CN110314598A - 一种活塞式的原油/水乳化装置及乳化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活塞式的原油/水乳化装置和方法，包括，筒体；配合于筒体并可以沿筒体轴向往复运动的活塞组件；铰接于活塞组件的往复运动机构；所述活塞组件包括杆件以及连接于杆件的筛板，沿所述杆件的轴线方向，所述筛板上贯穿开设有多个筛孔；所述筒体的两端部均密封，所述筒体开设进液口和出液口。本发明利于制备均一性高的原油/水乳化液，可以有效的解决原油乳状液制备过程中均一性差的问题，保障相关试验和工程中原油/水乳化液性质的可靠表征及乳状液动力学研究应用。

Description

一种活塞式的原油/水乳化装置及乳化方法
技术领域
本发明涉及原油/水乳化加工设备技术领域，具体的，涉及一种活塞式的原油/水乳化装置及乳化方法。
背景技术
乳状液是一种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的另一种液体中而形成的分散体系。原油在开采过程中也会有乳状液形成，例如原油藏开采出的原油会含原油部分水，大多为原油水混合液，该混合液经过井筒及集输管道后极易形成原油水乳状液。原油田三次采原油过程中注入的化学剂也可以乳化原油形成乳状液。由于室内模拟地下原油乳状液的形成过程存在很大难度，目前为了研究原油乳状液的表面性质以及动力学行为，常在室内采用高速剪切乳化机制备乳状液。高速剪切乳化机形成乳状液的原理是利用旋转转子对原油水混合溶液进行搅拌，从而制备乳状液。该方法制备出的乳状液存在以下不足：受限于旋转转子的体积，造成整个乳状液溶液的乳化程度不同，越靠近旋转转子的液体乳化程度越高，导致整个溶液的均一性较差，此处均一性是指乳状液中均布的液珠。虽然一些新型转子的出现使得这一问题得到改善，但是由于传统乳化器设备本身的局限性，制备出的乳状液的稳定性以及均一性不好的问题一直存在，导致后续试验的研究无法开展。因此，发明人认为，通过加大原油水混合时的剪切面积无疑是破解制备出的乳状液均一性不好这一问题的一种思路，对于后续表征原油/水乳化液的性质以及动力学行为研究具有重要意义。
在现有的公开文献中，申请号为CN201810864764.3的中国发明专利公开了一种粘稠原油降粘用乳化处理设备，其采用搅拌为主的乳化方法，明显具有均一性不足的问题。
发明内容
针对现有技术中存在对于原油的乳化均一性不足的问题，本发明旨在提供一种活塞式的原油/水乳化装置及乳化方法，能够提高对于原油/水乳化的均一性。
本发明的第一目的，是提供一种活塞式的原油/水乳化装置。
本发明的第二目的，是提供一种活塞式的原油/水乳化方法。
首先，本发明公开了一种活塞式的原油/水乳化装置，包括，
筒体；
配合于筒体并可以沿筒体轴向往复运动的活塞组件；
铰接于活塞组件的往复运动机构；
所述活塞组件包括杆件以及连接于杆件的筛板，沿所述杆件的轴线方向，所述筛板上贯穿开设有多个筛孔；
所述筒体的两端部均密封，所述筒体开设进液口和出液口。
进一步，所述筒体具有底面和顶面，所述杆件穿过所述筒体的顶面。
进一步，所述筒体的顶面包括密封组件，所述杆件穿过密封组件。
进一步，所述筛板呈圆形，所述筒体为圆筒，所述筛板的运动方向与所述筒体的轴线方向重合；
所述筛板与所述筒体的侧壁间隙配合，且所述筛板的周壁和所述筒体的侧壁之间间隙为0.5mm-1.5mm。
进一步，所述筛孔为圆孔。
进一步，所述筛孔的直径为0.1mm-5mm。
进一步，所述进液口通过管道连通水源的原油源。
进一步，所述筒体设置于恒温烘箱内。
进一步，所述进液口与出液口均设有阀门。
其次，本发明还公开了活塞式的原油/水乳化方法，包括以下步骤：
开启阀门，将原油和水注入筒体直至注满筒体；
对往复运动机构施加动力；
原油和水的混合液经所述筛板的搅拌，从出液口排出。
本发明的运行原理，可概述如下：通过选用不同孔径的多孔筛板以及改变往复运动机构的速度和频率，可以得到不同稳定程度的原油/水乳状液。如此反复过程，实现原油/水乳化过程中保证混合溶液各处受到的剪切力是相同均一的。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
