油气储运第四章

1、124.14.1原油的净化原油的净化4.1.1原油净化的必要性原油净化的必要性 从油井生产出来的油气混合物中经常含有大量的水和泥、从油井生产出来的油气混合物中经常含有大量的水和泥、砂等机械杂质，特别是在油田的后期生产中，油井出水量可砂等机械杂质，特别是在油田的后期生产中，油井出水量可达其产液量的达其产液量的90%以上，泥砂等机械杂质亦多达以上，泥砂等机械杂质亦多达11.5%。据统计，世界各油田所产原油的据统计，世界各油田所产原油的7080%需进行脱水。需进行脱水。 原油和水在油层内运动时，常携带并溶解大量的盐类，原油和水在油层内运动时，常携带并溶解大量的盐类，如氯化物（氯化钾、氯化钠、氯化镁、

2、氯化钙）、硫酸盐、如氯化物（氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钙）、硫酸盐、碳酸盐等。在油田开采初期，原油中含水很少或基本上不含碳酸盐等。在油田开采初期，原油中含水很少或基本上不含水，这些盐类主要以固体结晶形式悬浮于原油中。进入中、水，这些盐类主要以固体结晶形式悬浮于原油中。进入中、高含水开采期时，则主要溶解于水中。原油中含水、含盐、高含水开采期时，则主要溶解于水中。原油中含水、含盐、含泥砂等杂质会给原油的集输和炼制带来很多麻烦和危害。：含泥砂等杂质会给原油的集输和炼制带来很多麻烦和危害。： 3 （l）增大了液流的体积流量，降低了设备和管路的有效）增大了液流的体积流量，降低了设备和管路的有效利用率，

3、特别是在高含水的情况下更显得突出。利用率，特别是在高含水的情况下更显得突出。 （2）增加了输送过程中的动力消耗。）增加了输送过程中的动力消耗。由于输液量增加；由于输液量增加；油水混合物密度增大；而且水还常以微粒水珠存在于原油中，油水混合物密度增大；而且水还常以微粒水珠存在于原油中，形成粘度较纯原油显著增大的乳状液，使输油离心泵工作性形成粘度较纯原油显著增大的乳状液，使输油离心泵工作性能变坏，泵效降低，动力消耗急剧增大。能变坏，泵效降低，动力消耗急剧增大。 （3）增加了升温过程中的燃料消耗。）增加了升温过程中的燃料消耗。原油集输过程中，原油集输过程中，为满足工艺要求，常对原油加热升温。由于原油含

4、水后输液为满足工艺要求，常对原油加热升温。由于原油含水后输液量增加，而且水的比热约为原油比热的量增加，而且水的比热约为原油比热的2倍，故在含水原油倍，故在含水原油升温过程中燃料的消耗也将随原油含水量的增加而急剧增大，升温过程中燃料的消耗也将随原油含水量的增加而急剧增大，其中相当一部分热能白白地消耗于水的加热升温，造成燃料其中相当一部分热能白白地消耗于水的加热升温，造成燃料的极大浪费。的极大浪费。主要是以下几方面：主要是以下几方面：4 （4）引起金属管路和设备的结垢与腐蚀。）引起金属管路和设备的结垢与腐蚀。当含水原油当含水原油中碳酸盐含量较高时，会在管路、设备和加热炉的内壁中碳酸盐含量较高时，会

5、在管路、设备和加热炉的内壁上形成盐垢，减小管路流道面积上形成盐垢，减小管路流道面积.降低加热炉的热效率。降低加热炉的热效率。结垢严重时甚至能堵塞加热炉受热管的流道，造成加热结垢严重时甚至能堵塞加热炉受热管的流道，造成加热炉爆炸。炉爆炸。 当地层水中含有氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化钡时，当地层水中含有氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化钡时，会因水解放出对金属腐蚀性很强的氯化氢。原油中所含会因水解放出对金属腐蚀性很强的氯化氢。原油中所含的硫化物受热分解，会产生硫化氢，遇到水时硫化氢与的硫化物受热分解，会产生硫化氢，遇到水时硫化氢与铁反应生成硫化亚铁。当有氯化氢存在时，硫化亚铁会铁反应生成硫化亚铁。当有氯

6、化氢存在时，硫化亚铁会再与氯化氢反应，这样交替反应的结果，就会使设备和再与氯化氢反应，这样交替反应的结果，就会使设备和管路受到强烈腐蚀。另外，管路受到强烈腐蚀。另外， 原油中所含的泥砂等固体杂原油中所含的泥砂等固体杂质会使泵、管路和其它设备产生激烈的机械磨损。质会使泵、管路和其它设备产生激烈的机械磨损。5 （5）影响原油炼制工作的正常进行。）影响原油炼制工作的正常进行。炼厂处理原油的炼厂处理原油的第一个过程是常压蒸馏，原油要被加热到第一个过程是常压蒸馏，原油要被加热到350左右。因左右。因为水的分子量仅为为水的分子量仅为18，而原油常压蒸馏时气化部分的平均，而原油常压蒸馏时气化部分的平均分子量

7、为分子量为200250，单位质量的水气化后的体积比同质量，单位质量的水气化后的体积比同质量原油气化后形成的体积大十多倍。这样，原油含水不仅会原油气化后形成的体积大十多倍。这样，原油含水不仅会加大塔内气体线速度，影响原油处理规模，严重时还会出加大塔内气体线速度，影响原油处理规模，严重时还会出现冲塔现象，直接影响蒸馏产品的质量。若原油含水不均现冲塔现象，直接影响蒸馏产品的质量。若原油含水不均匀，还将引起塔内压力的突然升高，甚至造成超压爆炸事匀，还将引起塔内压力的突然升高，甚至造成超压爆炸事故。故。6 由于上述种种原因，必须在油田上及时地对含水、含盐、由于上述种种原因，必须在油田上及时地对含水、含盐

8、、含机械杂质的原油进行净化处理，使之成为合格的商品原含机械杂质的原油进行净化处理，使之成为合格的商品原油出矿。由于原油中所含的盐类和机械杂质大部分溶解或油出矿。由于原油中所含的盐类和机械杂质大部分溶解或悬浮于中，原油的脱水过程实际上是降低原油含盐量和机悬浮于中，原油的脱水过程实际上是降低原油含盐量和机械杂质的过程。械杂质的过程。SY7513SY75138888出矿原油技术条件出矿原油技术条件规定了规定了出矿合格原油的质量含水量。原油进常压蒸馏装置前，还出矿合格原油的质量含水量。原油进常压蒸馏装置前，还需要进一步脱水、脱盐，国内外较先进的炼厂要求进装置需要进一步脱水、脱盐，国内外较先进的炼厂要求

