採用不同電場組合應用的原油脫鹽脫水設備及處理方法與流程
2024-01-25 16:50:15 1
本發明屬於電場分離工藝應用領域，具體涉及一種採用不同電場組合應用的原油脫鹽脫水設備及處理方法。
背景技術：
目前，國內外原油電脫水、電脫鹽設備單套處理規模均達到百萬噸/年以上，國內最大的單套電脫鹽設備處理規模達到1200萬噸/年。這些處理設備均採用臥式罐體，普遍採用交流電場或交直流電場技術應用形式。其中交流電場的主要作用是具有偶極聚結功能，對含水率較高的原油乳化液適應性較強。直流電場的主要作用為電泳聚結，在鄰近極板區域是電泳聚結作用的主發生區域。由於交流電場和直流電場具有不同的電場聚結作用及特點，針對不同類型原油乳化液的破乳、脫水、分離、脫鹽、淨化等不同要求，採用不同的罐體應具有不同的優化設計方案。現有技術中有高速電脫鹽技術、交直流複合電脫鹽電脫水技術、雙進油雙電場電脫鹽脫水技術等多種形式，但在同一罐體內仍局限採用一種電場形式，即採用交流電場技術或交直流電場技術兩者之一。電場的進料優化方式也比較普通，並沒有多少靈活調整的空間。隨著原油處理裝置和規模的進一步大型化，目前國內最大的電脫鹽罐體直徑達到5.8米，罐體長度也達到60米以上，面對超大型罐體的巨大空間，採用不同電場和進料方式進行組合式優化是必然的選擇，也是提高設備性能的重要手段。
現有技術如cn102618318a公布了一種隔板式電脫鹽脫水設備，將電脫罐體中間設置一層隔板，從而將罐體上下分隔成兩個電場區域。由於需要設置上下不同的進出油及排水、衝砂系統，該設備系統顯得過於繁雜，且上部電場排水及水衝洗的運行會對整個設備系統的運行效果及穩定性構成極大危隱患；另一方面，上下電場的布置方式，與原油分布、油水分離及流動狀況的特性並不完全適應，該設備系統並沒有因此得到最大優化。另外如cn204281691u公布的一種橫豎雙向多電場式高頻電脫水器，將罐體垂直方向上下分別布置垂掛式交直流電場和水平交流電場，雖然採用了多電場結構，但這種布置電場的方式破壞了上部交直流電場發揮作用的基礎，是一種不太合理的電場結構形式，採用類似的技術改造會破壞設備系統的功能發揮，使電脫水器不能正常運行。
現有技術中類似的針對電場的改變和進料方式的改進技術方案還有很多，但總體看來這些基於交流電場技術和交直流電場技術兩種最基本應用形式的改變，有時反而弱化了電場的作用，甚至有悖於電場作用的基本原理。根據對國內外專利技術的檢索分析發現，現有電脫鹽脫水技術採用多電場結合進料方式的優化技術方案與原有單一交流電場和交直流電場技術的運用效果相比並沒有明顯的改善。有些採用的多電場結構過於繁雜，運行有一定困難；有些改變並不符合電場作用的基本原理，或破壞了電場作用的基礎。
綜上所述，現有原油電脫鹽脫水技術缺點十分顯著：
(1)採用單一交流電場或交直流電場技術對大型化罐體應用不能適應，導致罐體空間有效利用率低，設備系統總體運行效率低、效果差；
(2)現有多電場結構大部分針對大型罐體應用，在上下部設置兩個電場區域，相應地在上下部電場分別進料、出料，結構和操控均較為繁瑣，上下部電場中油水分離、沉降會造成相互影響，不同電場結構和電場作用的基礎也會相互影響甚至破壞，導致設備系統的運行效果大大降低；
(3)現有技術總體調控性差，適應性差，系統運行能耗高。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種採用不同電場組合應用的原油脫鹽脫水設備及處理方法。本發明採用的設備，發揮了不同電場作用的優點，優化利用罐體空間，使不同電場和進料方式組合應用更為合理、高效；解決現有技術對原油脫鹽脫水工藝適應性差、操作調控不便、設備系統運行效率低、處理效果差、能耗高的缺陷。
本發明解決其技術問題採用的技術方案是：
一種採用不同電場組合應用的原油脫鹽脫水設備，包括電場分離罐、進出管線系統和電場區，所述進出管線系統包括進料系統、排油系統和排水系統，所述進料系統包括主進料系統和支路進料系統，所述電場區橫向設置2個或2個以上的多電場結構。
