[发明专利]用于检测烃流体中的盐的装置、方法和系统

说明书

相关专利的交叉引用

本申请要求于2012年7月13日提交的美国临时专利申请No.61/671,272的优先权。鉴于美国专利实践，本申请将该临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明的领域涉及烃流体处理。更具体而言，本领域涉及监测烃流体中的盐的装置、方法和系统。

背景技术

在几种输送和精炼工艺问题中，烃流体中的盐量是重要的因素。堵塞、催化剂失活、以及严重腐蚀表明长期暴露于原料中的盐。烃流体中盐的类型和量主要取决于其烃源，这进而反映了从烃源中开采烃的严苛程度，或者烃源油田的整体年龄。另外，来自运油罐的残余盐水或者处理失误也可对烃流体造成一定程度的污染，从而使消费者不能对其进行有效处理。烃流体中所存在的盐即使其含量处于百万分之一份(ppm)的范围，也会在短时间内对精炼和化学处理设备造成重大损害。

烃流体中分散的小水珠溶解并保持盐分。盐的化学组成可能有所不同；然而，所开采的烃流体中所发现的盐分通常为氯化钠，并含有相对少量的氯化钙和氯化镁。

利用现有方法来测定烃流体、特别是由原油或者天然气凝析油制成的烃流体中的盐浓度，需要耗费大量精力。现有测试技术不能可靠地或者不能以所需灵敏度(亚ppm级)适时地测定盐浓度。在此水平上，仅有的精确测定烃流体中的盐浓度的可靠方式是实验室检测以及线下测量。美国标准测试方法(ASTM)D 3230&D 6470为测量原油中盐浓度的标准化的实验室检测。ASTM D 3230为电测量方法，其需要大量制样以及多种溶剂，包括二甲苯、1-丁醇以及甲醇。ASTM D 6470为电位测量技术，其需要大量制样以及额外的设备和工作。这些方法为线下方法并且并非行之有效，此外，这些方法对其他程序上和设备上的要求限制了它们在在线或“实时”盐浓度测定方面的应用。与任何测试方法一样，“人力元素(human element)”也会对结果产生不利影响并且增加一层变数。

现有的在线盐度传感器是基于直接检测非导电性石蜡材料，以试图检测体相流体(bulk fluid)中是否存在电活性物质(即，盐)。已有的传感器使用了插入至流动原油中的导电电极。盐度传感器直接对烃流体施加电位以试图测定体相流体的导电率。该技术使阳极和阴极离子直接攻击装置的元件，从而牺牲了测量装置。由于当水存在时，工作电极以及对电极上存在导电金属的氧化还原反应，因而会发生传感器探针的腐蚀。盐分还会直接析出在探针的表面。即使在非使用期间，探针表面上的盐分也会通过电化学点蚀(galvanic pitting)而引起物理劣化。探针表面积的改变还会改变表面积敏感响应的含义，例如，表面电流密度或者单位面积电压。由于体相流体通常不导电，因此该技术也是不精确的。重质石蜡材料的存在还会导致盐度值的变化。对于该检测方法，当温度发生变化时导电率会发生改变，导致对同一烃流体样品得到不同的盐度值。

期望的是，在将烃流体引入输送、精炼或脱盐工序之前，测量烃流体中的盐含量至亚ppm的水平。当前，考虑到行之有效且足够可靠地满足商业输送和精炼的需求，还没有将盐浓度测定至ppm水平的可用技术。能够行之有效地进行盐度测定的检测装置、方法和系统是人们所期望的。该装置和系统应该是可靠的，并且在烃流体中、特别是在与盐分处理系统联用中的适应性强。

发明内容

烃检测溶液可用于测定烃流体中的盐浓度，该烃流体包括含有盐、电聚合性单体(electropolymerizable monomer)和非水溶剂的烃流体。该烃流体包含盐和选自主要由原油、天然气凝析油、原油馏分、石化处理过的材料以及他们的组合构成的组中的烃。该电聚合性单体能够有效地在电聚合性聚合物的峰电位下在烃检测溶液中形成相关的聚合物产物。

用于通过形成相关聚合物产物来测定烃检测溶液的盐浓度的导电率传感器具有外壳，该外壳能够容纳烃检测溶液并且不导电。导电率传感器具有位于外壳之内的三电极组，其包括工作电极、对电极、和参比电极。工作电极具有第一表面积，并且对电极具有第二表面积。第二表面积大于第一表面积。工作电极和参比电极一同用于在烃检测溶液中产生电位。工作电极和对电极一同用于检测烃检测溶液中的电流。导电率传感器包括位于外壳内的混合装置。