CN107033948B - 采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备及处理方法，其设备包括电场分离罐、进出管线系统和电场区，所述进料系统包括主进料系统和支路进料系统，所述电场区横向设置2个或2个以上的多电场结构；采用的处理方法如下：(1)原料通过进料主管路分成两路进入电场分离罐，一路通过主进料系统进入罐内不同电场区，另一路通过支路进料系统在罐内进料；(2)在不同电场的作用下，水分子从原料中脱除，沉降到分离罐底部，从底部排水系统排出，油相聚结在分离罐顶部，从顶部排油系统排出。本发明提供的处理设备及处理方法，发挥了不同电场作用的优点，优化利用罐体空间，使不同电场和进料方式组合应用更为合理、高效。

Description

采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备及处理方法

技术领域

本发明属于电场分离工艺应用领域，具体涉及一种采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备及处理方法。

背景技术

目前，国内外原油电脱水、电脱盐设备单套处理规模均达到百万吨/年以上，国内最大的单套电脱盐设备处理规模达到1200万吨/年。这些处理设备均采用卧式罐体，普遍采用交流电场或交直流电场技术应用形式。其中交流电场的主要作用是具有偶极聚结功能，对含水率较高的原油乳化液适应性较强。直流电场的主要作用为电泳聚结，在邻近极板区域是电泳聚结作用的主发生区域。由于交流电场和直流电场具有不同的电场聚结作用及特点，针对不同类型原油乳化液的破乳、脱水、分离、脱盐、净化等不同要求，采用不同的罐体应具有不同的优化设计方案。现有技术中有高速电脱盐技术、交直流复合电脱盐电脱水技术、双进油双电场电脱盐脱水技术等多种形式，但在同一罐体内仍局限采用一种电场形式，即采用交流电场技术或交直流电场技术两者之一。电场的进料优化方式也比较普通，并没有多少灵活调整的空间。随着原油处理装置和规模的进一步大型化，目前国内最大的电脱盐罐体直径达到5.8米，罐体长度也达到60米以上，面对超大型罐体的巨大空间，采用不同电场和进料方式进行组合式优化是必然的选择，也是提高设备性能的重要手段。

现有技术如CN102618318A公布了一种隔板式电脱盐脱水设备，将电脱罐体中间设置一层隔板，从而将罐体上下分隔成两个电场区域。由于需要设置上下不同的进出油及排水、冲砂系统，该设备系统显得过于繁杂，且上部电场排水及水冲洗的运行会对整个设备系统的运行效果及稳定性构成极大危隐患；另一方面，上下电场的布置方式，与原油分布、油水分离及流动状况的特性并不完全适应，该设备系统并没有因此得到最大优化。另外如CN204281691U公布的一种横竖双向多电场式高频电脱水器，将罐体垂直方向上下分别布置垂挂式交直流电场和水平交流电场，虽然采用了多电场结构，但这种布置电场的方式破坏了上部交直流电场发挥作用的基础，是一种不太合理的电场结构形式，采用类似的技术改造会破坏设备系统的功能发挥，使电脱水器不能正常运行。

现有技术中类似的针对电场的改变和进料方式的改进技术方案还有很多，但总体看来这些基于交流电场技术和交直流电场技术两种最基本应用形式的改变，有时反而弱化了电场的作用，甚至有悖于电场作用的基本原理。根据对国内外专利技术的检索分析发现，现有电脱盐脱水技术采用多电场结合进料方式的优化技术方案与原有单一交流电场和交直流电场技术的运用效果相比并没有明显的改善。有些采用的多电场结构过于繁杂，运行有一定困难；有些改变并不符合电场作用的基本原理，或破坏了电场作用的基础。

综上所述，现有原油电脱盐脱水技术缺点十分显著：

(1)采用单一交流电场或交直流电场技术对大型化罐体应用不能适应，导致罐体空间有效利用率低，设备系统总体运行效率低、效果差；

(2)现有多电场结构大部分针对大型罐体应用，在上下部设置两个电场区域，相应地在上下部电场分别进料、出料，结构和操控均较为繁琐，上下部电场中油水分离、沉降会造成相互影响，不同电场结构和电场作用的基础也会相互影响甚至破坏，导致设备系统的运行效果大大降低；

