專利名稱：智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原油脫鹽脫水技術(shù)，尤其是一種智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置及控制方法，屬于原油處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
原油是極其復(fù)雜的烴類混合物，不同油田、不同油區(qū)、甚至不同油井所產(chǎn)原油性質(zhì)往往互不相同，其中的含水和含鹽對原油的儲存、運(yùn)輸、加工和最終產(chǎn)品等都有不利影響，因此要進(jìn)行脫鹽和脫水處理。
原油的脫鹽脫水一般分兩次進(jìn)行。第一次在原油采出后于油田進(jìn)行脫水脫鹽，使含水量和含鹽量初步降低，達(dá)到一定的指標(biāo)后再向外輸送。第二次是原油輸送到煉油廠后，在煉制之前進(jìn)行。
目前，廣泛應(yīng)用的電脫鹽方法主要有三種第一種是傳統(tǒng)的交流電脫鹽，采用兩層或三層水平電極板，下層極板通電，上層極板接地。第二種是交直流電脫鹽，由正負(fù)垂掛式電極板沿罐體軸線方向依次排列，自下而上形成交流弱電場、直流弱電場、直流強(qiáng)電場，綜合發(fā)揮交流電促進(jìn)大水滴聚積、直流電促進(jìn)細(xì)小水滴聚結(jié)的效能(參見申請?zhí)枮?3246305.3的中國專利)。原油、水、破乳劑組成的乳化液在水相中進(jìn)入電脫鹽罐內(nèi)，經(jīng)過水層的沖洗后，首先進(jìn)入交流弱電場，在交流弱電場中，電極上的電荷每秒變化若干次，引起水滴的形狀和電荷極性的相應(yīng)振蕩變化，使包圍水滴的乳化膜破裂，從而使水滴能夠互相結(jié)合成為較大水滴從油相中沉降下來，同時介質(zhì)的導(dǎo)電率大大降低，為進(jìn)入上面的直流強(qiáng)電場創(chuàng)造了有利的電場條件，避免了電極板擊穿或短路事故的發(fā)生；在直流電場中，極化后兩端帶不同極性的小水滴發(fā)生電泳現(xiàn)象，這樣水平方向電泳的水滴與垂直沉降的水滴碰撞幾率大大增加，又增進(jìn)水滴的聚結(jié)沉降。第三種是高速電脫鹽，高速電脫鹽之所以能夠提高處理量，關(guān)鍵在于采取了油相進(jìn)油方式，對罐底水層不會產(chǎn)生攪動，不會影響油水界位的穩(wěn)定，為進(jìn)油速度提高提供了平穩(wěn)運(yùn)行的保證；大大縮短了油流路徑，原油不再是從水相中慢慢上浮，而是直接進(jìn)入罐體中上部電場，油流路徑的縮短大大減小了油流在罐體內(nèi)的停留時間，提高了進(jìn)油速度；而雙層噴嘴的設(shè)計保證了有足夠量的原油平穩(wěn)地噴入電場中，并在電場中合理分布。
近年來，原油供應(yīng)市場的不穩(wěn)定性或原油價格的劇烈震蕩，大大增加了原油煉制成本，為適應(yīng)原油市場的變化形式，降低原油加工成本，煉廠往往采購或摻煉一些劣質(zhì)原油，這些劣質(zhì)原油雖然降低了采購成本，但使得原本性質(zhì)復(fù)雜的原油更為復(fù)雜，給煉油設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)，特別是在加工高比重、高粘度、高含鹽量、高酸值的劣質(zhì)原油時，很容易在電脫鹽罐體內(nèi)發(fā)生乳化，在油水界面處生成穩(wěn)定的難以破除的乳化物，在設(shè)備運(yùn)行過程中，出現(xiàn)短路，報警，設(shè)備跳閘等情況，嚴(yán)重時出現(xiàn)送電困難或高壓電場短路等情況，影響電脫鹽裝置平穩(wěn)運(yùn)行。而且，脫后原油含水量常高于0.2％的技術(shù)指標(biāo)，含鹽量也很難達(dá)到3mg/l的標(biāo)準(zhǔn)要求，特別是電脫鹽排水，由于罐體內(nèi)發(fā)生乳化，及時加工性質(zhì)比較好的原油，也往往出現(xiàn)排水含油超標(biāo)的情況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于200ppm，甚至排水含油量達(dá)到幾千ppm，甚至幾萬ppm的情況，大大增加了下游的污水處理的壓力。
