电聚结技术在原油分离方面的进展,优势和局限讲述.docx

本科毕业设计（论文）外文翻译学生姓名：学 号：专业班级：指导教师：年月日电聚结技术在原油分离方面的进展，优势和局限Simone LessRegis Vilagines摘要在原油的生产，处理和运输工程中会遇到多种油包水乳状液。它们的稳定性对沙特阿拉伯的数个油气分离处理站操作有很大影响，并存在经济关联性。有很多方法可以使乳状液失稳以达到含水率最大0.3%和每千桶原油最多溶盐十磅的外输要求。在这些技术中，电聚结可以减少耗能很高的加热操作，也能限制可能污染产出水的化学药剂的使用。本文总结了电聚结的一些理论和近来的发展，也用实验数据证明该技术的优势与局限。在装有电聚结器的环流道上的实验表明：当电场区的乳状液雷诺数很小与水滴直径多分布于小直径时，电聚结的分离效果很差。因此，在将电聚结器装于现有分离设备的工程研究中，应提倡使乳状液以中等湍流流动以保证该技术的效率。关键词：电聚结；乳状液稳定性；原油；脱盐1引言乳状液是一种由两种不互溶液体组成的热力学不稳定的分散体系，一种液体以小液滴形式分散在另一种中。通常极性液体是水而极性弱一些的是有机油。Kilpatrick and Spiecker (2001)。原油生产中乳化过程可能在油藏中就已经开始了，那里水很多并在高温高压下和原油一起被挤压通过微孔。当原油出井流入生产汇管时，过阀的高压降使油水剧烈混合。Si?blom et al. (2003)。结果是到达分离设备的乳状液经常是油、气、水、杂质的混合物，它们以小液滴形式存在，直径相近，d50在5到50μm。小液滴造成了低沉降率和相对于相体积非常大的油水界面。这些因素导致两个重要考虑。第一是分离器必须是高压容器以在处理大量液体的同时能满足原油外输的严苛条件（含水率最大0.3%和每千桶原油最多溶盐十磅）。第二是来自不同油井或同一油井不同生产时期，不同生产条件的乳状液的稳定性，可能会随油水界面性质产生很大变化。原油生产设备中可选的处理乳状液方法有：机械、热力、静电和化学，但通常是结合起来使用。石油生产工业中将电聚结器用于脱水和脱盐容器已经很久了。但只在近十年，由于绝缘电极和交流电场的使用，电聚结效应才能被用于第一级分离器中的三相流条件。接下来总结电聚结的原理和带绝缘电极的静电分离系统设计的近来发展，由于实验数据在本文第三部分讨论，第一部分的分析能帮助理解在什么条件下油水分离趋势的减少会使对电聚结技术的投资没有回报。2 理论背景2.1电场力悬浮液滴受重力与阻力作用，但当施加电场时，其他力会影响液滴的运动。第一种是介电电泳力，是在液滴和携带液因电容率不同而产生的不均匀电场中自发产生的吸引力Atten (1993)。这种力有以下关系Lundgaard et al. (2006)：(1)等式（1）指出介电电泳力与液滴间距无关而与电场梯度有关。它的产生不依赖带电颗粒而是由于任何等量正负电荷间的偶极都有一定的分离。当不均匀电场被施加在偶极子上，偶极一端的场会比另一端弱，产生一个指向场强更大方向的净力。介电电泳力在偶极聚结中起重要作用，它可以想象为油中的一对相邻水滴互相吸引靠近它们之间场强最大处。Eow et al. (2000)。应注意在实践中介电电泳力也作用在均匀电场中，因为一些液滴的存在会扭曲电场线。介电电泳力与液滴半径的三次方成正比，因此可能对最小直径的水滴没有效果，而它们是重力沉降后乳状液中水的主要存在形式。第二种力是电泳力，是均匀电场中带电粒子和电极间的引力或斥力。它的物理规律取决于粒子表面和周围液体间的电荷分离。外加电场改变了电荷密度，使颗粒、周围液体或者两者均发生移动Eow et al. (2000)。等式（2）展示了液滴充电时决定电泳力大小的各变量，该力在弛豫时间τ=内会自然下降。(2)由等式（2）可以看出电泳力与液滴间间距无关，因此可能对有效进行油水分离有着很大潜力。在极性不变的直流电场下，带电液滴在电泳力作用下会以一定速度向极性相反的电极移动，速度与连续相粘度有关。从而液流中的许多液滴可能碰撞结合在一起Urdahl et al. (2001)。在交流电场中，由于没有净电荷被加于液滴，所以电泳力只能使液滴在某一位置以两倍于电场频率的频率震动Lundgaard et al. (2006)，因此不会对液滴碰撞聚结有贡献。已证明电泳力是能使液滴在连续液流中移动的最强的电原理Warren and Sams (2003)。不幸的是，单向电流促进腐蚀的作用与低含水介质中产生短环流的倾向使在电聚结中使用强直流电场不可实现Eow et al. (2000)。第三种力是偶极引力，它因电场诱导产生的偶极子间相互作用而产生，使相邻液滴间产生引力。这种力因产出水的高导电性产生并有以下关系式。(3)等式（3）显示偶极引力和液滴大小及它们的间距有很大关系。在假设乳状液单