原油電脫鹽實驗室裝置

Ⅰ 原油提煉設備的

石油是由分子大小和化學結構不同的烴類和非烴類組成的復雜混合物，通過本章所講述的預處理和原油蒸餾方法，可以根據其組分沸點的差異，從原油中提煉出直餾汽油、煤油、輕重柴油及各種潤滑油餾分等，這就是原油的一次加工過程。然後將這些半成品中的一部分或大部分作為原料，進行原油二次加工，如以後章節要介紹的催化裂化、催化重整、加氫裂化等向後延伸的煉制過程，可提高石油產品的質量和輕質油收率。

一、原油的預處理

一 預處理的目的

從地底油層中開采出來的石油都伴有水，這些水中都溶解有無機鹽，如NaCl、MgCl2、CaCl2等，在油田原油要經過脫水和穩定，可以把大部分水及水中的鹽脫除，但仍有部分水不能脫除，因為這些水是以乳化狀態存在於原油中，原油含水含鹽給原油運輸、貯存、加工和產品質量都會帶來危害。
原油含水過多會造成蒸餾塔操作不穩定，嚴重時甚至造成沖塔事故，含水多增加了熱能消耗，增大了冷卻器的負荷和冷卻水的消耗量。
原油中的鹽類一般溶解在水中，這些鹽類的存在對加工過程危害很大。主要表現在：
1、在換熱器、加熱爐中，隨著水的蒸發，鹽類沉積在管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，增大流動壓降，嚴重時甚至會堵塞管路導致停工。
2、造成設備腐蝕。CaCl2、MgCl2水解生成具有強腐蝕性的HCl：MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2HCl如果系統又有硫化物存在，則腐蝕會更嚴重。Fe + H2S FeS + H2 FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
3、原油中的鹽類在蒸餾時，大多殘留在渣油和重餾分中，將會影響石油產品的質量。根據上述原因，目前國內外煉油廠要求在加工前，原油含水量達到0.1%～0.2%，含鹽量<5毫克/升～10毫克/升。

二 基本原理

原油中的鹽大部分溶於所含水中，故脫鹽脫水是同時進行的。為了脫除懸浮在原油中的鹽粒，在原油中注入一定量的新鮮水(注入量一般為5%)，充分混合，然後在破乳劑和高壓電場的作用下，使微小水滴逐步聚集成較大水滴，借重力從油中沉降分離，達到脫鹽脫水的目的，這通常稱為電化學脫鹽脫水過程。
原油乳化液通過高壓電場時，在分散相水滴上形成感應電荷，帶有正、負電荷的水滴在作定向位移時，相互碰撞而合成大水滴，加速沉降。水滴直徑愈大，原油和水的相對密度差愈大，溫度愈高，原油粘度愈小，沉降速度愈快。在這些因素中，水滴直徑和油水相對密度差是關鍵，當水滴直徑小到使其下降速度小於原油上升速度時，水滴就不能下沉，而隨油上浮，達不到沉降分離的目的。

三 工藝過程

我國各煉廠大都採用兩級脫鹽脫水流程。原油自油罐抽出後，先與淡水、破乳劑按比例混合，經加熱到規定溫度，送入一級脫鹽罐，一級電脫鹽的脫鹽率在90%～95%之間，在進入二級脫鹽之前，仍需注入淡水，一級注水是為了溶解懸浮的鹽粒，二級注水是為了增大原油中的水量，以增大水滴的偶極聚結力。

二、原油的蒸餾

一 原油蒸餾的基本原理及特點

1、蒸餾與精餾 蒸餾是液體混合物加熱，其中輕組分汽化，將其導出進行冷凝，使其輕重組分得到分離。蒸餾依據原理是混合物中各組分沸點(揮發度)的不同。
蒸餾有多種形式，可歸納為閃蒸(平衡汽化或一次汽化)，簡單蒸餾(漸次汽化)和精餾三種。其中簡單蒸餾常用於實驗室或小型裝置上，它屬於間歇式蒸餾過程，分離程度不高。
閃蒸過程是將液體混合物進料加熱至部分汽化，經過減壓閥，在一個容器(閃蒸罐、蒸發塔)的空間內，於一定溫度壓力下，使汽液兩相迅速分離，得到相應的汽相和液相產物。精餾是分離液體混合物的很有效的手段，它是在精餾塔內進行的。
2、原油常壓蒸餾特點 原油的常壓蒸餾就是原油在常壓(或稍高於常壓)下進行的蒸餾，所用的蒸餾設備叫做原油常壓精餾塔，它具有以下工藝特點：
（1）常壓塔是一個復合塔 原油通過常壓蒸餾要切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等四、五種產品餾分。按照一般的多元精餾辦法，需要有n-1個精餾塔才能把原料分割成n個餾分。而原油常壓精餾塔卻是在塔的側部開若於側線以得到如上所述的多個產品餾分，就像n個塔疊在一起一樣，故稱為復合塔。

