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一种并联的超 声波罐式破乳的方法及装置

阅读：506发布：2024-02-10

专利汇可以提供一种并联的超声波罐式破乳的方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种并联的超声波罐式破乳的方法及装置，在油水乳化物储罐中间管道上或油水乳化物进罐前的管道上，并联安装至少2个单组超声波换能分布装置的超声波破乳罐，超声波分布器设置在超声波破乳罐内部，通过并联的超声波破乳罐的超声波破乳作用，实现油水乳化物的脱水目的。该装置及方法便于安装，内部结构简单，适用于油田或炼油厂罐式破乳脱水的场合，尤其适用于乳化程度较严重的油水乳化物需要保持均匀超声波强度作用下延长超声波作用时间的破乳的场合。，下面是一种并联的超声波罐式破乳的方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种并联的超声波罐式破乳的方法，其特征在于：在油水乳化物储罐中间管道上或油水乳化物进入储罐前的管道上，并联安装至少两个超声波破乳罐（1），超声波破乳罐（1）通过进料管路与沉降脱水罐（3）联接，所述超声波破乳罐中心垂直向下安装有一组超声波换能分布装置（4），超声波换能分布装置（4）通过功率线缆与超声波发生器相连接，油水乳化物经超声波作用破乳后，在沉降脱水罐（3）沉降脱水，实现油水乳化物的破乳与脱水。
2.根据权利要求1所述的一种并联的超声波罐式破乳的方法，其特征在于：在油水乳化物储罐中间管道上或油水乳化物进入储罐前的管道上，并联安装2~4个超声波破乳罐（1），油水乳化物通过原油泵泵送入并联的超声波破乳罐（1）内，在同一超声波作用强度和频率下进行破乳。
3.根据权利要求1所述的一种并联的超声波罐式破乳的方法，其特征在于：所述超声
2
波破乳罐（1）内超声波作用频率为40~200kHz，超声波强度为0.05~0.4w/cm，所述装置中的操作温度为20~100℃。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种并联的超声波罐式破乳的方法，其特征在于：
所述超声波破乳罐为立式压力罐，油水乳化物由罐下部进入，由上部流出。
5.一种用于权利要求1~4任一项所述的破乳方法的并联的超声波罐式破乳装置，其特征在于：由至少两个超声波破乳罐与沉降脱水罐（3）并联组成，所述超声波破乳罐上部设有破乳罐顶盖（8），破乳罐顶盖（8）中心向下固定有单组超声波换能分布装置（4），超声波换能分布装置（4）通过功率线缆与超声波发生器相连接。
6.根据权利要求5所述的一种并联的超声波罐式破乳装置，其特征在于：所述破乳罐顶盖（8）为内凹式封头，所述超声波换能分布装置（4）向下固定在破乳罐顶盖（8）中心上；
超声波破乳罐罐口上设置有防雨盖板。
7.根据权利要求5所述的一种并联的超声波罐式破乳的装置，其特征在于：所述破乳罐顶盖（8）为平板式封头，所述超声波换能分布装置（4）向下固定在破乳罐顶盖（8）中心上。
8.根据权利要求5所述的一种并联的超声波罐式破乳的装置，其特征在于：所述的超声波换能分布装置（4）包括超声波换能器（6）和超声波分布器（7），超声波分布器（7）通过法兰固定压紧在超声波换能器（6）的下端，超声波换能器（6）与超声波分布器（7）之间采用非金属材料隔离。
9.根据权利要求8所述的一种并联的超声波罐式破乳的装置，其特征在于：所述的超声波分布器（7）外表面为曲面。

说明书全文

一种并联的超 声波罐式破乳的方法及装置

技术领域

[0001] 一种并联的超声波罐式破乳的方法及装置，属于石油化工技术设备领域。

背景技术

[0002] 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，促使油田企业采取多种增产措施，动用了过去难以开采的原油储量，广泛应用三次采油技术，如聚合物驱、多元复合驱、表面活性驱、碱驱、二氧化碳驱、稠油热采等技术的大量应用，导致重质化劣质化的原油的乳化加剧，乳化结构稳定，采用传统的热化学手段很难快速达到有效的油水分离的目的。

