废油三场耦合破乳脱水工艺与装置

通过提出联合旋流离心场、脉冲电场及真空温度场三场耦合破乳脱水的工艺设计构想,设计了电场-旋流耦合破乳单元和真空加热破乳单元联合脱水工艺流程。运用三维建模,优化整体机构布局,设计开发废润滑油三场破乳脱水净化装置。试验结果表明,该装置与传统的净化工艺相比较,具有能耗小、耗时短等特点。     

高压脉冲电场中乳化油最佳破乳电场参数

合理的电场参数是确保高压脉冲电场实现乳化油液高效破乳脱水的重要前提,目前关于电场参数的理论研究鲜有报道。通过建立乳化油液滴在高压脉冲电场中的振动动力学模型,研究液滴振动幅频特性,得到液滴共振频率及共振振幅。在此基础上,根据乳化油系统物性参数,结合液滴最大稳态拉伸变形条件,利用作图法可计算出乳化油最佳破乳电场频率与电场强度的值。实验结果表明,计算得到的最佳破乳电场参数能够实现乳化液滴高效结聚。因此,利用非线性振动动力学确定的乳化油最佳破乳电场参数是合理可靠的。     

流花油田老化油高频/高压脉冲交流电场破乳脱水研究

在测定老化油乳化液粘度-温度曲线、含水率反相点曲线的基础上,采用静态静电聚结破乳实验装置研究了油水反相特性对电场破乳脱水效果的影响,使用自主搭建的动态破乳脱水特性快速评价装置研究了高频/高压脉冲交流电场下电场强度和频率对老化油乳化液破乳脱水效果的影响. 结果表明,流花油田老化油反相点含水率约为40%,油水反相过程中乳化液粘度增加,电场破乳脱水难度增大;老化油乳化液含水率为30%时,最优电场强度1.25 kV/cm、电场频率2.5 kHz下破乳后的离心脱水率为97.8%,远高于工频电场下的离心脱水率(4.2%),高频/高压电场破乳比工频/高压电场破乳优势明显.     

高压脉冲电场破乳研究现状及展望

对高压脉冲电场破乳的研究现状进行了总结,包括高压脉冲电场破乳机理以及电场强度、电场频率、占空比等电场参数对高压脉冲电场破乳的影响,同时对高压脉冲电场破乳器的研究设计进行了归纳和分析,包括电极材料与形式、电破乳器结构等,在此基础上,对目前高压脉冲电场破乳研究的不足进行了分析,并对高压脉冲电场破乳研究的发展方向进行了展望。     

乳化油液双场联合脱水净化技术研究现状

总结了国内外提出的双场联合的脱水净化装置,并根据各自的特点进行了分类。阐述了与双场联合脱水净化技术相关的研究及其现状。尽管现有研究对提高装置的分离性能及分离效率已有一定涉及,但对双场联合破乳技术基础研究较为有限,那么针对双场耦合破乳机理的研究尚需进一步加强。     

乳化油液双场联合脱水净化技术研究现状

总结了国内外提出的双场联合的脱水净化装置,并根据各自的特点进行了分类。阐述了与双场联合脱水净化技术相关的研究及其现状。尽管现有研究对提高装置的分离性能及分离效率已有一定涉及,但对双场联合破乳技术基础研究较为有限,那么针对双场耦合破乳机理的研究尚需进一步加强。     

乳状液膜旋流静电综合力场连续破乳器研究

研究了乳状液旋流、脉冲高压静电综合力场对连续破乳的影响，考察了影响乳状液破乳的主要因素：并对破乳机理进行了探讨。结果表明，乳状液在高压静电场中产生旋流运动，从而使乳状液既受到静电场的静电作用而极化，又受到旋流剪切力的作用，在离心力和静电力的综合作用下实现连续破乳。而且该破乳器存在最佳的破乳电压和破乳频率，在油内比为2：1时，破乳效果较佳。     

中原油田老化油回掺电破乳脱水

采用自制的矩形波高压/高频脉冲交流电源和高压/工频电源,对中原油田的老化油和原油进行了破乳脱水性能的对比实验,考察了电场频率、电压、老化油含量、含水率等对老化油破乳效果的影响. 结果表明,在一定范围内适当提高电场频率有利于老化油破乳,1500 Hz较500 Hz的脱水率平均提高10.3%,最高达35.0%;高频电场脱水效果远优于工频电场;适当提高电场强度有利于老化油破乳,4 kV较1 kV的脱水效率平均提高40.6%,最高达81.1%.     

