CN202898343U - 动态超声波电脱盐装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电脱盐装置，具体涉及一种动态超声波电脱盐装置。所述的动态超声波电脱盐装置，包括电脱盐罐，电脱盐罐前端设置在线混合器，电脱盐罐与在线混合器之间的管路上设置超声波作用区，超声波作用区与电脱盐罐之间的管路上设置挂片器，在线混合器分别与预热器、注水注剂泵相连，预热器前端设置原油罐，预热器和原油罐之间的管路上依次设置原油泵、过滤器，电脱盐罐后端与缓冲罐相连。本实用新型能连续进料，并具备超声波辅助手段，在该试验装置上，可优化工业电脱盐生产条件和操作参数、进行破乳剂与脱钙剂的评价筛选及挂片腐蚀等试验研究，为工业生产提供技术依据和理论指导。

Description

动态超声波电脱盐装置

技术领域

本实用新型涉及电脱盐装置，具体涉及一种动态超声波电脱盐装置。

背景技术

目前，随着石油产品消费量的猛增，导致石油开采强度的增加，油田广泛采用的化学驱，导致原油乳化严重。另一方面，炼油企业的扩能改造，给炼厂本身带来了油种的复杂化和多样化，引起原油品质的变差，最终加剧了电脱盐效果变差，后续装置能耗升高、设备腐蚀加剧、催化剂中毒等。

原油电脱盐装置是炼化企业的龙头装置，也是炼油工艺防腐的第一道工序。超声破乳是近年来迅速发展的热门学科，与电脱盐组合是一种优势互补的工艺。脱盐脱水效果，将直接影响后续装置的加工，是降低设备腐蚀、延长催化剂寿命、确保装置安稳长满优生产的前提。随着国内外石油产品需求量的增加，各油田加大了劣质、重质原油的开采力度，对电脱盐达标造成了不利的影响。因此，超声波-电脱盐研究受到石油化工行业的广泛重视，成为研究的热点课题。迫切需要开发一种适用于炼油厂（或油田）原油动态超声波-电脱盐的模拟试验和科学研究，尤其适用于模拟优化工业电脱盐装置工艺条件、进行电脱盐评价和破乳剂与脱钙剂的性能筛选、以及挂片腐蚀试验的电脱盐实验装置。

中国专利CN02213619.3公开了一种原油超声波-电脱盐联合脱盐装置，其特点是超声波作用区安装在进电脱盐罐前的管道上，超声波作用方向与原油流动方向一致，电脱盐罐的顶部采用密封结构，在一定的电场、温度、压力条件下，完全密封，不泄露，并且能够连续进料，但该装置没有在线混合器，无法模拟工业原油与注水混合情况，同时不能控制原油、注水、破乳剂和脱钙剂等的流量，不能进行动态模拟，并且不能进行电场调节，没有原油挂片腐蚀设施，最终与工业试验结果偏差较大，模拟性差，失去了为工业生产的指导意义。

中国专利CN200910254255.X公开了一种原油电脱盐动态试验模拟系统装置，其特点是处理量大、能连续进料、电场电压可调、电脱盐罐内构件可变、流量、温度、压力参数可控等。但所述的电脱盐没有超声波工艺，同时该装置没有原油挂片腐蚀设施，导致试验效果相对较差。

目前，国内外公开的试验装置主要缺陷是：没有能较好的模拟工业电脱盐生产条件、进行电脱盐用破乳剂与脱钙剂的评价筛选、挂片腐蚀试验的装置，也没有超声波辅助脱盐手段，来提高原油的脱盐脱水效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种脱盐脱水效果好的动态超声波电脱盐装置。

所述的动态超声波电脱盐装置，电脱盐罐前端设置在线混合器，电脱盐罐与在线混合器之间的管路上设置超声波作用区，超声波作用区与电脱盐罐之间的管路上设置挂片器，在线混合器分别与预热器、注水注剂泵相连，预热器前端设置原油罐，预热器和原油罐之间的管路上依次设置原油泵、过滤器，电脱盐罐后端与缓冲罐相连。

所述的在线混合器、挂片器、电脱盐罐组成电脱盐单元，电脱盐单元二级串联于管路中，二级在线混合器前端与一级电脱盐罐后端相连，二级电脱盐罐后端与缓冲罐相连，二级在线混合器还与二级注水注剂泵相连。

