CN116282401B - 一种电聚结耦合电絮凝的电脱水设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电聚结耦合电絮凝的电脱水设备，包括罐体，罐体内部安装直板式电极组件、集油管、布油管、出水管，所述直板式电极组件包括三层水平板式电极，所述罐体底部设置有平板水槽，所述平板水槽用于在所述布油管开始布油前在所述罐体内部预先形成水层，所述平板水槽的底面与所述布油管之间固定设置有电絮凝极板组件；其借助直板式电极施加高频脉冲电场，通过不同间距的极板布置，提升水滴聚并速率，在罐底水槽预先形成一定厚度的水层，使用电絮凝处理水槽中水体，电聚结和电絮凝耦合，可以有效提高原油脱水效率以及电脱水设备排出水的洁净度。
Description
技术领域
本发明属于石油化工设备、原油电脱水、油水净化环保等设备领域，具体涉及一种电聚结耦合电絮凝的电脱水设备。
背景技术
静电聚结器在石油石化领域有极为广泛的应用，其优点是处理量大，效率高，节省破乳剂。传统电聚结器处理后利用油水密度差分层后排出脱除的水体，此方法排出水体中不可避免有油滴和其他杂质存在，且随着原油开采逐渐劣质化，对于含水率较高或油中悬浮物较多的情况下，不能保证排出水体的指标，增加后续水处理的压力。
电絮凝作为水处理中常用的技术，可有效减少水中悬浮物、重金属离子、油滴及其他杂质成分的含量，国内外对于电絮凝技术的研究也比较深入，有很多实例证明，可通过改变极板材料、电场参数等对电絮凝进行调节以实现较好的处理效果。因此，可以利用电絮凝对电聚结后的水体进行净化，研发一种电聚结与电絮凝一体化耦合处理的电脱水器，使聚结器等电电脱水设备排出水体符合排放要求。
发明内容
基于上述目的，本发明利用高频脉冲电聚结与电絮凝结合，提供一种脱水效果好，脱除水体中油滴、悬浮物和杂质含量少，可连续运转，运行周期长的一体化脱水器，其借助直板式电极施加高频脉冲电场，通过不同间距的极板布置，提升水滴聚并速率，在罐底水槽预先形成一定厚度的水层，使用电絮凝处理水槽中水体，电聚结和电絮凝耦合，可以有效提高原油脱水效率以及电脱水设备排出水的洁净度，达到排放标准。
本发明采用的技术方案是：一种电聚结耦合电絮凝的电脱水设备，包括罐体，罐体下部设置平板水槽，所述罐体内安装有布油管﹑集油管和冲砂管，穿透所述罐体下壁面水槽的原油入油管与所述布油管连接；所述冲砂管设置于水槽底部，所述布油管设置于罐体下半部且位于所述冲砂管上方，所述集油管设置于罐体顶部，所述冲砂入管与所述冲砂管连通，所述原油出油管与所述集油管连通；所述原油出油管穿过罐体上壁面通往外部。
所述集油管呈H型横向设置于罐体的顶部﹐所述集油管表面均布多个集油孔，所述集油孔朝向上方倾斜的设置；
所述布油管与集油管之间设置有直板式电极组件，所述直板式电极组件包括间距不同的三块平行排布的水平板式电极，相邻两块电极之间形成强度不同的电场，下部两块水平板式电极间距较大，针对大部分易脱除的水相进行聚结，沉降分离，上两块电极板对于未能脱除的乳化程度较高的原油进行聚结分离，形成较大水珠后沉在重力作用下沉降。
所述罐体下方连接有平板水槽，用于在原油入罐之前铺设底水形成水层，在上方电聚结脱除水体沉降至下方水槽，通过油水界面仪观察，形成足够的水层后，可启动水层中设置的电絮凝组件。
所述布油管呈H型横向设置于罐体下半部，其表面均布多个布油孔，所述布油孔朝向下方倾斜的设置；
所述电絮凝极板组件由支撑条和电絮凝极板构成，位于所述布油管下方与所述平板水槽之间，电絮凝极板方向与电聚结极板方向垂直，且为保证絮凝效果，设置多个电絮凝极板连接；电聚结与电絮凝极板均包覆一层疏水绝缘材料，避免运行过程中造成垮电场现象造成短路，并且可以避免水滴附着在极板上，加速水滴沉降至罐底水槽。
所述冲砂管横向设置在罐体底部，所述冲砂管在管体上设置多个冲砂嘴，所述冲砂嘴可加速水流，对罐底泥沙等进行冲击，用于加速罐底水层排出。
