CN104130800A - 处理原油的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于处理原油的方法和系统可包括将水加入原油，例如，在脱盐器中，以生成烃和盐水以及油水界层乳液，油水界层乳液可包含烃和盐水以及固体。可将该乳液改性，包括加入额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种，例如，在混合器中。引导改性乳液通过终端过滤器组件以去除固体。

Description

处理原油的方法和系统

发明内容

在一些原油的精炼过程中，乳液也称为“油水界层(rag layer)”或“废油(slop)”可能会形成。该油水界层可包括含以下几类物质的任何一种或多种的乳液，几类物质包括，例如，油或烃类、盐水、沥青质、和/或固体。该固体可包括金属或砂砾或其它物质的固体小颗粒和胶体颗粒，而该油水界层会导致精炼系统结垢和腐蚀。因此，需要改进处理原油的方法和系统。

根据本发明的一个方面，处理原油的方法可包括将水加入原油以生成烃和盐水以及油水界层乳液。该方法还可包括将油水界层乳液改性，包括将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种加至乳液中，并引导改性乳液通过终端过滤器组件以去除固体。终端过滤器组件是这样一种装置其中所有进入过滤器组件的流体通过渗透性或多孔过滤介质。当改性乳液通过终端过滤器组件的过滤介质时，所有或大部分固体从改性乳液中除去。

根据本发明的另一个方面，处理原油的系统可包括脱盐器、混合器、和终端过滤器组件。脱盐器可包括一个或多个用于将原油和水引入脱盐器的入口。原油和水在脱盐器中组合以生成油或烃和盐水以及油水界层乳液。脱盐器还可包括用于排放至少一部分烃的第一出口和用于排放油水界层乳液的一个或多个额外出口。混合器，其可连接脱盐器，将油水界层乳液改性，包括将乳液与添加至乳液中的额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种混合。终端过滤器组件可与混合器连接以从改性乳液中过滤固体。

体现本发明的方法和系统提供了许多优点。例如，体现本发明的方法和系统可通过去除固体有利地降低或消除精炼系统中的结垢和/或腐蚀否则会损坏精炼系统的部件。此外，本发明的方法和系统使油水界层得到有效和高效处理，回收大量油水界层烃，包括油，反之若不处理油水界层，上述烃会丢失。因此，本发明的方法和系统可有利地增加油精炼工艺的可靠性、效率和生产能力。

附图说明

图1是用于处理原油的系统的一种实施方案的不按比例的代表示意图。

图2是用于处理原油的系统的另一种实施方案的不按比例的代表示意图。

图3是用于处理原油的系统的另一种实施方案的不按比例的代表示意图。

图4是用于处理原油的系统的另一种实施方案的不按比例的代表示意图。

实施方案描述

根据本发明的用于处理原油的系统和方法可以多种方式配置。精炼系统中用于处理原油的系统10的许多不同实例之一示于图1。通常，系统10可包括脱盐器11、混合器13，和终端过滤器组件14。在图示说明的实施方案中，系统10还可包括流体连通在脱盐器11和混合器13之间的分离器12。脱盐器11通过将原油和水混合以生成油或烃、盐水和油水界层而从原油中去除金属和/或盐和其它可溶解物。油水界层可位于盐水顶部，例如，在盐水和烃之间的界面，和/或作为液滴或盐水中的块体被夹带。油水界层包括至少烃、盐水和固体的乳液，还可包括其它物质例如沥青质。一些或所有油水界层乳液和盐水可直接进入分离器12，其可去除大部分的盐水。来自脱盐器11和/或分离器12的油水界层乳液可通入混合器13。在混合器13中，额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种可与乳液混合以生成改性乳液，其可通过终端过滤器组件14有效地过滤。改性乳液可传至终端过滤器组件14以从改性乳状液中过滤固体。

系统10的部件可以有多种配置。例如，脱盐器11可以众多方式的任何一种配置。脱盐器可采用多种形式和形状，包括，例如，槽、容器、或接受器，以及可通常起聚结器的作用，例如，静电聚结器。脱盐器可包括提供物质进入脱盐器的端口，和从脱盐器中移除物质的端口，这些端口可位于脱盐器的多个部位，例如，在脱盐器的顶部、底部、或侧面。例如，脱盐器11可包含一个或多个入口端口15、16用于将原油和水由原油源20和水源21分别引入脱盐器11。可替代地，原油和水可在脱盐器的上游混合并通过单一入口端口引入脱盐器。加热器(未示出)可与脱盐器和/或原油源和水源连接以加热供给脱盐器的原油和水。加热器可以有多种配置，包括，例如，作为换热器或将蒸汽注入，例如，直接注入脱盐器的机构。多种其它化学品，包括，例如，破乳剂和/或腐蚀抑制剂，可经由额外的入口端口或公共入口端口供给至脱盐器。

在脱盐器11中，水洗涤来自油中的金属和/或盐以及其它可溶解物，形成盐水。处于脱盐器11下部区域的较浓的聚结盐水与位于脱盐器11上部的浓度较低的烃分离，在盐水的顶部和/或盐水和烃之间的界面可形成油水界层。油水界层也可作为液滴或盐水中的块体被夹带。油水界层可包括烃、盐水和固体的乳液，还可包括其它物质例如沥青质。