所述的电脱盐罐内部设置三层极板，上层极板与中间极板的距离为10~50mm，中间极板与下层极板的距离为20~100mm，中间极板与高电压设备的火线相连，上层极板和下层极板与高电压设备的零线相连，上层极板上部的罐体上设置第一出油口，中间极板与下层极板的罐体上设置第一进油口。电脱盐罐上方的管路上设置安全阀。

本实用新型的电脱盐罐可以为卧罐或立罐，电压发生装置的电压范围为0~10000伏。

所述的挂片器上部设置第二进油口，下部设置第二出油口，在挂片器内部有挂片设施，可悬挂腐蚀试验片。

本实用新型的电脱盐单元可以是二级电脱盐，也可以是三级电脱盐或更多；电脱盐可以是串联，也可以是并联，或是串并联联合，优选二级串联于管路中。即电脱盐单元的数目可以为多个，可以根据处理原油的情况进行选择，当为多个串联式时，超声波作用区设置在第一级电脱盐罐前端。

本实用新型设计的超声波作用区，可以是单顺流、单逆流、顺流-逆流的任何一种方式，采用的超声波功率为顺流5~600W，逆流5~600W，优选的功率为顺流20~300W，逆流20~300W。采用的超声波频率为15~60KHz，优选的频率为15~40KHz。

采用的电脱盐温度为60~180℃，优选的温度为80~150℃。

系统的压力为0~1.8Mpa，优选的压力为0.1~1.5Mpa。

原油在电脱盐罐内的停留时间为10~120min，优选的停留时间为20~60min。

原油从原油罐内用原油泵抽出，经预热器加热到试验所需温度，与一级注水注剂泵来的物料（水或与破乳剂、脱钙剂的混合物），一起进入到一级在线混合器，再通过超声波作用区，然后进入到一级挂片器，再进入到一级电脱盐罐，在电场的作用下，进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出。

得到的原油与二级注水注剂泵来的物料（水或与破乳剂、脱钙剂的混合物），再去二级在线混合器内混合，进入到二级电脱盐罐，经电场的作用，再次进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出，原油经缓冲罐收集，进行采样分析。

本实用新型所具有的有益效果是：

本实用新型的装置能连续进料，并具备超声波辅助手段。在该试验装置上，可优化工业电脱盐生产条件和操作参数、进行破乳剂与脱钙剂的评价筛选及挂片腐蚀等试验研究，为工业生产提供技术依据和理论指导。

本实用新型具有较好的脱盐脱水效果，处理后原油含盐小于3mg/L，含水小于0.3%。采用本实用新型，可增加破乳效果和脱钙效果，还可进行原油对设备的腐蚀速率研究。

附图说明

图1是动态超声波电脱盐装置结构示意图；

图2是脱盐脱水罐结构示意图；

图3是挂片器结构示意图；

图4是顺流-逆流超声波作用区结构示意图；

图5是单顺流超声波作用区结构示意图；

图6是单逆流超声波作用区结构示意图；

图中：1、一级电脱盐罐；2、一级安全阀；3、二级安全阀；4、二级电脱盐罐；5、缓冲罐；6、二级挂片器；7、二级在线混合器；8、二级注水注剂泵；9、一级注水注剂泵；10、预热器；11、原油泵；12、压力表；13、电子称；14、原油罐；15、过滤器；16、一级在线混合器；17、超声波作用区；18、一级挂片器；19、第一出油口；20、上层极板；21、中间极板；22、下层极板；23、第一进油口；24、弱电场区；25、强电场区；26、第二进油口；27、挂片挂钩；28、第二出油口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1~6所示，实施例1~5所述的动态超声波电脱盐装置，包括二级电脱盐罐，一级电脱盐罐1前端设置一级在线混合器16，一级电脱盐罐1与一级在线混合器16之间的管路上设置超声波作用区17，超声波作用区17与一级电脱盐罐1之间的管路上设置一级挂片器18，一级在线混合器16分别与预热器10、一级注水注剂泵9相连，预热器10前端设置原油罐14，预热器10和原油罐14之间的管路上依次设置原油泵11、过滤器15。