W/O型油水乳化液物理破乳技术及装置研究进展

综述了石油原油或废油中W/O型油水乳化液物理破乳技术及装置的研究现状及发展趋势,分别从施加外力破乳和施加场能破乳两个方面介绍了W/O型油水乳化液的物理破乳技术及装置各自的优缺点。施加外力破乳技术及装置方面,重点介绍了施加离心力破乳的旋流破乳装置、施加聚结力破乳的聚结板式破乳装置和施加压力破乳的膜破乳装置;施加场能破乳技术和装置方面,重点介绍了施加微波场的微波破乳装置、施加超声场的超声波破乳装置以及施加电场的电破乳装置;并着重阐述水击谐波破乳技术及装置的工作机理、结构及工作流程。最后指出破乳技术及装置研究方向为装置的新型化、节能环保化、智能化以及轻量化。     

高频/高压静电聚结破乳评价方法及电场频率选择研究

为满足当前所处理原油劣质化的新挑战,实现设备紧凑高效、运行节能降耗等发展目标,采用高频/高压电场进行W/O型乳化液静电聚结破乳脱水已经成为国内外的研究热点。采用自主研制开发的全数字控制高频/高压脉冲方波交流电源,基于矩形流道连续流动实验装置,采用Turbiscan Lab分散稳定性分析仪评估静电聚结破乳特性,并系统研究了电场频率和乳化液含水率对分散相水液滴聚结长大的影响。研究结果表明,W/O型模拟乳化液含水率5%时,施加电压为5.4 kV、频率为1.1 kHz的电场,分散相水液滴的平均体积粒径增大39.75倍,稳定动力学参数增加3.12倍,破乳效果非常明显;W/O型模拟乳化液的含水率不同,分散相水液滴取得最佳聚结效果所对应的电场频率也不同,工程应用中应该根据不同油田原油乳化液的实际情况进行具体评估。     

不同含水率下电场参数对动态脉冲电脱水的影响

为全面考察不同含水率下各电场参数对动态脉冲电脱水性能的影响规律,进行了动态高压高频脉冲电脱水室内实验研究。结果表明:乳状液含水率较高时,分散相水滴粒径较大、间距较低,所需静电极化作用力大大降低,低电压下也能保证较高的水处理效率。电场频率为4 kHz时,动态电脱水器的性能较优,动态电脱水过程中的剪切弥散效应,增加了水滴间的碰撞聚结,高频条件下高含水率的乳状液破乳所需电场能减小,脱水功率降低。脉宽比为0.5时,动态电脱水器的脱水性能最优,而当含水率较高、脉宽比较大时,脱水电流过大导致垮电场,严重影响脱水器的安全稳定运行。上述成果为高效紧凑静电脱水设备的研究开发奠定了实验基础。     

电场-旋流耦合强化多相介质分离研究进展

概述了国内外基于电场-旋流耦合场来强化非均多相分离的研究进展,并对相应强化分离方法进行分析与归纳。根据不同介质类别分别介绍了电场-旋流耦合强化液-液分离、气-固分离、气-液分离、固-液分离等多相介质分离技术、设备及工作原理,例如：动态/静态静电旋流脱水装置、静电旋风除尘器/摩擦旋风分离器、静电旋风除雾器及电动旋液分离器。总结了电场类型与分布、耦合场与液滴、颗粒作用、耦合场数值模拟方法等,为研究电场-旋流耦合强化分离多相介质提供依据。针对特殊多相介质（如黏度大、密度差小及弱/无电导率等）分离性能较差的问题,本文提出应综合考虑耦合设备的结构尺寸、操作参数及安装条件,在提高分离效率的基础上,应加强电场-旋流耦合装置运行安全性的研究以扩大耦合强化多相介质分离的适用范围。     

