CN103773428A - 一种高效率电脱盐脱水设备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效率电脱盐脱水设备及应用,主要包括电脱盐罐体、垂直电极板、U型导流槽、聚结波纹板。电脱盐脱水罐垂直电极板为高压直流电场,垂直电极板的下端与油水界面形成低压交流电场。原油与水混合后形成乳状液,从油水界面下方进入电脱盐脱水罐。在高压直流电场和低压交流电场间,聚结波纹板提供了较高的水滴聚结面积,由于电泳和震荡的作用,在聚结板上聚结较大的水滴向下运动,滴落到U型导流槽内。U型导流槽具有静电屏蔽功能,其内部电场强度为零,较大的水滴不会发生电分散。在倾斜的U型导流槽内,较大水滴会被引流至低压交流电场的中下部,快速沉降进入水层。
Description
技术领域
本发明涉及一种电脱盐脱水设备及应用,特别是在电脱盐脱水装置中提高脱水效率的设备及应用,属于石油化工领域。
背景技术
原油电脱盐脱水装置是原油加工必须经过的第一道工序。随着国内外原油的深度开采和三次采油技术的广泛应用,以及高酸高硫原油数量的不断增加,炼油厂加工原油的劣质化趋势明显。由于劣质稠油高酸、密度大、易乳化等特点,常常会引起电脱盐脱水装置运行波动,电耗增加,电脱盐脱水后原油含盐含水不能达标。
电脱盐脱水设备有三种基本的电场类型,分别是直流电场、交流电场和交直流电场。其中直流电场脱水效率高,适用于电导率较低的原油脱水,交流电场适用于处理高含水原油,而交直流电场则具有二者的优点,在炼油厂广泛应用。交直流电场中水滴的聚结一般为电泳聚结、偶极聚结和震荡聚结。在电场的作用下,带电水滴会向相反极性电极方向移动,发生电泳现象。并在泳动的过程中相互碰撞聚结形成较大水滴,实现油水分离,这就是电泳聚结。偶极聚结指电场使水滴偶极化,水滴两端感应产生相反电荷,在电场引力的作用下,水滴变长,相邻水滴间临近一端带相反电荷存在静电引力,会相互吸引而发生偶极聚结。震荡聚结一般发生在交流电场中,由于采用交变电流,水滴被反复偶极震荡,油水界面膜强度减弱,相邻水滴相反极性端相互吸引、碰撞,聚结增大。
在电场中,水滴间的聚结力与电场强度的平方成正比,所以提高电场强度,可以提高水滴间的聚结力,有利于电脱盐脱水。但是电场强度超过一定范围后, 继续提高电场强度,在促进小水滴聚结的同时电分散效应也逐渐增加。发生电分散时,水滴的临界直径与电场强度的平方成正比。因此将聚结增大的水滴及时引出电场,才能提高电脱盐脱水的效率。
CN200910064169.2、CN201010144887.3描述了原油电脱盐脱水方法,主要采用脉冲电场,分别辅以超声波或微波破乳,可以实现节电的目的,仍然无法避免电分散,且超声波或微波破乳对原料的适应性较差。
US6860979B2提供了两种频率电场结合脱盐的方法。将F1、F2两种频率电场结合,用F2频率电场调整F1频率电场的强度,在这样电场条件下水滴聚结效果较好。该方法的电路设计复杂,成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种高效率电脱盐脱水设备及应用,可以进一步提高电脱盐脱水的分离效率,减少电分散。
本发明一种高效率电脱盐脱水设备,主要包括电脱盐罐体、垂直电极板、U型导流槽、聚结波纹板;垂直电极板设置在电脱盐罐体内油水界面之上,聚结波纹板设置在垂直电极板之间,聚结波纹板下端套装在U型导流槽的U型开口中。
本发明中聚结波纹板采用V形或U形波纹结构,使用绝缘材料制作,优选表面具有亲水性或涂覆亲水性材料。波峰波谷间的高度差为5~50mm,优选为5~25mm。相邻波峰或波谷之间的垂直距离为8~80mm,优选为8~40mm。波纹板壁厚1~5mm。聚结波纹板优选为平行四边形,聚结波纹板的板面与水平面成75°~90°的夹角,优选垂直于水平面。聚结波纹板的下端与水平面的夹角即U型导流槽与水平面的夹角为20~80°,优选为30~60°。
