一种老化油脱水装置及方法与流程

本发明涉及石油加工领域，特别涉及一种老化油脱水装置及方法。

背景技术：

油田的原油开采进入中后期后，采出液中含水率逐渐升高，同时原油产量逐渐降低。为了提高原油采收率、保证原油产量，通常向油井内加入各种化学驱油剂，化学驱油剂在提高原油采收率、保证原油产量的同时，也容易使原油老化，即使原油形成稳定的、不易破乳的乳状液(即老化油)。在对油田开采出的原油进行脱水处理时，其中的老化油容易沉积在沉降罐、电脱水器等脱水设备内，降低原油脱水设备的利用率，而且老化油中的水分易使电脱水器出现电场不稳定或倒电场现象导致电脱水器无法运行，也提高了原油脱水成本。因此，提供一种老化油脱水装置以对老化油进行脱水处理是十分必要的。

现有技术提供了一种老化油脱水处理装置，包括：第一正相破乳剂加药罐、第一加药泵、混相器、输送泵、一级旋流器、第二正相破乳剂加药罐、第二加药泵、反相破乳剂加药罐、第三加药泵、二级旋流器、三级旋流器、净化油管线、排水管线。

通过老化油输送管线将老化油输送至混相器，输送过程中，通过第一加药泵将第一正相破乳剂加药罐中的破乳剂加入老化油输送管线中，使老化油与破乳剂在混相器内充分混合，进行破乳处理，使油水初步分离。然后，通过输送泵将破乳处理后的老化油输送至一级旋流器，通过一级旋流器分离出上层原油和含油污水。通过第二加药泵将第二正相破乳剂加药罐中的破乳剂加入到上层原油中，上层原油与破乳剂在三级旋流器中进行深度油水分离，得到的油相部分进入净化油管线，水相部分进入排水管线。通过第三加药泵将反相破乳剂加药罐中的反相破乳剂加入到含油污水中，含油污水与反相破乳剂在二级旋流器中进行深度油水分离，得到的油相部分进入净化油管线，水相部分进入排水管线。通过老化油脱水处理装置对老化油进行脱水处理后，可以使老化油的含水率降至5％左右。

发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：

通过现有技术提供的老化油脱水处理装置对老化油进行脱水处理后，老化油的含水率仍无法达到原油含水率小于0.5％的使用要求。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种能够将老化油的含水率降至0.5％以下的老化油脱水装置及方法，具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种老化油脱水装置，所述装置包括：

壳体，内腔通过隔板划分为上部依次连通的加热破乳区、沉降脱水区、精选达标区，通过溢流口与所述精选达标区连通的外排泄油区。

所述加热破乳区内设置有与导热油炉连接的第一导热油管，顶部设置有老化油入口和水蒸气出口，底部设置有第一出油口。

所述沉降脱水区内设置有水蒸气输送管线，下部侧壁上设置有与所述第一出油口连通的进油口，侧壁所在的所述隔板上设置有第二出油口，底部设置有排水口；所述第二出油口通过出油管线与所述精选达标区连通，所述水蒸气输送管线的入口与所述水蒸气出口连通，出口与排水管线连接。

