CN110643387B - 一种稠油油水破乳分离设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稠油油水破乳分离设备及方法，包括油水分离罐，特点是还包括电磁感应加热器和汽液旋流分离器，油水分离罐内分隔为一级油水分离室和二级油水分离室，一级油水分离室依次通过电磁感应加热器和汽液旋流分离器与二级油水分离室连接，其分离方法包括以下步骤将油水混合来液送入油水分离罐的一级油水分离室进行油水分离，将一级油水分离室中分离得到的油相送入电磁感应加热器进行处理，经中频加热器处理后的油水混合物恒温106℃进入汽液旋流分离器，经旋流分离后得到的液体混合物进入二级油水分离室再次进行油水分离，获得含水率小于0.5%的成品油，优点是油水分离效率高、能耗低且产品纯度高。

Description

一种稠油油水破乳分离设备及方法

技术领域

本发明涉及一种油水分离器，尤其是涉及一种稠油油水破乳分离设备及方法。

背景技术

我国稠油储量丰富，地质储量约占总储量17%，主要分布于胜利、辽河、新疆、吉林、大港和华北等油田。油井中采出的稠油大部分是油水乳化液，由于稠油比重与水接近，乳化液的稳定性较强。油田通用的油水分离方法，如加破乳剂破乳、电脱、重力沉降等，均难以达到理想脱水效果。一般稠油油田，伴生气有限，无法用燃烧天然气加热，只能采取其他的加热方试，目前一般采用电热棒加热，但能耗高、加热效率低（加热效率一般在40%左右），稠油脱水是目前油田开发未解决之难题。

现有的油水分离工艺流程如下：油水乳化液经一级分离器、二级分离器、电加热或燃气加热、电脱，最后出油，存在以下缺陷：（1）传统工艺流程较为繁杂、占地面积大、劳动强度大；（2）该分离工艺主要以破乳剂破乳沉降为主，水溶性破乳剂对出水水质影响较大，水排放难以达到环保要求。油溶性破乳剂挥发性强、有毒有害，难以达到环保及运行人员的人身健康要求；（3）传统工艺因为缺少天然气，必须要采用电热棒加热方式，电脱前要加热至95-130℃，转换效率一般在40%左右，能耗高、效率低；（4）传统分离工艺，分离后油中含水很难在线达标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种油水分离效率高且产品纯度高的稠油油水破乳分离设备及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

1、一种稠油油水破乳分离设备，包括油水分离罐，还包括用于实现油水混合物破乳同时油水混合物中的水汽化的电磁感应加热器和用于实现水蒸气与液相有效分离的汽液旋流分离器，所述的油水分离罐内分隔为一级油水分离室和二级油水分离室，所述的一级油水分离室依次通过所述的电磁感应加热器和所述的汽液旋流分离器与所述的二级油水分离室连接。

所述的油水分离罐横向设置，所述的一级油水分离室和所述的二级油水分离室沿所述的油水分离罐轴向通过纵向隔板相分隔，所述的一级油水分离室的油水进口端依次连接有第二换热器和第一换热器，所述的第一换热器上设置有来液进口，所述的一级油水分离室的水相出口与所述的第一换热器的壳程相连通，所述的一级油水分离室的油相出口与所述的电磁感应加热器的进液口相连通，所述的电磁感应加热器的出液口与所述的汽液旋流分离器的进料口相连通，所述的汽液旋流分离器的顶部出气口与所述的一级油水分离室的顶部进气口连通，所述的汽液旋流分离器的底部出液口与所述的二级油水分离室的顶部进液口相连通，所述的二级油水分离室的出油口与所述的第二换热器的壳程相连通。

所述的一级油水分离室内且位于所述的一级油水分离室的油水进口与其油相出口之间依次设置有用于提高来液流场分布均匀性的第一布液孔板、用于提高所述的第一布液孔板排出的混合液流场分布均匀性的第一导流斜排管、用于收集所述的第一导流斜排管排出液经重量分层后的上层油相的第一溢流板和用于收集所述的第一溢流板收集液经重量分层后的上层油相的堰板，所述的第一布液孔板沿所述的油水分离罐径向垂直设置，所述的第一导流斜排管的孔道沿所述的一级油水分离室液体流向斜向下设置且与水平面的夹角为10-30度，所述的第一溢流板与所述的堰板之间通过底板连接形成第一储油室，所述的堰板与所述的一级油水分离室的封头之间形成第二储油室。

