第七章 原油的脱盐脱水

20102010-8-25
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当水滴直径> 当水滴直径 >0.5×10-6m 时 ， 水滴沉降速度基本 上符合球形粒子在静止流体中自由沉降的斯托克斯 Stokes）定律： （Stokes）定律：
d 12 × ( ρ 1 ρ 2 ) u = g 18 ν 2 ρ 2
式中 u：水滴沉降速度，m/s； 水滴沉降速度，m/s； 水滴直径， d1：水滴直径，m； 水密度， ρ1 ：水密度，kg/m3 原油密度， ρ2：原油密度，kg/m3； 原油粘度m /s； υ2：原油粘度m2/s； 重力加速度， g ：重力加速度，m/s2。
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由上式可见， 增大两相间的密度差，减小原油粘度， 由上式可见 ， 增大两相间的密度差 ， 减小原油粘度 ， 均可 增加沉降速度。通过加热，可以降低原油粘度，促进水滴聚结， 增加沉降速度 。 通过加热 ， 可以降低原油粘度， 促进水滴聚结 ， 增大水滴直径；同时水的密度ρ 增大水滴直径；同时水的密度ρ1随温度升高而下降的幅度比原 油密度ρ 变化小， 增大， 油密度ρ2变化小，即ρ1-ρ2增大，因此加热原油有利于油水分 此即为常用的加热沉降脱水法。这些因素中， 离 ， 此即为常用的加热沉降脱水法 。这些因素中 ， 沉降速度与 水滴直径的平方成正比， 水滴直径的平方成正比 ， 所以增大水滴直径可以大大加快沉降 速度，在原油脱盐脱水过程中，关键的是促进水滴聚结， 速度 ， 在原油脱盐脱水过程中 ， 关键的是促进水滴聚结， 增大 水滴直径。 水滴直径。 加热沉降脱水时，温度不能过高，否则原油中轻组分和水 加热沉降脱水时， 温度不能过高 ， 会气化，脱盐罐需采用很高压力才能正常操作， 会气化 ， 脱盐罐需采用很高压力才能正常操作 ， 因此一般加热 温度为100 左右。当原油和水呈乳状液时， 100℃ 温度为100℃左右。当原油和水呈乳状液时，仅靠加热沉降无法 解决脱盐脱水问题， 解决脱盐脱水问题，必须采用电化学脱盐脱水方法。
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润滑油生产过程主要是脱除润滑油馏分和渣油 中的胶质、 沥青质、 多环短侧链芳烃、 中的胶质 、 沥青质 、 多环短侧链芳烃 、 非烃化合物 及石蜡等， 以改善润滑油的粘温性质、 及石蜡等 ， 以改善润滑油的粘温性质 、 氧化安定性 和低温性能等。 加工过程以物理过程为主， 和低温性能等 。 加工过程以物理过程为主 ， 如渣油 溶剂脱沥青，溶剂精制、溶剂脱蜡等。 溶剂脱沥青，溶剂精制、溶剂脱蜡等。 本篇将分别讨论各主要石油加工过程的基本原 影响因素、工艺流程和主要设备等问题。 理、影响因素、工艺流程和主要设备等问题。 原油在蒸馏前，必须先进行脱盐脱水预处理，以 原油在蒸馏前，必须先进行脱盐脱水预处理， 满足蒸馏装置对原油含盐含水量的要求。 满足蒸馏装置对原油含盐含水量的要求。
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第七章 原油的脱盐脱水
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一、原油脱盐脱水的目的
从地层中开采出来的原油中均含有数量不一的机械杂质 轻烃气体、水以及NaCl NaCl、 等无机盐类。 、C1～C2轻烃气体、水以及NaCl、MgCl2、CaCl2等无机盐类。 原油先经过油田的脱水装置处理，要求将含水量降到<0.5%， 原油先经过油田的脱水装置处理，要求将含水量降到< 含盐量降至<50mg/l mg/l。 含盐量降至<50mg/l。但由于油田脱盐脱水设施不完善或原油 输送中混入水分， 输送中混入水分 ， 进入炼油厂的原油仍含有不等量的盐和水 盐类除小部分呈结晶状悬浮在原油中外， 分 ， 盐类除小部分呈结晶状悬浮在原油中外 ， 大部分溶于水 水分大都以微粒状分散在油中， 中 。 水分大都以微粒状分散在油中 ， 形成较稳定的油包水型 乳状液。 乳状液。 原油含盐含水对原油储运、 加工、 原油含盐含水对原油储运 、 加工 、 产品质量及设备等均 造成很大危害，主要为： 造成很大危害，主要为：
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原油按比例加入淡水、破乳剂后经原油泵混合， 原油按比例加入淡水 、 破乳剂后经原油泵混合 ， 并经换 热器加热到预定温度，从底部进入一级电脱盐罐， 热器加热到预定温度 ， 从底部进入一级电脱盐罐 ， 通过高压 电场后，脱水原油从罐顶引出；再次注入新鲜水， 电场后 ， 脱水原油从罐顶引出 ； 再次注入新鲜水 ， 经混合阀 混合后进入二级电脱盐罐底部，再次通过高压电场脱水， 混合后进入二级电脱盐罐底部 ， 再次通过高压电场脱水 ， 脱 水后原油从罐顶流出即为脱水原油。 水后原油从罐顶流出即为脱水原油 。 从二级脱盐罐中脱出的 水含盐较少，将其作为一级脱盐前所加的水注入原油， 水含盐较少 ， 将其作为一级脱盐前所加的水注入原油 ， 以节 约新鲜水。从一级脱盐缸脱出的水，从罐底排出后出装置。 约新鲜水。从一级脱盐缸脱出的水，从罐底排出后出装置。
