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一種降低原油粘度的方法

2024-01-25 16:43:15


專利名稱::一種降低原油粘度的方法
技術領域:
:本發明涉及一種降低原油粘度的方法。
背景技術:
:稠油也稱重質原油或高粘原油,並不是一個嚴格的範疇,通常指d204>0.92的原油,按粘度分類,把在油層溫度下粘度高於100mPa*S的脫氣原油稱為稠油。高粘油輕餾分(尤其是直鏈含蠟烴)含量少,而膠質、瀝青質含量高,且硫、氧、氮等元素化合物和鎳、釩等金屬含量也較高,因而高粘油比重大、粘度高、凝點較低,一般在較寬的溫度範圍內呈牛頓流體特性。它不僅在常溫下粘度高,既使在較高的溫度下,仍具有較高的粘度。高粘原油是由多種物理、化學性質不同的化合物組成的複雜混合物,組成原油的有機化合物可劃分為由碳、氫構成的烴類化合物和含有硫、氮、氧等元素的非烴類化合物兩大類。目前最廣泛採用的四組份分離法,也稱SARA法,將高粘原油分為飽和烴、芳香烴、膠質和瀝青質。其中,飽和烴和芳香烴是烴類化合物,膠質和瀝青質則主要由非烴類化合物組成。(1)飽和烴飽和烴是原油的主要成分,包括烷烴和環烷烴,主要構成石油中液態成分。飽和烴是非極性化合物,隨著飽和烴分子中碳原子數的增加,飽和烴的密度、熔點、沸點也升高。飽和烴的化學性質不活潑,穩定性好。(2)芳香烴芳香烴是苯環結構帶有不同烷基側鏈的烴類化合物,極性較飽和烴大。(3)膠質膠質是紅褐色、暗褐色的液體或凝膠狀物質,主要由非烴類化合物組成。膠質的化學組成和性質介於瀝青質和芳香烴之間,但更接近瀝青質。膠質的組成和結構十分複雜,分子結構中含有相當多的稠環芳香族和雜原子的化合物,屬於稠油中的強極性組份。膠質最大特點之一是化學穩定性很差,在吸附劑的影響下,稍稍加熱,很容易氧化縮合,部分地變為瀝青質。(4)瀝青質瀝青質是暗褐色或深黑色的脆性非晶形固體粉末。主要由非烴類化合物組成。瀝青質是四組份中最重的組份,也是分子量最大、組成及結構最為複雜的組份。和膠質相比,瀝青質中的雜原子含量更高,因而極性更強。瀝青質加熱不會熔化,加熱時,首先膨脹,然後到達30(TC以上時分解。瀝青質在烴中的溶解性比膠質差,它溶於芳香烴,不溶於飽和烴。瀝青質在稠油的液態組份中溶解時,首先吸收溶劑而膨脹,然後分散成膠體溶液,瀝青質構成膠體溶液的固態分散相。瀝青質的溶解是由於在溶液中瀝青質顆粒與溶劑分子相互作用的結果,瀝青質在一定條件下分子之間發生締合和解締,當高粘原油中的瀝青質的含量較高而膠質含量較少時,瀝青質締合為較大的顆粒,使高粘原油具有明顯的非牛頓流體的特徵,很大程度上增加了高粘原油的表觀粘度。高粘原油的組份決定它的性質,高粘原油的液相成分-飽和烴、芳香烴、膠質分子和固相成分-瀝青質分子相互作用,固相成分分散在液相成分中形成膠體體系。據估計世界常規石油的總資源量為3000億噸,此外還有稠油、油砂及油頁巖等非常規石油資源,它們的儲量折合為石油估計有9000億噸之多,這些將成為21世紀石油的重要來源。據有關資料報導,我國稠油的儲量在世界上居第七位,迄今已發現有多個大中型含油盆地和數量眾多的稠油油藏區塊。世界各國在石油工業的發展過程中,都是先開採較易開採的、較輕的原油,隨著較輕原油資源的逐漸減少,不得不開始開採一些較難開採的重質油,因此在世界石油產量中重質油的份額正在逐漸增大。近年來,我國也加速了稠油的開發,目前稠油的產量己經佔全國石油年產量的十分之一左右。稠油的開採過程中有很多的困難,由於稠油的性質造成開採中的井下事故及其費用,會使採油成本大幅度上升。因此,稠油降粘開採方法的研究對於減小井下事故的發生及降低稠油開採成本具有重要意義。對於稠油,目前技術上可行的管輸工藝均有一定程度上的應用,但每一種方法都存在一定的局限性,限制了每種工藝方法的大面積推廣使用。l)傳統的加熱降粘輸送。加熱輸送傳統的方法是水套爐加熱,以天然氣為燃料,但是在天然氣短缺的油田這種方法是不可實現的,另外其加熱效率也較低,經濟上相對昂貴。