CN103773428B

CN103773428B - 一种高效率电脱盐脱水设备及应用

Info

Publication number: CN103773428B
Application number: CN201210416311.7A
Authority: CN
Inventors: 王喜彬; 贾永忠; 彭绍忠; 郭蓉; 曾榕辉; 蒋立敬; 贾丽
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: CN103773428A

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

一种高效率电脱盐脱水设备及应用

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15mm，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

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，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，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°，U型导流槽为侧面开口的截面为圆形、椭圆形、多边形的管状结构；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。

2.根据权利要求1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。

3.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。

4.根据权利要求3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。

5.根据权利要求4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。

6.权利要求1所述的高效率电脱盐脱水设备在原油电脱盐脱水中的应用。