豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐；該罐由筒體(1)，乳化原油進(jìn)料分布管(2)，超聲變幅桿組(3)，出油分布管(4)，超聲控制傳遞組件(5)，排水管(6)組成；本脫金屬脫鹽罐適用于原油電脫鹽前原油脫金屬脫鹽預(yù)處理，或直接替代原油電脫鹽工藝，進(jìn)行原油脫金屬脫鹽，能夠使原油脫金屬作用得到強(qiáng)化，同時(shí)脫鹽脫水。
【專利說(shuō)明】豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)涉及一種原油超聲脫金屬脫鹽罐。
【背景技術(shù)】
[0002]在煉廠，加工金屬含量高的原油，會(huì)帶來(lái)原油注水電脫鹽耗電增加，換熱器結(jié)垢，催化劑中毒及石油產(chǎn)品品質(zhì)下降等諸多不利影響。原油進(jìn)入常減壓蒸餾裝置前，需要注水洗去原油中所含的鹽，將脫金屬劑由注水引入，再與原油作用，原油的脫金屬脫鹽和脫水是同時(shí)進(jìn)行的。
[0003]超聲破乳脫水脫鹽及強(qiáng)化脫金屬作用研究是近幾年開(kāi)展的。CN2539559Y和CN2669953Y提出了在原油進(jìn)入電脫鹽罐前，對(duì)原油乳化液在管道中進(jìn)行超聲預(yù)處理，經(jīng)超聲處理后的乳化液，其在電脫鹽 罐中的脫水脫鹽效果將提高。CN101381620A公開(kāi)了一種油品的脫金屬方法，其步驟包括:1)將稱取的油品預(yù)熱至50-70°C，使油品呈流動(dòng)狀態(tài)；2)向油品中加入脫金屬劑及水，充分混合后，進(jìn)行10-18分鐘的超聲波作用；3)將經(jīng)超聲波處理的混合液在60-90°C溫度下靜置I小時(shí)后，進(jìn)行油水分離。專利指出，在油品中加入脫金屬劑進(jìn)行脫金屬反應(yīng)，并采取超聲波作用對(duì)脫金屬反應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)化，使油品中的金屬葉琳和非葉琳油溶性化合物轉(zhuǎn)化為親水化合物，再進(jìn)行油水分離，將油品中的的金屬脫除。
[0004]CN2539559Y和CN2669953Y提出的原油乳液超聲作用與油水分離是分開(kāi)進(jìn)行的；CN101381620A提出的油品超聲強(qiáng)化脫金屬處理與油水分離也是分開(kāi)進(jìn)行的，且屬于間歇操作，其工業(yè)化難度大。超聲作用后的原油乳液不能立即實(shí)現(xiàn)油水的分離，其破乳作用會(huì)受到影響；而非連續(xù)的原油超聲脫金屬方法，在石行工業(yè)中難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，利用該設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)原油進(jìn)行連續(xù)超聲脫金屬脫鹽作用，油水同步分離。
[0006]本發(fā)明所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，采用金屬材料制作，由筒體，乳化原油進(jìn)料分布管，出油分布管，排水管，超聲變幅桿組，超聲控制傳遞組件組成。
[0007]筒體由橢圓形直筒體與兩側(cè)碟形封頭連接，構(gòu)成封閉臥罐體，橢圓長(zhǎng)軸水平，短軸豎直。筒體外覆蓋保溫套，對(duì)外筒體內(nèi)物料保溫。
[0008]乳化原油進(jìn)料分布管連接在外筒體一側(cè)碟形封頭中下部，在設(shè)備總高度四分之一至三分之一之間，其插入罐體至另一側(cè)碟形封頭與圓筒體連接的空間區(qū)域。插入罐體的管線，未端封閉，管線水平兩側(cè)均勻分布小孔，所有小孔面積之和不小于管截面積，乳化原油由小孔均勻分布進(jìn)入罐體。
[0009]出油分布管在罐體內(nèi)管線，水平配置于罐體水平中心軸線正上方，接近罐頂處。管線兩端分別至碟形封頭與圓筒體連接的空間區(qū)域且未端封閉，管線水平兩側(cè)均勻分布小孔，所有小孔面積之和不小于管截面積，管線正中連接罐頂出口，經(jīng)超聲場(chǎng)作用，沉降分離得到的油相，由管線小孔匯集，從正中出口流出罐體。[0010]排水管連接在外筒體底部，是經(jīng)超聲場(chǎng)作用，沉降分離得到的水相出口。
[0011]超聲變幅桿組是兩排位于出油分布管兩側(cè)，由橢圓直筒體上方豎直插入罐體的若干單個(gè)超聲變幅桿組成，兩排超聲變幅桿可以相對(duì)配置，也可以交錯(cuò)配置。根據(jù)物料性質(zhì)及工藝要求，每排超聲變幅桿中的相鄰超聲變幅桿間距在30厘米-300厘米之間，兩排超聲變幅桿組的間距在橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的60-100%之間，超聲變幅桿組下端位于乳化原油進(jìn)料分布管與罐體水平中心軸線之間。超聲變幅桿為圓柱狀金屬體，在工作狀態(tài)下，變幅桿向周圍福射超聲振動(dòng)能量。
