CN115873628A - 一种高效电脱盐脱水设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效电脱盐脱水设备及方法，涉及石油化工原油预处理领域，包括交流电源、接地设置的罐体以及位于所述罐体内的竖挂式电极板；所述竖挂式电极板包括若干第一电极板和若干第二电极板，所述第一电极板和第二电极板交错设置，所述第一电极板和第二电极板分别基于导线通过转换开关与所述交流电源的输出端连接；所述竖挂式电极板的下部设置玻璃纤维材质的填料层。本发明提供的高效电脱盐脱水设备及方法，可以加速电脱盐脱水罐中油水乳化液的破乳分离，使罐内电极板间电场稳定，提高破乳脱水效率，保证良好的脱盐脱水率。

Description

一种高效电脱盐脱水设备及方法
本申请是母案名称为“一种高效电脱盐脱水设备”的发明专利的分案申请；母案申请的申请号为：CN201911324861.4；母案申请的申请日为：2019.12.20。
技术领域
本发明涉及石油化工原油预处理技术领域，特别是涉及一种高效电脱盐脱水设备及方法。
背景技术
原油中含有的金属盐类化合物会造成后续加工装置的腐蚀以及二次加工装置的催化剂中毒，因此，原油在炼油厂加工前需先经过电脱盐设备以脱除其所含有的盐。目前国内外炼油厂使用的基本上均是卧式电脱盐设备，采用的电极形式主要有水平板式电极和垂直悬挂电极。由于供电电源不同，在电脱盐脱水罐内可形成交流电场、交直流电场、脉冲电场、高频电场等。洗涤水和原油通过混合器或/和混合阀混合后形成油水混合物料，从电脱盐罐体下部进入罐体，经过电场进行脱盐脱水，脱盐后原油从罐体上部排出，洗涤水沉积于罐体下部经过一定的停留时间后从罐体底部的排水口排出。随着原油的劣质化趋势明显，原油密度大、杂质含量高，罐内油水乳化液堆积严重，难以破乳，造成原油电脱盐脱水装置运行不稳定，脱盐脱水效果差。
中国专利CN2192368Y公开了一种高效电脱盐脱水装置，采用垂直式悬挂栅型电极板和一种管排式原油进油分配器，管排式原油分配器位于电脱盐罐下部水相中，变压器采用防爆全阻抗整流为一体的专用电脱盐脱水变压器。油水混合物料从水相进入电脱盐罐内并在罐内均匀分配，依次进入交流弱电场区、直流强电场区。油水混合物料在罐内电场的作用下进行油和水的分离，原油中的盐类化合物随污水从罐体底部排出，净化原油通过罐体顶部的集合器排出装置。当加工原料性质较差或发生变化时，容易导致罐内油水乳化层变厚，影响竖挂式电极板底部与油水界面间电场的稳定性，降低脱盐脱水效率，并造成排水带油量较大的问题。
中国专利CN2464729Y公开了一种高速电脱盐电脱水设备，由罐体、三层水平电极板、专用交流电源和水平进油分配器组成。水平进油分配器喷头位于两块下层电极板组成的下部电场中和最下层电极板下部靠近电极板的部位，油水混合物料从水平进油分配器均匀喷到高压电场和最下层电极板与油水界面形成的弱电场中，利用弱电场将大部分大水滴脱除掉、降低原油的电导率，然后再利用高压强电场对细小水滴进行脱除。由于油水混合物料部分直接喷入两块下层电极板之间，容易造成下部极板间电场不稳定，影响脱盐脱水效果。同时，由于原料在高速电脱盐脱水设备中停留时间较短，油水界面处的乳化液不易完全破乳使设备排水带油，从而造成资源浪费和环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效电脱盐脱水设备及方法，以解决上述现有技术存在的问题，可以加速电脱盐脱水罐中油水乳化液的破乳分离，使罐内电极板间电场稳定，提高破乳脱水效率，保证良好的脱盐脱水率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种高效电脱盐脱水设备，包括交流电源、接地设置的罐体以及位于所述罐体内的竖挂式电极板；
