WO2020238163A1 - 一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，原油混合后进入超声波作用装置（12），超声波作用装置（12）内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波（10）与管道反射超声波（9）的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，超声波反射产生无限延伸，驻波场与无死角覆盖的无限延伸的联合作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐（15）进行电脱盐。该方法及装置用于解决电脱盐罐油泥淤积的生产技术问题，实现了炼油厂3-4年长周期生产过程中电脱盐罐的连续性生产，避免了对电脱盐罐非正常停工进行1年1次的清除油泥淤积的检修作业，减少了电脱盐罐反冲洗次数，简化电脱盐操作，改善电脱盐效果。

Description

一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置 技术领域
本发明属于石油化工超声波应用技术领域，具体的涉及一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置。
背景技术
电脱盐是原油自油田进入炼油厂的第一道预处理工序，电脱盐过程需要注水脱出原油中所含的水溶性无机盐，主要是脱除NaCl盐。在电脱盐罐中，注水混合后的原油在高压电场的作用下，除了脱出水和水溶性无机盐外，电脱盐罐底易于沉积大量的非水溶性的半固态油泥，在检修时需要进行水替退油-蒸汽蒸罐-空气置换-人工清理-油泥外委等油泥处理过程。在过去，炼油厂的原油加工主要是粗放型的1年1大修的短周期生产模式，电脱盐罐油泥的清除对于炼油厂的生产影响较小，连续生产的过程中间不需要停工对电脱盐罐进行单独的清除油泥的检修，大量沉积在电脱盐罐底的油泥在1年1度的大修过程中清除，外运处理，对炼油厂的连续生产过程不会产生较大影响；在现今，炼油厂的原油加工主要是精细型的3-4年1大修的长周期生产模式，油泥的清除对于炼油厂的生产影响较大，连续生产过程中间需要1年1次对电脱盐罐进行非正常停工单独的清除油泥的检修作业，检修作业不仅影响正常的连续性生产，而且清除油泥的作业产生较多的作业费用，另外，清理出的油泥的处理也是一大生产难题；不仅电脱盐罐油泥淤积的清理是一大生产问题，而且油泥淤积对电脱盐正常生产的不利影响也是一大生产问题，渐进的油泥淤积过程对电脱盐生产逐渐产生不利影响，电脱盐罐中分油层和水层，油泥淤积在电脱盐罐底部水层的下部，越积越多，非水溶性的油泥沉积在电脱盐罐底部，逐渐缩小了电脱盐罐的容积，影响电脱盐罐的正常操作，也影响脱盐效果，不断地进行的反冲洗操作对消除油泥淤积效果不佳，还导致电脱盐过程中的电脱盐排水带油而产生大量的污油无法处理、回炼。
一般地，电脱盐生产过程需要2-3级电脱盐，至少需要2-3个电脱盐罐，以某厂电脱盐的700万吨/年原油加工产能3个电脱盐罐的4年长周期生产为例，1个电脱盐罐每1次清淤作业需要约10天时间，每1年需要清淤1次，每1次1个罐清除淤泥平均约150t，每1个电脱盐罐每1次清淤费用约￥30万元，每1t油泥外委处理需要处理费用约￥0.3万元/t，则4年的长周期生产过程总共需要清淤时间120天，清出油泥1800t，需要消耗清淤费用约￥12×30万元＝￥360万元，需要外委油泥处理费用约￥1800×0.3万元＝￥540万元，共计消耗直接费用约￥360+540＝￥900万元。
在当今长周期生产情况下，电脱盐罐清淤是非正常停工，是一种没有办法的选项。电脱盐罐淤积到1年左右，如果继续维持电脱盐的连续生产，反冲洗水会携带大量油泥导致产生大量的回收污油；电脱盐罐淤积到1年左右，如果继续维持电脱盐的连续生产，电脱盐生产也越来越不正常，电脱盐排水含油也会大幅上升，进而也会导致污水处理场回收大量的污油；以某厂电脱盐的700万吨/年原油加工产能3个电脱盐罐的4年长周期生产为例，4年产生4.2万吨重污油无法处理，高含水重 污油也难以回炼加工，造成较大的炼油损失，也是尚待解决的生产难题。
随着电脱盐罐底油泥淤积越来越多，电脱盐罐的有效容积越来越小，油水分离的沉降时间越来越短，油水分离的时间和空间越来越满足不了正常生产的要求，电脱盐工序变得越来越不正常，为炼油厂生产造成巨大的、潜在的不利影响。电脱盐操作不正常导致电脱盐脱后原油含盐含水上升、电脱盐罐电流上升电耗增加，导致原油后加工能耗增加、结垢严重、设备腐蚀、催化剂消耗增加等，电脱盐罐油泥淤积问题为炼油厂造成潜在的经济损失。
生产过程中，设计电脱盐罐采用反冲洗操作减缓电脱盐罐中油泥的沉积状况，这种常规操作：每天进行的反冲洗操作使得操作人员的工作量增加，增加操作成本；频繁的反冲洗导致反冲洗排水携带大量的油泥，增加了重污油的量及处理成本；频繁的反冲洗导致反冲洗排水携带大量的油泥，增大了污水处理的成本；随着油泥淤积增加反冲洗频次或繁琐的反冲洗操作，也不能满足电脱盐罐3-4年1大修的长周期生产要求，解决不了当前电脱盐罐油泥淤积的生产问题。
在生产实际中，某石化炼油厂为了解决油泥淤积的生产技术问题，电脱盐罐容积由200m 3增大到800m 3，这种方式带来了新的生产技术问题：电脱盐罐越大线速度越小，原油中含有的泥、沙、土、油溶性盐类等机械杂质易于沉积在电脱盐罐底部，导致油泥淤积问题更加严重，每年1次的清除油泥的作业恶化为每年3次清除油泥的作业；固废转移也是当前环保工作的一大难题；每次反冲洗会冲出较多的油泥，生产不得不安排每1周平均反冲洗1次，70t/h左右反冲洗水量，两级电脱盐罐的每个罐各反冲洗30min，增加了生产人员的工作量和操作成本。
现有的常规的电脱盐罐反冲洗解决电脱盐罐油泥淤积的技术，不能解决3-4年长周期炼油厂生产的电脱盐罐淤积的问题。在电脱盐罐油泥淤积影响长周期生产的现实情况下，某电脱盐罐厂家对某炼油厂的电脱盐罐采用罐底铺设聚四氟板、增加反冲洗喷嘴的技术改进方案，理论上聚四氟板表面光滑使油泥不易于沉积在电脱盐管底部，再增加反冲洗喷嘴数量用来强化反冲洗作用强度，该装置存在的问题是：对改善电脱盐罐油泥淤积的生产问题效果不明显，不能延长1年1次的清除油泥的检修周期。
现有技术，CN02213619-原油超声波-电场联合脱盐装置、CN03139172.9-顺流和逆流超声波联合作用使油水乳化物破乳的方法及装置、CN03253324-油水乳化物的破乳装置、CN201020573668-一种单路进料超声波-电脱盐联合的装置、CN201020575233-一种多路进料并联式超声波-电脱盐联合的装置、CN201721734500-一种电脱盐装置以及CN201120086725-超声波破乳管道作用装置均为解决电脱盐中油水破乳问题的技术解决方案，均存在超声波作用装置产生的超声波形式单一，超声波利用率低的现象。截至目前，没有有效的解决电脱盐罐油泥淤积的技术解决方案，也没有公开的超声波电脱盐罐防止油泥淤积的技术解决方案。
因此，亟需探索一种超声波电脱盐罐防止油泥淤积的方法及装置，来满足3-4年长周期生产的电脱盐罐不进行非正常停工清理罐底油泥的目的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置， 该方法及装置用于解决电脱盐罐油泥淤积的生产技术问题，实现了炼油厂3-4年长周期生产过程中电脱盐罐的连续性生产，避免了对电脱盐罐非正常停工进行1年1次的清除油泥淤积的检修作业，减少了电脱盐罐反冲洗次数，简化电脱盐操作，改善电脱盐效果。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，原油混合后进入超声波作用装置，在超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