(3)现有技术总体调控性差，适应性差，系统运行能耗高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备及处理方法。本发明采用的设备，发挥了不同电场作用的优点，优化利用罐体空间，使不同电场和进料方式组合应用更为合理、高效；解决现有技术对原油脱盐脱水工艺适应性差、操作调控不便、设备系统运行效率低、处理效果差、能耗高的缺陷。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，包括电场分离罐、进出管线系统和电场区，所述进出管线系统包括进料系统、排油系统和排水系统，所述进料系统包括主进料系统和支路进料系统，所述电场区横向设置2个或2个以上的多电场结构。

作为本申请的一种优选技术方案，在罐体的主进料系统方向由交流电场模块构成交流电场区，在交流电场区后设置交直流复合电场模块，构成交直流电场区；所述交流电场模块与设置在电场分离罐顶部的交流电场供电源线路连接；所述交直流复合电场模块与设置在交流电场供电源后面的交直流复合电场供电源线路连接。

作为本申请的一种优选技术方案，所述各个电场区中间设置接地分布电极板。

作为本申请的一种优选技术方案，所述主进料系统包括进料主管路，主进料阀和罐内进料分布管，所述进料主管路连接主进料阀，主进料阀设置在电场分离罐外壁一侧，与该位置电场分离罐内壁一侧的罐内进料分布管管路连接；所述支路进料系统由支路进料阀与进料主管路连接，支路进料阀后接支路进料流量计，支路进料流量计与中间切换阀并联连接，支路进料流量计后接支路进料排放阀，支路进料排放阀位于电场分离罐外壁一侧，在该位置电场分离罐内壁设置复合乳液进料排放管系。

作为本申请的一种优选技术方案，所述罐内进料分布管后还设置层流分配隔板；所述支路进料排放阀还与乳化液排放阀连接，乳化液排放阀后接乳化液排放管路。

作为本申请的一种优选技术方案，所述排油系统包括出油收集管、出料阀和出油主管路。出油收集管位于罐内顶部，数量为2个或2个以上，罐外设置出料阀与出油收集管连接，所有出料阀均连接在出油主管路上。

作为本申请的一种优选技术方案，所述出料阀和出油主管路之间设有原油检样口。

作为本申请的一种优选技术方案，电场分离罐底部设置排水管路，排水管路后接排水调节阀，排水调节阀与界位检测仪线路连接，界位检测仪位于电场分离罐顶部一侧；排水管路上方，电场分离罐内还设有界位检测放样口。

作为本申请的一种优选技术方案，电场分离罐顶部还设有泄压管线和安全阀。

一种采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)原料通过进料主管路分成两路进入电场分离罐，一路通过主进料系统进入罐内不同电场区，另一路通过支路进料系统在罐内进料，多路进料可根据罐体大小和电场特性进行调整，在电场分离罐内分布，进入不同电场区；

(2)在不同电场的作用下，水分子从原料中脱除，沉降到分离罐底部，从底部排水系统排出，油相聚结在分离罐顶部，从顶部排油系统排出。

本发明采用的多电场结构为多级或多层次电场的组合，包括交流电场和交直流复合电场两种基本类型及其它高频电场、脉冲电场等类型的有效组合，均可通过模块化电场设计加以组合，灵活适应大、中、小型罐体的应用要求。

本发明提供的设备及处理方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明采用不同电场和进料方式的优化组合，大大提高了电脱盐脱水技术工艺运行的效率、效果，提高了电场设备对原油乳化液的适应性和电场分离效果，增加了系统操作调整的灵活性；

(2)本发明在同一罐体内根据原油乳化液的电场分离特性，结合原油进料分布的优化，组合布置多电场，大大提高罐体空间利用率，设备罐体利用率高，操作调控灵活方便，节能降耗显著；

