油气集输原油净化5课件.pptx

1、1其原理是将原油乳状液置于高压直流或其原理是将原油乳状液置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱乳化膜的强度，静电力可使水滴的运动速度乳化膜的强度，静电力可使水滴的运动速度增大，促进水滴互相碰撞，增大，促进水滴互相碰撞，使水滴聚结粒使水滴聚结粒径径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。较大的水滴，在原油中沉降分离出来。2电泳聚结电泳聚结偶极聚结偶极聚结振荡聚结振荡聚结3根据异性电荷相吸引的原理，根据异性电荷相吸引的原理，在直流在直流电场中，水滴移向与其本身电荷电性相反电场中，水滴移向与其本身电荷电性相反的电极，此现象称为电泳的电极，此现象称为电泳。

2、由于原油中各。由于原油中各种粒径水滴的界面上都带有同性电荷，故种粒径水滴的界面上都带有同性电荷，故原油乳状液中全部水滴，将以相同的方向原油乳状液中全部水滴，将以相同的方向运动。运动。4在电泳过程中，水滴受原油的阻力产生在电泳过程中，水滴受原油的阻力产生拉长变形，并使界面膜机械强度削弱，同拉长变形，并使界面膜机械强度削弱，同时因水滴大小不等、电量不同和所受阻力时因水滴大小不等、电量不同和所受阻力各异，各水滴速度不同，水滴发生碰撞，各异，各水滴速度不同，水滴发生碰撞，使削弱的界面膜破裂，水滴合并增大，从使削弱的界面膜破裂，水滴合并增大，从原油中沉降分出。原油中沉降分出。5未发生碰撞合并或碰撞合并后

3、还不足以未发生碰撞合并或碰撞合并后还不足以沉降的水滴，将运动至与水滴极性相反的沉降的水滴，将运动至与水滴极性相反的电极区附近。由于水滴在电极区附近密集，电极区附近。由于水滴在电极区附近密集，增加了水滴碰撞合并的机率，使原油中大增加了水滴碰撞合并的机率，使原油中大量小水滴主要在电极区附近分出。量小水滴主要在电极区附近分出。电泳过电泳过程中水滴的碰撞、合并称为电泳聚结程中水滴的碰撞、合并称为电泳聚结。6在高压直流或交流电场中，原油乳状液在高压直流或交流电场中，原油乳状液中的水滴受电场力的极化和静电感应，使水中的水滴受电场力的极化和静电感应，使水滴两端带上不同极性的电荷即形成诱导偶极滴两端带上不同极

4、性的电荷即形成诱导偶极。因为水滴两端同时受正负电极的吸引，因为水滴两端同时受正负电极的吸引，水滴产生拉长变形，削弱了界面膜的机械强水滴产生拉长变形，削弱了界面膜的机械强度，特别在水滴两端界面膜的强度最弱。度，特别在水滴两端界面膜的强度最弱。7原油乳状液中许多两端带电的水滴象电偶极原油乳状液中许多两端带电的水滴象电偶极子一样，在外加电场中以电力线方向呈直线排列子一样，在外加电场中以电力线方向呈直线排列形成形成“水链水链”，相邻水滴的正负偶极相互吸引。，相邻水滴的正负偶极相互吸引。电的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水滴，电的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水滴，从原油中沉降分离出来。这种聚结方式称为

5、偶极从原油中沉降分离出来。这种聚结方式称为偶极聚结，偶极聚结是在整个电场中进行的。聚结，偶极聚结是在整个电场中进行的。8 电场中水滴的偶极聚结电场中水滴的偶极聚结（a）水滴两端的带电的变形水滴两端的带电的变形（b）相邻两水滴的相互作用相邻两水滴的相互作用9水滴间的偶极聚结作用力和电场强度水滴间的偶极聚结作用力和电场强度E的平方成正比。要想获得较好的脱水效果，的平方成正比。要想获得较好的脱水效果，必须建立较高的电场强度。但当电场强度必须建立较高的电场强度。但当电场强度过高时，椭球形水滴两端受电场拉力过大，过高时，椭球形水滴两端受电场拉力过大，以致将一个小水滴拉断成两个更小的水滴，以致将一个小水滴

