CN101665718B - 一种平流电脱盐脱水设备的出口收集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平流电脱盐脱水设备的出口收集器，以解决现有开孔挡板式的出口收集器所存在的因收集含盐含水量较高的原油而使经出油管从罐体内抽出的原油含盐含水量较高等问题。本发明出口收集器(2)由横截面形状为圆形的一根垂直管(2 1)和一根水平管(22)组成，呈倒T形结构。垂直管和水平管的圆柱面上设有圆形开孔(23)。垂直管的底部与水平管的圆柱面相连，顶部与设于平流电脱盐脱水设备罐体(3)出口端顶部的出油管(1)相连。出口收集器设于平流电脱盐脱水设备罐体出口端之内的上部。本发明出口收集器适用于平流电脱盐脱水设备，采用本发明出口收集器的平流电脱盐脱水设备主要用于油田及炼油厂的原油电脱盐脱水。

Description

一种平流电脱盐脱水设备的出口收集器

技术领域

本发明涉及平流电脱盐脱水设备所使用的一种出口收集器。

背景技术

目前，国内外油田及炼油厂广泛使用电脱盐脱水设备来脱除原油中所含的盐和水。电脱盐脱水设备有多种，其中一种是平流电脱盐脱水设备。图1示出了一种平流电脱盐脱水设备，它包括罐体3，罐体3的两端为封头，罐体3内沿入口端至出口端的方向设有进油分配器6和电极4。电极4设于油水界面8的上方，用绝缘支撑及吊挂固定在罐体3的内壁上。罐体3上设有进油管5、出油管1、排水管7。进油管5设于罐体3入口端的下部，出油管1设于罐体3出口端的顶部；排水管7设于罐体3的底部，与罐体3内下部的水层连通。平流电脱盐脱水设备还设有电源(电脱盐脱水设备专用的变压器)，其输出端与电极4相连(图略)。操作过程中，含盐含水的原油加入水和破乳剂并混合后，由进油管5进入罐体3的入口端内，经进油分配器6分配后在罐体3内沿轴向水平流动，在电极4形成的电场中脱盐脱水。下降的水滴沿原油流动方向呈水平抛物线轨迹下降，沉积于罐体3内下部的水层中，最后由排水管7排出。电脱盐脱水后的原油流动至罐体3的出口端内，再向上流动、经出油管1从罐体3内抽出。

在平流电脱盐脱水设备中，有一些没有设置出口收集器，罐体出口端内的原油直接经出油管抽出。存在的问题是，原油流出罐体时在出口端内会存在扰流现象，影响电脱盐脱水的效果。即，由于原油含盐含水量在罐体内的分布具有“上低下高”的特征，因为原油在罐体出口端内的流速过快，会将出口端之内下部、油水界面上方含盐含水量较高的原油带至出口端之内上部含盐含水量较低的原油，从而使从出油管抽出的原油含盐含水量较高。为解决上述问题，有一些平流电脱盐脱水设备在罐体3出口端的内部设置了开孔挡板式的出口收集器2，如图1、图2所示。开孔挡板式的出口收集器2为圆形板，四周与罐体3的内壁相连，与罐体3出口端封头之间的区域构成集油室9。开孔挡板式的出口收集器2在油水界面8以上的板面上设有开孔(一般为圆形孔)，油水界面8以下的板面上不开孔。罐体3出口端内的电脱盐脱水后的原油经出口收集器2上的开孔进入集油室9，再经出油管1抽出。通过控制开孔的数量，可以控制罐体3出口端内原油的流速，消除扰流现象。该开孔挡板式出口收集器2的缺点是，罐体3出口端之内下部、油水界面8上方含盐含水量较高的原油，可以经过开孔板面下部的开孔进入集油室9，与经过开孔板面上部的开孔进入集油室9的出口端之内上部含盐含水量较低的原油混合，经出油管1从罐体3内抽出，从而也使抽出的原油含盐含水量较高。另外这种出口收集器2将罐体3内部分割出集油室9，使罐体3的结构较为复杂；在平流电脱盐脱水设备停工后，集油室9下部(对应于出口收集器2不开孔板面区域)的原油和沉积水不易排出，造成检修不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种平流电脱盐脱水设备的出口收集器，以解决现有开孔挡板式的出口收集器所存在的因收集含盐含水量较高的原油而使经出油管从罐体内抽出的原油含盐含水量较高、将罐体内部分割出集油室而使罐体结构较为复杂且集油室检修不便等问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种平流电脱盐脱水设备的出口收集器，设于平流电脱盐脱水设备罐体出口端内，其特征在于：它由横截面形状为圆形的一根垂直管和一根水平管组成，呈倒T形结构，垂直管和水平管的圆柱面上设有圆形开孔，垂直管的底部与水平管的圆柱面相连，顶部与设于平流电脱盐脱水设备罐体出口端顶部的出油管相连，所述的出口收集器设于平流电脱盐脱水设备罐体出口端之内的上部，垂直管和水平管组成的平面垂直于平流电脱盐脱水设备罐体的轴向。

