專利名稱：一種原油電脫鹽脫水器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于石油化工行業(yè)的原油電脫鹽脫水設備。
背景技術：
中國專利CN2159833Y公開了一種鼠籠式電極組合件和原油水平流動的電脫鹽脫水裝置和工藝。油水混合料從電脫鹽脫水器罐體的油水混合料入口端進入罐體內，通過分配板水平流動，依次通過弱電場區(qū)、過渡電場區(qū)和強電場區(qū)。聚結水滴以拋物線軌跡沉降到罐底，脫鹽脫水后的原油從位于電脫鹽脫水器罐體凈化原油出口端的集油管抽出。這種電脫鹽脫水器采用的是單層電極，可用于罐徑較小、處理量較小的電脫鹽脫水裝置。由于采用了原油水平流動方式，使原油流動方向與水滴沉降方向垂直，從而基本消除了原油流動對水滴沉降產生的不利影響。這種電脫鹽脫水器的主要缺點是由于油水混合料在進入強電場區(qū)之前不僅經過了弱電場區(qū)，而且還經過了過渡電場區(qū)，使進入強電場區(qū)的油水混合料中水的含量大量減少。從水滴聚結力與原油含水量的關系可以看出(參見下文)，在這種情況下，將使強電場區(qū)的電聚結作用弱化，甚至完全消失，因此會嚴重影響原油的電脫鹽脫水效率。此外，電脫鹽脫水器罐體中形成環(huán)形電場，電場強度徑向分布的不均勻性，也將影響原油的脫鹽脫水效果。由于電場基本施加到電脫鹽脫水器罐體的全部內部空間，因此電脫鹽脫水裝置的電耗會明顯增加。
CN1298922A所公開的一種電脫鹽脫水器，采用橫斷面呈圓環(huán)形的多層電極；電極組合件中相鄰兩層電極之間的間距從頂部到底部逐漸由小到大，使電場強度從上到下由強變弱。原油也是采用水平流動方式。這種電脫鹽脫水器可用于罐徑較大、處理量較大的電脫鹽脫水裝置，但其所形成的環(huán)形電場也存在電場強度徑向分布不均勻的問題，影響到原油的電脫鹽脫水效果。由于環(huán)形電場幾乎充滿了電脫鹽脫水器罐體內的全部空間，因此其電耗也比較高。CN1298922A所公開的這種電脫鹽脫水器，在實際應用中也設有弱電場區(qū)、過渡電場區(qū)和強電場區(qū)(油水混合料依次通過這三個電場區(qū))，對原油電脫鹽脫水效率也有明顯不利的影響。
中國專利CN2177723Y公開的一種電脫鹽脫水裝置，電極板平面與電脫鹽脫水器罐體的軸向相垂直，正、負電極板相間布置。通過電路控制，垂直電極板之間形成半波直流強電場，而電極板的下端部與油水界面之間形成交流弱電場。油水混合料通過位于電脫鹽脫水器罐體底部水相中的進料分配器進入電脫鹽脫水器罐體中，并迅速上升，通過油水界面進入弱電場區(qū)，然后再進入強電場區(qū)。在電場的作用下，油水混合料中的含鹽小水滴聚結成大水滴，并從原油中沉降出來，進入電脫鹽脫水器罐體底部的連續(xù)水相，再從罐底排出；凈化原油則通過位于電脫鹽脫水器罐體頂部的集合器從罐頂排出裝置。半波電場的采用，使電脫鹽脫水裝置的電耗有所下降，但電脫鹽脫水器罐體內原油由下向上的流動方式會影響水滴的沉降，強電場前弱電場的采用也會弱化強電場的電聚結作用，從而影響原油的電脫鹽脫水效率。此外，該裝置采取罐底水相進料，會影響電脫鹽脫水器的排水水質。
美國專利USP4209374提出了一種采用水平設置的多層平面型電極板的強電場進料的電脫鹽脫水技術。電極板分別通電，電極板之間都形成強電場；進料分配器把油水混合料直接送入每一個強電場，或把油水混合料先送入最下層電場，再將最下層電場未完全脫鹽脫水的油水混合料作為進料送入下一級電場。凈化原油從位于電脫鹽脫水器罐體上部的出油口抽出，水從位于電脫鹽脫水器罐體下部的出水口抽出。這種電脫鹽脫水過程采用強電場進料，有利于油水混合料中水滴的聚結，但其由下向上的原油流動方向對水滴的沉降有阻滯作用。
美國專利USP4374724和USP4511452提出了多級電脫鹽脫水設備。所述設備包括一個臥式電脫鹽脫水器罐體，其內有水平設置的多層平面型電極板，電極板的長度和寬度與其所處位置罐體的長度和寬度基本相等，相鄰兩層電極板之間都形成強電場。油水混合料通過位于電脫鹽脫水器罐體徑向一邊的第一級進料分配器進入最下層電場，水平流動通過最下層電場的原油通過位于罐體內與上述進料分配器相對一邊的集油器從罐體抽出，再經混合器與新鮮水混合后作為下一級電場的進料，通過與第一級進料分配器位于罐體同一邊的第二級進料分配器進入下一級電場；如此循環(huán)通過若干級電場。凈化原油通過位于罐體上部的集油器從罐頂抽出，水從位于罐體底部的出水口抽出。這種技術的問題是進料分配器設在罐體內部的側面，凈化原油集油器設在罐體內部的上部。罐體內從上到下油水混合料的含水量由低變高；位于下層電場中的油水混合料，隨著油水分離，低含水量油水混合料會穿過上層電極板進入上層電場，位于上層電場中的高含水量油水混合料也會穿過下層電極板進入下層電場。因此，很難在上下各個電場之間形成真正意義上的多級電脫鹽脫水。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要用以同時解決上述現(xiàn)有的各種原油電脫鹽脫水器分別存在的如下技術問題油水混合料依次通過弱電場區(qū)、過渡電場區(qū)和強電場區(qū)而使強電場區(qū)的電聚結作用弱化，影響并降低了原油的電脫鹽脫水效率；電脫鹽脫水器罐體內原油由下向上流動，從而阻滯原油中水滴的沉降，降低了油水分離效率；采用強電場直接進料的多級電脫鹽脫水設備，各級電場間存在不同含鹽含水量油水混合料的返混；采用鼠籠式電極組合件或橫斷面呈圓環(huán)形的多層電極的電極組合件的電脫鹽脫水器，所形成的環(huán)形電場的電場強度徑向分布不均勻，影響原油的電脫鹽脫水效果，且電耗較高。