9、进装置的原油含水不大于的原油含水不大于0.1%0.1%，含盐不大于，含盐不大于3 35mg/L5mg/L。当原油含。当原油含盐量达不到规定指标时，常先向原油中掺入盐量达不到规定指标时，常先向原油中掺入2 25%5%（与原油（与原油的质量比）的淡水，对原油进行洗涤，使以固体结晶形态的质量比）的淡水，对原油进行洗涤，使以固体结晶形态存在的盐类溶解于水中，然后再脱水，使原油含盐量降低存在的盐类溶解于水中，然后再脱水，使原油含盐量降低至允许的范围内。至允许的范围内。 7 原油与水互不相溶，物理、化学性质均有较大差异。但是，原油与水互不相溶，物理、化学性质均有较大差异。但是，由于原油与水并非简单地混合在

10、一起，而是处于相当稳定的由于原油与水并非简单地混合在一起，而是处于相当稳定的乳状液状态。乳状液状态。原油乳状液主要有两种类型：一种是水以极微原油乳状液主要有两种类型：一种是水以极微小颗粒分散于原油中，称为小颗粒分散于原油中，称为“油包水油包水”型乳状液，用符号型乳状液，用符号W/0表示，此时水是内相或称分散相，油是外相或称连续相；表示，此时水是内相或称分散相，油是外相或称连续相；另一种是油以极小颗粒分散于水中，称为另一种是油以极小颗粒分散于水中，称为“水包油水包油”型乳状型乳状液，用液，用O/W表示，此时油是内相水是外相。此外，还有多重表示，此时油是内相水是外相。此外，还有多重乳状液，即油包水

11、包油型、水包油包水型等。乳状液，即油包水包油型、水包油包水型等。 原油中所含的水，有的在常温下用简单的沉降法短时间内原油中所含的水，有的在常温下用简单的沉降法短时间内就能从油中分离出来，这类水称为游离水；有的则很难用沉就能从油中分离出来，这类水称为游离水；有的则很难用沉降法从油中分离，这类水称乳化水，它与原油的混合物称油降法从油中分离，这类水称乳化水，它与原油的混合物称油水乳状液，或不能采用一般的分离方法就能把水从原油中脱水乳状液，或不能采用一般的分离方法就能把水从原油中脱出，因而多年来人们研究了多种原油脱水工艺技术。原油脱出，因而多年来人们研究了多种原油脱水工艺技术。原油脱水的基本方法与原理

12、如下。水的基本方法与原理如下。 4.1.2 原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法 81 1、沉降分离脱水、沉降分离脱水 水滴在原油中的沉降速度受油品粘度、水滴微粒直径等影水滴在原油中的沉降速度受油品粘度、水滴微粒直径等影响，斯托克斯（响，斯托克斯（StokesStokes）定律描述出了沉降分离的基本规律：）定律描述出了沉降分离的基本规律： oow2w8 . 1)(du 式中式中 水滴匀速沉降速度，水滴匀速沉降速度，m/s； 水滴直径，水滴直径，m； 原油粘度，原油粘度，Pas； 分别为水和油的密度，分别为水和油的密度，kg/m3。 由公式（由公式（41）可以看出，沉降速度与原油中水滴直径的平）

13、可以看出，沉降速度与原油中水滴直径的平方成正比；与水、油密度差成正比；与原油的粘度成反比。方成正比；与水、油密度差成正比；与原油的粘度成反比。 uwdowo、（41） 9 以（以（41）公式为指导，人们研究出如下提高油水分离效）公式为指导，人们研究出如下提高油水分离效率的方法：率的方法： （1 1）增大水滴直径的方法。增大水滴直径的方法。如添加化学破乳剂，降低乳状如添加化学破乳剂，降低乳状液的稳定性；采用高压电场处理油包水型（液的稳定性；采用高压电场处理油包水型（W/OW/O）乳状液；利）乳状液；利用电磁场对用电磁场对W/OW/O型乳状液进行交变振荡破乳；利用亲水憎油固型乳状液进行交变振荡破乳

14、；利用亲水憎油固体材料使体材料使W/OW/O型乳状液的水滴在其表面润湿。型乳状液的水滴在其表面润湿。 （2 2）扩大水、油密度差的方法扩大水、油密度差的方法。如选择合适的温度，使油、。如选择合适的温度，使油、水密度差增大；在油气分离过程中，降低压力，使原油中少水密度差增大；在油气分离过程中，降低压力，使原油中少量的气泡膨胀，密度降低。量的气泡膨胀，密度降低。 （3 3）降低原油粘度的方法降低原油粘度的方法。如采用加热的方法，以降低原。如采用加热的方法，以降低原油粘度；油粘度； （4 4）采用旋流分离器，提高油水分离速度采用旋流分离器，提高油水分离速度。 102 2、原油热化学脱水、原油热化学脱

15、水 热化学脱水是在一定条件下向原油乳状液中添加化学破乳热化学脱水是在一定条件下向原油乳状液中添加化学破乳剂，使其到达原油乳状液的油水界面上，降低界面张力，破坏剂，使其到达原油乳状液的油水界面上，降低界面张力，破坏油水的乳化状态，破乳后的水珠相互聚结并沉降分离。热化学油水的乳化状态，破乳后的水珠相互聚结并沉降分离。热化学脱水是目前各油田广泛采用原油脱水方法之一脱水是目前各油田广泛采用原油脱水方法之一 。3 3、原油电脱水、原油电脱水 原油电脱水是利用高强度电场作用于原油乳状液，削弱水原油电脱水是利用高强度电场作用于原油乳状液，削弱水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞，使乳状液的水珠聚结。通滴界面膜的

