CN102051201A

CN102051201A - 一种超声波使油水乳化物破乳的方法和装置

Info

Publication number: CN102051201A
Application number: CN2009101806692A
Authority: CN
Inventors: 张红宇; 苟社全; 达建文; 许金山; 常文之; 何宗华; 崔云梓
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-05-11

Abstract

本发明一种超声波使油水乳化物破乳的方法，是在原料储罐或沉降罐内在重力沉降方向上设置一个或多个超声波发生器，超声波发生器的作用方向在同一条竖直线上只有一个。作为实施该方法的一种合理的破乳装置，包括原料储罐或沉降罐，在原料储罐或沉降罐的底部或/和顶部安装一个或多个超声波发生器。根据结构大小和超声辐射区域进行合理分布，做到全面覆盖，减少重叠。超声波发生器与超声波分布器连接，一个分布器内部设置一个超声波发生器。本发明由于超声波的作用方向为竖直方向，与重力沉降方向一致，因而在油水沉降方向上增加了一个推动力，加快了油水沉降速度。超声波能量分布均匀、破乳效果良好、操作简单、设备运行维护方便、运行成本低。

Description

一种超声波使油水乳化物破乳的方法和装置

技术领域

本发明涉及的是一种油田、炼油企业的原油(或污油)预处理的方法及装置，属于油水乳化物破乳的技术领域，可广泛应用于石油开采、炼制。

背景技术

近年来，随着石油资源逐渐减少和人们对石油产品需求的不断增加，促使油田企业采取各种增油措施，三次采油技术的广泛应用，动用了过去难以开采的储量，而这些原油储量的开采，必然导致原油性质变差。特别是聚合物驱、多元复合驱、表面活性驱的大量应用，导致重质化劣质化的原油乳化加剧，乳化结构稳定，采用传统的热化学手段很难有效快速的达到油水分离的目的。

大庆、胜利、辽河油田基本处于三采期，其采出液乳化严重，很难破乳。胜利炼油厂1#常减压装置加工胜利高硫高酸原油，由于该原油性质极差，且原油中残留了较多的三采助剂，导致破乳困难，电脱盐难以达标。同时，该原油乳化严重，致使电脱盐切水含油居高不下，每年产生几万吨此类高含水污油，由于该污油无法进行正常处理加工，严重影响了企业的正常生产。目前，加工该类原油的炼厂，都普遍存在电脱盐超标和污油难处理的问题。

原油中的水、表面活性剂、三采助剂，在机械作用下，形成了W/O、O/W、W/O/W、O/W/O等多种形式稳定乳化结构，进行油水分离的关键是怎样使油水乳化物结构改变而破乳。目前国内外的原油破乳脱水的方法主要有：加热法、电场法、化学法、微波法、过滤法、离心法、超声波法、磁辐射法、生物法、以及它们的复合作用等。超声波是近年来发展迅速的物理破乳手段方法，具有投资小、运行成本低、性能可靠、寿命长等特点。

CN200610048082.2发明专利涉及的是一种声热化学沉降原油水分离工艺。该发明主要特征：在沉降罐中设置了数个中心夹角为45°的柱式超声波发生器，发生器在罐内呈伞状分布。由于超声波传播具有方向性，超声波在罐内主要以多束柱状分布，声强集中在探头延伸方向上，罐内其它区域其作用声强远远低于探头延伸方向，造成声强分布极不均匀，无法达到理想的油水分离目的。

CN200510094267.2涉及的是一种炼厂污油脱水或油田原油脱水工艺，油水乳化物经驻波或行波的超声波处理装置后，再去沉降罐内进行油水分离。该工艺采用在线处理技术，油水乳化物在驻波或行波场中，超声波作用时间极短，不能有效的发挥超声波强化破乳的作用。

CN2669953Y专利是在进电脱盐罐前安装一个超声波作用区，采用顺流和逆流的方式，超声波探头安装在作用区管道的两端，与流体流动方向一致。主要缺点和局限性在于：超声波作用时间极短，效果不明显，而且必须具有电脱盐装置配套使用，应用范围较窄。

