原油的脱盐脱水

3.2.1原油的脱盐脱水1、盐与水的来源四、原油的脱盐脱水水的来源地下水，采油注水。经油田脱水后仍不完全，仍存在游离态或乳化态水，水含量大约在0.1~1.0%。盐的来源水中含有的无机盐，含油层矿物质溶出，NaCl为主；盐-水存在形式以盐溶液状态存在，水滴悬浮在油中，水滴表面形成乳化膜，油水难以分离采油厂的油-气-水三相分离罐2、原油中含水与盐的危害四、原油的脱盐脱水含水的危害耗能大，每蒸发1吨水将多消耗约0.1吨燃煤或燃料油；水的气化体积大，占用设备气相空间；给运输增加负担。含盐的危害易形成盐垢，影响传热，增加燃料消耗，甚至堵塞换热管道。腐蚀设备，造成设备泄漏，甚至停工停产。主要原因是盐的水解脱盐脱水技术指标含盐量小于3毫克/升，含水量小于0.2％3、原油脱盐脱水原理四、原油的脱盐脱水破乳原油中含环烷酸、胶质等是形成稳定乳化膜，将水包裹其中；脱水的关键是破坏稳定的乳化膜，脱水的同时盐也一起脱去；向原油注入破乳剂，以破坏稳定的乳化膜。破乳剂种类及加入量：聚醚类如RO(CH2CH2O)nH聚酰胺类如R-CON-N(CH2CH2OH)2聚酯类如RCO(CH2CH2O)nOH加入量10-20PPM乳化液破乳过程示意图3、原油脱盐脱水原理四、原油的脱盐脱水电凝聚水滴在电场力作用下，形成椭圆球体，随着电场强度增大，其偏心率变大，水滴变尖，然后再加入适量破乳剂，借助电场力作用，使微小液滴聚结成大水滴，最后利用油水比重差，沉降脱除。原油加热：为降低原油粘度，便于水滴凝聚于沉降，进罐原油需换热升温。多级脱盐脱水，保证停留时间，保证盐、水去除率高压电场中水滴偶极聚结示意4、电脱盐脱水的工艺流程四、原油的脱盐脱水加破乳剂、洗涤水阀门与管道混合电脱盐罐高电压二次脱盐脱水5、电脱盐脱水的主要设备四、原油的脱盐脱水电脱盐罐主要由外壳、电极板、原油分配器等组成；上下极板通电，在两层电极板之间形成一个强电场区，此区域加速破乳；下层电极板与下面的水面之间又形成一个弱电场区，此区域促进水滴聚结；原油分配器保证原油均匀垂直地向上流动卧式电脱盐罐结构5、电脱盐脱水的主要设备四、原油的脱盐脱水变压器根据电脱盐的特点及使用环境，需采用防爆高阻抗变压器；破乳剂油水混合设备可调压差的混合阀；静态（管道）混合器；炼油厂电脱盐脱水系统3.2.2原油蒸馏过程1、原油蒸馏的应用五、原油蒸馏过程馏分分割预蒸馏、常减压蒸馏产品精制催化裂化、延迟焦化产品分离催化重整产品蒸馏加氢精制产品蒸馏产品质量评价用恩氏蒸馏实验结果，检测油品质量的好坏原油蒸馏贯穿几乎整个炼油过程2、原油蒸馏的类型五、原油蒸馏过程闪蒸——平衡冷凝闪蒸：原料油加热至部分汽化的温度，经过减压阀减压，达到一定的温度和压力，使气/液两相在接近平衡情况下迅即分离，得到相应的气相和液相产物，此过程即为闪蒸。平衡冷凝：闪蒸的逆过程。例如原油精馏塔顶气相馏出物，经过一次冷凝冷却后进入接受罐，此时汽油馏分冷凝为液相，而C5以下则仍为气相。闪蒸和平衡冷凝分离效果粗略。2、原油蒸馏的类型五、原油蒸馏过程简单蒸馏（渐次汽化）液体混合物在蒸馏釜中被加热，当温度到达混合物的泡点温度时，液体即开始汽化，生成微量蒸气生成的蒸气同步被引出并经冷凝冷却后收集起来，同时液体继续加热，继续生成蒸气并被引出随着加热温度的升高，由于形成的蒸气不断被引出，相继形成的蒸气中轻组分的浓度逐渐降低，而残存液相中重组分的浓度则不断增大。