CN203668316U - 一种静电聚结模块、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种静电聚结模块，其包括一个矩形模块和封装在该矩形模块内的变压器、低压电源接入管和电极组；所述电极组包括平行放置的若干层绝缘电极板和若干层裸露金属电极板，且绝缘电极板和裸露金属电极板交替放置；各层绝缘电极板通过钢板连接在一起后，再与变压器的第一高压输出端连接；各层裸露金属电极板通过金属板连接在一起后，再与变压器的第二高压输出端相连并接地；变压器的低压输入端通过低压电源接入管连接静电聚结模块的外部电源。本实用新型还基于此静电聚结模块，构造了相应的静电聚结装置和静电聚结系统。本实用新型采用高频/高压电场对原油乳化液进行破乳，加快了油中水颗粒的聚结，能满足油田开发中对原油脱水要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及原油脱水技术领域，特别是一种静电聚结模块、装置及系统。
背景技术
目前的原油脱水装置通常采用“三相分离器+电脱水器”的工艺使原油中的水分离出来，在三相分离器中主要采用破乳剂对原油乳化液进行破乳，利用水颗粒的重力自然沉降使油水初步分离，进入电脱水器中后再用高压电场对原油进一步破乳，从而使得原油中的水分进一步分离沉降出来。这种处理工艺，存在破乳剂使用量大、处理效率低、装置体积庞大、耗能高以及工作不稳定的问题，不利于石油行业的节能减排，对于海上油田开发等空间要求较高的场合，其占地面积大、处理效率低的问题尤为突出。
美国专利US7749459公开了一种用于三相分离器的静电聚结装置，能有效提高三相分离器的处理效率和质量。该装置的特点是使原油乳化液通过多组管式流道，在流道两侧用平行板电极加载高电压形成电场对原油乳化液进行破乳，所有平行板电极均采用绝缘材料封装，该装置的缺点是管状流道和全绝缘电极结构复杂，制造比较困难。
因此，本实用新型提出了一种新的用于原油脱水的静电聚结模块、装置及系统。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种静电聚结模块、装置及系统，用于解决现有原油脱水过程存在的脱水效率低、耗能高、破乳剂使用量大、设备体积庞大以及工作不稳定的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种静电聚结模块，包括一个矩形模块和封装在该矩形模块内的变压器、低压电源接入管和电极组；
所述电极组包括平行放置的若干层绝缘电极板和若干层裸露金属电极板，且绝缘电极板和裸露金属电极板交替放置；
各层绝缘电极板通过钢板连接在一起后，再与变压器的第一高压输出端连接；
各层裸露金属电极板通过金属板连接在一起后，再与变压器的第二高压输出端相连并接地；
变压器的低压输入端通过低压电源接入管连接静电聚结模块的外部电源。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述电极组最上层和最下层均为绝缘电极板。
进一步，所述电极组最上层和最下层均为裸露金属电极板。
进一步，所述矩形模块为环氧树脂模块。
进一步，所述低压电源接入管上有低压电源线，其通过低压电源线连接静电聚结模块的外部电源。
进一步，交替放置的绝缘电极板和裸露金属电极板之间形成一个矩形的原油乳化液通道。
本实用新型的技术方案还包括一种静电聚结装置，安装在三相分离器内部上游侧的整流段处，其包括多个上述的静电聚结模块，且各静电聚结模块沿三相分离器截面呈网格状排列。
本实用新型的技术方案还包括一种静电聚结系统，其包括上述的静电聚结装置，还包括与静电聚结装置中每一个静电聚结模块分别相连的若干高频/低压电源，还包括与所有高频/低压电源同时相连的一个监控计算机。
本实用新型的有益效果是：
