流體空化破乳的方法
2023-08-06 08:43:31
專利名稱：流體空化破乳的方法
技術領域：
本發明涉及一種流體空化破乳的方法，具體是一種利用渦流或者射流空化使含水乳化油或者乳化含油廢水破乳的方法，用於化工分離技術領域。
背景技術：
從油井中採出的原油大多數與天然氣及鹽水混合產出，經油氣分離器分離出天然氣及游離水後得到的「原油」，一般仍然是含有一定量的鹽和水的油包水(W/O)型乳狀液。原油中鹽和水的存在會增加泵、管線和儲罐的負荷，並會造成設備和管線的腐蝕和結垢以及使催化劑中毒，因此原油在輸送和加工之前要先經過脫鹽脫水處理，使其中的含鹽量和含水量達到某種要求。
石油工業的採油、煉油、貯油運輸和石油化學工業、機械加工業以及食品加工業均會產生含油廢水，這些含油廢水有相當大一部分以乳化油的形式存在，因其具有相當的穩定性而較難處理。目前對這類乳化含油廢水的處理仍然是一個尚未完全解決的難題，為此，國內外學者探索了各類破乳除油的方法，以消除其對環境的危害。
經文獻檢索發現，中國專利CN1424428A公開了一種高頻高壓油水分離方法及其設備。該方法採用高頻高壓電場力使乳化微水滴極化、變形、暴露出新的活性表面，使微水滴容易聚集並長大，在其特徵頻率的最佳值範圍內，水滴劇烈振動、聚集並長大，當微水滴長大到100微米以上時，水滴便從油相中析出而與之快速分離。該技術可以用於普通原油和稠油的油水分離，使其中鹽的含量達到3mg/L以下。但所需的設備結構及操作過程複雜，其設備成本及運行成本均較高，這就使得該項專利技術的推廣應用受到限制。
發明內容
本發明的目的在於針對上述現有技術中存在的不足，提出一種流體空化破乳的方法，即實現含水乳化油或者乳化含油廢水破乳的方法，使其可以在較低的溫度和不加或者少加化學破乳劑的條件下對含水乳化油或者乳化含油廢水進行低成本和高效率的破乳處理。
本發明是通過以下技術方案實現的，將流體機械中應極力避免的流體空化(包括射流空化和渦流空化)效應應用於含水乳化油或者乳化含油廢水的破乳脫水或者除油處理，包括以下步驟步驟1將置於儲槽中的含水乳化油或者乳化含油廢水加壓。
壓力的大小應該使流體通過流體空化器時產生高速渦流或者高速射流並形成空化氣泡，以在0.1～1MPa的範圍內為宜。
步驟2加壓後的含水乳化油或者乳化含油廢水通過流體空化器後進入緩衝槽中，該過程所產生的渦流空化效應或者射流空化效應使乳狀液破乳。
流體空化器是指任何能夠產生渦流或者射流空化的機械裝置，在沿流體流動的方向上，其內部斷面發生突然減小然後突然增大的急劇變化。這種內部斷面的急劇變化導致乳狀液通過該裝置時的流速和內部壓力發生顯著的變化而產生渦流空化或者射流空化的現象。
利用流體空化器對含水乳化油或者乳化含油廢水進行破乳的工作原理是當含水乳化油或者乳化含油廢水的乳狀液經過泵加壓以一定的壓力(0.1～1MPa)和流速通過流體空化器時，乳狀液在流體空化器的內部形成了高速渦流或者射流。當乳狀液通過流體空化器時的壓力使渦流或者射流內部的壓力低於乳狀液連續相本身(如水相或者油相)或者其中的低沸點組分(如原油中的某種低沸點組分)的飽和蒸汽壓時，渦流或者射流內乳狀液的連續相(如油相或者水相)迅速汽化，同時溶解於乳狀液連續相中的微氣核(如氮氣和氧氣等)也會逸出形成氣泡或者空泡，連續相的蒸汽凝結形成內部壓力極小的空化氣泡，當乳狀液由高速渦流或者射流狀態離開流體空化器進入緩衝槽時，這些空化氣泡在突然增大的外界壓力的作用下迅速崩潰，使乳狀液的連續相內部產生瞬時的高溫、高壓、微衝擊波和高速微射流，這些因素使乳狀液分散相的微小液滴聚並長大而從連續相中析出，進而達到破乳的目的。
所採用的流體空化器(渦流空化器或者射流空化器)的結構形式及其結構參數、操作參數根據含水乳化油或者乳化含油廢水的性質進行選取。
步驟3緩衝槽中的混合液進入重力分離裝置中進行油相和水相的分離，利用重力分離裝置中油水兩相出口高度的不同而實現油相和水相的自動分離。油水混合液在重力分離裝置中的停留時間在10～120分鐘的範圍內。
本發明方法既適用於處理含水乳化原油、航空油料、一般油品(如汽油、煤油、柴油、液壓油、潤滑油、變壓器油、食用油等)和特殊油品等成品油，亦適合於處理各類乳化含油廢水，包括石油工業、石油化學工業、機械加工業以及食品工業所產生的乳化含油廢水。
用本發明所述的方法對上述各類含水乳化油或者乳化含油廢水進行脫水或者除油處理，不僅具有破乳效果好的優點，同時，由於該方法所需的設備結構簡單、對油水乳狀液的處理量大、設備的製造成本低廉，設備在運行過程中可以不加或者少加化學破乳劑，因而具有設備投資小和運行成本低的優點。
圖1為本發明的工藝流程圖具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明對含水乳化油或者乳化含油廢水進行破乳的具體過程。