6、拉断成两个更小的水滴，产生产生“电分散电分散”，使原油脱水情况恶化，使原油脱水情况恶化。10 多数情况下，当多数情况下，当E4.8千伏千伏/厘米时，将发厘米时，将发生电分散。因而，国内外电脱水器的工作电压范生电分散。因而，国内外电脱水器的工作电压范围一般为围一般为1140千伏，电场强度为千伏，电场强度为 0.83.3千伏千伏/厘米。在电场中，水滴的电分散过程仅需几秒即厘米。在电场中，水滴的电分散过程仅需几秒即可完成，若剩余的水滴仍有足够大的直径，经过可完成，若剩余的水滴仍有足够大的直径，经过一定时间后又会重复电分散过程，因而原油乳状一定时间后又会重复电分散过程，因而原油乳状液通过电场的时间应该

7、适当，增加原油乳状波在液通过电场的时间应该适当，增加原油乳状波在电场中的滞留时间不会改善脱水效果。电场中的滞留时间不会改善脱水效果。11水滴中常带有酸、碱、盐的各种离子。水滴中常带有酸、碱、盐的各种离子。在工频交流电场中，电场方向每秒改变在工频交流电场中，电场方向每秒改变50次，次，水滴内各种正负离子不断地作周期性的往复水滴内各种正负离子不断地作周期性的往复运动，使水滴两端的电荷极性发生相应的变运动，使水滴两端的电荷极性发生相应的变化。化。离子的往复运动使水滴界面膜不断地受离子的往复运动使水滴界面膜不断地受到冲击，使其机械强度降低、甚至破裂，水到冲击，使其机械强度降低、甚至破裂，水滴聚结沉降，

8、这一过程称为振荡聚结。滴聚结沉降，这一过程称为振荡聚结。12对原油乳状位在电场中破乳过程的观察对原油乳状位在电场中破乳过程的观察表明：表明：在交流电场中破乳作用是在整个电场范在交流电场中破乳作用是在整个电场范围内进行的，以偶极聚结和振荡围内进行的，以偶极聚结和振荡聚聚结为主。结为主。直流电场的破乳聚结，主要在电极附近直流电场的破乳聚结，主要在电极附近的有限区域内进行，以电泳聚结为主，偶的有限区域内进行，以电泳聚结为主，偶极聚结为辅。极聚结为辅。13 根据电脱水原理，根据电脱水原理，电法脱水只适宜于油电法脱水只适宜于油包水型乳状液。在处理中、高含水率原油包水型乳状液。在处理中、高含水率原油乳状液

9、时，一般先经乳状液时，一般先经化学破乳化学破乳脱水脱水后，后，使使含水率降低后再进入电脱水器进行脱水，含水率降低后再进入电脱水器进行脱水，通常把这种脱水工艺称为二段脱水。通常把这种脱水工艺称为二段脱水。14大庆油田在类同的原油脱水器上，用交大庆油田在类同的原油脱水器上，用交流和直流电场进行过脱水效果的对比试验，流和直流电场进行过脱水效果的对比试验，其测试参数见其测试参数见下下表。表。15交、直流电脱水效果对比交、直流电脱水效果对比16聚结形式为偶极聚结和振荡聚结，以水滴界面膜聚结形式为偶极聚结和振荡聚结，以水滴界面膜受到的振荡力较大，使脱出水清澈，水中含油率受到的振荡力较大，使脱出水清澈，水中

10、含油率较少。较少。电路简单，无需整流设备。电路简单，无需整流设备。聚结的脱水效果和原油含水率有关，含水率较高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，时水滴的平均直径亦大，会有较好的脱水效果，故不适宜处理含水率较低的原油乳状液，其净化故不适宜处理含水率较低的原油乳状液，其净化油含水率较高，大约为直流电脱水的油含水率较高，大约为直流电脱水的35倍。倍。17交流电压呈正弦曲线变化，每一周期内只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，故其有两个瞬间使电场强度达到最大值，故其效率较低，原油乳状液的处理量较低。效率较低，原油乳状液的处

11、理量较低。交流电场中水滴容易排列成许多水链使电交流电场中水滴容易排列成许多水链使电场发生短路，操作不够稳定，单位原油乳场发生短路，操作不够稳定，单位原油乳状液的耗电量约为直流电的状液的耗电量约为直流电的140%左右。左右。18聚结形式为聚结形式为电泳聚结电泳聚结和和偶极聚结；偶极聚结；脱水效果比交流电脱水好；脱水效果比交流电脱水好；但直流电的脱出水含油量要比交流电的多；但直流电的脱出水含油量要比交流电的多；供电电路需整流设备。供电电路需整流设备。我国油田上直流电脱水比交流电脱水使用我国油田上直流电脱水比交流电脱水使用得较为广泛。得较为广泛。19各各油田先后试验成功了交直流双电场脱水油田先后试验

