電脫水、電脫鹽講解

1、第四節(jié) 電脫水、電脫鹽工藝設(shè)計1、 原油脫水和脫鹽的目的及標(biāo)準(zhǔn)1. 原油脫水和脫鹽的目的和方法在石油開采過程中，通常從地下采出的原油含有水或鹽，并隨著開采年限的增加與注水開發(fā)，油井產(chǎn)水量也會不斷地增加直到開采失去經(jīng)濟(jì)價值而廢棄該油井。如果在生產(chǎn)過程中原油不進(jìn)行脫水處理，一方面含水量較高會增加原油在生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸?shù)冗^程中設(shè)備容量，增加了開發(fā)過程中的成本；另一方面不能滿足用戶對含水量要求。如果達(dá)不到用戶的要求，就會降低原油的銷售價格或失去該原油產(chǎn)品的市場競爭力。脫水的最終目的是分離出油水混合液中的污水及雜質(zhì)，以獲得合格的商品原油，達(dá)到原油銷售的含水標(biāo)準(zhǔn)。常見的原油脫水的方法主要有： 重力沉降、加

2、熱沉降 、化學(xué)脫水、電脫水與電化學(xué)脫水等。這幾種脫水方法在海上油田開發(fā)中均被采用，大多數(shù)的情況下是兩種或以上的方法組合使用。具體采用何種流程和方法可根據(jù)油品性質(zhì)、含水率及乳化程度、油田工程方案具體情況，通過試驗及技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比確定。由于 電化學(xué)脫水具有破乳能力強(qiáng)，脫水效率高，占地面積小等特點(diǎn)，在海上油田中得到了廣泛的應(yīng)用。原油含鹽量過高不僅會增加原油在處理、運(yùn)輸和儲存過程中設(shè)備或管道的腐蝕，更重要的是對下游煉油廠來說，含鹽量過高不能進(jìn)入煉廠進(jìn)行直接加工煉制。一般情況下，煉廠在買入原油時要規(guī)定原油含鹽量指標(biāo)。在工藝設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)原油中的含水量和水中的含鹽量，計算確定最終原油中的含鹽量是否低于規(guī)

3、定的指標(biāo)，如果不能滿足要求，則應(yīng)采取經(jīng)濟(jì)有效的工藝方法，使原油中的含鹽量低于規(guī)定的指標(biāo)。脫鹽工藝主要利用原油中的鹽易溶解于淡水中的原理，采用 淡水“沖洗” 含鹽原油的方法。由于原油中鹽溶于水中，在脫水的同時也脫除了大部分的鹽。原油含水量減少，鹽含量也相應(yīng)地減少，并最終能滿足用戶要求。從理論上看，原油產(chǎn)品含水量越低，則其含鹽量就越??；沖洗后水中鹽濃度越低，則其含鹽量就越小。所以，對于含鹽原油脫水越干凈，沖洗水及沖洗次數(shù)越多，最終原油含鹽量越低，但這會大大增加生產(chǎn)成本，一般會考慮采用最經(jīng)濟(jì)的工藝處理方案達(dá)到能滿足用戶需要即可。2. 原油脫水和脫鹽的標(biāo)準(zhǔn)按我國現(xiàn)行的石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)原油電脫水設(shè)計規(guī)

4、范 （ SY/T 0045-1999 ） ，對脫水原油的水含量標(biāo)準(zhǔn)按輕質(zhì)原油（ 20時，密度小于或等于0.8650g/cm3） 、中質(zhì)原油（20時，密度為0.86510.9160g/cm3）、重質(zhì)原油（20c時，密度為 0.91610.9960g/cm3）分為三個等級標(biāo)準(zhǔn)，即為：對于輕質(zhì)原油的脫水原油，其含水量指標(biāo)應(yīng)小于或等于 0.5%（質(zhì)量） ；對于中質(zhì)原油的脫水原油，其含水量指標(biāo)應(yīng)小于或等于1%（質(zhì)量）；對于重質(zhì)原油的脫水原油，其含水量指標(biāo)應(yīng)小于或等于2% （質(zhì)量） ；但按照 1988 年石油行業(yè)頒布的出礦原油技術(shù)條件（ SY7513-88） ，石蠟基原油含水量不大于 0.5% （質(zhì)量）