為解決上述問題，本發(fā)明提出的技術構思是原油電脫鹽脫水器采用強電場直接進料、罐體內原油沿罐體的軸向水平流動、強電場采用勻強電場。為此采用了具有上述技術構思的如下兩種技術方案一種原油電脫鹽脫水器，包括一個臥式圓筒型罐體，罐體的一端為油水混合料入口端，另一端為凈化原油出口端，罐體凈化原油出口端的頂部設有出油管，其特征在于罐體內從油水混合料入口端起沿罐體的軸向依次設有進料分配器和強電場聚結區(qū)，強電場聚結區(qū)設有至少二層與罐體的軸向平行的平面型電極板，各層電極板之間相互平行，所述進料分配器相對于強電場聚結區(qū)內所有相鄰兩層電極板之間的空間分別相應地設有噴口。
一種原油電脫鹽脫水器，包括一個臥式圓筒型罐體，罐體的一端為油水混合料入口端，另一端為凈化原油出口端，罐體凈化原油出口端的頂部設有出油管，其特征在于罐體內從油水混合料入口端起沿罐體的軸向設有進料分配器和強電場聚結區(qū)，強電場聚結區(qū)設有至少二層與罐體的軸向垂直的平面型電極板，各層電極板之間相互平行，所述進料分配器相對于強電場聚結區(qū)內所有相鄰兩層電極板之間的空間分別相應地設有噴口。
上述兩種技術方案，原油電脫鹽脫水器罐體內均從油水混合料入口端起沿罐體的軸向設有進料分配器和強電場聚結區(qū)，并在罐體凈化原油出口端的頂部設置出油管；強電場聚結區(qū)內均設有相互平行的平面型電極板。所設進料分配器在操作過程中，均可將油水混合料直接噴入強電場聚結區(qū)內所有相鄰兩層電極板之間所形成的勻強的強電場中，從而實現(xiàn)強電場直接進料。并且，上述兩種原油電脫鹽脫水器的結構均可保證其在操作過程中原油沿罐體的軸向水平流動。所以，上述兩種技術方案屬于一個總的發(fā)明構思。
本發(fā)明所述的強電場，是原油電脫鹽脫水領域常用的術語，是相對于弱電場而言的。在石油化工行業(yè)的原油電脫鹽脫水工藝中，油水混合料的含水量一般為3～10體積％(注本發(fā)明說明書中，用體積％表示體積百分含量)，現(xiàn)有的原油電脫鹽脫水器弱電場的電場強度一般為200～500伏特/厘米，強電場的電場強度一般為600～1500伏特/厘米；在同一原油電脫鹽脫水器中，強電場的電場強度一般是弱電場電場強度的2倍。對于本發(fā)明的原油電脫鹽脫水器而言，強電場的電場強度一般為600～4000伏特/厘米。
采用本發(fā)明，可同時取得如下的有益效果(1)本發(fā)明的原油電脫鹽脫水器內設有強電場聚結區(qū)，在操作過程中，油水混合料由進料分配器直接進入強電場聚結區(qū)內所有相鄰兩層電極板之間所形成的強電場中?，F(xiàn)有的采用弱電場(包括過渡電場)—強電場進料方式(也可簡稱為弱電場進料方式)的原油電脫鹽脫水器(如CN2159833Y、CNl298922A、CN2177723Y所述)，經弱電場后再進入強電場的油水混合料中的含水量，一般比直接進入強電場中的油水混合料的含水量減少85體積％以上。從水滴聚結力與原油含水量的關系 (即F正比于x的三分之四次方，式中F為油水混合料中水滴在電場作用下的聚結力，x為油水混合料中水的體積百分含量)可以看出，采用本發(fā)明，一般可使油水混合料中的水滴在強電場中的電聚結力較上述現(xiàn)有的電脫鹽脫水器提高10倍以上(如含水量為7體積％的油水混合料直接進入強電場時，水滴的聚結力是含水量為1體積％的油水混合料進入強電場時水滴聚結力的16倍，是含水量為0.4體積％的油水混合料進入強電場時水滴聚結力的45倍)，因此可以使油水混合料中的水滴聚結速度、聚結效果和沉降分離速度明顯提高，從而提高原油的電脫鹽脫水效率；(2)本發(fā)明的原油電脫鹽脫水器的結構，可保證其在操作過程中原油沿罐體的軸向水平流動；這將在具體實施方式
中結合附圖進行說明。與采用下進上出的原油流動方式的電脫鹽脫水器(如CN2177723Y、USP4209374所述)相比，消除了上升原油對沉降水滴的阻滯作用，有利于水滴的沉降分離。此外，本發(fā)明的原油電脫鹽脫水器還能夠消除USP4374724和USP4511452所述采用強電場直接進料的多級電脫鹽脫水設備所存在的各級電場間油水混合料的返混問題；(3)在本發(fā)明的一些具體實施方式
