專利名稱：一種化學(xué)沉淀原油脫鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用化學(xué)法脫除原油中金屬的方法，更具體地說(shuō)，是一種利用化學(xué)沉淀藥劑進(jìn)行原油脫鈣的方法。
背景技術(shù)：
原油中的金屬鈣一部分以水溶性鹽、微溶性鹽如氯化鈣、硫酸鈣等無(wú)機(jī)鈣鹽形式存在，另一部分則以石油酸鈣等有機(jī)鈣鹽形式存在。對(duì)于可溶性的鹽及親水性無(wú)機(jī)鈣鹽顆粒，煉廠通常在電脫鹽過(guò)程中采用簡(jiǎn)單水洗方式脫除，但對(duì)于存在于油相中的石油酸鈣，該法則幾乎沒(méi)有脫除效果，這一部分鈣鹽的存在對(duì)后序的原油加工會(huì)產(chǎn)生諸多負(fù)面影響。已知的化學(xué)法原油脫鈣技術(shù)大致歸結(jié)為化學(xué)螯合法、化學(xué)酸處理法和化學(xué)沉淀法。如CN86107^A、CN1036981A、CN87105863等公開(kāi)的原油脫鈣技術(shù)屬于化學(xué)螯合法，其主要采用能與原油中的Ca離子生成水溶性螯合物的氨基羧酸、二元羧酸、羥基羧酸等進(jìn)行原油脫鈣，此類方法藥劑價(jià)格較為昂貴，工業(yè)生產(chǎn)成本高；CN1112424C、CN14M967A等公開(kāi)的原油脫鈣技術(shù)屬于化學(xué)酸處理法，這類技術(shù)是利用有機(jī)或無(wú)機(jī)中強(qiáng)酸置換原油中的石油酸鈣原理來(lái)脫除原油中的鈣，雖然一次性原油脫鈣率高達(dá)90%以上，但缺點(diǎn)是采用的工業(yè)酸對(duì)環(huán)境不友好，對(duì)工業(yè)設(shè)備有腐蝕作用，需要選用耐腐蝕設(shè)備；CN1055552A、CN1054261A, CN1078234C、ZL2005100707973等公開(kāi)的原油脫鈣技術(shù)屬于化學(xué)沉淀法，這類方法采用水溶性硫酸鹽、磷酸鹽、磷酸氫二鹽與原油中的石油酸鈣作用生成微溶或不溶于水的硫酸鈣、磷酸鈣、磷酸氫鈣，在固體潤(rùn)濕劑的作用下，沉積于水相達(dá)到脫鈣目的，該法對(duì)環(huán)境和設(shè)備較為友好，不足之處在于化學(xué)藥劑用量大，對(duì)于脫鈣反應(yīng)所產(chǎn)生的沉淀物需要用專門的分離設(shè)備處理。CN1040214A、CN1611569A公開(kāi)了一種烴類原料脫金屬的方法使用萃取劑的水溶液脫除原油中的鈣，較好的金屬萃取劑是碳酸或其鹽，如碳酸銨的水溶液，待脫金屬的原料與碳酸銨的水溶液密切和完全混合，金屬與萃取劑結(jié)合，水相與烴相分離實(shí)現(xiàn)烴油脫鈣。碳酸銨是一種化學(xué)沉淀脫鈣劑，在常溫下，具有強(qiáng)烈的氨氣味，在空氣中很不穩(wěn)定，對(duì)光和熱都很敏感。從應(yīng)用角度考慮，碳酸銨在貯運(yùn)和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境和人體都會(huì)產(chǎn)生較大影響， 現(xiàn)在，企業(yè)對(duì)員工人身健康保護(hù)的意識(shí)不斷提高，這使得這一脫鈣劑的應(yīng)用受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種化學(xué)沉淀脫鈣方法，采用尿素水溶液與含鈣原油作用，生成碳酸鈣沉淀物，使沉淀物和水與原油分離，進(jìn)行原油脫鈣的方法。本發(fā)明所述的一種化學(xué)沉淀脫鈣的方法，脫鈣劑是由尿素、尿素酶和原油破乳劑組成。尿素H2NC0NH2，學(xué)名碳酰二胺，為白色針狀或柱狀結(jié)晶物，常溫?zé)o氣味，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，為農(nóng)業(yè)常用氮肥。在本發(fā)明中，尿素與原油中的石油酸鈣發(fā)生置換反應(yīng)，其反應(yīng)式可表示為
