超声波原油破乳

超 声 核 心 部 件 换 能 器l 超 声 波 换 能 器 将 电 能 转 换 为 超 声 波 能 量 的 器 件 。 换 能 器 品 种 特别 多 ， 要 求 也 特 别 高 。 极 其 简 单 的 机 械 结 构 中 ， 隐 藏着 极 其 复 杂 的 技 术 要 求 。 这 是 一 个 令 人 费 解 的 矛 盾 ，也 是 换 能 器 技 术 的 魅 力 所 在 。 超 声 核 心 部 件 驱 动 电 源l 超 声 波 驱 动 电 源 ： 将 普 通 的 市 电 ， 转 换 成 超 声 波 换 能 器 所 需 要 的 高 频 、高 压 电 流 。 在 各 种 各 样 的 电 源 中 ， 超 声 波 驱 动 电 源 几 乎是 技 术 含 量 最 高 的 。 超 声 波 产 生l 超 声 波 设 备 可 以将 电 能 转 化 为 高频 振 动 ， 其 原 理如 右 图 所 示 。 超 声 波 应 用 领 域 简 介 超 声 波 的 定 义l 声 音 的 频 率 范 围 是 很 宽 的 。 但 是 一 般 只 有 在2020000Hz范 围 内 的 声 音 才 能 引 起 人 的 听 觉 ,频 率 高 于 20000Hz的 声 波 就 叫 超 声 波 。 检 测 超 声 功 率 超 声信 息 载 体 能 量 载 体金 属 探 伤水 下 定 位医 学 诊 断微 电 子 空 化 效 应机 械 效 应热 效 应化 学 效 应声 化 学 声 化 学 技 术 的 应 用 领 域15kHz 15kHz60kHz 60kHz 声 波 大 功 率 超 声 波 频 段 非 大 功 率 频 段 大 功 率 超 声 波 声 化 学 设 备 设 备 结 构l 设 备 主 要 由 换 能 器 、 变 幅 杆 、 工 具 头 、 驱动 电 源 组 成 。 设 备 特 点l 功 率 大 ， 能 量 集 中 工 业 级 设 备 最 高 功 率 3000W， 能 量 转 化 效 率 高 ， 达 到 80%以 上 ， 辐 射 面 积 较 传 统 工 具 头 增 大 2.5倍l 抗 高 温 高 压 最 高 承 受 温 度 300 ， 最 高 承 受 压 强 30Mpal 配 备 数 字 式 超 声 频 率 自 动 追 踪 电 源 配 备 数 字 电 源 ， 确 保 设 备 最 佳 状 态 工 作l 工 作 稳 定 ， 使 用 简 便 ， 适 用 各 种 声 化 学 反 应 超 声 波 系 统 振 幅 稳 定 ， 持 续 工 作 时 间 长 ； 法 兰 安 装 ， 对原 有 设 备 改 动 小 设 备 功 能l 可 作 用 于 各 种 液 体 的 声 化 学 反 应 ， 法 兰 以下 工 具 头 长 度 可 定 制 。l 可 连 续 工 作 ， 脉 冲 式 工 作 两 种 模 式 可 选l 30%-99%功 率 连 续 可 调l 自 动 频 率 跟 踪 功 能l 可 预 留 端 口 ， 供 外 接 PLC控 制 超 声 波 设 备 的 安 全 性l 本 设 备 对 人 体 安 全 无 辐 射 超 声 波 是 一 种 机 械 波 ， 由 于 超 声 波 直 接 作 用 在 液 体 中 ，超 声 波 透 过 液 体 、 容 器 壁 、 空 气 才 能 进 入 人 体 中 ， 这 些 界面 的 反 射 系 数 都 大 于 90%， 其 进 入 人 体 的 超 声 波 总 量 极 小 ，小 于 医 用 B超 的 辐 射 强 度 。 总 所 周 知 ， B超 是 可 以 对 胎 儿 使用 的 ， 超 声 设 备 对 人 体 是 安 全 的 。