本发明中U型导流槽为侧面开口的截面为圆形、椭圆形、菱形、多边形等管状结构,采用金属导电材料制作,或者采用绝缘材料制作。当采用绝缘材料制作时,在导流槽壁应衬有金属网,以起到静电屏蔽的作用。当采用金属导电材料制作时,优选表面覆盖绝缘材料。在选择截面有长短轴管状结构的情况下,U型导流槽的侧面开口设置在长轴的一端。U型导流槽壁厚1~5mm,U型导流槽宽度20~100mm,优选为30~80mm。侧面开口宽度略大于波纹板波峰波谷间的高度差,使波纹板的下端可以嵌入U型导流槽内。
本发明中U型导流槽安装时与水平夹角为20~80°,优选为30~60°,开口一侧向上,以安装聚结波纹板。多个开口向上的U型导流槽平行排列,平行排列的U型导流槽垂直间距为50~200mm,优选为50~100mm。
本发明中U型导流槽之间设置聚结波纹板,聚结波纹板的V形或U形槽方向优选垂直于水平面,板面一般与水平面呈75~90°夹角,聚结波纹板下端通过U型导流槽开口嵌入U型导流槽内。同一平面上并列设置的多个U型导流槽和聚结波纹板可以组装形成聚结导流板,组装聚结波纹板的数量根据电脱盐脱水罐的规模确定,每两个垂直电极板间设置2~15个聚结导流板,优选设置3~5个。安装时聚结导流板上端略高于垂直电极板上端,聚结导流板下端设置在油水界面上50~800mm,优选为80~480mm。
本发明中电脱盐脱水设备中,涉及进料口、出料口、电路设置等采用本领域常规方案设计。
本发明中电脱盐脱水设备用于原油的电脱盐脱水操作中。
本发明中电脱盐脱水罐垂直电极板为高压直流电场,直流电场强度一般为600~2000V/cm,垂直电极板的下端与油水界面形成低压交流电场。原油与水混合后形成乳状液,从油水界面下方进入电脱盐脱水罐。在高压直流电场和低压交流电场间,聚结波纹板提供了较高的水滴聚结面积,由于电泳和震荡的作用,在聚结板上聚结较大的水滴向下运动,滴落到U型导流槽内。U型导流槽具有静电屏蔽功能,其内部电场强度为零,较大的水滴不会发生电分散。在倾斜的U型导流槽内,较大水滴会被引流至低压交流电场的中下部,快速沉降进入水层。
本发明的优点是:
1、V型或U型聚结波纹板的引入增加了水滴的聚结面积,可以减少原油的停留时间,提高电脱盐脱水装置的处理量。
2、利用U型导流槽内静电屏蔽的原理,能够将已经聚结较大的水滴及时导入交流低压电场,快速沉降进入水层,避免再次受到高压电场的影响,分裂成较小水滴。
3、垂直分布的聚结导流板将电脱盐脱水罐均匀分割成较小的空间,减少了流体的反混。避免了扰流或乱流对油水界面稳定的影响。
4、本发明中的设备安装方便,体积小巧,空间利用率高,不破坏现有电脱盐脱水装置结构。只需要做简单的改动即可实现,改造费用很低。
附图说明
图1是本发明电脱盐脱水结构示意图;
图2是本发明聚结导流板的局部截面示意图;
其中:1-电脱盐脱水罐体,2-垂直电极板,3-U型导流槽,4-V型或U型聚结波纹板,5-油水界面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种电脱盐脱水设备及应用予以进一步说明。
如图1所示,电脱盐脱水罐垂直电极板2间形成高压直流电场,垂直电极板2的下端与油水界面5形成低压交流电场。原油与水混合后形成乳状液,从油水界面5下方进入电脱盐脱水罐。在高压直流电场和低压交流电场间,聚结波纹板4提供了较高的水滴聚结面积,由于电泳和偶极震荡的作用,在聚结板4上聚结较大的水滴向下运动,滴落到U型导流槽3内。U型导流槽3具有静电屏蔽功能,其内部电场强度为零,较大的水滴不会发生电分散。在倾斜的U型导流槽3内,较大水滴会被引流至低压交流电场的中下部,快速沉降进入水层。
为进一步说明本发明的方案,列举以下实施例:
实施例
如图1所示,本实施例中,电脱盐脱水罐垂直电极板2间形成高压直流电场,垂直电极板2的下端与油水界面5形成低压交流电场。原油与水混合后形成乳状液,从油水界面5下方进入电脱盐脱水罐。V型聚结波纹板4波峰波谷间的高度差为10mm,相邻波峰或波谷之间的垂直距离为20mm,波纹板壁厚2mm。U型导流槽3采用侧面开口的截面为椭圆形金属管制作,壁厚5mm,短轴宽度30mm,侧面开口宽度为15 mm,U型导流槽表面覆盖塑料绝缘材料。