Ⅱ 為什麼原油要進行電脫鹽及脫水裝置

原油含鹽含水對原油儲運、加工、產品質量及設備等均造成很大危害,主要為：
一、增加設備的負荷和動力、熱能、冷卻水的消耗
二、影響蒸餾塔正常操作
含水過多的原油,水分氣化,氣相體積大增,造成蒸餾塔內壓降增加,氣速過大,易引起沖塔等操作事故.
三、影響傳熱、堵塞管路
原油中的鹽類,隨著水分蒸發,鹽分在換熱器和加熱爐管壁上形成鹽垢,降低傳熱效率,增大流動阻力,嚴重時導至堵塞管路,燒穿管壁、造成事故.
四、腐蝕設備
CaCl2和MgCl2能水解生成具有強腐蝕性的HCl,特別是在低溫設備部分存在水分時,形成鹽酸,腐蝕更為嚴重.
加工含硫原油時,含硫化合物會分解出H2S,對設備有腐蝕作用,但生成的腐蝕物FeS附著在金屬表面上能對金屬起部分保護作用.可是,當同時有HCl存在時,HCl能與FeS反應而破壞保護層,而放出的H2S又會進一步與鐵反應,加劇腐蝕.
五、影響產品質量
鹽類中的金屬進入重餾分油或渣油中,毒害催化劑、影響二次加工原料質量及產品質量.
因此原油進入煉油廠後,必須先進行脫鹽脫水,使含水量達到0.1％～0.2％,含鹽量＜5mg／l.
對於有渣油加氫或重油催化裂化過程的煉油廠,要求原油含鹽量＜3mg／l.

Ⅲ 原油脫水的五種方法

原油脫水的五種方法有加熱沉降法、過濾法、離心法、聲化學法、微波輻射法。

1、加熱沉降法

通過加熱使得原油的粘度下降，水和原油的比重差增大，原油對水滴懸浮力減小，同時水滴的動能增大，界面上有機物的溶解度增大，界面強度減小，這樣有利於破壞原油的雙電層，從而實現原油脫水。

2、過濾法

過濾法是使乳化液經過濾柱，通過加壓使得乳化液進入原油的濾料層，因固體吸附劑對乳化液中的油和水具有選擇吸附特性，將乳化液中的水吸附出來，從而完成破乳，達到原油脫水效果。該方法對固體吸附劑的要求較高，且過濾柱的製作工藝繁雜。

3、離心法

離心法是利用油水之間密度不同，在高速離心場作用下使乳狀液破乳實現油水分離的方法。離心場越強，破乳效果越好。該方法中的高速離心設備日常比較難維護，目前只適合在實驗室或需要佔地較小的情況下使用。

4、聲化學法

將聲波能量輻射到加入了少量破乳劑的原油乳狀液中，使之產生一系列超聲效應，如攪拌、聚結、空化、溫熱、負壓等，從而使乳化膜破壞進而破乳脫水。由於超聲波良好的傳導性，使得此方法適用於各種類型的乳狀液。目前聲化學法對原有的脫水研究和應用都比較廣泛。

5、微波輻射法

利用微波輻射能量來進行破乳脫水的一種技術。在微波輻射下乳化液分子內部形成高頻變化的電磁場，破壞油水界面膜，實現油水分離。微波輻射方法的處理時間短，能耗較低，能廣泛適用於各種油樣類型。

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原油脫水的原理

在油田開采初期，原油中的水主要以W/O型乳狀液存在，隨著油田的進一步開采，我國大部分油田已經進入高含水期，油井采出液也由原來的以W/O型乳狀液為主變為以水包油O/W型乳狀液為主。

破乳關乎到原油脫水過程，通常分為三步：凝聚（Coagulation），聚結（Coalescene）和沉降（Sedimentation）。這一過程中原油的水珠在相互碰撞和接觸中合並增大，自原油中沉降分離出來。聚結是脫水過程的關鍵，聚結和沉降分離構成了原油的脫水過程。