中，強電場聚結區(qū)與電脫鹽脫水器罐體的凈化原油出口端之間沿罐體的軸向設有沉降分離區(qū)。設置沉降分離區(qū)，可使不能在強電場聚結區(qū)中沉降分離的小水滴在沉降分離區(qū)繼續(xù)以拋物線軌跡與原油分離。在電脫鹽脫水器罐體內徑較大、油水界面至罐頂距離較大(例如大于500毫米)時，還可在沉降分離區(qū)內設置多層與水平面平行的接水板。在沉降分離區(qū)內設置接水板，可使在強電場聚結區(qū)中電聚結后的原油中水滴的最大沉降距離大幅度縮短(不設接水板時，水滴的最大沉降距離是從罐頂到罐底水相之間的距離；設置接水板時，水滴的最大沉降距離為相鄰兩層接水板之間的距離)。與現(xiàn)有的原油為水平流動的原油電脫鹽脫水設備(如CN2159833Y、CNl298922A所述)相比，在相同條件下，為水滴沉降所提供的必要的原油水平流動行程大幅度縮短，也即為水滴沉降所提供的必要的電脫鹽脫水器的罐容大幅度減小?？傊景l(fā)明原油電脫鹽脫水器中沉降分離區(qū)的設置，可以進一步提高電脫鹽脫水器罐體中油水分離的效率，從而縮短電脫鹽脫水器罐體中物料(包括原油、水和油水混合料)的停留時間，提高原油的電脫鹽脫水效果和單位體積罐容的原油加工能力，降低加工單位重量原油的設備投資和操作成本。
本發(fā)明的原油電脫鹽脫水器由于同時具備上述三方面的優(yōu)點，使之在同等條件下，其電脫鹽脫水效率比現(xiàn)有的各種電脫鹽脫水設備有明顯提高。由于水滴聚結速度快、聚結效果好，強電場聚結區(qū)原油中水滴的平均粒徑比采用弱電場進料方式時電場中分散水滴的平均粒徑大，使電場中油水混合料的電導率明顯下降。同時，油水混合料在本發(fā)明原油電脫鹽脫水器強電場中的停留時間也比在采用弱電場進料方式的電脫鹽脫水器的弱電場和強電場中油水混合料的總停留時間短得多。因此，本發(fā)明原油電脫鹽脫水器的電耗可明顯降低。另外，本發(fā)明原油電脫鹽脫水器強電場聚結區(qū)內的各層電極板之間相互平行，相鄰兩層電極板之間形成勻強電場，消除了CN2159833Y和CN1298922A所述的電脫鹽脫水器因形成環(huán)形電場而使電場強度徑向分布不均勻的問題，有利于提高原油的電脫鹽脫水效果。還有，采用本發(fā)明的進料分配器和強電場直接進料方式，可避免現(xiàn)有的原油電脫鹽脫水器(如CN2177723Y所述)采用罐底水相進料而對水相的擾動，使原油電脫鹽脫水器的排水含油量和化學耗氧量等降低，從而可降低污水處理費用。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。


圖1是本發(fā)明的一種罐體帶兩個水包、設有一組與罐體的軸向平行的電極板和一個進料分配器的原油電脫鹽脫水器的軸向剖視圖。
圖2是本發(fā)明的一種罐體不帶水包、設有一組與罐體的軸向平行的電極板和一個進料分配器的原油電脫鹽脫水器的軸向剖視圖。
圖3是本發(fā)明的一種罐體帶兩個水包、設有兩組與罐體的軸向平行的電極板和兩個進料分配器的原油電脫鹽脫水器的軸向剖視圖。
圖4是本發(fā)明的一種罐體帶兩個水包、設有一組與罐體的軸向垂直的電極板和一個進料分配器的原油電脫鹽脫水器的軸向剖視圖。
圖5是圖1中的A-A向剖視圖，示意了電極板與水平面平行設置的情況。
圖6是圖1中的A-A向剖視圖，示意了電極板與水平面垂直設置的情況。
圖7是圖1中的A-A向剖視圖，示意了電極板與水平面成任意角度設置的情況。
圖8是圖4中的E-E向剖視圖，電極板為圓形，與罐體的軸向垂直設置。
圖9是一種與罐體的軸向垂直設置的弓形電極板及其在罐體內設置的示意圖。
圖10是圖2中的C-C向剖視圖，示意了電極板與水平面平行設置的情況。
圖11是圖2中的C-C向剖視圖，示意了電極板與水平面垂直設置的情況。
圖12是圖2中的C-C向剖視圖，示意了電極板與水平面成任意角度設置的情況。
圖13是圖1中的B-B向剖視圖，示出沉降分離區(qū)內與水平面平行設置的接水板。
圖14是圖2中的D-D向剖視圖，示出沉降分離區(qū)內與水平面平行設置的接水板。
圖15是圖1中的A-A向剖視圖，示出采用一種多層噴頭式進料分配器時該進料分配器的整體結構及其同與水平面平行設置的多層電極板之間的配置。
圖16是圖2中的C-C向剖視圖，示出采用一種多孔管式進料分配器時該進料分配器的整體結構及其同與水平面平行設置的多層電極板之間的配置。
圖17是圖1中的I部放大圖，進料分配器為多層噴頭式。
圖18是圖1中的I部放大圖，進料分配器為多孔管式。
圖19是圖1中的II部放大圖，示出接水板上設置的降液管的詳細結構。
圖20是圖4中的III部放大圖，示出圓盤式進料分配器的分配圓盤及所設小孔形噴口的詳細結構。
圖21是圖20中分配圓盤的F向視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，是本發(fā)明的一種原油電脫鹽脫水器。它包括一個臥式圓筒型罐體1，罐體1的一端為油水混合料入口端(以下簡稱為入口端)，另一端為凈化原油出口端(以下簡稱為出口端)。罐體1的底部帶有兩個水包12，水包12的底部分別設有出水管13。在罐體1內，從入口端起沿罐體1的軸向依次設有進料分配器4、強電場聚結區(qū)5和沉降分離區(qū)7，罐體1出口端的頂部設有出油管10。罐體1的出口端還設有擋板11和集油室9。