超 声 波 进 入液 体 的 能 量为 100 通 过 液 体 传递 到 容 器 上的 能 量 约 为10 通 过 容 器 传递 到 空 气 中的 能 量 约 为 1 从 空 气 中 进入 人 体 的 能量 约 为 0.01 超 声 波 设 备 的 安 全 性l 超 声 波 与 液 体 接 触 会 产 生 一 定 程 度 的 噪 声 由 于 超 声 波 进 入 液 体 中 会 产 生 空 化 效 应 ， 导 致 产 生 大量 的 噪 声 ， 您 所 听 到 的 噪 声 不 是 超 声 波 ， 其 频 率 在 1kHz左右 ， 如 果 感 觉 噪 声 强 度 太 大 ， 建 议 在 设 备 使 用 时 带 上 耳 塞 。l 驱 动 电 源 输 出 信 号 为 高 压 超 声 波 驱 动 电 源 输 入 为 高 压 信 号 ， 使 用 过 程 中 需 控 制环 境 温 度 、 湿 度 及 粉 尘 等 ， 不 可 随 意 拆 卸 设 备 ， 以 防 高 压触 电 。 案 例 列 举应 用 领 域 效 果 及 影 响中 药 萃 取 加 入 超 声 设 备 ， 提 高 浸 出 率 30-50%压 载 水 处 理 配 合 紫 外 线 ， 辅 助 杀 灭 藻 类食 品 灭 菌 原 工 艺 不 变 ， 加 入 超 声 ， 菌 落 数 减 少 30%乳 化 代 替 高 剪 切 乳 化 ， 乳 化 颗 粒 度 1 m高 压 高 温 容 器 清 洗 彻 底 解 决 过 滤 网 、 出 液 口 淤 积 、 堵 塞 等 情 况液 体 中 颗 粒 物 分 散 分 散 （ 剥 离 ） 液 体 中 团 聚 的 细 小 颗 粒 ，生 物 柴 油 制 取 提 高 制 取 率 ， 较 原 产 量 提 高 30%左 右石 油 工 业 应 用 原 油 脱 水 、 原 油 破 乳 超 声 石 油 应 用l 超 声 波 在 石 油 工 业 中 的 应 用 属 于 声 化 学 范 畴 ， 近年 来 国 内 外 研 究 主 要 集 中 在 以 下 方 面l 超 声 破 乳 脱 水l 超 声 防 垢 除 垢l 超 声 防 蜡 降 粘 l 超 声 污 水 处 理 超 声 原 油 破 乳 的 理 论 研 究l 超 声 波 可 在 温 和 条 件 下 ， 实 现 原 油 破 乳 。 超 声 波与 破 乳 剂 具 有 协 同 效 应 ， 其 特 点 如 下 :l 降 低 破 乳 剂 的 用 量l 油 水 分 离 率 高l 以 上 特 点 决 定 了 超 声 在 工 业 应 用 中 的 可 行 性 超 声 原 油 破 乳 工 业 应 用l 美 国 BRANSON超 声 设 备 公 司 已 有 相 关 工 业 应 用 的 产 品l 国 内 江 苏 石 油 勘 探 局 石 油 工 程 技 术 研 究 院 的 虞 建 业 、 西 北 工 业 大 学 化 学 工 程 系 的李 淑 琴 等 人 在 石 油 破 乳 方 面 做 了 大 量 的 理 论 及 实 验 ， 得 到 了 较 为 理 想 的 效 果l 目 前 国 内 尚 未 工 业 使 用 先 例 超 声 原 油 管 道 应 用 难 点l 原 油 破 乳 需 要 高 强 度 、 大 功 率 、 连 续 工 作 的超 声 辐 射 ， 这 对 超 声 设 备 提 出 了 极 高 的 要 求 。l 原 油 压 力 、 温 度 及 粘 度 不 断 变 化 ， 普 通 超 声设 备 无 法 应 对 这 些 变 化 。l 管 道 安 装 精 度 高 ， 对 固 定 、 防 腐 、 防 爆 等 提出 极 高 要 求 。 超 声 原 油 管 道 方 案 设 计l 本 方 案 以 杭 州 成 功 超 声 设 备 有 限 公 司 实 用 型 专 利 大 功 率 声化 学 处 理 系 统 为 设 计 基 础 。 具 有 以 下 特 点 ：l 功 率 大 ， 能 量 集 中l 抗 高 温 高 压l 配 备 数 字 式 超 声 频 率 自 动 追 踪 电 源l 使 用 简 便 ， 可 适 用 于 各 种 声 化 学 反 应 。 