5、，中間基原油不大于1.0%（質(zhì)量），環(huán)烷基原油不大于2.0% （質(zhì)量） 。國際上每個國家或企業(yè)也有各自不同的等級標(biāo)準(zhǔn)。原油脫鹽的目的是分離出原油中的鹽雜質(zhì)，降低原油中鹽含量以獲得合格的凈化商品原油，滿足用戶要求，同時脫鹽與脫水往往是同時進(jìn)行的，而脫水/脫鹽后原油含鹽量的多少以及是否需要脫鹽工藝要根據(jù)具體用戶或消費(fèi)者而定。美國雪夫龍石油公司編制的海上油氣田工程設(shè)計實用手冊中提到大多數(shù)煉廠購買的原油中含有10PTB （0.028 kg/m3）至20PTB（ 0.057 kg/m 3） 的鹽，而將此種原油注入原油蒸餾釜前需進(jìn)行脫鹽處理， 使其含鹽量降至1 PTB0.003 kg/m 3)至5PTB

6、(0.014 kg/m 3) 。目前原油脫鹽還沒有形成統(tǒng)一的國際規(guī)定，但是我們可以根據(jù)相關(guān)的石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于合格原油的定義來確定。通常我們認(rèn)為 合格原油的含鹽量標(biāo)準(zhǔn)為：含鹽量小于57mg/L (相當(dāng)于 0.057kg/m 3) ；國際上通常將原油的含鹽量小于 20 PTB (0.057 kg/m 3)作為合格原油的含鹽量指標(biāo)，但該含鹽量指標(biāo)是一個參考指標(biāo)，具體是否需進(jìn)行脫鹽工藝需結(jié)合原油含水和水中含鹽量具體確定。上述標(biāo)準(zhǔn)是在工藝設(shè)計時或在前期研究階段應(yīng)予遵循和考慮的，但在工藝方案的最終確定階段，應(yīng)與原油銷售部門緊密結(jié)合，根據(jù)原油的銷售去向和用途，共同確定經(jīng)濟(jì)合理、適合原油特性的處理指標(biāo)。2、

7、 原油電脫水和脫鹽的機(jī)理1. 原油電脫水的機(jī)理電脫水的過程也就是乳化原油在高壓電場力(交、直流電場)的作用下經(jīng)過破乳、聚結(jié)、沉降，使原油與水分離的過程。其基本原理是破壞乳化液油水界面膜的穩(wěn)定性，使其破裂，促進(jìn)水顆粒凝聚成大水滴，借助油水密度差將水從原油中沉降下來。電脫水器聚結(jié)段的有電柵極可誘導(dǎo)水滴間偶極子的吸引，從而增加它們足夠大的相互碰撞機(jī)會而達(dá)到聚結(jié)的目的。具體機(jī)理是將原油乳狀液置于高壓直流或交流電場中，由于電場對水滴的作用，使水滴發(fā)生變形并產(chǎn)生靜電力。水滴變形可削弱乳化膜的機(jī)械強(qiáng)度，靜電力可使水滴的運(yùn)動速度增大，動能增大，促進(jìn)水滴碰撞，而碰撞時其動能和靜電力位能便能夠克服乳化膜的障礙而彼

8、此聚結(jié)成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來。水滴在電場中聚結(jié)主要有三種方式，即電泳聚結(jié)、偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)。1) 電泳聚結(jié)根據(jù)異性電相吸引的原理，在直流電場中，水滴移向與其本身電荷電性相反的電極，此現(xiàn)象稱為電泳。由于原油中各種粒徑水滴的界面上都帶有同性電荷，故原油乳狀液中全部水滴，將以相同的方向運(yùn)動。在電泳過程中，水滴受原油的阻力作用產(chǎn)生拉長變形，并使界面膜機(jī)械強(qiáng)度削弱，同時因水滴大小不等、所帶的電量不同和運(yùn)動時所受的阻力各異，故各水滴在電場中運(yùn)動速度不同，水滴發(fā)生碰撞，使削弱的界面膜破裂，水滴合并增大，從原油中沉降分出。未發(fā)生碰撞合并或碰撞合并后還不足以沉降的水滴將運(yùn)動至與水滴相反的電極區(qū)

