CN109652118A - 一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统和工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统，包括预混洗涤系统、预分离系统、轻相分离系统和重相分离系统；所述预混洗涤系统包括混合器和纤维膜洗涤组件，所述预分离系统包括进料管、中空滤芯和稳流区；所述轻相分离系统由下至上依次包括物料均布器Ⅰ、上聚结分离区和轻相出料口；所述重相分离系统由上至下依次包括物料均布器Ⅱ、下聚结分离区、轻重相分离区和重相出料口。利用上述分离系统，实现待分离物料中盐分的充分溶解、游离水滴的快速去除、轻相中夹带的少量重相、重相中夹带的少量轻相的破乳、聚结，物料停留时间短、洗盐/脱水效率高、设备体积小，尤其针对粘度大、含盐量高、乳化严重的油品来实现深度除盐和脱水具有显著的优势，使油品中水分脱除率达到≥99%，盐含量低于3mg/L。

Description

一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统和工艺方法
技术领域
本发明涉及一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统和利用此工艺系统进行油水分离的工艺方法，属于互不相溶液体的液液分离技术领域。
背景技术
原油中均含有水分及氯化钠、氯化钙和氯化镁等无机盐类，在加工前需要进行脱水脱盐装置处理，这主要是由于原油含盐含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均造成很大危害，主要为：（1）增加储运、加工设备（如油罐、油罐车或输油管线、机泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备）的负荷，增加动力、热能和冷却水的消耗；（2）影响蒸馏装置的正常操作，含水含盐过多的原料进行蒸馏时，水分的气化使体积大增，造成蒸馏塔内压降增加，气速过大，容易引起冲塔等操作事故；（3）腐蚀设备，缩短开工周期，由于氯化钙和氯化镁能水解生成强腐蚀性的HCl，特别在低温设备部分存在水分时，形成盐酸腐蚀更为严重，尤其在加工含硫原油时有H2S产生，生成的FeS附在金属表面，保护下部金属不再受到腐蚀，而在由HCl存在时HCl能与FeS反应而破坏保护膜，从而进一步腐蚀金属；（4）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催化剂及影响二次加工油品的质量。因此，原油在进入炼厂前需进行脱盐脱水，使水含量为0.1%～0.2%，盐含量＜5mg/L，而对于有渣油加氢或重油裂化的炼厂则要求更为严格，要求原料油中盐含量＜3mg/L。
近年来，随着原油劣质化重质化趋势的加强，油品的脱水脱盐过程变得更加困难，因而使进入炼厂加工的油品仍含有不等量的盐分和水分，盐类大部分溶解在水中，而水分则以微粒状分散在油中，形成了稳定的油包水型乳状液而难以脱除。现有技术一般是向油品中先注入少量水，以对油品中的盐类进行洗涤溶解，然后再利用电脱盐脱水技术将盐水分离出来，该方法存在以下问题：（1）油品中的水分呈严重的乳化状态，现有的电脱水技术及聚结脱水技术的破乳能力有限，导致油水分离效果很不理想；（2）煤焦油组成复杂，若采用电脱盐脱水的方法时，煤焦油原料中的较多组分不能被极化，因此达不到理想的油水分离效果；（3）原料油的密度大，与水的密度差较小，现有技术的油水分离过程的停留时间长、设备体积庞大、互相夹带严重，因此分离效率低下；（4）粘度大的油品本身在注水过程中，油品与注水的分散接触及混合均匀性是个难题，往往存在注入大量的水都不能将盐分脱掉。因此在注水洗盐及油水分离过程中就需要开发新的工艺和设备，解决油品脱盐脱水过程中存在的技术指标不理想、注入水与油品混合程度差导致的洗涤除盐效果差、对油包水型乳化严重油品的油水分离等问题，实现深度脱盐和脱水。