對此，上述現(xiàn)有技術(shù)均無能為力。檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?3246305.3、01201735.3、200610091044.5、200710054331.3、93102196.0的中國專利申請以及US6,113,765、US86,105,817A的美國專利申請分別對上述現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，但均未打破傳統(tǒng)的電脫鹽電電壓控制方式，因此不能實(shí)質(zhì)性地解決油質(zhì)劣化給煉油設(shè)備帶來的一系列問題。
此外，在傳統(tǒng)的電脫鹽設(shè)備中，無論交流電脫鹽技術(shù)，交直流電脫鹽和高速電脫鹽都采用100％全阻抗防爆變壓器作為電脫鹽設(shè)備的電源，該電源在初級線圈設(shè)計了一個電抗器，在保護(hù)電源方面起到作用。但是，在加工復(fù)雜原油或加工工況發(fā)生變化，特別是形成高導(dǎo)電率的頑固乳化液時，為保護(hù)電源設(shè)備，輸出到電脫鹽罐體內(nèi)的高壓逐漸降低，嚴(yán)重情況下常常降低到不能破除乳化的程度，如圖2所示。這種情況，反而使乳化加劇，也就是說，傳統(tǒng)的100％全阻抗電脫鹽電源在乳化發(fā)生時，為了保護(hù)變壓器電源設(shè)備而犧牲了高壓電場的破乳脫鹽脫水效果。即上述現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)全阻抗電脫鹽電電壓與電流輸出的連續(xù)曲線(參見圖2)即非在復(fù)雜工況的高壓電極板上建立起穩(wěn)定電場的合適曲線，也非完成電脫鹽脫水的理想曲線。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的首要在于提供一種能夠根據(jù)各種原油自動調(diào)整加工工況的智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置，從而保證電脫鹽脫水裝置始終可以穩(wěn)定運(yùn)行，避免極板擊穿、短路、跳閘等運(yùn)行問題。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提出一種可以在復(fù)雜工況下使電脫鹽脫水裝置的電極板建立穩(wěn)定電場、從而有助于保證電脫鹽脫水質(zhì)量的智能響應(yīng)電脫鹽脫水控制方法。
為了達(dá)到上述首要目的本發(fā)明的技術(shù)方案是一種智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置，包括用于向電脫鹽脫水罐內(nèi)電極板提供電能的專用變壓器，還包括安置在電脫鹽脫水罐內(nèi)用于測定罐體內(nèi)油水乳化情況的油水乳化儀表，供電電源經(jīng)PLC控制器接所述專用變壓器，所述油水乳化儀表的測定信號輸出端接PLC控制器的信號輸入端。
這樣，在電脫鹽脫水過程中，可以通過油水乳化儀表將罐體內(nèi)原油乳化液的狀況實(shí)時反饋到PLC控制器，再由PLC控制器根據(jù)乳化情況調(diào)整電脫鹽脫水專用變壓器的輸入電壓，從而改變變壓器輸出端輸入到電脫鹽脫水罐內(nèi)高壓電場中的電壓，使輸出到電脫鹽脫水罐體內(nèi)高壓電極板上的高壓更加適合油水乳化狀況，避免出現(xiàn)短路、跳閘等故障，保證電脫鹽裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，從根本上解決油質(zhì)劣化給煉油設(shè)備帶來的一系列問題。