(1)本发明解决了传统乳化器由于剪切面积小导致制备出的乳状液均一性差、无法很好保证制备出的乳状液整体性质的均一性、特别是没有考虑剪切作用在原油乳状液的形成过程中起到的作用的问题，将乳化现象与地层中原油 /水乳化相结合，通过采用活塞式搅拌结构，增大剪切作用的面积，保证制备出的乳状液的均一性，原理明确、装置结构简单、操作维护方便，保证热力学及动力学稳定程度具有差异性的原油/水乳化液的科学制备，适应于制备不同原油/水两相体系乳化液的优点，将有效的解决原油乳状液制备过程中均一性差的问题，保障相关试验和工程中原油/水乳化液性质的可靠表征及乳状液动力学研究应用。
(2)本发明中，由于搅拌结构采用的是活塞式结构，因此为了防止原油和水的混合液溢出或者溅射出，对所述筒体与杆件进行了封闭处理，保证了筒体在处于树立或卧倒状态时，整个装置都能工作。
(3)本发明提供的乳化方法，利用所述的筛板活塞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。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例1中的装置示意图，
图2是实施例1中的装置爆炸示意图，
图3是实施例1中的筒体连接示意图。
图中，1、筒体，11、进液口，12、出液口，2、密封组件，3、杆件，41、第一连杆，42、第二连杆，43、第三连杆，44、第四连杆，45、联轴器，5、高扭矩无极调速电机，6、筛板，71、水源，72、原油源，8、恒温烘箱。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所述，现有技术中存在对于原油的乳化均一性不足的问题，本发明旨在提供一种活塞式的原油/水乳化装置及乳化方法，能够提高对于原油/水乳化的均一性，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。
实施例1
首先，本发明公开了一种活塞式的原油/水乳化装置，包括，
一圆筒形筒体1，所述圆筒形筒体1具有能够容纳液体的空腔，并且空腔的形状为圆柱形，原油中的硫元素分为活性硫与非活性硫，其中活性硫能与金属直接作用而引起设备的腐蚀。原油中的含硫化合物与氧化物、氯化物、氮化物、环烷酸和氢气等其它腐蚀性介质相互作用，可以形成多种含硫腐蚀环境，因此可以使用711防腐涂料对圆筒形筒体1的内侧进行涂覆；
配合于筒体1并可以沿筒体1轴向往复运动的活塞组件；
铰接于活塞组件的往复运动机构；
在本实施例中，请参考图1，所述往复运动机构为四连杆机构，四连杆机构的始端连接扭矩无极调速电机，具体的，所述扭矩无极调速电机的输出端刚性连接四连杆机构的始端，使得四连杆机构始端的杆能够绕着扭矩无极调速电机的输出轴转动，进而通过四连杆机构，将这种转动转变为四连杆机构末端的直线运动。
在一个或多个实施例中，往复运动机构可以是液压/气压机构，也可以是其他能够实现往复运动的机构。
所述活塞组件包括杆件3以及连接于杆件3的筛板6，沿所述杆件3的轴线方向，所述筛板6上贯穿开设有多个筛孔；请参考图1和图2，所述的四连杆机构包括顺序铰接的第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43和第四连杆44，其中，第一连杆41通过联轴器45连接所述杆件3，第四杆件3铰接高扭矩无极调速电机5。
所述筒体1的两端部均密封，所述筒体1开设进液口和出液口。
更加详细地，所述筒体1具有底面和顶面，所述杆件3穿过所述筒体1的顶面。
所述筒体1的顶面包括密封组件2，所述杆件3穿过密封组件2。
在本实施例中，所述密封组件2包括法兰盘和设于法兰盘中部的可拆卸式硬质硅橡胶塞，可拆卸式硬质硅橡胶塞于所述杆件3紧密贴合。
更加详细地，所述筛板6呈圆形，所述筒体1为圆筒，所述筛板6的运动方向与所述筒体1的轴线方向重合；所述筛板6与所述筒体1的侧壁间隙配合，且所述筛板6的周壁和所述筒体1的侧壁之间间隙为0.5mm-1.5mm；在本实施例中，所述筛板6的周壁和所述筒体1的侧壁之间间隙为1mm。
