一种高含水原油电脱水装置的制作方法

本发明属于原油电脱水技术领域，具体涉及一种高含水原油电脱水装置。

背景技术：

原油电脱水技术是一种用于脱除含水原油中水分的技术，具有效率高、处理量大等优点，因此得到广泛的应用。电脱水技术原理：在电场作用下，由于油水两相电导率差异，含水原油中的水滴极化，极化水滴间会产生使得水滴相互吸引的偶极聚结力，且电场力会将极化水滴拉伸变形，水滴变形会削弱水滴间界面膜强度，从而促进水滴聚并，水滴聚并后粒径增大，在重力作用下沉降分离。

水滴聚结的过程可以分为两个阶段：一、间距很远的水滴相互靠近，这一阶段主要是布朗运动和流动场起促进作用，电场的作用可以忽略；二、间距很近的水滴突破连续相形成的界面膜，完成聚并，此时水滴间距小，极化水滴间的偶极聚结力大，同时水滴的变形也能促进界面膜破碎，因此这一阶段主要是电场起主要作用。促进两个阶段中的任何一个阶段都能够有效地提升水滴的聚结速率，从而提高脱水效率、增大处理量。传统的电脱水器设计和相关研究大多数都集中于含水率较低的原油，对于含水率超过30％的原油，使用效果普遍较差。然而，随着油田开采进入后期，采出原油性质日趋恶劣，以及海上油田的开发，对处理高含水原油效果更好、设备体积更小的电脱水器的需求日益增加，国内外也有越来越多的学者将目光集中到对高含水原油的电脱水上，但是应用相关原理实现对高含水原油电脱水器设计的比较罕见。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够有效地提升高含水原油的电脱效率，从而实现对高含水原油有效处理的高效电脱水器。

本发明具体通过以下技术方案来实现：

一种高含水原油电脱水装置，所述的电脱水装置包括壳体，所述的壳体内靠近原油入口侧设置有填料区，所述的填料区与出油口之间布置有由格栅，所述的格栅固定在壳体内底面上，在格栅的间隔内设置有电极，所述的电极通过电极架悬挂设置，与格栅之间形成电脱水电场，所述的电极架固定在壳体内的顶部，格栅靠近填料区的一端与电源接地端连接，所述的电极通过电极架与电源正极连接。

所述的填料区采用蜂窝状夹板加填料组成，焊接在壳体原油入口端，填料区与壳体对应处的内径大小相匹配。

所述的接地端和正极通过引线与格栅和电极架连接，所述的引线套设有绝缘套进行绝缘，防止高压击穿导电线，引起装置短路。

所述的电极包括异径圆柱形电极和异径四棱锥电极，所述的异径圆柱形电极设置在格栅间隔内，所述的异径四棱锥电极设置在电脱装置侧壁与其最近的格栅之间。所述的电极由导电金属棍加工得到，通过在电极外表面进行薄膜绕包的方式添加聚四氟乙烯涂层，实现电极的绝缘处理，再竖直悬挂安装在电脱装置壳体内部，且其一端与电源正极接通。

所述的异径圆柱形电极根据不同的位置长度不同，靠近中间区域的电极较长。所述的异径圆柱形电极为圆台状，顶部截面直径大于底部截面直径。异径圆柱形电极可适应高含水原油在电脱装置中出现的上层含水较低，可适当增加电场；下层含水较高，电场易击穿的特点。使用同一电压参数实现电场参数的改变。

所述的异径四棱锥电极靠近格栅的面沿一定斜率均匀向截面中心靠近，靠近壳体的面在罐上半区域内竖直向下、下半区域内沿一定斜率向截面中心靠近，最终与其它面相交，按照此规律进行设计，以保证出油侧不规则区域内的电场为不均匀电场。

所述的格栅由隔板互相垂直形成，所述的隔板为网状隔断板，通过焊接的方式与壳体固定，网状隔板可保留流体流道，保证各个区域间的相互流通。

所述的填料区外表面、格栅表面及壳体内表面均包覆有一层绝缘疏水层。包覆一层绝缘疏水材料，既能阻止垮电场的发生，又能抑制水滴附着在电极上，水滴一旦附着在电极上，使电势差集中在绝缘层上，使在乳状液上建立的电场削弱。

本发明电脱装置壳体内电极架的上侧空间不形成电场，也无原油流过，用于平衡原油入口、出口流量，平衡罐内压力。

本发明的有益效果为：

本发明改变了传统电脱设备的结构，采用格栅的方式，将容器内部空间均匀的分为多个规则空间，在每个空间内设置一个异径圆柱体电极；同时，在出油侧与罐壁相邻的不规则空间内设置改良后的四棱锥电极。高含水原油在电脱装置内，先经过填料区，填料区内填料可降低原油含水率还减少泵入原油的冲击，在经过填料区之后，高含水原油进入高频电场区域，根据高含水原油的特点，下层水滴会发生自然沉降，因此所处电场环境有“上强下弱”的特点，该种电场能有效提升高含水原油的电脱效率，从而实现对高含水原油的有效电脱处理。