(3)本发明采用不同电场和进料方式组合应用的原油脱盐脱水设备，其技术合理、结构完善，对于大、中、小型电脱盐脱水设备系统的改进均能适用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

其中：1-进料主管路；2-主进料阀；3-人孔；4-罐内进料分布管；5-层流分配隔板；6-交流电场模块；7-交流电场供电源；8-出油主管路；9-出油收集支管；10-接地分布电极板；11-边路出料阀；12-中路出料阀；13-交直流复合电场供电源；14-主出料阀；15-界位检测仪；16-安全阀；17-交直流复合电场模块；18-电场分离罐；19-油水界面；20-复合乳液进料排放管系；21-界位检测放样口；22-支路进料阀；23-支路进料流量计；24-中间切换阀；25-支路进料排放阀；26-乳化液排放阀；27-乳化液排放管路；28-排水管路；29-排水调节阀；30-泄压管线；31-原油检样口。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征，目的和效果有更加清楚的理解，下面结合说明书附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1：

参考图1，一种采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，包括电场分离罐18、进出管线系统和电场区，所述进出管线系统包括进料系统、排油系统和排水系统，所述进料系统包括主进料系统和支路进料系统，所述电场区设置双电场结构，在罐体的主进料系统方向由交流电场模块6构成交流电场区，在交流电场区后设置交直流复合电场模块17，构成交直流电场区；交流电场模块6与设置在电场分离罐18顶部的交流电场供电源7线路连接；交直流复合电场模块17与设置在交流电场供电源后面的交直流复合电场供电源13线路连接。

在罐体的主进料方向设置交流电场模块6，针对初脱水含水率较高的原油乳液进行处理，在交流电场模块6后设置的交直流复合电场模块17，可最大化发挥交直流电场技术的功效。

在本实施例中，交流电场区和交直流电场区中间设置接地分布电极板10，进一步优化进料分布和物料流态，改善不同电场结构及电场分布，提高设备运行功效。

在本实施例中，进料主管路1分别连接主进料阀2和支路进料阀22，用于两路进料，所述主进料阀2与罐内进料分布管4管路连接，主进料阀2设置在电场分离罐18外壁一侧，罐内进料分布管4设置在该位置电场分离罐18内壁一侧，罐内进料分布管4后还设置层流分配隔板5进一步优化料液分布效果；支路进料阀22后接支路进料流量计23，支路进料流量计23与中间切换阀24并联连接，支路进料流量计23后接支路进料排放阀25，支路进料排放阀25位于交直流复合电场一侧电场分离罐18外壁，在该位置电场分离罐18内壁设置复合乳液进料排放管系20，支路进料排放阀25还与乳化液排放阀26管路连接，乳化液排放阀26后接乳化液排放管路27。

支路进料时，开启支路进料阀22，关闭乳化液排放阀26，料液通过支路进料阀22、支路流量计23或中间切换阀24经支路进料排放阀25进入罐内的复合乳液进料排放管系20，在罐内积累顽固乳化层时，暂时关闭支路进料阀22，打开乳化液排放阀26通过乳化液排放管路27将顽固乳化液排出系统专门处理，通过调控支路进料阀22和乳化液排放阀26切换操作实现优化进料和乳液排放的双重作用。

在本实施例中，电场分离罐18内设置3个出油收集支管9，与罐外设置的边路出料阀11、中路出料阀12和主出料阀14分别管路连接，进一步优化罐内物料分布和电场停留时间，提高设备系统适应性及调控功能。各出料阀后都安装原油检样口31，用于取样检测分布不同电场区域原油处理效果，各出料支管都连接在出油主管路8上。

在本实施例中，电场分离罐18底部设置排水管路28，排水管路28后接排水调节阀29，排水调节阀29与界位检测仪15线路连接，在排水管路28上方，电场分离管18内还设有界位检测放样口21，界位检测仪15位于远离电场分离罐18主进料区的顶部一侧，避免乳化层影响，可以更准确测量罐内油水界面19，控制排水通过排水管路28、排水调节阀29及时排出，从而提高设备系统运行稳定性。

