CN104927895B - 一种高酸原油电脱盐的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高酸原油电脱盐的工艺，尤其是一种磁电破乳器与电脱盐罐组合、含油污水和乳化层罐外处理的组合工艺。本发明所述工艺的主要特征是磁电破乳器安装在混合阀之后、电脱盐系统之前，能降低电脱盐的电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性；最后一级电脱盐罐注水，后一级电脱盐罐脱盐水和乳化层回注前一级电脱盐罐，第一级电脱盐罐排出的含油污水和乳化层进行罐外除油处理，排水管线上装磁力防垢器，这样后一级电脱盐罐的排水不考虑脱水含油，只考虑脱后含水和含盐合格。所述工艺能降低电耗、提高脱盐效率、增加金属离子的脱除率、减少脱盐罐容积、提高装置的适应性、减少操作波动。
Description
技术领域
本发明涉及一种高酸原油电脱盐的工艺，具体涉及一种磁电破乳器与电脱盐罐组合、含油污水和乳化层罐外处理的组合工艺。
本发明除了用于高酸原油脱盐脱水外，也可以用于各种原油、采出液、成品油及燃料油的脱水、脱盐。
背景技术
随着原油开采程度的不断加深，高酸原油的比例不断提高，主要来源于苏丹、巴西、委内瑞拉、安哥拉等国，同时中国胜利原油、新疆、渤海湾以及辽河油酸值也很高。据统计，全球高酸原油产量已超过4亿吨，占原油总产量的10%以上；因为高酸原油胶质、沥青质含量高，原油中的胶质、沥青质以及环烷酸皂等是原油中的天然乳化剂，它们吸附在油水界面，对乳状液起到稳定作用，另外高酸原油金属含量高，这些金属以环烷酸盐形式存在，环烷酸盐是强乳化剂，原油电脱盐时破乳脱盐脱水难度大。在脱盐脱水过程中，电流很大，脱后原油含盐含水超标，操作不稳定，造成装置电耗、能耗高，排水含油量大，给环保也带来压力。高酸原油是各种原油中脱盐、脱水难度最大的原油之一，因此本发明主要针对高酸原油。
为解决高酸原油电脱盐问题，人们从药剂、工艺、设备结构等多方面进行了研究。但解决问题的方法主要集中于追求每级排水不经处理即含油合格，因此目前主要考虑在设备方面，主要靠提高脱盐罐容积，提高电场停留时间来解决，造成设备庞大、电耗高，操作也很不稳定；也有处理脱后含油污水装置应用，但各级电脱盐排水压力不同造成运行困难。
CN102618318A公开了一种隔板式电脱盐、脱水设备，它包括电脱盐罐体，设置在罐体中间位置的隔板，隔板内外两侧独立的电脱盐系统、罐底反冲装置；隔板内外侧电脱盐装置独立运行，互不干扰，各自拥有独立的进油、出油电场、控制系统，隔板外侧顶部设置水冲洗装置，外侧电场区域与其对应的进油分配器之间铺设一层水平电极板。但只是从设备结构考虑，该装置结构复杂、安装不便。
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。该技术方案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，但超声波能量有限，而且超声波的频率强度选择不当还会造成乳化。
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CN102424444A涉及一种原油电脱盐装置脱盐水除油的方法及其装置，该发明利用离心萃取分离设备将原油电脱盐罐排出的换热后的脱盐水分离为油相和含盐污水；油相返回原油电脱盐装置再利用，含盐污水由泵增压送入下游装置。该装置可以将电脱盐脱盐水的含油量从数万mg/l降低至300mg/l以下，同时可将回收油相的含水量控制在0.5%(V/V)以内，既确保了外排污水的达标，又实现了原油的回收利用，但只考虑了脱盐水的除油，也未考虑整体脱盐脱水工艺。
CN102134504A涉及一种高频智能响应电脱盐电脱水电源，以解决现有的电脱盐电脱水在处理含水比较高、导电率比较高或乳化比较严重的原油时所造成的电场电流增大，使炼制原油的电耗增大，以及电场强度下降，使电脱盐电脱水效果变差等问题。它包括电脱盐脱水罐，罐内电极板，高频智能响应控制柜（包括：桥式整流器、电容滤波器、IGBT模块、PLC控制保护回路、电流电压监测回路），防爆高频变压器，但该发明只是从控制方面考虑，也未考虑整体解决方案。
发明内容
为解决高酸原油脱盐脱水问题，本发明提出一种整体解决方法，主要考虑一级电脱盐排水和乳化层罐外除油，建一套除油设施即可，可以避免因各级电脱盐罐排水压力不同对操作造成的影响；后一级电脱盐罐排水和乳化层全部回注前一级，因此后一级电脱盐罐只考虑脱后含盐而无需考虑排水含油，因此油水界位可以控制在较低位置。