所述的第一溢流板的顶部设置有4-6个用于倒梯形导油槽，所述的堰板的顶部设置有若干个用于收集所述的第一储油室中上层含水原油的齿形收油槽。

所述的二级油水分离室内且位于所述的二级油水分离室的油水进口与其油相出口之间依次设置有用于提高来液流场分布均匀性的第二布液孔板、用于提高所述的第二布液孔板排出的混合液流场分布均匀性的第二导流斜排管和用于收集所述的第二导流斜排管排出液经重量分层后的上层油相的第二溢流板，所述的第二布液孔板沿所述的油水分离罐径向垂直设置，所述的第二导流斜排管沿所述的二级油水分离室液体流向斜向下设置且与水平面的夹角为10-30度，所述的第二溢流板与所述的二级油水分离室的封头之间形成第三储油室。

所述的第二溢流板的顶部设置有4-6个用于收集经所述的第二导流斜排管排出的上层含水原油的倒梯形导油槽。

所述的汽液旋流分离器包括垂直设置的管柱式分离管，所述的管柱式分离管的上部斜向上固定设置有气相进料管且其下部斜向上固定设置有液相进料管，所述的液相进料管同轴连接有气液混合物进料管，所述的气相进料管为90°弯管且所述的气相进料管的轴线与所述的管柱式分离管的夹角呈a度，所述的液相进料管为直管且所述的液相进料管的轴线与所述的管柱式分离管的夹角呈a度，所述的气液混合物进料管为a度弯管且其弯折方向朝下设置，所述的气液混合物进料管的进口与所述的电磁感应加热器相连通且其出口与所述的液相进料管的入口相连通，所述的液相进料管的出口与所述的管柱式分离管的切向入口相连通，所述的气相进料管的入口与所述的液相进料管的入口处相连通，所述的气相进料管的出口与所述的管柱式分离管相连通，所述的管柱式分离管顶部的蒸汽出口通过管道与所述的一级油水分离室的顶部进气口相连通，所述的管柱式分离管的底部固定在所述的二级油水分离室顶部，所述的管柱式分离管底部的液相出口与所述的二级油水分离室的顶部进液口相连通，其中a为60-66。

2、一种利用上述稠油油水破乳分离设备进行稠油油水破乳分离方法，包括以下步骤：将油水混合来液送入油水分离罐的一级油水分离室进行油水分离，将一级油水分离室中分离得到的油相送入电磁感应加热器进行处理，将电磁感应加热器的加热温度控制为106℃，电磁场控制为300A/M，经中频加热器处理后的油水混合物恒温106℃进入汽液旋流分离器，在汽液旋流分离器内水蒸气与液体形成旋流快速分离，经旋流分离后得到的液体混合物进入二级油水分离室再次进行油水分离，获得含水率小于0.5%的成品油

具体步骤如下：

（1）将油水混合来液依次经过第一管式换热器和第二管式换热器预热升温至60-80℃后，送入油水分离罐的一级油水分离室依次经过第一布液孔板和第一导流斜排管后，进行油水分离，上层含水较低原油通过第一溢流板进入封闭的第一储油室，在重力作用下油水混合物在第一储油室内再次分层，顶层含水更低的原油翻过堰板进入第二储油室；将一级油水分离室中分离得到的水相送回第一管式换热器作为热媒回收热量，将第二储油室中分离得到的油相送入电磁感应加热器进行处理；

（2）将电磁感应加热器的加热温度控制为106℃，电磁场控制为300A/M，经中频加热器处理后的油水混合物恒温106℃进入汽液旋流分离器，在汽液旋流分离器内水蒸气与液体形成旋流快速分离；

（3）经旋流分离后得到的水蒸气进入一级油水分离室内，用于加热进入一级油水分离室内的气液混合物后，温度降至60-80℃冷凝成水，将60-80℃冷凝成水送回第一管式换热器作为热媒回收热量；

