CN104807626B - 一种实液流动电脱水器评价装置 - Google Patents

Abstract

一种实液流动电脱水器评价装置，包括内装有聚结模块的主壳，主壳上部设有集液管和放空口、底部设有放水口，主壳外侧面设有布液管和取样装置；主壳一端设有不锈钢端盖，另一端盖上设有透明视窗；所述聚结模块包括前、后端板以及安装在前、后端板之间的四层水平的电极板，电极板为裸电极，由8mm不锈钢棒焊接制成，电极板分别与高压接线、地线接线相连接，且壳体也设有地线。本发明利用高电场实现油水分离效果，含水较少的乳状液则经过集液管汇集后流出实验样机，进入后续处理。高电场的运用大大增加了液滴在电场中运动的驱动力，增加了液滴的碰撞聚结，从而提高了油水分离的速度，聚结模块结构简单，拆装方便，效率高。

Description

一种实液流动电脱水器评价装置

技术领域

本发明涉及一种实液流动电脱水器评价装置，特别适合于对传统电脱水器进行评价，能够筛选出最优的运行工况，提高其运行的稳定性，为传统电脱水器的运行提供良好的参考。

背景技术

自地下采出的原油往往含有大量伴生水，形成原油乳状液。当原油和水形成乳状液之后其性质发生很大变化，其电导率、介电常数以及粘度均高于纯净油品，这些特性给原油脱水造成了很大的困难。原油乳状液具有以下危害：增大了采出液的体积流量；使离心泵的性能变坏；增加了升温过程中的燃料消耗；引起金属管路和设备的结垢与腐蚀；影响炼制工作的正常进行等。因此，对原油进行脱水是石油行业必须经过的关键环节。油水分离方法包括自然沉降、加热、化学药剂、离心和电脱水等，然而自然沉降周期过长、需要大型沉降设备，加热脱水能耗过高，化学药剂影响油品后续处理，离心脱水效率较低。电脱水是相对效率高、经济实用的脱水方法。

目前，我国绝大部分处理站、联合站使用的是传统的电脱水器。因此设计这样一种实液流动电脱水器的评价样机装置，对传统电脱水器进行性能评价与稳定性分析，对于油田的安全稳定性生产与节能等意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种实液流动电脱水器评价装置，以克服现有技术的不足。

一种实液流动电脱水器评价装置，其特征在于包括两端设有法兰的、圆筒状的主壳，主壳的轴向水平且主壳内装有聚结模块，主壳的上部设有集液管和放空口、底部设有放水口，位于放水口上方，有一涡流破坏器焊接在主壳内部；所述集液管包括一根自外部深入主壳内部的竖管，竖管位于主壳内部的一端设有一根与主壳轴向平行的横管，横管两侧分布有集液孔；在主壳外侧面位于集液管下方的位置设有取样装置；主壳外侧面设有与主壳轴向垂直的布液管，所述布液管包括一根自外部深入主壳内部的主管，主管位于主壳内部的一端通过三通管而分成多个布液支管，布液支管的下侧方向分布有布液孔；主壳一端设有不锈钢端盖，另一侧端盖上设有用于观察内部油水界面的透明视窗；

所述的聚结模块包括圆形的前端板和圆形的后端板，以及安装在前端板和后端板之间的四层水平的电极板，所述电极板为裸电极，由8mm不锈钢棒焊接制成，各层电极板分别与穿过主壳的高压接线、地线接线相连接，各层电极板位于所述布液管的上方，且壳体也设有地线。

所述的取样装置深入壳体内部面对来液方向。

所述的具有透明视窗的端盖包括有机玻璃端盖和补强板，所述的补强板中部开有通孔，有机玻璃端盖和补强板相互叠合并通过螺栓安装于主壳此端的法兰上。

所述的前端板和后端板由CPVC材料加工而成。

每一片电极板都加工有一个螺栓孔用以接线。

上述端盖采用有机玻璃材质用以观察实验样机内油水界面，便于液位的调节。原油乳状液通过布液管进入壳体，自下而上通过聚结模块，在电场作用下微水滴发生聚结、沉降，水通过下端排水口排出，含水量变少的乳状液则经过集液管汇集后流出实验样机。