所述出水管位于所述平板水槽底部，直接与罐体相连，设置在所述冲砂嘴两侧冲击水流方向，使絮凝沉降的固体杂质顺水流方向排出；所述金属烧结滤网位于出水管中，捕捉过滤其中的固体杂质，防止少量未上浮的油滴随水流逸出，增强处理效果，应及时更换避免堵塞。
本发明的电聚结耦合电絮凝的电脱水设备，使用平板电极不同间距布置形成电场，对原油进行电聚结，使水滴荷电不断聚并形成大水珠，下沉在罐底形成水层，上部两电极板间距更窄，场强更大，针对乳化程度高的原油进行破乳处理，进一步促使水滴碰撞沉降；在水滴沉降至底部水槽与铺设底水接触后形成水层，与电絮凝极板接触，发生一系列絮凝反应，使水层中絮凝反应带出的油滴上浮，与上层原油融合，直至上层出油管，其中的固体悬浮物杂质下沉，由出水管排出。
本发明技术方案的优点在于：
1.所述水平板式电极三层间距不同布置能使原油中水滴碰撞几率增大，对于难以脱除的原油有较好效果，电极板表面的疏水绝缘材料可以促使水滴聚变大，更容易沉积形成水层，同时避免电极板产生短路现象。
2.所述罐体下方设置平板水槽，可以铺设底水，在待处理原油开始进入罐体时就构筑好水层，对于上方沉降下来的水滴有吸引作用，同时水层与最下层电极板之间同样产生微弱的电场作用，避免水滴因场强过大破碎，还能促使水滴聚并沉降。
3.所述电絮凝极板组件可以对水层中的油滴和固体杂质进行处理，且水滴由于上方电聚结作用，在荷电以后油水界面张力较弱，更有利于电絮凝的进行，分离的油滴向上运动，固体杂质向下方运动经滤网拦截捕集后洁净水体由出水管排出。
附图说明
图1是本发明电脱水设备的整体结构示意图；
图2是本发明电脱水设备中直板式电极和电絮凝极板，其中(a)是直板式电极结构示意图，(b)是电絮凝极板结构示意图；
图中：1、底座，2、人孔，3、罐体，4、压力表口，5、原油出油管，6、电聚结电极线接口，7、油水界面仪接口，8、集油管，9、直板式电极组件，10、布油管，11、电絮凝极板组件，12、冲砂入管，13、入油管，14、支撑板，15、电絮凝电极线接口，16、滤网，17、出水管，18、电絮凝组件支撑板，19、冲砂管，20、平板水槽，21、冲砂嘴，22、疏水绝缘材料，23、支撑条，24、电絮凝极板。
具体实施方式
下面将结合本发明专利实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明电电脱水设备的整体结构示意图，如图所示，本发明的电聚结耦合电絮凝电电脱水设备，包括罐体3，罐体3内部安装直板式电极组件9、集油管8、布油管10、出水管17，所述直板式电极组件9为三层水平板式电极，所述集油管8位于罐体3上部且位于直板式电极组件9上方，收集电场力分离出的油滴后经原油出油管5排出罐体3，所述布油管10为水平布油管，其通过支撑板14固定设置在罐体3偏下部位置且位于直板式电极组件9下方，所述布油管10通过原油入油管13与罐体3外部来流设备连通；所述出水管17设置在罐体3底部，供排出罐体3底部的水。
本发明区别于现有技术的改进点在于，将电絮凝与电聚结耦合于电电脱水设备内，以提高罐体3排出的水的洁净程度，另外在罐体3底部设置预先形成水层的容水空间，在设备运行前预先形成水层，以辅助电絮凝正常发挥作用，提高水质净化效果，图1示出的实施例中容水空间为外接在罐体3底部的平板水槽20，当然一般技术人员显而易见的可以预见的是，可以在罐体3内部底部设置水槽结构以形成水层，其适合于要求不破坏常规电电脱水设备的卧式罐体的整体受力及承压结构的情况。
如图1所示，平板水槽20内部设置所述出水管17，且还设置有冲砂管19，所述冲砂管19上均布多个冲砂嘴21，冲砂管19水平设置，其通过冲砂入管12与罐体3外冲砂水源连通。所述平板水槽20的底面与所述布油管10之间设置有电絮凝极板组件11，所述电絮凝极板组件11通过电絮凝组件支撑板18固定支撑设置在平板水槽20底面上，所述电絮凝极板组件11的电极板设置为多块竖直平行排放的电极板，且所述平板水槽20内的水层高度淹没所述电絮凝极板组件11。
