CN201620137U

CN201620137U - 海洋石油专用变频脉冲电脱水设备

Info

Publication number: CN201620137U
Application number: CN2009202973005U
Authority: CN
Inventors: 张志平
Original assignee: LUOYANG ZHENGYUAN PETROCHEMICAL CO Ltd
Current assignee: LUOYANG ZHENGYUAN PETROCHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2019-12-28

Abstract

本实用新型公开的变频脉冲电脱水设备主要由罐体(1)、鼠笼电极(2)、冲砂管(4)、进油分配器(6)及变频调压脉冲电控装置组成，所述的鼠笼电极(2)为内圈和外圈双层鼠笼结构，所述的脉冲电控装置发出的脉冲宽度为30～10000μs、脉冲间隙30～10000μs、脉冲频率50～2000Hz连续可调，场电压波形为单向脉冲方波。本实用新型采用脉冲方波电压，形成高压、脉冲电场，完全不同于以往的交流电及直流电电场，油水乳化颗粒在瞬间高压下极化、聚结，避免因短路或电流增大导致电场电压的降低，具有提高脱水效率、节省运行电耗的特点。解决了脱水电流大的问题，提高水滴间聚结力，具有振荡破乳、电泳破乳的作用。节电效果明显。增强设备运行稳定性。

Description

海洋石油专用变频脉冲电脱水设备

技术领域

本实用新型属于原油脱盐/脱水设备技术领域，主要涉及的是一种用于海洋石油的变频脉冲电脱水设备。

背景技术

原油含盐和水是原油开采过程中的正常状态和普遍现象，特别是海洋石油的开采，原油含水后，其比热、粘度等物理性质发生很大变化，不仅给油田生产带来一系列困难，还会给油库中的储存，铁路、公路、船运、长输管道的输送，以及炼油厂的加工精炼造成不利影响。原油脱水工作的目的就是要设法将原油中的水脱除，消除水的危害。原油脱水就成为油田原油生产过程中一个不可缺的环节。

由于影响电脱水效果的因素众多，目前针对电脱水技术的研究方向呈现多元化，主要集中在三个大的方面：一是开发新型的电脱水极板结构，如两层极板、三层极板、鼠笼极板、吊挂极板等；二是开发不同的供电方式或破乳方式，如交流电场、直流电场、交直流电场、波破乳、微波破乳等；三是开发高效广谱的破乳剂，如不同工艺合成的破乳剂、油溶性破乳剂、脱盐助剂等。这些技术的开发和推广应用，对提高电脱水技术的发展，解决生产中存在的问题，起到了十分重要的作用。

随着原油性质劣质化以及生产周期的延长，电脱水设备的稳定运行和脱水效率受到了严重冲击，现有的脱水技术难以满足生产需要的趋势日益明显，主要表现为：(1)原油深度脱水达标率较低，脱水困难；(2)电脱的排水含油升高，不仅造成一定的资源浪费，而且造成污水处理难度和处理费用增加。同时，回收的污油也成为生产炼油厂处理的难题；(3)由于原油密度大、含水量高、乳化严重，使得电脱水电流增大，甚至造成变压器跳闸、烧损，致使能耗大幅度升高；(4)原油脱后含水增加，造成运输负荷增加和运输设备的腐蚀。这些因素，给油田原油脱水带来了很大困难，影响到了油田的正常生产、销售。基于上述因素，油田对原油电脱水技术的突破非常渴望，对新的电脱水技术的需求也很迫切。

发明内容

本实用新型的目的即由此产生，提出一种用于海洋石油的变频脉冲电脱水设备。解决原油脱水率低、排水含油多、能耗大的问题，有效提高脱水效率、节省运行电耗、降低生产成本。

本实用新型实现上述目的采取的技术方案是：所述的变频脉冲电脱水设备主要由罐体、鼠笼电极、冲砂管、进油分配器及变频调压脉冲电控装置构成，所述的鼠笼电极为内圈和外圈双层鼠笼结构，所述的变频调压脉冲电控装置发出的脉冲宽度为30～10000μs、脉冲间隙30～10000μs、脉冲频率50～2000Hz连续可调，场电压波形为单向脉冲方波。