16、强度，促进水滴的碰撞，使乳状液的水珠聚结。通过聚结，原油中的水珠相互合并，粒径增大，从原油中沉降分过聚结，原油中的水珠相互合并，粒径增大，从原油中沉降分离出来。离出来。 水滴在电场中聚结的方式主要有三种，即电泳聚结、偶极水滴在电场中聚结的方式主要有三种，即电泳聚结、偶极聚结、振荡聚结。原油乳状液在交流电场中，水滴以偶极聚结聚结、振荡聚结。原油乳状液在交流电场中，水滴以偶极聚结和振荡聚结为主；在直流电场中水滴以电脉聚结为主、偶极聚和振荡聚结为主；在直流电场中水滴以电脉聚结为主、偶极聚结为辅。结为辅。原油电脱水方法只适合处理含水率小于原油电脱水方法只适合处理含水率小于30%30%的油包水的油包水型

17、原油乳状液。型原油乳状液。 114 4、润湿聚结破乳脱水、润湿聚结破乳脱水 润湿聚结破乳脱水主要是采用一种不易为油所润湿而极润湿聚结破乳脱水主要是采用一种不易为油所润湿而极易为水所润湿的固体材料，利用这种材料的特性使原油中易为水所润湿的固体材料，利用这种材料的特性使原油中的水珠在固体材料表面上聚结，达到破乳目的。润湿聚结的水珠在固体材料表面上聚结，达到破乳目的。润湿聚结仅对稳定性差的仅对稳定性差的W/O型乳状液的水珠或游离水起作用，采型乳状液的水珠或游离水起作用，采用时必须先向乳状液中添加化学破乳剂，且多用在将高含用时必须先向乳状液中添加化学破乳剂，且多用在将高含水原油处理为低含水原油的过程中

18、。水原油处理为低含水原油的过程中。 每种脱水方法都有各自的特点和适用条件。因此，选用每种脱水方法都有各自的特点和适用条件。因此，选用什么原油脱水方法应根据油水性质、含水率、天然乳化剂什么原油脱水方法应根据油水性质、含水率、天然乳化剂类型、乳状液分散度和稳定性等因素，通过试验和经济比类型、乳状液分散度和稳定性等因素，通过试验和经济比较确定。在油田生产实践中，经常是综合应用上述脱水方较确定。在油田生产实践中，经常是综合应用上述脱水方法以求得最好的脱水效果。法以求得最好的脱水效果。12 4.1.3 4.1.3 原油脱水工艺流程原油脱水工艺流程 原油脱水工艺流程是根据破坏乳状液的基本原理、方法、影原油

19、脱水工艺流程是根据破坏乳状液的基本原理、方法、影响因素等，结合原油物性及含水率的变化，因地制宜选用一系列响因素等，结合原油物性及含水率的变化，因地制宜选用一系列设备，并将这些设备按其作用的先后次序用管道有机地连接起来，设备，并将这些设备按其作用的先后次序用管道有机地连接起来，构成一个生产过程。构成一个生产过程。 原油脱水工艺流程的设计要综合考虑油气集输、原油稳定、原油脱水工艺流程的设计要综合考虑油气集输、原油稳定、含油污水处理等工艺过程与之相关的各种因素。例如，把原油脱含油污水处理等工艺过程与之相关的各种因素。例如，把原油脱水装置与稳定装置设置在一起，则有利于充分利用热能，能有效水装置与稳定装

20、置设置在一起，则有利于充分利用热能，能有效地降低生产过程耗能。地降低生产过程耗能。 原油脱水工艺流程的操作应该具有很好的可靠性和灵活性，原油脱水工艺流程的操作应该具有很好的可靠性和灵活性，确保脱水生产的安全、稳确保脱水生产的安全、稳定、高效。定、高效。原油脱水工艺流程多种多样，原油脱水工艺流程多种多样，根据国内外资料，归纳如下几种作为参考。根据国内外资料，归纳如下几种作为参考。 131 1、热化学脱水工艺流程、热化学脱水工艺流程 热化学脱水工艺有开式和闭式流程，至于采用何种工艺流热化学脱水工艺有开式和闭式流程，至于采用何种工艺流程应结合集输工艺统一考虑。程应结合集输工艺统一考虑。 当一段热化学

21、脱水能达到原油当一段热化学脱水能达到原油质量指标时，应采用热化学沉降脱水法。热化学脱水工艺流程质量指标时，应采用热化学沉降脱水法。热化学脱水工艺流程如图如图4 41 1所示。所示。 图图41热化学脱水工艺流程热化学脱水工艺流程1油井；2计量站；3油气分离器；4加热器；5水封界面调节器；6沉降罐；7净化油缓冲罐；8输油泵； I化学破乳剂；II油、气、水混合物；III天然气；IV净化油；V脱出水；VI热媒14 该工艺过程是先向乳状液中添加经过筛选的化学破乳该工艺过程是先向乳状液中添加经过筛选的化学破乳剂，然后利用机泵增压或管路的流动搅拌，使化学破乳剂剂，然后利用机泵增压或管路的流动搅拌，使化学破乳

22、剂与乳状液充分混合，乳化状态破坏，然后通过水滴间的接与乳状液充分混合，乳化状态破坏，然后通过水滴间的接触达到合并，并利用油水比重差使油水分离沉降。触达到合并，并利用油水比重差使油水分离沉降。 15 2 2、电化学脱水工艺流程、电化学脱水工艺流程 所谓原油电化学脱水是指在脱水器之前加入一定量的原所谓原油电化学脱水是指在脱水器之前加入一定量的原油破乳剂，使油包水型乳状液破乳将水释放出来，再经电油破乳剂，使油包水型乳状液破乳将水释放出来，再经电脱水器将原油含水脱至合格。脱水器将原油含水脱至合格。 电化学脱水工艺流程如图电化学脱水工艺流程如图42所示。输送来的含水原油所示。输送来的含水原油经分离缓冲、

23、加入原油破乳剂，升压升温后进电脱水器脱经分离缓冲、加入原油破乳剂，升压升温后进电脱水器脱水，合格的脱水原油用泵外输，从电脱水器底部放出的污水，合格的脱水原油用泵外输，从电脱水器底部放出的污水直接进入污水处理站。此流程适用于处理含水率为水直接进入污水处理站。此流程适用于处理含水率为20%或或20以下的原油。由于一般电脱水之前都将含水原油升以下的原油。由于一般电脱水之前都将含水原油升至较高温度（如大庆原油为至较高温度（如大庆原油为55左右），故此工艺放出的左右），故此工艺放出的污水温度较高，因而便于处理。污水温度较高，因而便于处理。16图42原油电化学脱水流程图 1分离缓冲罐；分离缓冲罐；2脱水泵