液膜法提取发酵液中苯丙氨酸的静电破乳

采用高压脉冲电场进行电破乳，考察了不同因素对破乳效率的影响，控制电场频率在１５０ＨＺ，外加电压７ＫＶ－８ＫＶ、操作温度在４０℃，并在破乳初期和海绵状乳化液形成时期适当地搅拌能得到近１００％的破乳效率，破乳后的膜相能继续使用多次，并保持较高提高率和乳液稳定性。     

低压脉冲电场对高浓度O/W型乳化液破乳特性的影响

为实现高含油浓度O/W型乳化液的电场破乳预分水,借鉴电絮凝技术的工作原理自行设计了静态序批式电场破乳预分水实验装置。在对乳化液理化特性进行量化表征以确保其稳定性的基础上,以预分水率为主要评价指标,系统实验研究了电场形式、峰值电压、脉冲频率、占空比及含水率对O/W型乳化液静态破乳预分水特性的影响。结果发现,脉冲直流方波电场下乳化液的破乳效果比直流电场较好;含水率降低使乳化液的破乳程度减弱;峰值电压、脉冲频率和占空比都存在一个最优值。当施加脉冲直流方波电场、电压幅值为40V、脉冲频率为2kHz、占空比为0.5、加电时间为30min时,含水率90%乳化液的预分水率达87.18%。基于实验过程中的现象推测,高含油浓度O/W乳化液的破乳预分水机理包括双电子层作用和类似电絮凝作用。     

陈南联合站稠油脱水工艺优化研究

以低温高效脱水为研究目的,采用破乳剂脱水、掺稀油脱水、加热脱水等3种技术,对胜利油田陈南联合站的稠油脱水参数进行了优化研究。研究了陈南稠油和稀油的物性条件,确定了乳状液配制的最佳条件为乳化机转速2 000 r/min、搅拌时间15 min。考察了掺稀比、破乳温度和破乳剂体积分数等因素对稠油热化学脱水效果的影响,结果表明:胜利油田陈南联合站稠油热化学破乳沉降运行工艺的最佳参数为掺稀比(稀油与稠油的体积比)1.5、破乳温度90℃、破乳剂体积分数100×10~(-6);在最佳工艺条件下沉降脱水24 h,得到的余油含水率低于2.0%,满足成品油的外输条件。根据试验结果,对破乳剂脱水、掺稀油脱水和加热脱水的机理进行了分析探讨,对稠油的低温高效热化学沉降脱水工艺具有指导意义。     

海上原油乳化液在高频脉冲电场中的脱水特性研究

为了探究高频脉冲脱水法对海上原油的适应性以及脱水电参数的选取方法,本文通过实验开展了高压脉冲电场下原油乳化液电脱水特性的研究,分析了高频电场的频率、电场强度、含水率、破乳剂浓度对原油乳化液电脱水效果的影响,并通过实验结果分析了高频脉冲电场对海上原油脱水特性的影响规律,同时通过回归分析方法确定了原油在电脱水过程中最优电参数的选取方法。研究结果表明:在高频脉冲电场下,脱水前期在较低电场频率下,脉冲电场强度和频率对脱水效果的影响并不明显;在较高电场频率下,随着电场强度的增大,原油乳化液在脱水初期的脱水效果越好。当脱水进入中后期,原油脱水效果随着电场强度的增大而增大,随着频率的增大而降低;该回归分析方法可根据原油的物性参数确定电脱水过程中电场强度、频率的选取范围,实现对电脱水效果的预估计,保证脱水电场的稳定性,提高电脱水效率与脱水质量。     

