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紧凑型静电聚结器结构实验研究

作　者: 何兆洋
导　师: 何利民
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气储运工程
关键词: 聚结效率电极结构绝缘层粒径含水率
分类号: TE319
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

静电聚结器是各个油田的油水分离系统不可或缺的组成部分,我国绝大部分联合站目前使用的都是传统的电脱水器,但传统电脱水器存在输入电压高、占地面积大、能耗高、安全性能差等问题。为了解决这些问题,本论文对静电聚结器的结构和效果进行了研究,从而研制开发新型、高效的静电聚结器以满足实际的生产应用。本文从理论和实验两个方面详细、系统地对影响静电聚结效率的各个参数进行分析,研究得到不同结构的静电聚结器的聚结效果的差异,分析各种结构静电聚结器的优缺点,为设计和生产高效的新型静电聚结器提供有效的参考依据。本文的主要研究内容如下:首先,设计制作了一整套静电聚结室内模拟实验系统,解决了电极的设计制作、可控电源的调试、乳状液的配制等问题。实验过程中发现,电极的结构形式、乳状液物性均对聚结效果有很大的影响;极板与其表面绝缘层的性质、极板接线盒的密封以及圆柱电极安装的同心性均为实验系统中的难点问题。考虑到静电聚结器的安全性能,上述问题也是新型静电聚结器工业化制作的重点。采用白油-水乳状液为实验介质对平板电极静电聚结器进行实验研究。研究表明,平板电极仅适于处理电导率较小的乳状液;电场强度是影响聚结效率的关键因素,增加板间电压可有效降低聚结时间、提升聚结效率;在场强较低时,延长乳状液在电场中的作用时间可有效提升聚结效率。采用柴油-水乳状液为实验介质对圆柱电极静电聚结器进行实验研究。研究表明,圆柱电极的电场强度与电极间距呈非线性关系;Φ50电极适于处理低含水率的乳状液,Φ75电极则对高含水率乳状液的处理能力较佳;另外,采用原油-水乳状液为实验介质进行了实验,结果表明单纯使用静电聚结器对原油中分散相的聚结效果不理想。基于室内实验的研究成果,设计制造了应用于现场的新型静电聚结器,并进行了现场试验。试验结果表明,新型静电聚结器的原油脱水效果明显优于传统电脱水器的处理效果,新型静电聚结器能耗仅为传统电脱水器能耗的10%左右,并且运行过程更加平稳。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-19
  1.1 课题的研究背景及意义  9-10
  1.2 静电聚结机理及影响静电聚结效率的因素研究  10-14
    1.2.1 静电聚结机理研究  10-11
    1.2.2 静电聚结效率的影响因素研究  11-14
  1.3 静电聚结特器的研究进展  14-18
    1.3.1 静电聚结器结构研究进展  14-15
    1.3.2 电极结构研究进展  15-18
  1.4 本文主要的研究内容  18-19
第2章实验系统及乳状液制备  19-32
  2.1 实验流程  19-20
  2.2 实验主要设备  20-22
    2.2.1 供电设备  20
    2.2.2 测量设备  20-22
  2.3 实验介质及乳状液制备  22-29
    2.3.1 密度  22-23
    2.3.2 粘度  23-24
    2.3.3 介电常数  24-25
    2.3.4 雷诺数  25-27
    2.3.5 乳状液性质  27-29
  2.4 实验步骤  29
  2.5 实验结果的测量  29-32
第3章平板电极静电聚结器研究  32-41
  3.1 平板电极静电聚结器  32-36
    3.1.1 总体结构  32-33
    3.1.2 电极构造  33-34
    3.1.3 绝缘材料  34-35
    3.1.4 密封方式  35-36
  3.2 实验及数据分析  36-39
    3.2.1 电压的影响  36-37
    3.2.2 电场作用时间的影响  37-38
    3.2.3 含水率的影响  38-39
  3.3 实验结论  39-41
第4章圆柱电极静电聚结器研究  41-58
  4.1 圆柱电极静电聚结器  41-44
    4.1.1 总体结构  41-42
    4.1.2 电极构造  42-43
    4.1.3 绝缘材料  43-44
    4.1.4 密封方式  44
  4.2 实验及数据分析  44-56
    4.2.1 电场强度的影响  45-48
    4.2.2 电场作用时间的影响  48-50
    4.2.3 含水率的影响  50-53
    4.2.4 液滴粒径  53-56
  4.3 实验结论  56-58
第5章现场用静电聚结器研究  58-73
  5.1 静电聚结器的设计开发及结构说明  58-60
  5.2 紧凑型静电聚结器设计参数  60-61
    5.2.1 环形聚结管道  60-61
    5.2.2 进出口管径  61
    5.2.3 摩阻的计算  61
  5.3 紧凑型静电聚结器的制造  61-65
    5.3.1 入口段  62-63
    5.3.2 出口段  63
    5.3.3 聚结段  63-65
  5.4 电路系统  65-67
    5.4.1 脱水供电设备控制柜  65-66
    5.4.2 聚四氟乙烯防爆绝缘棒  66-67
  5.5 静电聚结器的现场应用  67-73
    5.5.1 实验内容  67
    5.5.2 实验数据  67-70
    5.5.3 实验分析  70-73
第6章圆柱电极静电聚结器室内原油实验  73-79
  6.1 含水率的变化  73-74
  6.2 粒径的变化  74-76
  6.3 实验结果分析及建议  76-79
结论  79-81
参考文献  81-84
致谢  84

紧凑型静电聚结器结构实验研究

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