石油基礎(chǔ)知識(shí)-原油凈化

石油基礎(chǔ)知識(shí)一一原油凈化

世界上大部分油田是利用注水驅(qū)動(dòng)方式開采的，因而從油井生產(chǎn)出來的油氣

混合物中常含有大量的水和泥沙等機(jī)械雜質(zhì)，特別是油田的后期生產(chǎn)中，油

井出水量可達(dá)其產(chǎn)液量的90%以上，泥沙等機(jī)械雜質(zhì)亦多達(dá)1

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各油田所產(chǎn)原油的70?80%需進(jìn)行脫水。

一、原油凈化的必要性

原油和水在油層內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，常攜帶并溶解大量的鹽類，如氯化物（氯化鉀、

氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣）、硫酸鹽、碳酸鹽等。在油田開發(fā)初期，原油中

含水很少或基本上不含水，這些鹽類主要以固體結(jié)晶形式懸浮于原油中。進(jìn)

入中、高含水開采期時(shí)，則主要溶解于水中。原油中含水、含鹽、含泥沙等

雜質(zhì)會(huì)給原油的集輸和煉制帶來很多麻煩和危害，主要是：

1、增大了液流的體積流量，降低了設(shè)備和管路的有效利用率，特別是在高

含水的情況下更顯得突出。

2、增加了輸送過程中的動(dòng)力消耗。由于輸液量增加，油水混合物密度增大,

而且水還常以微粒水珠存在于原油中，形成粘度較純?cè)惋@著增大的乳狀

液，使輸油離心泵工作性能變壞，泵效降低，動(dòng)力消耗急劇增大。

3、增加了升溫過程中的燃料消耗。原油集輸過程中，為滿足工藝要求，常

對(duì)原油加熱升溫。由于原油含水后輸液量增加，而且水的比熱約為原油的2

倍，故在含水原油升溫過程中燃料的消耗也將隨原油含水量的增加而急劇增

大，其中相當(dāng)一部分熱能白白消耗在水的加熱升溫上，造成燃料的極大浪費(fèi)。

4、引起金屬管路和設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕。當(dāng)含水原油中碳酸鹽含量較高時(shí)，

會(huì)在管路、設(shè)備和加熱爐的內(nèi)壁上形成鹽垢，減小管路流道面積，降低加熱

爐的熱效率。結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)甚至能堵塞加熱爐受熱管的流道，造成加熱爐爆炸。

當(dāng)?shù)貙铀泻新然V、氯化鈣、氯化鋁、氯化鋼時(shí)，會(huì)因水解放出對(duì)金屬

腐蝕性很強(qiáng)的氯化氫。原油中所含的硫化物受熱分解，會(huì)產(chǎn)生硫化氫，遇到

水時(shí)硫化氫與鐵反應(yīng)生成硫化亞鐵。當(dāng)有氯化氫存在時(shí)，硫化亞鐵會(huì)再與氯

化氫反應(yīng)，這樣交替反應(yīng)的結(jié)果，就會(huì)使設(shè)備和管路受到強(qiáng)烈腐蝕。另外，

原油中所含的泥沙等固體雜質(zhì)會(huì)使泵、管路和其他設(shè)備產(chǎn)生激烈的機(jī)械磨

損。

5、影響原油煉制工作的正常進(jìn)行。

由于上述種種原因，必須在油田上及時(shí)地對(duì)含水、含鹽、含機(jī)械雜質(zhì)地原油

進(jìn)行凈化處理，使之成為合格地商品原油出礦。由于原油中所含的鹽類和機(jī)

械雜質(zhì)大部分溶解或懸浮于水中，原油的脫水過程實(shí)際上是降低原油含鹽量

和機(jī)械雜質(zhì)的過程。SY7513-88《出礦原油技術(shù)條件》規(guī)定了出礦合格原油

的質(zhì)量含水量，其指標(biāo)列于表3—1。原油進(jìn)常壓蒸儲(chǔ)裝置前，還需進(jìn)一步脫

水、脫鹽，國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的煉廠要求進(jìn)裝置的原油含水不大于0.1%,含鹽

量不大于3?5mg/L。當(dāng)原油含鹽量達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)時(shí)，常先向原油中摻入

2?5%（與原油的質(zhì)量比）的淡水，對(duì)原油進(jìn)行洗滌，使以固體結(jié)晶形態(tài)存

在的鹽類溶解于水中，然后再脫水，使原油含鹽量降低至允許的范圍內(nèi)。

表3—1出礦原油技術(shù)條件

項(xiàng)目原油類別試驗(yàn)方法

石蠟基石蠟一中間基中間基中間一石蠟基中間一環(huán)烷基環(huán)烷基環(huán)烷基一

中間基關(guān)鍵組分分類

含水量（重）%不大于0.51.02.0GB260

鹽含量，mg/L實(shí)測(cè)GB66532

飽和蒸氣壓，kPa在儲(chǔ)存溫度下低于油田當(dāng)?shù)卮髿鈮篏B11059

注：①原油的儲(chǔ)存、運(yùn)輸按SY2000執(zhí)行

②原油的取樣按GB4765

二、原油脫水的基本方法

原油與水互不相容，物理、化學(xué)性質(zhì)均有較大差異。但是，由于原油與水并

非簡(jiǎn)單地混和在一起，而是處于相當(dāng)穩(wěn)定地乳狀液狀態(tài)，不能采用一般的分

離方法就能把水從原油中脫出，因而多年來人們研究了多種原油脫水工藝技

術(shù)。原油脫水的基本方法與原理如下：

1、沉降分離脫水

水滴在原油中的沉降速度受油品粘度、水滴微粒直徑等影響，斯托克斯

(Stokes)定律描述了沉降分離的基本規(guī)律：

(3-1)

式中----水滴均勻沉降速度，m/s；

----水滴直徑，m；

——原油粘度，Pa-s；

、----分別為水和油的密度，kg/m3o

由公式(3—1)可以看出，沉降速度與原油中水滴直徑的平方成正比；與水、

油密度差成正比；與原油粘度成反比。以該公式為指導(dǎo)，人們研究出如下提

高油水分離效率的方法：

(1)增大水滴直徑的方法。如添加化學(xué)破乳劑，降低乳狀液的穩(wěn)定性；采

用高壓電場(chǎng)處理油包水型(W/0)乳狀液；利用電磁場(chǎng)對(duì)W/0型乳狀液進(jìn)

行交變振蕩破乳；利用親水憎油固體材料使W/0型乳狀液的水滴在其表面

濕潤(rùn)。

(2)擴(kuò)大水、油密度差的方法。如選擇合適的溫度，使油、水密度差增大;

在油氣分離過程中，降低壓力，使原油中少量的氣泡膨脹，密度降低。

(3)降低原油粘度的方法。如采用加熱的方法，以降低原油粘度。

(4)采用旋流分離器，提高油水分離速度。

2、原油熱化學(xué)脫水

熱化學(xué)脫水是在一定條件下向原油乳狀液中添加化學(xué)破乳劑，使其到達(dá)原油

乳狀液的油水界面上，降低界面張力，破壞油水的乳化狀態(tài)，破乳后的水珠

相互聚結(jié)并沉降分離。熱化學(xué)脫水是目前各油田廣泛采用的原油脫水方法之

O

3、原油電脫水

原油電脫水是利用高強(qiáng)度電場(chǎng)作用于原油乳狀液，使乳狀液的水珠聚結(jié)。通

過聚結(jié)，原油中的水珠相互合并，粒徑增大，從原油中沉降分離出來。

用于電脫水的電源有交流電、直流電、交直流電和脈沖供電等。在交流電場(chǎng)

中主要是使乳狀液的水珠振蕩聚結(jié)和偶極聚結(jié)；在直流電場(chǎng)中，除發(fā)生偶極

聚結(jié)外，電泳聚結(jié)起主導(dǎo)作用；在交直流二重電場(chǎng)中，上述數(shù)種聚結(jié)都存在;