其中：
超声波处理中超声波的声强为0.03-10w/cm 2，频率为10kHz-200kHz。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，在原油进电脱盐罐前的静态混合器和混合阀之后的管道上，安装超声波作用装置，超声波作用装置包括超声波作用区和超声波换能器，超声波作用区具有中间小两头大的哑铃型管道式结构，作用区两端安装对射的超声波换能器，超声波换能器产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的超声波，通过超声波作用区结构形成一种均匀的对射的超声波与非均匀的管道反射的超声波的混合作用方式的超声波，实现超声波叠加的驻波场效应，实现超声波传播的无死角覆盖与无限远延伸的作用效果，用于解决电脱盐罐油泥淤积的生产技术问题，生产中实现了炼油厂3-4年长周期生产过程中电脱盐罐的连续性生产，避免了对电脱盐罐非正常停工进行1年1次的清除油泥淤积的检修作业，减少了电脱盐罐反冲洗次数，简化电脱盐操作，改善电脱盐效果。
超声波作用装置包括超声波作用区和超声波换能器，超声波作用区是中间小两头大的哑铃型管道式结构，管道式结构两端分别设置相同的超声波换能器，两个超声波换能器的发射面为圆型平面，圆型平面轴向同心，相互平行，对向设置，发射面与管道式结构的中心线垂直；两个超声波换能器产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的平行对射超声波，平行对射超声波易于产生驻波场，两个超声波换能器产生的经过管道式结构的管壁反射的非均匀的管道反射超声波，管道反射超声波沿流体区域无限延伸，形成平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式。
所述的中间小两头大的哑铃型管道式结构与两端安装的超声波换能器，以管道中轴线垂直的中垂线为对称轴呈两边对称性结构。
中间小两头大的哑铃型管道式结构包括两头的大直径直管段和中间的小直径直管段，大直径直管段和小直径直管段通过过渡斜管连接，过渡斜管采用同心异径大小头加工制作而成，两头的大直径直管段上分别设置物料进口和物料出口。
超声波作用区的管道以管道中轴线垂直的中垂线为对称轴，超声波作用区的管道以对称轴为对称性结构。
所述超声波作用区两端安装对射的超声波换能器，超声波换能器的发射面为对射的喇叭形的圆型平面，圆型平面发射的超声波为平行传播的超声波。
对射的超声波换能器产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的超声波，是指与对射的两个 超声波换能器相连接的两个超声波发生器采集同一频率进行功率放大所产生的超声波。
两个超声波换能器的发射面的圆面直径相等，圆面直径大于中间的小直径直管段的直径。
超声波换能器设置有冷却液夹套和显示控制回路，冷却液夹套内设有冷却液，冷却液的冷却方式为循环水冷却方式或散热式非循环的冷却方式中的一种；显示控制回路与超声波发生器连接通讯，超声波发生器控制超声波换能器，超声波发生器置于防爆柜中。
置于防爆柜中的超声波发生器与控制单元连接，控制单元的控制方式是DCS集中控制、PLC通讯控制或现场手动控制中的一种方式。
所述对射的发射面圆面直径相等，圆面直径大于超声波作用区中间的小直径直管段的直径，通过超声波作用区小直径直管段区域的部分圆型发射面发射的对射的超声波，形成频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的平行对射超声波。
超声波作用区大直径直管段与小直径直管段，大小直径的变径采用同心异径大小头连接，通过同心异径大小头的斜面反射的超声波经管道反射后反复改变传播方向形成与平行对射超声波传播方向不一致的交织的管道反射超声波。
所述超声波作用区的作用方式为均匀的平行对射超声波与非均匀的管道反射超声波混合的超声波作用方式。
所述喇叭型圆平面的发射面发射的平行对射传播的超声波，随着物料介质组成的变化，传播的超声波的声速会发生变化，超声波的波长就会改变，当满足半波长的整数倍等于对射圆平面的距离时，发射波与反射波、发射波与对射波的叠加可以产生驻波的情况，叠加的超声波的能量最大、振幅最大，势能和动能在波峰与波节之间转换，超声波能量不传播，能耗达到最小，作用效果达到最大。假设：对射的喇叭形圆平面的发射面的距离为L，L为固定值，u为一时刻某一物料组成的超声波的传播声速为变化值，超声波的频率f为固定值；则：超声波的波长λ随着物料介质组成的变化而不断变化，λ＝u/f，λ/2的变化总能满足L＝n(λ/2)条件，n＝1，2，......整数；结果：L等于半波长的整数倍即可满足超声驻波的条件。
叭型形圆平面的发射面发射的平行对射传播的超声波，随着物料介质组成的变化，传播的超声波的声速会发生变化，超声波的波长就会随之改变，当满足半波长的整数倍等于对射圆平面的距离时，发射波、反射波、对射波、对射波的反射波的会同时叠加产生驻波。
小直径直管段与大直径直管段的变径采用同心异径大小头的斜管段的斜面与直管段夹角小于45°时，管道反射超声波穿越小直径直管段，沿物料进口、物料出口管道无限延伸，流体区域无死角覆盖；夹角大于45°时，管道反射超声波在大直径直管段内闭环传播，沿物料进口、物料出口管道无限延伸，流体区域无死角覆盖；夹角等于45°时，斜面反射的超声波只在大直径的直管段内闭环传播，作用区形成双驻波现象。
优选的，斜管段的斜面与直管段夹角等于45°角。
当斜管段的斜面与直管段夹角等于45°角时：
所述小直径直管与大直径直管的变径的同心异径大小头的斜管段的斜面与直管段夹角等于45° 时，超声波作用区只产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的超声波，斜面反射的超声波只在大直径的直管段内闭环传播。
所述小直径直管与大直径直管的变径的斜管段的斜面与直管段夹角等于45°时，超声波作用区可产生圆型发射面发射的对射的超声波，对射的超声波形成频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的超声波，也产生斜面反射的频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的超声波，随着进料介质组成的变化，超声波作用区在不同时刻可以产生两种不同波程差的超声波驻波场，增加了驻波超声波场生成的几率，提高了超声波作用的效果，这种超声波作用区尤其适用于超声波防电脱盐罐油泥淤积的场合。
当斜管段的斜面与直管段夹角不等于45°角时：
所述小直径直管与大直径直管的变径的同心异径大小头斜管段的斜面与直管段夹角不等于45°时，对射的发射面的圆面直径大于超声波作用区中间的小直径管段的直径，超声波作用区小直径管段区域的部分的圆型发射面发射的对射的超声波形成频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的超声波，超声波作用区大小直径变径的斜面反射的、部分的、对射的超声波经管道反射后反复改变传播方向形成与均匀的超声波传播方向不一致的、交织的、非均匀的超声波，超声波作用区形成均匀的超声波与非均匀的超声波混合的超声波作用方式，超声波的作用方式相互交织，防止了超声波的聚焦，提高了超声波作用的效果，这种超声波作用区可用于超声波防电脱盐罐油泥淤积的场合，可以达到3-4年长周期生产的电脱盐罐不进行非正常停工清理罐底油泥的目的。
