[发明专利]一种原油电脱盐脱水装备

说明书

本发明公开了一种原油电脱盐脱水装备，属于原油电脱盐脱水领域，混合设施、超声波辅助破乳设施、脉冲电源、多电场电脱盐脱水罐、循环注水系统、PLC控制系统及其他配套设备、仪表、管道等设施；所述混合设施包括静态混合器和混合阀，用于将原油乳化液、注入的净化水、注入的破乳剂、注入的脱金属剂等进行充分混合，为下一步破乳奠定基础；所述超声波辅助破乳设施包括振荡器、激振器、功率放大器和换能器，用于将输入的电源转化成一定频率的超声波输入原油乳化液，对乳化液进行破乳；它可以实现通过超声波和破乳剂协同作用，可提高破乳剂作用效率，减少破乳剂用量，同时实现控制的智能化和系统节能化。

技术领域

本发明涉及原油电脱盐脱水领域，更具体地说，涉及一种原油电脱盐脱水装备。

背景技术

原油电脱盐脱水装备是炼油和石油化工企业的重要设备，是减少石油化工装备结垢、腐蚀，预防催化剂中毒的有效保障。电脱盐脱水装备的运行效果关系到石油化工和炼油企业全厂装置平稳运行、安全生产和经济效益。由于当前对原油含盐含水脱后指标日益严格，迫切需要开发新的脱盐脱水技术以应对行业需求，超声波强化破乳、脉冲电源和电脱盐罐内件优化是具有代表性的技术手段。

电脱盐是利用电场力对原油乳化液进行破乳，使水滴相互聚结进而沉降的工艺过程，因此破乳和聚结是电脱盐脱水过程最关键的两个因素。

超声波强化破乳是一种物理破乳方法，其原理是使用超声波辐射原油乳化液，使之产生超声效应(搅拌、碰撞、聚集、空化、加热、负压等)，破坏油水界面，在少加或不加破乳剂时，促进乳化液破乳。

超声波强化破乳的作用机理目前尚未有确切理论解释，比较受认同的有以下几种：

1)超声波的机械振动促使小水滴发生位移、碰撞、聚结，形成较大水滴，使原油中的石蜡、胶质、沥青等乳化剂分散均匀，增加其溶解度，降低油水界面的机械强度；

2)超声波的空化效应产生强大的冲击力使乳化液中部分长链石蜡烃、沥青质断裂，降低污油黏度，减小水滴在碰撞聚合沉降过程中的摩擦阻力；

3)超声波的共振效应在超声频率与微水滴自振频率一致时，产生共振，进一步加剧水滴运动、碰撞、合并生成直径较大的水滴。

超声波辅助破乳的影响因素包括：超声波声强、频率和作用时间。

声强是在垂直于超声传播方向上单位面积单位时间内通过的能量。声强越大，其传递的能量就越大，微液滴的运动速度随之加快，微液滴之间的碰撞几率增大，从而提高脱水效率。但当声强超过空化阈值，其对微液滴的破碎作用将显著增大，加剧油水乳化，脱水效果下降。声度的衰减与声波频率的平方成正比，超声波频率越高，声强衰减就越快，破乳声场就越不均匀，破乳效果就越差。作用时间液也是影响超声波破乳效果的重要参数。随作用时间增加，脱后含水率先减小，后小幅升高，这表明作用时间存在最优值，不是简单的线性关系。

脉冲电源在提供高压电场电源的同时，通过控制脉冲频率和占空比(即脉冲输出时间与脉冲周期之比)，使电脱罐内不会发生电极间的短路现象(脉冲高压可以通过选择适当的脉冲频率，在短路形成前使脉冲电场处于间歇期，适当的时间再施加下一次脉冲，这样就可以避免短路造成的危害，使电场强度在脉冲输出时始终保持高状态。)，也不易发生电场使液滴分散形成更小粒径液滴的现象。

脉冲电场的破乳机理是原油中的小水滴在电场作用下聚结之前，液滴首先排列成链，脱盐脱水罐中有大量的链生成，以进行水滴的聚结。这些链不能太长，否则链产生传导电流，以致形成短路导致能量的泄露；同时，链也不能过短，其长短应恰好能使链中的水滴在所加的电场力下发生聚结。对于脉冲电场，在最佳频率时，水滴在电场峰值被完全极化，液滴间的力最大，有最大概率的相互碰撞，水滴聚结显著，从而达到良好的脱水效率。

脉冲电场主要以脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲频率三个参数影响原油脱盐脱水效果。