專利名稱：一種超聲波使油水乳化物破乳的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種油田、煉油企業(yè)的原油(或污油)預(yù)處理的裝置，屬于油水乳化物破乳的技術(shù)領(lǐng)域，可廣泛應(yīng)用于石油開采、煉制。
背景技術(shù)：
近年來，隨著石油資源逐漸減少和人們對石油產(chǎn)品需求的不斷增加，促使油田企 業(yè)采取各種增油措施，三次采油技術(shù)的廣泛應(yīng)用，動用了過去難以開采的儲量，而這些原油 儲量的開采，必然導(dǎo)致原油性質(zhì)變差。特別是聚合物驅(qū)、多元復(fù)合驅(qū)、表面活性驅(qū)的大量應(yīng) 用，導(dǎo)致重質(zhì)化劣質(zhì)化的原油乳化加劇，乳化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，采用傳統(tǒng)的熱化學(xué)手段很難有效快 速的達到油水分離的目的。大慶、勝利、遼河油田基本處于三采期，其采出液乳化嚴(yán)重，很難破乳。勝利煉油廠 1#常減壓裝置加工勝利高硫高酸原油，由于該原油性質(zhì)極差，且原油中殘留了較多的三采 助劑，導(dǎo)致破乳困難，電脫鹽難以達標(biāo)。同時，該原油乳化嚴(yán)重，致使電脫鹽切水含油居高不 下，每年產(chǎn)生幾萬噸此類高含水污油，由于該污油無法進行正常處理加工，嚴(yán)重影響了企業(yè) 的正常生產(chǎn)。目前，加工該類原油的煉廠，都普遍存在電脫鹽超標(biāo)和污油難處理的問題。原油中的水、表面活性劑、三采助劑，在機械作用下，形成了 W/0、0/W、W/O/W、0/W/0 等多種形式穩(wěn)定乳化結(jié)構(gòu)，進行油水分離的關(guān)鍵是怎樣使油水乳化物結(jié)構(gòu)改變而破乳。目 前國內(nèi)外的原油破乳脫水的方法主要有加熱法、電場法、化學(xué)法、微波法、過濾法、離心法、 超聲波法、磁輻射法、生物法、以及它們的復(fù)合作用等。超聲波是近年來發(fā)展迅速的物理破 乳手段方法，具有投資小、運行成本低、性能可靠、壽命長等特點。CN200610048082.2發(fā)明專利涉及的是一種聲熱化學(xué)沉降原油水分離工藝。該發(fā)明 主要特征在沉降罐中設(shè)置了數(shù)個中心夾角為45°的柱式超聲波發(fā)生器，發(fā)生器在罐內(nèi)呈 傘狀分布。由于超聲波傳播具有方向性，超聲波在罐內(nèi)主要以多束柱狀分布，聲強集中在探 頭延伸方向上，罐內(nèi)其它區(qū)域其作用聲強遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于探頭延伸方向，造成聲強分布極不均勻， 無法達到理想的油水分離目的。CN200510094267. 2涉及的是一種煉廠污油脫水或油田原油脫水工藝，油水乳化物 經(jīng)駐波或行波的超聲波處理裝置后，再去沉降罐內(nèi)進行油水分離。該工藝采用在線處理技 術(shù)，油水乳化物在駐波或行波場中，超聲波作用時間極短，不能有效的發(fā)揮超聲波強化破乳 的作用。CN2669953Y專利是在進電脫鹽罐前安裝一個超聲波作用區(qū)，采用順流和逆流的方 式，超聲波探頭安裝在作用區(qū)管道的兩端，與流體流動方向一致。主要缺點和局限性在于 超聲波作用時間極短，效果不明顯，而且必須具有電脫鹽裝置配套使用，應(yīng)用范圍較窄。JP2290266、RU2268284、US5885424等專利技術(shù)，其工藝流程主要是將超聲波發(fā)生 器安裝在輸油管線或管道上的一個作用區(qū)內(nèi)，都屬于在線短時間的超聲波作用，不能發(fā)揮 超聲波最大的破乳效果。發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或應(yīng)用領(lǐng)域限 制而提供一種針對煉廠和油田原油或污油利用超聲波使油水乳化物破乳的裝置。本實用新型一種超聲波使油水乳化物破乳的裝置，包括原料儲罐或沉降罐，其特 征在于在儲罐或沉降罐的底部或頂部安裝有超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器的作用方向為油 水乳化物重力沉降方向。本實用新型還可以在儲罐或沉降罐的底部和頂部均安裝超聲波發(fā)生器，底部和頂 部的超聲波發(fā)生器不在同一條豎直線上。其中優(yōu)選的技術(shù)方案為所述超聲波發(fā)生器與超聲波分布器連接，一個分布器內(nèi)部設(shè) 置一個超聲波發(fā)生 器。超聲波發(fā)生器與超聲波分布器可通過法蘭進行連接。超聲波分布器在水平方向上相互之間保持1 5米的距離。所述超聲波發(fā)生器為喇叭口型或柱型，超聲波分布器外形為曲面結(jié)構(gòu)。