专利名称：一种原油电脱盐脱水器及方法
技术领域：
本发明涉及含水原油脱盐脱水技术领域，尤其涉及一种原油电脱盐脱水器及方法。
背景技术：
原油电脱盐脱水器，无论电极结构形式如何，其原理都是一样的，S卩供电电源供给电极，在正、负电极网间电场作用下，含水原油自电极网下方进入脱盐脱水罐，首先经受电场处理，脱出原油中部分水之后，低含水原油再进入电场，经进一步处理后净化原油逸出电脱盐脱水器。很显然，电场是原油电脱盐脱水器的核心部位，可以有各种形式的电极构成，电极的形式直接影响电脱盐脱水器的成败。因此，为提高电脱盐脱水效率，学者们对电脱盐脱水电极网进行了大量的研究，国内外曾使用过的电极结构形式有同心圆环形、弧形、扇形、折板形、斜板形、垂直板形、水平板形及有这些结构所组成的复合形等等。国内发明专利(专利申请号200810119162. I)给出了原油电脱水器的辉光荷电电极极板可进一步提闻电脱盐脱水效果。申请者研究发现，原油电脱盐脱水器的已有技术的分散相液滴都只在一个电场方向作用下做拉伸和收缩运动，这里申请者将其定义为一维原油电脱盐脱水空间矢量电场。 由此在理论上申请者可以进一步定义液滴在两个、三个、直至多电场方向作用下做拉伸和收缩运动为二维、三维、直至无穷维原油电脱盐脱水空间分时矢量电场。到目前为止，几乎所有的原油电脱盐脱水电场只有水平或垂直方向电场，均属于一维空间矢量电场。很显然，对于一维电脱盐脱水分散相液滴的运动，即使距离相近的两个液滴但由于运动方向平行仍然没有机会碰撞。因此，一维空间矢量电场脱盐脱水效率较低， 从提高电极产生的空间矢量电场角度开展对电脱盐脱水效率的提高研究具有相当大的潜力空间。
发明内容
本发明实施例提供一种原油电脱盐脱水器及方法，以提高电脱盐脱水效率。一方面，本发明实施例提供了一种原油电脱盐脱水器，所述原油电脱盐脱水器包括多维空间分时矢量脉冲电场，使分散相液滴能在所述多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动。可选的，在本发明的一实施例中，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括三维空间分时矢量脉冲电场。进一步地,可选的,在本发明的一实施例中，所述三维空间分时矢量脉冲电场对应的电极网通过制作具有电气绝缘槽形结构的正方体或长方体单元框架，将六个电极网面 ADFE、BCGH、ABHE、DCGF、AB⑶和EHGF镶嵌在所述正方体或长方体单元框架的电气绝缘槽形结构内构成；三对电极网分别为ADFE-BCGH、ABHE-DCGF和AB⑶-EHGF，通过分时控制调整所述三对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得六个方向的三维伸缩运动。
可选的，在本发明的一实施例中，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括六维空间分时矢量脉冲电场。进一步地,可选的,在本发明的一实施例中，所述六维空间分时矢量脉冲电场对应的电极网通过制作具有电气绝缘槽形结构的十二面五边形框架，将十二个电极网面ABCED、 RJMPT, ADOQN、HGKPM、DELSO、FHMJI、ECGKL, NI JRQ, CBFHG, QOSTR、BANIF、SLKPT 镶嵌在所述十二面五边形框架的电气绝缘槽形结构内构成；六对电极网分别为ABCED-RJMPT、 ADOQN-HGKPM、DELSO-FHMJI、ECGKL-NIJRQ, CBFHG-Q0STR 和 BANIF-SLKPT，通过分时调整所述六对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得十二个方向的六维伸缩运动。另一方面，本发明实施例提供了一种原油电脱盐脱水方法，通过所述原油电脱盐脱水器的多维空间分时矢量脉冲电场，使分散相液滴能在所述多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动。可选的，在本发明的一实施例中，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括三维空间分时矢量脉冲电场。进一步地，可选的，在本发明的一实施例中，通过制作具有电气绝缘槽形结构的正方体或长方体单元框架，将六个电极网面ADFE、BCGH、ABHE, DCGF, ABCD和EHGF镶嵌在所述正方体或长方体单元框架的电气绝缘槽形结构内；三对电极网分别为ADFE-BCGH、 ABHE-DCGF和AB⑶-EHGF，通过分时调整所述三对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得六个方向的三维伸缩运动。可选的，在本发明的一实施例中，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括六维空间分时矢量脉冲电场。进一步地，可选的，在本发明的一实施例中，通过制作具有电气绝缘槽形结构的十二面五边形框架,将十二个电极网面 ABCED、RJMPT, ADOQN、HGKPM、DELSO、FHMJI、ECGKL、 NIJRQ, CBFHG, QOSTR、BANIF、SLKPT镶嵌在所述十二面五边形框架的电气绝缘槽形结构内； 六对电极网分别为ABCED-RJMPT、ADOQN-HGKPM、DELSO-FHMJI, ECGKL-NIJRQ, CBFHG-QOSTR 和BANIF-SLKPT，通过分时调整所述六对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得十二个方向的六维伸缩运动。上述技术方案具有如下有益效果因为通过控制能在电极网之间产生多维电场， 使分散相液滴能在多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动，增加分散相液滴碰撞几率，提高电脱盐脱水效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例三维空间分时矢量脉冲电场电极结构不意图；图2为本发明实施例三维空间分时矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统结构示意图；图3为本发明实施例六维空间分时矢量脉冲电场电极结构示意图4为本发明实施例六维空间分时矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为克服电脱盐脱水器现有技术存在的空间矢量电场维数低而使分散相液滴运动方向少的缺点，改善和提高原油电脱盐脱水效果，本发明提出原油电脱盐脱水器的多维空间分时矢量脉冲电场，使分散相液滴能在多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动，增加分散相液滴碰撞几率，提高电脱盐脱水效率。实施例之一图I为本发明实施例三维空间分时矢量脉冲电场电极网结构的一个方案不意图。制作具有电气绝缘槽形结构的正方体或长方体单元框架，将六个适当尺寸的电极网面 ADFE、BCGH、ABHE、DCGF、AB⑶和EHGF镶嵌在正方体或长方体单元框架的电气绝缘槽形结构内，三对电极网分别为ADFE-BCGH、ABHE-DCGF和AB⑶-EHGF，通过分时调整极网极性，液滴可分别获得六个方向的三维伸缩运动，正方体或长方体的各种组合可以构成脱水罐的复杂电极网。图2为本发明实施例正方体单元框架三维空间分时矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统的一个方案。电脱盐脱水电源通过电源开关K31和K33选择电极网ADFE、ABHE 和ABCD的极性，通过电源开关K32和K34选择电极网BCGH、DCGF和EHGF的极性，通过电源开关K11、K12和K13将所选择的电源极性分别与电极网ADFE、ABHE和AB⑶相连，电脱盐脱水电源通过电源开关K21、K22和K23将所选择的电源极性分别与电极网BCGH、DCGF和 EHGF相连，控制器通过控制K31、K32、K33、K34、Kll、K12、K13、K21、K22和K23决定电脱盐脱水电源怎样与电极网ADFE、ABHE, ABCD、BCGH、DCGF和EHGF相连，从而决定三对电极网 ADFE-BCGH、ABHE-DCGF和AB⑶-EHGF中哪一对电极网带电，分时实现三维电场从而实现原油中分散相液滴的六个方向运动。这里给出其中的一个实现方案第一，按图2构成三维空间分时矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统且脉冲电场电源具有所要求的输出；第二，合上开关K31使电极网ADFE、ABHE和ABCD具有正极性，合上开关K34使电极网BCGH、DCGF和EHGF具有负极性；第三，合上开关K11，断开开关K12和K13，使电极网ADFE与电源正电极相连，使电极网ABHE和AB⑶与电源断开。同时，合上开关K21，断开开关K22和K23，使电极网BCGH 与电源负电极相连，使电极网DCGF和EHGF与电源断开。这样，在电极网对ADFE-BCGH输出脉冲功率；第四，同理，合上开关K12，断开开关Kll和K13，使电极网ABHE与电源正电极相连，使电极网ADFE和AB⑶与电源断开。同时，合上开关K22，断开开关K21和K23，使电极网DCGF与电源负电极相连，使电极网BCGH和EHGF与电源断开。这样，在电极网对ABHE-DCGF 输出脉冲功率；第五，进一步地,合上开关K13,断开开关Kll和K12,使电极网AB⑶与电源正电极相连，使电极网ADFE和ABHE与电源断开。同时，合上开关K23，断开开关K21和K22， 使电极网EHGF与电源负电极相连，使电极网BCGH和DCGF与电源断开。这样，在电极网对 AB⑶-EHGF输出脉冲功率；第六，通过循环控制第三至第五步，从而实现三对电极网ADFE-BCGH、ABHE-DCGF 和ABCD-EHGF分时输出脉冲功率，实现原油中分散相液滴的六个方向运动。第七，欲实现三对电极网ADFE-BCGH、ABHE-DCGF和ABCD-EHGF分时输出负脉冲功率，那么，合上开关K32使电极网ADFE、ABHE和AB⑶具有负极性，合上开关K33使电极网 BCGH、DCGF和EHGF具有正极性，转入第三步。第八、这样周而复始便分时实现了三维电场从而实现原油中分散相液滴的六个方向运动。由此可以设计出三维空间矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统的另一长方体单元框架的方案，其特征是三对电极网用三个脉冲电场电源。由此也可设计出其它复合方案，不再赘述。进一步地，可选的，在本发明的一实施例中，所述三维空间分时矢量脉冲电场对应的多个正方体或长方体单元集成更复杂的三维空间分时矢量脉冲电场的电极网结构。实施例之二 如图3所示，为本发明实施例的六维空间矢量脉冲电场电极结构示意图，也是新型原油脉冲电脱水脱盐罐的形状，十二面五边形电极网相互绝缘，六对电极网为 ABCED-RJMPT、ADOQN-HGKPM、DELSO-FHMJI、ECGKL-NIJRQ, CBFHG-QOSTR 和 BANIF-SLKPT，通过分时调整极网极性，液滴可分别获得十二个方向的六维伸缩运动。图4为本发明实施例六维空间矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统的一个方案，其特征是共用一个脉冲电场电源，电脱盐脱水电源通过电源开关K31和K33选择电极网 ABCED, ADOQN、DELSO、ECGKL, CBFHG和BANIF的极性，通过电源开关K32和K34选择电极网 RJMPT、HGKPM、FHMJI、NI JRQ、QOSTR 和 SLKPT 的极性，通过电源开关 K11、K12、K13、K14、K15 和K16将所选择的电源极性分别与电极网ABCED、ADOQN、DELSO、ECGKL, CBFHG和BANIF相连，电脱盐脱水电源通过电源开关K21、K22、K23、K24、K25和K26将所选择的电源极性分别与电极网SLKPT相连，控制器通过控制K31、K32、K33、 K34、K11、K12、K13、K14、K15、K16、K21、K22、K23、K24、K25、K26 决定电脱盐脱水电源怎样与电极网 ABCED、RJMPT, ADOQN、HGKPM、DELSO、FHMJI、ECGKL, NIJRQ, CBFHG, QOSTR、BANIF 和 SLKPT 相连，从而决定六对电极网 ABCED-RJMPT、ADOQN-HGKPM、DELSO-FHMJI、ECGKL-NIJRQ、 CBFHG-QOSTR 和BANIF-SLKPT中哪一对电极网带电，分时实现六维电场实现原油中分散相液滴的十二个方向运动。这里给出其中的一个实现方案第一，按图4构成六维空间分时矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统且脉冲电场电源具有所要求的输出；第二，合上开关K31 使电极网 ABCED、AD0QN、DELS0、ECGKL、CBFHG 和 BANIF 具有正极性，合上开关K34使电极网RJMPT、HGKPM、FHMJI、NIJRQ、QOSTR和SLKPT具有负极性；
第三，合上开关K11，断开开关K12、K13、K14、K15和K16，使电极网ABCED与电源正电极相连，使电极网AD0QN、DELS0、ECGKL、CBFHG和BANIF与电源断开。同时，合上开关K21， 断开开关K22、K23、K24、K25和K26，使电极网RJMPT与电源负电极相连，使电极网HGKPM、 FHMJI、NIJRQ、QOSTR和SLKPT与电源断开。这样，在电极网对ABCED-RJMPT输出脉冲功率；第四，合上开关K12，断开开关K11、K13、K14、K15和K16，使电极网ADOQN与电源正电极相连，使电极网ABCED、DELSO、ECGKL、CBFHG和BANIF与电源断开。同时，合上开关K22， 断开开关K21、K23、K24、K25和K26，使电极网HGKPM与电源负电极相连，使电极网RJMPT、 FHMJI、NIJRQ、QOSTR和SLKPT与电源断开。这样，在电极网对ADOQN-HGKPM输出脉冲功率；第五，合上开关K13，断开开关K11、K12、K14、K15和K16，使电极网DELSO与电源正电极相连，使电极网ABCED、ADOQN、ECGKL、CBFHG和BANIF与电源断开。同时，合上开关K23， 断开开关K21、K22、K24、K25和K26，使电极网FHMJI与电源负电极相连，使电极网RJMPT、 HGKPM、NIJRQ、QOSTR和SLKPT与电源断开。这样，在电极网对DELSO-FHMJI输出脉冲功率；第六，合上开关K14，断开开关K11、K12、K13、K15和K16，使电极网ECGKL与电源正电极相连，使电极网ABCED、AD0QN、DELS0、CBFHG和BANIF与电源断开。同时，合上开关K24， 断开开关K21、K22、K23、K25和K26，使电极网NIJRQ与电源负电极相连，使电极网RJMPT、 HGKPM、FHMJI、QOSTR和SLKPT与电源断开。这样，在电极网对ECGKL-NIJRQ输出脉冲功率；第七，合上开关K15，断开开关K11、K12、K13、K14和K16，使电极网CBFHG与电源正电极相连，使电极网ABCED、AD0QN、DELS0、ECGKL和BANIF与电源断开。同时，合上开关K25， 断开开关K21、K22、K23、K24和K26，使电极网QOSTR与电源负电极相连，使电极网RJMPT、 HGKPM、FHMJI、NIJRQ和SLKPT与电源断开。这样，在电极网对CBFHG-QOSTR输出脉冲功率；第八，合上开关K16，断开开关K11、K12、K13、K14和K15，使电极网BANIF与电源正电极相连，使电极网ABCED、AD0QN、DELS0、ECGKL和CBFHG与电源断开。同时，合上开关K26， 断开开关K21、K22、K23、K24和K25，使电极网SLKPT与电源负电极相连，使电极网RJMPT、 HGKPM、FHMJI、NIJRQ和QOSTR与电源断开。这样，在电极网对BANIF-SLKPT输出脉冲功率；第九，通过循环控制第三至第八步，从而实现六对电极网ABCED-RJMPT、 ADOQN-HGKPM、DELSO-FHMJI、ECGKL-NIJRQ, CBFHG-QOSTR 和 BANIF-SLKPT 分时输出脉冲功率，实现原油中分散相液滴的十二个方向运动。第十，欲实现六对电极网ADFE-BCGH、ABHE-DCGF和ABCD-EHGF分时输出负脉冲功率，那么，合上开关K32使电极网ABCED、ADOQN、DELSO、ECGKL、CBFHG和BANIF具有负极性， 合上开关K33使电极网RJMPT、HGKPM、FHMJI、NI JRQ、QOSTR和SLKPT具有正极性，转入第三
止 /J/ o第i^一、这样周而复始便分时实现了六维电场从而实现原油中分散相液滴的十二个方向运动。由上述实施例一和二类推可以设计出其他多维空间矢量脉冲电场电源和电极连接控制系统的其它复合方案，不再赘述。本发明提出的多维空间分时矢量脉冲电场电极网结构有很多种，上述虽然给出两种，但由此两种结构的思想可以构造出更复杂的多维空间分时矢量脉冲电场电极网结构，不再赘述，本发明实施例保护范围也并不以此为限。本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器， 数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGAI12CN0178E)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。本发明得到北京市教育委员会共建项目专项资助。本发明得到国家高技术研究发展计划(863计划)支持，项目名称高效节能环保原油混沌脉冲电脱水器产业化关键技术研究(项目编号2007AA05Z230)。以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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权利要求
1.一种原油电脱盐脱水器，其特征在于，所述原油电脱盐脱水器包括多维空间分时矢量脉冲电场，使分散相液滴能在所述多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动。
2.如权利要求I所述原油电脱盐脱水器，其特征在于，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括三维空间分时矢量脉冲电场。
3.如权利要求2所述原油电脱盐脱水器，其特征在于，所述三维空间分时矢量脉冲电场对应的电极网通过制作具有电气绝缘槽形结构的正方体或长方体单元框架，将六个电极网面ADFE、BCGH、ABHE, DCGF, ABCD和EHGF镶嵌在所述正方体或长方体单元框架的电气绝缘槽形结构内构成；三对电极网分别为ADFE-BCGH、ABHE-DCGF和AB⑶-EHGF，通过分时调整所述三对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得六个方向的三维伸缩运动。
4.如权利要求I所述原油电脱盐脱水器，其特征在于，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括六维空间分时矢量脉冲电场。
5.如权利要求4所述原油电脱盐脱水器，其特征在于，所述六维空间分时矢量脉冲电场对应的电极网通过制作具有电气绝缘槽形结构的十二面五边形框架，将十二个电极网面 ABCED, RJMPT、ADOQN、HGKPM、DELSO、FHMJI、ECGKL, NI JRQ, CBFHG, QOSTR、BANIF、SLKPT 镶嵌在所述十二面五边形框架的电气绝缘槽形结构内构成；六对电极网分别为ABCED-RJMPT、 ADOQN-HGKPM、DELSO-FHMJI、ECGKL-NIJRQ, CBFHG-Q0STR 和 BANIF-SLKPT，通过分时调整所述六对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得十二个方向的六维伸缩运动。
6.一种原油电脱盐脱水方法，其特征在于，通过所述原油电脱盐脱水器的多维空间分时矢量脉冲电场，使分散相液滴能在所述多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动。
7.如权利要求6所述原油电脱盐脱水方法，其特征在于，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括三维空间分时矢量脉冲电场。
8.如权利要求6所述原油电脱盐脱水方法，其特征在于，通过制作具有电气绝缘槽形结构的正方体或长方体单元框架，将六个电极网面ADFE、BCGH、ABHE, DCGF, AB⑶和 EHGF镶嵌在所述正方体或长方体单元框架的电气绝缘槽形结构内；三对电极网分别为 ADFE-BCGH、ABHE-DCGF和AB⑶-EHGF，通过分时调整所述三对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得六个方向的三维伸缩运动。
9.如权利要求6所述原油电脱盐脱水方法，其特征在于，所述多维空间分时矢量脉冲电场包括六维空间分时矢量脉冲电场。
10.如权利要求9所述原油电脱盐脱水方法，其特征在于，通过制作具有电气绝缘槽形结构的十二面五边形框架，将十二个电极网面ABCED、RJMPT, ADOQN、HGKPM、DELSO、FHMJI, ECGKL, NIJRQ, CBFHG, QOSTR、BANIF、SLKPT镶嵌在所述十二面五边形框架的电气绝缘槽形结构内；六对电极网分别为ABCED-RJMPT、ADOQN-HGKPM、DELSO-FHMJI、ECGKL-NIJRQ, CBFHG-Q0STR和BANIF-SLKPT，通过分时调整所述六对电极网的极性，使分散相液滴可分别获得十二个方向的六维伸缩运动。
全文摘要
本发明实施例提供一种原油电脱盐脱水器及方法，所述原油电脱盐脱水器包括多维空间分时矢量脉冲电场，使分散相液滴能在所述多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动。另一方面，本发明实施例提供了一种原油电脱盐脱水方法，通过所述原油电脱盐脱水器的多维空间分时矢量脉冲电场，使分散相液滴能在所述多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动。本发明实施例通过控制能在电极网之间产生多维电场，使分散相液滴能在多维空间分时矢量脉冲电场作用下产生多个方向的分时运动，增加分散相液滴碰撞几率，提高电脱盐脱水效率。
文档编号C10G33/02GK102585891SQ20121004122
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者梁志珊 申请人:中国石油大学(北京)