專利名稱:一種高效原油脫鹽/脫水方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種利用過濾-電場聚結(jié)法組合的高效原油脫鹽/脫水的方法及設(shè)備。
背景技術(shù):
原油中不可避免地帶有一定量的鹽和水,并含有微量重金屬。其中的鹽類主要以堿金屬和堿土金屬鹽酸鹽的形式溶解于原油所含的微小水滴中,這些水滴多以“油包水” (W/0)型乳狀液的形式懸浮于油相中,顆粒直徑為10 20nm,具有較高的穩(wěn)定性。而原油中所含的鹽類是造成設(shè)備腐蝕和結(jié)垢的主要原因,故原油加工的第一道工序就是脫鹽/脫水。目前,原油脫鹽/脫水方法有機械法,電場聚結(jié)法,聲化學(xué)法,磁處理法,過濾法和生物法等十余種,但僅有電場聚結(jié)法得到普遍應(yīng)用。電場聚結(jié)法(簡稱電脫鹽)根據(jù)所采用的電場形式不同,可分為交流、直流、交直流和脈沖電場4種形式,其中脈沖電場是近年來發(fā)展的一種新型的電脫鹽/脫水技術(shù),節(jié)電效果明顯,如專利ZL200710054331.3和 CN101475832A。為了提高脫鹽率,在原油電脫鹽過程中一般要加入凈化水與之充分混合,使原油中的鹽類盡可能地轉(zhuǎn)移到水相中,這一過程會產(chǎn)生大量的W/0型乳狀液。該乳狀液先進入弱場區(qū),脫除大顆粒的水滴后再進入強場區(qū),依靠更強的電場力脫除小顆粒的水滴。對于電脫鹽過程而言,水滴受到的聚結(jié)力與電場強度的平方及水滴半徑的六次方成正比,與水滴之間距離的四次方成反比,水滴的直徑越小,脫水需要的電場強度越高。由于油水乳狀液的中的水滴粒徑較小,弱場區(qū)的脫水能力有限,故進入強場區(qū)的原油含水量較高。一般來說,進入強場區(qū)的原油含水量越高,能夠穩(wěn)定運行的電場強度就越低。提高電場強度就會促使水鏈形成,造成電場坍塌,引起變壓器跳間,使脫鹽/脫水效果惡化。對于重質(zhì)和劣質(zhì)的原油,此類問題更為突出。由此可見,因進入強場區(qū)原油的含水量較高而造成電場坍塌是電脫鹽技術(shù)最大的缺陷,提高原油乳狀液的初期破乳能力,減少進入強場區(qū)的含水量,是保證脫鹽/脫水效果的重要措施。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種利用過濾-電場聚結(jié)法組合的高效原油脫鹽/脫水的方法。本發(fā)明的另一目的在于針對本發(fā)明的高效脫鹽/脫水方法提供一種專用于該方法的高效原油脫鹽/脫水的設(shè)備。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
3一種高效原油脫水/脫鹽的方法,其特征在于其是由過濾法和電場聚結(jié)法的組合方法,包括以下步驟
原料預(yù)熱分別將原油、洗滌水、破乳劑加熱至80-150°C,其中洗滌水占原有總重量的 3-15%,每克原油中破乳劑用量為5-10 μ g ;
混合將上述加熱后的各組分在混合器中混合成油水乳狀液 初步破乳將上述油水乳狀液經(jīng)脫水過濾器進行初步破乳,得到濾后乳液; 電脫鹽、脫水將上述濾后乳液進入電脫鹽裝置進行脫鹽、脫水,脫鹽、脫水后的原油在電脫鹽裝置中分離。所述電脫鹽、脫水步驟包括一級電脫鹽、脫水即從脫水過濾器流出的濾后乳狀液進入一級電脫鹽罐進行脫水、脫鹽,從罐底分出的一級含鹽污水與脫水過濾器的反沖洗雜質(zhì)合并后送污水處理系統(tǒng)處理,一脫原油從罐頂流出。