如圖1所示，置於儲槽中的乳狀液經過管線由泵加壓至一定的壓力(0.1～1MPa)後以一定的流速通過流體空化器時，在乳狀液的內部產生了渦流或者射流並因此形成了大量的空化氣泡，當乳狀液從流體空化器中的噴嘴噴射而出並進入緩衝槽中時，這些空化氣泡在外力的作用下迅速崩潰，產生了瞬時的高溫高壓、微衝擊波和高速微射流而使乳狀液破乳，通過設置在重力分離裝置上不同的出口高度而實現油相和水相的自動分離。
下面通過具體的實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。
實施例1～2某油田的W/O型乳化原油含水5.2％，含瀝青質1.1％，比重0.89，50℃時的粘度為89mPa·s，取該廢水二份，每份廢水的體積均為100升，在溫度為55℃的條件下，以1.0MPa的壓力分別通過噴嘴出口直徑均為0.7cm的渦流空化器和射流空化器，油水混合液在重力分離裝置中的停留時間均為65分鐘，乳化原油的脫水率分別為94.4％和96.5％。
實施例3～4
使用比重為0.823的柴油及表面活性劑配製二份乳化含油廢水樣品，廢水中油的含量均為1000mg/L，水中粒徑範圍為0.5～10μm的油滴均佔95％，取該廢水二份，每份廢水的體積均為100升，在廢水的溫度為25℃的條件下，以1.0MPa的壓力分別通過噴嘴出口直徑均為0.7cm的渦流空化器和射流空化器，廢水在重力分離裝置中的停留時間均為65分鐘，乳化含油廢水的除油率分別為97.2％和95.0％。
實施例5～7某W/O型乳化變壓器油含水18％，比重0.91，粒徑0.5～10μm的水滴佔95％。取該含水乳化油三份，每份體積均為100升，在溫度為35℃的條件下，以0.1MPa、0.55MPa和1.0MPa的壓力分別通過噴嘴出口直徑為0.7cm的渦流空化器，油水混合液在重力分離裝置中的停留時間均為65分鐘，乳化變壓器油的脫水率分別為85.4％、91.7％和95.2％。
實施例8～10使用比重為0.792的柴油及表面活性劑配製三份乳化含油廢水樣品，廢水中油的含量均為1000mg/L，水中粒徑範圍為0.5～10μm的油滴均佔90％，廢水的體積均為100升。在廢水的溫度為25℃的條件下，以1.0MPa的壓力通過噴嘴出口直徑為0.7cm的射流空化器，廢水在重力分離裝置中的停留時間分別為10分鐘、65分鐘和120分鐘，乳化含油廢水的除油率分別為86.7％、90.1％和92.5％。
權利要求
1.一種流體空化破乳的方法，其特徵在於，將流體機械中應極力避免的流體空化效應應用於含水乳化油或者乳化含油廢水的破乳脫水或者除油處理，包括以下步驟步驟1將置於儲槽中的含水乳化油或者乳化含油廢水加壓；步驟2加壓後的含水乳化油或者乳化含油廢水通過流體空化器後進入緩衝槽中，該過程所產生的渦流空化效應或者射流空化效應使乳狀液破乳；步驟3緩衝槽中的混合液進入重力分離裝置中進行油相和水相的分離，利用重力分離裝置中油水兩相出口高度的差異而實現油相和水相的自動分離。
2.根據權利要求1所述的流體空化破乳的方法，其特徵是，步驟1中，壓力的大小決定於使流體通過流體空化器時產生高速渦流或者高速射流並形成空化氣泡，在0.1～1MPa的範圍內。
3.根據權利要求1所述的流體空化破乳的方法，其特徵是，步驟2中，流體空化器是指任何能夠產生渦流或者射流空化的機械裝置，在沿流體流動的方向上，其內部斷面發生突然減小然後突然增大的急劇變化，使乳狀液通過該裝置時的流速和內部壓力發生顯著的變化而產生渦流空化或者射流空化的現象。
4.根據權利要求1所述的流體空化破乳的方法，其特徵是，在步驟3中，油水混合液在重力分離裝置中的停留時間在10～120分鐘的範圍內。
全文摘要
一種流體空化破乳的方法，用於化工分離技術領域。本發明將流體機械中應極力避免的流體空化效應應用於含水乳化油或者乳化含油廢水的破乳脫水或者除油處理將置於儲槽中的含水乳化油或者乳化含油廢水加壓；加壓後的含水乳化油或者乳化含油廢水通過流體空化器後進入緩衝槽中，該過程所產生的渦流空化效應或者射流空化效應使乳狀液破乳；緩衝槽中的混合液進入重力分離裝置中進行油相和水相的分離，利用重力分離裝置中油水兩相出口高度的差異而實現油相和水相的自動分離。利用本發明的方法處理含水乳化油或者乳化含油廢水，具有設備結構簡單、設備投資小、對油水乳狀液的處理量大和運行成本低的優點。
文檔編號B01D17/04GK1605374SQ20041006620
公開日2005年4月13日 申請日期2004年9月9日 優先權日2004年9月9日
發明者賈金平, 徐金球, 侯士兵, 王亞林 申請人:上海交通大學