脫水原理原油在運輸過程中由于油PPT課件

1、原油處理概述原油處理概述 對原油進行脫水、脫鹽、脫出泥沙等對原油進行脫水、脫鹽、脫出泥沙等機械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的工藝機械雜質(zhì)，使之成為合格商品原油的工藝過程稱原油處理，相應(yīng)的容器稱處理器或過程稱原油處理，相應(yīng)的容器稱處理器或聚結(jié)器，國內(nèi)常稱原油脫水，相應(yīng)的容器聚結(jié)器，國內(nèi)常稱原油脫水，相應(yīng)的容器稱脫水器。稱脫水器。第1頁/共23頁水在原油中的存在狀態(tài)水在原油中的存在狀態(tài) 原油中所含的水分，有的在常溫下用靜止沉原油中所含的水分，有的在常溫下用靜止沉降法短時間內(nèi)就能從油中分離出來，這類水稱為降法短時間內(nèi)就能從油中分離出來，這類水稱為游離水。游離水。 有的則很難用沉降法從油中分離出來，這類

2、有的則很難用沉降法從油中分離出來，這類水稱乳化水，它與原油的混合物稱油水乳狀液，水稱乳化水，它與原油的混合物稱油水乳狀液，或原油乳狀液?；蛟腿闋钜骸５?頁/共23頁脫水原理脫水原理 原油在運輸過程中，由于油原油在運輸過程中，由于油-水之間強烈的碰撞、剪切以及水水之間強烈的碰撞、剪切以及水中一些雜質(zhì)吸附在油水界面上，使中一些雜質(zhì)吸附在油水界面上，使W/O乳狀液中的水滴一般帶正乳狀液中的水滴一般帶正電（稱為電位離子）。由于靜電引力作用，水滴帶電后會吸附周電（稱為電位離子）。由于靜電引力作用，水滴帶電后會吸附周圍與其電荷相反的離子。反離子一方面受電位離子的靜電吸引具圍與其電荷相反的離子。反離子一方

3、面受電位離子的靜電吸引具有靠近水滴的趨勢，一方面由于本身的熱運動有離開水滴擴散出有靠近水滴的趨勢，一方面由于本身的熱運動有離開水滴擴散出去的趨勢。在這兩種相互作用的影響下，反離子就分為兩部分。去的趨勢。在這兩種相互作用的影響下，反離子就分為兩部分。其中，一部分反離子受電位離子的吸引而被束縛在水滴周圍，與其中，一部分反離子受電位離子的吸引而被束縛在水滴周圍，與電位離子一起構(gòu)成吸附層電位離子一起構(gòu)成吸附層;另一部分反離子在吸附層之外擴散分布，另一部分反離子在吸附層之外擴散分布，構(gòu)成擴散層，吸附層和擴散層共同構(gòu)成了乳狀液的雙電層結(jié)構(gòu)。構(gòu)成擴散層，吸附層和擴散層共同構(gòu)成了乳狀液的雙電層結(jié)構(gòu)。乳狀液的雙

4、電層結(jié)構(gòu)對保持乳狀液的穩(wěn)定性起著十分重要的作用。乳狀液的雙電層結(jié)構(gòu)對保持乳狀液的穩(wěn)定性起著十分重要的作用。當(dāng)兩個液滴互相靠近時，由于雙電層之間同種電荷相斥的作用，當(dāng)兩個液滴互相靠近時，由于雙電層之間同種電荷相斥的作用，阻止了液滴之間的聚結(jié)，使乳狀液保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。阻止了液滴之間的聚結(jié)，使乳狀液保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。第3頁/共23頁脫水原理脫水原理 原油中的鹽類大都溶于原油所含的水中，而水與油形成了穩(wěn)原油中的鹽類大都溶于原油所含的水中，而水與油形成了穩(wěn)定的油包水型的乳狀液。因此，原油脫鹽和脫水是同步進行的，定的油包水型的乳狀液。因此，原油脫鹽和脫水是同步進行的，原油脫鹽關(guān)鍵在于脫水，脫水的關(guān)鍵

