老化油負(fù)壓脫水技術(shù)

劉建橋 魏新春 李強(qiáng) 彭健

1新疆油田重油開發(fā)公司 2新疆油田技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)中心

老化油負(fù)壓脫水技術(shù)

劉建橋1魏新春1李強(qiáng)1彭健2

1新疆油田重油開發(fā)公司 2新疆油田技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)中心

老化油負(fù)壓脫水處理是利用油、水沸點(diǎn)差，在真空狀態(tài)下產(chǎn)生水閃蒸。利用真空干燥原理、熱膜膨脹與凝聚分離技術(shù)確定裝置實(shí)現(xiàn)的條件。通過實(shí)驗(yàn)得到老化油脫水效果與老化油含水、脫水溫度、脫水真空度、進(jìn)油速度及蒸發(fā)板面積之間的關(guān)系，確定負(fù)壓脫水技術(shù)參數(shù)。老化油含水30%，進(jìn)油溫度適用范圍為60～75℃，工作真空度為-0.08～-0.09 MPa，在不添加任何化學(xué)劑的條件下，可以實(shí)現(xiàn)凈化油含水小于2%的要求。

老化油；負(fù)壓脫水；室內(nèi)實(shí)驗(yàn)；裝置參數(shù)

老化油[1]負(fù)壓脫水處理是利用油與水存在很大的沸點(diǎn)差，在真空狀態(tài)下產(chǎn)生水閃蒸。水的飽和蒸氣壓與溫度緊密相關(guān)，在真空狀態(tài)下，水的沸點(diǎn)降低，在適當(dāng)?shù)倪^熱度下產(chǎn)生閃蒸[2]。負(fù)壓脫水試驗(yàn)裝置利用了真空干燥原理、熱膜膨脹技術(shù)、凝聚分離技術(shù)。

1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)裝置與流程

負(fù)壓脫水裝置實(shí)現(xiàn)的條件：①進(jìn)入蒸發(fā)區(qū)的油需要過濾、預(yù)熱[3]；②建立穩(wěn)定的高真空，真空設(shè)備可選用水環(huán)式真空泵或水力射流泵等，冷凝抽出蒸汽、回收熱量、穩(wěn)定真空；③需要熱源補(bǔ)充老化油脫水損失的熱量，以獲得液體流動(dòng)性和水分不斷蒸發(fā)需要的汽化熱，考慮利用稠油采出液的低品位熱量；④需要足夠的換熱面積和氣液界面積。

根據(jù)上述條件設(shè)計(jì)的負(fù)壓脫水裝置流程見圖1。制做了兩套容積相同的裝置進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，裝置2的蒸發(fā)面積是裝置1的2倍，采用間歇進(jìn)油方式。

圖1 負(fù)壓脫水裝置流程

2 油樣與實(shí)驗(yàn)方法

老化油油樣為污水沉降罐回收油，其物性參數(shù)見表1。

表1 老化油物性參數(shù)

對(duì)脫水后的老化油凈化油在不同溫度下測(cè)定其黏度，黏溫曲線圖2。

圖2 黏溫曲線

實(shí)驗(yàn)方法：配制一定含水量的老化油，預(yù)熱至預(yù)定溫度，然后按一定注入速度打入負(fù)壓脫水裝置中，在一定真空壓力下脫水一定時(shí)間后，從出油口取脫水后原油，測(cè)出含水率。

3 結(jié)果分析

老化油蒸發(fā)時(shí)，油表面起泡高度最高為2 cm[4]，距離抽真空出口有足夠的距離，因此油不會(huì)被抽出。

（1）不同溫度下老化油負(fù)壓脫水實(shí)驗(yàn)。老化油含水越低，脫水溫度越高，負(fù)壓脫水效果越好；在75℃溫度以上，含水在70%以內(nèi)的老化油經(jīng)負(fù)壓脫水后，凈化油含水均能達(dá)到小于2%要求，見圖3。