JP2290266、RU2268284、US5885424等专利技术，其工艺流程主要是将超声波发生器安装在输油管线或管道上的一个作用区内，都属于在线短时间的超声波作用，不能发挥超声波最大的破乳效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷或应用领域限制而提供一种针对炼厂和油田原油或污油利用超声波使油水乳化物破乳的方法和装置。

本发明一种超声波使油水乳化物破乳的方法，其特征在于在原料储罐或沉降罐内在油水乳化物重力沉降方向上设置一个或多个超声波发生器，超声波发生器的作用方向在同一条竖直线上只有一个。

其中优选的技术方案为：

所述超声波发生器与超声波分布器连接，一个分布器内部设置一个超声波发生器。超声波发生器与超声波分布器可通过法兰进行连接。

在原料储罐或沉降罐的底部或/和顶部安装超声波分布器，超声波分布器在水平方向上相互之间保持1～5米的距离。

所述超声波发生器为喇叭口型或柱型，超声波分布器外形为曲面结构。

超声波作用频率为20kHz～100kHz，作用声强为0～100W/cm²，操作温度为室温～150℃。

超声波作用方式可以为连续方式，也可以为间歇方式，连续方式原料在沉降罐的停留时间在1min～24h，间歇方式，原料在沉降罐的停留时间在1h～7d。

所述原料为油田、炼油企业的原油或污油。

所述沉降罐的结构方式同公知结构方式，下部设置有进油口，上部设置有出油口，底部设置有放净口，侧面设置有采样口。

本发明在原油(或污油)储罐(或沉降罐)的顶部或底部，安装一个或多个超声波分布器(超声波发生器)，根据结构大小和超声辐射区域进行合理分布，做到全面覆盖，减少重叠。根据储罐(或沉降罐)的大小和结构而定，分布器之间可以不在一个水平线上。如果在沉降罐的上下部都安装超声波分布器，分布器不能在同一条竖直线上。分布器内部设置一个超声波发生器，通过分布器，将超声波进行二次分布，使声能分布更加均匀，避免局部声强过大、局部不足的现象发生。设置的超声波发生器始终处于竖直方向，与油水重力沉降方向保持一致，在油水沉降方向上增加了推动力，增加了油水的分离速度，使原油(或污油)在热沉降和超声波双重作用下，达到油水分离。

所述的超声波发生器按照公知技术结构方式包括换能器、发生器、控制柜等，换能器是磁致伸缩或压电陶瓷换能器；超声波发生器为喇叭口型或柱型。

与现有的技术相比，本发明的特点在于超声波破乳设备结构简单，应用范围广泛，只需在储罐(或沉降罐)的内部安装若干超声波分布器，由于安装的分布器在水平方向上没有重叠，避免了超声波的互相干扰和叠加而引起再次乳化的可能。同时，超声波的作用方向为竖直方向，与重力沉降方向一致，因而在油水沉降方向上增加了一个推动力，加快了油水沉降速度。该技术超声波能量分布均匀、破乳效果良好、操作简单、设备运行维护方便、运行成本低、不会产生由于添加化学破乳剂而引起的水处理问题。该技术的实施，可以在原有的沉降罐上进行改造，也可在原有沉降罐前设计一个小型的罐式超声波破乳设备，基本不改变原来的工艺流程。本发明与热沉降联合作用破乳效果更好。

采用超声波罐式破乳技术，能使难破乳的重质原油、老化污油、高含水原油等达到破乳的目的，脱后原油(或污油)含水＜1.5％。

附图说明

图1为本发明破乳装置结构示意图；

图2为喇叭口超声波发生器的结构示意图；

图3为超声波发生器与超声波分布器的连接结构示意图。

图中：1、泵，2、沉降罐，3、超声波分布器，4、超声波发生器，5、出油线，6、采样口，7、采样口，8、采样口，9、放净口，10、法兰11、超声波发生器喇叭口

具体实施方式

如图1所示，原油(或污油)沉降罐2(或储罐)的顶部(或/底部)，安装一个或多个超声波分布器3，超声波分布器通过法兰10与超声波发生器4连接(图3所示)。当设置多个超声波分布器时，超声波分布器在水平方向上相互之间保持1～5米的距离。如果在沉降罐的顶部和底部都安装超声波分布器，分布器不能在同一条竖直线上。

