1_原油电脱盐

2018/8/20
石油化工过程系统概论
7
西南石油大学
原油含盐含水的危害
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： （1）增加设备的负荷，增加动力、热能和冷却水 等的消耗。
例如一座年处理量为250万吨的常减压蒸馏装置，如果原 油含水量增加1%，热能耗将增加约7000MJ/h。
（2）影响常减压蒸馏的正常操作。
含水过多的原油，水分气化，气相体积大增，造成蒸馏塔 内气速过大，易引起冲塔等操作事故。
石油化工过程系统概论
2018/8/20
8
西南石油大学
（ 3 ）原油中的盐类，随着水分蒸发，盐分在换热 器和加热炉管壁上形成盐垢，降低传热效率，增 大流动阻力，严重时导至堵塞管路，烧穿管壁、 造成事故。 （4）腐蚀设备，缩短开工周期。
西南石油大学
Foreword
2018/8/20
石油化工过程系统概论
1
西南石油大学
the oil and the natural gas
(the raw materials) gasoline kerosene fuel oil diesel lubrication oil liquefied petroleum 石蜡gas petroleum coke paraffin wax asphalt 沥青
2018/8/20 石油化工过程系统概论 17
The main procedure
西南石油大学
原油经过二级电脱盐、脱水，其含盐含水量一 般都能达到规定指标，然后送往后面的蒸馏装置。 国内几个炼厂的脱盐脱水效果见下表
2018/8/20
石油化工过程系统概论
18
西南石油大学
technical process of Crude oil electrical desalting
2018/8/20
石油化工过程系统概论
6
西南石油大学
原油电脱盐是石油加工的第一道工序。
get rid of water ,Inorganic salt and Organic Sour salt（有机酸盐） Main purpose get rid of Alkali metals （碱金 属）and Heavy metals get rid of Mire（泥） and other impurity（杂质） Antisepsis（防腐）
2018/8/20
石油化工过程系统概论
16
西南石油大学
The main procedure of Crude oil electrical desalting
the preheating of crude oil
the addition of washing water
the addition of demulsifier Mixing Desalination drainage
2018/8/20
石油化工过程系统概论
合成橡 胶
2
西南石油大学
第一篇 炼油系统的装置与设备
2018/8/20
石油化工过程系统概论
3
西南石油大学
The installment and equipment of the refinery system
crude oil electrical desalting Atmospheric and Vacuum Distillation Unit Catalytic cracking unit Delayed coking unit Catalyst Reforming Unit hydrogen plant Hydrogen Cracking Unit Hydrogen Refining Unit Desulphurization Unit Sulfur Recovery Unit
CaCl2和MgCl2能水解生成具有强腐蚀性的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。 CaCl2+2H2O → Ca(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O → Mg(OH)2+2HCl 加工含硫原油时，会产生H2S腐蚀设备。
（5）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催 化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。
石油化工过程系统概论 21
2018/8/20
西南石油大学
2018/8/20
石油化工过程系统概论
22
西南石油大学
F＝6RE2r2(r／d)4
(N)
F与(r/d)4 成正比，而(r/d)值取决于原油含水率的
大小。若原油含水率趋于零， (r/d)和F也趋于零。 这说明原油含水率很低时，偶极聚结脱水效果变 差。一般认为，原油含水率小于0.1%时，d将是 水滴直径的8倍以上，偶极聚结将不起作用。 电场强度E越大，F越大。但提高E有一定限度。 当E等于或大于电场临界分散强度时，水滴受电 分散作用，使已聚集的较大水滴又开始分散。
国外文献介绍水滴的电场临界梯度为4．70 kV/cm。工业
上实际采用的电场梯度远低于电场临界强度。我国现时各 炼油厂采用的实际强电场梯度为500~1000 V/cm,弱电场 梯度为150~300V/cm。
2018/8/20 石油化工过程系统概论 23
西南石油大学
三、水滴在原油中的沉降速度VK
按照斯托克斯定律，水滴在原油中的沉降速度 VK可用下式近似计算： VK=K[g·(ρw-ρ0)· D2]/μ0 式中 VK——静止油中水滴的沉降速度，m／s； K——常数； G——重力加速度，m／s2 ρw——水的密度，kg／m3； ρ0——油的密度，kg／m3； D——水滴的直径，m； μ0——油的粘度系数，Pa· s。
原油中的盐类大部分是溶于所含的水中，所以，
脱盐脱水是同时进行的。
2018/8/20 石油化工过程系统概论 12
西南石油大学
三、破乳的方法： 1.化学破乳法：针对乳状液的性质，加入相
应的化学破乳剂，可将稳定的乳状液转化 为不稳定的状态，从而达到脱盐脱水的目 的。
破乳剂本身也是表面活性物质，但它的性质 与乳化剂相反，它是水包油型表面活性剂。破乳 剂的破乳作用是在油水界面进行的。它能迅速浓 集于界面，与乳化剂相竞争，夺取界面位置而被 吸附。原有的比较牢固的吸附膜被削弱甚至破坏， 小水滴就比较容易聚结，进而沉降分离出来。
