CN102994139B - 一种电脱盐脱水器和电脱盐脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电脱盐脱水器和电脱盐脱水方法，以解决现有电脱盐脱水技术所存在的电脱盐脱水效果不好、逆向注水管额外占据的空间高度较大的问题。本发明的电脱盐脱水器，在罐体(5)内水平设置有2层或3层电极板，电极板中有一层为喷水电极板(2)。喷水电极板沿罐体的轴向设有主管(21)，主管的两侧设有支管(22)和电极杆(24)，支管的底部设有喷头。罐体内设置3层电极板时，喷水电极板设于中层或下层；罐体内设置2层电极板时，喷水电极板设于上层。本发明还公开了采用上述的电脱盐脱水器进行电脱盐脱水的方法。本发明主要用于油田及炼油厂，以脱除原料油中所含的盐和水。

Description

一种电脱盐脱水器和电脱盐脱水方法

技术领域

本发明涉及油田及炼油厂使用的一种用于脱除原料油中盐和水的电脱盐脱水器，以及一种电脱盐脱水方法。

背景技术

原料油(指原油或其馏分油)含有盐，会造成加工装置的腐蚀，对催化剂(例如催化裂化催化剂)的活性也有不良影响。所以，原料油脱盐就成为其加工过程中的一个不可缺少的环节。原料油脱盐一般采用水洗法，主要过程为：在原料油中加入低含盐水(最好是新鲜水，软化水更好)并充分混合，使原料油中原有的盐水、沉淀物和/或结晶盐得到稀释或溶解，再在电脱盐脱水器中尽可能多地将水分离并排出，溶于水中的盐也随水一并排出。为了达到深度脱盐，尽量降低原料油的含盐量，国内外使用二级脱盐的企业逐渐增多，有的还采用了三级脱盐，通过多次水洗除去原料油中的盐。目前，国内外油田及炼油厂广泛使用利用静电分离原理的卧式电脱盐脱水器；脱盐的级数越多，效果就越好，但所需的电脱盐脱水器就越多、成本越高。如何提高单个电脱盐脱水器的脱盐效果，才是解决脱盐问题的关键。

中国专利CN2311493Y公开了一种多级分散聚结原油电脱盐脱水设备，在卧式电脱盐脱水罐内安装有水平电极板、分别安装在水平电极板上下方的挡流板和悬挂安装在挡流板上方的可变场强电极板，水平电极板之间装有进油分配器。在上挡流板之上和可变场强电极板之下、向上油流的通道处安装有若干根逆向注水管，逆向注水管上开设有若干喷嘴。操作过程中，逆向注水管通过喷嘴喷水，对上升的原油进行二次洗涤，以提高脱盐率。存在的问题是：①逆向注水管的喷嘴喷出的水滴为线状分布，分布不均匀，而且洗涤区域有限，影响了二次洗涤效果。②由于逆向注水管与上方的可变场强电极板之间需要保持一定的安全距离以防止短路，所以逆向注水管额外占据的空间高度较大。这会使可变场强电极板的布置位置不得不向上，从而导致可变场强电极板上方水滴沉降区域的高度减少，使聚结水滴向下沉降的时间缩短。一部分聚结水滴会被净化原油带出，造成净化原油的含水量较高。③水平电极板的上、下方安装有挡流板，进入到水平电极板之间的原油只能向前后左右水平流动。由于流速较快且流动不均匀，会影响电脱盐脱水效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种电脱盐脱水器和电脱盐脱水方法，以解决现有电脱盐脱水技术所存在的电脱盐脱水效果不好、逆向注水管额外占据的空间高度较大的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种电脱盐脱水器，设有卧式罐体、变压器，罐体的底部设有入口管、排水管，罐体的顶部设有出油管，罐体内水平设置有2层或3层电极板，其特征在于：所述的电极板中有一层为喷水电极板，喷水电极板沿罐体的轴向设有主管，主管的两侧设有支管和电极杆，支管和电极杆垂直于主管，支管的底部设有喷头，罐体内设置3层电极板时，喷水电极板设于中层或下层，罐体内设置2层电极板时，喷水电极板设于上层。

