CN104277872B - 一种u形管原油超声预处理器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种U形管原油超声预处理器；外筒体（1）是一个U形管状体，U形管的两开口由法兰密封，在靠近U形管两个直管开口处，分别设置开口，即原油乳液进口（3）和原油乳液出口（8），U形管中央底端顶端设置取样口（9）；两套超声波发生组件分别装配在U形管的两个直管上，超声变幅杆（2）为圆柱状金属体，位于直管正中央，其末端与直管末端齐；传振杆（5）与超声变幅杆（2）一端相连，超声换能器及冷却水套（7）与传振杆（5）一端相连，超声电源及控制器（6）与超声换能器及冷却水套（7）由功率线相连，固定及密封法兰（4）将超声波发生组件固定在直管上；本处理器提高了原油脱盐脱金属效果，流程简单，作业方便且操作弹性大。

Description

一种U形管原油超声预处理器
技术领域
本发明涉及原油预处理设备及其使用方法，具体地说涉及一种原油脱盐脱金属预处理的U形管超声处理器及其使用方法。
背景技术
原油中除含有烃化合物外，还含有少量盐类及与烃物质结合的金属，这些物质的存在，对原油加工工艺及石油产品产生不利影响。在炼厂，通过原油注水，使原油与水经过静态混合器和混合阀进行混合作用，洗出原油中的盐，再经过电脱盐工艺使油水分离，得到脱盐后的原油。而原油脱金属的过程，一般是将各类脱金属剂加入到洗盐的注水中，脱金属与电脱盐工艺同步进行。原油脱盐脱金属过程，涉及两个核心的环节，即油水混合和油水分离，良好的油水混合作用是原油脱盐脱金属的基础，而油水能够迅速分离，达到炼厂原油加工规定的质量要求，是工艺是否可行的关键。
已有的工业实践和相关的文献专利表明，一方面，超声可以强化油水混合，加强油水乳化和传质，另一方面，情况则相反，超声也可以对原油乳液破乳，促进油水分离，这两方面的作用取决于在特定情况下，采用不同的超声作用条件，优化超声作用参数，使超声作用向各自有利的方向发展。
前已述及，原油的脱盐脱金属过程是一个动态连续过程，混合与分离在同一流程的不同工序同步进行，混合在前，分离在后，混合与分离都至关重要。现有的有关超声乳化与破乳的设备，是分开进行的，要么是乳化设备，要么是分离设备，而在同一流程将超声乳化和超声破乳结合为一体，解决实现需求的超声原油脱盐脱金属混合与分离预处理设备是没有的。
发明内容
本发明的目的是提供一种U形管原油超声预处理器及其使用方法，利用该设备，能够实现对原油脱盐脱金属的油水混合与分离同步作用，提高原油脱盐脱金属效率。
U形管原油超声预处理器，采用金属材料制作，由外筒体及保温套，原油乳液进口，原油乳液出口，取样口，两套超声波发生组件组成。
外筒体是一个U形管状体，U形管的两开口由法兰密封，在靠近U形管两个直管开口处，分别设置原油乳液进口和原油乳液出口，U形管中央底端（顶端）设置取样口。外筒体外覆盖保温套，对外筒体内物料保温。
两套超声波发生组件分别装配在U形管的两个直管上，均包括超声变辐杆，固定及密封法兰，传振杆，超声换能器及冷却水套，超声电源及控制器。超声变幅杆为圆柱状金属体，位于直管正中央，其末端与直管末端齐，在工作状态下，变幅杆向周围辐射超声振动能量。传振杆与超声变幅杆一端相连，超声换能器及冷却水套与传振杆一端相连，超声电源及控制器与超声换能器及冷却水套由功率线相连，固定及密封法兰将超声波发生组件固定在直管上。
超声电源的输入电为常用220V或380V交流电源。超声换能器为高效磁致伸缩式换能器，其作用是将电能转换成超声振动能量，在工作状态下，冷却水移走换能器产生的热量，超声电源内含高频振动信号源，磁化电源，匹配系统，控制系统等，超声换能器通过传振杆将超声能量传递至超声变幅杆。
U形管原油超声预处理器的工作原理是，U形管的两个直管上各自安装有超声波发生组件，按物料走向其中一个设计成强化油水混合的乳化超声器，另一个促进油水乳液破乳的破乳超声器，注水的原油从原油乳液进口进入，首先流经乳化超声器的直管段，通过调节控制超声条件，强化乳化传质作用，乳化的物料通过U形管弯管段进入破乳超声器的直管段，通过调节控制超声条件，使乳液的液滴聚结长大，促进乳液的破乳分离，其物料由原油乳液出口流出，进入原油脱水深度分离工序。
U形管原油超声预处理器使用方法是，通过调节两套超声波发生组件各自的超声条件，分别进行超声乳化和超声破乳的方向控制。超声条件的调节控制包括连续超声或脉冲超声方式的选择、超声频率、功率调节，以及在脉冲超声方式下对超声波周期和脉宽的调节,一般超声波周期和脉宽分别控制在15ms～85ms和2ms～15ms的范围。超声频率控制在20～60KHz。根据加工量和加工工艺要求，设计制作超声电源，其输出功率能在一定范围内实现优化调节。乳化和破乳是工艺上两个相反的方向，对于特定的原油物料，超声的乳化作用条件和破乳作用条件均有一个探索优化的过程。超声的乳化作用效果可以由取样口取样，对样品进行油水分离，测定油样的盐含量金属含量来评价；超声的破乳作用效果可以通过对后接电脱盐分离得到的原油检测水份含量，电脱盐分离得到的水相检测水中含油量来评价。
本发明提出的脱金属剂是目前已知的脱金属剂，如乙酸，氨基磺酸，EDTA，及磷酸盐、柠檬酸盐等。其加入量一般是原油中金属总摩尔数的1～5倍。
原油在U形管原油超声预处理器中的温度视原油粘度而定，在常温～150℃之间，一般原油粘度越大，则温度相应提高。原油在U形管原油超声预处理器中的停留时间根据油剂混合与分离效果综合而定，一般在15秒～300秒之间。
采用本发明提出的U形管原油超声预处理器及其使用方法对原油进行预处理，能够提高原油脱盐脱金属效果，流程简单，作业方便且操作弹性大。
本发明适用于炼厂原油电脱盐前原油脱金属脱盐预处理，有良好的应用前景。
附图说明
图1为一种U形管原油超声预处理器结构示意图，
其中1-外筒体及保温套，2-超声变辐杆3-原油乳液进口，4-固定及密封法兰，5-传振杆，6-超声电源及控制器，7-超声换能器及冷却水套，8-原油乳液出口，9-取样口。
具体实施方式
下面以实施例对本发明予以进一步说明。
如附图1如示，U形管原油超声预处理器，采用金属材料制作，由外筒体及保温套1，原油乳液进口3，原油乳液出口8，取样口9，两套超声波发生组件组成。
外筒体及保温套1是一个U形管状体，U形管的两开口由法兰密封，在靠近U形管两个直管开口处，分别设置开口，即原油乳液进口3和原油乳液出口8，U形管中央底端（顶端）设置取样口9。外筒体外覆盖保温套，对外筒体内物料保温。
两套超声波发生组件分别装配在U形管的两个直管上，匀包括超声变辐杆2，固定及密封法兰4，传振杆5，超声换能器及冷却水套7，超声电源及控制器6。超声变幅杆2为圆柱状金属体，位于直管正中央，其末端与直管末端齐，在工作状态下，变幅杆向周围辐射超声振动能量。传振杆5与超声变幅杆2一端相连，超声换能器及冷却水套7与传振杆5一端相连，超声电源及控制器6与超声换能器及冷却水套7由功率线相连，固定及密封法兰4将超声波发生组件固定在直管上。
下面的实施例对U形管原油超声预处理器的使用方法举例说明
实施例1：
本实施例采用的U形管原油超声预处理器由中国石油克拉玛依石化公司研制开发，其前接原油静态混合器，后接1立方试验用原油电脱盐罐，乳化超声器工作频率60KHz，破乳超声器工作频率21KHz，去除超声变辐杆后的U形管有效容积22升，试验用油为克拉玛依石化公司Ⅱ套蒸馏加工原油,其钙、铁含量分别是9.1ug/g、5.0ug/g,盐含量为17mgNaCl/L。按注水5%，柠檬酸铵加入量为钙、铁总摩尔数的2倍,在60℃下,通入试验油在U形管原油超声预处理器中的停留时间25秒，乳化超声器采用连续超声工作方式，超声功率200W，破乳超声器采用脉冲超声作用方式，超声功率90W，超声作用周期75ms，脉宽为9m，由原油电脱盐罐顶部取原油进行水份、金属、盐含量分析，原油电脱盐罐底部取水样进行水中含油量分析，试验结果及与空白试验的对照见表1。
表1
实施例2：
本实施例采用的U形管原油超声预处理器由中国石油克拉玛依石化公司研制开发，其前接原油静态混合器，后接1立方试验用原油电脱盐罐，乳化超声器工作频率60KHz，破乳超声器工作频率35KHz，去除超声变辐杆后的U形管有效容积40升，试验用油为克拉玛依石化公司Ⅱ套焦化装置加工原油,其钙、铁含量分别是240.6ug/g、21.7ug/g,盐含量为3.9mgNaCl/L。按注水6%，氨基磺酸加入量达钙、铁、镁总摩尔数的3倍,在130℃下,通入试验油在U形管原油超声预处理器中的停留时间50秒，乳化超声器采用连续超声工作方式，超声功率280W，破乳超声器采用脉冲超声作用方式，超声功率90W，超声作用周期80ms，脉宽为9m，由原油电脱盐罐顶部取原油进行水份、金属、盐含量分析，原油电脱盐罐底部取水样进行水中含油量分析，试验结果及与空白试验的对照见表2。
表2