2018/8/20
石油化工过程系统概论
4
西南石油大学
第一章 原油电脱盐 Crude oil electrical desalting
2018/8/20
石油化工过程系统概论
5
西南石油大学
§1.1 The main use and
technical process of electrical desalting
(petrochemical products) 塑料 plastics 合成 纤维 synthetic fibers synthetic rubbers
organic chemical raw materials (approximately 200 kinds)
synthetic materials
2.电破乳法：加适当的破乳剂和高压电场联
合作用的方法
2018/8/20 石油化工过程系统概论 13
西南石油大学
四、原油电脱盐的工艺流程
2018/8/20
石油化工过程系统概论
14
西南石油大学
思考：在电脱盐过程中， 注水的目的是什么？
2018/8/20 石油化工过程系统概论 15
西南石油大学
二级电脱盐流程框图
2018/8/20 石油化工过程系统概论 9
西南石油大学 原油从地层开采出来后先经过油田的脱水装置处理， 要求将含水量降到 <0.5%，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，进入炼 油厂的原油仍含有不等量的盐和水分。
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0.1%～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，要求原油深度脱盐，即原油 含盐量<3mg/l或含钠量<1mg/l。
使水和杂质更有效的分离。
2018/8/20 石油化工过程系统概论 11
西南石油大学
在油中表面活性物质（如环烷酸、胶质、沥 青质等）分散在水滴的表面，使水滴稳定地分散 在油中，从而阻止了水滴的聚集。
因此，脱水的关键是破坏乳化剂的作用，使
油水不能形成乳化液，细小的水滴就可以相互聚
集成大的颗粒、沉降，最终达到油水分离的目的。
过滤脱盐罐 注水 一级脱盐沉降罐 电脱盐罐 脱盐沉降罐 二级混合阀 脱后原油
脱盐前原油
一级混合阀
注破乳剂 注水
注破乳剂 一级脱盐排水 二级脱盐排水
三级脱盐排水
脱盐排水
201Leabharlann Baidu/8/20
石油化工过程系统概论
19
西南石油大学
第二节 原油电脱盐的工作原理
一、原油电脱盐的工作原理： 在高压交流电场内， 原油中的微小水滴受到电 场极化作用聚集成大水滴， 在油水密度差的作用， 水滴在油中沉降分离，原 油中的盐溶解于水，随水 脱除。 沉降到下部水中的固 体杂质也随水排出或沉积 在罐底部。
2018/8/20 石油化工过程系统概论 20
西南石油大学
二、水微滴间的聚结力F 两个球形水微滴之间的聚结力F可用下式计算 F＝6RE2r2(r／d)4 E——电场强度，V／m； r——水滴半径，m； (N)
式中 R——油的介电常数，F／m；
d——水滴间的中心距离，m

从上式可以看出，聚集力F同r2成正比。若r 由0.25µm增大到2.5mm，聚结力F将增大108倍。 因而在电场中一旦发生聚结后，随着水滴直径的 不断变大，水滴间的聚结力也越来越大。
2018/8/20 石油化工过程系统概论 27
西南石油大学
五、最大水滴直径及最大临界电场强度 超过某一临界电场强度后，水滴被分散成小 滴。最大水滴直径dmax及最大临界电场强 度Emax为： dmax＝C/E·σ (m) Emax≤K(σ/r)y (V／m) 式中 K、C、Y均为常数； σ——油水界面张力，N； r——水滴半径，m； E——电场强度，V／m
2018/8/20 石油化工过程系统概论 25
VK=K[g·(ρw-ρ0)· D2]/μ0
西南石油大学
VK=K[g·(ρw-ρ0)· D2]/μ0 这些因素中，沉降速度与水滴直径的平方 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，增大水滴直径。 在电脱盐罐中水滴的下降与原油的上升运 动是同时进行的，当水滴直径小到使其下 降速度小于原油上升速度时，水滴就不能 下沉，而随油上浮，达不到沉降分离的目 的。
2018/8/20 石油化工过程系统概论 24
西南石油大学
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， 增大水滴直径；同时水的密度ρW随温度升高而下 降的幅度比原油密度ρ0变化小，即ρW - ρ0增大， 因此加热原油有利于油水分离，此即为常用的加 热沉降脱水法。 加热沉降脱水时，温度不能过高，否则原油中轻 组分和水会气化，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 100~120℃左右， 重油脱盐可选用125~148 ℃。
oil refining
Petroleum product (oil product)
乙 The first step 烯
Pyrolysis （热解）
丙烯
丁二 烯
ethylene, propylene, butadiene, benzene, toluene, xylene 苯 The second step 甲苯 二甲苯
2018/8/20 石油化工过程系统概论 10
西南石油大学
二、原油电脱盐的工序
原油电脱盐的工序包括：
(1) 脱盐前水洗。用于除去原油中溶于水的酸（Sour） 、
碱（alkali ）、盐( salt) 等无机物。
(2) 沉淀(Precipitation)。某些不溶于水的杂质，可以吸附 在固体颗粒表面或聚集在水滴表面，随固体物或水滴一 起沉淀，与油分离。 (3)破乳（ Demulsification ）。通过向原油中加入破乳剂，
2018/8/20 石油化工过程系统概论 26
西南石油大学
四、电脱盐的电耗
电脱盐的电耗可用下式近似计算： ΔP=10-3Gi ri Ei2 式中 ΔP——每吨原油耗电量，W· s； Gi——原油乳化液在不同电场中的等值电导， S； ri——不同电场中原油的停留时间，s； Ei——各个电场的电场强度，V／m； i——电场个数，包括强电场和弱电场。