優(yōu)選的方案中,本發(fā)明所述的高效原油脫水/脫鹽的方法還包括了二級電脫鹽步驟、脫水即從一級電脫鹽罐罐頂流出的一脫原油與二級注水混合后進入二級脫鹽罐進行二次脫鹽,從罐頂流出的二脫原油送入下游的加工裝置,從罐底分出的二級含鹽污水送入污水處理裝置或者返代替洗滌水與原油及破乳劑混合。所述的破乳劑為EC2425A型破乳劑、FC9303型破乳劑中的一種或兩種以上混合。本發(fā)明所述的洗滌水、反沖洗水和二級注水均為除鹽水或不含鹽的工業(yè)凈化水; 為了節(jié)約用水,最好采用不含鹽的工業(yè)凈化水,PH值為6 9。一種高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,包括依次連接的原料輸送系統(tǒng)、混合裝置、脫水過濾裝置和電脫鹽裝置。所述原料輸送系統(tǒng)包括洗滌水輸送管道、破乳劑輸送管道以及原油輸送管道;所述混合裝置包括混合器、設(shè)置在混合器上的進料管和出料管,進、出料管上分別設(shè)有調(diào)節(jié)閥門;所述脫水過濾裝置包括脫水過濾器,脫水過濾器內(nèi)部設(shè)置有過濾介質(zhì)層,脫水過濾器的的底部連接下出料管,頂部連接有上出料管,上、下出料管上分別設(shè)有閥門;所述電脫鹽裝置包括一級電脫鹽罐,一級電脫鹽罐的底部分別設(shè)有進液口和一級含鹽污水出口,其頂部設(shè)有一脫原油出口,一脫原油出口連接有輸油管道。本發(fā)明所述的過濾介質(zhì)層為強親水性材料,可選用玻璃纖維紙、表面經(jīng)過氧化處理的化學(xué)纖維以及現(xiàn)有的圓筒狀聚結(jié)濾芯等。過濾介質(zhì)層厚度不大于0. 50m,初始壓降不大于0.05MPa,在170°C長期使用不會發(fā)生變形。控制過濾介質(zhì)層的厚度,可以減小過濾過程的壓力降,達到消除現(xiàn)有的過濾脫鹽/脫水法的技術(shù)缺陷、提高過濾速度和減小脫水過濾器體積的目的。本發(fā)明所述的脫水過濾器可以是石化行業(yè)常用的塔、罐、釜等密封的容器,目的是能在其中設(shè)置過濾介質(zhì)層,對其外型不作特別要求。脫水過濾器可采用單臺操作,也可以采用多臺操作,優(yōu)選的,所述脫水過濾裝置包括兩個并列的脫水過濾器,一臺工作,一臺備用, 兩臺脫水過濾器底部的各設(shè)有下出料管,下出料管上設(shè)有閥門,閥門之后的兩個下出料管段合并一體并設(shè)置閥門;當在用的脫水過濾器壓力降達到0. 20MPa時,切換到備用的脫水過濾器,將已切出的脫水過濾器中的油水乳狀液泵送并入靜態(tài)混合器后形成的油水乳狀液中;待該脫水過濾器抽空后,用反沖洗水沿與過濾相反的方向?qū)ζ溥M行反沖洗,除去附著在過濾介質(zhì)層上的粘性物質(zhì)及泥沙等固體雜質(zhì),以保持脫鹽/脫水過程的連續(xù)性,反沖洗雜質(zhì)與一級含鹽污水合并進入煉油廠污水處理系統(tǒng);脫水過濾器的油水乳狀液溫度與電脫鹽罐保持一致,為80 150°C,優(yōu)選110 135°C,原油越重,所選的溫度越高。本發(fā)明的優(yōu)選方案中,所述電脫鹽裝置還包括二級電脫鹽罐,二級電脫鹽罐頂部設(shè)有二脫原油輸出口,其底部設(shè)有進液口和二級含鹽污水出口,進液口連接輸油管道。所述的電脫鹽裝置可以完全利用現(xiàn)有的常規(guī)電脫鹽裝置,可采用一級電脫鹽,也可采用多級電脫鹽,為了節(jié)能及達到脫后原油鹽含量不大于3 mgNaCl/L的技術(shù)要求,最好采用二級電脫鹽。電脫鹽罐的電場形式可以是交流、直流、交直流和脈沖電場中任意其一。常規(guī)電脫鹽裝置需要改動的部分是二級含鹽污水不再作為一級電脫鹽的注水,而是將其引至靜態(tài)混合器前替代洗滌水與原油及破乳劑混合。