本实用新型采用脉冲方波电压，形成高压、脉冲电场，完全不同于以往的交流电及直流电电场，油水乳化颗粒在瞬间高压下极化、聚结，避免因短路或电流增大导致电场电压的降低，具有提高脱水效率、节省运行电耗的特点。与现有的电脱水技术相比，最大区别就在于电场电压的波形不同。最早的交流电脱盐技术是将工频50Hz交流电经变压器升压后输入电脱水设备极板上，构成交变电场，利用交变电场对水滴产生的振荡移动形成振荡聚结。后来发展的交直流电脱水技术，并不是交、直流电混合运用，而是通过整流电路控制，在垂直电极板之间形成直流强电场，利用直流电场对水滴极化所产生的偶极力聚结，在电极板端部与油水界面之间形成交流弱电场，波形为正弦半波。本实用新型采用变频调压脉冲供电方式，在电极上施加单向脉冲电压时，因单向脉冲电压可分解为直流电压与交流电压的叠加，即原油中的水滴既受到直流电场的偶极力聚结作用，又受到交流电场的振荡聚结作用，同时电脉冲可使原油中电场峰值提高很多。因而高压电脉冲比交流电、直流电破乳更有效。具有如下特点：

(1)解决了脱水电流大的问题。乳状液在脉冲电场作用下，水滴发生极化、变形、聚集，形成水链，水链长度太长会引起短路，在水链引起短路前，终止脉冲，水链受到破坏，短路即消失。长的水链的形成需要一定的时间，短路一旦形成，就会引起电能的泄露，若继续通电则能耗大，且破乳效率低。这样可以适当选择脉冲的宽度，在水受到破坏、短路消失后，再加下一个脉冲，就可以避免电能的泄漏。在原油含水量过高或乳化严重时，乳状液进入常规的电脱水设备容易发生短路，造成电耗过大，甚至无法送电，使用脉冲电脱水技术可以避免出现这些情况，保证良好的脱水效果。

(2)提高水滴间聚结力。由于脉冲电场的间歇供电技术特点，在相同条件下，脉冲电场强度较交流、交直流电场强度高3～5倍，原油乳状液中水滴之间的聚结力与电场强度的平方成正比，因而脉冲电场中聚结力较传统的交流、交直流提高9～25倍，更加有利于破乳。

(3)具有振荡破乳的作用。瞬间高压脉冲电场对乳状液中的水滴能产生较大的振荡，使水滴周围乳状液界面张力受到破坏，加快了水滴之间碰撞和聚结，从而进一步提高了破乳的能力。

(4)具有电泳破乳的作用。单向高压脉冲电场能使细小水滴向带异性电荷的极板游动，水滴在极板上进行聚结成大水滴，这样，这些细小的水滴就脱去了，进一步提高了脱水的效率。

(5)节电效果明显。脉冲电源为间歇供电方式，缩短了通电时间，降低运行电流，具有明显的节电效果；采用微电脑控制，实现电压补偿功能，减少了全阻抗带来损耗。

(6)增强装置运行稳定性。由可控硅控制输出的脉冲电场可有效避免因电流增大而产生的电压降低或短路，极大提高电脱水设备供电的稳定性，保证了电脱水设备的稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型鼠笼电极的结构示意图。

图3-4为实用新型变频调压脉冲电控装置的电路原理图。

图中：1、罐体，2、鼠笼电极，3、出油口，4、冲砂管，5、出水口，6、进油分配器，7、进油口，8、绝缘吊挂，9、内圈电极栏，10、外圈电极栏，11、内圈电极组，12、外圈电极组。

具体实施方式

结合附图，给出本实用新型的实施方式如下：

如图1所示，本实例所述的用于海洋石油的变频脉冲电脱水设备主要由罐体1、鼠笼电极2、冲砂管4、进油分配器6及变频调压脉冲电控装置构成，鼠笼电极、进油分配器和冲砂管均设置在罐体内，在罐体上还设置有出油口3、出水口5和进油口7。进油分配器6位于罐体1内进油口7与鼠笼电极2和冲砂管4之间。冲砂管4位于罐体1内的下部，鼠笼电极2固定在罐体1内的上部。鼠笼电极2的设置数量可根据需要设置为一级电极、二级电极或多级电极，目的是为了形成弱电场(极板间距大)和强电场(极板间距小)，更好的脱除水分。本实施例为一级电极和二级电极。