所述竖挂式电极板包括若干第一电极板和若干第二电极板，所述第一电极板和第二电极板交错设置，所述第一电极板和第二电极板分别基于导线通过转换开关与所述交流电源的输出端连接；
所述竖挂式电极板的下部设置玻璃纤维材质的填料层。
优选地，所述交流电源为三相供电电源，所述三相供电电源为电脱盐脱水专用的高压防爆变压器，所述高压防爆变压器的输出电压为13KV、16KV、19KV、22KV、25KV、28KV、34KV以及40KV中的任意一种或多种。
优选地，所述罐体设置有进油管、出油管、排水管，罐体内设有进油分配器、原油集合器、反冲洗系统。
优选地，所述填料层厚度为5～20mm，所述填料层中玻璃纤维单丝的直径为10～30μm，玻璃纤维单丝的长度为0.5～20mm。
优选地，所述竖挂式电极板为平滑钢板或带肋钢板中的任意一种或多种；所述带肋钢板上的肋形状为直线或波纹线中的任意一种或多种；所述带肋钢板上的直线型肋间距为100～800mm。
优选地，所述竖挂式电极板的表面涂覆具有导电和防腐性能的有机复合涂料。
优选地，所述若干第一电极板和若干第二电极板分别通过接地开关接地设置。
优选地，各所述竖挂式电极板互相平行并垂直于所述罐体轴线放置，各所述竖挂式电极板以水平方向排列在所述罐体内。
优选地，所述罐体两侧还设置有人孔。
本发明还提供一种高效电脱盐脱水设备，采用以上所述的高效电脱盐脱水设备，包括以下步骤：
含盐含水的原油和定量的破乳剂、洗涤水混合后均匀地进入所述罐体内，并向上流动，通过油水界面后通过所述填料层，然后进入若干所述第一电极板构成的第一组电极板与若干所述第二电极板构成的第二组电极板的高压电场中，在所述高压电场中，小水滴经电场极化后聚结成大水滴，然后向下沉降分离出来；聚集在所述第一组电极板和所述第二组电极板上的小水滴也同时向下沉降；脱除了水的原油继续向上流动，脱盐脱水后的净化原油从出油管流出所述罐体；在电场中聚结的含盐水滴在重力作用下向下沉降，在沉降过程中通过所述填料层，对污水中含有的少量油水乳化液再次进行破乳，使油水分离，含盐水滴沉积在所述油水界面下方的水层中，水层中的污水最后由排水管排出。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的高效电脱盐脱水设备及方法，由于电脱盐脱水罐内竖挂式电极板下部设置了玻璃纤维材质构成的填料层，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，可以使其具有良好的亲水性能。当油水混合物料通过玻璃纤维填料时，油水乳化液的油水平衡被打破，使油和水分离，提高油水分离效率。并且可以减薄油水界面处油水乳化层的厚度，从而减少设备排出污水中的油含量。由于电极板分为两组，且两组电极板均可实现与高压变压器相连接，因此当设备运行中接高压电极板出现故障时，可进行高压转换，将接地电极板转换为接高压变压器，将故障电极板接地，既可提高电极板间电场强度的稳定性，也可避免进行停工检修，延长装置的使用周期。
进一步的，由于竖挂式电极板为带肋钢板，当原油中的小水滴在电场作用下聚结后，容易沿电极板上的肋向下沉降，同时也避免大量的聚结水滴附着在电极板表面而造成电极板击穿，有利于稳定极板间电场强度，增强原油脱盐脱水效果。
进一步的，由于电极板表面涂覆的有机复合涂料具有导电和防腐性能，可以使钢板表面具有更好更均匀的导电性，也可增强极板间电场的稳定性。
通过以上方式，使得本发明提供的高效电脱盐脱水设备在进行工作时，电脱盐后原油含盐量一般不大于3mg/L，含水量不大于0.2％，排水含油量不大于150mg/L。对于密度大、杂质含量高，油水乳化液破乳脱水困难的原油，采用本发明的方案，能够更好地改善脱盐效果和排水带油情况。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为高效电脱盐脱水设备的正剖视图；