若原油乳狀液經(jīng)過濾破乳和一級電脫鹽處理后,脫后脫油的鹽含量不大于:3mgNaCl/L,水含量不大于0. 3%,則可采用過濾和一級電脫鹽的組合方式,否則,采用過濾和二級電脫鹽的組合方式。若原油密度大于900kg/m3,且鹽含量大于 lOOmgNaCl/L,則脫鹽/脫水難度較大,為此應(yīng)盡量提高一級電脫鹽的脫鹽/脫水率,二級含鹽污水不再回用,與一級含鹽污水和脫水過濾器的反沖洗雜質(zhì)合并送入煉油廠污水處理系統(tǒng)進行處理,在原油、水和破乳劑初次混合時直接使用洗滌水。本發(fā)明優(yōu)選的方案中,洗滌水輸送管道上設(shè)有送水閥門,洗滌水輸送管道的入口處與送水閥門之間連接有輸水支路,輸水支路包括連接連接脫水過濾罐的反沖洗水管道和連接輸油管道的二級注水管道,所述二級注水管道與輸油管道在連接處合并一體。優(yōu)選的,本發(fā)明所用混合器為靜態(tài)混合器。本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備還包括一個泵,泵連接泵水管,泵水管的一段與脫水過濾器底部的下出料管上連接,其上設(shè)有閥門,另一段與混合器上的出料管連接。相比現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的方法將原油過濾法脫鹽/脫水技術(shù)和電脫鹽技術(shù)有機地結(jié)合起來,在油水乳狀液進入電脫鹽裝置之前,先進入脫水過濾器進行初步破乳,降低了電脫鹽/脫水的難度。當油水乳狀液通過脫水過濾器中的強親水性材料過濾介質(zhì)層時,其中懸浮的微小水滴就會被強親水性的過濾介質(zhì)層吸附,截留在過濾介質(zhì)層上,隨著過濾的不斷進行,吸附的微小水滴越來越多,這些微小水滴與過濾介質(zhì)層相互摩擦,潤濕過濾介質(zhì)表面并在其表面鋪展形成表面液膜,當表面液膜積累到一定厚度時,便會自動聚結(jié)破乳,在重力和流體曳力的共同作用下,脫離過濾介質(zhì)層,以較大的非乳化態(tài)的水滴進入油相中,這種水滴易與原油分離,在電脫鹽罐中流體速度較低的情況下,可在弱電場區(qū)快速地與原油分離,減小了進入強電場區(qū)的原油水含量,防止電場強度提高所引發(fā)的電場坍塌,對于提高電脫鹽工藝的適應(yīng)性、脫鹽/脫水率和穩(wěn)定運行具有明顯的改善作用。由于電脫鹽工藝的耗電量與強電場區(qū)的原油水含量密切相關(guān), 降低進入強電場區(qū)的原油水含量,就可以達到節(jié)電的目的。此外,過濾介質(zhì)層可以截留原油中所攜帶的硫化亞鐵、泥沙等固體雜質(zhì),消除其對油水乳狀液的穩(wěn)定作用,使處于乳化狀態(tài)的水滴更容易實現(xiàn)破乳聚結(jié),降低了電場聚結(jié)法脫鹽/脫水的運行苛刻度;同時,由于脫水過濾器反沖洗容易進行,這樣就可以避免在電脫鹽罐中反沖洗對油水界位的強烈擾動,大大地降低含鹽污水的油含量,不僅有效避免原油的浪費并且有效防止環(huán)境污染。綜上所述, 采用過濾-電場聚結(jié)組合的原油脫鹽/脫水方法,能夠克服過濾法和電場聚結(jié)法脫鹽/脫水工藝各自的缺點,同時降低兩者的運行苛刻度,既可提高原油脫鹽過程的適應(yīng)性、脫鹽/ 脫水率和平穩(wěn)運行率,又可以達到節(jié)能降耗的目的。此外,本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的