24、；脱水泵；3加热炉；加热炉；4电脱水器；电脱水器；5缓冲罐；缓冲罐；6外输泵外输泵 173 3、高含水原油脱水工艺流程、高含水原油脱水工艺流程 当原油含水率上升超过当原油含水率上升超过30%，单纯用热化学脱水方法，单纯用热化学脱水方法处理含水原油至合格标准，从经济观点如设备、费用等处理含水原油至合格标准，从经济观点如设备、费用等综合衡量，对于我国大部分油田生产的原油是不合理的，综合衡量，对于我国大部分油田生产的原油是不合理的，且净化油质量不稳定。原油含水超过且净化油质量不稳定。原油含水超过30时，电脱水器时，电脱水器无法维持正常生产，只有先通过一段热化学脱水，将原无法维持正常生产，只有先通过一

25、段热化学脱水，将原油含水降至油含水降至 30以下，再进入电脱水器进行电脱水，从以下，再进入电脱水器进行电脱水，从而保证电脱水器的正常运行。因此，对含水率大于而保证电脱水器的正常运行。因此，对含水率大于30%的原油脱水都采用热化学（一段脱水）和电化学（二段的原油脱水都采用热化学（一段脱水）和电化学（二段脱水）相结合的两段脱水工艺流程，如图脱水）相结合的两段脱水工艺流程，如图43所示。所示。 18图图43 原油两段脱水流程图原油两段脱水流程图 1分离缓冲罐；分离缓冲罐；2加药罐；加药罐；3加药泵；加药泵；4输油泵；输油泵；5加热加热炉；炉；6沉降脱水缓冲罐；沉降脱水缓冲罐；7脱水泵；脱水泵；9电脱

26、水器；电脱水器；10缓冲缓冲罐；罐；11外输泵；外输泵；12污水回掺管线污水回掺管线 19 含水原油在中转站加破乳剂后，用泵送入脱水转油站进行含水原油在中转站加破乳剂后，用泵送入脱水转油站进行脱水。在脱水转油站内首先进行热化学沉降脱水，使含水率降脱水。在脱水转油站内首先进行热化学沉降脱水，使含水率降到到20以下，再加热升温进行电脱水。已脱水净化的原油经缓以下，再加热升温进行电脱水。已脱水净化的原油经缓冲罐由泵外输，由电脱水器排出的污水回掺至含水原油中，并冲罐由泵外输，由电脱水器排出的污水回掺至含水原油中，并一起流入沉降缓冲罐。一起流入沉降缓冲罐。实践证明，这种污水回掺工艺的优点是实践证明，这种

27、污水回掺工艺的优点是： （1）由脱水器排出的污水温度比含水原油一般高）由脱水器排出的污水温度比含水原油一般高1040，污水与含水原油直接混合后，使沉降罐内流体温度升高污水与含水原油直接混合后，使沉降罐内流体温度升高。减少减少了热能的浪费，提高了沉降脱水的效果。了热能的浪费，提高了沉降脱水的效果。 （2）污水掺入含水原油中，提高了水洗效果污水掺入含水原油中，提高了水洗效果，有利于原油含盐有利于原油含盐量的降低。量的降低。 （3）热污水冲洗除砂效果较好。）热污水冲洗除砂效果较好。原油中所含的泥砂粒径很小，原油中所含的泥砂粒径很小，悬浮在粘度较高的原油中。不易沉降分离出来。用热污水搅拌悬浮在粘度较高

28、的原油中。不易沉降分离出来。用热污水搅拌冲洗有利于砂粒迅速沉降分离。生产实践证明，采用污水冲洗有利于砂粒迅速沉降分离。生产实践证明，采用污水 回掺回掺前，电脱水器积砂严重，污水回掺后大部分砂子在沉降罐内分前，电脱水器积砂严重，污水回掺后大部分砂子在沉降罐内分出，脱水器的积砂显著减缓。出，脱水器的积砂显著减缓。20图图44所示的流程适用于处理原油含水率为所示的流程适用于处理原油含水率为6030的原油。的原油。 图图44 原油三段脱水流程原油三段脱水流程 对原油含水率超过60%的脱水工艺可采用三段脱水，即一段预脱除游离水，二段热化学脱水、三段电化学脱水，如图44所示。输送来的含水原油，首先经游离水

29、脱除器将游离水脱出来，经此段可使含水率降到50以下，再加热后进行热化学沉降脱水，经此段可使含水率降至20，再用泵送至加热炉加热，原油升温后进入电脱水器进行电脱水。 214.2 4.2 原油稳定原油稳定 4.2.1 4.2.1 原油稳定的必要性和原理原油稳定的必要性和原理 1 1、原油稳定的必要性、原油稳定的必要性 从地下采出的原油中含有较多的从地下采出的原油中含有较多的C C1 1C C4 4组分，在常温常压下，组分，在常温常压下，含有含有C C1 1C C4 4的正构烷烃是气体，原油在集输与储运过程中，如果的正构烷烃是气体，原油在集输与储运过程中，如果流程不密闭，这些组分将蒸发掉，并携带出大

30、量流程不密闭，这些组分将蒸发掉，并携带出大量C C5 5以上的组分，以上的组分，造成原油蒸发损耗。造成原油蒸发损耗。 在油气集输过程中，为了满足各种工艺要求，需要加热、降压、在油气集输过程中，为了满足各种工艺要求，需要加热、降压、存放，这就为原油中轻烃的挥发提供了良好的条件。对于未做到存放，这就为原油中轻烃的挥发提供了良好的条件。对于未做到密闭的集输流程来说，原油在敞口储罐中的蒸发损耗很大。密闭的集输流程来说，原油在敞口储罐中的蒸发损耗很大。国内国内调查表明：对于未经稳定的原油直接进常压储罐，其油气损耗为调查表明：对于未经稳定的原油直接进常压储罐，其油气损耗为原油产量的原油产量的1%1%3%3

