【文章內(nèi)容簡介】 ....................................... 45 溫度對原油電脫鹽效果的影響 .......................................................................... 45 電場強(qiáng)度對原油電脫鹽效果的影響 .................................................................. 45 破乳劑加量對原油電脫鹽效果的影響 .............................................................. 46 注水量對原油電脫鹽效果的影響 ...................................................................... 47 操作條件的正交實(shí)驗(yàn) .................................................................................................. 48 最佳操作條件下的電脫鹽試驗(yàn) .................................................................................. 49 III 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 49 第 6 章 動態(tài)電脫鹽評價實(shí)驗(yàn) ................................................................................................ 50 動態(tài)電脫鹽實(shí)驗(yàn)裝置 .................................................................................................. 50 動態(tài)電脫鹽評價實(shí)驗(yàn) .................................................................................................. 50 實(shí)驗(yàn)條件 .............................................................................................................. 50 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .............................................................................................................. 51 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 52 第 7 章 結(jié)論及建議 ................................................................................................................ 53 結(jié)論 .............................................................................................................................. 53 建議 .............................................................................................................................. 54 致 謝 ...................................................................................................................................... 55 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 56 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果 .......................................................................... 59 加工塔河原油電脫鹽超標(biāo)原因分析及操作條件優(yōu)化研究 1 第 1 章 緒論 原油中 的鹽分組成及其危害 原油中 的無機(jī)鹽 原油除了含 有一定量的 水 分 外，還含有 一定量 的 無機(jī) 鹽。 