管道式原油微波辐射破乳装置的制作方法

1.本发明属于原油微波辐射破乳装置领域，是利用微波辐射对密闭装置内有序流动的原油实施破乳的一种管道式微波辐射破乳装置。它适用于原油、罐底油泥、油水混合液等破乳。


背景技术：

2.随着原油开采进入中后期，需要采用大量注水的办法提高采收率，采出的原油水含量增加。原油含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均造成很大危害。原油脱水历来是石油开采及加工生产中最重要的环节之一。而原油脱水的关键是原油乳状液的破乳。目前国内油田普遍采用热化学和电化学脱水工艺。由于热化学和电化学法存在着耗能高、破乳剂的加入量大、脱后水质差、污染环境等不足，国内外都致力于开发一种高效、低耗、无污染或低污染的原油脱水方法。
3.微波作为一种清洁、高效的能源，近几十年来越来越受到重视。微波对物质的内加热特性，以及能产生高频变化的电磁场，使其在破乳方面显示出独特的优势。微波辐射是一种有效的破乳方法，目前国内外的研究侧重点主要是针对以下两方面进行的：一是微波辐射破乳机理，二是影响微波辐射破乳效果的主要因素。目前国内原油微波辐射破乳技术的工业应用未见报道，原油微波辐射破乳设备多是静态的或者称为序批式的研发阶段，尚未出现连续化、规模化微波辐射破乳设备。


技术实现要素：

4.为了弥补其它破乳设备的不足之处，本发明提供一种利用微波辐射对密闭装置内有序流动的原油，连续化，规模化实施破乳的管道式微波辐射破乳装置。解决其问题所采用的技术方案是：1.管道式原油微波辐射破乳装置它是由微波辐射器、原油加注罐、破乳液收集罐、原油流量控制阀、破乳液流量自动控制阀、辐射器连接管、微波电源与冷却系统及电控系统组成；其整体位置与布局是：a.微波辐射器位于管道式原油微波辐射破乳装置的中心区域，其为横向、分排设置；微波辐射器与微波辐射器采用串联方式连接，俯视整体连接形式呈己字形；b.在微波辐射器前面和后面设置有微波电源及冷却系统；c.在微波辐射器左侧设置有两个或多个原油加注罐，原油加注罐与原油加注罐为并联方式连接，每个原油加注罐与微波辐射器为串联方式连接；d.在微波辐射器右面设置有两个或多个破乳液收集罐，破乳液收集罐与破乳液收集罐为并联方式连接，每个破乳液收集罐与微波辐射器为串联方式连接；e.原油加注罐、微波辐射器、破乳液收集罐、微波电源及冷却系统与地面垂直设置；管道式原油微波辐射破乳装置的工作原理是：利用原油加注罐与破乳液收集罐的高度差，原油以设定的流速及压力，流过由原油加注罐，微波辐射器，破乳液收集罐构成的管道式原油微波辐射破乳装置系统后，使受到微波辐射原油的油水分子得到了有效地碰撞
聚结，当水滴聚结到一定程度在重力作用下沉降到底层，形成油与水的分离，实现了原油破乳。其流程如下：.开启原油加注阀，通过原油过滤器将原油输送到原油加注罐，且，同时经过破乳剂加注口加注适量破乳剂，当原油加注量达到原油加注罐液位计上限时，原油加注阀关闭，原油加注停止；.开启原油流量控制阀，将原油加注罐内的原油，输送到微波辐射器；.在设定的微波辐射下，微波辐射器内：a.形成高频变化的电磁场，使极性分子高速旋转，破坏油水界面膜的电位；b.当水(油)分子失去电位的作用后，自由上下运动、碰撞聚结，使得油水分离；c.由于水分子吸收微波的能力比界面膜的油分子吸收能力强，则内相水滴吸收更多的能量而膨胀，使界面膜受内压变薄；d.由于面界面膜中的油由于受热而溶解度增高，使得界面膜的机械强度变低而更容易破裂；e.微波形成的磁场能使非极性的油分子磁化，形成与油分子轴线成一定角度的涡旋电场，该电场能减弱分子间的引力，降低油的粘度，从而增大油水的密度差；.流经微波辐射器，受到微波辐射后的原油，使油水分子得到了有效地碰撞聚结，当水滴聚结到一定程度在重力作用下沉降到底层，形成油与水的分离，完成原油破乳；.按原油破乳破工艺技术要求，调节原油流量控制阀和破乳液流量自动控制阀，可获得最佳的原油破乳时间和流速；.原油破乳完成，破乳液通过破乳液自动流量控制阀与破乳液输入阀，输送到其中一个破乳液收集罐内；待破乳液稳定后油与水分层，油与水分离后可回收利用。
