CN204824743U - 一种磁电破乳器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁电破乳器。所述磁电破乳器包括带法兰的金属管段；所述带法兰的金属管段内设置有多个相互平行的金属电极，所述多个金属电极悬挂于金属电极横梁上，金属电极横梁通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部；所述多个金属电极通过电极棒与供电变压器相连；相邻电极通过电极棒分别连接电源的不同输出端；所述带法兰的金属管段接地；所述多个金属电极的外围设有环形磁体。本实用新型所述磁电破乳器在电场中添加磁场，增强了破乳效果，提高金属离子的溶解度从而提高其脱除率。主要用于原油及成品油的破乳，安装在原油电脱盐或电脱水之前，能降低电脱盐或电脱水电流，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。

Description

一种磁电破乳器

技术领域

本实用新型涉及一种磁电破乳器，具体涉及一种用于原油电脱盐或脱水的强化破乳装置。

背景技术

随着油田开发进入后期，开采工艺的不断发展，例如三次采油注水、注聚合物、三元复合驱、调刨、解堵等技术的应用，加入了大量的药液，使得油田采出原油乳化程度越来越严重，原油乳状液变得更加稳定，导电性增强，施加高压电场时，电流会增大，甚至短路，脱水难度越来越大，常规的电化学二段脱水已很难达到原油外输指标的要求。

随着三次采油原油及高酸原油的进入，炼油厂电脱盐装置运行也出现困难，由于乳化严重、破乳困难，造成电流大、运行不稳定、电耗高、排水带油、脱后含盐含水超标等一系列问题，同时也造成装置能耗高、装置腐蚀加重等问题。

为解决上述问题，人们开发了一些技术。CN1607974A公开了一种配置在分离容器中的装置，具有流体混合物流过的一个入口和许多出口，它是为了促进乳化在第二种流体中的第一种导电性流体的静电聚结，该装置包括许多管状静电聚结器基元，后者在流动方向延伸，它们排列在一个基本上覆盖了该容器整个横截面的基体里，以及对流过该聚结器基元的流体施加电场的方法。但该装置用于分离罐内，结构复杂，有电空间有限，而且需要绝缘管。

CN101078345A公开了一种油田采出液电磁聚结预处理装置，其中的电聚结器结构主要由接管、绝缘棒总成和静电聚结器组成；在接管的两端设有法兰盘，在接管的中左部和中右部由定位挂块悬挂在接管内的对称的两个圆筒形的静电聚结器上；静电聚结器内纵向设有由圆形定位板两端定位的通油管，通油管两端插在定位板上对应设有的圆孔内，并焊接一起；在每根通油管的中心设有一根电极棒，电极棒的两端部用螺栓螺母固定在长条形固定板上；固定板两端设有90°拐角，拐角镶嵌在通油管内；一个静电聚结器的电极棒的左端接线端子通过电缆并联与设在接管左端部的绝缘棒总成相联，另一个静电聚结器的电极棒的右端接线端子用电缆并联于设在接管右端部的绝缘棒总成相联，两个静电聚结器的电极棒的另一端分别用电缆并联分别接于接设在接管上的地线接线柱上。其结构复杂、需要很多聚结单元，而且电场分布不均，不能充分利用管内空间，流体不能自由流动，而且电场强度低，仅适用于高含水的采出液的大水珠聚结。

US4,469,582中公开了一种以电力增强的斜板分离器，它装在一个下游的小室里，这个小室与电力系统相连而产生电场，在分离器的通路中，将极性的流体(水)从非极性的流体(油)中聚结并分离。这种分离器一般是由一排平面状或波纹状的极板(电极)组成，被处理的混合液通过这些极板。每块极板是由两部分做成的，第一部分是用导电材料制的；在下游，第二部分是由绝缘材料制的。这种装置安装于分离罐内，有电空间有限。

US4,919,777中公开了一种将盐水从油中用静电/机械分离的处理器，分离是在液体纵向流过在水平方向加长的罐时进行的，在罐中装有聚结器的基元以增强破乳化的作用。乳状液流过电场的方向，盐水的微滴带了电荷，然后又通过接地线的聚结器的基元，后者包含了许多以束状排列纵向延伸并向下倾斜的开口的管子。这种装置安装于分离罐内有电空间有限。

