[發明專利]新型高效原油電脫水、脫鹽方法和設備

無效

• 申請號: 200910092761.3
• 申請日: 2009-09-23
• 公開（公告）號: CN102021019A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 丁藝;陳家慶
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: C10G33/02
• 分類號: C10G33/02;B01D17/06
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術領域

本發明屬于原油電脫水、脫鹽技術領域，涉及一種新型高效原油電脫水、脫鹽方法和設備，適用于煉油廠原油乳化液中分散相小水顆粒及稠油乳化液的脫水、脫鹽。

背景技術

長期以來，國內外油田及煉油廠使用的電脫水(脫鹽)器，主要有兩種類型：一種是采用臥式水平電極，另一種是采用臥式垂直懸掛電極。這兩種形式的電脫水(脫鹽)器中，電極均布置于罐體的上部。在常規電脫水(脫鹽)器中，油包水(W/O)型原油乳化液從罐體底部進入，整體呈自下而上的流動態勢，在此過程中受電場作用而靜電聚結長大的分散相水顆粒開始發生逆流重力沉降。這種布局方式使得原油乳化液的流動方向和聚結后分散相水顆粒的沉降方向相反，增加了水滴的沉降時間，影響脫水(脫鹽)效率。由于水顆粒靜電聚結長大與水顆粒重力沉降兩個過程同步進行，為了保證后一個過程的順利進行，常規電脫水(脫鹽)多采用臥式放置并始終保持罐內的層流流態，因此處理裝置容積較大、處理效率難以進一步提高。當處理含水率較高的原油乳化液時，電脫水(脫鹽)器內部的油水界面可能浸沒下層的水平電極或者垂直懸掛電極下端的外表面，引起電極短路，導致電脫水(脫鹽)器工作中斷。

研究表明，適當湍流反而能夠促進分散相水顆粒的碰撞、聚結，因此如果能在常規重力沉降分離過程發生之前，設法使油包水型原油乳化液中的分散相小水顆粒充分聚結長大，那么就能顯著減少后續分離設備所需的重力沉降時間、提高分離效率；或者在同樣的處理量下能夠減小總體工作容積，甚至能夠簡化處理作業流程。

基于上述認識，國外近年來推出了在高壓交流電場作用下的緊湊型靜電聚結器(CEC)、在線靜電聚結器(IEC)、容器內置式靜電聚結器(VIEC)、低含水率聚結器(LOWACC)等緊湊型靜電預聚結設備。從靜電聚結破乳機理而言，CEC、IEC和VIEC都是圍繞偶極聚結或振蕩聚結破乳機理進行設計的，只有LOWACC應用了介電泳聚結破乳機理；

CEC采用帶同心環狀電極的立式結構，獨立于常規的重力分離器外，電極部分可以作為一個整體組件自外殼筒體的頂部取出，維修檢查較為方便。其不足之處在于：處理后的原油乳化液在進入后續沉降分離設備之前，應該避免因劇烈的剪切作用而使得其中的較大分散相水顆粒再次發生破裂；同時對W/O型原油乳化液中含氣量、含水率的適應能力偏低。VIEC被設計成穿孔板墻狀，安裝在三相分離器內部上游側的整流段處，靜電預聚結元件能夠在水、乳化液、氣泡共存的情況下正常工作而不會出現垮電場現象，早期的流道形狀是純圓形流道，后期在現場應用中將單個流動通道由純圓形改為準矩形。其不足之處是結構較為復雜，對加工制造水平要求較高；當原油乳化液流經圓形或準矩形流道時，原油乳化液中含有的懸浮固體顆粒基于重力作用向下沉降，覆蓋在電極表面，容易引起電極短路。IEC總體上采用單管流道，在含水率或含氣率高達100％時也不會出現垮電場現象，在現場應用時被立式安裝在常規三相分離器或電脫水器外部的上游側。其不足之處在于：聚結后的原油乳化液在進入后續沉降分離設備之前，可能會因管路中彎頭、閥門等處的劇烈剪切作用而使較大的分散相水顆粒再次發生破裂；在大處理量下需要并聯多個單管立式結構，總體占地面積較大。基于介電泳聚結破乳機理的LOWACC安裝在常規重力分離器內部，其流道形狀僅有一種，即采用波紋板狀電極組件。不足之處在于：只適合于低含水率原油乳化液中分散相水顆粒的靜電預聚結，對W/O型原油乳化液中含水率的適應能力偏低；安裝在常規重力分離器內部使其結構較為復雜，對加工制造水平要求較高；當原油乳化液流經波紋板狀電極組件時，原油乳化液中含有的懸浮固體顆粒向下沉降，覆蓋在電極表面，容易引起電極短路。

IEC、VIEC、LOWACC僅僅用于油氣田開發工程中井口原油乳化液的脫水，迄今尚未用于煉油廠中原油乳化液的脫水(脫鹽)，此外，僅有CEC應用于原油乳化液的脫鹽處理工藝，在歐洲Kvaerner?Process?Systems公司申請的專利WO?2006/003525A1中公開了一種緊湊型電脫鹽方法和設備，其特征在于在常規電脫鹽器上部安裝兩個CEC將電脫鹽器分為靜電預聚結部分和重力沉降分離部分，以提高脫鹽效率。但其不足之處在于對W/O型原油乳化液中含氣量、含水率的適應能力偏低；僅應用了偶極聚結或振蕩聚結破乳機理，未能充分認識到介電泳現象對靜電預聚結作用的重要價值。國內有不少研究人員圍繞W/O型原油乳化液的靜電聚結破乳機理進行了大量的實驗研究，對于緊湊型靜電預聚結設備的現場應用方面還處于起步階段。