一種高效率電脫鹽脫水設備及應用的製作方法
2023-06-05 05:36:46 4
一種高效率電脫鹽脫水設備及應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高效率電脫鹽脫水設備及應用，主要包括電脫鹽罐體、垂直電極板、U型導流槽、聚結波紋板。電脫鹽脫水罐垂直電極板為高壓直流電場，垂直電極板的下端與油水界面形成低壓交流電場。原油與水混合後形成乳狀液，從油水界面下方進入電脫鹽脫水罐。在高壓直流電場和低壓交流電場間，聚結波紋板提供了較高的水滴聚結面積，由於電泳和震蕩的作用，在聚結板上聚結較大的水滴向下運動，滴落到U型導流槽內。U型導流槽具有靜電屏蔽功能，其內部電場強度為零，較大的水滴不會發生電分散。在傾斜的U型導流槽內，較大水滴會被引流至低壓交流電場的中下部，快速沉降進入水層。
【專利說明】一種高效率電脫鹽脫水設備及應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電脫鹽脫水設備及應用，特別是在電脫鹽脫水裝置中提高脫水效率的設備及應用，屬於石油化工領域。
【背景技術】
[0002]原油電脫鹽脫水裝置是原油加工必須經過的第一道工序。隨著國內外原油的深度開採和三次採油技術的廣泛應用，以及高酸高硫原油數量的不斷增加，煉油廠加工原油的劣質化趨勢明顯。由於劣質稠油高酸、密度大、易乳化等特點，常常會引起電脫鹽脫水裝置運行波動，電耗增加，電脫鹽脫水後原油含鹽含水不能達標。
[0003]電脫鹽脫水設備有三種基本的電場類型，分別是直流電場、交流電場和交直流電場。其中直流電場脫水效率高，適用於電導率較低的原油脫水，交流電場適用於處理高含水原油，而交直流電場則具有二者的優點，在煉油廠廣泛應用。交直流電場中水滴的聚結一般為電泳聚結、偶極聚結和震蕩聚結。在電場的作用下，帶電水滴會向相反極性電極方向移動，發生電泳現象。並在泳動的過程中相互碰撞聚結形成較大水滴，實現油水分離，這就是電泳聚結。偶極聚結指電場使水滴偶極化，水滴兩端感應產生相反電荷，在電場引力的作用下，水滴變長，相鄰水滴間臨近一端帶相反電荷存在靜電引力，會相互吸引而發生偶極聚結。震蕩聚結一般發生在交流電場中，由於採用交變電流，水滴被反覆偶極震蕩，油水界面膜強度減弱， 相鄰水滴相反極性端相互吸引、碰撞，聚結增大。
[0004]在電場中，水滴間的聚結力與電場強度的平方成正比，所以提高電場強度，可以提高水滴間的聚結力，有利於電脫鹽脫水。但是電場強度超過一定範圍後，繼續提高電場強度，在促進小水滴聚結的同時電分散效應也逐漸增加。發生電分散時，水滴的臨界直徑與電場強度的平方成正比。因此將聚結增大的水滴及時引出電場，才能提高電脫鹽脫水的效率。
[0005]CN200910064169.2、CN201010144887.3描述了原油電脫鹽脫水方法，主要採用脈衝電場，分別輔以超聲波或微波破乳，可以實現節電的目的，仍然無法避免電分散，且超聲波或微波破乳對原料的適應性較差。
[0006]US6860979B2提供了兩種頻率電場結合脫鹽的方法。將F1、F2兩種頻率電場結合，用F2頻率電場調整Fl頻率電場的強度，在這樣電場條件下水滴聚結效果較好。該方法的電路設計複雜，成本較高。
【發明內容】
[0007]針對現有技術的不足，本發明提供一種高效率電脫鹽脫水設備及應用，可以進一步提高電脫鹽脫水的分離效率，減少電分散。
[0008]本發明一種高效率電脫鹽脫水設備，主要包括電脫鹽罐體、垂直電極板、U型導流槽、聚結波紋板；垂直電極板設置在電脫鹽罐體內油水界面之上，聚結波紋板設置在垂直電極板之間，聚結波紋板下端套裝在U型導流槽的U型開口中。
[0009]本發明中聚結波紋板採用V形或U形波紋結構，使用絕緣材料製作，優選表面具有親水性或塗覆親水性材料。波峰波谷間的高度差為5~50mm，優選為5~25mm。相鄰波峰或波谷之間的垂直距離為8~80mm，優選為8~40mm。波紋板壁厚1~5mm。聚結波紋板優選為平行四邊形，聚結波紋板的板面與水平面成75°~90°的夾角，優選垂直於水平面。聚結波紋板的下端與水平面的夾角即U型導流槽與水平面的夾角為20~80°，優選為30 ~60°。
