CN1044290A - 用过滤法对石油脱盐脱水 - Google Patents

Abstract

原油开采和石油加工过程中，由于油和水两相激烈混合所产生的乳化作用，使水以油包水型乳状液形态存在于石油之中，难以分离。本发明是在过滤器内填装强亲水极性的多孔性粒状滤料来破乳，使油中乳化水粒聚结为大颗粒水滴分离出来。本发明具有设备简单、能耗低、破乳分离效率高、滤料易于再生重复使用、可将含水1-20％的石油乳状液中的水分降至0.01-0.05％等优点。

Description

本发明属于原油开采和油品加工过程中乳状液破乳技术领域，涉及用过滤法对乳状液进行脱盐脱水的加工过程。

众所周知，广泛应用于工业上处理油包水型乳状液的技术主要有三种：第一种是加热;第二种是加化学破乳剂;第三种是在特制的容器内施加高压电场。对于乳化顽固，难以破乳的油品，一般同时使用上述三种破乳技术，称之为“电-化学法脱盐脱水”。

美国专利US2948352、US3029580、US3035701、US2995202、US3085068、US4211639、US4019977、US3684699、US3583904、US2804940以及巴西石油公司向我国申请的专利CN86105200A中均阐述了用过滤法破乳的技术，其中前五个专利与本发明有关：US2948352、US3029580和US3035701是提供以加热为主过滤为辅对油水混合物进行破乳脱水的技术，其滤料为锯末，干草等物;US2995202提供一种处理从油井开采出来的含水、含气原油的技术，将加热脱气后的原油通过一个填充有纤维状破乳介质的破乳层进行脱水;US3085068提供一种处理乳化原油装置，将表面沉积有活性炭的玻璃纤维或陶瓷元件填装在一个容器内，当乳状液流经纤维或陶瓷块中间的间隙时，依靠活性碳破乳。综上所述专利文献记载的过滤法破乳技术，其所使用的过滤材料的外形多为纤维状，其成份有锯末、干草、活性碳、纤维素等，而脱水不稳定，有100%、96.5%也有60%，没有关于过滤材料再生重复使用性方面的报道。

本发明的目的是提供一种行之有效的方法，既可将含水1-20%的乳化石油中的水份降至0.01-0.05%，又可简化现在工业上的设备，利用工业炉渣加工成滤料，其来源广、价格低廉，尤其是采用蒸汽解析和反冲洗程序再生，使滤料能长期重复使用。

本发明参阅附图1：含盐石油1和工业洗涤水2同时进入混合萃取器3内，调节1A和2A阀门的开度来控制处理量和水油比，混合萃取器3是能调节混合压降的混合阀，也可以是在一种流量下选定的具有最佳混合压降的混合柱、静态混合器、文氏管等混合设备。经过混合后的液流是一种油水混合物，其中有一部分水以极细的液珠形态分散于油中，称为乳状液，难以自然沉降分离。乳状液经阀门5A进入破乳过滤器7，破乳过滤器7是工业上通用的压力滤池或具有类似结构的容器，破乳过滤器7内填装有破乳滤料6，滤料6是一种具有强亲水极性的多孔性粒状物，一定高度的滤料组成了破乳滤料层。在滤料亲水极性的作用下，油中所含的水粒被吸附截留到滤料上，随着混合液流不断流过滤料，后截留的水和先截留的水相互接触聚结，逐步变大成为水滴，当水滴大到一定程度后，在重力和液流曳力共同作用下，会脱离上层滤料，落到下一层滤料上，再次经历截留、润湿、聚结等过程，如此循环，愈到后来，油品中残留的乳化水粒愈少，当液流离开滤料层时，原来呈细小乳化粒子状态分散于油中的水绝大部分已聚结成直径相当大的水滴，随同液流经过滤器出口线15、沉降罐入口线14进入沉降罐9，因油水比重差沉降下来，成为含盐污水经排含盐污水线10排出，石油上浮经排油线8进入油品贮罐17，沉降罐9是普通的重力沉降罐或任意一种内部有特殊结构的高效沉降罐。破乳滤料6的基本成份为硅酸盐，其中尚含有Fe、Ca、Mg等元素，是一种多孔性粒状物，粒状滤料的优点是可根据不同含水石油的性质选择滤料粒度范围和滤层高度，并且能够在破乳滤料受污染后进行再生。再生时，关闭沉降罐入口线14上的入口阀14A和过滤器入口线5上的入口阀5A，打开顶油线控制阀16A和反冲洗线13上的进水阀13A，经破乳过滤器出口线15上的出口阀15A向破乳过滤器7逆向小流量通水，将破乳过滤器7内的存油经顶油线16顶回油罐。其后关闭进水阀13A和顶油线控制阀16A，打开反冲洗排污线4上的排污阀4A，蒸汽线12上的进汽阀12A，小流量通入蒸汽，搅动破乳滤料层、升高温度、解析滤料所吸附的极性杂质，最后打开水线13上的进水阀13A，压缩空气线11上的进风阀11A，同时向滤料层通入水、风、蒸汽进行反冲洗，冲洗液流的流量以把滤料冲洗成悬浮状，膨胀后的体积为原滤料层体积的140-150%为宜，反冲洗时间一般为3-10分钟，每次再生总共需1-3小时，若需连续生产，可设置一个备用过滤器，切换再生。