CN1605615A公开了一种用于石油化工行业的原油电脱盐脱水器，以解决现有电脱盐脱水器所存在的采用弱电场进料而使强电场区的电聚结作用弱化、原油由下向上流动而阻滞水滴沉降等问题；其主要特征在于操作时可采用强电场直接进料和原油水平流动。该实用新型的电脱盐脱水器，从罐体的油水混合料入口端起沿罐体的轴向设有强电场聚结区，罐体净化原油出口端的顶部设有出油管，强电场聚结区设有至少二层与罐体的轴向垂直的平面型电极板，各层电极板之间相互平行。罐体内设有进料分配器，其上设有喷口，将油水混合料喷入所有相邻两层电极板之间的强电场中。在强电场聚结区与罐体净化原油出口端之间还可设置沉降分离区。但这种装置结构复杂，用于分离器内的破乳分离。

CN1772845A公开了一种原油脱水、脱盐的工艺，尤其涉及一种驻波超声-电场联合用于各种油品脱水、脱盐的工艺。该实用新型的技术方案为将驻波声场与电场作用结合在一起，达到脱水脱盐的目的。即原油加入新鲜水与破乳剂经静态混合器或其它混合装置均匀混合，先经过驻波或行波超声作用，然后进入常规电脱盐装置脱水脱盐。但超声波功率较小，破乳作用有限，而且在一定条件下还会产生乳化作用。

CN102226100A公开了一种利用过滤-电场聚结法组合的高效原油脱盐/脱水的方法及设备。该实用新型的高效原油脱水/脱盐的设备，包括依次连接的原料输送系统、混合装置、脱水过滤装置和电脱盐装置。该实用新型的高效原油脱水/脱盐的方法是利用实用新型的高效原油脱水/脱盐的设备通过原料预热、混合、初步破乳及电脱盐/脱水步骤实现的。该实用新型采用过滤-电场聚结组合的原油脱盐/脱水方法，能够克服过滤法和电场聚结法脱盐/脱水工艺各自的缺点，同时降低两者的运行苛刻度，既可提高原油脱盐过程的适应性、脱盐/脱水率和平稳运行率，又可以达到节能降耗的目的。但结构复杂，体积庞大。

实用新型内容

鉴于现有的破乳器存在的问题，本实用新型的目的之一在于通过在电场中施加磁场，从而增强破乳效果；本实用新型的目的之二在于将磁电破乳器安装在原油电脱盐或电脱水罐之前，从而降低电脱盐或电脱水电流，以降低能耗；本实用新型的目的之三在于提高金属离子的脱除率；本实用新型的目的之四在于将磁电破乳器用于采出液三相分离器之前以提高装置的分离效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种磁电破乳器，所述磁电破乳器包括带法兰的金属管段；所述带法兰的金属管段内设置有多个相互平行的金属电极，所述多个金属电极悬挂于金属电极横梁上，金属电极横梁通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部；所述多个金属电极通过电极棒与供电变压器相连；相邻电极通过电极棒分别连接电源的不同的输出端；

所述带法兰的金属管段接地；所述多个金属电极的外围设有环形磁体。

在本实用新型中，相邻金属电极之间形成电场，电极与管段内壁之间也形成电场。

本实用新型通过在电场中增加磁场，可以降低油水乳化液的粘度，提高金属离子的水中溶解度从而有利于其脱除。该装置主要用于原油及成品油的破乳，安装在原油电脱盐或电脱水之前，能降低电脱盐或电脱水电流，提高金属离子脱除率，从而降低能耗、提高装置的适应性和稳定性。也可以用于原油三相分离器之前，提高分离效率，还可以用于多种两相分离的场所。

本实用新型中，乳化液水滴在电场作用下受到极化作用而带电，其原因在于通常在采用电场破乳时，在直流电场中以偶极聚结为主，当原油经过直流电场时，原油中的含盐水滴在电场力的作用下产生偶极性，按电场方向排列成行的相临水滴之间，由于相临端的电荷相反而存在相互吸引的静电引力，因而相临水滴相互吸引聚结；在交流电场中则以偶极聚结和振荡聚结为主，当原油通过交流电场时，其中溶解有盐类的微小水滴在电场的作用下产生偶极性，水滴两端感应产生相反的电荷，在电场引力作用下水滴变长，由于是交变电场，水滴随之振荡，乳化膜强度减弱，相临水滴相反极性端因互相吸引、碰撞使水滴破裂而复合增大，从而发生聚结。

