专利名称：一种多路进料超声波—电脱盐联合的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种原油破乳脱盐脱水的方法及装置，特别是涉及一种超声波-电脱盐联合的方法及装置。
背景技术：
原油破乳是油田脱水和炼油厂脱盐的技术关键。多年来，原油破乳技术的研究大多只限于化学破乳剂的研究上，对不同种类的原油有较大的局限性，而且破乳剂的应用具有诸多的生产与环保问题导致生产成本上升，造成电脱盐排水的COD值和排水含油值上升，直接影响炼油厂水处理的正常进行和处理后污水的达标排放。近年来，随着超声波技术在原油破乳中的应用，出现了超声波破乳与电场脱盐联合的脱盐脱水装置，用于满足生产的要求。2003年3月12日公开的公告号为CN2539559Y实用新型专利，原油超声波一电场联合脱盐装置，生产过程中需要控制超声波的声强一般不大于0. 5w/cm2，为了不同的生产条件，可以设置两个以上的超声波作用区串联，来满足不同的生产要求，但是，对于原油处理量较大的炼油厂，仅仅通过超声波作用区的串联，却不能满足控制超声波的声强一般不大于0. 5w/cm2的技术要求。2005年3月9日公开的公开号CN 1589947A的发明专利申请，顺流和逆流超声波联合作用使油水乳化物破乳的方法及装置，在实施例1中提到“根据不同的生产情况，为了延长流动状态下的原油的超声波作用时间，可以设置两个以上的超声波作用区串联或并联，用来满足不同的含水含盐的生产要求。”该发明是对前述原油超声波_电场联合脱盐装置的实用新型的改进，对于多路进料的大处理量的电脱盐罐的超声波破乳技术的实施缺乏实施方案。通常的原油电脱盐罐进料为多路进料，至少为一分二的两路进料，多者由一分二， 再二分四，再四分八的八路进料等，其多路进料设置的目的是为了保持原油进卧式的电脱盐罐时进料均衡，防止短路进料或沟流，保证电脱盐罐操作平稳。发明一种适应多路进料的大处理量电脱盐罐配套的超声波_电脱盐的方法及装置，用以满足通常电脱盐脱水的生产需要。
发明内容
本发明的目的是针对多数炼油厂现有电脱盐装置的工况，提出一种多路进料并联式超声波-电脱盐联合的方法。在电脱盐单罐处理量较大的原油电脱盐装置中，一般为多路进料，本发明解决了超声波作用区内超声波的分布不均勻或超声波声强大于规定参数而导致乳化或破乳效果不佳的问题。提供一种超声波作用区的压力容器设备造价较低、安装占用空间小，便于施工安装、也便于生产操作控制的超声波破乳与电脱盐联合的方法，增强超声波破乳与电脱盐联合作用的脱水和脱盐效果，实现超声波破乳与多支路进料的大处理量的电脱盐罐联合作用的工业应用。本发明一种多路进料超声波_电脱盐联合的方法，包括电脱盐罐、超声波作用区，原油进电脱盐罐的方式为多路进料，其特征在于在原油进电脱盐罐的管路上并联有超声波作用区，形成多路进料并联式超声波作用区，该并联式超声波作用区至少由1个单个超声波作用区并联，原油流过并联式超声波作用区并均勻分配于单个超声波作用区，在超声波的作用下破乳后，原油进入电脱盐罐进行重力沉降和/或电场分离。本发明既可以在主管道上并联超声波作用区，也可以在原油进电脱盐罐的各分路上分别并联有超声波作用区，形成多路进料并联式超声波作用区，该并联式超声波作用区至少由1个单个超声波作用区并联。本发明多路进料超声波由1个以上的单个超声波作用区并联而成，产生的超声波作用于进电脱盐罐前的原油与水的混合乳化物，起到油水乳化物的破乳作用，延长了油水乳化物超声波作用的时间，使油水乳化物充分破乳。用于并联的单个超声波作用区的超声波最好以均勻的声强传播，超声波的强度在 0. 1-0. 5w/cm2范围，优选的超声波强度在0. 2-0. 3w/cm2范围。用于并联的每个单个超声波作用区的两端分别安装1个或多个超声波换能器，产生顺流和逆流的超声波作用方式，在超声波辐射的方向上，超声波作用区的反射面不能设置为曲面结构(例如曲面的封头类结构型式)，以防止产生超声波的聚焦和叠加，导致油水乳化，较好的实施方案是超声波作用区设置为管道式结构。构成多路进料并联式超声波作用区的每个超声波作用区结构形式保持一致。构成多路进料并联式超声波作用区的每个超声波作用区的容积基本相同。构成多路进料并联式超声波作用区的每个超声波作用区相互连接的方式保持一致。本发明的多路进料并联式超声波作用区由1个以上的多个超声波作用区以管道式连接方式构成，单个超声波作用区之间可以管道式焊接方式相连，形成多路进料并联式超声波作用。本发明的多路进料并联式超声波作用区由1个以上的单个超声波作用区以管道式连接方式构成，单个超声波作用区之间可以管道式法兰连接方式相连，形成多路进料并联式超声波作用。