為了達(dá)到進(jìn)一步的目的，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出一種電脫鹽脫水控制方法，由所述PLC控制器控制所述專用變壓器按以下階段向電脫鹽脫水罐內(nèi)的電極板提供電場強(qiáng)度 第一階段為緩升段，由初始為零在第一預(yù)定時間內(nèi)逐漸上升到第一預(yù)定值； 第二階段為歸零段，上升到第一預(yù)定值的電場強(qiáng)度瞬間回歸到零，并保持第二預(yù)定時間； 第三階段為快升分散段，使回歸到零的電場強(qiáng)度迅速上升到高于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值范圍； 第四階段為混合段，以第三預(yù)定時間將電場強(qiáng)度保持在第二預(yù)定值范圍； 第五階段為聚積段，以第四預(yù)定時間逐漸將第二預(yù)定值范圍的電場強(qiáng)度降低到第三預(yù)定值范圍； 第六階段為沉降段，以第五預(yù)定時間將電場強(qiáng)度保持在第三預(yù)定值范圍后回歸到零。
實(shí)踐證明，這樣控制電極板，即使在復(fù)雜工況下，也能使其在罐體內(nèi)形成的電場也相應(yīng)以緩升、歸零、快升分散、混合、聚結(jié)和沉降六個階段為一個周期，從而可以建立工作穩(wěn)定的電場，使設(shè)備得以正常運(yùn)行，保證電脫鹽脫水的質(zhì)量。
總之，本發(fā)明的有益效果是在煉廠所加工的原油和工況條件發(fā)生變化時，智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置可以根據(jù)工況變化的情況和罐體內(nèi)介質(zhì)的乳化程度進(jìn)行調(diào)整的高壓電，使輸出到電脫鹽脫水罐體內(nèi)高壓電極板上的高壓更加適合油水乳化狀況，解決加工過程中因原油和工況條件發(fā)生變化而出現(xiàn)的電脫鹽脫水變壓器跳閘、短路等事故。確保在智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水技術(shù)設(shè)備作用下，在原油含鹽量在100mg/l左右時，脫后原油含水量達(dá)到不大于0.2％的技術(shù)指標(biāo)，含鹽量減低到小于2mg/l的技術(shù)指標(biāo)，排水含油不大于100ppm的技術(shù)指標(biāo)，確保設(shè)備在各種工況下，長周期平穩(wěn)運(yùn)行。



圖1為本發(fā)明一個實(shí)施例的控制原理圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)全阻抗電脫鹽電源輸出電壓與電流的曲線圖。
圖3為油水界面處水滴的受力示意圖。其中G為重力，F(xiàn)為介電場力粘滯力，E為電場力，P為偶極力。
圖4為圖1實(shí)施例控制輸出的電壓波形曲線圖。
圖5為圖1實(shí)施例的工藝流程系統(tǒng)圖。
圖中1、開關(guān)柜，2、PLC電子控制柜，3、觸摸式控制屏，4、現(xiàn)場防爆操作柜，5、電脫鹽脫水罐，6、電脫鹽脫水專用變壓器，7、低液位安全開關(guān)，8、油水界位儀，9、乳化檢測儀，10、切水調(diào)節(jié)閥，11、混合閥，41、原油儲罐，42、新鮮水儲罐，43、破乳劑儲罐，44、接收冷卻儲罐，45、破乳劑注入泵，46、原油泵，47、一級注水泵，48、二級注水泵，49、加熱器，410、溫度控制器，412、一級混合器，413、一級混合閥，414、一級排水閥，415、一級混合差壓計，416、一級電脫鹽罐，417、一級脫鹽用智能響應(yīng)控制電源，418、一級脫后原油采樣口，419、一級罐乳化液采樣口，422、二級混合器，423、二級混合閥，424、二級排水閥，425、二級混合差壓計，426、二級電脫鹽罐，427、二級脫鹽用智能響應(yīng)控制電源，428、二級脫后原油采樣口，429、二級罐乳化液采樣口。