[0012]超聲控制傳遞組件包括超聲電源、超聲換能器及冷卻水套、傳振桿。超聲電源的輸入電為常用220V或380V交流電源，超聲電源內(nèi)含高頻振動(dòng)信號(hào)源，匹配系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等，超聲換能器將超聲電源電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)能量，通過(guò)傳振桿將超聲能量傳遞至超聲變幅桿。在工作狀態(tài)下，冷卻水移走換能器產(chǎn)生的熱量。
[0013]豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐使用原理和方法是:將脫金屬劑由注水引入，注水的乳化原油由乳化原油進(jìn)料分布管進(jìn)入罐體，在超聲波的作用下，原油的脫金屬作用得到強(qiáng)化，與此同時(shí)，油水分離同步進(jìn)行。經(jīng)沉降分離的油相由罐體上部出油分布管流出，是脫金屬脫鹽后原油；含金屬離子及鹽的水相由罐體下部排水管流出。超聲頻率一般控制在20-60KHz。根據(jù)加工量和加工工藝要求，設(shè)計(jì)制作超聲電源，其輸出功率能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)節(jié)。超聲作用可連續(xù)也可脈沖工作，并可對(duì)超聲波周期及脈寬進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)原油脫金屬及乳化液破乳效果優(yōu)化。
[0014]本發(fā)明提出的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐采用臥式橢圓形直筒體，長(zhǎng)軸水平，短軸豎直，其優(yōu)勢(shì)在于，相對(duì)圓筒體，橢圓筒體垂直沉降距離短，水平橫截面積大，對(duì)油水分離有利。由于超聲變幅桿是 金屬材料加工，自身有一定重量，與罐體兩側(cè)水平配置超聲變幅桿相比較，豎排超聲變幅桿能夠消除自身重力造成的應(yīng)力不對(duì)稱，對(duì)設(shè)備安裝和長(zhǎng)期使用有利。
[0015]本發(fā)明提出的脫金屬劑是目前已知的脫金屬劑，如甲酸，乙酸，氨基磺酸，EDTA，鹽酸，硫酸，及磷酸鹽等。其加入量一般是原油中金屬總摩爾數(shù)的I-5倍。
[0016]原油在罐體中的溫度視原油粘度而定，一般在60-140°C之間。乳化原油在罐體內(nèi)的停留時(shí)間視油相與水相的分離效果而定，停留時(shí)間通過(guò)設(shè)計(jì)制造罐體的容積大小和調(diào)節(jié)乳化原油進(jìn)料流量控制。
[0017]本發(fā)明能夠使原油脫金屬作用得到強(qiáng)化，同時(shí)脫鹽脫水。
[0018]本發(fā)明適用于原油電脫鹽前原油脫金屬脫鹽預(yù)處理，或直接替代原油電脫鹽工藝，進(jìn)行原油脫金屬脫鹽。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐結(jié)構(gòu)主視圖。
[0020]圖2為豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0021]圖3為豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐結(jié)構(gòu)左視圖。
[0022]其中1-筒體，2-乳化原油進(jìn)料分布管，3-超聲變幅桿組，4-出油分布管，5-超聲控制傳遞組件，6-排水管?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，采用金屬材料制作，由筒體1，乳化原油進(jìn)料分布管2，出油分布管4，排水管6，超聲變幅桿組3，超聲控制傳遞組件5組成。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]本實(shí)施例采用的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐由中國(guó)石油克拉瑪依石化公司研制開(kāi)發(fā)，超聲工作頻率21KHz，罐體容積100升。試驗(yàn)用油為克拉瑪依石化公司II套蒸餾加工原油，其鈣、鐵含量分別是9.lug/g、5.0ug/g,鹽含量為17mgNaCl/L。按注水5%，EDTA加入量達(dá)鈣、鐵總摩爾數(shù)的3倍，在60°C下，流量為20千克/分鐘的試驗(yàn)油與注水混合進(jìn)入豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，采用脈沖超聲作用方式，超聲電源輸出功率350W，超聲作用周期75ms，脈寬為10ms，控制排水流量在0.9-1.0千克/分鐘，此時(shí)流出水略?shī)A帶零星油花，油相由出油分布管流出，經(jīng)分析，其含水為0.27%，鈣、鐵含量分別是3.3ug/g、
3.0ug/g,鹽含量為2.4mgNaCl/L，金屬鈣、鐵及鹽脫除率分別為63.74%,40%,85.88%。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]本實(shí)施例采用的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐由中國(guó)石油克拉瑪依石化公司研制開(kāi)發(fā)，超聲工作頻率21KHz，罐體容積100升。試驗(yàn)用油為克拉瑪依石化公司150萬(wàn)噸/年焦化裝置加工原油，其鈣、鐵、鎂含量分別是240.6ug/g、21.7ug/g、ll.0ug/g,鹽含量為