图2为高效电脱盐脱水设备的上剖视图；
图3为高效电脱盐脱水设备的电连接系统图。
图中：1、罐体；2、第一组电极板；3、第二组电极板；4、玻璃纤维材质的填料层；5、进油管；6、排水管；7、出油管；8、交流电源；9、转换开关；10、进油分配器；11、原油集合器；12、油水界面；13、人孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种高效电脱盐脱水设备，以解决上述现有技术存在的问题，可以加速电脱盐脱水罐中油水乳化液的破乳分离，使罐内电极板间电场稳定，提高破乳脱水效率，保证良好的脱盐脱水率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供了一种高效电脱盐脱水设备，如图1和图2所示，包括交流电源8、接地设置的罐体1以及位于罐体1内的竖挂式电极板；所述竖挂式电极板包括若干第一电极板和若干第二电极板，所述第一电极板和第二电极板交错设置，所述第一电极板和第二电极板分别基于导线通过转换开关9与交流电源8的输出端连接。其中若干第一电极板构成第一组电极板2，若干第二电极板构成第二组电极板3。并且竖挂式电极板位于电脱盐脱水罐中部偏上位置，为实心钢板，其尺寸根据罐体1大小选择合适的尺寸。高效电脱盐脱水设备的两侧还设置有人孔13，人孔13的作用是用于工人进入罐内进行施工。
如图3所示，在交流电源8与第一电极板和若干第二电极板之间设置转换开关9，当设备运行过程中，第一组电极板2出现故障时，可通过调整转换开关9，将第二组电极板3与高压防爆变压器的高压输出端相连，第一组电极板2以及罐体11接地，实现装置的正常送电。
罐体1底部的罐壁上设有油水混合物料进油管5、排水管6，罐体1顶部的罐壁上设有电脱盐脱后原油出油管7。罐体1外部设有三相供电电源。罐体1内中部偏上位置设有竖挂式电极板，每块电极板间互相平行，并垂直罐体1轴线放置，以水平方向排列在电脱盐罐内。每两块电极板间间距为150mm，电极板高度为300mm。
在一个实施例中，交流电源8为三相供电电源，三相供电电源为电脱盐脱水专用的高压防爆变压器，高压防爆变压器的输出电压为13KV、16KV、19KV、22KV、25KV、28KV、34KV以及40KV中的任意一种或多种。
在一个实施例中，所述竖挂式电极板的下部设置玻璃纤维材质的填料层4，填料层厚度为5～20mm，玻璃纤维单丝的直径为10～30μm，玻璃纤维单丝的长度为0.5～20mm。
在一个实施例中，所述竖挂式电极板为平滑钢板或带肋钢板中的任意一种或多种，其中优选为带肋钢板。带肋钢板上的肋形状为直线或波纹线中的任意一种或多种，优选为直线型，直线型肋间距为100～800mm。所述竖挂式电极板的表面涂覆具有导电和防腐性能的有机复合涂料。所述若干第一电极板和若干第二电极板分别通过接地开关接地设置。
本发明提供的高效电脱盐脱水设备工作过程为：
含盐含水的原油和定量的破乳剂、洗涤水经混合器混合后经进油管进入进油分配器中，经进油分配器分配后均匀地进入罐体内，并向上流动，通过油水界面12后通过玻璃纤维填料4，进入第一组电极板2和第二组电极板3的高压电场中，在该高压电场中，小水滴经电场极化后聚结成大水滴，然后向下沉降分离出来。聚集在第一组电极板2和第二组电极板3上的小水滴，沿着电极板上的肋也同时向下沉降。脱除了水的原油继续向上流动，脱盐脱水后的净化原油流经原油集合器11，最后由出油管7流出电脱盐罐1。在电场中聚结的含盐水滴在重力作用下向下沉降，在沉降过程中通过玻璃纤维填料4，对污水中含有的少量油水乳化液再次进行破乳，使油水分离，含盐水滴沉积在油水界面12下方的水层中，水层中的污水最后由排水管6排出。
