重稠原油靜電深度處理設備的製作方法

2023-09-16 01:45:45

專利名稱：重稠原油靜電深度處理設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於原油預處理技術領域，特別涉及一種用於石油化工、煉油、燃機發電等企業的重稠原油靜電深度處理設備。
背景技術：
原油被開採出來以後都含有水，這些水中都溶解有NaCl、CaCl2、MgCl2等鹽類和其它雜質。為了減輕設備的腐蝕，延長催化劑的使用壽命，滿足原油深度加工的要求，石油化工、煉油等企業都必須對原油進行預處理，將原油中的鹽類和其它雜質脫除，並且達到規定的技術指標。隨著石油化工技術的發展，石化、煉油行業對原油脫鹽脫水提出了深度脫鹽的要求。所謂深度脫鹽，就是要求未處理原油(包括重油)，經過脫鹽脫水處理後，能達到含鹽量小於1mg/L以下這個指標。美國GE公司、德國西門子公司、日本三菱公司都規定，提供給各自公司燃機的燃油，Na離子和K離子的總含量不得大於1ppm。現已公開的原油脫鹽脫水技術，無論是交流或者是交直流脫鹽脫水技術，在原油含鹽量較高，特別是在處理重稠原油的情況下，都達不到深度脫鹽的技術指標。離心式重稠原油處理設備，雖然可以達到深度脫鹽的技術要求，但由於單位時間處理量太小，遠遠不能滿足石油化工、煉油等企業的大處理量的生產要求。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種重稠原油靜電深度處理設備，以利於克服現有技術中存在的問題。該設備能強化電場對乳化液的破乳作用，提高脫鹽脫水率，達到深度脫鹽目的；同時對原油有較強的適應性，即使對重稠原油也能達到脫後Na+K≤1ppm的指標。增大含鹽汙水在靜電處理罐中的停留時間，明顯減少電脫鹽排放汙水中的帶油。既減少了油料的損失，又減輕了汙水處理設備的負荷，使處理後汙水達到國家規定的排放標準。
為此，本實用新型解決所述問題的技術方案是一種重稠原油靜電深度處理設備，它包括重稠原油輸送模塊，加熱模塊，注水模塊，破乳劑，脫金屬劑注入模塊，至少一隻以上的靜電處理罐，100％阻抗防爆升壓變壓器，高壓電柔性連接器，高壓電引入棒，水平安裝組合式電極，進油分布器，出油集合管，排水管，不停工反衝洗器，無渦流排汙器，乳化液脫除器，靜態混合器，可控混合器，在線含水分析儀、由取樣採集器、冷卻器、汙油泵、汙油箱構成的油樣採集站模塊，進油管，中央自動控制系統，其中，所述的進油分布器水平安裝在靜電處理罐內的水平中心線上，所述的組合式電極安裝在所述進油分布器的上面且用至少一隻以上的螺釘固定並接地，所述的組合式電極安裝在所述組合式電極的上方且與所述組合式電極平行，所述的100％阻抗防爆升壓變壓器，其高壓電輸出端與所述的高壓電柔性連接器相連接並通過所述的高壓電引入棒與所述的組合式電極相連接，所述的組合式電極平行地安裝在所述組合式電極的下方且與所述靜電處理罐的接地線相連接。並且，所述的靜電處理罐，可以是一種由兩隻或三隻靜電處理罐串聯運行的靜電處理罐組，所述的在線含水分析儀設置在所述最末一級靜電處理罐的出油管線上。而由取樣採集器、冷卻器、汙油泵、汙油箱構成的油樣採集站模塊與所述的中央自動控制系統之間至少通過一條信號控制線相連接。設置在所述靜電處理罐罐體外側的可控混合器是一種電動多級高效混合器。在所述的靜電處理罐，其罐體內設有其形狀為條形分布管狀的乳化液脫除器，且在分布管的水平方向上下45°的內外側位置上設有均布的鑽孔。設置在所述靜電處理罐下方的所述的無渦流排汙器包括十字筋板、頂板、排汙口，其中，所述的十字筋板其一端插入所述排汙口內且與所述靜電處理罐斷續焊連接，所述頂板水平安裝在所述靜電處理罐的罐體內。