脈沖供電是向電極間斷送電，除促使振蕩聚結(jié)和偶極聚結(jié)外，目的在于避免

電場(chǎng)中電流的大幅度增長(zhǎng)，可平穩(wěn)操作和節(jié)約電能。電脫水法一般適用低含

水量的原油脫水。

4、潤(rùn)濕聚結(jié)破乳脫水

潤(rùn)濕聚結(jié)破乳脫水主要是采用一種不易為油所潤(rùn)濕的固體材料?，利用這種材

料的特性使原油中的水珠在固體材料表面聚結(jié)，達(dá)到破乳目的。潤(rùn)濕聚結(jié)僅

對(duì)穩(wěn)定性差的W/0型乳狀液的水珠或游離水起作用，采用時(shí)必須先向乳狀

液中添加化學(xué)破乳劑，且多用在將高含水原油處理為低含水原油的過程中。

第二節(jié)原油乳狀液

原油中所含的水分，有的在常溫下用簡(jiǎn)單的沉降法短時(shí)間內(nèi)就能從原油中分

離出來，這類水稱為游離水；有的則很難用沉降法從油中分離出來，這類水

稱乳化水，它與原油的混合物稱油水乳狀液，或原油乳狀液。乳化水需專門

的措施才能脫出。

一、原油乳狀液的類型和鑒別方法

兩種（或兩種以上）不互溶（或微量互溶）的液體，其中一種以極小的液滴

分散于另一種液體中，這種分散物系稱為乳狀液。乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。

原油和水構(gòu)成的乳狀液主要有兩種類型：一種是水以極微小的顆粒分散于原

油中，稱為“油包水”型乳狀液，用符號(hào)W/0表示，此時(shí)水是內(nèi)相或稱分散相，

油是外相或稱分散介質(zhì)，因外相液體是相互連接的，故又稱連續(xù)相；另一種

是油以極微小顆粒分散于水中，稱為“水包油”型乳狀液，用符號(hào)0/W表示，

此時(shí)油是內(nèi)相，水是外相。此外，還有多重乳狀液，油包水包油型、水包油

包水型等，分別以0/W/0和W/O/W表示。

除油田開發(fā)的高含水期外，世界上各油田所遇到的油水乳狀液絕大多數(shù)屬于

油包水型乳狀液，其內(nèi)相水滴的直徑一般在0.1微米以上，在普通顯微鏡下

可觀察到內(nèi)相液滴的存在。圖3—1即為油水乳狀液的顯微照相圖。由圖看

出，油水乳狀液內(nèi)相顆粒直徑大小不等，分布也很紊亂。以下將著重討論

W/O型原油乳狀液。

油水乳狀液的類型可用染色法、沖淡法、電導(dǎo)法和顯微鏡觀察等方法確定。

染色法是在乳狀液中加入少量只溶于油、不溶于水的染料?，輕輕搖動(dòng)，若整

個(gè)乳狀液呈現(xiàn)染料的顏色，則說明連續(xù)相為油，即為W/0型，若只有分散

的液滴呈染料的顏色，則說明分散相為油，即為0/W型。染色法用于鑒別

常為黑色的原油乳狀液有一定困難。沖淡法是根據(jù)乳狀液易為連續(xù)相液體所

沖淡的特點(diǎn)來確定乳狀液的類別。鑒別方法是將兩滴乳狀液分開放在玻璃板

上，取形成此乳狀液的兩種液體——油和水，分別滴在兩滴乳狀液中，輕輕

攪拌，易于和乳狀液攙和者則為連續(xù)相介質(zhì)。電導(dǎo)法是利用油和水的電導(dǎo)不

同來判別乳狀液類型，原油導(dǎo)電能力很差，因此測(cè)定電導(dǎo)即可確定乳狀液連

續(xù)相為何種液體所構(gòu)成。此外，利用原油和水透光性的差別，在顯微鏡下也

容易確定乳狀液內(nèi)相介質(zhì)的類型。

二、形成原油乳狀液的必要條件

形成穩(wěn)定乳狀液必須具備下述條件：1、系統(tǒng)中必須存在兩種以上互不相溶

（或微量相溶）的液體；2、要有強(qiáng)烈的攪動(dòng)，使一種液體破碎成微小的液

滴分散于另一種液體中；3、要有乳化劑存在，使微小液滴能穩(wěn)定地存在于

另一種液體中。

三、原油乳狀液的生成和預(yù)防措施

原油中含水并含有某些天然乳化劑是生成原油乳狀液的內(nèi)在因素。原油中所

含的天然乳化劑主要有瀝青、膠質(zhì)、環(huán)烷酸、脂肪酸、氮和硫的有機(jī)物、石

蠟、粘土、砂粒等。它們中的多數(shù)具有親油憎水性質(zhì)，因而一般生成穩(wěn)定的

W/0型原油乳狀液。原油與水在油層中向井底流動(dòng)時(shí)，其速度很慢，一般不

會(huì)產(chǎn)生乳狀液。當(dāng)油水混合物沿油管由井底向地面流動(dòng)時(shí)，隨著壓力的降低,

溶解在油中的伴生氣不斷析出，氣體體積不斷膨脹，從而會(huì)對(duì)油、水產(chǎn)生破

碎和攪動(dòng)作用。當(dāng)油、氣、水混合物通過自噴井油嘴時(shí)，流速猛增，壓力急

劇下降并伴隨有溫度的降低，使油水充分破碎，形成較為穩(wěn)定的乳狀液。

在可能的情況下，提高油田地面集輸系統(tǒng)和油氣分離器的壓力，減小油嘴前

后壓差，有助于減少乳狀液的生成。

油、氣、水在地面集輸過程中，多相混輸管路、離心泵、彎頭、三通、閥件

等均會(huì)對(duì)混合物產(chǎn)生攪動(dòng)，促使乳狀液的生成。因而，在地面集輸系統(tǒng)的規(guī)

劃、設(shè)計(jì)和日常操作管理中應(yīng)盡量避免混合物的激烈攪動(dòng)。如管徑不宜太??；

盡量減少?gòu)濐^、三通、閥件等局部阻力；能利用地形輸送的地方不要用泵；

往復(fù)泵效率高、速度低，從防止乳狀液生成的角度衡量?jī)?yōu)于離心泵；盡早分

出混合物中的伴生氣；注意各種閥門，特別是油氣分離器排液閥的嚴(yán)密性等

等。

四、原油乳狀液的性質(zhì)

原油乳狀液的主要物理一化學(xué)性質(zhì)有：分散度、粘度、密度、電學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)

定性等。

1、分散度

分散相在連續(xù)相中的分散程度稱為分散度。分散度用內(nèi)相顆粒平均直徑的倒

數(shù)表示。此外，也常用內(nèi)相顆粒平均直徑或內(nèi)相顆?？偙砻娣e與總體積的比

值，即比表面積表示。

按分散度的大小不僅可以區(qū)別乳狀液、膠體溶液和真溶液，而且乳狀液分散

度的大小還直接影響到它的其他性質(zhì)。因而，分散度是乳狀液的重要性質(zhì)之

O

2、粘度

影響乳狀液粘度的因素很多，主要有：（1）外相粘度；（2）內(nèi)相的體積濃

度；（3）溫度；（4）乳狀液的分散度；（5）乳化劑及界面膜的性質(zhì)；（6）

內(nèi)相顆粒表面帶電強(qiáng)弱等。此外，有的文獻(xiàn)認(rèn)為，內(nèi)相粘度對(duì)乳狀液的粘度

也有一定影響。

原油粘度越大，生成W/0型乳狀液后其粘度也越大。乳狀液粘度與溫度的

關(guān)系同原油類似，隨溫度的升高而降低。

原油乳狀液粘度隨含水率的變化卻呈現(xiàn)較為復(fù)雜的關(guān)系。含水率較低時(shí)，乳

狀液的粘度隨含水率的增加而緩慢上升；含水率較高時(shí)，粘度迅速上升；當(dāng)

含水率超過某一數(shù)值時(shí)，粘度乂迅速下降，此時(shí)W/0型乳狀液相為0/W型

或W/O/W型乳狀液。此后，隨含水率的進(jìn)一步增加，油水混合物的粘度變

化不大。

3、密度

原油含水、含鹽后，其密度顯著增大。若已知乳狀液體積含水率、原油和

含鹽水的密度分別為和，則原油乳狀液的密度可按下式確定。

（3-2）

式中、——分別為油和水的體積，米3。

4、電學(xué)性質(zhì)

純態(tài)時(shí)，水和原油都是很好的電介質(zhì)，原油的導(dǎo)電率為10-8?10-13西門子

/米，而水的導(dǎo)電率為10-5?10-6西門子/米。當(dāng)水中溶有少量酸、堿、鹽類

時(shí)，其電導(dǎo)率成數(shù)十倍地增加。因此，原油乳狀液的電導(dǎo)率除取決于其含水

率和水顆粒的分散度外，在很大程度上決定于水中的含鹽、含酸、含堿量。

乳狀液的電導(dǎo)率還隨溫度的增高而增大。

介電系數(shù)是乳狀液另一項(xiàng)重要的電性質(zhì)。原油的介電系數(shù)=2,水的介電系

數(shù)約為油的40倍，即=80。由于原油和水介電系數(shù)的懸殊差別，當(dāng)把乳狀

液置于電場(chǎng)內(nèi)時(shí)，乳狀液的內(nèi)相水滴將沿電力線排列，并使乳狀液的電導(dǎo)率

激烈增加。電場(chǎng)內(nèi)，乳狀液內(nèi)相水滴沿電力線排列的這種性質(zhì)，常被用來破

壞原油乳狀液，脫除原油中所含的水。

5、穩(wěn)定性和老化

原油乳狀液的穩(wěn)定性是指：乳狀液不被破壞，抗油水分層的能力。它是原油

乳狀液最重要的性質(zhì)之一。

影響乳狀液穩(wěn)定性的主要因素有：乳狀液的分散度和原油粘度、乳化劑的類

型和保護(hù)膜的性質(zhì)、內(nèi)相顆粒表面帶電、乳狀液溫度和水的PH值等。

除上述影響乳狀液穩(wěn)定性的因素外，時(shí)間對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性也有一定的影

響。分散在原油中的天然乳化劑，特別是固體乳化劑，在油水界面的吸附并

構(gòu)成致密的薄膜需要有一定的時(shí)間。因而，原油乳狀液隨時(shí)間的推移變得逐

漸穩(wěn)定。乳狀液的這種性質(zhì)稱為乳狀液的老化。在形成乳狀液的初始階段，

乳狀液的老化十分顯著，隨后逐漸減弱，常常在一晝夜后乳狀液的穩(wěn)定性就

很少再增加。

第三節(jié)原油脫水的基本方法

原油脫水包括脫除原油中的游離水和乳化水。但人們對(duì)游離水和乳化水尚沒

有公認(rèn)和嚴(yán)格的劃分界限，而且乳化水的脫除比游離水困難得多，因此多年

來，始終把W/O型乳狀液得油水分離作為研究重點(diǎn)。

乳狀液的破壞稱為破乳。原油乳狀液的破乳過程是由分散水滴相互接近、碰

撞、界面膜破裂、水滴合并、在油相中沉降分離等一系列環(huán)節(jié)組成，常稱之

謂水滴的聚結(jié)和沉降。在原油乳狀液中，盡管由于天然乳化劑的存在使油水

界面能降低，乳狀液有一定的穩(wěn)定性，但從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，原油乳狀液仍屬

不穩(wěn)定體系。水滴仍有合并、減小油水界面，使系統(tǒng)界面能降至最低的趨勢(shì),

只是由于天然乳化劑構(gòu)成的界面膜有較高的機(jī)械強(qiáng)度阻止了水滴的合并沉

降，所以原油乳狀液破乳的關(guān)鍵是破壞油水界面膜，促使水滴的聚結(jié)和沉降。

原油脫水的基本方法有：注入化學(xué)破乳劑在集油管路內(nèi)破乳、重力沉降脫水、

利用離心力脫水、利用親水固體表面使乳化水粗?；撍㈦娒撍?。因此,

選用什么脫水方法應(yīng)根據(jù)油水性質(zhì)、含水率、天然乳化劑類型、乳狀液分散

度和穩(wěn)定性等因素，通過試驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)比較確定。在油田生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)常是

綜合應(yīng)用上述脫水方法以求得最好的脫水效果。

本節(jié)將對(duì)各種脫水方法和相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行討論。

一、化學(xué)破乳劑脫水

化學(xué)破乳劑是人工合成的表面活性物質(zhì)。往原油乳狀液中注入少量破乳劑即

能收到顯著的脫水效果，因而在原油脫水工藝中破乳劑得到廣泛的應(yīng)用。

(-)化學(xué)破乳劑的破乳機(jī)理

由于原油、油層水及所含天然乳化劑組成的復(fù)雜性，對(duì)油一水界面上發(fā)生的

物理一化學(xué)過程的研究又及其困難，因而對(duì)化學(xué)破乳劑的破乳過程和破乳機(jī)

理仍處于研究之中，各種原油破乳劑的破乳機(jī)理歸納為以下四點(diǎn)：

1、表面活性作用

破乳劑都具有高效能的表面活性物質(zhì)，它們很容易吸附在油水界面上，降低

界面膜的表面自由能，使形成W/0型乳狀液變得很不穩(wěn)定。界面膜在外力

作用下極易破裂，從而使乳狀液微粒內(nèi)相的水突破界面膜進(jìn)入外相，從而使

油水分離。

2、反相作用

原油乳狀液是在原油中憎水的乳化劑作用下形成的，俗稱W/0型乳狀液，

采用親水型的破乳劑可以將乳狀液轉(zhuǎn)化為0/W型乳狀液，借乳化過程的轉(zhuǎn)