采用本发明，具有如下的有益效果：(1)本发明平流电脱盐脱水设备的出口收集器，设于平流电脱盐脱水设备罐体出口端之内的上部。该区域电脱盐脱水后的原油含盐含水量较低，经垂直管和水平管圆柱面上的圆形开孔流入垂直管和水平管内而被收集，再经与垂直管顶部相连的出油管从罐体内抽出。抽出的原油全部是含盐含水量较低、达到标准要求的原油。出口端之内下部、油水界面上方含盐含水量较高的原油，因位置较低，无法经开孔进入到垂直管和水平管内并经出油管从罐体内抽出。(2)本发明的出口收集器设于平流电脱盐脱水设备之后，不在罐体内形成单独的集油室而使罐体结构变得复杂，罐体的结构基本保持不变。平流电脱盐脱水设备停工后，罐体内的原油和沉积水易于排出，并易于进行检修(同不设置本发明出口收集器的平流电脱盐脱水设备基本一样)，解决了现有开孔挡板式出口收集器所存在的问题。(3)通过控制垂直管和水平管上开孔的开孔率和开孔直径，可以控制罐体出口端内原油的流速，使流速更均匀，消除扰流现象，确保经出油管从罐体内抽出的原油含盐含水量达标。

本发明的出口收集器，适用于平流电脱盐脱水设备(原油自罐体入口端至出口端沿轴向水平流动)，能够改善罐体出口端内原油的流动与分配状况，很好地收集罐体出口端内电脱盐脱水后的原油，提高平流电脱盐脱水设备的电脱盐脱水效果。其结构简单，设计合理，安装位置适当。采用本发明出口收集器的平流电脱盐脱水设备，主要用于油田及炼油厂的原油电脱盐脱水。对于重质原油的电脱盐脱水，效果尤其显著。

下面结合附图、具体实施方式和实施例对本发明作进一步详细的说明。附图、具体实施方式和实施例并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是平流电脱盐脱水设备的结构示意图，在罐体出口端内部设置了现有的开孔挡板式的出口收集器。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是在罐体出口端内部设置了本发明出口收集器的平流电脱盐脱水设备的结构示意图。

图4是图3中的B-B剖视图(放大)。

图5是本发明出口收集器的水平管在图4中C-C位置的断面图(放大)，水平管上的开孔开设于水平管面向原油来流方向的圆柱面上。

图6是本发明出口收集器的水平管在相当于图4中C-C位置的断面图(放大)，水平管上的开孔开设于水平管的整个圆柱面上。

图7是平流电脱盐脱水设备所使用的一种鼠笼式电极的断面结构放大示意图。

图1至图7中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图3、图4、图5和图6，本发明平流电脱盐脱水设备的出口收集器2(简称为出口收集器2)，由横截面形状为圆形的一根垂直管21和一根水平管22组成，呈倒T形结构。垂直管21和水平管22的圆柱面上设有圆形开孔23。垂直管21的底部与水平管22的圆柱面相连，顶部与设于平流电脱盐脱水设备罐体3出口端顶部的出油管1相连。垂直管21和水平管22相互连通。水平管22的两端封闭，例如用钢板封闭。所述的出口收集器2设于平流电脱盐脱水设备罐体3出口端之内的上部，垂直管21和水平管22组成的平面垂直于平流电脱盐脱水设备罐体3的轴向。

垂直管21和水平管22的直径一般为100～400毫米，根据平流电脱盐脱水设备的处理量以及由其确定的罐体3的直径来选择。本发明所述各种管件和罐体3的直径，均是指其外径。处理量和罐体3的直径较小时，垂直管21和水平管22的直径取较小的数值，反之取较大的数值。水平管22圆柱面的顶部至平流电脱盐脱水设备罐体3内壁顶部之间的距离h一般为200～500毫米，参见图4。h主要根据罐体3和水平管22的直径进行选择，确保本发明出口收集器2位于罐体3出口端之内的上部，只收集该区域电脱盐脱水后含盐含水量较低的原油。工业上使用的平流电脱盐脱水设备罐体3的直径，一般是2.6～4.2米。