（4）经旋流分离后得到的液体混合物进入二级油水分离室，依次经过第二布液孔板和第二导流斜排管后进行油水分离，上层油相通过第二溢流板进入第三储油室，最后将第三储油室内的油品送回第二管式换热器作为热媒回收热量后，获得性能稳定的含水率小于0.5%的成品油。

与现有技术相比，本发明的优点在于

1、由于采用电磁感应加热，加热温度设定为106℃，高于水沸点，低于原油初馏点，在热场和电磁场的共同作用下，油水混合物升温，表面张力降低，极性水分子运动轨迹改变，达到混合物高效破乳、同时加速水沸腾、汽化，达到混合物中的水高效汽化，进一步油水混合物升温，原油粘度降低，有利于混合物残余水在二级油水分离室分离，转换效率≥92%。

2、由于增设了汽液旋流分离器，在液相进料管入口处，密度小的水蒸气向上进入气相进料管，从管柱式分离管顶部管口排出，液相继续通过液相进料管向下与管柱式分离管形成切线方向进入，水蒸汽和液体形成旋流，实现水蒸气快速分离，最终实现水蒸气与液相完全分离目的，大大提高分离效率，同时避免二次乳化。

3、一级油水分离室和二级油水分离室内均采用布液孔板降低油水混合物扰动，然后通过导流斜排管后进一步降低混合物扰动并实现部分油水重力分层，通过溢流板和堰板实现油层高效收集。

4、合格原油从二级油水分离室送去第二换热器换热，温度降至60℃，达到降低能耗和提高原油稳定性目的；从汽液旋流分离器中产生的水蒸气进入一级油水分离室用于加热进口处混合液，提高一级油水分离室出油口油相至80℃左右，使电磁感应加热器能耗降幅50%左右；水蒸气经第一分离室冷凝得到的冷凝水送去第一换热器换热，温度降至50-60℃，泵至水处理装置，达到降低能耗和避免水处理装置温度过高的目的。

综上所述，本发明一种稠油油水破乳分离方法及设备，流程简约合理、占地面积小、运行劳动强度小，油水分离效率高且能耗低。

附图说明

图1为本发明的稠油油水破乳分离设备流程图；

图2为本发明的油水分离罐的结构示意图；

图3为本发明的一级油水分离室的结构示意图；

图4为本发明的第一布液孔板的结构示意图；

图5为本发明的第一导流斜排管的结构示意图；

图6为本发明的第一溢流板的结构示意图；

图7为本发明的堰板的结构示意图；

图8为本发明的二级油水分离室的结构示意图；

图9为本发明的汽液旋流分离器的正视图；

图10为本发明的汽液旋流分离器的立体结构示意图；

图11为本发明的电磁感应加热器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施例一

一种稠油油水破乳分离设备，如图1所示，包括油水分离罐1，还包括用于实现油水混合物破乳同时油水混合物中的水汽化的电磁感应加热器4（如图11所示）和用于实现水蒸气与液相有效分离的汽液旋流分离器5，油水分离罐1内分隔为一级油水分离室7和二级油水分离室8，一级油水分离室7依次通过电磁感应加热器4和汽液旋流分离器5与二级油水分离室8连接。

具体实施例二

同上述具体实施例1，其区别在于：如图2所示，油水分离罐1横向设置，一级油水分离室7和二级油水分离室8沿油水分离罐1轴向通过纵向隔板6相分隔，一级油水分离室7的油水进口端依次连接有第二换热器3和第一换热器2，第一换热器2上设置有来液进口9，一级油水分离室7的水相出口与第一换热器2的壳程相连通，一级油水分离室7的油相出口与电磁感应加热器4的进液口相连通，电磁感应加热器4的出液口与汽液旋流分离器5的进料口相连通，汽液旋流分离器5的顶部出气口与一级油水分离室7的顶部进气口相连通，汽液旋流分离器5的底部出液口与二级油水分离室8的顶部进液口相连通，二级油水分离室8的出油口与第二换热器3的壳程相连通。