31、%，其中储罐的蒸发损耗约占，其中储罐的蒸发损耗约占4040左右。左右。 22 为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗，一个有效为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗，一个有效的方法就是将原油中挥发性强的轻烃比较完全地脱除出的方法就是将原油中挥发性强的轻烃比较完全地脱除出来，使原油在常温常压下的蒸气压降低。这就是原油稳来，使原油在常温常压下的蒸气压降低。这就是原油稳定。定。 二十世纪七十年代以后，我国各油田开始重视原油稳二十世纪七十年代以后，我国各油田开始重视原油稳定工作，相继建设了一批原油稳定装置，这些稳定装置定工作，相继建设了一批原油稳定装置，这些稳定装置大多采用闪蒸法。当油气集输系统实现全密闭

32、流程，即大多采用闪蒸法。当油气集输系统实现全密闭流程，即油气在集输过程中做到密闭集输、密闭处理、原油稳定、油气在集输过程中做到密闭集输、密闭处理、原油稳定、密闭储存时，油气损耗可降到密闭储存时，油气损耗可降到0.290.5。23 原油稳定工艺是为了降低油气集输过程中的原油蒸发原油稳定工艺是为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗，回收轻烃资源。损耗，回收轻烃资源。根据原油性质和原油中轻烃组分根据原油性质和原油中轻烃组分构成等，结合整个集输处理过程中的实际情况，选择合构成等，结合整个集输处理过程中的实际情况，选择合适的方法将原油中易挥发的轻烃脱除，降低原油的蒸气适的方法将原油中易挥发的轻烃脱除，降低

33、原油的蒸气压，使其在常温常压下稳定储存和输送，被脱除的轻烃压，使其在常温常压下稳定储存和输送，被脱除的轻烃可做为石油化工的重要原料和工业与民用燃料。因此，可做为石油化工的重要原料和工业与民用燃料。因此，原油稳定是降低油气损耗，综合利用油气资源的一项重原油稳定是降低油气损耗，综合利用油气资源的一项重要措施，对于节能降耗，减少环境污染，提高油田开发要措施，对于节能降耗，减少环境污染，提高油田开发效益有重要的意义，在各油气田普遍受到高度的重视。效益有重要的意义，在各油气田普遍受到高度的重视。 24 2 2、原油稳定原理、原油稳定原理 原油稳定是从原油中脱除轻组分的过程，也是降低原油稳定是从原油中脱除

34、轻组分的过程，也是降低原油蒸气压的过程，使原油在常温常压下储存时蒸发损原油蒸气压的过程，使原油在常温常压下储存时蒸发损耗减少，保持稳定。因此，耗减少，保持稳定。因此，如何降低原油的蒸气压，是如何降低原油的蒸气压，是原油稳定的核心问题原油稳定的核心问题。25（1 1）原油蒸气压与温度、组成的关系）原油蒸气压与温度、组成的关系 原油是烃类和少量非烃类物质所组成的复杂混合物。原油是烃类和少量非烃类物质所组成的复杂混合物。原油中所含的许多组分，至今还未完全分析清楚，属于组原油中所含的许多组分，至今还未完全分析清楚，属于组分不确切混合物，因而，目前还没有原油蒸气压与组成关分不确切混合物，因而，目前还没有

35、原油蒸气压与组成关系的确切表达式。系的确切表达式。 但原油蒸气压与组成之间的关系是清楚的：原油中所但原油蒸气压与组成之间的关系是清楚的：原油中所含的轻组分愈多，挥发性就愈强，原油的饱和蒸气压也愈含的轻组分愈多，挥发性就愈强，原油的饱和蒸气压也愈高。高。 因此可用原油饱和蒸气压的大小来表示原油中轻、重因此可用原油饱和蒸气压的大小来表示原油中轻、重组成的比例和原油组分的概况。当然原油的蒸气压随温度组成的比例和原油组分的概况。当然原油的蒸气压随温度的升高而增加，随温度的下降而而减小。在相同温度下，的升高而增加，随温度的下降而而减小。在相同温度下，分子量小的烃组分比分子量大的烃组分有较高的蒸气压。分子

36、量小的烃组分比分子量大的烃组分有较高的蒸气压。 26（2 2）降低原油蒸气压的方法）降低原油蒸气压的方法 原油的蒸气压与温度和组成有关。同一种原油的蒸气原油的蒸气压与温度和组成有关。同一种原油的蒸气压随温度的升高而增大；在相同的温度下，轻烃含量高压随温度的升高而增大；在相同的温度下，轻烃含量高的原油其蒸气压也高。因此，要降低原油蒸气压，可以的原油其蒸气压也高。因此，要降低原油蒸气压，可以从降低原油温度或减少原油中轻烃的含量来实现。但降从降低原油温度或减少原油中轻烃的含量来实现。但降低温度是会受工艺条件的限制，不容易在油气集输和处低温度是会受工艺条件的限制，不容易在油气集输和处理的整个工艺系统中

37、实现。因而，切实的方法应该是减理的整个工艺系统中实现。因而，切实的方法应该是减少原油中的轻组分含量，尽可能脱除少原油中的轻组分含量，尽可能脱除C C1 1C C4 4组分。组分。 27 在同一温度下，对烃类组成来说，分子量越小的组分在同一温度下，对烃类组成来说，分子量越小的组分蒸气压越高，分子量越大的组分蒸气压越低。我们知道，蒸气压越高，分子量越大的组分蒸气压越低。我们知道，液体的挥发度可用一定温度下的蒸气压来标志，蒸气压大液体的挥发度可用一定温度下的蒸气压来标志，蒸气压大的容易挥发，蒸气压小的不容易挥发，因而组分越轻，越的容易挥发，蒸气压小的不容易挥发，因而组分越轻，越容易从液相中挥发出来。

38、但是，无论是轻组分还是重组分，容易从液相中挥发出来。但是，无论是轻组分还是重组分，从液相中挥发出来都需要消耗能量。从液相中挥发出来都需要消耗能量。 提高原油温度，可以使液相中的分子运动加速，克服提高原油温度，可以使液相中的分子运动加速，克服相邻分子间的吸引力，逸散到上层气相空间。轻组分的分相邻分子间的吸引力，逸散到上层气相空间。轻组分的分子量小，分子间的引力也小，更容易挥发出来。这样，利子量小，分子间的引力也小，更容易挥发出来。这样，利用轻重组分挥发度不同，就可以把原油中用轻重组分挥发度不同，就可以把原油中C C1 1C C4 4轻组分分轻组分分离出来。离出来。分馏稳定法就是通过把原油加热到一

