CN204897839U - 一种脱除原油中水和金属盐的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所公开的脱除原油中水和金属盐的装置，包括原油管线，及依次设于该原油管线上的原油过滤器、第一破乳剂管线、液膜水洗接触器、膜罐连接器、脱盐分离罐、第二破乳剂管线、水洗纤维液膜接触器、油水分离罐和原油聚结器，其中脱盐分离罐与液膜水洗接触器之间设置第一水洗循环泵，油水分离罐与水洗纤维液膜接触器之间设置第二水洗循环，并分别形成水洗水循环。本实用新型在使用时，可降低水洗水及破乳剂的用量，也减小了脱盐分离管及油水分离管的设备尺寸，进而降低了生产成本及该装置的使用占地面积，且降低了进行技术升级改造时的难度和成本；同时经由该装置处理过后得到的原油符合工业要求。

Description

一种脱除原油中水和金属盐的装置

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种脱除原油中水和金属盐的装置。

背景技术

可以理解，从地下开采出来的原油会含有数量不一的机械杂质、C1-C2轻烃气体、水及MgCl2、NaCl、CaCl2等无机盐类。虽经过油田初步脱水后，含水量降至＜0.5％,含盐量降至＜50mg/l,但油田脱水脱盐设施不完善及原油运输过程中混入水分，进入炼油厂的原油仍含有不等量的水分和盐，盐类除小部分呈结晶状悬浮于原油中，大部分溶于水中。水分又大部分以微粒状分散在油中，形成较稳定的油包水型乳状液。其中，原油中含有金属盐及水，会对原油储运、加工、产品质量及设备等均造成很大危害，如增加储运、加工设备的负荷，影响常减压蒸馏的正常工作甚至腐蚀设备、缩短开工周期。为此，原油在进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱水，确保含水量达到0.1％-0.2％，含盐量＜5mg/L,对于有渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂，含盐量要求＜3mg/L或含钠量＜1mg/L。

由于大部分盐溶于水中，因此脱水的同时盐类也被脱除。目前炼油厂中多采用电脱盐技术来脱除原油中含有的水及金属盐，具体是在原油中注入一定比例的低氯含量的新鲜水，以溶解原油中的结晶盐类，并稀释原油盐水，形成新的乳状液。然后在一定温度、压力和破乳剂及高压电场作用下，使微小水滴聚集成大水滴，因密度差别，借助重力使水滴从油中沉降、分离达到脱盐脱水的目的。

原油开采进入中后期，原油质量将不断下降，原油脱盐脱水难度进一步加大，随着研究不断深入，原油脱盐脱水技术将得到长足发展，能够高效脱除盐类的技术将不断出现并应用。

根据原油性质及脱后原油含盐含水量指标，采用一级、二级、三级电脱盐流程，目前普遍采用二级流程，小部分三级流程。炼厂普遍的电脱盐技术为原油按比例加入低氯含量新鲜水、破乳剂后经原油泵混合，并经过换热器加热至预订温度，从底部进入一级电脱盐罐，通过高压电场后，脱水原油从罐顶引出，再次注入新鲜水和破乳剂，并经混合阀混合后进入二级电脱盐罐底部，再次通过高压电场脱水，脱水后原油从罐顶流出即为脱盐脱水原油。其中二级脱盐罐中脱出的水含盐较少，可循环用于一级脱盐罐，含盐废水从一级脱盐罐排出。原油进入一级和二级脱盐罐均需补充新鲜水，用以溶解原油中结晶盐类和增加原油中含水量，以增加水滴的偶极聚结力。一般注水量一级为原油的5-6％wt，二级为2-3％wt。