相比現有技術，由於本重稠原油靜電深度處理設備的結構具有實質上改進，因而在實際應用中它的積極效果是十分明顯的它能強化電場對乳液的破乳作用，提高脫鹽脫水率，達到深度脫鹽目的，對原油有較強的適應性，即使對重稠原油也能達到脫後Na+K≤1ppm的指標；增大含鹽汙水在靜電處理罐中的停留時間，明顯減少電脫鹽排放汙水中的帶油，既減少了油料的損失，又減輕了汙水處理設備的負荷，使處理後的含油汙水達到國家規定的排放標準；設備中設有由取樣採集器、冷卻器、汙油泵、汙油箱構成的油樣採集站模塊，可以對各樣點進行油樣採集，並將多餘油樣存放在汙油箱內，當油位超出最高界位時，汙油泵自動啟動，將汙油送至未處理油入口，改變了原有技術旋轉採樣器不是旋轉不動，就是洩漏嚴重，汙染環境的現象；設備中設有破乳劑、脫金屬劑注入站模塊，能自動跟蹤重稠原油處理量的變化，按設定比例改變破乳劑的注入量，在保證脫鹽脫水效果的前提下，減少破乳劑的不合理注入量，降低運行成本，能同時注入脫金屬劑，脫除重稠原油中的鈣、鐵等金屬離子；設備中設有在線含水分析儀，可不間斷地對處理後重稠原油進行含水檢測，當處理後重稠原油含水≥0.3％時，發出信號進行流向切換，並同時進行聲光報警；設備中設有頑固乳化層脫除器，當靜電處理罐中形成頑固乳化層，影響電脫鹽脫水正常進行時，打開乳化層脫除器，在較短時間就能將頑固乳化層排淨，從而解決了原有技術花費很長時間，把靜電處理罐原油全部退出，才能去除頑固乳化層之累；本設備採用了無渦流排汙器，可在罐體排汙時不產生渦流。


圖1為本實用新型重稠原油靜電深度處理設備的示意圖；圖2為本實用新型重稠原油靜電深度處理設備結構示意圖；圖3為交流電脫鹽設備結構示意圖；圖4為無渦流排汙器結構示意圖。
圖中1-重稠原油輸送模塊，2-加熱模塊，3-注水模塊，4-脫金屬劑注入模塊，5-至少一隻以上的靜電處理罐，6-100％阻抗防爆升壓變壓器，7-高壓電柔性連接器，8-高壓電引入棒，9、10、11-水平安裝組合式電極，12-進油分布器，13-出油集合管，14-排水管，15-不停工反衝洗器，16-無渦流排汙器，17-乳化液脫除器，18-靜態混合器，19-可控混合器，20-在線含水分析儀，21-取樣採集器，22-冷卻器，23-汙油泵，24-汙油箱，25-進油管，26-中央自動控制系統。
具體實施方式
如圖1、圖2，本實用新型涉及一種重稠原油靜電深度處理設備，它包括重稠原油輸送模塊1，加熱模塊2，注水模塊3，破乳劑，脫金屬劑注入模塊4，至少一隻以上的靜電處理罐5，100％阻抗防爆升壓變壓器6，高壓電柔性連接器7，高壓電引入棒8，水平安裝組合式電極9，10，11，進油分布器12，出油集合管13，排水管14，不停工反衝洗器15，無渦流排汙器16，乳化液脫除器17，靜態混合器18，可控混合器19，在線含水分析儀20、由取樣採集器21、冷卻器22、汙油泵23、汙油箱24構成的油樣採集站模塊，進油管25，中央自動控制系統26，其中，所述的進油分布器12水平安裝在靜電處理罐5內的水平中心線上，所述的組合式電極10安裝在所述進油分布器12的上面且用至少一隻以上的螺釘固定並接地，所述的組合式電極9安裝在所述組合式電極10的上方且與所述組合式電極10平行，所述的100％阻抗防爆升壓變壓器6，其高壓電輸出端與所述的高壓電柔性連接器7相連接並通過所述的高壓電引入棒8與所述的組合式電極9相連接，所述的組合式電極11平行地安裝在所述組合式電極10的下方且與所述靜電處理罐5的接地線相連接。