原油脫鹽脫水及裝置腐蝕課件

原油的預(yù)處理（脫鹽脫水）1傳統(tǒng)的原油預(yù)處理是指對原油進(jìn)行脫鹽脫水，隨著高酸值原油數(shù)量的增加，原油的預(yù)處理現(xiàn)也包括脫酸部分。原油中的酸性含氧化合物主要是什么?原油脫酸過程中加入中和劑和增溶劑，中和產(chǎn)物進(jìn)入溶劑相及水相，在破乳化劑和電場力作用下油和水相分離，酸進(jìn)一步回收。2（一）原油含鹽含水的危害①增加能量消耗（增加儲運(yùn)、加工設(shè)備的負(fù)荷，增加動(dòng)力、熱能和冷卻水的消耗）水的汽化潛熱很大，水在發(fā)生相變時(shí)，必然要消耗大量的燃料和冷卻水。原油通過換熱器、加熱爐時(shí)，水分蒸發(fā)使溶于水中的鹽類析出，在管壁上形成鹽垢，不僅降低了傳熱效率，也會(huì)減小管內(nèi)流通面積而增大流動(dòng)阻力；水汽化之后體積明顯增大，系統(tǒng)壓力上升，導(dǎo)致泵出口壓力增大，動(dòng)力消耗增大。②干擾蒸餾塔的平穩(wěn)操作水的分子量比油小得多，水汽化后使塔內(nèi)氣相負(fù)荷增大，含水量的波動(dòng)必然會(huì)打亂塔內(nèi)的正常操作，輕則影響分離質(zhì)量，重則因水的“爆沸”而造成沖塔事故。易引起堵塞管路、燒穿管壁等事故。3④影響二次加工原料的質(zhì)量

