油气集输-原油净化.ppt

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1、第三节第三节 热化学脱水热化学脱水化学破乳剂的破乳机理；化学破乳剂的破乳机理；化学破乳剂的分类；化学破乳剂的分类；化学破乳剂的选择和应用；化学破乳剂的选择和应用；热化学沉降脱水器。热化学沉降脱水器。1一、化学破乳剂的破乳机理一、化学破乳剂的破乳机理表面活性作用表面活性作用反相作用反相作用“润湿润湿”和和“渗透渗透”作用作用反离子作用反离子作用21.表面活性作用表面活性作用 破破乳乳剂剂都都具具有有高高效效能能的的表表面面活活性性物物质质，它它们们很很容容易易吸吸附附在在油油水水界界面面上上，降降低低界界面面膜膜的的表表面面自自由由能能，使使形形成成W/O型型乳乳状状液液变变得得很很不不稳稳定定

2、，界界面面膜膜在在外外力力作作用用下下极极易易破破裂裂，从从而而使使乳乳状状液液微微粒粒内内相相的的水水突突破破界界面面膜进入外相，从而使油水分离。膜进入外相，从而使油水分离。3 2.反相作用反相作用 原油乳状液是在原油中憎水的乳化剂作原油乳状液是在原油中憎水的乳化剂作用下形成的，称用下形成的，称W/O型乳状液。采用亲水型型乳状液。采用亲水型的破乳剂可以将乳状液转化为的破乳剂可以将乳状液转化为O/W型乳状液，型乳状液，借乳化过程的转换以及水包油型乳状液的不借乳化过程的转换以及水包油型乳状液的不稳定性而使油水分离。稳定性而使油水分离。43.“润湿润湿”和和“渗透渗透”作用作用破破乳乳剂剂可可以以

3、溶溶解解吸吸附附在在油油水水界界面面的的胶胶质质、沥沥青青质质等等天天然然乳乳化化剂剂，降降低低原原油油粘粘度度，透透过过薄薄膜膜与与水水饱饱和和，形形成成亲亲水水的的吸吸附附层层，有有利利于于水水滴滴碰碰撞撞时时的的合合并并，达达到到水水滴滴沉沉降降分离。分离。54.反离子作用反离子作用由于原油乳状液中分散相的水滴表面上吸由于原油乳状液中分散相的水滴表面上吸附了一部分正离子，使分散相往往带正电，附了一部分正离子，使分散相往往带正电，分散相的水滴之间互相排斥，水滴难于合并。分散相的水滴之间互相排斥，水滴难于合并。如果在原油中加入离子型的破乳剂，它们吸如果在原油中加入离子型的破乳剂，它们吸附在水

4、滴表面上并将正电荷中和，使水滴间附在水滴表面上并将正电荷中和，使水滴间的静电斥力减弱，破坏受同性电保护的界面的静电斥力减弱，破坏受同性电保护的界面膜，使水滴合并沉降下来。膜，使水滴合并沉降下来。6二、化学破乳剂的分类二、化学破乳剂的分类 国国内内外外生生产产的的化化学学破破乳乳剂剂已已达达1000多多种种。化化学学破破乳乳剂剂可可以以按按分分子子结结构构、分分子子量量大大小小、镶镶嵌嵌方方式式、聚聚合合段段数数、起起始始剂剂具具有有活活泼泼氢氢官官能能团团的数量、溶解性能等的数量、溶解性能等进进行分行分类类。7按按分分子子结结构构可可把把破破乳乳剂剂分分为为离离子子型型和和非非离离子型两大类。

5、子型两大类。破破乳乳剂剂溶溶于于水水时时，凡凡能能形形成成电电解解质质的的称称为为离子型破乳剂；离子型破乳剂；凡凡在在水水溶溶液液不不形形成成电电解解质质的的，称称为为非非离离子子型破乳剂。型破乳剂。二、化学破乳剂的分类二、化学破乳剂的分类81.离子型破乳剂离子型破乳剂 离离子子型型破破乳乳剂剂按按其其在在水水溶溶液液中中具具有有表表面面活活性性作作用用的的离离子子的的电电性性，可可分分为为阴阴离离子子、阳阳离离子子和和两两性性离离子子等等类类别别。烷烷基基磺磺酸酸钠钠、烷烷基基苯苯磺磺酸酸钠钠等等属属于于对对原原油油脱脱水水效效果果较较好好的的阴阴离离子型破乳剂。子型破乳剂。92.非离子型破

