專利名稱：新型高效原油電脫水、脫鹽方法和設(shè)備的制作方法
新型高效原油電脫水、脫鹽方法和設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于原油電脫水、脫鹽技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型高效原油電脫水、脫鹽 方法和設(shè)備，適用于煉油廠原油乳化液中分散相小水顆粒及稠油乳化液的脫水、脫鹽。
背景技術(shù)：
長期以來，國內(nèi)外油田及煉油廠使用的電脫水(脫鹽)器，主要有兩種類型一 種是采用臥式水平電極，另一種是采用臥式垂直懸掛電極。這兩種形式的電脫水(脫鹽) 器中，電極均布置于罐體的上部。在常規(guī)電脫水(脫鹽)器中，油包水(W/0)型原油 乳化液從罐體底部進入，整體呈自下而上的流動態(tài)勢，在此過程中受電場作用而靜電聚 結(jié)長大的分散相水顆粒開始發(fā)生逆流重力沉降。這種布局方式使得原油乳化液的流動方 向和聚結(jié)后分散相水顆粒的沉降方向相反，增加了水滴的沉降時間，影響脫水(脫鹽)效 率。由于水顆粒靜電聚結(jié)長大與水顆粒重力沉降兩個過程同步進行，為了保證后一個過 程的順利進行，常規(guī)電脫水(脫鹽)多采用臥式放置并始終保持罐內(nèi)的層流流態(tài)，因此處 理裝置容積較大、處理效率難以進一步提高。當處理含水率較高的原油乳化液時，電脫 水(脫鹽)器內(nèi)部的油水界面可能浸沒下層的水平電極或者垂直懸掛電極下端的外表面， 引起電極短路，導(dǎo)致電脫水(脫鹽)器工作中斷。
研究表明，適當湍流反而能夠促進分散相水顆粒的碰撞、聚結(jié)，因此如果能在 常規(guī)重力沉降分離過程發(fā)生之前，設(shè)法使油包水型原油乳化液中的分散相小水顆粒充分 聚結(jié)長大，那么就能顯著減少后續(xù)分離設(shè)備所需的重力沉降時間、提高分離效率；或者 在同樣的處理量下能夠減小總體工作容積，甚至能夠簡化處理作業(yè)流程。
基于上述認識，國外近年來推出了在高壓交流電場作用下的緊湊型靜電聚結(jié) 器(CEC)、在線靜電聚結(jié)器(IEC)、容器內(nèi)置式靜電聚結(jié)器(VIEC)、低含水率聚結(jié)器 (LOWACC)等緊湊型靜電預(yù)聚結(jié)設(shè)備。從靜電聚結(jié)破乳機理而言，CEC、IEC和VIEC 都是圍繞偶極聚結(jié)或振蕩聚結(jié)破乳機理進行設(shè)計的，只有LOWACC應(yīng)用了介電泳聚結(jié)破 乳機理；
CEC采用帶同心環(huán)狀電極的立式結(jié)構(gòu)，獨立于常規(guī)的重力分離器外，電極部分 可以作為一個整體組件自外殼筒體的頂部取出，維修檢查較為方便。其不足之處在于 處理后的原油乳化液在進入后續(xù)沉降分離設(shè)備之前，應(yīng)該避免因劇烈的剪切作用而使得 其中的較大分散相水顆粒再次發(fā)生破裂；同時對W/0型原油乳化液中含氣量、含水率 的適應(yīng)能力偏低。VIEC被設(shè)計成穿孔板墻狀，安裝在三相分離器內(nèi)部上游側(cè)的整流段 處，靜電預(yù)聚結(jié)元件能夠在水、乳化液、氣泡共存的情況下正常工作而不會出現(xiàn)垮電場 現(xiàn)象，早期的流道形狀是純圓形流道，后期在現(xiàn)場應(yīng)用中將單個流動通道由純圓形改為 準矩形。其不足之處是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對加工制造水平要求較高；當原油乳化液流經(jīng)圓 形或準矩形流道時，原油乳化液中含有的懸浮固體顆粒基于重力作用向下沉降，覆蓋在 電極表面，容易引起電極短路。IEC總體上采用單管流道，在含水率或含氣率高達100% 時也不會出現(xiàn)垮電場現(xiàn)象，在現(xiàn)場應(yīng)用時被立式安裝在常規(guī)三相分離器或電脫水器外部的上游側(cè)。其不足之處在于聚結(jié)后的原油乳化液在進入后續(xù)沉降分離設(shè)備之前，可能 會因管路中彎頭、閥門等處的劇烈剪切作用而使較大的分散相水顆粒再次發(fā)生破裂；在 大處理量下需要并聯(lián)多個單管立式結(jié)構(gòu)，總體占地面積較大。基于介電泳聚結(jié)破乳機理 的LOWACC安裝在常規(guī)重力分離器內(nèi)部，其流道形狀僅有一種，即采用波紋板狀電極組 件。不足之處在于只適合于低含水率原油乳化液中分散相水顆粒的靜電預(yù)聚結(jié)，對W/ O型原油乳化液中含水率的適應(yīng)能力偏低；安裝在常規(guī)重力分離器內(nèi)部使其結(jié)構(gòu)較為復(fù) 雜，對加工制造水平要求較高；當原油乳化液流經(jīng)波紋板狀電極組件時，原油乳化液中 含有的懸浮固體顆粒向下沉降，覆蓋在電極表面，容易引起電極短路。