垂直管21和水平管22上开孔23的开孔率一般为20％～70％，开孔23的直径一般为20～80毫米。所述的开孔率，是指垂直管21或水平管22上开孔23的总开孔面积分别与相应的垂直管21或水平管22的圆柱面面积的比值。在平流电脱盐脱水设备的处理量较小时(罐体3内的原油流量也较小)，开孔率和开孔23的直径取较小的数值，垂直管21和水平管22上的开孔23开设于垂直管21和水平管22面向原油来流方向的圆柱面上。在平流电脱盐脱水设备的处理量较大时，开孔率和开孔23的直径取较大的数值，垂直管21和水平管22上的开孔23开设于垂直管21和水平管22的整个圆柱面上。涉及水平管22上开孔23的开设和开孔率的计算时，其圆柱面不包括垂直管21的底部所占据的区域。

图5示出，本发明出口收集器水平管22上的开孔23开设于水平管22面向原油来流方向的圆柱面上；图6示出，水平管22上的开孔23开设于水平管22的整个圆柱面上。本发明出口收集器垂直管21的横断面形状及其圆柱面上开孔23的开设情况与水平管22相同，详细附图省略。开孔23通常是沿垂直管21和水平管22圆柱面的法向成排规则开设，开孔23的直径也在垂直于该法向的投影面上测量。

参见图4，水平管22的圆柱面与平流电脱盐脱水设备罐体3的内壁之间可以设置数个连接杆件24，进一步将水平管22以及整体的出口收集器2固定。水平管22的长度应尽可能地长，以便多开设开孔23、提高收集原油的能力。但为了便于安装，水平管22两端的顶部与罐体3的内壁之间最好留有间隙25；间隙25的宽度一般为100～200毫米。

本发明出口收集器2以及连接杆件24的材料，可以采用一般的碳钢。出口收集器2各部件之间、垂直管21顶部与平流电脱盐脱水设备的出油管1之间、连接杆件24的两端与水平管22的圆柱面以及与罐体3的内壁之间，一般均采用焊接连接。垂直管2 1与水平管22的直径可以相等也可以不相等，壁厚一般均为2～20毫米。垂直管21与出油管1的直径一般相等，以便于连接。平流电脱盐脱水设备也可以不单独设置出油管，而是在罐体3出口端的顶部开孔、将出口收集器的垂直管21通过该开孔向上延伸至罐体3外部一段，作为出油管1；垂直管21延伸至罐体3外部的管段的圆柱面上不再开设圆形开孔23。此时垂直管21的圆柱面与罐体3出口端的顶部开孔之间焊接连接在一起。

采用本发明出口收集器2的平流电脱盐脱水设备(参见图3、图4)，其电脱盐脱水过程与现有常规的平流电脱盐脱水设备基本相同，参见本说明书背景技术部分结合图1所作的说明。不同之处只是，参见图3、图4，在电极4形成的电场中电脱盐脱水后的原油流动至罐体3的出口端内后，出口端之内上部含盐含水量较低的原油经本发明出口收集器2垂直管21和水平管22圆柱面上的圆形开孔23流入垂直管21和水平管22内而被收集，再经与垂直管21顶部相连的出油管1从罐体3内抽出。抽出的原油全部是含盐含水量较低、达到标准要求的原油。在本发明图1、图3、图5和图6中，以未注明附图标记的箭头表示出原油的流动方向。其中图5示出，原油经本发明出口收集器水平管22面向原油来流方向的圆柱面上所开设的开孔23流入水平管22内；图6示出，原油经水平管22整个圆柱面上所开设的开孔23流入水平管22内。原油经本发明出口收集器垂直管21圆柱面上的开孔23流入垂直管21内的情况与流入水平管22内的情况相似，详细附图省略。

对比例与实施例

对比例

采用图1所示的平流电脱盐脱水设备，在罐体出口端内部设置现有的开孔挡板式的出口收集器2。平流电脱盐脱水设备的处理量为250吨/小时，罐体3的直径为3.8米、长度为16米，出油管1的直径为325毫米、壁厚为12毫米。开孔挡板式出口收集器2在罐体3内的油水界面8以上的板面上设有圆形开孔，开孔率为12％、开孔直径为40毫米(说明：对于现有开孔挡板式的出口收集器，开孔率是指总开孔面积与整块圆形板面积的比值)。

平流电脱盐脱水设备设置一组鼠笼式电极4，其断面结构如图7所示。电极4由两层电极组成，每层电极均由一层圆弧面电极41和位于圆弧面电极41底部的一层平面电极42组成。平流电脱盐脱水设备所用的电源为电脱盐脱水设备专用的一种变压器，其输出端与外层电极相连(图略)。变压器的型号为HYDK125/25，容量为125千伏安，输出电压为25千伏。电极通电后，两层电极的圆弧面电极41之间以及外层电极的圆弧面电极41与罐体3的内壁之间形成环形电场，两层电极的平面电极42之间以及外层电极的平面电极42与罐体3内的油水界面8之间形成均匀的垂直电场。外层电极的平面电极42与油水界面8之间所形成的垂直电场的电场强度较弱，为300伏特/厘米。其余各环形电场以及垂直电场的电场强度，均为800伏特/厘米。上述鼠笼式电极的结构、与电源的连接以及所形成的电场，与中国专利CN 200999235Y所公开的电极基本相同。