強電場聚結區(qū)5設有多層(至少二層)與罐體1的軸向平行的平面型電極板6，各層電極板6之間相互平行。圖1中，電極板6與水平面平行設置，參見圖1和圖5。各層電極板6采用沉降水滴可穿透的結構，如用金屬棒或金屬管制成的隔柵。各層電極板6用絕緣支撐及絕緣吊掛固定在電脫鹽脫水器的罐體1內(圖中未示出)。高壓電通過高壓電引入裝置引入罐體1內，按要求與各層電極板6連接(圖中未示出)。本發(fā)明，用于處理含水量為3～10體積％的油水混合料，要求強電場聚結區(qū)5內所有相鄰兩層電極板6之間的電場強度一般為600～4000伏特/厘米，較佳的電場強度為700～1500伏特/厘米。本發(fā)明所指的“強電場”，即具有上述數值范圍電場強度的電場。由于各層電極板之間相互平行，相鄰兩層電極板之間形成的電場均為勻強電場。電極板6之間形成的電場可以是交流電場，也可以是直流電場。電極板6可以全部通電，也可以部分通電、部分接地；部分通電、部分接地時，相鄰的兩層電極板必須是一個通電、一個接地。本發(fā)明說明書中所述的“強電場聚結區(qū)”，即是指由設于其內的各層電極板以及所有相鄰兩層電極板之間所形成的強電場所構成的區(qū)域。所設電極板6的層數，則是由原油電脫鹽脫水器罐體內徑的大小、變壓器輸出電壓的高低和強電場聚結區(qū)內相鄰兩層電極板之間的電場強度的設計值來決定的，取決于具體的操作過程；但至少應設置二層電極板。
如圖1所示，進料分配器4可采用多層噴頭式進料分配器或多孔管式進料分配器，參見圖15、圖16、圖17和圖18。進料分配器4相對于強電場聚結區(qū)5內所有相鄰兩層電極板6之間的空間分別相應地設有多層噴口401(一般來說，每相鄰兩層的電極板之間設置一層噴口)，每層噴口可設置多個噴口。噴口401均位于相鄰兩層電極板6之間(參見圖17、圖18)，使油水混合料能經噴口401沿罐體1的軸向噴入所有相鄰兩層電極板6之間所形成的強電場中。上述進料分配器可由現(xiàn)有的同類進料分配器改裝而成。另外，不限于使用上述兩種進料分配器，還可以使用工業(yè)上常用的其它類型的進料分配器；只要進料分配器能經其噴口將油水混合料沿電脫鹽脫水器罐體的軸向噴入強電場聚結區(qū)內所有相鄰兩層電極板之間所形成的強電場中即可。
圖1中，進料分配器4與進料管3相連，進料管3上設有混合器2?；旌掀?可以是混合閥、靜態(tài)混合器或組合式混合器。
如圖1所示的原油電脫鹽脫水器，在沉降分離區(qū)7內設置有多層與水平面平行的平面型接水板8，各層接水板8上均設有若干降液管801。圖13進一步示出了上述接水板8在與罐體1的軸向垂直的罐體橫截面上的結構與設置情況。參見圖1和圖19，降液管801是在接水板8上開孔的下方設置的一段短管。在強電場聚結區(qū)5后設沉降分離區(qū)7，可使不能在強電場聚結區(qū)中沉降分離的小水滴在沉降分離區(qū)繼續(xù)以拋物線軌跡與原油分離。在電脫鹽脫水器罐體內徑較大、油水界面至罐頂距離較大(例如大于500毫米)時，一般還應在沉降分離區(qū)內設置上述的接水板。如前文所述，在沉降分離區(qū)7內設置接水板8，可使在強電場聚結區(qū)5中電聚結后的原油中水滴的最大沉降距離大幅度縮短。接水板8可采用材質為液體不能透過的平面型金屬板或非金屬板制作。在沉降分離區(qū)7內，各層接水板8應當與水平面平行設置。所設接水板8的層數，是由原油電脫鹽脫水器罐體的內徑和相鄰兩層接水板之間的距離決定的；相鄰兩層接水板之間的距離一般為100～2000毫米，較佳的距離為200～500毫米。各層接水板8可以采用焊接、螺栓連接等常用的方法固定到罐體1上。
圖1所示的原油電脫鹽脫水器，其操作過程是這樣的原油和水經過混合器2混合后形成油水混合料，經過進料管3進入電脫鹽脫水器罐體1內的進料分配器4，進料分配器4經其噴口將油水混合料沿罐體1的軸向直接噴入強電場聚結區(qū)5內所有相鄰兩層電極板6之間所形成的強電場中。在強電場的作用下，油水混合料中的小水滴迅速聚結。原油從強電場聚結區(qū)5流出后，沿罐體1的軸向水平流動，通過沉降分離區(qū)7。從沉降分離區(qū)7流出的與水滴完全分離后的凈化原油(凈化原油指達到脫鹽脫水指標的原油)進入集油室9，并通過出油管10排出罐體1。在強電場聚結區(qū)5，部分水滴按拋物線軌跡直接沉降至罐底水相中。被原油帶入沉降分離區(qū)7的水滴也按拋物線軌跡繼續(xù)沉降至各層接水板8，在各層接水板8上形成水相。上層接水板上的水相以水流或大水滴的形式通過降液管801流到其下一層的接水板上，如此通過降液管逐層下降，最后通過最下一層接水板上的降液管流入罐底水相。圖1中，罐底水相位于罐體1底部的兩個水包12內，附圖標記14表示油水界面。兩個水包12內的罐底水分別通過設于水包底部的出水管13排出罐體。
