威尼斯注册送28

威尼斯注册送28

全国客服热线
13140012981

联系大家CONTACT US

威尼斯注册送28
电话:13140012981
传真:0371-67896631
邮箱:tysales@cncuiqu.com
地址:郑州市高新技术开发区西四环228号企业公园10号楼9层

您现在的位置:威尼斯注册送28 > 萃取常识> 液液萃取

液液萃取处理油包水型原油分离的方法

编辑:管理员    发布时间:2016/6/21 16:40:35

液液萃取处理油包水型分离方法

油包水型原油的含水率一般低于30%,美国在20世纪初对这种原油乳状液发明了电脱处理法,处理后的含水率可低于0.5%,并率先实现了电脱法的工业应用.随着三次采油技术的应用及稠油油藏的开采等,乳状液性质变得更为复杂、稳定性增强,脱水的难度不断加大.经过几十年的研究和实践,根据各油田特点,国内外逐步研究发展了“油包水”型原油脱水的其他方法,如超声波、加热、微波、旋流、电脉冲、化学、磁处理等各种类型的脱水方法.下面简要先容各方法的基本原理、研究现状及发展趋势.

1化学法

    化学法是指向原油乳状液中添加破乳剂进行脱水,破乳剂分子驱替油水界面上的天然乳化剂分子,从而改变油水界面性质或者膜强度,使之变得不稳定,然后油水界面被破坏,处于接触膜内的分散相随之释放,实现破乳,是近年来应用较广的一种破乳方法.破乳剂的使用有近百年的历史,目前品种近3000种,按照相对分子质量的大小可分为低分子破乳剂(分子量小于1000)、高分子破乳剂(分子量在1000 ~10 000之间)和超高相子质量破乳剂(分子量大于10 000).国外对破乳剂的研究较早,1914Barnickel (1914)发表了用0.1%的硫酸亚铁溶液在35~60下对原油乳状液(油包水型)破乳的报道.我国研制和使用化学破乳剂较晚,1967年。济南化学所开始了化学破乳剂的合成研究,首次大幅度降低了原油脱出水的含油率。液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

破乳剂在20世纪的发展上,经历了从用量1 g/L减小到10~30 mg/L的变化,分子量也从小增大到目前甚至上百万的量级.到目前为止,在破乳剂研究方法上,摆脱了过去的尝试法,逐步走上了可以理论设计破乳剂分子结构的路线,如改头、换尾、加骨、调重、复配等,研究目标以特殊表面活性剂和高分子破乳剂为重点。通常来说,破乳剂分为油包水型和水包油型原油破乳剂.过去对油包水型破乳剂研究较多,以非离子型聚醚为主,分为聚氧丙烯聚氧乙烯醚、聚脂类、磺酸盐及其醚磺酸盐、环烷酸钠及高碳烷基咪哇琳等,近年来,随着聚合物驱油等油田产出液由油包水型向水包油型转变,破乳剂的研制也从油包水型破乳剂转为水包油型原油破乳剂,这类破乳剂的研究有天然盐水、聚氧乙烯醚破乳剂、磺酸盐、季按聚合物等.随着三次采油的进行,水包油型原油乳状液中往往含有高分子聚合物和表面活性剂,使得破乳剂的研究朝着复配方向发展,如氯化钙加氧化剂(或还原剂)破乳、盐水加多元醇加季馁盐破乳等.伴随着我国稠油破乳脱水难题制约稠油的开发问题,稠油乳状液的破乳将成为破乳剂的研究热点.

2加热法

    对于油包水型乳化液,采用自然沉降分离法虽然能够有效脱出原油中大部分的游离水,但是耗时长、效率低、不能连续工作,且对勃度大、油水密度差异小、含水率低的原油脱水处理基本上无法达到要求.因原油的热容较小,较少的能量就能升温至所需值,故通常采用加热法降低“油包水”型原油乳度、油水界面张力来提高沉降脱水效率.这种加热沉降可做成先加热再进入罐体内沉降,或者集加热器与沉降器于一体做成加热沉降装置(常用于大型油田的油气集输站)(陈晓东等2014),加热沉降装置通常体积庞大,能将原油温度从65提高到110℃,含水率从20%降到10%。液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

在加热沉降法基础上,为了使原油脱水达标,常联合化学药剂协同脱水,这种方法被称作热化学法.即先向乳化液中添加经过筛选的破乳剂,然后利用泵或者管路的流动搅拌,使化学药剂到达油水界面膜上,降低界面膜的表面张力破乳。然后水滴碰撞聚并最终依靠重力沉降。热化学脱水法工艺简单,操作方便,目前在油田上应用较多。但是与电脱法+化学药剂法相比,存在生产成本高,性能不稳定,工艺流程不易密闭等缺点.

