CN103849428A - 一种磁电场破乳器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁电场破乳器。所述磁电破乳器包括电场产生部件，所述电场产生部件的外围或内部设有磁场产生部件。所述电场产生部件包括带法兰的金属管段；所述带法兰的金属管段内设置电极，所述电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部；所述电极通过电极棒与供电变压器连接；所述带法兰的金属管段接地。所述磁场产生部件为环形磁体。本发明所述磁电破乳器在磁场中加电场，发挥二者的协同作用，增强破乳效果，主要用于原油及成品油的破乳，安装在原油电脱盐或电脱水之前，能降低电脱盐或电脱水电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。也可以用于原油三相分离器之前，提高分离效率。还可以用于多种两相分离的场所。

Description

一种磁电场破乳器

技术领域

本发明涉及一种磁电场破乳器，是一种用于原油电脱盐或电脱水和分离器的强化破乳装置。

背景技术

随着油田开发进入后期，开采工艺的不断发展，例如三次采油注水、注聚合物、三元复合驱、调刨、解堵等技术的应用，加入了大量的药液，使得油田采出原油乳化程度越来越严重，原油乳状液变得更加稳定，导电性增强，施加高压电场时，电流会增大，甚至短路，脱水难度越来越大，常规的电化学二段脱水已很难达到原油外输指标的要求。

随着三次采油原油及高酸原油的进入，炼油厂电脱盐装置运行也出现困难，由于乳化严重、破乳困难，造成电流大、运行不稳定、电耗高、排水带油、脱后含盐含水超标等一系列问题，同时也造成装置能耗高、装置腐蚀加重等问题。

CN101078345A公开了一种油田采出液电磁聚结预处理装置，其中的电聚结器结构主要由接管、绝缘棒总成和静电聚结器组成；在接管的两端设有法兰盘，在接管的中左部和中右部由定位挂块悬挂在接管内的对称的两个圆筒形的静电聚结器上；静电聚结器内纵向设有由圆形定位板两端定位的通油管，通油管两端插在定位板上对应设有的圆孔内，并焊接一起；在每根通油管的中心设有一根电极棒，电极棒的两端部用螺栓螺母固定在长条形固定板上；固定板两端设有90°拐角，拐角镶嵌在通油管内；一个静电聚结器的电极棒的左端接线端子通过电缆并联与设在接管左端部的绝缘棒总成相联，另一个静电聚结器的电极棒的右端接线端子用电缆并联于设在接管右端部的绝缘棒总成相联，两个静电聚结器的电极棒的另一端分别用电缆并联分别接于接设在接管上的地线接线柱上。其结构复杂、需要很多聚结单元，而且电场分布不均，不能充分利用管内空间，流体不能自由流动，而且电场强度低，仅适用于高含水的采出液的大水珠聚结。

US4,469,582中公开了一种以电力增强的斜板分离器，它装在一个下游的小室里，这个小室与电力系统相连而产生电场，在分离器的通路中，将极性的流体(水)从非极性的流体(油)中聚结并分离。这种分离器一般是由一排平面状或波纹状的极板(电极)组成，被处理的混合液通过这些极板。每块极板是由两部分做成的，第一部分是用导电材料制的；在下游，第二部分是由绝缘材料制的。这种装置安装于分离罐内，有电空间有限。

US4,919,777中公开了一种将盐水从油中用静电/机械分离的处理器，分离是在液体纵向流过在水平方向加长的罐时进行的，在罐中装有聚结器的基元以增强破乳化的作用。乳状液流过电场的方向，盐水的微滴带了电荷，然后又通过接地线的聚结器的基元，后者包含了许多以束状排列纵向延伸并向下倾斜的开口的管子。这种装置安装于分离罐内有电空间有限。

CN1605615A公开了一种用于石油化工行业的原油电脱盐脱水器，以解决现有电脱盐脱水器所存在的采用弱电场进料而使强电场区的电聚结作用弱化、原油由下向上流动而阻滞水滴沉降等问题；其主要特征在于操作时可采用强电场直接进料和原油水平流动。该发明的电脱盐脱水器，从罐体的油水混合料入口端起沿罐体的轴向设有强电场聚结区，罐体净化原油出口端的顶部设有出油管，强电场聚结区设有至少二层与罐体的轴向垂直的平面型电极板，各层电极板之间相互平行。罐体内设有进料分配器，其上设有喷口，将油水混合料喷入所有相邻两层电极板之间的强电场中。在强电场聚结区与罐体净化原油出口端之间还可设置沉降分离区。但这种装置结构复杂，用于分离器内的破乳分离。

