CN108144467A - 一种筛板旋转式的乳化装置及其乳化方法 - Google Patents

一种筛板旋转式的乳化装置及其乳化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及原油/水乳化加工设备技术领域，尤其涉及一种筛板旋转式的乳化装置及其乳化方法。筛板旋转式的乳化装置包括混料筒和驱动电机；混料筒内枢接有转轴；驱动电机驱动连接转轴；转轴上连接有筛板；筛板上开设有多个剪切孔。乳化方法包括：在油罐内注入原油，在水罐内注入水；选择筛板的孔径和筛板的数量，将筛板连接于转轴，并将转轴连接于混料筒内；开启第一泵和第二泵，调节第一压力控制阀和第二压力控制阀；开启驱动电机，设置驱动电机的转速；油和水的混合液经所述筛板的搅拌，从出液口排出。本发明提供一种筛板旋转式的乳化装置及其乳化方法，以解决现有技术中存在的乳化装置无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程的技术问题。

Description

一种筛板旋转式的乳化装置及其乳化方法
技术领域
本发明涉及原油/水乳化加工设备技术领域，尤其是涉及一种筛板旋转式的乳化装置及其乳化方法。
背景技术
乳化液是由一种或几种液体以小液滴的形式分散于另一种与其互不相溶(或微量互溶)的液体中形成的多相分散体系。原油在开采过程中具备了形成油水乳化液的条件，油水混合液经过喷油嘴及集输管道后极易形成油水乳化液。常规油田的乳化液一般是一种水珠分散于油相中的油包水类型(W/O)，随着化学驱油技术的应用，驱油剂的协同作用还会导致多重油水乳化液(O/W/O或W/O/W)的形成。
除了单独针对开展乳化液的性质研究外，为了研发油田地面破乳净化处理技术、设计乳化液破乳失稳的相关配套设施与操作工艺，根据乳化行为的实际发生过程制备原油/水乳化液，一直以来是试验和工程开展的基本前提，也是直接影响对乳化特性评估及原油破乳脱水技术参数可靠确定的关键。作为一项重点和难点工作，关于原油/水乳化液的制备方法及其装置一直很受重视，并形成了“除了内外相组成特性及油水界面性质等内部因素外，外部剪切作用对油水乳化液体系的热力学及动力学稳定性具有重要影响”的共性认识，然而，传统乳化装置仍然无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程，因而无法制备出性能相似的模拟乳化液。
因此，本申请针对上述问题提供一种筛板旋转式的乳化装置及其乳化方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种筛板旋转式的乳化装置，以解决现有技术中存在的乳化装置无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程，因而无法制备出性能相似的模拟乳化液的技术问题。
本发明的目的还在于提供一种乳化方法，以进一步解决现有技术中存在的乳化装置无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程，因而无法制备出性能相似的模拟乳化液的技术问题。
基于上述第一目的，本发明提供一种筛板旋转式的乳化装置，包括混料筒和驱动电机；
所述混料筒内设置有转轴，且所述转轴与所述混料筒枢接，所述转轴的轴线方向与混料筒的轴线方向平行；
所述驱动电机驱动连接所述转轴；
所述转轴上连接有一个或者多个筛板，且当所述筛板有多个时，多个所述筛板沿所述转轴的轴线方向间隔设置；
沿所述转轴的轴线方向，所述筛板上贯穿开设有多个剪切孔；
沿所述混料筒的轴线方向，所述混料筒包括相对应的第一侧和第二侧，所述第一侧开设有进水口和进油口。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述筛板为圆形板，且所述圆形板的轴线方向与所述转轴的轴线方向重合；
所述转轴的轴线方向与所述混料筒的轴线方向重合；
