原油的脫鹽脫水

3.2.1原油的脫鹽脫水1、鹽與水的來源四、原油的脫鹽脫水水的來源地下水，采油注水。經(jīng)油田脫水后仍不完全，仍存在游離態(tài)或乳化態(tài)水，水含量大約在0.1~1.0%。鹽的來源水中含有的無機(jī)鹽，含油層礦物質(zhì)溶出，NaCl為主；鹽-水存在形式以鹽溶液狀態(tài)存在，水滴懸浮在油中，水滴表面形成乳化膜，油水難以分離采油廠的油-氣-水三相分離罐2、原油中含水與鹽的危害四、原油的脫鹽脫水含水的危害耗能大，每蒸發(fā)1噸水將多消耗約0.1噸燃煤或燃料油；水的氣化體積大，占用設(shè)備氣相空間；給運輸增加負(fù)擔(dān)。含鹽的危害易形成鹽垢，影響傳熱，增加燃料消耗，甚至堵塞換熱管道。腐蝕設(shè)備，造成設(shè)備泄漏，甚至停工停產(chǎn)。主要原因是鹽的水解脫鹽脫水技術(shù)指標(biāo)含鹽量小于3毫克/升，含水量小于0.2％3、原油脫鹽脫水原理四、原油的脫鹽脫水破乳原油中含環(huán)烷酸、膠質(zhì)等是形成穩(wěn)定乳化膜，將水包裹其中；脫水的關(guān)鍵是破壞穩(wěn)定的乳化膜，脫水的同時鹽也一起脫去；向原油注入破乳劑，以破壞穩(wěn)定的乳化膜。破乳劑種類及加入量：聚醚類如RO(CH2CH2O)nH聚酰胺類如R-CON-N(CH2CH2OH)2聚酯類如RCO(CH2CH2O)nOH加入量10-20PPM乳化液破乳過程示意圖3、原油脫鹽脫水原理四、原油的脫鹽脫水電凝聚水滴在電場力作用下，形成橢圓球體，隨著電場強(qiáng)度增大，其偏心率變大，水滴變尖，然后再加入適量破乳劑，借助電場力作用，使微小液滴聚結(jié)成大水滴，最后利用油水比重差，沉降脫除。原油加熱：為降低原油粘度，便于水滴凝聚于沉降，進(jìn)罐原油需換熱升溫。多級脫鹽脫水，保證停留時間，保證鹽、水去除率高壓電場中水滴偶極聚結(jié)示意4、電脫鹽脫水的工藝流程四、原油的脫鹽脫水加破乳劑、洗滌水閥門與管道混合電脫鹽罐高電壓二次脫鹽脫水5、電脫鹽脫水的主要設(shè)備四、原油的脫鹽脫水電脫鹽罐主要由外殼、電極板、原油分配器等組成；上下極板通電，在兩層電極板之間形成一個強(qiáng)電場區(qū)，此區(qū)域加速破乳；下層電極板與下面的水面之間又形成一個弱電場區(qū)，此區(qū)域促進(jìn)水滴聚結(jié)；原油分配器保證原油均勻垂直地向上流動臥式電脫鹽罐結(jié)構(gòu)5、電脫鹽脫水的主要設(shè)備四、原油的脫鹽脫水變壓器根據(jù)電脫鹽的特點及使用環(huán)境，需采用防爆高阻抗變壓器；破乳劑油水混合設(shè)備可調(diào)壓差的混合閥；靜態(tài)（管道）混合器；煉油廠電脫鹽脫水系統(tǒng)3.2.2原油蒸餾過程1、原油蒸餾的應(yīng)用五、原油蒸餾過程餾分分割預(yù)蒸餾、常減壓蒸餾產(chǎn)品精制催化裂化、延遲焦化產(chǎn)品分離催化重整產(chǎn)品蒸餾加氫精制產(chǎn)品蒸餾產(chǎn)品質(zhì)量評價用恩氏蒸餾實驗結(jié)果，檢測油品質(zhì)量的好壞原油蒸餾貫穿幾乎整個煉油過程2、原油蒸餾的類型五、原油蒸餾過程閃蒸——平衡冷凝閃蒸：原料油加熱至部分汽化的溫度，經(jīng)過減壓閥減壓，達(dá)到一定的溫度和壓力，使氣/液兩相在接近平衡情況下迅即分離，得到相應(yīng)的氣相和液相產(chǎn)物，此過程即為閃蒸。平衡冷凝：閃蒸的逆過程。例如原油精餾塔頂氣相餾出物，經(jīng)過一次冷凝冷卻后進(jìn)入接受罐，此時汽油餾分冷凝為液相，而C5以下則仍為氣相。閃蒸和平衡冷凝分離效果粗略。