CN109943359A

CN109943359A - 一种电场强化纤维模块单元及其应用

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Publication number: CN109943359A
Application number: CN201910287441.7A
Authority: CN
Inventors: 王志强; 杨强; 刘懿谦; 王磊; 代品一; 黄燎云
Original assignee: Shanghai Misu Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Misu Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2019-06-28

Abstract

本发明涉及一种电场强化纤维模块单元及应用。一种电场强化纤维模块单元包括：电场强化X形编织纤维模块和电场强化Ω形编织纤维模块。其中，电场强化X形编织纤维模块由均匀间隔一定距离的电极板和紧密分布在电极板间的X形编织纤维组合而成；电场强化Ω形编织纤维模块由均匀间隔一定距离的电极板和分布在电极板间的Ω形编织纤维组合而成。该模块单元结合壳体、整流分布器、液面计、水包、油品入口、净化油相出口、水相出口等组成一套完整的油品脱水装置，本发明分离效率高、能耗小、脱除深度高，适用于各种含微小乳化水的油品深度脱水过程。

Description

一种电场强化纤维模块单元及其应用

技术领域

本发明涉及石油化工油品脱水领域，具体涉及一种电场强化纤维模块单元及应用的技术。

背景技术

在炼油工艺中，从原油开采到成品产品的出厂，其中诸多工艺环节都伴随着油相中水的分离。如果脱水不达标，通常会一定程度上影响生产的进行。如原油中含水增加，会加大常减压装置的能耗，甚至造成部分工艺不达标无法正常运行。重整原料油中水含量超标会造成催化剂中毒，降低催化剂的活性，影响催化剂的寿命。轻质燃料油中含水过高会使冰点和结晶点升高、低温流动性变差，容易出现低温下析出冰粒造成堵塞。润滑油中含水过高会降低油膜的稳定性，加剧部件的磨损。在油品脱水的技术中，对于不同的体系和工况往往各有其相对适用的分离技术，单一分离技术往往具有不同程度的局限性。如重力沉降简单且成本低，能去除粒径大于100um的水滴，对粒径在100um以上的水滴不能快速有效去除。旋流分离技术适用于油水两相具有一定的密度差时，大量水的快速脱除，而对粒径在15um以下的水滴及乳化态的水不能有效分离。膜分离技术分离深度较好，但适用范围窄，且容易造成堵塞，寿命较短。而吸附、电聚结、闪蒸分离技术存在能耗高或操作复杂，仅适用于部分特定工况。

因此本领域丞需综合传统单一分离技术优势，开发新型的效率高、成本低且操作简单的油品深度脱水技术。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种电场强化纤维模块单元及应用的技术。

本发明提出一种电场强化纤维模块单元，包括：电场强化X形编织纤维模块和电场强化Ω形编织纤维模块。其中，电场强化X形编织纤维模块由均匀间隔一定距离的电极板和分布在电极板间的X形编织纤维组合而成；电场强化Ω形编织纤维模块由均匀间隔一定距离的电极板和分布在电极板间的Ω形编织纤维组合而成。

进一步，电场强化X形编织纤维模块中电极板间的间距不小于10mm，相邻电极板间的间距相等，电场强化Ω形编织纤维模块中电极板间的间距不小于10mm，相邻电极板间的间距相等。

进一步，电场强化Ω形编织纤维模块中电极板间的间距为电场强化X形编织纤维模块中电极板间的间距的1/2～1。

进一步，所述的电极板在距离X形编织纤维模块底部高度为20mm～80mm或罐体直径的2％～8％的部分不布置电极板，所述的电场板在距离Ω形编织纤维模块底部高度为20mm～80mm或罐体直径的2％～8％的部分不布置电极板。

本发明还提出一种油品脱水装置，以上述模块单元结合壳体、整流分布器、液面计、水包、油品入口、净化油相出口、水相出口等组成一套完整的油品脱水装置；

其中，所述的油品入口、净化油相出口、水包、水相出口、液面计在所述壳体的外侧。所述油相入口在所述壳体上部的一端，所述净化油相出口在所述壳体上部的另一端，所述水包在所述壳体的下部，所述水包具有液面计，所述水包的底部设有水相出口。所述整流分布器、电场强化X形编织纤维模块、电场强化Ω形编织纤维模块在所述壳体的内部，并依次互不相连地排列。

进一步，所述的电极板表面有绝缘层，电极板可以开孔，也可以不开孔，开孔形式为圆孔或方孔，相邻电极板错开开孔，相邻电极板开孔的孔中心不重合。

进一步，所述整流分布器的开孔方式为中国专利ZL201410210965.3中的开孔方式。

进一步，所述的电场强化X形编织纤维模块中的亲水疏油性纤维和亲油疏水性纤维的编织方法为中国专利ZL201410210965.3中的编织方法。

本发明还提出一种电场强化纤维模块单元的应用，包括下述步骤：首先含乳化水的油品首先通过整流分布器使流体均匀分布，然后通过电极板层和X形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化X形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中。电场作用下，一方面，乳化态的微小水滴在电极板之间快速振荡，加快了微小水滴在X形编织纤维层中的捕获、聚结长大；另一方面，油包水乳化液的界面张力得到削弱，促进了油包水乳化液在X形编织纤维层中的破乳、分离。最后再通过电极板层和Ω形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化Ω形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中。未分离的微量水滴在该电场强化下的Ω形编织层中进行深度聚结长大分离，最终实现油品的深度脱水。

