【摘要】：受開采工況惡化和采油工藝的影響,原油在開采過程中不可避免的含有一定的水分和鹽類。原油中所含的鹽類如果不進行脫除處理,會對煉油廠后續(xù)加工生產(chǎn)帶來巨大的危害,不僅增加加工能耗、造成設備腐蝕或產(chǎn)品質(zhì)量不合格等,甚至還會嚴重影響企業(yè)安全生產(chǎn),帶來安全隱患。由于受多種因素的不利影響,運輸至煉油廠加工的原油日益重質(zhì)化、劣質(zhì)化;同時隨著國家對環(huán)保的要求日益嚴格,煉油廠在原油加工過程中為滿足經(jīng)濟效益的同時還需要符合環(huán)保要求,因此煉化企業(yè)不得不對原油進行深加工,這將對原油預處理工藝及設備提出了更為苛刻的要求。隨著國內(nèi)外油田分別開始進入第二、三次采油階段,原油開始出現(xiàn)越來越稠、越來越重、鹽含量和水含量都逐漸升高的趨勢,增加了煉油廠后續(xù)加工過程中的難度:(1)造成原油預處理過程中電脫鹽電流升高,電場波動,頻繁跳閘,操作難度變大;(2)原油預處理過程中破乳劑和脫鈣劑用量增大,增加原油預處理成本;(3)電脫鹽技術(shù)處理后的切水含油量高,加大了污水處理難度且不利于環(huán)保。本課題所研究的纖維膜技術(shù)是利用油水兩相在膜反應器內(nèi)特殊的非分散式液膜之間的平面接觸,可以很好的對原油實施脫鹽脫水操作。該技術(shù)具有傳質(zhì)效率高,介質(zhì)夾帶少、結(jié)構(gòu)緊湊,投資以及操作費用低的優(yōu)點,適合中小型煉廠作為原油預處理的技術(shù)。為考察該技術(shù),本課題著手于纖維膜技術(shù)在原油預處理的應用研究。作者在查閱大量文獻資料基礎(chǔ)上,結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際,首先研究了原油預處理過程中各種脫鹽脫水技術(shù)的特點及其工業(yè)應用做了簡要分析。本文根據(jù)纖維膜對原油乳化液的作用機理以及其應用于脫鹽脫水的工藝流程,開展了一系列的試驗,通過對實驗結(jié)果進行分析研究,并與傳統(tǒng)的電脫鹽工藝試驗結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)采用多級纖維膜技術(shù)進行原油預處理時,其脫鹽脫水效果優(yōu)于多級電脫工藝。因此,作者依據(jù)膜分離理論提出了將纖維膜技術(shù)應用到原油預處理的技術(shù)方案,并依次開展了實驗室小試和工業(yè)側(cè)線試驗。實驗室小試結(jié)果表明:(1)采用多級纖維膜技術(shù)進行原油預處理時介質(zhì)傳質(zhì)效果明顯,脫鹽效率高,原油預處理后含鹽、含水完全滿足后續(xù)常減壓裝置進料要求;(2)脫后原油中的油水含量指標均達到了設計目標,表明該方案在技術(shù)上是可行的。工業(yè)側(cè)線試驗結(jié)果表明:(1)2.0×103噸/年工業(yè)側(cè)線試驗進一步驗證了原油纖維膜預處理技術(shù)的可靠性和對劣質(zhì)原油具有良好的適應性。針對A原油,工業(yè)側(cè)線試驗獲得較優(yōu)化的工藝條件,即:原油空速30~40h-1,溫度139~142℃,壓力0.8~1.2MPa,總注水量14%~18%,油水沉降分離時間30min以上。(2)對于重質(zhì)原油的工業(yè)側(cè)線試驗表明,經(jīng)過三級纖維膜處理的原油,三級脫后鹽含量與同期三級電脫鹽工業(yè)裝置相當,而油中水含量要優(yōu)于工業(yè)裝置三級電脫鹽,總體效果要好于工業(yè)裝置三級電脫鹽。工業(yè)側(cè)線試驗總切水油含量最低6.8mg/L,最高93.8mg/L,平均36.9mg/L,波動較小,達到預期目標,與電脫鹽裝置相比,取消高壓電場和破乳劑,切水油含量100mg/L,大大降低了運行成本和污水處理成本,經(jīng)濟環(huán)保。(3)進行了一級電脫鹽串聯(lián)三級纖維膜的組合工藝試驗,試驗結(jié)果表明組合工藝效果與同期工業(yè)裝置四級電脫鹽效果相當,也進行了設備設計調(diào)整,經(jīng)過調(diào)整后的三級纖維膜與同期工業(yè)裝置四級電脫鹽效果相當。在以上研究的基礎(chǔ)上,文章將該技術(shù)與并行的電脫鹽工業(yè)裝置進行了對比,得出以下結(jié)論:(1)纖維膜技術(shù)在對某劣質(zhì)原油的預處理時表現(xiàn)出了具有良好的適應性。(2)某原油經(jīng)三級纖維膜預處理后,脫后鹽含量小于并行的電脫鹽三級脫后原油,且水含量≤0.2%。(3)與傳統(tǒng)電脫鹽脫水工藝相比,纖維膜技術(shù)在原油預處理過程中具有更好的脫鹽脫水表現(xiàn),而且無需額外添加破乳劑和提供高壓電場,切水含油量低,具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。文章最后從系統(tǒng)溫度、膜接觸器高徑比及放大效應等方面進行了總結(jié)分析,并優(yōu)化了設計參數(shù)和工藝流程,為該技術(shù)的推廣應用提供了實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)。纖維膜技術(shù)在原油預處理過程中所展現(xiàn)的節(jié)能效果也十分顯著,符合節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策,具有很好推廣應用前景。
【圖文】：

圖 3 電脫鹽流程圖1.3.3 電脫鹽設計參數(shù)表 1 某煉油廠電脫鹽設計參數(shù)項目 一級電脫鹽 二級電脫鹽 三級電脫鹽 四級電脫鹽一、能力設計加工量，萬噸/年350 350 350 350設 計 加 工 原 油（API）18 18 18 18

圖 7 工業(yè)側(cè)線試驗裝置工藝原則流程圖原油自電脫鹽工段前來，溫度 140～145℃，采用流量計控制并記錄流量，脫硫凈化水自電脫鹽注水來，溫度 50～60℃，控制并記錄流量。原油與注水分別進入一級膜接觸器，經(jīng)膜接觸器處理后進入一級油水分離罐沉降分離。上層原油依次經(jīng)二三級膜接觸器處理后去工業(yè)裝置電脫鹽 3#罐，切水外排或循環(huán)使用。3.1.4 設備規(guī)格工業(yè)側(cè)線試驗裝置主體設備為膜接觸器及油水沉降罐，，其規(guī)格見表9。表 9 膜接觸器與沉降罐設備規(guī)格
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE624.1

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本文編號：2647639