论文总字数：14724字

摘 要

现今超声波破乳技术是一项前景广阔的物理方法。我们现在通过实验探究的是如何利用超声波破乳技术实现原油乳状液的破乳脱水脱盐。

这一实验的研究目的是通过有效的原油破乳脱水脱盐，从而回收利用原油提高经济效益。在实验中，我们通过改变实验条件来对原油破乳效果进行研究。

破乳脱水过程受到多种条件影响，通常可以分为两种类别。一是声学因素，二是原油的自身性质。而我们在试验下主要研究了声学因素对原油破坏乳状液实现脱水效果的作用。重点考察了超声温度、超声时间、静置沉降温度、静置沉降时间、电压的影响。实验的最终成果显示，低频率的超声波在原油破坏乳状液实现除水除盐中有较好的效果。经过我们的实验得出了超声波脱水脱盐的最佳条件大致是：超声时间5min，沉降温度60℃，超声电压100V，频率20kHz，沉降时间2h。

关键词：超声波 原油 破乳 声学 条件

The study of crude oil’s ultrasonic demulsification for dehydration and desalting

Abstract

Nowadays,ultrasonic demulsification technology is a promising physical method.We studied how to use the ultrasonic demulsification technology to dewatering and desalting from crude oil emulsion.

The purpose of this research is demulsifing,dewatering and desalting from crude oil emulsion effectively.Then we can make the recycling process of crude oil more effective.In this experiment,we change different experimental conditions to study the effect of demulsifing process.

Demulsifing process can be affected by many factors which can be concluded to two aspects.One is acoustic parameters,another is its own characters.In this experiment,we mainly studied acoustic parameters’ influence on the effect of crude oil demulsification and dehydration.We mainly studied the effect of ultrasonic demulsify temperature,radiating time,sedimentation temperature,sedimentation time and voltage.It turns out that,ultrasound with low frequency is easier to dehydrate and desalt the crude oil.The experiment results show the optimal condition of ultrasonic demulsification is about:5 min irradiation time,60℃ sedimentation temperature,100V ultrasonic irradiation voltage,20kHz ultrasound frequency,2h sedimentation time.

Key words: ultrasound;crude oil;demulsification;acoustic;conditions

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 原油乳状液的结构与性质 1

1.2.1 原油破乳的一些常规方法 3

1.2.2 物理破乳法 4

1.2.3 化学破乳法 5

1.2.4 生物破乳法 5

1.3 超声波技术 7

1.3.1超声波技术的进化 7

1.3.2 超声波作用机理 8

1.3.3 超声波破乳机理 8

1.4 超声破乳技术在国内外的发展情况 9

1.5 课题研究意义和目的 10

第二章 实验过程与分析 11

2.1 实验对象和方法 11

2.1.1 原油样 11

2.1.2 实验装置图 11

2.1.3 含水率的测量 13

2.1.4 原油中水粒径测定 14

2.2 实验条件的控制 15

2.2.1 正交试验 15

2.2.2 单因素实验 16

第三章 实验结论与展望 20

3.1 结论 20

3.2 展望 20

参考文献 21

第一章 文献综述

1.1 前言

原油是在炼油厂提炼过程中产生，其中除了工业生产所需组分还具备很多的多余物质，如NaCl₂、CaCl₂等盐类杂质。这些杂质一般是在原油炼制和污水处理时产生的。由于杂质可能干扰对原油的加工提炼，其所含的水分导致运输所需费用提高。含水量过高还会致使蒸馏塔的操作不稳定，导致冲塔事故的发生和能耗的增加。原油中存在的盐类物质水解生成盐酸，具备较强的酸性腐蚀性，同时这些盐类通常滞留在管壁上构成盐垢导致传热效率下降，阻塞管路。所以如何避免这种情况就需要在原油处理过程中进行脱水脱盐。惯用的办法有化学破乳法、电脱水、热沉降等，然而这些方法都有局限并不能达到深度脱水的效果，炼油厂用的最多的是加温沉降粗区分的方法，但是这种方法的缺点是耗能而且脱水效果一般^[1]。而如今研讨的超声波破坏乳状液是前途光明的破乳手段^[2]之一。超声波作用在迥异性质的流体介质上时会发生位移效应和碰撞，继而达到油水相分开的作用，这一进程较迅速，使得脱水效率大幅提升。原理关键是运用超声波在物理学上的机械弹性振动作用和热效应。经过弹性振动能够迫使水“颗粒”发生位移效应，经过碰撞小的水“颗粒”聚成大的水“颗粒”，因为重力的不同沉降分开；而经过热效应，油水界面的原油黏度得以降低，破乳脱水得以实现。

1.2 原油乳状液的结构与性质

原油大都以乳状液的形态存在，就是一类液体通过微小液滴形态游离在别的与它不互溶的液体中组成的多相分散体系。这一体系中，由液滴形态组成的一相叫內相，又可以称作分散相。连成一片的另一相叫连续相。乳状液大多数情况下，其中一相是由水或者是一些水溶液构成，另外的相是由有机相组成，所以这两相也依次叫做水相和油相^[3]。

我们可以将乳状液大致分为三类^[4]：

1. 油包水型（W/O）：即分散相是水溶液，外相是油，好比粉底霜，防晒霜等。
2. 水包油型（O/W）：即分散相是油，外相是水，比如牛奶，母乳等。
3. 套圈型：水相和油相就像千层酥和东坡肉一样分层交替扩散构成，大致分为水 包油再包水和油包水再包油两种。

原油乳状液分散体系非常繁杂，属于多相分散体系，油包水（W/O）类微粒构造形成了其骨架。庞大的相分界面存在于液相本体和分散相中，具备较大的界面势能，小的液体“颗粒”自发聚集成大的液体“颗粒”，随着自由能的减小，乳状液愈发不稳定。而在现实生活的使用中，乳状液混有杂质能够长期稳定存在。乳状液在使用中，其阻止体系中被扩散液滴会集作用的功能就是其稳定性。液珠“颗粒”与连续相间密度的差异会导致分层以及沉降，通常量化测定乳状液的稳定性是通过测量他的聚集速率。

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