CN101607148A - 智能响应控制电脱盐脱水电场装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能响应控制电脱盐脱水电场装置，属于原油处理技术领域。该装置包括进油分配器以及至少两层水平高压电极板，高压电极板接PLC控制的电压输出电路，进油分配器由相互隔离的分支管路构成，分支管路上装有进油喷嘴，进油喷嘴位于相邻水平高压电极板之间，且喷出方向与水平高压电极板平行，两相邻水平高压电极板上分别相对延伸出围绕进油喷嘴的环形电极板，从而形成位于两相对环形电极板之间的分散混合区，以及位于环形电极外围的聚积沉降区，分散混合区的电场强度大于聚积沉降区。本发明实现了电分散混合与聚积沉降技术的有机结合，使原油和水滴的混合达到最佳效果，脱盐效果明显改善，比传统的电脱盐技术可节水50％以上。

Description

智能响应控制电脱盐脱水电场装置

智能响应控制电脱盐脱水设备的电场装置

技术领域

本发明涉及一种原油脱盐脱水的电场装置，尤其是一种智能响应控制电脱盐脱水电场装置，属于原油处理技术领域。

背景技术

随着世界经济的快速发展，原油的需求量也越来越大，原油价格也越来越高，油田采用了各种采油新技术，加大了开采力度和深度，使开采出来的原油性质越来越复杂；另外炼油厂为了降低成本，也会炼制一些落地油及高比重、高粘度、高酸值、高含水量、高含盐量、易乳化的重质劣质原油。在处理这些原油时现有的电脱盐技术通常会出现运行电流增大，设备经常出现送电困难，报警和短路现象，严重影响着设备长周期平稳运行，出现脱盐脱水效果不理想的情况。

目前油田、炼油厂广泛应用的电脱盐技术和采用的高压电场主要有三种：

第一种是交流电脱盐，由两层或三层水平电极板形成高压电场。一般，下层电极板通电，上层电极板接地，或者中间电极板通电，上下层电极板接地，这样形成交流电场，在处理油品性质较好、脱盐脱水效果要求不是很高的情况下，能够满足要求。但是如果油品性质较差时，这种电场的破乳能力会大大降低，脱后原油含水含盐就会升高，运行电流就会变大，甚至会短路，而且这种电场的电耗较高，脱后含盐很难低于5mg/L的技术指标，所以目前这种两层或三层水平电极板的交流电脱盐脱水高压电场一般只在脱水脱盐要求不高的油田应用。

第二种是交直流电脱盐(参见专利号93246305.3的中国专利)，采用垂挂式电极板形成高压电场。这种高压电场是由垂挂式正、负电极板沿电脱盐罐轴线方向交替排列，自上而下形成交流弱电场、直流弱电场、直流强电场。原油、水、破乳剂组成的乳化液从水相中进入电脱盐罐内，经水层的洗涤后，首先进入交流弱电场，在交流弱电场中原油中的大部分的水被脱除，降低了原油的电导率，再进入直流电场，这样不会因为原油电导率高而发生短路，在直流强电场中将原油中少量的水脱除，达到深度脱盐脱水效果，同时降低了能耗。这种技术在炼油厂得到了广泛的应用，但炼油厂加工高比重、高粘度、高酸值、高含水量、高含盐量、易乳化的重质劣质原油时，这种技术的脱盐脱水率降低，很难达到脱后含盐小于3mg/L，电耗也在增加，有时也会短路，达不到所要求的处理效果。

第三种是高速电脱盐技术(参加专利号为0120753.1的中国专利)，采用油相进油、水平高压电场。这种技术主要是针对我国炼油厂大型化要求而开发的，主要技术特点是利用较小的罐体达到较大的处理量。高速电脱盐电场采用三层或四层水平电极板，原油经过喷嘴直接喷到高压电场中，形成的高压电场在很短的时间内使小水滴聚集成大水滴，油水迅速分离，达到脱盐脱水的目的。虽然高速电脱盐在利用小罐体实现大处理量的目的，但是对处理高比重、高粘度、高酸值、高含水量、高含盐量、易乳化的重质劣质原油时，也同样会出现脱后含盐含水偏高，电脱盐运行电流大，排水含油量高等不足。

