浅谈原油低温脱水工艺与效益分析.pdf

当代化工研究 Modem Chemical Research 6666 工艺与设备 2019 ・ 09 浅谈原油低温脱水工艺与效益分析 *闫国忠韩跃武冯振凯马拥军陈淑芳 吉林油田公司乾安采油厂吉林138000 摘耍原油含水不仅增加了储存、输送设备的负荷，而且还增加升温脱水燃料消耗，管道、设备造成腐蚀结垢、堵塞以致酿成生产事故.本 文重点阐述了原油低温脱水工艺可行，根据现有集输脱水工艺流程达到降本增效，年实现直接经济效益达876万元人民币和更大的环境效益. 关键词原油脱水；老化油；效益 中图分类号T 文献标识码A Brief Discussion on Low Temperature Dehydration Process and Benefit Analysis of Crude Oil Ya n Guo zh o n g, Ha n Yuewu, Fen g Zh en ka i , Ma Yo n gj un , Ch en Sh ufa n g J i l i n Oi l fi el d Co mpa n y Qi a n a n Oi l Pr o d uc ti o n Pl a n t, J i l i n , 138000 Abstracts The water content ofcrude oil not only increases the load of storage and transportation equipment, but also increases the consumption of heating and dehydration Juel, causing corrosion and scaling ofpipes and equipment, resulting in production accidents. This paper focuses on the feasibility of low-temperature dehydration of crude oil. According to the existing gathering and dewatering process, it can reduce costs and increase efficiency, and achieve direct economic benefits of 8.76 million yuan and greater environmental benefits. Key wordsz crude oil dehydration aging oili benefit 1.制约原油脱水的关键因素老化油 ⑴加破乳剂破乳 1老化油的症成与存在 加破乳剂后，破乳剂会向乳化油水界面扩散，由于破乳 原油本身不溶于水，原油含水主要是原油中含有乳化液 引起的，乳化液是原油中含有沥青质、胶质、复合的多环含 硫有机物与系统内的固体颗粒相结合而形成的。 在生产过程中由于硫酸盐还原菌的存在，含硫化合物与 铁反应生成硫化亚铁，硫化亚铁与沥青质、胶质及其它多环有 机物粘在_起极易形成稳定的含水乳状液。我们称它为老化油 胶态含硫化亚铁沉淀物，老化油在油水处理过程中循环， 部分未处理的老化油继续滞留滋生，最终又繁殖形成了硫酸盐 还原菌。该菌具有耐高温、个体微小、繁殖迅速、数量巨大、 代谢能力强速度快、易适应环境等特点，在厌氧环境下能还原 生成硫化亚铁，该物质吸附于管壁等表面，形成一种保护膜， 这种膜在高温情况下易发生变质而疏松，脱落进入系统介质中 堵塞管道，并形成恶性循环，而且含有硫化亚铁乳化液的原油 很难脱出微小乳化颗粒内的水。具体反应式如下 4FeS042-4H20FeS3Fe OH z2 0H- 2老化油的危窖因素分析 通过现场实验发现，在运行过程中将净化罐底部含水大 于0.5含有老化油的原油回掺到原油脱水罐后，脱水罐油水 界面迅速下降，沉降至罐6. 