原油破乳

原油破乳

原油含水是油氣田開發過程中的普遍現象。含水原油在加工之前必須進行脫水脫鹽處理。主要採用電脫鹽的方法來實現油水分離,一般還需加入破乳劑以提高脫水效果。

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現狀

原油含水是油氣田開發過程中的普遍現象。含水原油在加工之前必須進行脫水脫鹽處理。主要採用電脫鹽的方法來實現油水分離,一般還需加入破乳劑以提高脫水效果。
但有些原油採用以上傳統方法卻無法順利實現油水分離,如三次採油采出的水包油(o/w)乳化原油、污水回收油老化油及某些進口油等,由於其化學成分及乳狀液結構的複雜性,難以用電場法和化學法破乳脫水。
針對這種情況,必須研究開發其它方法來實現破乳。
國內外研究表明,超音波破乳是一種能有效解決這類問題的新型破乳方法。

破乳機理

超音波是一種在媒質中傳播的彈性機械波,具有機械振動、空化及熱作用。理論推導與可視化實驗證明超音波破乳的聲強必須在空化閾之下 。因此,超音波原油破乳主要是利用超音波的機械振動作用和熱作用。
作用的機理
1.振動作用促使水“粒子”凝聚。當超音波通過有懸浮水“粒子”的原油介質時,造成懸浮水“粒子”與原油
2.一起振動。由於大小不同的水“粒子”具有不同的相對振動速度,水“粒子”將相互碰撞、黏合,使粒子的體積和質量均增大,最後沉降分離。
3.振動作用可使原油中的石蠟、膠質、瀝青等天然乳化劑分散均勻,增加其溶解度,降低油水界面膜的機械強度,有利於水相沉降分離。熱作用降低油水界面膜的強度和原油黏度。
一方面:邊界摩擦使油一水分界處的溫度升高,有利於界面膜的破裂。
另一方面:原油吸收部分聲能轉化成的熱能,可降低原油的黏度,有利於水“粒子”的油一水的重力沉降分離。

破乳影響因素

1.超音波破乳的因素很多,如聲強、超音波頻率、輻射時間、溫度、沉降時間、原油黏度等。
2,強及其分布是影響超音波破乳的重要因素之一。聲強必須控制在空化閾之下,由於各原油的性質差異較大,破乳時所需的最優聲強不同。
3.波頻率的大小在一定量級的範圍內只影響“粒子”向波腹或波節運動所走的距離,對破乳效果在一定量級內影響不是很明顯。Kotyusov從理論上導出頻率對“粒子”凝聚有影響,並導出了粒子在聲波作用下產生凝聚的最佳頻率約在21~25 kHz以內。
4.乳化與破乳實際上是一個動態平衡過程。選擇合適的處理時間就可以破乳,但是如果超音波處理時間過長,又有可能將分離出來的油水兩相乳化,從而形成更加穩定的乳化液。所以,聲波輻射時間並非越長越好。
5,.原油破乳脫水的影響比較明顯,原油破乳後水的質量分數隨溫度的升高而降低,但隨溫度升高而降低的幅度越來越小。

總結

超音波和其他方法相比,能降低破乳脫水溫度,從而降低了能耗,同時又可以取消複雜的高壓電脫水設備。因此使用超音波破乳脫水可以降低成本,提高經濟效益。超音波還能大大地減少破乳荊用量。經超聲處理過後的原油其流動性大大增加,且長時間放置後黏度不恢復。但仍有許多問題有待解決,這也是今後研究發展的方向。
1.乳化機理研究有待進一步深入,理論分析困難。
2.條件控制比較困難,不同的原油由於其物理化學性質的不同,需要不同的反應條件。
3化程度不高,許多套用僅在實驗室完成,沒有大規模運用到工業生產。
4.適合工業化的超音波破乳設備。

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