5設(shè)備是針對本發(fā)明的原油脫鹽/脫水的方法而設(shè)計的一種設(shè)備,該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,能耗低,有效實現(xiàn)了原油脫鹽、脫水。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖1為本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13為閥門,為 14 混合器,15、16 為脫水過濾器,17為一級電脫鹽罐,18為二級電脫鹽罐;圖中的三角箭頭表示液體流動的方向。
具體實施例方式如圖1所示,本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,包括依次連接的原料輸送系統(tǒng)、混合裝置、脫水過濾裝置和電脫鹽裝置;所述原料輸送系統(tǒng)包括洗滌水輸送管道、破乳劑輸送管道以及原油輸送管道;所述混合裝置包括混合器、設(shè)置在混合器上的進料管和出料管,進、出料管上分別設(shè)有調(diào)節(jié)閥門;所述脫水過濾裝置包括脫水過濾器,脫水過濾器內(nèi)部設(shè)置有過濾介質(zhì)層,脫水過濾器的的底部連接下出料管,頂部連接有上出料管,上、下出料管上分別設(shè)有閥門;所述電脫鹽裝置包括一級電脫鹽罐,一級電脫鹽罐的底部分別設(shè)有進液口和一級含鹽污水出口,其頂部設(shè)有一脫原油出口,一脫原油出口連接有輸油管道。如圖1所示,關(guān)閉閥門2、4、5、6、7、9、11、12、13,打開閥門1、3、8、10。將加熱到80 150°C原油A、破乳劑B和占原油量質(zhì)量比為3% 15%的洗滌水C在靜態(tài)混合器14中均勻混合, 形成的油水乳狀液,經(jīng)閥門3進入脫水過濾器15中,通過脫水過濾器15中的過濾介質(zhì)層初步破乳后,濾后乳狀液經(jīng)閥門8進入一級電脫鹽罐17進行一次脫鹽/脫水;一級含鹽污水從一級電脫鹽罐17底部以及含鹽污水出口經(jīng)管道排出送入煉油廠污水處理系統(tǒng)進行處理,一脫原油從一級脫鹽罐17的頂部流出,與占原油質(zhì)量比為3% 15%的二級注水混合, 形成一脫后油水混合物,經(jīng)混合閥混合后進入二級電脫鹽罐18 ;從二級電脫鹽罐18頂部流出的二脫原油作為下游裝置的原料;當二級電脫鹽罐18的水位達到預(yù)定高度時,為了節(jié)約用水,可以打開閥門11,同時關(guān)閉閥門1,從二級電脫鹽罐18底部排出的二級含鹽污水引至靜態(tài)混合器14前,替代洗滌水作為與原油、破乳劑的混合用水。當原油密度大于900kg/m3, 且鹽含量大于lOOmgNaCl/1,二級含鹽污水不可再回用,與一級含鹽污水合并送入煉油廠污水處理系統(tǒng)進行處理,在原油、水和破乳劑初次混合時直接使用洗滌水。當脫水過濾器15的壓力降達到0. 20MPa時,需要對其進行反沖洗。反沖洗過程的操作步驟為打開閥門5、9,關(guān)閉閥門3、8,將油水乳化液切入脫水過濾器15 ;打開閥門3、 13和泵,將脫水過濾器15中積存的油水殘留液與油水乳化液合并,當脫水過濾器15抽空后,關(guān)閉泵和閥門13,打開閥門6和12,用反沖洗水對粘結(jié)在過濾介質(zhì)層上的雜質(zhì)進行反沖洗,反沖洗雜質(zhì)并入一級含鹽污水中。同樣,脫水過濾器16的反沖洗程序與脫水過濾器15 是一致的。下面是具體的實施例。實施例1原油密度為846. 6Kg/m3,鹽含量為17. 0 mgNaCl/1。采用過濾法和一級電脫鹽的組合方式,過濾介質(zhì)層為表層經(jīng)過氧化處理的聚酯纖維,厚度為0. 25m,初始壓力降為0. 02MPa ;破乳劑型號為ECM25A,用量為5μ g/g ;與該原油和破乳劑混合的洗滌水為不含鹽的工業(yè)凈化水,PH=7. 9,用量為原油量的4%;電脫鹽罐的電場形式為交流電場,強場區(qū)的電場強度為 850 V/cm,弱場區(qū)的電場強度為400 V/cm ;油水乳狀液的溫度為110°C。一脫原油的鹽含量為 1.3 mgNaCl/L,水含量為 0.05%。實施例2
