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油田專(zhuān)用原油快速脫水儀的工作原理

原理:

脫水時(shí)往含水原油中加入破乳劑，使油水易于沉降分離。為確保原油含水量達(dá)到指標(biāo)，在最后的沉降罐內(nèi)安裝高壓電極，使油水在電場(chǎng)下分離。外輸原油的含水量要求不大于0.5%。

電脫水是在電場(chǎng)作用下,由于水顆粒是極性分子,正負(fù)電荷要向兩端聚集，形成一端帶正電荷,一端帶負(fù)電荷的偶極子。這樣，一方面，兩端都要被吸引到與電荷相反的電極上，使水顆粒拉伸成長(zhǎng)橢圓形。另一方面，對(duì)鄰近帶不同電荷的兩個(gè)水顆粒增加了吸引力。所以對(duì)削弱和破壞油水界面膜，加速水顆粒合并是有效的。

意義:

從井中采出的原油一般都含有一定數(shù)量的水，而原油含水多了會(huì)給儲(chǔ)運(yùn)造成浪費(fèi)，增加設(shè)備，多耗能；原油中的水多數(shù)含有鹽類(lèi)，加速了設(shè)備、容器和管線的腐蝕；在石油煉制過(guò)程中，水和原油一起被加熱時(shí)，水會(huì)急速汽化膨脹，壓力上升，影響煉廠正常操作和產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)l(fā)生爆炸。因此外輸原油前，需進(jìn)行脫水，使含水量要求不超過(guò)0.5%。

所有的油田都要經(jīng)歷含水開(kāi)發(fā)期，特別是采油速度大和采取注水強(qiáng)化開(kāi)發(fā)的油田，無(wú)水采油期一般都較短，油井見(jiàn)水早，原油含水率增長(zhǎng)快。原油含水不僅增加了儲(chǔ)存、輸送、煉制過(guò)程中設(shè)備的負(fù)荷，而且增加了升溫時(shí)的燃料消耗，甚至因?yàn)樗泻}等而引起設(shè)備和管道的結(jié)垢或腐蝕。因此，原油含水有百害無(wú)一利。但水在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，幾乎是原油的“永遠(yuǎn)伴生者"，尤其是在油田開(kāi)發(fā)的中后期，油井不采水，也就沒(méi)有了油。所以原油脫水就成為油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)的環(huán)節(jié)，一直受到人們的重視。

脫水方法

經(jīng)過(guò)多年的反復(fù)實(shí)踐，已經(jīng)研究成功的原油脫水工藝技術(shù)有：

（1）加熱沉降：加熱使得原油粘度下降,水和原油的比重差增大,原油對(duì)水滴懸浮力減小，同時(shí)水滴的動(dòng)能增大，界面上有機(jī)物的溶解度增大，界面強(qiáng)度減小，這樣都有利于破壞雙電層。

（2）過(guò)濾法：過(guò)濾法是使乳化液通過(guò)過(guò)濾柱，通過(guò)加壓使得乳化液進(jìn)入濾料層，因固體吸附劑對(duì)乳化液中的油和水具有選擇吸附特性，乳化液中的水被吸附出來(lái)，從而完成破乳。該方法對(duì)吸附劑的要求較高，且過(guò)濾柱的制作工藝繁雜。

（3）離心法：離心法是利用油水之間密度不同，在高速離心場(chǎng)作用下使乳狀液破乳實(shí)現(xiàn)油水分離的方法。離心場(chǎng)越強(qiáng)，破乳效果越好。但高速離心設(shè)備日常較難維護(hù)，只適合在實(shí)驗(yàn)室或需要占地較小的情況下使用

（4）化學(xué)脫水：使用破乳劑，使新形成的界面膜親水能力大于憎水能力，這樣原油膜變得脆弱，有利于水滴之間的合并。

（5）磁處理法：磁處理法是對(duì)原油乳狀液和破乳劑進(jìn)行磁處理，然后再進(jìn)行脫水。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以大幅度提高原油的脫水效果，降低破乳劑加入量，降低原油脫水溫度，提高脫后污水質(zhì)量。但只是在實(shí)驗(yàn)研究階段，未進(jìn)行產(chǎn)業(yè)推廣和應(yīng)用。