2、原油蒸餾的類型五、原油蒸餾過程簡單蒸餾（漸次汽化）液體混合物在蒸餾釜中被加熱，當(dāng)溫度到達(dá)混合物的泡點溫度時，液體即開始汽化，生成微量蒸氣生成的蒸氣同步被引出并經(jīng)冷凝冷卻后收集起來，同時液體繼續(xù)加熱，繼續(xù)生成蒸氣并被引出隨著加熱溫度的升高，由于形成的蒸氣不斷被引出，相繼形成的蒸氣中輕組分的濃度逐漸降低，而殘存液相中重組分的濃度則不斷增大。應(yīng)用：恩氏蒸餾測定油品質(zhì)量2、原油蒸餾的類型五、原油蒸餾過程精餾具有汽化段、精餾段、提餾段、塔頂冷凝冷卻設(shè)備、塔底再沸器、塔板或填料沿著精餾塔高度建立了兩個梯度：①溫度梯度，即自塔底至塔頂溫度逐級下降，②濃度梯度，即氣、液相物流的輕組分濃度自塔底至塔頂逐級增大多次的氣、液相逆流接觸，最后在塔頂?shù)玫捷^純的輕組分，而在塔底則得到較純的重組分分離精度與分離效率高3、原油精餾塔的特點五、原油蒸餾過程產(chǎn)品分離精度要求較低對于石油精餾，一般只要求其產(chǎn)品有規(guī)定沸程的餾分，而不要求某個單獨組分純度很高的產(chǎn)品精餾裝置集成化一個精餾塔實現(xiàn)多產(chǎn)品功能，精餾段抽出幾個側(cè)線產(chǎn)品精餾型式多樣化催化裂化精餾塔只有精餾段，沒有提餾段常減壓側(cè)線采出汽提塔只有提餾段，沒有精餾段4、原油常減壓蒸餾工藝流程五、原油蒸餾過程常減壓工藝特點對分餾精確度要求不高需要提高餾分油的蒸出率；工藝規(guī)模大，年處理量上千萬噸；節(jié)能、設(shè)備、成本、安全考慮常減壓蒸餾雙塔流程常壓爐——常壓塔：產(chǎn)出汽煤柴油減壓爐——減壓塔：產(chǎn)出重餾分油4、原油常減壓蒸餾工藝流程五、原油蒸餾過程三塔流程4、原油常減壓蒸餾工藝流程五、原油蒸餾過程三塔流程初餾塔的作用：拔出原油中的輕汽油餾分過程：從罐區(qū)來的原油經(jīng)過脫鹽脫水后，再經(jīng)過換熱，溫度達(dá)到210～250℃，這個時候較輕的組分已經(jīng)氣化，氣液混合物一起進(jìn)入初餾塔，塔頂餾出輕汽油餾分，塔底物料稱為拔頭原油。效果：減少了進(jìn)入常壓塔的物流流量，增大整個裝置的處理能力，同時初餾塔汽油餾分的蒸出溫度低，可以降低裝置能耗4、原油常減壓蒸餾工藝流程五、原油蒸餾過程三塔流程常壓塔的作用：提取輕質(zhì)餾分油過程：拔頭原油經(jīng)換熱、常壓爐加熱至360～370℃，形成的氣液混合物進(jìn)入常壓塔，塔頂壓力一般為130～170千帕。塔頂出汽油餾分，塔頂物流部分作為回流，部分作為汽油餾分采出。常壓塔可設(shè)3～4個側(cè)線，這些側(cè)線餾分可生產(chǎn)溶劑油、航空煤油、輕柴油、重柴油等4、原油常減壓蒸餾工藝流程五、原油蒸餾過程三塔流程減壓塔的作用：蒸出重質(zhì)餾分油過程：常壓重油溫度350℃左右，泵送減壓爐加熱達(dá)390～420℃后送入減壓塔。減壓塔頂?shù)膲毫?～5千帕，為了保證減壓塔的真空度，減壓塔頂不出產(chǎn)品，直接與抽真空設(shè)備聯(lián)接，并采用頂循環(huán)回流方式降低塔頂管線壓力降。側(cè)線各餾分油經(jīng)換熱、冷卻后出裝置，作為二次加工的原料。減壓塔一般會設(shè)2～3個側(cè)線，不設(shè)置汽提塔。5、常壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程復(fù)合塔結(jié)構(gòu)原油通過常壓蒸餾要切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等五種產(chǎn)品。在石油精餾中，產(chǎn)品分離精確度要求不高，產(chǎn)品本身仍然是混合物，因此可以把這幾個塔組合成一個塔。如圖所示，這等于把四個簡單精餾塔重疊起來，其精餾段相當(dāng)于四個簡單塔的精餾段疊加，而其提餾段相當(dāng)于第四個簡單塔的提餾段，稱為復(fù)合塔。