[实用新型]新型高效原油电脱水、脱盐设备

说明书

技术领域

本实用新型属于原油电脱水、脱盐技术领域，涉及一种新型高效原油电脱水、脱盐设备，适用于炼油厂原油乳化液中分散相小水颗粒及稠油乳化液的脱水、脱盐。

背景技术

长期以来，国内外油田及炼油厂使用的电脱水(脱盐)器，主要有两种类型：一种是采用卧式水平电极，另一种是采用卧式垂直悬挂电极。这两种形式的电脱水(脱盐)器中，电极均布置于罐体的上部。在常规电脱水(脱盐)器中，油包水(W/O)型原油乳化液从罐体底部进入，整体呈自下而上的流动态势，在此过程中受电场作用而静电聚结长大的分散相水颗粒开始发生逆流重力沉降。这种布局方式使得原油乳化液的流动方向和聚结后分散相水颗粒的沉降方向相反，增加了水滴的沉降时间，影响脱水(脱盐)效率。由于水颗粒静电聚结长大与水颗粒重力沉降两个过程同步进行，为了保证后一个过程的顺利进行，常规电脱水(脱盐)多采用卧式放置并始终保持罐内的层流流态，因此处理装置容积较大、处理效率难以进一步提高。当处理含水率较高的原油乳化液时，电脱水(脱盐)器内部的油水界面可能浸没下层的水平电极或者垂直悬挂电极下端的外表面，引起电极短路，导致电脱水(脱盐)器工作中断。

研究表明，适当湍流反而能够促进分散相水颗粒的碰撞、聚结，因此如果能在常规重力沉降分离过程发生之前，设法使油包水型原油乳化液中的分散相小水颗粒充分聚结长大，那么就能显著减少后续分离设备所需的重力沉降时间、提高分离效率；或者在同样的处理量下能够减小总体工作容积，甚至能够简化处理作业流程。

基于上述认识，国外近年来推出了在高压交流电场作用下的紧凑型静电聚结器(CEC)、在线静电聚结器(IEC)、容器内置式静电聚结器(VIEC)、低含水率聚结器(LOWACC)等紧凑型静电预聚结设备。从静电聚结破乳机理而言，CEC、IEC和VIEC都是围绕偶极聚结或振荡聚结破乳机理进行设计的，只有LOWACC应用了介电泳聚结破乳机理；

CEC采用带同心环状电极的立式结构，独立于常规的重力分离器外，电极部分可以作为一个整体组件自外壳筒体的顶部取出，维修检查较为方便。其不足之处在于：处理后的原油乳化液在进入后续沉降分离设备之前，应该避免因剧烈的剪切作用而使得其中的较大分散相水颗粒再次发生破裂；同时对W/O型原油乳化液中含气量、含水率的适应能力偏低。VIEC被设计成穿孔板墙状，安装在三相分离器内部上游侧的整流段处，静电预聚结元件能够在水、乳化液、气泡共存的情况下正常工作而不会出现垮电场现象，早期的流道形状是纯圆形流道，后期在现场应用中将单个流动通道由纯圆形改为准矩形。其不足之处是结构较为复杂，对加工制造水平要求较高；当原油乳化液流经圆形或准矩形流道时，原油乳化液中含有的悬浮固体颗粒基于重力作用向下沉降，覆盖在电极表面，容易引起电极短路。IEC总体上采用单管流道，在含水率或含气率高达100％时也不会出现垮电场现象，在现场应用时被立式安装在常规三相分离器或电脱水器外部的上游侧。其不足之处在于：聚结后的原油乳化液在进入后续沉降分离设备之前，可能会因管路中弯头、阀门等处的剧烈剪切作用而使较大的分散相水颗粒再次发生破裂；在大处理量下需要并联多个单管立式结构，总体占地面积较大。基于介电泳聚结破乳机理的LOWACC安装在常规重力分离器内部，其流道形状仅有一种，即采用波纹板状电极组件。不足之处在于：只适合于低含水率原油乳化液中分散相水颗粒的静电预聚结，对W/O型原油乳化液中含水率的适应能力偏低；安装在常规重力分离器内部使其结构较为复杂，对加工制造水平要求较高；当原油乳化液流经波纹板状电极组件时，原油乳化液中含有的悬浮固体颗粒向下沉降，覆盖在电极表面，容易引起电极短路。

IEC、VIEC、LOWACC仅仅用于油气田开发工程中井口原油乳化液的脱水，迄今尚未用于炼油厂中原油乳化液的脱水(脱盐)，此外，仅有CEC应用于原油乳化液的脱盐处理工艺，在欧洲Kvaerner Process Systems公司申请的专利WO 2006/003525A1中公开了一种紧凑型电脱盐方法和设备，其特征在于在常规电脱盐器上部安装两个CEC将电脱盐器分为静电预聚结部分和重力沉降分离部分，以提高脱盐效率。但其不足之处在于对W/O型原油乳化液中含气量、含水率的适应能力偏低；仅应用了偶极聚结或振荡聚结破乳机理，未能充分认识到介电泳现象对静电预聚结作用的重要价值。国内有不少研究人员围绕W/O型原油乳化液的静电聚结破乳机理进行了大量的实验研究，对于紧凑型静电预聚结设备的现场应用方面还处于起步阶段。