《部分油气水处理工艺简介第一版.docVIP

3 PES聚结填料，聚结式填料 聚结法是把聚结过程和重力分离过程结合于一个单元的加速重力分离方法，有效率高、停留时间短、设备简单等优点。聚结法比重力沉降法有更高的脱水效率，且不需要大尺寸的容器设备，和离心法相比，聚结法的运行成本与维护费用都较低。因此聚结法是一种高效率、低成本的油水分离技术，因此得到了广泛的应用。 聚结分离的机理是：分散相液滴在重力作用下沉降于聚结介质表面，并发生吸附、润湿、碰撞、聚结等过程，使分散相液滴长大形成大液滴或液膜，在重力和流体流动的作用下，液膜或大液滴从聚结介质表面脱除，从而实现分离。 油水分离的聚结填料利用“浅池理论”使油水两相分散体系在流经填料通道的过程中，油滴随着水相流动的同时由于浮力的作用而上浮，当其浮升至上平板下表面后便与板面吸附、聚结，由此产生由轻相所组成的沿平板壁面而向上流动的流动膜，此轻相流动膜流至填料上端就升浮到容器顶部轻相油层之中，从而完成分离过程。 聚结填料由多组特殊结构的填料片组成，一系列填料组交错放置，为流体提供了曲折通道和微倾角，缩短了油滴的浮升高度和时间，增大了油滴的碰撞和聚结表面，有利于板上油膜的上浮并且增强了填料的强度和刚度，从而更快完成油水分离，提高整个装置的油水分离效率。 聚结的过程可以分为以润湿为主和以碰撞为主两种。而当聚结机理为润湿聚结和碰撞聚结同时作用时，聚结效率可大幅度提高。由于规整填料的结构形式大大地改善了碰撞聚结的运行条件，因此聚结机理都是润湿聚结和碰撞聚结并存，聚结效果都十分理想。 8 静电聚结技术 目前我国许多油田已经进入原油开采的后期阶段，产出原油含水量高，乳化严重。油田为提高原油采收率而注入地下的化学物质和为了运输原油而添加到原油中的化学药剂使原油乳状液更加稳定。紧凑型静电聚结器是为应对目前这种情况而开发出来的一种新型高效的乳状液聚结设备。 静电聚结器破乳的最终目的是充分利用Stokes原理，其公式如下： 可见，沉降速度与液滴直径的平方成正比，这也说明了通过静电聚结增加水滴直径的重要性。电场作用下油包水乳状液中水滴的聚结过程分三步进行：首先是液滴之间的相互靠近，接着是液滴间排液及膜的薄化，最后是膜的破裂并发生液滴聚结。在第一步中，液滴相互接近，被一层连续相的膜分隔开来，在高剪切速率下，膜变薄，其速率与液滴直径的平方成反比。当膜达到一个临界厚度时，任何明显的扰动或非稳定行为都会导致它的破裂。膜变薄常常是优先控制的因素。静电聚结使液滴增大的两个最重要的过程是偶极聚结和运移聚结。偶极聚结是由两个水滴间的介电泳吸引力引起的，是发生分散相聚结所必需的条件。运移聚结即是电泳，由水滴带电引起，水滴最初可以因双电层作用而带电。此种聚结多发生于直流电场中。此外，在交流电场中出现的振荡聚结也是液滴增大的重要途径。 静电聚结器效果图如下所示： 10 超声破乳防垢技术 (1) 超声破乳 超声波是物理介质中的一种弹性机械波，和电、磁、光等同样是一种物理能力形式。超声波具有机械振动、空化及热作用。超声波破乳主要是利用机械振动和热作用，这些作用的机理如下： 机械振动作用促使水“粒子”凝聚。油水粒子在机械振动的作用下，产生所谓的“位移效应”，悬浮水“粒子”与原油介质一起振动，由于大小不同的水“粒子”具有不同的相对振动速度，水“粒子”将相互碰撞、粘合，使粒子的体积和重量均增大，最后沉降分离。 机械振动可使原油中的石蜡、胶质、沥青质等天然乳化剂分散均匀，增加其溶解度，降低油－水界面膜的机械强度，有利于水相的沉降分离。 热作用降低油－水界面膜的强度和原油粘度。一方面，边界摩擦使油－水分界处的温度升高，有利于界面膜的破裂；另一方面，原油吸收部分声能转化成的热能，可降低原油的粘度，有利于水“粒子”的油－水重力沉降分离。 国内外研究表明，超声波破乳是一种设备简单、成本低、适应性广的很有发展前途的新型破乳方法。超声波破乳利用声波作用于性质不同的流体介质产生的位移效应来实现油水分离，由于超声波在油中和水中均具有良好的传导性，所以这种方法适用于各种类型的乳状液。在有效条件下, 超声波破乳的效果可以达到化学破乳的水平, 即脱水率可达到60% 以上。另外，超声波和化学破乳剂相结合联合作用时，由于其扩散效应，能提高破乳剂的作用效率，超声波与化学破乳剂相结合用于乳化油脱水，在常规方法不能奏效的情况下有很好的发展前景。 美国BRANSON公司作为全球一流的超声设备生产企业，曾在原油脱水做过大量的研究和实验，并研发了相关工业用超声管道设备，取得了良好的效果。国内现在超声波破乳在工业中应用的实例不多，胜利炼油厂和大港油田有相应的工程实例。 12 CFS旋流气浮 旋流气浮是将加气浮选与旋流分离相结合，在旋流器中引入气体的新型旋