3电脱法

    电脱法是考虑到水是一种极性电解质,在电场的作用下会被极化,极化后的水滴在电场引力的作用下移动,发生碰撞聚并,粒径增大。最终克服运动阻力沉降从而实现分离的目的.电场引力F可如下公式表示

 

式中,CD为阻力系数;Pf为连续相豁度;|uv|为水滴与周围流场的相对速度;Ap为水滴的有效横截面积,当F≥f,水滴会相向移动;反之,若电场强度弱、油滴粒径小、原油乳化液豁度大,即F< f,油滴将不会运动.水滴相向运动并以一定的速度碰撞,如果动能足以破坏水滴表面的界面膜,两者便会聚并形成大水滴,粒径得到增大.电脱水器是目前低含水原油脱水使用最普遍的设备,为原油脱水的最后一道工序,通常要求原油含水率低于30%,目前广泛应用在各种炼油厂和油田中。

根据电脱水的结构设计供电方式的不同,可大致分为4:常规交流电脱分离器、常规交直流电脱水器、鼠笼式平流电脱水器、以及高速原油电脱分离器,目前,为了扩容需求,电脱技术在进入21世纪以后出现了新的发展方向,即多种技术联合使用,如紧凑型静电预聚结器+离心分离或者重力沉降等,在紧凑型静电预聚结器中,水滴从乳化态的小颗粒状态变化为聚并后的大颗粒,这样能提高后续离心分离或者重力沉降的效率。电脱水器的发展围绕着增大处理范围进行,发展绝缘电极以增大含水率处理范围及降低电耗;加强研究高频脉冲电脱水装置以期解决复合驱产出液的脱水难题;将离心分离、微波、超声波等技术与电脱技术相结合以期达到联合破乳减少破乳剂用量,优化供电频率和电压以减少电站负载等成为目前的迫切需求。液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

4超声波法

    超声波法分离油包水型原油乳化液主要依靠超声波是弹性机械波,具有机械振动和热作用功能,在使原油介质和水滴一起振动的过程中,水滴相互碰撞、粘合,粒径增大.同时,振动降低了油水界面膜的强度,有利于破乳.此外,超声波的热作用也可降低原油戮度.相对于其他方法,超声波法能降低破乳温度,减少加热设备和能耗

超声波法原油破乳脱水方法的影响因素较多,如声强、超声波频率、辐射时间、温度、沉降时间、原油勃度等.国外在20世纪80年代对超声波法就有研究.辛格对油包水型原油乳状液进行超声波法与热沉降法进行了对比研究,发现常温下超声波作用80分钟后,最大脱水率为75.3%,而用热沉降恒温在80℃以内两个小时后,最大脱水率不超过50%,说明超声波法分离油包水型原油乳状液比热沉降方法要好。此外,超声波法能够强化原油破乳脱水,某企业开发的超声波原油脱水处理装置在1980年代进行了工业试验,取的了良好的效果。国内方面,孙某等的研究表明,超声波法相对于自然沉降能降低含水率,尤其是与化学破乳剂协同使用时,能降低破乳温度,减少化学破乳剂用量。具有良好的应用前景,但超声波的破乳机理还有待进一步深入,目前还缺乏大范围的工业化设备.液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

5微波辐射法

    微波是频率约在300 MHz ~ 300 GHz的电磁波,能产生高频(每秒数亿次)交变电场,极性分子在电磁场作用下产生偶极转向极化,这种偶极转向极化与交变电场不同步使内能转变为热能,体系温度迅速升高,最终微波能转化为热能.所以微波辐射法实质上还是一种间接的加热法,但与传统的加热法相比,具有速度快、均匀、没有温度梯度和滞后效应等优点.

