專利名稱：一種更新的重質油脫鹽脫水設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及重質油預處理設備，特別涉及一種用于重質原油、燃料油和其他重質油品的深度脫鹽、脫水處理的設備，可廣泛應用于石油化工、煉油、燃機電廠等企業(yè)的重質油預處理。
背景技術：
隨著世界各地原油開采程度的不斷加深，原油劣質化和重質化趨勢更加顯著。 據美國地質勘探局USGS報道在未開采的石油資源中，重質油(API <20° )和超重油 (API ^ 10° )資源為輕質原油資源的兩倍。2000年至2009年世界各類原油產量中重油產量和處理量已超過13%。隨著重油比例的日益增大，重油的開發(fā)利用的價值凸顯，重油處理和深度加工等方面的技術開發(fā)是煉油行業(yè)的裝置大型化、煉化一體化和集約化發(fā)展戰(zhàn)略中的重要一環(huán)。原油煉制之前首先需要進行電脫鹽，良好的脫鹽效果可減少設備腐蝕和結垢，延長催化劑壽命、節(jié)約能耗和減少維護費用。傳統(tǒng)的交流、交直流電脫鹽技術和設備適合處理輕質原油，在處理重質原油過程中存在著脫鹽效果差、設備體積和投資大、占地面積多、排水含油多和污染環(huán)境等缺點，大型化的重油電脫鹽過程實施困難。隨著原油加工量的增加， 生產商一般通過增大設備的體積來增大原油處理量。但由于電脫鹽設備體積龐大，增加設備的體積不僅大大增加投資成本，而且要占有更大的空間。生產企業(yè)初建時，往往沒有留有足夠的增大設備尺寸的余地，使擴能改造無法進行。若要異地進行擴能改造，給使用者帶來很大困難。為此，一些企業(yè)先后開發(fā)了高速電脫鹽設備。高速電脫鹽設備實現了用較小的電脫鹽罐，達到了較大的處理量的目標，但由于高速電脫鹽設備存在著結構上的缺陷，只能處理輕質原油，處理稍重原油脫后含鹽就達不到要求的技術指標，更不能處理重質原油，一些裝置甚至無法送電脫鹽。近年來，美國Howe-Baker Engineers Ltd.開發(fā)了重油電脫鹽設備可處理相對密度為0. 9861g/cm3的重質油，但必須投加稀釋劑，未根本解決重質油的直接脫鹽問題。市場的迫切需要推動著新一代處理重油的電脫鹽脫水技術和設備的研發(fā)和應用，特別是大型化的重油電脫鹽脫水設備的研究與開發(fā)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種更新的重質油脫鹽脫水設備，以實現原油和重油的快速電脫鹽脫水設備。為實現所述目的的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特點是，在所述的電脫鹽罐內， 上部電場位于電脫鹽罐的上部，上部電場由至少一個電場單元組成，上部電場單元為半密閉電極，每個上部電場單元包括水盤、帶電水平組合式電極、接地水平組合式電極、反沖洗裝置和落水管，帶電水平組合式電極和接地水平組合式電極均安裝在水盤內，反沖洗裝置包括反沖洗噴嘴，反沖洗噴嘴與水盤底面成一傾角，落水管的頂端與水盤的底部相連接，另一端插入電脫鹽罐的水層。
所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，上部電場包括多個電場單元，上部電場的電場單元安裝后與下部電場、電脫鹽罐水平軸線平行，上部電場單元與電脫鹽罐內壁之間有一定的間距，上部電場單元兩兩之間也有一定的間距。所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，水盤上部為一長方形或者正方形的盤形結構，下部為V形或者為V字下部切口形或者為鍋底狀，帶電水平組合式電極與水盤頂面相平，或者低于水盤頂面，帶電水平組合式電極和接地水平組合式電極，安裝后與下部電場和電脫鹽罐水平軸線平行，帶電水平組合式電極和高壓電引入設備相連接而帶電，接地水平組合式電極和水盤相連接而接地。