具體實(shí)施例方式 參見附圖1，本實(shí)施例的智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置帶有人機(jī)界面，將電脫鹽技術(shù)與電力電子技術(shù)和自控技術(shù)結(jié)合起來，通過PLC電子控制柜，根據(jù)電脫鹽工藝過程的工況，輸出變化調(diào)整的高壓電場，使電脫鹽設(shè)備與電脫鹽工藝工況形成智能響應(yīng)控制，達(dá)到設(shè)備和工藝工況優(yōu)化配合，從而達(dá)到最佳的脫鹽脫水效果。其中，配電開關(guān)柜1設(shè)計在配電間內(nèi)，安裝在電脫鹽脫水罐5上的電脫鹽脫水專用變壓器6的動力電纜直接從開關(guān)柜1鋪設(shè)到電脫鹽脫水專用變壓器6。含有PLC控制器的PLC電子控制柜2設(shè)計在控制室內(nèi)，用于判斷電脫鹽罐體內(nèi)原油乳化液的狀況，并根據(jù)乳化情況通過觸摸式控制屏3調(diào)整電脫鹽脫水專用變壓器6電壓。
正常運(yùn)行時，在電脫鹽脫水罐5內(nèi)下部為水層，上部為油層，高壓電場設(shè)計在油相中，因此在罐體內(nèi)存在一個油水界位，油水界位以上是原油與水的乳化層。當(dāng)加工輕質(zhì)油品工況較好的情況下，油水乳化層比較薄，一般在1～2cm，電脫鹽設(shè)備運(yùn)行電流比較小，當(dāng)加工劣質(zhì)原油，或加工原油儲罐底部的高含水乳化原油時，乳化層將在油水界位處聚積，形成含水量比較高的難以破乳的頑固乳化層。該乳化層導(dǎo)電率比較高，在控制室內(nèi)設(shè)計安裝了PLC電子控制柜2后，一旦電脫鹽脫水罐5內(nèi)發(fā)生乳化情況，工況變得惡劣，罐體頂部的乳化檢測儀9將把罐體實(shí)際乳化情況反饋到PLC控制柜內(nèi)，例如罐體內(nèi)發(fā)生乳化，電流會有升高的現(xiàn)象，超過預(yù)先設(shè)定的電流值，電流升高的信號將傳送到PLC，在PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷和分析，并輸出調(diào)整電壓的信息指令到可控硅調(diào)壓器，通過降低可控硅導(dǎo)通角來減小輸出到變壓器原邊的電壓，從而降低了變壓器輸出電壓，電極板上的高壓降低后，使高壓電極板上的電壓得到控制，從而改變了傳統(tǒng)電脫鹽設(shè)備一旦出現(xiàn)罐體內(nèi)乳化而發(fā)生的不能調(diào)整和控制設(shè)備運(yùn)行的情況，確保設(shè)備一直處于最優(yōu)化的高壓電場中運(yùn)行。也就是說，智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置可以針對罐體內(nèi)油水乳化液的情況輸出適合工況變化的調(diào)整。在設(shè)備現(xiàn)場設(shè)計現(xiàn)場防爆操作柜4，用于現(xiàn)場巡檢人員對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督檢查。電脫鹽脫水罐5上設(shè)有低液位安全開關(guān)7，其輸出端接PLC控制器的相應(yīng)輸入端，從而使PLC電子控制柜2及開關(guān)柜1形成連鎖電氣保護(hù)，防止在罐體內(nèi)出現(xiàn)易燃易爆氣體出現(xiàn)誤送電的情況下出現(xiàn)爆炸事故。電脫鹽脫水罐5上的油水界位儀8的輸出端也接PLC控制器的相應(yīng)輸入端，PLC控制器的控制輸出端分別接電脫鹽脫水罐5進(jìn)油管線上的混合閥11和排水管線上的切水調(diào)節(jié)閥10的受控端，因此兩閥都可以在PLC電子控制柜2實(shí)現(xiàn)自動控制，同時與用戶的DCS之間有485連接通道順利實(shí)現(xiàn)信息共享和傳遞。