另外，近年进口的电脱盐设备对各种原油的适应性也很差，往往只适应加工一种或几种原油，而中国炼厂原油加工品种多，不同性质的原油切换频繁，特别是因原油供应市场的剧烈波动，一些炼厂在探索改变原设计加工的价格偏高的优质原油而采用加工劣质原油以降低原油采购成本，这更加增加了电脱盐预处理的难度，在加工劣质原油时也会出现脱后含盐含水偏高，电脱盐运行电流高，甚至会短路，排水含油等问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种不仅适合轻质优质原油，而且也适用于劣质原油的智能响应控制电脱盐脱水电场装置，从而解决上述现有技术面临的问题。

理论和实践表明，原油中的盐分随着水分的脱出而脱除。因此，为了脱除原油中的盐分，必须将盐转移到水中。通常，在原油管线上都需注入新鲜洗涤水，并设计由混合器和混合阀组成的混合系统使原油与水混合。但是，这种混合是机械性的混合，所以原油与水的混合效果并不理想。一些炼厂电脱盐往往存在脱后含水达标而含盐不达标的情况，就是因为原油中的盐分未能充分地传质溶解在洗涤水中。使用现有的几种高压电场装置加工高比重、高粘度、高酸值、高含水量、高含盐量、易乳化的重质劣质原油时普遍存在运行电流过大的问题，严重时甚至发生短路，都不能达到较好的脱盐脱水效果。即使送上高压电，使电场能够运行，也经常产生乳化现象。就加工效果而言上，往往脱水效果比较好，而脱盐效果不理想，究其原因，关键在于高压电场的设置需要改进。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：一种智能响应控制电脱盐脱水电场装置，包括安置在电脱盐脱水罐体中的进油分配器以及至少两层水平高压电极板，所述高压电极板接PLC控制的电压输出电路，所述进油分配器由相互隔离的分支管路构成，所述分支管路上装有进油喷嘴，所述进油喷嘴位于相邻水平高压电极板之间，且喷出方向与水平高压电极板平行，其改进之处在于：所述两相邻水平高压电极板上分别相对延伸出围绕进油喷嘴的环形电极板，从而形成位于两相对环形电极板之间的分散混合区，以及位于环形电极外围的聚积沉降区，所述分散混合区的电场强度大于聚积沉降区。

这样，在相邻水平高压电极板间形成了由于电极间距不同而构成的两种不同区域高压电场——分散混合区高压电场和聚积沉降区高压电场。原油和混合其中的洗涤水乳化液从进油喷嘴喷出后，首先进入电场强度较高的分散混合区，其中的水滴在该高压电场的作用下发生电分散混合，使原油中的盐分充分溶解到洗涤水的水滴中，然后进入到电场强度较低的聚积沉降区，使含盐小水滴重新聚合成大水滴而聚积沉降，分离出来。这样，与现有技术不同的是，从进油喷嘴喷出的乳化液不再单纯地在聚积沉降区常规电场强度的作用下聚积沉降，而且在聚积沉降之前还在分散混合区高于常规的电场强度作用下，实现细小水滴的高压电分散，促进原油中盐份与水滴的混合，从而显著提高电脱盐脱水的质量，不仅能够适用于优质原油，也能适用于劣质原油。

本发明进一步的完善是，所述分散混合区的电场强度是聚积沉降区的2-3倍。

本发明更进一步的完善是，所述分散混合区的穿越宽度是聚积沉降区的1/4-3/4。

本发明再进一步的完善是，所述分散混合区和聚积沉降区电极板相互绝缘，分别接PLC控制的电压输出电路。这样，送到高压电场上的电压可以不再是单一的固定值，而是可以通过控制输出的可变波形和数值的电压，因此可以根据所加工油品的性质，调整和优化输出高压，使之更适合特定的原油。

实验证明，采用本发明的智能响应控制电脱盐脱水设备实现了电分散混合与聚积沉降技术的有机结合，使原油和水滴的混合达到最佳效果，脱盐效果明显改善，比传统的电脱盐技术可节水50％以上。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图中：电脱盐脱水罐体1，进油分配器2，进油喷嘴3，水平高压电极板4，绝缘吊挂5，出油收集器6，PLC控制器7，电子调压器8，智能响应控制变压器9，高压电极棒10。