IEC> VIEC> LOWACC僅僅用于油氣田開發(fā)工程中井口原油乳化液的脫水，迄 今尚未用于煉油廠中原油乳化液的脫水(脫鹽)，此外，僅有CEC應(yīng)用于原油乳化液的脫 鹽處理工藝，在歐洲Kvaemer Process Systems公司申請的專利WO 2006/003525A1中公開 了一種緊湊型電脫鹽方法和設(shè)備，其特征在于在常規(guī)電脫鹽器上部安裝兩個CEC將電脫 鹽器分為靜電預(yù)聚結(jié)部分和重力沉降分離部分，以提高脫鹽效率。但其不足之處在于對 W/0型原油乳化液中含氣量、含水率的適應(yīng)能力偏低；僅應(yīng)用了偶極聚結(jié)或振蕩聚結(jié)破 乳機理，未能充分認識到介電泳現(xiàn)象對靜電預(yù)聚結(jié)作用的重要價值。國內(nèi)有不少研究人 員圍繞W/0型原油乳化液的靜電聚結(jié)破乳機理進行了大量的實驗研究，對于緊湊型靜電 預(yù)聚結(jié)設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用方面還處于起步階段。
鑒于上述原因，有必要發(fā)明新型高效的原油電脫水(脫鹽)設(shè)備，以充分利用介 電泳聚結(jié)機理，來提高煉油廠脫水(脫鹽)效率。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提供一種新型高效的原油電脫水、脫鹽 方法和設(shè)備，采用新的布局方式將分散相水顆粒靜電聚結(jié)長大與水顆粒重力沉降兩個過 程分開、予以先后實施，使兩個過程在各自最有利的條件下進行，提高脫水、脫鹽效 率，使得原油電脫水、脫鹽設(shè)備緊湊化、高效化。采用新的流動方式能減少入口的動力 消耗，提高經(jīng)濟效益。靜電預(yù)聚結(jié)器是裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，兼顧靜電預(yù)聚結(jié)功能和內(nèi)穿 孔板的整流功能，使得原油乳化液在靜電預(yù)聚結(jié)區(qū)域流動均勻。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種新型高效原油電脫水、脫鹽方法，用于原油乳化液的脫水、脫鹽，主要步 驟如下待處理原油和注入的新鮮水、化學(xué)破乳劑通過靜態(tài)混合器攪拌均勻后泵送入原 油電脫水、脫鹽裝置中，干路的節(jié)流閥控制原油乳化液的流量，而新鮮水支路的流量計 和節(jié)流閥則可以控制原油乳化液的含水率；原油乳化液進入電脫水、脫鹽裝置后水平向 右流動，流經(jīng)靜電預(yù)聚結(jié)器時，裝置外的高壓防爆變壓器通過高壓絕緣導(dǎo)線向靜電預(yù)聚 結(jié)器的電極組件輸送高壓交流電，在靜電預(yù)聚結(jié)區(qū)域形成高壓交流電場；靜電預(yù)聚結(jié)器 施加高壓電后在電極板間產(chǎn)生非均勻交流電場，引起分散相水顆粒的介電泳聚結(jié)，聚結(jié) 后的原油乳化液流入沉降分離區(qū)域，在重力作用下，原油乳化液中的分散相大水顆粒向 下沉降在罐體底部形成水層并通過出水口排出，溶解在水中的鹽也一并排出；而分離出 的原油在擋板右端形成油層并通過罐底的出油口進入原油集輸管線。