脱盐器11还可包括一个或多个出口端口，例如，用于排出脱盐的油或烃的出口端口22和用于排出一些或所有油水界层乳液和盐水的出口端口23。用于排出脱盐烃的出口端口22可位于，例如，脱盐器11的上部区域，并可与脱盐器11中的脱盐烃流体连通。从脱盐烃出口端口22中，脱盐烃可直接进入精炼系统的其它部件用于进一步处理，包括，例如，分馏器。用于排出油水界层乳液和盐水的出口端口23可位于，例如，脱盐器11的下部区域并可与脱盐器11中的盐水和油水界层乳液流体连通。排出的盐水和油水界层乳液可包括不同量的盐水和油水界层乳液，从大量盐水带有一些油水界层乳液到大量油水界层乳液带有一些盐水均可。在一些实施方案中，脱盐器11可包括用于排放至少部分油水界层乳液的出口端口24。该出口端口24可位于，例如，脱盐器11的侧面，接近油水界层乳液的水平，并可与脱盐器11中的油水界层乳液流体连通。

分离器12也可以多种方式配置。在许多实施方案中，分离器12可以如多数分离器一样配置并可具有多种形状或形式中的任何一种包括，槽、容器、或接受器。例如，分离器可包括沉降槽、重力分离器、或板式分离器例如聚结板拦截(CPI)分离器。对于许多实施方案，分离器12可包括购自美国纽约华盛顿港市的颇尔公司商品名称为LUCID的板式分离器。

分离器可置于系统中的多个部位。例如，分离器12可位于脱盐器11的下游和过滤器组件14的上游，例如，混合器13的上游。分离器可包括位于分离器上多个部位的一个或多个入口端口并可通过一个或多个介入组件与脱盐器直接或间接连接。例如，分离器12可包括用于接收来自脱盐器11的盐水/乳液出口端口23的盐水和油水界层乳液的入口端口25，盐水和油水界层乳液经由盐水/乳液进料管线26引入。在分离器11中，大部分盐水可从油水界层乳液中分离出来。分离器还可包括位于分离器上多个部位的一个或多个出口端口。例如，用于排放大部分或基本上不含任何乳液的盐水的出口端口27，其可置于分离器12的下部区域并可与分离器12中分离出的盐水流体连通。从分离器中排出的盐水可返回脱盐器和/或在排放或重新利用前将其处理以去除有害物质。分离器12还可包括与分离器12中的油水界层乳液流体连通的出口端口28并位于，例如，在分离器12的上部区域，用于排放具有较少量盐水的油水界层乳液。对于一些实施方案，但不是所有实施方案，贫盐水乳液可含最多约50％的水或盐水。

混合器13可以多数不同方式中的任何一种配置并可采用多种形状和形式中的任何一种。例如，混合器可包括在线混合器或混合槽。此外，混合器可置于系统中的多个位置。例如，混合器可位于脱盐器的下游和终端过滤器组件的上游。在图示说明的实施方案中，混合器13可位于脱盐器11的下游，分离器12的下游，和过滤器组件14的上游。此外，混合器可与系统的一个或多个部件流体连通，通过一个或多个其它部件直接或间接连通。例如，混合器13可与分离器12流体连接，例如，直接与分离器12连接。对于一些实施方案，混合器13可，替代地或额外地，与脱盐器11直接流体连接。

混合器可具有位于混合器上多个部位的一个或多个入口端口。例如，混合器13可包括入口端口29，例如，在混合器13的顶部，用于将贫盐水油水界层乳液引入混合器13，例如，经由盐水/乳液进料线30，该线在分离器12的盐水/乳液出口端口28和混合器13的盐水/乳液入口端口29之间延伸。对于一些实施方案，混合器13可替代地或额外地包括入口端口31，其位于，例如，在混合器13的顶部，用于将至少一些直接来自脱盐器11的油水界层乳液引入混合器13，例如，经由油水界层乳液进料线32，该线在脱盐器11的油水界层乳液出口端口24和混合器13的油水界层乳液入口端口31之间延伸。

为将油水界层乳液改性并使乳液得到有效过滤，可将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种加至来自分离器12和/或脱盐器11的油水界层乳液中。例如，混合器13可包括一个或多个入口端口33，其位于，例如，混合器13的上部区域，用于引入来自额外烃源34的额外烃，来自破乳剂源35的破乳剂，来自反向破乳剂源36的反向破乳剂，来自凝结剂源37的凝结剂，和/或来自絮凝剂源38的絮凝剂。可替代地，可将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和/或絮凝剂加入混合器上游的乳液。将乳液与额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种混合可促进油水界层乳液的去稳定，并促进至少部分，甚至大部分乳液和/或乳液中物质的瓦解和分解，促进去除和回收束缚在乳液中的烃。例如，额外的烃可溶解乳液中的稳定剂，例如沥青质。额外的烃还可降低乳液的粘度和/或使烃成为乳液中的连续相。破乳剂可分解水包油乳液，而反向破乳剂可分解油包水乳液。凝结剂和絮凝剂可聚集和凝聚乳液中分散的颗粒，形成较大的聚集体从乳液中沉降出来。通过将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种与油水界层乳液混合，混合器13可生成改性乳液，其包括基本上已瓦解、分解的和较少量乳化的烃、盐水和固体的混合物。对于一些实施方案，但不是所有实施方案，改性乳液可包含最多约5％的水和盐水。