3.9mgNaCl/L。按注水5%，氨基磺酸加入量達(dá)鈣、鐵、鎂總摩爾數(shù)的4倍，在130°C下，流量為20千克/分鐘的試驗(yàn)油與注水混合進(jìn)入豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，采用連續(xù)超聲作用方式，超聲電源輸出功率400W，控制排水流量在0.9-1.0千克/分鐘，此時(shí)流出水略?shī)A帶零星油花，油相由出 油分布管流出，其含水為0.57%，經(jīng)離心脫水處理，分析油中鈣、鐵、鎂含量分別是20.5ug/g、5.2ug/g、4.3ug/g,鹽含量為3.0mgNaCl/L，金屬鈣、鐵、鎂及鹽脫除率分別為 91.48%,76.04%,60.91%,23.08%。
【權(quán)利要求】
1.一種豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，該罐由筒體(1)，乳化原油進(jìn)料分布管(2)，超聲變幅桿組(3)，出油分布管(4)，超聲控制傳遞組件(5)，排水管(6)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，所述的筒體(I)由橢圓形直筒體與兩側(cè)碟形封頭連接，構(gòu)成封閉臥罐體，橢圓長(zhǎng)軸水平，短軸豎直；筒體外覆蓋保溫套，對(duì)筒體內(nèi)物料保溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，所述的乳化原油進(jìn)料管(2)連接在外筒體一側(cè)碟形封頭中下部，在設(shè)備總高度四分之一至三分之一之間，其插入罐體至另一側(cè)碟形封頭與圓筒體連接的空間區(qū)域。插入罐體的管線，未端封閉，管線水平兩側(cè)均勻分布小孔，所有小孔面積之和不小于管截面積，乳化原油由小孔均勻分布進(jìn)入罐體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，所述的出油分布管(4)在罐體內(nèi)管線水平配置于罐體水平中心軸線正上方，接近罐頂處。管線兩端分別至碟形封頭與圓筒體連接的空間區(qū)域且未端封閉，管線水平兩側(cè)均勻分布小孔，所有小孔面積之和不小于管截面積，管線正中連接罐頂出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，所述的排水管(6)連接在外筒體底部，是經(jīng)超聲場(chǎng)作用，沉降分離得到的水相出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，所述的超聲變幅桿組(3)是兩排位于出油分布管兩側(cè)，由橢圓直筒體上方豎直插入罐體的若干單個(gè)超聲變幅桿組成，兩排超聲變幅桿 相對(duì)配置，或交錯(cuò)配置。根據(jù)物料性質(zhì)及工藝要求，每排超聲變幅桿中的相鄰超聲變幅桿間距在30厘米-300厘米之間，兩排超聲變幅桿組的間距在橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的60-100%之間，超聲變幅桿組下端位于乳化原油進(jìn)料分布管與罐體水平中心軸線之間，超聲變幅桿為圓柱狀金屬體，在工作狀態(tài)下，變幅桿向周圍輻射超聲振動(dòng)能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，所述的超聲控制傳遞組件(5)包括超聲電源、超聲換能器及冷卻水套、傳振桿。超聲電源的輸入電為常用220V或380V交流電源，超聲電源內(nèi)含高頻振動(dòng)信號(hào)源，匹配系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等，超聲換能器將超聲電源電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)能量，通過(guò)傳振桿將超聲能量傳遞至超聲變幅桿；在工作狀態(tài)下，冷卻水移走換能器產(chǎn)生的熱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，超聲頻率控制在 20 -60KHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，脫金屬劑由注水引入，加入量是原油中金屬總摩爾數(shù)的I-5倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎排式原油超聲脫金屬脫鹽罐，其特征在于，原油在罐體中的溫度在60-140°C之間。
【文檔編號(hào)】C10G31/00GK103450926SQ201210168307
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月28日
【發(fā)明者】劉江華, 李 榮, 帕提古力, 于娟, 朱海霞, 呂秀榮 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司