例如，中国专利文献公开的一种原油脱金属脱水的方法(申请公布号：CN103450930A)，其采用金属丝材质或非金属丝材质的纤维丝作为原油和脱金属剂两相传质界面的载体，借助液膜传质作用实现原油中金属盐与脱金属剂在油水界面接触反应，使金属离子电离或形成沉淀物、螯合物，从而溶解或分散到水中，最后通过沉降分离油水。此方法不需高压电场作用，从而针对电脱盐技术起到极大地降低电耗，降低化学试剂使用量，减少废水排放。也有如中国专利文献公开的一种原油膜传质预处理系统(申请公布号：CN203999513U)，其与沉降罐组成纤维液膜传质单元，用于原油脱盐脱水，其将所述的纤维液膜传质单元设置为一级、二级或三级并通过串联或并联等组合以满足原油脱盐脱水需求。

上述的原油电脱盐脱水技术虽利用纤维膜传质手段，结合脱金属剂及原油预处理系统，较好的解决了传统电脱盐技术存在的乳化严重、装置运行不稳定、电耗高、破乳剂用量大、运行成本高等问题，但串并联引起操作繁琐、流程复杂，针对传统电脱盐装置不易进行技术升级，油水分离所需静置时间依然过长，引起设备体积较大，投资提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于解决上述技术问题的脱除原油中水和金属盐的装置。

一种脱除原油中水和金属盐的装置，包括原油管线，及依此与原油管线连通设置的第一分离系统、第二分离系统及原油聚结器；

所述第一分离系统包括第一破乳剂管线、液膜水洗接触器、脱盐分离罐和第一水洗循环泵，所述液膜水洗接触器与脱盐分离罐之间用膜罐连接器进行接装连接，所述第一破乳剂管线与原油管线相连通，用于对原油管线中的原油进行破乳剂混合，所述第一水洗循环泵的进口端与脱盐分离罐罐底上开设有的水出口相连接，出口端连接在所述液膜水洗接触器的进口；

所述第二分离系统包括第二破乳剂管线、水洗纤维液膜接触器、油水分离罐和第二水洗循环泵，所述水洗纤维液膜接触器的进口与所述脱盐分离罐的罐顶上开设有的原油出口相连接，所述第二破乳剂管线与原油管线连通，用于对途经第一分离系统的原油进行破乳剂混合，所述第二水洗循环泵的进口端与油水分离罐罐底上开设有的水出口相连接，出口端连接在所述水洗纤维液膜接触器的进口；

所述原油聚结器与所述油水分离罐罐顶上开设有的原油出口相连接。

优选地，所述装置进一步包括原油过滤器，其中所述原油过滤器为篮式过滤器，用于去除原油管道中原油内含有的机械杂质。

优选地，所述膜罐连接器包括壳体及嵌设在壳体内的填充物；所述壳体包括直段、水平段以及用于连接直段与水平段的弯段，其中所述壳体的直段及水平段各自通过法兰与液膜水洗接触器及脱盐分离罐进行接装连接；所述填充物包括管板、纤维内芯、支撑圈和不锈钢丝网，纤维内芯悬挂于管板，并用该管板固定在壳体的直段，不锈钢丝网容纳于支撑圈，并用该支撑圈固定在壳体的水平段，其中管板与支撑圈上均开设有多个通孔。

优选地，所述液膜水洗接触器内填充有丝网填料和不锈钢金属丝，且丝网填料与不锈钢金属丝分隔设置。

优选地，所述第一分离系统中由第一水洗循环泵所形成的水循环回路，及所述第二分离系统中由第二水洗循环泵所形成的水循环回路上分别接通有新鲜水管线与水洗水排放线，用于置换上述水循环回路中的水洗水。

或者，一种脱除原油中水和金属盐的装置，包括原油管线，及依次设于该原油管线上的原油过滤器、第一破乳剂管线、液膜水洗接触器、膜罐连接器、脱盐分离罐、第二破乳剂管线、水洗纤维液膜接触器、油水分离罐和原油聚结器；其中，所述脱盐分离罐与液膜水洗接触器之间的管线上设置第一水洗循环泵，用于将脱盐分离罐内的水洗水抽排至液膜水洗接触器以形成水洗水循环回路，所述油水分离罐与水洗纤维液膜接触器之间的管线上设置第二水洗循环泵，用于将油水分离罐内的水洗水抽排至水洗纤维液膜接触器以形成水洗水循环回路。