5.2.所述的原油加注罐，形状是圆柱体结构，位于微波辐射器左面；在原油加注罐的罐顶设置有破乳剂加注口、原油排气口，且,安装有搅拌器；在原油加注罐的罐体设置有原油液位计，且，罐体上部设置有原油加注阀与原油过滤器；在原油加注罐的罐底下面设置有原油输出阀；为使原油输送时压力相对稳定，在管道式原油微波辐射破乳装置系统，设置有两个或多个原油加注罐，且,每个原油加注罐，蓄油的液位相同；原油加注罐与原油加注罐为并联方式连接，当其中一个原油加注罐为微波辐射器加注原油时，其它原油加注罐处于蓄油待用状态，每个原油加注罐与微波辐射器为串联方式连接。
6.3.所述的微波辐射器它是由辐射管、辐射管连接器、辐射管封头、微波馈口、原油液位筒、破乳液液位筒和管道支架构成；其中：a.辐射管，辐射管的形状是矩形或圆形或多边形管状体结构，其与地面平行设置；在辐射管管壁的上面、下面、前面、后面或前面与后面设置有圆形或矩形、通透的微波馈口安装口，且，在其上面上设置有安全阀和压力传感器,下面设置有微波辐射器排污口，前面设置有破乳液输出口和温度传感器安装口，后面设置有原油输入口；在辐射管的两个端头设置有连接法兰；b.辐射管连接器,辐射管连接器的形状是矩形或圆形或多边形c形管状体结构，且，与辐射管形状相同；在其前面与后面设置有圆形或矩形、通透的微波馈口安装口，两个端头设置有连接法兰，端面上设置有预留接口；c.辐射管封头,辐射管封头的形状是矩形或圆形或多边形管状体结构，且与辐射管形状相同；在其一个端头设置有连接法兰，另一个端头是封闭面；d.微波馈口，微波馈口是将磁控管发出的微波输入至辐射管内的一种微波输送装置，其是由馈口套、馈口罩、密封垫、固定法兰螺栓、法兰、隔热垫、波导冷却器、波导、安装螺
栓和磁控管等零部件，以馈口套为基准，次第组装制成；微波馈口整体外形呈圆柱体结构，垂直安装在微波馈口安装口处，且，其馈口套是固定在波馈口安装口处；e.原油液位筒，原油液位筒形状是圆管状体结构，其中，一端与原油流量控制阀相连接，另一端与原油输入口相连接；原油液位筒与地面垂直设置，其高度高于微波辐射器的顶层辐射管，低于原油加注罐的罐底，且高度与破乳液液位筒相同；f.破乳液液位筒，破乳液液位筒形状是圆管状体结构，其中，一端与破乳液流量自动控制阀相连接，另一端与破乳液输出口相连接；破乳液液位筒与地面垂直设置，其高度高于微波辐射器的顶层的辐射管，低于原油加注罐的罐底，且高度与原油液位筒相同；g.箱体支架，箱体支架形状是h型钢结构体，在h型钢的一个平面上设置有辐射管托架，在底端有与地面相固定的法兰；箱体支架分别安装在辐射管的前面和后面。
7.4.所述的破乳液收集罐，形状是圆柱体结构，位于微波辐射器右面，在其罐顶设置有破乳液排气口，在破乳液收集罐的罐体设置有破乳液液位计，且在罐体的上部设置有破乳液输入阀，中部有排油阀，下部设置有排水阀；在破乳液收集罐的底部有破乳液收集罐排污阀；为使破乳后的原油在稳定状态下，实现油与水的分层，在管道式原油微波辐射破乳装置系统，设置有两个或多个破乳液收集罐；破乳液收集罐与破乳液收集罐为并联方式连接，每个破乳液收集罐与微波辐射器为串联方式连接，当其中一个破乳液收集罐输入破乳液时，其它破乳液收集罐处于破乳液稳定、油与水的分层状态。
8.5.所述的原油流量控制阀，安装在原油输出阀与原油液位筒入口之间，用于调节原油输入的流量。
9.6.所述的破乳液流量自动控制阀，安装在破乳液液位筒出口与破乳液收集罐的破乳液输入阀之间，可调控原油破乳时间和流速及破乳液的输出量。