在此具体实施例中，如图3所示，一级油水分离室7内且位于一级油水分离室7的油水进口与其油相出口之间依次设置有用于提高来液流场分布均匀性的第一布液孔板10、用于提高第一布液孔板10排出的混合液流场分布均匀性的第一导流斜排管11、用于收集第一导流斜排管11排出液经重量分层后的上层油相的第一溢流板12和用于收集第一溢流板12收集液经重量分层后的上层油相的堰板13，第一布液孔板10（如图4所示）沿油水分离罐1径向垂直设置，第一导流斜排管11的孔道沿一级油水分离室7液体流向斜向下设置且与水平面的夹角为10-30度（如图5所示），第一溢流板12与堰板13之间通过底板14连接形成第一储油室15，堰板13与一级油水分离室7的封头之间形成第二储油室16。如图6所示，第一溢流板12的顶部设置有4-6个用于倒梯形导油槽17；如图7所示，堰板13的顶部设置有若干个用于收集第一储油室15中上层含水原油的齿形收油槽18。

在此具体实施例中，如图8所示，二级油水分离室8内且位于二级油水分离室8的油水进口与其油相出口之间依次设置有用于提高来液流场分布均匀性的第二布液孔板19、用于提高第二布液孔板19排出的混合液流场分布均匀性的第二导流斜排管20和用于收集第二导流斜排管20排出液经重量分层后的上层油相的第二溢流板21，第二布液孔板19（第二布液孔板19与第一布液孔板10结构相同，具体如图4所示）沿油水分离罐1径向垂直设置，第二导流斜排管20沿二级油水分离室8液体流向斜向下设置且与水平面的夹角为10-30度（第二导流斜排管20与第一导流斜排管11结构相同，具体如图5所示），第二溢流板21与二级油水分离室8的封头之间形成第三储油室22。第二溢流板21的顶部设置有4-6个用于收集经第二导流斜排管20排出的上层含水原油的倒梯形导油槽17（第二溢流板21与第一溢流板12结构相同，具体如图6所示）。

在此具体实施例中，如图9和图10所示，汽液旋流分离器5包括垂直设置的管柱式分离管23，管柱式分离管23的上部斜向上固定设置有气相进料管24且其下部斜向上固定设置有液相进料管25，液相进料管25同轴连接有气液混合物进料管26，气相进料管24为90°弯管且气相进料管24的轴线与管柱式分离管23的夹角呈a度，液相进料管25为直管且液相进料管25的轴线与管柱式分离管23的夹角呈a度，气液混合物进料管26为a度弯管且其弯折方向朝下设置，气液混合物进料管26的进口与电磁感应加热器4相连通且其出口与液相进料管25的入口相连通，液相进料管25的出口与管柱式分离管23的切向入口相连通，气相进料管24的入口与液相进料管25的入口处相连通，气相进料管24的出口与管柱式分离管23相连通，管柱式分离管23顶部的蒸汽出口通过管道与一级油水分离室7的顶部进气口相连通，管柱式分离管23的底部固定在二级油水分离室8顶部，管柱式分离管23底部的液相出口与二级油水分离室8的顶部进液口相连通，其中a为60-66。

具体实施例三

一种利用上述具体实施例一种稠油油水破乳分离设备进行稠油油水破乳分离方法，包括以下步骤：

将油水混合来液送入油水分离罐1的一级油水分离室7进行油水分离，将一级油水分离室7中分离得到的油相送入电磁感应加热器4进行处理，将电磁感应加热器4的加热温度控制为106℃，电磁场控制为300A/M，经中频加热器处理后的油水混合物恒温106℃进入汽液旋流分离器5，在汽液旋流分离器5内水蒸气与液体形成旋流快速分离，经旋流分离后得到的液体混合物进入二级油水分离室再次进行油水分离，获得含水率小于0.5%的成品油。采用检测方法GB/T8929-2006检测，检测结果为成品油中水含量为0.27%。

