一种高效电磁同步协同作用聚结装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高效电磁同步协同作用的聚结装置。包括入口封头，出口封头，与其间的布液孔板和聚结器主体，其特征是入口封头和出口封头之间含有电磁同步协同装置，且入口封头与筒状外电极之间设有布液孔板，所述电磁同步协同装置包括同轴分布的电场产生组件和磁场激励组件，电场与磁场正交分布且同步协同作用。电场产生组件包括接地筒状外电极及轴心处外包绝缘筒的电极，磁场激励组件包括同轴套封在外电极上的外层和内层线圈，且外层线圈大于内层线圈匝数，二者包容于自循环冷却套内。本发明专利技术显著提高了油水分离效率和范围，可处理含水率高达40％的油水乳状液，因此广泛地适用于陆地及海上油水分离高效和稳定的装置和设施。

An efficient electromagnetic synchronous synergetic coalescence device

The invention relates to a coalescing device with high efficiency electromagnetic synchronous synergy. The utility model comprises an inlet head, an outlet head, a liquid distributor orifice plate and a coalescer body between the inlet head and the outlet head, which are characterized in that there is an electromagnetic synchronization synergistic device between the inlet head and the outlet head, and a liquid distributor orifice plate is arranged between the inlet head and the cylindrical outer electrode, and the electromagnetic synchronization synergistic device comprises a coaxially distributed electric field generating assembly and a magnetic field. The excitation components are orthogonal distributed and synergy with electric field and magnetic field. The electric field generating module includes the grounding barrel-shaped outer electrode and the outer insulating barrel electrode at the shaft center. The magnetic field exciting module includes the outer and inner coils of the coaxial sleeve enclosed on the outer electrode, and the outer coils are larger than the inner coil turns, which are enclosed in the self-circulating cooling sleeve. The invention significantly improves the oil-water separation efficiency and scope, and can treat oil-water emulsions with water content as high as 40%. Therefore, the invention is widely applicable to oil-water separation devices and facilities with high efficiency and stability on land and offshore.

【技术实现步骤摘要】
一种高效电磁同步协同作用聚结装置
本专利技术属于油气集输系统多相分离
，具体涉及一种高效电磁同步协同作用聚结装置。
技术介绍