应用：恩氏蒸馏测定油品质量2、原油蒸馏的类型五、原油蒸馏过程精馏具有汽化段、精馏段、提馏段、塔顶冷凝冷却设备、塔底再沸器、塔板或填料沿着精馏塔高度建立了两个梯度：①温度梯度，即自塔底至塔顶温度逐级下降，②浓度梯度，即气、液相物流的轻组分浓度自塔底至塔顶逐级增大多次的气、液相逆流接触，最后在塔顶得到较纯的轻组分，而在塔底则得到较纯的重组分分离精度与分离效率高3、原油精馏塔的特点五、原油蒸馏过程产品分离精度要求较低对于石油精馏，一般只要求其产品有规定沸程的馏分，而不要求某个单独组分纯度很高的产品精馏装置集成化一个精馏塔实现多产品功能，精馏段抽出几个侧线产品精馏型式多样化催化裂化精馏塔只有精馏段，没有提馏段常减压侧线采出汽提塔只有提馏段，没有精馏段4、原油常减压蒸馏工艺流程五、原油蒸馏过程常减压工艺特点对分馏精确度要求不高需要提高馏分油的蒸出率；工艺规模大，年处理量上千万吨；节能、设备、成本、安全考虑常减压蒸馏双塔流程常压炉——常压塔：产出汽煤柴油减压炉——减压塔：产出重馏分油4、原油常减压蒸馏工艺流程五、原油蒸馏过程三塔流程4、原油常减压蒸馏工艺流程五、原油蒸馏过程三塔流程初馏塔的作用：拔出原油中的轻汽油馏分过程：从罐区来的原油经过脱盐脱水后，再经过换热，温度达到210～250℃，这个时候较轻的组分已经气化，气液混合物一起进入初馏塔，塔顶馏出轻汽油馏分，塔底物料称为拔头原油。效果：减少了进入常压塔的物流流量，增大整个装置的处理能力，同时初馏塔汽油馏分的蒸出温度低，可以降低装置能耗4、原油常减压蒸馏工艺流程五、原油蒸馏过程三塔流程常压塔的作用：提取轻质馏分油过程：拔头原油经换热、常压炉加热至360～370℃，形成的气液混合物进入常压塔，塔顶压力一般为130～170千帕。塔顶出汽油馏分，塔顶物流部分作为回流，部分作为汽油馏分采出。常压塔可设3～4个侧线，这些侧线馏分可生产溶剂油、航空煤油、轻柴油、重柴油等4、原油常减压蒸馏工艺流程五、原油蒸馏过程三塔流程减压塔的作用：蒸出重质馏分油过程：常压重油温度350℃左右，泵送减压炉加热达390～420℃后送入减压塔。减压塔顶的压力1～5千帕，为了保证减压塔的真空度，减压塔顶不出产品，直接与抽真空设备联接，并采用顶循环回流方式降低塔顶管线压力降。侧线各馏分油经换热、冷却后出装置，作为二次加工的原料。减压塔一般会设2～3个侧线，不设置汽提塔。5、常压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程复合塔结构原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等五种产品。在石油精馏中，产品分离精确度要求不高，产品本身仍然是混合物，因此可以把这几个塔组合成一个塔。如图所示，这等于把四个简单精馏塔重叠起来，其精馏段相当于四个简单塔的精馏段叠加，而其提馏段相当于第四个简单塔的提馏段，称为复合塔。5、常压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程汽提塔和汽提段在常压塔外，为侧线设汽提塔。在汽提塔底部吹入少量过热蒸气，降低侧线产品的油气分压，使较轻馏分汽化而返回常压塔。这样既可达到分离要求，也很简便。各侧线汽提塔重叠起来，但相互之间是隔开的。常压塔底温度一般在350℃左右，如果用再沸器的话，很难找到合适的热源，因此在塔底吹入过热蒸气，使塔底轻馏分汽化后返回精馏段，这就是塔底汽提段。其目的是提高常压塔拔出率、减轻减压塔负荷。5、常压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程气液负荷分布规律常压塔顶和塔底之间的温差达250℃左右，不符合恒分子流的前提条件。常压塔内的气/液摩尔流量沿塔高变化很大。精馏段自下而上，温度逐板下降，气/液相摩尔流量逐渐增大。到塔顶第一、二层塔板之间，气相负荷达到最大值。经过第一板后，气相负荷显著减小。塔顶的冷回流经第一板后变成了热回流，液相回流量达到最大值。在这以后自上而下，液相流量逐板减小。每经过一层侧线抽出板，液相负荷均有突然的下降，其减少的量相当于侧线抽出量。在汽提段，由上而下，液相和气相负荷越来越小。轻质油汽化所需要的热量，主要靠液相本身来提供，因此液体向下流动时温度逐板下降。