39、定温度，利分馏稳定法就是通过把原油加热到一定温度，利用精馏分离原理，使气液两相经过多次平衡分离，使其中用精馏分离原理，使气液两相经过多次平衡分离，使其中易挥发的轻组分尽可能转移到气相，而难挥发的重组分保易挥发的轻组分尽可能转移到气相，而难挥发的重组分保留在原油中来实现原油稳定的。留在原油中来实现原油稳定的。 28 原油在集输和加工过程中都具有一定的压力和温度。原油在集输和加工过程中都具有一定的压力和温度。在某一温度下，如果降低压力，就会破坏原来的汽液平在某一温度下，如果降低压力，就会破坏原来的汽液平衡状态，使原油中一部分组分挥发出来。衡状态，使原油中一部分组分挥发出来。在同样温度下，在同样温度

40、下，轻组分的饱和蒸气压高，率先挥发出来，重组分虽然程轻组分的饱和蒸气压高，率先挥发出来，重组分虽然程度不同地也有部分挥发出来，但其数量少得多，因而汽度不同地也有部分挥发出来，但其数量少得多，因而汽相中轻组分的含量高，达到了从原油中分离出轻组分的相中轻组分的含量高，达到了从原油中分离出轻组分的目的。闪蒸稳定法就是利用这一原理来实现原油稳定的。目的。闪蒸稳定法就是利用这一原理来实现原油稳定的。 闪蒸稳定法和分馏稳定法都是利用原油中轻重组分挥闪蒸稳定法和分馏稳定法都是利用原油中轻重组分挥发度不同来实现从原油中分离出发度不同来实现从原油中分离出C C1 1C C4 4组分，从而达到降组分，从而达到降低

41、原油蒸气压的目的。当然，由于稳定要求，原油组成低原油蒸气压的目的。当然，由于稳定要求，原油组成和工艺系统不同，这两类方法的工艺参数、设备选型、和工艺系统不同，这两类方法的工艺参数、设备选型、流程安排又都各有不同，出现了多种稳定方法。流程安排又都各有不同，出现了多种稳定方法。 29（3 3）原油稳定达到的技术指标）原油稳定达到的技术指标 原油稳定的深度可用稳定原油的饱和蒸气压衡量。原油稳定的深度可用稳定原油的饱和蒸气压衡量。稳稳定原油的饱和蒸气压应根据原油中轻组分含量、稳定原油定原油的饱和蒸气压应根据原油中轻组分含量、稳定原油的储存和外输条件等因素确定。的储存和外输条件等因素确定。SY/T 00

42、6992原油稳定原油稳定设计技术设计技术规定规定对原油稳定应达到的技术指标作出规定：对原油稳定应达到的技术指标作出规定：在最高储存温度下，稳定后原油的蒸在最高储存温度下，稳定后原油的蒸气气压（绝压）不超过压（绝压）不超过当地大气压当地大气压。当采用铁路、水路、汽车装运时，稳定原油。当采用铁路、水路、汽车装运时，稳定原油的饱和蒸气压可的饱和蒸气压可略低，以减少蒸发损耗。略低，以减少蒸发损耗。但稳定装置对但稳定装置对C5和和C6以上更重组分的收率（重量百分数）不宜超过未稳定以上更重组分的收率（重量百分数）不宜超过未稳定原油在储运过程中的原油自然蒸发损耗率。原油在储运过程中的原油自然蒸发损耗率。30

43、 当原油蒸发损耗率低于当原油蒸发损耗率低于0.2%（重量百分数）时可不进（重量百分数）时可不进行稳定处理。但与其他工艺过程相结合能取得较好的经行稳定处理。但与其他工艺过程相结合能取得较好的经济效益时，也可进行稳定处理。济效益时，也可进行稳定处理。 原油蒸发损耗的测定方法按现行的原油蒸发损耗的测定方法按现行的油田原油损耗测油田原油损耗测试方法试方法中的规定执行。新开发油田的原油的蒸发损耗中的规定执行。新开发油田的原油的蒸发损耗可按集输及储运条件模拟计算预测。可按集输及储运条件模拟计算预测。314.2.2 原油稳定工艺原油稳定工艺 由于原油的蒸发损耗与原油性质、原油净化处理工艺、由于原油的蒸发损耗

44、与原油性质、原油净化处理工艺、原油储存和输送条件、外界环境、规范要求的稳定深度等因原油储存和输送条件、外界环境、规范要求的稳定深度等因素密切相关，与此相应降低原油蒸发损耗的方法也有多种。素密切相关，与此相应降低原油蒸发损耗的方法也有多种。采用合理的稳定方法，对提高产品收率和降低能耗，取得较采用合理的稳定方法，对提高产品收率和降低能耗，取得较好的经济效益是非常重要的。好的经济效益是非常重要的。究竟采用何种方法，应根据原究竟采用何种方法，应根据原油物性数据进行不同方法的物料平衡模拟计算，就产品收率、油物性数据进行不同方法的物料平衡模拟计算，就产品收率、能量消耗、基建投资、操作费用、经济效益多方面进

45、行对比能量消耗、基建投资、操作费用、经济效益多方面进行对比分析后，选择最佳方案。分析后，选择最佳方案。目前，国内外通常采用的原油稳定目前，国内外通常采用的原油稳定工艺方法可以分为闪蒸法和分馏法两类。工艺方法可以分为闪蒸法和分馏法两类。 321 1、闪蒸分离法、闪蒸分离法 液体混合物在加热、蒸发过程中所形成的蒸气始终与液液体混合物在加热、蒸发过程中所形成的蒸气始终与液体保持接触，直到某一温度之后才最终进行气液分离，这种体保持接触，直到某一温度之后才最终进行气液分离，这种过程称为平衡汽化，或称一次汽化。当液体混合物的压力降过程称为平衡汽化，或称一次汽化。当液体混合物的压力降低时，会出现闪蒸，此时部

