Princip ultrazvučne deemulzifikacije sirove nafte

Ultrazvučni val je vrsta elastičnog mehaničkog vala koji se širi u mediju, a koji ima mehaničke vibracije, kavitaciju i toplinske učinke. Teoretsko izvođenje i vizualni eksperimenti dokazuju da intenzitet zvuka ultrazvučne deemulzifikacije mora biti ispod praga kavitacije. Stoga ultrazvučno deemulgiranje sirove nafte uglavnom koristi mehaničke vibracije i toplinske učinke ultrazvuka.

Mehanizam djelovanja

1. Vibracija potiče kondenzaciju "čestica" vode. Kada ultrazvučni val prolazi kroz medij sirove nafte sa suspendiranim "česticama" vode, uzrokovat će suspendirane "čestice" vode i sirove nafte

2. Vibrirajte zajedno. Budući da "čestice" vode različitih veličina imaju različite relativne brzine vibracija, one će se sudarati i lijepiti jedna za drugu, povećavajući volumen i masu čestica, te se konačno taložiti i odvajati.

3. Vibracije mogu učiniti da se parafin, guma, asfalt i drugi prirodni emulgatori u sirovoj nafti ravnomjerno rasprše, povećaju njihovu topljivost, smanje mehaničku čvrstoću maske za lice na sučelju ulje-voda i pogoduju sedimentaciji i odvajanju vodene faze. Toplinsko djelovanje smanjuje čvrstoću maske za lice na sučelju ulje-voda i viskoznost sirove nafte.

S jedne strane, granično trenje povećava temperaturu na granici ulja i vode, što pogoduje pucanju granične maske lica.

S druge strane, sirova nafta apsorbira dio toplinske energije pretvorene iz zvučne energije, što može smanjiti viskoznost sirove nafte, te pogoduje gravitacijskoj sedimentaciji i odvajanju "čestica" vode i ulja od vode.

Čimbenici koji utječu na ultrazvučnu deemulzifikaciju:

1. Postoje mnogi faktori za ultrazvučnu deemulzifikaciju, kao što su intenzitet zvuka, ultrazvučna frekvencija, vrijeme zračenja, temperatura, vrijeme taloženja, viskoznost sirove nafte itd.

2. Intenzitet i njegova distribucija jedan su od važnih čimbenika koji utječu na ultrazvučnu deemulzifikaciju. Intenzitet zvuka mora se kontrolirati ispod praga kavitacije. Optimalni intenzitet zvuka potreban za deemulzifikaciju je različit zbog velikih razlika u svojstvima svake sirove nafte.

3. Frekvencija vala utječe samo na udaljenost "čestice" koja se kreće prema antinodu ili valnom čvoru unutar određenog raspona magnitude i nema značajan utjecaj na učinak deemulzifikacije unutar određenog raspona magnitude. Teoretski se zaključuje da frekvencija ima utjecaj na kondenzaciju "čestica", te da je optimalna frekvencija za čestice da proizvedu kondenzaciju pod djelovanjem akustičnih valova oko 21~25 kHz.

4. Emulzifikacija i deemulzifikacija zapravo su proces dinamičke ravnoteže. Emulzija se može razbiti odabirom odgovarajućeg vremena tretmana. Međutim, ako je vrijeme ultrazvučnog tretmana predugo, odvojena dvofazna ulje-voda može se emulgirati kako bi se stvorila stabilnija emulzija. Stoga vrijeme zračenja zvučnog vala nije što duže to bolje.

5. Utjecaj deemulzifikacije i dehidracije sirove nafte je očit. Maseni udio vode nakon deemulzifikacije sirove nafte opada s porastom temperature, ali raspon smanjenja je sve manji s porastom temperature.