CN20447409U提出了一种强化冷低压分离器中油水分离和耦合除盐装置，包括壳体、设置在壳体上的油水气进口，分别于所述油水气进口相连的注水设备和T型气液分离器或旋流脱气器，依次设置于所述壳体内部的二次注水器、整流分布器、油水粗粒化模块、CPI快递分离模块、油水界面控制器、隔板、液面控制器以及处于所述壳体尾部的油相出口。该实用新型的目的是提高低压分离器的油水分离性能和油中脱盐，但是由于该设备主要应用于加氢产物在低压分离器内的分离，而加氢产物属于炼油中的精制过程，得到的油品性质较好，如粘度不大、几乎不含杂质等，为此油水分离较为容易，而对于粘度大、乳化严重的油品来讲，同样存在油水难以分离、容易堵塞、除盐效果不理想的问题。
CN103102933A提出了一种煤焦油电脱盐、脱水、脱渣方法，是首先在煤焦油中加入浓度5%～10%的碳酸钠溶液，温度升至100～120℃，形成稳定的钠盐，将煤焦油进行两次过滤，机械杂质粒径不大于15μm，将煤焦油加热至110℃～150℃，注入占煤焦油总质量5%～10%的的注水，水质为PH值为5～11软化水或净化水，再加入占煤焦油总重量0～100μg/g破乳剂，经过混合后，再在高压电厂进行脱盐脱水脱渣，得到满足后续加工要求的净化煤焦油。从该方法方法来看，处理工序为加入碳酸钠—升温—过滤—过滤—加热—注水—加破乳剂—电脱盐脱水，整个处理过程具有8个工序，一方面使处理过程十分复杂，经济性差，另一方面由于煤焦油原料的成复杂，不宜再引入其他的物质如碳酸钠溶液，会影响后续的加工处理，此外煤焦油由于粘度大，注水洗涤脱盐过程中煤焦油与水的充分接触是影响脱盐效果的重要问题，该方法未采取特别的措施会难以达到煤焦油脱盐指标。
综上所述，现有技术中的油品脱盐脱水，尤其是粘度大、乳化严重的油品的深度脱盐和脱水过程中，现有技术的设备和工艺洗涤除盐效果差、对乳化严重油品的油水分离难以达到理想的指标，需要开发新的工艺和方法，解决组成复杂、含盐量高、乳化严重的油品的脱盐脱水等问题。
发明内容
针对现有技术中对于组成复杂、含盐量高、油水乳化严重的油水混合物通过常规的油水分离技术，注入水与油品混合程度差，难以实现良好的洗涤除盐效果、及油水的深度分离效果差等问题，本发明拟提供一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统和工艺方法，分别设置预混洗涤系统、预分离系统、轻相分离系统和重相分离系统，预混洗涤系统实现油水混合物中盐分的充分溶解，预分离系统实现游离水滴的快速去除、轻相分离区和重相分离系统实现物料的强制破乳和聚结分离。上述装置可以高效实现盐分的深度脱除、乳化较为严重的重质污油的深度除水，具有洗盐效果好、停留时间短、设备体积小、油水分离程度高的优势，油品中水分的脱除率达到98%以上。
为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统，包括预混洗涤系统、预分离系统、轻相分离系统和重相分离系统；
所述预混洗涤系统包括混合器和纤维膜洗涤组件，所述混合器连接纤维膜洗涤组件的进料口，所述纤维膜洗涤组件包括壳体、分布器和纤维膜束，分布器上端连接纤维膜洗涤组件进料口，分布器下面设置若干纤维膜束，纤维膜束由固定卡件分段固定，纤维膜束的下端连接纤维膜洗涤组件出料口，纤维膜洗涤组件进料口和出料口之间连接一个循环泵，壳体上设置一出口，与预分离系统连接；
所述预分离系统包括进料管、中空滤芯和稳流区，所述进料管与纤维膜洗涤组件的壳体连接，中空滤芯设置于进料管的中间腔体内，进料管进料口或与中空滤芯的中心腔体连通，或与中空滤芯和进料管壁之间的腔体连通；中空滤芯的表面材料为亲油疏水材料或亲水疏油材料，中空滤芯和进料管连通稳流区，稳流区上方与轻相分离系统连接，下方与重相分离系统连接；
所述轻相分离系统由下至上依次包括物料均布器Ⅰ、上聚结分离区和轻相出料口；
所述重相分离系统由上至下依次包括物料均布器Ⅱ、下聚结分离区、轻重相分离区和重相出料口；
其中，所述上聚结分离区和下聚结分离区为由亲油疏水材料和亲水疏油材料混合编织的具有致密凹凸结构纤维层堆叠而成；所述轻重相分离区内填充可增大油水的流程，将不同密度的油和水分离的填料层。
