CN102373074B - 一种污油电脱水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污油电脱水装置。以解决现有技术处理含水烃油时导致电流超高跳闸、油水乳化层堆积严重、脱水效果差、电耗大和装置运行不稳定等问题。其主要技术特征在于：罐体为立式结构，污油分配器设置在距罐底不小于800mm的罐体下部，污油分配器和最下层组合电极之间设置二次水洗分配器，组合电极由同轴的内、外两层电极组成，内、外层电极均为由下底面和垂直下底面的环形侧壁组成的桶形，横断面呈同心圆环形，开口平齐，电极的下底面和环形侧壁均由等间距且相互平行的钢管排列而成，为水滴可穿透的结构，组合电极的轴线与立式罐体轴线重合，外层电极连接高压引入装置。

Description

一种污油电脱水装置
技术领域
本发明涉及一种污油电脱水装置，更具体的说是涉及一种适用于油田及炼油厂污油回收的污油电脱水装置。
背景技术
在原油生产、集输和炼油厂生产过程中通常会产生含有泥沙和杂质的污油，这些污油的含水量通常在20～90重量％之间，是复杂的油包水和水包油型混合乳状液，回收利用困难，与新鲜原油混合回炼通常导致原油整体乳化、电脱盐合格率降低和排水含油增加，影响后续装置的平稳运行，对产品质量造成很大影响。目前常用的电脱水/脱盐装置多为卧式罐，极板结构为水平、垂直悬挂或鼠笼型，进料多为水平进料或强电场直接进料，处理含水量小的常规原油具有处理量大，脱盐脱水效果好的优点，但处理含水量大、乳化严重的污油极易导致电流超高跳闸、极板间电压降低甚至消失，导致脱水效果差，排水含油高和电耗增加。
专利CN1298922A、CN101191076A公布的电脱水脱盐器，采用水平进料；专利CN1482212A、专利US4209374、US4182672、US4149958公布的电脱盐脱水器采用强电场直接进料。高含水乳化的物料直接进入电场区域，导致电流超高跳闸，电压损失，脱水效果差和装置运行不平稳。
专利CN1298922A公布了一种电脱水脱盐器，其特征为水平进料，电极为多层横断面呈圆环形的鼠笼电极组合件。其缺点是高含水乳化的物料水平进入电场区域，导致电流升高，脱水效果差和装置运行不平稳；鼠笼电极底部与油水界位之间形成“线-面”空间，电场不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适合高含水乳化污油回收的电脱水装置，以解决现有技术处理污油导致的电流超高跳闸、脱水效果差，排水含油高和电耗增加等问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种污油电脱水装置，包括罐体、进油管、出油管、排水管、组合电极、高压引入装置、污油分配器和反冲洗系统，其特征在于：罐体为立式结构，进油管和排水管均设置在罐体底部，出油管设置在罐体顶部，污油分配器和组合电极之间设置二次水洗分配器，组合电极用绝缘支撑及吊挂固定在罐体内壁上，组合电极由内、外两层电极组成，内、外层电极均为由下底面和垂直下底面的环形侧壁组成的桶形，横断面呈同心圆环形，开口平齐，电极的下底面和环形侧壁均由等间距且相互平行的钢管排列而成，为水滴可穿透的结构，组合电极的轴线与立式罐体轴线重合，外层电极连接高压引入装置。
本发明进一步特征在于：所述污油分配器设置在距罐底不小于800mm的罐体下部，与进油管相连。
本发明进一步特征在于：所述组合电极的个数为1个、2个或3个，依次沿罐体轴向设置。
本发明进一步特征在于：当组合电极的个数为2个时，2个组合电极的电场强度相同，或上面组合电极的电场强度比下面组合电极的电场强度强，优选上面组合电极的电场强度比下面组合电极的电场强度强，一般强200～400v/cm；当组合电极的个数为3个时，3个组合电极的电场强度相同，或由下至上逐渐增强，或中间组合电极的电场强度弱，上面组合电极和下面组合电极的电场强度强，优选3个组合电极的电场强度由下至上逐渐增强，递增强度一般为200～400v/cm，或优选中间组合电极的电场强度弱，上面组合电极和下面组合电极的电场强度强，一般强200～400v/cm。
本发明进一步特征在于：所述二次水洗分配器的结构与一般分配器结构类似，根据罐体直径，可以布置一层或多层弯成圆环状的钢管，每层钢管上均匀开圆形或方形孔，或者设置不同结构喷嘴；也可以沿罐体径向布置一根主管，在主管两侧均匀设置支管，支管水平垂直于主管，在支管上均匀开孔或设置不同结构喷嘴。
