专利名称：一种新型高速电脱盐脱水设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种原油脱盐脱水技术，尤其是一种新型高速电脱盐脱水设备，属于 原油预处理技术领域。
背景技术：
原油是极其复杂的烃类混合物，不同油田、不同油区、甚至不同油井所产原油性质 往往互不相同，其中的含水和含盐对原油的储存、运输、加工和最终产品等都有不利影响， 因此要进行脱盐和脱水处理。原油的脱盐脱水一般分两次进行。第一次在原油采出后于油田进行脱水脱盐，使 含水量和含盐量初步降低，达到一定的指标后再向外输送。第二次是原油输送到炼油厂后， 在炼制之前进行。目前，广泛应用的电脱盐脱水方法主要有三种第一种是传统的交流电脱盐，采 用两层或三层水平电极板，下层极板通电，上层极板接地。第二种是交直流电脱盐，由正负 垂挂式电极板沿罐体轴线方向依次排列，自下而上形成交流弱电场、直流弱电场、直流强 电场，综合发挥交流电促进大水滴聚积、直流电促进细小水滴聚结的效能(参见申请号为 93246305. 3的中国专利)。第三种是高速电脱盐，采取了油相进油方式，原油不再是从水相 中慢慢上浮，而是直接进入罐体中上部电场，油流路径的缩短大大减小了油流在罐体内的 停留时间，提高了进油速度；而双层喷嘴的设计保证了有足够量的原油平稳地喷入电场中， 并在电场中合理分布。专利ZL01201754. X和ZL01201735. 3介绍了这种高速电脱盐技术， 与低速电脱盐技术相比，这种高速电脱盐技术可以提高原油的处理能力1. 5 2. 0倍。近年来，原油供应市场的不稳定性或原油价格的剧烈震荡，大大增加了原油炼制 成本，为适应原油市场的变化形式，降低原油单位加工成本，主要采用提高装置的自动化， 减少操作人员降低人力资源成本，另一方面炼厂提高炼油装置的加工能力，通过增加加工 量降低原油单位加工成本和单位能耗。炼厂大型化成为普遍采用的一种降低原油单位加工 成本的重要措施。在增加处理量的过程中，往往受到现有装置空间、占地和现有设备的限制，炼厂希 望利用现有的设备将原油的处理能力再度提高，提高到2. 0 2. 5倍。对此，上述现有技术均无能为力。检索发现，申请号为93M6305. 3、01201735. 3、 200610091044. 5,200710054331. 3,93102196. 0 的中国专禾丨J 申请以及 US6, 113，765、 US86, 105，817A的美国专利申请分别对上述现有技术进行了改进，但均未打破传统全阻抗 电脱盐电源，因此不能实质性地解决油质劣化给炼油设备带来的一系列问题。在处理量的 提高方面，申请号为 ZL01201735. 3、ZL01201754. X、ZL01201756. 6，和 200610091044. 5 的专 利介绍的高压电场不是对油水乳化液渗透力更强的高频高压电场，同时受原油和水滴流向 的限制，也只能将装置的处理能力提高到1. 75 2. 0倍。此外，在传统的电脱盐设备中，无论交流电脱盐技术，交直流电脱盐和高速电脱盐 都采用100%全阻抗防爆变压器作为电脱盐设备的电源，该电源在初级线圈设计了一个电抗器，在保护电源方面起到作用。但是，在加工复杂原油或加工工况发生变化，特别是形成 高导电率的顽固乳化液时，为保护电源设备，输出到电脱盐罐体内的高压逐渐降低，严重情 况下常常降低到不能破除乳化的程度。也就是说，传统的100%全阻抗电脱盐电源在乳化发 生时，为了保护变压器电源设备而降低了高压电场的破乳脱盐脱水效果。而且，这种100% 全阻抗电脱盐电源在通过增加输出的增强破乳效果的过程中，使得电脱盐设备电耗增高， 不能满足目前炼厂提出的节能减排的要求。
发明内容
