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当增大到一定程度后即从原油中沉降分出

作者:admin 时间:1970-01-01 文章来源:未知
   

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  通过加热使得原油的粘度下降,水和原油的比重差增大,原油对水滴悬浮力减小,同时水滴的动能增大,界面上有机物的溶解度增大,界面强度减小,这样有利于破坏原油的双电层,从而实现原油脱水。

  过滤法是使乳化液经过滤柱,通过加压使得乳化液进入原油的滤料层,因固体吸附剂对乳化液中的油和水具有选择吸附特性,将乳化液中的水吸附出来,从而完成破乳,达到原油脱水效果。该方法对固体吸附剂的要求较高,且过滤柱的制作工艺繁杂。

  离心法是利用油水之间密度不同,在高速离心场作用下使乳状液破乳实现油水分离的方法。离心场越强,破乳效果越好。该方法中的高速离心设备日常比较难维护,目前只适合在实验室或需要占地较小的情况下使用。

  将声波能量辐射到加入了少量破乳剂的原油乳状液中,使之产生一系列超声效应,如搅拌、聚结、空化、温热、负压等,从而使乳化膜破坏进而破乳脱水。由于超声波良好的传导性,使得此方法适用于各种类型的乳状液。目前声化学法对原有的脱水研究和应用都比较广泛。

  利用微波辐射能量来进行破乳脱水的一种技术。在微波辐射下乳化液分子内部形成高频变化的电磁场,破坏油水界面膜,实现油水分离。微波辐射方法的处理时间短,能耗较低,能广泛适用于各种油样类型。

  在油田开采初期,原油中的水主要以W/O型乳状液存在,随着油田的进一步开采,我国大部分油田已经进入高含水期,油井采出液也由原来的以W/O型乳状液为主变为以水包油O/W型乳状液为主。

  破乳关乎到原油脱水过程,通常分为三步:凝聚(Coagulation),聚结(Coalescene)和沉降(Sedimentation)。这一过程中原油的水珠在相互碰撞和接触中合并增大,自原油中沉降分离出来。聚结是脱水过程的关键,聚结和沉降分离构成了原油的脱水过程。

  在原油脱盐脱水过程中,为了破坏乳化液,在沉降同时,广泛利用上述四种方法:

  加热、加入破乳剂、电处理和混合,一般同时采用几种方法。这种同时采用几种办法处理原油乳化液的措施,保证了乳化液快速有效的分层。

  油田脱水采用一种所谓“管道破乳作用”,在破乳剂存在下,利用输油管中乳化原油运动所产生的水力效应,成功地使它们和液体在管道中平流运动产生的沉降作用相结合。

  原油脱水设备则是脱水技术的体现,它在原油脱水过程中占有重要地位。一项脱水设备结构的合理与否,直接关系到脱水的效果、效率和原油的质量,以及生产运行成本,进而影响原油脱水生产的总经济效益。

  人们结合油气集输与处理工艺流程逐渐走向“无罐化”,即不再使用储罐式沉降分离设备,而较普遍地采用了耐压沉降分离设备,研制了先进的大型的脱水耐压容器。电脱水器是至今效率最高,处理能力最强,依靠电场的作用对原油进行脱水的先进设备。

  电脱水器的形式有好多种,如:管道式、储罐式、立式园筒形、球形等。随着石油工业的发展,经过不断地实践与总结,趋向于大批采用卧式园筒形电脱水器,它的处理规模与生产质量均已达到较高水平,每台设备每小时的处理能力就能达到设备容积的好几倍。

  净化油含水率可降到0.03%以下。为了加快油田建设速度,提高脱水设备的施工予制化程度,将卧式电脱水器、油气分离器、火筒加热炉、沉降脱水器等四种设备有机的组合为一体,这种四合一设备,不仅结构紧凑。

  展开全部在原油脱盐脱水过程中,为了破坏乳化液,在沉降同时,广泛利用上述四种方法:加热、加入破乳剂、电处理和混合,一般同时采用几种方法。这种同时采用几种办法处理原油乳化液的措施,保证了乳化液快速有效的分层。油田脱水采用一种所谓“管道破乳作用”,在破乳剂存在下,利用输油管中乳化原油运动所产生的水力效应,成功地使它们和液体在管道中平流运动产生的沉降作用相结合。