所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，進油噴頭安裝在接地水平組合式電極的上部中央或者下部中央，并且和接地水平組合式電極平行，與進油管相連接。所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，反沖洗裝置由若干根反沖洗管和若干個反沖洗噴嘴組成，反沖洗噴嘴與反沖洗管垂直，反沖洗噴嘴均布焊接在反沖洗管上，反沖洗噴嘴之間的距離，由反沖洗噴嘴噴出的水弧度的寬度決定，保證在反沖洗時水盤的底板上沒有漏沖和死角，若干根反沖洗管均與反沖洗進水管相連接，安裝后與水盤的底板相平行且有一定的間隙。所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，落水管頂端與水盤的底部相連接，并且和水盤的底部相垂直，落水管的直徑和根數由最大反沖洗水量計算確定。所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，所述的帶電水平組合式電極和接地水平組合式電極，均為金屬材料制成的格柵狀的電極。所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，下部電場為組合式水平電極，或者為組合式垂直電極。所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其進一步的特點是，帶電水平組合式電極通過高壓電引入設備電連接安裝在電脫鹽罐上方的電脫鹽變壓器，上部電場和下部電場分別通過進油支管連通安裝在電脫鹽罐下方的進油總管，各進油支管上安裝有流量調節(jié)閥。本發(fā)明的有益效果是(1)上部電場采用單電源供電的多電場分布技術對上部電場的電場單元進行合理的配置，以達到合理的電場分布，使進入電場原油中的微小含鹽水滴高效快速凝并成易于沉降的大顆粒水滴，在電場的作用下快速沉降到電場的底部。(2)上部電場的水滴聚結沉降到水盤的底部，通過落水管導入電脫鹽罐底部水層。 與下部電場上浮的凈油各行其道，解決了原有高速電脫鹽技術下部電場上浮的凈油和上部電場聚結沉降水滴逆流、返混，從而使油流攜帶含鹽水滴進入凈油層，使脫后原油含水含鹽超標的問題。(3)水盤的底部有一個空間，可以存放原油中沉淀的泥沙和機械雜質，所以不需要頻繁地對水盤的底部進行沖洗。由于水盤的底部為斜板狀或者鍋底狀，沉淀的泥沙和機械雜質，會自動地通過在落水管排到電脫鹽罐罐底。未自動排除的泥沙和機械雜質，反沖洗時也能比較容易地將泥沙和機械雜質沖起，經過落水管排到電脫鹽罐罐底，沉積的泥沙容易沖洗干凈。在反沖洗進行時，不會對上部電場有擾動。(4)上部電場場強穩(wěn)定，不會因為泥沙沉淀或者反沖洗影響處理效果。保證了上部
4電場能長周期正常運行，處理后的原油質量相對穩(wěn)定，并且保證處理后的原油能達到規(guī)定的技術指標。(5)雙進油雙電場電脫鹽設備上部電場的進油，為強電場進油，原油中的水滴瞬間聚結成大水滴而沉降。處理后的原油上升與水滴沉降，無逆流現象互不干擾，大大提高了原油脫水效率。另外，強電場有強化破乳的作用，原油進入強電場后水滴能夠瞬間聚結。(6)適用性廣。既可以處理輕質原油，也可以處理重質原油。在原油處理前含鹽不大于100mg/L的情況下，通過兩級脫鹽脫水設備的處理，就達到脫后原油含鹽不大于3mg/L 這一指標。