所述精选达标区内设置有与所述导热油炉连接的第二导热油管。

所述外排泄油区底部设置有净化油出口。

具体地，作为优选，所述加热破乳区的顶部设置有压力表，底部设置有第一温度检测元件。

具体地，作为优选，所述第一导热油管上设置有防爆沸材料层。

具体地，作为优选，所述加热破乳区和所述精选达标区内均设置有浮球液位计。

具体地，作为优选，所述沉降脱水区内设置有油水界面仪。

所述沉降脱水区的底部向下延伸，以延长老化油在所述沉降脱水区内的沉降脱水时间。

具体地，作为优选，所述精选达标区底部设置有第二温度检测元件。

具体地，作为优选，所述外排泄油区设置在所述沉降脱水区和所述精选达标区之间。

所述精选达标区与所述外排泄油区之间的所述隔板上设置有所述溢流口。

或者所述精选达标区与所述外排泄油区之间的所述隔板的高度小于其他所述隔板的高度，并以所述精选达标区与所述外排泄油区之间的所述隔板的顶部作为所述溢流口。

具体地，作为优选，所述精选达标区的顶部设置有安全阀接口和放空接口。

第二方面，本发明实施例提供了一种利用上述装置进行老化油脱水的方法，所述方法包括：

使老化油经过老化油入口进入加热破乳区，由第一导热油管加热，直至得到水蒸气和加热破乳处理后的老化油，所述水蒸气经水蒸气出口进入水蒸气输送管线，最后输送至排水管线，所述加热破乳处理后的老化油经第一出油口、进油口进入沉降脱水区。

进入所述沉降脱水区的老化油经沉降脱水处理后，得到油相部分和水相部分，所述水相部分从排水口排出，所述油相部分经第二出油口和出油管线进入精选达标区。

进入所述精选达标区的老化油由第二导热油管加热，直至得到水蒸气和净化油，所述水蒸气经所述水蒸气出口排出，所述净化油经溢流口进入外排泄油区，再由净化油出口排出。

具体地，作为优选，老化油在所述加热破乳区内的加热温度为113-117℃，加热时间为10-15min，在所述沉降脱水区内的沉降脱水时间为5-10min，在所述精选达标区内的加热温度为115-120℃，加热时间为10-15min。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的老化油脱水装置，通过隔板将壳体内腔划分为上部依次连通的加热破乳区、沉降脱水区、精选达标区、外排泄油区。通过加热破乳区对老化油进行加热，使老化油中的水分被蒸出，实现老化油的第一次油水分离，使老化油中的含水率降至10％-15％。经加热破乳区处理后的老化油进入沉降脱水区，通过沉降脱水区对老化油进行沉降脱水处理，使老化油中的油水分层，实现老化油的第二次油水分离，使老化油中的含水率降至5％-10％。经沉降脱水区处理后的老化油进入精选达标区，通过精选达标区对老化油进行再次加热，使老化油中的水分被进一步蒸出，实现老化油的第三次油水分离，使老化油中的含水率降至0.5％以下，得到可以直接使用的净化原油。该老化油脱水装置中对于老化油的油水分离处理均为物理过程，不会对环境造成污染，符合安全环保的要求，同时由于不添加化学药剂而具有成本低廉的优势。可见，本发明实施例提供的老化油脱水装置，能够将老化油的含水率降至0.5％以下，且安全环保、成本低廉、使用方便，适于规模化推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的老化油脱水装置的结构图。

附图标记分别表示：

1壳体，

101隔板，

102加热破乳区，

1021老化油入口，

1022水蒸气出口，

1023第一出油口，

103沉降脱水区，

1031进油口，

1032第二出油口，

1033排水口，

104精选达标区，

105外排泄油区，

1051净化油出口，

2第一导热油管，

3第一温度检测元件，

4防爆沸材料层，

5水蒸气输送管线，

6第二导热油管，

7第二温度检测元件，

8压力表，

9浮球液位计，

10油水界面仪。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种老化油脱水装置，如附图1所示，该装置包括：壳体1，内腔通过隔板101划分为上部依次连通的加热破乳区102、沉降脱水区103、精选达标区104、通过溢流口与精选达标区104连通的外排泄油区105。

加热破乳区102内设置有与导热油炉连接的第一导热油管2，顶部设置有老化油入口1021和水蒸气出口1022，底部设置有第一出油口1023。

沉降脱水区103内设置有水蒸气输送管线5，下部侧壁上设置有与第一出油口1023连通的进油口1031，上部侧壁上设置有第二出油口1032，底部设置有排水口1033；第二出油口1032通过出油管线与精选达标区104相连通，水蒸气输送管线5的入口与水蒸气出口1022连通，出口与排水管线连接。