混合器可具有位于混合器上多个部位的一个或多个出口端口。在一些实施方案中，混合器13可包括循环出口端口40，例如，在混合器13的下部区域，用于排放改性乳液至循环线42上的循环泵41。循环泵41和循环线42可将改性乳液循环至循环入口端口43，例如，在混合器13的上部区域，促使混合器13中的油水界层乳液进一步瓦解和分解。为进一步促进混合器13中乳液的瓦解和分解，可将加热器(未示出)与混合器13或循环线42相连。对于许多实施方案，加热器可将乳液加热至温度高达约300°F或更高。混合器13也可包括改性乳液出口端口44，例如，在混合器13的下部区域，用于从混合器13中将改性乳液排放至终端过滤器组件14，例如，经由在改性乳液进料线45上的进料泵48。

终端过滤器组件可以众多方式的任何一种配置并可具有多种形状或形式中的任何一种，包括槽、容器、或接受器。对于许多实施方案，过滤器组件14可包括一个或多个过滤元件46，例如，多个过滤元件的阵列，其容纳在壳体47中。壳体47可包括入口端口50，其位于，例如，壳体47的一端区域，用于接收改性乳液以及一个或多个出口端口51，其位于，例如，壳体47的另一端区域，用于排放滤液。壳体47可限定在壳体47中入口端口和出口端口50、51之间的流体流动路径。一个或多个过滤元件46，例如，多个过滤元件46，可置于壳体47中穿过流体流动路径，过滤元件46可以有多种配置。对于许多实施方案，每个过滤元件可具有中空、通常为圆柱体结构，其包括渗透性过滤介质用于将从内向外流动的或从外向内流动通过过滤元件的流体中除去固体。任何众多种类的过滤器介质均可包含在过滤器元件中，包括渗透性金属的、陶瓷的或聚合物的介质。过滤器介质可以以下形式存在，褶皱的或螺旋缠绕的片材或中空的圆柱体或套管并可成型自渗透性膜，纤维或烧结片材或块，或网眼片。过滤介质可具有任何多种过滤性能。例如，过滤介质的去除等级为约1微米或更少到约100微米或更多。每个过滤元件还可包括终端元件，例如，端盖，在圆柱体的每个轴向端以导向流体进入过滤元件的中空内部或从中出来并通常放射状地穿过过滤介质。在一些实施方案中，终端过滤器组件可包括具有聚合物纤维过滤介质的过滤元件，该过滤介质购自美国纽约华盛顿港市的颇尔公司商品名称为Profile AS。

终端过滤器组件可置于系统中的多种位置。例如，过滤器组件14可位于脱盐器11的下游，分离器12的下游，和/或混合器13的下游。在图示说明的实施方案中，终端过滤器组件14可与混合器13流体连接。例如，混合器13的改性乳液出口端口43可与过滤器组件15的改性乳液入口端口50连接，例如，经由改性乳液进料线45和进料泵48，以引导改性乳液输入终端过滤器组件15。在过滤器组件15中，烃、盐水和固体的改性乳液可通过过滤元件46过滤，去除固体，包括胶体和不溶解的沥青质。大部分改性乳液，包括烃、盐水和溶解的沥青质，作为滤液通过过滤介质。滤液可经由滤液出口端口51从过滤组件15中排出。滤液从滤液出口端口可被引导进入任何的众多部件。例如，滤液可被引导进入下游分离器以从盐水中分离经过滤后的烃。在图示说明的实施方案中，滤液可再循环至脱盐器11，例如，从终端过滤器组件15的滤液出口端口51至脱盐器11的滤液入口端口52，经由滤液再循环线53。在脱盐器11中，具有溶解的沥青质的盐水和烃的滤液混合物，可分离为烃和盐水，其中烃可经由脱盐后的烃出口端口22排放，其中盐水可经由盐水/乳液出口端口23排放。

本发明的实施方案还包括用于处理原油的许多方法。例如，处理原油的方法可包括将水加至原油中以生成烃和盐水以及油水界层，该油水界层包括含有烃、盐水和固体的乳液。该方法还可包括将乳液改性，包括在乳液中添加额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种，随后将改性乳液引导通过终端过滤器组件以去除固体。

水可以多种方式加入原油中。例如，可在水和原油供给到脱盐器之前将水加入原油中，或可在脱盐器中将水加入原油中。在图示说明的系统10中，油和水可分别引入脱盐器11，例如，通过单独的入口端口15、16。可替代地，原油和水可通过共同的入口端口依次或同时供应到脱盐器中。在脱盐器中，水和原油混合，水可从原油中去除金属和/或盐和其它溶解物，形成盐水。原油的性质，包括原油自身的化学组成以及原油中夹带的和/或溶解在原油中的固体和其它物质的量和化学组成，取决于许多因素而广泛变化，包括原油的地质来源和为从该地质来源开采原油所添加的物质。水可以足以去除金属和/或盐和其它溶解物的各种量加入原油中。例如，水加入原油的量可为按体积计约3％的水或更少到约10％的水或更多。许多其它化学物质，包括，例如，可将破乳剂和/或腐蚀抑制剂，加入脱盐器中的原油、水，和/或油或烃和水(盐水)的混合物中以进一步处理原油。