換以及W/0型乳狀液的不穩(wěn)定性而使油水分離。

3、“潤(rùn)濕”和“滲透”作用

破乳劑可以溶解吸附在油水界面的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等天然乳化劑上，還能降低

原油粘度，而且還能透過薄膜與水飽和，形成親水的吸附層。這樣，有利于

水滴碰撞時(shí)的合并，達(dá)到水滴下沉。

4、反離子作用

由于原油乳狀液中分散相的水滴表面上吸附了一部分正離子，使分散相往往

帶有正電，分散相的水滴之間互相排斥，水滴難于合并。如果在原油中加入

離子型的破乳劑，它們吸附在水滴表面上并將正電荷中和，使水滴間的靜電

斥力減弱，破壞受同性電保護(hù)的界面膜，使水滴合并從油中沉降下來。

(二)化學(xué)破乳劑的分類

國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的化學(xué)破乳劑已達(dá)1000多種?；瘜W(xué)破乳劑可以按分子結(jié)構(gòu)、分

子量大小、鑲嵌方式、聚合段數(shù)、起始劑具有活潑氫官能團(tuán)的數(shù)量、溶解性

能等進(jìn)行分類。

按分子結(jié)構(gòu)可把化學(xué)破乳劑分為離子型和非離子型兩大類。當(dāng)破乳劑溶于水

時(shí)，凡能電離生成離子的，稱為離子型破乳劑；凡在水溶液中不能電離的，

稱非離子型破乳劑。離子型破乳劑按其在水溶液中具有表面活性作用的離子

的電性，還可分為陰離子、陽離子和兩性離子等類別。烷基磷酸鈉、烷基苯

磺酸鈉等屬于對(duì)原油脫水效果較好的陰離子型破乳劑。

非離子型化學(xué)破乳劑是以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等基本有機(jī)合成原料為基礎(chǔ)，

在具有活潑氫的起始劑的引發(fā)下，在有催化劑存在時(shí)按照一定的程序聚合而

成。原料配比、操作條件、分子量大小等參數(shù)，都可以在合成時(shí)人為控制。

它的分子量多在1000~10000之間具有較高的活性和較好的脫水效果

我國(guó)對(duì)非離子型化學(xué)破乳劑的合成和使用雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。如已

生產(chǎn)出SP、AE、AP、BP、AR等破乳劑，基本可以滿足我國(guó)原油脫水的需

要。與離子型相比，非離子型化學(xué)破乳劑有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)用量少。加藥濃度約為20?50Ppm即可；

(2)不產(chǎn)生沉淀。一般不會(huì)同油水混合物中的鹽類和酸類起化學(xué)反應(yīng)，在

管路和設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生沉淀；

(3)脫出的水的含油少。非離子型化學(xué)破乳劑僅破壞W/O型乳狀液，破

乳時(shí)一般不生成O/W型乳狀液，脫出的水清澈，水中含油少；

(4)脫水成本低。雖然非離子型破乳劑的單價(jià)要高一些，但其用量?jī)H為離

子型破乳劑的幾十分之一，故使原油脫水成本降低。

根據(jù)溶解性能，非離子型破乳劑可分為水溶性、油溶性和部分溶解于水、部

分溶解于油三類。

第一類是水溶性破乳劑，如SP-169、SAE等，可根據(jù)需要配制成任意濃度

的水溶液，無須像油溶性破乳劑那樣用昂貴的甲苯、二甲苯等溶劑油稀釋。

破乳脫水后，剩余的破乳劑仍留在脫出水中，這部分水或者注入原油乳狀液

內(nèi)，使剩余的破乳劑得到充分的利用；或者經(jīng)凈化處理后回注入油層，剩余

的化學(xué)破乳劑可在注水驅(qū)油中繼續(xù)發(fā)揮作用，以利于提高油田采收率。

第二類是油溶性破乳劑如RA101、DAP2031、VH6535、POI242O等，油

溶性破乳劑的分子量一般較水溶性破乳劑的大，其特點(diǎn)是不會(huì)被脫出水帶

走，且隨著水的不斷脫出，原油中破乳劑的濃度逐漸提高，對(duì)脫出原油中的

水更有利。所以凈化油溶性破乳劑可使凈化原油中含水率降低，但脫出污水

中含油率稍高。

第三類是部分溶于水、部分溶于油的化學(xué)破乳劑，如AP、AE等，能增加使

用的靈活性。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)：原油含水超過40%時(shí)，油溶性破乳劑使用效率高，水溶

性破乳劑使用效率略差。

（三）原油脫水工藝對(duì)化學(xué)破乳劑的要求

--種好的化學(xué)破乳劑應(yīng)滿足下列要求：

1、較強(qiáng)的表面活性

化學(xué)破乳劑的表面活性應(yīng)比原油中天然乳化劑的活性大得多，有的文獻(xiàn)認(rèn)為

應(yīng)大100?1000倍，使化學(xué)破乳劑能迅速占據(jù)油水界面，降低乳化水滴的

界面張力和界面膜的強(qiáng)度。這不僅可以破壞已經(jīng)形成的原油乳狀液，還可以

防止油水混合物的進(jìn)一步乳化，起到降低油水混合物粘度和加速油水分離的

作用。但實(shí)踐證明，不存在破乳劑活性越高，破乳能力越強(qiáng)這一種規(guī)律。

2、良好的潤(rùn)濕能力

化學(xué)破乳劑對(duì)原油中的固體乳化劑應(yīng)有較好的潤(rùn)濕能力，以便吸附在固體粉

末上，把砂、粘土等粉塵拉入水相，把石蠟晶粒拉入油相，破懷固體粉末界

面膜的作用，使油水分離。

3、很高的絮凝和聚結(jié)能力

吸附在水滴界面上的破乳劑，應(yīng)對(duì)鄰近水滴有較大的吸引力，使水滴聚集，

這一過程稱為絮凝。絮凝能力強(qiáng)，就能增加水滴碰撞和聚結(jié)的機(jī)率。絮凝在

一起的水滴應(yīng)能迅速合并成大水滴從油相中沉降分出，即破乳劑還應(yīng)有較強(qiáng)

的聚結(jié)能力。

4、破乳溫度低，破乳效果好

在較低溫度下就能使原油乳狀液破乳，破乳后原油中殘存的水量少，脫出水

中的含油量少，做到油凈、水清。

5、成本低，用量少

6、對(duì)金屬管路和設(shè)備不產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕和結(jié)垢，破乳劑對(duì)人體應(yīng)無毒、無

害、不易燃、不易爆。

7、破乳劑應(yīng)有一定的通用性，即原油乳狀液性質(zhì)改變時(shí)仍能保持較高的脫

水效果。

--種化學(xué)破乳劑要完全滿足上述要求往往是極為困難的。為取長(zhǎng)補(bǔ)短，可將

兩種或兩種以上的破乳劑以一定比例混和構(gòu)成一種新的破乳劑，其脫水效果

可能高于任何一種單獨(dú)使用時(shí)的效果。這種現(xiàn)象稱為破乳劑的協(xié)同效應(yīng)或復(fù)

配效應(yīng)。復(fù)配效應(yīng)為尋找脫水效果更好的化學(xué)破乳劑開辟了新的途徑。

（四）化學(xué)破乳劑的優(yōu)選

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)化學(xué)破乳劑進(jìn)行優(yōu)選時(shí)在若干個(gè)帶刻度的玻璃瓶?jī)?nèi)裝入數(shù)量相

同、除去游離水的待處理原油乳狀液的試樣。玻璃瓶數(shù)由參加優(yōu)選的破乳劑

的種類而定，并增加一、二個(gè)玻璃瓶作不加破乳劑的對(duì)比試驗(yàn)。所有試樣瓶

都放入恒溫水浴內(nèi)加溫至略低于工業(yè)脫水裝置的運(yùn)行溫度。然后，用移液管

把各種破乳劑依次注入各個(gè)試樣瓶?jī)?nèi)，注入數(shù)量或者以等量為原則，或者以

破乳劑成本相同為原則，一般為50?100ppm。使各試樣瓶受到相同強(qiáng)度的

機(jī)械攪拌或振動(dòng)后，油樣在恒溫下靜止沉降。每隔一段時(shí)間，觀察并記錄各

試樣瓶?jī)?nèi)脫出的水量、脫出水的顏色、油水界面層的厚度等參數(shù)。沉降時(shí)間

一般為兩小時(shí)。在根據(jù)記錄和觀察到的現(xiàn)象評(píng)價(jià)各破乳劑優(yōu)劣時(shí)，一般應(yīng)考

慮破乳劑的以下各項(xiàng)脫水性能。

1、脫水率在一定的靜置沉降時(shí)間內(nèi)原油中脫出水量與原有含水量之比。

2、出水速度在單位靜置沉降時(shí)間內(nèi)脫水率的大小。根據(jù)所用化學(xué)破乳劑品

種的不同，出水速度可能有先快后慢、先慢后快、等速度出水等三種情況

3、油水界面狀態(tài)原油乳狀液油水分層后由于所用化學(xué)破乳劑的不同，油水

界面可能呈不同的狀態(tài)。有的油水分明，有的油水間存在油包水或水包油型

乳狀液過渡層。隨著時(shí)間的持續(xù)，有的過渡層能自行減薄或消失，即為暫時(shí)

性過渡層；有的則很難消失，成為永久性過渡層。一般不宜采用能形成永久

性過渡層的化學(xué)破乳劑。

4、脫出水的含油率單位質(zhì)量脫出水中所含原油的質(zhì)量稱為脫出水含油率。

含油率的降低可防止原油流失和減少污水處理設(shè)備的負(fù)荷。脫出水含油率愈

小愈好，一般應(yīng)小于0.05%。

5、最佳用量原油脫水率一般不完全與破乳劑用量成正比，當(dāng)化學(xué)破乳劑用

量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，原油脫水率不再繼續(xù)提高。在脫水溫度下，達(dá)到規(guī)范要