原油密度為883. 2Kg/m3,鹽含量為87. 4 mgNaCl/L。采用過濾法和二級電脫鹽的組合方式,過濾介質(zhì)層為玻璃纖維紙,厚度為0. IOm,初始壓力降為0. 04MPa ;破乳劑型號為 FC9303,用量為10 μ g/g;洗滌水為不含鹽的工業(yè)凈化水,PH=6.7,二級注水量為原油量的7%,二級含鹽污水返回靜態(tài)混合器前與該原油和破乳劑混合;電脫鹽罐的電場形式為交-直流電場,一級電脫鹽罐的電場強度為900V/cm,二級電脫鹽罐的電場強度為1000V/ cm ;油水乳狀液的溫度為125°C。二脫原油的鹽含量為2. 6mgNaCl/L,水含量為0. 18%。實施例3
原油密度為933. 6Kg/m3,鹽含量為128.4 mgNaCl/L。采用過濾法和二級電脫鹽的組合方式,過濾介質(zhì)層為表層經(jīng)過氧化處理的聚酯纖維,厚度為0. 50m,初始壓力降為 0. 046MPa ;破乳劑型號為ECM25A,用量為10 μ g/g ;由于該原油的脫鹽難度較大,二級含鹽污水不再回用,與該原油和破乳劑混合時直接使用不含鹽的工業(yè)凈化水,其PH=8. 5,用量為原油量的13% ;二級注水與原油和破乳劑混合時的用水水質(zhì)相同,用量為原油量的8% ; 電脫鹽罐的電場形式為脈沖電場,一級電脫鹽罐的脈沖電場強為2500V/cm,脈沖頻率為 1000Hz,占空比為50% ;二級電脫鹽罐的脈沖電場強為3000V/cm,脈沖頻率為650Hz,占空比為50% ;油水乳狀液的溫度為135°C。二脫原油的鹽含量為2. 9mgNaCl/L,水含量為0. 20%。上述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,不能看作是對本發(fā)明保護范圍的限制, 本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高效原油脫水/脫鹽的方法,其特征在于其是由過濾法和電場聚結(jié)法的組合方法,包括以下步驟原料預(yù)熱分別將原油、洗滌水、破乳劑加熱至80-150°C,其中洗滌水占原有總重量的 3-15%,每克原油中破乳劑用量為5-10 μ g ;混合將上述加熱后的各組分在混合器中混合成油水乳狀液初步破乳將上述油水乳狀液經(jīng)脫水過濾器進行初步破乳,得到濾后乳液;電脫鹽、脫水將上述濾后乳液進入電脫鹽裝置進行脫鹽、脫水,脫鹽、脫水后的原油在電脫鹽裝置中分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效原油脫水/脫鹽的方法,其特征在于所述電脫鹽、脫水步驟包括一級電脫鹽、脫水即從脫水過濾器流出的濾后乳狀液進入一級電脫鹽罐進行脫水、脫鹽,從罐底分出的一級含鹽污水與脫水過濾器的反沖洗雜質(zhì)合并后送污水處理系統(tǒng)處理,一脫原油從罐頂流出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效原油脫水/脫鹽的方法,其特征在于其還包括了二級電脫鹽步驟即從一級電脫鹽罐罐頂流出的一脫原油與二級注水混合后進入二級脫鹽罐進行二次脫鹽,從罐頂流出的二脫原油送入下游的加工裝置,從罐底分出的二級含鹽污水送入污水處理裝置或者返代替洗滌水與原油及破乳劑混合。