优选地，所述第一水洗循环泵所形成的水循环回路，及所述第二水洗循环泵所形成的水循环回路上分别接通有新鲜水管线与水洗水排放线，用于置换上述水循环回路中的水洗水。

由于上述技术方案的应用，本发明具有以下有益效果：

本发明的脱除原油中水和金属盐的装置，通过液膜水洗接触器及水洗纤维液膜接触器的，确保该经由该装置处理过后得到的原油其内水和金属盐含量符合工业要求；且该装置在使用时，采用液膜传质的方式和原油聚结器的聚结脱水，可降低破乳剂的使用量，减少水洗水的消耗，并避免水洗水乳化，减少夹带，极大地减小了水洗水与原油间的分离时间，进而减小脱盐分离罐及油水分离罐的设备尺寸，降低了生产成本及该装置的使用占地面积；同时本发明采用膜罐连接器来接装连接液膜水洗接触器与脱盐分离罐，降低了采用现有技术的装置在进行技术升级改造时的难度和成本。

附图说明

图1为本发明较佳实施例所提供脱除原油中水和金属盐的装置的结构示意图；

图2为本发明中膜罐连接器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明较佳实施例提供的一种脱除原油中水和金属盐的装置100，包括原油管线10，及依次设置在原油管线10上的第一分离系统、第二分离系统及原油聚结器40，且所述原油管线10内的原油经由第一分离系统、第二分离系统及原油聚结器40处理过后得到的原油其内水和金属盐的含量符合了工业要求，亦即原油途经第一分离系统、第二分离系统及原油聚结器40后其含水量小于0.1％wt，含盐量小于3mg/L。

所述第一分离系统包括第一破乳剂管线21、液膜水洗接触器22、脱盐分离罐23和第一水洗循环泵24，其中所述液膜水洗接触器22与脱盐分离罐23之间用膜罐连接器25进行连接；所述第一破乳剂管线21与原油管线10相连通，用于往原油管线10内的原油混入破乳剂；所述第一水洗循环泵24的进口端与脱盐分离罐23罐底上开设有的水出口相连接，出口端连接在所述液膜水洗接触器22的进口，以在该第一分离系统内形成水洗水循环，这样可降低破乳剂的使用量，减少水洗水的消耗，并避免水洗水乳化。

本实施例的液膜水洗接触器22及膜罐连接器25均填充有纤维内芯及金属丝，其中，所述液膜水洗接触器22内填充有丝网填料(图未示)和不锈钢金属丝(图未示)，丝网填料与不锈钢金属丝分隔设置，且该液膜水洗接触器22的上部填充有丝网填料，而下部填充有不锈钢金属丝。这样该第一分离系统在使用时，借助液膜传质的作用，实现原油中的金属盐与破乳剂在油水界面接触反应，使金属盐电离或形成沉淀物、螯合物、从而溶解或分散到水洗水中，然后流入脱盐分离罐23进行停留分离，以使原油与溶解于金属盐的水洗水分层，由于水的密度要大于原油的密度，这样水洗水就会沉积在脱盐分离罐23的罐底，而原油积聚在脱盐分离罐23的罐顶。

本实施例的液膜水洗接触器22与脱盐分离罐23之间采用膜罐连接器25进行接装连接。请参阅图2，所述膜罐连接器25包括壳体及嵌设在壳体内的填充物；所述壳体包括直段2511、水平段2512以及用于连接直段2511与水平段2512的弯段2513，其中所述壳体的直段2511及水平段2512各自通过法兰(图未示)与液膜水洗接触器22及脱盐分离罐23进行接装连接；所述填充物包括管板2521、纤维内芯2522、支撑圈2523和不锈钢丝网2524，纤维内芯2522悬挂于管板2521，并用该管板2521通过焊接的方式固定在壳体的直段2511，不锈钢丝网2524容纳于支撑圈2523，并用该支撑圈2523通过焊接的方式固定在壳体的水平段2512，其中管板2521与支撑圈2523上均开设有多个通孔(图未示)，以便原油、破乳剂及水洗水所混合而成的混合液从液膜水洗接触器22流至脱盐分离罐23。