所述筛板与所述混料筒的侧壁间隙配合，且所述筛板的周壁和所述混料筒的侧壁之间间隙为0.5mm-1.5mm。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述剪切孔为圆孔，且所述剪切孔的孔径范围为0.1mm-5mm。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述的筛板旋转式的乳化装置，还包括水罐、油罐、第一泵和第二泵；
所述进水口与所述水罐连通，所述进油口与所述油罐连通；
所述第一泵与所述水罐连接，所述第二泵与所述油罐连接。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述混料筒为卧式结构；
所述进水口位于所述进油口之上。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述的筛板旋转式的乳化装置，还包括第一压力表和第二压力表；
所述第一压力表设置于所述水罐和所述进水口之间，且所述第一压力表和所述进水口之间设置有第一压力控制阀；
所述第二压力表设置于所述油罐和所述进油口之间，且所述第二压力表和所述进油口之间设置有第二压力控制阀。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述的筛板旋转式的乳化装置，还包括恒温烘箱；
所述混料筒设置于所述恒温烘箱内。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述驱动电机为无极调速电机。
在上述任一技术方案中，进一步地，本发明所述混料筒还开设有出液口，且所述出液口设置于所述混料筒的第二侧；
还包括第一阀门、第二阀门和第三阀门；
所述第一阀门设置于所述进水口；
所述第二阀门设置于所述进油口；
所述第三阀门设置于所述出液口。
基于上述第二目的，本发明提供一种乳化方法，利用所述的筛板旋转式的乳化装置进行乳化，包括：
步骤001：在油罐内注入原油，在水罐内注入水；
步骤002：选择筛板的孔径和筛板的数量，将筛板连接于转轴上，并将转轴连接于混料筒内；
步骤003：开启第一泵和第二泵，调节第一压力控制阀和第二压力控制阀，将油和水按照预定速率注入混料筒；开启驱动电机，并设置所述驱动电机的转速；
步骤004：油和水的混合液经所述筛板的搅拌，从出液口排出。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
使用时，通过进水口向混料筒内注入水，通过进油口向混料筒内注入油，驱动电机驱动转轴转动，从而转轴带动筛板转动，筛板转动，因而剪切孔转动，剪切孔转动过程中对混料筒中的油和水进行混合搅拌以及机械剪切，从而形成油水乳化液。其中，通过筛板上设置剪切孔，且筛板旋转，来模拟地层中孔道对油水混合液的剪切作用；通过控制驱动电机的转速，来改变筛板的转速，从而改变对油水混合液的剪切速率和剪切应力；筛板上开设剪切孔，通过控制剪切孔的孔径，从而改变对混料筒中油水混合液的剪切作用面积，以控制油水乳化液中分散相的粒径；通过控制筛板的数量，从而改变对混料筒中油水混合液的剪切次数和距离；具体而言，由于第一侧开设有进水口和进油口，也即进水口和进油口均开设于混料筒的同一侧，油水混合液从混料筒沿轴线方向的一侧进入混料筒，随着转轴带动筛板转动，油水混合液通过剪切孔，沿转轴的轴线方向向混料筒另一侧移动，因而筛板的数量决定了对混料筒中油水混合液的剪切次数和距离。
综上所述，传统的乳化装置在乳化过程中只考虑了剪切速率、剪切应力的影响因素，忽略了剪切做功还与剪切作用面积、剪切次数和距离有关，因而传统乳化装置无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程。本实施例提供的筛板旋转式的乳化装置综合考虑了对油水混合液的剪切速率、剪切应力、剪切作用面积、剪切次数和距离的因素，最大限度的模拟地层中油水乳化液的形成过程，从而制备出与地层中形成的油水乳化液性能接近的乳状液。