回熱輸送同時還存在較大的安全隱患,易造成管路停運、停輸等重大事故。2)摻液稀釋降粘輸送。稀釋輸送是用輕質原油、凝析油或蒸餾新產品(如煤油、柴油的半成品等)稀釋稠油降粘輸送,應用這種方法有可能使油質變壞,且要有來源方便的稀釋油源才能使用。3)摻活性水乳化降粘輸送。摻活性水乳化降粘是在原油中摻入大量的水及表面活性物質,在適當的溫度及機械剪切作用下,使原油以液滴狀分散在水中,形成滿足管輸穩定性要求的油水混合液,從而大大降低所輸介質的粘度。但由於原油的成分在不同新產地有很大差異,這種方法存在活性劑的選擇、乳狀液成型穩定、流變性及管輸到終點的破乳脫水等問題。4)粘彈性液環減阻輸送。粘彈性液環減阻輸送是利用稀的高聚物粘彈性水溶液在管道中形成壁面水環,將原油與管壁隔開,使高粘原油在管中心流動,從而使摩阻大幅度降低成本,實現高粘原油的減阻輸送。由於管道的轉向、管徑及壁厚的突變等均會影響水環的穩定性,使得該工藝在實際應用過程中不穩定,易形成偏心油流並逐漸粘附在管壁上,最終會堵塞管道。5)伴熱保溫輸送。伴熱保溫輸送包括蒸汽外伴熱、"管中管"加熱介質伴熱和電流集膚效應伴熱等。伴熱保溫輸送同樣存在熱效率較低,經濟上比較昂貴等特點。6)就地加工處理後的成品油輸送。就地加工處理後的成品油輸送是通過脫蠟、脫瀝青、熱裂化、加氫裂化等煉製加工方法改變原油的化學組成,提高輕餾分的含量,改善原油的流動性,實現原油的常溫輸送。但該技術需要調溫高壓的龐大的塔、爐等煉油設備,在現場使用起來具有一定的困難。
發明內容本發明的目的是提供一種降低原油粘度的方法。本發明提供的降低原油粘度的方法,是通過對原油進行微波加熱處理,降低原油的粘度。所述微波加熱是將原油加熱至40°C以上。所述微波加熱是將原油加熱至50°C_90°C。實驗證明,原油降粘效果主要取決於將原油加熱至的溫度,與微波功率無關,即與升溫速率無關,採用多大功率應根據目標溫度和現場的實際處理量來設計。本發明還提供了一種採集原油的方法,包括用所述方法對原油進行降粘的步驟。本發明還提供了一種輸送原油的方法,包括用所述方法對原油進行降粘的步驟。微波加熱到各預定溫度下的原油,與未加熱和水浴加熱到同溫度下的原油相比,當原油處於較低溫度時,原油粘度均有不同程度的降低,但隨著溫度升高,原油粘度的降低值減小,由此可見,微波加熱具有降低原油粘度的效果,在不同程度上改善原油的粘溫性。微波加熱有利於原油的粘度降低,其主要原因可能是由於微波形成高頻變化的電磁場,使極性分子高速旋轉,破壞油水界面膜的l電位;微波形成的磁場還使非極性的油分子磁化,形成與油分子軸線成一定角度的渦旋電場,該電場能減弱分子間的引力,降低油的粘度。微波形成高頻變化的電磁場,在其作用下,微波在油中的氣隙中產生等離子體,等離子體中的高能電子能直接打斷稠油中高分子的化學鍵,使稠油的化學組成發生改變,從而降低稠油的粘度。高功率微波作用下,微波加熱的選擇性使加熱過程中產生局部過熱現象,造成稠油中的部分高損耗組分的過熱分解,從而降低稠油的粘度。本發明公開了一種降低原油粘度的方法。本發明提供的降低原油粘度的方法通過對原油進行微波加熱處理,降低原油的粘度。本發明的方法,與未加熱和水浴加熱到同溫度下相比,當原油處於較低溫度時,原油粘度均有不同程度的降低。本發明將在石油開採和運輸領域發揮重要的作用。以下的實施例便於更好地理解本發明,但並不限定本發明。圖1為微波加熱到預定溫度下高粘原油粘溫性曲線圖2為採用不同方法加熱至4(TC處理的原油的粘溫性曲線圖3為採用不同方法加熱至5(TC處理的原油的粘溫性曲線圖4為採用不同方法加熱至6(TC處理的原油的粘溫性曲線圖5為採用不同方法加熱至75t:處理的原油的粘溫性曲線圖6為採用不同方法加熱至85t:處理的原油的粘溫性曲線具體實施例方式以下實施例中的試驗材料和設備如下高粘原油油樣取自綏中36-1中心平臺外輸泵出口原油經實驗室電動脫水後得到的合格原油。