[发明专利]一种旋流静电聚结装置

说明书

本发明公开了一种旋流静电聚结装置，包括聚结主体、顶部封堵组件、底部封堵组件、电极组件、变压器组件；聚结主体包括筒体，筒体的上部左侧设有入口管，筒体的上部右侧设有排气管；顶部封堵组件与筒体的顶部固定连接，底部封堵组件与筒体的底部固定连接，底部封堵组件的中心处设有出口管；电极组件设置在筒体内部，变压器组件设置在筒体内部。本发明旋流静电聚结装置采用电场与旋流场的协同作用，电场促使油中水滴相互吸引、碰撞合并成大水滴；旋流场一方面提高油中水滴碰撞强度和频率，加速水滴聚并过程，另一方面使油中水滴在筒体内壁聚集形成水膜，进一步增加环形流道内电场强度，提高油中水滴聚结效率。

技术领域

本发明属于油气集输系统多相分离技术领域，具体涉及一种旋流静电聚结装置，通过旋流场和电场的协同作用，提高油中水滴的碰撞强度和频率，加速水滴聚并过程，实现油水乳状液的高效破乳。

背景技术

随着各大油田进入开发中后期以及表面活性剂、聚合物驱等强化采油方法的使用，从地下采出的原油往往含有大量的伴生水，形成稳定的原油乳状液。原油含水不仅会增加储运过程中设备的负荷和升温时的燃料消耗，同时水中含盐更会造成金属管道和设备的结垢与腐蚀，甚至在原油炼制过程中发生冲塔、超压爆炸等事故。因此，研究高效原油破乳技术，脱出原油中的水对保证集输系统的高效安全稳定运行具有重要的意义。

目前油田主要采用热化学沉降和电脱水两种方式进行原油脱水处理。热化学沉降法脱水效率低、能耗大，而且通常需要添加化学药剂，易对环境造成二次污染。电脱水法利用高压电场削弱水滴界面膜强度，提高水滴的碰撞强度和频率，促进水滴聚并，增加沉降速率。但常规电脱水器电极间距大，能耗高，且在处理水含率较高的原油乳状液时易产生电击穿问题，降低了电脱水器的运行稳定性。为解决这一现状，静电聚结技术近年来得到了发展。

美国专利US6136174公开了一种原油脱水静电聚结器，其电极部分是由绝缘电极和金属电极以立式同轴圆筒的形式交替排列，狭窄的电极间距产生高强电压，同时加快乳状液的流速，获得湍流流态，从而促进分散相水滴之间的相互碰撞，缩短相邻水滴间的迁移时间，提高原油脱水效率。中国专利CN105802660A公开了一种平板电极静电聚结器，其高压电输入段设有高压绝缘电线入口，静电聚结段由绝缘电极和裸电极组成，该装置通过降低流体流速，增加停留时间提高油水分离效率。中国专利CN205774344U公开了一种圆柱绝缘电极静电聚结器，具有圆柱型的外壳和内外电极，其中内外电极均包裹绝缘层，外壳设有高压绝缘电线入口，该装置同样通过降低流体流速，增加停留时间提高油水分离效率。上述专利所公开的静电聚结装置内部流动主要是层流或湍流，仅依靠电场和重力场的作用进行油水分离，当水滴距离较远时诱导偶极力弱，碰撞频率低，聚结效果差；且均设有高压接线接头，装置的操作安全性不高。

因此，现有技术需要进一步改进以实现油水乳状液的高效破乳并提升装置运行的稳定性和安全性。

发明内容

本发明目的是提供一种旋流静电聚结装置，通过旋流场和电场的协同作用，提高油中水滴的碰撞强度和频率，加速水滴聚并过程，实现油水乳状液的高效破乳。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种旋流静电聚结装置，包括聚结主体、顶部封堵组件、底部封堵组件、电极组件、变压器组件；

所述聚结主体包括筒体，所述筒体的上部左侧设有入口管，所述入口管的侧壁与筒体的侧壁相切，所述入口管内部设有喷嘴组件，所述喷嘴组件使入口管形成渐缩入口；所述筒体的上部右侧设有排气管；所述顶部封堵组件与筒体的顶部固定连接，所述底部封堵组件与筒体的底部固定连接，所述底部封堵组件的中心处设有出口管；

所述电极组件设置在筒体内部，所述电极组件包括电极、绝缘层、电极支架；所述电极呈圆筒形，所述绝缘层包覆在电极的外壁面上；所述电极支架支撑在电极的底端，所述电极支架与筒体的内壁面进行连接，所述电极与筒体进行同轴设置；