【摘 要】水分对油品的理化性质有着很大的影响。例如加速油品的氧化、乳化，降低油品的黏度等。工业上常用的脱水方法有重力分离法、离心分离法、电场分离法、吸附分离法、吸附分离法、真空脱水法。本文对常用的脱水方法分析其原理、适用场合、除去水分的类型。
【关键词】真空脱水；脱水方法；影响因素
0.引言
水在油液中主要有三种存在形式：游离水、乳化水、溶解水。油品中的水分来源于很多方面。原油在开采后期通常使用注水的方法，从而导致开采出来的水分含量较多；除此之外，油品在存储的过程中，由于直接与大气接触，从而导致大气中的水分溶解到油品中。水分对油液的理化性质有着很大的影响[1]。水分能促使油的氧化变质、加快油品的乳化，降低油品的黏度，从而影响油品的性能。当温度达0℃，油品中的水分会结成冰，可能导致设备中油路堵塞，从而影响正常的机械工作。
1.油液常用的脱水方法研究
1.1重力分离法
重力分离法的原理是利用油和水间的密度差且互不相溶的性质，经自然沉降来达到油和水的分离目的。然而这种方法一般只去除油液中的游离水，主要的作用场合是刚开采出来的原油，因为原油中的含水量较高，而对于油液中的乳化水和溶解水此方法难于去除。
假设油液中水滴为球形且形状保持不变，那么水滴在重力场的作用，其下沉速度可用斯托克斯公式来表示：
由式（1-1）发现，水滴在重力场的作用下，下降速度主要受到水滴直径、水和油液的密度差、油液的动力粘度因素的影响。下降速度与水滴的直径、水和油的密度差成正比，与油液的动力粘度成反比。即增加水滴的直径、油水密度差，降低油液的动力粘度，使得水滴的下降速度增加，下降速度的增加即可提高脱水的效率。
离心分离法的原理是指利用油与水的密度不同且互不相容的性质，在离心力的作用下，水与油所受到的离心力不一样，从而实现油水的分离。
假设水滴呈球形且在运动过程中不变形，那么水滴在离心力的作用下，其离心速度u2可以表示为：
1.3电场分离法
电场分离法是指油液在静电场的作用下实现静电破乳，从而使水滴在重力或离心力作用下聚结，最终达到油水分离的目的。静电脱水分离技术主要脱除水中的乳化水和游离水，对于刚开采出来的乳状原油应用比较广泛。虽然经过处理的油液的含水量有所降低，但是仍不能满足机械系统对油液含水量的要求。施加在原油的静电场主要有静电场、交流电场、脉冲电场。
在油液中通入直流电场中，其中水滴动态过程。一段时间后，水滴极化成偶极电子。不同电级的小水滴互相靠近，形成较大水滴，较大水滴又与周围的水滴形成更大的水滴。水滴是不断的增大，当达到沉降的尺寸后，自然沉降，从而达到油水分离。但对于一些微米级的水滴聚结速度比较慢。直流电脱水主要通过偶极聚结实现沉淀。
对于黏度较大的油液，聚结时阻力比较大，所以很难使用直流电进行聚结，而使用交流电脱水可以对黏度较大的油液进行脱水。其脱水的微观机理主要是偶极聚结和震荡聚结。由于交流电场中方向是不断变化的，故小水滴分布混乱。小水滴混乱的分布可以增加其相互碰撞的机会，有利于水滴的聚结、变大、沉降、最终达到分离的目的。但是交流电脱水对于乳化膜较厚的细小水滴作用效果不理想[3]。
脉冲电场脱水法基于交流电场和直流电场基础上发展起来的。在脉冲电场中，小水滴被极化，在电场力的作用下发生吸附、聚结形成水链。水链过长可能导致电极间放电甚至短路；水链过短会使水滴重量过轻，从而不能达到理想的分离效果。水链的形成与油液中的含水量、破乳剂含量、及脉冲电场的幅值、频率、占空比等有关系。
1.4真空分离法
真空分离法是原理是相同温度下油和水的饱和蒸气压相差很大，采取一些方法使油液表面上方维持一定的真空度，此时油液中的水分将以蒸发或沸腾的方式迅速生成水蒸气，而油液几乎不发生汽化，汽化生成的水蒸气不断被真空泵抽走，从而达到高效快速脱水的目的。
式中：ω为液体的蒸发速率，k为玻尔兹曼常数，Tw为液体的温度，mo为液体分子的质量，α1为表面蒸发系数，Aw为蒸发表面积，Pw、P1w为分别为液体在温度为Tw时饱和蒸汽压和液面上的实际蒸汽压力。
1.5聚结分离法
聚结分离法，利用聚结材料的亲水性，使细小的水滴在其表面聚结形成较大的水滴，在重力和油液流动的冲击作用下，粒径增大的水滴脱离聚结材料表面而下沉。经过聚结处理后的油液，其添加剂含量及原始性质基本不会发生改变。
聚结分离的过程包括三个阶段：预过滤、聚结和分离。预过滤阶段是用孔径较大的滤材去除固体颗粒以优化聚结的效果，延长聚结滤芯的寿命。这一过程多使用在聚结分离之前。聚结阶段的机制是微小的水滴粘附在聚结滤芯的纤维介质上，液流推动小水滴聚在纤维的交叉点聚结形成更大的水滴。分离阶段是指聚结后形成大大水滴随着油液流向用憎水材料做的筛网，油可以穿过筛网，大水滴被筛网阻挡并沉降到聚结器的底部。
2.总结
综上论述，不难发现油液脱水的方法各有各的优点和适用场合，不同的场合应选用最佳的油液脱水方法，真空脱水法最具竞争力，因为该方法的不仅能够去除油液中的游离水和乳化水，还能去除其他方法不能去除的溶解水，该方法主要用于那些对水分要求高的油液，能够使油液中的水分含量达到最小值。对于不同的场合，根据油品对水分的不同的要求，选取不同的方法进行脱水。 [科]
【参考文献】
[2]王宏.油品聚结与真空脱水的试验性研究[D].北京化工大学硕士学位论文，2012.