6、乳剂非离子型破乳剂非离子型破乳剂是以环氧乙烷、环氧丙烷非离子型破乳剂是以环氧乙烷、环氧丙烷等基本有机合成原料为基础，在具有活泼氢等基本有机合成原料为基础，在具有活泼氢的起始剂的引发下，有催化剂存在时按照一的起始剂的引发下，有催化剂存在时按照一定反应程序聚合而成的。定反应程序聚合而成的。10非离子型破乳剂的分子量多在非离子型破乳剂的分子量多在100010000之间，具有较高的活性和较好的脱水之间，具有较高的活性和较好的脱水效果。效果。例如聚氧烷基醇（例如聚氧烷基醇（SP169、BP2420）、）、聚氧烷基多胺（聚氧烷基多胺（AP221、9901、AE8051）等破乳剂。等破乳剂。2.非离子型破乳

7、剂非离子型破乳剂11（1）非离子型化学破乳剂的优点）非离子型化学破乳剂的优点用量少。每吨原油的用量约为用量少。每吨原油的用量约为2050ppm（质量）；质量）；不产生沉淀。不产生沉淀。脱出的水中含油少。脱出的水中含油少。脱水成本低。脱水成本低。12（2）非离子型破乳剂的类型）非离子型破乳剂的类型根根据据溶溶解解性性能能，非非离离子子型型破破乳乳剂剂可可分分为为水水溶溶性性、油油溶溶性性和和部部分分溶溶解解于于水水、部部分分溶溶解于油三解于油三类类。13水溶性破乳剂水溶性破乳剂 水溶性破乳剂，如水溶性破乳剂，如SP169、SAE等，可等，可根据需要配制成任意浓度的水溶液，无须象根据需要配制成任意

8、浓度的水溶液，无须象油溶性破乳剂那样用昂贵的甲苯、二甲苯等油溶性破乳剂那样用昂贵的甲苯、二甲苯等溶剂油稀释。破乳脱水后，剩余的破乳剂仍溶剂油稀释。破乳脱水后，剩余的破乳剂仍留在脱出水中，这部分水可掺混注入原油乳留在脱出水中，这部分水可掺混注入原油乳状液内，使剩余的破乳剂得到充分的利用。状液内，使剩余的破乳剂得到充分的利用。14油溶性破乳油溶性破乳剂剂 油油 溶溶 性性 破破 乳乳 剂剂 如如 RA101、DAP2031、VH6535、POI2420等等，其其特特点点是是不不会会被被脱脱出出水水带带走走，且且随随着着水水的的不不断断脱脱出出，原原油油中中破破乳乳剂剂的的浓浓度度逐逐渐渐提提高高。

9、这这有有利利于于净净化化原原油油含含水水率率的的继继续续下下降降。油油溶溶性性破破乳乳剂剂的的分分子子量量一一般般较较水水溶溶性性的的大大，净净化化油油的的能能力力比比水水溶溶性性的的高高，但脱出水含油率稍高。但脱出水含油率稍高。15部分溶于水、部分溶于油的化学破乳部分溶于水、部分溶于油的化学破乳剂剂部部分分溶溶于于水水、部部分分溶溶于于油油的的化化学学破破乳乳剂剂，如如AP、AE等，能增加使用的灵活性。等，能增加使用的灵活性。根根据据现现场场使使用用经经验验：原原油油含含水水率率超超过过40%时时，油油溶溶性性破破乳乳剂剂使使用用效效率率高高，水水溶溶性性破破乳乳剂使用效率略差。剂使用效率略