圖1所示的原油電脫鹽脫水器，可有一些結構以及相應的操作過程上的變化，說明如下。圖1所示原油電脫鹽脫水器的沉降分離區(qū)7內，各層接水板8上可以不設置降液管，而是設置若干降液孔；降液孔是在各層接水板8上開設的開孔。操作過程中，上層接水板上的水相同樣以水流或大水滴的形式通過降液孔流到其下一層的接水板上，如此通過降液孔逐層下降，最后通過最下一層接水板上的降液孔流入罐底水相。上述接水板8上所設降液管801橫截面的形狀和降液孔的形狀，可以是圓形、方形等多種形狀。
在油水混合料含水量較低時(如低于3體積％)，各層接水板8上還可以不設置降液管和降液孔。此時各層接水板8僅僅由材質為液體不能透過的平面型金屬或非金屬板組成，同樣需要與水平面平行設置。操作過程中，水滴沉降至各層接水板，并在各層接水板上形成水相；然后再以水流或大水滴的形式從各層接水板沿罐體軸向的兩個端部向下流至罐底水相。
在原油電脫鹽脫水器罐體內徑較小、油水界面至罐頂距離較小(例如小于500毫米)時，沉降分離區(qū)7內可不設置接水板。此時沉降分離區(qū)僅僅是電脫鹽脫水器罐體內的一段空間，其內無接水板等內構件。由強電場聚結區(qū)流出的、不能在強電場聚結區(qū)中沉降分離的小水滴，同樣能在此沉降分離區(qū)繼續(xù)以拋物線軌跡與原油分離，并沉降至罐底水相。
如果在強電場聚結區(qū)水滴聚結沉降分離后，原油中的鹽、水含量能夠達到要求時，也可以不設沉降分離區(qū)。此時由強電場聚結區(qū)5流出的與水滴完全分離后的凈化原油進入集油室9，并通過出油管10排出罐體1。
還可以不設置擋板11和集油室9。此時由強電場聚結區(qū)5或沉降分離區(qū)7流出的與水滴完全分離后的凈化原油，直接由設于罐體1出口端頂部的出油管10排出罐體1。
圖1所示的原油電脫鹽脫水器，強電場聚結區(qū)5所設的平面型電極板6與罐體1的軸向平行，并且與水平面平行設置，各層電極板6之間相互平行。除此之外，電極板6還可以沿與罐體1的軸向平行的方向與水平面垂直設置，或除與水平面平行和垂直設置外與水平面成其它任意角度設置，各層電極板6之間仍相互平行。若從圖1中的A-A向剖視，其設置方式分別如圖6、圖7所示。電極板6采用上述兩種設置時，進料分配器4需從如圖15所示的同與水平面平行設置的電極板相配置的位置隨各層電極板一起繞罐體軸向旋轉，使其各層噴口分別相對于所有相鄰兩層電極板之間的空間，并均位于相鄰兩層電極板之間，以將油水混合料經噴口沿罐體的軸向噴入所有相鄰兩層電極板之間所形成的強電場中(圖略)。電極板6采用如圖6、圖7所示的兩種設置方式的原油電脫鹽脫水器，其余結構和操作過程以及結構和相應的操作過程的變化，與上述電極板6與水平面平行設置的原油電脫鹽脫水器相同。圖5、圖6和圖7中，均未示出進料分配器、進料管等部件。
原油電脫鹽脫水器罐體底部設置水包，主要是為了增加罐體的有效容積，因此可以設置水包，也可以不設水包；設置水包時可以設置一個，也可以設置多個。圖1所示的原油電脫鹽脫水器，罐體1的底部帶有兩個水包12，罐底水相位于水包12內，油水界面14也位于水包12內。此時罐體1的下部沒有水相，強電場聚結區(qū)5內的各層電極板6和沉降分離區(qū)7內的各層接水板8以及進料分配器4可以分別在其所處的罐體1的軸向位置自罐體1的罐頂至罐底的空間布置；參見圖1、圖5、圖6、圖7、圖13和圖15。
圖2所示本發(fā)明的一種原油電脫鹽脫水器，結構與圖1所示的原油電脫鹽脫水器類似；主要差別是罐體1的底部不帶水包，出水管13直接連接于罐體1的底部。操作過程中，罐體1下部的罐底水直接通過出水管13排出罐體。油水界面14位于罐體1的下部，油水界面以下為罐底水相。此時，其強電場聚結區(qū)5內的各層電極板6和沉降分離區(qū)7內的各層接水板8以及進料分配器4均應分別在其所處的罐體1的軸向位置自罐體1的罐頂至油水界面14之上的空間布置，簡而言之就是置于油水界面14之上；參見圖2、圖10、圖11、圖12、圖14和圖16。圖2中，強電場聚結區(qū)5內的各層電極板6均為相互平行的平面型電極板，與罐體1的軸向平行；可以與水平面平行設置(參見圖10)、與水平面垂直設置(參見圖11)，或除與水平面平行和垂直設置外與水平面成其它任意角度設置(參見圖12)。圖10、圖11和圖12中，均未示出進料分配器、進料管等部件。圖14表明了圖2所示原油電脫鹽脫水器的沉降分離區(qū)7內的接水板8在與罐體1的軸向垂直的罐體橫截面上的結構與設置情況，圖16進一步表明了圖2中進料分配器4的整體結構及其同與水平面平行設置的多層電極板6之間的配置。進料分配器4為多孔管式進料分配器(也可以使用多層噴頭式進料分配器或其它類型的進料分配器)，也置于油水界面14之上。進料分配器4與強電場聚結區(qū)5內多層電極板6之間的配置，例如進料分配器在相鄰兩層電極板之間的噴口的設置，以及噴口將油水混合料噴入相鄰兩層電極板之間的強電場中的方式，均與圖1所示原油電脫鹽脫水器相對應的情況類同。圖16中，進料分配器4的各層噴口401與水平面平行設置。而在圖11、圖12所示的電極板與水平面垂直設置或與水平面成其它任意角度設置的情況下，應對進料分配器各層噴口的設置方向進行相應的改變，使每層噴口也隨各層電極板一起與水平面垂直設置或與水平面成其它任意角度設置，以使其分別相對于所有相鄰兩層電極板之間的空間。