H2NC0NH2+2H20+ (R1COO-Ca-OOCR2) = CaC03+NH400CR1+NH4OOCR2尿素的用量越大，對(duì)原油中鈣的脫除效果越好，而當(dāng)脫鈣劑的用量為原油中Ca的摩爾數(shù)的5倍以上時(shí)，原油脫鈣效果增加趨于緩慢，本發(fā)明脫鈣劑的摩爾用量為原油中Ca 的摩爾數(shù)的2 5倍。 尿素酶也稱脲酶，是一種含鎳的寡聚酶，分子量約為483000，特異性地催化尿素水解，釋放出氨和二氧化碳，其用量與尿素的摩爾比為1X10_1(I 20X10_1Q。破乳劑的作用是促進(jìn)油水分離，應(yīng)根據(jù)原油種類進(jìn)行選擇，可選用單一破乳劑或復(fù)合破乳劑，其用量為原油質(zhì)量的20 100μ g/g。首先，依據(jù)原油中鈣含量計(jì)算出尿素用量，將尿素、尿素酶、破乳劑和水配制成脫鈣劑水溶液，脫鈣劑水溶液與原油的液油質(zhì)量比為0. 05 0. 20。脫鈣反應(yīng)的液油作用比越大，水相對(duì)反應(yīng)生成的CaCO3沉淀水洗作用越強(qiáng)，對(duì)原油中鈣的脫除效果越好，但液油比越大，對(duì)原油脫鈣后油水分離的處理工作量增加越大。然后，將上述脫鈣劑水溶液預(yù)先加熱升溫至30 60°C，再與含鈣原油在混合器內(nèi)混合，混合器的作用是使原油與脫鈣劑混合均勻，本發(fā)明所采用的混合方式為管道混合，或靜態(tài)混合器混合，或微混合器混合，混合溫度為130°C 150°C，混合時(shí)間根據(jù)反應(yīng)的需要確定，應(yīng)盡量混合充分，達(dá)到較高的脫鈣率，一般在5秒 120秒。最后，將脫鈣反應(yīng)混合物放置電脫水儀內(nèi)進(jìn)行脫水，本發(fā)明采用下部為圓錐形的由石油大學(xué)(華東)石儀科技實(shí)業(yè)發(fā)展公司生產(chǎn)的DTS-4C型石油密閉脫水儀，在130°C電場(chǎng)脫水1小時(shí)，該儀器利用非均勻的高頻脈沖強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)懸浮在油中的小水珠進(jìn)行極化，被極化的小水珠在高頻電場(chǎng)中劇烈運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生內(nèi)摩擦熱，不斷克服油水界面膜強(qiáng)度，與其它被極化小水珠相結(jié)合形成大水珠，在重力作用下加速沉降，使油水分離。本發(fā)明的脫鈣作用中，尿素與原油中的石油酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成的CaCO3沉淀從油水反應(yīng)界面進(jìn)入水相，從脫水儀下部放出含CaCO3沉淀的水相，得到脫鈣后原油。本發(fā)明采用的化學(xué)脫鈣劑尿素，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)人體和環(huán)境友好，其與原油中的鈣反應(yīng)后產(chǎn)生的碳酸鈣，是對(duì)人體和環(huán)境無(wú)毒害的輕工業(yè)填料；同時(shí)，采用本方法進(jìn)行原油脫鈣，未引入金屬離子進(jìn)入原油，不腐蝕反應(yīng)設(shè)備，且脫鈣效率高。


圖1為脫鈣混合作用示意圖，其中1原油貯罐，2脫鈣液貯罐，3原油輸送泵，4脫鈣液輸送泵，5原油流量自動(dòng)控制裝置，6脫鈣液流量自動(dòng)控制裝置，7混合器，8樣杯
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1脫鈣混合作用示意圖說(shuō)明本發(fā)明通過(guò)如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)原油脫鈣作用事先依據(jù)混合器5內(nèi)含鈣原油和脫鈣液的混合反應(yīng)溫度將原油預(yù)熱到設(shè)計(jì)溫度并保溫在原油貯罐1中，脫鈣液預(yù)先加熱升溫至30 60°C，保溫貯存在脫鈣劑貯罐2中，分別啟動(dòng)原油輸送泵3和脫鈣液輸送泵4，通過(guò)原油流量自動(dòng)控制裝置5和脫鈣液流量自動(dòng)控制裝置6控制原油和脫鈣液流量，按預(yù)定液油質(zhì)量比和混合時(shí)間將原油和脫鈣劑打入混合器7中，混合料接入樣杯8中。將混合料置于DTS-4C型石油密閉脫水儀中，在130°C電場(chǎng)脫水1小時(shí)，脫水結(jié)束后，從脫水儀下部放出含CaCO3沉淀的水相，得到脫鈣后原油。