本发明的多路进料并联式超声波通过管路副线接入电脱盐罐前的管道上，打开副线阀门、关闭主线阀门后原油与水的混合物通过并联式超声波作用区。本发明的多路进料并联式超声波作用区也可以不通过副线接入而直接接入管路， 原油与水的混合物可直接通过单路进料并联式超声波作用区。构成多路进料并联式超声波的超声波作用区的数量由电脱盐罐的原油处理量确定，可以由1个超声波作用区构成，也可以由2个相同的超声波作用区构成，也可以由4个相同的超声波作用区构成等等。控制提供一种能够产生均勻声强的多路并联式超声波的强度在0. 1-0. 5w/cm2范围内，优选的超声波强度在0. 2-0. 3w/cm2范围内。一般的，150万吨/年以下处理量的电脱盐罐设计进料为一分二的形式，可设置在分支管路前的主管路上安装1个单个超声波作用区，单个超声波作用区安装的情况可以看作并联的一种特殊情况，由1个单个超声波作用区构成多路进料并联式超声波作用区。一般的，150-500万吨/年之间处理量的电脱盐罐设计进料为一分二或二分四的形式，可设置在主管路分支后的2个支管路上安装2个单个超声波作用区，构成多路进料并联式超声波作用区。 一般的，原油处理量500-1500万吨/年之间处理量的电脱盐罐设计进料为二分四或四分八的形式，可设置在主管路分支后的4或8个支管路上安装4-8个单个超声波作用区，构成多路进料并联式超声波作用区。为保证超声波的强度在0. 1-0. 5w/cm2范围，优选的超声波强度在0. 2-0. 3w/cm2范围，可调节超声波处理器的输出功率，达到该技术要求的一致性和最佳破乳脱盐效果。多路进料超声波-电脱盐联合的方法及装置可以安装在电脱盐系统中至少1套以上。多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置可以选择只在一级电脱盐前的油水混合后的管路的支路副线上安装，也可以选择在一级电脱盐前、二级电脱盐前的油水混合后的管路的支路副线上同时安装。多级电脱盐，也可选择在各级电脱盐管前的油水混合后的管路的支路副线上同时安装。实现上述方法的破乳装置，多路进料并联式超声波作用区为管道式结构并与油水管线相连接，每个超声波作用区管道的两端各安装一个超声波换能器，分别产生与油水流动方向同向的顺流超声波和反向的逆流超声波，超声波换能器与超声波发生器通过超声波功率线相连。超声波作用区为管道式结构，管道可以是直管，也可以是变径管，优选变径管，该变径管既可以是两端直径大，中间直径小，也可以是两端直径小，中间直径大，也可以是一端直径大，一端直径小等各种形式。管道的截面也可以是各种形状，如圆形、方形等。管道式超声波作用区与油水管线连接，可以焊接或法兰连接等多种连接方式。与现有技术相比，本发明的多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置，提供一种能够产生均勻声强的超声波作用区，超声波的强度在0. 1-0. 5w/cm2范围，优选的超声波强度在0. 2-0. 3w/cm2范围，保证了脱盐和脱水的效果。经工业试验表明，与单纯的电脱盐方法与装置相比，通过这种多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置，取得良好的脱盐脱水效果原油脱后含盐可由3-5mg/L降低到l-3mg/L ；可完全代替破乳剂，消除了破乳剂的使用对自然环境的直接影响；电脱盐总排水COD值与电脱盐总排水含油均降低50%以上。本发明可用于炼厂原油加工过程中的原油电脱盐工艺中，也可用于油田原油的电脱水工艺中。本发明可依据电脱盐原油处理量的不同设置不同的并联方案。本发明可按照不同种类原油性质和脱盐脱水指标的不同要求，选择一级或多级的超声波破乳方案。本发明多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置不限级数，至少选择一级。本发明多路进料超声波-电脱盐联合的方法及装置不限并联超声波作用区的个数，至少由一个超声波作用区构成。
图1是本发明的多路进料超声波_电脱盐联合在一级电脱盐实施的控制工艺流程示意图。图2是本发明的多路进料并联式超声波-电脱盐联合在一级电脱盐实施的直接接入的控制工艺流程示意图。