由于乳化液里水滴中溶解油酸碱盐离子具有极性,极性分子在电磁场作用下振动旋转,加上微波热效应戮度降低,最终导致水滴界面膜强度减弱或破裂聚并沉降,从而达到脱水的目的.国内对于这种方法的研究主要是针对稠油脱水,毛燎原(2006)等的研究表明,虽然微波辐射脱水法具有很多优点,但是微波辐射稠油脱水率低(最大70%),辐射时间以及分离时间长、所需压力高等缺陷,部分学者甚至采用加盐协助稠油微波辐射脱水研究,并取得了一些成果.目前,该方法在部分国家已经投入工业应用.

6磁处理法

    磁处理法主要利用磁场对分子间色散力的作用,因为原油中蜡晶分子是非极性分子,在外加磁场下,蜡晶分子瞬时偶极矩能够精准的同相位,从而分子间色散作用较强,蜡晶聚结,并释放出吸附的液态烃馏分油,使原油中石蜡颗粒减少,液态烃馏分增加,原油薪度下降,从而有利于原油破乳。液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

磁处理技术在20世纪80年代应用在原油的防蜡、降薪、输油防垢等领域(宋金璞等2001),在油水分离领域的应用还在起步阶段.研究发现,在磁通密度为O.IOT时,原油的脱水率为11.7%,废水中含油率可下降91%,显示磁处理法在低含水原油脱水方面一般可作为辅助手段进行脱水,其在污水处理方面更有发展前景

7生物法

    生物法是利用微生物消耗表面活性剂,从而破坏油水界面膜或者是培养某种分泌具有表面活性剂的生物来进行破乳脱水.1983年,国外有报道称污泥诺卡氏杆菌、何氏汉逊酵母的产物麟酞甘露聚糖及其他多糖均对油包水型乳化液具有破乳能力,国内对生物法的研究起步较晚,直到20世纪90年代才有相关文献。液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

近年来,随着注聚采油和三次采油等的进行,产出液乳化严重,含有大量的乳化石油污染物,给污水处理增加了很大的困难,而生物法具有使用量低、脱水快、脱水效率高、可降解性、对环境无害等优点,在原油脱水、污水处理有着广泛的应用前景。但是,目前对生物法的研究还不成熟,使用费用高,进一步的研究重点可能是高效、适应性强、低价的生物破乳剂。

8其他方法

对于油包水型原油脱水的其他方法如过滤法、旋流法、磁处理法等研究的较少,旋流油水分离法的设备主要是旋流器,旋流器分为静态和动态两种,静态旋流分离器分离低含水原油因压降大、运行费用高,至今尚未在此领域获得实际应用,动态旋流器原油脱水技术仍处在研究阶段;过滤法利用固体吸附剂作为过滤材料,使油包水型乳化原油流过装有过滤材料的过滤柱,因固体吸附剂的选择吸附性使水滴被吸附从而净化原油,这种分离方法因压降大、处理量小、反冲洗过程容易污染环境,基本上在低含水原油脱水上没有大规模的应用,相关方面的研究也较少

9水包油型分离方法

水包油型乳化液一般是指含水率高于70%.分离的方法主要包括重力沉降法、化学法、离心分离法、重力惯性法、稀油掺混法,以及不同方法的复合应用等.

10重力沉降法

    重力沉降法主要是指依靠多相介质间所受的重力不同,而实现多相分离过程的方法.其主要工作部件是重力式分离器,当多相介质进入分离器后,由于密度不同因此产生重力差,进而使密度较重相在重力作用下发生沉降,因而从密度较轻相中析出,从而完成多相分离任务.在油田上常见的重力式分离器主要包括:卧式(或立式)除油罐、斜板隔油池、粗粒化(聚结)除油罐等.液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

    图2是典型的卧式三相分离器示意图,它的工作原理为:混合液体由入口管进入分离器罐体后。流体的流向、流速突然发生改变,使气液得以初级分离.在重力作用下液相流体流入分离器的集液室,气相则在集液室上部运动.在罐体内停留足够的时间后,气相中夹带的较大液滴在重力作用下直接下沉进入集液室,其他少量雾状液滴经除雾器聚并成较大液滴后流入集液室;同时,集液室内的混合液体中残留的少量气体上升至液面并进入气相,油水两相在重力作用下得到了分层,水相沉入分离器的底部并从排水口流出,油相经由液面控制器控制的油阀流出分离器,从而达到了三相分离的目的.由颗粒的沉降运动可知,分离效率与混合液体在罐内的停留时间密切相关,而停留时间又取决于罐体体积和液体的流动速度,故在油田上为了提高分离效率,卧式分离器的体积一般都较大.