具体实施例四

一种利用上述具体实施例二中稠油油水破乳分离设备进行稠油油水破乳分离方法，包括以下步骤：

（1）将油水混合来液依次经过第一管式换热器2和第二管式换热器3预热升温至60-80℃后，送入油水分离罐1的一级油水分离室7依次经过第一布液孔板10和第一导流斜排管11后，进行油水分离，上层含水较低原油通过第一溢流板12进入封闭的第一储油室15，在重力作用下油水混合物在第一储油室15内再次分层，顶层含水更低的原油翻过堰板13进入第二储油室16；将一级油水分离室7中分离得到的水相送回第一管式换热器2作为热媒回收热量，将第二储油室16中分离得到的油相送入电磁感应加热器4进行处理；

（2）将电磁感应加热器4的加热温度控制为106℃，电磁场控制为300A/M，经中频加热器处理后的油水混合物恒温106℃进入汽液旋流分离器5，在汽液旋流分离器5内水蒸气与液体形成旋流快速分离；

（3）经旋流分离后得到的水蒸气进入一级油水分离室7内，用于加热进入一级油水分离室7内的气液混合物后，温度降至60-80℃冷凝成水，将60-80℃冷凝成水送回第一管式换热器2作为热媒回收热量；

（4）经旋流分离后得到的液体混合物进入二级油水分离室8，依次经过第二布液孔板19和第二导流斜排管20后进行油水分离，上层油相通过第二溢流板21进入第三储油室22，最后将第三储油室22内的油品送回第二管式换热器3作为热媒回收热量后，获得性能稳定的含水率小于0.5%的成品油。采用检测方法GB/T8929-2006检测，检测结果为成品油中水含量为0.20%。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种稠油油水破乳分离设备，包括油水分离罐，其特征在于：还包括用于实现油水混合物破乳同时油水混合物中的水汽化的电磁感应加热器和用于实现水蒸气与液相有效分离的汽液旋流分离器，所述的油水分离罐内分隔为一级油水分离室和二级油水分离室，所述的一级油水分离室依次通过所述的电磁感应加热器和所述的汽液旋流分离器与所述的二级油水分离室连接，所述的油水分离罐横向设置，所述的一级油水分离室和所述的二级油水分离室沿所述的油水分离罐轴向通过纵向隔板相分隔，所述的一级油水分离室的油水进口端依次连接有第二换热器和第一换热器，所述的第一换热器上设置有来液进口，所述的一级油水分离室的水相出口与所述的第一换热器的壳程相连通，所述的一级油水分离室的油相出口与所述的电磁感应加热器的进液口相连通，所述的电磁感应加热器的出液口与所述的汽液旋流分离器的进料口相连通，所述的汽液旋流分离器的顶部出气口与所述的一级油水分离室的顶部进气口连通，所述的汽液旋流分离器的底部出液口与所述的二级油水分离室的顶部进液口相连通，所述的二级油水分离室的出油口与所述的第二换热器的壳程相连通，所述的一级油水分离室内且位于所述的一级油水分离室的油水进口与其油相出口之间依次设置有用于提高来液流场分布均匀性的第一布液孔板、用于提高所述的第一布液孔板排出的混合液流场分布均匀性的第一导流斜排管、用于收集所述的第一导流斜排管排出液经重量分层后的上层油相的第一溢流板和用于收集所述的第一溢流板收集液经重量分层后的上层油相的堰板，所述的第一布液孔板沿所述的油水分离罐径向垂直设置，所述的第一导流斜排管的孔道沿所述的一级油水分离室液体流向斜向下设置且与水平面的夹角为10-30度，所述的第一溢流板与所述的堰板之间通过底板连接形成第一储油室，所述的堰板与所述的一级油水分离室的封头之间形成第二储油室。

2.根据权利要求1所述的一种稠油油水破乳分离设备，其特征在于：所述的第一溢流板的顶部设置有4-6个用于倒梯形导油槽，所述的堰板的顶部设置有若干个用于收集所述的第一储油室中上层含水原油的齿形收油槽。

