專利名稱：基于介電泳破乳機(jī)理的新型原油電脫水、脫鹽方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工原油電脫水、脫鹽技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于介電泳破乳機(jī) 理的新型原油電脫水、脫鹽的方法和設(shè)備，適用于煉油廠原油乳化液中分散相小水顆粒 的聚結(jié)長大及其脫水、脫鹽，也可用于油氣田開發(fā)工程中對井口原油進(jìn)行脫水、脫鹽處 理，甚至可以用于W/0型乳化液液膜分離技術(shù)等場合。
背景技術(shù)：
原油在煉油廠進(jìn)蒸餾裝置前需要進(jìn)行脫水、脫鹽處理而使其含水率降低為 0.1% 0.2%，并使鹽的質(zhì)量濃度小于5mg/L。原油中的鹽類主要以堿金屬和堿土金屬 鹽的形式存在，且大部分都溶于原油所含的水中，而水與油形成了穩(wěn)定的油包水(W/0) 型乳狀液。因此，原油脫鹽關(guān)鍵在于脫水，脫水關(guān)鍵在于破乳，脫鹽和脫水可以同步進(jìn) 行。原油脫水(脫鹽)的方法有靜電聚結(jié)法、沉降法、過濾法、膜分離法、微波輻射法、 聲化學(xué)法等，但真正在煉油廠生產(chǎn)流程中得到廣泛應(yīng)用者首推靜電聚結(jié)法，相應(yīng)的設(shè)備 有電脫水器和電脫鹽器兩大類。目前典型的電脫水(脫鹽)器大都是臥式罐結(jié)構(gòu)，電場 由電極板外加高電壓形成。外加電壓有直流、交流、交直流3種類型，其中交流電壓應(yīng) 用最為廣泛。交流電場作用下的靜電聚結(jié)破乳機(jī)理主要有電泳聚結(jié)、偶極聚結(jié)和介電泳聚 結(jié)。電泳聚結(jié)是指帶有極性電荷的單個水顆粒在向相反極性電極移動過程中，受到周圍 連續(xù)油相的阻力而被拉長變形，從而削弱油水界面膜的強(qiáng)度，最終導(dǎo)致水顆粒之間發(fā)生 碰撞聚結(jié)，主要適用于DC電場。對于不帶極性電荷的中性水顆粒而言，會受電場感應(yīng)影響而形成誘導(dǎo)偶極子， 每個誘導(dǎo)偶極子兩端帶等量的異性電荷，當(dāng)兩個誘導(dǎo)偶極子非?？拷鼤r，若其相鄰端帶 相反電荷，就會相互吸引而發(fā)生偶極聚結(jié)；若作用在誘導(dǎo)偶極子兩端的電場強(qiáng)度不相 等，就會產(chǎn)生一個朝著強(qiáng)電場梯度區(qū)域的凈作用力，亦即水顆粒有向電場強(qiáng)度最大位置 處移動的趨勢，在此過程中發(fā)生碰撞聚結(jié)，這種現(xiàn)象稱為介電泳聚結(jié)。顯然，在常規(guī)高 壓AC電場中以偶極聚結(jié)為主，而在非均勻AC電場中則產(chǎn)生介電泳聚結(jié)。迄今為止的商業(yè)電脫水(脫鹽)器都圍繞電泳聚結(jié)和偶極聚結(jié)破乳機(jī)理進(jìn)行設(shè) 計，如美國專利US 4804453公開的多電場原油乳化液處理用電脫水器和中國專利ZL 02203973.2 (授權(quán)公告號CN 2518865Y)公開的豎掛電極原油電脫水器，其電極結(jié)構(gòu)均為 平面板狀，施加高壓后產(chǎn)生均勻電場。很多人都認(rèn)為介電泳聚結(jié)在靜電聚結(jié)作用中的貢 獻(xiàn)小于電泳聚結(jié)，未能對其給予足夠重視。然而應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是，偶極聚結(jié)實際上是 介電泳聚結(jié)的一種具體表現(xiàn)形式，因為當(dāng)兩個誘導(dǎo)偶極子非常接近時，可以認(rèn)為每個偶 極子都努力到達(dá)二者間電場強(qiáng)度最大的位置。而在分散相水顆粒不可能受電極影響而帶 電時，例如當(dāng)采用AC電場或絕緣電極時，介電泳現(xiàn)象對靜電聚結(jié)作用具有重要價值。鑒于上述原因，有必要發(fā)明新型的原油電脫水(脫鹽)設(shè)備，以充分利用介電泳 聚結(jié)機(jī)理，大幅度提高原油乳化液的電脫水(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基于介電泳破乳機(jī)理的新型原 油電脫水、脫鹽方法和設(shè)備?