JPH02290266A - 超音波式原油脱水・脱塩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分ｌｌｉｆ〕 本発明は、超音波式原油脱水・脱塩装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の原油脱水・脱塩装置Ｋついて、原油生産井及び製
油所に使用される場合全下記Ｋ説明する。

（１）原油生産井における原油脱水・脱塩装圃原油生産
井におｈては、原油は塩分、泥分を含んだ水とともに地
中より採油される。上記塩分、泥分を含んだ水は、配管
および貯蔵タンク等の設備の汚れ、詰まりおよび堆積の
原因となるため、原油の生産場所から貯蔵場所への移送
および貯蔵に先立ち、分離除去することが必要である。

大部分の水が分離され次原油は、さらＫ残留する塩分及
び泥水分の除去が必要である。生産井からの原油は、塩
分、泥分、水分（夾雑物）全含み、該夾雑物は原油量Ｋ
対して少なくは数チ以下、多くは数十倍にもなる。この
水分等の分離のための最も簡単な方法として、容器内に
原油を長時間滞留させ、水分お′よび油分の凝集により
油相中の水滴、水相中の油滴の密度差による重力および
浮力によシ分離する方法がある。この場合、原油粘度を
下げ凝集速度を増すために加温する鳴合があり、さらに
は交流電源にて荷電する電気的脱水・脱塩法を用いるこ
とがあり、そ・の他・エマルジョンブレー力等の化学薬
品を使用する化学的脱水・脱塩法を用いることがある。

ここで脱水され念原油には、さらに０．１〜数係程度の
水分が含まれ、この水分ては数万ｐｐｍの塩分が残留し
、原油全体としては数百〜数千ｐｐｍの塩分が残留する
。この塩分を除去する念め、新たに塩分を含まない洗浄
水を原油に対し約】０チ以下加え、油中の塩分を添加し
た水に抽出し、原油中の塩分を洗浄除去している。この
場合も、油と水の分離ぱ哨単な方法による場合には密度
差によシ分離しているが、多くは加熱・下凛マルジョン
プレ一力を添加し、さらに交流Ｊｉｍ源によって荷電す
る電気的・化学的分離法が行なわれている。

（２）　　製油所における原油脱水・脱塩装置製油所に
搬入される原油は、原油生産井疋おいて脱水・脱塩され
ｔものであるが、通常数ｖｏｌ　％以下の泥水分と数百
ｗｔｐｐｍ以下の塩分等の夾雑物が含まれている。上記
泥水分は原油精製装置内の機器、配管および計装機器等
の汚れ、詰まりの原因となり、さらには水分の突沸によ
り蒸留等トレイの破損の原因となることもある。また、
塩分は精服装置の腐食の原因となるばかりでなく、反応
器内の触媒に対し触媒毒となり触媒活性低下さらには触
媒層での詰まりによる圧力損失の増大の原因となる。

このため通常、原油は０．　１〜０．２ｖｏｌ　チ以下
まで脱水および０．　５〜３ｗｔｐｐｍ４まで脱塩され
る。

上記脱水・脱塩の７方法としては、塩分念含−まない洗
浄水を原油に加え、原油と洗浄水をミキサーまたはミキ
シングバルブにて充分によく攪拌混合し、原油中の塩分
金洗浄水に抽出させ念後、油と水の比重差により分離す
る。

この場合も、原油の生産井におけると同じく加温下にて
エマルジョンプレー力等の化学薬品を注入し、交流電源
によ勺荷電し、微粒子を帯屯させ微粒子同志全凝集させ
ることにより原油と水を分離して−いる。一般的に電気
的な脱水法の利用は、単に重力のみの場合に較べ５〜１
０倍程度脱水率は向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の原油の脱水・脱塩ておいては、油井から汲み上げ
られた油と水の混合物、および脱塩のためミキシングさ
れた原油と水とは、エマルジョン（乳濁液）となること
が頻繁にあった。

特に、脱水・脱塩槽容器内の原油層と水層もし〈ぱ含塩
水層の境界付近に、エマルジョン層が形成され層高が成
長することがある。エマルジョン生成は、アス７アルテ
ン、ワックス、レジン等を含む重質原油の場合著しい。

このエマルジョン層の形成は、原油の脱水率、脱塩率を
低下させ、分離排水への原油分の混入による排水処理設
備の運転不良全招き、電気式脱水・脱塩法を用いている
場合には　ＩＦ＋！極間で短絡事故が発生し装置の運転
を不可能とすることもあつ九。

上記エマルジョンが生成した場合には、エマルジョンプ
レー力等の化学薬品の注入量を注入ポンプの最大能力量
まで増加させることや、可能なかぎり温度を上げること
等で対応しているが、温度をあげると原油および水の蒸
気圧が増加するので温度をあげることには機器の耐圧上
制限がある等課題が多かつ念。

