專利名稱：一種超聲油水乳狀液脫水裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對油水乳化液進行破乳分離的超聲破乳脫水裝置，尤其涉及一種超聲油水乳狀液脫水裝置。
背景技術：
在石油化工生產過程中，常需要對原油乳化液進行破乳脫鹽脫水和對污油進行破乳脫水。目前的石油工業(yè)中，破乳技術除了傳統(tǒng)的化學破乳脫水法、電脫鹽脫水法和熱沉降等方法外，超聲波作為一種新型的破乳方法具有廣闊的應用前景。超聲波脫水主要是利用其位移效應，它可對油和水等介質產生凝聚、破乳、起泡以及振動等作用。隨著油和水滴的振動位移，使小油珠和小水珠聚集成大的油、水珠。因油和水的重力差異，大水珠迅速下沉，油珠上浮。達到油、水破乳脫水之目的。此外，超聲波可使油水界面膜張力降低，提供了破乳的良好條件。專利CN2296230公開了一種“原油電場脫水的超聲波破乳裝置”，它是由超聲波發(fā)生器、超聲波作用區(qū)、傳輸電纜和超聲波探頭組成，超聲波作用區(qū)是管道式水平放置的腔體。超聲波探頭通過法蘭連接固定在腔體的外壁上，并通過傳輸電纜與超聲波發(fā)生器相連，多個超聲波探頭垂直作用于流體流動的方向共同作用。這種方式超聲效率較低，且?guī)讉€超聲波發(fā)生發(fā)出的超聲可能相互干涉造成原油的近一步乳化。專利CN200940133Y對上述專利進行了改進，將超聲波作用區(qū)改為管道式結構，提供均勻的超聲波作用區(qū)。專利CN2810716Y對專利CN200940133Y進行了再次改進，提出管道兩邊同時設置超聲波探頭，以延長超聲波對乳液的作用時間。這2個專利雖然改進了超聲波對原油脫水的效果，但是均未提出按照超聲處理的聲學要求來設計管道的尺寸，超聲利用率低。以上超聲處理器均采用壓電陶瓷換能器，不適合用于污油脫水的環(huán)境，使用壽命較短。另外，在超聲波處理裝置內有多個超聲波探頭存在，且對裝置尺寸、形狀無設計要求，這樣可能造成裝置內超聲波相互干涉，使部分污油乳化，降低了破乳效率，導致超聲波能量利用率低。
發(fā)明內容本實用新型要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中超聲波破乳脫水裝置超聲波利用率低，且裝置內超聲波相互干涉可能造成部分油進一步乳化使得破乳率降低，另外現(xiàn)有技術中均采用壓電陶瓷換能器，不適合用于工業(yè)污油脫水的環(huán)境中，使用壽命也較短，提供一種能耗小、超聲波利用率高、使用壽命長、機械和化學穩(wěn)定性好，能適用于石油化工企業(yè)進行污油脫水、且能有效地強化油水乳狀液中水粒子的凝聚的新型超聲油水乳狀液脫水
>J-U ρ α裝直。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種超聲油水乳狀液脫水裝置，包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲波處理罐，超聲波換能器包括超聲波工具桿，超聲波處理罐包括罐體、進口、出口、排污管線、安全閥、溫度計、壓力表、吹掃管線以及固定架；進口位于罐體的下部，出口設置于罐體的上部，排污管線位于罐體的底部；安全閥、溫度計、壓力表、超聲波工具桿和吹掃管線分別通過罐體頂部的安全閥口、溫度計口、壓力表口、中心孔以及吹掃口與罐體頂部相連；超聲波發(fā)生器與超聲波換能器相連，超聲波換能器通過超聲連接桿與超聲波工具桿連接，超聲波工具桿與超聲波處理罐相連；·[0012]超聲波工具桿與固定架連接，并置于罐體內。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波工具桿通過銷釘與罐體頂部的法蘭與超聲波處理罐連接。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波換能器為磁致伸縮超聲波換能器。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波換能器為棒式磁致伸縮超聲波換能器，且采取徑向振動形式。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，罐體為圓柱形，罐體直徑為
I.8-5m，且罐體高度為2-10m。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波換能器長度L的取值范圍為l-5m，直徑φ的取值范圍為2. 5-10. 0cm，其頻率的取值范圍為10_17kHz。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波工具桿的長度與罐體的高度相等。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，罐體頂部還設有人孔。本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置的工作原理為超聲波發(fā)生器為徑向設計，工作方式為連續(xù)式或脈沖式，使得聲波沿徑向均勻輻射。當污油等油水乳狀液由進口流入后，在超聲波的輻射下，油中小水滴發(fā)生聚并成為較大的水滴，通過出口流向沉降罐，在沉降罐體內具有了較大直徑的小水滴由于重力的作用從油中沉降下來，實現(xiàn)了油水分離。總而言之，本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置是利用超聲波的位移效應，使得油水乳狀液中的分散相水滴聚并，最終通過沉降實現(xiàn)油水的分離。