在上述工艺系统中，进一步的，所述混合器设置一个或多个，优选设置有1~3个，所述混合器采用内部装有强化流体扰动组件的设备，强化流体扰动组件为SWN型、SMX型、SMK型、SML型、SMH型、螺旋板片、波纹板片、旋转叶片、平叶片、弯曲叶片、多孔板片或旋流组件等。
在上述工艺系统中，进一步的，所述分布器保证物料进入纤维膜组件前具有良好的初始分布，对于纤维膜束上的物料均匀分布和高效传质具有重要作用。其可采用现有技术中的多种形式，如莲蓬头式、管式、树枝式、槽式等。
在上述工艺系统中，进一步的，所述纤维膜束由大量纤维丝束组成，所述纤维丝为亲油纤维丝或亲油纤维与金属纤维的复合纤维丝，进一步的，所述亲油纤维丝选自聚酯纤维丝、尼龙纤维丝、聚氨酯纤维丝、聚丙烯纤维丝、聚丙烯腈纤维丝和聚氯乙烯纤维丝中的至少一种，复合纤维丝为上述亲油纤维丝和不锈钢纤维丝的复合纤维丝。
在上述工艺系统中，进一步的，所述纤维膜洗涤组件的高径比为10～100：1，优选40～50：1，纤维膜组件内填装纤维丝数量无特别限制，越多的纤维丝越有利于高效传质，可以使循环量减少，因此在填装纤维丝时满足高径比情况下填满即可。
上述工艺系统中，所述纤维膜束利用固定卡件分段固定，以防止纤细的纤维丝在流体流动过程中飘动缠绕，所述纤维膜束中每根纤维丝都能够提供一个单元的传质表面，在油水混合物流过纤维丝表面时，利用毛细作用以及水相和油相在纤维丝表面的张力不同，使水相和油相在纤维丝表面拉伸成膜，从而为两相传质过程提供巨大的表面积，使洗涤除盐效率大幅度增加。
在上述工艺系统中，进一步的，所述中空滤芯的表面具有致密的孔结构，优选为蜂窝六边形孔状。
在上述工艺系统中，进一步的，所述预分离系统的进料管为卧式管。作为进一步的优选，所述进料管的上方或下方还设置一个进料管出料口，用于在进料管中分层物料的排出，其设置方式取决于所分离物料的性质，如从油品中分离水，若水为重相，则出口设置于出料管的下方，若水为轻相，则此出口设置于出料管的上方，用于将中空滤芯初步分离出的油排出。
在上述工艺系统中，所述稳流区的功能为防止物料冲击和偏流，并实现物料分层，进一步的，稳流区内可不填充任何填料，也可填充具有分布功能的填料层，如导流格栅等。
在上述工艺系统中，进一步的，所述物料均布器Ⅰ和物料均布器Ⅱ为现有技术中各种可实现物料均匀重分布的设计，其具有较为重要的作用，因为良好的物料初始分布可以使整个截面上的聚结填料的流通能力和停留时间近乎等同，同时在聚结脱水/油过程中物料流动状态达到持续稳定和均匀。作为具体的实施方式，本发明中的物料均布器Ⅰ和物料均布器Ⅱ优选为5～10层孔板布液板错列排布堆叠而成；作为更具体的实施方式，针对需分离油品的性能，孔板布液板上的孔板孔径为4～8mm，孔中心间距为20～30mm。
本发明中，所述亲油疏水材料选自聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸类和尼龙中的至少一种，或选自材料表面经过亲油疏水处理的材料；在选择上述亲油疏水材料时，优选按其重量计算每克能吸收20mL～100mL油的材料；所述亲水疏油材料选自主链或侧链带有羧基、氨基、或羟基的天然高分子聚合物，如丙纶纤维，或选自材料表面经过亲水疏油处理的材料；由亲水疏油材料制备的纤维丝都还可以增加一些提高强度的材料，如金属材料、陶瓷材料等。
在上述工艺系统中，所述上聚结分离区和下聚结分离区中致密凹凸结构纤维层优选为将材料编织成X型、V型、8型、Ω型、水滴形或菱形中的任意一种。纤维层是按照多层叠加的方式进行填装的，要求填料层内部压紧，无明显空隙。
进一步的，上聚结分离区的功能是将轻相中夹带的少量重相进行破乳和聚结，因此，其纤维层结构中具有较大比例的亲重相材料，作为更具体的实施方式，其纤维层中亲轻相材料与亲重相材料的编织比例1:1.1～1:10，优选1:2～1:5；相应地，下聚结分离区的功能是将重相中夹带的少量轻相进行破乳和聚结，因此，其纤维层结构中具有较大比例的亲轻相材料，作为更具体的实施方式，其纤维层中亲轻相材料与亲重相材料的编织比例1.1:1～10:1，优选2:1～5:1。