平流电脱盐脱水设备所处理的原油为西北局原油，密度为0.902克/立方厘米，含盐量为35.44毫克NaCl/升原油，含水量为0.1％(重量百分数)。向原油中注入水，注水量为原油重量的8％；再向原油中加注市场上销售的AE1910型破乳剂，加注量为10微克破乳剂/克原油。原油与水和破乳剂混合后由平流电脱盐脱水设备的进油管5进入罐体3的入口端内，经进油分配器6分配后在罐体3内沿轴向水平流动，在各环形电场和垂直电场中电脱盐脱水；电脱盐脱水温度为135℃。电脱盐脱水后的原油流动至罐体3的出口端内，经开孔挡板式出口收集器2上的开孔进入集油室9，再经出油管1从罐体3内抽出。详细的操作过程，可进一步参见本发明说明书背景技术部分结合图1所作的说明。对比例的原油电脱盐脱水数据见表1“对比例”一栏。表1中，脱后原油是指经出油管1从罐体3内抽出的电脱盐脱水后的原油，排水是指从平流电脱盐脱水设备的排水管7排出的水。脱盐率的计算公式为：[(脱前原油含盐量-脱后原油含盐量)÷脱前原油含盐量]×100％；其中脱前原油是指尚未进行电脱盐脱水的原油。

实施例

采用对比例所述的平流电脱盐脱水设备，只将开孔挡板式的出口收集器更换为本发明的出口收集器2，参见图3和图4。垂直管21和水平管22的直径均为325毫米、壁厚均为12毫米。水平管22圆柱面的顶部至罐体3内壁顶部之间的距离h为300毫米。垂直管21和水平管22上开孔23的开孔率均为50％；开孔23为圆形、直径均为60毫米，开设于垂直管21和水平管22的整个圆柱面上。水平管22两端的顶部与罐体3的内壁之间留有间隙25，宽度为150毫米。

按对比例所述的条件对相同原油进行电脱盐脱水操作。操作过程的不同之处只是在各环形电场和垂直电场中电脱盐脱水后的原油流动至罐体3的出口端内后，出口端之内上部含盐含水量较低的原油经本发明出口收集器2垂直管21和水平管22圆柱面上的圆形开孔23流入垂直管21和水平管22内而被收集，再经与垂直管21顶部相连的出油管1从罐体3内抽出。详细的操作过程，可进一步参见本发明说明书具体实施方式部分结合图3、图4所作的说明。实施例的原油电脱盐脱水数据见表1“实施例”一栏。

对比例与实施例原油电脱盐脱水数据的比较，主要对比项目是脱盐率。由表1可以看到，将平流电脱盐脱水设备中现有开孔挡板式的出口收集器更换为本发明的出口收集器、同时在其它方面保持不变的情况下，脱盐率提高了5.8个百分点。在表1中列出的其它对比项目中，实施例数据也都优于对比例数据。这说明，平流电脱盐脱水设备采用本发明的出口收集器，明显地提高了原油电脱盐脱水效果。

表1对比例与实施例的原油电脱盐脱水数据

项目	对比例	实施例
			脱后原油含水量，％(重量百分数)	0.3	0.05
脱后原油含盐量，毫克NaCl/升原油	4.11	2.06
			排水含油量，微克油/克水	117.1	104.5
脱盐率，％	88.4	94.2

Claims (1)

1.一种平流电脱盐脱水设备的出口收集器(2)，设于平流电脱盐脱水设备罐体(3)出口端内，其特征在于：它由横截面形状为圆形的一根垂直管(21)和一根水平管(22)组成，呈倒T形结构，垂直管(21)和水平管(22)的圆柱面上设有圆形开孔(23)，开孔(23)开设于垂直管(21)和水平管(22)面向原油来流方向的圆柱面上，或是开设于垂直管(21)和水平管(22)的整个圆柱面上，垂直管(21)的底部与水平管(22)的圆柱面相连，顶部与设于平流电脱盐脱水设备罐体(3)出口端顶部的出油管(1)相连，所述的出口收集器(2)设于平流电脱盐脱水设备罐体(3)出口端之内的上部，垂直管(21)和水平管(22)组成的平面垂直于平流电脱盐脱水设备罐体(3)的轴向，垂直管(21)和水平管(22)的直径为100～400毫米，所述的直径是指外径，水平管(22)圆柱面的顶部至平流电脱盐脱水设备罐体(3)内壁顶部之间的距离h为200～500毫米，垂直管(21)和水平管(22)上开孔(23)的开孔率为20％～70％，开孔(23)的直径为20～80毫米。

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