此外，在傳統(tǒng)的電脫鹽技術(shù)中，為調(diào)整輸送到罐內(nèi)電極板上的高壓，往往在變壓器二次側(cè)設(shè)計幾個抽頭，分成幾個檔位，如13kV，16kV，19kV，22kV，25kV，30kV等等。運(yùn)行時，設(shè)定在一個輸出檔位上，在這種情況下，油水界位處的水滴受力也是固定的，是一種平衡狀態(tài)。水滴受力情況如圖3所示。首先水滴受到一個重力，并有向下運(yùn)動趨勢，因原油粘度的存在水滴受到方向向上的原油粘滯力，其次相鄰水滴之間還受到偶極力以及因水滴帶電荷而受到電場的介電場力，再次水滴受到高壓電場的電場力。在這幾種力的作用下，油水界面處的細(xì)小水滴處于相對穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，細(xì)小水滴將不斷聚積，在加上水滴本身固有的一些乳化物質(zhì)，形成穩(wěn)定的油水乳化層。為打破水滴這種相對穩(wěn)定的平衡，本實(shí)施例通過PLC電子控制柜2向電脫鹽脫水罐5內(nèi)的電極板上輸送變化的適合油水界位處乳化狀況的高壓電，通過改變油水界面處細(xì)小水滴所受的電場力而打破水滴所受力平衡，從而達(dá)到破除乳化的效果。在發(fā)生短路時，可以設(shè)定最高運(yùn)行限制電流，并可自動切斷變壓器輸出高壓，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，限制變壓器的電流輸出，同時具備重新軟啟動電源設(shè)計，再次向罐內(nèi)電極板平穩(wěn)輸出高壓，確保高壓穩(wěn)定電場的建立。
圖4為優(yōu)選的智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水電源輸出電壓波形曲線圖，該曲線圖分為緩升段A、歸零段B、快升分散段C、混合段D、聚積段E和沉降段F六個階段。緩升段A和歸零段B是針對罐體內(nèi)油水界位處聚積很多油水乳化液，并形成頑固乳化層，該乳化層中含有大量的水，導(dǎo)電率比較高，不能直接施加很高的電壓，否則將出現(xiàn)擊穿或短路事故，因此在緩升段A將施加一個緩升電壓，電場強(qiáng)度根據(jù)原油乳化程度可以進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍在0～150V/cm，時間可在1～10s，優(yōu)選為1～5s。對于乳化不嚴(yán)重導(dǎo)電率低的原油可設(shè)置偏高的電場強(qiáng)度和較短的緩升時間；對于形成高含水量的頑固乳化層的原油可設(shè)置偏低電場強(qiáng)度和較長的緩升時間。即使這樣，對于含水量非常高導(dǎo)電率非常強(qiáng)的乳化液也可能出現(xiàn)電流持續(xù)升高送電困難的情況，如對海洋油輪洗艙乳化油的處理時，往往發(fā)生這種情況。歸零段B的設(shè)計就是防止這種情況的出現(xiàn)，將在很短的時間內(nèi)暫停輸出高壓，通過取消電場力打破形成的水滴受力平衡。歸零段B的時間可控制在1～5s，優(yōu)選為1～2s。通過緩升段A和歸零段B的設(shè)計確保高壓電能夠輸送到電脫鹽脫水罐5內(nèi)的高壓電極板上，建立起穩(wěn)定的電場。
快升分散段C，使施加在高壓電極板上的電壓急劇上升，使得電場強(qiáng)度達(dá)到4500V/cm以上(4500～6000V/cm之間，優(yōu)選4500～5000V/cm)，達(dá)到水滴在高壓電場作用下進(jìn)行電分散的程度。通過緩升段A和歸零段B處理后，無論導(dǎo)電率低還是導(dǎo)電率高的原油乳化液都確保高壓電場的建立，然后在快升分散段C將高壓電場增加到所需要的水滴電分散的電場強(qiáng)度，一般要求在快升分散段C的時間在1～5s之間，優(yōu)選為1～3s。
混合段D，在該段維持最高的電場強(qiáng)度，使原油乳化液中的水滴在高壓電場力作用下進(jìn)行被最大限度細(xì)分并擴(kuò)散，打碎成很多細(xì)小的水滴，此時被細(xì)分的淡化水最易滲透到原油中，這些細(xì)小水滴與原油溶合在一起，這樣原油中的鹽分溶解在水滴中。該混合段D的電場強(qiáng)度設(shè)計在4500～6000V/cm之間，優(yōu)選4500～5000V/cm，混合段D的時間可控制在1～5s，優(yōu)選為1～2s。