9、附近。由于水滴在電極區(qū)附近密集，增加了水滴碰撞合并的機(jī)率，使原油中大量小水滴主要在電極區(qū)附近分出。電泳過程中水滴的碰撞、合并稱為電泳聚結(jié)。2) 偶極聚結(jié)在高壓直流或交流電場中，原油乳狀液中水滴受電場力的極化和靜電感應(yīng)，使水滴兩端帶上不同極性的電荷即形成誘導(dǎo)偶極。因為水滴兩端同時受正負(fù)電極的吸引，在水滴上作用的合力為零，水滴除產(chǎn)生拉長變形外，在電場中不產(chǎn)生像電泳那樣的運(yùn)動，但水滴的變形削弱了界面膜的機(jī)械強(qiáng)度，特別在水滴兩端界面膜的機(jī)械強(qiáng)度最弱。原油乳狀液中許多兩端帶電的水滴像電偶極子一樣，在外加電場中以電力線方向呈直線排列形成“水鏈” ，相鄰水滴的正負(fù)偶極相互吸引，電的吸引力使水滴相互碰撞，合并

10、成大水滴，從原油中沉降分離出來。這種聚結(jié)方式稱為偶極聚結(jié)，偶極聚結(jié)是在整個電場中進(jìn)行的。3) 振蕩聚結(jié)在工頻交流電場中，電場方向每秒改變50 次，水滴內(nèi)各種正負(fù)離子不斷地作周期的往復(fù)運(yùn)動，使水滴兩端的電荷極性發(fā)生相應(yīng)的變化。離子的往復(fù)運(yùn)動使水滴界面膜不斷的受到?jīng)_擊，使其機(jī)械強(qiáng)度降低甚至破裂，水滴相撞而聚結(jié)成大水滴，從原油中分離出來。這種聚結(jié)方式稱為振蕩聚結(jié)，振蕩聚結(jié)是在整個電場中進(jìn)行的。原油乳狀液在交流電場中，水滴以偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)為主；在直流電場中，水滴以電泳聚結(jié)為主，偶極聚結(jié)為輔。過高的電場強(qiáng)度還會使水滴發(fā)生電分散作用，即由于水滴偶極矩的增大，其變形加劇，橢球形水滴兩端受電場拉力過大而導(dǎo)

11、致分裂。 當(dāng)電場強(qiáng)度大于4.8kV/cm 時， 將有電分散發(fā)生。電分散時的電場強(qiáng)度與油水間的界面張力有關(guān)，因此任何使油水界面張力降低的因素，如脫水溫度的增高，化學(xué)破乳劑的使用，均導(dǎo)致電場對水滴的相對作用增強(qiáng)，使產(chǎn)生電分散時的電場強(qiáng)度值降低。電脫水和脫鹽所使用的電場包括交流（ AC ） 、直流（ DC ）和交直流電場，表2-3-21 是三種電場的適用條件、工作方式和優(yōu)缺點(diǎn)情況比較；圖 2-3-36 是直流電和雙電場脫水的供電示意圖。原油乳狀液采用電破乳方法脫水時，應(yīng)充分利用化學(xué)破乳劑的作用，提高脫水效果。由于各種原油性質(zhì)不同，其形成乳狀液性質(zhì)也不同，需要選擇不同品種的化學(xué)破乳劑與之相匹配才能有較

12、好的破乳效果。選擇破乳劑的品種和用量應(yīng)通過室內(nèi)破乳劑試驗和現(xiàn)場工業(yè)試驗，根據(jù)成本和效能合理的原則確定。2. 原油脫鹽的機(jī)理原油脫鹽通常采用水洗的方法。原油脫鹽的機(jī)理是利用鹽易溶解于水的特點(diǎn)，用淡水稀釋原油中的鹽分，使得水中含鹽濃度降低，再經(jīng)過脫水后，殘留的水中鹽的濃度也較低，從而達(dá)到所規(guī)定的要求。由于鹽基本上以伴生水的溶解鹽形式出現(xiàn)，因此原油的最終含鹽量可以通過原油所含水量和剩余水中的含鹽量多少通過公式計算來確定。表2-3-21 AC、DC和交直流電場的技術(shù)特征電場適用條件工作方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)AC電場處理較高含水 原油和處理集 結(jié)在油水界面 附近的大顆粒 水珠以偶極聚結(jié) 和振蕩聚結(jié) 為主水滴界面受