另外直板式电极组件9的三层水平板式电极的排布方式设置为：下层和中层水平板式电极之间间隔有第一距离，中层和上层水平板式电极之间间隔有第二距离，所述第一距离大于所述第二距离，三层水平板式电极施加不同电压以在相互之间构建电脱水的电场。第一距离使得下层和中层水平板式电极之间空间较大，用于脱除原油中大部分水相，然后含水率较低、乳化度相对变大的原油在所述第二距离限定的小空间内进行进一步处理，在相同电场参数下，能够产生更强的场强。在具体设置中，所述第二距离以设置在第一距离数值的1/2-3/4之间为宜，能够有效破坏含水率较低的原油中油水界面膜，形成大水珠沉降至水层。
如图2所示，是本发明电电脱水设备中直板式电极和电絮凝极板，其中(a)是直板式电极结构示意图，(b)是电絮凝极板结构示意图；所述直板式电极组件9的电极板为水平板式电极，所述电絮凝极板组件包括支撑条23和电絮凝极板24，所述电絮凝极板包括竖直且相互平行排放的多块，其与电聚结的水平板式电极相互垂直，电絮凝极板24上部均固定连接在其上部的支撑条23上，所述支撑条23由电絮凝组件支撑板18架设在平板水槽20上部，位于布油管10下部与平板水槽20之间。
参见图2，所述水平板式电极和电絮凝极板表面均包覆有一层疏水绝缘材料22，其用于阻止电极板之间短路，并减缓荷电水滴的滞留，阻止垮电场的发生，也能抑制荷电水滴附着在电极上，水滴一旦附着在电极上，会削弱建立在待处理原油上的电场。电絮凝极板竖直平行排放，尽量使之浸没在下方水槽中，通过油水界面仪可判断下方水层高度，电絮凝极板浸没在水层中时，可对其进行絮凝处理。
参见图1，本实施例中，所述罐体3为卧式罐体，所述直板式电极组件9沿水平方向延伸，所述电絮凝极板组件11设置为两个，其以尽量布满平板水槽20的空间为原则，以保证水层空间都能有电絮凝极板分布。
所述集油管8呈H型横向设置于罐体3的顶部，所述集油管8表面均布多个集油孔，所述集油孔朝向上方倾斜的设置；所述布油管10呈H型横向设置于罐体3偏下半部位置，其表面均布多个布油孔，所述布油孔朝向下方倾斜的设置；所述冲砂管19横向设置于平板水槽20底部，其表面朝向下方伸出有多个冲砂嘴21，所述冲砂嘴21用于采用水流冲击平板水槽20底部淤积的固体杂质，促使固体杂质及捕集的悬浮物通过所述罐体底部的出水管17排出，所述出水管17上设置滤网16，排水途中经滤网16再次过滤，使排出水体杂质含量更低。
本实施例中，所述罐体3的顶部还设置有压力表口4、电聚结电极接线接口6和油水界面仪接口7，所述压力表口4和油水界面仪接口7用于安装压力表和油水界面仪，所述电聚结电极接线接口6用于为电聚结电极板供电的线路接入；所述平板水槽20底部，还设置有冲砂入管12、电絮凝电极线接口15，所述冲砂入管12用于外部供水接入和底水铺设，所述电絮凝电极线接口15用于为电絮凝组件供电的线路接入；所述滤网16装在所述出水管17中，用于拦截捕集固体杂质和逸出的油滴。所述罐体1通过底部的底座1固定支撑，且在罐体1上还设置有人孔2，以方便内部组件检修维护。
本发明工作原理与工作过程简单介绍如下：待处理的含水原油从原油入油管13进入电脱水器，经过布油管10的分散和缓冲作用，原油均匀缓慢呈竖直方向进入罐体3，在此之前通过冲砂管19在平板水槽20铺设一层水层，水层高度大概在电絮凝极板组件11和布油管10之间，防止水层过低或者过高，过低会导致电絮凝极板组件浸没不够，影响电絮凝的运行效果，水层过高会导致布油管与水层接触状态发生变化，产生不必要的湍动，影响电聚结效果；运行过程中水层高度实时由油水界面仪显示，实时由冲砂管19的流量大小进行调节。待处理原油经过布油管10均布缓慢上升的同时，经过电聚结区域，电聚结区域由三块平行电极板组成，首先通过下部间距较大的电极区域，此处空间较大，待处理原油经过时电场对水滴荷电，油水界面张力减弱，水滴在极性作用力下不断聚并长大成为大水珠，在重力作用下向下沉降，不断汇入平板水槽20形成新的水层，此处区域可脱除原油中大部分水相；含水率较低的原油继续向上运动经过上部两块极板之间，间距较小区域，在相同电场参数下，此处场强更强，对于乳化程度高，难以脱除的水分更强的作用力可破坏其油水界面膜，形成大水珠沉降至水层。