以下为本实用新型所述磁电破乳器的优选形式，不应视为对本实用新型的限制。

所述电极棒与供电变压器之间设有电连接器。

所述金属电极为圆形网状或格栅形式。圆形网状或格栅形式的金属电极能够在金属管内最大程度地增强电场强度。

所述环形磁体位于带法兰的金属管段的外部或内部。所述环形磁体为永磁体或电磁体。

本实用新型中，所述的环形单极磁体实现了磁铁的单极输出以及磁体磁极的单极聚焦，从而增强了磁体的磁场强度。

所述绝缘吊挂为聚四氟乙烯棒。

所述带法兰的金属管段的入口段相邻金属电极间距小于出口端相邻金属电极间距。由于入口端电极间距小于出口端，因此入口端电场强度远大于出口端电场强度，这样的电场分布较为合理。因为入口端的乳化液水珠较小，电导率小，施加强电场后水珠变大，因此到出口端时电导率变大，有利于降低电耗，采用这种垂直于流体流向的电极使油水乳化液与电极的接触增加，有利于破乳。

所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器，均可用于实施本实用新型。

本实用新型中，磁场发挥了降粘的作用，这是由于在原油中含有各种金属及其化合物，其具有带电离子，同时还含有水、表面活性物质等，在外加磁场的作用下，原油中的磁性核会沿磁场方向按照能级规则取向排列，导致原油中石蜡分子的动能增加并改变了石蜡的结晶过程；磁性核的取向排列作用使得石蜡分子在磁场作用下规则排列聚集，更易结晶成核，晶核的增多降低了蜡晶的生长速率，从而改变了石蜡的结晶过程；磁处理使石蜡分子首先在原油的内部结晶析出，而不是发生在输油管壁上，并且原油中所形成的蜡晶颗粒尺寸变小，数量增多，小而弥散的蜡晶更易被油流带走，避免了蜡晶在油管上大量结晶生长，减少了沉积；蜡晶数目的增加，使得原油中的蜡晶颗粒分散度和对称性增加，蜡晶颗粒间的色散力减弱；原油中的蜡晶不易聚集连接成三维空间网状结构，从而降低了原油的粘度。

本实用新型中，由于磁场对原油具有降粘作用，从而使乳化液水滴的运动阻力减小，使其聚结速度加快。

本实用新型中，由于磁场的震荡作用，水中的正负离子不断地周期性的往复运动，使水滴的两端电荷极性发生明显的变化，离子往复运动时水滴界面膜不断地受到冲击，使其机械强度下降，甚至破裂，水滴越大，离子对界面膜的冲击力也越大，震荡聚结的效果也越好，使得分散相液滴碰撞机会增加，即增加了分散相的絮凝速度；其次由于电磁场对分散相液滴碰撞的剪切作用，使各水滴的液膜发生破裂而聚结成大滴。对一个油包水型的水滴来说，水滴表面被乳化剂所包裹，而水滴表面的切向力又有将乳化剂表面膜“撕开”的趋势，即破坏了乳化剂膜的稳定性，因此有利于液滴的合并。液滴运动的速度越快，表面所受到的剪切力越大，表面膜也就越容易受到破坏。电磁场可以加速水滴进入连续相的聚并速度，防止海绵状乳状液的生成。处在电磁场当中的乳状液在电场和磁场联合的极化作用下，极性逐渐加强，水滴活性逐渐增加，流动阻力逐渐减小，聚结速度逐渐加快，在极短的时间内完成聚结过程，形成大粒径的水滴，同时金属离子水中溶解度增加，有利于金属离子的脱除。

油水乳化液在很短的时间通过管段时经过电场的作用，多数水珠形成聚并，由于时间短，来不及沉降分离，因此电流很小，到下游设备时能迅速沉降分离，从而降低后续设备的电耗，提高后续设备的电场强度，使难聚并的水珠进一步聚并分离，降低油中含水。

采用本实用新型的磁电破乳器用于乳化液的破乳时，先将本实用新型的磁电破乳器与变压器相连，再向其通入乳化液，经处理后，进入分离罐分离后，获得脱水原油。与已有技术方案相比，本实用新型具有以下有益效果：

与现有技术相比，本实用新型具有结构简单、体积小、能耗低、电场强度分布合理、电场和磁场同时作用、有电空间大、停留时间短、破乳效果好的优点；在90℃下，将含水10％的原油乳化液在本实用新型的磁电破乳器中停留5秒后，其含水降可低至1％；另外，本实用新型的磁电破乳器还具有金属离子脱除率高、安装使用方便、投资少等特点。

附图说明

图1是本实用新型所述的磁电破乳器的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为电极安装示意图；

图4为使用本实用新型的磁电破乳器的流程图。

图中：1-绝缘吊挂；2-电连接器；3-电极棒；4-金属电极横梁；5-带法兰的金属管段；6-金属电极；7-环形磁体。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