CN1772845A公开了一种原油脱水、脱盐的工艺，尤其涉及一种驻波超声-电场联合用于各种油品脱水、脱盐的工艺。该发明的技术方案为将驻波声场与电场作用结合在一起，达到脱水脱盐的目的。即原油加入新鲜水与破乳剂经静态混合器或其它混合装置均匀混合，先经过驻波或行波超声作用，然后进入常规电脱盐装置脱水脱盐。但超声波功率较小，破乳作用有限，而且在一定条件下还会产生乳化作用。

CN102226100A公开了一种利用过滤-电场聚结法组合的高效原油脱盐/脱水的方法及设备。该发明的高效原油脱水/脱盐的设备，包括依次连接的原料输送系统、混合装置、脱水过滤装置和电脱盐装置。该发明的高效原油脱水/脱盐的方法是利用发明的高效原油脱水/脱盐的设备通过原料预热、混合、初步破乳及电脱盐/脱水步骤实现的。该发明采用过滤-电场聚结组合的原油脱盐/脱水方法，能够克服过滤法和电场聚结法脱盐/脱水工艺各自的缺点，同时降低两者的运行苛刻度，既可提高原油脱盐过程的适应性、脱盐/脱水率和平稳运行率，又可以达到节能降耗的目的。但结构复杂，体积庞大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁电破乳器，在磁场中加电场，发挥二者的协同作用，增强破乳效果，主要用于原油及成品油的油水乳化液破乳，尤其是适于W/O型乳化液，可以施加高压电场，安装在原油电脱盐或电脱水罐之前，能降低电脱盐或电脱水电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。也可以用于O/W型乳化液，可以施加低压电场，用于采出液三相分离器之前，提高装置的分离效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁电场破乳器，所述磁电破乳器包括电场产生部件，所述电场产生部件的外围或内部设有磁场产生部件。

本发明所述的电场产生部件是指现有技术中所有能够产生电场的部件，磁场产生部件是指现有技术中所有能够产生电场的部件，其具体形式可由本领域技术人员进行选择。

例如，电场产生部件可选择：各种形式的电极板（包括环形电极、矩形平板电极、垂直极板悬挂等）；磁场产生部件可选择：环形或条形的永磁体或电磁体等。

本发明所述磁电破乳器在磁场中加电场，发挥电场的极化作用和磁场的磁化和降粘作用，二者协同作用，增强破乳效果，主要用于原油及成品油的破乳，安装在原油电脱盐或电脱水之前，能降低电脱盐或电脱水电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。也可以用于原油三相分离器之前，提高分离效率。

以下为本发明所述的磁电场破乳器优选的具体形式，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

所述电场产生部件包括带法兰的金属管段；所述带法兰的金属管段内设置电极，所述电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部；所述电极通过电极棒与供电变压器连接；所述带法兰的金属管段接地。

所述磁场产生部件为环形磁体。优选地，所述环形磁体位于所述带法兰的金属管段的管内或管外。

本发明所述电极的第一种形式为：设置于带法兰的金属管段中心的中心金属电极。主要用于管径较小、电场强度要求不高的场所。

本发明所述电极的第二种形式为：包括设置于带法兰的金属管段中心的中心金属电极以及环绕中心金属电极的一个环形电极栏；所述环形电极栏上均匀分布多个金属电极；所述中心金属电极与环形电极栏、环形电极栏与带法兰的金属管段顶壁之间均通过绝缘吊挂连接；

优选地，所述中心金属电极与环形电极栏分别通过电极棒与供电变压器连接。

本发明所述电极的第三种形式为：包括设置于带法兰的金属管段中心的中心金属电极以及环绕中心金属电极的多个环形电极栏；所述环形电极栏上均匀分布多个金属电极；所述中心金属电极与环形电极栏、环形电极栏与带法兰的金属管段顶部及相邻环形电极栏之间均通过绝缘吊挂连接；