10.7.所述的微波辐射器连接管,形状是圆管状体结构，其串联安装在微波辐射器与微波辐射器之间。
11.8.所述的微波电源及冷却系统，是为微波辐射器提供微波能量及其冷却的一种装置，位于微波辐射器的前面和后面。
12.9.所述的电控制系统，是依据管道式原油微波辐射破乳装置的工艺要求，实现对原油加注量、原油流速及温度，微波辐射时间及强度，系统压力等的自动控制。
13.本发明的有益效果是：1.管道式原油微波辐射破乳装置，具有占地小、操作简单、能耗低、省时、无二次污染等优点。
14.2.管道式原油微波辐射破乳装置，具有油水层分离速度快、破乳率高，油品易于回收等特点。
15.3.管道式原油微波辐射破乳装置，具有微波辐射时间和强度可调可控、破乳过程的连续化、规模化等优势。可广泛应用于原油、油水混合液、罐底油泥破乳脱水等，应用前景好，将会带来很大的工业效益和社会效益。
16.4.管道式原油微波辐射破乳装置的出现，解决了微波辐射距离远、穿透深度不够和原油反应不均匀的缺陷，降低了制造和运行成本。
附图说明
17.图1是管道式原油微波辐射破乳装置的主视局剖图，其中：1是原油加注阀；2是原油过滤器；3是原油排气口；4是搅拌器；5是原油加注罐液位计；6是破乳剂加注口；7是原油加注罐；8是原油加注罐支架；9是原油加注阀；10是原油流量控制阀；11是原油液位筒；12是原油输入口；13是辐射管；14是微波馈口安装口；15是管道支架；16是压力传感器；17是微波馈口；18是微波辐射器；19是安全阀；20是温度传感器；21是破乳液液位筒；22是破乳液流量自动控制阀；23是破乳液输入阀；24是辐射管连接器；25是预留接口；26是破乳液输出口；27是破乳液排气口；28是破乳液液位计；29是破乳液收集罐；30是排油阀；31是排水阀；32是辐射管封头；33是微波辐射器排污口；34是破乳液收集罐排污口；39是管道法兰。
18.图2是管道式原油微波辐射破乳装置的俯视图，其中：1是原油加注阀；2是原油过滤器；3是原油排气口；4是搅拌器；5是原油加注罐液位计；6是破乳剂加注口；7是原油加注罐；9是原油加注阀；10是原油流量控制阀；11是原油液位筒；13是辐射管；15是管道支架；16是压力传感器；17是微波馈口；18是微波辐射器；19是安全阀；21是破乳液液位筒；22是破乳液流量自动控制阀；23是破乳液输入阀；24是辐射管连接器；25是预留接口；27是破乳液排气口；28是破乳液液位计；29是破乳液收集罐；30是排油阀；32是辐射管封头；35是微波电源及冷却系统；36是微波辐射器连接管；37是原油加注罐连接管；38是破乳液收集罐连接管；39是管道法兰。
19.图3是管道式原油微波辐射破乳装置的a-a剖视图，其中：11是原油液位筒；17是微波馈口；18是微波辐射器；21是破乳液液位筒；35是微波电源及冷却系统；36是微波辐射器连接管。
20.图4是管道式原油微波辐射破乳装置微波辐射器的左视图，其中：11是原油液位筒；15是管道支架；17是微波馈口；18是微波辐射器；21是破乳液液位筒。
21.图5是微波辐射器辐射管的主视半剖图，其中：14是微波馈口安装口；20是温度传感器；39是管道法兰。
22.图6是微波辐射器辐射管的俯视图，其中：14是微波馈口安装口；16是压力传感器；19是安全阀；39是管道法兰。
23.图7是微波辐射器辐射管的b-b剖视图，其中：14是微波馈口安装口。
24.图8是微波辐射器辐射管连接器的主视半剖图，其中：14是微波馈口安装口；25是微波辐射管道预留接口；39是管道法兰。
25.图9是微波辐射器辐射管连接器的左视图，其中：39是管道法兰。
26.图10是微波辐射器辐射管封头的主视半剖图，其中：14是微波馈口安装口；39是管道法兰。
27.图11是微波辐射器辐射管封头的左视图，其中：39是管道法兰。
