一种原油电脱盐设备与方法技术

本发明专利技术公开了一种原油电脱盐设备与方法，包括高频/高压脉冲交流电源系统、电脱盐器、浮动式乳化油收集器、来油管线、抽油管线、回注管线、加药管线、升温设备以及紧凑型管式电场破乳器；来油管线设于电脱盐器的上部，浮动式乳化油收集器设于乳化液层中，并与紧凑型管式电场破乳器的底部入口连接；紧凑型管式电场破乳器的顶部出口与电脱盐器的底部连接。可以有效提高原油脱盐效率，一方面解决了常规电脱盐器运行稳定性差以及电场作用效果不明显的问题，另一方面可以针对电脱盐罐内难免存在的油水乳化层进行精准抽取并予以充分破乳后回注，保证出口原油质量达标并降低电脱盐切水的含油浓度，同时还可大幅降低药剂成本与加热成本。

An equipment and method of crude oil electric desalting

【技术实现步骤摘要】
一种原油电脱盐设备与方法
本专利技术涉及一种原油电脱盐技术，尤其涉及一种原油电脱盐设备与方法，用以去除原油中的水相和盐类物质等，使原油在矿场满足外输销售标准或在炼油车间满足后续加工处理标准的相关要求。
技术介绍
从地层里开采出来的原油中往往含有一定量的水和无机盐类物质，因此在油田矿场需要针对原油进行脱水(盐)操作，从而使外输原油满足含水率≤0.5％、含盐率≤50mg/L等标准要求。与此同时，为了避免原油炼制加工过程中腐蚀设备和管线、引起催化剂中毒等一系列问题，炼油企业对原油含盐含水的要求更为严格，原油电脱盐也因此而成为原油炼制加工的首要处理工序，通常要求经电脱盐处理后原油中的含盐量≤3mg/L、含水率≤0.2％。原油电脱盐处理工艺与原油电脱水处理工艺密切关联，但前者与后者相比又略显复杂，相应的系统设备分别被称为电脱盐器和电脱水器，电脱盐器可以视为是在电脱水器的基础上增加配置了清洗水(或稀释水)注入和油水混合设备。进行电脱盐处理时，首先需要将加热升温后的原油与清洗水(或稀释水)按一定比例掺混(掺水率小于15％)，然后经混合剪切设备作用而形成中低含水率的均匀油水混合液，原油中携带的绝大多数无机盐类物质在此过程中萃取转移到清洗水(或稀释水)中；混合均匀的油水混合液随后进入电脱盐器，在电场、高温与化学破乳剂的协同作用下，分散相水颗粒聚结长大，然后依靠重力作用沉降至电脱盐罐底部后分离出来，从而达到脱水除盐的目的。随着当前世界范围内原油劣质化和重质化趋势的不断加重，油田矿场实施原油电脱水(盐)达标处理的难度日益增大；炼油企业由于采购“机会原油”增多以及原油混炼频次增加，更是增加了原油电脱盐达标处理的难度。实际运行过程中，常规电脱盐器配套采用的工频/高压交流电场难以对组分复杂的中低含水原油乳化液实施有效破乳，导致在电脱盐罐内的油水界面附近形成油水乳化液层(Raglayer)。当电脱盐罐内的油水乳化液层积累到一定厚度且操作调控不当时，则会造成如下后果：①水出口含油率显著升高，增加电脱盐切水的处理难度；②油出口含水率升高，原油质量显著下降；③乳化液层占据罐内有效空间，降低容积效率；④当油水乳化液导电性较强时还会发生电极短路现象，影响电脱盐器的稳定运行。针对上述问题，国内外研究人员相继提出了多种方案以针对性地解决电脱盐罐内存在的油水乳化液问题，常规的做法包括：①增加电脱盐器串联运行级数，如国内为炼制塔河重质油而采用过四级电脱盐流程；②提高原油加热温度和增大化学破乳药剂用量，目前已有升温高达150℃左右的案例，破乳剂用量最高可达到原油进液量的2％(约18000ppm)。上述做法不仅显著增加电脱盐工艺流程的设备投资和运行成本，而且化学破乳药剂的大量使用也会给后续电脱盐切水处理造成负面影响，因此需要提出更为合理高效的电脱盐罐内油水乳化液层处理控制方法。美国Phillips66公司在专利US008747658中，提出采用碟式离心机处理电脱盐罐内油水乳化液层的方法，当油水乳化液层厚度达到设定的上限或下限时，用泵将油水乳化液抽出至碟式离心机，在约8000r/min的高转速下进行超重力场破乳分离。试实验结果表明，该种处理方式可以使微米级的分散相水颗粒发生聚结长大，从而实现油水分离。但该方案所需的油水乳化液处理时间通常为90min左右，同时仍然需要将油水乳化液温度提升至80.5℃左右；另一方面，高速碟式离心机的转鼓需要定期拆卸清洗，运行维护成本较高。美国ExxonMobil公司在专利US20150083644钟提出了一种利用高沸点烃类与原油混合破乳，并结合闪蒸脱水工艺的原油电脱盐改进方案。该方案首先将罐内油相与高温烃类介质接触混合，在260℃左右的高温下实现破乳，随后将混合料液泵送至闪蒸罐，油相中的剩余含水蒸发后与挥发性轻组分一起作为塔顶馏出物除去；同时向罐内底部含盐切水中添加苛性碱，将盐转化为更为稳定的NaCl盐后分离排出。该方案的最大缺点是处理工艺流程复杂，需要新增较多的单元设备，同时高温破乳导致的运行能耗不菲。