[0003] 原油中的水、表面活性剂、三采助剂及天然极性物质，在机械作用下，形成了油包水（w/o）、水包油（o/w）、多重嵌套式（w/o/w与o/w/o）等多种形式的稳定乳化结构，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。多年来，原油破乳技术的研究大多只限于化学破乳剂的研究上，对不同种类的原油有较大的局限性，而且破乳剂的应用具有诸多的生产与环保问题：导致生产成本上升，造成排水的含油量和COD值上升，直接影响后续水处理的正常进行和处理后污水的达标排放。目前，在油田或炼油厂，常常采用含水的乳化原油在待处理罐中加热或加注破乳剂的方式破乳，进行沉降脱水。超声波是近年来发展迅速的物理破乳手段，具有投资小、运行成本低、性能可靠、寿命长、节能、环保等特点。对于工业适用的可靠稳定的超声波发生器与换能器，最大的输出功率只能达到5KW左右，实际应用中，能长周期稳定运行的额定功率只有3KW左右。超声波破乳功率小不能满足大处理量的生产要求，采用较大功率超声波则辐射面小，声强局部过大易于引起乳化。对于乳化程度高、破乳难度大的油水乳化物的破乳，超声波破乳需要在均匀声强的作用下，延长超声波的作用时间，才能达到长时间有效的破乳效果。

[0004] 本申请人的授权公告号为CN201558576U的实用新型专利《一种超声波使油水乳化物破乳的装置》，及其同日申请发明专利申请号为CN200910180669.2的《一种超声波使油水乳化物破乳的方法和装置》，发明了一种超声波罐式破乳的装置及方法，其特征在于：在原料储罐或沉降脱水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。
其装置直接对原料储罐或沉降脱水罐进行改装，由于原料储罐或沉降脱水罐的上封头为外凸式结构，其缺陷是超声波换能器伸入破乳罐中需要较长的变幅杆长度，直接影响了电声效率，超声波分布器产生的超声波不能有效的作用油水乳化物；该装置使用时需临时对原料储罐或沉降脱水罐进行改装，以装入多个超声波发生器。超声波分布器直接作用于油水乳化物而产生死角或短路现象，设备结构复杂，检维修不方便，制造成本高，重复利用性差。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以提高破乳速率的一种并联的超声波罐式破乳的方法及装置。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种并联的超声波罐式破乳的方法，其特征在于：在油水乳化物储罐中间管道上或油水乳化物进入储罐前的管道上，并联安装至少两个超声波破乳罐，超声波破乳罐通过进料管路与沉降脱水罐联接，所述超声波破乳罐中心垂直向下安装有一组超声波换能分布装置，超声波换能分布装置通过功率线缆与超声波发生器相连接，油水乳化物经超声波作用破乳后，在沉降脱水罐沉降脱水，实现油水乳化物的破乳与脱水。

[0007] 具体的，在油水乳化物储罐中间管道上或油水乳化物进入储罐前的管道上，并联安装2~4个超声波破乳罐，油水乳化物通过原油泵泵送入并联的超声波破乳罐内，在同一超声波作用强度和频率下进行破乳。

[0008] 具体的，所述超声波破乳罐内超声波作用频率为40~200kHz，超声波强度为2
0.05~0.4w/cm，所述装置中的操作温度为20~100℃。

[0009] 具体的，所述超声波破乳罐为立式压力罐，油水乳化物由罐下部进入，由上部流出。

[0010] 一种并联的超声波罐式破乳的装置，其特征在于：由至少两个超声波破乳罐与沉降脱水罐并联组成，所述超声波破乳罐上部设有破乳罐顶盖，破乳罐顶盖中心向下固定有单组超声波换能分布装置，超声波换能分布装置通过功率线缆与超声波发生器相连接。

[0011] 优选的，所述破乳罐顶盖为内凹式封头，所述超声波换能分布装置向下固定在破乳罐顶盖中心上；超声波破乳罐罐口上设置有防雨盖板。

[0012] 可选的，所述破乳罐顶盖为平板式封头，所述超声波换能分布装置向下固定在破乳罐顶盖中心上。

[0013] 所述的超声波换能分布装置包括超声波换能器和超声波分布器，超声波分布器通过法兰固定压紧在超声波换能器的下端，超声波换能器与超声波分布器之间采用非金属材料隔离。

[0014] 优选的，所述的超声波分布器外表面为曲面。

[0015] 所述的油水乳化物为含水原油或高含水污油。

[0016] 所述的并联安装的超声波破乳罐为各超声波破乳罐的底部进料口均以管路相连接为同一总进料口，各出料口均以管路连接为同一总出料口，总出料口与沉降脱水罐连接。

[0017] 所述的超声波分布器下部采用3~10mm厚的薄钢板冲压成球面形，超声波分布器上部采用13~25mm厚的平面钢板；上、下部焊接形成密封中空结构，其间充满均匀的液体。实现释放的超声波能量以较均匀的声强传播。