圖2所示的原油電脫鹽脫水器其余未提及的結構和原油電脫鹽脫水器的操作過程，以及結構和相應操作過程的變化，均與圖1所示的原油電脫鹽脫水器及其變化相同，可參照相應有關的說明。
圖1所示的原油電脫鹽脫水器，強電場聚結區(qū)5內設置一組電極板。而圖3所示的一種原油電脫鹽脫水器，在強電場聚結區(qū)5內設置了兩組電極板6，每組電極板的設置均與圖1所示的原油電脫鹽脫水器的情況相同。兩組電極板從罐體1的入口端起沿罐體1的軸向依次布置，并沿此方向各設有一個進料分配器4。在操作過程中，兩個進料分配器4同時經其噴口將油水混合料沿電脫鹽脫水器罐體1的軸向分別直接噴入強電場聚結區(qū)5內兩組電極板中的所有相鄰兩層電極板6之間所形成的強電場中。圖3所示原油電脫鹽脫水器其余未提及的結構和電脫鹽脫水器的操作過程，以及結構和相應操作過程的變化，均與圖1所示的原油電脫鹽脫水器及其變化相同，可參照有關的說明。在原油處理量比較大的情況下，可采用圖3所示的原油電脫鹽脫水器。
圖1～圖3所示的原油電脫鹽脫水器，由于其進料分配器4和出油管10從罐體1的入口端至出口端設置(其中出油管10設于罐體1出口端的頂部)，因而在操作過程中，可使原油沿罐體1的軸向水平流動。
圖1～圖3所示的原油電脫鹽脫水器，強電場聚結區(qū)內的電極板均與罐體的軸向平行；而圖4所示的一種原油電脫鹽脫水器，強電場聚結區(qū)內的電極板與罐體的軸向垂直設置，參見圖4。這種原油電脫鹽脫水器，同樣包括一個臥式圓筒型罐體1，罐體1的一端為油水混合料入口端，另一端為凈化原油出口端。罐體1的底部帶有兩個水包12，水包12的底部分別設有出水管13。在罐體1內，從入口端起沿罐體1的軸向設有進料分配器4、強電場聚結區(qū)5和沉降分離區(qū)7，罐體1出口端的頂部設有出油管10。其沉降分離區(qū)7如同圖1所示的原油電脫鹽脫水器，設置有多層與水平面平行的平面型接水板8，各層接水板8上均設有若干降液管801。
圖4所示的原油電脫鹽脫水器，強電場聚結區(qū)5設有多層(至少二層)與罐體1的軸向垂直的平面型電極板6，各層電極板6之間相互平行。電極板同樣采用沉降水滴可穿透的結構。各層電極板6的固定方法、與高壓電裝置的連接、通電和/或接地方式、電極板6的設置層數、相鄰兩層電極板6之間的電場強度等內容，與圖1所示的原油電脫鹽脫水器類同，可參照有關的說明。
圖4所示的原油電脫鹽脫水器，進料分配器4為圓盤式進料分配器，與各層電極板6的中心同軸線布置。進料分配器4相對于強電場聚結區(qū)5內所有相鄰兩層電極板6之間的空間分別相應地設有多個與電極板6平行的分配圓盤402，每個分配圓盤402的外圓周上設有多個噴口401(噴口為小孔形)；所有噴口401均位于相鄰兩層電極板6之間，使油水混合料能經噴口401沿與電極板6平行的方向噴入所有相鄰兩層電極板6之間所形成的強電場中。圓盤式進料分配器4及其分配圓盤402的結構以及與電極板6之間的配置參見圖4、圖20和圖21。圖20以及圖21所示的圓盤式進料分配器的分配圓盤，每個分配圓盤402的外圓周上設置的是多個小孔形噴口401；其結構與美國專利USP4209374所述的一種球形脫鹽器所用的“環(huán)形盒”進料分配器(繞其外圓周帶有小孔)相似，可參見該專利圖4及有關說明。除可設置小孔形的噴口外，還可以繞每個分配圓盤的外圓周開設狹縫，形成環(huán)縫形噴口(圖略)；環(huán)縫形噴口也位于相鄰兩層電極板之間，同樣可用于將油水混合料沿與電極板平行的方向噴入所有相鄰兩層電極板之間所形成的強電場中。另外，不限于使用上述的圓盤式進料分配器，還可以使用具有與之同等功能的其它結構的進料分配器。將油水混合料分配到電極板之間的進料分配器技術，對本領域來說是公知的技術。進料分配器的結構可有多種形式，所屬技術領域的技術人員可方便地加以選取。本發(fā)明圖示的幾種進料分配器，不應理解為是對本發(fā)明的限制。
圖4所示的原油電脫鹽脫水器的罐體1如同圖1所示的原油電脫鹽脫水器，罐體1的底部帶有兩個水包12，罐底水相位于水包12內，油水界面14也位于水包12內。此時罐體1的下部沒有水相，強電場聚結區(qū)5內的各層電極板6和沉降分離區(qū)7內的各層接水板8可以分別在其所處的罐體1的軸向位置自罐體1的罐頂至罐底的空間布置，參見圖4和圖8以及圖13。由圖8可見，在與罐體1的軸向垂直的罐體橫截面上，電極板6的形狀為圓形，圓盤式進料分配器4與圓形電極板6的中心(即其圓心)同軸線布置。
