專利名稱：海洋石油專用變頻脈沖電脫水設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于原油脫鹽/脫水設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種用于海洋石油 的變頻脈沖電脫水設(shè)備。
背景技術(shù)：
原油含鹽和水是原油開采過程中的正常狀態(tài)和普遍現(xiàn)象，特別是海洋石油的開 采，原油含水后，其比熱、粘度等物理性質(zhì)發(fā)生很大變化，不僅給油田生產(chǎn)帶來一系列困難， 還會(huì)給油庫中的儲(chǔ)存，鐵路、公路、船運(yùn)、長輸管道的輸送，以及煉油廠的加工精煉造成不利 影響。原油脫水工作的目的就是要設(shè)法將原油中的水脫除，消除水的危害。原油脫水就成 為油田原油生產(chǎn)過程中一個(gè)不可缺的環(huán)節(jié)。由于影響電脫水效果的因素眾多，目前針對(duì)電脫水技術(shù)的研究方向呈現(xiàn)多元化， 主要集中在三個(gè)大的方面一是開發(fā)新型的電脫水極板結(jié)構(gòu)，如兩層極板、三層極板、鼠籠 極板、吊掛極板等；二是開發(fā)不同的供電方式或破乳方式，如交流電場、直流電場、交直流電 場、波破乳、微波破乳等；三是開發(fā)高效廣譜的破乳劑，如不同工藝合成的破乳劑、油溶性破 乳劑、脫鹽助劑等。這些技術(shù)的開發(fā)和推廣應(yīng)用，對(duì)提高電脫水技術(shù)的發(fā)展，解決生產(chǎn)中存 在的問題，起到了十分重要的作用。隨著原油性質(zhì)劣質(zhì)化以及生產(chǎn)周期的延長，電脫水設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和脫水效率受 到了嚴(yán)重沖擊，現(xiàn)有的脫水技術(shù)難以滿足生產(chǎn)需要的趨勢日益明顯，主要表現(xiàn)為(1)原油 深度脫水達(dá)標(biāo)率較低，脫水困難；(2)電脫的排水含油升高，不僅造成一定的資源浪費(fèi)，而 且造成污水處理難度和處理費(fèi)用增加。同時(shí)，回收的污油也成為生產(chǎn)煉油廠處理的難題； (3)由于原油密度大、含水量高、乳化嚴(yán)重，使得電脫水電流增大，甚至造成變壓器跳閘、燒 損，致使能耗大幅度升高；(4)原油脫后含水增加，造成運(yùn)輸負(fù)荷增加和運(yùn)輸設(shè)備的腐蝕。 這些因素，給油田原油脫水帶來了很大困難，影響到了油田的正常生產(chǎn)、銷售?；谏鲜鲆?素，油田對(duì)原油電脫水技術(shù)的突破非?？释?，對(duì)新的電脫水技術(shù)的需求也很迫切。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的即由此產(chǎn)生，提出一種用于海洋石油的變頻脈沖電脫水設(shè)備。 解決原油脫水率低、排水含油多、能耗大的問題，有效提高脫水效率、節(jié)省運(yùn)行電耗、降低生 產(chǎn)成本。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是所述的變頻脈沖電脫水設(shè)備主要由 罐體、鼠籠電極、沖砂管、進(jìn)油分配器及變頻調(diào)壓脈沖電控裝置構(gòu)成，所述的鼠籠電極為內(nèi) 圈和外圈雙層鼠籠結(jié)構(gòu)，所述的變頻調(diào)壓脈沖電控裝置發(fā)出的脈沖寬度為30 ΙΟΟΟΟμ S、 脈沖間隙30 10000 μ s、脈沖頻率50 2000Hz連續(xù)可調(diào)，場電壓波形為單向脈沖方波。本實(shí)用新型采用脈沖方波電壓，形成高壓、脈沖電場，完全不同于以往的交流電及 直流電電場，油水乳化顆粒在瞬間高壓下極化、聚結(jié)，避免因短路或電流增大導(dǎo)致電場電壓 的降低，具有提高脫水效率、節(jié)省運(yùn)行電耗的特點(diǎn)。