精选达标区104内设置有与导热油炉连接的第二导热油管6。

外排泄油区105底部设置有净化油出口1051。

下面对本发明实施例提供的老化油脱水装置的工作原理进行说明：

首先，使老化油经过老化油入口1021进入加热破乳区102，由第一导热油管2加热至113-117℃，加热时间为10-15min，得到水蒸气和热破乳处理后的老化油。水蒸气经水蒸气出口1022进入水蒸气输送管线5，最后输送至排水管线，加热破乳处理后的老化油经第一出油口1023、进油口1031进入沉降脱水区103。

进入沉降脱水区103的老化油经过5-10min的沉降脱水处理，得到油相部分和水相部分。水相部分从排水口1033排出，油相部分经溢流口进入精选达标区104。

进入精选达标区104的老化油由第二导热油管6加热至115-120℃，加热时间为10-15min，得到水蒸气和净化油，水蒸气经水蒸气出口1022排出，净化油经溢流口进入外排泄油区105，再由净化油出口1051排出。

通过本发明实施例提供的老化油脱水装置对老化油进行脱水处理后，得到的净化油含水率低于0.5％，能够直接作为原油进行后续加工或使用。

本发明实施例提供的老化油脱水装置，通过隔板101将壳体1内腔划分为上部依次连通的加热破乳区102、沉降脱水区103、精选达标区104、外排泄油区105。通过加热破乳区102中的第一导热油管2对老化油进行加热，使老化油中的水分被蒸出，实现老化油的第一次油水分离，使老化油中的含水率降至10％-15％。通过沉降脱水区103对老化油进行沉降脱水处理，使老化油中的油水分层，实现老化油的第二次油水分离，使老化油中的含水率降至5％-10％。通过精选达标区104中的第二导热油管6对老化油进行再次加热，使老化油中的水分被进一步蒸出，实现老化油的第三次油水分离，使老化油中的含水率降至0.5％以下，得到可以直接使用的净化原油。该老化油脱水装置中对于老化油的油水分离处理均为物理过程，不会对环境造成污染，符合安全环保的要求，同时由于不添加化学药剂而具有成本低廉的优势。可见，本发明实施例提供的老化油脱水装置，能够将老化油的含水率降至0.5％以下，且安全环保、成本低廉、使用方便，适于规模化推广应用。

具体地，老化油脱水装置的壳体1内腔通过隔板101划分为加热破乳区102、沉降脱水区103、精选达标区104、外排泄油区105，以通过不同的区域对老化油进行相对独立的处理，保证每个区域的油水分离效果。加热破乳区102、沉降脱水区103、精选达标区104、外排泄油区105的上部互相连通，以使各区域中因加热而产生的水蒸气均能够通过加热破乳区102顶部的水蒸气出口1022排出，简化壳体1的结构。壳体1的底部设置有若干个支柱，以对壳体1进行支撑，使壳体1保持平稳。

其中，加热破乳区102和精选达标区104是通过加热方式进行油水分离的。通过第一导热油管2和第二导热油管6与老化油之间的热交换，对老化油进行加热。第一导热油管2和第二导热油管6均与导热油炉连接，壳体1的左端和右端分别设置有导热油进口和导热油出口，与便于第一导热油管2和第二导热油管6中导热油的输送。

第一导热油管2和第二导热油管6均可以为u型加热管束，通过u型加热管束增加加热面积，以对加热破乳区102和精选达标区104中的老化油进行充分加热。可以通过调节第一导热油管2和第二导热油管6的换热面积，以及其中导热油的流量，来调整第一导热油管2和第二导热油管6的加热温度，使加热破乳区102和精选达标区104中的老化油达到并保持在预定温度。

u型加热管束的直线形管段上还设置有导流板，导流板交错设置，在不影响老化油流动的基础上，使老化油沿导流板之间的间隙呈蛇形流动，以使老化油与u型加热管束之间的换热更加充分、均匀，尽快将老化油加热至预定温度。