[0018] 所述单组超声波分布器安装在超声波破乳罐顶端，超声波作用方向向下。

[0019] 所述的超声波发生器均安装在防爆控制柜内。

[0020] 本发明方法所用装置便于安装，内部结构简单，适用于油水乳化物乳化程度较严重、破乳较困难的破乳的场合，油水乳化物以通过单个超声波破乳罐的速率进入装置的进料口，然后由并联的超声波破乳罐进行分流破乳，在油水乳化物所需导入功率不变的情况下延长超声波作用时间，实现能源节约而又使油水乳化物有效的破乳脱水。

[0021] 本发明方法所用装置还适用于含水原油或同期累积的大批量含水污油的快速处理。此时可加大油水乳化物的导入功率，然后由并联的超声波破乳罐进行分流破乳，在相同破乳效果的前提下可实现几倍于前的处理速率。

[0022] 所述的超声波破乳罐的横截面积设计满足超声波声强0.01～0.5 w/cm2的参数要求。

[0023] 所述超声波换能分布装置只安装在破乳罐顶盖，超声波分布器辐射出的超声波向下，与重力的作用方向一致。超声波发生器将电能通过换能器转换为超声波的机械能，通过分布器内均质的液体传递给分布器，最终通过分布器释放给乳化原油的超声波能量较为均匀。

[0024] 并联的超声波破乳罐与沉降脱水罐相连接，通过超声波破乳罐的乳化原油或污油可加速破乳，然后，在沉降脱水罐中沉降脱水，提高脱水效率或脱水率，并联连接至少2个超声波破乳罐的目的是用来满足不同处理量的生产要求，实现不同场合的超声波罐式破乳装置的应用。

[0025] 所述的超声波罐式破乳装置，可以是两个超声波罐式破乳并联接入待处理罐与沉降脱水罐之间，在油水乳化物由待处理罐导入沉降脱水罐的过程中，通过超声波罐式破乳，最终在沉降脱水罐中脱水，达到油水破乳和分离的目的。这种倒罐的方式，比较适合于长期存放不能破乳的老化油、污油等难处理的油水乳化物破乳脱盐与脱水。

[0026] 所述的超声波罐式破乳装置，可以是三个超声波罐式破乳并联接入待处理罐与沉降脱水罐中。随着油水乳化物乳化的稳定程度加大，破乳难度增加，可设置多个超声波罐式破乳并联，用来满足不同程度的破乳和脱水要求。依据原油的乳化程度与破乳脱水的要求，设置并联超声波罐式破乳的个数。

[0027] 与现有的技术相比，本发明的一种并联的超声波罐式破乳的方法及装置所具有的有益效果是：提供一种能够产生均匀声强的超声波破乳罐，在一定超声波声强的作用下，可以延长超声波的作用时间。超声波破乳罐内部结构设计合理，便于制造，便于安装，便于检维修。超声波破乳罐结构独立，可通过管线连接在油水破乳或油水沉降的各种场合，接入方式简单，应用灵活。本发明并联的超声波罐式破乳破乳效果更显著，原油脱后含水更低，能有效脱除原油中的水，对后部原油加工比较有利，降低了原油中的盐含量，减轻了后部原油加工的设备腐蚀。本发明对于乳化程度较严重的、要求在同一声强作用下较长超声波的作用时间的油水乳化物处理效果明显。附图说明

[0028] 图1是本发明一种并联的超声波罐式破乳的装置的两个并联的超声波罐式破乳装置示意图。

[0029] 图2是本发明一种并联的超声波罐式破乳的装置的三个并联的超声波罐式破乳装置示意图。

[0030] 其中，1、超声波破乳罐，2、待处理罐，3、沉降脱水罐，4、超声波换能分布装置，5、超声波发生器，6超声波换能器，7超声波分布器，8破乳罐顶盖。

[0031] 图1~2是本发明一种并联的超声波罐式破乳的方法及装置的最佳实施例，下面结合附图1~2对本发明做进一步说明。

具体实施方式

[0032] 下面通过具体实施例对本发明一种超声波罐式破乳的方法及装置作进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。

[0033] 实施例1如图1所示，本发明装置的两个超声波破乳罐1通过管道并联连接，两超声波破乳罐1底部进料口以管道连接，形成同一的进料口，该进料口以管道连接待处理罐2；两超声波破乳罐1的顶部出料口以管道连接形成同一的出料口，该出料口以管道连接沉降脱水罐3。

[0034] 所述超声波破乳罐罐口内部设有破乳罐顶盖8，破乳罐顶盖8为内凹式封头，所述超声波换能分布装置4向下固定在破乳罐顶盖8中心上；超声波破乳罐罐口上设置有防雨盖板。