所述小直径直管与大直径直管的变径同心异径大小头斜管段的斜面与直管段夹角不等于45°时，超声波作用区大小直径变径的斜面反射的、部分的、对射的超声波经管道反射后反复改变传播方向，最终进入物料进口、物料出口，通过进、出口物料管路，向进、出口管路方向无限远延伸，直至超声波衰减消失。就水及较高温度下的原油而言，超声波的吸收和衰减较少，这种方式可以达到超声波的作用区间向无限远延伸的效果。
所述的大直径直管段采用三通加工制作而成，小直径直管段采用直管管道加工制作而成，过渡斜管采用同心异径大小头加工制作而成或者采用厚壁管件机加工制作而成。
超声波换能器产生的超声波的声强为0.03-10w/cm 2，最优的声强为0.05-0.50w/cm 2。
超声波换能器产生的超声波的频率为10kHz-200kHz，最优的频率为15-100kHz。
超声波换能器是压电陶瓷型或磁致伸缩型中的一种。
超声波作用区是单一作用、串联、并联或串并联作用方式的一种。
所述超声波作用区是间隙式作用或连续式作用方式的一种。
所述超声波作用区的形式是管道式结构。
所述超声波作用区两端设置超声波换能器，超声波换能器把电能转换为超声波的机械能。
所述超声波作用区设置两端对称的超声波换能器。
所述超声波换能器与超声波作用区需要选择匹配，匹配条件满足超声波声强的条件要求。
所述超声波作用区可以单一作用，超声波作用区可以串联，超声波作用区也可以并联，超声波作 用区也可以串并联。
所述超声波换能器连接超声波发生器，超声波发生器控制超声波换能器，超声波发生器置于防爆柜中，防爆柜适应于石油化工生产现场安装。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，包括原油输入管道，原油输入管道上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置相连，超声波作用装置通过管路与电脱盐罐相连，电脱盐罐上部出料口与原油输出管道相连。
其中：
原油混合装置由静态混合器与混合阀串联组成。
超声波作用装置包括超声波作用区和超声波换能器，超声波作用区是中间小两头大的哑铃型管道式结构，管道式结构两端分别设置相同的超声波换能器，两个超声波换能器的发射面为圆型平面，圆型平面轴向同心，相互平行，对向设置，发射面与管道式结构的中心线垂直；两个超声波换能器产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的平行对射超声波，平行对射超声波易于产生驻波场，两个超声波换能器产生的经过管道式结构的管壁反射的非均匀的管道反射超声波，管道反射超声波沿流体区域无限延伸，形成平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，原油混合后进入超声波作用装置进行超声处理，处理完毕后进入超声波电脱盐罐进行电脱盐，符合要求后由原油输出管道输出。
实现上述一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置：原油输入管道与超声波作用装置相连，超声波作用装置通过管路与电脱盐罐相连，电脱盐罐上部出料口与原油输出管道相连。
超声波作用装置包括以中轴线为对称轴的两边对称的管道式结构的超声波作用区，超声波作用区由两个对称的大直径直管段、中间一个小直径直管段、两个连接大直径直管段与小直径直管段的过渡斜管段构成，两端大直径直管段设置对称的物料进口与物料出口，大直径直管段与小直径直管段通过一个过渡斜管连接，超声波作用区两端设置有喇叭型的圆面的平面发射面的超声波换能器，超声波换能器的发射面的平面与超声波作用区管道的轴线垂直、与中轴线平行、对向设置，超声波换能器设置有冷却液夹套，超声波作用区产生顺逆流对射的超声波与过渡斜面反射的超声波，超声波作用区与处理物料系统的连接采用常规的管道连接方式连接，超声波换能器通过超声波发生器进行显示与控制超声波，超声波发生器安装在防爆柜中，超声波发生器可通过DCS集中控制，也可通过PLC控制，也可进行现场手动控制。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，是一种有效的彻底的防止电脱盐罐油泥淤积的技术解决方案，从根本上解决了炼油厂3-4年长周期生产1年1次电脱盐罐油泥清淤的非正常停工检修问题，实现了炼油厂3-4年长周期生产过程中电脱盐罐的连续性生产，避免了对电脱盐罐中间停工进行1年1次的非正常停工的清除油泥的检修作业，产生直接经济效益和潜在的间接经济效益。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，在原油进电脱盐罐前的静态混合器和混合阀之后的管道上，安装一种超声波作用装置，超声波作用区具有中间小两头大的哑铃型管道式结 构，作用区两端安装对射的超声波换能器，换能器产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的超声波，通过作用区结构形成一种均匀的对射的超声波与非均匀的管道反射的超声波的混合作用方式的超声波，实现超声波叠加的驻波场效应，实现超声波传播的无死角覆盖与无限远延伸的作用效果，用于解决电脱盐罐油泥淤积的生产技术问题，实现了炼油厂3-4年长周期生产过程中电脱盐罐的连续性生产，避免了对电脱盐罐非正常停工进行1年1次的清除油泥淤积的检修作业，减少了电脱盐罐反冲洗次数，简化电脱盐操作，改善电脱盐效果。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，适用于原油电脱盐脱水的场合，尤其适用于炼油厂的电脱盐场合。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，解决了现今炼油厂3-4年1大修的长周期生产中对电脱盐罐需要非正常停工进行1年1次清除油泥淤积的技术问题，节省了大量的电脱盐罐油泥清淤的费用。
(2)本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，正常情况下减少了反冲洗操作频次，进而节省了反冲洗的操作成本，降低了污水处理成本，减少了炼油损失。
(3)本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，保证了电脱盐安稳长期优质的正常生产，能够改善电脱盐生产，产生直接经济效益和潜在的间接经济效益。
(4)本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，DCS集中程序控制手段先进，工艺合理，易于实现，方便可靠。
(5)经过多次工业试验表明，采用本发明所述的技术方案，超声波作用区均匀的超声波与非均匀的超声波混合的超声波作用方式，超声波的作用方式相互交织，防止了超声波的聚焦，提高了超声波作用的效果，这种超声波作用区可用于超声波防电脱盐罐油泥淤积的场合，可以达到3-4年长周期生产的电脱盐罐不进行非正常停工清理罐底油泥。
(6)本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法及装置，解决了现有电脱盐罐油泥淤积的根本性生产问题，简化了电脱盐操作，改善了电脱盐效果，减少了反冲洗携带造成的污油泥及污油处理费用。
(7)本发明所述的方法及装置适用于炼油厂的防止电脱盐罐油泥淤积的工业生产中。
附图说明
图1本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置结构示意图；
图2本发明所述的超声波作用装置结构示意图；
图3本发明所述的直管与斜管夹角等于45°的两种驻波场的波程差示意图；
图4本发明所述的斜管夹角小于45°的对射均匀与斜管反射非均匀的超声波传播示意图；