脱除水分的原油经过集油管8及与之连接的原油出油管5通向外部进行收集。下方的平板水槽20中收集吸引上方沉降的水珠，同时不断进行电絮凝反应，被携带沉降下来的油滴在电絮凝反应中向上运动重新汇入油层，而其中的固体杂质和重金属离子等在絮凝反应中向下沉降淤积在平板水槽底部，在冲砂管19水流作用下流向出水管17，再由出水管17中的烧结滤网16捕集，滤网应及时更换，防止杂质过多造成压降大甚至堵塞；经过滤网后脱除的水分由出水口流出罐体进行收集，本设备排出的水体洁净效果得以有效提高，设备正常运行工况下，基本不需要额外处理便可符合排放标准。
最后应当说明的是；以上实施例仅用以说明本发明专利的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明专利进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明专利的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明专利技术方案的精神，其均应涵盖在本发明专利请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种电聚结耦合电絮凝的电脱水设备，包括罐体，罐体内部安装直板式电极组件、集油管、布油管、出水管，所述直板式电极组件包括三层水平板式电极，所述集油管位于罐体上部且位于直板式电极组件上方，所述布油管为水平布油管，其固定设置在罐体偏下部位置且位于直板式电极组件下方；所述出水管设置在罐体底部；其特征在于：
所述罐体底部设置有平板水槽，所述平板水槽用于在所述布油管开始布油前在所述罐体内部预先形成水层；
所述平板水槽的底面与所述布油管之间固定设置有电絮凝极板组件，所述电絮凝极板组件包括支撑条和电絮凝极板，所述电絮凝极板包括竖直且相互平行排放的多块，电絮凝极板与所述水平板式电极相互垂直，多块电絮凝极板上部均固定连接在支撑条上；
所述水层的高度浸没所述电絮凝极板组件且低于所述布油管的高度；
所述平板水槽内设置有水平布置的冲砂管，所述冲砂管表面朝向下方伸出有多个冲砂嘴；
所述罐体内部设置有油水界面仪，所述油水界面仪与所述冲砂管配合控制罐体内水层高度。
2.根据权利要求1所述的电脱水设备，其特征还在于，所述直板式电极组件的三层水平板式电极中，下层和中层水平板式电极之间间隔有第一距离，中层和上层水平板式电极之间间隔有第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。
3.根据权利要求2所述的电脱水设备，其特征还在于，所述第二距离的数值大于第一距离数值的二分之一且小于第一距离数值的四分之三。
4.根据权利要求1或2所述的电脱水设备，其特征还在于，所述电絮凝极板组件沿平板水槽设置有多个，使得所述电絮凝极板布满所述平板水槽的空间。
5.根据权利要求3所述的电脱水设备，其特征还在于，所述集油管呈H型横向设置于罐体的顶部，所述集油管表面均布多个集油孔，所述集油孔朝向上方倾斜的设置；所述布油管呈H型横向设置于罐体偏下半部位置，其表面均布多个布油孔，所述布油孔朝向下方倾斜的设置。
6.根据权利要求2或3所述的电脱水设备，其特征还在于，所述水平板式电极和电絮凝极板表面均包覆有一层疏水绝缘材料。
7.根据权利要求1所述的电脱水设备，其特征还在于，所述罐体的顶部还设置有压力表口、电聚结电极接线接口和油水界面仪接口，所述压力表口和油水界面仪接口用于安装压力表和油水界面仪，所述电聚结电极接线接口用于为直板式电极组件供电的线路接入；所述平板水槽底部设置有冲砂入管、电絮凝电极线接口，所述冲砂入管连通所述冲砂管，所述电絮凝电极线接口用于为电絮凝极板供电的线路接入。
8.根据权利要求1所述的电脱水设备，其特征还在于，所述出水管上还设置有滤网。
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