13、到的振蕩力較大，使脫 出水清澈，水中含油率較少；電路 簡單，無需整流設(shè)備；電流方向頻 繁變化，電解反應(yīng)是可逆的，而且 帶電顆粒移動受到抑制，與設(shè)備難 以形成金屬/電解液回路；不會造成 設(shè)備腐蝕。脫水后其凈化有含水率較局；她 加于電極上電壓每一個周期內(nèi)只 有兩個瞬間使電場強(qiáng)度達(dá)到最大 值，故其效率較低；原油乳狀液 的處理量較低；水滴容易排列成 許多水鏈?zhǔn)闺妶霭l(fā)生短路，操作 不穩(wěn)定；單位原油乳狀液的耗電 量高DC電場處理含水率較 低的原油乳狀 液以電泳聚結(jié) 為主，偶極聚 結(jié)為輔電場方向不變，帶某種電荷的顆粒 會向其相反極性的電極移動，帶小 同電荷的顆粒的運(yùn)動就會形成逆向 移動，發(fā)生碰撞并聚結(jié)的機(jī)會

14、多， 脫水效果好，適合處理較小的水顆 粒由于電場方向不變，設(shè)備與市電液體間形成金屬/電解液回路，電 解反應(yīng)是/、可逆和連續(xù)的，設(shè)備 很可能因腐蝕而嚴(yán)重破壞交直 流雙 電場在含水率較高 的脫水器中下 部建立交流電 場；在含水率較 低的脫水器中 上部建立直流 電場電泳聚結(jié)、偶 極聚結(jié)和振 海聚結(jié)，雙電 場脫水法能 提高凈化原 油的質(zhì)里擴(kuò)大了原油種類處理范圍；脫水深 度高于單一的電場脫水深度；增加 了顆粒結(jié)合反應(yīng)機(jī)會，相對來說， 增加原油處理量；加強(qiáng)破乳化水薄 膜的力度；在處理不穩(wěn)定時，至少 保留AC電場的作用；由于AC電場 存在于電極板與整個罐體之間，形 成對罐體的電化學(xué)腐蝕的保護(hù)當(dāng)處理不穩(wěn)定時，

15、會失去DC電場作用( a) 直流電脫水的供電( b )雙電場脫水的供電KG-調(diào)整初級線圈電壓的可控硅B-脫水變壓器ZL-整流硅堆TS-脫水器三、 原油電脫水和脫鹽工藝參數(shù)的確定電脫水器和電脫鹽都是油氣水處理系統(tǒng)中的重要設(shè)備，在常規(guī)工藝中，它們是兩個獨(dú)立的處理系統(tǒng)，分別完成各自的電脫水和脫鹽任務(wù)。電脫鹽工藝要增加一套原油與淡水混合設(shè)備，該設(shè)備的作用是加入淡水去“沖洗”原油，便于淡水吸收原油中的鹽。1. 原油電脫水主要工藝參數(shù)的確定原油電脫水主要工藝參數(shù)包括：操作溫度、操作壓力及乳化原油的停留時間、功率等。在設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾個方面：1) 原油電脫水工藝適宜處理含水小于 30% 的原油。如果原油乳

16、狀液的含水率太高，例如超過 40%50% 時， 由于乳狀液電導(dǎo)率的上升， 不易維持穩(wěn)定的電場， 使脫水質(zhì)量急劇降低，嚴(yán)重時會產(chǎn)生電擊穿，使電脫水器操作不穩(wěn)定，造成事故發(fā)生。因而，對高含水率原油乳狀液往往采用二段脫水，即先用沉降或熱化學(xué)脫出部分的水后再進(jìn)電脫水器進(jìn)一步降低原油含水率。2) 電脫水操作溫度應(yīng)根據(jù)原油的粘溫特性確定， 宜使原油的運(yùn)動粘度在低于50mm2/s的條件下進(jìn)行脫水。溫度對乳化原油穩(wěn)定性有很大影響，隨著溫度的增高，乳化原油穩(wěn)定性下降。其主要原因為：乳化原油的主要乳化劑，如瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、石蠟等，在原油中的溶解度增加，減弱了由這些乳化劑構(gòu)成的內(nèi)相顆粒界面膜機(jī)械強(qiáng)度，使水滴易于在相互