原油中所含的鹽類在蒸餾之后會(huì)集中于減壓渣油中，易使催化劑中毒。而含鹽量高的渣油作為延遲焦化的原料時(shí)，加熱爐管內(nèi)因鹽垢而結(jié)焦，產(chǎn)物石油焦也會(huì)因灰分含量高而降低等級。電脫鹽的要求：脫后原油含鹽量小于3mg/L，含水量小于0.1%~0.2%。5（二）原油中的鹽和水1、原油中鹽和水的來源石油的來源及所處的環(huán)境，原油中不可避免的含有大量的鹽類和水。原油的產(chǎn)地不同，含鹽、含水量各異，同一產(chǎn)地的原油，開采時(shí)間不同，其含鹽、含水量也不同。水的來源：（1）原油本身含水（主要）（2）原油在運(yùn)輸、加工過程中帶入的水62、鹽、水的存在形式原油中的無機(jī)鹽類：主要以堿金屬和堿土金屬鹽的形式存在。大部分溶解于原油所含的水中小部分以被油包裹的結(jié)晶狀微粒懸浮在油中或是以較大顆粒的無機(jī)礦物雜質(zhì)存在于油中原油中的有機(jī)鹽類：主要是Fe、Ca、Mg等的環(huán)烷酸鹽、脂肪酸鹽和酚鹽、Ni、V的卟啉類化合物及非卟啉螯合物。一般易溶于油而難溶于水，在電脫鹽過程中難以脫除。必須添加脫鹽劑使之轉(zhuǎn)化為水溶性的鹽加以脫除。據(jù)研究，我國原油中約90%(質(zhì))的鈉鹽,70%(質(zhì))的鈣鹽和鎂鹽是水溶性的，水溶性鹽有的以氯化物為主，有的以碳酸鹽和碳酸氫鹽為主，并有一部分硫酸鹽和有機(jī)酸鹽；不溶于水的鹽類以鈣鹽最多。7原油中水的存在形式：（1）懸浮水：水在油中呈懸浮狀態(tài)，可以用加熱沉降的方法分離除去。（2）溶解水：水以分子狀態(tài)存在于烴類化合物分子之間，成均相狀態(tài)。（3）乳化水：在原油開采、加工、精制過程中，由于劇烈攪動(dòng)以及原油本身就有乳化劑的存在，形成油包水型(W/O)的乳狀液，它比較穩(wěn)定，必須用特殊的脫水方法才能除去，也有極個(gè)別的原油是形成水包油型(O/W)的乳狀液，如出產(chǎn)于委內(nèi)瑞拉的奧里乳化原油便是一種w(水)在30%左右的水包油型的乳化油。8乳狀液的雙電層結(jié)構(gòu)理論含水原油在運(yùn)輸過程中，由于油水之間存在碰撞、剪切以及水中一些雜質(zhì)吸附在油水界面上，使油包水型(W/O)乳狀液中的水滴一般帶正電(稱為電位離子)。在靜電引力作用下，水滴帶電后會(huì)吸附周圍與其電荷相反的離子(稱為反離子)。反離子一方面受電位離子的靜電吸引存在靠近水滴的趨勢，另一方面由于本身的熱運(yùn)動(dòng)存在離開水滴擴(kuò)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:(1)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；(2)反離子在吸附層之外擴(kuò)散分布，構(gòu)成擴(kuò)散層。吸附層和擴(kuò)散層共同構(gòu)成了乳狀液的雙電層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對保持乳狀液的穩(wěn)定性起著重要的作用。當(dāng)兩個(gè)液滴互相靠近時(shí)，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)。10（2）表面活性物質(zhì)原油乳狀液中的表面活性物質(zhì)對原油乳狀液的性質(zhì)具有重要影響。這些表面活性物質(zhì)可能是天然存在于原油中的（如固體顆粒、石油酸及其鹽等），也可能是在原油開采或集輸過程中人為添加的。固體顆粒在界面通常形成剛性結(jié)構(gòu)，對乳狀液液滴的聚并起空間阻礙作用。石油酸及其鹽具有表面活性，易吸附在油水界面膜上，使原油乳狀液穩(wěn)定性增加。通常石油酸鹽的表面活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石油酸。在無其它表面活性劑的情況下，石油酸或石油酸鹽即可穩(wěn)定乳狀液。12（3）水相對其它原油而言，水對含酸原油乳狀液的影響更大。因?yàn)槭退崤c石油酸鹽的比例主要由水的pH值決定，水的pH值升高，石油酸鹽的比例增加，而石油酸鹽具有更高的表面活性。含酸原油在高含水及高pH值下易形成穩(wěn)定的O/W型乳狀液。14乳狀液的破乳機(jī)理（1）加熱破乳機(jī)理：對于原油乳狀液，提高溫度，一方面可以增加乳化劑的溶解度，從而降低它在界面上的吸附量，削弱了保護(hù)膜；另一方面，升溫可以降低外相的粘度，增加了分子的熱運(yùn)動(dòng)，從而有利于液珠的聚結(jié)；此外，溫度升高，使油水界面的張力降低，水滴受熱膨脹，使乳化液膜減弱，有利于破乳和聚結(jié)，所以升溫有利于破乳。15（2）破乳劑破乳機(jī)理破乳劑加入后向油水界面擴(kuò)散，由于破乳劑的界面活性高于原油中成膜物質(zhì)的界面活性，能在油水界面上吸附或部分置換界面上吸附的天然乳化劑，并且與原油中的成膜物質(zhì)形成具有比原來界面膜強(qiáng)度更低的混合膜，導(dǎo)致界面膜破壞，將膜內(nèi)包裹的水釋放出來，水滴互相聚結(jié)形成大水滴沉降到底部，油水兩相發(fā)生分離，達(dá)到破乳目的。16（3）電場破乳機(jī)理：乳狀液中的微滴在電場中發(fā)生偶極聚結(jié)、電泳聚結(jié)和振蕩聚結(jié)。在交流電場中以偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)為主。當(dāng)原油通過交流電場時(shí)，其中溶解有鹽類的微小水滴在電場的作用下產(chǎn)生偶極性，水滴兩端感應(yīng)產(chǎn)生相反的電荷，在電場引力作用下水滴變長，由于是交變電場，水滴隨之振蕩，乳化膜強(qiáng)度減弱，相鄰水滴相反極性端因互相吸引、碰撞使水滴破裂而復(fù)合增大，隨著水滴的增大，水滴的沉降速度急劇上升，從而使油水分離。在直流電場中以偶極聚結(jié)和電泳聚結(jié)為主。當(dāng)原油經(jīng)過直流電場時(shí)，原油中的含鹽水滴在電場力的作用下同樣產(chǎn)生偶極性，按電場方向排列成行的相鄰微滴之間，由于相鄰端的電荷相反而存在相互吸引的靜電引力，相鄰水滴相互吸引聚結(jié)。原油在輸送過程中由于摩擦作用帶有一定量正負(fù)電荷的水滴在電場力作用下發(fā)生電泳現(xiàn)象，致使水滴間相互碰撞聚結(jié)。另外，電泳作用還使更小的水滴在一定情況下抵達(dá)極板，獲得電荷后迅即彈回，并反向移動(dòng)，增加了水滴間的聚結(jié)機(jī)會(huì)，水滴聚結(jié)到一定程度，依靠重力沉降到下層，實(shí)現(xiàn)油水分離，達(dá)到破乳的目的。17液滴在電場影響下受到的作用力18（二）原油脫鹽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)定的油包水型的乳狀液。因而，原油的脫鹽關(guān)鍵在于脫水，脫水的關(guān)鍵在于破乳。脫鹽和脫水同步進(jìn)行，其過程是向原油中注入一定量不含鹽的清水，充分混合，以溶解原油中的結(jié)晶鹽類，并稀釋原有鹽水，然后在破乳劑和高壓電場的作用下，使微小的水滴聚集成較大的水滴，因密度差異，借助重力水滴從油中沉降、分離，達(dá)到脫鹽脫水，這通常稱為電化學(xué)脫鹽脫水過程。