如图2所示，鼠笼电极2由绝缘吊挂8、内圈电极栏9、外圈电极栏10和内圈电极组11和外圈电极组12组成，内圈电极栏9由多块极板连接组合成鼠笼结构，外圈电极栏10也有多块极板连接组合成鼠笼结构，由此形成内圈和外圈双层鼠笼结构，内圈电极栏9与外圈电极栏10通过绝缘吊挂8连接，内圈电极组11是由29支普通钢管组成，通过箍圈固定在内圈电极栏9上，如图上小圆圈所示的位置，外圈电极组12是由67支普通钢管组成，通过箍圈固定在外圈电极栏10上，如图上小圆圈所示的位置。鼠笼电极2通过绝缘吊挂8与罐体1固定连接。在工作过程中，由变频调压脉冲电控装置给内圈电极栏9和外圈电极栏10上的绝缘吊挂8分别输入施加单向脉冲电压，在内圈电极组11和外圈电极组12之间形成高压脉冲电场；在外圈电极组12与罐体1内壁之间形成另外一个高压脉冲电场，使电场空间得到扩展，延长了原油在电场中脱水时间，达到高效脱水的目的。

如图3-4所示，变频调压脉冲电控装置由变压器T、微电脑N、控制器KZG、调压模块TY、滤波器LA等组成，380V的交流电通过滤波器LA、调压模块TY与变压器T相接，滤波器LA采用的是常规的滤波电路，其作用是将交流电整理成脉冲电路。调压模块TY采用的也是常规的调压电路，其作用是调整电压的大小。微电脑N采用的是自制的EM1控制模块，分别与变压器T、控制器KZG、调压模块TY、滤波器LA连接，通过连续不断的监测变压器T的输出电压、输出电流，频率、占空比等信号，并将信息送到微电脑N中，通过和系统额定值和系统设定值进行比较，由控制器KZG来调节，控制器KZG采用的也是常规的控制电路，作用是调节变压器T的输出，实现恒压控制、节能控制、电场击穿保护跟踪控制、负载响应控制等功能。变压器T的输出端与鼠笼电极2的绝缘吊挂8连接。其脉冲宽度30～10000μs、脉冲间隙30～10000μs、脉冲频率50～2000Hz连续可调，场电压波形为单向脉冲方波。

本实用新型在工作时：经过分离器等其他设备输送过来的原油，一般含水在15％-30％之间，原油经进油口流入电脱水设备，首先利用进油分配器来阻挡并使其平流，原油平流经过电场有利于脱水，原油进入一级鼠笼电极2形成的弱电场(极板间距大)后，在脉冲电场的作用下，进行聚结脱水，此时能脱去大部分的水，然后聚结的水滴下沉汇聚。一级鼠笼电极2难以脱去的水在经过二级鼠笼电极2的强电场(极板间距小)时候，利用其强大的震荡，电泳，偶极聚结力把残留水滴脱去，水滴也聚集下沉。所有的水汇聚下沉到罐体底部后，经冲砂管4的出水口5排出。脱水后的原油经出油口3排出。

Claims

1.一种用于海洋石油的变频脉冲电脱水设备，主要由罐体(1)、鼠笼电极(2)、冲砂管(4)、进油分配器(6)及变频调压脉冲电控装置组成，其特征是：所述的鼠笼电极(2)为内圈和外圈双层鼠笼结构，所述的脉冲发生器发出的脉冲宽度为30～10000μs、脉冲间隙30～10000μs、脉冲频率50～2000Hz连续可调，场电压波形为单向脉冲方波。

2.根据权利要求1所述的变频脉冲电脱水设备，其特征是：所述鼠笼电极(2)为一级电极、二级电极或多级电极。

3.根据权利要求1或2所述的变频脉冲电脱水设备，其特征是：所述鼠笼电极(2)由绝缘吊挂(8)、内圈电极栏(9)、外圈电极栏(10)、内圈电极组(11)和外圈电极组(12)组成，内圈电极栏由多块极板连接组合成鼠笼结构，外圈电极栏也有多块极板连接组合成鼠笼结构，内圈电极栏与外圈电极栏通过绝缘吊挂连接，在内圈电极栏和外圈电极栏上均设置有绝缘吊挂和电极组，鼠笼电极也通过绝缘吊挂与罐体固定连接。

4.根据权利要求1所述的变频脉冲电脱水设备，其特征是：所述的脉冲发生器由变压器T、微电脑N、控制器KZG、调压模块TY、滤波器LA等组成，380V的交流电通过滤波器LA将交流电整理成脉冲电路、由调压模块TY调整电压的大小后与变压器T相接，微电脑N分别与变压器T、控制器KZG、调压模块TY、滤波器LA连接。