5米处，含水由原来的30上升到 55〜60,经过加破乳剂、提高脱水温度后，由于硫化亚铁 等大量滋生而难以处理的原油，在净化罐底部形成含水达到 50以上稳定的含有硫化亚铁的老化原油。老化油中的硫化 亚铁与原油当中沥青质、胶质、固体颗粒等相吸附共同存在 于油水界面上，形成空间壁垒，达到一定比例和浓度时，形 成的油水乳化液具有很高的稳定性，经过长时间沉降净化罐 溢流含水仍然大于0. 5,达不到成品原油的要求，所以老化 油需要经过特殊处理才能回收利用。 2.常规脱水技术分析 剂的界面活性高于乳化油成膜物质的界面活性，能在油水界 面吸附或部分置换界面上吸附的天然乳化剂，降低乳化液的 稳定性，并且与原油中的成膜物质形成具有比原来界面膜强 度更低的混和膜，导致界面膜破坏，将膜内包裹的水释放出 来，水滴互相聚结形成大水滴沉降到底部，致使油水两相分 离，最终达到破乳脱水的目的。 ⑵热沉降脱水 对于原油含水乳化液，通常集输脱水温度在75C左右， 提高加热温度，一方面可以增加乳化剂溶解度，从而降低它 在界面膜的吸附量，削弱了保护膜，另一方面可以降低原油 粘度，增加分子热运动，提高油水密度，减弱乳化水中乳化 物质的作用，使乳化原油在温度和破乳剂共同作用下，降低 油水界面张力，有利于水滴从小水滴聚结成大水滴，并在重 力作用下实现油水分离。 ⑶传统脱水技术问题分析 ①造成破乳剂浪费。脱水温度过高有利于破乳脱水，但 会造成破乳剂粘度减弱、溶解度增加，从而增加了破乳剂消 耗量。②造成原油损失。脱水温度过高会加剧原油中的轻组 分蒸发，损失一部分轻质原油。③增加老化油形成量。温度 过高时，含硫化合物在硫酸盐还原菌的作用下，硫化亚铁的 生成量成倍增加，硫化亚铁与沥青质、胶质、固体颗粒等粘 在一起增加乳化液界面膜的厚度，形成难处理稳定的含水乳 化液，通常情况下老化油占原油总量的2〜3。④老化油持 续循环，不断增加。传统原油脱水工艺是在原油脱水过程中 通过提高脱水温度和增加净化罐放水量来降低原油含水，这 样就导致了未处理的老化油不断循环、积累，长期运行势必 造成原油乳化液越来越稳定，使系统原油脱水性能变差，最 终形成恶性循环。 当代.化工研究 Mmiem Cheoiictd Reswch U 12019 09 工艺与设备 3. 集输系统工艺流程简述 油井生产的含水原油经过采区地面集输系统输送及单 井罐运输倒液汇集到一起，进入三合一油气水分离器，分离 出来的底部部分游离水流入污水缓冲罐，以备下一步污水处 理。三合一油室分离出来的油水混合液进入1脱水罐进行沉 降分离，罐底部水流入污水缓冲罐，分离后的低含水油经顶部 溢流到500m3缓冲罐，罐出水通过泵输送至加热炉加热，然后 进入电脱水器进行分离，分离后的合格油进入2、3成品罐。 4. 优化工艺流程，探索低温脱水技术，确定最佳运行参 数 图1集输脱水工艺流程图 在前端来液温度为37〜45C时，经过多次实验摸索，采 用混合进液方式，即掺输系统回液与单井罐卸液共同进入三 合一油气水分离器，分离部分游离水后，剩余含水油从油室 流出，同时加入10-20ppm的破乳剂，通过管道混合器充分混 合后，经分布管进入1原油脱水罐的底部，由于原油与水有 一定的密度差，控制一定的油水界面，混合后的含水原油经 分布管底部上升阻力越大，原油上升过程中，被大的油水液 珠冲刷水洗而破碎，脱出的小水滴聚结成大水滴迅速沉降， 水滴在脱出沉降过程中夹带部分固体颗粒下沉到脱水罐的底 部，被冲刷破乳形成的分散油滴逐步聚结净化上升到脱水罐 顶部，最终达到脱水罐顶部的原油溢流含水在0. 5以下，经 溢流到2原油净化罐。