專利名稱：一種超聲波破乳脫水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用物理方法進行油水分離領(lǐng)域，特別涉及一種對油田或煉油廠生產(chǎn)中的原油進行超聲波破乳脫水的裝置。
背景技術(shù)：
從油層中開采出來的原油是一種乳狀液，含有相當(dāng)數(shù)量的水和鹽類物質(zhì)。開采原油中的含鹽溶解水如果不能分離清除，不僅會提高運輸成本，加重?zé)捰蛷S脫水脫鹽負擔(dān)，還會給設(shè)備造成嚴重腐蝕。目前絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)采用電脫水技術(shù)，配以一定破乳劑來實現(xiàn)油水分離。但是隨著原油的劣質(zhì)化日趨嚴重，一些油田已經(jīng)進入三次開采階段，原油中的乳化液結(jié)構(gòu)、成分復(fù)雜，常規(guī)的“電脫”技術(shù)在解決此類問題上很難實現(xiàn)深層次破乳，使分離后的原油滿足標(biāo)準的要求。超聲波本質(zhì)是一種機械振動波，在油、水中有極好的傳導(dǎo)性，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的乳化液 中傳導(dǎo)時，能引發(fā)介質(zhì)質(zhì)點進行交替的壓縮與伸張，并造成質(zhì)點上壓力的變化，引起原油中含水微粒不斷向波腹或波節(jié)運動，在巨大的加速度下，原油中的含水微粒產(chǎn)生碰撞、破裂、聚結(jié)的“位移效應(yīng)”，這種結(jié)構(gòu)性改變使得水滴不斷聚結(jié)，最終依靠重力分離沉降。影響超聲波破乳效率的因素主要有(I)超聲波頻率，超聲波頻率越低，衰減越慢，破乳聲場越均勻；(2)超聲波聲強，超聲波聲強與傳播介質(zhì)密度、傳播速度、頻率等相關(guān)，聲強超過一定范圍，聚結(jié)的水滴會被擊碎，產(chǎn)生二次乳化；(3)超聲波輻射時間，超聲時間過長，不但消耗能量，也會造成二次乳化。CN2296230Y公開了一種“原油電場脫水的超聲波破乳裝置”，它由超聲波發(fā)生器、超聲波作用區(qū)、傳輸電纜和超聲波探頭組成，超聲波作用區(qū)是一個其軸線方向與處理液體流動方向一致的圓筒形或方筒形腔體，超聲波探頭通過法蘭安置在與腔體軸線方向一致的作用區(qū)外側(cè)壁上，超聲波的作用方向與液體的流動方向垂直。這種破乳裝置的缺點是超聲波垂直作用于流動的乳化液，并且作用于脫水罐外，作用時間和范圍有限，影響了破乳的效果，同時，發(fā)射的超聲波被對面的腔壁反射，形成超聲波之間的疊加或聚焦，強度不易控制，容易引起被處理液體的二次乳化。CN200920024103. 6公布了一種超聲波發(fā)生裝置工具頭為糖葫蘆狀的破乳裝置，在腔體的壁上通過法蘭安裝至少一個超聲波發(fā)生裝置，發(fā)生裝置工具頭設(shè)置在腔體內(nèi)。這種工具頭不僅在前端產(chǎn)生向前的超聲波，還有環(huán)繞工具頭棒體向四周發(fā)射的橫向和縱向超聲波。雖然此超聲波破乳裝置比單純的一維超聲作用傳播面更廣，范圍更大。但是這種全方位的超聲波傳遞方式卻將自然分層的油水界面二次乳化，而不是僅僅將超聲波集中在破乳區(qū)進行集中破乳，由此也帶來了耗能，和二次乳化的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有超聲波破乳技術(shù)存在超聲波作用區(qū)域小、破乳不充分以及破乳后二次乳化等缺點，而提供一種結(jié)構(gòu)合理，使超聲波在設(shè)定的破乳室內(nèi)有針對性的對原油的乳化層進行破乳，使乳化層破乳更充分，提高破乳效率，減輕超聲波破乳后使油水二次乳化的副作用。本發(fā)明提供一種超聲波破乳脫水裝置，其技術(shù)方案是一種原油超聲波破乳脫水裝置，包括罐體、封頭、進油口和出油口，其特征在于罐體內(nèi)設(shè)置有原油分配管和至少兩個超聲破乳室，相鄰兩個超聲破乳室中間設(shè)置有兩個與超聲破乳室中心線相對應(yīng)的超聲換能器，進油口設(shè)置在罐體一側(cè)的上端，出油口設(shè)置在罐體另一側(cè)的上端，原油分配管與進油口相連，原油分配管下方設(shè)置有加熱器，超聲破乳室沿罐 體內(nèi)部從左向右設(shè)置，其設(shè)置高度相同，罐體底部設(shè)置至少三個出水口，罐體內(nèi)出油口一側(cè)設(shè)置有堰板。本發(fā)明進一步特征在于所述罐體為圓柱形臥式罐體，罐體和封頭之間采用法蘭連接固定。