在上聚结分离区和下聚结分离区致密凹凸结构和亲水亲油作用下，物料中的小液滴在纤维编织层表面的凸起结构处发生密集接触碰撞而聚结为大水滴，依靠密度差进行分离。
在上述工艺系统中，进一步的，所述轻重相分离区优选为若干层波纹多孔板排列填充而成。相对于液体流动方向，所述波纹多孔板水平或倾斜排列均可。利用波纹板的曲折通道和表面多孔结构，来增大液滴间的碰撞，促使液滴聚结，重相沿波纹板表面的孔更快地下降，到达底部的重相出口而分离。作为优选，所述波纹板上下相邻两层间距为3～6mm，各层板的波谷处设有若干孔。
在上述工艺系统中，作为进一步的优选，根据对物料精制程度的要求，所述轻相分离系统中还包括轻相深度破乳区，其连接于上聚结分离区的上方，包括若干根中空滤芯，所述中空滤芯的表面为由亲轻相材料编织成的具有致密凹凸结构的纤维层；其表面具有致密的孔结构，优选为蜂窝六边形孔状。轻相深度破乳区可实现轻相中更小液滴的深度破乳，实现精制。
本发明第二方面的技术目的是提供一种利用上述工艺系统进行洗涤脱盐和油水分离的工艺方法，包括以下步骤：首先将待处理物料打入混合器，向其中加水并进行强制预混合，由纤维膜洗涤组件进料口进入分布器，并与纤维膜束表面接触，待处理物料中的盐分充分溶于水，部分物料由纤维膜洗涤组件出料口打入循环泵并继续进入纤维膜洗涤组件进行多次洗涤溶解，部分物料由壳体出口进入预分离系统，先由进料管的进料口进入中空滤芯的中间腔体或中空滤芯与进料管之间的腔体中，在中空滤芯的作用下，物料中较大的水滴被分离，进入稳流区，物料出现分层，轻相进入上方的轻相分离系统，重相进入下方的重相分离系统；稳流区的轻相先通过物料均布器Ⅰ进入上聚结分离区，在填料的亲水亲油作用下，轻相中夹带的少量重相被破乳并聚结，在重力作用下向下回流至稳流区，被分离出的轻相则通过轻相出料口收集；稳流区的重相先通过物料均布器Ⅱ进入下聚结分离区，在填料的亲水亲油作用下，重相中夹带的少量轻相被破乳并聚结，漂浮在下聚结分离区上层，少部分随同被分离出的重相进入轻重相分离区，重相从底部分离，由重相出料口收集。
在上述工艺方法中，预混合时待处理物料中加入的水量占其重量的1%～20%，优选5%～15%。
在上述工艺方法中，向所述纤维膜洗涤组件中进料时，根据纤维膜束的填装体积控制物料体积空速，作为优选，物料体积空速为5～50h-1，优选10～30h-1；进料时物料温度过低，油品的粘度大，不利于其在纤维丝表面铺展，温度过高，水有汽化的趋势，不利于油水两相传质，因此，物料进料温度为常温～150℃，优选60℃～90℃；进料压力为0.05～2.0MPaG，优选0.1～0.5MPaG。
在上述工艺方法中，进一步的，物料在预分离系统的中空滤芯内的停留时间（按空容积计）为0.1～5分钟，优选0.5～1.5分钟；在轻相分离系统或重相分离系统内的停留时间（按空容积计）为0.5～6分钟，优选1.0～3.0分钟。
本发明的装置可以进行各种原料油、馏分油、二次加工油、重污油、稠油、各种密度≥1000kg/m3的高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油的深度脱盐及脱水。
本发明的洗涤脱盐和油水分离的工艺系统及工艺方法，分别设置预混洗涤系统，预分离系统、轻相分离系统和重相分离系统：
（1）预混洗涤系统通过混合器和纤维膜洗涤组件，利用纤维膜束中的纤维丝巨大的表面积使物料中的水相和油相在其表面铺展成膜，加强传质，实现待分离物料中高盐分的充分溶解；预分离系统实现游离水滴的快速去除，轻相分离系统和重相分离系统分别实现轻相中夹带的少量重相、重相中夹带的少量轻相的破乳、聚结，实现轻相和重相的精分离。
（2）本发明对于一般原料油的洗涤除盐及油水分离，具有洗盐效果好、停留时间短、设备体积小、分离程度高的优势，而对于那些组成复杂、粘度大、乳化严重物料的洗涤除盐及油水分离具有良好的适用性和使用效果，解决了现有技术油品脱盐脱水过程中存在的除盐效果差、油水分离不理想、停留时间长等诸多问题，尤其针对粘度大、含盐量高、乳化严重的油品来实现深度除盐和脱水具有显著的优势，使油品中水分脱除率达到≥99%，盐含量低于3mg/L。