作為本申請的一種優選技術方案，在罐體的主進料系統方向由交流電場模塊構成交流電場區，在交流電場區後設置交直流複合電場模塊，構成交直流電場區；所述交流電場模塊與設置在電場分離罐頂部的交流電場供電源線路連接；所述交直流複合電場模塊與設置在交流電場供電源後面的交直流複合電場供電源線路連接。
作為本申請的一種優選技術方案，所述各個電場區中間設置接地分布電極板。
作為本申請的一種優選技術方案，所述主進料系統包括進料主管路，主進料閥和罐內進料分布管，所述進料主管路連接主進料閥，主進料閥設置在電場分離罐外壁一側，與該位置電場分離罐內壁一側的罐內進料分布管管路連接；所述支路進料系統由支路進料閥與進料主管路連接，支路進料閥後接支路進料流量計，支路進料流量計與中間切換閥並聯連接，支路進料流量計後接支路進料排放閥，支路進料排放閥位於電場分離罐外壁一側，在該位置電場分離罐內壁設置複合乳液進料排放管系。
作為本申請的一種優選技術方案，所述罐內進料分布管後還設置層流分配隔板；所述支路進料排放閥還與乳化液排放閥連接，乳化液排放閥後接乳化液排放管路。
作為本申請的一種優選技術方案，所述排油系統包括出油收集管、出料閥和出油主管路。出油收集管位於罐內頂部，數量為2個或2個以上，罐外設置出料閥與出油收集管連接，所有出料閥均連接在出油主管路上。
作為本申請的一種優選技術方案，所述出料閥和出油主管路之間設有原油檢樣口。
作為本申請的一種優選技術方案，電場分離罐底部設置排水管路，排水管路後接排水調節閥，排水調節閥與界位檢測儀線路連接，界位檢測儀位於電場分離罐頂部一側；排水管路上方，電場分離罐內還設有界位檢測放樣口。
作為本申請的一種優選技術方案，電場分離罐頂部還設有洩壓管線和安全閥。
一種採用不同電場組合應用的原油脫鹽脫水設備的處理方法，其特徵在於，包括如下步驟：
(1)原料通過進料主管路分成兩路進入電場分離罐，一路通過主進料系統進入罐內不同電場區，另一路通過支路進料系統在罐內進料，多路進料可根據罐體大小和電場特性進行調整，在電場分離罐內分布，進入不同電場區；
(2)在不同電場的作用下，水分子從原料中脫除，沉降到分離罐底部，從底部排水系統排出，油相聚結在分離罐頂部，從頂部排油系統排出。
本發明採用的多電場結構為多級或多層次電場的組合，包括交流電場和交直流複合電場兩種基本類型及其它高頻電場、脈衝電場等類型的有效組合，均可通過模塊化電場設計加以組合，靈活適應大、中、小型罐體的應用要求。
本發明提供的設備及處理方法，與現有技術相比，具有以下有益效果：
(1)本發明採用不同電場和進料方式的優化組合，大大提高了電脫鹽脫水技術工藝運行的效率、效果，提高了電場設備對原油乳化液的適應性和電場分離效果，增加了系統操作調整的靈活性；
(2)本發明在同一罐體內根據原油乳化液的電場分離特性，結合原油進料分布的優化，組合布置多電場，大大提高罐體空間利用率，設備罐體利用率高，操作調控靈活方便，節能降耗顯著；
(3)本發明採用不同電場和進料方式組合應用的原油脫鹽脫水設備，其技術合理、結構完善，對於大、中、小型電脫鹽脫水設備系統的改進均能適用。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖；
其中：1-進料主管路；2-主進料閥；3-人孔；4-罐內進料分布管；5-層流分配隔板；6-交流電場模塊；7-交流電場供電源；8-出油主管路；9-出油收集支管；10-接地分布電極板；11-邊路出料閥；12-中路出料閥；13-交直流複合電場供電源；14-主出料閥；15-界位檢測儀；16-安全閥；17-交直流複合電場模塊；18-電場分離罐；19-油水界面；20-複合乳液進料排放管系；21-界位檢測放樣口；22-支路進料閥；23-支路進料流量計；24-中間切換閥；25-支路進料排放閥；26-乳化液排放閥；27-乳化液排放管路；28-排水管路；29-排水調節閥；30-洩壓管線；31-原油檢樣口。
具體實施方式
為了對本發明的技術特徵，目的和效果有更加清楚的理解，下面結合說明書附圖和具體實施例，進一步闡明本發明。
實施例1：