圖4所示的原油電脫鹽脫水器，其操作過程是這樣的原油和水經過混合器2混合后形成油水混合料，經過進料管3進入電脫鹽脫水器罐體1內的圓盤式進料分配器4，圓盤式進料分配器4經其每個分配圓盤402外圓周上的多個小孔形噴口401將油水混合料沿與電極板6平行的方向直接噴入強電場聚結區(qū)5內所有相鄰兩層電極板6之間所形成的強電場中。在強電場的作用下，油水混合料中的小水滴迅速聚結。原油從強電場聚結區(qū)5流出后，沿罐體1的軸向水平流動，通過沉降分離區(qū)7。從沉降分離區(qū)7流出的與水滴完全分離后的凈化原油通過設于罐體1出口端頂部的出油管10排出罐體1。在強電場聚結區(qū)5，部分水滴按拋物線軌跡直接沉降至罐底水相中。被原油帶入沉降分離區(qū)7的水滴繼續(xù)沉降至各層接水板8并在其上形成水相，各層接水板8上的水相通過降液管801逐層下降，最后流入位于兩個水包12內的罐底水相，水包12內的罐底水通過出水管13排出罐體；上述沉降分離區(qū)的水滴沉降過程以及罐底水排水過程與圖1所示的原油電脫鹽脫水器完全相同。需要說明的是，圖4所示的原油電脫鹽脫水器，其圓盤式進料分配器4是沿與電極板6平行的方向噴射油水混合料的，噴射方向與罐體1的軸向垂直；但由于其圓盤式進料分配器4和出油管10從罐體1的入口端至出口端設置(其中出油管10設于罐體1出口端的頂部)，因而在操作過程中，油水混合料進入相鄰兩層電極板6之間的強電場后，水滴聚結沉降，原油流動方向逐漸變成沿罐體1的軸向水平流動，如圖4中的箭頭所示。另外，圖4所示的原油電脫鹽脫水器與圖1所示的原油電脫鹽脫水器的主要不同，在于強電場聚結區(qū)內電極板的形狀和設置、進料分配器的結構及其與電極板的配置；其余未提及的結構及其變化均與圖1所示的原油電脫鹽脫水器及其變化相同。
圖4所示的原油電脫鹽脫水器也可如圖2所示的原油電脫鹽脫水器，其罐體1的底部不設水包，而是將出水管13直接連接于罐體1的底部。操作過程中，罐體1下部的罐底水直接通過出水管13排出罐體。油水界面14位于罐體1的下部，油水界面以下為罐底水相。此時，其強電場聚結區(qū)5內的各層電極板6和沉降分離區(qū)7內的各層接水板8以及圓盤式進料分配器4也均應設于油水界面14之上。這種結構的原油電脫鹽脫水器的附圖省略，僅在圖9中示出了其所用的電極板和電極板在罐體內的設置情況。由圖9可見，在與罐體1的軸向垂直的罐體橫截面上，強電場聚結區(qū)內電極板6的形狀為弓形；弓形電極板6與罐體1的軸向垂直設置，置于油水界面14之上。進料分配器4仍采用圖4所示的圓盤式進料分配器，與各層弓形電極板6的中心(即弓形高度的中點)同軸線布置。圓盤式進料分配器與各層電極板之間其它的配置，例如分配圓盤及其噴口在相鄰兩層電極板之間的設置，以及噴口將油水混合料噴入相鄰兩層電極板之間的強電場中的方式，還有電極板的結構和電極板相互平行設置等方面的內容，與上述圖4所示的原油電脫鹽脫水器類同，可參照有關的說明。沉降分離區(qū)內的接水板設于油水界面之上，設置方式與圖2、圖14所示的相同。對這種原油電脫鹽脫水器其余結構以及操作過程的說明從略。
以上結合附圖對本發(fā)明原油電脫鹽脫水器的結構和操作過程進行了詳細說明。但本發(fā)明的原油電脫鹽脫水器并不限于圖示的幾種具體的結構形式以及說明書中所述的一些結構形式的變化，而是還可以合理地進行其它各種可能的部件結構或其組合方式的變化，以滿足各種具體的操作要求。例如，對于圖2和圖4所示的原油電脫鹽脫水器，也可以象圖3所示的原油電脫鹽脫水器那樣，在強電場聚結區(qū)設置兩組電極板，并分別設置兩個進料分配器，以滿足原油處理量比較大的操作。圖2～圖4所示的原油電脫鹽脫水器，在強電場聚結區(qū)與罐體的出口端之間沿罐體的軸向都設置有沉降分離區(qū)；但按照對圖1所示原油電脫鹽脫水器所作的說明，這些原油電脫鹽脫水器也都可以不設沉降分離區(qū)。設置沉降分離區(qū)時，其內是否設置接水板、接水板的結構和設置方式，以及原油由強電場聚結區(qū)流出進入沉降分離區(qū)后油中水滴在沉降分離區(qū)的沉降過程等方面，均可產生與圖1所示的原油電脫鹽脫水器基本相同的變化，可參照有關的說明。圖2～圖4所示的原油電脫鹽脫水器，也可以如圖1所示的原油電脫鹽脫水器一樣，在罐體的出口端設置擋板和集油室。至于本發(fā)明的各種原油電脫鹽脫水器罐體出口端是否設置擋板和集油室，還有罐體底部是否設置水包、設置水包的數量等內容，以及由此而產生的原油電脫鹽脫水器結構、部件布置和操作過程上的變化，均屬本領域的技術人員所熟知的、或根據本發(fā)明說明書中的有關說明而易于理解的內容。以上只是對本發(fā)明原油電脫鹽脫水器結構形式的變化進行了一些舉例說明，并不排除采用本發(fā)明說明書提及的各種形狀、結構、數量的部件、運用本技術領域的技術常識或本發(fā)明的啟示進行其它各種合理的組合而得到其它的結構形式變化的原油電脫鹽脫水器。