28.图12是微波辐射器的微波馈口主剖视图，其中：45是波导；46是磁控管；47是安装螺栓；48波导冷却器；49是隔热垫；50是法兰；51是固定法兰螺栓；52是密封垫；53是馈口罩；54是馈口套；图13是微波辐射器的微波馈口主视图。
29.图14是微波辐射器微波馈口的馈口套主剖视图，其中：55是是环形台阶；56是固定法兰螺孔。
30.图15是微波辐射器微波馈口的馈口套右视图，其中：55是是环形台阶；56是固定法兰螺孔。
31.图16是微波辐射器微波馈口的馈口罩主视图。
32.图17是微波辐射器微波馈口的馈口罩左视图。
33.图18是微波辐射器微波馈口的法兰主视图，其中，57是固定法兰孔。
34.图19是微波辐射器微波馈口的法兰左视图，其中，57是固定法兰孔；58是法兰矩形通孔；59是安装螺孔。
35.图20是微波辐射器微波馈口的波导冷却器主视图，其中，60是冷却器固定孔；61是环形水道；62是波导冷却器矩形通孔。
36.图21是微波辐射器微波馈口的波导冷却器右剖视图，其中，60是冷却器固定孔；61是环形水道；62是波导冷却器矩形通孔；63是进水口；64是出水口。
37.图22是微波辐射器微波馈口的隔热垫主视图。
38.图23是微波辐射器微波馈口的隔热垫左视图，其中：65是隔热垫矩形通孔；66是隔热垫固定孔。
39.图24是微波辐射器微波馈口的密封垫主视图。
40.图25是微波辐射器微波馈口的密封垫左视图。
41.图26是微波辐射器微波馈口的波导主视图，其中：67是微波输入孔。
具体实施方式
42.1.在图2中所示的管道式原油微波辐射破乳装置它是由原油加注罐（7）、微波辐射器（18）、破乳液收集罐（29）、原油流量控制阀（10）、破乳液流量自动控制阀（22）、辐射器连接管（36）、微波电源与冷却系统（35）及电控系统组成；其整体位置与布局是：a.微波辐射器（18），位于管道式原油微波辐射破乳装置的中心区域，其为横向、分排设置；微波辐射器（18）与微波辐射器（18）采用串联方式连接，俯视整体连接形式呈己字形；b.在微波辐射器（18）前面和后面设置有微波电源及冷却系统（35）；c.在微波辐射器（18）左侧设置有两个或多个原油加注罐（7），原油加注罐（7）与原油加注罐（7）为并联方式连接，每个原油加注罐（7）与微波辐射器（18）为串联方式连接；d.在微波辐射器（18）右面设置有两个或多个破乳液收集罐（29），破乳液收集罐（29）与破乳液收集罐（29）为并联方式连接，每个破乳液收集罐（29）与微波辐射器（18）为串联方式连接；e.原油加注罐（7）、微波辐射器（18）、破乳液收集罐（29）、微波电源及冷却系统（35）与地面垂直设置。
43.2.在图2中所示的原油加注罐（7），形状是圆柱体结构，位于微波辐射器（18）左面；在原油加注罐（7）的罐顶设置有破乳剂加注口（6）、原油排气口（3），且安装有搅拌器（4）；在原油加注罐的罐体设置有原油液位计（5），且罐体上部设置有原油加注阀（1）与原油过滤器（2）；在原油加注罐（7）的罐底下面设置有原油输出阀（9）；为使原油输送时压力相对稳定，在管道式原油微波辐射破乳装置系统，设置有两个或多个原油加注罐（7），且每个原油加注罐（7），蓄油的液位相同；原油加注罐（7）与原油加注罐（7）为并联方式连接，当其中一个原油加注罐（7）为微波辐射器（18）加注原油时，其它原油加注罐（7）处于蓄油待用状态，每个原油加注罐（7）与微波辐射器（18）为串联方式连接。
44.3.在图1中所示的微波辐射器（18）它是辐射管（13）、辐射管连接器（24）、辐射管封