本发明进一步特征在于：所述内层电极与外层电极之间、外层电极与罐壁之间电场强度为600～1500伏/厘米，外层电极与油水界面之间电场强度为300～800伏/厘米。
本发明适用于海上油田、陆上油田和炼油厂的原油、污油、成品油和人造油的脱水，特别适合于乳化油和污油的脱水。
本发明与现有技术相比，具有下述效果：
1)电脱水罐为立式罐，立式罐能够保证罐体下部有足够高度的清水层，污油分配器位于罐体下部清水层中，污油经位于罐体底部的污油入口管进入污油分配器，从污油分配器出来，直接进罐体下部的清水层，经过大量洁净水的充分洗涤，洗掉大部分易引起乳化的化学物质和固体杂质，使污油得到净化；同时污油中的大水滴自然进入水层，使出清水层的污油含水量大大降低。由于污油在罐体内的流动方向为下进上出，且有足够高度的清水层的洗涤作用，避免了由于水平进料或强电场进料，污油直接进入电场区域，含水量高导致极板间电流超高跳闸、电压损失，电耗增加、污油脱水效果差和排水含油高等问题。
2)本发明的组合电极采用双层桶形，内、外层电极与罐体之间形成环形电场空间，能最大限度占据罐内空间，消除电场死角，增大有效电场范围，提高电场利用率。内外层电极底面之间、外层电极底面与油水界面之间能形成均匀稳定的垂直电场空间，能避免油水界面的扰动，提高油水分离效果，降低排水含油。
3)本发明采用二次水洗分配器进行间断性水洗，该分配器位于油水乳化层内。大量注水通过分配器均匀喷入油水乳化层内，破坏乳化层油水界面平衡，促使油水界面乳化膜破裂并排液，从而避免乳化层的堆积，增大油水界位波动空间，增加电场稳定性。同时大量水洗水与向上流动的污油逆流接触，对污油进行二次水洗，进一步净化污油，同时降低污油水含量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。但附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
附图及附图说明
图1为本发明的一种污油电脱水装置轴向剖面结构示意图。
图2为图1中组合电极5的俯视图。
图3为图2的A-A剖面图。
图4为图2中组合电极5的透视图。
图中：1-罐体，2-进油管，3-排水管，4-出油管，5-组合电极，6-高压引入装置，7-污油分配器，8-反冲洗系统，9-二次水洗分配器，51-外层电极，52-内层电极。
具体实施方式
如图1所示，是本发明的一种污油脱水装置。包括罐体1、进油管2、出油管4、排水管3、组合电极5、高压引入装置6、污油分配器7和反冲洗系统8，罐体1为立式结构，进油管2和排水管3均设置在罐体1底部，出油管4设置在罐体1顶部，污油分配器7和最下层组合电极5之间设置二次水洗分配器9，组合电极5用绝缘支撑及吊挂固定在罐体1内壁上，组合电极5由同轴的内层电极52和外层电极51组成，内层电极52和外层电极51均为由下底面和垂直下底面的环形侧壁组成的桶形，横断面呈同心圆环形，开口平齐，下底面和环形侧壁均由等间距且相互平行的钢管排列而成，为水滴可穿透的结构，组合电极5的轴线与立式罐体1轴线重合，外层电极51连接高压引入装置6，内层电极52与罐体1接地。
图1和图2中，污油分配器7设于罐内下部油水界位以下的清水层中，与进油管2相连，污油分配器7为开有圆孔或方孔的圆形钢板或工业上常用的其它类型分配器，只要污油分配器7能保证污油经其喷嘴均匀分散的喷入下部清水层即可。为保证罐体1下部存在稳定的清水层，污油分配器7距离罐底部应不小于800mm，使油水有充分的沉降空间。
图1-图4中，组合电极5的内层电极52和外层电极51用聚四氟乙烯棒或陶瓷棒制作的绝缘支撑及吊挂固定在罐体1的内壁上(图中未标示)。沿罐体1轴向设有2个组合电极5，组合电极5由外层电极51和内层电极52组成，外层电极51和内层电极52的环形侧壁间的距离通常为200～500mm。
本发明中，根据处理污油含水量的不同，可以通过调整内外层电极间距、电极底面与油水界位间距来调整电场强度的大小，通常外层电极51和内层电极52之间、外层电极51与罐壁之间电场强度较大，可为600～1500伏/厘米，外层电极51与油水界面之间电场强度较小，可为300～800伏/厘米。
罐体1内组合电极5的数目根据污油含水量的大小、罐体高度、供电电压、电场强度来决定。多个组合电极的电场强度可根据污油从下向上运动过程中，不同位置含水量的不同进行设置，使罐体内部电场强度的分布从油水界面至罐体顶部之间相同，或为“由弱到强”(即上一个组合电极的电场强度高于下一个组合电极的电场强度)或“弱强弱强”交替电场(即每个组合电极间为强电场，其上下均为弱电电场)。
