RU2167692C1 - Method of dehydration of water-and-oil emulsion - Google Patents

Method of dehydration of water-and-oil emulsion Download PDF

Info

Publication number
RU2167692C1
RU2167692C1 RU2000117509A RU2000117509A RU2167692C1 RU 2167692 C1 RU2167692 C1 RU 2167692C1 RU 2000117509 A RU2000117509 A RU 2000117509A RU 2000117509 A RU2000117509 A RU 2000117509A RU 2167692 C1 RU2167692 C1 RU 2167692C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
pulse
duration
dehydration
electric field
Prior art date
Application number
RU2000117509A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.С. Генкин
Е.Я. Лапига
Г.З. Мирзабекян
Ю.В. Пушнин
А.В. Семенов
З.Т. Тениешвили
Original Assignee
Ооо "Нпф Эитэк"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо "Нпф Эитэк" filed Critical Ооо "Нпф Эитэк"
Priority to RU2000117509A priority Critical patent/RU2167692C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2167692C1 publication Critical patent/RU2167692C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: dehydration of oil by treatment of oil in alternating electrical field both at oil fields and at oil refining plants. SUBSTANCE: use is made of alternating electrical field at period T; intensity of electrical field in half-cycle is formed as pulse whose duration if lesser than half-cycle. Duration of leading edge of intensity pulse is formed between 2•10-5 and 5•10-4 s at pulse amplitude of 0.5-1 kV/cm. Duration of pulse may be changed depending on oil conductivity so that magnitude of intensity is constant with 0.2-0.4 kV/cm at definite load current. EFFECT: enhanced efficiency without impairing degree of dehydration and throughput. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области разделения жидкостей, а именно к способам обезвоживания нефти путем обработки ее в электрическом поле. В настоящее время существуют различные способы обезвоживания водонефтяной эмульсии путем ее обработки в электрическом поле. The invention relates to the field of separation of liquids, and in particular to methods of dehydration of oil by processing it in an electric field. Currently, there are various ways to dehydrate a water-oil emulsion by treating it in an electric field.

Так из патента Франции N 2697443 М.кл. B 01 D 17/06, опубл. 05.11.92 [1] известен способ обезвоживания водонефтяной эмульсии путем ее пропуска по винтовому каналу с одновременной обработкой эмульсии в постоянном импульсном электрическом поле, создаваемым между электродами. По этому же патенту возможен вариант подачи на электроды знакопеременного синусоидального напряжения. So from the patent of France N 2697443 M.cl. B 01 D 17/06, publ. 11/05/92 [1] there is a known method of dehydration of an oil-water emulsion by passing it through a helical channel with simultaneous processing of the emulsion in a constant pulsed electric field created between the electrodes. According to the same patent, it is possible to supply an alternating sinusoidal voltage to the electrodes.

Недостатком этого способа являются большие затраты электроэнергии, идущей на обеспечение процесса обезвоживания. The disadvantage of this method is the high cost of electricity going to ensure the dehydration process.

Известен также аналогичный способ обезвоживания водонефтяной эмульсии путем ее обработки в знакопеременном электрическом поле синусоидальной формы (см. , например, патент США N 5468385, М.кл. B 01 D 17/06, опубл. 21.11.95) [2]. There is also a similar method for dehydration of an oil-water emulsion by processing it in an alternating electric field of a sinusoidal shape (see, for example, US patent N 5468385, Mcl B 01 D 17/06, publ. 21.11.95) [2].