求的原油脫水率所需破乳劑的最小用量稱為最佳用量。顯然，破乳劑的最佳

用量愈小愈好。

6、低溫脫水性能若在較低溫度下，化學(xué)破乳劑有較好的脫水性能，則可降

低集輸管路和脫水設(shè)備的工作溫度，從而節(jié)省燃料并降低原油集輸過程中的

蒸發(fā)損耗。

二、井口加藥與管路破乳

油田上常把化學(xué)破乳劑稱為“藥”。由于化學(xué)破乳劑對(duì)原油乳狀液有顯著的破

乳、降粘作用，近十年來，我國(guó)各油田普遍地把化學(xué)破乳劑注入油井環(huán)形空

間內(nèi)，利用石油開采和集輸過程中所受到的攪拌，使破乳劑均勻地分散于原

油中，獲得了破乳、減阻等一?系列良好的綜合效果。目前，井口加藥、管路

破乳已成為各油田原油脫水工藝中的重要環(huán)節(jié)。

(-)井口加藥裝置

典型的抽油井加藥裝置如圖3-2所示。安裝在抽油桿上的撞塊隨抽油桿下行

時(shí)，壓迫加藥泵柱塞一起下移，在泵腔內(nèi)破乳劑的壓力下，吸入凡爾關(guān)閉，

破乳劑頂開排出凡爾，由加藥泵排液口進(jìn)入油井環(huán)形空間。抽油桿上行時(shí)，

加藥泵內(nèi)的主彈簧(圖中未畫出)使柱塞復(fù)位，由于泵腔內(nèi)的低壓，使排出

凡爾關(guān)閉，破乳劑由藥箱經(jīng)吸入凡爾進(jìn)入泵腔。抽油桿和加藥泵柱塞的上下

往復(fù)，使破乳劑不斷地注入油井的環(huán)形空間內(nèi)。加藥泵頂端的調(diào)節(jié)螺絲可用

以調(diào)整柱塞行程和破乳劑的注入量。

加藥泵安裝于井口，不便于修井作業(yè)。此外，由抽油桿驅(qū)動(dòng)加藥泵也不便于

測(cè)定井泵的示功圖。因而，近年來把加藥泵安置于抽油機(jī)底座上并由抽油機(jī)

游梁驅(qū)動(dòng)。

(-)井口加藥的效果

根據(jù)各油田井口加藥的工業(yè)實(shí)踐來看，井口加破乳劑后，對(duì)采油和集輸有下

列顯著效果。

1、防止石蠟在管壁的測(cè)定積；

2、降低了管路的能量損失；

3、降低了破乳劑用量；

4、提高了脫水設(shè)備的效能。由井口加入的破乳劑，在井底與油水混合物混

和，經(jīng)井筒和地面管路的攪拌，或者破乳劑防止了W/0型原油乳狀液的生

成，或者對(duì)已形成的乳狀液在管路內(nèi)進(jìn)行破乳，使站內(nèi)脫水設(shè)備的處理能力

和處理質(zhì)量大為改善。

井口加藥雖然取得上述神奇般的效果，但定期向油井運(yùn)送破乳劑的工作的確

十分繁重。各油田地域、交通、氣候等條件不同，井口加藥在經(jīng)濟(jì)上并非總

是最佳的選擇。

(三)管內(nèi)破乳效果的影響因素

井口加藥、管路破乳的效果除決定于乳化劑種類、油水的物理性質(zhì)、原油乳

狀液的分散度和穩(wěn)定性等因素外，還和破乳劑與乳狀液的攪拌程度和攪拌持

續(xù)時(shí)間、管輸溫度等因素有關(guān)。

攪拌可以使破乳劑均勻地分散于乳狀液中，達(dá)到破乳的目的；攪拌也可以使

乳狀液的內(nèi)相水滴分散得更細(xì)，增加水的脫出困難。因而，管內(nèi)破乳時(shí)，應(yīng)

有某一最優(yōu)攪拌強(qiáng)度和攪拌持續(xù)時(shí)間。

破乳劑類型對(duì)所需的攪拌強(qiáng)度和時(shí)間也有影響。油溶性破乳劑可依靠擴(kuò)散、

對(duì)流和布朗運(yùn)動(dòng)以分子形式均勻分布于原油乳狀液中，所需的攪拌可相應(yīng)減

少。水溶性破乳劑則主要依靠機(jī)械攪拌使之分散于乳狀液中。

原油乳狀液在管內(nèi)破乳后，應(yīng)避免再次激烈攪拌。若需從管中排出游離水，

應(yīng)擴(kuò)大管徑，使液流速度降低5?6倍。若直接進(jìn)脫水裝置，亦宜擴(kuò)大與脫

水裝置相連接的管段。

管路的溫度和溫降情況對(duì)破乳劑在管路內(nèi)的破乳效果也有一定的影響。一

般，提高管路溫度可削弱水滴界面膜的機(jī)械強(qiáng)度。因而，在其他管路條件類

似的情況下，加入較少量破乳劑（如10?12ppm）就可收到較好的破乳效

果。故當(dāng)油井出液溫度隨產(chǎn)液量和含水量的增加而增高時(shí)，對(duì)破乳劑的用量

應(yīng)作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。對(duì)于氣候條件惡劣的油田，特別是管內(nèi)流速較低的段落

（如0.5?1.0米/秒）和架空敷設(shè)管段，對(duì)管路進(jìn)行保溫和加熱亦可改善乳

狀液的破乳效果。

三、重力沉降脫水

原油乳狀液經(jīng)井口加藥、管內(nèi)破乳后，需要把原油同游離水、固體雜質(zhì)分開。

當(dāng)氣油比較大時(shí)，這一過程常在油氣水三相分離器中進(jìn)行。當(dāng)氣油比很小或

基本不含氣時(shí)，常在沉降罐中實(shí)施。

在沉降罐內(nèi)，油水是依靠所受的重力不同得以分離的。由于水滴在于原油中

的下沉速度慢，通常處于層流流態(tài)，常以斯托克斯公式表示水滴在原油中的

勻速沉降速度，即

式中，——水滴勻速沉降速度，米/秒；

——水滴直徑，米；

——原油粘度，帕?秒；

——重力加速度；

、——分別為水和油的密度，千克/米3。

水滴在原油中沉降的實(shí)際情況與推導(dǎo)公式時(shí)作出的簡(jiǎn)化假設(shè)條件不同，因而

上式只能定性地分析影響沉降速度的各種因素，用于實(shí)際計(jì)算會(huì)出現(xiàn)偏差。

油田上使用的沉降罐按其外形分為立式和臥式兩種。立式沉降罐一般不耐

壓，常用于開式流程，有時(shí)輔以大罐抽氣等措施，使流程的密閉性得以改善。

臥式沉降罐則常用于閉式流程。

（-）沉降罐的結(jié)構(gòu)和工作原理

圖3-3是一種適合于基本上不含天然氣的常壓立式含水原油沉降分離罐。油

水混合物由入口管經(jīng)配液管中心匯管和輻射狀配液管流入沉降罐底部的水

層內(nèi)。當(dāng)油水混合物向上通過水層時(shí)，由于水的表面張力較大，使原油中的

游離水、破乳后粒徑較大的水滴、鹽類和親水固體雜質(zhì)等并入水層，這一過

程稱為水洗。水洗過程至沉降罐中部的油水界面處中止。由于部分水量從原

油中分出，原油從油水界面處沿罐截面向上流動(dòng)的速度減慢，為原油中較小

粒徑水滴的沉降創(chuàng)造了有利條件。當(dāng)原油上升到沉降罐上部液面時(shí)，其含水

率大為減小。經(jīng)沉降分離后的原油由中心集油槽和原油排出管流出沉降罐。

原油中排出的污水經(jīng)虹吸管，由排水管排出。定期清理罐底積存的污泥時(shí)，

由管10排空罐內(nèi)液體。配液管為沿長(zhǎng)度方向在管底部鉆有若干小孔底多孔

管。沿罐中心向罐壁方向小孔孔徑逐漸增大，使流出的油水混合物沿罐截面

分布均勻。配液管離罐底高度約0.5?0.6米。

沉降罐內(nèi)排出的污水中常帶有剩余的破乳劑，故常將部分排出污水回?fù)街寥?/p>

口管內(nèi)。為充分發(fā)揮藥劑的破乳作用，油水混合物自回?fù)近c(diǎn)A流至沉降罐的

時(shí)間不應(yīng)小于15分鐘，并要求管內(nèi)液體雷諾數(shù)約為8000左右。

從上述可知，在沉降罐中主要依靠下部水層的水洗作用和上部原油中水滴的

沉降作用使油水分離。對(duì)有些含水原油，水洗脫水的效果比較明顯，操作時(shí)

應(yīng)在罐內(nèi)保持較高的水層。另一些含水原油，沉降脫水的效果較為明顯，則

應(yīng)減少水層的高度增加油層的高度。油層和水層的高度，或罐內(nèi)油水分界面

的位置，由裝在虹吸管頂端的液力閥調(diào)節(jié)。由圖3-3可列出能量平衡方程

(3-3)

式中，——水層高度，米；

——油層高度，米；

——儲(chǔ)罐底部至虹吸管頂部距離，米；

——污水流經(jīng)虹吸上行管和液力閥時(shí)的水力損失，米水柱。

由上式看出，把液力閥柱塞向上提升時(shí)，減小了污水流經(jīng)柱塞和虹吸上行管

間隙處的阻力損失，將使水層高度減小，油層高度增加。這樣，調(diào)節(jié)液力閥

柱塞的位置，就能在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)罐內(nèi)油水界面的位置，從而得到較好的

沉降脫水效果。

當(dāng)混合物中含有少量的天然氣時(shí)，在油水混合物進(jìn)沉降罐前，應(yīng)先把天然氣

分出。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，可在沉降罐旁設(shè)置由大直徑立管構(gòu)成的簡(jiǎn)式油氣分

