常用原油脱水方法

14-2常用原油脱水方法目前常用的原油脱水方法有：重力沉降脱水、化学破乳脱水、离心力脱水、粗粒化脱水和电脱水等。2•一、重力沉降脱水•重力沉降脱水是靠油和水所受重力的不同实现的。•水滴合力为零时的匀速沉降速度：注：对于直径不变的水滴，由于弹性的存在，实际沉降速度可能小于上式结果；但对于破乳后的水滴，由于在下沉过程中的不断碰撞聚结，实际沉降速度可能大约上式结果。00218)(wwgd3•加热——提高重力脱水效果。•原因是：•⑴温度升高，界面膜强度减弱，增大油水比重差•⑵温度升高，降低原油粘度，破乳剂能更好分散至油水界面。•加热温度根据原油的性质，通过经济比较确定，通常在80~1600C之间。4二、化学破乳脱水•1.什么是化学破乳脱水？什么是破乳剂？•化学破乳脱水，就是在乳状液中加入少量的表面活性物质，破坏乳状液的稳定性，使乳状液破乳，进而使乳化水从乳状液中分离出来，变为游离水，再通过重力沉降将其脱除。•加入的少量的表面活性物质，就是化学破乳剂。52．化学破乳的机理•⑴顶替说•认为加入的破乳剂比使原油乳化的乳化剂具有更高的表面活性，它能迅速地穿过油相，分散到油水界面上，构成一个新的易破裂的界面膜，顶替原来由乳化剂形成的比较稳定的界面膜。这种界面膜在外力作用下容易破裂，使乳状液破乳。•⑵反相说•将某些能形成O/W型乳状液的乳化剂，加到W/O型的乳状液中，使原来W/O型的乳状液反相为O/W的型乳状液。在反相过程中，界面膜破裂，乳状液破乳。6•⑶分散说•将某些有机溶剂，如汽油、苯、丙酮等加到乳状液中，对形成乳状液的胶质、沥青质、石蜡等乳化剂溶解、失效，并降低原油粘度，达到使乳状液破乳的目的。•⑷中和说•将某些电解质加到乳状液中，使水滴间的静电斥力减弱，破坏受同性电荷保护的界面膜，使乳状液破乳。•实际的化学破乳过程中，是几种机理共同作用。73．化学破乳剂的分类•化学破乳剂的种类很多，通常按分子结构、溶解性能、分子量大小、镶嵌方式、聚合段数、官能团数量等进行分类。8按分子结构，可把化学破乳剂分为离子型和非离子型两类。•离子型破乳剂，是指在水溶液中能电离生成离子的一类破乳剂。•按生成离子的电性，离子型破乳剂又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型三种。•如常用的烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠等就是破乳效果较好的阴离子型破乳剂。9•非离子型破乳剂，是指在水溶液中不能电离生成离子的一类破乳剂。•非离子型破乳剂是以环氧乙烷、环氧丙烷等有机原料为基础，在活泼氢的引发和催化剂的作用下，按照一定的程序聚合而成的。•非离子型破乳剂与离子型破乳剂的区别•非离子型破乳剂与离子型破乳剂相比，具有用量少、不产生沉淀、破乳效果好、成本低等优点，在原油的化学破乳脱水中得到越来直广泛的应用。10•按非离子型破乳剂的溶解性能，可分为水溶性、油溶性和部分水溶性三类。•水溶性破乳剂可根据需要配置成任意浓度的水溶液，一次破乳后剩余的破乳剂仍留在脱出的水中，这部分水或者注入原油乳状液内，使剩余的破乳剂得到充分的利用；或者经净化处理后注入油层，剩余的化学破乳剂可在注水驱油中继续发挥作用，提高油田采收率。•油溶性破乳剂的特点是不会被脱出水带走，且随着水的不断脱出，原油中破乳剂的浓度逐渐提高。这有利于净化原油含水率的继续下降。•部分水溶性破乳剂的特性介于以上两种之间，具有较大的使用灵活性。114．