本发明提供的乳化方法，利用所述的筛板旋转式的乳化装置进行乳化，进一步解决了现有技术中存在的乳化装置无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程，因而无法制备出性能相似的模拟乳化液的技术问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的筛板旋转式的乳化装置的第一结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的筛板旋转式的乳化装置的第二结构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的筛板旋转式的乳化装置的第三结构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的筛板旋转式的乳化装置的筛板的结构示意图。
图标：1-混料筒；2-驱动电机；3-转轴；4-筛板；41-剪切孔；51-水罐；52-油罐；61-第一泵；62-第二泵；71-第一压力表；72-第二压力表；81-第一压力控制阀；82-第二压力控制阀；91-第一阀门；92-第二阀门；93-第三阀门。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参见图1-图4所示，本实施例提供一种筛板旋转式的乳化装置，包括混料筒1和驱动电机2；
所述混料筒1内设置有转轴3，且所述转轴3与所述混料筒1枢接，所述转轴3的轴线方向与混料筒1的轴线方向平行；
所述驱动电机2驱动连接所述转轴3；
所述转轴3上连接有一个或者多个筛板4，且当所述筛板4有多个时，多个所述筛板4沿所述转轴3的轴线方向间隔设置；
参见图4所示，沿所述转轴3的轴线方向，所述筛板4上贯穿开设有多个剪切孔41；
沿所述混料筒1的轴线方向，所述混料筒1包括相对应的第一侧和第二侧，所述第一侧开设有进水口和进油口。
筛板的数量为一个或者多个，例如为一个、两个、三个、四个或者五个等。
可选地，转轴通过法兰盘与混料筒连接。
优选地，法兰盘和转轴之间、法兰盘和混料筒之间通过可拆卸式硬质硅橡胶密封，保证搅拌剪切过程的稳定性。
优选地，多个剪切孔在筛板上均匀设置。
使用时，通过进水口向混料筒内注入水，通过进油口向混料筒内注入油，驱动电机驱动转轴转动，从而转轴带动筛板转动，筛板转动，因而剪切孔转动，剪切孔转动过程中对混料筒中的油和水进行混合搅拌以及机械剪切，从而形成油水乳化液。
其中，通过筛板上设置剪切孔，且筛板旋转，来模拟地层中孔道对油水混合液的剪切作用；通过控制驱动电机的转速，来改变筛板的转速，从而改变对油水混合液的剪切速率和剪切应力；筛板上开设剪切孔，通过控制剪切孔的孔径，从而改变对混料筒中油水混合液的剪切作用面积，以控制油水乳化液中分散相的粒径；通过控制筛板的数量，从而改变对混料筒中油水混合液的剪切次数和距离；具体而言，由于第一侧开设有进水口和进油口，也即进水口和进油口均开设于混料筒的同一侧，油水混合液从混料筒沿轴线方向的一侧进入混料筒，随着转轴带动筛板转动，油水混合液通过剪切孔，沿转轴的轴线方向向混料筒另一侧移动，因而筛板的数量决定了对混料筒中油水混合液的剪切次数和距离。
综上所述，传统的乳化装置在乳化过程中只考虑了剪切速率、剪切应力的影响因素，忽略了剪切做功还与剪切作用面积、剪切次数和距离有关，因而传统乳化装置无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程。本实施例提供的乳化装置综合考虑了对油水混合液的剪切速率、剪切应力、剪切作用面积、剪切次数和距离的因素，最大限度的模拟地层中油水乳化液的形成过程，从而制备出与地层中形成的油水乳化液性能接近的乳状液。且原理明确、乳化装置结构简单、操作维护方便，有效的解决了原油乳状液制备过程中无法模拟地层乳化液的难题，保障相关试验和工程中原油/水乳化液性质的可靠表征及破乳工艺技术的多元化发展与应用，并且在制备模拟乳化液的过程中，很好地对地层中形成的乳化液进行模拟。因此，实现了模拟水驱油过程中形成油水乳化液的过程，对于可靠表征原油/水乳化液的性质，以及促进原油破乳脱水工艺技术的发展与应用均具有重要意义。