[0010]本發明中U型導流槽為側面開口的截面為圓形、橢圓形、菱形、多邊形等管狀結構，採用金屬導電材料製作，或者採用絕緣材料製作。當採用絕緣材料製作時，在導流槽壁應襯有金屬網，以起到靜電屏蔽的作用。當採用金屬導電材料製作時，優選表面覆蓋絕緣材料。在選擇截面有長短軸管狀結構的情況下，U型導流槽的側面開口設置在長軸的一端。U型導流槽壁厚1~5mm，U型導流槽寬度20~100mm，優選為30~80mm。側面開口寬度略大于波紋板波峰波谷間的高度差，使波紋板的下端可以嵌入U型導流槽內。
[0011]本發明中U型導流槽安裝時與水平夾角為20~80°，優選為30~60°，開口一側向上，以安裝聚結波紋板。多個開口向上的U型導流槽平行排列，平行排列的U型導流槽垂直間距為50~200mm,優選為50~100mm。
[0012]本發明中U型導流槽之間設置聚結波紋板，聚結波紋板的V形或U形槽方向優選垂直於水平面，板面一般與水平面呈75~90°夾角，聚結波紋板下端通過U型導流槽開口嵌入U型導流槽內。同一平面上並列設置的多個U型導流槽和聚結波紋板可以組裝形成聚結導流板，組裝聚結波紋板的數量根據電脫鹽脫水罐的規模確定，每兩個垂直電極板間設置2~15個聚結導流板，優選設置3~5個。安裝時聚結導流板上端略高於垂直電極板上端，聚結導流板下端設置在油水界面上50~800mm,優選為80~480mm。
[0013]本發明中電脫鹽脫水設備中，涉及進料口、出料口、電路設置等採用本領域常規方案設計。
[0014]本發明中電脫鹽脫水設備用於原油的電脫鹽脫水操作中。
[0015]本發明中電脫鹽脫水罐垂直電極板為高壓直流電場，直流電場強度一般為600~2000V/cm，垂直電極板的下端與油水界面形成低壓交流電場。原油與水混合後形成乳狀液，從油水界面下方進入電脫鹽脫水罐。在高壓直流電場和低壓交流電場間，聚結波紋板提供了較高的水滴聚結面積，由於電泳和震蕩的作用，在聚結板上聚結較大的水滴向下運動，滴落到U型導流槽內。U型導流槽具有靜電屏蔽功能，其內部電場強度為零，較大的水滴不會發生電分散。在傾斜的U型導流槽內，較大水滴會被引流至低壓交流電場的中下部，快速沉降進入水層。
[0016]本發明的優點是:
1、V型或U型聚結波紋板的引入增加了水滴的聚結面積，可以減少原油的停留時間，提高電脫鹽脫水裝置的處理量。
[0017]2、利用U型導流槽內靜電屏蔽的原理，能夠將已經聚結較大的水滴及時導入交流低壓電場，快速沉降進入水層，避免再次受到高壓電場的影響，分裂成較小水滴。
[0018]3、垂直分布的聚結導流板將電脫鹽脫水罐均勻分割成較小的空間，減少了流體的反混。避免了擾流或亂流對油水界面穩定的影響。
[0019]4、本發明中的設備安裝方便，體積小巧，空間利用率高，不破壞現有電脫鹽脫水裝置結構。只需要做簡單的改動即可實現，改造費用很低。【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明電脫鹽脫水結構示意圖；
圖2是本發明聚結導流板的局部截面示意圖；
其中:1-電脫鹽脫水罐體，2-垂直電極板，3-U型導流槽，4-V型或U型聚結波紋板，5-油水界面。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明一種電脫鹽脫水設備及應用予以進一步說明。
[0022]如圖1所示，電脫鹽脫水罐垂直電極板2間形成高壓直流電場，垂直電極板2的下端與油水界面5形成低壓交流電場。原油與水混合後形成乳狀液，從油水界面5下方進入電脫鹽脫水罐。在高壓直流電場和低壓交流電場間，聚結波紋板4提供了較高的水滴聚結面積，由於電泳和偶極震蕩的作用，在聚結板4上聚結較大的水滴向下運動，滴落到U型導流槽3內。U型導流槽3具有靜電屏蔽功能，其內部電場強度為零，較大的水滴不會發生電分散。在傾斜的U型導流槽3內，較大水滴會被引流至低壓交流電場的中下部，快速沉降進入水層。
[0023]為進一步說明本發明的方案，列舉以下實施例:
實施例
[0024]如圖 1所示，本實施例中，電脫鹽脫水罐垂直電極板2間形成高壓直流電場，垂直電極板2的下端與油水界面5形成低壓交流電場。原油與水混合後形成乳狀液，從油水界面5下方進入電脫鹽脫水罐。V型聚結波紋板4波峰波谷間的高度差為10mm，相鄰波峰或波谷之間的垂直距離為20mm，波紋板壁厚2mm。U型導流槽3採用側面開口的截面為橢圓形金屬管制作，壁厚5mm,短軸寬度30mm,側面開口寬度為15 mm, U型導流槽表面覆蓋塑料絕緣材料。
