油气集输-原油净化课件.ppt
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1、1,第四节 原油电脱水,电脱水原理;交、直流电场对比和双电场脱水;电脱水器的结构;电脱水器的供电方式;电脱水的技术指标;设计技术参数的确定。,2,一、电脱水原理,其原理是将原油乳状液置于高压直流或交流电场中,由于电场对水滴的作用,削弱乳化膜的强度,静电力可使水滴的运动速度增大,促进水滴互相碰撞,使水滴聚结粒径较大的水滴,在原油中沉降分离出来。,3,水滴在电场中聚结方式,电泳聚结偶极聚结振荡聚结,4,1.电泳聚结,根据异性电荷相吸引的原理,在直流电场中,水滴移向与其本身电荷电性相反的电极,此现象称为电泳。由于原油中各种粒径水滴的界面上都带有同性电荷,故原油乳状液中全部水滴,将以相同的方向运动。,
2、5,在电泳过程中,水滴受原油的阻力产生拉长变形,并使界面膜机械强度削弱,同时因水滴大小不等、电量不同和所受阻力各异,各水滴速度不同,水滴发生碰撞,使削弱的界面膜破裂,水滴合并增大,从原油中沉降分出。,1.电泳聚结,6,未发生碰撞合并或碰撞合并后还不足以沉降的水滴,将运动至与水滴极性相反的电极区附近。由于水滴在电极区附近密集,增加了水滴碰撞合并的机率,使原油中大量小水滴主要在电极区附近分出。电泳过程中水滴的碰撞、合并称为电泳聚结。,1.电泳聚结,7,2.偶极聚结,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
3、电极的吸引,水滴产生拉长变形,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。,8,原油乳状液中许多两端带电的水滴象电偶极子一样,在外加电场中以电力线方向呈直线排列形成“水链”,相邻水滴的正负偶极相互吸引。电的吸引力使水滴相互碰撞,合并成大水滴,从原油中沉降分离出来。这种聚结方式称为偶极聚结,偶极聚结是在整个电场中进行的。,2.偶极聚结,9,电场中水滴的偶极聚结(a)水滴两端的带电的变形(b)相邻两水滴的相互作用,10,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,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,以致将一个小水滴拉断成
4、两个更小的水滴,产生“电分散”,使原油脱水情况恶化。,2.偶极聚结,11,多数情况下,当E4.8千伏/厘米时,将发生电分散。因而,国内外电脱水器的工作电压范围一般为1140千伏,电场强度为 0.83.3千伏/厘米。在电场中,水滴的电分散过程仅需几秒即可完成,若剩余的水滴仍有足够大的直径,经过一定时间后又会重复电分散过程,因而原油乳状液通过电场的时间应该适当,增加原油乳状波在电场中的滞留时间不会改善脱水效果。,2.偶极聚结,12,3.振荡聚结,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50次,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化
5、。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,水滴聚结沉降,这一过程称为振荡聚结。,13,对原油乳状位在电场中破乳过程的观察表明:在交流电场中破乳作用是在整个电场范围内进行的,以偶极聚结和振荡聚结为主。直流电场的破乳聚结,主要在电极附近的有限区域内进行,以电泳聚结为主,偶极聚结为辅。,一、电脱水原理,14,根据电脱水原理,电法脱水只适宜于油包水型乳状液。在处理中、高含水率原油乳状液时,一般先经化学破乳脱水后,使含水率降低后再进入电脱水器进行脱水,通常把这种脱水工艺称为二段脱水。,一、电脱水原理,15,二、交、直流电场对比和双电场脱水,1.交、直流电场对比大庆油田在类同
6、的原油脱水器上,用交流和直流电场进行过脱水效果的对比试验,其测试参数见下表。,16,交、直流电脱水效果对比,17,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。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,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35倍。,18,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。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
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