4.一種高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,其特征在于其包括依次連接的原料輸送系統(tǒng)、混合裝置、脫水過濾裝置和電脫鹽裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,其特征在于所述原料輸送系統(tǒng)包括洗滌水輸送管道、破乳劑輸送管道以及原油輸送管道;所述混合裝置包括混合器、設(shè)置在混合器上的進料管和出料管,進、出料管上分別設(shè)有調(diào)節(jié)閥門;所述脫水過濾裝置包括脫水過濾器,脫水過濾器內(nèi)部設(shè)置有過濾介質(zhì)層,脫水過濾器的的底部連接下出料管,頂部連接有上出料管,上、下出料管上分別設(shè)有閥門;所述電脫鹽裝置包括一級電脫鹽罐,一級電脫鹽罐的底部分別設(shè)有進液口和一級含鹽污水出口,其頂部設(shè)有一脫原油出口,一脫原油出口連接有輸油管道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,其特征在于所述電脫鹽裝置還包括二級電脫鹽罐,二級電脫鹽罐頂部設(shè)有二脫原油輸出口,其底部設(shè)有進液口和二級含鹽污水出口,進液口連接輸油管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,其特征在于洗滌水輸送管道上設(shè)有送水閥門,洗滌水輸送管道的入口處與送水閥門之間連接有輸水支路,輸水支路包括連接連接脫水過濾罐的反沖洗水管道,其上設(shè)有閥門;和連接輸油管道的二級注水管道,其上設(shè)有閥門;所述二級注水管道與輸油管道在連接處合并成一脫原油輸送管道,其上設(shè)有混合閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,其特征在于還包括一個泵,泵連接泵水管,泵水管的一段與脫水過濾器底部的下出料管上連接,其上設(shè)有閥門,另一段與混合器上的出料管連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,其特征在于所述脫水過濾裝置包括兩個并列的脫水過濾器。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種利用過濾-電場聚結(jié)法組合的高效原油脫鹽/脫水的方法及設(shè)備。本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備,包括依次連接的原料輸送系統(tǒng)、混合裝置、脫水過濾裝置和電脫鹽裝置。本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的方法是利用本發(fā)明的高效原油脫水/脫鹽的設(shè)備通過原料預(yù)熱、混合、初步破乳及電脫鹽/脫水步驟實現(xiàn)的。本發(fā)明采用過濾-電場聚結(jié)組合的原油脫鹽/脫水方法,能夠克服過濾法和電場聚結(jié)法脫鹽/脫水工藝各自的缺點,同時降低兩者的運行苛刻度,既可提高原油脫鹽過程的適應(yīng)性、脫鹽/脫水率和平穩(wěn)運行率,又可以達到節(jié)能降耗的目的。
文檔編號C10G53/02GK102226100SQ201110139110
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者肖天存, 黃瑜 申請人:肖天存