12、成功了交直流双电场脱水工艺，在原油含水率较高的脱水器中下部建工艺，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立交流电场，在原油含水率较低的脱水器中上部建立直上部建立直流流电场。实践说明：双电场脱水电场。实践说明：双电场脱水能提高净化原油的质量，并使处理每吨原油能提高净化原油的质量，并使处理每吨原油的耗电量降为原直流电脱水的的耗电量降为原直流电脱水的1/2以下。以下。20直流电场和双电场脱水的供电，在原直直流电场和双电场脱水的供电，在原直流电场脱水中，变压器次级线圈中心抽头流电场脱水中，变压器次级线圈中心抽头接地，变压器输出电压为接地，变压器输出电压为40千伏。下层电

13、千伏。下层电极与壳体间的电压极与壳体间的电压UBC为为20千伏，而两极间千伏，而两极间的电压为的电压为40千伏。千伏。形成下层电极与壳体间形成下层电极与壳体间为弱直流电场，两极间为强直流电场。为弱直流电场，两极间为强直流电场。21直流直流和双电场和双电场脱水的供电脱水的供电KG一调整初级线圈电压的可控硅；一调整初级线圈电压的可控硅；B一脱水变压器；一脱水变压器；ZL一整流硅堆；一整流硅堆；TS一脱水器体间电压一脱水器体间电压两种接线电压比较两种接线电压比较（a）直流电场电压；（直流电场电压；（b）双重电场电压；双重电场电压；UBA一下、一下、上层电极电压；上层电极电压；UBC一下层一下层电极与

14、壳电极与壳体体电压电压22 在改造后的双电场脱水中，在改造后的双电场脱水中，一般只用次级一般只用次级线圈的一半，即变压器输出电压为线圈的一半，即变压器输出电压为20千伏。在交千伏。在交流电的正半周中，下层电极与壳体间的电压为流电的正半周中，下层电极与壳体间的电压为20千伏，由于上层电极无电流流回变压器，故两极千伏，由于上层电极无电流流回变压器，故两极间的电压为零。间的电压为零。在交流电的负半周中，壳体与上层电极间的在交流电的负半周中，壳体与上层电极间的电压为电压为20千伏，它由壳体与下层电极、下上两电千伏，它由壳体与下层电极、下上两电极间两部分电压叠加组成，即极间两部分电压叠加组成，即UCBU

15、BA。23用双重电场脱水时，下层电极与壳体间构成用双重电场脱水时，下层电极与壳体间构成正负幅值不等的交流电场，而两电极间为直流脉正负幅值不等的交流电场，而两电极间为直流脉冲电场冲电场。由上。由上分分析可知，双重电场脱水综合了交、析可知，双重电场脱水综合了交、直流脱水的优点，使原油脱水效果得到改善，同直流脱水的优点，使原油脱水效果得到改善，同时极间电压的成倍降低，使双重电场脱水的电耗时极间电压的成倍降低，使双重电场脱水的电耗大幅度降低。大幅度降低。24 我国早期在玉门使用的脱水器为常压储我国早期在玉门使用的脱水器为常压储罐形电脱水器，即在立式常压储罐内安装罐形电脱水器，即在立式常压储罐内安装几组

16、脱水电极。后来由于原油蒸发损耗太几组脱水电极。后来由于原油蒸发损耗太大，在大庆油田开发初期被立式圆筒形耐大，在大庆油田开发初期被立式圆筒形耐压脱水器所取代，近年来，各油田广泛采压脱水器所取代，近年来，各油田广泛采用大型卧式耐压脱水器。用大型卧式耐压脱水器。25 卧式电脱水器中含水原油由管卧式电脱水器中含水原油由管4进入脱水器内进入脱水器内油水界面以下的分配头。由分配头流出的含水原油水界面以下的分配头。由分配头流出的含水原油经水洗除去游离水后，自下而上沿水平截面均油经水洗除去游离水后，自下而上沿水平截面均匀地经过电场空间。在高压电场下，从原油中分匀地经过电场空间。在高压电场下，从原油中分出的水滴