離器。油氣水混合物以切線方向進(jìn)入立管中上部，在立管中分離出天然氣后，

油水混合物由立管底部進(jìn)入沉降罐。立管中分離出的天然氣和沉降罐內(nèi)析出

的溶解氣一并納入油田的低壓天然氣管系。這樣，既避免了天然氣對(duì)罐內(nèi)油

水混合物的攪拌，又避免了油氣水不均勻液流對(duì)沉降罐的沖擊，使進(jìn)入沉降

罐的液流較為平衡。

圖3-4為臥式沉降罐的結(jié)構(gòu)示意圖，不難從圖中看出油和水的流向。為使從

配液孔口流出的油水混合物流速低于配液匯管內(nèi)液流的速度，開孔的總面積

10倍于匯管的截面積。

在沉降罐的油水界面處，常形成穩(wěn)定的乳狀液層，使油水界面的控制發(fā)生困

難。乳狀液的厚度還隨時(shí)間而增加，嚴(yán)重時(shí)甚至竄入排水或排油管線，破壞

沉降罐的正常工作。前蘇聯(lián)常在臥式沉降罐的油水界面處設(shè)置聚結(jié)網(wǎng)，靠壓

縮空氣或天然氣驅(qū)動(dòng)不時(shí)上下移動(dòng)，破壞界面處的乳狀液層。

(-)沉降罐工作效率的衡量標(biāo)準(zhǔn)及其影響因素

沉降罐工作情況的好壞常以下述指標(biāo)衡量：

1、沉降時(shí)間，即油水混合物在沉降罐內(nèi)的停留時(shí)間，它表示沉降罐處理油

水混合物的能力，立式沉降罐還常用表面負(fù)荷率表示單位時(shí)間內(nèi)在單位沉降

面積上所處理的液量。

2、操作溫度；

3、原油中剩余含水率；

4、脫出水中含油率。

除破乳劑的選擇和用量、油水混合物性質(zhì)對(duì)沉降脫水效果有重要影響外，配

液管的工藝設(shè)計(jì)和原油所含溶解氣的析出對(duì)沉降罐的工作也有很大影響。

四、利用離心力脫水

用重力沉降脫水，含水原油在沉降罐內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)。為提高油水分離速

度和分離效果，以離心力替代重力沉降，實(shí)踐證明是很有效的。

由于在離心機(jī)內(nèi)水滴所受的離心力兒百倍于其所受的重力，故離心機(jī)的脫水

速度遠(yuǎn)高于重力沉降脫水。目前，我國(guó)僅用離心法測(cè)定原油含水率，在西方

國(guó)家有原油脫水或污水除油的離心機(jī)裝置。

五、利用親水固體表面使乳化水粗?；撍?/p>

與液體相似，固體表面層分子也處于不平衡力場(chǎng)中。當(dāng)固體與液體相接觸時(shí),

固體表面分子能吸引液體分子，使不平衡的力場(chǎng)得以改善，使液固界面能趨

于最低，這種現(xiàn)象稱為潤(rùn)濕。

利用油水對(duì)固體物質(zhì)親和狀況的不同，常以親水憎油的固體物質(zhì)制成各種脫

水裝置。用于油水分離的固體物質(zhì)應(yīng)滿足下列基本要求：

1、具有良好的潤(rùn)濕性。由于這種潤(rùn)濕性，油水混合物流經(jīng)固體表面時(shí)水滴

附著于固體表面上，在流體的剪切下水滴界面膜破裂，水滴聚結(jié)。

2、固體物質(zhì)應(yīng)能長(zhǎng)期使用，并對(duì)油、水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)油、水性質(zhì)無

有害影響。

3、固體物質(zhì)貨源充足，價(jià)格低廉。

我國(guó)大港油田于1980年在濱海原油脫水站試驗(yàn)成功了陶粒聚結(jié)床高含水原

油脫水器，其結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。高含水原油自入口進(jìn)入殼體后，經(jīng)配液管

均勻分布在陶粒聚結(jié)床上。同時(shí)，陶粒表面的親水憎油特性使水滴不斷地在

陶粒表面潤(rùn)濕、聚結(jié)成更大的水滴。經(jīng)陶粒聚結(jié)床后的油水混合物在沉降分

離室中進(jìn)行重力沉降分離。低含水原油自出油口流出，脫出水自出水口流出。

原油粗?；撍话悴蛔鳛楠?dú)立的脫水工藝過程，常與其他脫水方法配合使

用。

六、電脫水

對(duì)許多原油，特別是重質(zhì)、高粘原油，利用上述各種原油乳狀液脫水方法尚

不能達(dá)到對(duì)商品原油含水率的規(guī)定時(shí)，常使用電脫水。電脫水作為原油乳狀

液脫水工藝的最后環(huán)節(jié)，在油田和煉廠獲得廣泛使用。

(-)電脫水原理

將原油乳狀液置于高壓直流或交流電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)對(duì)水滴的作用，削弱了

水滴界面膜的強(qiáng)度，促進(jìn)水滴的碰撞，使水滴聚結(jié)成粒徑較大的水滴，在原

油中沉降分離出來。水滴在電場(chǎng)中聚結(jié)的方式主要有三種。

1、電泳聚結(jié)

把原油乳狀液置于通電的兩個(gè)平行電極中，水滴將向同自身所帶電荷電性相

反的電極運(yùn)動(dòng)，即：帶正電荷的水滴向負(fù)電極運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電荷的水滴向正電

極運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電泳。由原油乳狀液的性質(zhì)可知，原油中各種粒徑水

滴的界面上都帶有同性電荷，故在通直流電的平行電極中乳狀液的全部水滴

將以相同的方向運(yùn)動(dòng)。

在電泳過程中，水滴受原油的阻力產(chǎn)生拉長(zhǎng)變形，并使界面膜機(jī)械強(qiáng)度削弱。

同時(shí)，因水滴大小不等、所帶電量不同、運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力各異，各水滴在電

場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度不同。水滴發(fā)生碰撞，使削弱的界面膜破裂，水滴合并、增大,

從原油中沉降分出。未發(fā)生碰撞合并或碰撞合并后還不足以沉降的水滴將運(yùn)

動(dòng)至與水滴極性相反的電極區(qū)附近。由于水滴在電極區(qū)附近密集，增加了水

滴碰撞合并的機(jī)率，使原油中大量小水滴主要在電極附近分出。電泳過程中

水滴的碰撞、合并稱為電泳聚結(jié)。

2、偶極聚結(jié)

在高壓直流或交流電場(chǎng)中，原油乳狀液中的水滴受電場(chǎng)的極化和靜電感應(yīng)，

使水滴兩端帶上不同極性的電荷，即形成誘導(dǎo)偶極。因?yàn)樗蝺啥送瑫r(shí)受正

負(fù)電極的吸引，在水滴上作用的合力為零，水滴除產(chǎn)生拉長(zhǎng)變形外，在電場(chǎng)

中不產(chǎn)生象電泳那樣的運(yùn)動(dòng)，但水滴的變形削弱了界面膜的機(jī)械強(qiáng)度，特別

在水滴兩端界面膜的強(qiáng)度最弱。原油乳狀液中許多兩端帶電的水滴象電偶極

子一樣，在外加電場(chǎng)中以電力線方向呈直線排列形成“水鏈”，相鄰水滴的正

負(fù)偶極相互吸引，如圖3-6所示。電的吸引力使水滴相互碰撞，合并成大水

滴，從原油中沉降分離出來。這種聚結(jié)方式稱為偶極聚結(jié)。顯然，偶極聚結(jié)

是在整個(gè)電場(chǎng)中進(jìn)行的

3、振蕩聚結(jié)

水滴中常帶有酸、堿、鹽的各種離子。在工頻交流電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向每秒改

變50次，水滴內(nèi)各種正負(fù)離子不斷地做周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使水滴兩端的

電荷極性發(fā)生相應(yīng)的變化。離子的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使水滴界面膜不斷地受到?jīng)_擊，

使其機(jī)械強(qiáng)度降低、甚至破裂，水滴聚結(jié)沉降。這一過程稱為振蕩聚結(jié)。顯

然，水滴愈大，離子對(duì)界面膜的沖擊作用愈大，振蕩聚結(jié)的效果愈好。

對(duì)原油乳狀液在電場(chǎng)中破乳過程的觀察表明：在交流電場(chǎng)中破乳作用是在整

個(gè)電場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行的，這說明在交流電場(chǎng)內(nèi)水滴以偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)為

主；直流電場(chǎng)的破乳聚結(jié)，主要在電極附近的有限區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，故直流電場(chǎng)

以電泳聚結(jié)為主，偶極聚結(jié)為輔。

由上面闡述的脫水原理不難看出：電法脫水只適宜于油包水型乳狀液。因?yàn)?/p>

原油的導(dǎo)電率很小，油包水型乳狀液通過電脫水器極間空間時(shí)，電極間電流

很小，能建立起脫水所需的電場(chǎng)強(qiáng)度。帶有酸、堿、鹽等電解質(zhì)的水是良導(dǎo)

體，當(dāng)水包油型乳狀液通過極間空間時(shí).，極間電壓下降，電流猛增，即產(chǎn)生

電擊穿現(xiàn)象，無法建立極間必要的電場(chǎng)強(qiáng)度。同樣，用電法脫水處理含水率

較高的油包水型乳狀液時(shí)，亦宜產(chǎn)生電擊穿，使脫水器的操作不穩(wěn)定。因此,

在處理中、高含水率原油乳狀液時(shí)，一般先經(jīng)沉降脫水或陶粒脫水，使含水

率降低后再進(jìn)入電脫水器進(jìn)行脫水，通常把這種脫水工藝稱為二段脫水。

（-）電脫水器的構(gòu)造和工藝參數(shù)

我國(guó)早期在玉門使用的脫水器為常壓儲(chǔ)罐形脫水器，即在立式常壓儲(chǔ)罐內(nèi)安

裝幾組脫水電極。后來由于原油蒸發(fā)損耗太大，在大慶油田開發(fā)初期被立式

圓筒形耐壓脫水器所取代。近年來，各油田廣泛采用大型臥式耐壓脫水器，

它與立式脫水器相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）在直徑不變、壁厚不增加的情況

下，增加容器長(zhǎng)度，可增加脫水器容積，減少脫水站設(shè)備臺(tái)數(shù)，節(jié)省鋼材和

投資，方便操作管理；（2）臥式脫水器中部有很大的水平截面積，可用來

設(shè)置電場(chǎng)，使設(shè)備處理能力比同容積立式脫水器有明顯提高；（3）在臥式

脫水器中，原油內(nèi)所含水滴的沉降距離短，有利于水滴從油中分出，有利于

提高凈化油質(zhì)量。但當(dāng)原油中含有較多固體雜質(zhì)時(shí)，臥式脫水器的排砂和清

除底部油泥較為困難。

1、臥式電脫水器的構(gòu)造

圖3-7為我國(guó)油田常用的臥式電脫水器的結(jié)構(gòu)示意圖。含水原油由管4進(jìn)入

脫水器內(nèi)油水界面以下的分配頭（或多孔配液管）。由分配頭流出的含水原

油經(jīng)水洗除去游離水后，自下而上沿水平截面均勻地經(jīng)過電場(chǎng)空間。在高壓

電場(chǎng)下，從原油中分出的水滴沉降至脫水器底部，經(jīng)放水排空口排出。凈化

原油經(jīng)脫水器頂部管線由凈化油出口排出。在油層和水層間，通常有50?

