[发明专利]原油脱水的方法与设备

说明书

本发明涉及原油脱水的方法和设备。更具体的说，本发明涉及用微孔滤网过滤原油，滤网微孔破坏原油中油和水形成的乳化结构，使乳化液滴聚结，油、水各成一相，形成油和水之间界面，再分离出水，达到原油脱水脱盐的方法和设备。

地下采出原油含水含盐。特别是老油田，采出原油含水量高，必须在采油厂脱水，成为成品原油，才能进入炼厂。

进入炼厂原油含盐量并不高，但对精炼加工危害很大。特别是原油中所含氯化物，如氯化钠、氯化钙或氯化镁在精炼时转化成氯化氢，腐蚀设备；有微量硫化氢共存时，更加剧腐蚀。进入蒸馏设备之前，原油需要脱盐。另外，对要二次加工原油，为保护催化剂，则需要深度脱盐脱水，含盐低于3mg/升，含水低于0.3％。

国内外炼厂普遍使用电脱设备。为脱盐，进厂原油内先注入无盐水，再使油和水充分混合，盐分被萃取到水分中，形成油和水的乳化液，再破乳聚结液滴，分离出水相，脱水即脱盐。电脱设备不适用于高含水率原油，注入无盐水的量不能多，注水萃取和脱水脱盐过程，往往重复二次或多次，直到原油含水含盐量达到标准。

电脱设备内，靠高压电场(数千伏～30千伏)极化原油中乳化液滴，促进其移动、聚结，达到脱水目的。原油加热到100度C以上，降低黏度，减少液滴移动阻力，促进形成油、水界面。选择破乳剂，促使乳化液滴破乳、聚结。

电脱技术和设备成熟可靠，应用普遍。但是，需要高压电场；还要选择破乳剂；能耗高；占地面积大；不适合用于高含水量原油，单次注水量小，脱盐效率低；运行费用高、综合处理成本高。为控制脱盐成本，炼厂严格控制进厂原油含水率。

大多数老油井，靠水或蒸汽驱油，采出原油含水率都超过70％，甚至高达到90％以上。原油中含有的沥青质、胶质、石蜡等成分，起天然乳化剂作用；注入的水驱或蒸汽驱也含乳化剂；所以，采出原油中，有油水乳化液，或称乳化原油，也有明水。

采出原油，注入净水剂进第一沉降罐，自然沉降2～3天，明水净化从罐底排出，乳化原油从罐顶溢出。泵前注入破乳剂，乳化原油进入第二沉降罐破乳、沉降，油水各成一相后，水从罐底排出，成品油从顶部溢出。这种简明的脱水方法和设备一直在油田沿用。

令人遗憾的是，尽管针对不同成分原油，努力研究、合成、筛选出成百上千种破乳剂；但是，有些情况下，单靠破乳剂破乳脱水，成品原油含水率不能达标。

特别是富含沥青、胶质和石蜡，可能还含胶体粒径粘土的稠油和超稠油。常在沉降罐内形成三层，上层是溢出油，下层是排出水，中间形成高含水率乳化中间层；且其逐渐积累加厚。第一沉降罐和第二沉降罐都产生乳化中间层，如将其并入油中，增加产品油含水率，且造成成品油储罐也出现乳化层。如果将第一沉降罐的乳化中间层并入水中，不但损失油，且污染水。

对炼厂电脱设备，希望提高单次注水量和脱盐效率，降低运行费，节省能耗和避免高电压是研究课题。对油田采厂，降低成品原油含水率，特别是对富含沥青和胶质的稠油，一直是研究课题；沉降罐产生中间乳化层问题是业内广泛关注焦点。为此，人们努力研究、筛选破乳剂，也广泛探求新脱水方法。

外加机械力，使乳化原油高速旋转，利用油、水比重不同，受到的离心力不同，使油水分离，达到脱盐脱水的目的。离心机法和旋流器法脱水脱盐，都有效果。外加磁场、超声波场或微波场都对乳化原油破乳脱水有效果。但都还没有广泛应用。

杜荣熙撰文公开，用颗粒直径1～4mm、比表面0.68m²/克，有足够机械强度的亲水性硅酸盐多孔材料作为过滤材料，过滤乳化原油，使乳化原油破乳脱水，效果显著，已经工业化。但要定期更换过滤材料，再生过滤材料。

发明人用不锈钢滤网过滤原油，除去固体杂质；试图以此，增强破乳剂效果，解决乳化中间层问题时。意外发现，即使没有破乳剂，滤网就能破坏乳化结构，使乳化液滴破乳、聚结、形成油水界面。

进一步试验表明，微孔径不锈钢滤网或其它材质滤网，都有破乳效果。破乳效果与滤网材质无关，只与滤网孔径有关。用1～20微米孔径不锈钢滤网试验，孔径越小破乳效果越好。经过微米级不锈钢网过滤器过滤的乳化原油，从过滤器出口流到玻璃烧杯中就分成二相，形成油、水之间界面，底层是水，上层是原油。

对比试验表明，单独用滤网过滤破乳与单独使用破乳剂相比，滤网破乳后聚结成水的速度远比乳化剂破乳快；沉降脱水后，过滤破乳原油含水率并不高于乳化剂破乳原油。过滤破乳的效果至少与破乳剂相当，以破乳脱水速度论，远优于破乳剂的效果。