[0035] 所述的超声波换能分布装置4包括超声波换能器6和超声波分布器7，超声波分布器7通过法兰固定压紧在超声波换能器6的下端，超声波换能器6与超声波分布器7之间采用非金属材料隔离。

[0036] 所述的超声波分布器7下部采用3~10mm厚的薄钢板冲压成球面形，超声波分布器7上部采用13~25mm厚的平面钢板；上、下部焊接形成密封中空结构，其间充满均匀的液体。
安装在防爆控制柜内的超声波发生器5均通过线缆与超声波换能器连接。

[0037] 上述装置中待处理罐2中有含水13%的污油，在80℃下，通过原油泵输送进入并联3
的超声波破乳罐，含水污油通过总进料口的速度为3m/min。经两个并联的超声波破乳罐进行罐式破乳作用后，采用超声波频率120KHz，各超声波破乳罐设置超声波声强均为0.3w/
2
cm。再将此高含水乳化污油泵入沉降脱水罐中进行沉降脱水48h。罐中污油含水降至0.6%。

[0038] 实施例2采用实施例1所述装置。

[0039] 将待处理罐2中含水9%的污油，在50℃下，通过原油泵输送，含水污油通过总进3
料口的速度为4m/min。经两个并联的超声波破乳罐进行罐式破乳作用后，采用超声波频率
2
70KHz，各超声波破乳罐设置超声波声强均为0.4w/cm。再将此高含水乳化污油泵入沉降脱水罐中进行沉降脱水48h。罐中污油含水降至0.4%。

[0040] 实施例3采用实施例1所述装置。

[0041] 将待处理罐中含水11%的污油，在100℃下，通过原油泵输送，含水污油通过总进3
料口的速度为2m/min。经两个并联的超声波破乳罐进行罐式破乳作用后，采用超声波频率
2
200KHz，各超声波破乳罐设置超声波声强均为0.2w/cm。再将此高含水乳化污油泵入沉降脱水罐中进行沉降脱水48h。罐中污油含水降至0.45%。

[0042] 实施例4采用实施例1所述装置，不同的是进料口直接接入原油管路。

[0043] 其中原油含水1.2%，在温度65℃下，采用超声波频率180KHz，各超声波破乳罐设2 3
置超声波声强均为0.15w/cm。含水原油通过总进料口的速度为2m/min。经两个并联超声波罐式破乳后，原油沉降48h含水0.23%。

[0044] 实施例5如图2所示，本发明装置的三个超声波破乳罐1通过管道并联连接，两超声波破乳罐
1底部进料口以管道连接，形成同一的进料口，该进料口可以连接含水原油管道也可以连接连接待处理罐2；两超声波破乳罐1的顶部出料口以管道连接形成同一的出料口，该出料口以管道连接沉降脱水罐3。其它装置同实施例1所述装置。

[0045] 在原油进罐前，在原油管道上串联接入上述三个超声波破乳罐并联安装破乳装置，其中原油含水1.9%，温度50℃，采用超声波频率80KHz，各超声波破乳罐设置超声波声2 3
强均为0.3w/cm。含水原油通过总进料口的速度为4m/min。经三个并联超声波罐式破乳后，原油沉降48h含水0.28%。

[0046] 实施例6将待处理罐中含水7%的污油，在20℃下，通过原油泵输送，含水污油通过总进料口的
3
速度为4m/min。经四个并联的超声波破乳罐进行罐式破乳作用后，采用超声波频率40KHz，
2
各超声波破乳罐设置超声波声强均为0.05w/cm。再将此高含水乳化污油泵入沉降脱水罐中进行沉降脱水48h。罐中污油含水降至0.8%。

[0047] 对比例1对含水1.9%的原油采用化学破乳沉降。添加50ppm的化学破乳剂。保温60℃条件下沉降48h。化学破乳脱水后原油含水0.56%。

[0048] 对比例2含水1.2%的原油进行自然沉降。保温65℃条件下自然沉降进行48h。自然沉降后原油含水0.95%。

[0049] 对比例3对含水1.2%的原油采用化学破乳沉降。添加40ppm的化学破乳剂。保温65℃条件下沉降48h。化学破乳脱水后原油含水0.55%。

[0050] 对比例4含水1.2%的原油采用传统单罐二组的多组式换能器—分布器的超声波破乳，控制温
2
度50℃，试验过程采用超声波频率80KHz，设置超声波声强0.3w/cm。沉降48h原油含水
0.70%。

[0051] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

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