本發(fā)明進一步特征在于所述罐體內(nèi)設(shè)置有兩個超聲破乳室、三個出水口，進油口設(shè)置在罐體左側(cè)時，第一個出水口設(shè)置在進油口與最左邊超聲破乳室之間，第二個出水口設(shè)置在兩個超聲破乳室之間，第三個出水口設(shè)置在堰板右邊；進油口設(shè)置在罐體右側(cè)時，第一個出水口設(shè)置在進油口與最右邊超聲破乳室之間，第二個出水口設(shè)置在兩個超聲破乳室之間，第三個出水口設(shè)置在堰板左邊。本發(fā)明進一步特征在于所述進油口設(shè)置在罐體左側(cè)時，堰板設(shè)置在出油口和最右邊超聲破乳室之間；進油口設(shè)置在罐體右側(cè)時，堰板設(shè)置在出油口和最左邊超聲破乳室之間。本發(fā)明進一步特征在于所述堰板距離出油口 200mm Im,優(yōu)選200mm 400mm。本發(fā)明進一步特征在于所述罐體材質(zhì)為碳鋼結(jié)構(gòu)，罐體外層包有保溫層。本發(fā)明進一步特征在于所述最左邊超聲破乳室設(shè)置在罐體長度的左1/3處，最右邊超聲破乳室設(shè)置在罐體長度的右1/3處。本發(fā)明進一步特征在于所述超聲換能器開口為喇叭形、方形或圓形，優(yōu)選喇叭形。本發(fā)明進一步特征在于所述超聲破乳室的破乳室單個孔通道截面為橢圓形，長軸(即高度方向)為短軸長度(即水平方向)的2倍。本發(fā)明進一步特征在于所述超聲破乳室的開孔率為30 40%。本發(fā)明進一步特征在于所述超聲換能器采用從上部吊掛的方式安裝于兩個超聲破乳室之間，兩個超聲破乳室中間的超聲換能器設(shè)置方向相反，超聲換能器開口與超聲破乳室相對，兩個超聲換能器之間的距離為500 800mm，超聲換能器與相應(yīng)超聲破乳室之間的距離一般為300 800mm。超聲換能器的換能器端采用喇叭形開口，使超聲波發(fā)射的范圍控制在破乳室的通道中。本發(fā)明進一步特征在于所述超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器；換能器的發(fā)生軸線與油品主流動方向同軸。本發(fā)明進一步特征在于所述超聲波換能器的超聲波在破乳作業(yè)區(qū)的輻射時間為20min之內(nèi)，超聲波聲強I. 5 2. OW/cm2，工作頻率18KHz 36KHz。本發(fā)明進一步特征在于所述堰板高度與超聲破乳室上部齊平。
本發(fā)明進一步特征在于所述加熱器為蛇形管。本發(fā)明進一步特征在于所述支撐板為弓形扇面，高度為罐體高度的1/3。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于采用現(xiàn)有的超聲振動系統(tǒng)，電聲換能器為壓電陶瓷或磁致伸縮方式，超聲波沿破乳室軸線方向水平發(fā)射。在乳化液經(jīng)過破乳室通道21中后，實現(xiàn)了乳化液的短暫空間分離。破乳室是置于罐體中部的長方體。制作材料為聚四氟乙烯，環(huán)氧樹脂等材料。沿軸向水平方向穿孔，使乳化液可以通過。該破乳室具有三個功能第一，破乳室實現(xiàn)了乳化液的分流，在超聲波的作用下，一方面使得乳化液超聲波破乳更充分，另一方面每個空心管還起到了微型重力分離器的作用；第二，破乳室的水平通道總體上使超聲波的按照水平方向傳播，避免了超聲波在整個罐體內(nèi)的反射、折射，減輕了二次乳化；第三，破乳室的設(shè)計采取了兩段設(shè)置，兩段破乳室中間設(shè)置方向相反的超聲波換能器，即避免了兩個聲波的疊加和干涉，又使得破乳區(qū)集中在整個罐體中部，由于超聲波的衰減使得整個破乳區(qū)的出口超聲效果降低，避免了二次乳化。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式
并不限制本發(fā)明要求保護的范圍。 附圖及


圖I是本發(fā)明原油超聲波破乳脫水裝置軸向的剖視圖。 圖2是圖I中的A-A剖視圖。圖中所示標(biāo)記為I-罐體，2-進油口，3-原油分配管，4-封頭，5-第一超聲破乳室，6_第二超聲破乳室，7-第一超聲換能器，8-第二超聲換能器，9-出油口，10、11、12-出水口，13-堰板，14-分配沉降區(qū)，15-原油破乳作業(yè)區(qū)，16-油水分離混合區(qū)，17-分離水沉降區(qū)，18-加熱器，19-支撐板，21-破乳室通道。