客观而言，相比于上述化学破乳、热化学破乳等油水乳化液处理方法，电场破乳因处理效率高、无副作用而在近些年来受到国内外研究人员的高度关注。国外方面，原挪威Fjordsprocessings公司2007年在专利EP1765960中提出利用紧凑型静电聚结器(CEC)进行原油脱盐(水)的方法，并进一步将“CEC+沉降罐”的两级串联式脱盐工艺改进为“单沉降罐+两级CEC”的结构，在保证处理效率的前提下节省了一个沉降罐的设备成本与占地面积。但该方案所述紧凑型静电聚结器针对全部来液进行处理。2015年，美国Cameron公司在专利US10112850中提出利用两组竖直布置的电极分层处理电脱盐器内部的油水乳化液，其中一组电极位于容器上半部分的油层内，连接大于5kV的高压电源；另外一组位于油水界面间的乳化层，连接1-5kV的低压电源，这样即可在容器内形成分别适用于油层与油水乳化液层的电场破乳区域，从而提高电脱盐器的单体处理效率。但在工程实际中，由于电脱盐器的进料工况时常发生改变，油水乳化液层的位置与厚度往往并不固定，为了保证油水乳化液层始终位于电场作用区，往往需要根据实际情况频繁调整进出口阀门的开度，从而增加了操作复杂程度。美国ExxonMobil公司2016年在专利US10077405中提出将油水乳化液层从电脱盐器内部抽出，转移至二级分离单元，所述二级分离方法可选用离心法、热重力沉降法、闪蒸法以及电场破乳等进行处理。但电场破乳仅作为其专利所述一种可选的实施方案，并未针对其进行详细描述，且并未提及电场破乳器的结构与后续处理去向。国内方面，中石化青岛安全工程研究院在专利技术专利ZL201611169542.7中提出了一种“电絮凝器+离心分离”的原油电脱盐油水乳化液层处理工艺，首先将电脱盐器内的水层与乳化层一并导入电絮凝器进行处理，再将处理后的油水乳化液导入离心机中进行离心分离，最后将离心产生的液体导入油水分离罐中通过重力沉降实现分离，并将分离出来的油相回注到电脱盐器。显然，该工艺所涉及的处理单元数量较多，并且常规电絮凝器虽然对油包水(W/O)型乳化液具有分离效果，但电极结垢钝化等问题实际上会影响设备的稳定连续运行；另一方面，为了保证破乳与分离效果，该专利所述工艺流程还需在原油罐内添加破乳剂并进行长达30-120min的搅拌操作，且在原油罐与电脱盐器连接管线上设置了热交换器，用以将原油升温至110-150℃，处理成本及设备运行成本都较高。追根溯源，要实现电脱盐器处理效率的显著提升，除了采取必要措施降低罐内油水乳化液层的厚度以外，最直接有效的举措就是改善电脱盐器所用电场的有效性。当前大部分在役电脱盐器所采用的电场仍为工频/高压交流电场，但迄今大量的工程运行结果表明，在工频/高压交流电场下处理高含水乳化液极易发生电极间的短路现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种原油电脱盐设备与方法。在努力强化电脱盐器内电场作用效果的同时，有效控制电脱盐器内部积存的乳化层厚度，亦即以提高电脱盐器处理效率、针对性解决油水乳化层等举措，在保证出口原油质量达标的同时降低后续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原油电脱盐设备，其特征在于，包括：/n高频/高压脉冲交流电源系统、电脱盐器、浮动式乳化油收集器、来油管线、抽油管线、回注管线、加药管线、升温设备以及紧凑型管式电场破乳器；/n所述高频/高压脉冲交流电源系统与所述电脱盐器和紧凑型管式电场破乳器配套使用；/n所述来油管线设于所述电脱盐器的上部，并于所述电脱盐器内的顶部分配器连接，所述顶部分配器的下方设有破乳电极；/n所述电脱盐器内自上而下依次为油相层、乳化液层、水相层，所述浮动式乳化油收集器设于所述乳化液层中，并通过所述抽油管线与所述紧凑型管式电场破乳器的底部入口连接；/n所述紧凑型管式电场破乳器的顶部出口通过所述回注管线与所述电脱盐器的底部分配器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种原油电脱盐设备，其特征在于，包括：
高频/高压脉冲交流电源系统、电脱盐器、浮动式乳化油收集器、来油管线、抽油管线、回注管线、加药管线、升温设备以及紧凑型管式电场破乳器；
所述高频/高压脉冲交流电源系统与所述电脱盐器和紧凑型管式电场破乳器配套使用；
所述来油管线设于所述电脱盐器的上部，并于所述电脱盐器内的顶部分配器连接，所述顶部分配器的下方设有破乳电极；
所述电脱盐器内自上而下依次为油相层、乳化液层、水相层，所述浮动式乳化油收集器设于所述乳化液层中，并通过所述抽油管线与所述紧凑型管式电场破乳器的底部入口连接；
所述紧凑型管式电场破乳器的顶部出口通过所述回注管线与所述电脱盐器的底部分配器连接。