脫鈣后原油采用等離子發(fā)射光譜法(方法代號(hào)RIPP 124-90)測(cè)定油中鈣含量，算得脫鈣率。下面以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例中含鈣原油克拉瑪依稠油鈣含量為260 μ g/g，蘇丹重質(zhì)原油鈣含量為1960 μ g/g。破乳劑:FC9301破乳劑(洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)備研究所產(chǎn)品)；0X-2E破乳劑(遼陽(yáng)澳克化學(xué)品有限公司產(chǎn)品)實(shí)施例1 在原油貯罐1中預(yù)熱并保溫蘇丹重質(zhì)原油至165°C，按液油質(zhì)量比0. 20配制含尿素、尿素酶和0X-2E破乳劑(遼陽(yáng)澳克化學(xué)品有限公司產(chǎn)品)的脫鈣液，使尿素與蘇丹重質(zhì)原油中鈣的反應(yīng)摩爾比為5，尿素酶與尿素的摩爾量之比為20X10,，0X-2E破乳劑加入量為蘇丹重質(zhì)原油的100 μ g/g,該溶液預(yù)先加熱升溫至30°C貯存在脫鈣液貯罐2中。分別啟動(dòng)脫鈣劑輸送泵4和原油輸送泵3，按液油質(zhì)量比0. 20通過(guò)原油流量自動(dòng)控制裝置5和脫鈣液流量自動(dòng)控制裝置6控制原油和脫鈣液流量并使這兩種流體在混合器5中混合60秒， 混合料接入樣杯6中，此時(shí)測(cè)得反應(yīng)溫度為140°C。將混合料置于DTS-4C型石油密閉脫水儀中，在130°C電場(chǎng)脫水1小時(shí)，脫水結(jié)束后，從脫水儀下部放出含CaCO3沉淀的水相，得到脫鈣后原油，分析脫鈣后原油鈣含量為105 μ g/g，計(jì)算脫鈣率為94. 6%。實(shí)施例2 在原油貯罐1中預(yù)熱并保溫蘇丹重質(zhì)原油至160°C，按液油質(zhì)量比0. 10配制含尿素、尿素酶以及0X-2E破乳劑(遼陽(yáng)澳克化學(xué)品有限公司產(chǎn)品)的脫鈣液，使尿素與蘇丹重質(zhì)原油中鈣的反應(yīng)摩爾比為4，尿素酶與尿素的摩爾量之比為10 X ΙΟ"10,破乳劑加入量為蘇丹重質(zhì)原油的50 μ g/g，該溶液預(yù)先加熱升溫至45°C貯存在脫鈣液貯罐2中。分別啟動(dòng)脫鈣劑輸送泵4和原油輸送泵3，按液油質(zhì)量比0. 10通過(guò)原油流量自動(dòng)控制裝置5和脫鈣液流量自動(dòng)控制裝置6控制原油和脫鈣液流量并使這兩種流體在混合器5中混合60秒，混合料接入樣杯6中，此時(shí)測(cè)得反應(yīng)溫度為135°C。將混合料置于DTS-4C型石油密閉脫水儀中， 在130°C電場(chǎng)脫水1小時(shí)，脫水結(jié)束后，從脫水儀下部放出含CaCO3沉淀的水相，得到脫鈣后原油，分析脫鈣后原油鈣含量為2 ^ g/g，計(jì)算脫鈣率為88. 5%。實(shí)施例3 在原油貯罐1中預(yù)熱并保溫克拉瑪依稠油至150°C，按液油質(zhì)量比0. 05配制含尿素、尿素酶以及0X-2E破乳劑(遼陽(yáng)澳克化學(xué)品有限公司產(chǎn)品)的脫鈣液，使尿素與克拉瑪依稠油中鈣的反應(yīng)摩爾比為3，尿素酶與尿素的摩爾量之比為1X10_1(I，破乳劑加入量為克拉瑪依稠油的20yg/g，該溶液預(yù)先加熱升溫至45°C貯存在脫鈣液貯罐2中。分別啟動(dòng)脫鈣劑輸送泵4和原油輸送泵3，按液油質(zhì)量比0. 05通過(guò)原油流量自動(dòng)控制裝置5和脫鈣液流量自動(dòng)控制裝置6控制原油和脫鈣液流量并使這兩種流體在混合器5中混合30秒，混合料接入樣杯6中，此時(shí)測(cè)得反應(yīng)溫度為130°C。將混合料置于DTS-4C型石油密閉脫水儀中， 在130°C電場(chǎng)脫水1小時(shí)，脫水結(jié)束后，從脫水儀下部放出含CaCO3沉淀的水相，得到脫鈣后原油，分析脫鈣后原油鈣含量為74 μ g/g，計(jì)算脫鈣率為71. 5%。實(shí)施例4 在原油貯罐1中預(yù)熱并保溫克拉瑪依稠油至150°C，按液油質(zhì)量比0. 15配制含尿素、尿素酶以及FC9301破乳劑(洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)備研究所產(chǎn)品)的脫鈣液，使尿素與克拉瑪依稠油中鈣的反應(yīng)摩爾比為2，尿素酶與尿素的摩爾量之比為3X10_1(I，破乳劑加入