由于高酸原油乳化严重、电导率高，因此电脱盐变压器电流很高，电场强度低，为此在电脱盐罐前加管式磁电破乳器，由于停留时间短，在破乳器内不进行油水分离只进行破乳，所以电流不大，在不产生电分散的前提下电场强度可以高达数千kV/cm，而在电脱盐罐内很难达到很高的电场强度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高酸原油电脱盐的工艺，原油与水、破乳剂及助剂经混合后，进入磁电破乳器破乳，然后进入电脱盐系统；所述电脱盐系统至少包括两级电脱盐罐，后一级电脱盐罐的脱盐水和乳化层回注前一级电脱盐罐，第一级电脱盐罐的脱盐水和乳化层进行罐外除油处理。
本发明所述原油与水、破乳剂及助剂的混合可通过静态混合器及混合阀进行充分混合。
所述第一级电脱盐罐外的排水管道上设有防垢器。电脱盐排水中存在大量的金属离子及阴离子，在温度降低时易于沉淀结垢，造成管线堵塞、影响传热。防垢器的作用原理主要是使水中阴阳离子不易结合成沉积物，例如一种单磁极防垢器可以使阴阳离子保持离子化状态，不产生水垢，而且可以除垢，同时有强化破乳作用。所述防垢器为电子防垢器或磁力防垢器，进一步优选单磁极的磁力防垢器。
所述原油经加热后与水、破乳剂及助剂进行混合。
本发明将后一级电脱盐罐排出的脱盐水和乳化层全部回注前一级电脱盐罐，后一级电脱盐罐只考虑脱后含盐而无需考虑排水含油，因此油水界位可以控制在较低位置，乳化层也可以回注。
所述破乳剂为油溶性破乳剂。所述助剂为脱金属剂和/或降电流剂，进一步优选降电流剂。所述脱金属剂和降电流剂均可市售得到。
所述电脱盐系统优选每级电脱盐罐之前均设有磁电破乳器。本领域技术人员在操作中可以根据实际情况进行选择，例如也可以选择仅在第一级电脱盐罐前设置磁电破乳器。
所述电脱盐系统由三级电脱盐罐组成。
本发明所述工艺经电脱盐系统后原油含盐指标低于3mg/l。
本发明所述磁电破乳器为管式磁电破乳器。所述管式磁电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有多个相互平行的金属电极，所述多个金属电极悬挂于金属电极横梁上，金属电极横梁通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部；所述多个金属电极通过电极棒与供电变压器相连；相邻电极通过电极棒分别连接电源的不同输出端；所述带法兰的金属管段接地；所述多个金属电极的外围设有环形磁体。
所述管式磁电破乳器发挥了磁场和电场的协同效应，可以降低油水乳化液的粘度，提高金属离子的水中溶解度从而有利于其脱除。该装置安装在电脱盐系统之前，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。
所述电极棒与供电变压器之间设有电连接器。
所述金属电极为圆形网状或格栅形式。圆形网状或格栅形式的金属电极能够在金属管内最大程度地增强电场强度。
所述环形磁体位于带法兰的金属管段的外部或内部。所述环形磁体为永磁体或电磁体。
所述环形磁体为环形单极磁体。整个破乳过程都在油水乳化液电场和强磁场下，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。
所述绝缘吊挂为聚四氟乙烯棒。
所述带法兰的金属管段的入口段相邻金属电极间距小于出口端相邻金属电极间距。由于入口端电极间距小于出口端，因此入口端电场强度远大于出口端电场强度，这样的电场分布较为合理。因为入口端的乳化液水珠较小，电导率小，施加强电场后水珠变大，因此到出口端时电导率变大，有利于降低电耗，采用这种垂直于流体流向的电极使油水乳化液与电极的接触增加，有利于破乳。
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。
所述磁电破乳器为水平安装或垂直安装，优选水平安装。
本发明所述的磁电破乳器可单独使用，也可以与超声、微波等相结合使用。
所述磁电破乳器的电场强度为0.05～5kV/cm。
物料在所述磁电破乳器中的停留时间为0.5～500s。由于停留时间短，在磁电破乳器内不进行油水分离只进行破乳，所以电流不大，在不产生电分散的前提下电场强度可以高达数千kV/cm，而在电脱盐罐内很难达到很高的电场强度。
所述第一级电脱盐罐的脱盐水和乳化层通过旋流法、离心萃取法或气浮旋流法进行罐外除油处理，根据电脱盐装置的特点，优选旋流法或离心萃取法。除油后污水含油量低于150mg/L。
本发明所述高酸原油电脱盐的具体工艺为：
原油在加热到一定温度后与破乳剂及降电流剂、脱金属剂等助剂与后一级电脱盐罐排水在静态混合器和混合阀混合后，进入管式磁电破乳器，在破乳器中经高压电场和磁场共同作用，乳化的水珠聚并长大，进入电脱盐罐后迅速分离，从而使脱盐罐变压器电流降低、罐内电场强度提高，使部分未在破乳器内聚并的微小水珠进一步聚并分离；一级电脱盐罐排水与装置外来水换热后进入除油装置，除油后的污水经换热降温后外排，回收的污油进污油罐，经泵打入最后一级电脱盐出口管线，由于这部分污油量较小，因此不影响脱后含水含盐；当污油量较大时，可进入污油系统直接进焦化装置；后一级电脱盐罐排水和乳化层全部回注前一级，为降低能耗，可以每级电脱盐罐前注破乳剂、降电流剂及脱金属剂等助剂，安装管式磁电破乳器。根据不同情况，也可以在第一级安装管式磁电破乳器、注油溶破乳剂后，也可以在第二级之后只注水而不加药剂，也可以不安装管式磁电破乳器。
