一种原油电脱盐、脱水装置及方法与流程

本发明属于石油化工，具体是一种原油电脱盐、脱水装置及方法。

背景技术：

1、原油又称石油，指气态、液态和固态的烃类混合物，是一种粘稠的、深褐色液体，具有天然的产状，被称为“工业的血液”。

2、现有从地底油层中开采出来的石油都伴有水和泥沙，水中溶解有无机盐，如nacl、mgcl2、cacl2等，这些物质的存在对原油加工过程危害很大，具体为：原油含盐含水在加工过程中无机盐沉积结垢，易造成炼油加工设备、系统管道腐蚀、增加系统阻力从而增加设备能耗、增加催化剂消耗、增加运输成本、增加燃料消耗等不利因素，因此要通过电脱盐将其除去，由于无机盐大部分溶于水，故而脱盐与脱水同时进行。

3、如中国专利文献公开的一种原油电脱盐、脱水装置及方法(公告号：cn105176578b)，“装置包括罐体以及在罐体内设有整流破乳单元、重力分离单元、静电分离单元和集油单元”,现有电脱盐、脱水装置在电脱盐过程中，由于其前期缺乏对乳化剂中乳化膜破除和无机盐脱除的专用机构，使得在后续电脱盐过程中需要消耗大量的电能，能耗较高，且由于对无机盐脱除效果差，使得原油脱盐过程中产生的电解质会对电极产生腐蚀作用，需要经常更换，增加生产成本，为了解决此技术问题，本技术提出了一种原油电脱盐、脱水装置及方法。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种原油电脱盐、脱水装置及方法，具有结合超声波处理技术和电脱盐工艺，提高原油中水和无机盐的处理效率，降低能耗，减少腐蚀作用，从而解决现有电脱盐、脱水装置在电脱盐过程中所面临的问题，同时降低生产成本，提高设备可靠性的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原油电脱盐、脱水装置，包括设置在罐体内部由左至右依次相连接的注入单元、乳液破乳单元、电场处理单元、重力分离单元和集油单元；

3、注入单元：用于将从地底油层中开采出来的石油、破乳剂以及一定量的新鲜淡水分别引入罐体内部，形成油水乳化液状态的原油混合物；

4、乳液破乳单元：首先，利用超声波处理单元和持续混合单元同时对罐体内部的原油混合物进行破乳和无机盐脱除动作，利用磁电破乳器对原油混合物实现优化破乳动作；

5、其次，破乳完成后，由检测单元检测原油混合物中悬浮物质的浓度，并将检测数据反馈给分析处理单元；

6、最后，分析处理单元根据检测到的检测数据输出一个误差信号，利用控制算法计算将该误差信号转换为超声波单元中超声波压力的调节量，并将调节量与预设阈值比较形成比较结果，以比较结果判断超声波处理单元是否需要进行调整：

7、若比较结果为调节量等于或大于预设阈值，则确定为乳液破乳单元对原油混合物的处理合格，保持当前状态，并由控制单元向电场处理单元发出第一控制指令，进入下一步；

8、若比较结果为调节量小于预设阈值，则确定为乳液破乳单元对原油混合物的处理不合格，计算当前调节量与预设阈值的比例形成比例系数，由控制单元形成第二控制指令；并依据比例系数对超声波单元的声波压力进行等比例增加，对原油混合物再次进行操作；

9、电场处理单元：利用电场对经乳液破乳单元处理后的原油混合物中的含盐水滴进行处理，使其在电场的作用下同时脱盐、脱水，使微小水滴受到电场力的影响而聚结成大水滴；

10、重力分离单元：经过电场处理单元处理后，利用重力沉淀作用使经电场处理后原油混合物中的原油和水进行分离，此时，无机盐也随着水相分离；

11、集油单元：用于取出脱水后的原油。

12、优选地，所述超声波处理单元包括超声波振荡器，所述超声波振荡器的振动头固定安装在罐体的内壁，所述持续混合单元包括搅拌器，所述搅拌器的输出轴一端穿过罐体内壁后与原油混合物接触，其中，

13、依据声压级公式的计算结果，由超声波振荡器的振动头将超声波能量传递到原油混合物中产生高频的超声波波动，对原油混合物进行无机盐脱除以及对原油混合物中乳化液的乳化膜进行破乳动作，在超声波处理单元工作的同时，由搅拌器对原油混合物进行充分搅拌。