附图说明

图1是本发明电脱水装置的结构示意图；

图2是本发明电脱水装置的侧面示意图；

图3是本发明异径圆柱形电极的结构示意图；

图4是本发明异径四棱锥电极的结构示意图；

图中：1、壳体，2、填料区，3、接地端，4、绝缘套，5、正极，6、电极，61、异径圆柱形电极，62、异径四棱锥电极，7、格栅，8、电极架。

具体实施方式

下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种高含水原油电脱水装置，包括壳体1、填料区2、隔板7和电极6。填料区2设置在电脱装置壳体1的原油入口端，填料区2采用蜂窝状夹板加填料组成，焊接在壳体1原油入口端，填料区2与壳体1对应处的内径大小相匹配。填料区2可缓冲泵入原油冲力，滤除油品中可能出现的杂质，降低原油含水率等。填料区2与出油口之间布置有格栅7，格栅7固定在壳体1内底面上。格栅7由导电金属板制成，通过横向、纵向两个方向均匀布置，安装在壳体1内部，将罐体分为多个区域。格栅7由隔板互相垂直形成，隔板为网状隔断板，通过焊接的方式与壳体1固定，格栅7可保留流体流道，保证各个区域间的相互流通。在格栅7的间隔之间设置有电极6，电脱装置侧壁与其最近的格栅7之间同样设置有电极6，电极6通过电极架8悬挂设置，与隔板之间形成电脱水电场，电极架8固定在壳体1内的顶部，格栅7靠近填料区2的一端与电源接地端3连接，电极6通过电极架8与电源正极5连接。接地端3和正极5通过引线与格栅7和电极架8连接，引线套设有绝缘套4进行绝缘，防止高压击穿导电线，引起装置短路。

电极6包括异径圆柱形电极61和异径四棱锥电极62。异径圆柱形电极61设置在格栅7的间隔之内，异径四棱锥电极62设置在电脱装置侧壁与其最近的格栅7之间。电极6由导电金属棍加工得到，通过在电极6外表面进行薄膜绕包的方式添加聚四氟乙烯涂层，实现电极6的绝缘处理，再竖直悬挂安装在电脱装置壳体1内部，且其一端与电源正极5接通。

如图2所示，从电脱装置侧面观察，电极6长短分布不均匀，靠近装置中间区域的电极6较长，向两侧逐渐减小。中心分布在格栅7之间的电极6为异径圆柱电极61。装置两侧壁与隔板之间的电极6为异径四棱锥电极62。

如图3所示，异径圆柱形电极61根据不同的位置长度不同，靠近中间区域的电极6较长。异径圆柱形电极61为圆台状，顶部截面直径大于底部截面直径。异径圆柱形电极61可适应高含水原油在电脱装置中出现的上层含水较低，可适当增加电场；下层含水较高，电场易击穿的特点。使用同一电压参数实现电场参数的改变。

如图4所示，异径四棱锥电极62靠近格栅7的面沿一定斜率均匀向截面中心靠近，靠近壳体1的面在罐上半区域内竖直向下、下半区域内沿一定斜率向截面中心靠近，最终与其它面相交，按照此规律进行设计，以保证出油侧不规则区域内的电场为不均匀电场。

格栅7由隔板互相垂直形成，隔板为网状隔断板，通过焊接的方式与壳体1固定，格栅7可保留流体流道，保证各个区域间的相互流通。电脱装置壳体1内电极架8的上侧空间不形成电场，也无原油流过，用于平衡原油入口、出口流量，平衡罐内压力。

本发明装置的工作原理为：待处理的高含水原油进入电脱装置后，先经过填料区2缓冲、吸水、过滤后的原油进入到装置之中，电脱水装置液位到达一定高度。电极6与电脱水装置外壳、格栅7之间形成不均匀电场区域，上强下弱的不均匀电场产生的介电泳力使水滴向流道外围运动，粒径不同的水滴介电泳速度不同，从而促进水滴碰撞、聚并，同时介电泳运动也能促进水滴和电极6接触、荷电，电极6直径从下到上增大的结构，这也有利于防止下面部分的电场太强导致发生电场击穿现象，上面部分的较强电场也有利于水滴荷电，荷电水滴受电泳力作用向流道中心运动，粒径、荷电量不同的水滴速度不同，从而碰撞、聚并。此外，介电泳和电泳的液滴运动方向相反，也会发生碰撞。装置内表面、格栅7、电极6的外表面包覆一层绝缘疏水层，既能防止长水链导通电极6造成垮电场，也能抑制电荷附着在电极6上，导致电势差集中在绝缘层上，使乳状液中电场削弱，水滴在重力作用下向下运动，进入电极6和格栅7、装置壳体1间的电场区域，继续在电场作用下聚并，且荷电水滴在电场力作用下加速沉降。这种“上强下弱”的电场有效提升了高含水原油的电脱效率，从而实现对高含水原油的有效电脱处理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。