图5本发明所述的采用同心异径大小头的斜管夹角小于45°装置的内部结构示意图；
图6本发明所述的采用厚壁同心异径大小头机加工的斜管夹角小于45°内部结构示意图；
图7本发明所述的采用同心异径大小头机加工的斜管夹角等于45°的驻波场示意图；
图8本发明所述的采用同心异径大小头的斜管夹角等于45°的驻波场示意图；
图9本发明所述的斜管夹角大于45°的对射均匀与斜管反射非均匀超声波交织传播示意图；
图10本发明所述的大小头机加工的斜管夹角大于45°的超声波交织传播示意图；
图11温度对胜利原油的超声波波速影响规律曲线图。
图中：1、大直径直管段；2、物料进口；3、过渡斜管；4、小直径直管段；5、物料出口；6、超声波换能器；7、冷却液夹套；8、显示控制回路；9、管道反射超声波；10、平行对射超声波；11、驻波；12、超声波作用装置；13、防爆柜；14、控制单元；15、电脱盐罐；16、原油输出管道；17、混合阀；18、静态混合器；19、原油输入管道。
具体实施方式
实施例1
本实施例1所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，原油混合后进入超声波作用装置，在超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，超声波沿流体管道无限延伸，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
超声波处理中超声波的声强为0.03-10w/cm 2，频率为10kHz-200kHz。
超声波作用装置12包括超声波作用区和超声波换能器6，超声波作用区是中间小两头大的哑铃型管道式结构，管道式结构两端分别设置相同的超声波换能器6，两个超声波换能器6的发射面为圆型平面，圆型平面轴向同心，相互平行，对向设置，发射面与管道式结构的中心线垂直；两个超声波换能器6产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波10，平行对射超声波10易于产生驻波场，两个超声波换能器6产生的经过管道式结构的管壁反射的管道反射超声波9，管道反射超声波9沿流体区域无限延伸，形成平行对射超声波10与管道反射超声波9的混合作用方式。
超声波换能器6与超声波作用区需要选择匹配，匹配条件满足超声波声强的条件要求。
所述的中间小两头大的哑铃型管道式结构与两端安装的超声波换能器6，以管道中轴线垂直的中垂线为对称轴呈两边对称性结构；中间小两头大的哑铃型管道式结构包括两头的大直径直管段1和中间的小直径直管段4，大直径直管段1和小直径直管段4通过过渡斜管3连接，两头的大直径直管段1上分别设置物料进口2和物料出口5。
两个超声波换能器6发射面的圆面直径相等，圆面直径大于中间的小直径直管段4的直径，超声波换能器6设置有冷却液夹套7和显示控制回路8，冷却液夹套7内设有冷却液，冷却液的冷却方式是循环水冷却方式或散热式非循环的冷却方式中的一种；显示控制回路8与超声波发生器连接通讯，超声波发生器控制超声波换能器6，超声波发生器置于防爆柜13中。
置于防爆柜13中的超声波发生器与控制单元14连接，控制单元的控制方式是DCS集中控制、PLC通讯控制或现场手动控制中的一种方式。
对射的超声波换能器6产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波10，是指与对射的两个超声波换能器6相连接的两个超声波发生器采集同一频率进行功率放大所产生的超 声波。
通过超声波作用区小直径直管段4区域的圆型发射面发射的对射的超声波，形成频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波10。
超声波作用区大直径直管段1与小直径直管段4，大小直径的变径采用同心异径大小头连接，通过同心异径大小头的斜面反射的对射的超声波经管道反射后反复改变传播方向形成与平行对射超声波10传播方向不一致的交织的管道反射超声波9。
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，包括原油输入管道19，原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置12相连，超声波作用装置12通过管路与电脱盐罐15相连，电脱盐罐15上部出料口与原油输出管道16相连。
进入超声波作用装置12之前的原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置由静态混合器18与混合阀17串联组成。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，原油混合后进入超声波作用装置12进行超声处理，处理完毕后进入超声波电脱盐罐15进行电脱盐，符合要求后由原油输出管道输出。
图2所示，制作一套本发明所述的超声波作用装置，过程如下：
图2图示说明：大直径直管段1与物料进口2采用市售标准三通管，另一大直径直管段1与物料出口5采用等规格的三通管，中间采用一个小直径直管段4，过渡斜管3采用同心异径大小头，喇叭型圆平面发射面的超声波换能器6安装在装置两端，超声波换能器6设置冷却液夹套7，超声波换能器6由显示控制回路8与超声波发生与控制部分连接，过渡斜管3反射产生非均匀的管道反射超声波9，平行穿过小直径直管段4产生均匀的平行对射超声波10，均匀的平行对射超声波10易于产生驻波11。
显示控制回路8与超声波发生器连接通讯，超声波发生器控制超声波换能器6，超声波发生器置于防爆柜13中。
置于防爆柜13中的超声波发生器与控制单元14连接，控制单元的控制方式是DCS集中控制、PLC通讯控制或现场手动控制中的一种方式。
两端安装对射的超声波换能器6，超声波换能器6产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的超声波，通过超声波作用区结构形成一种均匀的平行对射超声波10与非均匀的管道反射超声波9的混合作用方式的超声波，易于实现超声波叠加的驻波场效应，实现超声波传播的无死角覆盖与无限远延伸作用效果。
带物料进口2的三通管与一同心异径大小头焊接，再与小直径直管段4焊接，再与一同规格的同心异径大小头焊接，再与带物料出口5的同规格的三通管焊接，管口焊接法兰，超声波作用区管道制作完成，在作用区管道两端的法兰盖上设置安装超声波换能器6的小法兰孔，作用区管道两端的喇叭型超声波换能器6采用法兰压紧的方式接入、密封，带有水套与接线的作用区外部的换能器与喇叭型的内部换能器由两部分组合而成，连接部分通过螺纹与耦合剂进行螺纹连接，焊接加工过程要求平行度与设计加工精度，安装时保证两个换能器的同心度、保证换能器平面与作用区管线轴心的垂直度。
本发明所述的超声波作用装置可以通过法兰接入管路，实现连续式生产过程。
本发明所述的超声波作用装置可以在常温常压下工作，也可以在高温高压下工作。
本发明所述的超声波作用装置也可以通过其它任何生产技术人员熟知的方式方法接入管路。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，超声波作用区管道的内部结构，可以采用市售的标准管件制作而成，也可以根据应用场合的不同技术要求设计制作专用的管件管坯模具定制加工而成，如图2、图3、图4、图5、图8、图9所示。
本发明所述的超声波作用装置，超声波作用区管道的内部结构，为了保证一致性要求，防止超声波的漫反射、散射的情况，作用区内部的光洁度及加工精度可以采用厚壁管机加工后焊接满足要求。