超聲波作用頻率為20kHz 100kHz，作用聲強為0 lOOW/cm2，操作溫度為室溫 150°C。超聲波作用方式可以為連續(xù)方式，也可以為間歇方式，連續(xù)方式原料在沉降罐的 停留時間在Imin 24h，間歇方式，原料在沉降罐的停留時間在Ih 7d。所述原料為油田、煉油企業(yè)的原油或污油。所述沉降罐的結(jié)構(gòu)方式同公知結(jié)構(gòu)方式，下部設(shè)置有進油口，上部設(shè)置有出油口， 底部設(shè)置有放凈口，側(cè)面設(shè)置有采樣口。本實用新型在原油(或污油)儲罐(或沉降罐)的頂部或底部，安裝一個或多個 超聲波分布器(超聲波發(fā)生器)，根據(jù)結(jié)構(gòu)大小和超聲輻射區(qū)域進行合理分布，做到全面覆 蓋，減少重疊。根據(jù)儲罐(或沉降罐)的大小和結(jié)構(gòu)而定，分布器之間可以不在一個水平線 上。如果在沉降罐的上下部都安裝超聲波分布器，分布器不能在同一條豎直線上。分布器 內(nèi)部設(shè)置一個超聲波發(fā)生器，通過分布器，將超聲波進行二次分布，使聲能分布更加均勻， 避免局部聲強過大、局部不足的現(xiàn)象發(fā)生。設(shè)置的超聲波發(fā)生器始終處于豎直方向，與油水 重力沉降方向保持一致，在油水沉降方向上增加了推動力，增加了油水的分離速度，使原油 (或污油)在熱沉降和超聲波雙重作用下，達到油水分離。所述的超聲波發(fā)生器按照公知技術(shù)結(jié)構(gòu)方式包括換能器、發(fā)生器、控制柜等，換能 器是磁致伸縮或壓電陶瓷換能器；超聲波發(fā)生器為喇叭口型或柱型。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實用新型的特點在于超聲波破乳設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍 廣泛，只需在儲罐(或沉降罐)的內(nèi)部安裝若干超聲波分布器，由于安裝的分布器在水平方 向上沒有重疊，避免了超聲波的互相干擾和疊加而引起再次乳化的可能。同時，超聲波的作 用方向為豎直方向，與重力沉降方向一致，因而在油水沉降方向上增加了一個推動力，加快 了油水沉降速度。該技術(shù)超聲波能量分布均勻、破乳效果良好、操作簡單、設(shè)備運行維護方 便、運行成本低、不會產(chǎn)生由于添加化學(xué)破乳劑而引起的水處理問題。該技術(shù)的實施，可以 在原有的沉降罐上進行改造，也可在原有沉降罐前設(shè)計一個小型的罐式超聲波破乳設(shè)備， 基本不改變原來的工藝流程。本實用新型與熱沉降聯(lián)合作用破乳效果更好。采用超聲波罐式破乳技術(shù)，能使難破乳的重質(zhì)原油、老化污油、高含水原油等達到破乳的目的，脫后原油(或污油)含水< 1.5%。
圖1為本實用新型破乳裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為喇叭口超聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為超聲波發(fā)生器與超聲波分布器的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、泵，2、沉降罐，3、超聲波分布器，4、超聲波發(fā)生器，5、出油線，6、采樣口，7、 采樣口，8、采樣口，9、放凈口，10、法蘭11、超聲波發(fā)生器喇叭口
具體實施方式
如圖1所示，原油(或污油)沉降罐2 (或儲罐)的頂部(或/底 部)，安裝一個或 多個超聲波分布器3，超聲波分布器通過法蘭10與超聲波發(fā)生器4連接(圖3所示)。當(dāng) 設(shè)置多個超聲波分布器時，超聲波分布器在水平方向上相互之間保持1 5米的距離。如 果在沉降罐的頂部和底部都安裝超聲波分布器，分布器不能在同一條豎直線上。乳化原油或污油用泵1經(jīng)輸油線進入沉降罐2，將沉降罐充滿，要求漫過超聲波分 布器3，然后將溫度升至所需溫度，一般為40 90°C，啟動超聲波發(fā)生器4，開始脫水試驗。 定時從采樣口 6、7、8采樣，分析原油(或污油)中的水含量，達到指標(biāo)要求時，停止試驗，將 水從放凈口 9放出，脫水后的原油(或污油)從放油口 5放出，外輸或送加工。超聲波通過超聲波分布器3分布，作用于沉降罐內(nèi)的原油或污油，使其中的油水 乳化結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，水滴產(chǎn)生凝結(jié)，當(dāng)水滴增長到一定程度后，在重力作用下，開始沉降，達 到了破乳脫水的目的。其中，加熱的作用在于，降低原油或污油的粘度，同時增加了分子的 熱運動，有利于水滴的碰撞凝結(jié)沉降。圖2所示的超聲波發(fā)生器為喇叭口型，發(fā)射面為圓形。超聲波分布器，外形為圖3所示的曲面結(jié)構(gòu)，分布器材質(zhì)為金屬。