上述具体步骤如下：

(1)首先，含微小乳化水的油品通过整流分布器进行流体均布，使流体在流体流动的径向均匀分布；所述油品中的微小乳化水的浓度不大于3000mg/L,所述微小乳化水的水滴粒径为0.1～50um,操作温度为5～95℃；

(2)含微小乳化水的油品均布后进入电极板层和X形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化X形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中，在所述的电场强化纤维层中，乳化态的微小水滴界面张力降低，同时快速振荡，在X形编织纤维层中进行捕获、聚结长大，该过程后油品中非溶解态水含量降低至200mg/L以内,水滴粒径长大至20～100um；

(3)经步骤(2)聚结分离后含未分离的微量水滴的油品，进入电极板层和Ω形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化Ω形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中，未分离的微量水滴在所述的电场强化下的Ω形纤维编织层中进行深度聚结长大分离，该过程后油品中非溶解态水含量降低至20mg/L以内。

进一步，含水油品在电场强化X形编织纤维模块中的压降在0.1MPa以内，在电场强化Ω形编织纤维模块中的压降在0.1MPa以内。

进一步，含水油品在电场强化X形编织纤维模块中的流速为0.005～0.05m/s，在电场强化Ω形编织纤维模块中的流速为0.005～0.05m/s。

进一步，电场强化X形编织纤维模块中的电极板间的电压为0.1～10KV，电场强化Ω形编织纤维模块中的电极板间的电压为0.2～20KV。

进一步，电极板间加载的可以是直流电，也可以是交流电，可以是脉冲形式，也可以是非脉冲形式，交流电的频率为50～2000Hz,脉冲的占空比为0～1。

进一步，当电极板间加载的是直流电时，相邻电极板一块接电源正极，一块接电源负极，当电极板间加载的是交流电时，相邻电极板一块接电源火线，一块接电源零线或地线。

本发明分离效率高、能耗小、脱除深度高，适用于各种含微小乳化水的油品深度脱水过程。

附图说明

图1是一种电场强化纤维模块单元及应用的结构示意图。

图2是单一纤维模块结构示意图。

图3是单一电场模块结构示意图。

图4是电场耦合纤维模块结构示意图。

符号说明：

1为壳体；2为油品入口、3为整流分布器、4为电场强化X形编织纤维模块、5为电场强化Ω形编织纤维模块、6为水包、7为水相出口、8为净化油相出口、9为液面计。

具体实施方法

下面，通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

某石化厂加氢精制后，经过蒸汽汽提脱硫，再经过分馏，再进行脱水处理得到成品柴油，由于工况波动，导致成品柴油经过传统脱水工艺后还含有一定量的乳化水，降低了成品柴油的外观透明度和品质，影响了成品柴油的出厂。采用了本发明的电场强化组合纤维深度油品脱水的方法及装置，脱水后的柴油的外观透明度和含水量指标变好，直接送往成品油罐。

上述装置的结构示意图如图1所示，包括：1为壳体；2为油品入口、3为整流分布器、4为电场强化X形编织纤维模块、5为电场强化Ω形编织纤维模块、6为水包、7为水相出口、8为净化油相出口、9为液面计。

经过下述步骤：

(1)油品入口处的柴油中乳化水含量为700mg/L，首先，通过整流分布器进行流体均布，使流体在流体流动的径向均匀分布,所述微小乳化水的水滴粒径为0.1～50um,操作温度为20℃；

(2)均布后的柴油进入电极板层和X形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化X形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中，在所述的电场强化纤维层中，乳化态的微小水滴界面张力降低，同时快速振荡，在X形编织纤维层中进行捕获、聚结长大，该过程后油品中非溶解态水含量降低至100mg/L,水滴粒径长大至30um。

(3)经步骤(2)聚结分离后未分离的微量水滴的油品，进入电极板层和Ω形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化Ω形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中，未分离的微量水滴在所述的电场强化下的Ω形编织纤维层中进行深度聚结长大分离，该过程后油品中非溶解态水含量降低至10mg/L。

结果分析：设备进口柴油中的含水量为800mg/L,设备净化油相出口柴油中的含水量为60mg/L,操作温度为20℃，该温度水在柴油中的溶解度约为50mg/L，因此设备净化油相出口柴油中非溶解态水含量为10mg/L，远低于设备净化油相出口柴油中非溶解态水含量不高于50mg/L的分离指标。

实施例2

某石化厂常减压装置，采用了本发明的电场强化纤维模块单元及应用的成套设备，对分馏塔顶出来的柴油进行脱水处理，脱水后的柴油作为后续加氢装置的生产原料。经过电场强化纤维模块单元及应用的成套设备后的柴油不含明水，乳化态的水含量明显降低，满足后续加氢工艺的要求。