具体实施方式

本实施例的智能响应控制电脱盐脱水电场装置如图1和图2所示，电脱盐脱水罐体1中安置有进油分配器2和三层水平高压电极板4，其中最上层的高压电极板通过绝缘吊挂5吊装在罐体内。由于PLC控制器通过调压器接变压器，而电压器通过高压电极棒接高压电极板，一体那次高压电极板4的电压源自PLC控制器7控制的调压器8通过变压器9的高压电极棒10输出的电压。进油分配器2由相互隔离的分支管路构成，呈树状结构，各分支管路上分别装有位于相邻水平高压电极板之间的进油喷嘴3，各进油喷嘴3的喷出方向与水平高压电极板4平行。如图2所示，两相邻水平高压电极板2上分别相对延伸出围绕进油喷嘴3的环形电极板11，从而形成位于两相对环形电极板之间的分散混合区f1，以及位于环形电极11外围的聚积沉降区f2。通过控制环形电极板的间距可以使分散混合区的电场强度为聚积沉降区常规电场强度的2-3倍。本实施例中，分散混合区和聚积沉降区的电场强度分别控制在2000～2500V/cm和800～1000V/cm。当然，也可以使分散混合区和聚积沉降区电极板相互绝缘，分别接PLC控制的电压输出电路，从而按需分别控制其间的电场强度。

此外，本实施例中，分散混合区的穿越宽度是聚积沉降区的1/4-3/4，而进油喷嘴边缘距环形电极板边缘的距离等于聚积沉降区的穿越宽度。

在实施例利用了高压电分散的原理，原油与水的乳化液由罐体1内进油分配器2通过进油喷嘴3进入水平高压电极板4中。由于水平高压电极板4设置了两个不同电压的高压电场区，即分散混合区和聚积沉降区，因此原油和水的乳化液以水平首先进入分散混合区的高压电场中，水滴在此高压电场作用下发生电分散，即借助较高的电场高压作用力将水滴分散成更细小的水滴，且这些水滴被均匀分布在原油中，与之有效混合，使原油中的盐分传质充分溶解到水滴中。然后，当原油乳化液进入聚合沉降区的压电场时，充分溶解盐分的小水滴将重新聚合成大水滴，从原油中沉降分离出来，完成脱水脱盐过程。

本实施例中，PLC控制器7可根据电脱盐罐体内原油乳化液的状况，通过电子调压器8调整，智能响应控制变压器9的输出电压，从而由高压电极棒10向水平高压电极板4输出适应所加工原油性质的动态响应高压，形成动态响应高压电场。这种动态响应高压电场对原油，特别是劣质原油具有更高效的脱盐脱水效果，并且由于高压电场针对罐体内油水乳化液的情况输出，建立起最适合所加工原油性质的优化高压电场，因此不仅解决了加工劣质原油过程中容易出现的高压电场短路事故，而且以适宜所加工原油的高压和电流运行，能耗大大降低，实现了变压器输出高压根据所加工油品性质的无级调节。

总之，本实施例的智能响应控制电脱盐脱水电场装置将电分散混合与聚积沉降技术有机结合，使脱盐效果明显改善，不仅适用于优质原油，也能适用于劣质原油。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能响应控制电脱盐脱水电场装置，包括安置在电脱盐脱水罐体中的进油分配器以及至少两层水平高压电极板，所述高压电极板接PLC控制的电压输出电路，所述进油分配器由相互隔离的分支管路构成，所述分支管路上装有进油喷嘴，所述进油喷嘴位于相邻水平高压电极板之间，且喷出方向与水平高压电极板平行，其特征在于：所述两相邻水平高压电极板上分别相对延伸出围绕进油喷嘴的环形电极板，从而形成位于两相对环形电极板之间的分散混合区，以及位于环形电极外围的聚积沉降区，所述分散混合区的电场强度大于聚积沉降区。

2.根据权利要求1所述的智能响应控制电脱盐脱水电场装置，其特征在于：所述分散混合区的电场强度是聚积沉降区的2-3倍。

3.根据权利要求2所述的智能响应控制电脱盐脱水电场装置，其特征在于：所述分散混合区的穿越宽度是聚积沉降区的1/4-3/4。

4.根据权利要求3所述的智能响应控制电脱盐脱水电场装置，其特征在于：所述分散混合区和聚积沉降区电极板相互绝缘，分别接PLC控制的电压输出电路。

5.根据权利要求4所述的智能响应控制电脱盐脱水电场装置，其特征在于：所述进油喷嘴边缘距环形电极板边缘的距离等于聚积沉降区的穿越宽度。

6.根据权利要求5所述智能响应控制电脱盐脱水电场装置，其特征在于：所述PLC通过调压器接变压器，所述电压器通过高压电极棒接高压电极板。

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