並且，所述的靜電處理罐5，可以是一種由兩隻或三隻靜電處理罐串聯運行的靜電處理罐組，所述的在線含水分析儀20設置在所述最末一級靜電處理罐的出油管線上。而由取樣採集器21、冷卻器22、汙油泵23、汙油箱24構成的油樣採集站模塊與所述的中央自動控制系統26之間至少通過一條信號控制線相連接。設置在所述靜電處理罐罐體外側的可控混合器19是一種電動多級高效混合器。所述的靜電處理罐5，其罐體內還設有其形狀為條形分布管狀的乳化液脫除器17，且在分布管的水平方向上下45°的內外側位置上設有均布的鑽孔。而設置在所述靜電處理罐5下方的所述的無渦流排汙器16包括十字筋板27、頂板28、排汙口29，其中，所述的十字筋板27其一端插入所述排汙口29內且與所述靜電處理罐5斷續焊連接，所述頂板28水平安裝在所述靜電處理罐(5)的罐體內。由於100％阻抗防爆升壓變壓器6輸出的是高壓電，且通過高壓電柔性連接器7和高壓電引入棒8，將高壓電輸送到組合式電極9上，使得組合式電極9和10之間組成一個高壓靜電強電場；而組合式電極11安裝在組合式電極10之下，與之平行並且接地，因而組合式電極11與組合式電極9形成了一個高壓靜電弱電場。在實施時，安裝在重稠原油輸送模塊1上的螺杆泵，將重稠原油輸送至加熱模塊加熱至130℃左右，然後通過注水模塊3注入新鮮水，通過破乳劑、脫重金屬劑注入模塊4注入破乳劑，如果重稠原油中含有鈣、鐵等金屬離子，還需要同時注入脫金屬劑。經過靜態混合器18，可控混合器19充分混合，再經過進油管25至進油分布器12。進油分布器12為平行於靜電處理罐5軸線的多條無縫管組合而成，長度與靜電處理罐5等長，分布管在水平方向或者在向上方向與水平線成一定夾角，鑽有若干對分布孔，開孔為不等徑不等距。從若干對分布孔噴出的油水乳化液噴出就進入了組合式電極9和10組成的高壓靜電強電場，呈層流狀向上浮動。乳化液的含鹽水滴，在電場力的作用下聚集成大水滴向下沉降，脫除含鹽水滴後的重稠原油向上浮動，經出油集合管13出靜電處理罐5。從組合式電極9和10組成的高壓靜電強電場脫除的含鹽水滴，沉降至組合式電極9和11組成的高壓靜電弱電場後，在電場力的作用下小水滴聚集成大水滴，以更快的沉降速度沉降至淨水層。與原有交流電脫鹽或者是交直流電脫鹽技術相比較，不難看出本實用新型的實質性貢獻見圖3，原有交流電脫鹽或者是交直流電脫鹽技術，均為水相進油或油相進油，油水乳化液從倒槽式進油分配器流出呈層流狀向上浮動，無論是從組合式電極9和10組成的強電場脫出的含鹽水滴，還是從組合式電極9和11組成的弱電場脫出的含鹽水滴，在向下沉降過程中，都必須克服油水乳化液向上浮動形成的阻力，才能沉降到靜電處理罐5罐底的淨水層。見圖2，本實用新型油水乳化液從進油分布器12噴流出後，就立即進入組合式電極9和10組成的強電場，在電場力的作用下，水滴聚集沉降，淨化油向上浮動，淨化油和含鹽水滴，各行其道互不幹擾，含鹽水滴向下沉降不存在原有的油水乳化液向上浮動的阻力，因而大大有利於油水分離。原有交流電脫鹽或者是交直流電脫鹽技術，含鹽水滴沉降速度為Wc，油水乳化液上升速度為Ws，當Wc＞Ws時，含鹽水滴才能克服油水乳化液上升阻力，緩慢沉降到靜電處理罐5罐底的淨水層。