采用上述电脱盐脱水器进行电脱盐脱水的方法，待处理原料油与水经混合器混合后由入口管进入罐体内，进行电脱盐脱水，其特征在于：向喷水电极板的主管内通入水，水经支管由喷头向下喷出，喷水电极板的喷水量为待处理原料油重量流量的1％～3％，喷头喷出的水，水滴直径为500～5000微米。

采用本发明，具有如下的有益效果：(1)喷水电极板上的喷头一般是在水平面上呈正方形网格排列，喷头喷出的水滴在喷水电极板下方的水平面上呈面状分布、分布均匀，而且洗涤区域较大，使二次洗涤效果较好。(2)喷水电极板是集电极板和喷水部件为一体的整体式构件，没有单独的喷水部件并额外占据空间高度；喷水电极板与其相邻的电极板基本上可以保持通常的电极板间距。这样，各层电极板就可以布置在通常的高度位置上，上层电极板上方水滴沉降区域的高度较大，使聚结水滴向下沉降的时间较长。净化原料油(即电脱盐脱水后的原料油)带出的聚结水滴较少，使净化原料油的含水量较低。(3)电极板的上、下方没有安装挡流板，进入到罐体内的油水乳化液穿过各层电极板自下而上垂直流动(与向下沉降的水滴逆流接触)，流速较慢且流动均匀，有利于提高电脱盐脱水效果。

由于本发明单个电脱盐脱水器的电脱盐脱水效果较好，对于含盐量较低或中等的原料油，使用单个电脱盐脱水器就可以达到规定的电脱盐脱水指标；对于含盐量较高的原料油，使用较少的电脱盐脱水器(即较少的电脱盐级数)，就可以达到规定的电脱盐脱水指标。这样，就可以降低设备成本。所述的电脱盐脱水指标是指，电脱盐脱水后净化原料油的含水量不大于0.3w％，含盐量不大于3毫克/升；排水含油量不大于300毫克/升。

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。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明第一种电脱盐脱水器的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖视图(放大)。

图3是图1、图5和图6中喷水电极板的仰视图(放大)，该喷水电极板设置一根主管。

图4是图1、图5和图6中喷水电极板的仰视图(放大)，该喷水电极板设置两根主管。

图5是本发明第二种电脱盐脱水器的结构示意图。

图6是本发明第三种电脱盐脱水器的结构示意图。

图1至图6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1、图2、图5和图6，本发明的电脱盐脱水器，设有卧式罐体5、变压器8。罐体5的底部设有入口管6、排水管4，罐体5的顶部设有出油管7。罐体5内水平设置有2层或3层电极板，电极板为水平电极板。入口管6和出油管7通常设于罐体5轴向长度的中部；入口管6的出口与设于罐体5内下部的分配器61相连，出油管7的入口与设于罐体5内上部的收集器71相连。入口管6的入口与进油管14相连，进油管14上设有混合器11。分配器61和收集器71都可以使用各种常用的型式，图1、图2、图5和图6所示的均为管式。混合器11可以使用各种常用的混合器，例如SL型、SK型或SX型混合器。变压器8可以使用常用的交流变压器、直流变压器或脉冲变压器，输出电压一般为10～40千伏。以上特征，与现有的电脱盐脱水器基本相同。

本发明的电脱盐脱水器，电极板中有一层为喷水电极板2。参见图1至图6，喷水电极板2沿罐体5的轴向设有主管21，主管21的两侧设有支管22和电极杆24，支管22和电极杆24垂直于主管21。支管22的底部设有喷头23。

参见图1、图2，本发明的第一种电脱盐脱水器，罐体5内设置3层电极板，即第一电极板1、喷水电极板2和第二电极板3。第一电极板1设于下层，喷水电极板2设于中层，第二电极板3设于上层。变压器输出端81与第一电极板1和第二电极板3相连，喷水电极板2和罐体5接地。变压器8通电后，第一电极板1与油水界面9之间形成弱电场Ea、与喷水电极板2之间形成强电场Eb，喷水电极板2与第二电极板3之间形成最强电场Ec。

