超声脱水技术处理炼厂乳液的研究

《超声脱水技术处理炼厂乳液的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要现代炼油工业生产中乳状液种类众多，其中原油乳状液、污油、浮渣等处理量最大且处理难度较大。随着油田进入二、三次采油，进炼厂原油乳化稳定性增强，相应的污油、浮渣成分更复杂，给原油脱水脱盐、污油与浮渣的回收等过程带来了极大的困难与挑战。随着国家对环保、节能降耗要求的提高，石油加工企业需要对炼油技术进行了大量的改进。本文以炼厂典型的原油预处理过程、污油与浮渣的脱水过程作为选题和工业应用背景。对炼厂油水乳液性质及目前的处理方式进行了分析，通过实验研究了声学参数及乳液物性等因素对破乳分离过程的影响，选择了超声波破乳分离技术强化原油预处理过程，并将该技术应用于污油和浮

2、渣的脱水过程。在理论基础与实验方法研究中，探讨了超声凝聚基本原理与主要实验参数的测量方法。分别采用替代法与驻波法测量了原油中的声速，这两种方法误差均低于2．5％。分别采用水听器法与压差法测量了声强，两种方法误差相近(10％以内)，以水听器法更加方便。由于密度与粘度对破乳分离过程影响较大，论文测定了原油密度、粘度随温度的变化情况。温度升高，原油密度略降，但变化缓慢；原油粘度的对数与温度成线性关系，温度升高，粘度迅速下降。针对几种不同的炼厂乳液，分别进行了超声破乳分离的静态实验。还进行了原油超声联合电脱盐过程的动态实验，提出了强化原油电脱盐处理的方法。分析了破乳

3、过程中的声学及其它主要工艺参数的影响。实验结果表明在工厂动态原油预处理过程，注水量与电脱盐罐的电场强度的选择具有重要影响。结果显示超声辐照20min，原油粘度迅速下降(40℃，从194mPa·s下降到150mPa·s)。超声对原油的降粘作用与凝聚效应共同促进了原油破乳脱水分离。对原油预处理过程中不同声场类型、声强、破乳剂浓度、油水混合强度、注水量、超声辐照时间以及热沉降时间等进行了单因素分析。对于初始盐含量为30．4—42．7mg·Ld的鲁宁管输原油，在注水5％(v／V)、破乳剂20嵋·百1经锚式搅拌桨400rpm下混合20min，再经10kHz驻波场(0．

4、38W·cmt)辐照5min，75℃下热沉降90min后，原油单次预处理效果最佳，脱后水含量0．37％(脱水率92．6％)，摘要盐含量3．85mg·L。(脱盐率87．9％)。实验还对原油预处理前后的总盐进行了衡算，表明实验误差在合理范围，同时指出注水量偏少时原油脱盐率低的原因是油水混合不充分。考察了二级预处理原油脱盐脱水的效果，最终水含量0．45％，盐含量1．14mg·L一，脱盐率比一级预处理提高了9．7％。采用币交设计法对污油破乳脱水过程进行了实验研究，确定温度、声强是最重要因素，热沉降时间及超声辐照时间次之。在优化操作条件下(70℃、O．7W·锄‘2、驻

5、波声场)对添加NS．21破乳剂375pg·岔1、含水5．6％(vM的污油辐照10min，沉降3h后脱后含水量0．4％(脱水率92．59％)。对于含水75％的镇海炼化难破乳重污油，经超声处理的最终脱水率高达86．7％，体积减少65％以上。采用单因素分析法对浮渣超声强化脱水分离技术进行了研究，对于来自扬子石化的含油浮渣最佳脱水工艺为：调节pH至7．1，超声(20kHz、500W·n1．2)辐照5min，加入絮凝剂聚丙烯酰胺0．0759·L～，100l(Pa下抽滤脱水30min。初始含水为95％．99．5％的含油浮渣脱水率在86．2士1．5％，最高脱水率达到88％

6、。对原油预处理过程，结合超声．电脱盐工艺进行了一级连续动态实验研究。进行单因素分析实验，获得了该工艺的最佳操作参数：注水量约5％(V／V)，混合压差O．4MPa，声频率10kHz，声功率150W(声强O．32W·Clll之)，辐照3．5min，电脱盐罐沉降温度85．89℃。原油脱后水含量90％，破乳剂量降为15烬·f1。该工艺技术的操作温度不必高达120．140℃，100℃足以满足生产要求。对于800万吨／年加工能力的炼厂预期回收周期为3．6年(节约破乳剂费用计算)，同时脱盐率的提高降低了设备的腐蚀，可

7、产生相当高的技术经济效益。本文还进行了驻波声场中乳液粒子的受力分析，推导了粒子的运动方向。根据物理学碰撞几率的定义，推导了最佳超声频率的计算方法，与连续相粘度成正比，与粒子的统计平均粒径平方成反比。对于原油脱水过程中的乳液体系，初始最佳声频率约20．2l(Hz，随着乳液的不断凝聚，最佳声频率下降，解释了实验研究的结果lOkHz效果优于20l(Hz的原因。超声凝聚破乳技术是一种高效、低能耗破乳分离技术，是未来炼厂乳液分离技术的发展方向，特别是原油脱盐预处理工艺的强化手段，能确保生产的稳定与安全。本文推导、提出的最佳声凝聚频率的计算方法可应用于超声破乳分11博士

8、学位论文离工业装置的设计与过程的优化。关键词：原油污