一种V型电聚结脱水动态实验装置的制作方法

本发明属于脱水动态实验设备技术领域，尤其涉及一种v型电聚结脱水动态实验装置。

背景技术：

国内采油进入中后期，化学驱、复合驱等三次采油方法的使用使得原油重质、劣质化日益严重，预处理难度大大增加，脱后含水和切水含油高，容易引发设备腐蚀与结垢、运输能耗增大、催化剂失活等问题，给装置的平稳生产以及炼厂污水的达标排放带来很大的压力。在国家所大力倡导的“绿色经济、低碳经济、节能减排”的环境下，如何提高重劣质原油的脱盐脱水效果，并尽可能地降低装置能耗，成为石油石化企业亟待解决的难题之一。

电聚结脱水技术以其高效、快速、处理量大等优点，得到了广泛应用。其基本原理在于，油相中的水滴在外加高压电场的作用下发生极化，形成两端带相异电荷的偶极子，且方向和电场方向平行。水滴在电场作用下发生聚结，形成大水滴，由于油水密度差的存在，实现大水滴的快速沉降分离。目前，大部分商用电聚结脱水器均存在体积庞大，建造成本高等问题。随着海洋能源战略得到国家的日益关注，海上油田的开发力度逐渐增大。然而，由于海上平台承重及面积等方面的限制，对高效紧凑的连续型电聚结脱水装置的设计提出了更高的需求。调研发现，研究者对静态电聚结脱水的研究较多，而对在线动态电聚结脱水的研究相对较少，且紧凑性和脱水效率较差。因此，有必要设计一款新型高效紧凑实验装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明根据现有技术中存在的问题，提出了一种v型电聚结脱水动态实验装置，目的在于提供结构紧凑、效率高的电聚结脱水动态实验装置。

本发明所采用的技术方案如下：

一种v型电聚结脱水动态实验装置，包括油水乳状液配制装置、v型动态电聚结器、图像采集处理装置和循环回收装置；

所述油水乳状液配制装置包括沉降罐、储水罐和搅拌釜，所述沉降罐、储水罐分别连接搅拌釜的入口，所述沉降罐和搅拌釜之间设有抽油泵，所述沉降罐底部设有出水口；所述搅拌釜的出口通过隔膜泵连接v型动态电聚结器顶部的入口；

所述v型动态电聚结器内部设有一组或多组v型电极板组，每组v型电极板组包括上层电极板和下层电极板，上层电极板与下层电极板之间呈v型平行设置，所述上层电极板连接高压静电发生器的正极，所述下层电极板连接高压静电发生器的负极；所述v型动态电聚结器底部连接循环回收装置；

所述循环回收装置包括回收储液罐，所述回收储液罐通过循环泵连接沉降罐；

所述图像采集处理装置包括观察单元和图像采集及后处理装置，透明材质的观察单元设于v型动态电聚结器与循环回收装置之间，所述图像采集及后处理装置包括高速摄像仪，所述高速摄像仪正对观察单元布置，用于采集观察单元中乳状液的图片信息，并将所采集的图片信息输入图像后处理系统，对图片信息进行分析；

进一步，同一块电极板上均匀开有大小相同的孔；同一组v型电极板的上层电极板和下层电极板上的孔大小相同，同一组v型电极板的上层电极板上的孔比下层电极板上的孔小；

进一步，自上往下，自上往下，相邻的v型电极板组中，下一组的上层电极板上的孔比上一组下层电极板上的孔大；

进一步，所述v型电极板的电极板选用铜；

进一步，所述v型电极板上涂覆绝缘材料；

进一步，所述观察单元为透明材质；

进一步，所述沉降罐底部设有出水口。

本发明的有益效果：

乳状液穿过电极板，有效接触面积大；乳状液流动方向与电场方向一致，增大水滴间的静电作用力；极板倾斜角促使大水滴往极板中心(尖端)处迁移，加强了油水分离作用；裸电极加快了电荷的转移，水滴接触裸电极后即荷电，增强了水滴-水滴聚并过程；绝缘电极和高频脉冲电场的配合使用可用于高含水乳状液的电聚结脱水过程；通过增大电极板的亲水性，大水滴在电极板空隙处可以形成水膜，增强电聚结过程中的水滴-界面聚并过程；电聚结过程存在三种聚并机制：水滴偶极极化聚结、电泳聚结和介电泳聚结；多组v型电极板可以同时嵌入，且电极棒间距由上至下逐渐增大，从而实现电聚结器的紧凑设计和模块化设计目标，极大地减小壳体体积。