17、碰撞時合并下沉；有助于破乳劑彌散；可以增加破乳劑地反應(yīng)能力；內(nèi)相顆粒體積膨脹，使界面膜變薄，機(jī)械強(qiáng)度減弱；加強(qiáng)了內(nèi)相顆粒的布朗運(yùn)動，增加了相互碰撞合并成大顆粒的幾率；油水體積膨脹系數(shù)不同，原有體積膨脹系數(shù)較大，使水和油的密度差增大，水滴易于在油相中下沉；降低了原油的粘度，水滴易于沉降。由此可見，對乳化原油加熱，能使乳化原油穩(wěn)定性降低，有利于原油脫水。但是加熱需要消耗燃料；增加原油的蒸汽壓，從而增加原油集輸過程中的原油蒸發(fā)損耗；加熱使乳化原油平均體積電導(dǎo)率增加，增加了電脫水過程中的電耗；加熱還使得水滴的電分散加劇。因此，選擇合適的電脫水溫度很重要。實踐證明，原油的粘溫特性與原有電脫水的效果有密切

18、關(guān)系，當(dāng)原油在粘度為 50mm2/s 以下進(jìn)行電脫水時，各種原油基本上均可獲得很好的脫水效果。所以電脫水操作溫度的確定，以使原油的粘度低于50mm2/s 為條件?？傊?，應(yīng)本著節(jié)能的原則，在達(dá)到脫水質(zhì)量的前提下，盡可能對乳化原油少加熱或不加熱。3) 電脫水器操作壓力與原油飽和蒸汽壓有關(guān)。 原油電脫水設(shè)計規(guī)范 ( SY/T0045-1999 )中規(guī)定： 在設(shè)計時電脫水器操作壓力應(yīng)比操作溫度下的原油飽和蒸汽壓高0.15MPa。 在海上油田電脫水器設(shè)計時通常也按此規(guī)范執(zhí)行，但需要考慮原油工藝處理流程實際情況，綜合考慮電脫水器操作壓力。雖然電脫水器的操作壓力對電脫水過程的諸因素沒有直接影響，但根據(jù)原油在

19、電脫水器之后進(jìn)入不同的單元而選擇合適的操作壓力。如果原油處理流程經(jīng)電脫水器后直接進(jìn)儲罐或船艙儲存，電脫水器的操作壓力只需滿足原油進(jìn)儲罐或船艙儲存的壓力要求即可；若原油處理流程經(jīng)電脫水器后直接經(jīng)管道外輸，電脫水器的操作壓力可以適當(dāng)提高。電脫水器入口可設(shè)置分氣設(shè)施，脫除少量氣體，但電脫水器的操作壓力不能太低，否則出現(xiàn)大量氣體后會影響脫水效果。4) 電脫水器的處理能力，應(yīng)根據(jù)原油乳狀液在電脫水器內(nèi)的停留時間確定 。電脫水器的處理能力按下式計算:（公式 2-3-15）m3/（h .臺）;hoV” t式中：V-單臺電脫水器處理的含水原油體積流量，Vi-電脫水器空罐容積，m3/臺；t-選定的含水原油在電脫

20、水器內(nèi)的停留時間, 5）電脫水器的臺數(shù)應(yīng)按下列原則確定：運(yùn)行臺數(shù)按下式計算：“ Vn= （公式 2-3-16）V式中 n-電脫水器臺數(shù)，臺；匯V-經(jīng)脫水器處理的含水原油體積流量，m3/h ;V-單臺電脫水器處理的含水原油體積流量，m3/（h 臺）一般的對于輕60min。在設(shè)計時最6）原油乳狀液在電脫水器內(nèi)的停留時間，一般與乳化原油的性質(zhì)有關(guān)。 質(zhì)、中質(zhì)原油停留時間為 2040min ,重質(zhì)原油或稠油停留時間不宜超過 好按電脫試驗的數(shù)據(jù)確定。7）電脫水器的功率按電破乳時需要加熱到的溫度和處理液量來確定。8）電脫水器內(nèi)電場強(qiáng)度的設(shè)計，強(qiáng)電場部分的電場強(qiáng)度設(shè)計值一般為0.82.0kV/cm ;弱電場

21、部分的電場設(shè)計值一般為0.30.5kV/cm 。2.原油脫鹽工藝參數(shù)的確定原油脫鹽的主要工藝參數(shù)有：原油的含鹽量計算、稀釋水的量、脫鹽級數(shù)選擇及壓力、溫度等。脫鹽工藝主要分為單級脫鹽工藝和二級循環(huán)的脫鹽工藝。單級脫鹽工藝具體流程，參見圖2-3-37。二級循環(huán)的脫鹽工藝是在單級脫鹽工藝基礎(chǔ)上，將電脫鹽器分別處理后的污水與電脫水器入口原油重新混合，參見圖2-3-38。加入第二級脫鹽器，可使水再循環(huán)使用，從而減少總的淡水量。圖2-3-37單級脫鹽流程圖泵循環(huán)泉圖2-3-38二級循環(huán)脫鹽流程圖1)原油的含鹽量計算原油的含鹽量Z (PTB)可用以下公式確定：Z =1000 Xi Ki（公式 2-3-17