將原油樣品從油田取回之後,密封保存。在採取原油樣品前,要攪拌搖勻桶裝樣品,用大容量燒杯一次取樣。微波加熱設備採用XH-200A型電腦微波催化合成/萃取工作站(購自北京祥鵠科技發展有限公司)。粘度測定設備採用德國製造的HAAKERV1型旋轉粘度計進行,與它配套的有HAAKEDC30循環水系統及相應的控制操作軟體RheoWin。以下實施例中涉及的試驗操作如下微波加熱高粘原油的具體操作如下1)把原油樣品攪拌搖勻,將樣品倒入1000mL容量的三口燒瓶中,原油保證不超過容器容量的2/3;2)再將三口燒瓶放入微波加熱器中,將微波加熱器頂部接入的攪拌玻璃棒從三口燒瓶中間瓶口插入原油樣品中,保證不與燒杯壁和底部接觸,並把溫度探針從邊側的瓶口插入樣品中間,保持探針不與玻璃瓶壁接觸;3)隨後打開控制軟體和微波加熱器開關,設定微波萃取儀加熱溫度和功率,開始加熱並同時打開攪拌器開關,控制攪拌器轉速在一定的範圍內;4)觀察樣品溫度變化,當樣品達到預定溫度,設備自動停止加熱(要考慮保溫時間,可在保溫時間結束時停止加熱)。水浴加熱高粘原油的具體操作如下1)把原油樣品攪拌搖勻,將樣品倒入1000mL容量的圓底燒瓶中;2)將燒瓶放於設定溫度恆溫水浴中,並插上溫度計,注意溫度計垂直懸空插入樣品中,不要接觸燒瓶內壁;3)啟動恆溫水浴加熱裝置,設定好預加熱溫度,開始加熱;4)當樣品達到預定溫度時,戴上手套,快速取出樣品。粘度測定步驟如下(l)打開RheoWinProJobManager操作界面。(2)新建一個工作文件,選擇相應的轉子和溫控系統,用要測定的相應固定溫度粘度命令。設定HAAKERotoViscol旋轉粘度計運行時間為60s。同時,對轉子進行調零。(3)以GBW136標準油對HAAKERotoViscol旋轉粘度計進行標定。以迭代法對旋轉扭矩進行標定。(4)標定後對每一種原油油樣從30°C開始,逐步提高原油溫度至85°C,測定各溫度下的原油粘度,獲得每一種原油油樣的粘溫性。(5)將各實驗數據整合處理後,制表,製圖,加以分析總結。下述實施例中的實驗方法,如無特殊說明,均為常規方法。實施例1、微波加熱對原油的粘溫性影響—、微波加熱至4(TC對原油粘溫性的影響在600W的微波功率下,以連續的輻射方式將高粘原油加熱到4(TC,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表1。表1微波加熱至4(TC原油的粘溫性溫度rc)3035405060707585旋轉粘度(mPaS)6059388225121129561303231145二、微波加熱至5(TC對原油粘溫性的影響在600W的微波功率下,以連續的輻射方式將高粘原油加熱到5(TC,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表2。表2微波加熱至5(TC原油的粘溫性溫度rc)3035405060707585旋轉粘度(mPaS)6033400425871160576312238131三、微波加熱至6(TC對原油粘溫性的影響在600W的微波功率下,以連續的輻射方式將高粘原油加熱到6(TC,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表3。表3微波加熱至6(TC原油的粘溫性溫度rc)3035405060707585旋轉粘度(mPa,S)5785412327291221601317238139四、微波加熱至75t:對原油粘溫性的影響在600W的微波功率下,以連續的輻射方式將高粘原油加熱到75t:,放置到室溫6後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表4。表4微波加熱至75t:原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage7五、微波加熱至85t:對原油粘溫性的影響在600W的微波功率下,以連續的輻射方式將高粘原油加熱到85t:,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表5。