附图说明
图1是实施例1中洗涤脱盐及油水分离工艺系统的结构示意图。
其中：100.预混洗涤系统，101.混合器，102.纤维膜洗涤组件，103.循环泵，1021.纤维膜洗涤组件进料口，1022.分布器，1023.壳体，1024.纤维膜束，1025.固定卡件，1026.壳体出口，200.预分离系统，201.进料管，202.中空滤芯，203.稳流区，204.进料管进料口，300.轻相分离系统，301.物料均布器Ⅰ，302.上聚结分离区，303.轻相出料口，400.重相分离系统，401.物料均布器Ⅱ，402.下聚结分离区，403.轻重相分离区，404.重相出料口。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的装置。
实施例1
一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统，如图1所示，包括预混洗涤系统100、预分离系统200、轻相分离系统300和重相分离系统400；
所述预混洗涤系统100包括混合器101和纤维膜洗涤组件102，所述混合器101连接纤维膜洗涤组件进料口1021，所述纤维膜洗涤组件102包括壳体1023、分布器1022和纤维膜束1024，分布器1022为莲蓬头式，上端连接纤维膜洗涤组件进料口1021，分布器1022下面设置若干纤维膜束1024，纤维膜束1024包括大量集束纤维丝，所述纤维丝为聚酯纤维丝和不锈钢纤维丝的复合纤维丝，纤维膜束1024由固定卡件1025分段固定，
纤维膜束1024的下端连接纤维膜洗涤组件出料口1027，纤维膜洗涤组件的进料口1021和出料口1027之间连接一个循环泵103，壳体上设置一壳体出口1026，与预分离系统200连接；所述纤维膜洗涤组件的高径比为20:1。
所述预分离系统200包括进料管201、中空滤芯202和稳流区203，所述进料管201为卧式管，与膜组件的壳体1012连接，中空滤芯102设置于进料管101的中间腔体内，进料管进料口204与中空滤芯102的中心腔体连通，中空滤芯102的表面材料为聚酯纤维（亲油疏水材料），其表面为致密的蜂窝六边形孔状；中空滤芯102和进料管101连通稳流区103，稳流区103上方与轻相分离系统300连接，下方与重相分离系统400连接。
所述轻相分离系统300由下至上依次包括物料均布器Ⅰ301、上聚结分离区302和轻相出料口303；所述上聚结分离区302为由聚酯纤维（亲油疏水）和丙纶纤维（亲水疏油）按1:4比例混合编织的具有致密凹凸结构的X型纤维层堆叠而成。
所述重相分离系统400由上至下依次包括物料均布器Ⅱ401、下聚结分离区402、轻重相分离区403和重相出料口404；所述下聚结分离区402为由聚酯纤维（亲油疏水）和丙纶纤维（亲水疏油）按5:1比例混合编织的具有致密凹凸结构的X型纤维层堆叠而成；所述轻重相分离区403为若干层波纹多孔板排列填充而成，相对于液体流动方向，所述波纹多孔板水平排列，相邻波纹板的间距一般为4mm，波纹板的波谷处设置若干孔。
所述物料均布器Ⅰ301和物料均布器Ⅱ401为8层孔板布液板错列排布堆叠而成，孔板布液板上孔径为6mm，孔中心间距为25mm。
实施例2
利用实施例1的工艺系统进行油品（其中水为重相）的洗涤脱盐和油水分离：待处理物料打入混合器101，向其中加水并进行强制预混合，由纤维膜洗涤组件进料口1021进入分布器1022，并与纤维膜束1024表面接触，待处理物料中的盐分充分溶于水，部分物料由纤维膜洗涤组件出料口2027打入循环泵103并继续进入纤维膜洗涤组件102进行多次洗涤溶解，部分物料由壳体出口1026进入预分离系统200，先由进料管进料口204进入中空滤芯202的中间腔体中，在中空滤芯202的作用下，油品中较大的水滴被分离，留在滤芯中间，而其余物料过滤至中空滤芯202和进料管201的腔体中，二者同时进入稳流