过滤法对石油脱盐脱水的方法包括四个步骤：第一步含盐石油和水进入混合萃取器混合，油中的盐转入水相，同时形成乳化石油;第二步油包水型乳化石油在填装有强亲水极性的多孔性粒状滤料的破乳过滤器内进行破乳;第三步破乳后的石油和含盐水在重力沉降罐内进行分离;第四步用压缩空气、蒸汽和水对填装在破乳过滤器内的多孔性粒状滤料进行蒸汽解吸和反冲洗，清除滤料所吸附的杂质，恢复滤料的破乳能力。其特征在于破乳过滤器内所填装的滤料是强亲水极性的多孔性粒状物，系经过高温烧结的炉渣加工而成，其基本成份为硅酸盐，其中尚含有Fe、Ca、Mg等元素;将经过高温烧结过的炉渣制成粒度为0.4-4.0毫米的颗粒，最佳粒度为0.8-2.5毫米;滤层高度为0.3-3米，最佳滤层高度为1-1.5米;乳状液过滤速度一般不大于30米/时，最佳过滤速度为16-23米/时;对于乳化顽固，难以彻底破乳的乳状液，可辅以加热、加化学破乳剂手段来提高破乳效果。

破乳滤料6的基本成份为硅酸盐，系工业废料加工而成，来源广、成本低、破乳能力强，能处理乳化程度深的乳状液，因而允许水油两相激烈混合，，提高洗涤效果，即允许混合器3取相当高的混合压降。滤料粒度越小，破乳效过越好，但粒度太小易被乳化石油中携带的机械杂质堵塞滤层通道;滤料层高度愈高，破乳效果愈稳定、工作周期愈长，但滤层过高不易再生;一般综合考虑脱盐脱水要求和油品的性质，选择适当的粒度范围和滤层高度;油品粘度愈低破乳效果愈好，一般油品粘度宜＜13厘沲，可以采取加温来降低油品粘度;水油两相的比重差愈大愈有利于破乳后的沉降分离;石油温度愈高愈有利于降低油品粘度，增大水油两相的比重差，从而提高破乳分离效果;乳化石油通过破乳过滤器的流速愈慢，破乳效果愈好，过滤速度视不同油品取不同值;油品在沉降罐内的停留时间愈长，分离效果愈好，停留时间以罐容积/体积流量来表示，一般取16-30分钟，沉降罐效率越高，允许停留时间越短。

实施例一

直接从分馏塔中馏出的汽油中含环烷酸、酚、硫化氢等酸性杂质，工业上用碱液洗涤汽油除去酸性杂质，碱液和汽油在文氏管中激烈混合，致使一部分碱液和汽油发生乳化，难以沉降分离，出现汽油带碱现象，一般采取水洗法脱去残存在汽油中的碱液。水洗后在重力沉降罐内的沉降时间为50-70分钟，所得到的汽油是混浊的，携碱量仍达到100-200mg/L汽油，每加工100吨汽油排放碱浓度0.1%的碱性污水15吨左右。采用本发明在破乳过滤器内填装0.6-1.8毫米粒度的粒状滤料，滤层高度为2.0米，过滤速度为23米/小时，在重力沉降罐内沉降20-25分钟，所得到的汽油是透明的，含水含碱量均为痕迹，无碱性污水排放，每再生一次，滤料可连续工作一个生产周期以上。

