[科普中国]-原油脱水

原理

脱水时往含水原油中加入破乳剂，使油水易于沉降分离。为确保原油含水量达到指标，在最后的沉降罐内安装高压电极，使油水在电场下分离。外输原油的含水量要求不大于0.5%。1

电脱水是在电场作用下,由于水颗粒是极性分子,正负电荷要向两端聚集，形成一端带正电荷,一端带负电荷的偶极子。这样，一方面，两端都要被吸引到与电荷相反的电极上，使水颗粒拉伸成长椭圆形。另一方面，对邻近带不同电荷的两个水颗粒增加了吸引力。所以对削弱和破坏油水界面膜，加速水颗粒合并是有效的。

意义从井中采出的原油一般都含有一定数量的水，而原油含水多了会给储运造成浪费，增加设备，多耗能；原油中的水多数含有盐类，加速了设备、容器和管线的腐蚀；在石油炼制过程中，水和原油一起被加热时，水会急速汽化膨胀，压力上升，影响炼厂正常操作和产品质量，甚至会发生爆炸。因此外输原油前，需进行脱水，使含水量要求不超过0.5%。

所有的油田都要经历含水开发期，特别是采油速度大和采取注水强化开发的油田，无水采油期一般都较短，油井见水早，原油含水率增长快。原油含水不仅增加了储存、输送、炼制过程中设备的负荷，而且增加了升温时的燃料消耗，甚至因为水中含盐等而引起设备和管道的结垢或腐蚀。因此，原油含水有百害无一利。但水在油田开发过程中，几乎是原油的“永远伴生者”，尤其是在油田开发的中后期，油井不采水，也就没有了油。所以原油脱水就成为油田开发过程中一个不可缺少的环节，一直受到人们的重视。

分类经过多年的反复实践，已经研究成功的原油脱水工艺技术有：

（1）加热沉降：加热使得原油粘度下降,水和原油的比重差增大,原油对水滴悬浮力减小，同时水滴的动能增大，界面上有机物的溶解度增大，界面强度减小，这样都有利于破坏双电层。

（2）过滤法：过滤法是使乳化液通过过滤柱，通过加压使得乳化液进入滤料层，因固体吸附剂对乳化液中的油和水具有选择吸附特性，乳化液中的水被吸附出来，从而完成破乳。该方法对吸附剂的要求较高，且过滤柱的制作工艺繁杂。

（3）离心法：离心法是利用油水之间密度不同，在高速离心场作用下使乳状液破乳实现油水分离的方法。离心场越强，破乳效果越好。但高速离心设备日常较难维护，目前只适合在实验室或需要占地较小的情况下使用

（4）化学脱水：使用破乳剂，使新形成的界面膜亲水能力大于憎水能力，这样原油膜变得脆弱，有利于水滴之间的合并。

（5）磁处理法：磁处理法是对原油乳状液和破乳剂进行磁处理，然后再进行脱水。此种方法的优点是可以大幅度提高原油的脱水效果，降低破乳剂加入量，降低原油脱水温度，提高脱后污水质量。但只是在实验研究阶段，未进行产业推广和应用。

（6）电脱水法：在电场作用下，靠电的作用将原油水颗粒的界面膜破坏或削弱，强迫水颗粒合并。

（7）声化学法：声化学法是将声波能量辐射到加入了少量破乳剂的原油乳状液中，使之产生一系列超声效应，如搅拌、聚结、空化、温热、负压等，从而使乳化膜破坏进而破乳脱水。由于超声波良好的传导性使得此方法适用于各种类型的乳状液。超声与破乳剂的良好协同作用，可突破传统的破乳剂用量及温度要求，所以目前研究和应用都比较广泛。

（8）微波辐射法：微波辐射法是利用微波辐射能量来进行破乳脱水的一种技术。在微波辐射下乳化液分子内部形成高频变化的电磁场，破坏油水界面膜，实现油水分离。此种方法处理时间短，能耗较低，能广泛适用于各种油样类型。

（9）微生物法：微生物法是利用微生物对原油乳状液的变构作用及微生物分泌的天然破乳剂对原油进行破乳脱水的一种技术。此技术药剂用量低、脱水快、效率高、脱出水水质较好、运行费用低，且生物破乳剂无毒无害不污染环境。但是由于性价比原因，最终能否在工业应用中推广还有待进一步研究。

能耗原油脱水甚费能源，为了充分利用能源，原油脱水装置与原油稳定装置一般都放在一起。为了节约能源，降低油气挥发损耗，通过原油稳定回收轻质烃类，油田原油脱水工艺流程已趋向于“无罐密闭化”。无罐流程的显著特点就是密闭程度高，油气无挥发损耗。在流程密闭过程中，原油脱水工艺流程的密闭是一个关键环节，因为它的运行温度较高，停留时间又长，油气容易挥发损耗。据测定，若采用不密闭流程，脱水环节的油气损耗约占总损耗的50%。

破乳剂它是一种表面活性剂，具有亲水端和憎水端。当破乳剂加到原油中后就很快聚集于油水界面上，亲水部分朝向水相，憎水部分朝向油相。并且其亲水能力远远超过乳化剂的能力。破坏了乳化剂取向，且生成的界面膜亲水能力大于憎水能力，油膜很薄弱，有利于小颗粒变成大水滴。

设备原油脱水设备则是脱水技术的体现，它在原油脱水过程中占有重要地位。一项脱水设备结构的合理与否，直接关系到脱水的效果、效率和原油的质量，以及生产运行成本，进而影响原油脱水生产的总经济效益。因此，人们结合油气集输与处理工艺流程逐渐走向“无罐化”，即不再使用储罐式沉降分离设备，而较普遍地采用了耐压沉降分离设备，研制了先进的大型的脱水耐压容器。电脱水器是至今效率最高，处理能力最强，依靠电场的作用对原油进行脱水的先进设备。电脱水器的形式有好多种，如：管道式、储罐式、立式园筒形、球形等。随着石油工业的发展，经过不断地实践与总结，趋向于大批采用卧式园筒形电脱水器，它的处理规模与生产质量均已达到较高水平，每台设备每小时的处理能力就能达到设备容积的好几倍，净化油含水率可降到0.03%以下。为了加快油田建设速度，提高脱水设备的施工予制化程度，将卧式电脱水器、油气分离器、火筒加热炉、沉降脱水器等四种设备有机的组合为一体，这种四合一设备，不仅结构紧凑，而且节约了大量的管线、阀门、动力设备，特别是油田规模多变的情况下，这种合一设备可以根据生产规模的需要增加或减少设置台数，所以说它具有较大的机动灵活性。