头（32）、微波馈口（17）、原油液位筒（11）、破乳液液位筒（21）和管道支架（15）构成；其中：a.辐射管（13），辐射管（13）的形状是矩形或圆形或多边形管状体结构，其与地面平行设置；在辐射管（13）管壁的上面、下面、前面、后面或前面与后面设置有圆形或矩形、通透的微波馈口安装口（14），且，在其上面设置有安全阀（16）和压力传感器（19）,下面设置有微波辐射器排污口（33），前面设置有破乳液输出口（26）和温度传感器安装口（20），后面设置有原油输入口（12）；在辐射管（13）的两个端头设置有连接法兰（39）；b.辐射管连接器（24）,辐射管连接器（24）的形状是矩形或圆形或多边形c形管状体结构，且，与辐射管（13）形状相同；在其前面与后面设置有圆形或矩形、通透的微波馈口安装口（14），两个端头设置有连接法兰（39），端面上设置有预留接口（25）；c.辐射管封头（32）,辐射管封头（24）的形状是矩形或圆形或多边形管状体结构，且，与辐射管（13）形状相同；在其一个端头设置有连接法兰（39），另一个端头是封闭面；d.微波馈口（17），微波馈口（17）是将图12中所示的磁控管（46）发出的微波输入至辐射管内的一种微波输送装置，其是由馈口套（54）、馈口罩（53）、密封垫（52）、固定法兰螺栓（51）、法兰（50）、隔热垫（49）、波导冷却器（48）、波导（45）、安装螺栓（47）和磁控管（46）等零部件，以馈口套（54）为基准，次第组装制成；微波馈口（17）整体外形呈圆柱体结构，垂直安装在微波馈口安装口处（14），且，其馈口套（54）是固定在波馈口安装口处（14）；e.原油液位筒（11），原油液位筒（11）形状是圆管状体结构，其中，一端与原油流量控制阀（10）相连接，另一端与图1中所示的原油输入口（11）相连接；原油液位筒（11）与地面垂直设置，其高度高于微波辐射器（18）顶层的辐射管（13），低于原油加注罐的罐底（7），且高度与破乳液液位筒（21）相同；f.破乳液液位筒（21），破乳液液位筒（21）形状是圆管状体结构，其中，一端与破乳液流量自动控制阀（22）相连接，另一端与破乳液输出口（26）相连接；破乳液液位筒（21）与地面垂直设置，其高度高于微波辐射器（18）顶层的辐射管（13），低于原油加注罐的罐底（7），且高度与原油液位筒（11）相同；g.箱体支架（15），箱体支架（15）形状是h型钢结构体，在h型钢的一个平面上设置有辐射管（13）托架，在底端有与地面相固定的法兰；箱体支架（15）分别安装在辐射管（13）的前面和后面。
45.4.在图2中所示的破乳液收集罐（29），形状是圆柱体结构，位于微波辐射器（18）右面，在其罐顶设置有破乳液排气口（27），在破乳液收集罐（29）的罐体设置有破乳液液位计（28），且在罐体的上部设置有破乳液输入阀（23），中部有排油阀（30），下部设置有排水阀（31）；在破乳液收集罐（29）的底部有破乳液收集罐排污阀（34）；为使破乳后的原油在稳定状态下，实现油与水的分层，在管道式原油微波辐射破乳装置系统，设置有两套或多套破乳液收集罐（29）；破乳液收集罐（29）与破乳液收集罐（29）为并联方式连接，每个破乳液收集罐（29）与微波辐射器（18）为串联方式连接，当其中一个破乳液收集罐（29）输入破乳液时，其它破乳液收集罐（29）处于破乳液稳定、油与水的分层状态。
46.5.在图2中所示的原油流量控制阀（10），安装在原油输出阀（9）与原油液位筒（11）入口之间，用于调节原油输入的流量。
47.6.在图2中所示的破乳液流量自动控制阀（22），安装在破乳液液位筒（21）出口与破乳液收集罐（29）的破乳液输入阀（23）之间，可调控原油破乳时间和流速及破乳液的输出
量。
48.7.在图2中所示的微波辐射器连接管（36）,形状是圆管状体结构，其串联安装在微波辐射器（18）与微波辐射器（18）之间。
49.8.在图2中所示的微波电源及冷却系统（35），是为微波辐射器（18）提供微波能量及其冷却的一种装置，位于微波辐射器（18）的前面和后面。