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（ 1 ） 增加储运 、 加工设备 （ 如油罐 、 油罐车或输油管线 、 机 增加储运、 加工设备（ 如油罐、 油罐车或输油管线、 蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、 泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、 热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为250 250万吨的 热能和冷却水等的消耗 。 例如一座年处理量为 250 万吨的 常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加1 常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加1%，热能耗将增加 7000MJ/h MJ/h。 约7000MJ/h。 影响常减压蒸馏的正常操作。含水过多的原油， （ 2 ） 影响常减压蒸馏的正常操作 。 含水过多的原油 ， 水分气 气相体积大增，造成蒸馏塔内压降增加，气速过大， 化 ， 气相体积大增 ， 造成蒸馏塔内压降增加 ， 气速过大 ， 易引起冲塔等操作事故。 易引起冲塔等操作事故。 （3）原油中的盐类，随着水分蒸发，盐分在换热器和加热炉管 原油中的盐类，随着水分蒸发， 壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动阻力， 壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动阻力，严重时导 至堵塞管路，烧穿客壁、造成事故。 至堵塞管路，烧穿客壁、造成事故。
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通常原油先经过蒸馏过程， 通常原油先经过蒸馏过程，根据已制定的加工方 将其按沸程分割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、 案，将其按沸程分割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、 各种润滑油馏分和渣油，此即所谓的原油一次加工。 各种润滑油馏分和渣油，此即所谓的原油一次加工。 蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油， 蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油，基本不含沥青 质和胶质。为提高产品质量和轻油收率， 质和胶质。为提高产品质量和轻油收率，相当多的直 馏馏分油作为二次加工过程的原料，如催化裂化原料、 馏馏分油作为二次加工过程的原料，如催化裂化原料、 催化重整原料和加氢裂化原料等。 催化重整原料和加氢裂化原料等。润滑油馏分可通过 溶剂精制、溶剂脱蜡、 溶剂精制、溶剂脱蜡、溶剂脱沥青及补充精制等加工 过程得到各种润滑油基础油。 过程得到各种润滑油基础油。各种加工过程得到的不 同产物，最后大都需要通过精制和调合， 同产物，最后大都需要通过精制和调合，加入必要的 添加剂，才能成为合乎各种质量标准的石油产品。 添加剂，才能成为合乎各种质量标准的石油产品。
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（4）腐蚀设备，缩短开工周期。CaCl2和MgCl2能水解生成具有强腐 腐蚀设备，缩短开工周期。 蚀性的HCl 特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐酸， HCl， 蚀性的HCl，特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐酸， 腐蚀更为严重。 腐蚀更为严重。 CaCl2+2H2O → Ca(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O → Mg(OH)2+2HCl 加工含硫原油时，会产生H 腐蚀设备，其生成的FeS FeS附 加工含硫原油时 ， 会产生 H2S 腐蚀设备， 其生成的 FeS 附 于金属表面，形成一层保护膜，保护下部金属不再被腐蚀。 于金属表面 ， 形成一层保护膜 ， 保护下部金属不再被腐蚀 。 但如同时存在HCl HCl能与FeS反应 破坏保护膜， HCl， 能与FeS反应， 但如同时存在HCl，HCl能与FeS反应，破坏保护膜，反应生 成物为H 会进一步腐蚀金属， 成物为H2S，会进一步腐蚀金属，从而极大地加剧了设备腐 其反应为： 蚀。其反应为： Fe+ H2S → FeS+H2 FeS+2 FeS+2HCl →FeCl2+H2S