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波工具桿是通過銷釘與罐體頂部的法蘭與超聲波處理罐連接的，該連接為法蘭連接，是一個可拆連接，一方面使得超聲波工具桿與超聲波處理罐連接嚴密不漏，另一方面，當其中一個損壞不能再繼續(xù)使用的時候，可以將連接后的超聲波工具桿與超聲波處理罐還可以拆卸開，將損壞的部件換成新的部件就可繼續(xù)使用了，不需要將所有的部件都換掉，經濟方便；除此之外，本實用新型所述技術方案中的銷釘和法蘭均為本領域中的公知技術，采用常規(guī)的銷釘和法蘭即可實現(xiàn)本技術方案。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波換能器為磁致伸縮超聲波換能器，所謂磁致伸縮是磁性材料由于磁化狀態(tài)的改變，其尺寸在各方向發(fā)生變化。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，利用磁致伸縮效應實現(xiàn)了電能與機械能之間的相互轉換。傳統(tǒng)的壓電陶瓷式超聲波換能器雖然機電耦合系數(shù)高、價格低廉，但對溫度較敏感，熱穩(wěn)定性以及機械穩(wěn)定性不高，限制了它不能在污油這樣的環(huán)境中長期使用。而磁致伸縮超聲波換能器產生的頻率只有幾十千赫茲，但輻射功率大，而且在油水乳狀液脫水的最佳溫度范圍內，即50-100°C，熱穩(wěn)定性高且能有效抵御污油或原油的腐蝕，所以這樣就能保證本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置具有能適用于高溫和污油環(huán)境中、使用壽命長、機械和化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)壓電陶瓷超聲波換能器不耐高溫和機械、化學穩(wěn)定性差的弱點。作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，超聲波換能器選用棒式磁致伸縮超聲波換能器，其采取徑向振動形式，這樣就能保證棒式超聲波換能器能在3600范圍內均勻向四周輻射超聲波，實現(xiàn)輻射無盲區(qū)。相比于現(xiàn)有技術中的軸向超聲波乳化液處理裝置，本實用新型所述裝置的超聲波聲場分布更加均勻，超聲傳播距離更遠、超聲輻射作用時間更長，油水乳狀液從進口到出口的整個過程中都受到了超聲波的輻射，因此本實用新型在一定程度上提高了超聲波利用率，能耗小，更能有效地強化油水乳狀液中水粒子的凝聚。較佳地，超聲波處理罐為圓柱形，罐體直徑取值范圍優(yōu)選為1.8-5m，罐體高度取值范圍優(yōu)選為2-10m，超聲波換能器長度L的取值范圍優(yōu)選為l-5m，其直徑φ的取值范圍優(yōu)選為2. 5-10. 0cm，其頻率范圍為優(yōu)選10-17kHz，這樣既保證了罐體內均勻高效聲場的實現(xiàn)，油水乳狀液中水滴的位移振幅大，同時也保證了在罐體直徑方向超聲波的衰減在可接受的范圍內，頻率過高會導致超聲波衰減嚴重。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波工具桿通過罐體頂部的中心孔與罐體連接，同時罐體內裝有兩個固定架，這就保證了超聲波換能器處于罐體的中心線上；超聲波工具桿長度與罐體高度相等，這樣就能保證罐體內超聲波聲場的均勻，同時也保證了設備的耐壓要求，因此超聲波換能器能在3600方向內均勻向四周輻射超聲波，從而能實現(xiàn)輻射無盲區(qū)，提高了超聲波利用率。另外，本實用新型所述技術方案中的超聲波工具桿和固定架為公知技術，采用本領域中常規(guī)的超聲波工具桿和固定架即可實現(xiàn)本技術方案。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，罐體頂部還設有人孔，外部可以通過人孔測量罐體內的各種數(shù)據(jù)以及清洗罐體。另外，在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波換能器與超聲連接桿通過焊接方式連接，超聲連接桿通過焊接方式與超聲波工具桿連接，并用銷釘連接固定，銷釘為本領域中的公知技術，采用一般的銷釘即可完成。在本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置中，超聲波發(fā)生器、安全閥、溫度計和壓力表都為本領域中的公知技術，采用常規(guī)的超聲波發(fā)生器、安全閥、溫度計和壓力表都可以實現(xiàn)本技術方案。本實用新型的有益效果是提供了一種超聲油水乳狀液脫水裝置，該超聲油水乳狀液脫水裝置具有能耗小、超聲波利用率高、使用壽命長、機械和化學穩(wěn)定性好、能適用于石油化工企業(yè)進行污油等油水乳狀液脫水、且能有效地強化油水乳狀液中水粒子的凝聚等優(yōu)點。