100毫米厚的油水共存段。脫水器內(nèi)水位的高低，可通過液位管進(jìn)行觀察。

在脫水器內(nèi)經(jīng)懸掛絕緣子吊在殼體上的水平電極一般呈偶數(shù)，根據(jù)對(duì)原油乳

狀液脫水效果的要求可以有二層、四層、六層等多種形式。使用多層電極時(shí),

相間電極以導(dǎo)線相連，兩組電極的導(dǎo)線經(jīng)與殼體絕緣的聚四氟乙烯絕緣棒引

出，并連接于脫水變壓器的輸出端。相鄰電極的間距自上而下逐漸減小，電

場(chǎng)強(qiáng)度自下而上逐漸增大，以滿足原油含水率逐漸減小對(duì)脫水電場(chǎng)強(qiáng)度的要

求。電極的矩形框架由圓鋼或管子制成，框架上鋪有用16?18號(hào)鍍鋅鐵絲

制成的絲網(wǎng)，網(wǎng)格間距一般為60?80毫米。每層電極都分為若干段以連接

板和螺栓相連，便于安裝和檢修。

2、脫水器的操作和工藝參數(shù)

脫水器投產(chǎn)時(shí)，應(yīng)先向脫水器內(nèi)裝入凈化原油。通電建立電場(chǎng)后才進(jìn)含水原

油，使脫水器轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

脫水器正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)連續(xù)排放原油脫出的水。排水工作可以手控，亦可由

油水界面液位控制的電磁閥自動(dòng)實(shí)施。排出水應(yīng)經(jīng)看窗，便于操作人員觀察

排出水的顏色，判斷脫水器的運(yùn)行是否正常。

脫水器停產(chǎn)檢修時(shí)，應(yīng)切斷電源，排空器內(nèi)液體，并用蒸氣吹掃脫水器內(nèi)殘

存的油氣后，方能進(jìn)入器內(nèi)進(jìn)行檢修和清除器底沉積的油泥。

除脫水器的直徑、長(zhǎng)度、容積、處理量，以及脫水變壓器輸出電壓、容量等

參數(shù)外，脫水器的壓力、溫度、原油乳狀液含水率、凈化原油殘存含水率、

脫出水含油率等均是脫水器運(yùn)行的重要參數(shù)，需定時(shí)觀察、記錄、化驗(yàn)分析。

脫水器的操作壓力常受集輸系統(tǒng)壓力的制約。目前，我國(guó)多數(shù)油田采用低壓

集輸系統(tǒng)，脫水器的壓力一般在(1.5~3.0)x105帕范圍內(nèi)。

隨脫水溫度的升高，原油粘度下降，油水界面張力降低，有利于脫水質(zhì)量的

提高。但實(shí)踐也說明，在原油脫水的總成本中，加熱原油乳狀液的費(fèi)用往往

大于電耗費(fèi)用。在保證脫水質(zhì)量的前提下，降低脫水溫度，降低蒸發(fā)損耗和

脫水成本是努力的方向。原油脫水的后續(xù)工序是原油穩(wěn)定，若根據(jù)穩(wěn)定工藝

要求需提高原油溫度時(shí)，也可相應(yīng)提高脫水溫度，做到“一熱多用”。

進(jìn)入電脫水器的原油乳狀液的含水率太高，例如超過40?50%時(shí)，由于乳

狀液導(dǎo)電率的上升，不易維持穩(wěn)定的電場(chǎng)，使脫水質(zhì)量急劇下降。因而，對(duì)

高含水率原油乳狀液往往采用二段脫水，即先用沉降或使乳化水粗?；撍?/p>

法脫除部分水量后再進(jìn)電脫水器進(jìn)一步降低原油含水率。從高含水率原油乳

狀液在沉降罐內(nèi)實(shí)測(cè)的沉降時(shí)間與原油含水率的關(guān)系曲線(圖3-8)可以看

出，沉降時(shí)間在起初的20?30分鐘內(nèi)，由于原油中大顆粒水滴的分出，原

油含水率迅速降低至15?30%,沉降效果較好。之后，隨著沉降時(shí)間的延

續(xù)，原油含水率下降很慢，沉降脫水的效率很低。故一般認(rèn)為進(jìn)入電脫水器

的較適宜的含水率為15%?30%。

第四章原油穩(wěn)定

第一節(jié)概述

原油是由碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物。就其元素組成來說，它主要含碳和

氫兩種，其中碳占83%~87%,氫占此外，還含有氧、硫、氮

等元素。原油中碳和氫組成的煌類化合物有分子量很小的氣態(tài)烷燒，也有分

子量為1500~2000的重燃。在常溫常壓下，含有一個(gè)碳原子到四個(gè)碳原子

的正構(gòu)烷煌是氣體。這些輕嫌從原油中揮發(fā)出來時(shí)會(huì)帶走大量戊烷、己烷等

組分，造成原油的大量損失。

油氣集輸過程中，為了滿足各種工藝要求，需要加熱、降壓、存放，這就為

原油中輕燃的揮發(fā)提供了良好的條件。對(duì)于未做到密閉的集輸流程來說，原

油在敞口儲(chǔ)罐中的蒸發(fā)損耗很大。近兒年來，從各油田油氣損耗調(diào)查測(cè)定情

況來看，這部分損耗約占總損失的40%左右。

為了降低油氣集輸過程中的原油蒸發(fā)損耗，一個(gè)有效的方法就是將原油中揮

發(fā)性強(qiáng)的輕烽比較完全地脫除出來，使原油在常溫常壓下的蒸汽壓降低，這

就是原油穩(wěn)定。從原油中脫除的這些輕煌，經(jīng)過回收加工，是石油化工的重

要原料，也是工業(yè)與民用的潔凈燃料因此，原油穩(wěn)定是節(jié)約能源和綜合利

用油氣資源的重要措施之一。

70年代以后，我國(guó)各油田開始重視原油穩(wěn)定工作，相繼建設(shè)了一-批原油穩(wěn)定

裝置。這些穩(wěn)定裝置大多采用閃蒸法，一般情況下，穩(wěn)定裝置緊跟在原油脫

水之后，確保經(jīng)過初加工后的原油進(jìn)罐儲(chǔ)存時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)油氣集輸系統(tǒng)實(shí)

現(xiàn)全密閉，即油氣在集輸過程中做到密閉集輸、密閉處理、原油穩(wěn)定、密閉

儲(chǔ)存時(shí)（見圖4—1）,油氣損耗可降到0.29%?0.5%。

第二節(jié)原油穩(wěn)定原理

原油穩(wěn)定是從原油中脫出輕組分的過程，也是降低原油蒸氣壓的過程，使原

油在常溫常壓下儲(chǔ)存時(shí)蒸發(fā)損耗減少，保持穩(wěn)定。因此，如何降低原油的蒸

氣壓，是原油穩(wěn)定的核心問題。

一、原油蒸氣壓與溫度、組成的關(guān)系

原油是煌類和少量非煌類物質(zhì)所組成的復(fù)雜混合物。原油中所含的許多組

分，至今還未完全分析清楚，屬于組分不確切混合物，因而，目前還沒有原

油蒸氣壓與組成關(guān)系的確切表達(dá)式。但原油蒸氣壓與組成之間的關(guān)系是清楚

的：原油中所含的輕組分愈多，揮發(fā)性就愈強(qiáng)，原油的飽和蒸氣壓也愈高。

因此可用原油飽和蒸氣壓的大小來表示原油中輕、重組分的比例和原油組分

的概況。當(dāng)然原油的蒸氣壓隨溫度的升高而增加，隨穩(wěn)定的下降而減小。在

相同溫度下，分子量小的烽組分比分子量大的炫組分有較高的蒸氣壓。

二、降低原油蒸氣壓的方法

原油的蒸氣壓與溫度和組成有關(guān)。同一種原油的蒸氣壓隨溫度的升高而增

加；在相同的溫度下，輕蜂含量高的原油其蒸氣壓也高。因此，要降低原油

蒸氣壓，可以從降低原油溫度或減少原油中輕燃的含量來實(shí)現(xiàn)。但降低溫度

是會(huì)受工藝條件的限制，不容易在油氣集輸和處理的整個(gè)工藝系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

因而，切實(shí)的方法應(yīng)該是減少原油中的輕組分含量，盡可能脫除C1~C4組

分。

在同一溫度下，對(duì)煌類組成來說，分子量越小的組分蒸氣壓越高，分子量越

大組分蒸氣壓越低。我們知道，液體的揮發(fā)度可用一定溫度下的蒸氣壓來標(biāo)

志，蒸氣壓大的容易揮發(fā)，蒸氣壓小的不容易揮發(fā)，因而組分越輕，越容易

從液相中揮發(fā)出來。但是，無論是輕組分還是重組分，從液相中揮發(fā)出來都

需要消耗能量。

提高原油溫度，可以使液相中的分子運(yùn)動(dòng)加速，克服相鄰分子間的吸引力，

逸散到上層氣相空間。輕組分的分子量小，分子間的引力也小，更容易揮發(fā)

出來。這樣，利用輕重組分揮發(fā)度不同，就可以把原油中C1~C4輕組分分

離出來。分儲(chǔ)穩(wěn)定法就是通過把原油加熱到一定溫度，利用精微分離原理，

使其中易揮發(fā)的輕組分盡可能轉(zhuǎn)移到氣相，而難揮發(fā)的重組分保留在原油中

來實(shí)現(xiàn)原油穩(wěn)定的。

原油在集輸和加工過程中都具有一定的壓力和溫度。在某一溫度下，如果降

低壓力，就會(huì)破壞原來的汽液平衡狀態(tài)，使原油中一部分組分揮發(fā)出來。在

同樣的溫度下，輕組分的飽和蒸氣壓高，率先揮發(fā)出來，重組分雖然程度不

同地也有部分揮發(fā)出來，但其數(shù)量少得多，因而氣相中輕組分的含量高，達(dá)

到了從原油中分離輕組分的目的。閃蒸穩(wěn)定法就是利用這一原理來實(shí)現(xiàn)原油

穩(wěn)定的。

閃蒸穩(wěn)定法和分儲(chǔ)穩(wěn)定法都是利用原油中輕重組分揮發(fā)度不同來實(shí)現(xiàn)從原

油中分離出C1~C4組分，從而達(dá)到降低原油蒸氣壓的目的。當(dāng)然，由于穩(wěn)

定要求、原油組成和工藝系統(tǒng)不同，這兩類方法的工藝參數(shù)、設(shè)備選型、流

程安排又都各有不同，出現(xiàn)了多種穩(wěn)定方法。

三、原油穩(wěn)定達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

原油穩(wěn)定的深度可用穩(wěn)定原油的飽和蒸氣壓衡量。穩(wěn)定原油的飽和蒸氣壓應(yīng)

根據(jù)原油中輕組分含量、穩(wěn)定原油的儲(chǔ)存和外輸條件等因素確定。

SY/T0069-92《原油穩(wěn)定設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》對(duì)原油穩(wěn)定應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)作出

規(guī)定：在最高儲(chǔ)存溫度下，穩(wěn)定后原油的蒸氣壓（絕對(duì)壓力）不超過當(dāng)?shù)卮?/p>

氣壓。當(dāng)采用鐵路、水路、汽車裝運(yùn)時(shí)，穩(wěn)定原油的飽和蒸氣壓可略低，以

減少蒸發(fā)損耗。但穩(wěn)定裝置對(duì)C5和C6以上更重組分的收率（重量百分比）

不宜超過未穩(wěn)定原油在儲(chǔ)運(yùn)過程中的原油自然蒸發(fā)損耗。

當(dāng)原油蒸發(fā)損耗率低于0.2%（重量百分?jǐn)?shù)）時(shí)可以不進(jìn)行穩(wěn)定處理。但與

其他工藝過程相結(jié)合能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，也可以進(jìn)行穩(wěn)定處理。

