專(zhuān)利名稱(chēng)：流體空化破乳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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，用于化工分離技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從油井中采出的原油大多數(shù)與天然氣及鹽水混合產(chǎn)出，經(jīng)油氣分離器分離出天然氣及游離水后得到的“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(huì)增加泵、管線和儲(chǔ)罐的負(fù)荷，并會(huì)造成設(shè)備和管線的腐蝕和結(jié)垢以及使催化劑中毒，因此原油在輸送和加工之前要先經(jīng)過(guò)脫鹽脫水處理，使其中的含鹽量和含水量達(dá)到某種要求。
石油工業(yè)的采油、煉油、貯油運(yùn)輸和石油化學(xué)工業(yè)、機(jī)械加工業(yè)以及食品加工業(yè)均會(huì)產(chǎn)生含油廢水，這些含油廢水有相當(dāng)大一部分以乳化油的形式存在，因其具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性而較難處理。目前對(duì)這類(lèi)乳化含油廢水的處理仍然是一個(gè)尚未完全解決的難題，為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者探索了各類(lèi)破乳除油的方法，以消除其對(duì)環(huán)境的危害。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利CN1424428A公開(kāi)了一種高頻高壓油水分離方法及其設(shè)備。該方法采用高頻高壓電場(chǎng)力使乳化微水滴極化、變形、暴露出新的活性表面，使微水滴容易聚集并長(zhǎng)大，在其特征頻率的最佳值范圍內(nèi)，水滴劇烈振動(dòng)、聚集并長(zhǎng)大，當(dāng)微水滴長(zhǎng)大到100微米以上時(shí)，水滴便從油相中析出而與之快速分離。該技術(shù)可以用于普通原油和稠油的油水分離，使其中鹽的含量達(dá)到3mg/L以下。但所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作過(guò)程復(fù)雜，其設(shè)備成本及運(yùn)行成本均較高，這就使得該項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)的推廣應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種流體空化破乳的方法，即實(shí)現(xiàn)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(xué)破乳劑的條件下對(duì)含水乳化油或者乳化含油廢水進(jìn)行低成本和高效率的破乳處理。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，將流體機(jī)械中應(yīng)極力避免的流體空化(包括射流空化和渦流空化)效應(yīng)應(yīng)用于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將置于儲(chǔ)槽中的含水乳化油或者乳化含油廢水加壓。
壓力的大小應(yīng)該使流體通過(guò)流體空化器時(shí)產(chǎn)生高速渦流或者高速射流并形成空化氣泡，以在0.1～1MPa的范圍內(nèi)為宜。
步驟2加壓后的含水乳化油或者乳化含油廢水通過(guò)流體空化器后進(jìn)入緩沖槽中，該過(guò)程所產(chǎn)生的渦流空化效應(yīng)或者射流空化效應(yīng)使乳狀液破乳。
流體空化器是指任何能夠產(chǎn)生渦流或者射流空化的機(jī)械裝置，在沿流體流動(dòng)的方向上，其內(nèi)部斷面發(fā)生突然減小然后突然增大的急劇變化。這種內(nèi)部斷面的急劇變化導(dǎo)致乳狀液通過(guò)該裝置時(shí)的流速和內(nèi)部壓力發(fā)生顯著的變化而產(chǎn)生渦流空化或者射流空化的現(xiàn)象。
利用流體空化器對(duì)含水乳化油或者乳化含油廢水進(jìn)行破乳的工作原理是當(dāng)含水乳化油或者乳化含油廢水的乳狀液經(jīng)過(guò)泵加壓以一定的壓力(0.1～1MPa)和流速通過(guò)流體空化器時(shí)，乳狀液在流體空化器的內(nèi)部形成了高速渦流或者射流。當(dāng)乳狀液通過(guò)流體空化器時(shí)的壓力使渦流或者射流內(nèi)部的壓力低于乳狀液連續(xù)相本身(如水相或者油相)或者其中的低沸點(diǎn)組分(如原油中的某種低沸點(diǎn)組分)的飽和蒸汽壓時(shí)，渦流或者射流內(nèi)乳狀液的連續(xù)相(如油相或者水相)迅速汽化，同時(shí)溶解于乳狀液連續(xù)相中的微氣核(如氮?dú)夂脱鯕獾?也會(huì)逸出形成氣泡或者空泡，連續(xù)相的蒸汽凝結(jié)形成內(nèi)部壓力極小的空化氣泡，當(dāng)乳狀液由高速渦流或者射流狀態(tài)離開(kāi)流體空化器進(jìn)入緩沖槽時(shí)，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(xù)相內(nèi)部產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫、高壓、微沖擊波和高速微射流，這些因素使乳狀液分散相的微小液滴聚并長(zhǎng)大而從連續(xù)相中析出，進(jìn)而達(dá)到破乳的目的。
所采用的流體空化器(渦流空化器或者射流空化器)的結(jié)構(gòu)形式及其結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)根據(jù)含水乳化油或者乳化含油廢水的性質(zhì)進(jìn)行選取。
步驟3緩沖槽中的混合液進(jìn)入重力分離裝置中進(jìn)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(shí)現(xiàn)油相和水相的自動(dòng)分離。油水混合液在重力分離裝置中的停留時(shí)間在10～120分鐘的范圍內(nèi)。
本發(fā)明方法既適用于處理含水乳化原油、航空油料、一般油品(如汽油、煤油、柴油、液壓油、潤(rùn)滑油、變壓器油、食用油等)和特殊油品等成品油，亦適合于處理各類(lèi)乳化含油廢水，包括石油工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、機(jī)械加工業(yè)以及食品工業(yè)所產(chǎn)生的乳化含油廢水。