优选地，参见图4和图1所示，所述筛板4为圆形板，且所述圆形板的轴线方向与所述转轴的轴线方向重合；
所述转轴3的轴线方向与所述混料筒1的轴线方向重合；
所述筛板与所述混料筒的侧壁间隙配合，且所述筛板的周壁和所述混料筒的侧壁之间间隙为0.5mm-1.5mm。
可选地，所述筛板的周壁和所述混料筒的侧壁之间间隙为0.5mm、0.7mm、0.9mm、1.1mm、1.3mm或者1.5mm等。
所述筛板与所述混料筒的侧壁间隙配合，以保证筛板顺利转动。
优选地，参见图4所示，所述剪切孔为圆孔，且所述剪切孔的孔径范围为0.1mm-5mm。
由于地层孔道为圆孔，因而将剪切孔设置为圆孔，以更真实的模拟地层中形成乳化液的过程，制备出性能相似的模拟乳化液。
所述剪切孔的孔径为0.1mm-5mm，具体而言，剪切孔的孔径为0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm或者5mm等，可以根据实际需要选择孔径。
优选地，本实施例所述的筛板旋转式的乳化装置，还包括水罐51、油罐52、第一泵61和第二泵62；
所述进水口与所述水罐51连通，所述进油口与所述油罐52连通；
所述第一泵61与所述水罐51连接，所述第二泵62与所述油罐52连接。
开启第一泵，第一泵将水罐内水通过进水口抽至混料筒；开启第二泵，第二泵将油罐内油通过进油口抽至混料筒。
优选地，第一泵和第二泵为恒流泵。能够分别控制油和水的进液速度，来控制混料筒内的油水比例。
优选地，参见图2所示，所述混料筒1为卧式结构；
所述进水口位于所述进油口之上。
所述混料筒为卧式结构，即混料筒的轴线方向水平。
进水口位于进油口之上，也即从上侧进水，从下侧进油，油的密度比水小，所以有向上漂的趋势，油向上漂的过程中，实现了油和水的初步混合，使得乳化更充分。
优选地，参见图3所示，本实施例所述的筛板旋转式的乳化装置，还包括第一压力表71和第二压力表72；
所述第一压力表71设置于所述水罐和所述进水口之间，且所述第一压力表和所述进水口之间设置有第一压力控制阀81；
所述第二压力表72设置于所述油罐和所述进油口之间，且所述第二压力表和所述进油口之间设置有第二压力控制阀82。
第一压力表用于监测从水罐到混料筒之间的压差，第一压力控制阀用于防止水罐到混料筒之间压力过高；第二压力表用于监测从油罐到混料筒之间的压差，第二压力控制阀用于防止水罐到混料筒之间压力过高。
优选地，本实施例所述的筛板旋转式的乳化装置，还包括恒温烘箱；
所述混料筒设置于所述恒温烘箱内(图中未显示)。
恒温烘箱的温度可调，使得乳化保持在恒温的状态。
优选地，所述驱动电机为无极调速电机。
实现了筛板转速的连续调整，以实现筛板对油水混合液的剪切速率、剪切应力的连续可调。
优选地，驱动电机通过防震联轴器驱动连接转轴。
优选地，参见图2所示，所述混料筒还开设有出液口，且所述出液口设置于所述混料筒的第二侧；
还包括第一阀门91、第二阀门92和第三阀门93；
所述第一阀门设置于所述进水口；
所述第二阀门设置于所述进油口；
所述第三阀门设置于所述出液口。
出液口设置于所述混料筒的第二侧，以令油水混合液沿转轴的轴线方向通过筛板剪切之后才从出液口排出，以保证对油水混合液充分混合搅拌。
实施例二
实施例二提供了一种乳化方法，所述乳化方法利用实施例一所述的筛板旋转式的乳化装置，实施例一所公开的筛板旋转式的乳化装置的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的筛板旋转式的乳化装置的技术特征不再重复描述。下面结合附图对所述乳化方法的实施方式进行进一步的详细说明。
为节约篇幅，该实施例的改进特征同样体现在图1-图4中，因此，结合图1-图4对该实施例的方案进行说明。
参见图1-图4所示，本实施例提供的乳化方法，利用所述的筛板旋转式的乳化装置进行乳化，包括：
步骤001：在油罐内注入原油，在水罐内注入水；
步骤002：选择筛板的孔径和筛板的数量，将筛板连接于转轴上，并将转轴连接于混料筒内；