；诮殡娪酒迫闄C(jī)理的新型原油電脫水、脫鹽設(shè)備主要包括入口組件(18)、罐 體(17)和電極組件(14)，其中入口組件(18)由原油入口(1)、新鮮水入口(3)、流量 計(4)、靜態(tài)混合器(6)及閥門(2)、(5)組成；罐體(17)上設(shè)置有連接入口組件(18) 的入口管(7)、分布器(8)、出水管(9)、出水口(10)，在罐體(17)的背部設(shè)置出油口 (13)；高壓絕緣導(dǎo)線(15)采用開孔接管的方式穿過罐體(17)，將高壓防爆變壓器(16) 與電極組件(14)相連接。所述的分布器⑶為一開有圓孔或方孔的鋼板。所述的電極組件(14)采用豎直懸掛的波紋板狀電極，或采用波紋板狀電極與平 面板狀電極交替組合豎直排列的型式，兩相鄰電極的波峰與波谷分別一一對應(yīng)，電極表 面覆蓋致密絕緣層。本發(fā)明所采用的方法是來自上游的原油和注入的新鮮水通過靜態(tài)混合器攪拌 均勻后泵送入電脫水、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(jìn)入電脫水、脫鹽裝 置后，通過分布器均勻向上流動，經(jīng)電極組件時，高壓防爆變壓器通過高壓絕緣導(dǎo)線向 罐內(nèi)電極組件送入高壓交流電，電極板間產(chǎn)生水平非均勻交流電場，引起分散相水顆粒 的介電泳聚結(jié)，流過聚結(jié)部分后，分散相小水顆粒聚集成大水顆粒，由于油水兩相的密 度差，在重力作用下，大水顆粒向下沉降流入出水管，并通過出水口排出；而分離出的 原油流入收油管內(nèi)，并通過出油口進(jìn)入原油集輸管線。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果1、本發(fā)明能適應(yīng)不同含水率原油乳化液的脫水、脫鹽要求，且脫水、脫鹽效果 較好；2、本發(fā)明波紋板狀電極結(jié)構(gòu)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；3、本發(fā)明電脫水、脫鹽裝置的出入口能形成均勻的流動速度場，減少原油乳化 液對電極板的沖刷，從而延長電極板的使用壽命；4、本發(fā)明基于介電泳現(xiàn)象的破乳機(jī)理可以大幅度減少化學(xué)破乳劑的用量，降低 總體運(yùn)行成本，進(jìn)而提高煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益；5、本發(fā)明除可用于煉油廠之外，也可用于油氣田開發(fā)工程中對井口原油進(jìn)行脫 水、脫鹽處理，甚至可以用于W/0型乳化液液膜分離技術(shù)等場合。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)總體示意2為本發(fā)明的波紋板狀電極結(jié)構(gòu)立體示意3為本發(fā)明另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。由圖1可知，本發(fā)明設(shè)備主要包括入口組件18、罐體17和電極組件14，其中 入口組件18由原油入口 1、新鮮水入口 3、流量計4、靜態(tài)混合器6及閥門2、5等組成； 罐體17上設(shè)有連接入口組件18的入口管7，還設(shè)置有分布器8、出水管9、出水口 10， 并設(shè)有閥門，在罐體17的背部設(shè)置出油13;高壓絕緣導(dǎo)線15穿過罐體17外殼，將高壓 防爆變壓器16與電極組件相連；分布器8為一開有圓孔或方孔的鋼板。由圖2示出電極細(xì)件14為波紋板狀，波紋板狀電極14豎直排列，兩相鄰電極的 波峰與波谷分別一一對應(yīng)，每個金屬電極板除導(dǎo)線外的部分都覆蓋致密絕緣層，以避免 水滴在相鄰的兩個電極間造成短路或在水滴流經(jīng)電極間時形成水阻。由圖3示出本發(fā)明另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖，與圖2的不同之處在于電極細(xì)件 14采用波紋板狀電極與平面板狀電極交替組合豎直排列的方式。