将水添加至原油中也可包括将原油和/或水加压和/或加热，例如，在脱盐器中。对于许多实施方案，烃和盐水可在脱盐器中加热到温度为约200°F或更低到约300°F或更高，例如，约225°F到约275°F。可将烃和盐水在脱盐器中加压至压力为约10psig或更低到约200psig或更高。在一些实施方案中，原油和/或水可不被加热或可不被加压。

将水加入原油还可包括在脱盐器中将烃或油从盐水中分离并生成油水界层。分离盐水和烃可包括在脱盐器中聚集盐水液滴。例如，可将电场应用于脱盐器中油和盐水的混合物，电场引发盐水液滴中的偶极并使盐水液滴聚集。较浓的聚集盐水微滴随后可作为水相收集，例如，在脱盐器的下部区域，较稀的脱盐后油或烃可基本上或大部分无盐水地收集，例如，在脱盐器的上部区域。油水界层可收集在盐水的顶部，例如，在烃和盐水之间的界面，和/或以小液滴或团块被夹带，例如，在盐水中。油水界层可含有许多物质的任何一种，包括油、盐水、和固体，以及沥青质的乳液。油水界层乳液的组成可取决于，例如，供给到脱盐器的原油的性质而变化。例如，一些油水界层乳液可包含油包水乳液，而其它油水界层乳液可包含水包油乳液。此外，一些油水界层乳液可通过稳定剂例如沥青质而化学稳定化，而一些油水界层乳液可通过乳液中的微粒而微粒稳定化且乳液中几乎不含或不含沥青质。油水界层乳液的许多实例中的一个可包含按重量计约30％到约40％的油或烃，按重量计约30％到约40％的盐水，按重量计约5％到约20％的固体，按重量计最多约10％的沥青质。这些物质在油水界层乳液中彼此紧密相连。

脱盐后的烃和含有油水界层乳液的盐水可从脱盐器中分开排放。脱盐后的烃的排放流速可为约20000bb1/天或更少到约100000bb1/天或更多，一桶等于42美制加仑(159升)。含有油水界层的盐水的排放流速可为约600bb1/天或更少到约6000bb1/天或更多。脱盐后的烃经由脱盐后的烃出口端口22从脱盐器11中排出并可进一步处理，例如，分馏。含油水界层的盐水经由盐水/乳液出口端口23从脱盐器11中排出。从脱盐器11中排出的盐水和油水界层乳液可包括变化量的盐水和乳液，从带有油水界层乳液的大量盐水到带有一些盐水的大量油水界层乳液。

对于一些实施方案中，处理原油的方法还可包括将至少一些盐水从脱盐器11排放的盐水和油水界层乳液中分离出来。例如，在显著量盐水连同油水界层乳液从脱盐器11中去除的实施方案中，有利的是进一步在分离器12中分离一些盐水，例如，如前所述的大量分离器。盐水和油水界层乳液，例如，可从脱盐器11的盐水/乳液出口端口23排出并经由盐水/乳液进料线26供给至分离器12的盐水/乳液入口端口25。在分离器12中，可以以多种方式将至少一些较浓盐水与较稀油水界层乳液分离。例如，盐水可在沉降区从油水界层乳液中沉积出来，或盐水可沿着板式分离器与油水界层乳液分离。将盐水与油水界层乳液分离还可包括将较大的固体从油水界层分离。较大的固体，例如，粒度为约20微米或更大的固体，可从乳液沉降至盐水中，与更细固体和较少量盐水在分离器中离开油水界层乳液。具有或不具有较大固体的盐水可从分离器12中排出，例如，经由盐水出口端口27。较大的固体随后从盐水中去除，例如，过滤，一些清洁盐水，例如，至多约50％，可返回脱盐器11，而剩余的清洁盐水可被处理和再利用或从精炼系统中排出。贫盐水的油水界层乳液可从分离器12中排出并供给至混合器13。例如，包含按体积计最多约50％的水或盐水的贫盐水油水界层乳液可经由分离器12的盐水/乳液出口端口28排出并经由盐水/乳液进料线30供给至混合器13上的盐水/乳液入口端口29。从分离器12进入混合器13的流速可为约6bb1/天或更少到约600bb1/天或更多。

在图示说明的实施方案中，来自脱盐器11的油水界层乳液在分离器12中去除一些盐水之后再供给至混合器13。在其它实施方案中，油水界层乳液，例如，带有少许盐水的油水界层乳液，可额外地或替代地直接从脱盐器供给至混合器。例如，油水界层乳液可从脱盐器11上的油水界层乳液出口端口24排出并经由油水界层乳液进料线32供给至混合器13上的油水界层乳液入口端口31。