圖l-a、l-b為更新的重質油脫鹽脫水設備的結構示意圖，下部電場為組合式水平電極，水盤下部為V形，其中圖Ι-a為主視圖，圖l_b為右側視圖。圖2-a、2_b為更新的重質油脫鹽脫水設備的結構示意圖，下部電場為組合式水平電極。水盤下部為V字下部切口形，其中圖2-a為主視圖，圖2-b為右側視圖。圖3-a、3_b為更新的重質油脫鹽脫水設備的結構示意圖，下部電場為組合式垂直電極，水盤下部為鍋底狀，其中圖3-a為主視圖，圖3-b為右側視圖。圖4-a，4_b為更新的重質油脫鹽脫水設備上部電場反沖洗裝置的結構示意圖，其中圖4-a為主視圖，圖4-b為俯視圖。
具體實施例方式在附圖l-a、l_b，附圖2-a、2_b，附圖3_a、3_b中，為了便于觀察，電脫鹽罐1繪制成透明的。參照圖Ι-a、圖Ι-b，并同時參照圖4-a，4_b，脫鹽脫水設備包括電脫鹽罐1，安裝在電脫鹽罐1上方的電脫鹽變壓器2，高壓電引入設備3，進油總管15，進油支管16和17，流量調節(jié)閥18。在電脫鹽罐1內，安裝有下部電場4。下部電場4為組合式水平電極(參見附圖l-a、l_b)，也可以為組合式垂直電極(參見附圖3-a、3-b)。在所述的電脫鹽罐1內， 在下部電場4的上方安裝有上部電場5。上部電場5由若干個(至少一個，在如圖所示的實施例中是三個)上部電場單元6組成，上部電場單元6為半密閉電極。上部電場單元6安裝后，其空間延伸方向與下部電場4的空間延伸方向和電脫鹽罐1軸線平行。上部電場單元6與電脫鹽罐1內壁之間有一定的間距，上部電場單元6兩兩之間也有一定的間距。所有上部電場單元6安裝后相加的總長度(包括上部電場單元6兩兩之間的間距)，等于電脫鹽罐1的切線長度(電脫鹽罐1去掉兩個封頭長度)。上部電場單元6由水盤7、帶電水平組合式電極8、接地水平組合式電極9、進油噴頭10、反沖洗裝置11和落水管19組成。水盤7上部為一長方形或者正方形的盤形結構，下部為V形(參見附圖1-a、1-b)，或者為V字下部切口形(參見附圖2-a、2_b)，或者為鍋底狀(參見附圖3-a、3-b)。帶電水平組合式電極8安裝在水盤7內，與水盤7頂面相平，或者低于水盤7頂面。接地水平組合式電極9安裝在水盤7內，在帶電水平組合式電極8的下方。帶電水平組合式電極8和接地水平組合式電極9，安裝后其空間延伸方向與下部電場4 和電脫鹽罐1軸線平行。帶電水平組合式電極8和高壓電引入設備3相連接而帶電，接地水平組合式電極9和水盤7相連接而接地。帶電水平組合式電極8和接地水平組合式電極 9，均為金屬材料制成的格柵狀的電極。進油噴頭10安裝在接地水平組合式電極9的上部中央或者下部中央，緊貼接地水平組合式電極9，并且和接地水平組合式電極9平行，與進油支管16相連接。反沖洗裝置11由若干根反沖洗管12和若干個反沖洗噴嘴13組成(參見附圖4_a， 4-b)。反沖洗噴嘴13與反沖洗管12垂直，反沖洗噴嘴13與水盤7底面成一傾角，均布焊接在反沖洗管12上。反沖洗噴嘴13之間的距離，由反沖洗噴嘴13噴出的水弧度的寬度決定，保證在反沖洗時水盤7的底板上沒有漏沖和死角。若干根反沖洗管12均與反沖洗進水管14相連接，安裝后與水盤7的底板相平行且有一定的間隙。落水管19的頂端與水盤7的底部相連接，頂端與水盤7的底部相平或者略低于水盤7的底部，并且和水盤7的底部相垂直，另一端插入電脫鹽罐1的水層。落水管19的直徑和根數由最大反沖洗水量計算確定。原油注入破乳劑和洗滌水混合后，經過進油總管15和進油支管16向上部電場5 進油。經過進油總管15和進油支管17向下部電場4進油?？梢酝ㄟ^調節(jié)進油支管17上的流量調節(jié)閥18，使上部電場5和下部電場4獲得理想的原油處理量。由于上部電場5和下部電場4原油處理量均為總處理量的50%左右，這樣上部電場5和下部電場4分別是一個獨立的低速電脫鹽設備。