本发明所述的超声波作用装置，超声波作用区管道的内部结构，斜管的夹角为了满足一致性要求，可以采用厚壁管制作的同心异径大小头进行机加工满足要求，如图6、图7、图10所示。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，易于实施，结构合理，制作安装过程简便，可以实现平行对射的均匀的超声波与斜面反射的非均匀的超声波的交织混合超声波。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置中设置的超声波作用装置，对于处理非均相的电脱盐过程的油水混合物，随着混合物组成的变化，在某一时刻的某一组成，总能实现理想的驻波场超声波与斜管反射非均匀的超声波交织的有益的混响场超声波，具有较好的超声波作用效果，可以部分实现驻波场能量不损耗、能量不传递、振幅最大、动能和势能在波峰与波节之间转换的超声波作用的有益效果，斜管反射的非均匀的交织的超声波能够实现超声波在作用区区间作用无死角的有益效果。
内径500毫米的大直径直管段，磁致伸缩型超声波可以达到单头发射电功率5000w，双头发射功率10000w，最大声强可以达到5.00w/cm 2。超声波发射稳定性好，设备寿命长，性能稳定，可以长周期使用10年以上。
内径500毫米的大直径直管段，压电陶瓷型超声波可以达到单头发射电功率10000w，双头发射功率20000w，最大声强可以达到10.00w/cm 2。由于压电陶瓷本身的热稳定问题，超声波发射稳定性较差，设备寿命短，性能不稳定，可以进行间隙式生产。
实施例2
本实施例2所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，原油混合后进入超声波作用装置，在超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
超声波处理中超声波的声强为0.03-0.25w/cm 2，频率为20kHz。
超声波作用装置12包括超声波作用区和超声波换能器6，超声波作用区是中间小两头大的哑铃型管道式结构，管道式结构两端分别设置相同的超声波换能器6，两个超声波换能器6的发射面为圆型平面，圆型平面轴向同心，相互平行，对向设置，发射面与管道式结构的中心线垂直；两个超声波换能器6产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波10，平行对射超声波10易 于产生驻波场，两个超声波换能器6产生的经过管道式结构的管壁反射的管道反射超声波9，管道反射超声波9沿流体区域无限延伸，形成平行对射超声波10与管道反射超声波9的混合作用方式。
超声波换能器6与超声波作用区需要选择匹配，匹配条件满足超声波声强的条件要求。
所述的中间小两头大的哑铃型管道式结构与两端安装的超声波换能器6，以管道中轴线垂直的中垂线为对称轴呈两边对称性结构；中间小两头大的哑铃型管道式结构包括两头的大直径直管段1和中间的小直径直管段4，大直径直管段1和小直径直管段4通过过渡斜管3连接，两头的大直径直管段1上分别设置物料进口2和物料出口5。
两个超声波换能器6发射面的圆面直径相等，圆面直径大于中间的小直径直管段4的直径，超声波换能器6设置有冷却液夹套7和显示控制回路8，冷却液夹套7内设有冷却液，冷却液的冷却方式是循环水冷却方式或散热式非循环的冷却方式中的一种；显示控制回路8与超声波发生器连接通讯，超声波发生器控制超声波换能器6，超声波发生器置于防爆柜13中。
置于防爆柜13中的超声波发生器与控制单元14连接，控制单元的控制方式是DCS集中控制、PLC通讯控制或现场手动控制中的一种方式。
对射的超声波换能器6产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波10，是指与对射的两个超声波换能器6相连接的两个超声波发生器采集同一频率进行功率放大所产生的超声波。
通过超声波作用区小直径直管段4区域的圆型发射面发射的对射的超声波，形成频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波10。
超声波作用区大直径直管段1与小直径直管段4，大小直径的变径采用同心异径大小头连接，通过同心异径大小头的斜面反射的对射的超声波经管道反射后反复改变传播方向形成与平行对射超声波10传播方向不一致的交织的管道反射超声波9。
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，包括原油输入管道19，原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置12相连，超声波作用装置12通过管路与电脱盐罐15相连，电脱盐罐15上部出料口与原油输出管道16相连。
进入超声波作用装置12之前的原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置由静态混合器18与混合阀17串联组成。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，原油混合后进入超声波作用装置12进行超声处理，处理完毕后进入超声波电脱盐罐15进行电脱盐，符合要求后由原油输出管道输出。
本实施例2所述的超声波作用装置包括在实施例1中，斜管段的斜面与直管段夹角小于45°。
如图2、图4、图5、图6，斜管与直管的夹角小于45°时，超声波的传播如图2、图4所示，由超声波换能器6发射的超声波通过斜管的斜面反射后，通过中间小直径直管段4的反射，穿越中间的小直径直管段4，到达另一端大直径直管段1，再通过对向设置的超声波换能器6表面反射，最终进入管路进口、出口，通过物料进口2、物料出口5管路，向进、出口管路无限远延伸，直至超声波衰 减消失。就水及较高温度下的原油而言，超声波的吸收和衰减较少，这种方式可以达到超声波的作用区间向无限远延伸的有益效果。
炼油厂的原油电脱盐过程，压力较大，温度较高，注水2-12％的原油的油水混合物为均匀的非均相混合物，固定距离的超声波换能器6对射通过小直径直管段4的均匀的超声波，不断变化的介质组成，会使得超声波的传播速度不断变化，在超声波频率一定的情况下，波长随介质组成不断变化，当满足半波长的整数倍等于超声波换能器6发射面的距离时，不时出现超声波的驻波场效应。
单一组分的介质，随着温度、压力、密度的变化，超声波的传播速度也会发生变化，也会产生驻波场。对常温下的清水测试，驻波场的效果如图2中检测的驻波11所示。
驻波场是声学领域技术人员将超声波应用于工业生产的一种理想的超声波效果。
驻波场的超声波叠加使超声波叠加的合振幅最大、能量最大、不进行能量传递、超声波的能量在波峰与波节之间进行势能和动能的转换。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，在超声波作用装置中，对射的超声波换能器6，对射的超声波，正向超声波、对向超声波、正向反射的超声波、对向反射的超声波会同时叠加，形成多个超声波叠加的理想的有益效果，可以实现超声波能量的最大化，因此，本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置在大工业生产试验中，超声波的能耗较小，效果显著。
某厂加工原油1300万吨/年，处理量1200吨/h，应用本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置试验，8个本发明所述的超声波作用装置12，声强0.03-0.25w/cm 2，频率20000Hz，分2级，每1级4个串联，每组超声波作用装置12只消耗300w左右的电功耗，总共耗电2度/h左右，试验结果显示：实现原油电脱盐生产的智能化、自动化，提高了电脱盐效果，降低了脱后原油含盐，改善了电脱盐排水水质、提高了电脱盐排水的可生化性能，避免了电脱盐生产中每年一次清除电脱盐罐淤积的油泥的非正常停工作业，达到了防止电脱盐罐油泥淤积的理想的试验效果，能耗较小，有益效果显著。