原油脱水对破乳剂的要求•一种好的化学破乳剂，应具有以下特点：•（1）较强的表面活性。•（2）良好的润湿能力。•（3）很高的絮凝和聚结能力。•（4）不影响原油的质量指标。破乳温度低，成本低，对人体无毒、无害，不易燃、易爆，通用性强。•（5）对金属管路和设备腐蚀性弱，结垢差•破乳剂的协同效应或复配效应。125.破乳剂的作用•①对油水界面的强烈吸附•破乳剂具有较强的表面活性，表面活性越强，吸附越强烈，到达油水界面的速度越快，破乳越快，效果越好，效率越高。•一般化学破乳剂的表面活性应比原油中天然乳化剂的活性大得多，一般要大100～1000倍。13•②絮凝作用•吸附在水滴界面上的破乳剂，应对邻近的水滴具有较大的吸引力，使水滴聚集，这一过程称为絮凝。•絮凝能力越强，水滴碰撞和聚结的机率越大，这样，就加速了水滴的汇集。这种作用称为絮凝作用。14•③聚结作用：破乳剂能够破坏油水界面膜，加速水滴的聚结合并。•④反离子型的中和作用：由离子型乳化剂稳定的乳状液，加入反离子型的乳化剂，使破乳剂和乳化剂互相中和抵消，从而达到破乳的目的。•⑤对固体的润湿作用：破乳剂改变固体的润湿性能，将它们从油水界面上除去。15•6．化学破乳剂的选用•（1）按HLB选用•HLB：表面活性剂亲水基的亲水性和憎水基的憎水性之比，用来表示表面活性剂的亲水性强弱。•HLB值越大，该表面活性剂的亲水性越强。100155亲水基部分的分子量亲水基质量百分数表面活性剂分子量HLB=16•非离子型表面活性剂的HLB值通常在0~20之间。•一般认为，作为原油破乳剂的表面活性剂，HLB值宜在10~16之间。表面活性剂的HLB值与用途的对应关系见表3－1。17HLB值活性剂加水后的状态HLB值用途0~45~67~89~1011~1314~18不分散分散得不好不稳定乳状分散体稳定乳状分散体半透明至透明分散体透明溶液1~33~67~98~1813~1515~18消泡作用W/O型乳状液润湿剂O/W型乳状液洗涤作用增溶作用18•（2）实验法选用•实验比对，标准主要是：•加入量；破乳成本，脱水效果等；•实验中记录：脱水率、出水速度、油水界面状态。•几个概念：•（1）脱水率——在一定的静止沉降时间内，从试样中脱出的水量与试样含水量的比，脱水率越大，破乳剂脱水效果越好。•（2）出水速率——单位静止沉静时间内脱水率的大小，根据破乳剂性质的不同，有先快后慢、先慢后快、均速三种类型。•（3）油水层过渡区——越薄分离效果越好。•（4）脱水率一般不完全与破乳剂的用量成正比，当用量达到一定数值后，脱水率将不在继续提高，达到要求脱水率所需要的破乳剂的最小用量称为最佳用量。其值越小越好。•（5）低温脱水性能——指破乳剂的脱水效果与温度的关系，需要温度越低越好。197.破乳剂的研制方向①低温破乳脱水（节约能源）•②快速破乳（提高效率，提高设备的处理能力）•③适应性强20三、电场力脱水•1．电场力脱水的机理•电场力脱水是指将原油乳状液置于高压电场中，在电场力的作用下，削弱水滴界面膜的强度，促进水滴之间的碰撞，使其聚结沉降，从原油中分离出来的脱水方法。•水滴在电场中聚结的方式主要有电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结。21•（1）电泳聚结•把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，带正电荷的水滴将向负电极运动，带负电荷的水滴将向正电极运动，这种现象称为电泳。•由于水滴向极性相反的电极区运动，在该电极区附近密集，使水滴在电极附近碰撞聚结的机会增加。