原油蒸發(fā)損耗的測(cè)定方法按現(xiàn)行的《油田原油損耗測(cè)試方法》中的規(guī)定執(zhí)行。

新開發(fā)油田的原油蒸發(fā)損耗可按集輸及儲(chǔ)運(yùn)條件模擬計(jì)算預(yù)測(cè)。

第三節(jié)原油穩(wěn)定方法

原油穩(wěn)定所采用的方法基本上可以分為閃蒸法（常壓、負(fù)壓或正壓）和分偏

法兩類。

由于原油的組成不同，原油處理過程的工藝條件也不同，因而原油穩(wěn)定方法

又各有異。從原油中脫出脫除輕煌是需要消耗能量的。如何在能耗最少的情

況下，達(dá)到最理想的穩(wěn)定效果，這是原油穩(wěn)定工藝設(shè)計(jì)中考慮問題的出發(fā)點(diǎn)。

為此，既不能使原油中的輕燒脫除得過多，以致需要消耗大量能量和建設(shè)復(fù)

雜的裝置，又不能把應(yīng)該從原油中脫除、回收的輕煌放棄回收。衡量原油穩(wěn)

定效果的好壞，不僅看輕組分的拔出率多少，而且應(yīng)從裝置的投資和運(yùn)行費(fèi)

用等諸多方面予以綜合評(píng)價(jià)。

一、閃蒸分離法

液體混合物在加熱、蒸發(fā)過程中所形成的蒸氣始終與液體保持接觸，直到某

一溫度后才最終進(jìn)行汽液分離，這種過程稱為平衡蒸發(fā)，或稱平衡汽化，一

次汽化。當(dāng)液體混合物的壓力降低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)閃蒸，此時(shí)部分混合物會(huì)蒸發(fā),

這種現(xiàn)象也是平衡汽化過程。在這種過程中，分子量小的輕組分，蒸氣壓高,

容易汽化。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，輕組分在氣相中的含量比重組分多。利用這一原

理，可以使輕重組分達(dá)到一定程度的分離。未穩(wěn)定原油的閃蒸分離過程，實(shí)

質(zhì)上就是一次平衡汽化過程。

（一）、原理流程

-?般情況下，原油穩(wěn)定裝置在油氣處理流程上是安排在原油脫水之后的。進(jìn)

裝置的未穩(wěn)定原油是經(jīng)過加熱脫水之后的原油。由于原油組成、進(jìn)料溫度和

輕組分拔出率的要求不同，閃蒸分離穩(wěn)定的操作壓力又分為負(fù)壓、常壓或微

正壓三種。

圖4—2所示為原油負(fù)壓閃蒸分離穩(wěn)定的原理流程。進(jìn)料油溫一般為脫水溫

度，即60?65℃,進(jìn)油壓力為0.2?0.3兆帕（絕對(duì)）。原油在穩(wěn)定塔上部

進(jìn)行閃蒸，塔的操作壓力為0.6x105帕（絕對(duì)）左右。閃蒸分離后的穩(wěn)定原

油一般經(jīng)泵升壓后送入油罐。塔頂脫出的閃蒸氣經(jīng)負(fù)壓壓縮機(jī)壓縮至0.3?

0.4兆帕（絕對(duì)），然后由水冷器冷卻到40c后送至三相分離器進(jìn)行氣液分

離，分別得到不凝氣和粗輕油。

一般說來，負(fù)壓閃蒸分離法使用于密度較大的原油，因?yàn)檩^重的原油中所含

的輕組分比較少，負(fù)壓閃蒸能得到比較好的效果。若原油中輕組分含量較多，

汽化量較大，此時(shí)利用氣體壓縮機(jī)抽吸耗功過多，會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的不合理。

此時(shí)，可以采用加熱閃蒸分離法，適當(dāng)提高分離壓力，在常壓或微正壓下操

作。其典型流程見圖4―3。

由于加熱閃蒸分離是在常壓或微正壓下進(jìn)行的，因而其閃蒸溫度也相應(yīng)提

高。一般情況下，分離壓力為0.3兆帕?xí)r，閃蒸溫度須提高到120℃左右，

因而經(jīng)脫水后的原油須進(jìn)一步加熱升溫后才能進(jìn)入穩(wěn)定塔。塔底穩(wěn)定原油的

溫度較高，這部分熱量應(yīng)回收，一般用來加熱進(jìn)料原油。塔頂閃蒸氣的處理

與負(fù)壓閃蒸類同。

（二）、閃蒸分離的其他形式

多級(jí)分離和油罐煌蒸氣回收是另外兩種利用閃蒸原理從原油中分離并回收

輕嫌的方法。

1、多級(jí)分離穩(wěn)定

多級(jí)分離穩(wěn)定是將原油分若干級(jí)進(jìn)行油氣分離穩(wěn)定，每一級(jí)的油和氣都接近

于平衡狀態(tài)。這種方法實(shí)際上是用若干次連續(xù)閃蒸使原油達(dá)到穩(wěn)定。其典型

流程見圖4-4o

采用多級(jí)分離使原油穩(wěn)定的前提是井口來的油氣有足夠高的壓力，亦即這一

方法使用于高壓油田，可以充分利用地層能量實(shí)行原油穩(wěn)定。

多級(jí)分離穩(wěn)定的重要問題是分離級(jí)數(shù)的確定。有平衡汽化原理得知：原油的

壓力越低，溫度越高，分出的氣體愈多；高壓下分出的氣體中輕組分所占的

比例（分子分?jǐn)?shù)）較低壓下分出的氣體多；在輕組分揮發(fā)的同時(shí)伴隨著一些

重組分的揮發(fā)。多級(jí)分離可以將80%以上的丁烷保留在原油中，但同時(shí)原油

中也保留了相當(dāng)數(shù)量的乙烷和丙烷。因此，多級(jí)分離沒有完全解決原油穩(wěn)定

問題。為了盡可能多地分離出乙烷和丙烷，勢(shì)必要增加分離級(jí)數(shù)，但分離級(jí)

數(shù)太多，會(huì)使投資過高。一般來說，最后一級(jí)是在接近常壓下分離的。分離

級(jí)數(shù)常常在四級(jí)左右。

2、油罐烽蒸氣回收

在開式油氣集輸系統(tǒng)中，常采用立式油罐儲(chǔ)存油品。在油罐內(nèi)，原油的蒸發(fā)

損失嚴(yán)重，特別是在儲(chǔ)存未穩(wěn)定原油的常壓固定頂罐內(nèi)，除了大、小呼吸損

失外，還有閃蒸損失。從近兒年全國(guó)各油田油氣損耗調(diào)查測(cè)定情況看，油罐

蒸發(fā)損失約占總損耗的40%左右。為了減少這部分損失，有效的措施是采用

油罐燒蒸氣回收工藝。

（1）油罐的蒸發(fā)損耗

在常溫固定頂儲(chǔ)罐內(nèi)，蒸發(fā)損失一般由大呼吸損失和小呼吸損失兩部分組

成。大呼吸是在油罐進(jìn)出油時(shí)形成的。一般來說，大呼吸時(shí)排氣量與進(jìn)液量

之比為1?1.5m3/m3。未穩(wěn)定原油排氣量與進(jìn)液量之比與原油組分、分離

壓力有關(guān)。

油罐小呼吸損耗是晝夜溫差變化引起的，油氣濃度為32?705克/米3,其組

成為甲烷?十一烷，主要為丙烷、丁烷和戊烷，平均分子量約55。未穩(wěn)定原

油的大、小呼吸和閃蒸損失排出氣體的平均分子量為48o

油罐蒸發(fā)損失一般采用實(shí)際測(cè)定的方法來求得?？蓮膶?shí)際測(cè)得的氣體體積乘

以油氣濃度得到蒸發(fā)損失值。

(2)油罐燃蒸氣回收工藝

油罐蒸發(fā)損失是由大、小呼吸引起的，采用抽氣法回收油罐燒蒸氣的過程和

常壓閃蒸相似。但油罐中的原油往往不是邊進(jìn)邊出，常常有較長(zhǎng)的靜止儲(chǔ)存

時(shí)間。在這期間，油中的輕組分會(huì)不斷汽化，相當(dāng)于微分汽化，因而，儲(chǔ)存

時(shí)間越長(zhǎng)，原油越穩(wěn)定。

大罐抽氣法回收燒蒸氣的典型流程如圖4—5所示。壓縮機(jī)自油罐中抽出氣

體增壓至0.2?0.3兆帕，并經(jīng)冷卻、計(jì)量后外輸至輕油回收裝置處理。為了

確保罐內(nèi)壓力在允許范圍內(nèi)，回收工藝一般設(shè)有超壓放空和低壓補(bǔ)氣流程。

-一般說來，現(xiàn)用的立式油罐的承壓能力為一50?250毫米水柱，是一種微壓

容器。油罐烽蒸氣回收工藝的一個(gè)關(guān)鍵是罐內(nèi)壓力的控制。由于罐內(nèi)壓力是

隨罐頂排出氣量的變化而波動(dòng)的，而這種變化又與油品性質(zhì)、分離條件、油

罐工作制度、環(huán)境氣溫等等諸因素有關(guān)。因而，在設(shè)計(jì)燃蒸氣回收工藝時(shí)，

應(yīng)綜合這些因素，配置排氣量適宜的壓縮機(jī)和實(shí)用可靠的自控儀表，以保證

回收裝置的運(yùn)行可靠性。

抽氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)排量可取油罐蒸發(fā)氣量的1.5?2.0倍(包括燒蒸氣、水蒸

汽等全部氣量)。對(duì)于新建油罐，蒸發(fā)氣量可按原油進(jìn)罐前的末級(jí)分離壓力、

分離溫度，參照在實(shí)驗(yàn)室做出的相近段的原油脫氣系數(shù)確定，并同類似條件

的運(yùn)行數(shù)據(jù)相比照，予以修正。對(duì)于已投產(chǎn)的油罐，可由實(shí)測(cè)求得。

壓力控制系統(tǒng)應(yīng)能使抽氣壓縮機(jī)滿足下列要求：

①罐內(nèi)壓力為5毫米水柱時(shí)，應(yīng)能補(bǔ)氣；

②罐內(nèi)壓力為10毫米水柱時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行；

③罐內(nèi)正常工作壓力，一般為10?20毫米水柱。

除此之外，罐上還應(yīng)設(shè)有安全閥。當(dāng)罐內(nèi)壓力比油罐試驗(yàn)壓力的正壓低50?

