紧凑型管道电磁脉冲破乳器

一、技术简介

脉冲电磁破乳的按照施加作用可以分为两大类，一类是电磁破乳设备作为独立设备，负责后端重力沉降分离设备的预处理设备，紧凑型静电聚结器（Compact Electrostatic Coalescer, CEC）、管式静电聚结器（Inline Electrostatic Coalescer, IEC）属于此类；另一类是电磁破乳过程与重力沉降分离过程集成在同一个设备中，常规电脱水（盐）器、高频聚结、电磁复合脉冲等属于此类。

进入21世纪以来，原油脱水用紧凑型静电预聚结技术一直是世界海洋石油大国的研究热点。目前较为知名的产品主要有紧凑型静电聚结器(Compact Electrostatic Coalescer, CEC)、在线静电聚结器(Inline Electrostatic Coalescer, IEC)、容器内置式静电聚结器(Vessel Internal Electrostatic Coalescer,VIEC)、低含水量聚结器(Low Water Content Coalescer, LOWACC)等4 种。这些紧凑型静电预聚结产品有3个共同特点:一是采用AC电场, 二是油水乳化液在其中的流动状态为湍流,三是使用带绝缘涂层的电极(圆筒状或波纹板状)。

在国内首创研发紧凑型管道电磁脉冲破乳器（Inline electromagnetic pulse demulsifier，CED）分离器前端安装可替代传统化学药剂破乳，降低油水处理运行成本，提高后端重力沉降分离设备的处理能力和处理效果，大幅减少传统工艺流程提升改造工作量，最大幅度降低改造费用；井口安装可促进油水破乳，沉降部分游离水，输送过程形成水环输送，水溶液形成贴壁水环，使原油在管道中间形成油芯，由于管壁附近的高剪切区被低粘度液相占据，大幅降低井口回压；利用高频脉冲电磁场还能起到杀菌、阻垢的作用。

1、系统流程

工作过程中，井口采出液由入口流经电极支盘（定位子）的均流孔进入过渡腔室，随后均匀进入流道内，乳化液在流动过程中受到环形非均匀电场和磁场的耦合作用，分散相水颗粒迅速发生极化并聚结长大；经过电磁场破乳后的采出液进入出口腔室，由出口流出，进入后续重力沉降或离心沉降分离设备。

在持续数十秒量级的脉冲电磁场作用下，乳化液中的分散相水颗粒得以充分破乳聚结，水颗粒中位粒径的平均增大倍数可达十倍，后续重力沉降或离心沉降分离的效率可提升20~40%。

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2、 技术原理

脉冲破乳 ——降低膜强，结合水形成游离水

（1） 脉冲电磁场产生电磁振荡，使乳化小水珠极化，时断时续，加速运动，冲击乳化膜，降低膜强度；

（2） 当脉冲频率接近界面膜谐振频率时两者形成共振，界面膜因振动、变形幅度增大，形成不可逆孔，小水滴穿孔而出，实现破乳。

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乳状液极化破乳过程示意图

高频聚结脱水——小水滴快速聚结长大，加速破乳

（1） 根据电介质（原油乳状液）的击穿伏秒特性，通过调整高频脉冲输出频率和占空比（脉冲时间），避免电极水链短路；

（2） 油中小水珠（游离水）在电磁场作用下加速，形成水链，并快速聚结成大水珠，加速油水分离。

流场聚并——流体湍流形态，促进小水滴碰撞聚并

（1） 图（ａ）至图（ｂ）液滴间距离较近，偶极聚结力较大，在电场作用下聚结。但是随着液滴不断聚结，生成的大液滴距离较远以至于很难聚结；

（2） 图（ｂ）和图（ｃ）可以发现，液滴基本无变化，说明此时电场已经不能再继续促进液滴聚并；

（3） 液滴在图（ｅ）中碰撞接触，在图（ｆ）中完成聚并过程，流场能够促进液滴靠近，尤其是在液滴相距较远、电场难以发挥其作用时，流场能够有效地促进水滴进一步的聚结。

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