水混合物的性根据原油含水的形式和油水混合物的性质，常用方法有：质，常用方法有：重力沉降脱水；重力沉降脱水；化学破乳脱水；化学破乳脱水；离心力脱水；离心力脱水；粗粒化脱水；粗粒化脱水；电脱水。电脱水。第二节第二节 常用原油脱水方法常用原油脱水方法1 1、水滴沉降速度的计算、水滴沉降速度的计算W=dw2g(pw-po)/18uo 沉降分离是原油乳状液脱水最基础的过程。沉降分沉降分离是原油乳状液脱水最基础的过程。沉降分离的依据是：原油与水不互溶，密度有差异，且有时离的依据是：原油与水不互溶，密度有差异，且有时是不稳定的乳状液，甚至是经过电法和化学方法处理是不稳定的乳状液，甚至是经过电法和化学方法处理过的。过的。沉降速度与原油中水珠半径的平方成正比、与沉降速度与原油中水珠半径的平方成正比、与水油密度差成正比、与原油的粘度成反比。水油密度差成正比、与原油的粘度成反比。提高油水分离速度的方法和措施。提高油水分离速度的方法和措施。(1)(1)增大水珠粒径的方法增大水珠粒径的方法添加化学破乳剂，降低乳状液的稳定性，以进一步实现破添加化学破乳剂，降低乳状液的稳定性，以进一步实现破乳；乳；采用高压电场处理采用高压电场处理W/OW/O型乳状液；利用电磁场对乳状液进行型乳状液；利用电磁场对乳状液进行交变振荡破乳；交变振荡破乳；利用亲水憎油固体材料使乳状液的水珠在其表面润湿聚结。利用亲水憎油固体材料使乳状液的水珠在其表面润湿聚结。(2)(2)增大水、油密度差的方法增大水、油密度差的方法向原油乳状液中掺入轻质油，降低原油的密度；向原油乳状液中掺入轻质油，降低原油的密度；选择合适温度，使油水密度向着有利于增大密度差的方向选择合适温度，使油水密度向着有利于增大密度差的方向变化；变化；在油气分离过程中降低压力，使原油中少量的气泡膨胀，在油气分离过程中降低压力，使原油中少量的气泡膨胀，密度降低；向水中添加无毒无害物质，加大水相密度。密度降低；向水中添加无毒无害物质，加大水相密度。(3)(3)降低原油粘度的方法降低原油粘度的方法掺入低粘轻质油稀释原油；掺入低粘轻质油稀释原油；加热以降低原油乳状液的粘度。加热以降低原油乳状液的粘度。(4)(4)提高油水分离速度的方法提高油水分离速度的方法采用离心机进行离心分离。采用离心机进行离心分离。2 2、加热对重力沉降的影响、加热对重力沉降的影响 提高油水混合物的温度，有利于减弱油水界提高油水混合物的温度，有利于减弱油水界面膜的强度，增大油水密度差，提高破乳和沉面膜的强度，增大油水密度差，提高破乳和沉降效果。降效果。通常在通常在8080160160二、化学破乳脱水二、化学破乳脱水 化学破乳是原油乳状液脱水中普遍采用的一化学破乳是原油乳状液脱水中普遍采用的一种破乳手段。它是向原油乳状液中添加化学助剂，种破乳手段。它是向原油乳状液中添加化学助剂，破坏其乳化状态，使油、水分离成层。这类化学破坏其乳化状态，使油、水分离成层。这类化学助剂称为破乳剂，一般是表面活性剂或含有两亲助剂称为破乳剂，一般是表面活性剂或含有两亲结构的超高分子表面活性剂。结构的超高分子表面活性剂。用量少用量少 不产生沉淀不产生沉淀 脱出水中含油少脱出水中含油少 脱水成本低脱水成本低 非离子型破乳剂的类型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混合型：能增加使用的灵活性按按溶解性能分溶解性能分：油溶性、水溶性：油溶性、水溶性按按相对分子量大小相对分子量大小分分(1)(1)低分子破乳剂：指相对分子质量在低分子破乳剂：指相对分子质量在10001000以下的低分子以下的低分子化合物。如无机酸、碱等。已被淘汰。化合物。如无机酸、碱等。已被淘汰。(2)(2)高分子破乳剂：指相对分子质量在高分子破乳剂：指相对分子质量在100010000100010000之间之间的非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚。有较高的活性和较的非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚。有较高的活性和较好的脱水效果。我国的好的脱水效果。我国的AEAE、APAP等型号的破乳剂就是这等型号的破乳剂就是这类物质。