參考圖1，一種採用不同電場組合應用的原油脫鹽脫水設備，包括電場分離罐18、進出管線系統和電場區，所述進出管線系統包括進料系統、排油系統和排水系統，所述進料系統包括主進料系統和支路進料系統，所述電場區設置雙電場結構，在罐體的主進料系統方向由交流電場模塊6構成交流電場區，在交流電場區後設置交直流複合電場模塊17，構成交直流電場區；交流電場模塊6與設置在電場分離罐18頂部的交流電場供電源7線路連接；交直流複合電場模塊17與設置在交流電場供電源後面的交直流複合電場供電源13線路連接。
在罐體的主進料方向設置交流電場模塊6，針對初脫水含水率較高的原油乳液進行處理，在交流電場模塊6後設置的交直流複合電場模塊17，可最大化發揮交直流電場技術的功效。
在本實施例中，交流電場區和交直流電場區中間設置接地分布電極板10，進一步優化進料分布和物料流態，改善不同電場結構及電場分布，提高設備運行功效。
在本實施例中，進料主管路1分別連接主進料閥2和支路進料閥22，用於兩路進料，所述主進料閥2與罐內進料分布管4管路連接，主進料閥2設置在電場分離罐18外壁一側，罐內進料分布管4設置在該位置電場分離罐18內壁一側，罐內進料分布管4後還設置層流分配隔板5進一步優化料液分布效果；支路進料閥22後接支路進料流量計23，支路進料流量計23與中間切換閥24並聯連接，支路進料流量計23後接支路進料排放閥25，支路進料排放閥25位於交直流複合電場一側電場分離罐18外壁，在該位置電場分離罐18內壁設置複合乳液進料排放管系20，支路進料排放閥25還與乳化液排放閥26管路連接，乳化液排放閥26後接乳化液排放管路27。
支路進料時，開啟支路進料閥22，關閉乳化液排放閥26，料液通過支路進料閥22、支路流量計23或中間切換閥24經支路進料排放閥25進入罐內的複合乳液進料排放管系20，在罐內積累頑固乳化層時，暫時關閉支路進料閥22，打開乳化液排放閥26通過乳化液排放管路27將頑固乳化液排出系統專門處理，通過調控支路進料閥22和乳化液排放閥26切換操作實現優化進料和乳液排放的雙重作用。
在本實施例中，電場分離罐18內設置3個出油收集支管9，與罐外設置的邊路出料閥11、中路出料閥12和主出料閥14分別管路連接，進一步優化罐內物料分布和電場停留時間，提高設備系統適應性及調控功能。各出料閥後都安裝原油檢樣口31，用於取樣檢測分布不同電場區域原油處理效果，各出料支管都連接在出油主管路8上。
在本實施例中，電場分離罐18底部設置排水管路28，排水管路28後接排水調節閥29，排水調節閥29與界位檢測儀15線路連接，在排水管路28上方，電場分離管18內還設有界位檢測放樣口21，界位檢測儀15位於遠離電場分離罐18主進料區的頂部一側，避免乳化層影響，可以更準確測量罐內油水界面19，控制排水通過排水管路28、排水調節閥29及時排出，從而提高設備系統運行穩定性。
在本實施例中，電場分離罐18還設有洩壓管線30、安全閥16和人孔3。
實施例2：
基於實施例1的設備的處理方法，包括如下步驟：
(1)原料通過進料主管路1分成兩路進入電場分離罐18，一路通過主進料閥2進入電場分離罐18一端的罐內進料分布管4，通過層流分配隔板5進一步優化分布進入罐內不同電場區，另一路通過支路進料閥22、支路流量計23或中間切換閥24經支路進料排放閥25進入罐內的複合乳液進料排放管系20，在罐內進行分布進料(乳化液排放閥26呈關閉狀態)。多路進料可根據罐體大小和電場特性進行靈活優化調整。
(2)在交流電場和交直流複合電場的協同作用下，水分子從原料中脫除，沉降到分離罐底部，通過排水管路28、排水調節閥29及時排出，油相聚結在電場分離罐18頂部，從3個部位的出油收集管9，再經出料閥，匯入出料主管路8，由出料主管路8排出。
(3)在罐內積累頑固乳化層時，暫時關閉支路進料閥22，打開乳化液排放閥26通過乳化液排放管路27將頑固乳化液排出系統專門處理。
本發明的保護內容不局限於以上實施例。在不背離發明構思的精神和範圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，並且以所附的權利要求為保護範圍。