实施例二

过滤法原油脱盐，原油比重D²⁸ ₄＝0.900-0.901，粘度V50＝53-57厘沲，原油含盐量为13-15mg/L原油，原油和水在混合器中的混合压降为0.15MPa，过滤器内所填装的滤料粒度为1.0-3.0毫米，滤层高度为0.8米，过滤速度为17-18米/时，油温130±2℃，压力0.8MPa，原油在沉降罐内的沉降时间为16-17分钟，洗涤水用量占原油处理量的2.5-3%，化学破乳剂用量占原油加工量的10PM。经过滤法处理后的原油含水量为0.05%，含盐量为0.5-0.6mg/L原油;沉降罐所排出的含盐污水的含油量为2-4mg/L水。

本发明操作方便、设备简单、处理能力大，一个截面积1米²，高为3米的破乳过滤器，每天可处理油品400米³以上。所选用的滤料来源广、成本低，采用本发明所提供的再生程序可保证滤料重复使用，破乳活性长期稳定不变；滤料耐高温性能好，能够在电一化学处理工艺所难以接受的高温下使用，升高温度可以提高处理效果，特别适合于处理比重大于0.9的原油；采用本发明可将含水1－20％的乳状液的水份降至0.01-0.05%；与工业上通用电一化学脱盐工艺相比，采用本发明脱盐，不需施加高压电场及相应设施，一个中等规模的炼油厂在达到理想脱水情况下，每年可节约电100万度以上。

附图1是用过滤法对石油脱盐脱水的流程图，其中：

1－－石油，1A为石油线上的阀门

2－－洗涤水，2A为洗涤水线上的阀门

3－－混合萃取器

4－－排污线，4A为排污线上的阀门

5－－乳状液线，5A为乳状液进破乳过滤器之入口阀门

6－－多孔性粒状滤料

7－－破乳过滤器

8－－排油线，8A为排油线上的阀门

9－－重力沉降罐

10－－含盐污水线，10A为含盐污水线上的阀门

11－－压缩空气线，11A为压缩空气线上的阀门

12－－蒸汽线，12A为蒸汽线上的阀门

13－－水线，13A为水阀

14－－重力沉降罐入口线，14A为重力沉降罐入口阀门

15－－破乳过滤器出口线，15A为破乳过滤器出口阀门

16－－顶油线，16A为顶油线上的阀门

17－－石油贮罐

Claims (2)

1、石油乳状液脱盐脱水方法包括四个步骤：

A.含盐石油和水进入混合萃取器混合，油中的盐转入水相，同时形成乳化石油；

B.乳化石油为油包水型乳状液，在填装有强亲水极性的多孔性滤料的破乳过滤器内进行破乳；

C.破乳后的石油和含盐水在重力沉降罐内分离；

D.定期用压缩空气、蒸汽和水对填装在破乳过滤器内的多孔性粒状滤料进行蒸汽解吸和反冲洗，清除滤料所吸的杂质，恢复滤料破乳能力；

其特征在于破乳过滤器内所填装的滤料是强亲水极性的多孔性粒状物，其基本成份为硅酸盐，其中尚含Fe、Ca、Mg等元素，系经过高温烧结的炉渣加工制成，粒度范围为0.4-4.0毫米，滤料层填装高度为0.3-3米，乳状液过滤速度一般不大于30米/小时。

2、根据权利要求1所述的用过滤法对石油乳状液进行破乳的方法，其特征是将经过高温烧结后的炉渣制成最佳粒度为0.8-2.5毫米的颗粒，最佳滤层高度为1-1.5米，乳状液的最佳过滤速度为16-23米/时。

对于乳化顽固，难以彻底破乳的乳状液，可辅以加热、加化学破乳剂手段来提高破乳效果。

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