5、常压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程气液负荷分布规律不均匀5、常压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程塔顶油气二级冷凝冷却为了减少传热面积，采用二级冷凝冷却方案。首先将塔顶油气从110℃冷凝到55℃，将回流部分送回塔内，然后将出装置的产品部分，进一步冷却到40℃以下的安全温度。第一级冷凝，集中了绝大部分热负荷，而此时传热温差较大，需要的传热面积就较少。第二级冷却，虽然传热温差较小，但其热负荷大大降低，传热面积也大大减少。二级冷凝冷却方案，所需的总传热面积比一级冷凝冷却方案小得多。5、常压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程塔顶循环回流从下层塔板抽出物流，经冷却后再送回塔中，物流在整个过程中都是处于液相，借助于塔外循环换热器取走回流热，构成循环回流。塔顶的循环回流的主要作用为： 1、塔顶循环回流的温度，便于热量回收；

2、大大减少塔顶冷凝冷却器的热负荷；5、常压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程中段循环回流循环回流设在精馏塔的中部，主要用于调整塔内的气、液相负荷沿塔高分布不均匀。在塔的中部取走部分回流热，则其上部回流量可以减少，从而使全塔沿塔高的气、液相负荷分布比较均匀，采用中段循环回流，可以提高塔的生产能力。中段循环回流热流温度高，有利于热量回收利用。图中显示了采用中段循环回流前后，塔内气、液相负荷分布的变化情况。6、减压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程原料特点与操作条件高沸点馏分油，如裂化原料和润滑油馏分等，都存在于常压塔底重油中。要想从重油中分出这些馏分，在常压条件下必须将重油加热到较高温度。大分子烃类，在450℃以上会发生热裂解反应，生成较多烯烃，使馏出油品变质，同时伴随有缩合反应发生结焦，影响正常生产。由于物质的沸点随压力的减小而降低，因此在负压下加热常压重油，上述高沸点馏分就会在较低的温度下气化，从而避免了高沸点馏分的裂解。减压塔的最大特征在于减压操作。减压塔顶采用了抽真空设备，使塔顶的压力降到几个kPa6、减压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程减压精馏塔的特点减压精馏塔塔径大。在尽量减少油料发生热解反应条件下，尽可能多地拔出馏分油，因此要求塔内压力低，导致气体体积增大，塔径变大。塔板数少、压降小、真空度高。抽真空设备设置在塔顶，为了提高进料段的真空度，降低塔的压降，需要减少塔板数量。为降低塔压降，减压塔较多采用压降较小的筛板塔、填料塔结构，或采用填料塔与筛板塔混合结构。燃料型减压塔6、减压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程减压塔分燃料型和润滑油型燃料型减压塔对分离精确度要求低，塔板数可进一步减少。润滑油型减压塔要求具有较高的分离精确度，一般塔板数较多，部分采用填料塔形式。一般采用三级蒸汽喷射或机械式真空泵提高塔顶的真空度。润滑油型减压塔燃料型减压塔6、减压塔的工艺特征五、原油蒸馏过程缩短渣油在塔内停留时间减压塔底温度390℃左右，塔底减压渣油停留时间过长，分解和反应会产生不凝气，使塔的真空度下降，塔底缩合结焦影响塔的正常操作。减压塔底常采用减小塔径（即缩径）的办法，以缩短渣油在塔底的停留时间。如果减压塔底温度过高，还可以采用临时喷入水蒸气或急冷油的方式，促进油气蒸发、液体降温。减压塔顶不出产品，所以中段循环回流取热量较多，减压塔的上部气相负荷较小，通常也采用缩径的办法，使减压塔成为一个中间粗、两头细的精馏塔。