处理原油的方法还可包括将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种添加至来自脱盐器或分离器的油水界层乳液中以使乳液改性并准备将乳液进行过滤。例如，多种烃中的任何一种均可加入以溶解乳液中的物质，包括沥青质。沥青质，其帮助稳定乳液，会快速堵塞大部分过滤介质。添加的烃可溶解乳液中的沥青质和其它物质并增进乳液的分解，使改性乳液得以有效过滤。额外的烃还可降低油水界层乳液的粘度，使乳液中的液体组分易于移动通过过滤元件，并可使烃成为乳液中的连续相。加入的烃，其可为芳香族的或非芳香族的，可包括，例如，重整油、石脑油、瓦斯油和烃凝析油中的一种或多种。可将任何众多种类的破乳剂和/或反向破乳剂加入以至少部分分解乳液并进一步促进乳液的过滤。添加的破乳剂可包括，例如，一种或多种乙氧基或丙氧基化酸催化或碱催化的酚-甲醛树脂，乙氧基化或丙氧基化多胺，乙氧基化或丙氧基化双环氧化物，和乙氧基化或丙氧基化多元醇。添加的反向破乳剂可包括，例如，有机聚合物，例如液体阳离子性丙烯酰胺。还可加入任何的多种凝结剂和/或絮凝剂以聚集和凝聚乳液中的固体，使较大的固体聚集物从乳液中沉降出来。凝结剂可包括液体无机或有机促凝聚合物，包括，例如，液体、有机、水溶性、低阳离子季铵聚电解质。絮凝剂可包括，例如，具有高分子量和/或低至中阴离子电荷的液体有机丙烯酸/丙烯酰胺共聚物。

额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和/或絮凝剂加入来自脱盐器或分离器的油水界层乳液的量取决于许多因素变化，包括，例如，温度；压力；pH；剪切量；有机和无机固体的组成；沥青质，井处理化学品，石蜡或硫的浓度；原油的API重力，盐水和原油间的密度差异，以及乳液的组成和稳定性中的一种或多种。对于许多实施方案中，乳液中可加入烃的量达到乳液体积的约10倍或更多倍。对于一些实施方案，油水界层乳液中稳定剂的量，例如，沥青质，很少，且更少量的烃被加入，例如，乳液体积的1到2倍到更多倍。破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和/或絮凝剂的加入量为0％到约1％或更多的油水界层的量。

额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂可以任何多种不同方式加入来自脱盐器或分离器的油水界层乳液。在许多实施方案中，额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和/或絮凝剂可在混合器13中加入油水界层乳液。在混合器中额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种与油水界层乳液混合以生成改性乳液以使其足以分解为各自的组成，包括烃、盐水、固体和溶解的沥青质从而使固体从烃和盐水中有效地过滤。将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种与油水界层乳液混合随后可包括基本上溶解油水界层乳液中的一种或多种物质，包括沥青质，和/或使油水界层乳液不稳定或分解油水界层乳液。例如，将包含按体积计为至多约5％的水的改性乳液从改性乳液出口端口排出。

对于许多实施方案，将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种与油水界层乳液混合还可包括将改性乳液循环通过混合器。例如，可从混合器13中经由循环出口端口40排放改性乳液并经由循环线42上的循环泵41将其循环通过混合器13，在循环入口端口38重新进入混合器13。循环改性乳液使沥青质和其它物质溶解得更加完全并更彻底地令乳液去稳定和分解，帮助回收乳液中更多量的烃。

加热乳液可进一步促进溶解物质例如沥青质并使乳液去稳定和分解。可将乳液加热至温度达到约300°F或更高，例如，在混合器13中，在循环线42上，或在去终端过滤器组件14的途中。

混合之后，改性乳液可被引导通过终端过滤器组件以去除固体并生成原则上含过滤后的烃和盐水的滤液。改性乳液可从混合器中排出并经过一个或多个额外的组件直接或间接供给至终端过滤器组件。例如，在图示说明的实施方案中，改性乳液可经过改性乳液出口端口44从混合器13中排出并通过改性乳液进料线45上的进料泵48供给至终端过滤器组件14，经由改性乳液入口端口50进入终端过滤器组件14。改性乳液可以多种流速和压力供给至终端过滤器组件，取决于，例如，终端过滤器组件的尺寸和待处理的改性乳液的量。在一些实施方案中，改性乳液进入终端过滤器组件的流速为约12bb1/天gpm或更少到约6000bb1/天gpm或更多。压力可为约10psig或更低到约200psig或更高。

在终端过滤器组件14中，所有改性乳液通过一个或多个过滤元件46。将改性乳液通过过滤元件46包括引导所有改性乳液通过过滤元件46的过滤介质，其中至少大部分固体被除去。对于许多实施方案，引导改性乳液通过过滤介质可包括引导改性乳液通过去除等级为约1微米或更低到约100微米或更高的过滤介质，例如约1微米或更低到约40微米。过滤后的烃和盐水，以及溶解的沥青质，随后作为滤液流出过滤元件46并可通过壳体47引导至滤液出口端口51。滤液可从终端过滤器组件排放至多种部件以用于进一步处理。例如，可将滤液排放至分离器以将过滤后的烃从过滤后的盐水中分离。过滤后的烃可随后在精炼系统中进行进一步处理，例如，分馏。在图示说明的实施方案中，过滤后的烃和盐水可循环至脱盐器。例如，滤液，包括过滤后的烃和盐水，以及任何已溶解的沥青质，可从终端过滤器14的滤液出口端口51排出并经由滤液循环线53返回脱盐器11，经过一个入口端口，例如，滤液入口端口52进入脱盐器11。在脱盐器11中，过滤后的烃和盐水以及任何已溶解的沥青质与脱盐器11中的原油和水混合，其中它们开始分解油水界层乳液和油水界层乳液中的溶解物质(包括沥青质)的过程。过滤后的烃和盐水可在脱盐器11中分离连同脱盐后的烃和盐水分别从脱盐器11中排出，例如，经由脱盐后的烃出口端口22和盐水/乳液出口端口23。