  炼油厂电脱盐时,因原油在装置中停留时间很短,为了达到深度脱盐,必须保证深度脱水。此时,普遍采用加热、注破乳剂、电场和重力沉降相互配合使用。

  热化学法破乳主要用于油田原油脱水,只在个别情况下,用于炼油厂油脱盐。在这个方法中,在混合下将破乳剂加入原油,加热到60℃左右,以降低原油的粘度,提高油水密度差,减弱乳化水中乳化物质的作用,达到油水分离的目的。

  其中注破乳剂是很重要的措施,因为多数原油只靠提高温度不能完全破坏阻碍水滴碰撞聚结的界面膜。加入破乳剂后,吸附于相界面上、分散并溶解积聚在水滴表面的乳化物质,改变界面乳化物质的活性(HLB值),使乳化原油在温度和破乳剂的共同作用下,加速小水滴聚结成较大的水滴,在重力作用下,迅速和原油分开。

  用高压电场破坏W/O型乳化液,广泛用于炼油厂电脱盐装置的脱盐和油品的酸碱精制(电精制)过程。两种情况虽均利用高强度电场,但用在电脱盐和电精制的方法上有些不同。原油电脱盐装置一般使用工频交流电场,而电精制应则使用直流电场。

  交流电场对乳化液的作用实质是在电场作用下,极化水滴间相互吸引结合成较大的水滴,在重力作用下快速沉降。直流电场的作用在于荷电水滴在由垂直筒状或板状电极所产生的不均匀电场的作用下,沿电力线运动,使水滴向电极移动,在电极表面聚集,在重力作用下,向下流动。这种方法通常被用于含水少的乳化液,此时,水滴彼此距离较远,水滴间的相互吸引力只起次要的作用。

  单一的O/W型乳化液和W/O型乳化液比较,具有完全不同的性质。一般W/O型乳化液中的乳化剂是憎水物质——沥青、树脂等; O/W型乳化液一般为亲水物质——皂类、水溶性表面活性物质等。因此,破坏W/O型乳化液的方法不适用于破坏O/W型乳化液,W/O型乳化液的破乳剂,大多数情况下,是O/W型乳化液的乳化剂。

  在油田开采初期,原油中的水主要以W/O型乳状液存在,随着油田的进一步开采,我国大部分油田已经进入高含水期,油井采出液也由原来的以(W/O)型乳状液为主变为以水包油(O/W)型乳状液为主。因此,关于脱水方法的研究,也从针对W/O型乳状液的破乳问题逐渐过渡到O/W型乳状液破乳问题的研究。我们主要讨论W/O型乳状液的破乳方法及破乳剂,也适当介绍O/W型乳状液破乳问题。

  破乳过程通常分为三步:凝聚(Coagulation),聚结(Coalescene)和沉降(Sedimentation)。这一过程,即水珠在相互碰撞接触中合并增大,自原油中沉降分离出来。在第一步凝聚(或絮凝)过程中,分散相的液珠聚集成团,但各液珠仍然存在。这些珠团常常是可逆的,按自分层观点,这些珠团像一个液滴,倘若珠团与介质间的密度差是足够大的,则此过程能使分层加速。若乳状液是足够浓的,它的粘度就显著增加。第二步—聚结,在这一过程中,这些珠团合并成一个大滴。这一过程是不可逆的,导致液珠数目减少和最后原油乳状液的完全破坏。由此看出,聚结是脱水过程的关键,聚结和沉降分离构成了原油的脱水过程。

  在由凝聚所产生的聚集体中,乳状液的液珠之间可以有相当的距离,光学技术已经证明,这种间距的数量级要大于100,虽然厚度随着电解质浓度增加而降低,但是间距降低并不像双电层理论所预示的那样快,这表明除静电斥力和范德华引力外,还有别的力在起作用。

  研究人员根据聚结速度得出结论:即使在浓乳状液中,其液珠被100或更大厚度的连续膜所隔开,液膜的厚度仍取决于水相的组分,而不取决于水量。

  多年来,国内外已研究了多种原油脱水技术,满足各种原油不同含水程度的脱水要求。

  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,且有时是不稳定的乳状液,甚至是经过电法和化学方法处理过的。

  由上式可以看出,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。然而,从乳状液理论的角度加以分析,不难看出该公式并未包含原油乳状液稳定性的概念,也没有体现出乳化剂的严重影响。因此,根据这一公式计算出的水滴沉降速度,必然大于实际沉降速度。相反,对于破乳后的水珠而言,由于沉降过程中会出现水珠相互碰撞聚结增大的现象,计算结果很可能会远远小于实际沉降速度。因此,定性地利用该公式作原油脱水难易程度的衡量是可以的,定量地直接计算脱水效果则会带来较大的误差。