表5微波加熱至85t:原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage7六、原油粘溫性(對照)對高粘原油油樣進行粘溫性測定,檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表6。表6原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage7七、結果匯總將步驟一至步驟六中各微波加熱溫度下測定的原油粘溫性匯總列表,見表7。表7微波加熱到預定溫度下高粘原油粘溫性(mPaS)tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8以粘度測定時原油加熱溫度為橫坐標,原油粘度為縱坐標,將步驟一至步驟六的數據繪製成粘溫曲線,見圖1。結果表明,不同微波加熱溫度對原油粘溫性有不同程度的影響,但除了微波加熱溫度為85t:時,在溫度較低時粘度有較大的降低外,其餘微波加熱溫度下的原油粘溫性差別不大,但相對於未加熱的原油,其粘溫性有一定程度的改善。對比例、水浴加熱對原油的粘溫性影響—、水浴加熱至4(TC對高粘原油粘溫性的影響採用水浴加熱方式將高粘原油加熱到4(TC,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表8。表8水浴加熱至4(TC原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage8二、水浴加熱至5(TC對高粘原油粘溫性的影響採用水浴加熱方式將高粘原油加熱到5(TC,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表9。表9水浴加熱至5(TC原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage8三、水浴加熱至6(TC對高粘原油粘溫性的影響採用水浴加熱方式將高粘原油加熱到6(TC,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表10。表10水浴加熱至6(TC原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage8四、水浴加熱至75t:對高粘原油粘溫性的影響採用水浴加熱方式將高粘原油加熱到75t:,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表11。表11水浴加熱至75t:原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage9五、水浴加熱至85t:對高粘原油粘溫性的影響採用水浴加熱方式將高粘原油加熱到85t:,放置到室溫後,再檢測油樣溫度從3(TC提高到85t:各溫度下的旋轉粘度,結果見表12。表12水浴加熱至85t:原油的粘溫性tableseeoriginaldocumentpage9六、高粘原油粘溫性(對照)同實施例1的步驟六。七、結果匯總將步驟一至步驟六中各微波加熱溫度下測定的原油粘溫性匯總列表,見表13。表13水浴加熱到預定溫度下高粘原油粘溫性(mPaS)tableseeoriginaldocumentpage9八、水浴加熱與微波加熱對高粘原油粘溫性的影響1、加熱至4(TC原油的粘溫性比較以粘度測定時的加熱溫度為橫坐標,原油粘度為縱坐標,將未加熱油樣的粘溫性數據(實施例1的步驟六)、微波加熱至4(TC的粘溫性數據(實施例1的步驟一)、水浴加熱至4(TC的粘溫性數據(對比例的步驟一)繪製成粘溫曲線,比較微波加熱和水浴加熱的降粘效果,見圖2。