實施例1 試驗原料為某煉油廠原油和污油的混合物，采用了圖1所示的裝置，進行了單獨 熱沉降的脫水方式和超聲波——熱沉降聯(lián)合作用方式的對比試驗，試驗數(shù)據(jù)見表1。沉降的 脫水方式不開啟超聲波，脫水溫度為50°C，每間隔4小時，進行采樣分析。超聲波——熱 沉降聯(lián)合作用方式在罐的頂部設(shè)計了一個超聲波分布器，采用了連續(xù)式的超聲波作用，超 聲波發(fā)生器為磁致伸縮發(fā)生器，頻率為20kHz，聲強為5W/cm2，脫水溫度為50°C，每間隔4小 時，進行采樣分析。表1單獨熱沉降的脫水方式和超聲波——熱沉降聯(lián)合作用方式的對比試驗溫度(°C ) 沉降時間(h) 熱沉降脫后含水(％ ) 超聲熱沉降脫后含水 (%)50 "C05.95.950 "C45. 14. 750 "C84. 43.950 "C123. 83. 250 "C163.32.7[0042]50 °C202. 82. 350 °C242.41.950 °C282.01.650 °C321. 71. 350 °C361. 41. 150 °C401. 20. 950 °C441. 10. 750 °C481. 00. 5比較單純采用加熱沉降方法與超聲波——熱沉降聯(lián)合方法數(shù)據(jù)，可以看出，在相 同的50°C溫度下，本實用新型的方法及裝置應(yīng)用于罐式原油或污油的破乳，可以加快原油 脫水的速度。同時，較高的脫水率，能使原油中的含鹽量進一步降低。實施例2:試驗原料、工藝流程、超聲波作用方式、頻率、聲強、采樣間隔時間同實施例1，本次 對比試驗的脫水溫度為60°C，試驗數(shù)據(jù)見表2。表1單獨熱沉降的脫水方式和超聲波——熱沉降聯(lián)合作用方式的對比試驗溫度(°C ) 沉降時間(h) 熱沉降脫后含水(％ ) 超聲熱沉降脫后含水 (%)60 "C05.95.960 "C44. 64. 260 "C83. 83. 560 "C123. 12. 860 "C162. 72. 360 "C202. 21. 960 "C241.81.560 "C281. 41. 260 "C321. 20. 960 "C361. 00. 760 "C400. 90. 560 "C440.80. 460 "C480. 70. 3比較單純采用加熱沉降方法與超聲波——熱沉降聯(lián)合方法數(shù)據(jù)，可以看出，同一 沉降時間，有超聲波作用脫后含水明顯優(yōu)于無超聲波作用。
權(quán)利要求一種超聲波使油水乳化物破乳的裝置，包括原料儲罐或沉降罐，其特征在于在儲罐或沉降罐的底部或頂部安裝有超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器的作用方向為油水乳化物重力沉降方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在儲罐或沉降罐的底部和頂部均安裝超聲 波發(fā)生器，底部和頂部的超聲波發(fā)生器不在同一條豎直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述超聲波發(fā)生器與超聲波分布器連 接，一個分布器內(nèi)部設(shè)置一個超聲波發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于多個超聲波分布器在水平方向上相互之間 保持1 5米的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述超聲波發(fā)生器為喇叭口型或柱型，超 聲波分布器外形為曲面結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型一種超聲波使油水乳化物破乳的裝置，包括原料儲罐或沉降罐，其特征在于在儲罐或沉降罐的底部或/和頂部安裝有超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器的作用方向為油水乳化物重力沉降方向。根據(jù)結(jié)構(gòu)大小和超聲輻射區(qū)域進行合理分布，做到全面覆蓋，減少重疊。超聲波發(fā)生器與超聲波分布器連接，一個分布器內(nèi)部設(shè)置一個超聲波發(fā)生器。本實用新型由于超聲波的作用方向為豎直方向，與重力沉降方向一致，因而在油水沉降方向上增加了一個推動力，加快了油水沉降速度。超聲波能量分布均勻、破乳效果良好、操作簡單、設(shè)備運行維護方便、運行成本低。
文檔編號B01J19/10GK201558576SQ20092022026
公開日2010年8月25日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者何宗華, 崔云梓, 常文之, 張紅宇, 茍社全, 許金山, 達建文 申請人:中國石油化工股份有限公司