原油电脱水工艺设计的简述

魏远娟 穆道彬

【摘要】在对原油电脱水目的、标准及原理的解析和描述的基础上，重点分析了在设计时确定电脱水工艺参数应考虑哪些方面和设备选型的一般步骤。

【关键词】电脱水；原理；工艺参数；选型

在石油開采过程中，通常从地下采出的原油含有水或盐，并随着开采年限的增加以及注水开发，油井产水量也会不断地增加，如果在生产过程中不进行脱水处理，一方面含水量较高会增加原油在生产、储存和运输等过程中设备的容量，增加了开发过程中的成本；另一方面不能满足用户对含水量的要求。若达不到用户的要求，就会降低原油的销售价格或失去该原有产品的市场竞争力。据介绍，在油田将原有每降低1%的含水量，每年将节约铁路或输油管几十万吨的运输量。

1、原油脱水的目的及标准

1.1原油电脱水目的

原油电脱水的目的是分离出油水混合液中的污水及杂质，以获得合格的商品原油，达到原油销售的含水标准。

1.2标准

按我国现行的石油天然气行业标准（SY/T 0045—1999）《原油电脱水设计规范》，对脱水原油的水含量标准按轻质原油（20℃时，密度小于或等于0.8650g/cm3）、中质原油（20℃时，密度小于或等于0.8650～0.9160g/cm3）、重质原油（20℃时，密度小于或等于0.9160～0.9960g/cm3）分为三个等级标准，即为：对于轻质原油的脱水原油，其含水量指标应小于或等于0.5%（质量分数）；对于中质原油的脱水原油，其含水量指标应小于或等于1%（质量分数）；对于重质原油的脱水原油，其含水量指标应小于或等于2%（质量分数）。国际上每个国家或企业也有各自不同的等级标准。

2、原油电脱水原理

电脱水的过程也就是乳化原油在高压电场力（交、直流电场）的作用下经过破乳、聚结、沉降，使原油与水分离的过程。其基本原理是破坏乳化液油水界面膜的稳定性，使其破裂，促进水颗粒凝聚成大水滴，借助油水密度差将水从原油中沉降下来。电脱水器聚结段的有电栅极可诱导水滴间偶极子的吸引，从而增加它们足够大的相互碰撞几率而达到凝结的目的。具体的机理是将原油乳状液置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，使水滴发生变形并产生静电力（图1）。水滴变形可消弱乳化膜的机械强度，静电力可使水滴的运动速度增大，动能增大，促进水滴碰撞，而碰撞时其动能和静电力位能便能够克服乳化膜的障碍而彼此聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。

水滴在电场中聚结主要有三种方式，即电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结。

3、原油电脱水工艺参数的确定

原油电脱水器是油气水处理系统中的重要设备，其主要工艺参数包括：操作温度、操作压力及乳化原油的停留时间、功率等。在设计时应考虑以下几个方面：

1）原油电脱水工艺适宜处理含水小于30%的原油。如果原油乳化液的含水率太高，例如超过40%时，由于乳化液电导率的上升，不宜维持稳定的电场，使脱水质量急剧降低，严重时会产生电击穿，使电脱水器操作不稳定，造成事故发生。

2）电脱水操作稳定应根据原油的黏温特性确定，宜使原油的运动黏度在低于50mm2/s的条件下进行脱水。温度对乳化原油稳定性有很大影响，随着温度的增加，乳化原油稳定性下降。其主要原因是乳化原油的主要乳化剂，如沥青质、胶质、石蜡等，在原油中的溶解度增加，减弱了由这些乳化剂构成的内相颗粒界面膜机械强度，使水滴易于在相互碰撞时合并下沉。

3）电脱水器操作压力与原油饱和蒸气压有关。（SY/T 0045—1999）《原油电脱水设计规范》中规定：在设计时电脱水器操作压力应比操作温度下的原油饱和蒸气压高0.15MPa。通常设计时也按此规范执行，但需要考虑原油工艺处理流程的实际情况，综合考虑确定。

4）电脱水器的处理能力应根据原油乳状液在电脱水器内的停留时间确定。电脱水器的处理能力按下式计算：

V——电脱水器空罐容积，m3/台；

T——选定的含水原油在电脱水器内的停留时间，h。

5）原油乳状液在电脱水器内的停留时间，一般与乳化原油的性质有关。一般的对于轻质、中质原油停留时间为20～40min，重质原油或稠油停留时间不宜超高60min。在设计时最好按电脱试验的数据确定。

6）电脱水器的功率按电破乳时需要加热到的温度和处理液量来确定。

7）电脱水器内电场强度的设计，强电场部分的电场强度设计值一般为0.8～2.0kV/cm；弱电场部分的电场设计值一般为0.3～0.5 kV/cm。

4、电脱水设备选型

电脱水的选型主要是根据电脱水器的容积大小确定的，而原油电脱水器的容积主要取决于原油电脱水器的处理能力、乳化原油处理的难易程度、在电脱水器内的停留时间和台数。

电脱水选型和计算的步骤一般如下所示：

参考文献

[1]冯叔初等编. 油田油气集输设计手册.石油工业出版社，1995

[2]胜利石油管理局勘察设计研究院主编.原油电脱水器设计规范.石油工业出版社，1999.

作者简介

魏远娟（1980-），女，汉族，重庆人，硕士研究生，主要研究方向化工设备应用。