5、在于破乳。原油乳狀液脫水原油脫鹽關(guān)鍵在于脫水，脫水的關(guān)鍵在于破乳。原油乳狀液脫水首先需要利用各種方法降低油水界面的電位，破壞油水界面雙電首先需要利用各種方法降低油水界面的電位，破壞油水界面雙電層結(jié)構(gòu)，使油水界面膜破裂，即破乳。其次，當(dāng)原油與水構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)，使油水界面膜破裂，即破乳。其次，當(dāng)原油與水構(gòu)成的穩(wěn)定乳化狀態(tài)被破壞后，被油膜包裹的微小水滴被釋放。隨著小穩(wěn)定乳化狀態(tài)被破壞后，被油膜包裹的微小水滴被釋放。隨著小水滴的不斷增多，在熱運動或機械攪拌的作用下，小水滴相互接水滴的不斷增多，在熱運動或機械攪拌的作用下，小水滴相互接觸合并、聚集成較大的水滴，產(chǎn)生聚結(jié)。聚結(jié)完成后，大水滴依觸合并、聚集成較

6、大的水滴，產(chǎn)生聚結(jié)。聚結(jié)完成后，大水滴依靠與原油的密度差借助重力的作用自然地從原油中沉降分離出來。靠與原油的密度差借助重力的作用自然地從原油中沉降分離出來。破乳、聚結(jié)與沉降分離共同構(gòu)成了原油脫水的全過程。破乳、聚結(jié)與沉降分離共同構(gòu)成了原油脫水的全過程。第4頁/共23頁脫水處理技術(shù)脫水處理技術(shù)沉降分離沉降分離摻稀釋劑法摻稀釋劑法機械分離機械分離化學(xué)破乳化學(xué)破乳電破乳電破乳過濾法過濾法超聲波法超聲波法微波輻射法微波輻射法生物法生物法磁處理法磁處理法第5頁/共23頁超聲波脫水機理超聲波脫水機理 超聲波破乳是基于超聲波作用于性質(zhì)不同的超聲波破乳是基于超聲波作用于性質(zhì)不同的流體介質(zhì)產(chǎn)生的流體介質(zhì)產(chǎn)生的“

7、位移效應(yīng)位移效應(yīng)”來實現(xiàn)油水分離的。來實現(xiàn)油水分離的。由于由于“位移效應(yīng)位移效應(yīng)”的存在，水粒子將不斷向波幅的存在，水粒子將不斷向波幅或波節(jié)運動、聚結(jié)并發(fā)生碰撞，生成直徑較大的或波節(jié)運動、聚結(jié)并發(fā)生碰撞，生成直徑較大的水滴，并在重力作用下與油分離。在駐波場中由水滴，并在重力作用下與油分離。在駐波場中由于聲壓分布的不均勻性而導(dǎo)致粒子分布不均勻，于聲壓分布的不均勻性而導(dǎo)致粒子分布不均勻，從而更有利于原油中水粒子的碰撞，達到破乳的從而更有利于原油中水粒子的碰撞，達到破乳的目的。目的。第6頁/共23頁超聲波脫水機理超聲波脫水機理超聲波波形圖超聲波波形圖第7頁/共23頁稠油采出液自然沉降脫水實驗稠油采出

8、液自然沉降脫水實驗實驗材料包括稠油采出液實驗材料包括稠油采出液(濱南，含水率濱南，含水率48.5%)；脫水原油；脫出；脫水原油；脫出水水；純凈水等。純凈水等。自然沉降脫水后的具塞量筒自然沉降脫水后的具塞量筒稠油采出液脫出水稠油采出液脫出水第8頁/共23頁稠油采出液自然沉降脫水實驗稠油采出液自然沉降脫水實驗70脫水比率隨時間的變化關(guān)系60脫水比率隨時間變化圖第9頁/共23頁稠油采出液自然沉降脫水實驗稠油采出液自然沉降脫水實驗小結(jié)小結(jié)：(1)稠油自然沉降脫水時有明顯的粘壁現(xiàn)象，而且脫出水比較混濁。稠油自然沉降脫水時有明顯的粘壁現(xiàn)象，而且脫出水比較混濁。(2)稠油采出液自然沉降脫水效果很差，而且對溫