附图说明

图1为v型紧凑电聚结脱水动态实验装置结构示意图；

图2为图1的a-a剖视示意图；

图3为油水乳状液初始水滴粒径分布和电聚结后水滴粒径分布图片；

其中，1、plc控制柜，2、观察单元，3、图像采集及后处理装置，301、高速摄像仪，302、图像后处理系统，4、回收储液罐，5、循环泵，6、沉降罐，7、储水罐，8、抽油泵，9、搅拌釜，10、隔膜泵，11、电磁阀，12、高压静电发生器，13、v型动态电聚结器，1301、v型电极板组。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明所提出的一种v型电聚结脱水动态实验装置，储液罐4的出口通过管道连接循环泵5，循环泵5的输出端连接沉降罐6，降罐6的底部还设有出水口，降罐6的出油口连接抽油泵8，抽油泵8的出口连接搅拌釜9，搅拌釜9的入口还连接储水罐7，搅拌釜9的出口连接隔膜泵10，隔膜泵10的出口通过管道依次连接电磁阀11和v型动态电聚结器13顶部入口，在v型动态电聚结器13内部沿竖直方向可以设置一组或多组v型电极板组1301，每组v型电极板组1301包括上层电极板和下层电极板，上层电极板与下层电极板之间呈v型平行设置，所述上层电极板连接高压静电发生器12的正极，下层电极板连接高压静电发生器12的负极；在实际应用中，若油水乳状液的含水率高时，可以在电极板上涂覆绝缘材料，用于高含水原油的电聚结脱水过程；若油水乳状液的含水率低时，可以在电极板上涂覆亲水材料，增大v型电极板组1301的亲水性，大水滴在电极板空隙处可以形成水膜，增强电聚结过程中的水滴-界面聚并过程；v型动态电聚结器13底部通过管道连接储液罐4；在与储液罐4连接的管道上设有一个薄的有机玻璃制成的观察单元2，高速摄像仪301正对观察单元2布置，用于采集观察单元2中乳状液的图片信息，避免了由于乳状液层过厚导致的透光性下降的影响，方便高速摄像仪301采集电聚结后的大水滴图像，并将所采集的图片信息输入图像后处理系统302，对图片信息进行分析。隔膜泵10、电磁阀11和搅拌釜9中的电机分别连接plc控制柜1，plc控制柜1通过控制电磁阀11的开度调节v型紧凑动态电聚结器13中的乳状液流动状态。

在本发明的设计中，如图2所示，v型电极板组1301中的同一块电极板上均匀开有大小相同的孔；在该基础上，v型电极板组1301的上层电极板和下层电极板上的孔大小相同；若在v型动态电聚结器13内部设置两组v型电极板组1301，那么第一组内的上层电极板和下层电极板上的孔大小相同，第二组内的上层电极板和下层电极板上的孔大小相同，但是第二组的孔比第一组的孔要大。

此外，本发明还提供了另外一种设计，若v型动态电聚结器13内部设置两组v型电极板组1301，每一组的v型电极板组1301中的上层电极板上的孔比下层电极板上的孔小；且第二组上层电极板上的孔比第一组下层电极板上的孔大。

为了更清楚的解释本发明的技术方案，以下结合本发明的工作过程作进一步解释：

使用前，所有阀门保持关闭状态，在储水罐7中注入水，在沉降罐6中注入油，打开所有阀门，启动抽油泵8、搅拌釜12，油和水在抽油泵8和静水压力的作用下分别从沉降罐6和储水罐7中进入搅拌釜12，配制油水乳状液。

启动隔膜泵10，将配制好的油水乳状液泵送到v型动态电聚结器13中，流出电聚结器的乳状液经观察单元2，在高压静电发生器12未启动时，此时获得的是油水乳状液初始图片信息；高压静电发生器12启动后，获得的是油水乳状液电聚结后的图片信息，再通过图像后处理系统302分析图片信息；从v型动态电聚结器13经过电聚结脱水过程后流出的油水乳状液进入回收储液罐4中，当回收储液罐4中存有适量油水乳状液后，启动循环泵5将乳状液泵送至沉降罐6中进行重力沉降过程，由于油水密度差的存在，沉降罐6中上层为油相，下层为水相；沉降罐6上层油相在抽油泵8的作用下被泵送到搅拌釜9中，实现油相的循环使用。实验结束后，断开高压静电发生器12的电源，最后关闭所有阀门。如图3所示，本发明油水乳状液初始水滴粒径分布和电聚结后水滴粒径分布图片，比例尺为mm，即右侧每格间距1mm。初始水滴粒径分布均匀，为μ径级水滴，算术平均粒径约为160μm。施加外电场后，不易实现油水分离的μm级小水滴数量明显减少，电聚结后形成mm级大液滴，最大粒径约为5mm，本发明显著提升了电聚结效果。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。