平板绝缘电极静电聚结器脱水研究.pdf

石油化工腐蚀
防护
研究
Corrosion & Protection in Petrochemical Industry
201
29(6
平板绝缘电极静电聚结器脱水研究
周博博',彭松梓2,新安,陈建义
(1.中国石油大学(北京)化学工程学院,北京102249
2.中石化洛阳工程有限公司,河南洛阳471003)
摘要:随着原油重质化、劣质化,原油脱水变得更加困难,造成常规电脱水器的极板之间会产
生电孤及短路、电脱水电流大,甚至造成变压器跳闸、娆毁现象发生。尝试采用氟塑料设计制造平
板绝缘电极静电聚结器,并进行室内实验。通过分析实验结果,总结绝缘材料、电极結构和电场作
用时间等因素对聚结效果的影响规律,评价该结构的静电聚结器及制作工艺的优缺点。实验结果
表明,对含水特高的原油乳化液,该静电聚结器的脱水效果非常理想。对含水率为70%和80%的
原油乳化液,脱水效率可达95%以上
关键词:绝缘电极静电聚结乳化液脱水效率
中图分类号:TF624.
文就标识码:A文章编号:1007-015X(2012)06-0011-03
日前随着世界范围内原油劣质化,采出液黏品水分试验器、电子计价秤、万能击穿装置、乳化
度越来越大,水含量越来越高,乳化液类型更加复机和高温高压反应釜。
k,性质更加稳定。原油采出液通过常规三相分1.2绝缘电极加工
离和热化学处理后水含量仍然超高,进入电脱水
根据实验室条件和实验所需制备了炳种类
装置后通常造成电流超高、甚至跳闸,对电脱水装型的绝缘电极:①静态试验电极采用将合适长
置造成很大冲击,影响稳定运行,同时排水含油度的绝缘管套在不锈钢裸电极上,底端采用玻
高,环保压力大り。西方发达国家的研究人员面璃珠密封后,再灌入高温环树脂固化剂进行
对高含水油田、深水油田、绿色油旧开发新形势,密封,以保证原油乳化液不会渗进电极内,避免
提出静电预聚结原油脱水的技术理念,并进行了实验时联通造成短路,一端不做处理。在190
大量基础研究。由于该技术对材料和工艺要求极230℃下热缩30~60min,即可得到实验绝缘电
其严格,且绝缘层对电场不可避免会产生影响,所极。②动态试验电极制作成半板状,长度200
以至今电极的绝缘技术仍不成熟,国内在这方面mm,宽度90mm。试验用绝缘材料为氟塑料绝
的研究还处于起步阶段。因此开展静电聚结脱水缘管,规格4mm,根据需要可以制作不同层数
技术研究,开发可靠耐用的绝缘电柲和脱水工艺
和厚度的绝缘电极。
研制新型、高效的静电聚结电脱水设条备可以减少
1.3实验方法
设备级数、缩小设备尺寸、提高油水分离效率,对
1静态试验
满足目前海上油田高含水采出液的处理具有重要
试验装置见图1
意义24。
具体试验步骤
(1)打开电脱盐脱水试验仪,加热铝浴,使温
1实验部分
度保持在实验所需;
1.1原料性质及设备
(2)将配制好的原油乳状液70g移至不锈
实验用油为渤海秦皇岛326原油,20℃时钢电脱水雒内;
(3)密封不锈钢罐,将不锈钢罐放入铝浴中
密度为954.6kg/m23,黏度为81.99m2/s;50℃
时密度为938.6kg/m3,黏度为25.70mm2/s,盐
收稿日期:2012-08-25;修改稿收到旧期:2012-09-25.
质量浓度为439mg/L,总酸值为3.0 mgkoh/g。作者简介:周博博,中国石油大学(北京)化学工程学院在读
实验用水为自来水。实验设备主要是石油产硕士研究生。E-mail:t-zhoubbIpec@sinopec.com
2
石油化工腐蚀与防
第29卷
恒温5mi;
(4)将不锈钢罐放入铝浴中,加电场一定2实验数据分析与处理
2.1静态试验
(5)打开不锈钢罐,用移液管吸取20g左右
2.1.1不同绝缘层厚度的耐压及脱水
的脱水罐上部油;
试验方法参见1.3.1静态试验,在实验温度
(6)用GRB260规定方法进行脱后含水分析。为75℃,停留时间30min条件下,配制水的质量
电极
分数为50%的稳定乳状液,考察不同厚度绝缘电
极在不同电压下的静电聚结脱水效果(见图3)。
%9
绝缘层
兴8
器86
不锈钢
口绝缘层厚度O.2m
电脱水罐
绝缘层再度0.4m
80
.520253.03.54.04.55.05.5
电压八kV
图1静电聚结脱水罐示意图
Fig 1 Electrostatic coalescence dehydrator schematic diagram
图3不同绝缘层厚度的耐压与脱水效率的关系
Fi
The thickness of the insulating layer and
1.3.2动态试验
dehydration efficiency
动态实验工艺流程如图2所示。
当绝缘层厚度为0.2mm的电极在施加电压
计量泵
为3500V时击穿。由图3可知脱水效率随电压
乳化液
脱后原油
的升高而升高,这是由于水是极性分子,当其处在
计量泵
电场中时,电场能驱动水分子有序运动,使小水滴
自来水
高压绘
聚特分离水
聚结成大水滴,然后沉降出来。水滴之间的聚结
图2动态实验工艺流程
力与电场强度的平方成正比,所以增大电压使得
Fis. 2 Dynamic experiment flow chart
脱水效率提高。在相同电压下乳化液的脱水效率
实验介质按含水的总质量百分率配置成所需均随绝缘层厚度的増加而降低,这是由于绝缘材
乳化液,采用计量泵控制乳化液流量和水的流量
料对电场具有衰减作用,随着绝缘层厚度的增加
二者在反应釜内混合均匀并预热,然后进入有机玻电场强度变小,脱水效卒降低。但是增加绝缘层
璃脱水器,乳状液在电脱水器中发生聚结作用,油厚度可以承受更高的电压,使设备的使用安全性
水快速分离,其中油从上部出口流出,水从底部排提高,双层电极在50V电压下,其脱水率也可
出。乳化液在电场中停留一定时间后开始取样分以达到95%以上。电场强度可以根据实际情况
析,以后间隔相同时间取样,分析出口原油乳化液调整电压与绝缘层厚度,在设备使用安全可靠的
的水含量。
前提下,实现较高的脱水率。
.4分析方法
2.1.2不同停留时间刈脱水效果的影响
静电聚结脱水效率用η表示,其计算公式如下
实验温度为75℃,配制水的质量分数为40
C-C
%和60%的稳定乳化液,考察乳化液在电场停留
x100%
(1)
时间不同对静电聚结脱水效果的影响(见图4)
式中C1、C2分别为静电聚结脱水前后原油中
由图4可知,炳种水含量不同乳化液的脱水
水的质量分数,%。
效率均随停留时间的延长而提高。静态试验停留