46、分混合物会蒸发，这种现象也是低时，会出现闪蒸，此时部分混合物会蒸发，这种现象也是平衡汽化过程。在这种过程中，分子量小的轻组分，蒸气压平衡汽化过程。在这种过程中，分子量小的轻组分，蒸气压高，容易汽化。当达到平衡时，轻组分在气相中的含量比重高，容易汽化。当达到平衡时，轻组分在气相中的含量比重组分要高，亦即在一次汽化过程中，进入气相的轻组分比重组分要高，亦即在一次汽化过程中，进入气相的轻组分比重组分多。利用这一原理，可以使轻重组分达到一定程度的分组分多。利用这一原理，可以使轻重组分达到一定程度的分离。未稳定原油的闪蒸分离过程，实质上就是一次平衡汽化离。未稳定原油的闪蒸分离过程，实质上就是一次平衡汽化

47、过程。过程。闪蒸分离稳定法有负压闪蒸、正压闪蒸、多级分离和闪蒸分离稳定法有负压闪蒸、正压闪蒸、多级分离和大罐抽气等四种方法。大罐抽气等四种方法。其中负压闪蒸和正压闪蒸是油田上采其中负压闪蒸和正压闪蒸是油田上采用的主要原油稳定工艺。多级分离和油罐烃蒸汽回收是另外用的主要原油稳定工艺。多级分离和油罐烃蒸汽回收是另外两种利用闪蒸原理从原油中分离并回收轻烃的方法，常作为两种利用闪蒸原理从原油中分离并回收轻烃的方法，常作为原油稳定的辅助方法。原油稳定的辅助方法。 332 2、闪蒸分离法的原理流程、闪蒸分离法的原理流程 （1）负压闪蒸法）负压闪蒸法 是国内采用最普遍的原油稳定方法，工艺流程有两种：是国内采

48、用最普遍的原油稳定方法，工艺流程有两种：一是利用原油脱水后的温度不再加热直接进入稳定装置，该一是利用原油脱水后的温度不再加热直接进入稳定装置，该方法适用于脱水温度较高、轻烃含量较少的原油；二是脱水方法适用于脱水温度较高、轻烃含量较少的原油；二是脱水温度较低，而要求轻烃拔出率高时，采用加热负压闪蒸流程，温度较低，而要求轻烃拔出率高时，采用加热负压闪蒸流程，该方法与不加热负压闪蒸流程相比不仅投资增加，而且能耗该方法与不加热负压闪蒸流程相比不仅投资增加，而且能耗也高。也高。 34 负压闪蒸稳定的原理流程见图负压闪蒸稳定的原理流程见图4545。原油在稳定塔上部进。原油在稳定塔上部进行闪蒸，闪蒸分离后的

49、稳定原油一般经泵升压后送入油罐。塔行闪蒸，闪蒸分离后的稳定原油一般经泵升压后送入油罐。塔顶脱出的闪蒸气经负压压缩机压缩至顶脱出的闪蒸气经负压压缩机压缩至0.30.30.4MPa0.4MPa，然后由水，然后由水冷却器冷到冷却器冷到4040后送至三相分离器进行气液分离，分别得到不后送至三相分离器进行气液分离，分别得到不同凝气和轻油。同凝气和轻油。 图4-5 负压闪蒸原理流程图 1电脱水器；2稳定塔；3负压压缩机；4冷却冷凝器；5三相分离器；6泵 35 目前，负压稳定装置的规模通常为目前，负压稳定装置的规模通常为 20104500104t/a，闪蒸温度约闪蒸温度约 65，闪蒸压力为，闪蒸压力为0.

50、07MPa左右，装置的总拔出左右，装置的总拔出率为率为0.41.5（质量），多数在（质量），多数在1以下。负压闪蒸法流以下。负压闪蒸法流程简单，能耗较低，设备投资少，操作弹性大。程简单，能耗较低，设备投资少，操作弹性大。 一般说来、负压闪蒸分离法适用于密度较大的原油，因一般说来、负压闪蒸分离法适用于密度较大的原油，因为较重的原油中所含的轻组分比较少，负压闪蒸可得到比较为较重的原油中所含的轻组分比较少，负压闪蒸可得到比较好的效果。若原油中轻组分含量较多，汽化量较大，此时利好的效果。若原油中轻组分含量较多，汽化量较大，此时利用气体压缩机抽吸耗功过多，会造成经济上的不合理，此时，用气体压缩机抽吸耗功

51、过多，会造成经济上的不合理，此时，可以采用正压闪蒸分离法。可以采用正压闪蒸分离法。 36（2）正压闪蒸法）正压闪蒸法 正压闪蒸法是在正压下提高温度，使原油中部分轻组分蒸正压闪蒸法是在正压下提高温度，使原油中部分轻组分蒸发出来，达到稳定的目的。正压闪蒸法操作压力分微正压发出来，达到稳定的目的。正压闪蒸法操作压力分微正压（0.1020.105MPa）和正压（）和正压（0.20.3MPa），温度），温度80120，收率，收率1.03.5。正压闪蒸法脱出气可利用闪蒸塔的。正压闪蒸法脱出气可利用闪蒸塔的压力，省掉外输压缩机；经脱水后的原油须进一步加热升温后压力，省掉外输压缩机；经脱水后的原油须进一步加热

52、升温后才能进入稳定塔。塔底稳定原油的温度较高，这部分热量应回才能进入稳定塔。塔底稳定原油的温度较高，这部分热量应回收，稳定原油与未稳定原油换热，保证了热量的综合平衡，降收，稳定原油与未稳定原油换热，保证了热量的综合平衡，降低了能耗。正压闪蒸法的原理流程见图低了能耗。正压闪蒸法的原理流程见图4-6。 图图4-6 正压闪蒸原理流程图正压闪蒸原理流程图 1换热器；换热器；2加热炉；加热炉；3闪闪蒸塔；蒸塔；4冷凝冷凝器；器；5三相分三相分离器；离器；6泵泵 37（3）多级分离稳定）多级分离稳定 多级分离稳定是将原油分若干级进行油气分离稳定，每多级分离稳定是将原油分若干级进行油气分离稳定，每一级的油和

53、气都接近于平衡状态。这种方法实际上是用若干一级的油和气都接近于平衡状态。这种方法实际上是用若干次连续闪蒸使原油达到稳定。其典型流程见图次连续闪蒸使原油达到稳定。其典型流程见图47。 图图4- -7多级分离法流程多级分离法流程 1高压分离器；高压分离器；2中压分离器；中压分离器；3低压分离器低压分离器38 采用多级分离使原油稳定的前提是井口来的油气有足够高采用多级分离使原油稳定的前提是井口来的油气有足够高的压力，亦即这一方法适用于高压油田，可以充分利用地层能的压力，亦即这一方法适用于高压油田，可以充分利用地层能量实行原油稳定。量实行原油稳定。 多级分离稳定的重要问题是分离级数的确定。多级分离稳定