所述的在线混合器、挂片器、电脱盐罐组成电脱盐单元，电脱盐单元二级串联于管路中，二级在线混合器7前端与一级电脱盐罐1后端相连，二级电脱盐罐4后端与缓冲罐5相连。二级在线混合器7与二级注水注剂泵8相连。

所述的电脱盐罐为卧罐，内部设置三层极板，上层极板20与中间极板21的距离为30mm，中间极板21与下层极板22的距离为50mm，中间极板21与高电压设备的火线相连，上层极板20和下层极板22与高电压设备的零线相连，上层极板20上部的罐体上设置第一出油口19，中间极板21与下层极板22的罐体上设置第一进油口23。上层极板20与中间极板21之间形成强电场区25，中间极板21与下层极板22之间形成弱电场区24。原油在电脱盐罐内的停留时间为50min。一级电脱盐罐1上方的管路上设置一级安全阀2，二级电脱盐罐4上方的管路上设置二级安全阀3，安全阀与放空口通过管路相连。

所述的挂片器上部设置第二进油口26，下部设置第二出油口28，在挂片器内部有挂片挂钩27，可悬挂腐蚀试验片。

实施例1：

如图1所示，将含盐含水的原油，进入到试验装置中。本试验采用二级电脱盐、采用串联的形式，电脱盐罐为卧罐，电场分别为0v、600v、1200v、1800V、2400v，对应的理论场强为0V/cm、200V/cm、400V/cm、600V/cm、800V/cm，试验温度为130℃，系统压力为1.2MPa，注水为5%。

原油从原油罐14内用原油泵11抽出，经预热器10加热到试验所需温度，与一级注水注剂泵9来的物料（水），一起进入到一级在线混合器16，再通过超声波作用区17，然后进入到一级挂片器18，再进入到一级电脱盐罐1，在电场的作用下，进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出。

得到的原油与二级注水注剂泵8来的物料（水），再去二级在线混合器7内混合，进入到二级电脱盐罐4，经电场的作用，再次进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出，原油经缓冲罐5收集，进行采样分析。

在超声波作用下，乳化液滴开始聚集，发生部分破乳；再进入到高压电场，在高压电场的作用下，水滴再聚集、凝集、沉降，油水开始分离。由于大部分无机盐为水溶性，因此，在脱水过程中，大部分无机盐随着水一起被排出。

试验原料：脱前含盐56.7mg/L，含水1.12%。

表1试验条件及效果表

通过对不同电场强度的对比分析看，采用高压电脱盐，有明显的脱盐作用，在一定的范围内，电场强度越大，脱盐效果越好。

实施例2：

如图1所示，将含盐含水的原油，进入到试验装置中。本试验采用二级电脱盐、采用串联的形式，电脱盐罐为卧罐，电场为1800v，理论场强为600V/cm，试验温度为130℃，系统压力为1.2MPa，注水为5%。破乳采用破乳剂和超声波两种方式。

原油从原油罐14内用原油泵11抽出，经预热器10加热到试验所需温度，与一级注水注剂泵9来的物料（水或与破乳剂、脱钙剂的混合物），一起进入到一级在线混合器16，再通过超声波作用区17，然后进入到一级挂片器18，再进入到一级电脱盐罐1，在电场的作用下，进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出。

得到的原油与二级注水注剂泵8来的物料（水或与破乳剂、脱钙剂的混合物），再去二级在线混合器7内混合，进入到二级电脱盐罐4，经电场的作用，再次进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出，原油经缓冲罐5收集，进行采样分析。

在超声波作用下，乳化液滴开始聚集，发生部分破乳；再进入到高压电场，在高压电场的作用下，水滴再聚集、凝集、沉降，油水开始分离。由于大部分无机盐为水溶性，因此，在脱水过程中，大部分无机盐随着水一起被排出。

试验原料：脱前含盐56.7mg/L，含水1.12%。

破乳剂用量类型：A、B各20mg/L

超声波方式：顺流、逆流、顺流-逆流。

表2试验条件及效果表

通过对空白试验、加破乳剂试验及超声波试验比较来看，采用顺流-逆流超声波的效果要优于破乳剂A和破乳剂B。而超声波的作用方式：顺流-逆流要优于逆流，逆流要优于顺流。

实施例3：

如图1所示，将含盐含水的原油，进入到试验装置中。本试验采用二级电脱盐、采用串联的形式，电脱盐罐为卧罐，电场为1800v，理论场强为600V/cm，试验温度为130℃，系统压力为1.2MPa，注水为5%。考察超声波功率对脱盐效果的影响。