一、本实用新型的静电聚结模块的高压极为绝缘电极，接地极为裸露金属电极，使高压极在高含水条件下也不会发生短路现象。同时，静电聚结模块采用变压器内置设计，可避免采用外部高压设备和高压电接入。
二、本实用新型中静电聚结装置能够在水、乳化液、气泡共存的情况下正常工作而不会出现垮电场现象。
三、静电聚结系统中的每个静电聚结模块又由独立的高频/低压电源控制，监控计算机根据所处理原油乳化液特性的不同为每个静电聚结模块设置优化的频率和幅值，使其工作在最佳状态。
四、本实用新型与国外同类产品相比，采用矩形流道（即矩形的原油乳化液通道）和单绝缘电极结构，也就是高压极的两极中只有一个是绝缘电极，而另一个是裸露金属电极。这样不但简化了结构，降低了制造难度，而且在总绝缘层厚度一样的情况下，能有效提高绝缘层在三相分离器高温、高腐蚀等恶劣条件下的耐电压能力，提高了工作可靠性。即使在极端情况下出现个别绝缘层被击穿的现象，由于裸露金属电极和罐体之间良好接地，对于设备的运行和相关的其他容器设备也不会造成不利影响。因此，采用本实用新型，使得采出的原油乳化液在三相分离器中能通过静电聚结的方式进行破乳，加快后续重力沉降过程中的油水分离过程，有助于减小破乳剂使用量，提高脱水效率，减小设备的占地面积，提高工作可靠性。
综上，本实用新型不但能满足油田开发中对原油脱水过程的节能环保要求，而且特别适合空间有限的海洋石油开发、高含水中晚期陆上油田开发、绿色油田的开发。
附图说明
图1为本实用新型实施例一所述的静电聚结模块的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二所述的静电聚结模块的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三所述的静电聚结装置的结构示意图；
图4为本实用新型实施例四所述的静电聚结系统的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、静电聚结模块，2、静电聚结装置，3、三相分离器，4、静电聚结系统，5、高频/低压电源，6、监控计算机，11、矩形模块，12、变压器，13、低压电源接入管，14、电极组，15、原油乳化液通道，16、钢板，17、连接线，18、金属板，19，高压板，20，低压电源线，31、三相分离器入口，32、分流器，33、重力沉降区，34、下部水出口，35、挡水板，36、油出口，37、排气口，141、绝缘电极板，142、裸露金属电极板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，实施例一给出了一种静电聚结模块1，包括一个矩形模块11和封装在该矩形模块11内的变压器12、低压电源接入管13和电极组14。所述电极组14包括平行放置的若干层绝缘电极板141和若干层裸露金属电极板142，且绝缘电极板141和裸露金属电极板142交替放置，交替放置的绝缘电极板和裸露金属电极板之间形成一个矩形的原油乳化液通道15。
本实施例中，各层绝缘电极板内部为钢板材质，且通过钢板16连接在一起后，再通过连接线17与变压器12的第一高压输出端连接，作为高压极；各层裸露金属电极板通过金属板18连接在一起后，再与变压器的第二高压输出端通过高压线19相连并接地，作为接地极。而变压器12的低压输入端通过低压电源接入管13上的低压电源线20连接静电聚结模块的外部电源。
本实施例中，所述矩形模块为环氧树脂模块，即是采用环氧树脂浇注工艺将变压器12、低压电源接入管13和电极组14封装在一起。该静电聚结模块1的高压极为绝缘电极板，绝缘材料采用环氧树脂，接地极为裸露金属电极板，采用不锈钢材料，与容器的壳体相接并可靠接地。由于环氧树脂优异的绝缘、耐热、耐腐蚀性能，使高压极在高含水条件下也不会发生短路现象。
如图2所示，实施例二也是一种静电聚结模块，其结构也实施例一相同，区别在于实施例二中所述电极组的最上层和最下层均为裸露金属电极板142，裸露金属电极板142在原油乳化液通道15中间，而实施例一中所述电极组的最上层和最下层均为绝缘电极板141。