为了及时了解加热破乳区102和精选达标区104中老化油的温度，加热破乳区102的底部设置有第一温度检测元件3，精选达标区104的底部设置有第二温度检测元件7，第一温度检测元件3和第二温度检测元件7均为电热偶。电热偶是一种常用的测温元件，它能够直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)将温度数值显示出来。如附图1所示，第一温度检测元件3可以为多个，均匀分布在加热破乳区102的底部，以对整个加热破乳区102的温度进行全面检测，保证加热破乳区102的老化油被均匀加热。当第一温度检测元件3检测到的温度超出预定范围时，可以通过改变导热油的流量来调整加热破乳区102的温度，从而使加热破乳区102的温度保持在预定范围，保证油水分离效果。同理，多个第二温度检测元件7也均匀分布在精选达标区104的底部，以保证精选达标区104的老化油的脱水效果。

加热破乳区102的顶部设置有压力表8，通过压力表8对加热破乳区102的压力进行检测，便于操作人员及时发现加热破乳区102中存在的问题，避免加热破乳区102内压力过大而产生危险，保证加热破乳区102的安全。

加热破乳区102的第一导热油管2上还放置有防爆沸材料层4。防爆沸材料层4中的防爆沸材料为防爆沸石，其成分为硅酸铝钾盐。防爆沸石也可以用瓷片等其他具有微孔的材料代替。老化油在加热破乳区102第一次被加热，且此时老化油的含水率较高，当加热到115-120℃时，老化油中的水沸腾，容易引起爆沸，造成安全隐患。在第一导热油管2上放置防爆沸石后，利用防爆沸石中的微孔凝聚水蒸汽，使其成为气泡浮出老化油的表面，防止老化油内部形成过热区域而导致爆沸，从而保证老化油在加热破乳区102的安全升温。

由于加热破乳区102、沉降脱水区103、精选达标区104、外排泄油区105的上部互相连通，为了避免某一区域的老化油从隔板101的顶部流入其他区域，需要对老化油的液面高度进行控制。加热破乳区102和精选达标区104内均设置有浮球液位计9。通过浮球液位计9对加热破乳区102和精选达标区104中老化油的液面高度进行测量，保证老化油的液面高度低于所在区域的隔板101高度。通过排出老化油可以对加热破乳区102和精选达标区104中的液面高度作出及时调整，避免老化油液面过高而误入其他区域，导致老化油脱水过程紊乱，不利于老化油脱水过程的进行。

老化油脱水装置的壳体1上还设置有视窗，以便于操作人员对老化油脱水装置中老化油的液面进行观察，以及时作出调整。

沉降脱水区103用于对老化油进行第二次油水分离处理，利用油的密度小于水的特点，使油水自然沉降分层，实现油水分离。沉降脱水区103内设置有油水界面仪10，用于对沉降脱水区103内老化油的油水界面进行测定，保证油水界面在第二出油口1032的高度以下，避免沉降脱水区103内的水相部分流入精选达标区104，影响老化油的脱水效果。壳体1上设置有油水界面仪10接口，用于容纳油水界面仪10的连接电线等。

沉降脱水区103的底部向下延伸，以延长老化油在沉降脱水区103内的沉降脱水时间。具体地，如附图1所示，沉降脱水区103的底部向下延伸出一节，使整个老化油脱水装置的外壳成为一个t形。通过深度较大的沉降脱水区103增加老化油从进油口1031到第二出油口1032之间的距离，延长老化油在沉降脱水区103内的沉降脱水时间，以使老化油获得更好的油水分离效果。

为了进一步优化沉降脱水区103内老化油的油水分离效果，沉降脱水区103内设置有水蒸气输送管线5，加热破乳区102中分离出的水蒸气会经过水蒸气输送管线5排出，利用这部分水蒸气的余热，对沉降脱水区103中的老化油进行加热，使老化油保持在较高的温度，提高老化油中油和水的分离效率。为了增加水蒸气输送管线5与老化油之间的换热面积，水蒸气输送管线5为螺旋盘管换热器，以充分利用水蒸气的余热对老化油进行加热。

经沉降脱水处理后的老化油进入精选达标区104进行第三次油水分离处理，如附图1所示，为了使老化油中的水分充分蒸出，外泄排油区105设置在沉降脱水区103和精选达标区104之间，老化油从精选达标区104的左端进入，在导流板的引导下，流向精选达标区104的右端，然后再流回左端，从溢流口进入外排泄油区105。老化油在精选达标区104内的流动路径延长了老化油在其中的停留时间，并使老化油与第二导热油管6充分接触，从而使老化油中的水分更容易被蒸出。