参见图5，本发明的第二种电脱盐脱水器，罐体5内设置2层电极板，即第一电极板1和喷水电极板2。第一电极板1设于下层，喷水电极板2设于上层。变压器输出端81与第一电极板1相连，喷水电极板2和罐体5接地。变压器8通电后，第一电极板1与油水界面9之间形成弱电场Ea、与喷水电极板2之间形成强电场Eb。第二种电脱盐脱水器与第一种电脱盐脱水器相比，主要的不同之处是罐体5内未设置第二电极板3。

参见图6，本发明的第三种电脱盐脱水器，罐体5内设置3层电极板，即喷水电极板2、第一电极板1和第二电极板3。喷水电极板2设于下层，第一电极板1设于中层，第二电极板3设于上层。变压器输出端81与第一电极板1相连，喷水电极板2、第二电极板3和罐体5接地。变压器8通电后，第一电极板1与喷水电极板2之间形成弱电场Ea、与第二电极板3之间形成强电场Eb。喷水电极板2与油水界面9之间为无电场区域。

上述弱电场Ea的电场强度一般为200～300伏特/厘米，强电场Eb的电场强度一般为500～800伏特/厘米，最强电场Ec的电场强度一般为800～1200伏特/厘米。

图3所示的喷水电极板2设置一根主管21。主管21的入口端与注水管12的出口端相连，另一端封闭。在罐体5的内直径较小时，使用图3所示的喷水电极板2。

图4所示的喷水电极板2设置两根主管21，两根主管21相邻的一侧之间所设的支管22和电极杆24的两端分别连接于两根主管21上。两根主管21的入口端均与总管25相连，另一端均封闭。总管25通过连接管26与注水管12的出口端相连。两根主管21轴心线之间的距离，一般为喷水电极板2宽度的一半。在罐体5的内直径较大时，使用图4所示的喷水电极板2。

支管22一般使用横截面为圆形的钢管，其与主管21相连的端部与主管21连通(主管21在与支管22的连接之处开孔)，使主管21内的水可以进入支管22内，并由喷头23喷出。支管22不与主管21相连的端部封闭。电极杆24一般使用横截面为圆形的钢管或钢棒，其与主管21相连的端部不与主管21连通。电极杆24在使用钢管时，主管21内的水不进入电极杆24内。

参见图3、图4，本发明的电脱盐脱水器，喷水电极板2上的喷头23一般是在水平面上呈正方形网格排列，单元网格的边长a一般为300～1000毫米。在主管21的同一侧，支管22和电极杆24一般是等间距排列。每两根支管22之间一般设置2～4根电极杆24。图3、图4所示，每两根支管22之间设置了2根电极杆24。每根支管22的底部一般设置1～4个喷头23。图3所示，每根支管22的底部设置了2个喷头23。图4所示，设于两根主管21相邻一侧之间的支管22，每根支管22的底部设置了2个喷头23；设于两根主管21不相邻一侧的支管22，每根支管22的底部设置了1个喷头23。

主管21的公称直径一般为40～100毫米，支管22的公称直径和电极杆24的外直径一般均为15～25毫米。相邻两根支管22和电极杆24或者相邻两根电极杆24之间的距离(轴心线之间的距离)一般为100～200毫米。

第一电极板1、喷水电极板2和第二电极板3的整体形状均为长方形；长度相同，按罐体5的长度确定；宽度w(见图2)相同，按罐体5的内直径确定。这些电极板的侧边缘与罐体5侧部的内壁之间通常都应留出100～200毫米的间距，以防止短路；端部边缘与罐体5端部的内壁之间也应留出足够的间距，以防止短路。第一电极板1和第二电极板3为常用的水平电极板，由横截面为圆形的钢管或钢棒组成。各电极板用绝缘支撑及绝缘吊挂固定在罐体1侧部的内壁上(图略)。罐体5的长度一般为3～40米，内直径一般为1～6米。

喷水电极板2上的喷头23可以采用现有的喷头，例如锥形喷头。本发明要求喷头23在本发明电脱盐脱水器的操作条件下，喷出的水滴(微球形)的直径为500～5000微米；这种直径的水滴，在没有电场作用的情况下也可以自由沉降。在喷头23底部出口下方100～300毫米的水平面上，相邻两个喷头23所形成的两个圆形喷水区域最好能够相切。