图1中，罐体1内的组合电极5下方设有二次水洗分配器9，位于油水乳化层中，采用间歇性操作。二次水洗水经二次水洗分配器9均匀分配进入乳化层，破坏乳化层油水界面平衡，促使油水界面乳化膜破裂排水，同时对上行的烃油进行二次水洗净化，然后进入水层排出。二次水洗分配器9的结构可以是弯成圆环状的钢管，根据罐体直径，可以布置一层或多层圆环状钢管，每层钢管上均匀开圆形或方形孔，或者设置不同结构喷嘴；也可以是沿罐体径向布置一根主管，在主管两侧均匀设置支管，支管水平垂直于主管，在支管上均匀开孔或设置不同结构喷嘴。
图1中，罐体1底部设有反冲洗系统8，由于污油相对于常规原油含有更多的杂质颗粒，该系统可以不定期地进行不停工冲洗，洗掉罐底部的沉积物。
图1所示的烃油脱水装置，其具体操作过程是这样的：待处理的含水烃油经罐体1底部的进油管2进入罐体1内的污油分配器7，污油分配器7经其喷嘴将待脱水烃油均匀分散的喷射入罐体1下部的清水层中，经过清水层充分洗涤，洗去烃油中易乳化的杂质和固体物质，同时烃油中的大水滴进入清水层。经过清水层净化的烃油向上通过油水乳化层，在乳化层内与经二次水洗分配器9分布的二次水洗水逆流接触，进一步净化，然后进入组合电极5与油水界位间的均匀弱电场区域，烃油中的较大水滴在弱电场作用下极化、聚集、沉降。经过弱电场脱水的烃油向上进入强电场区域，残余小水滴在强电场作用下极化聚结。这样经过2个或3个电场，就能快速高效的脱除烃油中的水。脱水后的烃油经过罐体1上部的出油管4送出装置。沉降水滴进入罐体1底部，通过排水管3排出装置。

Claims (10)

1.一种污油电脱水装置，包括罐体、进油管、出油管、排水管、组合电极、高压引入装置、污油分配器和反冲洗系统，其特征在于：罐体为立式结构，进油管和排水管均设置在罐体底部，出油管设置在罐体顶部，污油分配器和组合电极之间设置二次水洗分配器，组合电极用绝缘支撑及吊挂固定在罐体内壁上，组合电极由同轴的内、外两层电极组成，内、外层电极均为由下底面和垂直下底面的环形侧壁组成的桶形，横断面呈同心圆环形，开口平齐，电极的下底面和环形侧壁均由等间距且相互平行的钢管排列而成，为水滴可穿透的结构，组合电极的轴线与立式罐体轴线重合，外层电极连接高压引入装置。
2.根据权利要求1所述的污油电脱水装置，其特征在于：污油分配器设置在距罐底不小于800mm的罐体下部，与进油管相连。
3.根据权利要求1所述的污油电脱水装置，其特征在于：组合电极的个数为1个、2个或3个，依次沿罐体轴向设置。
4.根据权利要求3所述的污油电脱水装置，其特征在于：当组合电极的个数为2个时，2个组合电极的电场强度相同，或上面组合电极的电场强度比下面组合电极的电场强度强；当组合电极的个数为3个时，3个组合电极的电场强度相同，或由下至上逐渐增强，或中间组合电极的电场强度弱，上面组合电极和下面组合电极的电场强度强。
5.根据权利要求4所述的污油电脱水装置，其特征在于：当组合电极的个数为2个时，上面组合电极比下面组合电极的电场强度强；当组合电极的个数为3个时，3个组合电极的电场强度由下至上逐渐增强，或中间组合电极的电场强度弱，上面组合电极和下面组合电极的电场强度强。
6.根据权利要求5所述的污油电脱水装置，其特征在于：当组合电极的个数为2个时，上面组合电极比下面组合电极的电场强度强200～400v/cm；当组合电极的个数为3个时，3个组合电极的电场强度由下至上逐渐增强，递增强度为200～400v/cm，或中间组合电极的电场强度弱，上面组合电极和下面组合电极的电场强度强比中间组合电极的电场强度强200～400v/cm。
7.根据权利要求1所述的污油电脱水装置，其特征在于：二次水洗分配器的结构为一层或多层圆环状的钢管，每层钢管上均匀开圆形或方形孔，或者设置不同结构喷嘴。
8.根据权利要求1所述的污油电脱水装置，其特征在于：二次水洗分配器的结构为沿罐体径向布置一根主管，在主管两侧均匀设置支管，支管水平垂直于主管，在支管上均匀开孔或设置不同结构喷嘴。
9.根据权利要求1所述的污油电脱水装置，其特征在于：所述内层电极 与外层电极之间、外层电极与罐壁之间电场强度为600～1500伏/厘米，外层电极与油水界面之间电场强度为300～800伏/厘米。
10.根据权利要求1所述的污油电脱水装置，其特征在于：所述的绝缘支撑及吊挂为用聚四氟乙烯棒或陶瓷棒制成。 
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