实施例3
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，原油混合后进入超声波作用装置，在超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
超声波处理中超声波的声强为0.03-10w/cm 2，频率为20kHz。
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，包括原油输入管道19，原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置12相连，超声波作用装置12通过管路与电脱盐罐15相连，电脱盐罐15上部出料口与原油输出管道16相连。
进入超声波作用装置12之前的原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置由静态混合器18与混合阀17串联组成。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，原油混合后进入超声波作用装置12进行超 声处理，处理完毕后进入超声波电脱盐罐15进行电脱盐，符合要求后由原油输出管道输出。
本实施例3所述的超声波作用装置包括在实施例1中，斜管段的斜面与直管段夹角大于45°。
如图9、图10，斜管与直管的夹角大于45°时，超声波的传播如图9、图10所示，由换能器发射的超声波通过斜管的斜面反射后，超声波返回大直径直管段，不穿越中间的小直径直管段，不到达另一端大直径直管段，在一侧的大直径直管段管壁反射，最终进入进口管路或出口管路，通过进、出口物料管路，向进、出口管路的无限远延伸，直至超声波衰减消失，也能实现管道中超声波的无死角的覆盖的作用效果。就水及较高温度下的原油而言，超声波的吸收和衰减较少，这种方式可以达到超声波的作用区间向无限远延伸的有益效果。
单一组分的介质，随着温度、压力、密度的变化，超声波的传播速度也会发生变化，也会产生驻波场。
以某厂加工的胜利原油为例，电脱盐操作压力为10MPa，温度为145℃，超声波的频率采用f＝20000Hz，计算图9、图10，换能器距离L＝3125mm时，λ＝u/f，测算驻波场产生的条件。
如图11，温度对胜利原油的超声波速的影响，是2018年，第42卷中国石油大学学报(自然科学版)Vol.42No.1第1期Feb.2018，刘刚等“胶凝原油结构对超声波速影响规律”中公开的图示。采用曲线外延法可以测得145℃下胜利原油的超声波波速为u 原油＝1002m/s。λ 原油＝u 原油/f＝1002/20000＝0.05(m)＝50mm，λ 原油/2＝25mm，则L/(λ 原油/2)＝3125/25＝125，L为λ 原油/2的整数倍(125倍)。如果电脱盐罐中为纯胜利原油，则距离为3125mm的换能器，在生产条件145℃下，10MPa时，原油呈液体状态，换能器对射通过固定距离3125mm的小直径直管段的均匀的超声波，发射波与反射波、发射波与对射波，对射波与反射波能够产生叠加的驻波场。生产过程的温度控制不能保证总是145℃，不能总是驻波场情况，当达到这个条件时，总能产生驻波场状况。换句话讲，如果电脱盐罐中为纯胜利原油，随着温度条件的波动，总能时不时的产生驻波场。本发明的装置，易于产生驻波场，是声学领域技术人员在超声波应用于工业生产中追求的较为理想的状态。
水的声速u 水＝(K/ρ) 0.5，高压下水的K＝2.2GPa，145℃下水的密度为922kg/m 3，则u 水＝(K/ρ) 0.5＝(2.2×10 9/922) 0.5＝1544.71(m/s)。λ 水＝u 水/f＝1544.71/20000≈0.07724(m)≈77.24mm，λ 水/2≈38.62mm，则L/(λ 水/2)＝3125/38.62≈80.92，按每降低温度1℃，水的声速降低4.6m/s，反推计算L为λ 水/2的整数倍81倍时，声速降低0.50m/s，温度降低0.11℃，即144.89℃就能满足纯水的驻波场条件，如果电脱盐罐中为纯水，则距离为3125mm的换能器，在生产条件144.89℃下，10MPa时，水呈液体状态，换能器对射通过固定距离3125mm的小直径直管段的均匀的超声波，发射波与反射波、发射波与对射波，对射波与反射波能够产生叠加的驻波场。生产过程的温度控制不能保证总是145℃，温度总是波动，总能满足144.89℃的驻波场温度条件。
实际生产情况，电脱盐过程注水2-12％，电脱盐操作温度为110-150℃，操作压力为0.8-1.5MPa，注水后混合均匀后的原油而言属于两种物质混合的较为均匀的非均相混合物，在一定条件下具有特定的超声波声速，换能器对射通过小直径直管段的均匀的超声波的距离固定，不断变化的介质组成，不断变化的温度，不断变化原油密度，在超声波的频率一定的情况下，总使得超声波的传播速度不断变 化，波长随介质组成也不断变化，当满足半波长的整数倍等于换能器发射面的距离时，不时出现超声波的驻波场效应。
驻波场是声学领域技术人员将超声波应用于工业生产的一种理想的超声波效果。
驻波场的超声波叠加使超声波叠加的合振幅最大、能量最大、不进行能量传递、超声波的能量在波峰与波节之间进行势能和动能的转换。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置在某厂加工胜利原油的电脱盐罐防止油泥淤积中应用，取得理想的防淤积效果。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，对射的换能器，对射的超声波，正向超声波、对向超声波、正向反射的超声波、对向反射的超声波会同时叠加，形成多个超声波叠加的理想的有益效果，可以实现超声波能量的最大化，在斜管夹角大于45°的情况下，本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置在工业生产试验中，也能实现超声波的能耗较小，有益效果显著。
实施例4
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，原油混合后进入超声波作用装置，在超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
超声波处理中超声波的声强为0.03-10w/cm 2，频率为10kHz-200kHz。
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，包括原油输入管道19，原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置12相连，超声波作用装置12通过管路与电脱盐罐15相连，电脱盐罐15上部出料口与原油输出管道16相连。
进入超声波作用装置12之前的原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置由静态混合器18与混合阀17串联组成。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，原油混合后进入超声波作用装置12进行超声处理，处理完毕后进入超声波电脱盐罐15进行电脱盐，符合要求后由原油输出管道输出。
本实施例4所述超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法中采用的超声波作用装置包括在实施例1中，斜管段的斜面与直管段夹角等于45°。
