油气集输-原油净化课件.ppt

第四节第四节原油电脱水原油电脱水电脱水原理；电脱水原理；交、直流电场对比和双电场脱水；交、直流电场对比和双电场脱水；电脱水器的结构；电脱水器的结构；电脱水器的供电方式；电脱水器的供电方式；电脱水的技术指标；电脱水的技术指标；设计技术参数的确定设计技术参数的确定1一、电脱水原理一、电脱水原理其其原原理理是是将将原原油油乳乳状状液液置置于于高高压压直直流流或或交交流流电电场场中中，由由于于电电场场对对水水滴滴的的作作用用，削削弱弱乳乳化化膜膜的的强强度度，静静电电力力可可使使水水滴滴的的运运动动速速度度增增大大，促促进进水水滴滴互互相相碰碰撞撞，使使水水滴滴聚聚结结粒粒径径较较大的水滴，在原油中沉降分离出来大的水滴，在原油中沉降分离出来2水滴在水滴在电场电场中聚中聚结结方式方式电电泳聚泳聚结结偶极聚偶极聚结结振振荡荡聚聚结结31.电电泳聚泳聚结结根根据据异异性性电电荷荷相相吸吸引引的的原原理理，在在直直流流电电场场中中，水水滴滴移移向向与与其其本本身身电电荷荷电电性性相相反反的的电电极极，此此现现象象称称为为电电泳泳由由于于原原油油中中各各种种粒粒径径水水滴滴的的界界面面上上都都带带有有同同性性电电荷荷，故故原原油油乳乳状状液液中中全全部部水水滴滴，将将以以相相同同的的方方向向运运动动。

4在在电电泳泳过过程程中中，水水滴滴受受原原油油的的阻阻力力产产生生拉拉长长变变形形，并并使使界界面面膜膜机机械械强强度度削削弱弱，同同时时因因水水滴滴大大小小不不等等、电电量量不不同同和和所所受受阻阻力力各各异异，各各水水滴滴速速度度不不同同，水水滴滴发发生生碰碰撞撞，使使削削弱弱的的界界面面膜膜破破裂裂，水水滴滴合合并并增增大大，从从原油中沉降分出原油中沉降分出1.电电泳聚泳聚结结5未未发发生生碰碰撞撞合合并并或或碰碰撞撞合合并并后后还还不不足足以以沉沉降降的的水水滴滴，将将运运动动至至与与水水滴滴极极性性相相反反的的电电极极区区附附近近由由于于水水滴滴在在电电极极区区附附近近密密集集，增增加加了了水水滴滴碰碰撞撞合合并并的的机机率率，使使原原油油中中大大量量小小水水滴滴主主要要在在电电极极区区附附近近分分出出电电泳泳过过程中水滴的碰撞、合并称程中水滴的碰撞、合并称为电为电泳聚泳聚结结1.电电泳聚泳聚结结62.偶极聚结偶极聚结在高压直流或交流电场中，原油乳状液中在高压直流或交流电场中，原油乳状液中的水滴受电场力的极化和静电感应，使水滴的水滴受电场力的极化和静电感应，使水滴两端带上不同极性的电荷即形成诱导偶极两端带上不同极性的电荷即形成诱导偶极。

因为水滴两端同时受正负电极的吸引，水因为水滴两端同时受正负电极的吸引，水滴产生拉长变形，削弱了界面膜的机械强度，滴产生拉长变形，削弱了界面膜的机械强度，特别在水滴两端界面膜的强度最弱特别在水滴两端界面膜的强度最弱7原油乳状液中原油乳状液中许许多两端多两端带电带电的水滴象的水滴象电电偶极偶极子一子一样样，在外加，在外加电场电场中以中以电电力力线线方向呈直方向呈直线线排列排列形成形成“水水链链”，相，相邻邻水滴的正水滴的正负负偶极相互吸引偶极相互吸引电电的的吸吸引引力力使使水水滴滴相相互互碰碰撞撞，合合并并成成大大水水滴滴，从从原原油油中中沉沉降降分分离离出出来来这这种种聚聚结结方方式式称称为为偶偶极极聚聚结结，偶极聚，偶极聚结结是在整个是在整个电场电场中中进进行的2.偶极聚结偶极聚结8电场电场中水滴的偶极聚中水滴的偶极聚结结（a）水滴两端的带电的变形水滴两端的带电的变形（b）相邻两水滴的相互作用相邻两水滴的相互作用9水滴间的偶极聚结作用力和电场强度水滴间的偶极聚结作用力和电场强度E的平方成正比要想获得较好的脱水效果，的平方成正比要想获得较好的脱水效果，必须建立较高的电场强度但当电场强度必须建立较高的电场强度。