具體實施例方式如圖I和圖2所示，圖I中所示罐體I為圓柱形臥式結(jié)構(gòu),罐體I內(nèi)設(shè)置有兩個超聲破乳室、兩個超聲換能器和三個出水口。原油超聲波破乳脫水裝置包括罐體I、封頭4、進油口 2和出油口 9，罐體I內(nèi)設(shè)置有原油分配管3、兩個超聲破乳室和兩個超聲換能器，進油口 2設(shè)置在罐體I左側(cè)的上端，出油口 9設(shè)置在罐體右側(cè)的上端，原油分配管3與進油口 2相連，原油分配管3下方設(shè)置有加熱器18，兩個超聲破乳室沿罐體I內(nèi)部從左向右設(shè)置，左邊為第一超聲破乳室5，右邊為第二超聲破乳室6，第一超聲破乳室5和第二超聲破乳室6的設(shè)置高度相同，第一超聲破乳室5和第二超聲破乳室6之間從左向右依次設(shè)置第一超聲換能器7和第二超聲換能器8，且兩個超聲換能器的高度與兩個超聲破乳室中心線相對應(yīng)，第一超聲換能器7和第二超聲換能器8的開口可以為喇叭形、方形或圓形，優(yōu)選喇叭形，第一超聲換能器7的開口正對第一超聲破乳室5，第二超聲換能器8的開口正對第二超聲破乳室6。所述進油口 2與第一超聲破乳室5之間設(shè)置出水口 10，第一超聲破乳室5和第二超聲破乳室6之間設(shè)置出水口 11，出油口 9與第二超聲破乳室6之間設(shè)置出水口 12。罐體I內(nèi)出油口 9和第二超聲破乳室6之間設(shè)置有堰板13，堰板13距離出油口200mm lm，優(yōu)選200mm 400mm，堰板13的高度與超聲破乳室上部齊平。
罐體I和封頭4之間可以采用法蘭連接固定。所述罐體I材質(zhì)推薦使用碳鋼結(jié)構(gòu)，罐體外層包有保溫層。所述第一個超聲破乳室5設(shè)置在罐體I長度的左1/3處,第二個超聲破乳室6設(shè)置在罐體I長度的右1/3處。所述第一超聲破乳室5和第二超聲破乳室6上的單個破乳室通道21截面為橢圓形，長軸(即高度方向)為短軸長度(即水平方向)的2倍，超聲破乳室的開孔率為30 40%。所述第一超聲換能器7和第二超聲換能器8均采用從上部吊掛的方式安裝于第一超聲破乳室5和第二超聲破乳室6之間，第一超聲換能器7和第二超聲換能器8之間的距離一般為500 800mm,第一超聲換能器7和第一超聲破乳室5之間的距離與第二超聲換能器8和第二超聲破乳室6之間的距離相同，一般為300 800mm。 罐體I內(nèi)從左向右可以分為四個區(qū)，即分配沉降區(qū)14、原油破乳作業(yè)區(qū)15、油水分離混合區(qū)16和分離水沉降區(qū)17，第一超聲破乳室5的左邊為分配沉降區(qū)14，第一超聲破乳室5和第二超聲破乳室6之間為原油破乳作業(yè)區(qū)15，第二超聲破乳室6與堰板13之間為油水分離混合區(qū)16，堰板13右邊為分離水沉降區(qū)17。如圖I所示，原料油從罐體I左上部的進油口 2進入，經(jīng)過原油分配管3進入罐內(nèi)，再經(jīng)加熱器18加熱至50 60°C，從左向右依次經(jīng)過分配沉降區(qū)14，原油破乳作業(yè)區(qū)15，油水分離混合區(qū)16，最終水從分離水沉降區(qū)17排出，經(jīng)脫水后的原料油從罐體I的右上部的出油口 9排出。第一超聲破乳室5和第二超聲破乳室6主要構(gòu)件使用的材料均為環(huán)氧樹脂，在真空下整體澆注成型。環(huán)氧樹脂破乳室是由多塊組件在罐內(nèi)拼裝完成的結(jié)構(gòu)。這種單個組件的規(guī)格一般為800mmX500mmX500mm(長X寬X高)。模塊組件之間用螺栓固定，拼裝完成后的模塊外側(cè)使用碳鋼外套固定在支撐板19的上部。支撐板19為弓形扇面，高度為罐體I垂直高度的1/3，支撐板19的圓弧邊和罐體I焊接在一起，其直邊和超聲破乳室的碳鋼外套焊接相連。第一超聲換能器7和第二超聲換能器8均為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器；換能器的發(fā)生軸線與油品主流動方向同軸。超聲波換能器產(chǎn)生的聲強、頻率等代表超聲波特性的運行參數(shù)，直接影響原油的破乳脫水效果。超聲波在破乳作業(yè)區(qū)的輻射時間應(yīng)控制在20min之內(nèi)，超聲波聲強I. 5 2. OW/cm2，工作頻率一般在低頻范圍內(nèi)選擇，即18KHz 36KHz范圍內(nèi)。油水混合區(qū)沉降時間不小于30min。罐體I下部的三個出水口 10、11和12可以通過開關(guān)閥的開度控制油水界位高度。加熱器18為蛇形管，盤繞在罐體I下部。
權(quán)利要求
1.一種超聲波破乳脫水裝置，包括罐體、封頭、進油口和出油口，其特征在于罐體內(nèi)設(shè)置有原油分配管和至少兩個超聲破乳室，相鄰兩個超聲破乳室中間設(shè)置有兩個與超聲破乳室中心線相對應(yīng)的超聲換能器，進油口設(shè)置在罐體一側(cè)的上端，出油口設(shè)置在罐體另一側(cè)的上端，原油分配管與進油口相連，原油分配管下方設(shè)置有加熱器，超聲破乳室沿罐體內(nèi)部從左向右設(shè)置，其設(shè)置高度相同，罐體底部設(shè)置至少三個出水口，罐體內(nèi)出油口一側(cè)設(shè)置有堰板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述罐體為圓柱形臥式罐體，罐體和封頭之間采用法蘭連接