工作原理如实施例1。

试验原料为胜利原油：脱前含盐56.7mg/L，含水1.12%。

表3试验条件及效果表

通过对不同顺流-逆流超声波的脱盐效果来看，采用功率分别为100W-100W时，脱盐效果较好。

实施例4：

如图1所示，将含盐含水的原油，进入到试验装置中。本试验采用二级电脱盐、采用串联的形式，电脱盐罐为卧罐，电场为1800v和2400v，理论场强为600V/cm和800V/cm，试验温度为130℃，系统压力为1.2MPa，注水为5%。考察不同脱钙剂剂量对脱钙效果的影响。

试验原料为胜利原油：脱前含盐56.7mg/L，含水1.12%，含钙35.6mg/L。

原油从原油罐14内用原油泵11抽出，经预热器10加热到试验所需温度，与一级注水注剂泵9来的物料（水和脱钙剂的混合物），一起进入到一级在线混合器16，再通过超声波作用区17，然后进入到一级挂片器18，再进入到一级电脱盐罐1，在电场的作用下，进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出。

得到的原油与二级注水注剂泵8来的物料（水和脱钙剂的混合物），再去二级在线混合器7内混合，进入到二级电脱盐罐4，经电场的作用，再次进行油水分离，分离后的水，从截止阀排出，原油经缓冲罐5收集，进行采样分析。

表4试验条件及效果表

从试验评价结果看，在一定的操作参数下，随着脱钙剂的用量变大，脱钙效果更好。

实施例5：

如图1所示，将含盐含水的原油，进入到试验装置中。本试验采用二级电脱盐、采用串联的形式，电脱盐罐为卧罐，电场为1800v，理论场强为600V/cm，试验温度为130℃，系统压力为1.2MPa，注水为5%。考察胜利原油在电脱盐工况下，模拟挂片腐蚀试验。

试验原料为高硫高酸原油、低硫含酸原油、低硫低酸原油。

工作原理如实施例1。

表5腐蚀试验数据表

从挂片腐蚀试验来看，不同的原油，对设备的腐蚀率不同，高硫高酸原油对设备腐蚀最快。

Claims (5)

1.一种动态超声波电脱盐装置，包括电脱盐罐，其特征在于：电脱盐罐前端设置在线混合器，电脱盐罐与在线混合器之间的管路上设置超声波作用区（17），超声波作用区（17）与电脱盐罐之间的管路上设置挂片器，在线混合器分别与预热器（10）、注水注剂泵相连，预热器（10）前端设置原油罐（14），预热器（10）和原油罐（14）之间的管路上依次设置原油泵（11）、过滤器（15），电脱盐罐后端与缓冲罐（5）相连。

2.根据权利要求1所述的动态超声波电脱盐装置，其特征在于：所述的在线混合器、挂片器、电脱盐罐组成电脱盐单元，电脱盐单元二级串联于管路中，二级在线混合器（7）前端与一级电脱盐罐（1）后端相连，二级电脱盐罐（4）后端与缓冲罐（5）相连，二级在线混合器（7）还与二级注水注剂泵（8）相连。

3.根据权利要求1所述的动态超声波电脱盐装置，其特征在于：所述的电脱盐罐内部设置三层极板，上层极板（20）与中间极板（21）的距离为10~50mm，中间极板（21）与下层极板（22）的距离为20~100mm，中间极板（21）与高电压设备的火线相连，上层极板（20）和下层极板（22）与高电压设备的零线相连，上层极板（20）上部的罐体上设置第一出油口（19），中间极板（21）与下层极板（22）的罐体上设置第一进油口（23）。

4.根据权利要求1所述的动态超声波电脱盐装置，其特征在于：所述的挂片器上部设置第二进油口（26），下部设置第二出油口（28），内部设置挂片挂钩（27）。

5.根据权利要求1、2或3所述的动态超声波电脱盐装置，其特征在于：所述的电脱盐罐上方的管路上设置安全阀。

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