但当电场强度过高时，椭球形水滴两端受电场拉力过大，过高时，椭球形水滴两端受电场拉力过大，以致将一个小水滴拉断成两个更小的水滴，以致将一个小水滴拉断成两个更小的水滴，产生产生“电分散电分散”，使原油脱水情况恶化，使原油脱水情况恶化2.偶极聚结偶极聚结10多多数数情情况况下下，当当E千千伏伏/厘厘米米时时，将将发发生生电电分分散散因因而而，国国内内外外电电脱脱水水器器的的工工作作电电压压范范围围一一般般为为1140千千伏伏，电电场场强强度度为为千千伏伏/厘厘米米在在电电场场中中，水水滴滴的的电电分分散散过过程程仅仅需需几几秒秒即即可可完完成成，若若剩剩余余的的水水滴滴仍仍有有足足够够大大的的直直径径，经经过过一一定定时时间间后后又又会会重重复复电电分分散散过过程程，因因而而原原油油乳乳状状液液通通过过电电场场的的时时间间应应该该适适当当，增增加加原原油油乳乳状状波波在在电电场场中中的的滞滞留留时间时间不会改善脱水效果不会改善脱水效果2.偶极聚结偶极聚结113.振荡聚结振荡聚结水滴中常带有酸、碱、盐的各种离子在水滴中常带有酸、碱、盐的各种离子在工频交流电场中，电场方向每秒改变工频交流电场中，电场方向每秒改变50次，次，水滴内各种正负离子不断地作周期性的往复水滴内各种正负离子不断地作周期性的往复运动，使水滴两端的电荷极性发生相应的变运动，使水滴两端的电荷极性发生相应的变化。

化离子的往复运动使水滴界面膜不断地受离子的往复运动使水滴界面膜不断地受到冲击，使其机械强度降低、甚至破裂，水到冲击，使其机械强度降低、甚至破裂，水滴聚结沉降，这一过程称为振荡聚结滴聚结沉降，这一过程称为振荡聚结12对对原原油油乳乳状状位位在在电电场场中中破破乳乳过过程程的的观观察察表明：表明：在在交交流流电电场场中中破破乳乳作作用用是是在在整整个个电电场场范范围围内内进进行的，以偶极聚行的，以偶极聚结结和振和振荡荡聚聚结为结为主直直流流电电场场的的破破乳乳聚聚结结，主主要要在在电电极极附附近近的的有有限限区区域域内内进进行行，以以电电泳泳聚聚结结为为主主，偶偶极聚极聚结为辅结为辅一、电脱水原理一、电脱水原理13根根据据电电脱脱水水原原理理，电电法法脱脱水水只只适适宜宜于于油油包包水水型型乳乳状状液液在在处处理理中中、高高含含水水率率原原油油乳乳状状液液时时，一一般般先先经经化化学学破破乳乳脱脱水水后后，使使含含水水率率降降低低后后再再进进入入电电脱脱水水器器进进行行脱脱水水，通常把通常把这这种脱水工种脱水工艺艺称称为为二段脱水二段脱水一、电脱水原理一、电脱水原理14二、交、直流电场对比和双电场脱水二、交、直流电场对比和双电场脱水1.交、直流电场对比交、直流电场对比大大庆庆油油田田在在类类同同的的原原油油脱脱水水器器上上，用用交交流流和和直直流流电电场场进进行行过过脱脱水水效效果果的的对对比比试试验验，其其测试测试参数参数见见下下表。

表15交、直流电脱水效果对比交、直流电脱水效果对比16交流电场脱水的特点交流电场脱水的特点聚结形式为偶极聚结和振荡聚结，以水滴界面膜聚结形式为偶极聚结和振荡聚结，以水滴界面膜受到的振荡力较大，使脱出水清澈，水中含油率受到的振荡力较大，使脱出水清澈，水中含油率较少电路简单，无需整流设备电路简单，无需整流设备聚结的脱水效果和原油含水率有关，含水率较高聚结的脱水效果和原油含水率有关，含水率较高时水滴的平均直径亦大，会有较好的脱水效果，时水滴的平均直径亦大，会有较好的脱水效果，故不适宜处理含水率较低的原油乳状液，其净化故不适宜处理含水率较低的原油乳状液，其净化油含水率较高，大约为直流电脱水的油含水率较高，大约为直流电脱水的35倍17交流电场脱水的特点交流电场脱水的特点交流电压呈正弦曲线变化，每一周期内只交流电压呈正弦曲线变化，每一周期内只有两个瞬间使电场强度达到最大值，故其有两个瞬间使电场强度达到最大值，故其效率较低，原油乳状液的处理量较低效率较低，原油乳状液的处理量较低交流电场中水滴容易排列成许多水链使电交流电场中水滴容易排列成许多水链使电场发生短路，操作不够稳定，单位原油乳场发生短路，操作不够稳定，单位原油乳状液的耗电量约为直流电的状液的耗电量约为直流电的140%左右。