22、）式中:Z原油含鹽量，磅/千桶純原油，PTB桶水Xi = kT=脫鹽器出口端原油中的水分?jǐn)?shù)，按體積計算 桶油350 K SGKi= K w =水的含鹽量，磅/桶1000000$6亞=含鹽水的比重，若未知，可假設(shè)為1.07K=鹽的濃度，百萬分之幾，按重量計算，ppm2)稀釋水量的確定處理后的原油含鹽量若超過規(guī)定要求，則必須在處理過程中進(jìn)行一級或多級脫鹽。為了 使含鹽量達(dá)到可接受的標(biāo)準(zhǔn)，可以減少油中殘余水量或可采用淡水稀釋以降低殘余水中的含 鹽量，或綜合考慮這兩個因素。稀釋水也盡可能要與原油混合充分，達(dá)到稀釋鹽分的目的。(1) 單級脫鹽需要淡水量的計算單級脫鹽需要淡水量可以按下面公式求得：Z= B

23、MK3(2-3-18)K3A K1 E Y K2A Y E1000 X11-Xi1000 X21 - X 2式中:Z一脫鹽器出口油流中每 1000桶純油的含鹽量，磅/千桶純原油，PTBA一來流中每1000桶原油中的水量，桶X1一來流中水的分?jǐn)?shù)，按體積計算K1一來流中每桶水的含鹽量，磅B一脫鹽器出口油流中每 1000桶原油中的水，桶X2一脫鹽器出口油流中水的分?jǐn)?shù)，按體積計算C每1000桶原油中進(jìn)脫鹽器入口的水量，桶K3每桶進(jìn)入第一級脫鹽器水中的總鹽量，磅E一稀釋水與產(chǎn)出水的混合效率，以分?jǐn)?shù)表示（假設(shè)為0.8）K2每桶稀釋水中的鹽，磅Y每1000桶原油中所需的稀釋水量，桶可以推導(dǎo)出稀釋水的量；計算

24、公式中根據(jù)公式2-3-18,若單級脫鹽后原油的含鹽量合格,X2的取值一般考慮電脫水器脫水后的實際情況，若采用電脫水器脫水可以將原油中的殘余水含量降低到0.2%0.5%的范圍內(nèi)。在設(shè)計時，若試驗室測試的相關(guān)數(shù)據(jù)為國際單位制，采用上述公式進(jìn)行計算需要進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換。（2）兩級脫鹽需要淡水量的計算僅用一級脫鹽工藝來除去非常高的含鹽量是不實用和不經(jīng)濟(jì)的，因為所需的稀釋水量太 大。加入第二級脫鹽器，可使水再循環(huán)使用，從而減少總的淡水量。通常在二級脫鹽器中， 稀釋水是在第二級脫鹽器前注入原油的，從第二級脫鹽器底部分離出的排出水在第一級脫鹽 器前循環(huán)至原油來流中（參見圖2-3-38）。將該水循環(huán)回第一級入口，

25、便可降低鹽的濃度，而且改進(jìn)了從第一級出來的脫水效果。兩級脫鹽需要的淡水量的計算方法與單級脫鹽相同，但二級脫鹽器入口參數(shù)需選用一級脫鹽器出口參數(shù)，并利用物質(zhì)平衡原理進(jìn)行計算。3）脫鹽工藝級數(shù)的選擇當(dāng)需要進(jìn)行脫鹽處理時，必須確定級數(shù)。級數(shù)的確定取決于原油性質(zhì)、水中含鹽量、合 同要求、是否有沖洗水以及沖洗水的質(zhì)量。確定合適系統(tǒng)的一般步驟如下：(2) 采用傳統(tǒng)的加熱脫水器時，確定原油的含鹽量（公式 2-3-17,正常范圍為原油含0.5%1%的水）。若有實際試驗數(shù)據(jù)，計算時則可以采用；若無數(shù)據(jù)，可假設(shè)為1%的水。(3) 將計算結(jié)果與合同要求相比較。若含鹽量高于規(guī)格書中所允許的，確定使用電脫水器能達(dá)到的含

