離心分離技術(shù)在乳化油處理中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
一、前言
近年來(lái)，隨著油田開采的深入，為了提高原油采收率，各油田加大了各種新型采油工藝技術(shù)的實(shí)施，有效延長(zhǎng)油田開發(fā)周期，但也造成各種化學(xué)藥劑相互作用，后續(xù)的油水分離難度加大。在化學(xué)藥劑的作用下，原油在沉降罐內(nèi)分為3層，上層為達(dá)標(biāo)原油可以外輸，下層為水層，乳化油就是位于油水界面上的中間過(guò)渡層。乳化油的成分比較復(fù)雜，通常含原油20%～80%，水80%～20%，泥或渣2%～3%，酸、堿或鹽及表面活性劑0.5%，黏度高，是非常穩(wěn)定的乳化油體系，采用常規(guī)的集輸脫水手段難以處理。
二、遼河油田乳化油處理現(xiàn)狀
隨著聯(lián)合站內(nèi)乳化油的增加，原油脫水難度增大。處理原油的傳統(tǒng)方法主要有兩種：一種是采用大罐沉降+電脫水器兩段脫水工藝，將含水原油加熱到一定溫度，并在原油中加入適量的破乳劑，進(jìn)入沉降罐脫除大部分的水，然后經(jīng)二段加熱后進(jìn)入電脫水器脫水。一般情況下，電脫水器運(yùn)行較平穩(wěn)，脫水效果較好，但乳化油進(jìn)入電脫水器后，脫水電流升高，電場(chǎng)破壞，普遍出現(xiàn)電脫水器跳閘或極板擊穿等生產(chǎn)事故，對(duì)油田的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。即使采取加大破乳劑藥量或提高溫度等措施也難以恢復(fù)電場(chǎng)，因此，電脫水器不適于乳化油的處理。
另一種是采取兩段熱化學(xué)沉降脫水工藝，以遼河油田某聯(lián)合站為例，各小站來(lái)油加入適量的預(yù)脫水劑或破乳劑后，經(jīng)一次加熱爐升溫后進(jìn)入一段沉降罐進(jìn)行熱化學(xué)脫水，沉降一定時(shí)間后，低含水原油經(jīng)緩沖罐進(jìn)入二次加熱爐，加熱后進(jìn)入二次沉降罐脫水，二次沉降罐的凈化原油進(jìn)入好油罐，經(jīng)外輸泵外輸。采取該工藝處理后的外輸原油含水達(dá)到5%～10%，極值達(dá)到30%，無(wú)法滿足外輸標(biāo)準(zhǔn)。該站先后采取了藥劑篩選、提高脫水溫度、調(diào)整油水界面、內(nèi)摻稀油等多項(xiàng)措施，均未解決問(wèn)題。
目前，遼河油田多個(gè)采油廠出現(xiàn)過(guò)大量乳化油導(dǎo)致聯(lián)合站脫水系統(tǒng)運(yùn)行部穩(wěn)定、外輸原油不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，普遍采取乳化油進(jìn)乳化油罐，外輸時(shí)摻帶的辦法處理，如果處理不了只能折價(jià)銷售，嚴(yán)重影響油田的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)。因此，乳化油處理已經(jīng)成為制約油田安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的重要因素。
三、離心脫水技術(shù)原理
離心脫水處理工藝是國(guó)際上近期開展的一項(xiàng)研究，隨著國(guó)外阿法拉伐、維斯伐利亞等著名離心機(jī)生產(chǎn)商針對(duì)碟式離心機(jī)的技術(shù)突破，可以生產(chǎn)轉(zhuǎn)鼓直徑在1m以上的大型碟式離心機(jī)，離心脫水處理工藝的應(yīng)用前景也日趨明朗。
碟式離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、碟片和電機(jī)等主要部件組成，其離心轉(zhuǎn)速可以達(dá)到3000～10000轉(zhuǎn)/min。離心脫水原理主要是利用油、水、固相顆粒相互間的比重差，通過(guò)在碟式離心機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中引入離心力，依靠離心力場(chǎng)使比重差擴(kuò)大幾千倍、上萬(wàn)倍。離心機(jī)內(nèi)部包括一組提供分離面積的緊密堆積的圓錐形碟片，盡管在離心機(jī)中的停留時(shí)間在秒的數(shù)量級(jí)上，但是由于離心力作用，可達(dá)到很高的分離度，離心分離機(jī)的分離速度可以比重力下的分離速度高出三個(gè)數(shù)量級(jí)。固相在離心力的作用下被沉降，兩種液相被分離開來(lái)形成兩個(gè)液層，從而實(shí)現(xiàn)固/液/液分離，并在特殊機(jī)構(gòu)的作用下分別排出機(jī)體，整個(gè)進(jìn)料和分離過(guò)程連續(xù)、封閉、自動(dòng)地完成。