由于 原油 中 的 無機(jī) 鹽 多 數(shù)能 溶于水中， 因此 原油 中 的水是溶有 無機(jī) 鹽的水溶 液， 俗 稱為 “ 鹽水 溶液 ” ，不同 原油的 “ 鹽水 溶液” 的 濃度和 組 成 也 不 一樣 [1]。原油 中 的 無機(jī) 鹽 主要 包括 鹽酸鹽、碳酸鹽、碳酸 氫 鹽 、 硫酸鹽等，其中 以 鈉、鎂和鈣 的氯化物為主， 大 約占 90%，其次是 碳酸 氫 鹽和碳酸鹽，有些原油還含有磷酸鹽 和 硝酸鹽 等 [2]。 無機(jī)鹽多數(shù)溶解在原油里的水中以乳化液的形態(tài)存在，少數(shù)以結(jié)晶的形式懸浮在原油中。 原油中 的有機(jī)鹽及雜質(zhì) （ 1） 原油中 的有機(jī)鹽 原油中 的有機(jī)鹽主要包括常見金屬 的環(huán)烷酸鹽 、 酚鹽 和 脂肪酸鹽 ，釩和鎳 的卟啉類化合物 或 螯合物 ，銅 、 鉻 和 鉬的 金屬絡(luò)合 物等 [3]。 原油里的有機(jī)鹽具有 沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、分子量高、與膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的吸附力強(qiáng)等特點(diǎn)，從原油里脫出有機(jī)鹽難度大，目前的主要方法是 催化加氫 和加脫金屬劑。 （ 2） 原油中 的雜質(zhì) 原油中 的雜質(zhì)主要包括不溶于水的無機(jī)鹽，如硫酸鈣、碳酸鈣等；固體金屬氧化物，如三氧化二鐵、四氧化三鐵 等 ；其它固體物質(zhì)，如 砂粒、粘土 、硫化銅 、硫化亞鐵和二氧化硅等。由于原油里的雜質(zhì)大多數(shù)屬于水潤濕性雜質(zhì)，因此其可以在原油脫水的途中脫除 [4]。 原油 中 的水和鹽的危害 在原油開采和運(yùn)輸過程中，原油和地 層水 在外力的作用下共同運(yùn)動，生成穩(wěn)定的乳狀液。根據(jù)煉油行 業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知， 送入 煉油廠 蒸餾裝置的原油 的含水率應(yīng)小于%(ω)， 因?yàn)?在蒸餾原油時， 石油烴 的 汽化熱 是相同質(zhì)量水的 汽化熱 的 1/8，如果原油的含水率高，將消耗更多的能量。同時，如果原油的含水率高，更易引起鹽酸鹽的水解，生成鹽酸溶液，腐蝕加工裝置。 在加熱原油時，水分揮發(fā)，鹽類從 水中沉定出來 ， 堵塞加熱爐 和 換熱器 的管道，導(dǎo)西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 2 致裝置傳熱效率降低，影響裝置的正常運(yùn)行，降低油品的質(zhì)量，縮短裝置的使用時間 [5]。 國內(nèi)外原油電脫鹽 技術(shù) 概況 目前，原油脫鹽和脫水 有 多 種 方法，如：過濾法、沉降法、 電脫鹽法、 微波 法和超聲波 法等 [6]，但是 ，原油 電脫鹽技術(shù)仍是 目前 國內(nèi)外 主要 采用的 方法 。這是 由于原油 電脫鹽技術(shù)具有 脫 鹽脫水 效果好 、 成本低 和 設(shè)備簡單等 特 點(diǎn)，適合 大規(guī)模 工業(yè)化應(yīng)用。 原油 電脫鹽技術(shù)是利用破乳劑 和 電場力的 協(xié) 同作用 來 實(shí)現(xiàn)原油乳 化 液的破乳脫鹽脫水 的，在 電場 力作 用下 ， 原油中的水滴受到偶極 力 作用 而發(fā)生偶極聚 集 ， 受到 震蕩作用 力 而發(fā)生震蕩聚 集 ，從而 促進(jìn) 油水 的 分 離。 與此 同時，向 原油 中加入破乳劑， 因?yàn)?破乳劑的 表面活性高于乳 化 液中 原 成膜物質(zhì)的 表 面活性， 所以 破乳劑在油水界面上 可以 吸附或置換原來的 界 面活性物質(zhì)， 促 使界面膜 破裂 ，釋放 出 膜內(nèi)包裹的 水滴 ， 加速 水滴間的聚 集 [7]。 國內(nèi)外原油電脫鹽設(shè)備研究現(xiàn)狀 （ 1） 原油電脫鹽罐 電脫鹽罐的內(nèi)部 構(gòu) 造 和 外形 隨著 原油電脫鹽技術(shù)的發(fā)展而得到改進(jìn)，主要由罐體 、原油收集器、原油分配器、 反沖洗設(shè)備 和 含鹽污水排放設(shè)備等 部分 組成 [8]。 通常，不同類型的 電脫鹽罐的 處理 能力 如下 ：球形 電脫鹽 罐 10 3 m3/h、 立式 電脫鹽 罐 10 3 m3/h和臥式 電脫鹽 罐 10 3 m3/h。其中 球形罐 容 積大， 操作 壓力 低 ，一般在 ~之間 ，生產(chǎn) 效 率高，但 是其設(shè)備 耗 材 量大， 設(shè)備 費(fèi)用 高 ，安裝復(fù)雜， 不能 建 在 蒸餾系統(tǒng)周圍 [9]。 立式罐處理 能力最低 ， 操作難度大 ， 原油很 難 分配均勻 。 臥 式 罐 的 直徑 小 ， 增加 設(shè)備長度可以 提高 生產(chǎn)能力 ，生產(chǎn) 效 率高， 沒有 球形罐 和 立式 罐 的 不足 ，可 以建在 原油蒸餾 系統(tǒng)周圍 ， 因此 目前 在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用 。 （ 2） 供電電源種類 最早 交流電 源被作為原油電脫鹽設(shè)備的供電電源 ， 但隨著原油品質(zhì)的劣質(zhì)化，使用交流電源不能使原油電脫鹽后合格 ，存在電耗 高、生產(chǎn) 效率低 等缺點(diǎn)，交流電源 逐漸被淘汰。 因?yàn)?直流電場 對 汽油、柴油等非電導(dǎo)性油類 的處理效果好，能使 極小 水 滴 聚結(jié) ，所以，結(jié)合兩種電源的優(yōu)點(diǎn)，研發(fā)出 交直流電 源 供電 系統(tǒng)，國 內(nèi)外實(shí)踐證明，其電脫鹽效率高。 隨著 原油電脫鹽技術(shù)的發(fā)展，不斷開發(fā)出新型 供電電源，如：高頻電源 和脈沖電源，在國外，高頻電脫鹽技術(shù)和脈沖電脫鹽技術(shù)已工業(yè)化運(yùn)用，脫鹽脫水效果好 ，但在國內(nèi) ， 目前 還處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段 [10]。 （ 3） 原油電脫鹽電極 電脫鹽罐內(nèi)的電極 有多種類型 ， 通過 對電脫鹽罐內(nèi)的電極進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和 布置，可以 有效的利用電脫鹽罐里的空間。一般常用的電極主要包括三類： 鼠籠式電極 、水平式電極和垂直式電極 。 加工塔河原油電脫鹽超標(biāo)原因分析及操作條件優(yōu)化研究 3 鼠籠式電極的外形像一個 鼠籠，其相鄰兩層電極 板之間的 距 離 從底部到頂 部漸漸減小 ，當(dāng)電極 板接通電源 后，相鄰兩層 電極 板 之間 就 形成 電場強(qiáng)度分布 不均勻的 環(huán)形電場 [11]。電場強(qiáng)度隨電極 板 間距的減小而增大， 鼠籠式電極底部間距最大，電場強(qiáng)度最小，頂部間距最小，電場強(qiáng)度最大 。 垂直 式電極是 在 電脫鹽罐內(nèi)垂直布置 電極板，根據(jù) 需要設(shè)計(jì)電極 板間距和位置 。 通常是以直流電源作為垂直 式電極 板的供電系統(tǒng)，在兩塊電極板之間形成直流電場，因?yàn)橄噜弮?電極板分別為 負(fù) 極和正極，所以 在 電極板端部就會生成交流電場，垂直 式電極 整體就存在 交 直流雙重電場 結(jié)構(gòu) [12]。 水平式電極有兩種形式， 三層電極板 和兩層電極板。 三層電極板，上下層接地 ， 中間 層 接 電 源 。兩層電 極板 ， 下層 接 電 源， 上層接地 。 水平式電極電脫鹽罐只 在 電極板之間存在電場，存在 電場 的 區(qū) 域 占整個罐的 體積的 30%左右，原油在電場中的 停留時間較短 [13]。 （ 4） 其他輔助設(shè)備 除了上面的設(shè)備外，電脫鹽設(shè)備一般還包含一些輔助設(shè)備，如：油水混合器 、 油水界面控制儀、 倒槽式進(jìn)油分配 設(shè)備、 旋轉(zhuǎn)采樣器和防爆低液位開關(guān) 等。電脫鹽罐油水界面一般使 用差壓法 和內(nèi)筒法進(jìn)行測量，后來開發(fā)出射頻導(dǎo)納界位儀并得到應(yīng)用。油水混合器 主要 使用 靜態(tài)混合器 和 球面混合閥， 使 用混合閥來調(diào)節(jié) 所需的 混合強(qiáng)度 [14]。 國內(nèi)外原油電脫鹽技術(shù)研究現(xiàn)狀 （ 1） 交流電脫鹽技術(shù) 交流電脫鹽 技術(shù) 的關(guān)鍵是選擇交流電源作為電脫鹽 裝置 的供電電源， 裝置 主要由 交流電源、臥式電脫鹽罐體、水平式電極、 混合設(shè)施和 界面測量儀 等 部分組成 。 變壓器 供電 電壓有 5個 擋 位 ， 電場強(qiáng)度 的強(qiáng)弱 可 以 調(diào) 節(jié)， 界面測量儀 通常采用內(nèi)浮筒界位儀，混合設(shè)施一般選 用 靜態(tài)混合器 和 球面混合閥 。 該技術(shù)在 1970年以前 ,在國內(nèi)已成熟 應(yīng) 用，國內(nèi)可以自主制造交流電脫鹽設(shè)備 。但是，該技術(shù) 對油品質(zhì)量較差 的原油 的處理效果不好 ，且電耗高， 在 1970年之后，交 直流電脫鹽 技術(shù) 逐漸 取代 了該 技術(shù) [15]。 （ 2） 交 直流電脫鹽技術(shù) 交 直流電脫鹽 技術(shù) 是 依據(jù) 交流電脫鹽 技術(shù) ， 我國 自 主研 發(fā)并 得到 成功 應(yīng)用 的 技術(shù) ，該技術(shù)選 用 直流電源 作為其供電電源 ， 供電系統(tǒng) 主要 包括 防爆整流器 、 防爆高阻抗變壓器和控制盤 等部分 。 該技術(shù)安裝 有交直流電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)整流 器不能正常工作 時， 可以 將 直 流電壓 轉(zhuǎn)換為 交流 電壓輸出使用 。 該技術(shù)使用的電極板是垂直 式電極 板 ， 這 是 交直流電脫鹽 技術(shù) 的 核心 ， 垂直 式電極 板的 特點(diǎn)是 在電 極板 中 上 部 形成 直流電場， 在電極板 底 部 生 成交流電場 [16]。 該技術(shù)的