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超声波动态原油破乳脱盐脱水的研究

谢伟  
【摘要】:油田采出的原油大都是以乳状液的形式存在的,乳状液分散结构十分复杂,常以油包水(W/O)类型为主。原油除含有工业生产所需要的成份外,还含有NaCl、CaCl_2、MgCl_2等盐类杂质和水份,而这些成分会严重影响原油的加工生产过程,其中水分还会增加运输成本。原油中含水过多一方面会造成蒸馏塔操作不稳定,严重时会造成冲塔事故;另一方面会增加能量消耗。而原油中的盐类会水解生成强腐蚀性的物质HCl;同时盐类还会引起加工过程中的催化剂中毒,以及在管壁上沉淀形成盐垢而降低传热效率,增大流动阻力,甚至造成管路堵塞、停工事故等,因此原油在炼厂加工前都必须进行脱水脱盐处理。 原油破乳脱水的方法主要有物理、电、化学等方法,通常这三种方法是结合使用。但随着对油田的深度开采,采用上述方法常无法对其顺利实现油水分离。由于这些原油的化学成分及乳状液结构的复杂性,难以用电法和化学法加以破乳脱水,若让其进入电脱水器,亦将破坏电场,甚至造成跳闸。针对这种情况,有必要用另外的方法来实现破乳脱水。近年来国内外研究表明,超声波破乳是一种很有发展前景的新型破乳脱水方法。 以鲁宁管输原油为研究对象,按照工厂实际电脱盐流程,设计了超声波电脱盐联合破乳实验装置进行破乳动态小试实验。实验比较了超声波电脱盐联合作用和单一电脱盐作用的脱盐脱水效果。在超声电脱盐联合作用下,盐含量从39.46mg/L可降至2.20mg/L左右,水含量可降至0.13%(w)左右,小于工厂脱盐指标6.00mg/L和脱水指标0.30%(w);而单一电脱盐在相同条件下,原油盐含量只能降到7.12mg/L左右,水含量只能降至0.57%左右;通过显微跟踪分析,在超声波作用后,油中水粒子的粒径明显变大,数量明显减少,这从直观上证明了超声波对油中水粒子的凝聚作用。实验考察了影响原油破乳脱盐的几个重要参数,如:声场,操作温度,超声发生器输出功率,破乳剂用量,混合阀前后压差,超声波频率,脱盐罐电压,洗水量对脱盐脱水效果的影响。进行了驻波场中的正交试验,分析了超声发生器输出功率,混合阀前后压降,破乳剂用量对实验的影响程度;在原油流量20L/h,洗水流量1L/h,电脱盐罐电压6kV,脱盐罐温度80℃,10kHz驻波场超声波作用条件下,三因素最佳水平组合:


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