CN108587682B - 一种co2-n2强化原油电脱盐方法 - Google Patents

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Abstract

一种CO2‑N2强化原油电脱盐方法，属于原油预处理深度脱水技术领域。其特征在于：包括以下步骤，1）、将原油与水进行静态混合；2）、充分混合后注入一级电脱盐装置中进行一级电脱盐，同时回收剩余的CO2气体；3）、一级反应之后，再次注水，进行二次静态混合；4）、充分混合后进行二级电脱盐，同时回收剩余的N 2气体；5）、进行至少二级冲洗之后排入初馏塔内。本发明采用CO2‑N2微气泡强化电脱盐脱水，完全替代了添加破乳剂进行原油脱水脱盐，可使得电脱盐罐切水油含量及化学需氧量COD明显下降，有效除去原油中杂质，显著提高水滴聚结脱除速率，降低脱后原油盐含量及切水油含量，并能有效减缓下游设备腐蚀与结垢，降低污水处理成本。

Description

一种CO2-N2强化原油电脱盐方法
技术领域
一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，属于原油预处理深度脱水技术领域。
背景技术
对于石油加工企业而言，原油在进入常减压装置之前，通常要求原油含水低于0.3%，且盐含量低于3mg/L，以便平稳生产，防止冲塔，避免设备腐蚀和结垢，避免催化剂中毒等。但是随着国内各大油田相继进入开采后期，三采技术的广泛实施使得原油开采过程化学药剂用量大量增加，原油乳化程度和含水率非常高，原油重质化劣质化程度严重。传统的电脱盐工艺面临着极大的挑战，电场不稳定，垮电场现象时常发生，切水含油量严重超标，破乳剂用量居高不下，脱后原油含水率、含盐率难以达标等问题一直是亟待解决的难题。
在原油脱水脱盐过程中，CO2、N2微气泡能有效改善原油的粘度及介电常数，增加电脱过程中的微扰动，增加液滴碰撞几率，加速小液滴的聚结沉降过程，并且微气泡具有气浮功能，不仅能将水层中的油带入油水界面，大幅降低切水含油率；而且还能将原油中的部分重金属及杂质通过气泡携带至顶部，对原油起到净化作用，有效保护下游炼油设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种取代大量添加破乳剂，有效除去原油中悬浮物，颗粒物等杂质，显著提高水滴聚结脱除速率降低脱后原油盐含量及切水油含量，高效节能环保的CO2-N2强化原油电脱盐方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）、将原油与水进行静态混合；
2）、充分混合后注入一级电脱盐装置中进行一级电脱盐，脱盐过程中向一级电脱盐装置持续注入CO2泡沫，水滴充分聚结沉降分离出来，同时回收剩余的CO2气体；
3）、一级反应之后的原油注入二级电脱盐装置中，再次向二级电脱盐装置中的原油注水，使原油与再次注入的水进行二次静态混合；
4）、充分混合后进行二级电脱盐，脱盐过程中向二级电脱盐装置持续注入 N 2泡沫，水滴充分聚结沉降分离出来，同时回收剩余的N 2气体；
5）、原油至少进行二级电脱之后排入初馏塔内。
本发明在二级电脱盐的工艺基础上，利用CO2-N2在电脱过程中的巨大优势，取代传统的大量添加破乳剂的方式，实现更加高效节能环保的电脱过程。通过上述方式，本发明采用CO2-N2微气泡强化电脱盐脱水，完全替代了添加破乳剂进行原油脱水脱盐，可使得电脱盐罐切水油含量及化学需氧量COD明显下降，并且CO2-N2微气泡还具有气浮功能，有效除去原油中悬浮物，颗粒物等杂质，显著提高水滴聚结脱除速率，降低脱后原油盐含量及切水油含量，并能有效减缓下游设备腐蚀与结垢，降低污水处理成本，且气体可回收循环使用，不仅可以为企业带来很好的经济效益，并且更加节能环保。
步骤2所述的回收剩余的CO2气体通过一级电脱盐装置一侧连接的回收装置来收集，CO2气体压缩液化后，向该回收装置中加入添加剂，CO2压缩液化后的液体与添加剂重新配置成液-液混合物，再次通过泵重新注入一级电脱盐装置中循环使用。