Данный способ также обладает рядом недостатков. Как показали исследования, при сближении поляризованных капель в электрическом поле из-за проводимости нефти имеет место нейтрализация поляризационных зарядов капель с постоянной времени порядка τ = (1-5)•10-4c, которая много меньше полупериода колебаний электрического поля (0,5Т = 0,01 с). Это приводит к тому, что электрическое поле обеспечивает эффективное сближение капель только до расстояний порядка 0,1 радиуса. При дальнейшем сближении капель перераспределение зарядов обуславливает резкое уменьшение силы притяжения и эффективность процесса обезвоживания резко снижается. Для поддержания эффективности данного процесса действующее значение напряженности должно лежать в пределах (0,5-1) кВ/см, а это в свою очередь требует повышенных энергозатрат.This method also has several disadvantages. Studies have shown that when polarized droplets approach each other in an electric field due to the conductivity of the oil, the polarization charges of the drops are neutralized with a time constant of the order of τ = (1-5) • 10 -4 s, which is much less than the half-period of the electric field oscillations (0.5T = 0.01 s). This leads to the fact that the electric field provides an effective approach of droplets only to distances of the order of 0.1 radius. With a further approach of the droplets, the redistribution of charges causes a sharp decrease in the force of attraction and the efficiency of the dehydration process decreases sharply. To maintain the effectiveness of this process, the effective value of the tension should lie within (0.5-1) kV / cm, and this, in turn, requires increased energy consumption.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обезвоживания нефти путем ее обработки в знакопеременном электрическом поле с периодом Т, где напряженность электрического поля в полупериоде формируют в виде импульса различной длительности, в том числе и с длительностью меньше 0,5Т, что позволяет экономить энергозатраты при осуществлении способа. Этот способ описан в заявке ФРГ N 1642867 М.кл. В 01 D 17/06, 31.05.72 [3]. The closest in technical essence and the achieved result is a method of oil dehydration by processing it in an alternating electric field with a period T, where the electric field in the half-cycle is formed in the form of a pulse of various durations, including those with a duration of less than 0.5T, which allows saving energy consumption in the implementation of the method. This method is described in the application of Germany N 1642867 M.cl. B 01 D 17/06, 05/31/72 [3].

Однако данный способ тоже не лишен ряда существенных недостатков, поскольку он предполагает практически мгновенное увеличение напряженности электрического поля от нуля до номинального значения, т.е. длительность переднего фронта импульса τф напряженности предполагается равной нулю, что практически не осуществимо. При формировании импульсов с длительностью фронта, приближающейся к нулю, резко удорожается стоимость аппаратуры, реализующей данный метод.However, this method is also not without a number of significant drawbacks, since it involves an almost instantaneous increase in the electric field from zero to a nominal value, i.e. the duration of the leading edge of the pulse τ f tension is assumed to be zero, which is practically not feasible. When forming pulses with a front duration approaching zero, the cost of equipment that implements this method is sharply increased.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности процесса обезвоживания нефти при одновременном снижении его энергоемкости с учетом физических характеристик обезвоживаемой нефти. The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of the oil dehydration process while reducing its energy intensity, taking into account the physical characteristics of the dehydrated oil.

Технический результат, который может быть получен при использовании настоящего изобретения, заключается в кратном снижении расхода электроэнергии по сравнению с применяемыми в настоящее время способами обезвоживания нефти в электрическом поле. При этом не ухудшаются остальные показатели процесса - степень обезвоживания и производительность, а сам процесс позволяет подбирать режимные параметры способа с учетом физических свойств обезвоживаемой нефти. The technical result that can be obtained by using the present invention is to reduce energy consumption by a factor of several in comparison with currently used methods for dehydrating oil in an electric field. At the same time, the remaining process indicators — the degree of dehydration and productivity — do not deteriorate, and the process itself allows you to select the process parameters of the method taking into account the physical properties of the dehydrated oil.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе обезвоживания нефти путем ее обработки в знакопеременном электрическом поле с периодом Т, где напряженность электрического поля в полупериоде формируют в виде импульса с длительностью меньше 0,5Т, длительность переднего фронта импульса напряженности τф формируют в пределах от 2•10-5 до 5•10-4 с при амплитуде импульса, лежащей в пределах (0,5-1) кВ/см. Здесь верхний предел определяется типичной для нефти постоянной времени τ нейтрализации поляризационного заряда сближающихся капель, а нижний предел определяется тем, что при τф < 2•10-5 не происходит повышения эффективности слияния капель, но удорожается аппаратура, необходимая для реализации способа. В соответствии с нижеприведенными экспериментальными данными предпочтительно изменять длительность импульса в зависимости от электропроводимости нефти, при этом действующее значение напряженности при изменении нагрузки устанавливают постоянным в пределах (0,2-0,4) кВ/см при токе нагрузки Iн меньше или равном допускаемому значению Iдоп = (0,5-0,9) Imax, где Imax предельно допустимый ток для выбранного источника.The problem is solved due to the fact that in the method of oil dehydration by processing it in an alternating electric field with a period T, where the electric field in the half-cycle is formed in the form of a pulse with a duration of less than 0.5 T, the duration of the leading edge of the pulse of intensity τ f is formed within from 2 • 10 -5 to 5 • 10 -4 s with a pulse amplitude lying in the range of (0.5-1) kV / cm. Here, the upper limit is determined by the time constant τ, typical of oil, of neutralizing the polarization charge of converging droplets, and the lower limit is determined by the fact that when τ f <2 • 10 -5 , the droplet fusion efficiency does not increase, but the equipment needed to implement the method becomes more expensive. In accordance with the following experimental data, it is preferable to change the pulse duration depending on the electrical conductivity of the oil, while the actual value of the voltage when the load changes is set constant within (0.2-0.4) kV / cm at a load current I n less than or equal to the permissible value I add = (0.5-0.9) I max , where I max is the maximum permissible current for the selected source.