参见图1、图5和图6，注水管12的入口端与注水泵10的出口管相连。在注水泵10的出口管与进油管14之间设有输水管13。

下面结合图1和图2以及图3、图4，说明本发明第一种电脱盐脱水器的操作过程。待处理原料油15(指含盐的原油或其馏分油)进入进油管14。注水泵10抽取水16(低含盐水，最好是新鲜水，软化水更好)，将一部分水经注水管12通入喷水电极板2的主管21内，将另一部分水经输水管13通入进油管14内。待处理原料油15与水经混合器11混合后形成油水乳化液(待处理原料油15中的一部分盐溶解到水中)，由入口管6并经分配器61均匀分配后进入罐体5内。油水乳化液在罐体5内自下而上垂直流动，首先流经第一电极板1与油水界面9之间的弱电场Ea，进行电脱盐脱水。在弱电场Ea内，大水滴通过静电聚结作用形成更大的水滴，在重力作用下向下沉降，与原料油分离；油水乳化液中大部分的水被脱除。

之后，脱除大水滴的油水乳化液穿过第一电极板1，进入第一电极板1与喷水电极板2之间的强电场Eb，继续进行电脱盐脱水。在强电场Eb内，喷水电极板2主管21内的水经支管22由喷头23向下喷出；喷出的水滴在重力作用下向下沉降，自下而上垂直流动的油水乳化液与向下沉降的水滴多次逆流接触，所含的盐被该水滴溶解(即洗盐)。在强电场Eb的作用下，喷头23喷出的水滴在向下沉降的过程中一边溶盐，一边与油水乳化液中未脱除的细小水滴进行聚结，进一步脱盐脱水。

油水乳化液在强电场Eb内电脱盐脱水后仍含有更细小的水滴；该油水乳化液穿过喷水电极板2，进入喷水电极板2与第二电极板3之间的最强电场Ec，再次进行电脱盐脱水，除去更细小的水滴。最后，含水很少的油水乳化液穿过第二电极板3，进入第二电极板3上方的水滴沉降区域。在水滴沉降区域，聚结的水滴向下沉降。净化原料油均匀地流入收集器71内，经收集器71收集后，由出油管7抽出。

上述的电脱盐脱水过程中，聚结的水滴以及喷水电极板2的喷头23喷出的水滴向下沉降至油水界面9下面的罐底水层，最后由排水管4排出。

图5所示本发明第二种电脱盐脱水器的操作过程与第一种电脱盐脱水器的操作过程相比，主要的不同之处是，由于罐体5内未设置第二电极板3，所以不存在最强电场Ec。油水乳化液在弱电场Ea、强电场Eb内电脱盐脱水后，进入喷水电极板2上方的水滴沉降区域。

图6所示本发明第三种电脱盐脱水器的操作过程与第一种电脱盐脱水器的操作过程相比，主要的不同之处是，油水乳化液进入罐体5内之后自下而上垂直流动，首先流经喷水电极板2与油水界面9之间的无电场区域。在无电场区域内，喷水电极板2主管21内的水经支管22由喷头23向下喷出；喷出的水滴在重力作用下向下沉降，自下而上垂直流动的油水乳化液与向下沉降的水滴多次逆流接触，所含的盐被该水滴进一步溶解。在无电场区域内，油水乳化液中的部分大水滴自由沉降。之后，油水乳化液穿过喷水电极板2，进入第一电极板1与喷水电极板2之间的弱电场Ea进行电脱盐脱水。在弱电场Ea内，大水滴通过静电聚结作用形成更大的水滴，在重力作用下向下沉降；油水乳化液中大部分的水被脱除。接着，脱除大水滴的油水乳化液穿过第一电极板1，进入第一电极板1与第二电极板3之间的强电场Eb，继续进行电脱盐脱水，除去油水乳化液中未脱除的细小水滴。最后，含水较少的油水乳化液穿过第二电极板3，进入第二电极板3上方的水滴沉降区域。操作过程中，喷水电极板2上的喷头23向下喷出的水，对位于油水界面上方、喷水电极板2下方的油水乳化层有一定的冲击作用，可以在一定程度上打破油水乳化层中油相和水相的平衡状态，促进油水分离。