区203，进入稳流区203的物料出现分层，油相在上，水相在下，油相进入上方的轻相分离系统300，水相进入下方的重相分离系统400；稳流区203的轻油相先通过物料均布器Ⅰ301进入上聚结分离区302，在填料的亲水亲油作用下，油相中夹带的少量水相被破乳并聚结，在重力作用下向下回流至稳流区203，被分离出的油相则通过轻相出料口303收集；稳流区203的水相先通过物料均布器Ⅱ401进入下聚结分离区402，在填料的亲水亲油作用下，水相中夹带的少量油相被破乳并聚结，漂浮在下聚结分离区402上层，少部分随同被分离出的水相进入轻重相分离区403，在波纹板作用下，水相更快地从底部分离，由重相出料口404收集。
下面结合具体应用实施例对于本发明装置的效果进一步说明，但不受下述实施例的限制。
实施例3
采用实施例1的工艺系统，对原油（原油性质见表1）进行脱盐脱水，操作过程按照实施例2所述。具体操作条件为：操作温度：110～115℃；操作压力：0.5～0.8MPaG；总停留时间：13分钟；注水量为原料油质量的3%。
经过洗涤脱盐及油水分离后，油品中的含盐量为2.76mg/L～2.93mg/L，含水量为380ppm～498ppm。
实施例4
采用实施例1的工艺系统，对原油（原油性质见表1）进行脱盐脱水，原料油性质见表1，操作过程按照实施例2所述。具体操作条件为：操作温度：110～115℃；操作压力：0.5～0.8MPaG；总停留时间：13.8分钟；注水量为原料油质量的5%；
经过洗涤脱盐及油水分离后，油品中的含盐量为2.06mg/L～2.43 mg/L，含水量为300～365ppm。
对比例1
采用常规的三级电脱盐脱水器，对表1的原油进行脱盐脱水：
所述三级电脱盐脱水器结构如下：卧式结构，内部分为上、下两个空间，上部为电场空间，下部为油水分离空间，中间有水和油水分界面的控制段；在电场空间有若干层水平的电极盘，另外还有悬垂绝缘子、悬垂挂板、引线绝缘棒、进油喷头和流量计等。高压电被输送到电极板上以形成高压电场，在脱水器底部下层电极板与水界位之间形成一个弱电场。操作条件如下：操作温度：125～130℃；操作压力：0.8～1.2MPaG；停留时间：36分钟；总注水量为原料油质量的5%。
经过电脱盐脱水器脱水后，原料油中的含盐量为17.5～18.2mg/L，含水量为17600～19400ppm。
对比例2
首先将原油与注水采用静态混合器进行三次混合，混合后的油水混合物引入聚结分离器，其中的聚结分离器内部填装颇尔聚结滤芯6根，滤芯后填装波纹板分离填料。利用该设备对表1的原油进行脱盐脱水；
操作条件如下：操作温度：125～130℃；操作压力：0.7～0.9MPaG；停留时间：21分钟；注水量为原料油质量的5%。
经过注水洗涤脱盐，以及采用颇尔聚结滤芯进行聚结脱水后，原料油中的含盐量为13.6～15.7mg/L，含水量为15400～18800ppm。
表1 原油主要性质
实施例5
一种洗涤脱盐及油水分离工艺系统，与实施例中的系统不同的是：其上聚结分离区302为由聚酯纤维（亲油疏水）和丙纶纤维（亲水疏油）按4:1比例混合编织的具有致密凹凸结构的X型纤维层堆叠而成；其下聚结分离区402为由聚酯纤维（亲油疏水）和丙纶纤维（亲水疏油）按1:5比例混合编织的具有致密凹凸结构的X型纤维层堆叠而成；其他结构设置同实施例1。
实施例6
采用实施例5的工艺系统对煤焦油（其性质见表2）进行洗涤脱盐及油水分离，操作过程按照实施例2所述，不同的是，稳流区203中水为轻相，进入上聚结分离区302，油相为重相，进入下聚结分离区402。
操作条件如下：操作温度：70～80℃；操作压力：0.3～0.5MPaG；总停留时间：8.6分钟；注水量为原料油质量的10%；
经过洗涤脱盐及油水分离后，油品中的含盐量为2.80mg/L～2.94mg/L，含水量为850～936ppm。
实施例7
采用实施例5的工艺系统对煤焦油（其性质见表2）进行洗涤脱盐及油水分离，操作过程按照实施例2所述，不同的是，稳流区203中水为轻相，进入上聚结分离区302，油相为重相，进入下聚结分离区402。