5、常壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程汽提塔和汽提段在常壓塔外，為側(cè)線設(shè)汽提塔。在汽提塔底部吹入少量過熱蒸氣，降低側(cè)線產(chǎn)品的油氣分壓，使較輕餾分汽化而返回常壓塔。這樣既可達(dá)到分離要求，也很簡便。各側(cè)線汽提塔重疊起來，但相互之間是隔開的。常壓塔底溫度一般在350℃左右，如果用再沸器的話，很難找到合適的熱源，因此在塔底吹入過熱蒸氣，使塔底輕餾分汽化后返回精餾段，這就是塔底汽提段。其目的是提高常壓塔拔出率、減輕減壓塔負(fù)荷。5、常壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程氣液負(fù)荷分布規(guī)律常壓塔頂和塔底之間的溫差達(dá)250℃左右，不符合恒分子流的前提條件。常壓塔內(nèi)的氣/液摩爾流量沿塔高變化很大。精餾段自下而上，溫度逐板下降，氣/液相摩爾流量逐漸增大。到塔頂?shù)谝?、二層塔板之間，氣相負(fù)荷達(dá)到最大值。經(jīng)過第一板后，氣相負(fù)荷顯著減小。塔頂?shù)睦浠亓鹘?jīng)第一板后變成了熱回流，液相回流量達(dá)到最大值。在這以后自上而下，液相流量逐板減小。每經(jīng)過一層側(cè)線抽出板，液相負(fù)荷均有突然的下降，其減少的量相當(dāng)于側(cè)線抽出量。在汽提段，由上而下，液相和氣相負(fù)荷越來越小。輕質(zhì)油汽化所需要的熱量，主要靠液相本身來提供，因此液體向下流動時溫度逐板下降。5、常壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程氣液負(fù)荷分布規(guī)律不均勻5、常壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程塔頂油氣二級冷凝冷卻為了減少傳熱面積，采用二級冷凝冷卻方案。首先將塔頂油氣從110℃冷凝到55℃，將回流部分送回塔內(nèi)，然后將出裝置的產(chǎn)品部分，進(jìn)一步冷卻到40℃以下的安全溫度。第一級冷凝，集中了絕大部分熱負(fù)荷，而此時傳熱溫差較大，需要的傳熱面積就較少。第二級冷卻，雖然傳熱溫差較小，但其熱負(fù)荷大大降低，傳熱面積也大大減少。二級冷凝冷卻方案，所需的總傳熱面積比一級冷凝冷卻方案小得多。5、常壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程塔頂循環(huán)回流從下層塔板抽出物流，經(jīng)冷卻后再送回塔中，物流在整個過程中都是處于液相，借助于塔外循環(huán)換熱器取走回流熱，構(gòu)成循環(huán)回流。塔頂?shù)难h(huán)回流的主要作用為： 1、塔頂循環(huán)回流的溫度，便于熱量回收；

2、大大減少塔頂冷凝冷卻器的熱負(fù)荷；5、常壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程中段循環(huán)回流循環(huán)回流設(shè)在精餾塔的中部，主要用于調(diào)整塔內(nèi)的氣、液相負(fù)荷沿塔高分布不均勻。在塔的中部取走部分回流熱，則其上部回流量可以減少，從而使全塔沿塔高的氣、液相負(fù)荷分布比較均勻，采用中段循環(huán)回流，可以提高塔的生產(chǎn)能力。中段循環(huán)回流熱流溫度高，有利于熱量回收利用。圖中顯示了采用中段循環(huán)回流前后，塔內(nèi)氣、液相負(fù)荷分布的變化情況。6、減壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程原料特點與操作條件高沸點餾分油，如裂化原料和潤滑油餾分等，都存在于常壓塔底重油中。