实施本发明的方法还可包括在过滤元件变得足够脏需要清洁或更换时清洗和/或更换终端过滤器组件中的过滤元件。例如，在跨过滤元件46的压降升至预定标准之后，或通过过滤元件46的流速降至预定标准之后，可以停止将改性乳液流过终端过滤器组件14。随后可以任何众多方式清洁过滤元件46。例如，可原位清洁过滤元件，即在过滤器壳体中，或不在原位，即在过滤器壳体之外，利用多种溶剂浸泡技术，包括热烃浸泡，和/或洗涤或反洗技术，添加或不加辅助气体。可替代地，结垢的过滤元件46可以置换为新的过滤元件46。随后可重新设置改性乳液流过终端过滤器元件14。

虽然本发明已在前述实施方案和/或图示说明中公开，但本发明并不局限于那些实施方案。例如，可以省略或修改实施方案中的一个或多个特征，一个实施方案中的一个或多个特征可与其它实施方案的一个或多个特征组合，或预想具有十分不同的特征的实施方案，上述所有均不偏离本发明的范围。例如，分离器12可从图1的系统10中省略，剩余系统包括如前述操作的前述组成。油水界层乳液可从脱盐器11的油水界层乳液出口端口24排出并直接或间接供给至混合器13，例如，经由油水界层乳液进料线35。几乎不具有或不具有油水界层乳液的盐水可从脱盐器11中除去，例如，经由盐水/乳液出口端口23，经过处理，随后在精炼系统中再利用或从精炼系统中排出。

作为其它实例，用于处理原油的系统可包括改进的终端过滤器组件14，例如，如图2所示。剩余系统可包括如前述操作的前述组成。改进的终端过滤器组件14可包括壳体47中的沉降区54，其在过滤元件46的下游。在沉降区54中，较稀的过滤后烃连同其它物质例如溶解的沥青质，例如，朝向壳体47的上部区域，与例如在壳体47下部区域的较浓的过滤后盐水分离。壳体47还可包括位于壳体47下部区域的盐水阱55以收集盐水。用于排放分离的过滤后的烃连同溶解的沥青质的过滤后的烃出口端口56，可置于壳体47上，例如，上部区域，用于排放过滤后盐水的过滤后的盐水出口端口57也可置于壳体47上，例如，位于盐水阱55中。所有或部分排出的过滤后盐水可送入脱盐器或精炼系统的任何其它组件或可经处理后从精炼系统中排出。所有或部分排出的过滤后烃可返回脱盐器，例如，经由滤液循环线53，或可引导进入精炼系统的其它组件用于进一步处理，例如，分馏。

作为一种替代，图1中的系统10还可包括位于终端过滤器组件14下游的分离器(未示出)。来自终端过滤器组件14的滤液包括过滤后的烃，过滤后的盐水，和任何溶解的沥青质，可从滤液出口端口51排出并直接或间接，通入过滤器，其中过滤后的烃在分离器中与过滤后的盐水分离。分离器可包括如前所述的大量过滤器或任何其它适于从过滤后的盐水中分离过滤后的烃的过滤器。过滤后的烃可从分离器中排出并送入脱盐器或精炼系统的任何其它组件。过滤后的盐水可从分离器中排出并送入脱盐器或精炼系统的任何其它组件或经处理并排出精炼系统。

用于处理原油的方法还可包括将来自终端过滤器组件的滤液分离为过滤后的烃连同其它物质例如溶解的沥青质，以及过滤后的盐水，例如，在终端过滤器组件中或在分离器中。例如，在图示说明的实施方案中分离滤液可包括将滤液通入位于终端过滤器组件14的壳体47中过滤元件46下游的沉降区54。在沉降区54，较浓的过滤后盐水在壳体47的下部区域沉积，例如，在盐水阱55中，离开位于壳体47的上部区域的较稀的过滤后的烃。该方法还可包括分别排放来自终端过滤器组件15的过滤后的烃和过滤后的盐水，例如，分别经过过滤后的烃出口端口56和过滤后的盐水出口端口57，如前所述。

用于处理原油的系统的另一个实施方案还可包括聚结器组件60，例如，如图3所示。剩余系统可包括如前述操作的前述组成。聚结器组件可与终端过滤器组件，直接或间接地，流体连通，例如，至图2的系统中的终端过滤器组件14的过滤后的烃出口端口56或至图1的系统10中终端过滤器组件14的滤液出口端口51。在两个系统中，聚结器组件可用于分解任何剩余的乳液和/或聚结过滤后的盐水，包括任何过滤后盐水的小液滴，作为不连续相，夹带在作为连续相的过滤后的烃中。聚结的过滤后的盐水和过滤后的烃可随后彼此分离，例如，在聚结器组件60中。

可采用任何众多种类的聚结器组件。一般而言，聚结器组件60可包括壳体61，例如，槽、容器、或任何其它接受器。壳体61可具有位于例如在壳体61一端的入口端口62，以及一个或多个出口端口。例如，在图示说明的实施方案中，壳体61可包括位于例如在壳体61上部区域的相对端的烃出口端口63，和位于例如在壳体61下部区域的相对端的盐水出口端口64。壳体61可包括用于收集盐水的盐水阱65，盐水出口端口64可位于盐水阱65上。