В случаях, когда для поддержания действующей напряженности в пределах (0,2- 0,4) кВ/см требуется ток нагрузки Iн, превышающий допустимое значение Iдоп, целесообразно после двух полупериодов с напряженностью электрического поля в виде импульса формировать участок с напряженностью электрического поля, равной нулю, и с длительностью, равной целому числу полупериодов.In cases where to maintain the current tension within (0.2-0.4) kV / cm, a load current I n is required that exceeds the permissible value I add , it is advisable, after two half-periods with electric field strength, to form a section with electric intensity in the form of a pulse field equal to zero, and with a duration equal to an integer number of half-periods.

Изобретение поясняется четырьмя фигурами, где на фиг. 1 представлена общая схема осуществления способа, на фиг. 2 и фиг. 3 показаны различные характеристики напряженности импульсного поля, а на фиг.4 представлена характеристика регулирования тока нагрузки в зависимости от действующего значения тока и допускаемого тока нагрузки источника. The invention is illustrated by four figures, where in FIG. 1 presents a general diagram of the implementation of the method, FIG. 2 and FIG. 3 shows various characteristics of the pulsed field strength, and FIG. 4 shows the characteristic of controlling the load current depending on the effective current value and the allowable load current of the source.

Указанный способ может быть реализован в промышленном двухэлектродном электродегидраторе путем подачи на нижний и верхний электроды в противофазе импульсного знакопеременного напряжения. The specified method can be implemented in an industrial two-electrode electrodehydrator by applying alternating pulsed alternating voltage to the lower and upper electrodes.

Способ осуществляется следующим образом. В емкость 1 подается водонефтяная эмульсия. Внутри емкости 1 размещены электроды 2 и 3, на которые подается импульсное переменное напряжение U. Как и в известном из [3] способе, обработку эмульсии производят в знакопеременном импульсном поле. Однако длительность переднего фронта импульса τф, должна быть соизмерима с τ, т.е. не должна превосходить 5•10-4 с, а амплитуда импульса напряженности оставаться на уровне (0,5-1) кВ/см, как это показано на фиг.2.The method is as follows. A water-oil emulsion is supplied to the tank 1. Electrodes 2 and 3 are placed inside the container 1, to which a pulse alternating voltage U is applied. As in the method known from [3], the emulsion is processed in an alternating pulse field. However, the duration of the leading edge of the pulse τ f should be commensurate with τ, i.e. should not exceed 5 • 10 -4 s, and the amplitude of the pulse of tension to remain at the level of (0.5-1) kV / cm, as shown in figure 2.