7、原油蒸馏重要设备五、原油蒸馏过程蒸馏塔常压塔多采用泡罩塔板与浮阀塔板。这类塔板液相分布均匀，传质效率高，处理能力大减压蒸馏塔多采用筛板塔板或填料结构，这类塔板气相通量大，塔板压降小加热炉常压加热炉选择圆筒炉,以价值低廉的渣油为燃料，加热炉内停留时间较长减压加热炉加热温度高，必须严格限制加热炉内的停留时间，避免原料在加热炉内分解结焦。炉型一般采用采用瓦斯气为燃料的箱式炉。换热器换热介质温度高、温差大，常采用管壳式浮头式换热器，以减少热应力导致的设备泄漏3.2.3渣油的丙烷脱沥青1、溶剂萃取的应用场合六、渣油的丙烷脱沥青减压渣油除胶质沥青质减压渣油中烃类与沥青质沸点都极高，无法通过精馏来分离润滑油成分提取溶剂精制、溶剂脱蜡芳烃抽提烷烃与芳烃沸点差很小，通过精馏分离能耗极高2、溶剂萃取原则六、渣油的丙烷脱沥青溶解度差异溶质在萃取剂中溶解度>溶质在原溶液中溶解度，原溶液与萃取剂不互溶密度差异在操作条件下，溶剂和原料都应处于液相状态，而且两者在混合后，能分成两个液相层，这两个液相层应具有一定的密度差，以便于进行重力分层萃取剂回收萃取过程中使用了大量的溶剂，这些溶剂要能够循环使用以降低成本，因此要求所选用的溶剂，应当容易回收而且回收费用较低3、丙烷脱沥青原理六、渣油的丙烷脱沥青丙烷主要性质丙烷是小分子烃类，常压下沸点为-42度，临界温度97度，临界压力4.3兆帕。在常压下是气体，加压到3到4兆帕能成为液体。液体丙烷与大分子烃类有良好的溶解性，但是对胶质沥青质，以及杂原子化合物溶解度差，其溶解度性质，满足萃取原则1。液体丙烷的密度在0.3-0.4之间，其密度远远小于渣油的密度（渣油的密度接近于1），其密度性质满足萃取原则2。丙烷脱沥青以液态的丙烷为抽提溶剂，将渣油分离成含杂质量较少的脱沥青油（也就是大分子烃类），以及含油分较少的脱油沥青（除烃类以外的其他杂质）3、丙烷脱沥青原理六、渣油的丙烷脱沥青丙烷——渣油溶解原理图分为三个区域，左下角与右下角，都是较重的渣油相区；整个上部区域，为较轻的丙烷相区几个重要温度点，23℃、40℃和97℃；温度<23℃，大分子烃类与沥青质同步溶解，不能分离烃类与沥青质；在23~40℃，丙烷与渣油完全互溶，不能分离烃类与沥青；温度>97℃，丙烷变为气态，与渣油完全不溶，不能分离烃类与沥青；温度在40~80℃，烃类在丙烷中保持溶解状态，而非烃类的沥青质在温度升高时不断析出，形成新的渣油相，这个温度区间适合大分子烃类与胶质沥青质分离。3、丙烷脱沥青原理六、渣油的丙烷脱沥青丙烷——渣油溶解原理图第一临界溶解温度，渣油全部溶解；第二临界溶解温度，新渣油相重新出现；渣油组分溶解度：烷烃>环烷烃>多环芳烃>胶质、沥青质；温度超过第二临界温度，随着温度升高，最先析出胶质、沥青质，并按溶解度的大小，逐步析出溶解在丙烷中的烃类；第二临界溶解温度以下（<40℃），丙烷临界温度以上（>97℃）无法实现烃类与沥青质分离；只有在第二临界溶解温度与丙烷临界温度之间，丙烷对渣油中的饱和烃和单环芳烃溶解能力很强(在炼油厂中被称为油分)，对多环和稠环芳烃溶解能力较弱，而对胶质和沥青质很难溶解，即“溶油不溶沥青”4、丙烷脱沥青的工艺流程六、渣油的丙烷脱沥青溶剂抽提部分溶剂抽提的任务是通过丙烷溶剂和渣油充分接触，而将渣油的润滑油组分溶解出来，使之与胶质、沥青质分离。抽提塔内分为两段，下段为抽提段，上段为沉降段。原料(减压渣油)经换热降温至合适的温度后进入第一抽提塔的中上部，丙烷溶剂由抽提塔的下部进入。由于两相的密度差较大(油的相对密度约0.9~1.0，丙烷为0.35~0.4)，于是二者在塔内逆流流动、接触，并在转盘搅拌下进行抽提。渣油中的胶质、沥青质与少量溶剂形成重液相，向塔底沉降并从塔底抽出，经溶剂回收后，得到脱油沥青。油分与溶剂形成轻液相，经升液管进入沉降段。沉降段中有加热管，以提高轻液相的温度，使溶剂的溶解能力降低，保证轻液相中沥青质含量足够低。4、丙烷脱沥青的工艺