操作条件如下：
操作温度：70～80℃；操作压力：0.3～0.5MPaG；总停留时间：8分钟；注水量为原料油质量的20%；
经过洗涤脱盐及油水分离后，油品中的含盐量为1.91～2.08mg/L，含水量为854～935ppm。
对比例3
采用常规的三级电脱盐脱水器，三级电脱盐脱水器同对比例1，对表2的煤焦油原料进行脱盐脱水；
操作条件如下：操作温度：70～75℃；操作压力：0.8～1.2MPaG；停留时间：36分钟；注水量为原料油质量的15%。
经过电脱盐脱水器脱水后过程中，发现油水界面不清晰，排放的水相携带了大量的油相，经过脱水后的煤焦油中的含盐量为19.8mg/L，含水量为20500～28400ppm。
对比例4
采用现有技术，首先将煤焦油原料与注水采用静态混合器进行三次混合，混合后的油水混合物引入聚结分离器，其中的聚结分离器内部填装颇尔聚结滤芯6根，滤芯后填装波纹板分离填料。利用该设备对表2的煤焦油原料进行脱盐脱水；
操作条件如下：操作温度：70～45℃；操作压力：0.5～0.8MPaG；停留时间：28分钟；注水量为原料油质量的5%。
采用颇尔聚结滤芯进行聚结脱水，经过注水洗盐及聚结分离过程中，发现油水分离时的油水界面不清晰，排放的水相携带了大量的油相，经过注水洗涤后的煤焦油中的含盐量为19.0mg/L～19.7mg/L，含水量为19800～27200ppm。。
表2 煤焦油原料主要性质
由此可见，本发明的洗涤除盐及油水分离系统及方法对于原油脱盐脱水，与传统的电脱盐、聚结脱盐技术相比，具有注水量少、停留时间短、脱盐脱水效果好的优势；而对于煤焦油原料来说，由于组成复杂、粘度大、乳化严重，采用传统的脱盐脱水效果均达不到技术指标，而采用本发明方法可以能够实现深度除盐和脱水，最终使油品中水分脱除率达到≥99%，盐含量低于3mg/L。

Claims (19)

1.一种洗涤脱盐及油水分离的工艺系统，包括预混洗涤系统、预分离系统、轻相分离系统和重相分离系统；
所述预混洗涤系统包括混合器和纤维膜洗涤组件，所述混合器连接纤维膜洗涤组件的进料口，所述纤维膜洗涤组件包括壳体、分布器和纤维膜束，分布器上端连接纤维膜洗涤组件进料口，分布器下面设置若干纤维膜束，纤维膜束由固定卡件分段固定，纤维膜束的下端连接纤维膜洗涤组件出料口，纤维膜洗涤组件进料口和出料口之间连接一个循环泵，壳体上设置一出口，与预分离系统连接；
所述预分离系统包括进料管、中空滤芯和稳流区，所述进料管与纤维膜洗涤组件的壳体连接，中空滤芯设置于进料管的中间腔体内，进料管进料口或与中空滤芯的中心腔体连通，或与中空滤芯和进料管壁之间的腔体连通；中空滤芯的表面材料为亲油疏水材料或亲水疏油材料，中空滤芯和进料管连通稳流区，稳流区上方与轻相分离系统连接，下方与重相分离系统连接；
所述轻相分离系统由下至上依次包括物料均布器Ⅰ、上聚结分离区和轻相出料口；
所述重相分离系统由上至下依次包括物料均布器Ⅱ、下聚结分离区、轻重相分离区和重相出料口；
其中，所述上聚结分离区和下聚结分离区为由亲油疏水材料和亲水疏油材料混合编织的具有致密凹凸结构纤维层堆叠而成；所述轻重相分离区内填充可增大油水的流程，将不同密度的油和水分离的填料层。
2.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述纤维膜束由大量纤维丝束组成，所述纤维丝为亲油纤维丝或亲油纤维与金属纤维的复合纤维丝。
3.根据权利要求2所述的工艺系统，其特征在于，所述亲油纤维丝选自聚酯纤维丝、尼龙纤维丝、聚氨酯纤维丝、聚丙烯纤维丝、聚丙烯腈纤维丝和聚氯乙烯纤维丝中的至少一种，所述复合纤维丝为以上亲油纤维丝和不锈钢纤维丝的复合纤维丝。
4.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述纤维膜洗涤组件的高径比为10～100：1，优选40～50：1。
5.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述中空滤芯的表面具有致密的孔结构。