20水滴的沉降速度符合球形粒子在靜止流體中自由沉降的斯托克斯定律：推動(dòng)力：原油和水兩相的密度差阻力：原油的粘度21（四）影響脫鹽脫水的因素1、溫度溫度升高：原油的粘度和密度降低，乳化液的穩(wěn)定性降低，水的沉降速度增加。溫度過高(>140℃)：油與水的密度差反而減小，不利于脫水。原油的導(dǎo)電率隨溫度的升高而增大，溫度太高時(shí)會(huì)因脫鹽罐電流過大而跳閘，影響正常送電。因此，原油脫鹽溫度一般選在105℃~140℃。232、壓力

脫鹽罐需在一定壓力下進(jìn)行，以避免原油中的水輕組分汽化，引起油層攪動(dòng)，影響水的沉降分離。操作壓力視原油中輕餾分含量和加熱溫度而定，一般在0.8MPa~2MPa。

3、注水量及注水的水質(zhì)在脫鹽過程中，注入一定量的水與原油混合，將增加水滴的密度使之更易聚結(jié)，同時(shí)注水還可以破壞原油乳化液的穩(wěn)定性，對脫鹽有利。增加注水量，脫鹽效果會(huì)提高，但注水過多，會(huì)引起電極間出現(xiàn)短路跳閘。注水量一般為5%~7%。24破乳劑的發(fā)展過程265、電場梯度單位距離上的電壓稱為電場梯度。電場梯度越大，破乳效果越好。但電場梯度大于或等于電場臨界分散梯度時(shí)，水滴受電分散作用，使已聚集的較大水滴又開始分散，脫水脫鹽效果下降。常用的實(shí)際強(qiáng)電場梯度為500V/cm~100V/cm，弱電場梯度為150V/cm~300V/cm。27與原油脫鹽的實(shí)際效果有關(guān)的幾個(gè)因素原油中鹽的結(jié)構(gòu)類型，是否可以用水洗的方法去掉，也就是鹽在水中的溶解度；原油中鹽在水滴中的分布；原油脫水過程中，原油中的水或鹽與加入水中的破乳混合狀態(tài)，即是否充分混合均勻；原油與水的混合強(qiáng)度是否合適。28超聲波原油破乳脫水法：（1）機(jī)械振動(dòng)作用：①機(jī)械振動(dòng)作用促使水粒子凝聚。大小不同的水粒子具有不同的相對振動(dòng)速度，水粒子將相互碰撞、粘合。②機(jī)械振動(dòng)作用可使原油中的石蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等天然乳化劑分散均勻，增加其溶解度，降低油一水界面膜的機(jī)械強(qiáng)度，有利于水相沉降分離。（2）熱作用：可降低油一水界面膜強(qiáng)度和原油粘度。①邊界摩擦使油一水分界處溫度升高，有利于界面膜的破裂。②原油吸收部分聲能轉(zhuǎn)化成熱能，可降低原油的粘度，有利于水粒子的油一水重力沉降分離。超聲波對一些化學(xué)破乳不起作用的比較穩(wěn)定的乳狀液破乳也能得到令人滿意的結(jié)果。