100毫米水柱，比其負(fù)壓高20?30毫米水柱時(shí)，安全閥打開。

(3)油罐燃蒸氣回收的效益

油罐中原油的蒸發(fā)是在常壓下的微分汽化，蒸發(fā)氣的組成中C3?C4組分的

含量比伴生氣富。采用油罐烽蒸氣回收工藝之后，不僅可以回收這部分輕嫌

做化工原料］而且可以減少大氣污染，改善環(huán)境。

油罐燒蒸氣回收裝置不僅可以回收凈化原油罐的燒蒸氣，而且對(duì)老油田改

造，實(shí)現(xiàn)原油密閉處理也有現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)不少油田由于油井出砂嚴(yán)重，原

油脫水往往采用立式鋼罐化學(xué)沉降脫水，處理流程是開式的。為了實(shí)現(xiàn)流程

密閉，可以用油罐燃蒸氣回收裝置將立式沉降罐密閉。另外各油田已建的各

種集油站、轉(zhuǎn)油站和聯(lián)合站上的油罐都可以增設(shè)油罐燒蒸氣回收裝置來實(shí)現(xiàn)

處理流程的密閉。

二、分儲(chǔ)穩(wěn)定法

原油中輕組分蒸氣壓高、沸點(diǎn)低、易于汽化，重組分的蒸氣壓低、沸點(diǎn)高、

不易氣化。按照輕重組分揮發(fā)度不同這一特點(diǎn)，可以利用精儲(chǔ)原理將原油中

的C1?C4脫除出去，達(dá)到穩(wěn)定，這就是分儲(chǔ)穩(wěn)定法。

(一)、原理流程

分儲(chǔ)穩(wěn)定法的典型流程見圖4—6。經(jīng)脫水的原油一般須進(jìn)換熱器進(jìn)一步升溫

后進(jìn)入穩(wěn)定塔。原油在塔內(nèi)部分汽化，汽化部分在塔上部進(jìn)行精微。塔頂氣

體中C5以上的組分經(jīng)水冷后從氣體中冷凝分離出來，有?部分作為塔頂回

流又送回塔內(nèi)，C1?C4以氣態(tài)輸出。塔底的穩(wěn)定原油可直接外輸或進(jìn)儲(chǔ)油

罐。

分儲(chǔ)穩(wěn)定法是利用精微原理進(jìn)行操作的，其穩(wěn)定塔是一個(gè)完全精儲(chǔ)塔，塔的

上部為精微段，下部為提儲(chǔ)段，塔頂有回流，塔低有再沸系統(tǒng)。C1?C4的

分離程度可以按要求控制。按照原油穩(wěn)定深度的要求，若只要粗分離，對(duì)有

些原油，穩(wěn)定塔可以只要提儲(chǔ)段而不設(shè)精儲(chǔ)段，這就出現(xiàn)了所謂的“提儲(chǔ)法”。

在采用分儲(chǔ)法時(shí)，全部原油加熱到較高溫度，塔內(nèi)的操作溫度和操作壓力都

比較高，消耗的能量比較多，所需的換熱面積也大。采用提儲(chǔ)法時(shí)，進(jìn)料液

溫度和塔的操作溫度都較低，重組分不會(huì)拔出過多，無需在塔上部增加精偏

段，能量消耗較少。因此，在滿足穩(wěn)定要求的前提下，可考慮采用提儲(chǔ)法實(shí)

現(xiàn)穩(wěn)定。

（二）、生產(chǎn)運(yùn)行

分偏穩(wěn)定法設(shè)備較多，流程較復(fù)雜，i般來說，對(duì)操作過程的控制也須比較

嚴(yán)格。我國(guó)油田采用分鐳穩(wěn)定工藝的還很少，但這一方法在國(guó)外無論是過去

和現(xiàn)在，都是應(yīng)用最廣泛的原油穩(wěn)定方法。分儲(chǔ)穩(wěn)定法所以會(huì)被廣泛采用，

原因就在于該法能比較徹底地拔出原油中的甲烷、乙烷和丙烷，穩(wěn)定質(zhì)量好。

分偏穩(wěn)定裝置要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不但要注意搞好物料平衡，盡可能多地把

C1?C4組分拔出，不影響原油中C6以上組分的含量。而且要做好裝置的

熱平衡，尤其是用減少進(jìn)出口油溫差的方法，即讓塔底穩(wěn)定原油通過進(jìn)料換

熱器，使來油升溫，減少燃料消耗。當(dāng)然這會(huì)增加換熱器面積和裝置的油泵

動(dòng)力，需要綜合平衡。

第四節(jié)工藝選擇

原油穩(wěn)定工藝隨原油性質(zhì)、穩(wěn)定要求、原油處理的工藝條件等因素而不同。

工藝選擇的核心問題是要提高裝置建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，即要確定原油蒸氣壓降低

的經(jīng)濟(jì)界限和裝置投資、運(yùn)行成本的合理數(shù)字，以期能用比較經(jīng)濟(jì)的方法取

得最好的穩(wěn)定效果。工藝選擇既包括工藝方法的確定，也包括在一定的工藝

方法中工藝條件的選擇。

一、工藝方法的確定

閃蒸分離法和分儲(chǔ)穩(wěn)定法都可以實(shí)現(xiàn)原油穩(wěn)定，降低油氣損耗。但應(yīng)該用何

種工藝方法要根據(jù)原油性質(zhì)和穩(wěn)定要求而定，以便以最小的能量消耗回收盡

可能多的輕組分。

（-）原油穩(wěn)定深度

原油穩(wěn)定深度是指從為穩(wěn)定原油中分出多少揮發(fā)性最強(qiáng)的組分（C1~C4）,

分出得越多越徹底，則原油穩(wěn)定的深度越高。通常用最高儲(chǔ)存溫度下原油的

蒸氣壓來衡量原油穩(wěn)定的深度。

從降低原油在儲(chǔ)運(yùn)過程中政法損耗的角度，原油蒸氣壓愈低愈好。但追求過

低的蒸氣壓，不僅在油田上需建設(shè)龐大的穩(wěn)定裝置，消耗大量能量，而且使

穩(wěn)定原油數(shù)量減少、原油中汽油偏分的潛含量減少、原油的品質(zhì)下降。因此,

應(yīng)根據(jù)綜合經(jīng)濟(jì)效益來確定穩(wěn)定原油的蒸氣壓。

各國(guó)的具體情況不同，對(duì)穩(wěn)定原油蒸氣壓的要求不完全一致。我國(guó)石油部頒

布的《油田油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：穩(wěn)定后原油的飽和蒸氣壓，在最高

儲(chǔ)存溫度下應(yīng)不超過當(dāng)?shù)卮髿鈮?。采用鐵路及水路運(yùn)輸?shù)脑?，裝卸過程不

能完全密閉，蒸氣壓應(yīng)該略低，以減少蒸發(fā)損耗。原油穩(wěn)定過程中，應(yīng)控制

C6組分脫出的質(zhì)量不超過穩(wěn)定前原油中C6總含量的5%。

對(duì)未穩(wěn)定原油進(jìn)行穩(wěn)定處理時(shí)，所脫除的揮發(fā)性強(qiáng)的輕組分范圍主要是

C1?C4,如未穩(wěn)定原油中C1?C4的質(zhì)量含量低于0.5%,一般不必進(jìn)行穩(wěn)

定處理。

（二）工藝方法的比較和選擇

目前，國(guó)內(nèi)外在原油穩(wěn)定裝置中經(jīng)常采用的負(fù)壓脫氣、加熱閃蒸、分儲(chǔ)穩(wěn)定

等工藝都能實(shí)現(xiàn)降低原油蒸氣壓，達(dá)到穩(wěn)定的目的。但是，由于不同的工藝

方法有不同的操作條件，因而在分離效果、運(yùn)行能耗、建設(shè)投資等方面是有

較大差異的。

1、油罐燃蒸氣回收

油罐燃蒸氣回收是利用原油在油罐壓力下的微分汽化來收集揮發(fā)的燒蒸氣

的，由于立式固定頂油罐所能承受的壓力變化范圍很小，故其脫氣效果很差,

往往是隨著原油在罐內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)間的加長(zhǎng)效果逐漸變好，因而油罐燒蒸氣回收

只能做為原油密閉儲(chǔ)存、防止蒸發(fā)損耗的一種措施，不能作為蒸氣壓較高的

未穩(wěn)定原油的穩(wěn)定處理方法。

2、多級(jí)分離法

多級(jí)分離較一次分離具有很多優(yōu)點(diǎn)，可獲得蒸氣壓較低的穩(wěn)定原油，但使用

多級(jí)分離的前提是：石油由地層流至井口后仍有足夠多的剩余能量可供利

用。

3、閃蒸分離法

無論是負(fù)壓閃蒸或加熱閃蒸同屬一次平衡汽化過程，它不能使未穩(wěn)定原油中

的輕重組分較徹底地分離，即閃蒸氣中含有C5以上的重組分，與之相平衡

的原油中還含有少量C1?C4的輕組分。但由于閃蒸分離是在較負(fù)的壓力下

或較高的溫度下進(jìn)行的平衡汽化過程，故其穩(wěn)定效果較多級(jí)分離好。

若對(duì)負(fù)壓閃蒸和加熱閃蒸加以對(duì)比，由于負(fù)壓下原油中輕重組分相對(duì)揮發(fā)度

的差別較大，兩者易于分離，故負(fù)壓分離的效果優(yōu)于加熱閃蒸。同時(shí)，負(fù)壓

閃蒸裝置一般緊接于原有脫水之后，進(jìn)裝置的油溫一般為脫水溫度（50?70

℃）,無需進(jìn)一步加熱，而加熱閃蒸則需對(duì)未穩(wěn)定原油加熱使之部分汽化，

因而加熱閃蒸的能耗一般高于負(fù)壓閃蒸。

在我國(guó)各油田所產(chǎn)的原油中，有相當(dāng)一部分原油的C1?C4含量為0.8%?

2.0%o鑒于上述原因，用負(fù)壓閃蒸法處理未穩(wěn)定原油在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用。

采用負(fù)壓閃蒸分離法時(shí)，應(yīng)確保真空管路和設(shè)備的嚴(yán)密性，防止空氣竄入造

成潛在的不安全因素。生產(chǎn)上常設(shè)置在線含氧分析儀以監(jiān)視閃蒸氣中的含氧

量，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。

當(dāng)原油需要進(jìn)行熱處理（用加熱的方法改變含蠟原油的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使原油粘

度和凝固點(diǎn)降低）外輸時(shí)，也可采用常壓加熱閃蒸法處理未穩(wěn)定原油。此時(shí),

采用“一熱二用”可得到較好的經(jīng)濟(jì)效果。

4、分儲(chǔ)穩(wěn)定法

對(duì)輕組分較多的原油，若采用負(fù)壓閃蒸法，將使抽氣壓縮機(jī)的能耗增加，且

難以達(dá)到穩(wěn)定要求。分鐳穩(wěn)定法能較徹底地脫除未穩(wěn)定原油中的C1-C4組

分，有較理想的分離效果和穩(wěn)定深度。但該法需要把全部原油加熱至較高溫

度，所需的換熱設(shè)備多、流程長(zhǎng)、動(dòng)力消耗大，使建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都較

高。因而需進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以確定是否用分儲(chǔ)法處理未穩(wěn)定原油。

若能將分儲(chǔ)穩(wěn)定所需熱量與原油降粘或熱處理相結(jié)合，則可不因進(jìn)行原