10、差。16三、化学破乳剂的选择和应用三、化学破乳剂的选择和应用对化学破乳剂的基本要求；对化学破乳剂的基本要求；化学破乳剂的优选；化学破乳剂的优选；热化学脱水的加药部位选择热化学脱水的加药部位选择 ；破乳剂的加入方式破乳剂的加入方式 。171.对化学破乳剂的要求对化学破乳剂的要求（1）较较强强的表面活性的表面活性 化化学学破破乳乳剂剂的的表表面面活活性性应应比比原原油油中中天天然然乳乳化化剂剂的的活活性性大大得得多多，有有的的文文献献认认为为应应大大1001000倍倍，使使化化学学破破乳乳剂剂能能迅迅速速占占据据油油水水界界面面，降降低低乳乳化化水水滴滴的的界界面面张张力力和和界界面面膜膜的的强强

11、度度，破破坏坏原原油油乳乳状状液液、防防止止进进一一步步乳乳化化，降降低粘度和加速油水分离的作用。低粘度和加速油水分离的作用。181.对化学破乳剂的要求对化学破乳剂的要求（2）良好的）良好的润润湿能力湿能力化化学学破破乳乳剂剂对对原原油油中中的的固固体体乳乳化化剂剂应应有有较较好好的的润润湿湿能能力力，以以便便吸吸附附在在固固体体粉粉末末上上，把把砂砂、粘粘土土等等粉粉尘尘拉拉入入水水相相，把把石石蜡蜡晶晶粒粒拉拉入入油油相相，破破坏坏固固体体粉粉末末界界面面膜膜的的作作用用，使使油油水水分离。分离。191.对化学破乳剂的要求对化学破乳剂的要求（3）很高的絮凝和聚）很高的絮凝和聚结结能力能力吸

12、吸附附在在水水滴滴界界面面上上的的破破乳乳剂剂，应应对对邻邻近近水水滴滴具具较较大大的的吸吸引引力力，使使水水滴滴聚聚集集，这这一一过过程程称称为为絮絮凝凝。絮絮凝凝能能力力强强，就就能能增增加加水水滴滴碰碰撞撞和和聚聚结结的的机机率率。絮絮凝凝在在一一起起的的水水滴滴应应能能迅迅速速合合并并成成大大水水滴滴从从油油相相中中沉沉降降分分出出，即即破破乳乳剂剂还应还应有有较较强强的聚的聚结结能力。能力。201.对化学破乳剂的要求对化学破乳剂的要求（4）破乳温度低，破乳效果好）破乳温度低，破乳效果好在在较较低低温温度度下下就就能能使使原原油油乳乳状状液液破破乳乳，破破乳乳后后原原油油中中残残存存的

13、的水水量量少少，脱脱出出水水中中的的含含油油量少。做到油量少。做到油净净、水清。、水清。21（5）成本低，用量少。）成本低，用量少。（6）对对金金属属管管路路和和设设备备不不产产强强烈烈的的腐腐蚀蚀和和结结垢垢，破破乳乳剂剂对对人人体体应应无无毒毒、无无害害，不不易易燃燃、不易爆。不易爆。（7）破破乳乳剂剂应应有有一一定定的的通通用用性性，即即原原油油乳乳状液性状液性质质改改变时变时仍能保持仍能保持较较高的脱水效果。高的脱水效果。1.对化学破乳剂的要求对化学破乳剂的要求22 一一种种化化学学破破乳乳剂剂要要完完全全满满足足上上述述要要求求往往往往是是极极为为困困难难的的。为为取取长长补补短短，

14、可可将将两两种种或或两两种种以以上上的的破破乳乳剂剂以以一一定定比比例例混混合合构构成成一一种种新新的的破破乳乳剂剂，其其脱脱水水效效果果可可能能高高于于任任何何一一种种单单独独使使用用时时的的效效果果。这这种种现现象象称称为为破破乳乳剂剂的的协协同同效效应应或或复复配配效效应应。复复配配效效应应为为寻寻找找脱脱水水效效果果更更好好的的化化学学破破乳乳剂剂开开辟辟了了新的途径。新的途径。化学破乳剂的化学破乳剂的复配效复配效应应232.化学破乳剂的优选化学破乳剂的优选 通过实验室筛选，结合生产系统的特点和通过实验室筛选，结合生产系统的特点和要求，推荐现场工业性试验的破乳剂品种。要求，推荐现场工业