步骤4所述的所述的回收剩余的N 2气体通过二级电脱盐装置一侧连接的回收装置来收集，N 2气体压缩液化后，向该回收装置中加入添加剂，N 2压缩液化后的液体与添加剂重新配置成液-液混合物，再次通过泵重新注入二级电脱盐装置中循环使用。
所述的添加剂为水基冻胶液。
所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置采用水层水平布液顶端收液结构，底端原油与微气泡分布方向垂直于水滴沉降方向。
电脱盐罐采用水层水平布液顶端收液的设计，底端原油与微气泡分布方向垂直于水滴沉降方向，此布液方式可大幅降低原油初始动能，极大减小上升油流对下降水滴的阻滞作用，且微气泡的加入增加局部微扰动，加快水滴聚结沉降速度。液滴自下而上经过多级网板电场，层层脱水，且网板形式不会集聚水滴，更加便于水滴沉降。
所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置一侧分别设置反冲洗管路和脱水排出管路。
所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置内采用并联管束的布置方式，一级电脱盐装置和二级电脱盐装置内部均包括气体释放管束与原油分布管束，气体释放管束与原油分布管束处于同一水平高度，气体释放管束与原油分布管束形成间隔布置，气体释放管束开孔方向面向原油分布管束出液方向。由此，让刚生成的微气泡与原油充分混合接触，均匀分布其中，能有效降低油品粘度，改善油水界面张力及油品介电常数，增加液滴碰撞聚结几率，提高破乳效果及脱水率。
所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置均为罐体设置，其原油进出口及反冲洗管均设置在罐体侧方，排污口设置在罐体下方。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、本发明在二级电脱盐的工艺基础上，利用CO2-N2在电脱过程中的巨大优势，取代传统的大量添加破乳剂的方式，实现更加高效节能环保的电脱过程。通过上述方式，本发明采用CO2-N2微气泡强化电脱盐脱水，完全替代了添加破乳剂进行原油脱水脱盐，可使得电脱盐罐切水油含量及化学需氧量COD明显下降，并且CO2-N2微气泡还具有气浮功能，有效除去原油中悬浮物，颗粒物等杂质，显著提高水滴聚结脱除速率降低脱后原油盐含量及切水油含量，并能有效减缓下游设备腐蚀与结垢，降低污水处理成本，且气体可回收循环使用，不仅可以为企业带来很好的经济效益，并且更加节能环保。
2、使用CO2-N2强化电脱盐技术，CO2微气泡在油中溶解度比在水中高3-9倍，能有效降低油品粘度，改善油水界面张力及油品介电常数，增加液滴碰撞聚结几率，提高破乳效果；N2微气泡廉价易得，且稳定压力能力更强，调整微扰动的流速更出众，深度脱水效果更佳。
3、使用CO2-N2强化电脱盐技术，由于微气泡改善了混合体系的介电常数，即使原油含水率有波动，也很难发生垮电场，电流超高跳闸的现象。不仅能节约电脱盐罐能耗，而且能使电脱盐罐工作更加稳定，保护设备，延长其使用设备。
4、使用CO2-N2强化电脱盐技术，电脱盐罐采用高压高频脉冲电场，脱水十分迅速，可极大地提高脱水效率，使得电脱盐罐体积可以更小，做成高效电脱设备，节省材料及场地，可更好地用于海上平台。电极处开有小孔，使得极板面不生成残留水滴，有效避免水滴静电屏蔽的不利影响，提高电脱盐效率。电脱盐罐极板采用绝缘极板，外覆环氧树脂，即使处理高含水原油，也不会发生击穿极板的现象，更好地保护设备。
5、使用CO2-N2强化电脱盐技术，在一级和二级电脱盐罐顶部均设有CO2和N2回收循环系统，大幅度节约了企业生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例CO2-N2强化原油电脱盐方法的示意图。
图2是本发明多孔网式电极板安装关系示意图。
图3是本发明多孔网式电极板结构示意图。
图4是本发明微气泡布气管与原油布液管排布示意图。
图5是一级电脱盐罐或二级电脱盐罐内的水层水平布液顶端收液结构示意图。