6.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述预分离系统的进料管为卧式管。
7.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述进料管的上方或下方还设置一个进料管出料口。
8.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述物料均布器Ⅰ和物料均布器Ⅱ为5～10层孔板布液板错列排布堆叠而成。
9.根据权利要求8所述的工艺系统，其特征在于，所述孔板布液板上的孔板孔径为4～8mm，孔中心间距为20～30mm。
10.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述亲油疏水材料选自聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸类和尼龙中的至少一种，或选自材料表面经过亲油疏水处理的材料。
11.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述亲水疏油材料选自主链或侧链带有羧基、氨基、或羟基的天然高分子聚合物，或选自材料表面经过亲水疏油处理的材料。
12.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，上聚结分离区和下聚结分离区中致密凹凸结构纤维层优选为将材料编织成X型、V型、8型、Ω型、水滴形或菱型中的任意一种。
13.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述上聚结分离区的纤维层中亲轻相材料与亲重相材料的编织比例1:1.1～1:10，优选1:2～1:5。
14.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述下聚结分离区的纤维层中亲轻相材料与亲重相材料的编织比例1.1:1～10:1，优选2:1～5:1。
15.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述轻重相分离区为若干层波纹多孔板排列填充而成，相对于液体流动方向，所述波纹多孔板水平或倾斜排列。
16.根据权利要求15所述的工艺系统，其特征在于，所述波纹板上下相邻两层间距为3～6mm，各层板的波谷处设有若干孔。
17.利用权利要求1~16任意一项所述的工艺系统进行洗涤脱盐及油水分离的工艺方法，包括以下步骤：首先将待处理物料打入混合器，向其中加水并进行强制预混合，由纤维膜洗涤组件进料口进入分布器，并与纤维膜束表面接触，待处理物料中的盐分充分溶于水，部分物料由纤维膜洗涤组件出料口打入循环泵并继续进入纤维膜洗涤组件进行多次洗涤溶解，部分物料由壳体出口进入预分离系统，先由进料管的进料口进入中空滤芯的中间腔体或中空滤芯与进料管之间的腔体中，在中空滤芯的作用下，物料中较大的水滴被分离，进入稳流区，物料出现分层，轻相进入上方的轻相分离系统，重相进入下方的重相分离系统；稳流区的轻相先通过物料均布器Ⅰ进入上聚结分离区，在填料的亲水亲油作用下，轻相中夹带的少量重相被破乳并聚结，在重力作用下向下回流至稳流区，被分离出的轻相则通过轻相出料口收集；稳流区的重相先通过物料均布器Ⅱ进入下聚结分离区，在填料的亲水亲油作用下，重相中夹带的少量轻相被破乳并聚结，漂浮在下聚结分离区上层，少部分随同被分离出的重相进入轻重相分离区，重相从底部分离，由重相出料口收集。
18.根据权利要求17所述的工艺方法，其特征在于，预混合时待处理物料中加入的水量占其重量的1%～20%，优选5%～15%。
19.根据权利要求17所述的工艺方法，其特征在于，所述纤维膜洗涤组件中物料进料温度为常温～150℃，优选60℃～90℃；进料压力为0.05～2.0MPaG，优选0.1～0.5MPaG。
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