上記原油と水の分離は、エマルジョンが生成しない場合
Ｋは、液滴径、連続相の粘関、原油と水の密度差等てよ
って定まる沈降分離速度によって性能が決定し、その速
度と要求分離性能から脱水・脱塩装置での必要滞留時間
が決まってくる。一般に、滞留時間は多少のエマルジョ
ンの生成をも予想して３０分間程度の値が採用されてい
る念め、大きな処理能力を必要とし非常に大きな容器と
なっていた。しかも、エマルジョンが予想以上て生成す
る場合や凝集により消失しが友い場合には処理不可能と
なることもあつた。

本発明は上記の欄題を解決しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、原油から塩分及び泥分を含んだ水を分離除去
するための電気脱水・脱塩槽を備えた原油脱水・脱塩装
置において、上記電気脱水・脱塩槽に配設され超音波を
発生しエマルジョン粒子を凝集させる超音波撮動子を備
えたことを特徴としている。

〔作用〕

上記において、塩分及び泥分を含んだ水が混合しエマル
ジョンが形成されている原油は、超音波摂動子より超音
波が照射される。

上記契音波が照射されると、原油中のエマルジョンは、
エマルジョン粒子が凝集し粒径が大きくなる。

上記エマルジョンを含む原油はエマルジョン粒子が凝集
し粒径が大きくなっているため、電気脱水・脱塩槽によ
シ容易に原油と塩分等を含んだ水と分離され、水分及び
塩分等の少ない原油が抽出できる。

上記により、従来の装置に加え超音波印加装ｅを配設し
て超音波を印加し、原油と水の混合物中の微小・粒子ま
たはエマルジョン中の粒子の凝集を促進させるため、原
油の脱水率、脱塩率が向上した。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図に示す本実施例は、洗浄水配管９が接続された原
油供給管４ａが接続され原油供給管４に接続されたミキ
サ又はミキシングバルプ２０、および上記原油供給管４
が接続され多数の噴出口を有する原油分散管８及び電極
７が内部に配設され上部に処理原油抜き出しＶｔ５が接
続され下部に排出管６が接続された電気脱水・脱塩槽３
を備え次原油脱水・脱塩装置において上記原油供給管４
に設けられ超音波振動子３１を有する超音波印加部３０
を備えている。

上記疋おいて、原油供給管４ａに供給された原油ｌは、
洗浄水供給管９よ夛供給され念洗浄水２と共にミキサ２
０に送られ、同ミキサ２０Ｋより激しく攪拌混合されて
原油１中の塩分等の不純物を洗浄水２が抽出し、微粒子
あるいはエマルジョンとなった油と水の混合物が原油供
給管４Ｋ送られる。同原油供給管４に送られた油と水の
混合物は超音波印加部３０へ導かれる。

上記超音波印加部３０内では、ミキサー又はミキシング
バルブ２０により激しく混合攪拌サれて微小粒子あるい
はエマルジョンになった油と水の混合物に対し、超音波
振動子から照射された超音波がエマルジョン中の粒子に
直接作用して、粒子が互いに凝集し大粒径の粒子となる
。

上記超音波により粒子が大粒径の粒子となった油と水の
混合物は、原油分散管８により電気脱水・脱塩槽３内に
散布され、電気脱水・脱塩槽３内の上部に原油層１０，
下部に含塩水層１１を形成する。上記原油層１０と含塩
水層１１との間、つまシ油水界面１２１Ｃは原油と水と
が多少とも乳化し念境界層が形成されている。

乳化が著しい場合にはこの境界層高が大きく成長するこ
とκなる。

上記電気脱水・脱塩槽３内に原油層１ｏと含塩水層１１
と共に形成された境界層は、電啄が形成する電界により
、また原油１あるいは洗浄水２中九投入されたエマルジ
ョンブレー力によって水粒子同志が凝集し粒径が大きく
なるため、上記原油層１０及び含塩水層１１へと分離移
行する。

上記電気脱水・脱塩１３！３内に形成された原油層１０
は処理原油抜き出し管５Ｋより外部へ抜き出され、また
含塩水層１１は排水管６により外部に排出される。

上記脱水・脱塩システムの運転諦鹿は原油生産井では常
温〜約１５０℃、製油所では約９０℃〜約１５０°Ｃ１
好ましくは約１１００ｃ〜１３０°Ｃである。運転圧力
は原油及び水の蒸気圧よりも多少高くシ、原油及び水が
蒸発しない圧力とし、約３〜２０ｋｇ／．Ｌ２である。

上記脱水・脱塩槽３内での滞留時間は長いほうが脱水・
脱塩効果があるが、超音波印加部３０を設けない場合、
通常約１０〜３０分程度であり、上記超音波印加部３０
を設けた場合は５分以下である。

