第七章 原油的脱盐脱水
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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,其含 <300℃馏分也只有50%~60%,其它原油含<300℃馏分 仅20%~30%或更少。我国主要原油大都含轻馏分较少, 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; 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,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、 热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、异构化 等过程。
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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 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,造成蒸馏塔内压降增加,气速过大, 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 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。
破乳剂:选择合适的破乳剂。
增溶剂的用量:促进生成盐在水中的溶解。
原油脱酸电场梯度:促进小液滴迅速聚集而下
沉。
原油脱酸温度:合适脱酸温度为110~130℃。 注水量:溶解油中的环烷酸盐类。
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Fe+ H2S → FeS+H2
FeS+2HCl →FeCl2+H2S
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(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。
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 含盐量<3mg/l。
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通常原油先经过蒸馏过程,根据已制定的加工方 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。 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,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、 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、溶剂脱沥青及补充精制等加工 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,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。
1、温度:温度升高可降低原油的粘度和密度,增 加水的沉降速度,但不宜过高,105~140℃。
2、压力:避免原油中水轻组分汽化,0.8~2MPa。
3、注水量和水质:注水量一般为5%~7%。
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4、破乳剂和脱金属剂:二元以上组分的复合型破
乳剂,脱金属剂与金属发生螯合作用。 5、电场梯度:电场梯度越大,破乳效果越好,过 大水滴会发生分散,500~100V/cm。
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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 、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%, 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,盐类除小部分呈结晶状悬浮在原油中外,大部分溶于水 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。 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:
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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、非烃化合物 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,如渣油 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 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 满足蒸馏装置对原油含盐含水量的要求。
脱酸机理:加入适当的中和剂及增溶剂,与原
油中的环烷酸和其它酸中和反应,转化为水溶
性或亲水的化合物,即生成盐进入溶相或水相, 在破乳剂的作用下,在一定的电场梯度和温度 下,将环烷酸除去。
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六、脱酸的影响因素
中和剂的用量:太大导致油水乳化严重,太小
不能充分脱除有机酸。
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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,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、 水滴聚结而沉降分离。
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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,通过高压 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,脱 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,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。
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,要想 精确地将石油分离成单组分化合物,几乎是不可能 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、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,然 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,从而获得合格 石油产品。
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℃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,必须采用电化学脱盐脱水方法。
措施:加热、压力、加破乳剂、高压电场、注水
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三、影响脱盐脱水的因素
1 :水密度,kg/m 3
ρ 2:原油密度,kg/m3; υ 2:原油粘度m2/s; 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,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ρ 1随温度升高而下降的幅度比原 油密度ρ 2变化小,即ρ 1-ρ 2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。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。
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并稀释原有盐水,形成新的乳状液,然后在一定温度、
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:
d ( 1 2 ) u g 18 2 2
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式中
u:水滴沉降速度,m/s; d1:水滴直径,m; ρ
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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,所以脱水的 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, 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,借助重力水滴从油中沉 降、分离,达到脱盐脱水的目的,称为电化学脱盐脱 水,简称电脱盐过程。
原油进入一级和二级脱盐罐前均需注水,其目的 是溶解原油中的结晶盐类和增大原油中含水量,以增 加水滴的偶极聚结力。通常注水量一级为原油的5%~ 6%,二级为2%~3%。
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五、原油脱酸
在石油炼制过程中,环烷酸的腐蚀性极强,酸
值在0.5mgKOH/g以上就会产生强烈腐蚀。
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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 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 → MgCl2+2H2O → Ca(OH)2+2HCl Mg(OH)2+2HCl
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。 但如同时存在HCl,HCl能与FeS反应,破坏保护膜,反应生 成物为H2S,会进一步腐蚀金属,从而极大地加剧了设备腐 蚀。其反应为: