老化油乳化液在高频/高压脉冲交流电场下的破乳脱水实验研究

基于中海油深圳分公司流花11-1油田老化油配制的W/O型乳化液,采用静态静电聚结破乳实验,并辅助以离心机强化脱水,针对高频/高压脉冲AC电场下电场强度、频率、电压波形、含水率等因素对老化油乳化液电场破乳脱水效果的影响进行研究。结果表明：老化油乳化液的反相点位于40%~50%之间,W/O型老化油乳化液破乳脱水的最优电场参数为电压6 kV、频率2 kHz、波形为矩形波;以含水率40%较稳定老化油乳化液为例,其脱水率可达74.074%;改变乳化液含水率,最优电场破乳参数不变。上述研究结果为流花油田老化油处理流程的改造提供设计参考,并可为生产运行参数的改进提供依据。     

高频/高压脉冲交流电场破乳技术及其原油电脱盐应用研究

劣质原油的电脱盐预处理是当前炼油企业普遍面临的一个技术难题。通过系统介绍世界范围内原油乳化液电场破乳技术的发展历程,指出高频/高压脉冲交流电场应该引起国内业界的关注。实验室内可行性实验和工业侧线试验结果均表明,高频/高压脉冲方波交流电场的破乳效果优于常规工频/高压交流电场,获得最佳破乳效果的电场频率应该依据原油乳化液的具体理化特性(如水含量、乳化程度、破乳温度等)筛选确定,且一般在1 500 Hz以上。BIPTHFAC-Ⅲ型高频/高压脉冲方波交流电源的现场测试结果表明,在最佳电场频率区间内的电脱盐率均高于同期参照对象的平均电脱盐率,同时还能缩短水力停留时间以及节省加热成本。高频/高压脉冲交流电场破乳技术为炼油企业应对复杂劣质原油的脱盐难题提供了一条切实可行的解决方案,值得进一步开展工业应用研究。     

矩形流道静电聚结破乳机理与动态特性研究

分析了水颗粒在高压/高频交流电场中的聚结机理及变形破裂规律,基于设计的矩形静电聚结试验装置和高压/高频交流电源,研究了电场强度、脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对不同含水率W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。结果表明,电场强度是影响水颗粒聚结效果的主要因素,但增大到一定值后会发生电分散现象,影响破乳效果;脉冲频率、电场停留时间、绝缘层厚度等参数对聚结效果和电能消耗均产生重要影响。     

电场强化型卧式油水分离器性能试验研究

基于自主搭建的电场破乳协同型油水分离器室内试验样机,针对由10号白油和超纯水配制的W/O型模拟乳化液,开展高频/高压脉冲交流电场作用下的破乳脱水动态试验研究。首先借助FBRM粒径分析测量仪和乳化液稳定性分析仪进行模拟乳化液的稳定性评价,然后采用离心法和卡尔费休法进行油水分离器脱水性能评价,探究电场参数(电压、频率、占空比)和工况参数(电场作用时间、水力停留时间)等因素对乳化液电场破乳脱水效果的影响规律。试验结果表明：2种评价方法都可用于乳化液含水体积分数测定,但是应用场合需要根据乳化液乳化程度而定;合适的电场参数和操作参数对保证电场破乳协同型卧式油水分离器的破乳脱水效果至关重要,对于所配制含水体积分数为20%的W/O型乳化液而言,最优电场参数为电压峰-峰值2.7 kV、频率4 kHz、占空比10%,水力停留时间为20 min,此时分离器油出口样品的含水体积分数能够降低至3.5%。研究结果可为电场破乳协同型三相分离器的工程放大设计及结构改进提供参考。     

W/O型乳化液在环形流道中的静电聚结机理与特性研究

基于自行设计的立式环形流道连续流动静电聚结试验装置和高压/高频交流电源,较为系统地研究了电压、频率、脉宽比、电场停留时间等参数对W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。结果表明,电场停留时间和电压是影响水颗粒聚结效果的主要因素;频率、脉宽比对水颗粒聚结效果影响较小,但对电能消耗产生重要影响。因此必须结合特定的乳化液,综合考虑聚结效果、处理效率和能量消耗,选择合理的操作条件。     

脉冲电场下W/O乳状液中水滴聚并行为的可视化研究

采用显微实验方法,全面考察高频高压脉冲电场下W/O乳状液中水滴的聚并行为。结果表明,实验范围内,随着脉冲电场强度、占空比和频率的增加,W/O乳状液中的水滴相互靠近的速率相应增大;当聚并时刻比超过0.8,水滴的靠近速率迅速增加。在脉冲电场中,W/O乳状液中的水滴融合时间与电场参数间并无直接关系,而与油-水界面张力紧密相关;油-水界面张力越大,水滴融合速率越快。静电脱水过程中,施加于W/O乳状液的电场强度应小于过度极化临界电场强度,否则将显著降低乳状液破乳脱水效果。上述研究成果为高压高频脉冲静电破乳机理的深入探讨奠定了基础。     

高压脉冲聚结脱水试验

用油泵对加水后的20#废旧机油进行乳化处理，使其成为含水率约为20％的乳化液。用此乳化液作为试验用油。W／O型乳化液中的水颗粒受到外加电场的作用后发生偶极极化，外加电场场强越强，偶极极化也越强。只有采用窄脉冲宽度的外加脉冲电场，才能使外加电场的电压值超过临界击穿电场强度，使水颗粒间的聚结力F大幅度提高，大大提高了电脱水装置的脱水性能。通过试验可明显的看出，高压脉冲聚结脱水的效果远优于直流聚结脱水的效果。     

离心-脉冲电场耦合破乳试验研究

通过油包水(W/O)型乳状液破乳分离的试验研究,分析电场以及离心场对于破乳分离效果的影响规律,获得破乳分离试验的最佳参数,为连续性试验研究提供依据。采用自行设计的离心-脉冲电场联合破乳试验装置,以5#白油与超纯水配制的含水率为10%的W/O型油水乳化液为研究对象,进行高频/高压与离心场耦合作用下的电脱水试验。确定出了最佳破乳参数:电场电压4 500V,电场频率2 000Hz,离心转鼓转速300r/min。     

W／O型乳状液在脉冲电压作用下的破乳机理

通过W／O型乳化液滴模型,分析了原油乳化水中离子在振荡电磁场中的受力情况,说明了脉冲电压破乳脱水是电场和磁场共同作用的结果,从新的角度进一步分析了高频脉冲电压对W／O乳状液的破乳机理。解释了为什么脉冲电压破乳比同参数的连续电压效率高,以及连续电压在开始施加和切除时的液滴振荡效应最大。这为今后的电脱水机理研究指明了一个新的方向,对于脉冲电压破乳的实际应用具有较重要的指导意义。     

高频脉冲电场作用下液滴行为特性研究

电化学破乳是一项重要的原油脱水技术。目前对高频脉冲电场作用下分散相液滴行为的了解十分有限。结合数字图像处理技术,通过试验研究高频脉冲电破乳机理。结果表明:在高频脉冲电场作用下,分散相液滴存在变形、破裂、碰撞、聚合、分离等行为,其表观特征与高压直流电场作用下液滴行为相似;电源脉冲频率及电场强度对液滴行为有着显著的影响;相对于高压直流电场,高频脉冲电场破乳技术具有显著优势。     

塔河油田酸化油高频脉冲电脱水实验研究及现场应用

针对塔河油田酸化油乳化程度高,常规方法无法实现深度脱水的问题,通过高频脉冲电脱水单因素实验,考察脱水电压、频率、脉宽比和温度4个因素对脱水性能的影响。实验结果表明,高频脉冲电脱水的最佳参数为电压1 300 V、频率16 kHz、脉宽比70%。现场试验表明,高频脉冲电脱水装置在设计处理量以内运行时,能有效地将酸化油、老化油含水率降低至1%以下,经济效益显著。     

高压原油脉冲电脱水试验

含水原油多为“油包水”(Ｗ/Ｏ)型乳化液,即水包在油内部形成“水池子”,其颗粒直径范围为10～12ｎｍ〔1〕,目前,传统的双电场脱水〔2〕效果并不理想,且能耗较高,在实际操作中聚结水滴沉降速度较慢,并可能导致第三相(ＳｐｏｎｇｅＥｍｕｌｓｉｏｎｓ—粘度大而且稳定的Ｗ/Ｏ乳化液,含水约94%〔3〕)的生成,这些都不利于破乳。由于高速离心场可大大加快水滴沉降速度,有人提出了采用静电场和离心场联合破乳脱水的方法〔4〕。脉冲电场可大大增强原油破乳效果,采用脉冲电场或脉冲电场与离心场联合脱水是一种有效方法。1脉冲电脱水试验在原油含水…     

高酸原油电脱盐存在的问题及对策

对高酸原油电脱盐过程中存在的问题以及解决方案进行了阐述和总结。高酸油加工电脱盐存在的问题主要包括油水乳化严重、脱盐脱水不达标和脱盐电流大等。文章从电脱盐工艺条件、新设备和脱盐药剂等3个方面介绍了解决这些问题的方法。依据高酸原油密度大、酸值高、金属含量高的特点,应强化电脱盐工艺操作条件,适当提高温度、洗涤水注量及混合强度,并严格控制洗涤水pH值;设计原油直接进入电场区域以及脉冲供电电源、超声波辅助脱盐系统等可在一定程度上提高高酸油的脱盐效果;一些助剂如脱金属剂、润湿剂、沥青质分散剂,尤其是脱金属剂的应用能够明显改善油水乳化程度以及提高脱盐脱水率,使原油含水小于0.3%,盐的质量浓度小于2 mg/L。但仍需从高酸油形成乳化液的组成、形态及界面性质方面进行深入研究。     

电场作用下W/O乳化液中水颗粒的形变模拟研究与动力学分析

采用COMSOL Multipysics^TM软件,对W/O乳化液中分散相水颗粒在电场作用下的变形特性进行数值模拟,并结合已开展的室内实验,讨论电场强度(E)、电压波形、电场频率(f)、水颗粒半径(r)和连续相黏度(μ_c)对单个水颗粒变形的影响。结果表明:增加电场强度、增大水颗粒半径、降低连续相黏度会加剧水颗粒变形,电场强度存在上临界值;当电场频率较低时其值变化对水颗粒变形影响不明显,频率较高时则影响显著,但总体来看存在一个最优电场频率(2000 Hz);交流矩形波对水颗粒变形的影响强于交流锯齿波、直流脉冲波、交流三角波、交流正弦波等波形。当E为3~4 kV/cm、r为0.25~0.5 mm、使用交流矩形波时,水颗粒的拉伸发生增速变形,从而缩短水滴间的碰撞时间和W/O乳化液的电场破乳时间。     

智能电源在国内加工高酸原油中的应用

介绍了电脱盐罐用智能调压双极性型、变频单向脉冲型和变频矩形波脉冲型智能电源在国内炼油厂加工高酸原油及其处理乳化层中的应用。与传统电源相比,采用智能双极性型电源进行高酸原油的电脱盐脱水处理,脱盐后原油中盐的质量浓度由14.8 mg/L降至2.1 mg/L,加工原油的电耗从1.20 kW·h/t降至0.36 kW·h/t;采用单向变频脉冲型智能电源处理高酸原油,脱盐后原油中水的质量分数和盐的质量浓度分别为0.26%和4.38 mg/L,满足了生产的需求。采用矩形波变频脉冲智能电源处理高酸原油形成的乳化层,与未增加该设备前相比,脱盐后原油中盐的质量分数下降了30.67%～71.7%,每年节约电力成本约43×104RMB$。     

塔河原油电脱盐助剂筛选及工艺优化

为解决塔河原油电脱盐脱水难题,选取多种不同类型破乳剂进行高温电脱盐评价实验,从中筛选出效果较好的进口油溶性破乳剂PR2.针对塔河原油高沥青质、胶质含量,存在结晶盐及极性物质吸附的特点,筛选了性能良好的脱盐助剂T6,并对电脱盐工艺和脱盐助剂用量进行优化.实验结果表明,在温度为140℃,电场强度为1000 V/cm,注水20％,混合强度为手摇400次,油溶性破乳剂PR2添加量为20 μg/g,脱盐助剂T6每级添加量20 μg/g的优化条件下,塔河原油三级脱后含盐低至2.34 mg/L,脱后含水小于0.3％.并在动态电脱盐实验装置上得到验证,为解决塔河原油脱盐脱水难题,实现原油深度脱盐脱水提供了技术支撑.     

航空油品高频/高压电脱水微观机理

设计并建立了一套高压电物理化学显微分析装置，为研究高压电物理化学领域的微观机理提供了一种新的技术途径。采用该技术，研究了胜利稠油经6％加氢裂解柴油稀释的原料油的高频／高压电脱水的微观机理。该原料的脱水率达96．7％，高于传统的电脱水方法。     

胜利油田特高含水期电脱水工艺发展方向的探讨

分析了胜利油田进入高含水期后，原油电脱水存在的主要问题：①脱水站中老的淤渣排不出去，新的淤渣又不断产生，越积越多，形成恶性循环；②各种化学药剂的使用，特别是三采注稠化水，井下压裂、酸化、防砂等作业，使原油乳化液性质变顽固和形成“水包油”型乳化液，使电脱水器出现“倒电场”；③破乳剂质量差；④设备管理跟不上。针对存在的问题提出了今后的工作方向和几点建议。