9、度比較敏感，脫稠油采出液自然沉降脫水效果很差，而且對溫度比較敏感，脫水比率隨溫度的升高而增大。水比率隨溫度的升高而增大。(3)隨脫水時間的增加，稠油采出液自然沉降脫水量增加，直到脫隨脫水時間的增加，稠油采出液自然沉降脫水量增加，直到脫水量不再變化。水量不再變化。第10頁/共23頁稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究實驗裝置如圖所示，它主要由超聲波發(fā)生器、超聲清洗槽、超級實驗裝置如圖所示，它主要由超聲波發(fā)生器、超聲清洗槽、超級恒溫水浴、計算機信號采集系統(tǒng)、水聽器、量筒等組成。由超聲恒溫水浴、計算機信號采集系統(tǒng)、水聽器、量筒等組成。由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波對量筒中的稠

10、油乳狀液進行處理，同時采波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波對量筒中的稠油乳狀液進行處理，同時采用水聽器和計算機信號采集系統(tǒng)對超聲波處理參數(shù)進行采集分析用水聽器和計算機信號采集系統(tǒng)對超聲波處理參數(shù)進行采集分析。第11頁/共23頁稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究將裝有稠油采出液的具塞試管放入超聲波水浴中進行處理，在處理過程中即有大量將裝有稠油采出液的具塞試管放入超聲波水浴中進行處理，在處理過程中即有大量的水脫出，觀察處理的油樣可以發(fā)現(xiàn)，超聲波處理過程中，水滴呈大液滴狀分散于的水脫出，觀察處理的油樣可以發(fā)現(xiàn)，超聲波處理過程中，水滴呈大液滴狀分散于油中，隨著時間的增加，分散于油中的大

11、水滴逐漸向試管底部沉降，實現(xiàn)了油水分油中，隨著時間的增加，分散于油中的大水滴逐漸向試管底部沉降，實現(xiàn)了油水分離；稠油采出液經(jīng)超聲波處理剛結(jié)束時，試管底部脫出的水比較渾濁，但是沉降一離；稠油采出液經(jīng)超聲波處理剛結(jié)束時，試管底部脫出的水比較渾濁，但是沉降一段時間后，脫出水逐漸變澄清。與自然沉降脫水和化學(xué)破乳脫水試驗現(xiàn)象相對比，段時間后，脫出水逐漸變澄清。與自然沉降脫水和化學(xué)破乳脫水試驗現(xiàn)象相對比，可以發(fā)現(xiàn)，超聲波處理后試管壁沒有油滴附著，清潔度較高。油水界面呈彎月狀或可以發(fā)現(xiàn)，超聲波處理后試管壁沒有油滴附著，清潔度較高。油水界面呈彎月狀或者鋸齒狀均勻向上推進。者鋸齒狀均勻向上推進。超聲波處理后的油

12、水界面超聲波處理后的油水界面第12頁/共23頁稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究50時自然沉降與超聲波脫水效果對比圖時自然沉降與超聲波脫水效果對比圖60時自然沉降與超聲波脫水效果對比圖70時自然沉降與超聲波脫水效果對比圖時自然沉降與超聲波脫水效果對比圖第13頁/共23頁稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究超聲波破乳脫水效果與超聲波功率的關(guān)系超聲波破乳脫水效果與超聲波功率的關(guān)系第14頁/共23頁稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究脫水溫度對超聲波破乳脫水效果的影響脫水溫度對超聲波破乳脫水效果的影響第15頁/共2

13、3頁稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究影響超聲波脫水的參數(shù)影響超聲波脫水的參數(shù)主要有超聲波的輸出功主要有超聲波的輸出功率、處理時間和溫度等。率、處理時間和溫度等。以溫度、超以溫度、超聲波輸出功聲波輸出功率、處理時間三個因素，率、處理時間三個因素，進行進行3因素因素3水平的正交水平的正交設(shè)計。以脫水比率為評設(shè)計。以脫水比率為評價參數(shù)，評價各種因素價參數(shù)，評價各種因素對脫水效果的影響程度。對脫水效果的影響程度。正交實驗的結(jié)果見表。正交實驗的結(jié)果見表。第16頁/共23頁稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究稠油采出液超聲波破乳脫水實驗研究小結(jié)：小結(jié)： (1)超聲波處理后試管壁