l 大 功 率 声 化 学 系 统 已 获 得 实 用 型 专 利 、 目 前 正 在 申 报 国 家 创 新 基 金 ，此 设 备 已 广 泛 引 用 于 中 药 萃 取 、 污 水 处 理 、 生 物 降 解 、 细 胞 粉 碎 等 方 面， 并 与 中 南 大 学 、 南 京 林 华 所 、 东 北 大 学 等 高 校 和 科 研 机 构 建 立 合 作 。 初 试 实 验 说 明 实 验 时 间 ： 2013年 04月实 验 地 点 ： 杭 州 成 功 超 声 设 备 有 限公 司 超 声 实 验 室实 验 目 的 ： 在 实 验 室 中 测 试 超 声 对原 油 破 乳 的 作 用实 验 内 容 ： 用 不 同 频 率 的 超 声 波 对原 油 进 行 作 用 ， 并 用 对照 试 验 进 行 参 考 。 实 验 结 论 : 使 用 超 声 的 原 油 样 品 较普 通 样 品 脱 水 率 明 显 提高 ， 不 同 功 率 及 频 率 效果 存 在 差 异 。 设 计 思 路l 根 据 初 试 实 验 所 得 到 的 结 论 ， 本 设 计 方 案 思 路 采 用 以 下 方 式 ：l 1、 采 用 串 联 式 管 道 设 计l 2、 采 用 插 入 式 超 声 辐 射 设 计l 3、 采 用 超 声 设 备 功 率 、 频 率 多 样 化 设 计 l 4、 采 用 第 二 代 超 声 波 数 字 控 制 电 源l 5、 采 用 防 腐 、 防 爆 和 抗 压 设 计 ， 零 部 件 可 拆 卸 。 串 联 式 管 道 设 计 1l 设 计 原 因 ：l 多 套 超 声 设 备 一 般 可 通 过 并 联 或 串 联 的 排 列 方 式 对 液 体 进 行 作 用 。l 本 案 设 计 方 式 如 下 ：l 具 体 尺 寸 可 按 照 现 场 工 艺 要 求 更 改 串 联 式 管 道 设 计 2l 具 体 尺 寸 可 根 据 现 场 工 艺 要 求 更 改 插 入 式 超 声 辐 射l 设 计 原 因 ： 传 统 超 声 设 备 工 作 对 象 温 度 不 能 超 过 80 ， 辐 射 强度 低 ， 且 不 耐 高 温 高 压 。l 本 案 设 计 方 式 如 下 ：l 隔 离 超 声 换 能 器 部 分 ， 将 能 量 传 递 至 工 具 头 后 ， 辐 射 入 液 体 。l 使 用 高 强 度 变 幅 杆 ， 大 幅 度 增 大 输 出 功 率 。l 可 耐 高 温 高 压 溶 液 ， 最 高 耐 受 温 度 大 于 150 ， 改 变 了 传 统 声 化学 设 备 的 辐 射 特 点 。 l 采 用 钛 合 金 设 计 ， 辐 射 强 度 和 抗 疲 劳 强 度 提 高 5 10倍l 压 缩 空 气 冷 却 ， 确 保 长 时 间 稳 定 工 作 。l 安 装 、 拆 卸 简 便 超 声 波 V6.1-c数 字 驱 动 电 源 特 点l 全 程 数 字 电 路 控 制 ， 抗 干 扰 能 力 强 。l 实 现 了 全 微 电 脑 控 制 ， 智 能 频 率 跟 踪 。l 准 确 显 示 频 率 、 功 率 及 运 行 状 态 。l 实 时 调 整 系 统 功 率 、 振 幅 和 运 行 时 间 ， 过 载 保 护 。l 设 有 冗 余 系 统 ， 增 强 稳 定 性 。l 匹 配 采 用 计 算 机 仿 真 设 计 ， 保 证 与 振 动 系 统 良 好 匹配 。l 人 机 界 面 良 好 ， 便 于 操 控 。 其 他 设 计l 采 用 II类 防 爆 设 计 ， 一 般 采 用 隔 爆 或 正 压 防 爆 。l 耐 高 温 、 高 压 设 计l 单 套 设 备 （ 2000W） ， 一 般 每 小 时 可 以 处 理500-1000L的 液 体 。 具 体 处 理 量 与 工 艺 、 管 道 装置 有 关