15、性试验的破乳剂品种。在实验室试验应采用通用的瓶试验法，参在实验室试验应采用通用的瓶试验法，参照石油行业标准照石油行业标准破乳剂使用性能检验方法破乳剂使用性能检验方法中的规定进行。中的规定进行。24评价破乳剂的性能指标评价破乳剂的性能指标（1）脱水率）脱水率 在在一一定定的的静静置置沉沉降降时时间间内内原原油油中中脱脱出出水水量与原有含水量之比。量与原有含水量之比。（2）出水速度）出水速度 在单位静置沉降时间内脱水率的大小。在单位静置沉降时间内脱水率的大小。根据化学破乳剂品种的不同，出水速度可根据化学破乳剂品种的不同，出水速度可能有先快后慢、先慢后快、等速度出水三能有先快后慢、先慢后快、等速度出

16、水三种情况。种情况。25（3）油水界面状态）油水界面状态 原油乳状液油水分层后，由于所用化学破乳剂原油乳状液油水分层后，由于所用化学破乳剂的不同，油水界面可能呈不同的状态。有的油水的不同，油水界面可能呈不同的状态。有的油水分明，有的油水间存在油包水或水包油型乳状渡分明，有的油水间存在油包水或水包油型乳状渡过渡层。随着时间的持续，有的过渡层能自行减过渡层。随着时间的持续，有的过渡层能自行减薄或消失，即为暂时性过渡层；有的则很难消失，薄或消失，即为暂时性过渡层；有的则很难消失，成为永久性过渡层。成为永久性过渡层。评价破乳剂的性能指标评价破乳剂的性能指标26（4）脱出水的含油率）脱出水的含油率 单单

17、位位质质量量脱脱出出水水中中所所含含原原油油的的质质量量称称脱脱出出水水含含油油率率。脱脱出出水水含含油油率率愈愈小小愈愈好好，一一般般应应小小于于0.05。（5）最佳用量）最佳用量 在在脱脱水水温温度度下下，达达到到规规范范要要求求的的原原油油脱脱水水率率所所需需破破乳乳剂剂的的最最小小用用量量称称为为最最佳佳用用量量。显显然然，破破乳乳剂剂的最佳用量愈小愈好。的最佳用量愈小愈好。评价破乳剂的性能指标评价破乳剂的性能指标27（6）低温脱水性能）低温脱水性能 若若在在较较低低温温度度下下，化化学学破破乳乳剂剂有有较较好好的的脱脱水水性性能能，则则可可降降低低集集输输管管路路和和脱脱水水设设备备

18、的的工工作作温温度度，从从而而节节省省燃燃料料并并降降低低原原油油集集输过输过程中的蒸程中的蒸发损发损耗。耗。评价破乳剂的性能指标评价破乳剂的性能指标283.加药部位选择加药部位选择 破乳剂加入部位要注意药剂效能的发挥和破乳剂加入部位要注意药剂效能的发挥和管理方便。管理方便。加入部位可在井口、计量站、集加入部位可在井口、计量站、集中处理站等集输流程各个环节中处理站等集输流程各个环节。从发挥药剂从发挥药剂效能来说，在井口加入最好，可从根本上抑效能来说，在井口加入最好，可从根本上抑制油包水型乳状液的生成；在计量站或接转制油包水型乳状液的生成；在计量站或接转站加药可起破乳降粘作用。站加药可起破乳降粘

19、作用。294.破乳剂的加入方式破乳剂的加入方式 破破乳乳剂剂的的加加入入方方式式应应操操作作方方便便、连连续续均均匀匀、浓浓度度配配制制准准确确、并并有有计计量量设设施施。水水溶溶性性破破乳乳剂剂的的配配制制浓浓度度宜宜稀稀释释到到1%10%，其其溶溶液液温温度度宜宜为为3545。配配液液罐罐宜宜采采用用封封闭闭容容器器。油油溶溶性性破破乳乳剂剂可可采采用用计计量量柱柱塞塞泵泵将将破破乳乳剂直接加入乳化原油管线中。剂直接加入乳化原油管线中。30四、热化学脱水器四、热化学脱水器脱水器的结构型式脱水器的结构型式脱水器的设计和选用脱水器的设计和选用311.热化学脱水器的结构型式热化学脱水器的结构型式