14、沒有油滴附著，清潔度較高。超聲波處理后試管壁沒有油滴附著，清潔度較高。 (2)在超聲波處理期間，從稠油采出液中有大量的水脫出，最在超聲波處理期間，從稠油采出液中有大量的水脫出，最終脫水比率比自然沉降提高終脫水比率比自然沉降提高1倍以上，脫水速度比自然沉降脫水明倍以上，脫水速度比自然沉降脫水明顯提高。顯提高。 (3)在實驗選定的參數(shù)范圍，隨超聲波輸出功率、處理時間和在實驗選定的參數(shù)范圍，隨超聲波輸出功率、處理時間和脫水溫度的增加，最終脫水比率增大。處理時間超過脫水溫度的增加，最終脫水比率增大。處理時間超過30min后，后，隨超聲波處理時間的增加，脫水比率略有增加。隨超聲波處理時間的增加，脫水比率

15、略有增加。 (4)正交試驗表明，影響超聲波破乳脫水效果的因素依次為處正交試驗表明，影響超聲波破乳脫水效果的因素依次為處理時間、脫水溫度和超聲波輸出功率。理時間、脫水溫度和超聲波輸出功率。 (5)不同參數(shù)組合的超聲波破乳脫水效果對比發(fā)現(xiàn)，處理時間、不同參數(shù)組合的超聲波破乳脫水效果對比發(fā)現(xiàn)，處理時間、脫水溫度和超聲波輸出功率可以相互彌補，以達到同樣的破乳脫脫水溫度和超聲波輸出功率可以相互彌補，以達到同樣的破乳脫水效果。水效果。 (6)在試驗選定條件下，稠油采出液超聲波破乳脫水的最佳實在試驗選定條件下，稠油采出液超聲波破乳脫水的最佳實驗條件是：超聲波功率驗條件是：超聲波功率150W，處理時間，處理時

16、間30分鐘，脫水溫度分鐘，脫水溫度70。第17頁/共23頁稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗聲化學(xué)破乳脫水后的具塞量筒聲化學(xué)破乳脫水后的具塞量筒第18頁/共23頁稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗70聲化學(xué)聯(lián)合破乳脫水與超聲波破乳脫水的對比圖聲化學(xué)聯(lián)合破乳脫水與超聲波破乳脫水的對比圖第19頁/共23頁稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗 采用蒸餾法，測量了不同破乳脫水方法處理后脫水油中的含水采用蒸餾法，測量了不同破乳脫水方法處理后脫水油中的含水率，測量結(jié)果見表。由下表可見，對于稠油采出液，由于粘度大，率，測量結(jié)果見表。由下表可見，

17、對于稠油采出液，由于粘度大，破乳困難，自然沉降后油中的含水率很高，而經(jīng)過聲化學(xué)破乳脫破乳困難，自然沉降后油中的含水率很高，而經(jīng)過聲化學(xué)破乳脫水后，油中含水率明顯下降，為水后，油中含水率明顯下降，為0.63%。第20頁/共23頁稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗稠油采出液聲化學(xué)破乳脫水實驗小結(jié)：小結(jié)：(1)與自然沉降脫水、化學(xué)破乳劑破乳脫水和超聲波破乳脫水相比，與自然沉降脫水、化學(xué)破乳劑破乳脫水和超聲波破乳脫水相比，聲化學(xué)聯(lián)合破乳脫水的脫水比率大幅提高，脫水速率增大，并且聲化學(xué)聯(lián)合破乳脫水的脫水比率大幅提高，脫水速率增大，并且在低溫下效果更明顯。在低溫下效果更明顯。(2)在實驗范圍內(nèi)，隨超聲波輸出功率、處理時間、脫水溫度和化在實驗范圍內(nèi)，隨超聲波輸出功率、處理時間、脫水溫度和化學(xué)破乳劑濃度的增加，聲化學(xué)破乳脫水的最終脫水比率