在本实施例中，电场分离罐18还设有泄压管线30、安全阀16和人孔3。

实施例2：

基于实施例1的设备的处理方法，包括如下步骤：

(1)原料通过进料主管路1分成两路进入电场分离罐18，一路通过主进料阀2进入电场分离罐18一端的罐内进料分布管4，通过层流分配隔板5进一步优化分布进入罐内不同电场区，另一路通过支路进料阀22、支路流量计23或中间切换阀24经支路进料排放阀25进入罐内的复合乳液进料排放管系20，在罐内进行分布进料(乳化液排放阀26呈关闭状态)。多路进料可根据罐体大小和电场特性进行灵活优化调整。

(2)在交流电场和交直流复合电场的协同作用下，水分子从原料中脱除，沉降到分离罐底部，通过排水管路28、排水调节阀29及时排出，油相聚结在电场分离罐18顶部，从3个部位的出油收集管9，再经出料阀，汇入出料主管路8，由出料主管路8排出。

(3)在罐内积累顽固乳化层时，暂时关闭支路进料阀22，打开乳化液排放阀26通过乳化液排放管路27将顽固乳化液排出系统专门处理。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。

Claims (9)

1.一种采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，包括电场分离罐、进出管线系统和电场区，所述进出管线系统包括进料系统、排油系统和排水系统，所述进料系统包括主进料系统和支路进料系统，所述电场区横向设置2个电场结构；

在罐体的主进料系统方向由交流电场模块构成交流电场区，在交流电场区后设置交直流复合电场模块，构成交直流电场区；所述交流电场模块与设置在电场分离罐顶部的交流电场供电源线路连接；所述交直流复合电场模块与设置在交流电场供电源后面的交直流复合电场供电源线路连接。

2.根据权利要求1所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，所述各个电场区中间设置接地分布电极板。

3.根据权利要求1所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，所述主进料系统包括进料主管路，主进料阀和罐内进料分布管，所述进料主管路连接主进料阀，主进料阀设置在电场分离罐外壁一侧，与该位置电场分离罐内壁一侧的罐内进料分布管管路连接；所述支路进料系统由支路进料阀与进料主管路连接，支路进料阀后接支路进料流量计，支路进料流量计与中间切换阀并联连接，支路进料流量计后接支路进料排放阀，支路进料排放阀位于电场分离罐外壁一侧，在该位置电场分离罐内壁设置复合乳液进料排放管系。

4.根据权利要求3所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，所述罐内进料分布管后还设置层流分配隔板；所述支路进料排放阀还与乳化液排放阀连接，乳化液排放阀后接乳化液排放管路。

5.根据权利要求1所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，所述排油系统包括出油收集管、出料阀和出油主管路；出油收集管位于罐内顶部，数量为2个或2个以上，罐外设置出料阀与出油收集管连接，各出料阀均连接在出油主管路上。

6.根据权利要求5所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，所述出料阀和出油主管路之间设有原油检样口。

7.根据权利要求1所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，电场分离罐底部设置排水管路，排水管路后接排水调节阀，排水调节阀与界位检测仪线路连接，界位检测仪位于电场分离罐顶部一侧；排水管路上方，电场分离罐内还设有界位检测放样口。

8.根据权利要求1所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备，其特征在于，电场分离罐顶部还设有泄压管线和安全阀。

9.基于权利要求3所述的采用不同电场组合应用的原油脱盐脱水设备的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)原料通过进料主管路分成两路进入电场分离罐，一路通过主进料系统进入罐内不同电场区，另一路通过支路进料系统在罐内进料，多路进料可根据罐体大小和电场特性进行调整，在电场分离罐内分布，进入不同电场区；

(2)在不同电场的作用下，水分子从原料中脱除，沉降到分离罐底部，从底部排水系统排出，油相聚结在分离罐顶部，从顶部排油系统排出。