本发明的目的首要在于通过高频脉冲高压电场、挡流板及新型电脱盐电源设计 创新，进一步提高现有高速电脱盐脱水设备的处理能力，达到传统电脱盐处理能力2.0 2. 5 倍。本发明进一步的目的在于采用了适用于高含水高乳化原油破乳的新型高频脉冲 电脱盐专用变压器和高压电场的设计，在提高处理量的情况下，降低高速电脱盐设备的能 耗，实现节能减排的目的。为了达到上述目的本发明的技术方案是一种新型高速电脱盐脱水设备，包括用 于向电脱盐脱水罐内电极板提供高压的专用变压器和至少两层水平高压电极板，绝缘吊 挂，进油喷射器，且在两相邻进油喷射器之间设计原油挡流板，而专用变压器将高频脉冲高 压通过高压电引入棒连接到电脱盐脱水罐高压电极板上，在挡流板上设计有流水孔。流水 孔下端设计与进油喷射器内喷出的原油方向相反的原油油流导流装置，该油流导流装置为 非导电性的绝缘材料。专用变压器向电脱盐脱水罐高压电极板上输出高频脉冲高压电，在 极板之间形成高频脉冲高压电场区。总之，本发明的有益效果是在炼厂处理量逐渐提高的过程中，以及所加工的原油 和工况条件发生变化的情况下，高频脉冲高速电脱盐脱水设备可以进一步提高电脱盐设备 的处理能力，达到传统电脱盐设备处理能力的2. 0 2. 5倍；同时解决加工劣质原油过程中 经常出现的电脱盐变压器掉电、跳间、短路等事故。确保在高频脉冲电脱盐脱水技术设备作 用下，在原油含盐量在100mg/l左右时，脱后原油含水量达到不大于0.2%的技术指标，含 盐量减低到小于ang/1的技术指标，排水含油不大于IOOppm的技术指标，确保设备在各种 工况下，长周期平稳运行。
图1为本发明电脱盐罐内件布置结构总图。图2为本发明挡流板及原油水流向放大示意图。图3为本发明输出到罐内极板上的高频脉冲两个周期波形图。图4为本发明新型高速两级电脱盐电脱水实验装置工艺流程图中1、电脱盐电脱水罐体，2、进油喷射器，3、挡流板，4、原油油流导流装置，5、流 水孔，6、进油分管，7、进油总管，8、电极板，9、绝缘吊挂，10、出油收集器，11、高频脉冲电脱 盐变压器，12、高压电引入棒，41、原油储罐，42、新鲜水储罐，43、破乳剂储罐，44、接收冷却 储罐，45、破乳剂注入泵，46、原油泵，47、一级注水泵，48、二级注水泵，49、加热器，410、温度 控制器，412、一级混合器，413、一级混合阀，414、一级排水阀，415、一级混合差压计，416、一级电脱盐罐，417、一级脱盐用高频脉冲电源，418、一级脱后原油采样口，419、一级罐乳化液 采样口，422、二级混合器，423、二级混合阀，424、二级排水阀，425、二级混合差压计，426、二 级电脱盐罐，427、二级脱盐用高频脉冲电源，4 、二级脱后原油采样口，4 、二级罐乳化液 采样口。
具体实施例方式参见附图1，本实施例的一种新型高速电脱盐脱水设备罐体内件布置图。原油、水和破乳剂组成的原油乳化液通过电脱盐电脱水罐(1)外的进油总管7进 入电脱盐脱水罐体内的进油分管(6)，然后通过设计在罐体中部位置的进油喷射器O)喷 出，在高压电场作用下，进行油水分离脱水脱盐，分离后的原油汇集到罐体顶部的出油收集 管(10)中，离开罐体完成脱盐过程。分离后的水沉降在罐体底部，当电脱盐设备正常运行 时，在电脱盐电脱水罐(1)内下部为水层，上部为油层，高压电场设计在油相中，因此在罐 体内存在一个油水界位，油水界位以上是原油与水的乳化层。在电脱盐电脱水罐(1)内，设计用于原油乳化液进行分离的高压电场。高压电场 是由绝缘吊挂(9)将电极板(8)悬挂起来形成的。原油与水的乳化液从位于电极板(8) 中间的进油喷射器( 喷出，直接进入到高压电场中，在高压电场力的作用下，油水乳化液 破乳分离成原油和水，聚积成的大水滴因受重力以水平抛物线方向运动，沉积在挡流板(3) 上，挡流板C3)上设计有若干流水孔(5)，分离的水从流水孔(5)中流下来。从进油喷射器 (2)喷出在高压电场作用下分离出的原油受挡流板(3)的作用继续向外运动，一方面增加 了原油在罐体内的停留时间，使高压电场力继续对原油做功，另一方面使原油的向上运动 与水滴的向下沉降不直接构成逆向运动，上升的原油不会将来不及沉降的的水滴带走。在 挡流板(3)的下方设计了原油油流导流装置G)，如图2所示。由于在高压电场中分离出的 比重较大的水通过流水孔(5)向下流动，再加上原油油流导流装置G)，就避免了发生原油 通过流水孔(5)向上流动而发生原油与水的逆向阻碍运动。由于原油油流导流装置(4)设 计在高压电场中，因此原油油流导流装置(4)必须采用非金属材料制作，以免在高压电场 中出现局部放电或电场短路。