如图1-3所示，一种磁电破乳器，所述磁电破乳器包括带法兰的金属管段5；所述带法兰的金属管段5内设置有多个相互平行的金属电极6，所述多个金属电极6悬挂于金属电极横梁4上，金属电极横梁4通过绝缘吊挂1固定于带法兰的金属管段5顶部；所述多个金属电极6通过电极棒3与供电变压器相连；相邻电极通过电极棒3分别连接电源的不同输出端；

所述带法兰的金属管段5接地；所述多个金属电极6的外围设有环形磁体7。

所述电极棒3与供电变压器之间设有电连接器2。

所述金属电极6为圆形网状或格栅形式。

所述环形磁体7位于带法兰的金属管段5的外部或内部。所述环形磁体7为永磁体或电磁体。所述环形磁体为环形单极磁体。

所述绝缘吊挂1为聚四氟乙烯棒。

所述带法兰的金属管段5的入口段相邻金属电极6间距小于出口端相邻金属电极6间距。

所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器。

本实用新型所述的磁电破乳器的工作过程如下：

由于相邻电极连接电源的不同输出端，因此相邻电极之间电压不同，形成了电场；又因管段被磁体环绕，因此管段内形成磁场。油水乳化液进入磁电破乳器后，既受电场作用，又同时受到磁场作用。

实施例2

将含水10％密度为0.9g/cm³的原油，分别在电场、磁场和电场+磁场的试验条件下进行反复脱水试验，试验结果如表1所示：

表1

实验条件	平均脱水率(％)
		静置脱水10分钟	50
加电场30秒后静置10分钟	80
		在0.1T磁场中30秒，静置10分钟	55
在0.1T磁场中加电场30秒静置10分钟	95

通过表1可以看出，含水10％密度为0.9g/cm³的原油在电场+磁场中经处理10min后脱水率可达到95％，相比单独采用电场或磁场，脱水效果好。

在上述试验的基础上，本实用新型利用电场和磁场相结合，应用到电破乳器中，得到实施例1的磁电破乳器。

采用实施例1的磁电破乳器用于乳化液的破乳时，其处理过程如图4所示。先将本实用新型的磁电破乳器与变压器相连，再向其通入乳化液，经处理后，进入分离罐分离后，获得脱水原油。

经试验，在90℃下，含水10％的原油乳化液，经过停留时间5秒的电破乳器后(只有电场，其电场强度为800V/cm)，在分离罐中停留30分钟，含水降量低至3％；然而，在实施例1的磁电破乳器中，在磁场中(30000A/m)加电场(800V/cm)停留5秒时，其含水量降低至1％。说明本实用新型的磁电破乳器在破乳脱水方面，进一步证明了磁场的设置增强了破乳脱水效果。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (9)

1.一种磁电破乳器，其特征在于，所述磁电破乳器包括带法兰的金属管段(5)；所述带法兰的金属管段(5)内设置有多个相互平行的金属电极(6)，所述多个金属电极(6)悬挂于金属电极横梁(4)上，金属电极横梁(4)通过绝缘吊挂(1)固定于带法兰的金属管段(5)顶部；所述多个金属电极(6)通过电极棒(3)与供电变压器连接；相邻电极通过电极棒(3)分别连接电源的不同输出端；

所述带法兰的金属管段(5)接地；所述多个金属电极(6)的外围设有环形磁体(7)。

2.根据权利要求1所述的磁电破乳器，其特征在于，所述电极棒(3)与供电变压器之间设有电连接器(2)。

3.根据权利要求1或2所述的磁电破乳器，其特征在于，所述金属电极(6)为圆形网状或格栅形式。

4.根据权利要求1所述的磁电破乳器，其特征在于，所述环形磁体(7)位于带法兰的金属管段(5)的外部或内部。

5.根据权利要求1所述的磁电破乳器，其特征在于，所述环形磁体(7)为永磁体或电磁体。

6.根据权利要求1所述的磁电破乳器，其特征在于，所述环形磁体(7)为环形单极磁体。

7.根据权利要求1所述的磁电破乳器，其特征在于，所述绝缘吊挂(1)为聚四氟乙烯棒。

8.根据权利要求1所述的磁电破乳器，其特征在于，所述带法兰的金属管段(5)的入口段相邻金属电极(6)间距小于出口端相邻金属电极(6)间距。

9.根据权利要求1所述的磁电破乳器，其特征在于，所述供电变压器为单相变压器、三相变压器、脉冲变压器、交流变压器或直流变压器。