U型导流槽3安装时与水平面夹角为60°,平行排列的U型导流槽3垂直间距为50mm。V型聚结波纹板4设置在平行排列的U型导流槽3之间,V型槽垂直于水平面,V型聚结波纹板4的下端嵌入U型导流槽3的侧面开口内。多个U型导流槽3 与V型聚结波纹板4组装成聚结导流板。聚结导流板上端高出垂直电极板100mm,下端距离油水界面200mm,两侧略宽于垂直电极板2,每两个垂直电极板2间设置4个聚结导流板。
在高压直流电场和低压交流电场间,由于电泳和偶极震荡的作用,在V型聚结波纹板4上聚结较大的水滴向下运动,滴落到U型导流槽3内。U型导流槽3具有静电屏蔽功能,其内部电场强度为零,较大的水滴不会发生电分散。在倾斜的U型导流槽3内,较大水滴会被引流至低压交流电场的中下部,快速沉降进入水层。
原料油性质见表1,电脱盐脱水工艺条件及结果见表2。
比较例
与实施例相比,比较例为常规类型带有垂直电极板的交直流电脱盐脱水设备,聚结导流板不设置U型导流槽。原料油性质见表1,电脱盐脱水工艺条件及结果见表2。
表1 原料性质
项目 | 数据 |
密度(20℃),g/cm3 | 0.8875 |
粘度(20℃),mm2/s | 15.3 |
盐含量,mg/L | 56 |
表2 实验条件及结果
项目 | 比较例 | 实施例 |
脱盐温度,℃ | 135 | 135 |
注水量,质量% | 5.0 | 5.0 |
混合强度,MPa | 0.05 | 0.05 |
破乳剂用量,μg/g | 25 | 15 |
直流电场强度,V/cm | 800 | 800 |
交流电场强度,V/cm | 320 | 320 |
脱后盐含量,mg/L | 5.1 | 2.6 |
由上述结果可见,在相同的工艺条件下,加装了聚结导流板的电脱盐脱水设备破乳剂用量较少,同时脱盐效果具有明显优势。
Claims (10)
1.一种高效率电脱盐脱水设备,主要包括电脱盐罐体、垂直电极板、U型导流槽、聚结波纹板;垂直电极板设置在电脱盐罐体内油水界面之上,聚结波纹板设置在垂直电极板之间,聚结波纹板下端套装在U型导流槽的U型开口中。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:聚结波纹板采用V形或U形波纹结构,使用绝缘材料制作,波峰波谷间的高度差为5~50mm,相邻波峰或波谷之间的垂直距离为8~80mm。
3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于:聚结波纹板波峰波谷间的高度差为5~25mm,相邻波峰或波谷之间的垂直距离为8~40mm。
4.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:聚结波纹板为平行四边形,聚结波纹板的板面与水平面成75°~90°的夹角,聚结波纹板的下端与水平面的夹角即U型导流槽与水平面的夹角为20~80°。
5.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:U型导流槽为侧面开口的截面为圆形、椭圆形、菱形、多边形的管状结构,采用金属导电材料制作,或者采用绝缘材料制作。
6.根据权利要求5所述的设备,其特征在于:U型导流槽采用绝缘材料制作,在导流槽壁应衬有金属网;或者U型导流槽采用金属导电材料制作,金属导电材料表面覆盖绝缘材料。
7.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:多个开口向上的U型导流槽平行排列,平行排列的U型导流槽垂直间距为50~200mm,U型导流槽之间设置聚结波纹板,聚结波纹板的V形或U形槽方向与水平面呈75~90°夹角,聚结波纹板下端通过U型导流槽开口嵌入U型导流槽内。
8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于:同一平面上并列设置的多个U型导流槽和聚结波纹板组装形成聚结导流板,每两个垂直电极板间设置2~15个聚结导流板。
9.根据权利要求8所述的设备,其特征在于:聚结导流板上端略高于垂直电极板上端,聚结导流板下端设置在油水界面上50~800mm。
10.权利要求1所述的高效率电脱盐脱水设备在原油电脱盐胶水中的应用。
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