一些含鹽毛細水微滴，其沉降速度Wc小於Ws，因此必然被油水乳化液攜帶上浮進入淨油層，進而被帶出靜電處理罐5外。原油中的含鹽一般溶解於水中，所以處理後的重稠原油水滴不能基本脫盡，就不可能達到深度脫鹽的目的。本實用新型油水分離，水滴聚結沉降過程中，不存在著油水乳化液上升而產生的阻力問題，因此，即使是含鹽毛細水微滴也能沉降罐底，從而保證達到深度脫鹽的要求。電場可以對油包水型乳化液有破乳作用。本實用新型油水乳化液從進油分布器12噴出後，就直接進入組合式電極9和10組成的高壓靜電強電場內，強化了電場對油水乳化液的破乳作用。由於本實用新型提高了油水乳化液在靜電處理罐5內的進油高度，使含鹽水滴在靜電處理罐內的停留時間增加了一倍，帶入水層的微小油滴可聚結浮升回到油層，明顯較少了排放汙水中的帶油。既減少了油料的損失，又減輕了汙水處理設備的負荷，使處理後的含油汙水達到國家規定的排放標準。無論是靜電式還是離心式原油脫鹽工藝，採用的均是將原油中注入新鮮水和破乳劑，使原油中的鹽份溶於水中，然後將含鹽水再脫除的工藝。因此，原油能否和注入的新鮮水以及破乳劑充分的混合，從而保證原油中能溶於水的鹽份能全部溶於水中，再將水份從原油中脫淨，這是深度脫鹽的重要因素之一。特別是隨著原油的重質化，要達到深度脫鹽的目的，原油和新鮮水以及破乳劑的有效混合，顯得尤為重要。現有技術採用的混合方法，一般是靜態混合器和V型球閥組合混合的方法。靜態混合器主要是通過混合器內葉片對流體進行多次切割達到混合效果。V型球閥是通過調節球閥的開度大小，使液體形成高速流動達到一種湍流狀態來實現混合的。這種混合方法，對於輕質低粘度原油和無深度脫鹽要求的原油預處理還是可以滿足要求的。但對於有深度脫鹽要求，特別是對重稠原油預處理，不但要求有著非常高的差壓，增加輸送動力，而且效果也很不理想。本實用新型在進油管25中安裝了可控混合器19，該混合器為電動多級高效混合器。電動多級高效混合器它主要由變頻電機、攪拌軸、混合罐、螺旋型攪拌漿等組成。它的主要優點是，它能適應各種原油包括重稠原油、破乳劑和原油之間的混合要求，混合無死角，混合強度可通過變頻電機進行無級調節，保證既不混合過度，又不混合不足，從而達到深度脫鹽的要求。原有技術採集油樣使用的設備是旋轉採樣器和冷卻器。旋轉採樣器採用填料函密封形式，密封不可靠經常漏油，密封太緊又旋轉不動，從冷卻器出口採集油樣，沒有汙油箱集油，多餘油料灑在地上汙染環境。本實用新型採用由取樣採集器21、冷卻器22、汙油泵23、汙油箱24等組成的油樣採集站模塊，每個採樣點在採集站模塊上都有獨立閥門控制。採樣後多餘剩油滴落在汙油箱內，當汙油達到汙油箱最高液位時，汙油泵自動啟動，將汙油送往未處理油入口。
本實用新型採用PLC中央自動控制系統26對全部設備實行自動控制運行。設定程序對所有設備進行順序啟動和停止的操作。對所有控制迴路進行集中控制，在操作站上設定某些重要操作參數的上限和下限值，當測量值超過上下限時，發出聲光報警，並自動進行調整。在操作站上可對所有需要的數據進行保存並作成歷史趨勢圖，可以對操作記錄進行自動列印。在操作站上預留對外通訊接口，實現數據的遠程輸送。
本實用新型重稠原油靜電深度處理設備中設有頑固乳化層脫除器17，當靜電處理罐中形成頑固乳化層，影響電脫鹽脫水正常進行時，打開乳化層脫除器，在較短時間就能將頑固乳化層排淨。從而解決了原有技術花費很長時間，把靜電處理罐原油全部退出，才能去除頑固乳化層之累。