其中，精选达标区104与外排泄油区105之间的隔板101上设置有上述溢流口，以使精选达标区104中的老化油能够进入外排泄油区105，保证净化油的输出。溢流口所在的高度应位于隔板101的中部或中上部，以使精选达标区104中处于上层的、质量较好的净化油流入外排泄油区105，提高净化油的品质。

或者精选达标区104与外排泄油区105之间的隔板101的高度小于其他隔板101的高度，并以精选达标区104与外排泄油区105之间的隔板101的顶部作为溢流口，从而简化老化油脱水装置的结构。当精选达标区104内的老化油液面高于该区域隔板101的高度时，老化油自动溢流到外排泄油区105。精选达标区104内老化油中的杂质会沉积到壳体1的底部，壳体1的底部设置有排污口，用于排出这些杂质。而精选达标区104内处于较高液位的老化油含有的杂质则较少，因此，溢流出的老化油更为纯净，从而使最后得到的净化油具有更好的品质。

精选达标区104的顶部还设置有安全阀接口和放空接口。安全阀接口用来安装安全阀，以应对老化油脱水装置遇到的紧急情况。例如由于老化油含水率过高而发生暴沸时，壳体1内的瞬时蒸汽压力过高，出现冲塔现象，这会对设备安全稳定运行构成威胁，此时需要通过安全阀及时泄压，因此需要在壳体1的顶部设置安全阀接口。放空接口可以用来连接放空管线、吹扫装置等。在设备检修时，可以通过吹扫装置将壳体1内可能存留的可燃气体排出，在设备工作时，可以通过吹扫装置将壳体1内的蒸汽吹走，提高老化油的脱水效率。

老化油脱水装置的壳体1上部和下部还设置有人孔，便于操作人员进入老化油脱水装置的内腔中，对老化油脱水装置进行维护和检修。

第二方面，本发明实施例提供了一种利用上述装置进行老化油脱水的方法，该方法包括：

使老化油经过老化油入口1021进入加热破乳区102，由第一导热油管2加热，直至得到水蒸气和加热破乳处理后的老化油，水蒸气经水蒸气出口1022进入水蒸气输送管线5，最后输送至排水管线，加热破乳处理后的老化油经第一出油口1023、进油口1031进入沉降脱水区103。

进入沉降脱水区103的老化油经沉降脱水处理后，得到油相部分和水相部分，水相部分从第一排水口1033排出，油相部分经第二出油口1032和出油管线进入精选达标区104。

进入精选达标区104的老化油由第二导热油管6加热，直至得到水蒸气和净化油，水蒸气经水蒸气出口1022排出，净化油经溢流口进入外排泄油区105，再由净化油出口1051排出。

本发明实施例提供的老化油脱水方法，通过加热破乳区102、沉降脱水区103、精选达标区104对老化油进行三次油水分离，从而提高了老化油的脱水效果，保证处理后得到的净化油中含水率低于0.5％。

老化油在加热破乳区102内的加热温度为113-117℃，在精选达标区104内的加热温度为115-120℃。可以理解的是，由于水的沸点低于油，因此，当老化油被加热至100℃以上时，油水混合物容易发生爆沸，引发危险。而本发明实施例提供的老化油脱水方法，通过将老化油脱水的临界温度设置为113-120℃，优选为115℃，并通过在第一导热油管2上设置防爆沸材料层4，有效阻止了老化油中水的爆沸，从而使老化油能够在113-120℃安全脱水，突破了不能通过油水共热实现脱水的观念，通过物理方法实现了将老化油的含水率降低至0.5％以下，节约了脱水成本，达到了绿色环保的要求。

为了提高老化油的脱水效率，同时保证老化油的脱水质量，老化油在加热破乳区102的加热时间为10-15min，在沉降脱水区103的沉降脱水时间为5-10min，在精选达标区104的加热时间为10-15min，总共的脱水处理时间控制在30-35min为宜。

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