如图3、图7、图8，斜管与直管的夹角等于45°时，超声波的传播如图3、图7、图8所示，由换能器发射的超声波通过斜管的斜面45°角反射后，超声波返回大直径直管段，不穿越中间的小直径直管段，不到达另一端大直径直管段，也不经过大直径直管段管壁反射，超声波经发射面发射-斜面45°角反射-斜面45°角反射-发射面0°角反射，最终反射回到发射点，进口管路或出口管路没有超声波传出。相比没有斜管的同一直径的超声波作用区管道，在同一周期性时段内，多增加一次超声波驻波场。
电脱盐条件一般为，110-150℃，注水2-12％的原油，频率为20000Hz的超声波，超声波的传播波速u随着温度、原油与水的混合物组成、原油的密度变化而不断变化，波长λ也随着温度、原油与水的混合物组成、原油的密度变化而不断变化。
固定距离的换能器对射通过小直径直管段的均匀的超声波，以图3为例，L1＝3118毫米，超声波的传播波速u随着温度、原油与水的混合物组成、原油的密度变化而不断变化，波长λ也随着温度、原油与水的混合物组成、原油的密度变化而不断变化，很容易满足L1/(λ/2)为整数倍的驻波场条件。换能器对射通过小直径直管段的超声波易于产生驻波场效应。
以图3为例，通过斜面的发射波与反射波、发射波与换能器平面反射点的发射波、换能器反射点的发射波与换能器平面反射的反射波的波程差是L 2＝1012+437+1012＝2461(毫米)，L 2/(λ/2)总是不断波动、不断变化，总能满足L 2/(λ/2)为整数倍，总能满足斜面反射的超声波产生驻波场的条件，易于产生驻波场效应。
斜面夹角45°时，本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置中，超声波作用装置在不同时刻可以产生两次不同的驻波场，与等直径的没有小直径直管段的没有斜面反射的超声波作用区只产生一次驻波场的情况相比较，增加了驻波场产生的频次。
驻波场是声学领域技术人员将超声波应用于工业生产的一种理想的超声波效果。
驻波场的超声波叠加使超声波叠加的合振幅最大、能量最大、不进行能量传递、超声波的能量在波峰与波节之间进行势能和动能的转换。
斜面夹角等于45°的情况，增加了驻波场形成的频次，在工业生产试验中，在电脱盐罐油泥淤积中应用，较低的超声波功耗，产生较高的应用功效，效果显著。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，优选的是斜面夹角等于45°的情况，具有能耗低，防淤积效果好的显著的有益效果。
实施例5
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，原油混合后进入超声波作用装置，在超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
超声波处理中超声波的声强为0.02-0.20w/cm 2，频率为21000Hz。
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，包括原油输入管道19，原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置12相连，超声波作用装置12通过管路与电脱盐罐15相连，电脱盐罐15上部出料口与原油输出管道16相连。
进入超声波作用装置12之前的原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置由静态混合器18与混合阀17串联组成。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，原油混合后进入超声波作用装置12进行超声处理，处理完毕后进入超声波电脱盐罐15进行电脱盐，符合要求后由原油输出管道输出。
本实施例5采用的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法与装置同实施例2，应用于石化炼油厂的防止电脱盐罐油泥淤积试验中，电脱盐罐为两级串联，两级串联的电脱盐罐分别采用2级并联的方式计入本发明的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置中，进行工业应用试验。
如图1所示，流程图中工业应用试验各组件：超声波作用装置12，防爆柜13，控制单元14，电脱盐罐15，原油输出管道16，混合阀17，静态混合器18，原油输入管道19。
某石化炼油厂原油加工能力500万吨/年，原设计电脱盐罐停留时间45分钟，为改善电脱盐运行效果，二次改造电脱盐罐容积达到785m 3使得停留时间增大到85分钟，比原来增大近1倍，装置进行超声波技术改造前一个生产周期，电脱盐罐底油泥淤积严重。应用本发明的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置试验解决了电脱盐罐油泥淤积的生产问题。超声波声强0.02-0.20w/cm 2，频率21000Hz。
电脱盐罐越大线速度越小，原油中含有的泥、沙、土、油溶性盐类等机械杂质易于沉积在电脱盐罐底部，每次清除油泥的处理与固废转移是当前环保工作的一大难题。装置改造前一个生产周期，2015年7月离线清一级罐，即开工14个月后清出油泥154.2t，2016年2月、6月两次在线清一级罐，清出油泥分别是63.14t、103.9t，2016年9月再次离线清一级罐，清出油泥164.94t，2017年停工阶段两级共清理油泥269.02t，一个运行周期累计755.2t油泥，如果按固废转移处理费用3000元/t计，采用超声波仅此一项即可节约费用755.2*3000＝226.6(万元)。
实施本实施例5所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置之前，原油中固体杂质易于沉积电脱盐罐底，鉴于每次反冲洗冲会冲出较多的油泥的情况，生产不得不安排每1周平均反冲洗1次，70t/h左右反冲洗水量，每个罐各反冲洗30min，增加了生产人员的工作量和操作成本。2018年3月标定，本周期自从2017年7月21日应用本发明的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置8个月，电脱盐运行过程中只进行过一次反冲洗操作，从观察导淋排放效果判断罐底基本没有油泥沉积；本实施例5所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置的特殊的作用方式，不仅能够保证脱后原油中油泥和机械性杂质的充分净化与除去，而且能够萃取电脱盐切水中固体杂质吸附的油分到达油相从而改善电脱盐切水水质，可以解决电脱盐罐油泥淤积的生产问题。运行15个月打开电脱盐罐查勘，电脱盐罐淤泥淤积轻微，不需要清淤作业。
实施例6
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，原油混合后进入超声波作用装置，在超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
超声波处理中超声波的声强为0.50-5.00w/cm 2，频率为19500Hz。
一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，包括原油输入管道19，原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置12相连，超声波作用装置12通过管路与电脱盐罐15相连，电脱盐罐15上部出料口与原油输出管道16相连。
进入超声波作用装置12之前的原油输入管道19上设置原油混合装置，原油混合装置由静态混合器18与混合阀17串联组成。