上部電場是這樣運行的。原油注入破乳劑和洗滌水混合后，經過進油總管15和進油支管16向上部電場5進油。通過進油噴頭10將油水乳化液噴進上部電場5，在帶電水平組合式電極8和接地水平組合式電極9組成的高壓靜電場內，在電場力的作用下，水滴聚集沉降到水盤7的底部，水盤內的積水通過落水管19導入電脫鹽罐1 底部水層。處理后的凈油向上浮升，進入電脫鹽罐1頂部凈油層，原油中的泥沙和機械雜質沉降到水盤7的底部。由于水盤7的底部為斜板狀或者鍋底狀，沉淀的泥沙和機械雜質，會自動地通過落水管19排到電脫鹽罐1罐底。未自動排除的泥沙和機械雜質，反沖洗時也能比較容易地將泥沙和機械雜質沖起，經過落水管19排到電脫鹽罐1罐底，沉積的泥沙容易沖洗干凈。根據水盤7的底部沉淀的泥沙和機械雜質量的多少，定期或者不定期的啟動反沖洗裝置11對水盤7的底部進行沖洗。由于水盤7的底部有一定的空間存放沉淀的泥沙和機械雜質，所以不需要頻繁地對水盤7的底部進行沖洗。即使在反沖洗進行時，也不會對由帶電水平組合式電極8和接地水平組合式電極9組成的高壓靜電場有擾動，從而保證了上部電場5能長周期正常運行，并且保證上部電場5處理后的原油能達到規(guī)定的技術指標。下部電場是這樣運行的。經過進油總管15和進油支管17向下部電場4進油，通過進油分布器20出來的乳化液，呈層狀緩慢進入下部電場4，在電場力的作用下，水滴聚集沉降到電脫鹽罐1罐底。下部電場4脫水后的凈油向上浮升。通過上部電場單元6兩兩之間的間距，上部電場單元6與電脫鹽罐1內壁之間的間距，流入電脫鹽罐1上部凈油層。由于上部電場5聚集沉降的含鹽污水通過落水管19導入電脫鹽罐1底部水層，和下部電場4 脫水后的凈油向上浮升各行其道，下部電場4脫水后的凈油和上部電場5聚集沉降的含鹽污水不接觸不會反混，不可能出現象美國高速電脫鹽技術那樣，下部電場4脫水后的凈油將上部電場5聚集沉降的含鹽污水帶出電脫鹽罐1，使原油脫后含鹽不達標的狀況。采用帶有多個上部電場單元的更新的重質油脫鹽脫水設備及其快速排水、排污裝置與工藝技術，投資小，占地面積少，適用性廣。既可以處理輕質原油，也可以處理重質原油或者超重油。處理密度不大于0. 9861g/cm3的重質原油，在原油處理前含鹽不大于100mg/L 的情況下，通過兩級脫鹽脫水處理，就能達到脫后原油含鹽不大于:3mg/L，原油中含水不大于0.3%，排水中含油不大于150PRI1等技術指標。采用前述實施例的進行如下試驗。試驗用原料性質見表1，雙進油雙電場脫鹽操作條件見表2，脫鹽脫水效果對比見
表3o表1原油性質
案例一案例二重質油燃料油密度(20°C)，g/cm30.94-0.960.95-0.98運動粘度(50°C)，est80-180150-250瀝青質，％(m/m)1.72.5膠質，°/。(m/m)6.59.7酸值，mgKOH/g2.381.53水分，％(m/m)0.80.5含鹽量，mgNaCl/L40-80<80表2雙進油雙電場脫鹽操作條件
案例一案例二操作溫度，。C130-140130-135操作壓力，MPa1.50.8注水量，％5 75 7注破乳劑量，Pg/g/每級3050-75破乳劑注入點一級電脫鹽混合系統(tǒng)前；二級電脫鹽混合系統(tǒng)前一級電脫鹽混合系統(tǒng)前； 二級電脫鹽混合系統(tǒng)前混合強度，Kpa40-70130-180
權利要求
1.一種更新的重質油脫鹽脫水設備，包括電脫鹽罐、變壓器和高壓電引入設備、進油總管、進油支管和流量調節(jié)閥，其特征在于，在所述的電脫鹽罐內，上部電場位于電脫鹽罐的上部，上部電場由至少一個電場單元組成，上部電場單元為半密閉電極，每個上部電場單元包括水盤、帶電水平組合式電極、接地水平組合式電極、反沖洗裝置和落水管，帶電水平組合式電極和接地水平組合式電極均安裝在水盤內，反沖洗裝置包括反沖洗噴嘴，反沖洗噴嘴與水盤底面成一傾角，落水管的頂端與水盤的底部相連接，另一端插入電脫鹽罐的水層。