其中，1、一级电脱盐罐 2、二级电脱盐罐 3、CO2泡沫箱 4、N2泡沫箱 5、一级气体回收装置 6、二级气体回收装置 7、一级油水混合器 8、二级油水混合器 9、一级脱水阀 10、二级脱水阀 11、一级反冲洗阀 12、二级反冲洗阀 13、原油输入管道 14、一级注水管道15、二级注水管道 16、聚四氟乙烯绝缘吊柱 17、多孔网式电极板 18、极板绝缘杆 19、原油分布管束 20、气体释放管束 21、收液管 22、油水界面层。
具体实施方式
图1~5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~5对本发明做进一步说明。
参照附图1~4：一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，包括以下步骤，
1）、将原油与水进行静态混合；
2）、充分混合后注入一级电脱盐装置中进行一级电脱盐，脱盐过程中向一级电脱盐装置持续注入CO2泡沫，水滴充分聚结沉降分离出来，同时回收剩余的CO2气体；
3）、一级反应之后的原油注入二级电脱盐装置中，再次向二级电脱盐装置中的原油注水，使原油与再次注入的水进行二次静态混合；
4）、充分混合后进行二级电脱盐，脱盐过程中向二级电脱盐装置持续注入 N 2泡沫，水滴充分聚结沉降分离出来，同时回收剩余的N 2气体；
5）、原油至少进行二级电脱之后排入初馏塔内。
步骤2回收剩余的CO2气体通过一级电脱盐装置一侧连接的回收装置来收集，CO2气体压缩液化后，向该回收装置中加入添加剂，CO2压缩液化后的液体与添加剂重新配置成液-液混合物，再次通过泵重新注入一级电脱盐装置中循环使用。添加剂为水基冻胶液。
步骤4回收剩余的N 2气体通过二级电脱盐装置一侧连接的回收装置来收集，N 2气体压缩液化后，向该回收装置中加入添加剂，N 2压缩液化后的液体与添加剂重新配置成液-液混合物，再次通过泵重新注入二级电脱盐装置中循环使用。添加剂为水基冻胶液。
一种CO2-N2强化原油电脱盐系统，包括一级电脱盐罐1和二级电脱盐罐2，一级电脱盐罐1入口接原油输入管道13，并同时并联一级注水管道14，油水混合后串联一级油水混合器7；一级电脱盐罐1出口接二级电脱盐罐2入口，并增加二级注水管道15及二级油水混合器8。一级电脱盐罐1并联CO2泡沫箱3，并在电脱盐罐顶部设置CO2一级气体回收装置5，二级电脱盐罐并联N2泡沫箱4，并在二级电脱盐罐2顶部设置N2二级气体回收装置6。
一级电脱盐罐1及二级电脱盐罐2原油入口前设置一级注水管道14、二级注水管道15与一级油水混合器7、二级油水混合器8，出口设置原油分布管束19，并在底部设置反冲洗管道及排污口。原油进出口及反冲洗管均设置在罐体侧方，排污口设置在罐体下方。
一级电脱盐罐1和二级电脱盐罐2均采用高压高频脉冲电场，电极采用多孔网式电极板。电极板采用聚四氟乙烯绝缘吊柱16固定于电脱盐罐内，多孔网式电极板17为多个独立的开孔板，通过极板绝缘杆18连接在一起。相邻两个极板一个接高压高频脉冲电场，一个接地，依次排列。相邻两极板间形成强电场，极板与油水界面形成弱电场。极板均采用绝缘电极形式，电极包裹于环氧树脂中，这样可处理高含水率的原油而不会发生短路。
CO2-N2强化原油电脱盐系统，一级电脱盐罐1并联CO2泡沫箱3，并在罐顶部设置CO2一级气体回收装置5，回收CO2气体，压缩液化后与水基冻胶液重新配置成液-液混合物，通过泵重新注入一级电脱盐罐1循环使用。二级电脱盐罐2并联N2泡沫箱4，并在罐顶部设置N2二级回收装置6后循环使用。
如图3所示，电脱盐罐并联管束的布置方式，气体释放管束20与原油分布管束19处于同一水平高度，并间隔布置于原油分布管束19，气体释放管束20开孔方向面向原油分布管束19出液方向，让刚生成的微气泡与原油充分混合接触，均匀分布其中，能有效降低油品粘度，减少界面张力，改善油品介电常数，增加液滴碰撞聚结几率，提高破乳效果及脱水率。