本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，原油混合后进入超声波作用装置12进行超声处理，处理完毕后进入超声波电脱盐罐15进行电脱盐，符合要求后由原油输出管道输出。
本实施例6采用的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法与装置同实施例3，电脱盐罐为两级串联，两级串联的电脱盐罐分别采用4级并联的方式计入本发明的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，进行石油炼油厂的防止电脱盐罐油泥淤积的工业应用试验。
如图1所示，流程图中工业应用试验各组件：本发明超声波作用装置12，防爆柜13，控制单元14，电脱盐罐15，原油输出管道16，混合阀17，静态混合器18，原油输入管道19。
某石化炼油厂为了解决高酸劣质达尔原油掺炼导致的电脱盐排水含油高、电脱盐电流高、脱盐原油不合格等生产问题，同时也为了1000万吨/年扩能到1300万吨/年，进而能够替代建造第三级电脱盐罐的技术方案，2013.5应用实施了本发明所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置的技术方案。
实施后达到理想的预期效果，排水水质大幅改善，电脱盐操作稳定性大幅提高，应用4年后2017.3大检修查勘罐底没有明显的油泥淤积，完全解决了电脱盐罐底油泥一年一清理的非正常停工作业问题，超声波声强0.50-5.00w/cm 2，频率19500Hz。
本实施例6所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置实施，具有显著的有益效果。
本发明的技术特征不限于实施例1-6所列举实例的限制。

Claims (10)

  1. 一种超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，原油混合后进入超声波作用装置，超声波作用装置内通过超声波作用区结构形成一种平行对射超声波与管道反射超声波的混合作用方式的超声波，超声波叠加实现驻波场效应，通过形成的驻波场以及超声波传播的无死角覆盖与无限延伸的作用对混合后原油超声处理，处理完毕后进入电脱盐罐进行电脱盐。
  2. 根据权利要求1所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，超声波处理中超声波的声强为0.03-10w/cm 2，频率为10kHz-200kHz。
  3. 根据权利要求1所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，超声波作用装置(12)包括超声波作用区和超声波换能器(6)，超声波作用区是中间小两头大的哑铃型管道式结构，管道式结构两端分别设置相同的超声波换能器(6)，两个超声波换能器(6)的发射面为圆型平面，圆型平面轴向同心，相互平行，对向设置，发射面与管道式结构的中心线垂直；两个超声波换能器(6)产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的平行对射超声波(10)，平行对射超声波(10)易于产生驻波场，两个超声波换能器(6)产生的经过管道式结构的管壁反射的非均匀的管道反射超声波(9)，形成平行对射超声波(10)与管道反射超声波(9)的混合作用方式。
  4. 根据权利要求3所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，所述的中间小两头大的哑铃型管道式结构与两端安装的超声波换能器(6)，以管道中轴线垂直的中垂线为对称轴呈两边对称性结构；中间小两头大的哑铃型管道式结构包括两头的大直径直管段(1)和中间的小直径直管段(4)，大直径直管段(1)和小直径直管段(4)通过过渡斜管(3)连接，两头的大直径直管段(1)上分别设置物料进口(2)和物料出口(5)。
  5. 根据权利要求3所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，两个超声波换能器(6)发射面的圆面直径相等，圆面直径大于中间的小直径直管段(4)的直径，超声波换能器(6)设置有冷却液夹套(7)和显示控制回路(8)，冷却液夹套(7)内设有冷却液，冷却液的冷却方式是循环水冷却方式或散热式非循环的冷却方式中的一种；显示控制回路(8)与超声波发生器连接通讯，超声波发生器控制超声波换能器(6)，超声波发生器置于防爆柜(13)中。
  6. 根据权利要求5所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，置于防爆柜(13)中的超声波发生器与控制单元(14)连接，控制单元的控制方式是DCS集中控制、PLC通讯控制或现场手动控制中的一种方式。
  7. 根据权利要求3所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，对射的超声波换能器(6)产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波(10)，是指与对射的两个超声波换能器(6)相连接的两个超声波发生器采集同一频率进行功率放大所产生的超声波；通过超声波作用区小直径直管段(4)区域的圆型发射面发射的对射的超声波，形成频率相同、振动方向相同、传播方向相反的平行对射超声波(10)；超声波作用区大直径直管段(1)与小直径直管段(4)，大小直径的变径采用同心异径大小头连接，通过同心异径大小头的斜面反射的对射的超声波经管道反射后反复改变传播方向形成与平行对射超声波(10)传播方向不一致的交织的管道反射超声波(9)。
  8. 根据权利要求4所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的方法，其特征在于，小直径直管段(4)与大直径直管段(1)的变径采用的同心异径大小头的过渡斜管(3)的斜面与直管段夹角小于45°时，管道反射超声波(9)穿越小直径直管段(4)，沿物料进口(2)、物料出口(5)管道无限延伸，流体区域无死角覆盖；夹角大于45°时，管道反射超声波(9)在大直径直管段(1)内闭环传播，沿物料进口(2)、物料出口(5)管道无限延伸，流体区域无死角覆盖；夹角等于45°时，斜面反射的超声波只在大直径直管段(1)内闭环传播，作用区形成双驻波现象。
  9. 一种权利要求1所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，其特征在于，包括原油输入管道(19)，原油输入管道(19)上设置原油混合装置，原油混合装置通过管路与超声波作用装置(12)相连，超声波作用装置(12)通过管路与电脱盐罐(15)相连，电脱盐罐(15)上部出料口与原油输出管道(16)相连。
  10. 根据权利要求9所述的超声波防止电脱盐罐油泥淤积的装置，其特征在于，超声波作用装置(12)包括超声波作用区和超声波换能器(6)，超声波作用区是中间小两头大的哑铃型管道式结构，管道式结构两端分别设置相同的超声波换能器(6)，两个超声波换能器(6)的发射面为圆型平面，圆型平面轴向同心，相互平行，对向设置，发射面与管道式结构的中心线垂直；两个超声波换能器(6)产生频率相同、振动方向相同、传播方向相反的均匀的平行对射超声波(10)，平行对射超声波(10)易于产生驻波场，两个超声波换能器(6)产生的经过管道式结构的管壁反射的非均匀的管道反射超声波(9)，形成平行对射超声波(10)与管道反射超声波(9)的混合作用方式。
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