所述筛孔为圆孔，所述筛孔的直径为0.1mm-5mm；在本实施例中，所述筛孔的直径为1mm，在一个或多个实施例中，所述筛孔的直径分别为0.1mm，0.2mm， 0.5mm，2mm，5mm，通过改变孔径，可以改变乳状液中分散相的粒径，从而进行对比研究。
更加详细地，所述进液口11通过管道与水源和原油源连接。
更加详细地，所述筛板6设有一个。
进一步，所述筒体1设置于恒温烘箱8内。
进一步，所述进液口11与出液口12均设有阀门。
实施例2
活塞式的原油/水乳化方法，使用如实施例1中所述的活塞式的原油/水乳化装置，包括以下步骤：
步骤1、组装所述的活塞式的原油/水乳化装置；在此步骤中，主要是针对不同孔径的筛板6进行组装；
步骤2、设置恒温烘箱8的温度，使乳化在一定温度条件下进行；
步骤3、将原油和水注入筒体，直至注满；需要注意的是，关于原油和水是如何注入、以何种配比注入的，现有技术中，通常在连通原油源和水源的管路上设置阀门，并且在管路设置泵体；在其他实施例中，可以将原油或者水盛装于容器中，进而间接从容器中汲取；
考虑到如果筒体内不注满液体，那么在筛板运动的时候可能会产生大量的气泡，影响乳化效果，因此筒体内需要注满液体；
步骤4、对往复运动机构施加动力；在本实施例中，即通过高扭矩无极调速电机5施加扭力；
步骤5、原油和水的混合液经所述筛板6的搅拌，从出液口12排出。
通过选用不同孔径的多孔筛板6以及改变高扭矩无极调速电机5的速度，可以得到不同稳定程度的原油/水乳状液。如此反复过程，实现原油/水乳化过程中保证混合溶液各处受到的剪切力是相同均一的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，包括，
筒体；
配合于筒体并可以沿筒体轴向往复运动的活塞组件；
铰接于活塞组件的往复运动机构；
所述活塞组件包括杆件以及连接于杆件的筛板，沿所述杆件的轴线方向，所述筛板上贯穿开设有多个筛孔；
所述筒体的两端部均密封，所述筒体开设进液口和出液口。
2.如权利要求1所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述筒体具有底面和顶面，所述杆件穿过所述筒体的顶面。
3.如权利要求2所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述筒体的顶面包括密封组件，所述杆件穿过密封组件。
4.如权利要求1所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述筛板呈圆形，所述筒体为圆筒，所述筛板的运动方向与所述筒体的轴线方向重合；
所述筛板与所述筒体的侧壁间隙配合，且所述筛板的周壁和所述筒体的侧壁之间间隙为0.5mm-1.5mm。
5.如权利要求1所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述筛孔为圆孔。
6.如权利要求1所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述筛孔的直径为0.1mm-5mm。
7.如权利要求1所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述进液口通过管道连通水源的原油源。
8.如权利要求1所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述筒体设置于恒温烘箱内。
9.如权利要求1所述的活塞式的原油/水乳化装置，其特征在于，所述进液口与出液口均设有阀门。
10.如权利要求1～9任意一项所述的活塞式的原油/水乳化方法，其特征在于，包括以下步骤：
开启阀门，将原油和水注入筒体直至注满筒体；
对往复运动机构施加动力；
原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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