高频脉冲电脱盐变压器(11)通过高压电引入棒(1 将高频脉冲高压输送到电极 板(8)上。高频脉冲电脱盐变压器(11)能够实现频率范围从50Hz 5000Hz连续可调高 压的输出，而且取消了全阻抗变压器若干档位的设计，输出高压可以在0 30kV范围内连 续可调。高频脉冲电脱盐变压器(11)设计充分利了用高频的高穿透力特点，对油水界面膜 施加影响，降低其表面张力。当输入高频高压电时，即使在较低的高压下，也能形成高压电 场，这充分说明了高频高压的穿透和冲击能力，由于输入到电脱盐电脱水罐(1)内电极板 (8)上的电压下降，这使得电脱盐脱水设备运行能耗大大降低。图3为输出到罐内极板上的高频脉冲两个周期波形图，电脱盐设备的实际脱盐的 效果还与电压的波形有关，普通电脱盐电源为正弦交流或近似正弦交流，属缓慢变化的电 场，对乳化膜的穿透冲击力不强。在采用高频增加对乳化膜冲击频次的同时，相对于低频高 压还增强了对油水乳化液界面膜的穿透力。输送到罐体内电极板上不再是恒定不变的高 压，而是频率和电压周期性变化的高压，这是一种高频波和次声波、高压和低压复合的一种 波形。这是通过一种带有人机界面的先进的智能化电力电子控制电路来实现的，从这种原理上讲，高频脉冲电脱盐技术特别适用于易发生乳化的高酸值、高含水、高导电率的重质原 油的脱水脱盐处理，对复杂油品具有较强适应性，且能够根据原油乳化液的状况进行调整 输出的高压，使输出的高压符合乳化液的实际工况。这种新型高速电脱盐脱水设备处理量可以提高到传统电脱盐技术的2. 5倍以上， 也能保证油水充分分离，而且比全阻抗电源的电脱盐技术可节电60 %以上。图4，为本案实施例新型高速两级电脱盐电脱水实验装置工艺流程实验中所采 用的原油为高比重，高粘度，高含盐量的劣质鲁宁管输原油，原油25°C的比重为0. 9344g/ cm3，50°C的动力粘度^Ompa. s，原油盐含量116. 85mg/L，含水量1. 43 %，该原油在加工过 程中，运行电流大，容易乳化，经常性发生电脱盐电源跳闸事故，设备运行不稳定。实验时将原油加入到原油储罐Gl)中，在原油储罐Gl)中原油将被进行预热到 60°C左右，通过原油泵06)输送到实验装置中。原油流量为150L/h，在原油泵的出口处设 计了压力和流量测量及控制系统，加热器G9)用来加热原油到所需要的脱盐脱水温度，该 温度一般在130 145°C，高于一般电脱盐脱水操作温度，而且该操作温度是影响脱盐脱水 效果的重要因素之一，必须进行精确控制，因此，在加热器G9)的出口处设计了温度控制 器(410)用于控制加热器G9)的加热效率，以确保所需要的设定温度。与工业装置流程一 样，原油破乳剂在破乳剂储罐^幻进行配置，破乳剂为油溶性破乳剂，并在之前通过静态 破乳剂评选实验确定，型号为SX^K)3，经破乳剂注入泵0 注入到原油泵G6)的入口，使 破乳剂经过原油泵G6)的输送达到初步混合的效果，然后用于洗盐的新鲜水将加入到新 鲜水储罐(42)，注水量为原油处理量的5%，即4.5L/h。经过一级注水泵07)注入到第一 级脱盐系统中。破乳剂和新鲜水注入到系统中后，必须进行与原油进行充分混合，以最大限 度地溶解原油中的盐分，整个过程是通过设计在管道上的一级混合器(41 和一级混合阀 (413)来实现的，混合强度也就是一级混合器(412)和一级混合阀(413)两端的混合压差， 可以通过混合阀(41 进行调节，混合强度的设定和测量在一级混合差压计(41 可以实 现。经过一级混合器(412)和一级混合阀(413)后，系统中的原油、新鲜水和破乳剂就实现 了充分混合，确保原油中的盐分溶解到新鲜水中，同时经过一级混合器(41 和一级混合 阀G13)的作用，也形成了原油、水和破乳剂的相对稳定的乳化液。该乳化液进入一级电脱 盐罐(416)在高压电场作用下，进行破乳，实现油水分离。一级电脱盐罐(416)上的电源为 一级脱盐用高频脉冲电源G17)。在一级电脱盐罐(416)出口管线上，可以通过一级脱后原 油采样口(418)对经过一级脱后的原油进行采样。