5量為克拉瑪依稠油的50 μ g/g，該溶液預(yù)先加熱升溫至55°C貯存在脫鈣液貯罐2中。分別啟動(dòng)脫鈣劑輸送泵4和原油輸送泵3，按液油質(zhì)量比0. 15通過(guò)原油流量自動(dòng)控制裝置5和脫鈣液流量自動(dòng)控制裝置6控制原油和脫鈣液流量并使這兩種流體在混合器5中混合30秒， 混合料接入樣杯6中，此時(shí)測(cè)得反應(yīng)溫度為136°C。將混合料置于DTS-4C型石油密閉脫水儀中，在130°C電場(chǎng)脫水1小時(shí)，脫水結(jié)束后，從脫水儀下部放出含CaCO3沉淀的水相，得到脫鈣后原油，分析脫鈣后原油鈣含量為42 μ g/g，計(jì)算脫鈣率為83. 8%。實(shí)施例5 在原油貯罐1中預(yù)熱并保溫克拉瑪依稠油至170°C，按液油質(zhì)量比0. 15配制含尿素、尿素酶以及FC9301破乳劑(洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)備研究所產(chǎn)品)的脫鈣液，使尿素與克拉瑪依稠油中鈣的反應(yīng)摩爾比為5，尿素酶與尿素的摩爾量之比為5X10_1(I，破乳劑加入量為克拉瑪依稠油的50 μ g/g,該溶液預(yù)先加熱升溫至55°C貯存在脫鈣液貯罐2中。分別啟動(dòng)脫鈣劑輸送泵4和原油輸送泵3，按液油質(zhì)量比0. 15通過(guò)原油流量自動(dòng)控制裝置5和脫鈣液流量自動(dòng)控制裝置6控制原油和脫鈣液流量并使這兩種流體在混合器5中混合30秒， 混合料接入樣杯6中，此時(shí)測(cè)得反應(yīng)溫度為146°C。將混合料置于DTS-4C型石油密閉脫水儀中，在130°C電場(chǎng)脫水1小時(shí)，脫水結(jié)束后，從脫水儀下部放出含CaCO3沉淀的水相，得到脫鈣后原油，分析脫鈣后原油鈣含量為18 μ g/g，計(jì)算脫鈣率為93. 1%。
權(quán)利要求
1. 一種化學(xué)沉淀原油脫鈣的方法，其特征在于脫鈣劑由尿素、尿素酶和原油破乳劑組成；尿素的用量為原油中Ca摩爾數(shù)的2 5倍； 尿素酶與尿素的摩爾比為1 X 10, 20 X 10,； 破乳劑為單一破乳劑或復(fù)合破乳劑，用量為原油質(zhì)量的20 100μ g/g ； 將上述用量的尿素、尿素酶和破乳劑配制成脫鈣水溶液，脫鈣水溶液預(yù)先加熱升溫至 30 60°C，再與原油采用混合器進(jìn)行混合，脫鈣水溶液與原油質(zhì)量比為0. 05 0. 20，混合時(shí)間為5秒 120秒，混合溫度為130°C 150°C，將混合后的油水混合物采用高頻脈沖強(qiáng)電場(chǎng)石油密閉脫水儀，在130°C電場(chǎng)上脫水1小時(shí)進(jìn)行油水分離，得到脫鈣后原油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)沉淀脫鈣的方法；脫鈣劑由尿素、尿素酶和原油破乳劑組成；尿素的用量為原油中Ca摩爾數(shù)的2～5倍；尿素酶與尿素的摩爾比為1×10-10～20×10-10；破乳劑用量為原油質(zhì)量的20～100μg/g；將其配制成脫鈣水溶液，加熱升溫至30～60℃，再與原油混合，脫鈣水溶液與原油質(zhì)量比為0.05～0.20，混合時(shí)間為5秒～120秒，混合溫度為130℃～150℃，將混合后的油水混合物采用高頻脈沖強(qiáng)電場(chǎng)石油密閉脫水儀，在130℃電場(chǎng)上脫水1小時(shí)進(jìn)行油水分離，得到脫鈣后原油；本發(fā)明采用的化學(xué)脫鈣劑常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不腐蝕設(shè)備，脫鈣效率高，反應(yīng)后產(chǎn)生的碳酸鈣，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)毒害。
文檔編號(hào)C10G29/20GK102260524SQ20101018962
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者劉江華, 秦本記 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司