3.根据权利要求1所述的一种稠油油水破乳分离设备，其特征在于：所述的二级油水分离室内且位于所述的二级油水分离室的油水进口与其油相出口之间依次设置有用于提高来液流场分布均匀性的第二布液孔板、用于提高所述的第二布液孔板排出的混合液流场分布均匀性的第二导流斜排管和用于收集所述的第二导流斜排管排出液经重量分层后的上层油相的第二溢流板，所述的第二布液孔板沿所述的油水分离罐径向垂直设置，所述的第二导流斜排管沿所述的二级油水分离室液体流向斜向下设置且与水平面的夹角为10-30度，所述的第二溢流板与所述的二级油水分离室的封头之间形成第三储油室。

4.根据权利要求3所述的一种稠油油水破乳分离设备，其特征在于：所述的第二溢流板的顶部设置有4-6个用于收集经所述的第二导流斜排管排出的上层含水原油的倒梯形导油槽。

5.根据权利要求1所述的一种稠油油水破乳分离设备，其特征在于：所述的汽液旋流分离器包括垂直设置的管柱式分离管，所述的管柱式分离管的上部斜向上固定设置有气相进料管且其下部斜向上固定设置有液相进料管，所述的液相进料管同轴连接有气液混合物进料管，所述的气相进料管为90°弯管且所述的气相进料管的轴线与所述的管柱式分离管的夹角呈a度，所述的液相进料管为直管且所述的液相进料管的轴线与所述的管柱式分离管的夹角呈a度，所述的气液混合物进料管为a度弯管且其弯折方向朝下设置，所述的气液混合物进料管的进口与所述的电磁感应加热器相连通且其出口与所述的液相进料管的入口相连通，所述的液相进料管的出口与所述的管柱式分离管的切向入口相连通，所述的气相进料管的入口与所述的液相进料管的入口处相连通，所述的气相进料管的出口与所述的管柱式分离管相连通，所述的管柱式分离管顶部的蒸汽出口通过管道与所述的一级油水分离室的顶部进气口相连通，所述的管柱式分离管的底部固定在所述的二级油水分离室顶部，所述的管柱式分离管底部的液相出口与所述的二级油水分离室的顶部进液口相连通，其中a为60-66。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的稠油油水破乳分离设备进行稠油油水破乳分离方法，其特征在于包括以下步骤：将油水混合来液送入油水分离罐的一级油水分离室进行油水分离，将一级油水分离室中分离得到的油相送入电磁感应加热器进行处理，将电磁感应加热器的加热温度控制为106℃，电磁场控制为300A/M，经中频加热器处理后的油水混合物恒温106℃进入汽液旋流分离器，在汽液旋流分离器内水蒸气与液体形成旋流快速分离，经旋流分离后得到的液体混合物进入二级油水分离室再次进行油水分离，获得含水率小于0.5％的成品油。

7.根据权利要求6所述的一种稠油油水破乳分离方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)将油水混合来液依次经过第一管式换热器和第二管式换热器预热升温至60-80℃后，送入油水分离罐的一级油水分离室依次经过第一布液孔板和第一导流斜排管后，进行油水分离，上层含水较低原油通过第一溢流板进入封闭的第一储油室，在重力作用下油水混合物在第一储油室内再次分层，顶层含水更低的原油翻过堰板进入第二储油室；将一级油水分离室中分离得到的水相送回第一管式换热器作为热媒回收热量，将第二储油室中分离得到的油相送入电磁感应加热器进行处理；

(2)将电磁感应加热器的加热温度控制为106℃，电磁场控制为300A/M，经中频加热器处理后的油水混合物恒温106℃进入汽液旋流分离器，在汽液旋流分离器内水蒸气与液体形成旋流快速分离；

(3)经旋流分离后得到的水蒸气进入一级油水分离室内，用于加热进入一级油水分离室内的气液混合物后，温度降至60-80℃冷凝成水，将60-80℃冷凝成水送回第一管式换热器作为热媒回收热量；

(4)经旋流分离后得到的液体混合物进入二级油水分离室，依次经过第二布液孔板和第二导流斜排管后进行油水分离，上层油相通过第二溢流板进入第三储油室，最后将第三储油室内的油品送回第二管式换热器作为热媒回收热量后，获得性能稳定的含水率小于0.5％的成品油。

Images