可以理解，本实施例的膜罐连接器25应用在该第一分离系统中，可通过法兰将该液膜水洗接触器22与脱盐分离罐23进行直接接装固定，这样在对老旧设备进行技术升级改造过程中，通过该膜罐连接器25可方便地将液膜水洗接触器22与脱盐分离罐23进行连接，这样就降低了改造的难度和费用；同时膜罐连接器25内原油、破乳剂和水所组成的混合样途经该膜罐连接器25，亦即混合液会在该膜罐连接器25内的管板2521、纤维内芯2522、支撑圈2523和不锈钢丝网2524所组成填充物的作用下，可使原油、破乳剂和水在脱盐分离罐23内的停留时间减少。

由上可知，本实施例的第一分离系统在工作时，原油管线10内的原油首先与第一破乳剂管线21内的破乳剂进行汇合，并将原油与破乳剂的混合液排送至液膜水洗接触器22并与第一水洗循环泵24抽排的水洗水进行混合并流入液膜水洗接触器22，然后途经膜罐连接器25流至脱盐分离罐23进行停留分离。其中原油，破乳剂及水洗水经由液膜水洗接触器22及膜罐连接器25内设置的填充物并进行液膜传质作用，可实现原油中含有金属盐溶解在水洗水中，然后在脱盐分离罐23内进行分离，这样就实现该第一分离系统对原油中水和金属盐的分离作用，其中该第一分离系统在工作时，第一水洗循环泵24会抽取脱盐分离罐23内的水洗水然后排送至液膜水洗接触器22，实现水洗水的循环回路，可以理解，本实施例的第一分离系统中水洗水的循环流动，可降低在对原油进行脱水和金属盐时所需要的水洗水及破乳剂的使用量，并避免水洗水乳化，极大地减小了水洗水与原油间的分离停留时间，进而减小脱盐分离罐23的设备尺寸，降低了生产成本及该装置的使用占地面积

作为本实施例的优选方案，本实施例的脱除原油中水和金属盐的装置100，其原油管线10内的原油在进入第一分离系统时，首先会用原油过滤器50对原油内的机械杂质进行过滤，以确保该装置100运行的通畅。优选地，本实施例的原油过滤器50为篮式过滤器。

所述第二分离系统包括第二破乳剂管线31、水洗纤维液膜接触器32、油水分离罐33和第二水洗循环泵34，其中所述水洗纤维液膜接触器32的进口与所述脱盐分离罐23的罐顶上开设有的原油出口相连接，所述第二破乳剂管线31与原油管线连通，用于对途经第一分离系统的原油混入破乳剂，所述第二水洗循环泵34的进口端与油水分离罐34罐底上开设有的水出口相连接，出口端连接在所述水洗纤维液膜接触器32的进口。

与第一分离系统同理可知，本实施例的第二分离系统在工作时，实现了对途经第一分离系统的原油进行再次的脱除水和金属盐的作用，确保经由该装置100处理过后得到的原油符合工业要求。

可以理解，本实施例的第一分离系统中的第一水洗循环泵24所形成的水洗水循环回路，及所述第二分离系统中由第二水洗循环泵34组成的水循环回路内的水洗水在循环使用一段时间，需要对水洗水进行置换处理，具体可当原油中水洗水含量大于150ppmwt时。为此，本实施例在上述的两个水洗水循环回路上分别接通有新鲜水管线60与水洗水排放线70，用于置换上述水循环回路中的水洗水。

所述原油聚结器40应用在该脱除原油中水和金属盐的装置100中，是对途经该第二分离系统处理后得到的原油进行聚结脱水。本实施例的原油聚结器40与所述油水分离罐34罐顶上开设有的原油出口相连接，以承接第二分离系统处理后得到的原油。

可以理解，本实施例通过原油聚结器40的设置并在该原油聚结器40的聚结脱水作用下，可使油水分离罐33的体积变小，减少了设备的投资，并确保原油不夹带游离水，降低下游装置的运行风险和成本。