图3是本发明的的多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置在两级电脱盐实施的控制工艺流程示意图。图4是本发明的多路进料超声波-电脱盐联合的方法及装置只有一个单个超声波作用区的并联的特例情况示意图。图5是本发明的多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置在二分四进料管的4 个支管并联4个单个超声波作用的实施示意图。图6本发明的多路进料超声波-电脱盐联合的方法及装置的超声波作用区为变径管的示意图。图中1、脱前原油，2、一级注水，3、一级静态混合器，4、一级混合阀，5、单个超声波作用区，6、超声波换能器，7、多路进料并联式超声波作用区，8、一级排水阀9、超声波控制柜，10、中央控制室的DCS控制系统，11、一级电脱盐罐，12、一脱后原油，13、二级注水，14、 二级静态混合器，15、二级混合阀，16、二级排水阀，17、二级电脱盐罐18、二脱后原油。
具体实施例方式实施例1多路进料超声波_电脱盐联合的实施方案图1所示，脱前原油1与一级注水2经一级静态混合器3混合，再经一级混合阀4 混合，然后，原油与水的混合物经一分二的管路，分二路进入一级电脱盐罐11 ；二路进料并联式超声波作用区7通过二支路的副线进入并联式超声波作用区7，并联式超声波作用区 7由多个相同的单个超声波作用区5组成，单个超声波作用区5两端分别安装有超声波换能器6，超声波换能器6与超声波控制柜9中的超声波控制器连接，超声波控制柜9中的超声波控制器通过中央控制室的DCS控制系统10控制超声波输出与显示；打开副线阀门后， 关闭主线阀门，原油与水高强度混合形成的乳化物通过多路进料并联式超声波作用区7破乳后，由一级电脱盐罐11的一端进入一级电脱盐罐，在重力、高压电场的作用下原油与水分离，实现一级脱水_脱盐，一级脱水_脱盐后的含盐污水通过一级排水控制阀8从罐底排出，一级脱后原油12从罐顶排出后，与二级注水13通过二级静态混合器14混合后，再经二级混合阀15混合，进入二级电脱盐罐17，在重力、高压电场的作用下油水分离，二级含盐污水通过二级排水控制阀16从罐底排出，二级脱后原油18由罐顶导出。图1中电脱盐罐原油进料形式为电脱盐罐的一分二的多路进料。图1中多路进料并联式超声波作用区7为管道式结构，多路进料并联式超声波作用区7由1个以上的相同结构尺寸的单个超声波作用区5通过进料管路分支管路的副线接入构成，单个超声波作用区的接入可以焊接，也可以由法兰连接。图1中，超声波控制柜8中的超声波控制器由交流电源供给能量，超声波控制器供给换能器6能量，由换能器将电能转换为超声波的机械振动能量，通过单个超声波作用区5 将超声能量传递给原油与水的乳化物。超声波的声强可选择一般不大于0. 8ff/cm2,优选不大于0. 5W/cm2。—般情况下，超声波的频率选择对油水脱盐脱水的效果影响不大，频率较高，超声波容易衰减。因此一般采用0. l-50Khz的超声波比较适宜。一般的，150万吨/年以下处理量的电脱盐罐设计进料为一分二的形式，可设置在分支管路前的主管路上安装1个单个超声波作用区，构成多路进料并联式超声波作用区。一般的，150-500万吨/年之间处理量的的电脱盐罐设计进料为一分二或二分四的形式，可设置在主管路分支后的2个支管路上安装2个单个超声波作用区，构成多路进料并联式超声波作用区。一般的，500-1500万吨/年之间处理量的的电脱盐罐设计进料为二分四或四分八的形式，可设置在主管路分支后的4个支管路上安装4个单个超声波作用区，构成多路进料并联式超声波作用区。根据原油的密度、乳化程度的不同，可以分别在一、二、三级电脱盐罐前设置1个以上的多路并联式超声波作用区，用来满足不同的的生产要求。根据原油的密度、乳化程度的不同，可以分别在多级电脱盐罐前设置多个的多路并联式超声波作用区，用来满足不同的的生产要求。本发明的多路进料并联式超声波作用区避免了设计成罐式结构，超声波作用区设备造价较低，既便于施工安装，也便于操作控制，实现了超声波破乳_电脱盐联合的理想应用效果，可达到较好的脱盐脱水效果。实施例2某500万吨/年原油处理量多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置在一级电脱盐的实施多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置在一级电脱盐的实施前后电脱盐效果比较。某500万吨/年处理量的炼油厂的电脱盐一分二进料的两级电脱盐，通过原油管路一分二进电脱盐罐前的两个支路的管路副线接入两个单个超声波作用区，形成两个单个超声波作用区并联的多路进料并联式超声波作用区。