所述中心金属电极、多个环形电极栏及带法兰的金属管段的顶壁间通过金属线隔层连接。所述隔层连接是指将中心金属电极与第二层环形电极栏连接，第一层环形电极栏与带法兰的金属管段的顶壁或第三层环形电极栏连接，依次类推（从内向外定义为第一层环形电极栏、第二层环形电极栏、第三层环形电极栏……）。

所述中心金属电极和多个环形电极栏之间以隔层形式通过电极棒与供电变压器连接。

上述的本发明所述电极的第二、第三种形式主要用于管径较大、电场强度要求高的场所。

本发明所述中心金属电极为铝管或铁管，其表面均匀分布多层铝网、铁网、铝格栅或铁格栅中。

所述环形电极栏上均匀分布的多个金属电极为多层铝网、铁网、铝格栅或铁格栅，以增大电极面积。

本发明所述的环形电极栏作为金属电极的支撑骨架，起支撑作用。

所述环形磁体为环形单极磁体。整个油水乳化液的破乳过程都在电场和强磁场下，环形单极磁体能够突破传统的正、负极并存限制，将正、负极分离且磁力线集中分别作用于流体，作用更强。

所述环形磁体为永磁体或电磁体。

所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器。

本发明所述的电极棒可采用聚四氟乙烯棒。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

与现有技术相比，本发明具有结构简单、体积小、能耗低、磁场增强破乳、电场强度分布均匀、有电空间大、停留时间短、破乳效果好、安装使用方便、投资少的特点。

附图说明

图1是本发明实施例1所述的磁电场破乳器的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3是本发明实施例2所述的磁电场破乳器的结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为电极栏示意图。

图中：1-1-绝缘吊挂；1-2-电极棒；1-3-电连接器；1-4-带法兰的金属管段；1-5-中心金属电极；1-6-环形磁体；

2-1-中心电极绝缘吊挂；2-2-电极栏绝缘吊挂；2-3-电极栏电极棒；2-4-电连接器；2-5-中心电极电极棒；2-6-环形电极栏；2-7-带法兰的管段；2-8-中心电极；2-9-环形磁体。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

如图1所示，一种主要用于管径较小、电场强度要求不高的场所的磁电场破乳器，位于带法兰的金属管段1-4中心的中心金属电极1-5用绝缘吊挂1-1固定于管段顶部，电连接器1-3通过电极棒1-2与中心金属电极1-5连接，电极棒1-2与管段绝缘，管段接地，电连接器1-3与变压器输出端相连接。环形磁体1-6位于带法兰的金属管段1-4的外围。

所述环形磁体1-6为环形单极磁体。所述环形磁体1-6为永磁体或电磁体。

所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器。

中心金属电极与管段内壁之间形成电场，在整个垂直于管段的截面上电场强度是均匀的，电场在磁场中。油水乳化液在很短的时间通过管段时经过电场的作用，磁场加强破乳使多数水珠形成聚并，由于时间短，来不及沉降分离，因此电流很小，到下游设备时能迅速沉降分离，从而降低后续设备的电耗，提高后续设备的电场强度，使难聚并的水珠进一步聚并分离，降低油中含水。

实施例2

如图2所示，一种主要用于管径较大、电场强度要求高的场所的磁电场破乳器，位于带法兰的管段2-7中心的中心电极2-8用中心电极绝缘吊挂2-1固定于环形电极栏2-6顶部，环形电极栏2-6用电极栏绝缘吊挂2-2固定于管段顶部，环形电极栏2-6与带法兰的管段2-7为同心的环形结构，管段中心的金属电极2-8与环形电极栏2-6之间、环形电极栏2-6与带法兰的管段2-7内壁之间为等距离，电连接器2-4通过中心电极电极棒2-5与中心电极2-8相连，通过电极栏电极棒2-3与环形电极栏2-6相连，电极棒与管段绝缘，管段接地，电连接器2-4与变压器输出端相连接。环形磁体2-9位于带法兰的管段2-7的外围。

