[其他]分布电荷复合电极和脱盐系统

说明书

本发明涉及静电分离工艺，尤其涉及用于在相对非极性流体中让流动的极性流体性以相反于非极性流体流动的方向通过由许多块复合电极建立的、电场梯度变化的电场而反复分散和聚结相对极性流体的方法和装置。

利用高压电场的分离工艺包括：精选矿石中的固体一固体分离，从介电液体中分离固体或液体，以及使用静电沉淀器从各种废气和空气调节系统中除去固体或液体颗粒。用于这些分离工艺的静电场是通过施加交流电压、直流电压或者它们的某种组合于工艺流程里面的格栅而产生的。

当静电脱水器中液体一液体分离工序从油-水乳化液中除去水份时，非极性流体的油表现为电介质，而极性的水珠微滴却被聚结。聚结出现于小水珠相撞并联合形成大水珠的时候。通过在各电极之间建立电场，并使油-水乳化液穿过该电场的方法，使水珠微滴聚结起来。因为水是轻微极性的，所以那些微滴被电场进一步极化。极化的各微滴互相吸引并发展到互相聚结。大水滴受重力作用沉降到脱水器底部，水就在那儿被排走。被脱水的油往上浮，在脱水器的上部位置取走。

微小水滴沉降速率低，因而受重力作用沉降缓慢，往往随通过的液流一起被带走。最好是使微小水滴聚结以形成较大的水滴，因为较大的水滴更容易由于重力而沉降。然而微小水滴更难从油里面穿过，因而要求更大的电场梯度使之聚结。准确地说，为使微小水滴聚结，需要象在高电压施加于各电极元件时所达到的那种强烈的电场梯度。

典型的脱盐要求是使油井生产物的含盐或含卤水量降低到每1，000桶原油有一磅盐。盐通常含在油井生产的卤水里。除水即除去了大部分的盐。但是，某些非常微小的囟水滴仍然留在脱水后的油中，它可能导致含盐量高到每1，000桶原油20至30磅的不可接受的水平。因此，在另一阶段的脱水之前，加入淡水或含盐少的水，用以接触并冲淡留在脱水后的油井生产物中的卤水。如果含水量降低到和开始阶段脱水后乳化液同样的含水量，那么第二阶段脱水后脱水原油的含盐量也降低了。

先有技术脱水器中的各电极是用导电材料构成的，通常用金属，它能立刻把所加给的电荷运送到该电极系统的所有表面上，而只受供给它能量的电源的限制。当这些系统不燃弧运行时，用以维持各电极单元之间的电场所需能量很小。但是，燃弧出现时，就要消耗大量能量。此外，尽管只在一块高导电性的电极板上一个地方出现燃弧，但遍及该整块电极的电场都破坏了，那里的脱水过程将中断到燃弧被熄灭为止。为迅速检测出燃弧的存在，熄灭该然弧以及恢复各电极上的电位，从而重建电场梯度，利用了如美国专利第4，400，253号公开的电压控制系统那样的精心制成的控制系统。

先有技术各金属电极的另一个缺点在于;由于各电极板的导电性，加于电极的全电位存在于各该电极的所有棱边、拐角、尖端以及电极支承器具上，这导致产生许多畸变电场和点电荷。电场的畸变和点电荷产生限制水珠微滴长大的高电场梯度，同时引起微滴分散。当这些分散作用存在于加工流体退出电场的区域时，产生的水珠微滴便不能聚结，而是随着像已脱水的油那样的处理过的有机物流一起被带走。

更常用的除盐方式，无论是矿场加工还是炼油厂加工，都利用加水稀释的方法，就是把淡水或盐含少的水加入到脱过水的原油的乳化液中。随后让该乳化液连同稀释水一起，同时流经一个混合器，以增加分散卤水同稀释水接触和聚结的概率。原油流接着被再一次脱水。稀释卤水的去除是不完全的，而除去的盐只限于稀释水的体积乘以混合效率后的几分之一。常常需要作多阶段的除盐，以满足对含盐量的特性要求。这种用单个容器的多阶段脱水器已由美国专利第4，149，958号公开。

美国专利第4，308，127号又公开了另一个多级脱水器，它指出让乳化液通过具有借助均匀带电并实际上发散的各电极而减弱的末级静电场的一系列电场，以聚结极化性分散态。在聚结极性分散态的最后步骤，让几乎全部除去了极性分散态的乳化液通过减弱的电场。