脱前原油与一级注水混合后通过一级静态混合器，再通过一级混合阀混合，然后，经过多路进料并联式超声波作用区破乳，进入一级电脱盐罐，超声波参数的控制由炼油厂中央控制室DCS集中控制，DCS通过控制柜中的超声波控制器控制超声波作用区两端超声波换能器。以图1为例，某500万吨/年原油处理量的多路进料超声波破乳在一级电脱盐的实施，与该发明实施前的单纯的电脱盐效果对比标定。500万吨/年原油处理量的多路进料超声波破乳在一级电脱盐的实施后，完全替代破乳剂，产生如下效果应用超声波之前应用超声波之后一脱后平均含盐5. Omg/L左右一脱后平均含盐2. 6mg/L一脱后排水平均含油150mg/L左右一脱后排水平均含油不大于60mg/L一脱后排水平均COD 2200mg/L左右一脱后排水平均COD不大于1000mg/L某500万吨/年处理量的炼油厂的电脱盐一分二进料的两级电脱盐，在一分二的支路上安装2个超声波作用区，在一级实施多路进料并联式超声波破乳，超声波破乳完全替代了破乳剂，达到一级平均脱后含盐降低48%、一脱后排水含油降低60%以上、一脱后排水COD值降低60%以上的效果。实施例3某500万吨/年原油处理量多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置在两级电脱盐的实施
多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置的两级电脱盐实施前后电脱盐效果比较。某500万吨/年处理量的炼油厂为一分二进料的两级电脱盐，在一级、二级电脱盐罐前分别通过一分二的支路管线上由副线引入多路进料并联式超声波作用区，一级由2个结构形式相同的超声波作用区并联构成多路进料并联式超声波作用区，二级由2个结构形式相同的超声波作用区并联构成多路进料并联式超声波作用区。脱前原油与一级注水混合后通过一级静态混合器，再通过一级混合阀混合，然后， 经过2个超声波作用区构成的多路进料并联式超声波作用区破乳，进入一级电脱盐罐，在一级电脱盐罐的重力与高压电场的的共同作用下油水分离，一脱后排水由罐底排出，一脱后原油由罐顶导出；一脱后原油再与二级注水混合后通过二级静态混合器混合，再通过二级混合阀混合，然后，经过2个超声波作用区构成的多路进料并联式超声波作用区破乳，进入二级电脱盐罐，在二级电脱盐罐的重力与高压电场的共同作用下油水分离，二脱后排水由罐底排出，二脱后原油由罐顶导出。超声波参数的控制由炼油厂中央控制室DCS集中控制，DCS通过控制柜中的超声波控制器控制超声波作用区两端超声波换能器。某500万吨/年处理量的炼油厂多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置在两级电脱盐实施的效果如下(1)脱盐效果比较多路进料超声波_电脱盐联合的方法及装置在两级电脱盐与两级电脱盐实施效果相比较，多路超声波-电脱盐联合的方法及装置在两级电脱盐实施后，平均一脱后含盐、 平均二脱后含盐值均明显降低。
超声波投用前(脱前、脱后含盐分析.mg/L)超声波投用后(脱前、脱后含盐分析.mg/L)
序号脱前一脱后二脱后序号脱前一脱后二脱后
128.12 4.12 2.56137.96 2.141.07
227.18 3.96 2.52237.96 2.33 1.36
327.23 3.40 2.49337.96 2.43 1.26
430.37 4.45 2.49437.96 6.122.43
530.37 3.98 2.43537.96 4.661.85
632.46 7.02 2.60637.96 3.792.04
平均 29.29 4.49 2.5237.96 3.58 1.67某500万吨/年处理量的炼油厂的电脱盐为一分二进料的两级电脱盐，分别在一级、二级的一分二的支路上安装2个超声波作用区，在一级、二级均实施多路进料并联式超声波破乳，与两级电脱盐效果比较两级多路进料并联式超声波破乳完全替代了破乳剂； 平均一级脱后含盐由4. 49mg/L降至3. 58mg/L,降低20. 3% ；平均二级脱后含盐由2. 52mg/ L降至1. 67mg/L,降低33.7%,达到深度脱盐的目的。(2)总排水含油与COD值的比较
权利要求