本發(fā)明的實際操作過程為原油與注入的新鮮水通過靜態(tài)混合器6攪拌均勻后 形成原油乳化液，并泵送入電脫水、脫鹽罐體中，其流量與含水率可以根據(jù)閥門2、5進(jìn) 行調(diào)節(jié)；入口端的乳液分布器8使流入電脫水、脫鹽罐體的原油乳化液分布均勻，以避 免流體對電極板4產(chǎn)生劇烈沖刷；原油乳化液流經(jīng)電脫水(脫鹽)罐內(nèi)的電極組件時，高 壓防爆變壓器16通過高壓絕緣導(dǎo)線15向罐內(nèi)電極組件送入高壓交流電，由于采用波紋板 狀電極14，且相鄰電極的波峰與波谷分別一一對應(yīng)，便在電極板間產(chǎn)生水平非均勻交流 電場，引起分散相水顆粒的介電泳聚結(jié)；分散相小水顆粒在介電泳力的作用下聚結(jié)成大 水顆粒并向下沉降，分離出來的水流過出水管9，自罐體底部的出水口 10排出電脫水、 脫鹽裝置，溶解在水中的鹽也一并排出；脫水、脫鹽后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的油經(jīng)過收油管12聚集 后，從罐體頂部的出油口 13排出。
權(quán)利要求
1.一種基于介電泳破乳機(jī)理的新型原油電脫水、脫鹽方法，其主要步驟是將來 自上游的原油與注入的新鮮水通過靜態(tài)混合器攪拌均勻后成為原油乳化液，再泵送入電 脫水、脫鹽裝置的罐體中，原油乳化液的流量通過干路節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，新鮮水支路的 流量計和節(jié)流閥控制原油乳化液的含水率；原油乳化液進(jìn)入電脫水、脫鹽裝置后，通過 分布器均勻向上流動，經(jīng)電極組件時，高壓防爆變壓器通過高壓絕緣導(dǎo)線向罐內(nèi)電極組 件送入高壓交流電，電極板間產(chǎn)生水平非均勻交流電場，引起分散相水顆粒的介電泳聚 結(jié)，流過聚結(jié)部分后，分散相小水顆粒聚集成大水顆粒，在重力作用下，大水顆粒向下 沉降流入出水管，并通過出水口排出；而分離出的原油流入收油管內(nèi)，并通過出油口進(jìn) 入原油集輸管線。
2.實現(xiàn)權(quán)力要求1所述方法的設(shè)備，包括入口組件(18)、罐體(17)和電極組件 (14)，其特征在于所述的入口組件(18)由原油入口(1)、新鮮水入口(3)、流量計 (4)、靜態(tài)混合器(6)及閥門(2)、(5)組成；罐體(17)上設(shè)置有連接入口組件(18)的入 口管(7)、分布器(8)、出水管(9)、出水口(10)，在罐體(17)的背部設(shè)置出油口(13)； 高壓絕緣導(dǎo)線(15)采用開孔接管的方式穿過罐體(17)，將高壓防爆變壓器(16)與電極組 件(14)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于介電泳破乳機(jī)理的新型原油電脫水、脫鹽設(shè)備，其特征 在于所述的分布器(8)為一開有圓孔或方孔的鋼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于介電泳破乳機(jī)理的新型原油電脫水、脫鹽設(shè)備，其特征 在于所述的電極組件(14)采用豎直懸掛的波紋板狀電極，兩相鄰電極的波峰與波谷分 別一一對應(yīng)，電極表面覆蓋致密絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于介電泳破乳機(jī)理的新型原油電脫水、脫鹽設(shè)備，其特 征在于所述的電極組件(14)采用波紋板狀電極與平面板狀電極交替組合豎直排列的型 式，電極表面覆蓋致密絕緣層。
全文摘要
一種基于介電泳破乳機(jī)理的新型原油電脫水、脫鹽方法和設(shè)備，其核心部分為電極組件，電極組件可以采用豎直懸掛的波紋板狀電極，安裝時兩相鄰電極的波峰與波谷分別一一對應(yīng)，也可以采用波紋板狀電極與平面板狀電極交替組合豎直排列的方式，在每個電極表面均覆蓋有致密絕緣層。當(dāng)向電極組件施加高壓交流電后，在電極板間產(chǎn)生水平非均勻交流電場，引起原油乳化液中的分散相水顆粒發(fā)生介電泳聚結(jié)。本發(fā)明的方法和設(shè)備能適應(yīng)不同含水率原油乳化液的脫水或脫鹽要求，特別適用于煉油廠原油乳化液中分散相小水顆粒的聚結(jié)長大及其精細(xì)脫水脫鹽，并且可以大幅度減少化學(xué)破乳劑的用量，降低總體運(yùn)行成本，進(jìn)而提高煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C10G33/02GK102021020SQ20091009276
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