Экспериментально установлено, что при указанных параметрах усиливается эффект воздействия электрического поля на процесс укрупнения капель воды из-за того, что за время τ не происходит существенного перераспределения поляризационных зарядов капель. Кроме того, для обеспечения той же эффективности процесса обезвоживания, как при использовании синусоидального изменения напряженности электрического поля, длительность импульса τ может быть выбрана меньшей, чем длительность полупериода 0,5Т, что позволяет резко снизить энергозатраты на процесс дегидрации. It was experimentally established that, at the indicated parameters, the effect of the electric field on the process of enlargement of water droplets is enhanced due to the fact that during time τ there is no significant redistribution of the polarization charges of the droplets. In addition, to ensure the same efficiency of the dehydration process as when using a sinusoidal change in the electric field strength, the pulse duration τ can be chosen shorter than the half-period duration of 0.5 T, which can drastically reduce energy consumption for the dehydration process.

Экспериментальные исследования показали, что при использовании импульсного напряжения с τф < 5•10-4 с и амплитудой E=(0,5-1) кВ/см оптимальное действующее значение напряженности поля находится в пределах (0,2-0,4) кВ/см. Оптимальное действующее значение напряженности поля можно поддерживать, меняя длительность импульсов τ.
Поэтому следует управление длительностями импульсов τ, осуществлять таким образом, чтобы действующее значение напряженности Eд при изменении нагрузки оставалось постоянным, на уровне (0,2-0,4) кВ/см, пока действующее значение тока нагрузки Iн не достигает значения Iдоп =(0,5-0,9) Imax, где Imax - предельно допустимый ток, определяемый мощностью источника. При дальнейшем увеличении нагрузки поддерживается равенство Iн = Iдоп, как это показано на фиг. 3.
Experimental studies have shown that when using a pulsed voltage with τ f <5 • 10 -4 s and an amplitude E = (0.5-1) kV / cm, the optimal effective value of the field strength is in the range (0.2-0.4) kV / cm. The optimal effective value of the field strength can be maintained by varying the pulse duration τ.
Therefore, it is necessary to control the pulse durations τ, so that the effective value of the voltage E d remains constant when the load changes, at the level of (0.2-0.4) kV / cm, while the actual value of the load current I n does not reach the value I extra = (0.5-0.9) I max , where I max is the maximum permissible current, determined by the power of the source. With a further increase in the load, the equality I n = I add is maintained, as shown in FIG. 3.

При высокой проводимости нефти и ограниченной мощности источника питания иногда не удается при предельно допустимом токе нагрузки обеспечить необходимую для ведения процесса амплитуду импульса. Для преодоления этого затруднения возможно после двух полупериодов с напряженностью электрического поля в виде импульса формировать участок с нулевой напряженностью электрического поля и с длительностью, равной целому числу полупериодов, как это показано на фиг.4. With high oil conductivity and limited power supply, sometimes it is not possible at the maximum permissible load current to provide the pulse amplitude necessary for the process. To overcome this difficulty, it is possible, after two half-cycles with an electric field strength in the form of a pulse, to form a section with zero electric field strength and with a duration equal to an integer number of half-periods, as shown in Fig. 4.

В качестве примера осуществления способа можно привести использование дегидратора с источником мощностью P = 25 кВА. Допускаемый для данного источника ток Iдоп составляет 0,8 Imax и равен 1,4 ампера. При подаче на электроды импульсного напряжения, соответствующего действующему напряжению Uдейств, равному 4-7 кВ, расход электроэнергии по сравнению с использованием синусоидального напряжения сокращается в 3 и более раз при обеспечении той же степени обезвоживания нефти.As an example of the method, the use of a dehydrator with a source of power P = 25 kVA can be given. Allowed for this source current I add is 0.8 I max and equal to 1.4 amperes. When applying to the electrodes a pulse voltage corresponding to an effective voltage U acting equal to 4-7 kV, the energy consumption compared with the use of a sinusoidal voltage is reduced by 3 or more times while ensuring the same degree of oil dehydration.