2.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，上部電場包括多個電場單元，上部電場的電場單元安裝后與下部電場、電脫鹽罐水平軸線平行，上部電場單元與電脫鹽罐內壁之間有一定的間距，上部電場單元兩兩之間也有一定的間距。
3.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，水盤上部為一長方形或者正方形的盤形結構，下部為V形或者為V字下部切口形或者為鍋底狀，帶電水平組合式電極與水盤頂面相平，或者低于水盤頂面，帶電水平組合式電極和接地水平組合式電極， 安裝后與下部電場和電脫鹽罐水平軸線平行，帶電水平組合式電極和高壓電引入設備相連接而帶電，接地水平組合式電極和水盤相連接而接地。
4.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，進油噴頭安裝在接地水平組合式電極的上部中央或者下部中央，并且和接地水平組合式電極平行，與進油管相連接。
5.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，反沖洗裝置由若干根反沖洗管和若干個反沖洗噴嘴組成，反沖洗噴嘴與反沖洗管垂直，反沖洗噴嘴均布焊接在反沖洗管上，反沖洗噴嘴之間的距離，由反沖洗噴嘴噴出的水弧度的寬度決定，保證在反沖洗時水盤的底板上沒有漏沖和死角，若干根反沖洗管均與反沖洗進水管相連接，安裝后與水盤的底板相平行且有一定的間隙。
6.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，落水管頂端與水盤的底部相連接，并且和水盤的底部相垂直，落水管的直徑和根數由最大反沖洗水量計算確定。
7.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，所述的帶電水平組合式電極和接地水平組合式電極，均為金屬材料制成的格柵狀的電極。
8.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，下部電場為組合式水平電極，或者為組合式垂直電極。
9.如權利要求1所述的更新的重質油脫鹽脫水設備，其特征在于，帶電水平組合式電極通過高壓電引入設備電連接安裝在電脫鹽罐上方的電脫鹽變壓器，上部電場和下部電場分別通過進油支管連通安裝在電脫鹽罐下方的進油總管，各進油支管上安裝有流量調節(jié)閥。
全文摘要
一種更新的重質油脫鹽脫水設備，所述設備由電脫鹽罐、變壓器和高壓電引入設備、進油總管、進油支管和流量調節(jié)閥等組成。電脫鹽罐內的上部電場由多個(至少一個)電場單元組成，采用單電源供電的多電場分布技術，每個電場單元由水盤、帶電電極、接地電極、進油噴頭、反沖洗裝置和落水管組成?？焖倥潘⑴盼垩b置由V形水盤、反沖洗裝置和落水管組成，反沖洗噴嘴與水盤底面成一傾角，落水管頂端與水盤底部相連，另一端插入電脫鹽罐水層。設備優(yōu)化了上部電場場強，保證了快速排水和排污，提高了脫鹽效率，適合原油特別是重質原油、燃料油和其他重質油品的深度脫鹽、脫水處理。
文檔編號C10G33/02GK102373076SQ20101026449
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者凌昊, 孫云, 張大海, 朱恩榮, 李泓, 沈本賢, 蔣長勝 申請人:華東理工大學, 鎮(zhèn)江金門實業(yè)有限公司