2.根据权利要求1所述的原油电脱盐设备，其特征在于，所述高频/高压脉冲交流电源系统包括电源控制柜及两台升压变压器，一台升压变压器与所述电脱盐器内的破乳电极连接，另一台升压变压器与所述紧凑型管式电场破乳器内的破乳电极连接，所述高频/高压脉冲交流电源系统设有输出的电压独立连续调节单元、脉冲频率独立连续调节单元及占空比独立连续调节单元。


3.根据权利要求2所述的原油电脱盐设备，其特征在于，所述的紧凑型管式电场破乳器包括过渡区、电场破乳区、出口腔室、接线腔室、绝缘端盖、密封组件、电极组件及上下电极支盘，所述电极组件及密封组件固定在所述上下电极支盘上，并与多块电极板构成多个矩形流道，每个矩形流道的两块极板分别为高压极板与接地极板，通电状态下在极板间形成均匀的高频/高压脉冲交流电场。


4.根据权利要求3所述的原油电脱盐设备，其特征在于，所述电极组件的高压极板采用外包绝缘涂层的金属板状结构且与变压器接通，接地极板为裸露金属板状结构且与地线导通。


5.根据权利要求4所述的原油电脱盐设备，其特征在于，所述浮动式油水乳化液收集器通过软管与乳化液排出口连接，乳化液排出口位于所述电脱盐器的罐体下部。


6.根据权利要求5所述的原油电脱盐设备，其特征在于，所述电脱盐器来油入口前端以及紧凑型管式电场破乳器的入口前端都设置破乳剂加注点，同时配有所述升温设备或换热器。


7.一种权利要求1至6任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家庆，董建宇，石熠，姬宜朋，黄松涛，刘帆，白春禄，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京;11