Claims (3)

1.一种U形管原油超声预处理器，其特征在于：采用金属材料制作，由外筒体及保温套(1)、原油乳液进口(3)、原油乳液出口(8)、取样口(9)、两套超声波发生组件组成；其中，所述外筒体及保温套(1)为U形管，U形管的两个直管上各自安装有超声波发生组件，按物料走向设计成一个强化油水混合的乳化超声器，和一个促进油水乳液破乳的破乳超声器，通过调节控制超声条件，强化乳化传质作用或破乳作用，乳化超声在前，破乳超声在后。
2.根据权利要求1所述的一种U形管原油超声预处理器，其特征在于，U形管的两开口由法兰密封，在靠近U形管两个直管开口处，分别设置有开口，即原油乳液进口(3)和原油乳液出口(8)，U形管中央底端的顶端设置有取样口(9)。
3.根据权利要求1所述的一种U形管原油超声预处理器，其特征在于，所述的两套超声波发生组件分别装配在U形管的两个直管上，均包括超声变辐杆(2)、固定及密封法兰(4)、传振杆(5)、超声换能器及冷却水套(7)和超声电源及控制器(6)，超声变幅杆(2)为圆柱状金属体，位于直管正中央，其末端与直管末端齐，在工作状态下，变幅杆向周围辐射超声振动能量；传振杆(5)与超声变幅杆(2)的一端相连，超声换能器及冷却水套(7)与传振杆(5)的一端相连，超声电源及控制器(6)与超声换能器及冷却水套(7)由功率线相连，固定及密封法兰(4)将超声波发生组件固定在直管上。
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