类物质。(3)(3)超高相对分子质量破乳剂：随着相对分子质量的提超高相对分子质量破乳剂：随着相对分子质量的提高，脱水效果会随之提高。其中以相对分子质量在高，脱水效果会随之提高。其中以相对分子质量在3030万万300300万的聚合物破乳效果最佳。如用三乙基铝万的聚合物破乳效果最佳。如用三乙基铝乙乙酰丙酮酰丙酮水三元体系作催化剂，具有破乳温度低，出水三元体系作催化剂，具有破乳温度低，出水率高，出水速度快等优点。水率高，出水速度快等优点。按聚合段数按聚合段数分：分：(1)(1)二嵌段聚合物：目前国内外使用最多的化学破乳剂二嵌段聚合物：目前国内外使用最多的化学破乳剂为非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚。在非离子型破乳剂为非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚。在非离子型破乳剂的合成过程中，将起始剂的合成过程中，将起始剂(含有活泼氢含有活泼氢)与一定比例的与一定比例的环氧丙烷环氧丙烷(PO)(PO)先配制成先配制成“亲油头亲油头”(此为第一段此为第一段)，然，然后接聚上一定数量的环氧乙烷后接聚上一定数量的环氧乙烷(EO)(EO)，此为第二段，这，此为第二段，这种产品就叫作二嵌段化学破乳剂，即：油头种产品就叫作二嵌段化学破乳剂，即：油头(PO)m(EO)nHPO)m(EO)nH。我国的。我国的AE8025AE8025，AE8051AE8051，AE8031AE8031，AEl910AEl910等属于此类。等属于此类。(2)(2)三嵌段聚合物：在二嵌段聚合的基础上再接聚一段三嵌段聚合物：在二嵌段聚合的基础上再接聚一段环氧丙烷，即为三嵌段式破乳剂：油头环氧丙烷，即为三嵌段式破乳剂：油头(PO)m(EO)n(PO)zHPO)m(EO)n(PO)zH。如我国的。如我国的SP169SP169，AP221AP221，APl34APl34，AP3111AP3111等。等。3 3、原油脱水对破乳剂的要求、原油脱水对破乳剂的要求我国原油一般具有高含水、高含蜡量、高凝固点的我国原油一般具有高含水、高含蜡量、高凝固点的“三高三高”特点，对破乳剂要具备的性质：特点，对破乳剂要具备的性质：(1)(1)较强的表面活性较强的表面活性破乳剂在表面活性比较强时，就能优先吸附到油水破乳剂在表面活性比较强时，就能优先吸附到油水界面上去，从而降低乳状液液滴表面膜的强度和恢界面上去，从而降低乳状液液滴表面膜的强度和恢复性变的能力。复性变的能力。(2)(2)良好的润湿性能良好的润湿性能破乳剂从原油向乳化水滴扩散移动，渗透在粒子之破乳剂从原油向乳化水滴扩散移动，渗透在粒子之间的中间保护层，吸附在水滴表面、沥青质间的中间保护层，吸附在水滴表面、沥青质胶质胶质粒子表面、石蜡的晶体表面以及粘土等固体粒子表粒子表面、石蜡的晶体表面以及粘土等固体粒子表面上，以降低稳定固体粒子之间的内聚力，改变它面上，以降低稳定固体粒子之间的内聚力，改变它们的润湿性能，从而破坏保护层上各粒子之间的接们的润湿性能，从而破坏保护层上各粒子之间的接触和桥联作用，使保护膜的强度明显降低。触和桥联作用，使保护膜的强度明显降低。(3)(3)足够的絮凝能力足够的絮凝能力絮凝能力是保证乳状液滴尽可能相互接近以增加碰絮凝能力是保证乳状液滴尽可能相互接近以增加碰撞和聚结的机会。撞和聚结的机会。(4)(4)优良的聚结能力优良的聚结能力乳状液滴的大小在很宽范围内变化，它们的直径在乳状液滴的大小在很宽范围内变化，它们的直径在几微米到几十微米范围内，乳状液表面膜破坏后，几微米到几十微米范围内，乳状液表面膜破坏后，如果破乳剂没有足够的聚结能力，小水滴不能立即如果破乳剂没有足够的聚结能力，小水滴不能立即聚结为大水滴，达不到沉降脱水的目的。聚结为大水滴，达不到沉降脱水的目的。(5)(5)破乳温度低、成本低、用量少。破乳温度低、成本低、用量少。4 4、化学破乳剂的选用、化学破乳剂的选用（1 1）按）按HLBHLB选用选用取表面活性剂亲水基的亲水性和憎水基的憎水性之取表面活性剂亲水基的亲水性和憎水基的憎水性之比来表示表面活性剂的亲水性强弱。比来表示表面活性剂的亲水性强弱。