这种在电泳过程中发生水滴的碰撞、合并，称为电泳聚结。22•2）偶极聚结•在高压电场中，原油乳状液中的水滴受电场的极化和静电感应作用，使水滴两端带上不同极性的电荷。这时，水滴两端同时受正负电极的吸引，产生拉长变形，削弱了界面膜的机械强度；特别是在水滴两端，界面膜的强度最弱。原油乳状液中许多两端带电的水滴，在电场中顺电力线的方向排列成“水链”，如图3－5所示。相邻水滴的正负偶极相互吸引，使水滴相互碰撞，合并。这种聚结方式称为偶极聚结。23•（3）振荡聚结•若将工频交流电通入乳状液中的平行电极，电场方向每秒改变50次，水滴两端的电荷极性也随之发生相应的变化，水滴内的各种离子将不断地作周期性的往复运动。离子的往复运动，使水滴界面膜不断地受到冲击，机械强度降低，并使其聚结沉降。这种现象称为振荡聚结。24•交流电场内水滴以偶极聚结和振荡聚结为主；•直流电场内水滴以电泳聚结为主，偶极聚结为辅。•应用场合：从电场力脱水的机理可知，这种脱水方法只适用于油包水型乳状液。•因为原油的导电率很小，油包水型乳状液通过电极间的空间时，电极间的电流很小，可以建立起脱水所需的电场强度。•对于高含水原油，先沉降再脱水。进入电脱水器的含水率一般在15％~30％之间为宜。25•（1）交流电场脱水•在交流电场中，原油乳状液的脱水以偶极聚结和振荡聚结为主。•这两种聚结的脱水效果和原油含水率有关，含水率较高时水滴的平均直径亦大，会有较好的脱水效果。•特点：①在交流电场中，水滴界面膜受到的振荡力较大，脱出的水清澈，水中含油率较少；另外，交流电场脱水无需整流设备，电路简单。2．电场力脱水的类型26•②经交流电场脱水后的原油含水率较高，大约为直流场电脱水的3～5倍；另外，施加于电极上的交流电压呈正弦曲线变化，每一周期内只有两个瞬间使电场强度达到最大值，单位原油乳状液的耗电量约为直流电场脱水的140％，其效率较低；并且交流电场中的水滴容易排列成水链，使电场发生短路。•（2）直流电场脱水•直流电场脱水避免了的交流电场脱水的缺点，其脱水效果较好，电能的利用率较高，目前，在我国得到较为广泛的应用。但这种方法，需要整流设备，电路比较复杂。•27•（3）双电场脱水•双电场脱水，就是在原油含水率较高的脱水器中下部建立交流电场，在原油含水率较低的脱水器中上部建立直流电场，充分发挥交流电场脱水和直流电场脱水各自的优势，取长补短，是使原油脱水效果更好的一种电脱水类型。•实践证明，这种电脱水方法能降低净化原油的含水率，并能较大幅度地降低电脱水的耗电量。28四、其它脱水方法•1、电磁法脱水•电磁法脱水，是先将原油乳状液通过带电元件，使水滴带电；再使该乳状液通过与其流向垂直的单向磁场，在磁力线的作用下，水滴运动方向将发生偏移；偏向的带电水滴与电性不同的带电体相接触而中和，使水滴聚合在易被水润湿而不易被油润湿的聚合床上，从而达到油水分离的目的。•2、超声波脱水•超声波具有破坏原油乳状液稳定的作用，用频率为15~17千赫，强度为0.1~0.2w/cm2的超声波，与化学法和机械法联合使用，可取得很好的脱水效果。29•3．陶粒法脱水•当固体与液体接触时，固体表层分子能吸引液体分子，使液固界面能最低，这种现象称为润湿。液体对固体润湿的程度与亲合状况可用接触角θ表示，θ900为能润湿或亲合良好，θ900为不润湿或亲合状况不好。陶粒法脱水，就是利用陶粒的亲水性，使油水混合物中的水滴聚结、分离的方法。•4、离心力脱水•离心力脱水，是根据油和水的密度不同，在以相同的速度旋转时，所受的离心力不同，而实现油水分离的脱水方法。