20、立式沉降罐；立式沉降罐；卧式压力沉降罐；卧式压力沉降罐；三相分离器。三相分离器。32当来油中含气量大时，可在三相分离器进行；当来油中含气量大时，可在三相分离器进行；当油气比很小或基本不含气时，可在立式或卧式当油气比很小或基本不含气时，可在立式或卧式脱水器中实施。脱水器中实施。立式沉降罐主要用于开式集输流程。立式沉降罐主要用于开式集输流程。卧卧式式压压力力脱脱水水器器常常用用于于密密闭闭集集输输流流程程中中，在在油油田田上上被被广广泛泛应应用用。主主要要有有空空筒筒式式压压力力脱脱水水器器和和聚结床压力脱水器；聚结床压力脱水器；1.热化学脱水器的结构型式热化学脱水器的结构型式33（1）空筒式压力

21、脱水器）空筒式压力脱水器空筒式压力脱水器是一种重力沉降罐，空筒式压力脱水器是一种重力沉降罐，利用液流的缓慢流动，将游离水和不稳定利用液流的缓慢流动，将游离水和不稳定的乳化水分离出来。的乳化水分离出来。水位控制在分配管以水位控制在分配管以上上 200300mm处处。34空筒式卧式脱水器结构示意图空筒式卧式脱水器结构示意图1分分配配汇汇管管；2分分配配配配管管；3进进油油管管；4槽槽形形折折流流板板；5排排水水管管；6集集油油汇汇管管；7壳壳体体；8孔口孔口35（2）聚结床式压力脱水器）聚结床式压力脱水器 聚聚结结床床式式压压力力脱脱水水器器是是根根据据油油、水水对对固固体体物物质质亲亲合合状状况

22、况不不同同，利利用用亲亲水水憎憎油油的的固固体体物物质质制制成成各各种种聚聚结结床床来来提提高高脱脱水水效效率率。采采用用的的固固体体填填料料有有陶陶粒粒、瓷瓷质质矩矩鞍鞍环环、聚聚丙烯拉西环及其他新填料。丙烯拉西环及其他新填料。36 我我国国大大港港油油田田滨滨海海站站，试试验验成成功功了了用用陶陶粒粒作作聚聚结结填填料料的的高高含含水水卧卧式式沉沉降降脱脱水水器器。并并在在华华北北、胜胜利利、江江汉汉等等油油田田得得到到推推广广应应用，相用，相继继取得了一定的效果。取得了一定的效果。（2）聚结床式压力脱水器）聚结床式压力脱水器37陶粒聚陶粒聚结结床床式脱水器式脱水器结结构示意构示意图图l脱

23、脱出出水水排排出出管管；2高高含含水水油油进进口口管管；3陶陶粒粒聚聚结结床床；4高高含含水水原原油油配配液液管管；5脱脱水水后后油油出出口管；口管；6油水沉降分离室油水沉降分离室38 滨滨海站海站工艺条件及脱水效果工艺条件及脱水效果处理量，处理量，m3/d4000沉降温度，沉降温度，40沉降时间，沉降时间，min35加药量，加药量，ppm30脱水前含水率，脱水前含水率，%75脱水后含水率，脱水后含水率，%2939用陶粒作聚用陶粒作聚结结床床对对工工艺艺参数的要求参数的要求:油油粘粘度度应应小小干干200mPas，凝凝固固点点小小干干35，含水大于含水大于30%，含砂小于，含砂小于0.05%；