聚结器壳体61限定在壳体61中入口端口62和出口端口63、64之间的流体流动路径。一个或多个聚结器元件66，例如，多个聚结器元件66，可置于壳体61中穿过流体流动路径。每个聚结器元件66可以有多种配置。对于许多实施方案，每个聚结器元件可具有中空、通常为圆柱体结构，其包括渗透性装置用于聚结过滤后盐水的小液滴，其作为不连续相，夹带在作为连续相的过滤后的烃中。每个聚结器元件还可包括终端元件，例如，端盖，在圆柱体的每个轴向端以引导流体进入聚结器元件的中空内部或从中出来并通常放射状地穿过聚结器装置。在一些实施方案中，聚结器组件可包括购自美国纽约华盛顿港市的颇尔公司商品名称为PhaseSep的聚结器元件。

聚结器组件60还可包括位于聚结器元件66下游的分离区用于将聚结的过滤后盐水与过滤后烃分离。分离区可以有多种配置。例如，分离区可包括渗透性分离介质，其使组分之一通过，例如，经过滤后的烃，但阻止其它组分通过，例如，过滤后的盐水。烃出口端口可随后与渗透性分离介质的一侧流体连通，例如，下游侧，而盐水出口端口与分离介质的另一侧流体连通，例如，上游侧。在图示说明的实施例方案中，分离区可包括壳体61中的沉降区67，其在聚结器元件66的下游。在沉降区67中，较稀的过滤后烃连同其它物质例如溶解的沥青质，在例如朝向壳体61的上部区域与例如在壳体61下部区域的较浓的聚结的和过滤后的盐水分离。聚结的、过滤后的盐水可从聚结器组件60中排出，例如，经由盐水出口端口64，并送入脱盐器或精炼系统的任何其它组件或可经处理并从精炼系统中排出。过滤后的烃可含有小于约25ppmw的游离水并可从聚结器组件60中排出，例如，经由烃出口端口63。从聚结器组件60中，一些或所有排出的烃可送入脱盐器11或混合器13。将一些或所有排出的烃返回混合器13使烃得到再利用，减少了待加入混合器13中的额外新鲜烃的量，并帮助使烃成为改性乳液中的连续相。对于许多实施方案中，聚结器组件60可如此有效地分解任何油/盐水乳液以致于可将烃直接送入精炼系统的任何其它组件用于进一步处理，例如，分馏塔。

用于处理原油的方法还可包括聚结过滤后的盐水，包括任何过滤后盐水中的小液滴，其作为不连续相，夹带在作为连续相的过滤后的烃中连同任何溶解的沥青质，随后将聚结的、过滤后的盐水与过滤后的烃分离。聚结过滤后的盐水可包括引导过滤后的烃和盐水通过聚结器组件60中的一个或多个聚结器元件66，包括将过滤后盐水中的小液滴聚集并生成过滤后盐水的较大液滴或团块。分离聚结的、过滤后的盐水和过滤后的烃可包括，例如，在沉降区67中将较浓的聚结盐水从较稀的过滤后烃中沉降出来。可替代地，将盐水从烃中分离可包括将盐水和烃中的一种而非另一种通过渗透性分离介质。该方法还可包括从聚结器组件60中分别排放过滤后的烃和过滤后的盐水，例如，分别经由烃出口端口63，和盐水出口端口64，如前所述。从聚结器组件60中排放过滤后的烃可包括将一些或所有过滤后的烃返回脱盐器11或混合器13或将过滤后的烃送入精炼系统的任何其它组件。

用于处理原油的系统的另一个实施方案可包括磁性过滤器70，例如，如图4所示。剩余系统可包括前述图1、图2和/或图3的组成，如前述操作。磁性过滤器可用于去除磁性固体，例如，磁性颗粒，并可置于系统中的多个位置，包括脱盐器的下游，分离器的下游，和/或混合器的下游。在图示说明的实施方案中，磁性过滤器70可位于混合器13的上游以从进入混合器13的乳液中去除磁性固体并抑制混合器13结垢。可替代地或额外地，磁性过滤器可位于混合器的循环线上或在混合器和终端过滤器组件之间以从改性乳液中去除磁性固体。

可采用任何众多种类的磁性过滤器。一般而言，磁性过滤器70可包括壳体71，其具有以下形状，例如，槽、容器、或任何其它接受器。壳体71可包括流体入口端口72和流体出口端口73并可限定在入口端口和出口端口72、73之间的流水流动路径。在壳体71中的流体流动路径中，可配置一种或多种磁性元件74以从乳液中吸引和去除磁性固体，例如，油水界层乳液或改性乳液，其沿着磁性过滤器70中的流体流动路径流动。在图示说明的实施方案中，磁性过滤器70的流体入口端口72可与分离器12的盐水/乳液出口端口28流体连通，直接或间接地经由一个或多个其它组件，例如，经由盐水/乳液进料线的第一部分30A。磁性过滤器70的流体出口端口73可与混合器13的盐水/乳液入口端口29直接或间接地流体连通，例如，经由盐水/乳液进料线的第二部分30B。油水界层乳液由此可被引导通过磁性过滤器70从而在乳液通过分离器12和混合器13之间时去除磁性固体。