聚结模块两侧端板由加氯聚氯乙烯(CPVC)材料加工而成，CPVC材料强度高、重量轻、化学稳定性好、电气绝缘性好、耐腐蚀性好且易于加工，是制作聚结模块框架的理想材料。聚结模块采用四层裸电极，与两侧框架组合后整体塞入实验样机内，这样子便于电极的拆卸与维修。高压输入端和低压输入端从壳体顶部偏30°方向经电缆防水接头引出壳体。聚结模块体积小，结构紧凑，易于安装，拆卸方便，聚结效率高，应用优势十分明显。

当油水乳状液从下到上流经聚结模块时，在聚结器的高压电极施加高电压，高低压电极之间形成的电场促使乳状液中的水滴极化或带电，进而在电场中发生运移、介电泳等运动，增加液滴之间的碰撞，使微水滴有效聚结成为大液滴以利于水滴的沉降分离。

因对于地下采出液进行电脱水是目前相对效率高、经济实用的脱水方法，另一方面，我国目前绝大部分的联合站采用的还是传统的电脱水器，因此所设计的这样一种针对传统电脱水器进行评价的装置能够提高传统电脱水器的运行效率与稳定性，减小运行过程中的能耗，得出不同工况下电脱的最适宜运行参数。

本发明所产生的效益为：原油乳状液通过布液管均匀的进入实验样机内，在样机内部原油乳状液自下而上流动，当乳状液流经聚结模块时，在高电场强度下水滴带电、运动、碰撞、聚结、增大、沉降，沉降出的大水滴通过排水口流出实验样机，实现油水分离效果，含水较少的乳状液则经过集液管汇集后流出实验样机，进入后续处理。高电场的运用大大增加了液滴在电场中运动的驱动力，增加了液滴的碰撞聚结，从而提高了油水分离的速度，聚结模块结构简单，拆装方便，效率高。

附图说明

图1为本发明的总体装配图，

图2为本发明的内部结构示意图，

图3为本发明主壳内的装配图，

图4为本发明的主壳的剖视图，

图5为本发明的聚结模块的结构示意图，

图6为本发明的布液管结构图，

图7为本发明的集液管结构图。

其中：1—补强板 2—有机玻璃端盖 3—布液管 4—取样装置 5—集液管 6—放空口 7—聚结模块 8—主壳 9—不锈钢端盖 10—放水口 11—高压接线出入口 12—低压接线出入口 13—螺栓孔 14—涡流破坏器 15—聚结模块端板1 16—聚结模块端板2 17—电极板 18—布液支管。

具体实施方式

如图1-7所示，本发明所述的电脱水器评价装置，由主壳8、布液管3、聚结模块7、集液管5、取样装置4、有机玻璃端盖2、补强板1、放空口6、不锈钢端盖9等组成。

布液管3、集液管5与实验样机的主壳焊接连接，取样装置深入壳体内部面对来液方向。布液管3的布液支管18的下侧方向分布有布液孔，这样子可以使进入布液管3的乳状液均匀分布，集液管5上两侧分布有集液孔。放水口10上面有一涡流破坏器14通过金属焊接与壳体8相连。补强板1、有机玻璃端盖2通过螺栓与样机主壳8的法兰拧紧，另一端不锈钢端盖9通过螺栓与法兰拧紧。聚结模块7由聚结模块端板1和聚结模块端板2、四层电极板17组成，聚结模块7作为一个整体塞入样机内。聚结模块端盖由CPVC材料加工而成，加工过程尽量保持聚结模块和整个外壳的同心。端板上加工有流道，以便于通过有机玻璃端盖2观察样机内的液位，及时对液位做出调节。电极板17为裸电极，有8mm不锈钢棒焊接制成。电极板17插入两侧聚结模块端板的孔中，电极板头上涂抹环氧树脂用以与端板的连接，每一片电极板都加工有一个螺栓孔用以接线，聚结模块内的高压、低压输入端通过电缆防水接头进出壳体8。由于壳体8接地处理，通过电缆接头时高压电缆从聚四氟乙烯管(PTFE)中穿过，以保证高压电缆与接地端完全绝缘。电极板两层加电，两层接地，高低压层间隔，之间形成高压电场。乳状液通过布液管3上的布液支管18均匀的进入样机主壳8，乳状液自下而上流动，流经聚结模块7时候，在电场作用下，微液滴聚结。通过改变聚结模块7输入高压的波形、频率、电压等电场条件，乳状液的含水率、流速、温度等操作条件来观察分离效果的影响，通过取样口取出不同工况下的液滴，用电子显微镜拍照然后通过软件处理来得到效果的变化。脱出的水通过放水口10放出，涡流破坏器14的存在可以有效减小样机内由放水造成的扰动，含水减少的乳状液则通过集液管5汇集后流出壳体。