一级电脱盐罐(416)侧面设计了三个固 定采样口 G19)，用于对罐体内特别是油水界位处的原油进行采样，考察油水界面的乳化程 度及含水的测定等。完成一级脱盐脱水的原油将进入第二级脱盐脱水系统，脱出的水从一 级电脱盐罐(416)底部的一级排水阀(414)排出，并取样进行排水含油量的分析。进入二 级电脱盐罐(416)前，还需要向原油中加入新鲜水，这由二级注水泵G8)注入到系统中的， 因为破乳剂为油溶性破乳一直保留在原油中，因此在第二级系统中不再加入破乳剂。与第 一级脱盐脱水过程相似，原油和水通过二级混合器(42 和二级混合阀023)，并通过二级 混合差压计425实现原油和水的第二次混合，将原油中的盐分进一步转移到新鲜水中。二 级脱盐用高频脉冲电源设计在二级电脱盐罐(416)上。通过二级脱后原油采样口(428)取 样分析经过两级脱盐脱水处理后原油的盐含量和水含量，罐体侧面的二级罐乳化液采样口 (429)侧用来对罐体内特别是油水界位处的原油进行采样，考察油水界面的乳化程度及含水的测定等。脱出的水通过二级脱盐罐底部的二级排水阀(424)排出，并取样进行排水含 油量的分析，处理后的原油将进入到接收冷却储罐G4)。实验中，设备运行稳定，电流稳定 在0. 4 0. 5A之间，没有出现大的波动，能够有效消除罐体内的乳化状况，排水清。经过两 级新型高速电脱盐脱水后达到如下表技术指标
原油 η皿 mg/L一级脱后原油含盐二级脱后原油含 ±s rm总脱 盐率 %脱后含水量 %排水含油量 ppmF5 Jm 里 mg/L脱盐率％P=T JHL 里 mg/L脱盐率％一级二级一级二级116.8512.5289.31.7885.898. 50.180.148765同时，在处理能力和能耗方面，新型高速电脱盐技术与传统的电脱盐技术进行了 处理能力的实验对比，对比结果如下表所示
电脱盐类型原油流量 L/h原油含盐 mg/L脱后原油 含盐mg/L脱后含 水量％排水含油 量ppm能耗 kWh/t原油传统电脱盐技术60116.851.780.18870.18新型高速电脱盐技术152116.851.450.09940.06权利要求
1.一种新型高速电脱盐脱水设备，包括用于向电脱盐脱水罐内电极板提供高压的专用 变压器和至少两层水平高压电极板，所述高压电极板由绝缘吊挂接在罐体上，所述进油喷 射器安装在由进油总管分出的互相独立的进油分管上，且位于相邻水平高压极板之间，其 特征在于在两相邻进油喷射器之间设计原油挡流板，所述的专用变压器将高频脉冲高压 通过高压电引入棒连接到电脱盐脱水罐高压电极板上。
2.根据权利要求1所述一种新型高速电脱盐脱水设备，其特征在于所述挡流板上设 计有流水孔。
3.根据权利要求2所述一种新型高速电脱盐脱水设备，其特征在于所述挡流板上的 流水孔下端设计与进油喷射器内喷出的原油方向相反的原油油流导流装置，该油流导流装 置为非导电性的绝缘材料。
4.根据权利要求1所述一种新型高速电脱盐脱水设备，其特征在于由所述专用变压 器向电脱盐脱水罐高压电极板上输出高频脉冲高压电，从而在极板之间形成高频脉冲高压 电场区。
全文摘要
本发明涉及一种新型高速电脱盐脱水设备，属于原油预处理技术领域。该装置包括向电脱盐脱水罐内电极板提供高压的专用变压器和至少两层水平高压电极板，绝缘吊挂，进油喷射器，且在两相邻进油喷射器之间设计原油挡流板，而专用变压器将高频脉冲高压通过高压电引入棒连接到电脱盐脱水罐高压电极板上，在挡流板上设计有流水孔。流水孔下端设计与进油喷射器内喷出的原油方向相反的原油油流导流装置，向电脱盐脱水罐高压电极板上输出高频脉冲高压电，在极板之间形成高频脉冲高压电场区。本发明可以进一步提高电脱盐设备的处理能力，达到传统电脱盐设备处理能力的2.0～2.5倍；同时解决加工劣质原油过程中经常出现的电脱盐变压器掉电、跳闸、短路等事故，确保设备在各种工况下长周期平稳运行。
文档编号C10G33/02GK102061188SQ20091020648
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者刘建春, 王洪福 申请人:江苏三星化工有限公司