一级电脱盐装置和二级电脱盐装置均为罐体设置，其原油进出口及反冲洗管均设置在罐体侧方，排污口设置在罐体下方。一级电脱盐装置和二级电脱盐装置采用水层水平布液顶端收液的设计，底端原油与微气泡分布方向垂直于水滴沉降方向。此布液方式可大幅降低原油初始动能，极大减小上升油流对下降水滴的阻滞作用，且微气泡的加入增加局部微扰动，加快水滴聚结沉降速度。液滴自下而上经过多级网板电场，层层脱水，且网板形式不会集聚水滴，更加便于水滴沉降。
一级电脱盐装置和二级电脱盐装置一侧分别设置反冲洗管路和脱水排出管路。一级电脱盐装置和二级电脱盐装置内采用并联管束的布置方式，一级电脱盐装置和二级电脱盐装置内部分别包括气体释放管束20与原油分布管束19，如图5所示，罐体顶部、气体释放管束20与原油分布管束19的上方平行设有收液管21，收液管21的开口朝下，收液方向由下往上，收液管21下方为油水界面层22。气体释放管束20与原油分布管束19处于同一水平高度，气体释放管束20与原油分布管束19形成间隔布置，气体释放管束20开孔方向面向原油分布管束19出液方向，让刚生成的微气泡与原油充分混合接触，均匀分布其中，能有效降低油品粘度，改善油水界面张力及油品介电常数，增加液滴碰撞聚结几率，提高破乳效果及脱水率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）、将原油与水进行静态混合；
2）、充分混合后注入一级电脱盐装置中进行一级电脱盐，脱盐过程中向一级电脱盐装置持续注入CO2泡沫，水滴充分聚结沉降分离出来，同时回收剩余的CO2气体；
3）、一级反应之后的原油注入二级电脱盐装置中，再次向二级电脱盐装置中的原油注水，使原油与再次注入的水进行二次静态混合；
4）、充分混合后进行二级电脱盐，脱盐过程中向二级电脱盐装置持续注入 N 2泡沫，水滴充分聚结沉降分离出来，同时回收剩余的N 2气体；
5）、原油至少进行二级电脱之后排入初馏塔内。
2.根据权利要求1所述的一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：步骤2）所述的回收剩余的CO2气体通过一级电脱盐装置一侧连接的回收装置来收集，CO2气体压缩液化后，向该回收装置中加入添加剂，CO2压缩液化后的液体与添加剂重新配置成液-液混合物，再次通过泵重新注入一级电脱盐装置中循环使用。
3.根据权利要求1所述的一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：步骤4）所述的回收剩余的N 2气体通过二级电脱盐装置一侧连接的回收装置来收集，N 2气体压缩液化后，向该回收装置中加入添加剂，N 2压缩液化后的液体与添加剂重新配置成液-液混合物，再次通过泵重新注入二级电脱盐装置中循环使用。
4.根据权利要求2或3所述的一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：所述的添加剂为水基冻胶液。
5.根据权利要求1所述的一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置采用水层水平布液顶端收液结构，底端原油与微气泡分布方向垂直于水滴沉降方向。
6.根据权利要求1所述的一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置一侧分别设置反冲洗管路和脱水排出管路。
7.根据权利要求1所述的一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置内采用并联管束的布置方式，一级电脱盐装置和二级电脱盐装置内部均包括气体释放管束（20）与原油分布管束（19），气体释放管束（20）与原油分布管束（19）处于同一水平高度，气体释放管束（20）与原油分布管束（19）形成间隔布置，气体释放管束（20）开孔方向面向原油分布管束（19）出液方向。
8.根据权利要求1所述的一种CO2-N2强化原油电脱盐方法，其特征在于：所述的一级电脱盐装置和二级电脱盐装置均为罐体设置，其原油进出口及反冲洗管均设置在罐体侧方，排污口设置在罐体下方。
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