  

    1904年,根据实践经验提出了“浅池理论”,即在重力沉降过程中,分散相液滴的沉降效果是以颗粒的运动速度与池子面积为函数来衡量的,与池深、沉降时间无关,因此提高隔油池的处理能力有两个途径:扩大沉降面积、提高沉降速度。在此基础上发展起来的隔油池有平板式隔油池和斜板式隔油池,而平板式隔油池具有截留的油滴粒径大、处理效率低、占地面积大等缺点.斜板式隔油池是在隔油池内倾斜布置平行板组或波纹板组,除油效果得到了显著改善.常见的斜板式分离装置有多层平行板型分离器、倾斜波纹平行板型分离器和多层倾斜双波纹峰谷对置型分离器等。液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

    图3为波纹斜板式隔油池,其主要构件为多层波纹形板所构成的斜置波纹板组.高含水的混合液在板与板间的平行流道中流动,在浮力作用下油滴上浮,在板下聚集并沿余}板移动.细小油滴可聚并成大油滴而加速分离这种斜板式隔油池可将粒径为60μm的油滴分离出去,但由于隔油池的原理仍是基于密度差异.油的去除效率仅能达到70%~80%左右.

 

 

 

 

11离心分离法

    离心分离法的主要机理是运用离心力代替重力,实现两相或多相的分离任务.而按照发生离心力的方式不同.又可分为水力旋流技术和螺旋管技术等.其中水力旋流技术,是通过流动或机械引起的转动而将离心力赋r不相溶的两种介质而使其分离的一种技术.其主要分离设备依赖水力旋流器.而离心力是使颗粒产生沉降的主要动力,其大小为

 

 

式中的离心加速度rw?代替了重力沉降中的重力加速度g来描述颗粒的沉降特性。应当注意,离心加速度是沿半径:方向作用的,而且是:的函数,通常,油水的离心分离需要在旋流器内进行.在旋流器内,流体的运动是复杂的三维旋转运动,流体的这种旋转运动也称为旋涡运动.旋流器内流体混合液的分离过程,就是流体旋涡产生、发展和消散的过程.液液萃取处理油包水型原油分离的方法|油水分离设备|液液萃取|萃取设备|原油分离的方法|油水分离处理技术

    国际上利用水力旋流器进行油水分离兴起于20世纪的80年代,而国内油田于20世纪90年代初开始引进水力旋流器并用于油水分离.由于离心分离可大大提高颗粒沉降速度,对于两相密度差较小和分散颗粒直径较小的混合液,均有较好的分离效果.4为液一液水力旋流器结构示意图,主要由旋流器入口、柱段、锥段、底流口和溢流口组成.水力旋流器分离原理及过程为:待分离油水混合液通过切向入口进入旋流器体,形成高速旋转流场,利用油水之间的密度差异,重质相水被甩向边壁,螺旋向下运动并从底流口流出,而轻质相油则在旋流器中心附近形成油核,从上部的溢流口流出,从而达到油水分离的目的.水力旋流器具有体积小、重量轻、分离效率高、无运动部件、易于维护等优点,是近年来陆上和海上油田重点推广应用的油水分离设备,但水力旋流器也存在对几何结构参数敏感,如果参数设计不当,旋流器内强旋流场容易使油滴破碎乳化而恶化分离过程.同时,水力旋流器对来液流量和性质要求相对稳定、通用性差、自控水平要求高等缺点.

 

 

    另外一种螺旋管分离技术可追溯于人们最初对于高效换热的需求.但随着对其深入研究,发现螺旋管中油水由于密度差的原因,在旋转流动过程中具有相分布不均等特点,因此可将螺旋管用来进行高含水的油水分离。基本原理是油水混合液在螺旋管流动过程中受离心力作用使密度较大的水相移向螺旋管的外侧,密度较小的油相移向螺旋管的内侧,流动状态稳定后,在螺旋管外侧壁面开凿小孔将水相放出,进而达到油水分离的目的(如图5所示).螺旋管型分离器具有占地面积小、处理速度快、分离效率高等优势,但是螺旋管道分离器具有压降大、处理量低等缺点阻碍了其大范围的工业化应用

 

 

声明:

1、本文系本网编辑转载,并不代表本网站赞同其观点及对其真实性进行负责、考证。

2、如本文涉及其作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系,大家将在第一时间进行相应处理!

 

XML 地图 | Sitemap 地图