四、乳化油離心脫水工藝
以遼河油田某聯(lián)合站為例，說(shuō)明乳化油離心脫水工藝流程。小站來(lái)油（55℃），首先進(jìn)入一段加熱爐加熱至70℃，進(jìn)入沉降罐沉降脫水，之后進(jìn)入二段加熱爐加熱至80～85℃，然后進(jìn)入碟式離心機(jī)，在離心力的作用下，乳化油被處理為三相：含水低于5%的原油進(jìn)入好油罐合格外輸；排出的污水與沉降罐的污水及好油罐的污水一起去污水處理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理；所產(chǎn)生的泥渣進(jìn)入排渣池去污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理。為提高分離效果，在離心機(jī)進(jìn)料口添加化學(xué)破乳劑。
五、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
某聯(lián)合站來(lái)油含水50%左右，20℃時(shí)密度為0.9389g/cm3，蠟含量4.63%，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量31.77%。
5.1 未投加破乳劑試驗(yàn)階段
離心脫水設(shè)備于2012年4月進(jìn)入聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)，5月開始調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)來(lái)油含有蘆葦、塑料布及黃夾克皮等異物，進(jìn)入離心機(jī)后對(duì)設(shè)備損害極大，因此在離心機(jī)前加裝過(guò)濾器1臺(tái)。6月設(shè)備開始正式運(yùn)行。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，來(lái)油含水波動(dòng)較大，導(dǎo)致出油含水不穩(wěn)定，運(yùn)行至2012年6月末，離心機(jī)進(jìn)出口含水沒(méi)有變化，說(shuō)明油水界面已經(jīng)無(wú)法建立，外部觀察，排渣口封不住，出水管出油，溢流口一直出油，因此停機(jī)。
拆機(jī)后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓端面有明顯傷痕，應(yīng)為大塊顆粒聚集渣滓磕傷，返廠處理后，裝機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題依舊。經(jīng)與廠家研究后決定，對(duì)轉(zhuǎn)鼓端面鍍鉻處理，并加強(qiáng)前端過(guò)濾，采用80目過(guò)濾器。
5.2 投加破乳劑試驗(yàn)階段
為提高脫水效果，在離心機(jī)入口投加化學(xué)破乳劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。2012月8月開始進(jìn)入破乳劑投加試驗(yàn)階段。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，投加破乳劑后，出油含水明顯下降，且脫水效果穩(wěn)定，脫水后原油含水低于5%，打開機(jī)器后，鼓內(nèi)殘留少量渣滓，碟片上無(wú)積渣，表明該離心機(jī)可以排除液內(nèi)含有的渣滓，實(shí)現(xiàn)油、水、渣的三相分離。
六、結(jié)論
將碟式分離機(jī)分離原理運(yùn)用在乳化油處理中，通過(guò)調(diào)整離心機(jī)的流量、運(yùn)行參數(shù)等，取得顯著的分離效果。6個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行證明該聯(lián)合站乳化油可以連續(xù)分離，分離后原油含水低于5%，能為聯(lián)合站處理乳化油提供油品分離方面的技術(shù)指導(dǎo)，并對(duì)投產(chǎn)后的生產(chǎn)運(yùn)行提供參考數(shù)據(jù)。