17、沉降至脱水器底部，经放水排空口排出。出的水滴沉降至脱水器底部，经放水排空口排出。净化原油经顶部管线排出。在油层和水层间，通净化原油经顶部管线排出。在油层和水层间，通常有常有50100毫米厚的油水共存段。毫米厚的油水共存段。26 卧式电脱水器结构示意图卧式电脱水器结构示意图1壳体；壳体；2接电装置；接电装置；3电极组；电极组；4人孔口；人孔口；5进进液管；液管；6进油管：进油管：7冲砂装置；冲砂装置；8进液装置；进液装置；9接地接地电极板；电极板；10中间分配箱；中间分配箱；11分配箱；分配箱；12检修平台检修平台27增加容器长度，可增加脱水器容积，减少增加容器长度，可增加脱水器容积，减少设备台

18、数；设备台数；有很大的水平截面积，可设置电场，处理有很大的水平截面积，可设置电场，处理能力明显提高；能力明显提高；水滴的沉降距离短，有利于水滴分出水滴的沉降距离短，有利于水滴分出和和提提高净化油质量。但排砂和清除底部油泥较高净化油质量。但排砂和清除底部油泥较为困难。为困难。28 根据油品性质和实践经验，应本着技术根据油品性质和实践经验，应本着技术先进、经济合理和安全适用等原则，选用供先进、经济合理和安全适用等原则，选用供电方式。根据电方式。根据原油电脱水设计规范的规原油电脱水设计规范的规定，原油电脱水的供电方式，应优先采用交定，原油电脱水的供电方式，应优先采用交直流双重电场，亦可采用直流电场或

19、交流电直流双重电场，亦可采用直流电场或交流电场。场。29轻质原油、中质原油轻质原油、中质原油的的水含量指标应小于水含量指标应小于或等于或等于0.5（质量）；（质量）；重质重质原油的原油的水含量指标应小于或等于水含量指标应小于或等于2.0（质量）。（质量）。从电脱水器脱出的污水，含油一般不大于从电脱水器脱出的污水，含油一般不大于0.5。经隔油措施或除油系统后的污水，。经隔油措施或除油系统后的污水，其油含量应不超过其油含量应不超过 1000mg/L。30电脱水器的操作温度电脱水器的操作温度电脱水器的操作压力电脱水器的操作压力原油含水率原油含水率电脱水器的处理能力电脱水器的处理能力31 应本着节能的

20、原则，在达到脱水质量要求应本着节能的原则，在达到脱水质量要求的前提下，尽可能地对原油乳状液少加热或的前提下，尽可能地对原油乳状液少加热或不加热。不加热。电脱水操作温度应根据原油的粘温特性确电脱水操作温度应根据原油的粘温特性确定，宜使原油的运动粘度在低于定，宜使原油的运动粘度在低于50mm2/s的的条件下进行脱水。条件下进行脱水。32确定电脱水操作压力时，其压力应比操作确定电脱水操作压力时，其压力应比操作温度下的原油饱和蒸汽压高温度下的原油饱和蒸汽压高0.15MPa。脱水器的操作压力常受集输系统压力的脱水器的操作压力常受集输系统压力的制约。目前，我国多数油田采用低压集输系制约。目前，我国多数油田

21、采用低压集输系统，脱水器的操作压力一般在（统，脱水器的操作压力一般在（1.53.0）105Pa范围内。范围内。33进入电脱水器的原油乳状液的含水率太高，进入电脱水器的原油乳状液的含水率太高，例如超过例如超过4050时，由于乳状液导电率的时，由于乳状液导电率的上升，不易维持稳定的电场，使脱水质量急上升，不易维持稳定的电场，使脱水质量急剧降低。剧降低。进入电脱水器的较适宜的含水率为进入电脱水器的较适宜的含水率为1530。34电脱水器的处理能力，应根据原油乳状液电脱水器的处理能力，应根据原油乳状液处理的难易程度确定其在电脱水器内的停留处理的难易程度确定其在电脱水器内的停留时间，停留时间一般为时间，停留时间一般为40min，稠油一般不稠油一般不超过超过60min。单台单台电脱水器的处理能力按下电脱水器的处理能力按下式计算：式计算：tVQi35 Q单台电脱水器处理的原油流量，单台电脱水器处理的原油流量，m3/（h台）；台）；Vi电脱水器空罐容积，电脱水器空罐容积，m3/台；台；t原油在电脱水器内的停留时间，原油在电脱水器内的停留时间，h。由含水原油体的总体积流量和单台电由含水原油体的总体积流量和单台电脱水器处理能力确定电脱水器的台数。脱水器处理能力确定电脱水器的台数。电电脱水器台数的设置一般不少于脱水器台数的设置一般不少于 2台，不多台，不多于于 6台。台。