随着国内外原油的劣质化、重质化,原油的预处理过程越来越受到重视。本论文为实现原油预处理的多效化,合成了针对性强的系列石油精细化学品,研究了电脱盐破乳剂与含沥青质、含蜡原油性质的关系,同时开展了原油脱盐脱铁与脱盐脱硫的研究。探讨了原油脱盐机理,提出了相应的盐分传质模型。原油中沥青质的存在导致油相粘度升高,并且沥青质缔合胶粒的存在不利于盐分由油相到水相的传质。油溶性的酚醛树脂系列破乳剂适合沥青质含量较高的原油脱盐,多元醇系列破乳剂的脱水效果好,多元醇5#破乳剂与酚醛树脂6#破乳剂复配后对沥青质含量为5.4%的5#原油的脱盐率为78%,脱水率达到100%。实验结果表明,石蜡的存在不利于原油电脱盐脱水。通过对含蜡原油的表观粘度研究可知,原油的表观粘度随蜡含量增加而增加。原油中石蜡的增加造成原油的粘度升高导致原油不能有效的脱水,从而影响了脱盐。在不同系列破乳剂中,多乙烯多胺系列破乳剂适合于含蜡原油脱盐,二胺系列破乳剂适合于含蜡原油脱水。三段式结构多元醇系列破乳剂优于二段式结构。以多乙烯多胺为起始剂的3#破乳剂对含蜡量为25.9%的8#原油的脱盐率达到89%,脱水率达到87%。在胜利原油、罗凯利亚原油及鲁宁管输原油中48~75%的铁以有机酸盐形式存在,络合铁约占6~40%。在破乳剂存在下,脱盐过程并不能有效地脱除原油中大部分金属铁。合成了系列脱铁剂,并探讨了脱铁机理。三种原油中加入脱铁剂后都有一定的脱铁效果,其中聚胺羧酸盐类脱铁剂的脱铁效果要优于有机膦酸盐。在原油中加入脱铁剂TE-4,在脱盐的同时,能有效地脱除金属Fe、Ca、Na、Mg,并能部分脱除Ni、V。对三种原油脱铁剂TE-4的加入量都存在最佳脱铁值,在最佳投入量下三种原油的脱后铁含量分别降到2.5ug/g、12.44ug/g及2.9ug/g,对应的脱铁率分别为74.25%、66.85%及94.54%。对伊朗、沙特原油合成不同的脱硫剂进行静态脱硫实验,其中TS-2适合于伊朗原油,TS-1适合于沙特原油。在最佳工艺条件下,这两种脱硫剂与破乳剂共同作用分别使伊朗原油的脱硫率、脱盐率和脱水率分别达到26.5%、74%和85%;沙特原油的脱硫、脱盐率和脱水率分别达到16.1%、59%和88%。本论文选择了脂肪酸、胺等作为疏水基、亲水基物料合成具有羧基并且含有氮原子的SA、SB、SC及SD系列破乳剂并研究了合成机理,合成的破乳剂中,SC-14适合于胜利原油的脱盐脱水,在最佳工艺条件下,其脱水率和脱盐率分别为76.3%和79.5%。在合成中破乳剂SC-14无需接聚环氧丙烷和环氧乙烷,具有合成路线简单、安全的优点;SD-12适合于奥里乳化原油的脱盐脱水,在最佳工艺条件下,能达到显著的脱盐脱水效果;在合成中破乳剂SD-12在分子中引入氧乙烯基增加破乳剂的亲水性,从而实现该乳化原油有效的破乳。对SC、SD系列原油破乳剂,通过加入盐转移剂实现该系列部分破乳剂的深度脱盐,能将胜利、奥里乳化原油的脱盐率从60%左右提高到70%以上。根据对乳化原油脱盐传质过程的深入分析,建立了一种空心球壳传质模型用于胜利原油减压蒸馏400~450℃馏分与20%水混合形成W/O型乳化液的脱盐脱水过程,通过检验,该模型与实验值基本吻合,该模型表明脱盐脱水过程与温度、原油性质、破乳剂性质、乳化液制备条件及油水两相的体积等因素相关,说明考虑界面膜破裂因素的空心球壳模型对电脱盐过程具有一定的实际指导意义。