  为了提高油水分离速度,人们以该公式为指导,发现和创造了一系列有效的方法和措施。

  ③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。

  电脱水法的基本原理是利用水是导体,油是绝缘体这一物理特性,将W/O型原油乳状液置于电场中,乳状液中的水滴在电场作用下发生变形、聚结而形成大水滴从油中分离出来。

  用于电破乳的高强度电场有交流电、直流电、交–直流电和脉冲供电等数种。在交流电场中,乳状液中的水珠发生振荡聚结和偶极聚结;在直流电场中,除发生偶极聚结外,电泳聚结起主导作用;在交–直流二重电场中,上述数种聚结都存在;脉冲供电是电极间断送电,除促使振荡聚结和偶极聚结外,目的在于避免电场中电流的大幅度增长,可平稳操作和节约电能,

  置于电场中的W/O型乳状液的水珠,由于电场的诱导而产生偶极极化,正负电荷分别处于水珠的两端,如图7–7所示。因为置于电场中的所有水珠,都受到此种诱导而发生偶极极化,相邻两个水珠的靠近一端,恰好成为异性,相互吸引,其结果使两个水珠合并为一体。由于外加电场是连续的,这种过程的发生呈“链锁反应”。当水珠颗粒增大到其重力足以克服乳状液的稳定性时,水珠即自原油中沉降分离出来。

  交变电场对W/O型乳状液水珠的另一个作用是引导其作周期性的振荡,其结果是水珠由球形被拉长为椭球形,界面膜增大变薄,乳化稳定性降低,振荡时相邻水珠相碰,合并增大自原油中沉降分离出来。

  由室内透明电脱水器中看到的现象是:在电场的作用下,水珠都处于极其活泼的跳跃状态,且一个个成为菱形,然后合并成大滴沉降至脱水器的底部。另外,交变的磁场振荡也有破乳脱水作用。

  乳状液的液珠一般都带有电荷,在直流电场的作用下,会发生电泳。在电泳过程中,一部分颗粒大的水珠会因带电多而速度快,速度的大小不等会使大小不同的水珠发生相对运动,碰撞、合并增大,当增大到一定程度后即从原油中沉降分出。其他未发生碰撞或碰撞、合并后还不够大的水珠,会一直电泳到相反符号的电极表面,在电极表面相互聚集(接触而未合并)或聚结在一起,然后从原油中分出。乳状液在直流电场中的这种电泳过程,会使水珠聚结,所以又称其为“电泳聚结”。

  由于在直流电场中所有大大小小的水珠都会发生电泳,或迟或早都会到达电极表面,而交流电作用于乳状液时,大水珠会优先脱出,剩余的小水珠往往失去合并对象,无法聚结增大,结果很难脱出,所以直流电脱水的净化油质量一般比交流电脱水的质量好。

  在某些场合,微小水珠是带着乳化膜在电极表面聚集的,而膜本身又是原油的一部分,所以直流电脱水得到的污水含油量比交流电脱水得到的污水含油量大得多。

  润湿聚结脱水法又称聚结床脱水法,这是一种在热化学沉降脱水法基础上发展起来的脱水方法,即在加热、投入破乳剂的同时,使乳状液从一种强亲水物质(如脱脂木材、陶瓷、特制金属环、玻璃球等)的缝隙间流过。当乳状液(W/O)中的水滴与这种强亲水物质碰撞时,水滴极易将这些物质润湿,并吸附在其表面,水滴相互聚结,由小水滴聚结成大水滴(也叫粗粒化),最后沉降脱离出来,要实现润湿聚结以达到两相分层的目的,选择合适的润湿介质是关键。

  显然,润湿聚结法脱水仅对稳定性差的W/O型乳状液的水珠或游离水起作用。应用必

  须先向乳状液中添加化学破乳剂,且多用于把高含水原油处理为低含水原油的过程中。国内辽河油田使用此法将原油含水从25%降为12%(体积分数据报道,国外油田采用特殊材质制成板,倾斜排列在脱水器中。这种板材对水滴有极强的吸附作用,当乳状液流经板的夹缝时,水滴聚结在板的表面上,不断泻流下去,效果极佳,可代替电脱水。经过一次聚结床脱水后,原油含水指标可达合格。

  同样道理,当采用亲油憎水型固体材料处理O/W型乳状液时,水中的油珠也会通过固体材料表面合并入油膜,使油膜增厚,向上漂浮,成乳滴,脱落,成为大滴,自固体材料上层漂浮到油相(层),达列油水分离的目的。

  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,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结构的超高分子表面活性剂。


 
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