26、鹽量（正常范圍為含0.2%0.5%的水）。若無實際實驗數(shù)據(jù)，假設(shè)為 0.5%的水。若計算結(jié)果滿足規(guī)格書的要求，則無須進(jìn)一步進(jìn)行處理。若結(jié)果不能滿足規(guī)格書的要求，必 須采用稀釋/沖洗水脫鹽系統(tǒng)。(4) 求出單級脫鹽系統(tǒng)所需沖洗水。一般而言，沖洗水的體積百分?jǐn)?shù)為3%-8%o(5) 確定滿足考慮沖洗水量的脫鹽器尺寸(若所需量合理)。(6) 若單級脫鹽器尺寸太大，而且所需沖洗水量過大， 則計算二級處理器所需沖洗水量。(7) 確定滿足二級處理能力的脫鹽器的尺寸。(8) 評價設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、尺寸、沖洗水量、可獲得的空間以及上述各方案的有關(guān)費(fèi)用， 并做出決定。(9) 由于原油脫鹽器的效率隨著脫鹽的多少而變化，

27、因此獲得現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)則可優(yōu)化原油脫鹽器的設(shè)計。脫鹽器的效率、沖洗水量和級數(shù)均相互關(guān)聯(lián)，因此，設(shè)計人員必須評價由增加幾何尺寸 和沖洗水量而增加的費(fèi)用與多級系統(tǒng)費(fèi)用之間的關(guān)系。4)稀釋水的壓力、溫度要求稀釋水的壓力、溫度要滿足流程物流平衡。沖洗水壓應(yīng)高于原油1.2X 103 kPa(25磅/英寸2),混合閥的壓降一般為 0.240.48 X 103 kPa (510磅/英寸2)。5)混合效率脫鹽系統(tǒng)最重要的是混合沖洗水和原油的方法及設(shè)備的效率。分散在原油中的沖洗水滴 直徑越小，它們與夾帶的鹽水液滴接觸和聚結(jié)的可能性越大。脫鹽系統(tǒng)的混合效率實際上是 產(chǎn)出水與沖洗水混合的百分率。 70%85%的混合效

28、率便可認(rèn)為是達(dá)到合理范圍。6)脫鹽計算的實例已知：原油流量=50, 000桶/天，原油比重=0.875,入口油溫=80 F產(chǎn)出水：含鹽量 =3000mg/L,比重=1.02沖洗水：含鹽量=2000Ppm脫鹽器出口處：原油含水率 =0.5%來液中：原油含水率=10%處理后達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)：原油含鹽量=10PTB (0.028 kg/m3)解：根據(jù)公式1,計算脫鹽器出口油流中的含鹽量：Z =1000 X1 K1350 K SGw350 30000 1.02-Ki=w=10.71 磅10000001000000Z =1000 0.005 10.71 = 54 ptb因此，為了達(dá)到含鹽量要求，需要將出口油流

29、中的殘留含水率降低至X1= =0.093%,工藝處理上通常無法達(dá)到。因此，需要通過水沖洗，稀釋并降低1000 10.71殘留水的含鹽量的方法或綜合采用這兩種方法。單級脫鹽器：將原油含鹽量降低到 10PTB,根據(jù)公式2,1000 0.1 皿、1000 0.005 皿、A=111 桶（水），B=5.025 桶（水），E=0.81 -0.11 -0.0051000000350 30000 1.02 一 -Ki=10.71 磅（鹽）350 2000 1-,K2=000000 =0.7 磅（鹽）Z 10K3 = = =1.99, K3 =B5.025111 1。7 Y （0.7 。8）111 Y 0.8

30、所以，Y=936.8桶（水）/1000桶純油，所需的稀釋水 =936.8 X 50=46842桶水/天當(dāng)電脫鹽器的出口含水率降低時（由5%降為0.2%）,所需的稀釋水量可大大降低，1000 0.002 皿、10皿、B=2.00 桶（水），K3=5.00, Y=183.9 桶（水）1 -0.0022.00所需的稀釋水=183.9 X 50=9196桶水/天可以看出，當(dāng)電脫鹽器的出口含水率由5%降低到0.2%時，可以減少80%的稀釋水量。若還無法接受所需稀釋水量，可以考慮多級脫鹽工藝，降低稀釋的水量。具體計算參考美國雪夫龍公司海上油氣田工程設(shè)計實用手冊（第九分冊）原油脫鹽工藝計算部分內(nèi)容。四、電脫