聚積段E，電場強(qiáng)度轉(zhuǎn)弱階段，使小水顆粒相互結(jié)合成較大的顆粒，也就是需要降低電場強(qiáng)度使已經(jīng)在混合段D完成溶解原油中鹽份的細(xì)小水滴聚積成大水滴，這個過程所需要的時間相對長一些，這是因?yàn)榧?xì)小水滴聚積的時間取決于原油的性質(zhì)和乳化的狀況。因此，該時間段可控制在1～30s，優(yōu)選為1～10s，電場強(qiáng)度設(shè)計在350～800V/cm之間，優(yōu)選350～550V/cm。
沉降段F，經(jīng)過電場強(qiáng)度的減小細(xì)小水滴在聚積段E聚積成大水滴后，由于重量的原因很快沉到水層區(qū)，但是部分小顆粒水沉降速度還是比較慢，因此，該該段還需要一個弱的電場力，促進(jìn)部分小顆粒水滴的聚積。該電場強(qiáng)度即不能使大水滴進(jìn)行電分散破裂還要使部分小顆粒水滴聚積起來，因此，沉降段的電場強(qiáng)度是一個比較低的穩(wěn)定的電場強(qiáng)度。由于該段水滴比較大，含水量比較高，該沉降段F的電場強(qiáng)度設(shè)計在350～800V/cm之間，優(yōu)選350～550V/cm，混合段D的時間可控制在1～5s，優(yōu)選為1～2s。
參見附圖5，為本案實(shí)施例的智能響應(yīng)控制兩級電脫鹽脫水實(shí)驗(yàn)裝置工藝流程實(shí)驗(yàn)中所采用的原油為高比重，高粘度，高含鹽量的劣質(zhì)魯寧管輸原油，原油25℃的比重為0.9344g/cm3，50℃的動力粘度260mPa.s，原油鹽含量116.85mg/L，含水量1.43％，該原油在加工過程中，運(yùn)行電流大，容易乳化，經(jīng)常性發(fā)生電脫鹽電源跳閘事故，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定。
實(shí)驗(yàn)時將原油加入到原油儲罐41中，在原油儲罐41中原油將被進(jìn)行預(yù)熱到60℃左右，通過原油泵46輸送到實(shí)驗(yàn)裝置中。原油流量為60L/h，在原油泵的出口處設(shè)計了壓力和流量測量及控制系統(tǒng)，加熱器49用來加熱原油到所需要的脫鹽脫水溫度，該溫度一般在130～145℃，高于一般電脫鹽脫水操作溫度，而且該操作溫度是影響脫鹽脫水效果的重要因素之一，必須進(jìn)行精確控制，因此，在加熱器49的出口處設(shè)計了溫度控制器410用于控制加熱器49的加熱效率，以確保所需要的設(shè)定溫度。與工業(yè)裝置流程一樣，原油破乳劑在破乳劑儲罐43進(jìn)行配置，破乳劑為油溶性破乳劑，并在之前通過靜態(tài)破乳劑評選實(shí)驗(yàn)確定，型號為SX2603，經(jīng)破乳劑注入泵45注入到原油泵46的入口，使破乳劑經(jīng)過原油泵46的輸送達(dá)到初步混合的效果，然后用于洗鹽的新鮮水將加入到新鮮水儲罐42，注水量為原油處理量的5％，即3L/h。經(jīng)過一級注水泵47注入到第一級脫鹽系統(tǒng)中。破乳劑和新鮮水注入到系統(tǒng)中后，必須進(jìn)行與原油進(jìn)行充分混合，以最大限度地溶解原油中的鹽分，整個過程是通過設(shè)計在管道上的一級混合器412和一級混合閥413來實(shí)現(xiàn)的，混合強(qiáng)度也就是一級混合器412和一級混合閥413兩端的混合壓差，可以通過混合閥413進(jìn)行調(diào)節(jié)，混合強(qiáng)度的設(shè)定和測量在一級混合差壓計415可以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過一級混合器412和一級混合閥413后，系統(tǒng)中的原油、新鮮水和破乳劑就實(shí)現(xiàn)了充分混合，確保原油中的鹽分溶解到新鮮水中，同時經(jīng)過一級混合器412和一級混合閥413的作用，也形成了原油、水和破乳劑的相對穩(wěn)定的乳化液。