左右18直流电场脱水的特点直流电场脱水的特点聚结形式为聚结形式为电电泳聚泳聚结结和和偶极聚偶极聚结结；脱水效果比交流电脱水好；脱水效果比交流电脱水好；但直流电的脱出水含油量要比交流电的多；但直流电的脱出水含油量要比交流电的多；供电电路需整流设备供电电路需整流设备我我国国油油田田上上直直流流电电脱脱水水比比交交流流电电脱脱水水使使用用得较为广泛得较为广泛192.双电场脱水双电场脱水各各油油田田先先后后试试验验成成功功了了交交直直流流双双电电场场脱脱水水工工艺艺，在在原原油油含含水水率率较较高高的的脱脱水水器器中中下下部部建建立立交交流流电电场场，在在原原油油含含水水率率较较低低的的脱脱水水器器中中上上部部建建立立直直流流电电场场实实践践说说明明：双双电电场场脱脱水水能能提提高高净净化化原原油油的的质质量量，并并使使处处理理每每吨吨原原油油的耗的耗电电量降量降为为原直流原直流电电脱水的脱水的1/2以下20直流电场和双电场脱水的供电，在原直直流电场和双电场脱水的供电，在原直流电场脱水中，变压器次级线圈中心抽头流电场脱水中，变压器次级线圈中心抽头接地，变压器输出电压为接地，变压器输出电压为40千伏。

下层电千伏下层电极与壳体间的电压极与壳体间的电压UBC为为20千伏，而两极间千伏，而两极间的电压为的电压为40千伏形成下层电极与壳体间形成下层电极与壳体间为弱直流电场，两极间为强直流电场为弱直流电场，两极间为强直流电场2.双电场脱水双电场脱水21直流直流和双电场和双电场脱水的供脱水的供电电KG一一调调整整初初级级线线圈圈电电压压的的可可控控硅硅；B一一脱脱水水变变压压器器；ZL一一整整流流硅硅堆堆；TS一脱水器体一脱水器体间电压间电压两种接两种接线电压线电压比比较较（a）直直流流电电场场电电压压；（b）双双重重电电场场电电压压；UBA一一下下、上上层层电电极极电电压压；UBC一一下下层层电电极极与壳与壳体体电压电压22在改造后的双电场脱水中，在改造后的双电场脱水中，一般只用次级一般只用次级线圈的一半，即变压器输出电压为线圈的一半，即变压器输出电压为20千伏在交千伏在交流电的正半周中，下层电极与壳体间的电压为流电的正半周中，下层电极与壳体间的电压为20千伏，由于上层电极无电流流回变压器，故两极千伏，由于上层电极无电流流回变压器，故两极间的电压为零间的电压为零在交流电的负半周中，壳体与上层电极间的在交流电的负半周中，壳体与上层电极间的电压为电压为20千伏，它由壳体与下层电极、下上两电千伏，它由壳体与下层电极、下上两电极间两部分电压叠加组成，即极间两部分电压叠加组成，即UCBUBA。

2.双电场脱水双电场脱水23用用双双重重电电场场脱脱水水时时，下下层层电电极极与与壳壳体体间间构构成成正正负负幅幅值值不不等等的的交交流流电电场场，而而两两电电极极间间为为直直流流脉脉冲冲电电场场由由上上分分析析可可知知，双双重重电电场场脱脱水水综综合合了了交交、直直流流脱脱水水的的优优点点，使使原原油油脱脱水水效效果果得得到到改改善善，同同时时极极间间电电压压的的成成倍倍降降低低，使使双双重重电电场场脱脱水水的的电电耗耗大幅度降低大幅度降低2.双电场脱水双电场脱水24三、电脱水器的结构三、电脱水器的结构我我国国早早期期在在玉玉门门使使用用的的脱脱水水器器为为常常压压储储罐罐形形电电脱脱水水器器，即即在在立立式式常常压压储储罐罐内内安安装装几几组组脱脱水水电电极极后后来来由由于于原原油油蒸蒸发发损损耗耗太太大大，在在大大庆庆油油田田开开发发初初期期被被立立式式圆圆筒筒形形耐耐压压脱脱水水器器所所取取代代，近近年年来来，各各油油田田广广泛泛采采用用大大型型卧卧式耐压脱水器式耐压脱水器25卧式电脱水器中含水原油由管卧式电脱水器中。