1.2　电场脱水法

迄今为止，出现了很多油包水乳化液分离技术，诸如加入化学破乳剂，pH调节法、重力及离心法、过滤法、真空加热法和电场破乳法。从节能这个角度，电破乳法在上述方法中是最好的^［26］。

美国的F G Cottrel博士于1909年申请了第一个静电结聚原油脱水的技术专利，成立Petroco公司，该公司在1911年安装第一台电脱水器处理13°API的原油，1961年卧式电脱水器才基本定型^［27］。常用的电场模式有以下几种。

（1） 交流（AC）电场脱水法

交流电场自F G Cottrel博士开创以来一直使用至今。在使用AC电场时，油中的水颗粒形成诱导偶极，当两水滴靠近时，且带相反电荷，便会相互吸引发生偶极结聚（dipolar-coalescence），与此同时，在AC交变电场下，水滴最终发生所谓的振荡结聚^［28］。

AC电场的优点：电路简单，无需整流设备；电流方向频繁变化而电解反应可逆，不会造成电极腐蚀；适用于处理高含水量的原油。AC电场的不足：脱水后，油中的含水量较高，即脱水深度不够；水颗粒容易形成“水链”，使电极发生短路，操作不稳定。

（2）直流（DC）电场脱水法

F M Seibert等人于1918年申请了采用250～500V高压直流电场处理油水乳化液的专利。对水滴而言，不变的DC电场对水滴产生电泳结聚（electrophoretic coalescence）。英国Bradford 大学的P J Bailes 教授在1981年提出“脉冲DC电场+电极带绝缘涂层”的技术方案，但至今未实现工业化应用。2001年美国的Natco集团的G W Sams 等人通过实验得出：在相同的频率下，脉冲DC电场所需施加的电场强度要比AC电场高出15.7%，方能取得相同的结聚效率^［29］。

DC电场的优点：适用于含水量较低的乳化液。DC电场的不足：会导致电化学腐蚀；对含水量较高的乳化液脱水效果不佳；施加的场强较高。

（3）交直流（AC/DC）双电场脱水法

F L Prestridge等人于20世纪70年代早期，提出将AC电场和DC电场各自优点予以结合的方案，并在Natco集团的双极（Dual Polarity）电脱水中开始应用。使用AC/DC双电场使水滴产生介电泳现象（di-electrophoretic coalescence），Natco集团还在2002年推出名为“Dual Frequency TM”（双频）的油水乳化液静电结聚处理新技术，采用的是“AC/DC双电场+双频”方案。此技术的现场测试结果表明，在未使用化学破乳剂和其他操作条件下，平均脱水效率提高49%，此项技术代表了目前原油脱水技术发展的最前沿^［30］。

AC/DC双电场的优点：不会产生明显的电腐蚀作用；能耗小，扩大了处理W/O型乳化液的含水量范围；脱水率较高，且脱水的深度较为理想。AC/DC双电场的不足：结构复杂；当工艺流程运行不稳定时，会失去DC电场的作用^［31］。

（4）脉冲电场破乳法

国内学者周文俊等人提出当在电极上施加单向脉冲电压时，单向脉冲电压可分解为直流电压和交流电压，即在电场脱水过程中，当给电极施加脉冲电压时，油中的水滴既受到直流电场的作用又受到交流电场的作用^［25］。简言之，在脱水电极上施加脉冲电场就等效于施加了AC/DC电场，故脉冲电场应用于乳化油的脱水处理也是有效的。脉冲电场较AC/DC电场具有一些独特的优越性：①结构简单，避免使用双电场，只需单电场；②处理速度快，有比较高的电场峰值；③运用合理的电源脉冲，集聚效果更佳。

1981年Bailes提出“脉冲DC电场+绝缘电极”的电场脱水方案^［32］，这是脉冲电场脱水的最初模式。1992年英国BP公司的Warehm 油田采用电脉冲诱导沉降技术进行油水分离，而且不加任何化学破乳剂^［33］。周文俊等人通过实验得出结论：脉冲电场脱水能耗分别是同等条件下，直流电脱水的1/18，交流电脱水的1/29^［25］。

脉冲电场脱水法的优点：能耗低，经济性好；脱水范围广，深度大；有较高的电场峰值，脱水速度快；频率多样化，结聚效果更佳；结构简单，避免使用双电场；较易实现自动化。脉冲电场脱水法的不足：对此项技术认识不够，研究不够深入，发展也不够完善，没有在实践中得到广泛应用。