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述罐體內(nèi)設(shè)置有兩個超聲破乳室、三個出水口，進油口設(shè)置在罐體左側(cè)時，第一個出水口設(shè)置在進油口與最左邊超聲破乳室之間，第二個出水口設(shè)置在兩個超聲破乳室之間，第三個出水口設(shè)置在堰板右邊；進油口設(shè)置在罐體右側(cè)時，第一個出水口設(shè)置在進油口與最右邊超聲破乳室之間，第二個出水口設(shè)置在兩個超聲破乳室之間，第三個出水口設(shè)置在堰板左邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述罐體材質(zhì)為碳鋼結(jié)構(gòu)，罐體外層包有保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述最左邊超聲破乳室設(shè)置在罐體長度的左1/3處，最右邊超聲破乳室設(shè)置在罐體長度的右1/3處。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述進油口設(shè)置在罐體左側(cè)時，堰板設(shè)置在出油口和最右邊超聲破乳室之間；進油口設(shè)置在罐體右側(cè)時，堰板設(shè)置在出油口和最左邊超聲破乳室之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述堰板距離出油口200mm Im0
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述堰板距離出油口200mm 400mmo
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述超聲破乳室的破乳室單個孔通道截面為橢圓形，長軸為短軸長度的2倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述超聲破乳室的開孔率為30 40%。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述超聲換能器采用從上部吊掛的方式安裝于兩個超聲破乳室之間，兩個超聲破乳室中間的超聲換能器設(shè)置方向相反，超聲換能器開口與超聲破乳室相對，兩個超聲換能器之間的距離為500 800mm，超聲換能器與相應(yīng)超聲破乳室之間的距離為300 800mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述超聲換能器開口為喇叭形、方形或圓形。
13.根據(jù)權(quán)利要求I或12所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述超聲換能器開口為喇叭形。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器；換能器的發(fā)生軸線與油品主流動方向同軸。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述堰板高度與超聲破乳室上部齊平。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述加熱器為蛇形管。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波破乳脫水裝置，其特征在于所述超聲破乳室用支撐板固定在罐體上，支撐板為弓形扇面，高度為罐體高度的1/3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波破乳脫水裝置，包括罐體、進油口和出油口，罐體內(nèi)設(shè)置有原油分配管和至少兩個超聲破乳室，相鄰兩個超聲破乳室中間設(shè)置有兩個與超聲破乳室中心線相對應(yīng)的超聲換能器，進油口設(shè)置在罐體一側(cè)的上端，出油口設(shè)置在罐體另一側(cè)的上端，原油分配管與進油口相連，原油分配管下方設(shè)置有加熱器，超聲破乳室沿罐體內(nèi)部從左向右設(shè)置，其設(shè)置高度相同，罐體底部設(shè)置至少三個出水口，罐體內(nèi)于出油口一側(cè)設(shè)置有堰板。使用本發(fā)明可有針對性的對原油的乳化層進行破乳，使乳化層破乳更充分，提高破乳效率，減輕超聲波破乳后使油水二次乳化的副作用。
文檔編號B01D17/04GK102895804SQ20111021092
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者虎銳, 崔新安, 彭松梓, 李春賢, 申明周 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化洛陽工程有限公司