1.一种多路进料超声波_电脱盐联合的方法，包括电脱盐罐、超声波作用区，原油进电脱盐罐的方式为多路进料，其特征在于在原油进电脱盐罐的管路上并联有超声波作用区， 形成多路进料并联式超声波作用区，该并联式超声波作用区至少由1个单个超声波作用区并联，原油流过并联式超声波作用区并均勻分配于单个超声波作用区，在超声波的作用下破乳后，原油进入电脱盐罐进行重力沉降和/或电场分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在原油进电脱盐罐的各分路上分别并联有超声波作用区，形成多路进料并联式超声波作用区，该并联式超声波作用区至少由1个单个超声波作用区并联，原油流过并联式超声波作用区并均勻分配于单个超声波作用区，在超声波的作用下破乳后，原油进入电脱盐罐进行重力沉降和/或电场分离。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多路进料并联式超声波作用区的单个超声波作用区的两端分别安装至少一个超声波换能器，产生与原油流动方向同向的顺流超声波和反向的逆流超声波，在超声波辐射的方向上，超声波作用区的反射面不能设置为曲面结构，以防止产生超声波的聚焦和叠加，防止导致油水乳化。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多路进料并联式超声波作用区通过管路副线或直接接入电脱盐罐前的管道上。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多路进料并联式超声波作用区由 1个以上相同的单个超声波作用区并联。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多路进料并联式超声波作用区为管道式结构并与油水管线相连接，单个超声波作用区为直管。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多路进料并联式超声波作用区为管道式结构并与油水管线相连接，单个超声波作用区为变径管状的管道式结构。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多路进料并联式超声波作用区可以选择在一级、二级、三级等各级电脱盐前的油水混合后的管路上安装。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述多路进料并联式超声波作用区的单个超声波作用区的超声波以均勻的声强传播，超声波的强度在0. 1-0. 5w/cm2范围。
10.一种使用于权利要求1-9之一所述多路进料并联式超声波_电脱盐联合装置，包括电脱盐罐、超声波作用区，原油进电脱盐罐的方式为多路进料，其特征在于在原油进电脱盐罐的管路上并联有超声波作用区，形成多路进料并联式超声波作用区，该并联式超声波作用区至少由1个单个超声波作用区并联。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于在原油进电脱盐罐的各分路上分别并联有超声波作用区，形成多路进料并联式超声波作用区，该并联式超声波作用区至少由1 个单个超声波作用区并联。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于所述单个超声波作用区的两端分别安装至少1个超声波换能器，产生与原油流动方向同向的顺流超声波和反向的逆流超声波。
13.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于多路进料并联式超声波作用区由2 个以上结构相同、容积相同和连接方式相同的的单个超声波作用区并联。
14.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于多路进料并联式超声波作用区安装在一级、二级、三级等各级电脱盐前的油水混合后的管路上。
全文摘要
一种多路进料超声波-电脱盐联合的方法及装置，针对电脱盐罐多路进料的情况，在原油进电脱盐罐的管路上并联有超声波作用区，形成多路进料并联式超声波作用区，该并联式超声波作用区至少由1个单个超声波作用区并联，原油流过并联式超声波作用区并均匀分配于单个超声波作用区，在超声波的作用下破乳后，原油进入电脱盐罐进行重力沉降和/或电场分离，达到油水乳化物破乳与分离的目的。脱前原油与水通过静态混合器混合后，再通过混合阀混合，然后，经多路进料并联式超声波作用区破乳。本发明可用于炼油厂原油电脱盐工艺中，也可用于油田原油沉降脱水或电脱水工艺中。
文档编号B01D17/04GK102451579SQ20101051700
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者刘爱华, 崔云梓, 常文之, 张红宇, 徐兴忠, 王业君, 王建华, 苟社全, 许金山, 达建文 申请人:中国石油化工股份有限公司