新型原油电脱水电源设备应用.doc

新型原油电脱水（盐）电源设备简介一、原油脱水的国内外现状及发展趋势概述用电场加速原油乳化液中水滴的聚结，最早始于1911年Cottrell进行的破乳试验。电场的作用机理主要有两种，偶极聚结和电澄清 (electrofining) , 由 Waterman首先提出。此后 Allan和 Brown等人分别进行了直流电场和交流电场中的水滴聚结实验，并得出了相似的结论，即在电场中液滴寿命缩短，沉降速度加快。Bailes和 Larkai等人又进一步证明交流电场比直流电场更有效，同时又指出破乳电场存在最佳值（图1）。到目前为止，电脱水仍然是效率最高的一种脱水方法。Fordedal等人最近的研究表明，当场强很低时，水滴沿着场强方向呈链珠状排列，相互之间不发生聚结，撤销电场后，水滴又呈现随机排列，当场强超过某一临界值时，水滴便开始破裂并相互聚结成大水滴。1914年Barnickel使用 FeSO4对原油进行破乳，标志着原油破乳剂的诞生，此后破乳剂经历了快速发展，品种涉及从无机到有机，从离子型到非离子型，从小分子到高分子乃至超高分子等庞大的物质领域。开发出高效、低廉、稳定的化学破乳剂，并从破乳剂的组成、结构、复配以及破乳剂的油水界面性质与破乳效果的关系等方面进行研究也是原油脱水领域的一个方向。此外，还有下列原油破乳方法： (1 )生物破乳：对环境污染少，但由于其成本高，目前还无法推广。(2 )微胶囊破乳：微胶囊的壳是一种凝胶，并用有效数量的螯合剂加以稳定，将破乳剂置于胶囊中，在高浓度盐水和碱金属存在下，可以延长破乳剂的释放时间，达到长时间破乳的目的。(3)声化学破乳：其原理是将声波能量辐射到原油乳液中，使之产生一系列的超声效应 (搅拌、空化等 )，从而破坏油水相界膜，起到破乳脱水的作用。(4)微波辐射破乳：其原理是由里向外加热，极子旋转和离子传导，但由于微波设备难以推广，所以目前仅限于实验研究。(5)超声波原油破乳：该方法早在 50、60年代，前苏联和美国开始研究，我国 60年代才开始研究。其特点是对原油无污染，但大功率的超声发射装置难以实现。国内外原油脱水的发展方向主要集中在各种破乳新方法的研究以及新型破乳剂的开发等方面，HTD型高压高频脉冲原油脱水电源已成功应用于油田现场，与传统脱水电源相比正显示出其独特的优越性。二、新型原油电脱水（盐)设备特点电脱水器是依靠电场力的作用对油包水型乳化液进行破乳脱水，它的效率高、速度快，在各油田得到普遍应用。目前，电脱水器使用的是工频50Hz的正弦交流电源。随着高可靠性的大功率电子开关器件IGBT的发展，利用该器件研制出了新型原油电脱水（盐）电源设备，优点如下：（1）输出电压幅值可调原油电脱水需要一定的电场强度，但强度要合适，太高会产生电分散，使水珠以更细的颗粒悬浮在原油中；太低水珠间不能发生震荡聚结及偶极聚结，不能实现油水快速分离。矩形波交流电源输出电压幅值可调，以使脱水电场强度最佳。 （2）频率在400Hz5000Hz间连续小水珠之所以能悬浮在原油中并能稳定相当长时间，是因为水珠周围有一层乳化膜。乳化膜既能与水珠产生较强的结合力，也能与原油产生较强的结合力，要使水珠快速沉降，必须把该膜打碎。一般情况下原油中的小水珠内部都含有盐类的正、负离子，在原油中加上高压交流电场后，小水珠被极化，这些正负离子会向电场的正、反方向快速移动，产生内摩擦热，不断克服膜强度。被极化的小水珠相结合形成大水珠，加速沉降使油水分离（图2）。交变电场的频率同样存在适合脱水的值，该频率下，平均撞击力强。这种新型原油脱水电源频率在400Hz5000Hz间连续可调，通过调节频率，可以获取最佳的脱水频率。（3）增加对乳化膜的冲击力原油电脱水的效果还与电压的波形有关，普通脱水电源为正弦交流或近似正弦交流，属缓慢变化的电场，对乳化膜的冲击力不强。交流矩形波电场由零开始瞬间跃变到极大值，使水珠中的正、负离子得到最大限度的加速，对乳化膜形成最为强烈的冲击。在现有脱水工艺流程不变的情况下，以矩形波脉冲电源取代现用的工频交流脱水电源, 节电50%，节约破乳剂30%，可对高含水量的W/O型乳化原油进行快速脱水，并使净化油含水率实现0.5%的国家标准。三、主要性能指标（1）电源输入： 380V/50Hz交流电（2）输出功率： 50kW（3）输出矩形波交流脉冲：电压200V20kV连续可调 频率400Hz5000Hz连续可调脉宽比10%-80%连续可调（4） 整套电源绝缘可靠，符