石蜡：石蜡：HLB=0 HLB=0 ；聚乙二醇：；聚乙二醇：HLB=20HLB=20（2 2）实验法选用）实验法选用三、电场力脱水三、电场力脱水1 1、电场力脱水的机理、电场力脱水的机理电场力脱水是指将原油乳状液置于高压电电场力脱水是指将原油乳状液置于高压电场中，在电力场的作用下，削弱水滴界面场中，在电力场的作用下，削弱水滴界面膜的强度，促进水滴之间的碰撞，使其聚膜的强度，促进水滴之间的碰撞，使其聚结沉降，从原油中分离出来的脱水方法。结沉降，从原油中分离出来的脱水方法。水滴在电场中的聚结方式：电泳聚结、偶水滴在电场中的聚结方式：电泳聚结、偶极聚结、振荡聚结。极聚结、振荡聚结。（1 1）、电泳聚结、电泳聚结（2 2）、偶极聚结、偶极聚结（3 3）、振荡聚结、振荡聚结 水滴愈大，离子对界面膜的冲击作用愈大，振水滴愈大，离子对界面膜的冲击作用愈大，振荡聚结的效果愈好。荡聚结的效果愈好。2 2、电力场脱水的类型、电力场脱水的类型（1 1）交流电场脱水；）交流电场脱水；（2 2）直流电场脱水；）直流电场脱水；（3 3）双流电场脱水。）双流电场脱水。双流电场脱水能降低净化原油的含水率，并双流电场脱水能降低净化原油的含水率，并能较大幅度降低电脱水的耗电量。能较大幅度降低电脱水的耗电量。四、其它脱水方法四、其它脱水方法1 1、电磁法脱水；、电磁法脱水；2 2、超声波脱水；、超声波脱水；3 3、陶粒法脱水；、陶粒法脱水；4 4、离心力脱水。、离心力脱水。第三节第三节 常用原油脱水设备常用原油脱水设备一、沉降分离设备一、沉降分离设备1 1、立式沉降罐：适用于含气量很少，工作压力接、立式沉降罐：适用于含气量很少，工作压力接近常压的情况。近常压的情况。2 2、卧式沉降罐：、卧式沉降罐：适用于含有一适用于含有一定量气，具有定量气，具有一定工作压力一定工作压力的情况。的情况。二、电力场脱水设备二、电力场脱水设备1 1、电脱水器的基本结构；、电脱水器的基本结构；2 2、电脱水器的供电设备；、电脱水器的供电设备；3 3、电脱水器的运行参数。、电脱水器的运行参数。4 4、稠油电脱水器。、稠油电脱水器。三、陶粒脱水器三、陶粒脱水器 利用聚结介质亲水憎利用聚结介质亲水憎油并提供很大表面油并提供很大表面积的性质，促使水积的性质，促使水滴聚结沉降。滴聚结沉降。四、离心力脱水设备四、离心力脱水设备水力旋流器水力旋流器工作原理工作原理 待待分分离离的的油油水水混混合合物物在在一一定定压压力力下下切切向向进进入入旋旋流流器器的的圆圆筒筒段段，并并在在旋旋流流器器内内高高速速旋旋转转，产产生生强强大大的的离离心心力力场场。由由于于离离心心沉沉降降作作用用，轻轻相相（油油）向向旋旋流流器器轴轴心心处处运运动动，形形成成向向上上的的内内旋旋流流油油核核；重重相相（水水）向向器器壁壁运运动动，形形成成向向下下的的外外旋旋流流。油油水水分分离离后后，油油从从溢溢流流口口排排出出，净净化水从底流口排出。化水从底流口排出。作业：下次课：分组讲解流程，带画流程图的工具。一、化学沉降脱水流程一、化学沉降脱水流程1 1、一次破乳一两级沉降脱水流程、一次破乳一两级沉降脱水流程第四节第四节 常用原油脱水流程常用原油脱水流程2 2、两次破乳一两级沉降脱水流程、两次破乳一两级沉降脱水流程二、电化学沉降脱水工艺流程二、电化学沉降脱水工艺流程1 1、一段电化学沉降脱水工艺流程、一段电化学沉降脱水工艺流程2 2、二段电化学沉降脱水工艺流程、二段电化学沉降脱水工艺流程3 3、高粘度原油脱水工艺流程、高粘度原油脱水工艺流程三、密闭脱水工艺流程三、密闭脱水工艺流程第五节第五节 原油脱水操作原油脱水操作一、岗位职责一、岗位职责二、电脱水器的投产二、电脱水器的投产 1 1、投产准备；、投产准备；2 2、空载试验；、空载试验；3 3、单体试压；、单体试压；4 4、进油投产。、进油投产。三、电脱水器的运行三、电脱水器的运行四、电脱水器的停产四、电脱水器的停产五、电脱水器的故障分析五、电脱水器的故障分析 1 1、电场波动；、电场波动；2 2、电场破坏；、电场破坏；3 3、绝缘棒击穿；、绝缘棒击穿；4 4、电极破坏；、电极破坏；5 5、脱水器沉砂；、脱水器沉砂；6 6、脱水器爆炸；、脱水器爆炸；7 7、脱水器跑油。、脱水器跑油。谢谢！谢谢！