54、的重要问题是分离级数的确定。由平衡汽化由平衡汽化原理得知：原油的压力低，温度愈高，分出的气体愈多；高压原理得知：原油的压力低，温度愈高，分出的气体愈多；高压下分出的气体中轻组分所占的比例（摩尔分数）较低压下分出下分出的气体中轻组分所占的比例（摩尔分数）较低压下分出的气体多；在轻组分挥发的同时伴随着一些重组分的挥发。多的气体多；在轻组分挥发的同时伴随着一些重组分的挥发。多级分离法可以将级分离法可以将80%以上的丁烷保留在原油中，但同时原油中以上的丁烷保留在原油中，但同时原油中也保留了相当数量的乙烷和丙烷。因此，多级分离没有完全解也保留了相当数量的乙烷和丙烷。因此，多级分离没有完全解决原油稳定问题

55、。为了能尽可能多地分离出乙烷和丙烷，势必决原油稳定问题。为了能尽可能多地分离出乙烷和丙烷，势必要增加分离级数，但分离级数太多，会使投资过高。一般来说，要增加分离级数，但分离级数太多，会使投资过高。一般来说，最后一级是在接近常压下分离的。分离级数常常在四级左右。最后一级是在接近常压下分离的。分离级数常常在四级左右。39 国外对高压油田采用多级分离稳定时，为了保留汽油国外对高压油田采用多级分离稳定时，为了保留汽油组分，防止大部分丁烷及戊烷从原油中逸出，往往以保留组分，防止大部分丁烷及戊烷从原油中逸出，往往以保留某一组分在原油中的量为出发点，对分离级数加以控制，某一组分在原油中的量为出发点，对分离级

56、数加以控制，这就代替了那种先使它们蒸发，而后再用压缩或吸收法加这就代替了那种先使它们蒸发，而后再用压缩或吸收法加以回收的办法。以回收的办法。 多级分离是国外采用较多的一种稳定工艺。分离级数多级分离是国外采用较多的一种稳定工艺。分离级数一般一般34级，原油在逐级降压分离中得到稳定。其稳定程级，原油在逐级降压分离中得到稳定。其稳定程度较低（一般可脱出度较低（一般可脱出20的的C4）。为了使稳定后原油饱和）。为了使稳定后原油饱和蒸气压不致于太高，末级分离压力一般不超过蒸气压不致于太高，末级分离压力一般不超过0.05MPa，同时储油罐应配有大罐抽气系统，以进一步降低油气损耗。同时储油罐应配有大罐抽气系

57、统，以进一步降低油气损耗。这种稳定工艺简单易行，但前提是油井生产压力较高，油这种稳定工艺简单易行，但前提是油井生产压力较高，油气有足够的剩余能量用于多级分离。气有足够的剩余能量用于多级分离。 40（4）油罐烃蒸气回收）油罐烃蒸气回收 在开式油气集输系统中，常采用立式油罐储存油品。在开式油气集输系统中，常采用立式油罐储存油品。在油罐内，原油的蒸发损失严重，特别是在储存未稳定原在油罐内，原油的蒸发损失严重，特别是在储存未稳定原油的常压固定顶罐内，除了大、小呼吸损失外，还有闪蒸油的常压固定顶罐内，除了大、小呼吸损失外，还有闪蒸损失。从全国各油田油气损耗调查测定情况看，油罐蒸发损失。从全国各油田油气损

58、耗调查测定情况看，油罐蒸发损失约占总损耗的损失约占总损耗的4040左右。左右。为了减少这部分损失，有效为了减少这部分损失，有效的措施是采用油罐烃蒸气回收工艺。的措施是采用油罐烃蒸气回收工艺。 41 在常压固定顶储罐内，蒸发损失一般由大呼吸损失和小在常压固定顶储罐内，蒸发损失一般由大呼吸损失和小呼吸损失两部分组成。大呼吸是在油罐进出油时形成的。呼吸损失两部分组成。大呼吸是在油罐进出油时形成的。一一般来说，大呼吸时排气量与进液量之比为般来说，大呼吸时排气量与进液量之比为11.15m3/m3。未。未稳定原油排气量与进液量之比与原油组分、分离压力有关。稳定原油排气量与进液量之比与原油组分、分离压力有关

59、。苏联东乌克兰田测得为苏联东乌克兰田测得为1.218.9m3/t、美国霍金斯油田沥青、美国霍金斯油田沥青基原油为基原油为 11.6m3/m3。但是油罐排出油气的浓度值在国内外。但是油罐排出油气的浓度值在国内外测得的都很分散。测得的都很分散。1980年全国油气损耗调查测得原油储罐大年全国油气损耗调查测得原油储罐大小呼吸的油气浓度为小呼吸的油气浓度为65.5643.6g/m3。美国西部石油协会曾。美国西部石油协会曾测得大呼吸时油气浓度为测得大呼吸时油气浓度为2241968g/m3。 油罐小呼吸损耗是昼夜温差变化引起的，油罐小呼吸损耗是昼夜温差变化引起的，油气浓度为油气浓度为3232705g/m70

60、5g/m3 3，其组成为甲烷至十一烷，主要为丙烷、丁烧，其组成为甲烷至十一烷，主要为丙烷、丁烧和戊烷，平均分子量约和戊烷，平均分子量约5555。未稳定原油的大、小呼吸和闪蒸。未稳定原油的大、小呼吸和闪蒸损失排出气体的平均分子量为损失排出气体的平均分子量为4848。 42 油罐蒸发损失是由大、小呼吸引起的，采用抽气法回油罐蒸发损失是由大、小呼吸引起的，采用抽气法回收油罐烃蒸气的过程和常压闪蒸相似。但油罐中的原油往收油罐烃蒸气的过程和常压闪蒸相似。但油罐中的原油往往不是边进边出，常常有较长的静止储存时间。在这期间，往不是边进边出，常常有较长的静止储存时间。在这期间，油中的轻组分会不断汽化，相当于微