步骤003：开启第一泵和第二泵，调节第一压力控制阀和第二压力控制阀，将油和水按照预定速率注入混料筒；开启驱动电机，并设置所述驱动电机的转速；
步骤004：油和水的混合液经所述筛板的搅拌，从出液口排出。
进一步解决了现有技术中存在的乳化装置无法真实的模拟地层中形成乳化液的过程，因而无法制备出性能相似的模拟乳化液的技术问题。
本实施例所述的乳化方法具有实施例一所述筛板旋转式的乳化装置的优点，该优点已在实施例一中详细说明，在此不再重复。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，包括混料筒和驱动电机；
所述混料筒内设置有转轴，且所述转轴与所述混料筒枢接，所述转轴的轴线方向与混料筒的轴线方向平行；
所述驱动电机驱动连接所述转轴；
所述转轴上连接有一个或者多个筛板，且当所述筛板有多个时，多个所述筛板沿所述转轴的轴线方向间隔设置；
沿所述转轴的轴线方向，所述筛板上贯穿开设有多个剪切孔；
沿所述混料筒的轴线方向，所述混料筒包括相对应的第一侧和第二侧，所述第一侧开设有进水口和进油口。
2.根据权利要求1所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，所述筛板为圆形板，且所述圆形板的轴线方向与所述转轴的轴线方向重合；
所述转轴的轴线方向与所述混料筒的轴线方向重合；
所述筛板与所述混料筒的侧壁间隙配合，且所述筛板的周壁和所述混料筒的侧壁之间间隙为0.5mm-1.5mm。
3.根据权利要求1所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，所述剪切孔为圆孔，且所述剪切孔的孔径范围为0.1mm-5mm。
4.根据权利要求1所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，还包括水罐、油罐、第一泵和第二泵；
所述进水口与所述水罐连通，所述进油口与所述油罐连通；
所述第一泵与所述水罐连接，所述第二泵与所述油罐连接。
5.根据权利要求4所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，所述混料筒为卧式结构；
所述进水口位于所述进油口之上。
6.根据权利要求4所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，还包括第一压力表和第二压力表；
所述第一压力表设置于所述水罐和所述进水口之间，且所述第一压力表和所述进水口之间设置有第一压力控制阀；
所述第二压力表设置于所述油罐和所述进油口之间，且所述第二压力表和所述进油口之间设置有第二压力控制阀。
7.根据权利要求1所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，还包括恒温烘箱；
所述混料筒设置于所述恒温烘箱内。
8.根据权利要求1所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，所述驱动电机为无极调速电机。
9.根据权利要求1所述的筛板旋转式的乳化装置，其特征在于，所述混料筒还开设有出液口，且所述出液口设置于所述混料筒的第二侧；
还包括第一阀门、第二阀门和第三阀门；
所述第一阀门设置于所述进水口；
所述第二阀门设置于所述进油口；
所述第三阀门设置于所述出液口。
10.一种乳化方法，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的筛板旋转式的乳化装置进行乳化，包括：
步骤001：在油罐内注入原油，在水罐内注入水；
步骤002：选择筛板的孔径和筛板的数量，将筛板连接于转轴上，并将转轴连接于混料筒内；
步骤003：开启第一泵和第二泵，调节第一压力控制阀和第二压力控制阀，将油和水按照预定速率注入混料筒；开启驱动电机，并设置所述驱动电机的转速；
步骤004：油和水的混合液经所述筛板的搅拌，从出液口排出。
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