（6）電脫水法：在電場(chǎng)作用下，靠電的作用將原油水顆粒的界面膜破壞或削弱，強(qiáng)迫水顆粒合并。

（7）聲化學(xué)法：聲化學(xué)法是將聲波能量輻射到加入了少量破乳劑的原油乳狀液中，使之產(chǎn)生一系列超聲效應(yīng)，如攪拌、聚結(jié)、空化、溫?zé)?、?fù)壓等，從而使乳化膜破壞進(jìn)而破乳脫水。由于超聲波良好的傳導(dǎo)性使得此方法適用于各種類(lèi)型的乳狀液。超聲與破乳劑的良好協(xié)同作用，可突破傳統(tǒng)的破乳劑用量及溫度要求，所以研究和應(yīng)用都比較廣泛。

（8）微波輻射法：微波輻射法是利用微波輻射能量來(lái)進(jìn)行破乳脫水的一種技術(shù)。在微波輻射下乳化液分子內(nèi)部形成高頻變化的電磁場(chǎng)，破壞油水界面膜，實(shí)現(xiàn)油水分離。此種方法處理時(shí)間短，能耗較低，能廣泛適用于各種油樣類(lèi)型。

（9）微生物法：微生物法是利用微生物對(duì)原油乳狀液的變構(gòu)作用及微生物分泌的天然破乳劑對(duì)原油進(jìn)行破乳脫水的一種技術(shù)。此技術(shù)藥劑用量低、脫水快、效率高、脫出水水質(zhì)較好、運(yùn)行費(fèi)用低，且生物破乳劑無(wú)毒無(wú)害不污染環(huán)境。但是由于性價(jià)比原因，最終能否在工業(yè)應(yīng)用中推廣還有待進(jìn)一步研究。

能耗:

原油脫水甚費(fèi)能源，為了充分利用能源，原油脫水裝置與原油穩(wěn)定裝置一般都放在一起。為了節(jié)約能源，降低油氣揮發(fā)損耗，通過(guò)原油穩(wěn)定回收輕質(zhì)烴類(lèi)，油田原油脫水工藝流程已趨向于“無(wú)罐密閉化"。無(wú)罐流程的顯著特點(diǎn)就是密閉程度高，油氣無(wú)揮發(fā)損耗。在流程密閉過(guò)程中，原油脫水工藝流程的密閉是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)樗倪\(yùn)行溫度較高，停留時(shí)間又長(zhǎng)，油氣容易揮發(fā)損耗。據(jù)測(cè)定，若采用不密閉流程，脫水環(huán)節(jié)的油氣損耗約占總損耗的50%。

破乳劑：

它是一種表面活性劑，具有親水端和憎水端。當(dāng)破乳劑加到原油中后就很快聚集于油水界面上，親水部分朝向水相，憎水部分朝向油相。并且其親水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)乳化劑的能力。破壞了乳化劑取向，且生成的界面膜親水能力大于憎水能力，油膜很薄弱，有利于小顆粒變成大水滴。

設(shè)備：

原油脫水設(shè)備則是脫水技術(shù)的體現(xiàn)，它在原油脫水過(guò)程中占有重要地位。一項(xiàng)脫水設(shè)備結(jié)構(gòu)的合理與否，直接關(guān)系到脫水的效果、效率和原油的質(zhì)量，以及生產(chǎn)運(yùn)行成本，進(jìn)而影響原油脫水生產(chǎn)的總經(jīng)濟(jì)效益。因此，人們結(jié)合油氣集輸與處理工藝流程逐漸走向“無(wú)罐化"，即不再使用儲(chǔ)罐式沉降分離設(shè)備，而較普遍地采用了耐壓沉降分離設(shè)備，研制了先進(jìn)的大型的脫水耐壓容器。電脫水器是至今高，處理能力強(qiáng)，依靠電場(chǎng)的作用對(duì)原油進(jìn)行脫水的先進(jìn)設(shè)備。電脫水器的形式有好多種，如：管道式、儲(chǔ)罐式、立式園筒形、球形等。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)不斷地實(shí)踐與總結(jié)，趨向于大批采用臥式園筒形電脫水器，它的處理規(guī)模與生產(chǎn)質(zhì)量均已達(dá)到較高水平，每臺(tái)設(shè)備每小時(shí)的處理能力就能達(dá)到設(shè)備容積的好幾倍，凈化油含水率可降到0.03%以下。為了加快油田建設(shè)速度，提高脫水設(shè)備的施工予制化程度，將臥式電脫水器、油氣分離器、火筒加熱爐、沉降脫水器等四種設(shè)備有機(jī)的組合為一體，這種四合一設(shè)備，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且節(jié)約了大量的管線、閥門(mén)、動(dòng)力設(shè)備，特別是油田規(guī)模多變的情況下，這種合一設(shè)備可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的需要增加或減少設(shè)置臺(tái)數(shù)，所以說(shuō)它具有較大的機(jī)動(dòng)靈活性。