圖3 不同溫度不同含水老化油負(fù)壓脫水結(jié)果

（2）不同真空度下老化油負(fù)壓脫水實(shí)驗(yàn)。負(fù)壓脫水真空度越高，脫水效果越好。在本次實(shí)驗(yàn)中，真空度在85%時(shí)，老化油在經(jīng)過負(fù)壓脫水后，含水即達(dá)到小于2%的要求，見圖4。

圖4 不同真空度負(fù)壓脫水結(jié)果

（3） 不同注油速度下老化油負(fù)壓脫水實(shí)驗(yàn)。進(jìn)油速度越慢，即脫水時(shí)間越長(zhǎng)，老化油脫水效果越好，見圖5。

圖5 不同進(jìn)油速度負(fù)壓脫水結(jié)果

（4）蒸發(fā)板面積與脫水效果關(guān)系實(shí)驗(yàn)。不同含水不同脫水裝置脫水結(jié)果見圖6。不同溫度不同脫水裝置脫水結(jié)果見圖7。不同真空度不同脫水裝置脫水結(jié)果見圖8。負(fù)壓脫水裝置每增加1 m2/m3，可以提高脫水效率3倍多。

圖6 不同含水不同脫水裝置脫水結(jié)果

圖7 不用溫度不同脫水裝置脫水結(jié)果

圖8 不同真空度不同脫水裝置脫水結(jié)果

（5）老化油負(fù)壓脫水與常壓蒸餾脫水能耗對(duì)比。對(duì)比結(jié)果見圖9、圖10，從圖9、圖10可以看出：老化油脫水溫度越低，老化油含水越低時(shí)，負(fù)壓脫水方式能耗比常壓脫水能耗要低得多；但當(dāng)溫度越高，老化油含水越高時(shí)，常壓脫水能耗反而比負(fù)壓脫水能耗低；當(dāng)原油含水小于5%，負(fù)壓脫水溫度小于70℃，能耗低于常規(guī)蒸餾脫水5倍以上。

圖9 70℃時(shí)老化油不同脫水方式能耗關(guān)系

圖10 不同溫度下30%含水老化油能耗

4 結(jié)論

（1）根據(jù)老化油室內(nèi)負(fù)壓脫水裝置確定了負(fù)壓脫水裝置工藝條件參數(shù)，見表2。

表2 設(shè)備單元及工藝條件參數(shù)

（2）老化油含水30%，進(jìn)油溫度適用范圍為60～75℃，工作真空度為-0.08～-0.09 MPa，在不添加任何化學(xué)劑的條件下，可以實(shí)現(xiàn)凈化油含水小于2%的要求。

（3）發(fā)泡量很大時(shí)可使用消泡劑輔助消泡。

（4）在一定溫度下，原油含水越高，負(fù)壓脫水裝置的處理能力越低。

（5）在一定原油含水條件下，脫水溫度越高，負(fù)壓脫水裝置的處理能力越低。

（6）在老化油負(fù)壓脫水過程中，脫水能耗隨原油含水的增大而增大，隨原油溫度的升高而減小。

（7）蒸發(fā)器換熱面積的大小決定了蒸發(fā)量的大小。

（8）蒸發(fā)系統(tǒng)真空度的高低直接關(guān)系到蒸發(fā)器的蒸發(fā)效果，冷凝器冷凝面積的大小、真空抽氣量的大小、容器保溫都直接影響脫水效果。

[1]任廣哲．老化油脫水處理存在的問題及解決辦法[J]．油氣田地面工程，2008，27（8）：41．

[2]賈英明．利用低溫?zé)嵩吹恼婵照舭l(fā)技術(shù)研究[J]．無機(jī)鹽工業(yè)，2006，38（12）：42-44．

[3]高廣樂．重油蒸發(fā)脫水器簡(jiǎn)介[J]．油氣田地面工程，1986，5（3）：56-57．

[4]陳洪．動(dòng)液面消泡劑的研制及應(yīng)用[J]．石油鉆采工藝，1998，20（2）：106-107．

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.030

劉建橋：1988年畢業(yè)于新疆石油學(xué)校油田化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)任新疆油田重油開發(fā)公司工藝所安全節(jié)能室主任。

(0990)6865072、ljq_zy@petrochina.com.cn

（欄目主持 張秀麗）