随着各大油田进入开发中后期，注水开采、注剂开采及注聚开采等强化采油方法应用愈加广泛，从井口采出的油水混合物乳化程度愈加严重。原油含水增大了动力系统无效功占比，提高了热力系统无效热能占比，也易引起储运设备腐蚀及结垢。因此，研究油水乳状液高效分离技术对提高原油集输系统的安全稳定运行具有重要的意义。外加电场能够有效促进乳状液中水滴的运动与聚并，基于电场作用机理研发的原油电脱水器已成为炼化厂、油田联合站等石油化工企业的原油处理关键设备。乳化液滴通过高强度电场时，其中的水滴被极化带电形成偶极，它们在电力线方向上呈直线排列，电吸引力使相邻的水滴靠近、接触、聚集而沉降分离。虽然，提高电场强度有利于提高脱水率，但电场强度超过临界场强时会造成水滴两端变尖，分裂出极微小的水滴，而适得其反。美国专利US3412002公开了一种电泳破乳装置，其技术方案为通过电场作用使乳状液中的水滴带电，然后利用磁场作用使水滴偏转聚结，最后在重力沉降罐中分离。电场产生部件由板式正极极板和环绕式负极极板组成，磁场通过绕制在凹型非闭合铁芯上的铜线或者永磁铁激励产生，带电水滴被强磁场偏转，利用直流磁场从油中除去乳化水。这种装置的正极板与负极板非对称分布，进而影响油中水滴极化带电均匀程度。已有专利CN103849428A公开了一种磁电场破乳器，该破乳器沿金属管道产生磁场与电场，以隔层形式存在的中心电极和环形电极栏通过电极棒与供电变压器连接，电极通过绝缘吊挂固定于带法兰的金属管段顶部，金属管段接地，磁场通过位于金属管段管内或管外的环形磁体产生。这种装置的中心电极、环形电极栏均为裸金属电极，当乳状液含水量较高或者电压较高时，有可能出现水滴链导电或者介质击穿引起的垮电场效应，仅适用于含水率较低的乳状液，并且电场强度有限。已有专利CN103087762A公开了一种基于磁场和不均匀电场的原油脱水器，利用励磁线圈产生的磁场和柱状电极产生的不均匀电场实现油水分离。该装置为立式脱水器，原油乳状液从下部进入脱水器，水从脱水器下部侧面出口流出，原油从脱水器上部侧面出口流出。这种设备电极下端位于出水口位置处，电极下端将长时间处于水层中，对电极绝缘材料寿命有很大影响。另外，由于乳状液经电场与磁场处理后，仍需要重力沉降一段时间才能将水分离而出，因此，为了保证重力沉降时间，这种装置轴向尺寸较大，该因素将严重影响其安装及固定。上述专利所公开的磁电脱水装置主要存在四方面的问题：第一，裸金属电极板，乳状液含水量较高时，乳状液流道内可能出现水滴链导电引起的垮电场效应，电压较高时，极板之间可能出现高电压击穿介质引起的电场崩溃，因此，此类装置仅适用于含水率较低的乳状液，并且电场强度有限；第二，装置尺寸，聚结与沉降分离一体立式设计将增大装置轴向尺寸，不利于安装及固定；第三，电磁体发热，激励产生高强度磁场时伴随着大量放热，线圈过热使磁场强度难以提高甚至有可能发生短路事故。更重要的是已有技术分离效率较低，特别是对高含水乳状液处理效果不佳，显然实现油水乳状液的高效聚结，并提升装置运行的稳定性和安全性是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效电磁同步协同作用聚结装置，以克服现有技术的不足。为实现上述目的，本专利技术提供一种高效电磁同步协同作用聚结装置，在电场与磁场的同步协同作用下，提升聚结器强化聚结分离效果，主要用于原油及成品油的油水乳状液油水分离。考虑到裸金属电极仅适用于含水率较低(含水率≤20％)的乳状液，并且电场强度有限，本专利技术中电场产生组件的电极包覆于绝缘筒内。考虑到内层线圈、外层线圈构成的励磁线圈过热不利于产生高强度磁场，甚至有可能发生短路事故，本专利技术又专门设计了包容励磁线圈的双层环式筒体结构冷却套，其内部充有冷却液，且外层线圈匝数大于内层线圈，以利于冷却液在梯度温度场作用下产生自循环，以快速进行热交换降低温度；考虑到乳状液分布不均匀将影响电场分布和分离效果，且有可能冲击损坏绝缘导线，本专利技术又设置了布液孔板。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术包括乳状液进入上端的带法兰的入口封头，以及下端的带法兰的出口封头，和两者之间的聚结器主体，与基座，以及变压器和配电柜，其特征是上述的入口封头和出口封头之间含有电磁同步协同装置，且入口封头与筒状外电极之间设有布液孔板，所述电磁同步协同装置包括电场产生组件和磁场激励组件，二者同轴分布，电场从电极至筒状外电极水平分布，磁场平行于电极垂直分布，二者正交分布且同步协同作用。所述的电场产生组件包括同轴分布的筒状外电极及轴心处的电极，二者之间形成乳状液聚结腔，其中筒状外电极接地，外包绝缘筒的电极经电极孔并由上下两个固定支架定位安装，绝缘筒上端盖与上部固定支架密切配合，且上部的固定支架设置于接线柱下方处，下部的固定支架设置于出口封头法兰上方。