14、优选地，所述声压级公式的具体计算公式为：

15、

16、其中，spl表示声压级，p表示声波压力，p0表示标准大气压。

17、优选地，所述检测单元包括安装在罐体内的浊度传感器，所述误差信号的计算公式为：

18、e＝dtarget-d

19、其中，e表示误差信号，dtarget表示事先设定的目标检测值，d表示由浊度传感器检测到的检测数据。

20、优选地，所述控制算法的计算公式为：

21、

22、其中，δq表示调节量，kρ、ki、kd分别表示控制算法的比例、积分和微分系数，∫edt表示误差信号e的积分，表示误差信号e的微分。

23、优选地，所述比例系数的具体计算公式为：

24、

25、其中，y表示比例系数。

26、优选地，所述电场处理单元包括悬挂在罐体内绝缘吊挂上且呈交替排列的第一电极板和悬挂在罐体内绝缘吊挂上且呈并列排列的第二电极板，相邻所述第一电极板的其中一个第一电极板接地，另一个第一电极板连接至电源；在相邻所述第一电极板的其中一个第一电极板接地，另一个第一电极板连接至电源后，在电场处理单元的罐体内形成交流电场。

27、优选地，所述第二电极板用于连接电源、并在所述电场处理单元的罐体内形成直流电场。

28、优选地，在经乳液破乳单元处理后的原油混合物经过在交流电场时，溶解有盐类的微小水滴在电场的作用下产生偶极性，水滴两端感应产生相反的电荷，在电场引力作用下水滴变长，由于是交流电场，水滴随之振荡，相临水滴相反极性端因互相吸引、碰撞使水滴复合增大，聚结形成大水滴，对原油混合物实现脱盐动作；

29、在经过直流电场时，原油混合物中的含盐水滴在电场力的作用下产生偶极性，按电场方向排列成行，而相临水滴之间由于相临端的电荷相反而存在相互吸引的静电引力，因而相临水滴相互吸引聚结，对原油混合物实现脱水动作。

30、上述装置的工作过程如下：

31、优选地，所述方法为通过结合超声波处理技术和电脱盐工艺，利用乳液破乳单元对罐体内部的原油混合物进行破乳和无机盐脱除动作，并对处理后的原油混合物进行检测，依据检测结果对超声波处理单元的声波压力做出相应调整，提高原油中水和无机盐的处理效率，降低能耗，减少腐蚀作用，所述方法具体包括如下步骤：

32、步骤一、利用罐体表面的原油入口、淡水入口以及加料口，将从地底油层中开采出来的石油、破乳剂以及一定量的新鲜淡水分别引入罐体内部，形成原油混合物；

33、步骤二、利用超声波处理单元和持续混合单元进行破乳和无机盐脱除动作，再利用磁电破乳器对原油混合物实现优化破乳动作，利用检测单元检测原油混合物中悬浮物质的浓度，并将检测数据反馈给分析处理单元进行处理；根据检测数据输出的误差信号计算调节量δq，并将调节量与预设阈值比较形成比较结果，以比较结果判断超声波处理单元是否需要进行调整，若小于预设阈值，则依据当前调节量与预设阈值之间的比例系数，对超声波单元的声波压力进行等比例增加，并对原油混合物再次进行操作，反之，则进行下一步；

34、步骤三、利用电场对经乳液破乳单元处理后的原油混合物中的含盐水滴进行脱盐、脱水处理，使微小水滴受到电场力的影响而聚结成大水滴；

35、步骤四、让经过电场处理单元处理后的原油混合物静置一段时间，利用重力沉淀作用使原油和水进行分离，通过罐体分别排出从原油中分离出来的水和无机盐；处理后的原油从罐体的出油口流出。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

37、本发明通过结合超声波处理技术和电脱盐工艺，能够提高原油中水和无机盐的处理效率，降低能耗，减少腐蚀作用，从而解决现有电脱盐、脱水装置在处理原油中水和无机盐时所面临的问题，同时降低生产成本，提高设备可靠性，此外，本技术已在某300万吨/年电脱盐装置应用，达到脱水脱盐指标，改造后单开1#变压器比改造后3台变压器全开节电85％以上，可降低破乳剂用量30％，提高脱盐效果20％以上。