经过下述步骤：

(1)油品入口处的柴油中含有10％的明水和3000mg/L的乳化水，首先，通过整流分布器进行流体均布，使流体在流体流动的径向均匀分布,所述微小乳化水的水滴粒径为0.1～50um,操作温度为25℃；

(2)均布后的柴油进入电极板层和X形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化X形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中，在所述的电场强化纤维层中，乳化态的微小水滴界面张力降低，同时快速振荡，在X形编织纤维层中进行捕获、聚结长大，该过程后油品中非溶解态水含量降低至200mg/L,水滴粒径长大至30um。

(3)经步骤(2)聚结分离后未分离的微量水滴的油品，进入电极板层和Ω形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化Ω形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中，未分离的微量水滴在所述的电场强化下的Ω形编织纤维层中进行深度聚结长大分离，该过程后油品中非溶解态水含量降低至30mg/L。

结果分析：设备进口柴油中含有约10％的明水和3000mg/L的乳化水,设备净化油相出口柴油中的含水量为100mg/L,操作温度为25℃，该温度水在柴油中的溶解度约为70mg/L，因此设备净化油相出口柴油中非溶解态水含量为30mg/L，远低于设备净化油相出口柴油中非溶解态水含量不高于200mg/L的分离指标。

Claims

1.一种电场强化纤维模块单元，其特征在于，所述单元包括：电场强化X形编织纤维模块和电场强化Ω形编织纤维模块；其中，电场强化X形编织纤维模块由均匀间隔一定距离的电极板和分布在电极板间的X形编织纤维组合而成；电场强化Ω形编织纤维模块由均匀间隔一定距离的电极板和分布在电极板间的Ω形编织纤维组合而成。

2.如权利要求1所述的一种电场强化纤维模块单元，其特征在于，电场强化X形编织纤维模块中电极板间的间距不小于10mm，相邻电极板间的间距相等，电场强化Ω形编织纤维模块中电极板间的间距不小于10mm，相邻电极板间的间距相等。

3.如权利要求1所述一种电场强化纤维模块单元，其特征在于，电场强化Ω形编织纤维模块中电极板间的间距为电场强化X形编织纤维模块中电极板间的间距的1/2～1。

4.如权利要求2或3所述一种电场强化纤维模块单元，其特征在于，所述的电极板在距离X形编织纤维模块底部高度为20mm～80mm或罐体直径的2％～8％的部分不布置电极板；所述的电极板在距离Ω形编织纤维模块底部高度为20mm～80mm或罐体直径的2％～8％的部分不布置电极板。

5.如权利要求1所述的一种电场强化纤维模块单元，其特征在于，所述的电极板表面有绝缘层，电极板为开孔或不开孔；若为开孔，开孔形式为圆孔或方孔，相邻电极板错开开孔，相邻电极板开孔的孔中心不重合。

6.一种油品脱水装置，其特征在于，包括如权利要求1所述的电场强化纤维模块单元，壳体、整流分布器、液面计、水包、油品入口、净化油相出口、水相出口；其中，所述的油品入口、净化油相出口、水包、水相出口、液面计在所述壳体的外侧；所述油相入口在所述壳体上部的一端，所述净化油相出口在所述壳体上部的另一端，所述水包在所述壳体的下部，所述水包具有液面计，所述水包的底部设有水相出口；所述整流分布器、电场强化X形编织纤维模块、电场强化Ω形编织纤维模块在所述壳体的内部，并依次互不相连地排列。

7.一种电场强化纤维模块单元的应用方法，包括下述步骤：

首先含乳化水的油品首先通过整流分布器使流体均匀分布，然后通过电极板层和X形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化X形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中；

电场作用下，一方面，乳化态的微小水滴在电极板之间快速振荡，加快了微小水滴在X形编织纤维层中的捕获、聚结长大；另一方面，油包水乳化液的界面张力得到削弱，促进了油包水乳化液在X形编织纤维层中的破乳、分离；

最后再通过电极板层和Ω形编织的亲油疏水型和亲水疏油型纤维层组合的电场强化Ω形编织纤维模块，其中电极板均匀交错分布在纤维层中；未分离的微量水滴在该电场强化下的Ω形编织层中进行深度聚结长大分离，最终实现油品的深度脱水。

8.根据权利要求7所述的一种电场强化纤维模块单元的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，含水油品在电场强化X形编织纤维模块中的压降在0.1MPa以内；在电场强化Ω形编织纤维模块中的压降在0.1MPa以内。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，含水油品在电场强化X形编织纤维模块中的流速为0.005～0.05m/s；在电场强化Ω形编织纤维模块中的流速为0.005～0.05m/s。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，电场强化X形编织纤维模块中的电极板间的电压为0.1～10KV，电场强化Ω形编织纤维模块中的电极板间的电压为0.2～20KV。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，电极板间加载的是直流电或交流电；脉冲形式或非脉冲形式，交流电的频率为50～2000Hz,脉冲的占空比为0～1。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，当电极板间加载的是直流电时，相邻电极板一块接电源正极，一块接电源负极；当电极板间加载的是交流电时，相邻电极板一块接电源火线，一块接电源零线或地线。