用本發(fā)明所述的方法對(duì)上述各類(lèi)含水乳化油或者乳化含油廢水進(jìn)行脫水或者除油處理，不僅具有破乳效果好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于該方法所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)油水乳狀液的處理量大、設(shè)備的制造成本低廉，設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可以不加或者少加化學(xué)破乳劑，因而具有設(shè)備投資小和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明對(duì)含水乳化油或者乳化含油廢水進(jìn)行破乳的具體過(guò)程。
如圖1所示，置于儲(chǔ)槽中的乳狀液經(jīng)過(guò)管線由泵加壓至一定的壓力(0.1～1MPa)后以一定的流速通過(guò)流體空化器時(shí)，在乳狀液的內(nèi)部產(chǎn)生了渦流或者射流并因此形成了大量的空化氣泡，當(dāng)乳狀液從流體空化器中的噴嘴噴射而出并進(jìn)入緩沖槽中時(shí)，這些空化氣泡在外力的作用下迅速崩潰，產(chǎn)生了瞬時(shí)的高溫高壓、微沖擊波和高速微射流而使乳狀液破乳，通過(guò)設(shè)置在重力分離裝置上不同的出口高度而實(shí)現(xiàn)油相和水相的自動(dòng)分離。
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1～2某油田的W/O型乳化原油含水5.2％，含瀝青質(zhì)1.1％，比重0.89，50℃時(shí)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(guò)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(shí)間均為65分鐘，乳化原油的脫水率分別為94.4％和96.5％。
實(shí)施例3～4
使用比重為0.823的柴油及表面活性劑配制二份乳化含油廢水樣品，廢水中油的含量均為1000mg/L，水中粒徑范圍為0.5～10μm的油滴均占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(guò)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(shí)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(shí)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的水滴占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(guò)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(shí)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(shí)施例8～10使用比重為0.792的柴油及表面活性劑配制三份乳化含油廢水樣品，廢水中油的含量均為1000mg/L，水中粒徑范圍為0.5～10μm的油滴均占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(guò)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(shí)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(quán)利要求
1.一種流體空化破乳的方法，其特征在于，將流體機(jī)械中應(yīng)極力避免的流體空化效應(yīng)應(yīng)用于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將置于儲(chǔ)槽中的含水乳化油或者乳化含油廢水加壓；步驟2加壓后的含水乳化油或者乳化含油廢水通過(guò)流體空化器后進(jìn)入緩沖槽中，該過(guò)程所產(chǎn)生的渦流空化效應(yīng)或者射流空化效應(yīng)使乳狀液破乳；步驟3緩沖槽中的混合液進(jìn)入重力分離裝置中進(jìn)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(shí)現(xiàn)油相和水相的自動(dòng)分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體空化破乳的方法，其特征是，步驟1中，壓力的大小決定于使流體通過(guò)流體空化器時(shí)產(chǎn)生高速渦流或者高速射流并形成空化氣泡，在0.1～1MPa的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體空化破乳的方法，其特征是，步驟2中，流體空化器是指任何能夠產(chǎn)生渦流或者射流空化的機(jī)械裝置，在沿流體流動(dòng)的方向上，其內(nèi)部斷面發(fā)生突然減小然后突然增大的急劇變化，使乳狀液通過(guò)該裝置時(shí)的流速和內(nèi)部壓力發(fā)生顯著的變化而產(chǎn)生渦流空化或者射流空化的現(xiàn)象。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體空化破乳的方法，其特征是，在步驟3中，油水混合液在重力分離裝置中的停留時(shí)間在10～120分鐘的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種流體空化破乳的方法，用于化工分離技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將流體機(jī)械中應(yīng)極力避免的流體空化效應(yīng)應(yīng)用于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于儲(chǔ)槽中的含水乳化油或者乳化含油廢水加壓；加壓后的含水乳化油或者乳化含油廢水通過(guò)流體空化器后進(jìn)入緩沖槽中，該過(guò)程所產(chǎn)生的渦流空化效應(yīng)或者射流空化效應(yīng)使乳狀液破乳；緩沖槽中的混合液進(jìn)入重力分離裝置中進(jìn)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(shí)現(xiàn)油相和水相的自動(dòng)分離。利用本發(fā)明的方法處理含水乳化油或者乳化含油廢水，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備投資小、對(duì)油水乳狀液的處理量大和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D17/04GK1605374SQ20041006620
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者賈金平, 徐金球, 侯士兵, 王亞林 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)