以下将通过具体的实施例来对本发明所提供的脱除原油中水和金属盐的装置及方法，其对应所能够起到的效果来做进一步的解释。

其中，上述实施例中脱除原油中水和金属盐的装置待脱水和金属盐处理的原油性质如下表所示：

序号	项目	数值	分析方法
				1	密度(kg/m3)	916.4	/
2	水含量(％wt)	0.34	GB/T260-77(88)
				3	金属盐(水溶性金属离子)(mg/L)	59.2	SY/T0536-2008

实施例1

预热后的原油经过原油过滤器过滤后，与8ppmwt破乳剂混合后进入液膜水洗接触器与体积为原油体积的0.09％循环水接触，然后通过膜罐连接器进入脱盐分离罐停留20分钟进行分离，经由第一水洗循环泵的作用将水洗水从脱盐分离罐的罐底抽取并排送至液膜水洗接触器，以形成水洗水的循环使用；而经由脱盐分离罐分离得到的原油会从脱盐分离罐罐顶溢出并与6ppmwt破乳剂混合后进入水洗纤维液膜接触器，然后与体积为原油体积0.06％的水洗水接触，并通过油水分离罐停留15分钟分离，水洗水在第二水洗循环泵的作用下从油水分离罐罐底抽取并排送至水洗纤维液膜接触器，以形成水洗水的循环使用；而经由油水分离罐分离后得到的原油会从油水分离罐罐顶溢出并进入原油聚结器，最后在原油聚结器的作用下，进行聚结脱除夹带的游离水后得到最后的原油。

其中液膜水洗接触器、水洗纤维液膜接触器中混合液的表观线速率分别为0.28m/s、0.19m/s。

实例2

预热后的原油经过原油过滤器过滤后，与10ppmwt破乳剂混合后进入液膜水洗接触器与体积为原油体积的0.1％循环水接触，然后通过膜罐连接器进入脱盐分离罐停留25分钟进行分离，经由第一水洗循环泵的作用将水洗水从脱盐分离罐的罐底抽取并排送至液膜水洗接触器，以形成水洗水的循环使用；而经由脱盐分离罐分离得到的原油会从脱盐分离罐罐顶溢出并与8ppmwt破乳剂混合后进入水洗纤维液膜接触器，然后与体积为原油体积0.08％的水洗水接触，并通过油水分离罐停留19分钟分离，水洗水在第二水洗循环泵的作用下从油水分离罐罐底抽取并排送至水洗纤维液膜接触器，以形成水洗水的循环使用；而经由油水分离罐分离后得到的原油会从油水分离罐罐顶溢出并进入原油聚结器，最后在原油聚结器的作用下，进行聚结脱除夹带的游离水后得到最后的原油。

其中液膜水洗接触器、水洗纤维液膜接触器中混合液的表观线速率分别为0.22m/s、0.15m/s。

分别测定实例1和实例2中脱盐分离罐后得到的原油、油水分离罐后得到的原油、以及原油聚结器后得到原油的含盐量、含水量，与现有装置一、二、三级后原油样品比较。并就切水中油含量与现有装置比较。结果见下表所示：

通过上述实施例和对比例的实施结果可以看出，本发明所提供的脱除原油中水和金属盐的装置其能够达到符合工业要求的原油，且仅需两级处理即可达到对比例三级处理才能获得相当的处理效果，因此本发明操作简便，且极大地提高了水洗水的使用率，并降低水洗水的消耗，进而降低了运行成本。

