微波技术在原油脱水中的应用

1、 CONTENTS 原油和地层水共存于同一封闭的地质构造 中,开采过程中，原油中会含有水分。另 外目前的注水开采原油的办法也使得采出 的原油水含量剧增。 李萍，毛燎原采用钠盐强化微波辐射高稠原油脱水的研究J精细石油化工，2008，25(2)：2528 1 1 原油脱水的背景原油脱水的背景 陈思奇, 张嘉兴, 李欣洋,等. 原油脱水方法综述J. 当代化工, 2016(8). （1）游离水 在油中呈悬浮状态,常温下用简单的沉 降法短时间内就能从油中分离出来。 （2）乳化水 水分散在油中，简称油包水型乳状液。 原油中水的存在形式：游离水和乳化水 朱玉龙, 田义斌, 秦一鸣,等. 微波技术在石油化工行

2、业中的应用进展J. 当代化工, 2014(5):870-872. 原油含水的危害: 储运浪费，设备增 加 水中多数含有盐类, 加速了设备、容器 和管线的腐蚀 水在石油外炼制过 程中会急速汽化膨 胀，导致压力上升 影响炼厂正常操作 脱水预处理脱水预处理 化学破乳脱水 重力沉降脱 水 离心力脱水 电脱 水 不易维持稳定的高强度 电场，且很可能导致安 全事故 药剂用量大，会改变原 油的原有性能而且不易 回收 脱水速度要远高于重力 沉降法，但是成本太高 寻找一种高效、洁净、节能、环保的原油脱水技术 2 2 原油脱水的常用方法原油脱水的常用方法 分离速度慢，只能分离 游离态的水，且其消耗 时间也比较长

3、陈思奇, 张嘉兴, 李欣洋,等. 原油脱水方法综述J. 当代化工, 2016(8). 原油脱水方法原油脱水方法 刘惠玲，等微波脱水技术J油气地面工程，1992，11(4)：2325 微波辐射不同于传统的热传导加热方式,它是由内向外进行加热,能使物质在较短时 间内提升较高温度,并能产生强电磁场,使极性分子在强电磁场下高速运动,从而破坏 油水界面膜,达到破乳效果。 双电层主要依赖于油水界面膜的存在，微波辐射加 热后破坏了油水界面膜，则其油水界面的Zeta电位 降低，水滴相互之间的静电斥力的大小降低，从而 增大了水滴间的聚并能力。 3 3 微波微波加热加热原油脱水的原理原油脱水的原理 4 4 微波加

4、热与水浴加热高含水原油脱水效微波加热与水浴加热高含水原油脱水效果对比果对比 将含水原油分别经400W功率微波辐射加热和水浴加热到相同温度。 微波辐射加热后的原油脱水速率比水浴加热脱水速率要快，在很短的时间里已经 沉降了大部分的水，并且其最终的脱水量高很多。 图1 微波辐射加热与水浴加热含水原油脱水速度曲线 刘梦绯, 戴静君, 毛炳生. 微波辐射加热高凝油脱水研究J. 北京石油化工学院学报, 2010, 18(1):1-5. 经微波处理后的含水原油立即就可以看到水层的出现，油水分离更加彻底，原油只有少 量的挂壁现象，脱出的水含油量很低。 结论：微波辐射加热原油脱水较传统加热方式更高效 刘梦绯,

5、戴静君, 毛炳生. 微波辐射加热高凝油脱水研究J. 北京石油化工学院学报, 2010, 18(1):1-5. 图2 水浴与微波分别于50加热后的含水原油脱水对比 5 5 微波原油脱水的影响因素微波原油脱水的影响因素 胡同亮, 李萍, 张起凯,等. 微波辐射法原油脱水的研究J. 炼油技术与工程, 2003, 33(2):6-8. 含水量测定仪 测定原油含水 量 原油中加入蒸 馏水配成一定 水含量的油样 移入微波反应 釜SH9402进 行脱水实验 a a 原油性质及时间的影响原油性质及时间的影响 b b 压力的影响压力的影响 c c 功率的影响功率的影响 d d 含水率的影响含水率的影响 图3 油

6、样脱水率与微波辐射时间的关系 a a 原油性质及时间的影响原油性质及时间的影响 结论1 ：不同产地的原油，由于其性质差异较大，油样的脱水率随微波辐射时间 的变化趋势不尽相同。 结论2 ：微波辐射时间太短或过长，都不利于破乳脱水。 胡同亮, 李萍, 张起凯,等. 微波辐射法原油脱水的研究J. 炼油技术与工程, 2003, 33(2):6-8. 图4 油样脱水率与微波系统恒压值的关系 b 压力的影响压力的影响 结论：三种油样的脱水压力在0.5MPa时最好。 微波系统恒压值在0.5MPa 以前时, 随着压力的增大，系统的温度升高,油的粘度降低, 油水 的密度差增大，且内相水滴吸收更多的微波能量而膨胀

7、，这有利于原油乳状液的破乳以及 水滴的聚结, 因而, 脱水率呈上升趋势； 恒压值在0.5MPa 以上时, 系统的温度过高,分子运动过于剧烈, 反而不利于原油乳状液的破 乳脱水 胡同亮, 李萍, 张起凯,等. 微波辐射法原油脱水的研究J. 炼油技术与工程, 2003, 33(2):6-8. c 功率的影响功率的影响 结论：上述油样微波辐射功率为375 W 时最好。 微波功率存在最佳值，功率太小，达不到破乳的要求，脱水率不高；功率过大， 高频 变化的电磁场强烈的振荡作用不利于微小水滴的聚结，并且使聚结的水滴分散，结果 脱水率也不高。 图5 油样脱水率与微波辐射功率的关系 胡同亮, 李萍, 张起凯,

8、等. 微波辐射法原油脱水的研究J. 炼油技术与工程, 2003, 33(2):6-8. d 含水率的影响含水率的影响 图6 大庆原油()油样脱水率与微波系统恒压值的关系 图6 是含水率分别为30 %, 40 %, 60 %的大庆原油()油样在微波辐射时间为11 min ， 微波功率为50 %(375 W)的条件下， 脱水率与微波系统恒压值的关系。 结论：油样含水率越高，它的脱水率越高。 胡同亮, 李萍, 张起凯,等. 微波辐射法原油脱水的研究J. 炼油技术与工程, 2003, 33(2):6-8. 6 6 微波技术在原油脱水过程中的工程化应用微波技术在原油脱水过程中的工程化应用 美国帝国石油（IPRC）公司微波分离技术（MST，Microwave Separation Technology）是 一种新型高效的原油脱水方法，具有脱水速度较快，效率较高且不会产生二次污染的优点。 于兴智, 张学军, 李季,等. 国外微波能在原油脱水过程中的工程化应用J. 真空电子技术, 2013(6):80- 82. 图7MST系统原理图 MST设备包括微波系统、控制系统、供电系统、离心分离器、水冷却和乳化分析 s