なお、上記脱水・脱塩槽３内の電極７間の電圧は交流で
約１〜２　０　ＫＶ程度であり、超音波の周波数は１０
０〜６　０　０　Ｋｉ｛ウ、望ましくは３　　０　　０
　〜５　０　　０　ＫＨｚである。

原油圧超音波、交流電圧を印加して行った脱水・説塩試
験の結果（試験例５）を次表１−１１−２に示す。

上記試験は、中国産原油、比重０．８６１４、流動点３
２．５°Ｃ，粘度２２．５ｃｓｔ（５０℃）の原油を用
い、これを６０℃に加熱し、３ｗｔチ食塩水を原油に対
し５ｗｔ４混入し、ミキサーにて５分間攪拌しエマルジ
ョンを生成させ念後、超音波、交流電圧を印加して行っ
た。

表１−１ 表１−２ 上記の表１−１．１−２より、超音波と交流電圧を印加
し九場合、脱水率、脱塩率共に向上することが判る。

上記により、従来の装置に加え超音波印加装置を配股し
て超音波を印加し、原油と洗浄水の混合物中の微小粒子
またはエマルジョン中の粒子の凝集を促進させるため、
原油の脱水率、脱塩率が向上した。

本発明の第２の実施例を第２図に示す。

第２図に示す第２の実施例は、原油供給管４の中間に設
ける超音波印加部を超音波印加槽３２としたものであり
、上記第１図に示す一実施例よりも超音波の印加効率を
向上させることができる。

本発明の第３の実施例を第３図に示す。

第３図に示す第３の実施例は、上記超音波印加槽３２内
の超音波撮動子３１と対向する側面に反射１３３を設け
たものであり、上記第２図に示す第２の実施例よりも更
に超音波の印加効率が向上する。

超音波印加部を電気脱水・脱塩槽３の内部に設置した本
発明の第４、第５及び第６の実施例を第４′図、第５図
及び第６図に示す。第４図に示す第４の実施例は超音波
振動子３１と反射板３３を原油層１０中の市極７の部分
のみをカバーするように設けた場合であり、第５図に示
す第５の実施例は原油層１０中の１極７の部分および界
面１２、水層１１までをもカバーし、界面１２付近に生
成するエマルジョンを破壊し分離効率の向上を計るもの
である。第６図に示す第６の実施例は第５図に示す第５
の実施例と目的は同じであるが、超音波印加部？２以上
に分割して原油層１０中の″ＪＬ極７の部分のみとエマ
ルジョンが生成する可能性のある界面１２付近のみをカ
バーし超音波印加効率を向上させる場合である。

以上は原油脱水・脱塩装置を原油脱鷹装置として使用す
る場合について説明したが、原油脱水装置として使用す
る場合には、洗浄水２を加えず油井からでてくる被処理
原油１中に原油に対して数チから数十倍含まれる水を分
離除去することになり、本質的疋は脱水操作も脱塩操作
も同じく原油からの水の分離除去であり、水を除去する
ことで塩分、泥分を除去することに他ならない。従って
原油税水・脱塩装置を原油説塩装置として使用する場合
についての説明は原油脱水装置につめても同様である。

〔発明の効果〕

本発明は、原油から塩分及び泥分を含んだ水を分離除去
する友めの電気脱水・脱塩漕を備えた原゜油脱水・脱塩
装置において、上記市気脱水脱塩槽に配設され超音波を
発生しエマルジョン粒子を凝集させる超音波振動子を備
えたことκよって、原油と水の混合物中の微小粒子ま之
はエマルジョン中の粒子の凝集を促進させるため原油の
脱水率、税塩率が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は本発明の
第２の実施例の説明図、第３図は本発明の第３の実施例
の説明図、第４図は本発明の第４の実施例の説明図、第
５図は本発明の第５の実施例の説明図、第６図は本発明
の第６の実施例の説明図である。 １・・・被処理原油、　２−・・洗浄水、３−・・電気
脱水・脱塩槽、　　４，４ａ−・・原油供給配管、　　
５・・・原油抜き出し管、　　６・・・排水管、７・・
・電極、　　８・・・原油分散管、　９・・・洗浄水配
管、　　１０・・・原油層、　　１１・・・含塩水層、
１２・・・界面、　　１３・・・処理原油、　　１４−
・・排水、２０・・・ミキサー　　３０・・・超音波印
加部、３１・・・超音波撮動子、　３２・・・超音波印
加槽、３３・・・反射板。 代理人　弁理士　坂　間　　暁　　外２名８２図 弟３図 活４閑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原油から塩分及び泥分を含んだ水を分離除去するための
   電気脱水・脱塩槽を備えた原油脱水脱塩装置において、
   上記電気脱水・脱塩槽に配設され超音波を発生しエマル
   ジョン粒子を凝集させる超音波振動子を備えたことを特
   徴とする超音波式原油脱水・脱塩装置。