综上所述，本发明的脱除原油中水和金属盐的装置，通过液膜水洗接触器及水洗纤维液膜接触器的，确保该经由该装置处理过后得到的原油其内水和金属盐含量符合工业要求；且该装置在使用时，采用液膜传质的方式和原油聚结器的聚结脱水，可降低破乳剂的使用量，减少水洗水的消耗，并避免水洗水乳化，减少夹带，极大地减小了水洗水与原油间的分离停留时间，进而减小脱盐分离罐及油水分离罐的设备尺寸，降低了生产成本及该装置的使用占地面积；同时本发明采用膜罐连接器来接装连接液膜水洗接触器与脱盐分离罐，降低了采用现有技术的装置在进行技术升级改造时的难度和成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种脱除原油中水和金属盐的装置，其特征在于：包括原油管线，及依此与原油管线连通设置的第一分离系统、第二分离系统及原油聚结器；

所述第一分离系统包括第一破乳剂管线、液膜水洗接触器、脱盐分离罐和第一水洗循环泵，所述液膜水洗接触器与脱盐分离罐之间用膜罐连接器进行接装连接，所述第一破乳剂管线与原油管线相连通，用于对原油管线中的原油进行破乳剂混合，所述第一水洗循环泵的进口端与脱盐分离罐罐底上开设有的水出口相连接，出口端连接在所述液膜水洗接触器的进口；

所述第二分离系统包括第二破乳剂管线、水洗纤维液膜接触器、油水分离罐和第二水洗循环泵，所述水洗纤维液膜接触器的进口与所述脱盐分离罐的罐顶上开设有的原油出口相连接，所述第二破乳剂管线与原油管线连通，用于对途经第一分离系统的原油进行破乳剂混合，所述第二水洗循环泵的进口端与油水分离罐罐底上开设有的水出口相连接，出口端连接在所述水洗纤维液膜接触器的进口；

所述原油聚结器与所述油水分离罐罐顶上开设有的原油出口相连接。

2.根据权利要求1所述的脱除原油中水和金属盐的装置，其特征在于：所述装置进一步包括原油过滤器，其中所述原油过滤器为篮式过滤器，用于去除原油管道中原油内含有的机械杂质。

3.根据权利要求1所述的脱除原油中水和金属盐的装置：其特征在于：所述膜罐连接器包括壳体及嵌设在壳体内的填充物；所述壳体包括直段、水平段以及用于连接直段与水平段的弯段，其中所述壳体的直段及水平段各自通过法兰与液膜水洗接触器及脱盐分离罐进行接装连接；所述填充物包括管板、纤维内芯、支撑圈和不锈钢丝网，纤维内芯悬挂于管板，并用该管板固定在壳体的直段，不锈钢丝网容纳于支撑圈，并用该支撑圈固定在壳体的水平段，其中管板与支撑圈上均开设有多个通孔。

4.根据权利要求1所述的脱除原油中水和金属盐的装置，其特征在于：所述液膜水洗接触器内填充有丝网填料和不锈钢金属丝，且丝网填料与不锈钢金属丝分隔设置。

5.根据权利要求1所述的脱除原油中水和金属盐的装置，其特征在于：所述第一分离系统中由第一水洗循环泵所形成的水循环回路，及所述第二分离系统中由第二水洗循环泵所形成的水循环回路上分别接通有新鲜水管线与水洗水排放线，用于置换上述水循环回路中的水洗水。

6.一种脱除原油中水和金属盐的装置，其特征在于：包括原油管线，及依次设于该原油管线上的原油过滤器、第一破乳剂管线、液膜水洗接触器、膜罐连接器、脱盐分离罐、第二破乳剂管线、水洗纤维液膜接触器、油水分离罐和原油聚结器；其中，所述脱盐分离罐与液膜水洗接触器之间的管线上设置第一水洗循环泵，用于将脱盐分离罐内的水洗水抽排至液膜水洗接触器以形成水洗水循环回路，所述油水分离罐与水洗纤维液膜接触器之间的管线上设置第二水洗循环泵，用于将油水分离罐内的水洗水抽排至水洗纤维液膜接触器以形成水洗水循环回路。

7.根据权利要求6所述的脱除原油中水和金属盐的装置，其特征在于：所述第一水洗循环泵所形成的水循环回路，及所述第二水洗循环泵所形成的水循环回路上分别接通有新鲜水管线与水洗水排放线，用于置换上述水循环回路中的水洗水。