本发明的工作原理：评价样机的聚结模块施加电场，聚结模块中形成高压电场。油包水乳状液中分散水滴之间的界面膜的强度以及厚度是决定乳状液稳定性的根本原因，液滴在电场中的聚结分三个阶段：液滴的靠近、液膜变薄以及界面膜的破裂。当油水乳状液流经聚结流道，电极之间所形成的高强电场对液滴作用，由于油和水具有不同的介电性质，液滴极化或者通过与绝缘层的接触带电。当液滴在电场中仅仅发生极化时，由于环形电场的径向不均匀性，根据介电泳理论，液滴将向电场强度较高的地方运移(介电泳动)。在电场作用下，液滴间的界面膜破裂发生聚结。而对于带电的液滴在电场作用下，液滴发生振荡运动，液滴在运动的过程中进行碰撞，不断冲击液滴间界面膜，降低其强度，在电场作用下使其界面膜破裂，液滴聚结成为大液滴，达到聚结目的，进入后续分离设备，水从油中沉降出，水从油中分离出。

Claims (1)

1.一种实液流动电脱水器评价装置，其特征在于包括两端设有法兰的、圆筒状的主壳(8)，主壳(8)的轴向水平且主壳(8)内装有聚结模块(7)，主壳(8)的上部设有集液管(5)和放空口(6)、底部设有放水口(10)，位于放水口(10)上方，有一涡流破坏器(14)焊接在主壳(8)内部；所述集液管(5)包括一根自外部深入主壳(8)内部的竖管，竖管位于主壳(8)内部的一端设有一根与主壳(8)轴向平行的横管，横管两侧分布有集液孔；在主壳(8)外侧面位于集液管(5)下方的位置设有取样装置(4)；主壳(8)外侧面下部设有与主壳(8)轴向垂直的布液管(3)，所述布液管(3)包括一根自外部深入主壳(8)内部的主管，主管位于主壳(8)内部的一端通过三通管而分成多个布液支管(18)，布液支管(18)的下侧方向分布有布液孔；主壳(8)一端设有不锈钢端盖(9)，另一侧端盖上设有用于观察内部油水界面的透明视窗；

所述的聚结模块(7)包括圆形的前端板(15)和圆形的后端板(16)，以及安装在前端板(15)和后端板(16)之间的四层水平的电极板(17)，所述电极板(17)为裸电极，由8mm不锈钢棒焊接制成，各层电极板(17)分别与穿过主壳(8)的高压接线、地线接线相连接，各层电极板(17)位于所述布液管(3)的上方，且壳体(8)也设有地线；

所述的取样装置(4)深入壳体内部面对来液方向；

所述的具有透明视窗的端盖包括有机玻璃端盖(2)和补强板(1)，所述的补强板(1)中部开有通孔，有机玻璃端盖(2)和补强板(1)相互叠合并通过螺栓安装于主壳(8)此端的法兰上，

所述的前端板(15)和后端板(16)由CPVC材料加工而成，

每一片电极板(17)都加工有一个螺栓孔用以接线。