本發(fā)明說明書中所述的各種原油電脫鹽脫水器，強電場聚結區(qū)內各種形狀的電極板均采用沉降水滴可穿透結構的平面型電極板(例如用金屬棒或金屬管制成的隔柵)，各層電極板之間均相互平行，以在相鄰兩層電極板之間形成勻強的強電場。所述各種原油電脫鹽脫水器，電極板與高壓電引入裝置的連接及其通電和/或接地方式等，均可按常規(guī)方式進行，本發(fā)明說明書對其進行了簡要的舉例說明(參見對圖1所示電極板與水平面平行設置的原油電脫鹽脫水器的說明)。有關高壓電引入裝置及其與電極板連接電路的附圖均省略。
本發(fā)明原油電脫鹽脫水器的各操作參數，除電場強度與現(xiàn)有采用強電場直接進料的原油電脫鹽脫水器(例如USP4209374、USP4374724和USP4511452所述)相同或相似外，其余各操作參數例如溫度、注水量、破乳劑應用情況、油水混合強度等，均與現(xiàn)有采用弱電場進料的原油電脫鹽脫水器(例如CN2159833Y、CN1298922A和CN2177723Y所述)和現(xiàn)有采用強電場直接進料的原油電脫鹽脫水器(例如USP4209374、USP4374724和USP4511452所述)相同或相似。
本發(fā)明說明書附圖中，圖1～圖21中所有相同的附圖標記均表示相同的部件。圖2～圖21各圖中，所有未說明的附圖標記所表示的部件均與圖1或其它有關各圖中相同附圖標記所表示的部件相同。除本發(fā)明說明書另有說明外，相同附圖標記所表示的相同部件具有基本相同的結構和作用。圖1～圖21有關附圖中，用箭頭表示油水混合料由進料分配器噴出的方向或原油流動方向。
本發(fā)明的各種原油電脫鹽脫水器主要用于石油化工行業(yè)的原油電脫鹽脫水過程。
權利要求
1.一種原油電脫鹽脫水器，包括一個臥式圓筒型罐體(1)，罐體(1)的一端為油水混合料入口端，另一端為凈化原油出口端，罐體(1)凈化原油出口端的頂部設有出油管(10)，其特征在于罐體(1)內從油水混合料入口端起沿罐體(1)的軸向依次設有進料分配器(4)和強電場聚結區(qū)(5)，強電場聚結區(qū)(5)設有至少二層與罐體(1)的軸向平行的平面型電極板(6)，各層電極板(6)之間相互平行，所述進料分配器(4)相對于強電場聚結區(qū)(5)內所有相鄰兩層電極板(6)之間的空間分別相應地設有噴口(401)。
2.根據權利要求1所述的原油電脫鹽脫水器，其特征在于強電場聚結區(qū)(5)與罐體(1)的凈化原油出口端之間沿罐體(1)的軸向設有沉降分離區(qū)(7)。
3.根據權利要求2所述的原油電脫鹽脫水器，其特征在于所述沉降分離區(qū)(7)內設有與水平面平行的平面型接水板(8)。
4.根據權利要求3所述的原油電脫鹽脫水器，其特征在于接水板(8)上設有降液管(801)或降液孔。
5.一種原油電脫鹽脫水器，包括一個臥式圓筒型罐體(1)，罐體(1)的一端為油水混合料入口端，另一端為凈化原油出口端，罐體(1)凈化原油出口端的頂部設有出油管(10)，其特征在于罐體(1)內從油水混合料入口端起沿罐體(1)的軸向設有進料分配器(4)和強電場聚結區(qū)(5)，強電場聚結區(qū)(5)設有至少二層與罐體(1)的軸向垂直的平面型電極板(6)，各層電極板(6)之間相互平行，所述進料分配器(4)相對于強電場聚結區(qū)(5)內所有相鄰兩層電極板(6)之間的空間分別相應地設有噴口(401)。
6.根據權利要求5所述的原油電脫鹽脫水器，其特征在于強電場聚結區(qū)(5)與罐體(1)的凈化原油出口端之間沿罐體(1)的軸向設有沉降分離區(qū)(7)。
7.根據權利要求6所述的原油電脫鹽脫水器，其特征在于所述沉降分離區(qū)(7)內設有與水平面平行的平面型接水板(8)。
8.根據權利要求7所述的原油電脫鹽脫水器，其特征在于接水板(8)上設有降液管(801)或降液孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于石油化工行業(yè)的原油電脫鹽脫水器，以解決現(xiàn)有電脫鹽脫水器所存在的采用弱電場進料而使強電場區(qū)的電聚結作用弱化、原油由下向上流動而阻滯水滴沉降等問題；其主要特征在于操作時可采用強電場直接進料和原油水平流動。本發(fā)明的電脫鹽脫水器，從罐體(1)的油水混合料入口端起沿罐體的軸向設有進料分配器(4)和強電場聚結區(qū)(5)，罐體凈化原油出口端的頂部設有出油管(10)，強電場聚結區(qū)設有至少二層與罐體的軸向平行或垂直的平面型電極板(6)，各層電極板之間相互平行。進料分配器設有噴口，將油水混合料噴入所有相鄰兩層電極板之間的強電場中。在強電場聚結區(qū)與罐體凈化原油出口端之間還可設置沉降分離區(qū)(7)。
文檔編號B01D17/00GK1482212SQ0312626
公開日2004年3月17日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權日2003年7月18日
發(fā)明者張佩甫 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化集團洛陽石油化工工程公司