用于处理原油的方法还可包括从乳液中磁性去除固体，例如，油水界层乳液或改性乳液。磁性去除固体可包括引导乳液通过磁性过滤器，包括将乳液通过磁性元件，其可从乳液中吸引和去除磁性固体。在图示说明的实施方案中，将乳液引导通过磁性过滤器70可包括将来自分离器12的盐水/乳液出口端口28的油水界层乳液通入磁性过滤器70的流体入口端口72，沿去除磁性固体磁性元件74，从磁性过滤器70的流体出口端口73进入混合器13的盐水/乳液入口端口29。在其它的实施方案中，将乳液引导通过磁性过滤器可包括将改性乳液通过磁性过滤器，其位于混合器的循环线上或位于混合器和终端过滤器组件之间。

该系统的其它实施方案可包括其它组件，例如一个或多个额外的分离器，位于系统的其它地方。例如，混合器可包括静态内联混合器其可与分离器直接相连，该分离器用于在改性乳液进料入终端过滤器组件之前从改性乳液中分离额外的盐水和/或固体。

仍在其它实施方案中，可将油水界层乳液储存，例如，储存在罐或其它接受器中。可在储存之前或之后将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种加至油水界层乳液中。例如，油水界层乳液可引导从脱盐器的油水界层乳液出口端口或分离器的盐水/乳液出口端口进入储存罐，其中油水界层乳液可储存一段时间。稍后，油水界层乳液直接或间接经由系统的其它组件从储存罐供给至混合器。油水界层乳液随后可被改性和过滤，如前所述。

由此本发明包含不计其数的实施方案且并不局限于已描述过的、图示说明的、和/或在此建议的特定实施方案。更准确地说，本发明包括落入权利要求范围的所有实施方案和改进。

本发明上下文中描述的术语“一个”、“一种”、“该”和“至少一个”以及近似指代(特别是在随后的权利要求的上下文中)应理解为包括单数和复数，除非在此另外说明或通过上下文看出明显矛盾。以下使用术语“至少一种”的一系列一种或多种形式(例如，“A和B中的至少一种”)应理解为意味着选自所列项目中的一项(A或B)或两种或多种所列项目的任何组合(A和B)，除非在此另外说明或通过上下文看出明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应理解为开放形式(即意味“包括，但不限于”)，除非另外说明。在此叙述数值范围仅是为了用于分别代表落入范围的每个独立数值的速写方法，除非在此另外说明，每个独立数值已并入说明书仿佛其已在此被单独列举。所有在此描述的方法可以任何合适的目的实施，除非在此另外说明或反之通过上下文看出明显矛盾。在此提供的任何和所有实施例、或典型用语(例如，“例如”)的使用，仅为更好地阐明发明并不会对发明范围造成限制，除非另有声明。说明书中没有语言应理解为表明任何不要求的对于本发明的实施至关重要的元素。

本发明优选的实施方案已在此描述，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳方式。在阅读前述内容的基础上，多种优选的实施方案对所属领域普通技术人员而言变得显而易见。发明人预计熟悉技术的人员在恰当的时候采取多种变化，发明人还倾向于除具体描述之外还另外实施的发明。因此，本发明包括所有改变和被适用法律所允许的在此附加的权利要求书中列举的主题的等同物。此外，本发明涵盖了以多种可能变化的上述元素的所有组合，除非在此另外说明或通过上下文看出明显矛盾。

Claims (10)

1.一种用于处理原油的方法包括：

将水加入原油以生成烃和盐水以及油水界层，其中油水界层包括含有烃和盐水以及固体的乳液；

将乳液改性，包括将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种加至乳液中；和

引导改性乳液通过终端过滤器组件以去除固体。

2.如权利要求1的方法，还包括在改性乳液之前将部分盐水从乳液中分离。

3.如权利要求1的方法，其中将水加入原油包括将原油和水通入脱盐器，该方法还包括将来自过滤器组件的滤液再循环至脱盐器。

4.如权利要求1的方法，还包括引导来自过滤器组件的滤液通过聚结器组件和分别从聚结器组件中提取过滤后的烃和盐水。

5.如权利要求4的方法，当滤液包含过滤后的烃和盐水时，该方法还包括从过滤后的烃中分离部分盐水并引导过滤后的烃通入聚结器组件。

6.如权利要求1的方法，还包括在引导改性乳液通过过滤器组件之前将乳液或改性乳液引导通过磁性过滤器。

7.一种用于处理原油的系统，该系统包括：

脱盐器，其包括一个或多个将原油和水引入脱盐器的入口端口，该脱盐器产生烃和盐水以及油水界层，该油水界层包括含有烃和盐水以及固体的乳液，该脱盐器还包括用于排放至少一部分烃的第一出口和一个或多个用于排放盐水和乳液的额外出口；

混合器，其与脱盐器连接以使乳液改性，包括将额外的烃、破乳剂、反向破乳剂、凝结剂，和絮凝剂中的一种或多种加至乳液中；和

终端过滤器组件，其与混合器连接以从改性乳液中过滤固体。

8.如权利要求7的系统，还包括分离器，其与脱盐器连接以从排放的乳液中分离至少一部分盐水，其中混合器与分离器连接。

9.如权利要求7的系统，还包括一个聚结器组件，其与终端过滤器组件连接以将来自过滤器组件的滤液分离为过滤后的烃和盐水。

10.如权利要求7的系统，还包括磁性过滤器，其位于终端过滤器组件的上游以去除磁性固体。