2、加熱至5(TC原油的粘溫性比較以粘度測定時的加熱溫度為橫坐標,原油粘度為縱坐標,將未加熱油樣的粘溫性數據(實施例1的步驟六)、微波加熱至5(TC的粘溫性數據(實施例1的步驟二)、水浴加熱至5(TC的粘溫性數據(對比例的步驟二)繪製成粘溫曲線,比較微波加熱和水浴加熱的降粘效果,見圖3。3、加熱至6(TC原油的粘溫性比較以粘度測定時的加熱溫度為橫坐標,原油粘度為縱坐標,將未加熱油樣的粘溫性數據(實施例1的步驟六)、微波加熱至6(TC的粘溫性數據(實施例1的步驟三)、水浴加熱至6(TC的粘溫性數據(對比例的步驟三)繪製成粘溫曲線,比較微波加熱和水浴加熱的降粘效果,見圖4。4、加熱至75t:原油的粘溫性比較以粘度測定時的加熱溫度為橫坐標,原油粘度為縱坐標,將未加熱油樣的粘溫性數據(實施例1的步驟六)、微波加熱至75t:的粘溫性數據(實施例1的步驟四)、水浴加熱至75t:的粘溫性數據(對比例的步驟四)繪製成粘溫曲線,比較微波加熱和水浴加熱的降粘效果,見圖5。5、加熱至85t:原油的粘溫性比較以粘度測定時的加熱溫度為橫坐標,原油粘度為縱坐標,將未加熱油樣的粘溫性數據(實施例1的步驟六)、微波加熱至85t:的粘溫性數據(實施例1的步驟五)、水浴加熱至85t:的粘溫性數據(對比例的步驟五)繪製成粘溫曲線,比較微波加熱和水浴加熱的降粘效果,見圖6。6、總結由粘溫性曲線比較結果可見,對於微波加熱到各預定溫度下的原油,當處於較低溫度時,原油粘度均有不同程度的降低,隨著溫度升高,原油粘度的降低值減小,由此可見,微波加熱具有降低原油粘度的效果。九、不同加熱條件下原油粘溫性測定實驗結果比較將實施例1的步驟一至步驟六的數據和對比例的步驟一至步驟六的數據匯總,見表14。表14不同加熱方式及不同加熱溫度下運動粘度與溫度關係對比(mPa.S)加熱鵬加熱方式30°C35°C40°C50°C60°C70°C75°C85°C未加熱7308477030131339670349302156tableseeoriginaldocumentpage11由比較結果可見(1)微波加熱原油到40-75t:的原油粘溫特性有稍微變化,但變化不大;(2)與未經微波加熱處理的原油相比,微波加熱原油到40-75t:的原油的當溫度較低時,粘度降低了20%左右,各對應溫度的粘度均有些降低,但隨著粘度測定溫度的升高其差值減小直至粘度基本相同;(3)與未經微波加熱處理的原油相比,微波加熱原油到85t:後測得的粘溫曲線在3(TC時,原油粘度降低了約46%,隨著測定溫度的升高,粘度降低量減小;(4)微波加熱與水浴加熱相比,對應的粘度有所下降,在測定溫度為304(TC之間微波加熱與水浴加熱相比原油粘度降低值較大,當大於4(TC時,粘度的降低值不明顯。權利要求一種降低原油粘度的方法,是對原油進行微波加熱處理。2.根據權利要求l所述的方法,其特徵在於所述微波加熱是將原油加熱至4(TC以上。3.根據權利要求2所述的方法,其特徵在於所述微波加熱是將原油加熱至50°C-90°C。4.一種採集原油的方法,包括用權利要求1至3中任一所述方法對原油進行降粘的步驟。5.—種輸送原油的方法,包括用權利要求1至3中任一所述方法對原油進行降粘的步驟。全文摘要本發明公開了一種降低原油粘度的方法。本發明提供的降低原油粘度的方法通過對原油進行微波加熱處理,降低原油的粘度。本發明的方法,與未加熱和水浴加熱到同溫度下相比,當原油處於較低溫度時,原油粘度均有不同程度的降低。本發明將在石油開採和運輸領域發揮重要的作用。文檔編號F17D1/18GK101725832SQ20081022426公開日2010年6月9日申請日期2008年10月15日優先權日2008年10月15日發明者任紹梅,孟波,戴靜君,楊樹波,毛柄生,薛慶齊,趙英年,金曉劍申請人:中國海洋石油總公司;北京石油化工學院

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