權利要求1.一種重稠原油靜電深度處理設備，它包括重稠原油輸送模塊(1)，加熱模塊(2)，注水模塊(3)，破乳劑，脫金屬劑注入模塊(4)，至少一隻以上的靜電處理罐(5)，100％阻抗防爆升壓變壓器(6)，高壓電柔性連接器(7)，高壓電引入棒(8)，水平安裝組合式電極(9)，(10)，(11)，進油分布器(12)，出油集合管(13)，排水管(14)，不停工反衝洗器(15)，無渦流排汙器(16)，乳化液脫除器(17)，靜態混合器(18)，可控混合器(19)，在線含水分析儀(20)、由取樣採集器(21)、冷卻器(22)、汙油泵(23)、汙油箱(24)構成的油樣採集站模塊，進油管(25)，中央自動控制系統(26)，其特徵在於，所述的進油分布器(12)水平安裝在靜電處理罐(5)內的水平中心線上，所述的組合式電極(10)安裝在所述進油分布器(12)的上面且用至少一隻以上的螺釘固定並接地，所述的組合式電極(9)安裝在所述組合式電極(10)的上方且與所述組合式電極(10)平行，所述的100％阻抗防爆升壓變壓器(6)，其高壓電輸出端與所述的高壓電柔性連接器(7)相連接並通過所述的高壓電引入棒(8)與所述的組合式電極(9)相連接，所述的組合式電極(11)平行地安裝在所述組合式電極(10)的下方且與所述靜電處理罐(5)的接地線相連接。
2.根據權利要求1所述的重稠原油靜電深度處理設備，其特徵在於，所述的靜電處理罐(5)，是一種由兩隻或三隻靜電處理罐串聯運行的靜電處理罐組，所述的在線含水分析儀(20)設置在所述最末一級靜電處理罐的出油管線上。
3.根據權利要求1所述的重稠原油靜電深度處理設備，其特徵在於，由取樣採集器(21)、冷卻器(22)、汙油泵(23)、汙油箱(24)構成的油樣採集站模塊與所述的中央自動控制系統(26)之間至少通過一條信號控制線相連接。
4.根據權利要求1所述的重稠原油靜電深度處理設備，其特徵在於，所述的可控混合器(19)是一種電動多級高效混合器。
5.根據權利要求1所述的重稠原油靜電深度處理設備，其特徵在於，所述的靜電處理罐(5)，其罐體內設有其形狀為條形分布管狀的乳化液脫除器(17)，且在分布管的水平方向上下45°的內外側位置上設有均布的鑽孔。
6.根據權利要求1所述的重稠原油靜電深度處理設備，其特徵在於，所述的無渦流排汙器(16)包括十字筋板(27)、頂板(28)、排汙口(29)，其中，所述的十字筋板(27)其一端插入所述排汙口(29)內且與所述靜電處理罐(5)斷續焊連接，所述頂板(28)水平安裝在所述靜電處理罐(5)的罐體內。
專利摘要一種重稠原油靜電深度處理設備，它包括至少一隻以上的靜電處理罐，100％阻抗防爆升壓變壓器，高壓電柔性連接器，高壓電引入棒，水平安裝組合式電極，進油分布器等部件，其中，所述的進油分布器水平安裝在靜電處理罐內的水平中心線上，所述的組合式電極安裝在所述進油分布器的上面且用至少一隻以上的螺釘固定並接地，所述的組合式電極安裝在所述組合式電極的上方且與所述組合式電極平行，所述的100％阻抗防爆升壓變壓器，其高壓電輸出端與所述的高壓電柔性連接器相連接並通過所述的高壓電引入棒與所述的組合式電極相連接，所述的組合式電極平行地安裝在所述組合式電極的下方且與所述靜電處理罐的接地線相連接。
文檔編號C10G32/00GK2851265SQ20052011264
公開日2006年12月27日 申請日期2005年7月7日 優先權日2005年7月7日
發明者蔣長勝, 孫雲 申請人:鎮江金門實業有限公司