與現(xiàn)有的電脫水技術(shù)相比，最大區(qū)別就在于電場電壓的波形不同。最早的交流電脫鹽技術(shù)是將工頻50Hz交流電經(jīng)變壓器升壓后 輸入電脫水設(shè)備極板上，構(gòu)成交變電場，利用交變電場對(duì)水滴產(chǎn)生的振蕩移動(dòng)形成振蕩聚 結(jié)。后來發(fā)展的交直流電脫水技術(shù)，并不是交、直流電混合運(yùn)用，而是通過整流電路控制，在 垂直電極板之間形成直流強(qiáng)電場，利用直流電場對(duì)水滴極化所產(chǎn)生的偶極力聚結(jié)，在電極 板端部與油水界面之間形成交流弱電場，波形為正弦半波。本實(shí)用新型采用變頻調(diào)壓脈沖 供電方式，在電極上施加單向脈沖電壓時(shí)，因單向脈沖電壓可分解為直流電壓與交流電壓 的疊加，即原油中的水滴既受到直流電場的偶極力聚結(jié)作用，又受到交流電場的振蕩聚結(jié) 作用，同時(shí)電脈沖可使原油中電場峰值提高很多。因而高壓電脈沖比交流電、直流電破乳更 有效。具有如下特點(diǎn)(1)解決了脫水電流大的問題。乳狀液在脈沖電場作用下，水滴發(fā)生極化、變形、聚 集，形成水鏈，水鏈長度太長會(huì)引起短路，在水鏈引起短路前，終止脈沖，水鏈?zhǔn)艿狡茐模?路即消失。長的水鏈的形成需要一定的時(shí)間，短路一旦形成，就會(huì)引起電能的泄露，若繼續(xù) 通電則能耗大，且破乳效率低。這樣可以適當(dāng)選擇脈沖的寬度，在水受到破壞、短路消失后， 再加下一個(gè)脈沖，就可以避免電能的泄漏。在原油含水量過高或乳化嚴(yán)重時(shí)，乳狀液進(jìn)入常 規(guī)的電脫水設(shè)備容易發(fā)生短路，造成電耗過大，甚至無法送電，使用脈沖電脫水技術(shù)可以避 免出現(xiàn)這些情況，保證良好的脫水效果。(2)提高水滴間聚結(jié)力。由于脈沖電場的間歇供電技術(shù)特點(diǎn)，在相同條件下，脈沖 電場強(qiáng)度較交流、交直流電場強(qiáng)度高3 5倍，原油乳狀液中水滴之間的聚結(jié)力與電場強(qiáng)度 的平方成正比，因而脈沖電場中聚結(jié)力較傳統(tǒng)的交流、交直流提高9 25倍，更加有利于破 乳。(3)具有振蕩破乳的作用。瞬間高壓脈沖電場對(duì)乳狀液中的水滴能產(chǎn)生較大的振 蕩，使水滴周圍乳狀液界面張力受到破壞，加快了水滴之間碰撞和聚結(jié)，從而進(jìn)一步提高了 破乳的能力。(4)具有電泳破乳的作用。單向高壓脈沖電場能使細(xì)小水滴向帶異性電荷的極板 游動(dòng)，水滴在極板上進(jìn)行聚結(jié)成大水滴，這樣，這些細(xì)小的水滴就脫去了，進(jìn)一步提高了脫 水的效率。(5)節(jié)電效果明顯。脈沖電源為間歇供電方式，縮短了通電時(shí)間，降低運(yùn)行電流，具 有明顯的節(jié)電效果；采用微電腦控制，實(shí)現(xiàn)電壓補(bǔ)償功能，減少了全阻抗帶來損耗。(6)增強(qiáng)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性。由可控硅控制輸出的脈沖電場可有效避免因電流增大 而產(chǎn)生的電壓降低或短路，極大提高電脫水設(shè)備供電的穩(wěn)定性，保證了電脫水設(shè)備的穩(wěn)定 運(yùn)行。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型鼠籠電極的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-4為實(shí)用新型變頻調(diào)壓脈沖電控裝置的電路原理圖。圖中1、罐體，2、鼠籠電極，3、出油口，4、沖砂管，5、出水口，6、進(jìn)油分配器，7、進(jìn)油 口，8、絕緣吊掛，9、內(nèi)圈電極欄，10、外圈電極欄，11、內(nèi)圈電極組，12、外圈電極組。