如图3所示，实施例三给出了一种静电聚结装置2，其安装在三相分离器3内部上游侧的整流段处，并包括多个实施例一和/或实施例二所述的静电聚结模块1，且各静电聚结模块1沿三相分离器截面呈网格状排列，且各静电聚结模块的高压输出端的接地端（即第二高压输出端）与三相分离器3的壳体相连并可靠接地。
如图4所示，实施例四给出了一种静电聚结系统4，其包括实施例三所述的静电聚结装置2；还包括与静电聚结装置中每一个静电聚结模块1分别相连的若干高频/低压电源，且各高频/低压电源组合为一个高频/低压电源系统5；还包括与所有高频/低压电源同时相连的一个监控计算机6，监控计算机6根据三相分离器罐内原油乳化液的状态独立设置每个高频/低压电源的频率和幅值，从而使各个静电聚结模块都能达到最优处理效果，并实时监控各高频/低压电源和各静电聚结模块的工作状态。
参考图4，上述静电聚结装置和系统的工作原理如下。
在三相分离器3内部上游侧的整流段处，安装两个或三个静电聚结装置2。油气水混合液从三相分离器入口31进入，经分流器32将其中大部分气体分出，剩下含有少量气体的原油乳化液进入静电聚结装置2，流过静电聚结模块1中绝缘电极板141和裸露金属电极板142之间的原油乳化液通道15时，在两电极之间的高频/高压电场作用下，油中的水颗粒发生静电聚结，聚结后的水颗粒粒径变大，从原油乳化液通道15进入重力沉降区33，直径变大的水颗粒以更快的速度沉降分离，分离出的水从下部水出口34排出，分离出的原油经过挡水板35流入原油聚集区，从油出口36流出，在分离过程中从原油混合液中析出的气体从排气口37排出。
与传统的三相分离器相比，上述实施例在容器内部使用静电聚结装置，采用高频/高压电场对原油乳化液进行破乳，加快了油中水颗粒的聚结，提高了重力沉降的速度和分离效率，减小破乳剂使用量和设备占地面积，能适应高含水原油的处理。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种静电聚结模块，其特征在于，包括一个矩形模块和封装在该矩形模块内的变压器、低压电源接入管和电极组；
所述电极组包括平行放置的若干层绝缘电极板和若干层裸露金属电极板，且绝缘电极板和裸露金属电极板交替放置；
各层绝缘电极板通过钢板连接在一起后，再与变压器的第一高压输出端连接；
各层裸露金属电极板通过金属板连接在一起后，再与变压器的第二高压输出端相连并接地；
变压器的低压输入端通过低压电源接入管连接静电聚结模块的外部电源。
2.根据权利要求1所述的静电聚结模块，其特征在于，所述电极组最上层和最下层均为绝缘电极板。
3.根据权利要求1所述的静电聚结模块，其特征在于，所述电极组最上层和最下层均为裸露金属电极板。
4.根据权利要求1至3中任一所述的静电聚结模块，其特征在于，所述矩形模块为环氧树脂模块。
5.根据权利要求1至3中任一所述的静电聚结模块，其特征在于，所述低压电源接入管上有低压电源线，其通过低压电源线连接静电聚结模块的外部电源。
6.根据权利要求1至3中任一所述的静电聚结模块，其特征在于，交替放置的绝缘电极板和裸露金属电极板之间形成一个矩形的原油乳化液通道。
7.一种静电聚结装置，安装在三相分离器内部上游侧的整流段处，其特征在于，包括多个如权利要求1至6中任一所述的静电聚结模块，且各静电聚结模块沿三相分离器截面呈网格状排列。
8.一种静电聚结系统，其特征在于，包括权利要求7所述的静电聚结装置，还包括与静电聚结装置中每一个静电聚结模块分别相连的若干高频/低压电源，还包括与所有高频/低压电源同时相连的一个监控计算机。
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Granted publication date: 20140625 |