要想從重油中分出這些餾分，在常壓條件下必須將重油加熱到較高溫度。大分子烴類，在450℃以上會發(fā)生熱裂解反應(yīng)，生成較多烯烴，使餾出油品變質(zhì)，同時伴隨有縮合反應(yīng)發(fā)生結(jié)焦，影響正常生產(chǎn)。由于物質(zhì)的沸點隨壓力的減小而降低，因此在負(fù)壓下加熱常壓重油，上述高沸點餾分就會在較低的溫度下氣化，從而避免了高沸點餾分的裂解。減壓塔的最大特征在于減壓操作。減壓塔頂采用了抽真空設(shè)備，使塔頂?shù)膲毫档綆讉€kPa6、減壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程減壓精餾塔的特點減壓精餾塔塔徑大。在盡量減少油料發(fā)生熱解反應(yīng)條件下，盡可能多地拔出餾分油，因此要求塔內(nèi)壓力低，導(dǎo)致氣體體積增大，塔徑變大。塔板數(shù)少、壓降小、真空度高。抽真空設(shè)備設(shè)置在塔頂，為了提高進(jìn)料段的真空度，降低塔的壓降，需要減少塔板數(shù)量。為降低塔壓降，減壓塔較多采用壓降較小的篩板塔、填料塔結(jié)構(gòu)，或采用填料塔與篩板塔混合結(jié)構(gòu)。燃料型減壓塔6、減壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程減壓塔分燃料型和潤滑油型燃料型減壓塔對分離精確度要求低，塔板數(shù)可進(jìn)一步減少。潤滑油型減壓塔要求具有較高的分離精確度，一般塔板數(shù)較多，部分采用填料塔形式。一般采用三級蒸汽噴射或機(jī)械式真空泵提高塔頂?shù)恼婵斩?。潤滑油型減壓塔燃料型減壓塔6、減壓塔的工藝特征五、原油蒸餾過程縮短渣油在塔內(nèi)停留時間減壓塔底溫度390℃左右，塔底減壓渣油停留時間過長，分解和反應(yīng)會產(chǎn)生不凝氣，使塔的真空度下降，塔底縮合結(jié)焦影響塔的正常操作。減壓塔底常采用減小塔徑（即縮徑）的辦法，以縮短渣油在塔底的停留時間。如果減壓塔底溫度過高，還可以采用臨時噴入水蒸氣或急冷油的方式，促進(jìn)油氣蒸發(fā)、液體降溫。減壓塔頂不出產(chǎn)品，所以中段循環(huán)回流取熱量較多，減壓塔的上部氣相負(fù)荷較小，通常也采用縮徑的辦法，使減壓塔成為一個中間粗、兩頭細(xì)的精餾塔。7、原油蒸餾重要設(shè)備五、原油蒸餾過程蒸餾塔常壓塔多采用泡罩塔板與浮閥塔板。這類塔板液相分布均勻，傳質(zhì)效率高，處理能力大減壓蒸餾塔多采用篩板塔板或填料結(jié)構(gòu)，這類塔板氣相通量大，塔板壓降小加熱爐常壓加熱爐選擇圓筒爐,以價值低廉的渣油為燃料，加熱爐內(nèi)停留時間較長減壓加熱爐加熱溫度高，必須嚴(yán)格限制加熱爐內(nèi)的停留時間，避免原料在加熱爐內(nèi)分解結(jié)焦。爐型一般采用采用瓦斯氣為燃料的箱式爐。換熱器換熱介質(zhì)溫度高、溫差大，常采用管殼式浮頭式換熱器，以減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的設(shè)備泄漏3.2.3渣油的丙烷脫瀝青1、溶劑萃取的應(yīng)用場合六、渣油的丙烷脫瀝青減壓渣油除膠質(zhì)瀝青質(zhì)減壓渣油中烴類與瀝青質(zhì)沸點都極高，無法通過精餾來分離潤滑油成分提取溶劑精制、溶劑脫蠟芳烴抽提烷烴與芳烴沸點差很小，通過精餾分離能耗極高2、溶劑萃取原則六、渣油的丙烷脫瀝青溶解度差異溶質(zhì)在萃取劑中溶解度>溶質(zhì)在原溶液中溶解度，原溶液與萃取劑不互溶密度差異在操作條件下，溶劑和原料都應(yīng)處于液相狀態(tài)，而且兩者在混合后，能分成兩個液相層，這兩個液相層應(yīng)具有一定的密度差，以便于進(jìn)行重力分層萃取劑回收萃取過程中使用了大量的溶劑，這些溶劑要能夠循環(huán)使用以降低成本，因此要求所選用的溶劑，應(yīng)當(dāng)容易回收而且回收費用較低3、丙烷脫瀝青原理六、渣油的丙烷脫瀝青丙烷主要性質(zhì)丙烷是小分子烴類，常壓下沸點為-42度，臨界溫度97度，臨界壓力4.3兆帕。