30微波輻射原油脫水法：微波的破乳作用可歸結(jié)為微波輻照的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)同時(shí)作用的結(jié)果。熱效應(yīng)：微波加熱可使乳化液溫度上升，微波能量轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于熱傳導(dǎo)，加熱溫度上升更快，且加熱體內(nèi)外溫度可同時(shí)上升。隨溫度上升μw比（ρw-ρo）降低得更快，因此加熱會(huì)使油滴上升速度增加，使油水分離加快。非熱效應(yīng)：微波是頻率很高的電磁波，微波會(huì)使極性的水分子和帶電液珠隨電場的變化迅速轉(zhuǎn)動(dòng)或產(chǎn)生電荷位移，擾亂了液一液界面電荷的有序排列，從而導(dǎo)致雙電層結(jié)構(gòu)的破壞，Zeta電位急劇減小。另外微波對烴類具有氧化作用，使其形成相應(yīng)的醇、酮、醚，微波還能使烴類分子在微波場中發(fā)生共振而導(dǎo)致分子鏈斷裂，這些都有利于油水分離。31生物法：某些微生物通過消耗表面活性劑得以生長，并對乳化劑起生物變構(gòu)作用致使乳狀液破壞；另外，有些微生物在代謝過程中分泌出一些具有表面活性的代謝產(chǎn)物，這類天然的表面活性劑對原油乳狀液是良好的破乳劑。磁處理法：原油乳狀液、破乳劑等經(jīng)磁處理后其性質(zhì)都會(huì)發(fā)生不同程度的變化，主要表現(xiàn)為原油油層水的表面張力減小，原油及其乳狀液的粘度下降，破乳劑部分分子團(tuán)被拆散，從而提高了其破乳功效。冷凍解凍破乳法：利用溫度場的循環(huán)變化，使乳狀液油水兩相反復(fù)發(fā)生相變，最終導(dǎo)致乳狀液體系的破壞。濃縮CO2破乳法：CO2氣體使界面上的瀝青質(zhì)絮凝、沉淀，從而破壞界面膜。32原油蒸餾裝置的腐蝕與防護(hù)腐蝕源：原油含鹽：水解產(chǎn)生HCl原油含硫：S、H2S、RSH等原油含酸：主要為環(huán)烷酸33(一)腐蝕的原因1、低溫部位HCl-H2S-H2O型腐蝕Fe+2HCl→FeCl2+H2Fe+H2S→FeS+H2Fe+2HCl→FeCl2+H2S發(fā)生部位：初、常壓塔頂部和塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的空冷器、水冷器等低溫部位。低溫露點(diǎn)腐蝕342、高溫部位硫腐蝕

高溫硫腐蝕從250℃左右開始，隨著溫度升高而加劇，最嚴(yán)重腐蝕在340℃~430℃。Fe+S→FeSFe+H2S→FeS+H2RCH2SH+Fe→FeS+RCH3發(fā)生部位：常壓爐出口爐管及轉(zhuǎn)油線、常壓塔進(jìn)料部位上下塔盤、減壓爐至減壓塔的轉(zhuǎn)油線、進(jìn)料段塔壁與內(nèi)部構(gòu)件以及減壓塔底、減壓渣油轉(zhuǎn)油線、減壓渣油換熱器等353、高溫部位環(huán)烷酸腐蝕

在230℃~300℃，環(huán)烷酸與鐵的腐蝕反應(yīng)為：2RCOOH+Fe→Fe(RCOO)2+H2在330℃~400℃，環(huán)烷酸與高溫硫腐蝕生成的FeS反應(yīng)：2RCOOH+FeS→Fe(RCOO)2+H2SFe+H2S→FeS+H2發(fā)生部位：常壓轉(zhuǎn)油線、減壓轉(zhuǎn)油線、常壓爐