所述的磁场激励组件包括同轴套封在筒状外电极上的相互电连接的外层线圈和内层线圈，二者包容于充有冷却液的冷却套内，且经接线盒与外部配电柜连接，其中外层线圈匝数大于内层线圈匝数。所述的冷却套采用双层环式筒体结构，内部填充沸点较高且粘温性能较好的冷却液，冷却套上部设有加注冷却液的冷却液注入口，冷却套下部侧面设有更换冷却液的冷却液排放口。所述的布液孔板均匀设有若干布液孔，周边设有固定用的多个螺孔，其中布液孔直径根据需要处理的乳状液含水率或乳状液粘度选配应采用的孔径。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术具有可处理乳状液含水率范围广，分离效率高，占地面积小，运行稳定和安装便捷的特点，便于陆地和海上油水乳状液的油水分离工艺改进。(2)本专利技术的电场与磁场工作形式为同步协同作用，使油中水滴运动区域增大，提高了水滴碰撞机率，促进了水相聚结分离；磁场一方面加剧液滴运动，另一方面改变了水分子对蜡分子表面的吸附，降低了油水乳状液的稳定性，促进了油水分离。(3)本专利技术中的电极包覆绝缘筒，避免了水滴链在极板间形成电桥，提高了电极的荷载电压(荷载电压≤30kV)，增强了允许电场强度(允许电场场强≤350kV/m)因此可以处理含水率较高(含水率≤40％)的油水乳状液。(4)本专利技术中的布液孔板使流入的乳状液流速减小，紊乱度降低，动压分布均匀，减小了团簇油相和团簇水相对电场强度的影响，且避免了已分离的油水两相因内部紊流涡旋扰动而二次乳化，进而有效提高了油水分离效率，同时布液孔板可以避免乳状液猛烈冲击位于其下方的绝缘导线。(5)本专利技术中作为磁场激励组件的外层线圈和内层线圈之间设置了冷却套，其内部填充沸点较高且粘温性能较好的冷却液，并且外层线圈匝数大于内层线圈，以保证工作时虽然外层线圈发热量大于内层线圈，但是处于冷却套外侧容易散热，使冷却套内侧段和外侧段存在温差，其内部的冷却液在温差与冷却套外部非稳态温度场作用下更容易产生自循环，即更利于加速热交换，从而实现内、外层线圈高效快速降温，并保证在同一情况下，磁场激励线圈处于低温环境下，这样不但提高了通常的允许磁场强度，而且避免了线圈因内部过热而短路崩溃，对实现油水高效分离和装置稳定运行具有重要的意义。附图说明图1为本专利技术的总体结构示意图。图2为主要包括电场产生组件和磁场激励组件的聚结器主体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效电磁同步协同作的用聚结装置，包括乳状液进入上端的带入口封头法兰(2)的入口封头(1)，以及下端的带出口封头法兰(13)的出口封头(15)，和两者之间的聚结器主体，与基座(14)，以及变压器(19)和配电柜(18)，其特征是上述的入口封头(1)和出口封头(15)之间含有电磁同步协同装置，且入口封头(1)与筒状外电极(4)之间设有布液孔板(3)，所述电磁同步协同装置包括电场产生组件(22)和磁场激励组件(23)，二者同轴分布，电场从电极(8)至电接地的筒状外电极(4)水平分布，磁场平行于电极(8)垂直分布，二者正交分布且同步协同作用。

【技术特征摘要】
1.一种高效电磁同步协同作的用聚结装置，包括乳状液进入上端的带入口封头法兰(2)的入口封头(1)，以及下端的带出口封头法兰(13)的出口封头(15)，和两者之间的聚结器主体，与基座(14)，以及变压器(19)和配电柜(18)，其特征是上述的入口封头(1)和出口封头(15)之间含有电磁同步协同装置，且入口封头(1)与筒状外电极(4)之间设有布液孔板(3)，所述电磁同步协同装置包括电场产生组件(22)和磁场激励组件(23)，二者同轴分布，电场从电极(8)至电接地的筒状外电极(4)水平分布，磁场平行于电极(8)垂直分布，二者正交分布且同步协同作用。2.如权利要求1所述的高效电磁同步协同作用的聚结装置，其特征是所述的电场产生组件(22)包括同轴分布的筒状外电极(4)及轴心处的电极(8)，其中筒状外电极(4)接地，外包绝缘筒(7)的电极(8)经电极孔(27)并由上下两个固定支架(24)定位安装，绝缘筒(7)上端盖与上部固定支架(24)密切配合，且上部的固定支架(24)设置于接线柱(20)下方处，下部的固定支架(24)设置于出口封头法兰(13)上方。3.如权利要求1所述的高效电磁同步协同作用的聚结装置，其特征是所述的磁场激励组件(23)包括同轴套封在筒状...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宇玲，郭凯，何利民，罗小明，杨东海，任静，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37