31、水和脫鹽設(shè)備的選型1 .電脫水設(shè)備的選型電脫水的選型主要是根據(jù)電脫水器的容積大小確定的。而原油電脫水器的容積主要是由 原油電脫水器的處理能力、乳化原油處理的難易程度、在電脫水器內(nèi)的停留時間及臺數(shù)。 電脫水選型和計算的步驟一般如下所示：確定油田在生產(chǎn)過程需要進(jìn)電脫水器中最大液量一 選擇電脫水器的操作溫度一確定電脫水器的操作壓力一選擇原油在電脫水器內(nèi)的停留時間一 根據(jù)公式確定電脫水器所需的容積大小一根據(jù)容積大小選擇電脫水器的臺數(shù)及備用情況一參 照直徑、長度系列確定單臺電脫水器的直徑和長度一校核電脫水器的處理能力直到滿足要求。 具體如下：1）電脫水器的類型：電脫水器按供電方式可分為交流電脫水器、直流

32、電脫水器、交直流雙重電場脫水器；電脫水器按外形分為臥式、橢圓形封頭、雙鞍式支座支撐式。原油采用直流電脫水，其脫水效果要比交流電脫水器效果好，但是直流電的脫出水含油量，要比交流電的多，所以原油電脫水的供電方式，應(yīng)優(yōu)先采用交直雙重電場（參見表2-3-22）。在海上平臺上，通常采用臥式電脫水器。表2-3-22交、直流電脫水器效果對比2）電脫水器筒體公稱直徑、長度系列及容積參見表2-3-23供電方式處理量 m3/h壓力x105Pa溫度C初級電壓V初級 電流A破乳劑原油含水%凈化油含水脫出水水色或含油率%型號MSmg/L交流822.06125016.0DQ27380.20較清1002.06124018.

33、0DQ34370.21較清1102.06323518.5DQ29380.62淡黃直流1202.06318514.5DQ15380.14淡黃1101272.02.363651502201419DQ121937380.030.27淡黃1242.16418017DQ20380.150.3751141302.02.360661102451123DQ203038400.060.210.150.66表2-3-23筒體公稱直徑、長度系列及容積公稱直徑（mm）長度（mm）500080001100014000170002000023000容積（m3）260031.647.663.5一一一一300043.064.

34、285.4106.6127.8一一3600一一125.2155.7186.3216.8一4000一一一一231.7269.4307.13）在選擇尺寸時，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格尺寸，這樣有利用于制造、運(yùn)輸和維修。如果 需要超常規(guī)的尺寸規(guī)格的電脫水器，也可以單獨(dú)制造使用，但需要考慮吊裝、運(yùn)輸?shù)葐栴}。4）電脫水器內(nèi)電極的設(shè)置宜采用平掛電極，當(dāng)電極垂直懸掛比平掛有更好的脫水效果 時，也可采用豎掛電極。海上油田部分電脫水器設(shè)計參數(shù)與實際生產(chǎn)處理參數(shù)對比情況參見表2-3-24?？梢钥闯?有的設(shè)計參數(shù)與實際生產(chǎn)參數(shù)存在比較大的差別，這就要求在設(shè)計過程中要考慮到各種不同的情況，以滿足不同的生產(chǎn)要求。表2-3-24

35、電脫水器/脫水器設(shè)計參數(shù)與實際生產(chǎn)處理參數(shù)對比表油田名稱參數(shù)電脫水器設(shè)計生產(chǎn)實際埋北油田CB-B平臺類型及編號臥式(V-204/V-201 )尺寸 ID x L, mm3049X 2438壓力,MPa1.11/1.250.82/0.87溫度，c150123/128最低工作壓力，MPa0.82/0.950.85/.085最高工作壓力，MPa1.00/1.081.00/1.08工作溫度，C127/129123/128液體油，m3/d520/690200/250原油流量，m3/d520/690200/200SZ36-1油田類型及編號臥式(TF-V-0101A/B/C/D )尺寸 ID x L, mm3600X14000壓力,MPa0.90.5溫度，c160最低工作壓力，MPa0.4最高工作壓力，MPa0.7工作溫度，C1201