第二篇
石油加工概论
石油是烃类和非烃类构成的复杂混合物， 石油是烃类和非烃类构成的复杂混合物，要想 精确地将石油分离成单组分化合物， 精确地将石油分离成单组分化合物，几乎是不可能 根据对石油产品的使用要求，也没有这种必要。 的，根据对石油产品的使用要求，也没有这种必要。 从石油中提炼出各种燃料、 从石油中提炼出各种燃料、润滑油和其它产品 的基本途径是：将原油按沸点分割成不同馏分， 的基本途径是：将原油按沸点分割成不同馏分，然 后根据油品使用要求，除去馏分中的非理想组分， 后根据油品使用要求，除去馏分中的非理想组分， 或经化学反应转化成所需要的组分， 或经化学反应转化成所需要的组分，从而获得合格 石油产品。 石油产品。
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（5）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催 盐类中的金属进入重馏分油或渣油中， 化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。 化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。
因此原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱水， 因此原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱水， 使含水量达到0 含盐量< mg/l， 使含水量达到0.1%～0.2%。含盐量<5mg/l，对于有 渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂， 渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂，要求原油 含盐量< mg/l。 含盐量<3mg/l。
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二、原油脱盐脱水的基本原理
原理：原油中的盐大部分溶于水中， 原理：原油中的盐大部分溶于水中，所以脱水的 同时，盐也被脱除。 同时，盐也被脱除。常用的脱盐脱水过程是向原油中 注入部分含氯低的新鲜水，以溶解原油中的结晶盐类， 注入部分含氯低的新鲜水，以溶解原油中的结晶盐类， 并稀释原有盐水，形成新的乳状液，然后在一定温度、 并稀释原有盐水，形成新的乳状液，然后在一定温度、 压力和破乳剂及高压电场作用下，使微小的水滴， 压力和破乳剂及高压电场作用下，使微小的水滴，聚 集成较大水滴，因密度差别， 集成较大水滴，因密度差别，借助重力水滴从油中沉 分离，达到脱盐脱水的目的， 降、分离，达到脱盐脱水的目的，称为电化学脱盐脱 简称电脱盐过程。 水，简称电脱盐过程。
措施：加热、 破乳剂、高压电场、 措施：加热、加破乳剂、高压电场、注水
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三、 原油脱盐脱水工艺
炼油厂原油的脱盐脱水大都采用二级电化学脱盐方法, 炼油厂原油的脱盐脱水大都采用二级电化学脱盐方法,它 综合运用加热、加破乳剂和高压电场几种措施，使原油破乳、 综合运用加热、加破乳剂和高压电场几种措施，使原油破乳、 水滴聚结而沉降分离。 水滴聚结而沉降分离。
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从原油蒸馏得到的直馏轻馏分（汽油、 从原油蒸馏得到的直馏轻馏分（汽油、煤油和轻 柴油等）数量有限，即使产量不多的轻质原油， 柴油等）数量有限，即使产量不多的轻质原油，其含 300℃馏分也只有50 50% 60% 其它原油含<300℃ <300℃馏分也只有50%～60%，其它原油含<300℃馏分 20% 30%或更少。我国主要原油大都含轻馏分较少， 仅20%～30%或更少。我国主要原油大都含轻馏分较少， 300℃馏分约<27% 含<300℃馏分约<27%。因此必须将原油中重质馏分油 甚至渣油转化成轻质燃料，这就需要进行二次加工； 甚至渣油转化成轻质燃料，这就需要进行二次加工； 同时还需将所得到的轻质油品进行精制和用气体烃合 成高辛烷值汽油组分， 成高辛烷值汽油组分，这些过程绝大部分为化学反应 过程，主要过程有催化裂化、催化重整、催化加氢、 过程，主要过程有催化裂化、催化重整、催化加氢、 热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、 热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、异构化 等过程。 等过程。