分离过程中的常见问题与对策

概述

分离器在运行过程中常面临石蜡沉积、乳状液稳定、沥青质堵塞、环烷酸盐凝胶化及结垢等问题，这些因素会显著影响气液或液液分离效率。本准则系统阐述各类分离问题的成因机理及相应的设计对策，为分离器的可靠选型与操作提供技术指导。

石蜡问题（Waxes）

石蜡是由高分子量链烷烃化合物组成，在许多原油组分中可能造成问题。当原油冷却时，流体中的石蜡开始固化，直到在石蜡析出温度（WAT）处从液相中沉淀出来。石蜡会在固体表面形成沉积或在流体中形成凝胶，导致管道和设备堵塞，同时形成紧密的乳状液，使分离更加困难。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

石蜡倾向于在管道或容器壁等冷表面形成，可能堵塞内件、管道或仪表接管，导致工厂运行异常。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

设计要求

• 应测定原油的浊点和倾点特性，以确保正确设计
• 流体温度应保持在WAT以上，防止石蜡析出
• 易产生石蜡的流体应按结垢工况处理，内件选择及仪表接管尺寸和位置设计应考虑此因素
• 例如，预计存在石蜡的部位不应安装板式组件

乳状液问题（Emulsions）

乳状液是一种互不相溶的流体以液滴形式分散在另一种流体中形成的混合物。乳状液种类繁多，对流体分离的难易程度有重要影响。在原油系统中，水通常分散在原油中，但也可能存在反向乳状液。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

当存在乳状液时，混合相的粘度会高于两种液相中的任一种。该粘度随含水率变化呈非线性，在反转点处可能出现峰值粘度。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

分离对策

当存在乳状液时，应采取额外措施促进更好分离，选择的方法必须考虑乳状液的性质和强度：文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

• 在分离器上游添加化学药剂以破坏乳状液稳定性
• 安装聚结元件，将细小液滴聚结成更大的液滴，以便通过重力分离
• 通过加热处理器或类似方式对流体加热，降低液体粘度并破坏乳状液
• 对于含乳状液的流体，应考虑更长的停留时间

沥青质问题（Asphaltenes）

沥青质常见于重质油中，含量可达10%重量百分比或更高。沥青质会影响油水混合物的分离能力，并倾向于稳定给料流中的乳状液。沥青质还可能造成内件堵塞。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

分离对策

当存在沥青质时，为促进更有效的分离，可考虑以下方法：文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

• 添加化学药剂以破坏乳状液
• 添加热量以降低液体粘度并破坏乳状液
• 增加容器内停留时间，使分离得以完成
• 上述方法的任意组合

含沥青质的流体应按结垢工况处理，内件选择应考虑此因素。例如，预计存在沥青质的部位不应安装板式组件。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

生物降解与环烷酸盐（酸值）

原油分析应包括酸值（TAN）测定，这是判断轻度生物降解程度的一个简单指标，生物降解会导致：文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

• 饱和烃比例降低
• 有机酸和天然表面活性剂含量增加
• n-烷烃等化学过程损失，形成氧化环烷酸残留物

生物降解通常导致多种极性有机物、有机酸、天然表面活性剂和表面活性组分的浓度升高，产生以下影响：文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/doc/design-criteria/24484.html

• 稳定油中水（OIW）和水中油（WIO）分散体系
• 使主体分离、油脱水及产出油处理更加困难

某些油田原油中含有的微量酸性环烷酸化合物具有特殊问题。这些化合物能够在油水界面形成凝胶，可能导致油田生产设施的严重堵塞问题。

结垢与溶解固体（Scale and Dissolved Solids）

结垢是油气生产和加工设施中的常见现象。当溶解的矿物质因溶解度变化而沉积时就会形成结垢，其成分可能有所不同。产出水的无机盐含量对这一过程至关重要，因为它们能够形成矿物沉淀物，从而稳定WIO乳状液。

影响与要求

• 盐水的成分或工艺条件（如温度）可能导致无机盐沉淀和结垢形成
• 水的盐度通常以溶解固体（TDS）表示，反映产出水中溶解无机盐的含量
• 随着产出水盐度增加，其密度也相应增加，这会影响重力分离设备的设计
• 应在工艺规格书中考虑产出水成分变化，用于分离器尺寸设计

结垢成因

可能导致结垢的情况包括：

• 不相容物流的混合：可能导致混合流中盐的溶解度降低，使其沉积在设备中。例如注入水与地层水的混合，注入水在注入前可能需要适当处理（如降低硫酸盐含量），以防止此类情况发生
• 工艺条件变化：如温度、压力和pH值的变化降低盐的溶解度，导致结垢沉积

技术总结

分离过程中的常见问题主要包括石蜡沉积、乳状液稳定、沥青质堵塞、环烷酸盐凝胶化及结垢形成。这些问题均会显著影响分离器的分离效率和运行可靠性。设计中应充分考虑流体特性，通过合理的内件选型、化学处理、温度控制和停留时间设计来应对各类分离挑战，确保分离器的长期稳定运行。