Claims (3)

1. Способ обезвоживания нефти путем ее обработки в знакопеременном электрическом поле с периодом Т, где напряженность электрического поля в полупериоде формируют в виде импульса с длительностью меньше 0,5Т, отличающийся тем, что длительность переднего фронта импульса напряженности формируют в пределах 2 • 10-5 - 5 • 10-4 с при амплитуде импульса, лежащей в пределах (0,5 - 1) кВ/см.1. The method of dehydration of oil by processing it in an alternating electric field with a period T, where the electric field in the half-cycle is formed in the form of a pulse with a duration of less than 0.5 T, characterized in that the duration of the leading edge of the voltage pulse is formed within 2 • 10 -5 - 5 • 10 -4 s with a pulse amplitude lying in the range of (0.5 - 1) kV / cm. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность импульса изменяют в зависимости от электропроводимости нефти, чтобы действующее значение напряженности было постоянным в пределах (0,2 - 0,4) кВ/см при токе нагрузки Iн меньшем или равном допускаемому значению Iдоп = (0,5 - 0,9) • Imax, где Imax - предельно допустимый ток для выбранного источника.2. The method according to claim 1, characterized in that the pulse duration is changed depending on the electrical conductivity of the oil, so that the effective value of the tension is constant within (0.2 - 0.4) kV / cm at a load current I n less than or equal to the permissible the value of I add = (0.5 - 0.9) • I max , where I max is the maximum permissible current for the selected source. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в зависимости от электропроводности нефти между двумя парами импульсов формируется участок с напряженностью электрического поля, равной нулю, и с длительностью, равной целому числу полупериодов. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that depending on the electrical conductivity of the oil between two pairs of pulses, a section is formed with an electric field strength of zero, and with a duration equal to an integer number of half-periods.
RU2000117509A 2000-07-05 2000-07-05 Method of dehydration of water-and-oil emulsion RU2167692C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000117509A RU2167692C1 (en) 2000-07-05 2000-07-05 Method of dehydration of water-and-oil emulsion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000117509A RU2167692C1 (en) 2000-07-05 2000-07-05 Method of dehydration of water-and-oil emulsion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2167692C1 true RU2167692C1 (en) 2001-05-27

Family

ID=20237242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000117509A RU2167692C1 (en) 2000-07-05 2000-07-05 Method of dehydration of water-and-oil emulsion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167692C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694550C1 (en) * 2019-03-11 2019-07-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of oil dehydration and desalination

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2694550C1 (en) * 2019-03-11 2019-07-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of oil dehydration and desalination

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vivacqua et al. Electrocoalescence of water drop trains in oil under constant and pulsatile electric fields
US7351320B2 (en) Multiple frequency electrostatic coalescence
US7758738B2 (en) Separating multiple components of a stream
CN107118794B (en) A kind of crude oil electric dewatering device and method of DC stacked ac pulse-type electric field
RU2167692C1 (en) Method of dehydration of water-and-oil emulsion
US4049535A (en) Electrical treater with a.c-d.c. electrical fields
RU200177U1 (en) STAND ELECTRODEHYDRATOR
JPS6361996B2 (en)
CN1188199C (en) High-frequency and high-pressure oil and water separating method and devices
RU2706316C1 (en) Magnetoelectric dehydrator
RU2174857C2 (en) Hydrocarbon liquid dehydration method
CN212367154U (en) Variable-frequency pulse power supply for electric desalting
CN116676102A (en) Intelligent high-frequency electric desalting device and application method thereof
SU1095929A1 (en) System of electrodes in electric dehydrator
RU2741855C1 (en) Electric dehydrator
SU275282A1 (en) Method of controlling the process of dehydration and desalting of oil in electric dehydrators
Khazieva et al. Selection of the optimum device parameters for constant magnetic field generation
SU1353802A1 (en) Method of breaking emulsions of &#34;water in oil&#34; type
KR20000023771A (en) Electrostatic coalescence
SU1189472A1 (en) Method of heat-transfer and evaporation of nonpolar liquids
WO2006043819A1 (en) Method and device for inducing coalescence in emulsions to facilitate subsequent removal of water from the emulsion
CN201490898U (en) Adjustable optimized waveform-based double-frequency high-voltage pulse type crude oil dewatering power supply
SU1570742A1 (en) Method of electroosmotic dewatering
US3736492A (en) Film treating method
SU78510A1 (en) Electro-dehydration method of oil using two coaxial cylindrical electrodes