高压高频动态脉冲电场参数对水滴聚并速率的影响

在室内动态实验研究基础上,全面考察高压高频脉冲电场的场强、频率、占空比对静电聚结器出口水滴粒度分布、中位粒径以及静电聚结器平均功率的影响规律,归纳了水滴聚并速率模型。研究结果表明,在乳状液初始分布一定的情况下,一定范围内增大电场强度、电场频率和脉宽比,有助于提升水滴的静电聚并速率。电场强度超过1.87k V?cm-1后发生电分散,聚并速率降低。连续相的黏度越小,水滴在迁移聚并过程中的阻力越小,聚并速率越大。脱水电流随各电场参数的增加而增大,电流过大时,部分电场能经水链发生泄漏,水滴聚并速率有所降低。所得到的水滴聚并速率表达式反映了高压高频脉冲电场参数对水滴聚并规律的影响,为脉冲静电聚结破乳机理的深入研究奠定基础。     

非均匀高频电场下W/O型乳化液动态破乳聚结特性的实验研究

采用自主设计搭建的非均匀电场动态破乳聚结特性实验装置,首次在国内配套使用高频/高压脉冲交流电源和FBRM G600型聚焦光束反射仪,建立了W/O型乳化液中分散相水颗粒粒径分布的在线测试评价方法,进而系统研究了电场参数和流动参数对W/O型乳化液在非均匀电场作用下动态破乳聚结特性的影响规律。实验结果表明,对于所配制含水率为20%的W/O型乳化液,在电场强度为2.87 kV×cm~(-1)、电场频率为2 kHz、占空比为50%时,分散相水颗粒体积平均粒径(VMD)值较初始稳定状态的增长倍数达到最大值,为3.81倍;小粒径水颗粒(粒径小于10μm)数目较初始稳定状态减小至最小值,减少了62%;充分证明在非均匀电场下,合理电场参数的筛选对于乳化液破乳聚结具有重要意义。在实验流速范围内,VMD值增大倍数随着流速的增加先增大后减小,表明在确保足够停留时间的前提下,适度增加乳化液流速方能显著提升破乳聚结效率,因此合理流速的确定应当优先满足乳化液在电场中最短停留时间的要求。     

直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为

为了深入探究直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为,针对去离子水作为分散相、葵花油作为连续相的体系,分别改变电场参数(电场强度、频率、波形)和物性参数(界面张力、电导率、液滴粒径、固体颗粒)进行显微实验研究,得到了液滴-界面聚并机制及各参数的影响规律。实验结果表明,液滴-界面存在完全聚并和不完全聚并两种机制,决定因素是泵吸和颈缩过程的相互作用。电场强度增大,不完全聚并程度增大,而电场频率的作用则相反,这与电场力大小和液滴稳定程度有关。随表面活性剂浓度增大,二次液滴急剧增大,超过临界胶束浓度后,小幅减小。随电导率和SiO_2浓度增大,不完全聚并程度均先增大后减小,而随液滴粒径增大,不完全聚并程度持续增大。大部分工况下,液滴在直流稳恒电场下不完全聚并程度高于直流脉冲电场。为脉冲静电破乳机理的深入探讨及高效紧凑脉冲电脱盐脱水设备的研发奠定了理论基础。     

直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为

为了深入探究直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为,针对去离子水作为分散相、葵花油作为连续相的体系,分别改变电场参数（电场强度、频率、波形）和物性参数（界面张力、电导率、液滴粒径、固体颗粒）进行显微实验研究,得到了液滴-界面聚并机制及各参数的影响规律。实验结果表明,液滴-界面存在完全聚并和不完全聚并两种机制,决定因素是泵吸和颈缩过程的相互作用。电场强度增大,不完全聚并程度增大,而电场频率的作用则相反,这与电场力大小和液滴稳定程度有关。随表面活性剂浓度增大,二次液滴急剧增大,超过临界胶束浓度后,小幅减小。随电导率和SiO₂浓度增大,不完全聚并程度均先增大后减小,而随液滴粒径增大,不完全聚并程度持续增大。大部分工况下,液滴在直流稳恒电场下不完全聚并程度高于直流脉冲电场。为脉冲静电破乳机理的深入探讨及高效紧凑脉冲电脱盐脱水设备的研发奠定了理论基础。