該乳化液進(jìn)入一級電脫鹽罐416在高壓電場作用下，進(jìn)行破乳，實(shí)現(xiàn)油水分離。一級電脫鹽罐416上的電源為一級脫鹽用智能響應(yīng)控制電源417，緩升段A的設(shè)定時間為2s。歸零段B的設(shè)定時間為1s，快升分散段C的設(shè)定時間為2s?；旌隙蜠的設(shè)定時間為2s。聚積段E的設(shè)定時間為5s。沉降段F的設(shè)定時間為2s，形成一個周期為14s的循環(huán)周期。在一級電脫鹽罐416出口管線上，可以通過一級脫后原油采樣口418對經(jīng)過一級脫后的原油進(jìn)行采樣。一級電脫鹽罐416側(cè)面設(shè)計了三個固定采樣口419，用于對罐體內(nèi)特別是油水界位處的原油進(jìn)行采樣，考察油水界面的乳化程度及含水的測定等。完成一級脫鹽脫水的原油將進(jìn)入第二級脫鹽脫水系統(tǒng)，脫出的水從一級電脫鹽罐416底部的一級排水閥414排出，并取樣進(jìn)行排水含油量的分析。進(jìn)入二級電脫鹽罐416前，還需要向原油中加入新鮮水，這由二級注水泵48注入到系統(tǒng)中的，因?yàn)槠迫閯橛腿苄云迫橐恢北Ａ粼谠椭?，因此在第二級系統(tǒng)中不再加入破乳劑。與第一級脫鹽脫水過程相似，原油和水通過二級混合器422和二級混合閥423，并通過二級混合差壓計425實(shí)現(xiàn)原油和水的第二次混合，將原油中的鹽分進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到新鮮水中。二級脫鹽用智能響應(yīng)控制電源設(shè)計在二級電脫鹽罐416上，設(shè)定參數(shù)與第一級相同，即緩升段A的設(shè)定時間為2s。歸零段B的設(shè)定時間為1s，快升分散段C的設(shè)定時間為2s。混合段D的設(shè)定時間為2s。聚積段E的設(shè)定時間為5s。沉降段F的設(shè)定時間為2s，形成一個周期為14s的循環(huán)周期。通過二級脫后原油采樣口428取樣分析經(jīng)過兩級脫鹽脫水處理后原油的鹽含量和水含量，罐體側(cè)面的二級罐乳化液采樣口429側(cè)用來對罐體內(nèi)特別是油水界位處的原油進(jìn)行采樣，考察油水界面的乳化程度及含水的測定等。脫出的水通過二級脫鹽罐底部的二級排水閥424排出，并取樣進(jìn)行排水含油量的分析，處理后的原油將進(jìn)入到接收冷卻儲罐44。實(shí)驗(yàn)中，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，電流穩(wěn)定在0.4～0.5A之間，沒有出現(xiàn)大的波動，能夠有效消除罐體內(nèi)的乳化狀況，排水清。經(jīng)過智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水后達(dá)到如下表技術(shù)指標(biāo)

權(quán)利要求
1、一種智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置，包括用于向電脫鹽脫水罐內(nèi)電極板提供電能的專用變壓器，其特征在于還包括安置在電脫鹽脫水罐內(nèi)用于測定罐體內(nèi)油水乳化情況的油水乳化儀表，供電電源經(jīng)PLC控制器接所述專用變壓器，所述油水乳化儀表的測定信號輸出端接PLC控制器的信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置，其特征在于所述電脫鹽脫水罐還設(shè)有低液位安全開關(guān)，所述低液位安全開關(guān)的輸出端接PLC控制器的相應(yīng)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置，其特征在于所述電脫鹽脫水罐還設(shè)有油水界位儀，所述的油水界位儀輸出端也接PLC控制器的相應(yīng)輸入端，所述PLC控制器的控制輸出端分別接電脫鹽脫水罐進(jìn)油管線上的混合閥和排水管線上的切水調(diào)節(jié)閥的受控端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置的控制方法，其特征在于由所述PLC控制器控制所述專用變壓器按以下階段向電脫鹽脫水罐內(nèi)的電極板提供電場強(qiáng)度