在常壓下是氣體，加壓到3到4兆帕能成為液體。液體丙烷與大分子烴類有良好的溶解性，但是對膠質(zhì)瀝青質(zhì)，以及雜原子化合物溶解度差，其溶解度性質(zhì)，滿足萃取原則1。液體丙烷的密度在0.3-0.4之間，其密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于渣油的密度（渣油的密度接近于1），其密度性質(zhì)滿足萃取原則2。丙烷脫瀝青以液態(tài)的丙烷為抽提溶劑，將渣油分離成含雜質(zhì)量較少的脫瀝青油（也就是大分子烴類），以及含油分較少的脫油瀝青（除烴類以外的其他雜質(zhì)）3、丙烷脫瀝青原理六、渣油的丙烷脫瀝青丙烷——渣油溶解原理圖分為三個區(qū)域，左下角與右下角，都是較重的渣油相區(qū)；整個上部區(qū)域，為較輕的丙烷相區(qū)幾個重要溫度點，23℃、40℃和97℃；溫度<23℃，大分子烴類與瀝青質(zhì)同步溶解，不能分離烴類與瀝青質(zhì)；在23~40℃，丙烷與渣油完全互溶，不能分離烴類與瀝青；溫度>97℃，丙烷變?yōu)闅鈶B(tài)，與渣油完全不溶，不能分離烴類與瀝青；溫度在40~80℃，烴類在丙烷中保持溶解狀態(tài)，而非烴類的瀝青質(zhì)在溫度升高時不斷析出，形成新的渣油相，這個溫度區(qū)間適合大分子烴類與膠質(zhì)瀝青質(zhì)分離。3、丙烷脫瀝青原理六、渣油的丙烷脫瀝青丙烷——渣油溶解原理圖第一臨界溶解溫度，渣油全部溶解；第二臨界溶解溫度，新渣油相重新出現(xiàn)；渣油組分溶解度：烷烴>環(huán)烷烴>多環(huán)芳烴>膠質(zhì)、瀝青質(zhì)；溫度超過第二臨界溫度，隨著溫度升高，最先析出膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，并按溶解度的大小，逐步析出溶解在丙烷中的烴類；第二臨界溶解溫度以下（<40℃），丙烷臨界溫度以上（>97℃）無法實現(xiàn)烴類與瀝青質(zhì)分離；只有在第二臨界溶解溫度與丙烷臨界溫度之間，丙烷對渣油中的飽和烴和單環(huán)芳烴溶解能力很強(qiáng)(在煉油廠中被稱為油分)，對多環(huán)和稠環(huán)芳烴溶解能力較弱，而對膠質(zhì)和瀝青質(zhì)很難溶解，即“溶油不溶瀝青”4、丙烷脫瀝青的工藝流程六、渣油的丙烷脫瀝青溶劑抽提部分溶劑抽提的任務(wù)是通過丙烷溶劑和渣油充分接觸，而將渣油的潤滑油組分溶解出來，使之與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分離。抽提塔內(nèi)分為兩段，下段為抽提段，上段為沉降段。原料(減壓渣油)經(jīng)換熱降溫至合適的溫度后進(jìn)入第一抽提塔的中上部，丙烷溶劑由抽提塔的下部進(jìn)入。由于兩相的密度差較大(油的相對密度約0.9~1.0，丙烷為0.35~0.4)，于是二者在塔內(nèi)逆流流動、接觸，并在轉(zhuǎn)盤攪拌下進(jìn)行抽提。渣油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)與少量溶劑形成重液相，向塔底沉降并從塔底抽出，經(jīng)溶劑回收后，得到脫油瀝青。油分與溶劑形成輕液相，經(jīng)升液管進(jìn)入沉降段。沉降段中有加熱管，以提高輕液相的溫度，使溶劑的溶解能力降低，保證輕液相中瀝青質(zhì)含量足夠低。4、丙烷脫瀝青的工藝