24、液流在陶粒层内停留时间宜为液流在陶粒层内停留时间宜为3min；陶陶粒粒的的粒粒径径为为1015mm，机机械械强强度度大大于于4MPa；填填料料层层压压差差应应小小于于0.02MPa，当当操操作作压压差差大大于于0.02MPa时，应立即热洗填料层。时，应立即热洗填料层。（2）聚结床式压力脱水器）聚结床式压力脱水器40 在在脱脱水水器器内内加加设设斜斜板板和和聚聚结结材材料料，可可以以强强化化脱脱水水效效果果，加加速速油油、水水重重力力分分离离的的速速度度，在在达达到到同同样样脱脱水水效效果果下下，缩缩短短沉沉降降时时间间，沉沉降降温温度度可可降降低低510，这这是是油油田田近几年来研究和推广的一

25、近几年来研究和推广的一项项脱水技脱水技术术。（2）聚结床式压力脱水器）聚结床式压力脱水器41陶粒聚陶粒聚结结加加斜斜板卧式脱水器板卧式脱水器结结构示意构示意图图1油水油水进进口管；口管；2加加热热器器盘盘管；管；3陶粒聚陶粒聚结结床；床；4斜板；斜板；5脱后油出口管；脱后油出口管；6脱出水排出管；脱出水排出管；7油水沉降分离室；油水沉降分离室；8水力冲砂管水力冲砂管42大庆油田南十联试验的聚结床沉降罐大庆油田南十联试验的聚结床沉降罐（规格为中（规格为中3.6m16m）是采用瓷质矩鞍是采用瓷质矩鞍环、聚丙烯拉西环为聚结床填料，这种脱环、聚丙烯拉西环为聚结床填料，这种脱水器罐也取得较为理想的脱水效

26、果。水器罐也取得较为理想的脱水效果。（2）聚结床式压力脱水器）聚结床式压力脱水器43聚丙聚丙烯烯拉西拉西环环填料聚填料聚结结床脱水器示意床脱水器示意图图l高含水油高含水油进进口管；口管；2隔板；隔板；3脱后油出口脱后油出口管；管；4出水排出管；出水排出管；5一一连连通通阀阀；6油水沉降分油水沉降分离室；离室；7拉西拉西环环填料；填料；8鲍鲍尔尔环环填料；填料；9壳体壳体44瓷质拉西环沉降罐脱水效果瓷质拉西环沉降罐脱水效果处理量，处理量，m3/h392沉降温度，沉降温度，42沉降压力，沉降压力，MPa0.23沉降时间，沉降时间，min21.2加药量，加药量，ppm20(SP169)脱水前含水率，

27、脱水前含水率，%82.4脱水后含水率，脱水后含水率，%24.6452.脱水器的设计和选用脱水器的设计和选用沉沉降降时时间间，即即油油水水混混合合液液在在沉沉降降罐罐的的停停留留时时间间，我我国国各各油油田田采采用用的的沉沉降降时时间间一一般般为为2040min。脱脱水水温温度度，即即沉沉降降温温度度，它它与与原原油油性性质质，加加药药条件有关。一般条件有关。一般为为4560。原油中剩余含水率，一般小于原油中剩余含水率，一般小于 1000mg/L。（1）设计参数）设计参数46（2）脱水器容积的确定和选用规格）脱水器容积的确定和选用规格 根根据据沉沉降降时时间间T(min)来来确确脱脱水水器器的的

28、容容积积。则则脱水器脱水器的有效容的有效容积积V(m3)可按下式可按下式计计算。算。G需要脱水的油水混合液量，需要脱水的油水混合液量，t/d；油油水混合液密度，水混合液密度，t/m3。47根根据据所所确确定定的的容容积积，选选定定适适用用的的脱脱水水器器容容积积，台台数数控控制制在在24台台左左右右，便便于于操操作作和和停停产产维维修修。台台数数选选择择应应考考虑虑有有一一台台停停产产检检修修时时，其其余余脱脱水水器器应应能能满满足足全全部部生生产产负负荷荷；当当过过剩剩生生产产负负荷荷超超过过单单台台脱脱水水器器生生产产能能力力的的20时时，则则应应增增加加一一台台。决决定台数定台数时时，可不考，可不考虑备虑备用。用。（2）脱水器容积的确定和选用规格）脱水器容积的确定和选用规格48