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖，給出本實(shí)用新型的實(shí)施方式如下如圖1所示，本實(shí)例所述的用于海洋石油的變頻脈沖電脫水設(shè)備主要由罐體1、鼠 籠電極2、沖砂管4、進(jìn)油分配器6及變頻調(diào)壓脈沖電控裝置構(gòu)成，鼠籠電極、進(jìn)油分配器和 沖砂管均設(shè)置在罐體內(nèi)，在罐體上還設(shè)置有出油口 3、出水口 5和進(jìn)油口 7。進(jìn)油分配器6 位于罐體1內(nèi)進(jìn)油口 7與鼠籠電極2和沖砂管4之間。沖砂管4位于罐體1內(nèi)的下部，鼠 籠電極2固定在罐體1內(nèi)的上部。鼠籠電極2的設(shè)置數(shù)量可根據(jù)需要設(shè)置為一級(jí)電極、二 級(jí)電極或多級(jí)電極，目的是為了形成弱電場(極板間距大)和強(qiáng)電場(極板間距小)，更好 的脫除水分。本實(shí)施例為一級(jí)電極和二級(jí)電極。如圖2所示，鼠籠電極2由絕緣吊掛8、內(nèi)圈電極欄9、外圈電極欄10和內(nèi)圈電極 組11和外圈電極組12組成，內(nèi)圈電極欄9由多塊極板連接組合成鼠籠結(jié)構(gòu)，外圈電極欄10 也有多塊極板連接組合成鼠籠結(jié)構(gòu)，由此形成內(nèi)圈和外圈雙層鼠籠結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈電極欄9與 外圈電極欄10通過絕緣吊掛8連接，內(nèi)圈電極組11是由29支普通鋼管組成，通過箍圈固 定在內(nèi)圈電極欄9上，如圖上小圓圈所示的位置，外圈電極組12是由67支普通鋼管組成， 通過箍圈固定在外圈電極欄10上，如圖上小圓圈所示的位置。鼠籠電極2通過絕緣吊掛8 與罐體1固定連接。在工作過程中，由變頻調(diào)壓脈沖電控裝置給內(nèi)圈電極欄9和外圈電極 欄10上的絕緣吊掛8分別輸入施加單向脈沖電壓，在內(nèi)圈電極組11和外圈電極組12之間 形成高壓脈沖電場；在外圈電極組12與罐體1內(nèi)壁之間形成另外一個(gè)高壓脈沖電場，使電 場空間得到擴(kuò)展，延長了原油在電場中脫水時(shí)間，達(dá)到高效脫水的目的。如圖3-4所示，變頻調(diào)壓脈沖電控裝置由變壓器T、微電腦N、控制器KZG、調(diào)壓模 塊TY、濾波器LA等組成，380V的交流電通過濾波器LA、調(diào)壓模塊TY與變壓器T相接，濾波 器LA采用的是常規(guī)的濾波電路，其作用是將交流電整理成脈沖電路。調(diào)壓模塊TY采用的 也是常規(guī)的調(diào)壓電路，其作用是調(diào)整電壓的大小。微電腦N采用的是自制的EMl控制模塊， 分別與變壓器T、控制器KZG、調(diào)壓模塊TY、濾波器LA連接，通過連續(xù)不斷的監(jiān)測變壓器T的 輸出電壓、輸出電流，頻率、占空比等信號(hào)，并將信息送到微電腦N中，通過和系統(tǒng)額定值和 系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較，由控制器KZG來調(diào)節(jié)，控制器KZG采用的也是常規(guī)的控制電路，作用 是調(diào)節(jié)變壓器T的輸出，實(shí)現(xiàn)恒壓控制、節(jié)能控制、電場擊穿保護(hù)跟蹤控制、負(fù)載響應(yīng)控制 等功能。變壓器T的輸出端與鼠籠電極2的絕緣吊掛8連接。其脈沖寬度30 10000 μ S、 脈沖間隙30 10000 μ s、脈沖頻率50 2000Hz連續(xù)可調(diào)，場電壓波形為單向脈沖方波。本實(shí)用新型在工作時(shí)經(jīng)過分離器等其他設(shè)備輸送過來的原油，一般含水在 15% -30%之間，原油經(jīng)進(jìn)油口流入電脫水設(shè)備，首先利用進(jìn)油分配器來阻擋并使其平流， 原油平流經(jīng)過電場有利于脫水，原油進(jìn)入一級(jí)鼠籠電極2形成的弱電場(極板間距大)后， 在脈沖電場的作用下，進(jìn)行聚結(jié)脫水，此時(shí)能脫去大部分的水，然后聚結(jié)的水滴下沉匯聚。 