Trong dầu thô thƣờng chứa một lƣợng tạp chất dƣới dạng muối và kim loại. Các tạp chất này cần phải tách ra khỏi dầu thô bởi vì chúng sẽ bị đóng cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt của các lò đốt và thiết bị trao đổi nhiệt làm giảm hiệu suất truyền nhiệt của các thiết bị này. Ngoài ra, các tạp chất này còn gây ngộ độc xúc tác, hiện tƣợng ăn mòn thiết bị các quá trình chế biến tiếp theo. Trong quá trình khử muối, một lƣợng nƣớc sạch đƣợc đƣa vào dầu thô để hoà tan muối trong dầu vào pha nƣớc và sau đó tách riêng hai pha dầu và nƣớc ra khỏi nhau. Muối trong dầu thô đƣợc tách ra cùng nƣớc. Có nhiều phƣơng pháp tách muối ra khỏi dầu thô, tuy nhiên, trong thực tế sử dụng hai phƣơng pháp chính là phƣơng pháp hoá học và phƣơng pháp tĩnh điện.
Nguyên lý quá trình khử muối
Nguyên lý hoạt động chung của quá trình tách muối là bổ sung nƣớc vào dầu thô tạo nhũ tƣơng để hoà tan tối đa muối trong dầu thô sau đó phá nhũ tƣơng giữa dầu và nƣớc để tách riêng biệt hai pha dầu và nƣớc nhờ đó mà muối trong dầu thô đƣợc tách ra. Các phƣơng pháp tách muối chỉ khác nhau về phƣơng pháp phá nhũ tƣơng. Phƣơng pháp hoá học sử dụng hoá chất để phá nhũ tƣơng, còn phƣơng pháp tĩnh điện dùng điện trƣờng để phá nhũ tƣơng. Do phƣơng pháp tĩnh điện đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực tế nên dƣới đây sẽ chỉ trình bày chi tiết về nguyên lý và cấu tạo thiết bị khử muối bằng phƣơng pháp lắng tĩnh điện.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động thiết bị khử muối
Sơ đồ công nghệ chi tiết của thiết bị khử muối đƣợc trình bày trong hình H- 5.32. Theo sơ đồ này, dầu thô đƣợc bổ sung thêm một lƣợng nƣớc rồi đi qua một thiết bị trộn tĩnh tạo hỗn hợp nhũ tƣơng nhằm tăng mức độ phân tán của nƣớc vào dầu thô để nâng cao hiệu quả hoà tan muối từ dầu thô vào nƣớc. Dầu thô sau khi qua thiết bị trộn tĩnh đƣợc đƣa vào thiết bị lắng tĩnh điện.Thiết bị lắng tĩnh điện dựa trên nguyên lý tích điện của các hạt nƣớc nhỏ trong điện trƣờng cao, các hạt nƣớc tích điện sau đó sẽ hút nhau do lực tĩnh điện để nhập thành các hạt nƣớc lớn hơn và lắng xuống phía dƣới. Nhờ quá trình này mà dung dịch nhũ tƣơng dầu thô và nƣớc bị phá vỡ. Dầu và nƣớc chứa muối hoà tan đƣợc tách thành hai pha riêng biệt và đƣa ra khỏi thiết bị.
Để tạo điện trƣờng, trong thiết bị lắng tĩnh điện lắp hai bản cực đƣợc nối với cực nguồn cao áp. Điện áp giữa hai điện cực tối thiểu khoảng 16000 vôn để có thể tích điện cho các hạt nƣớc trong nhũ tƣơng. Lƣợng nƣớc tối ƣu đƣa vào dầu thô trong khoảng từ 3-8% thể tích dầu thô, tùy thuộc vào tính chất của dầu
thô. Nhiệt độ của dầu thô trƣớc khi đƣa vào thiết bị trộn tĩnh thƣờng trong khoảng 130†1500C. Khi nƣớc sạch bổ sung vào dầu thô, muối chứa trong dầu sẽ chuyển sang các hạt nƣớc phân tán trong dầu do khả năng hoà tan muối của nƣớc tốt hơn. Các hạt nƣớc này khi đi qua điện trƣòng cao áp sẽ bị tích điện. Các hạt nƣớc bị tích điện sẽ nhập dần lại với nhau thành các hạt có kích thƣớc to dần và lắng xuống phía dƣới do nƣớc có khối lƣợng riêng lớn hơn dầu thô. Để ngăn chặn quá trình bay hơi của các phân đoạn nhẹ trong dầu thô dẫn đến khả năng phát cháy trong điệu kiện nhiệt độ và môi trƣờng cao áp, áp suất trong thiết bị lắng tĩnh điện đƣợc duy trì ở mức từ 9-12Kg/cm2. Dầu thô đƣợc khử muối bằng phƣơng pháp này cho phép tách đƣợc tới từ 90- 95% lƣợng muối, nếu hàm lƣợng muối trong dầu cao hoặc đề đảm bảo an toàn vận hành, ngƣời ta lắp hai bậc tách muối. Dầu thô đƣợc tách muối hai bậc cho phép giảm đƣợc 95-99% lƣợng muối ban đầu. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị lắng tĩnh điện đƣợc mô tả trong hình H-5.33.
Hình H-5.32. Sơ đồ công nghệ thiết bị khử muối
Theo sơ đồ cấu tạo thiết bị lắng tĩnh điện bao gồm các bộ phận chính sau: Bình lắng, điện cực cao áp, máy biến thế và các hệ thống ống nối vào ra thiết bị.