本发明所述的管式磁电破乳器的工作原理如下：
在强磁场电场共同作用乳化液水珠粒径能在极短时间内增大数十倍。破乳过程中，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，聚结速度加快。在电场和磁场的同时作用下，使得小水滴的聚结效果优于单独静电场或磁场的作用。又由于电磁场的震荡作用，水中的正负离子不断的周期性的往复运动，使水滴的两端电荷极性发生明显的变化，离子往复运动时水滴界面膜不断地受到冲击，使其机械强度下降，甚至破裂，水水滴越大，离子对界面膜的冲击力也越大，震荡聚结的效果也越好。使得分散相液滴碰撞机会增加，即增加了分散相的絮凝速度；其次由于电磁场对分散相液滴碰撞的剪切作用，使各水滴的液膜发生破裂而聚结成大滴。对一个油包水型的水滴来说，水滴表面被乳化剂所包裹，而水滴表面的切向力又有将乳化剂表面膜“撕开”的趋势，即破坏了乳化剂膜的稳定性，因此有利于液滴的合并。液滴运动的速度越快，表面所受到的剪切力越大，表面膜也就越容易受到破坏。电磁场可以加速水滴进入连续相的聚并速度，防止海绵状乳状液的生成。处在电磁场当中的乳状液在电场和磁场联合的极化作用下，极性逐渐加强，水滴活性逐渐增加，流动阻力逐渐减小，聚结速度逐渐加快，在极短的时间内完成聚结过程，形成大粒径的水滴。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述工艺能降低电耗、提高脱盐效率、增加金属离子的脱除率、减少脱盐罐容积、提高装置的适应性、减少操作波动。
附图说明
图1为三级电脱盐工艺流程示意图；
图2是所述管式磁电破乳器的结构示意图；
图3为图4的左视图；
图4为管式磁电破乳器中电极安装示意图。
图中：1-静态混合器；2-混合阀；3-磁电破乳器；4-一级电脱盐罐；5-二级电脱盐罐；6-三级电脱盐罐；7-三级排水回注泵；8-二级排水回注泵；9-防垢器；10-一级排水换热器；11-除油污水冷却器；12-除油装置；13-污油罐；14-污油泵；
1-1-绝缘吊挂；1-2-电连接器；1-3-电极棒；1-4-金属电极横梁；1-5-带法兰的金属管段；1-6-金属电极；1-7-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：
一种高酸原油电脱盐的工艺，原油与水、破乳剂及助剂经混合后，进入磁电破乳器破乳，然后进入电脱盐系统；所述电脱盐系统至少包括两级电脱盐罐，后一级电脱盐罐的脱盐水和乳化层回注前一级电脱盐罐，第一级电脱盐罐的脱盐水和乳化层进行罐外除油处理。
所述第一级电脱盐罐外的排水管道上设有防垢器；所述防垢器为电子防垢器或磁力防垢器，进一步优选单磁极的磁力防垢器。
所述原油经加热后与水、破乳剂及助剂进行混合。所述水为第二级电脱盐罐回注的脱盐水和乳化层。所述破乳剂为油溶性破乳剂；所述助剂为脱金属剂和/或降电流剂，进一步优选降电流剂。
所述电脱盐系统的每级电脱盐罐之前均设有磁电破乳器；所述电脱盐系统由三级电脱盐罐组成；经电脱盐系统后原油含盐指标低于3mg/l。
所述磁电破乳器为管式磁电破乳器。所述磁电破乳器为水平安装或垂直安装，优选水平安装。
具体工艺过程如图1所示：原油在加热到一定温度后与破乳剂及降电流剂、脱金属剂等助剂与二级电脱盐罐5的排水在静态混合器1和混合阀2混合后，进入磁电破乳器3，在破乳器中经高压电场作用，乳化的水珠聚并长大，进入一级电脱盐罐4后迅速分离，从而使电流降低、电场强度提高。一级电脱盐罐4排水经防垢器9除垢后，与装置外来水在一级排水换热器10中换热后进入除油装置12，除油后的污水经除油污水冷却器11降温后外排，回收的污油进污油罐13经污油泵14打入三级电脱盐罐6出口管线。由于这部分污油量较小，因此不影响脱后含水含盐，当污油量较大时，可进入污油系统直接进焦化装置。
二级电脱盐罐5的脱盐水和乳化层经二级排水回注泵8回注一级电脱盐罐4，三级电脱盐罐6的脱盐水和乳化层经三级排水回注泵7回注二级电脱盐罐5。
为降低能耗，可以每级电脱盐罐前注破乳剂、降电流剂及脱金属剂等助剂，安装破乳器（管式磁电破乳器）。
所述磁电破乳器的电场强度为0.05～5kV/cm；物料在所述磁电破乳器中的停留时间为0.5～500s。
所述第一级电脱盐罐的脱盐水和乳化层通过旋流法、离心萃取法或气浮旋流法进行罐外除油处理，优选旋流法或离心萃取法。除油后污水含油量低于150mg/L。
如图2-图4所示，所述管式磁电破乳器包括带法兰的金属管段1-5；所述带法兰的金属管段1-5内设置有多个相互平行的金属电极1-6，所述多个金属电极1-6悬挂于金属电极横梁1-4上，金属电极横梁1-4通过绝缘吊挂1-1固定于带法兰的金属管段1-5顶部；所述多个金属电极1-6通过电极棒1-3与供电变压器相连；相邻电极通过电极棒1-3分别连接电源的不同输出端；所述带法兰的金属管段1-5接地；所述多个金属电极1-6的外围设有环形磁体1-7。