一級(jí)鼠籠電極2難以脫去的水在經(jīng)過二級(jí)鼠籠電極2的強(qiáng)電場(極板間距小)時(shí)候，利用 其強(qiáng)大的震蕩，電泳，偶極聚結(jié)力把殘留水滴脫去，水滴也聚集下沉。所有的水匯聚下沉到 罐體底部后，經(jīng)沖砂管4的出水口 5排出。脫水后的原油經(jīng)出油口 3排出。
權(quán)利要求一種用于海洋石油的變頻脈沖電脫水設(shè)備，主要由罐體(1)、鼠籠電極(2)、沖砂管(4)、進(jìn)油分配器(6)及變頻調(diào)壓脈沖電控裝置組成，其特征是所述的鼠籠電極(2)為內(nèi)圈和外圈雙層鼠籠結(jié)構(gòu)，所述的脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖寬度為30～10000μs、脈沖間隙30～10000μs、脈沖頻率50～2000Hz連續(xù)可調(diào)，場電壓波形為單向脈沖方波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻脈沖電脫水設(shè)備，其特征是所述鼠籠電極(2)為一級(jí) 電極、二級(jí)電極或多級(jí)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變頻脈沖電脫水設(shè)備，其特征是所述鼠籠電極(2)由絕 緣吊掛(8)、內(nèi)圈電極欄(9)、外圈電極欄(10)、內(nèi)圈電極組(11)和外圈電極組(12)組成， 內(nèi)圈電極欄由多塊極板連接組合成鼠籠結(jié)構(gòu)，外圈電極欄也有多塊極板連接組合成鼠籠結(jié) 構(gòu)，內(nèi)圈電極欄與外圈電極欄通過絕緣吊掛連接，在內(nèi)圈電極欄和外圈電極欄上均設(shè)置有 絕緣吊掛和電極組，鼠籠電極也通過絕緣吊掛與罐體固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻脈沖電脫水設(shè)備，其特征是所述的脈沖發(fā)生器由變壓 器T、微電腦N、控制器KZG、調(diào)壓模塊TY、濾波器LA等組成，380V的交流電通過濾波器LA將 交流電整理成脈沖電路、由調(diào)壓模塊TY調(diào)整電壓的大小后與變壓器T相接，微電腦N分別 與變壓器T、控制器KZG、調(diào)壓模塊TY、濾波器LA連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開的變頻脈沖電脫水設(shè)備主要由罐體(1)、鼠籠電極(2)、沖砂管(4)、進(jìn)油分配器(6)及變頻調(diào)壓脈沖電控裝置組成，所述的鼠籠電極(2)為內(nèi)圈和外圈雙層鼠籠結(jié)構(gòu)，所述的脈沖電控裝置發(fā)出的脈沖寬度為30～10000μs、脈沖間隙30～10000μs、脈沖頻率50～2000Hz連續(xù)可調(diào)，場電壓波形為單向脈沖方波。本實(shí)用新型采用脈沖方波電壓，形成高壓、脈沖電場，完全不同于以往的交流電及直流電電場，油水乳化顆粒在瞬間高壓下極化、聚結(jié)，避免因短路或電流增大導(dǎo)致電場電壓的降低，具有提高脫水效率、節(jié)省運(yùn)行電耗的特點(diǎn)。解決了脫水電流大的問題，提高水滴間聚結(jié)力，具有振蕩破乳、電泳破乳的作用。節(jié)電效果明顯。增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C10G33/02GK201620137SQ200920297300
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者張志平 申請(qǐng)人:洛陽正遠(yuǎn)石化有限公司