實現(xiàn)上述方法的設(shè)備，包括入口組件02)、罐體(17)和靜電預(yù)聚結(jié)器(19)，其特征在于所述的入口組件(22)由原油入口(1)、流量計(2)、新鮮水入口(3)、化學(xué) 破乳劑入口(4)、節(jié)流閥(5)、靜態(tài)混合器(6)組成；罐體(17)背部設(shè)置排氣口(18)， 底部后端設(shè)置有出水口(10)和出油口(13)，罐體右端安裝一塊擋板(20)，罐體(17)內(nèi) 腔的靜電預(yù)聚結(jié)器(19)將罐體分成入口區(qū)域、靜電預(yù)聚結(jié)區(qū)域和重力沉降分離區(qū)域；靜 電預(yù)聚結(jié)器(19)設(shè)置的電極組件(21)由多個排列的電極模塊(22)組成，單個電極模塊 (22)呈正方形網(wǎng)格排列，網(wǎng)格內(nèi)部居中放置中空管(24)、(25)；裝置外的高壓防爆變壓 器(16)通過高壓絕緣導(dǎo)線(15)與電極組件(21)相連接。所述的中空管(24)、(25)為圓形或準矩形波紋狀，中空管(24)、(25)外覆蓋致 密絕緣層。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果原油乳化液從左端進 入后在罐體內(nèi)水平流動，能減少入口的動力消耗；對處理流量及原油乳化液內(nèi)含水、鹽 率波動的適應(yīng)性較強，具有較大的操作彈性；波紋狀圓形或準矩形流道對小水顆粒的聚 結(jié)效果較好，能顯著減少后續(xù)重力沉降所需的時間；沉降分離區(qū)域體積較大，使得原油 乳化液有足夠的停留時間，可以在不占用常規(guī)電脫水、脫鹽裝置新空間的前提下使得油 水分離較為徹底，從而提高原油乳化液的脫水、脫鹽效率、降低出油口的含水量、提高 出水口的水質(zhì)；基于介電泳現(xiàn)象的破乳積理可以大幅度減少化學(xué)破乳劑的用量，降低總 體運行成本，進而提高煉油廠的經(jīng)濟效益；對稠油乳化液的脫水、脫鹽具有較好的處理 效果。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明靜電預(yù)聚結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明靜電預(yù)聚結(jié)器電極模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明靜電預(yù)聚結(jié)器電極模塊的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖作進一步詳細的說明。由圖1示出，本發(fā)明設(shè)備主要包括入口組件22、罐體17、靜電預(yù)聚結(jié)器19， 其中安裝在罐體上部的入口組件22包括待處理原油入口 1、流量計2、注入新鮮水入 口 3、化學(xué)破乳劑入口 4、節(jié)流閥5、靜態(tài)混合器6;靜電預(yù)聚結(jié)器19是該裝置的核心部 件，其將罐體17分成入口區(qū)域、靜電預(yù)聚結(jié)區(qū)域和重力沉降分離區(qū)域；罐體頂部安裝排 氣口 18，底部裝設(shè)有出水口 10和出油口 13，罐體右端還安裝一塊擋板20將沉降分離區(qū) 域分成水層和油層兩個腔。本發(fā)明的靜電預(yù)聚結(jié)器19的核心部分是電極組件21，電極組件21是由多個排 列的電極模塊22組成，單個電極模塊22呈正方形網(wǎng)格排列，材質(zhì)為紫銅或鋼板等金屬； 網(wǎng)格內(nèi)部居中放置波紋狀圓形中空管24或波紋狀準矩形中空管25，中空管外覆蓋致密絕 緣層以避免原油乳化液流經(jīng)中空管時短路；裝置外的高壓防爆變壓器16通過高壓絕緣導(dǎo) 線15向中空管內(nèi)的原油乳化液施加高壓交流電，由于中空管的形狀為波紋狀，便在經(jīng)過 金屬電極板23間產(chǎn)生非均勻交流電場，引起分散相水顆粒的介電泳聚結(jié)。流體在中空管內(nèi)的流動狀態(tài)為湍流，湍流不僅增大了原油乳化液中分散相水顆粒的碰撞機率，還能顯 著縮短水力停留時間，提高聚結(jié)效率。 本發(fā)明新型高效原油電脫水、脫鹽方法和設(shè)備的實際操作過程為待處理原 油與注入的新鮮水、化學(xué)破乳劑通過靜態(tài)混合器6攪拌均勻后泵送入電脫水、脫鹽裝置 中，其流量與含水率可以根據(jù)節(jié)流閥5進行調(diào)節(jié)。原油乳化液進入電脫水、脫鹽裝置后 保持湍流流態(tài)水平向右流動，流經(jīng)靜電預(yù)聚結(jié)區(qū)域時，由于靜電預(yù)聚結(jié)器的流道設(shè)計成 波紋狀，當高壓防爆變壓器16通過高壓絕緣導(dǎo)線15向罐內(nèi)電極組件21送入高壓交流電 時，便在電極板間產(chǎn)生非均勻交流電場，引起原油乳化液中分散相小水顆粒的介電泳聚 結(jié)，聚結(jié)后的原油乳化液流入沉降分離區(qū)域。由于油水兩相的密度差，在重力作用下， 原油乳化液中的分散相大水顆粒向下沉降在罐體底部形成水層并通過出水口 10排出，溶 解在水中的鹽也一并排出；而分離出的原油在擋板2右端形成油層并通過罐底的出油口 13進入原油集輸管線。在處理過程中析出的少量氣體從罐體頂部的排氣口 18排出。