所述电极棒1-3与供电变压器之间设有电连接器1-2；所述金属电极1-6为圆形网状或格栅形式；
所述环形磁体1-7位于带法兰的金属管段1-5的外部或内部；所述环形磁体1-7为环形单极磁体；所述带法兰的金属管段1-5的入口段相邻金属电极1-6间距小于出口端相邻金属电极1-6间距。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的电脱盐工艺，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、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 (17)
1.一种高酸原油电脱盐的工艺，其特征在于，原油与水、破乳剂及助剂经混合后，进入磁电破乳器(3)破乳，然后进入电脱盐系统；所述电脱盐系统至少包括两级电脱盐罐，后一级电脱盐罐的脱盐水和乳化层回注前一级电脱盐罐，第一级电脱盐罐排出的脱盐水和乳化层进行罐外除油处理；
所述磁电破乳器(3)为管式磁电破乳器；
所述管式磁电破乳器包括带法兰的金属管段(1-5)；所述带法兰的金属管段(1-5)内设置有多个相互平行的金属电极(1-6)，所述多个金属电极(1-6)悬挂于金属电极横梁(1-4)上，金属电极横梁(1-4)通过绝缘吊挂(1-1)固定于带法兰的金属管段(1-5)顶部；所述多个金属电极(1-6)通过电极棒(1-3)与供电变压器相连；相邻电极通过电极棒(1-3)分别连接电源的不同输出端；所述带法兰的金属管段(1-5)接地；所述多个金属电极(1-6)的外围设有环形磁体(1-7)；
所述带法兰的金属管段(1-5)的入口段相邻金属电极(1-6)间距小于出口端相邻金属电极(1-6)间距；
所述第一级电脱盐罐外的排水管道上设有防垢器(9)；
所述防垢器(9)为磁力防垢器。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述防垢器(9)为单磁极的磁力防垢器。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述原油经加热后与水、破乳剂及助剂进行混合。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述破乳剂为油溶性破乳剂。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述助剂为脱金属剂和/或降电流剂。
6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述助剂为降电流剂。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述电脱盐系统的每级电脱盐罐之前均设有磁电破乳器(3)。
8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述电脱盐系统由三级电脱盐罐组成。
9.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述电极棒(1-3)与供电变压器之间设有电连接器(1-2)。
10.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述金属电极(1-6)为圆形网状或格栅形式。
11.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述环形磁体(1-7)位于带法兰的金属管段(1-5)的外部或内部。
12.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述环形磁体(1-7)为环形单极磁体。
13.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述磁电破乳器(3)为水平安装或垂直安装。
14.如权利要求13所述的工艺，其特征在于，所述磁电破乳器(3)为水平安装。
15.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述磁电破乳器(3)的电场强度为0.05～5kV/cm。
16.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，物料在所述磁电破乳器(3)中的停留时间为0.5～500s。
17.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，除油后污水含油量低于150mg/L。
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