经过一段时间运行原油净化罐内没有 含有硫化亚铁的老化油形成，轻组分原油挥发量大大降低， 经过计量日处理原油在500t的情况下对比脱水温度在75 C时 计量原油增加8-10to ⑵采油井口加破乳剂 在前端来液温度为35-40C时，优化选择在油井井口加 入少量破乳剂，一方面可以充分发挥破乳剂的破乳功能，阻 止原油含水乳化液的继续形成，另一方面可以抑制硫酸盐还 原菌的作用，阻止硫化亚铁生成，降低由于硫化亚铁与沥青 质、胶质等含硫有机物粘在一起形成稳定的乳化液。 掺输系统回油在破乳剂作用下进入三合一油气水分离 器，经分离脱出部分游离水后再加10-20ppm的破乳剂油水混 合液与单井罐来液一起进入脱水罐，进罐后由于压力突然降 低常压罐，使原油中少量气泡膨胀，密度降低，大的原油 液滴变成小的液滴，迅速上浮至油水界面以上，过程中与罐内 油水界面下部水进行摩擦，洗掉了原油液滴表面固体颗粒。 实验证明选择这一流程，脱水罐溢流平均含水在0. 5 以内，大大低于常规脱水流程溢流含水溢流原油进入脱水缓 冲罐后，经脱水泵入口再加入破乳剂l Oppm加温到55〜60“C 打入2净化罐，不需要罐内静止沉降，溢流含水就可控制在 0. 2以内进行销售外输。 试验的以上两种脱水工艺流程只有极少量轻组分原油挥 发，没有老化油的生成，避免了由于高温脱水轻组分蒸发夹 带部分水蒸气，净化罐底部老化油生成量过多致使净化原油 含水不合格。不断重复处理的老化油恶性循环，延长了设备 的使用寿命，节约大量天然气燃料成本，而且也避免轻组分 原油蒸发以及硫化亚铁的产生形成的固体有毒废弃物带来的 环境污染。 5. 经济效益分析 ⑴节气量对比 ①流程优化前后对比。净化罐底部老化油重复处理， 致使原油平均含水在25以上，若按日处理量为700m3计算， 温度由40C升温到75C,日消耗天然气2300m3„通过节点控 制平均含水在0. 5,将原油升温到55〜60C所需天然气用量 700m3o②效益计算。日节约天然气用量在1600m3,按目前 天然气销售价格1.50元人民币/立方米，日节约天然气2400 元/天，折合全年节约天然气87. 6万元人民币。 ⑵减少轻油挥发 ①流程优化前后对比。降低温度对比高温脱水工艺流程 只有少量原油轻组分蒸发，蒸发损失量的轻组分原油按处理 量0.4回收计算，日产500t原油可以减少2t轻质原油蒸发损 失，选择低温操作，脱水系统没有回掺老化油，就不存在老 化油的恶性循环，同时没有老化油的生成，按照无法处理老 化油的生成量0. 8计算，日产500t原油计算，减少原油损失 达到4t。②效益计算。合计减少原油损失按最低1.2计算， 日回收原油按6t计算，按现在销售价格3600元人民币日减少 损失2. 16万元，全年累计减少损失78 4万元人民币。 ⑶延长设备寿命、降低环境污染 降低脱水温度大大减少原油轻组分蒸发量对空气的污 染，抑制由于高温生成硫化亚铁的化学反应加剧，而造成含 有硫化亚铁老化油固体废弃物的生成。 6. 结论 通过采取以上两种脱水工艺流程，根据原油脱水影响 因素，进行低温脱水节点控制。缩短原油脱水过程中停留时 间，减少老化油的生成。实现原油低温脱水“一个降低，四 个减少，两个合格”。一个降低即降低原油脱水温度，由常 规操作75C降低到38-42C实现四个减少即日减少天然气 用量1400m3,日减少原油轻组分蒸发2t,日减少老化油生成 量4t,减少污水中溶解的硫化氢气体溢出散发到大气中造成 的环境污染。保证两个合格即原油含水合格，污水处理合 格。实现年经济效益876万元人民币以上，真正实现经济效 益和环境效益双丰收。 7. 未来展望 降成本，补短板。鮒系统脱水实现密闭无排放，既没有 甌原油蒸玆失，也没有老化油废弃固化掰做没有硫临 等有害气体磁实系统经济效益、环境效益最大化。 【参考文献】 [1] 张晓华.原油脱水技术研究进展[I].化工科技专论， 2009 17. [2] 祁强，李萍，张琪凯等.原油脱水新技术研究进展[J].石化 技术与应用, 2009 6. 【作者简介】 闫国忠1965-,男，吉林油田公司乾安采油厂；研究方 向集输管理.