一般情况下，在原料油含盐量较高时选用第一种或第二种电脱盐脱水器及其操作方式。为避免排水含油量超标或排水含油严重，可选用第三种电脱盐脱水器及其操作方式。

图1、图5和图6所示的三种电脱盐脱水器在上述的操作过程中，主要的操作条件是：注水泵10经注水管12通入喷水电极板2的主管21内的水的重量流量(即喷水电极板2的喷水量)以及经输水管13通入进油管14内的水的重量流量，分别均为待处理原料油15重量流量的1％～3％。喷水电极板2的喷水量为喷水电极板2上所有喷头23的喷水量之和；喷头23喷出的水，水滴直径为500～5000微米。罐体5内的压力(表压)一般为0.1～2MPa，操作温度一般为70～160℃。水16的温度一般为50～80℃，在注水泵10出口处的压力(表压)一般比罐体5内的压力高出0.04～0.6MPa。弱电场Ea、强电场Eb和最强电场Ec的电场强度，参见本说明书前文的说明。其余未说明的操作条件，与现有的电脱盐脱水器基本相同。

本发明图1、图2、图5和图6中，未注明附图标记的箭头表示各种介质的流动方向。本发明用w％表示重量百分数。

本发明主要用于油田及炼油厂，以脱除原料油中所含的盐和水。

Claims (5)

1.一种电脱盐脱水器，设有卧式罐体(5)、变压器(8)，罐体(5)的底部设有入口管(6)、排水管(4)，罐体(5)的顶部设有出油管(7)，罐体(5)内水平设置有2层或3层电极板，其特征在于：所述的电极板中有一层为喷水电极板(2)，喷水电极板(2)沿罐体(5)的轴向设有主管(21)，主管(21)的两侧设有支管(22)和电极杆(24)，支管(22)和电极杆(24)垂直于主管(21)，在主管(21)的同一侧，每两根支管(22)之间设置2～4根电极杆(24)，每根支管(22)的底部设置1～4个喷头(23)，喷水电极板(2)上的喷头(23)在水平面上呈正方形网格排列，单元网格的边长a为300～1000毫米，罐体(5)内设置3层电极板时，包括第一电极板(1)、喷水电极板(2)和第二电极板(3)，第一电极板(1)设于下层，喷水电极板(2)设于中层，第二电极板(3)设于上层，变压器输出端(81)与第一电极板(1)和第二电极板(3)相连，喷水电极板(2)和罐体(5)接地，或者是，喷水电极板(2)设于下层，第一电极板(1)设于中层，第二电极板(3)设于上层，变压器输出端(81)与第一电极板(1)相连，喷水电极板(2)、第二电极板(3)和罐体(5)接地，罐体(5)内设置2层电极板时，包括第一电极板(1)和喷水电极板(2)，第一电极板(1)设于下层，喷水电极板(2)设于上层，变压器输出端(81)与第一电极板(1)相连，喷水电极板(2)和罐体(5)接地。

2.根据权利要求1所述的电脱盐脱水器，其特征在于：喷水电极板(2)设置一根主管(21)。

3.根据权利要求1所述的电脱盐脱水器，其特征在于：喷水电极板(2)设置两根主管(21)，两根主管(21)相邻的一侧之间所设的支管(22)和电极杆(24)的两端分别连接于两根主管(21)上。

4.根据权利要求1或2或3所述的电脱盐脱水器，其特征在于：主管(21)的公称直径为40～100毫米，支管(22)的公称直径和电极杆(24)的外直径均为15～25毫米。

5.一种采用权利要求1所述的电脱盐脱水器进行电脱盐脱水的方法，待处理原料油(15)与水经混合器(11)混合后由入口管(6)进入罐体(5)内，进行电脱盐脱水，其特征在于：向喷水电极板(2)的主管(21)内通入水，水经支管(22)由喷头(23)向下喷出，喷水电极板(2)的喷水量为待处理原料油(15)重量流量的1％～3％，喷头(23)喷出的水，水滴直径为500～5000微米。