[0025]U型導流槽3安裝時與水平面夾角為60°，平行排列的U型導流槽3垂直間距為50_。V型聚結波紋板4設置在平行排列的U型導流槽3之間，V型槽垂直於水平面，V型聚結波紋板4的下端嵌入U型導流槽3的側面開口內。多個U型導流槽3與V型聚結波紋板4組裝成聚結導流板。聚結導流板上端高出垂直電極板100mm，下端距離油水界面200mm，兩側略寬於垂直電極板2,每兩個垂直電極板2間設置4個聚結導流板。
[0026]在高壓直流電場和低壓交流電場間，由於電泳和偶極震蕩的作用，在V型聚結波紋板4上聚結較大的水滴向下運動，滴落到U型導流槽3內。U型導流槽3具有靜電屏蔽功能，其內部電場強度為零，較大的水滴不會發生電分散。在傾斜的U型導流槽3內，較大水滴會被引流至低壓交流電場的中下部，快速沉降進入水層。
[0027]原料油性質見表1，電脫鹽脫水工藝條件及結果見表2。
[0028]比較例
與實施例相比，比較例為常規類型帶有垂直電極板的交直流電脫鹽脫水設備，聚結導流板不設置U型導流槽。原料油性質見表1，電脫鹽脫水工藝條件及結果見表2。
[0029]表1原料性質
【權利要求】
1.一種高效率電脫鹽脫水設備，主要包括電脫鹽罐體、垂直電極板、U型導流槽、聚結波紋板；垂直電極板設置在電脫鹽罐體內油水界面之上，聚結波紋板設置在垂直電極板之間，聚結波紋板下端套裝在U型導流槽的U型開口中。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於:聚結波紋板採用V形或U形波紋結構，使用絕緣材料製作，波峰波谷間的高度差為5~50mm，相鄰波峰或波谷之間的垂直距離為8~80mmo
3.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於:聚結波紋板波峰波谷間的高度差為5~25mm，相鄰波峰或波谷之間的垂直距離為8~40mm。
4.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於:聚結波紋板為平行四邊形，聚結波紋板的板面與水平面成75°~90°的夾角，聚結波紋板的下端與水平面的夾角即U型導流槽與水平面的夾角為20~80°。
5.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於:U型導流槽為側面開口的截面為圓形、橢圓形、菱形、多邊形的管狀結構，採用金屬導電材料製作，或者採用絕緣材料製作。
6.根據權利要求5所述的設備，其特徵在於:U型導流槽採用絕緣材料製作，在導流槽壁應襯有金屬網；或者U型導流槽採用金屬導電材料製作，金屬導電材料表面覆蓋絕緣材料。
7.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於:多個開口向上的U型導流槽平行排列，平行排列的U型導流槽垂直間距為50~200mm，U型導流槽之間設置聚結波紋板，聚結波紋板的V形或U形槽方向與水平面呈75~90 °夾角，聚結波紋板下端通過U型導流槽開口嵌入U型導流槽內。
8.根據權利要求7所述的設備，其`特徵在於:同一平面上並列設置的多個U型導流槽和聚結波紋板組裝形成聚結導流板，每兩個垂直電極板間設置2~15個聚結導流板。
9.根據權利要求8所述的設備，其特徵在於:聚結導流板上端略高於垂直電極板上端，聚結導流板下端設置在油水界面上50~800mm。
10.權利要求1所述的高效率電脫鹽脫水設備在原油電脫鹽膠水中的應用。
【文檔編號】C10G32/02GK103773428SQ201210416311
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月26日 優先權日:2012年10月26日
【發明者】王喜彬, 賈永忠, 彭紹忠, 郭蓉, 曾榕輝, 蔣立敬, 賈麗 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院