第一階段為緩升段，由初始為零在第一預(yù)定時間內(nèi)逐漸上升到第一預(yù)定值；
第二階段為歸零段，上升到第一預(yù)定值的電場強(qiáng)度瞬間回歸到零，并保持第二預(yù)定時間；
第三階段為快升分散段，使回歸到零的電場強(qiáng)度迅速上升到高于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值范圍；
第四階段為混合段，以第三預(yù)定時間將電場強(qiáng)度保持在第二預(yù)定值范圍；
第五階段為聚積段，以第四預(yù)定時間逐漸將第二預(yù)定值范圍的電場強(qiáng)度降低到第三預(yù)定值范圍；
第六階段為沉降段，以第五預(yù)定時間將電場強(qiáng)度保持在第三預(yù)定值范圍后回歸到零。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置的控制方法，其特征在于所述緩升段的電場強(qiáng)度第一預(yù)定值為150V/cm，所述第一預(yù)定時間為1～10s，優(yōu)選為1～5s。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置的控制方法，其特征在于所述歸零段第二預(yù)定時間為1～5s，優(yōu)選為1～2s。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置的控制方法，其特征在于所述快升分散段的電場強(qiáng)度第二預(yù)定值范圍為4500～6000V/cm之間，優(yōu)選4500～5000V/cm，所述混合段的第三預(yù)定時間為在1～5s，優(yōu)選為1～2s。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置的控制方法，其特征在于所述聚積段的第四預(yù)定時間為1～30s，優(yōu)選為1～10s，電場強(qiáng)度的第三預(yù)定值范圍為350～800V/cm之間，優(yōu)選350～550V/cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置的控制方法，其特征在于所述沉降段的第五預(yù)定時間為控制在1～5s，優(yōu)選為1～2s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能響應(yīng)控制電脫鹽脫水裝置及控制方法，屬于原油處理技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括用于向電脫鹽脫水罐內(nèi)電極板提供電能的專用變壓器以及安置在電脫鹽脫水罐內(nèi)用于測定罐體內(nèi)油水乳化情況的油水乳化儀表，供電電源經(jīng)PLC控制器接所述專用變壓器，油水乳化儀表的測定信號輸出端接PLC控制器的信號輸入端。該方法由PLC控制器控制以緩升段、歸零段、快升分散段、混合段、聚積段、沉降段的方式向電極板提供電壓。本發(fā)明可以在原油和工況條件發(fā)生變化時，根據(jù)罐體內(nèi)介質(zhì)的乳化程度使輸出到電脫鹽脫水罐體內(nèi)高壓電極板上的高壓更加適合油水乳化狀況，避免出現(xiàn)故障，確保設(shè)備在各種工況下長周期平穩(wěn)運(yùn)行。
文檔編號B01D17/00GK101607149SQ20091003205
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者劉建春, 王洪福, 盧永生, 王曉勇, 肖根華, 張躍文 申請人:長江(揚(yáng)中)電脫鹽設(shè)備有限公司