所述环形磁体2-9为环形单极磁体。所述环形磁体2-9为永磁体或电磁体。

所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器。

实施例3

一种主要用于管径较大、电场强度要求高的场所的磁电场破乳器，包括带法兰的金属管段；所述带法兰的金属管段内设置电极，所述电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部；所述电极通过电极棒与供电变压器连接；所述带法兰的金属管段接地；所述电极的外围设有环形磁体。

所述电极包括设置于带法兰的金属管段中心的中心金属电极以及环绕中心金属电极的两个环形电极栏。中间金属电极通过绝缘吊挂固定在内层环形电极栏上，内层环形电极栏通过绝缘吊挂固定在外层环形电极栏上，外层环形电极栏通过绝缘吊挂固定于管段顶部。内层环形电极栏与管段顶壁通过金属线连接，中心金属电极与外层环形电极栏通过金属线连接，中心金属电极和外层环形电极栏通过电极棒连接电连接器，再连接供电变压器。

所述环形磁体为环形单极磁体。所述环形磁体为永磁体或电磁体。

所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器。

如实施例2和实施例3所述的磁电场破乳器，中心电极与电极栏之间、电极栏与管段内壁之间形成等量的均匀电场，在整个垂直于管段的截面上电场强度是均匀的。也可以将电极栏通电，中心电极和管段接地。对于管径很大、电场强度要求高的场所，也可以设置多层电极栏结构，相邻层电极栏之间绝缘即可。环形磁体环绕管段，整个电场在磁场中。

油水乳化液在很短的时间通过管段时，分散型液滴在静电场的作用下受到极化作用，形成了偶极子，极化后的小液滴受到偶极力的作用而相互吸引排斥，加速了小液滴的聚结成团，但单个液滴仍然存在。由于磁场同时作用，小液滴在磁化后受到洛仑兹力的作用而运动，加速了小液珠的聚结。同时，磁场有降粘的作用，从而使小水滴的运动阻力减小，聚集速度加快。在电场和磁场的同时作用下，使得小水珠的聚集效果优于单独静电场或磁场的作用。经过磁场和电场的共同作用，多数水珠形成聚并，由于时间短，来不及沉降分离，因此电流很小，到下游设备时能迅速沉降分离，从而降低后续设备的电流，进而提高后续设备的电场强度，使难聚并的水珠进一步聚并分离，降低油中含水。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种磁电场破乳器，其特征在于，所述磁电破乳器包括电场产生部件，所述电场产生部件的外围或内部设有磁场产生部件。

2.如权利要求1所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述电场产生部件包括带法兰的金属管段；所述带法兰的金属管段内设置电极，所述电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部；所述电极通过电极棒与供电变压器连接；所述带法兰的金属管段接地。

3.如权利要求1或2所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述磁场产生部件为环形磁体；优选地，所述环形磁体位于所述带法兰的金属管段的管内或管外。

4.如权利要求2或3所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述电极为设置于带法兰的金属管段中心的中心金属电极。

5.如权利要求2或3所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述电极包括设置于带法兰的金属管段中心的中心金属电极以及环绕中心金属电极的一个环形电极栏；所述环形电极栏上均匀分布多个金属电极；所述中心金属电极与环形电极栏、环形电极栏与带法兰的金属管段顶壁之间均通过绝缘吊挂连接；

优选地，所述中心金属电极与环形电极栏分别通过电极棒与供电变压器连接。

6.如权利要求2或3所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述电极包括设置于带法兰的金属管段中心的中心金属电极以及环绕中心金属电极的多个环形电极栏；所述环形电极栏上均匀分布多个金属电极；所述中心金属电极与环形电极栏、环形电极栏与带法兰的金属管段顶部及相邻环形电极栏之间均通过绝缘吊挂连接；

所述中心金属电极、多个环形电极栏及带法兰的金属管段的顶壁间通过金属线隔层连接。

7.如权利要求6所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述中心金属电极和多个环形电极栏之间以隔层形式通过电极棒与供电变压器连接。

8.如权利要求3-7之一所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述环形磁体优选环形单极磁体。

9.如权利要求3-8之一所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述环形磁体为永磁体或电磁体。

10.如权利要求2-9之一所述的磁电场破乳器，其特征在于，所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器。

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