權(quán)利要求
1.一種新型高效原油電脫水、脫鹽方法，用于原油乳化液的脫水、脫鹽，主要步驟 如下待處理原油和注入的新鮮水、化學(xué)破乳劑通過靜態(tài)混合器攪拌均勻后泵送入原油 電脫水、脫鹽裝置中，干路的節(jié)流閥控制原油乳化液的流量，而新鮮水支路的流量計和 節(jié)流閥則可以控制原油乳化液的含水率；原油乳化液進入電脫水、脫鹽裝置后水平向右 流動，流經(jīng)靜電預(yù)聚結(jié)器時，裝置外的高壓防爆變壓器通過高壓絕緣導(dǎo)線向靜電預(yù)聚結(jié) 器的電極組件輸送高壓交流電，在靜電預(yù)聚結(jié)區(qū)域形成高壓交流電場；靜電預(yù)聚結(jié)器施 加高壓電后在電極板間產(chǎn)生非均勻交流電場，引起分散相水顆粒的介電泳聚結(jié)，聚結(jié)后 的原油乳化液流入沉降分離區(qū)域，在重力作用下，原油乳化液中的分散相大水顆粒向下 沉降在罐體底部形成水層并通過出水口排出，溶解在水中的鹽也一并排出；而分離出的 原油在擋板右端形成油層并通過罐底的出油口進入原油集輸管線。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，包括入口組件(22)、罐體(17)和靜電預(yù)聚結(jié) 器(19)，其特征在于所述的入口組件(22)由原油入口(1)、流量計(2)、新鮮水入口 (3)、化學(xué)破乳劑入口(4)、節(jié)流閥(5)、靜態(tài)混合器(6)組成；罐體(17)背部設(shè)置排氣 口(18)，底部后端設(shè)置有出水口(10)和出油口(13)，罐體右端安裝一塊擋板(20)，罐體 (17)內(nèi)腔的靜電預(yù)聚結(jié)器(19)將罐體分成入口區(qū)域、靜電預(yù)聚結(jié)區(qū)域和重力沉降分離區(qū) 域；靜電預(yù)聚結(jié)器(19)設(shè)置的電極組件(21)由多個排列的電極模塊(22)組成，單個電 極模塊(22)呈正方形網(wǎng)格排列，網(wǎng)格內(nèi)部居中放置中空管(24)、(25)；裝置外的高壓防 爆變壓器(16)通過高壓絕緣導(dǎo)線(15)與電極組件(21)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高效原油電脫水、脫鹽設(shè)備，其特征在于所述的中 空管(24)、(25)為圓形或準矩形波紋狀，中空管(24)、(25)外覆蓋致密絕緣層。
全文摘要
一種新型高效原油電脫水、脫鹽方法和設(shè)備，可用于煉油廠對原油乳化液進行脫水、脫鹽處理工藝，處理設(shè)備主要由入口組件、罐體和靜電預(yù)聚結(jié)器組成；當裝置外的高壓防爆變壓器通過高壓絕緣導(dǎo)線經(jīng)過金屬電極板向波紋狀中空管內(nèi)的原油乳化液施加高壓交流電時，便在電極板間產(chǎn)生非均勻交流電場，引起分散相水顆粒的介電泳聚結(jié)；原油乳化液在中空管內(nèi)的流動狀態(tài)為湍流，湍流不僅增大了原油乳化液中分散相水顆粒的碰撞機率，還能顯著縮短水力停留時間；靜電預(yù)聚結(jié)器內(nèi)的流動通道可以設(shè)計成波紋狀圓形或波紋狀準矩形。采用本發(fā)明的方法和設(shè)備，使得靜電預(yù)聚結(jié)后的分散相大水顆粒能顯著減少后續(xù)重力沉降時間，提高處理效率，原油乳化液從左端的入口組件進入罐體后，沿水平方向流動，能減少入口的動力消耗。
文檔編號C10G33/02GK102021019SQ20091009276
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者丁藝, 陳家慶 申請人:北京石油化工學(xué)院