本发明的一种高效电脱盐脱水设备可以用于炼油厂、陆地油田和海上油田的电脱盐脱水装置，采用本发明，电脱盐脱水罐其余的结构基本与常规的电脱盐脱水设备相同，例如进油管5、进油分配器10、出油管7、原油集合器、排水管6、反冲洗系统等的设置。本发明的一种高效电脱盐脱水设备操作过程与操作参数(例如注水量、破乳剂应用、操作温度、操作压力、油水混合强度、界位控制等)，也与常规的电脱盐脱水设备基本相同。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高效电脱盐脱水设备，其特征在于，包括交流电源(8)、接地设置的罐体(1)以及位于所述罐体(1)内的竖挂式电极板；
所述竖挂式电极板包括若干第一电极板和若干第二电极板，所述第一电极板和第二电极板交错设置，所述第一电极板和第二电极板分别基于导线通过转换开关(9)与所述交流电源(8)的输出端连接；
所述竖挂式电极板的下部设置玻璃纤维材质的填料层(4)。
2.根据权利要求1所述的高效电脱盐脱水设备，其特征在于，所述交流电源(8)为三相供电电源，所述三相供电电源为电脱盐脱水专用的高压防爆变压器，所述高压防爆变压器的输出电压为13KV、16KV、19KV、22KV、25KV、28KV、34KV以及40KV中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高效电脱盐脱水设备，其特征在于，所述罐体(1)设置有进油管(5)、出油管(7)和排水管(6)，所述罐体(1)内设有进油分配器(10)、原油集合器(11)和反冲洗系统。
4.根据权利要求1所述的高效电脱盐脱水设备，其特征在于，所述填料层(4)厚度为5～20mm，所述填料层(4)中玻璃纤维单丝的直径为10～30μm，玻璃纤维单丝的长度为0.5～20mm。
5.根据权利要求1所述的高效电脱盐脱水设备，其特征在于，所述竖挂式电极板为平滑钢板或带肋钢板中的任意一种或多种；所述带肋钢板上的肋形状为直线或波纹线中的任意一种或多种；所述带肋钢板上的直线型肋间距为100～800mm。
6.根据权利要求1所述的高效电脱盐脱水设备，其特征在于，所述竖挂式电极板的表面涂覆具有导电和防腐性能的有机复合涂料。
7.根据权利要求1所述的高效电脱盐脱水设备，其特征在于，所述若干第一电极板和若干第二电极板分别通过接地开关接地设置。
8.根据权利要求1所述的高效电脱盐脱水设备，其特征在于，各所述竖挂式电极板互相平行并垂直于所述罐体(1)轴线放置，各所述竖挂式电极板以水平方向排列在所述罐体(1)内。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述罐体(1)两侧还设置有人孔(13)。
10.一种高效电脱盐脱水方法，其特征在于，采用权利要求1～9中任意一项所述的高效电脱盐脱水设备，包括以下步骤：
含盐含水的原油和定量的破乳剂、洗涤水混合后均匀地进入所述罐体(1)内，并向上流动，通过油水界面(12)后通过所述填料层(4)，然后进入若干所述第一电极板构成的第一组电极板与若干所述第二电极板构成的第二组电极板的高压电场中，在所述高压电场中，小水滴经电场极化后聚结成大水滴，然后向下沉降分离出来；聚集在所述第一组电极板和所述第二组电极板上的小水滴也同时向下沉降；脱除了水的原油继续向上流动，脱盐脱水后的净化原油从出油管(7)流出所述罐体(1)；在电场中聚结的含盐水滴在重力作用下向下沉降，在沉降过程中通过所述填料层(4)，对污水中含有的少量油水乳化液再次进行破乳，使油水分离，含盐水滴沉积在所述油水界面(12)下方的水层中，水层中的污水最后由排水管(6)排出。
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