乳化原油或污油用泵1经输油线进入沉降罐2，将沉降罐充满，要求漫过超声波分布器3，然后将温度升至所需温度，一般为40～90℃，启动超声波发生器4，开始脱水试验。定时从采样口6、7、8采样，分析原油(或污油)中的水含量，达到指标要求时，停止试验，将水从放净口9放出，脱水后的原油(或污油)从放油口5放出，外输或送加工。

超声波通过超声波分布器3分布，作用于沉降罐内的原油或污油，使其中的油水乳化结构发生碰撞，水滴产生凝结，当水滴增长到一定程度后，在重力作用下，开始沉降，达到了破乳脱水的目的。其中，加热的作用在于，降低原油或污油的粘度，同时增加了分子的热运动，有利于水滴的碰撞凝结沉降。

图2所示的超声波发生器为喇叭口型，发射面为圆形。

超声波分布器，外形为图3所示的曲面结构，分布器材质为金属。

实施例1：

试验原料为某炼油厂原油和污油的混合物，采用了图1所示的工艺流程，进行了单独热沉降的脱水方式和超声波——热沉降联合作用方式的对比试验，试验数据见表1。沉降的脱水方式：不开启超声波，脱水温度为50℃，每间隔4小时，进行采样分析。超声波——热沉降联合作用方式：在罐的顶部设计了一个超声波分布器，采用了连续式的超声波作用，超声波发生器为磁致伸缩发生器，频率为20kHz，声强为5W/cm²，脱水温度为50℃，每间隔4小时，进行采样分析。

表1单独热沉降的脱水方式和超声波——热沉降联合作用方式的对比试验温度(℃)沉降时间(h)热沉降脱后含水(％)超声热沉降脱后含水(％)

比较单纯采用加热沉降方法与超声波——热沉降联合方法数据，可以看出，在相同的50℃温度下，本发明的方法及装置应用于罐式原油或污油的破乳，可以加快原油脱水的速度。同时，较高的脱水率，能使原油中的含盐量进一步降低。

实施例2：

试验原料、工艺流程、超声波作用方式、频率、声强、采样间隔时间同实施例1，本次对比试验的脱水温度为60℃，试验数据见表2。

比较单纯采用加热沉降方法与超声波——热沉降联合方法数据，可以看出，同一沉降时间，有超声波作用脱后含水明显优于无超声波作用。

Claims

1.一种超声波使油水乳化物破乳的方法，其特征在于在原料储罐或沉降罐内在油水乳化物重力沉降方向上设置一个或多个超声波发生器，超声波发生器的作用方向在同一条竖直线上只有一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述超声波发生器与超声波分布器连接，一个分布器内部设置一个超声波发生器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在原料储罐或沉降罐的底部或/和顶部安装超声波分布器，超声波分布器在水平方向上相互之间保持1～5米的距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于超声波作用频率为20kHz～100kHz，作用声强为0～100W/cm²，操作温度为室温～150℃。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于超声波作用方式为连续方式或间歇方式，连续方式原料在沉降罐的停留时间在1min～24h，间歇方式，原料在沉降罐的停留时间在1h～7d。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述原料为原油或污油。

7.一种使用权利要求1所述超声波使油水乳化物破乳的方法的装置，其特征在于包括原料储罐或沉降罐，在原料储罐或沉降罐的底部或/和顶部安装一个或多个超声波发生器，超声波发生器的作用方向为重力沉降方向而且多个超声波发生器的作用方向在同一条竖直线上只有一个。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述超声波发生器与超声波分布器连接，一个分布器内部设置一个超声波发生器。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述超声波分布器在水平方向上相互之间保持1～5米的距离。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述超声波发生器为喇叭口型或柱型，超声波分布器外形为曲面结构。