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖I是本實用新型超聲油水乳狀液脫水裝置的結構示意圖；[0032]圖2是圖I的俯視圖?，F(xiàn)將附圖中的標號說明如下1為進口，2為出口，3為超聲波工具桿，4為超聲連接桿，5為超聲波換能器，6為超聲波發(fā)生器，7為固定架，8為安全閥口，9為吹掃口，10為壓力表口，11為人孔，12為溫度計口，13為罐體,14為排污管線，15為中心孔。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。在本實用新型的較佳實施例中，如圖I所示，本實用新型所述超聲油水乳狀液脫水裝置包括超聲波發(fā)生器6、棒式磁致伸縮超聲波換能器5和超聲波處理罐，棒式磁致伸縮超聲波換能器5包括超聲波工具桿3，超聲波處理罐包括圓柱形罐體13、進口 I、出口 2、安 全閥、溫度計、壓力表、吹掃管線、排污管線14和固定架7，罐體13頂部設有安全閥口 8、吹 掃口 9、壓力表口 10、人孔11、溫度計口 12以及中心孔；進口 I位于罐體13的下部，出口 2設置在罐體13上部，排污管線14設置在罐體13的底部；安全閥、溫度計、壓力表、超聲波工具桿3以及吹掃管線分別通過安全閥口 8、溫度計口 12、壓力表口 10、中心孔15及吹掃口 9與罐體13頂部相連；固定架7和超聲波工具桿13相連，并置于罐體13內部；棒式磁致伸縮超聲波換能器5位于罐體13的中心線上,超聲波發(fā)生器6與棒式磁致伸縮超聲波換能器5相連，棒式磁致伸縮超聲波換能器5通過超聲連接桿4與超聲波工具桿3連接。其中，棒式磁致伸縮超聲波換能器采取徑向振動形式；超聲波工具桿3的長度與罐體13的高度相同，罐體13的直徑為I. 8-5m，罐體高度為2-10m ;超聲波換能器長度L的取值范圍為l_5m，其直徑φ的取值范圍為2. 5-10. 0cm，頻率范圍為10_17kHz。污油從進口 I處流入，從出口 2處流出，在罐體13內停留時，受到了超聲波工具桿3發(fā)出的徑向超聲波輻射，由于超聲波對油中小水滴的位移效應，油中小水滴發(fā)生凝聚成較大的水滴，通過出口 2流向沉降罐，在沉降罐體內具有了較大直徑的小水滴由于重力的作用從油中沉降下來，實現(xiàn)了油水分離。
權利要求1.一種超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，包括超聲波發(fā)生器(6)、超聲波換能器(5)和超聲波處理罐，所述超聲波換能器(5)包括超聲波工具桿(3)，所述超聲波處理罐包括罐體(13)、進口(I)、出口(2)、排污管線(14)、安全閥、溫度計、壓力表、吹掃管線以及固定架(7)； 所述進口( I)位于罐體(13)的下部，出口(2)設置于罐體(13)的上部，排污管線(14)位于罐體(13)的底部； 所述安全閥、溫度計、壓力表、超聲波工具桿(3)和吹掃管線分別通過所述罐體(13)頂部的安全閥口(8)、溫度計口(12)、壓力表口(10)、中心孔(15)以及吹掃口(9)與罐體(13)頂部相連； 所述超聲波發(fā)生器(6)與超聲波換能器(5)相連，超聲波換能器(5)通過超聲連接桿(4)與超聲波工具桿(3)連接，所述超聲波工具桿(3)與超聲波處理罐相連； 所述超聲波工具桿(3 )與固定架(7 )連接，并置于罐體(13 )內。
2.根據(jù)權利要求I所述的超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，所述超聲波工具桿(3)通過銷釘與罐體(13)頂部的法蘭與超聲波處理罐連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，所述超聲波換能器(5)為磁致伸縮超聲波換能器。
4.根據(jù)權利要求3所述的超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，所述超聲波換能器(5)為棒式磁致伸縮超聲波換能器，且采取徑向振動形式。
5.根據(jù)權利要求I所述的超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，所述罐體(13)為圓柱形，罐體(13)直徑為1.8-5m，且罐體(13)高度為2_10m。
6.根據(jù)權利要求I所述的超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，所述超聲波換能器(5)長度L的取值范圍為l-5m，直徑φ的取值范圍為2. 5-10. 0cm，其頻率的取值范圍為10-17kHz。
7.根據(jù)權利要求I所述的超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，所述超聲波工具桿(3)的長度與罐體(13)的高度相等。
8.根據(jù)權利要求I所述的超聲油水乳狀液脫水裝置，其特征在于，所述罐體(13)頂部還設有人孔(11)。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲油水乳狀液脫水裝置，包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲波處理罐；進口、出口以及排污管線分別位于罐體的下部、上部以及底部；安全閥、溫度計、壓力表、超聲波工具桿和吹掃管線分別通過罐體頂部的安全閥口、溫度計口、壓力表口、中心孔以及吹掃口與罐體相連；超聲波發(fā)生器通過超聲波換能器、超聲連接桿與超聲波工具桿連接；超聲波工具桿與固定架連接，并置于罐體內。本實用新型的有益效果是提供了一種超聲油水乳狀液脫水裝置，該裝置具有能耗小、超聲波利用率高、使用壽命長、機械和化學穩(wěn)定性好、能適用于石油化工企業(yè)進行污油等油水乳狀液脫水、且能有效地強化油水乳狀液中水粒子的凝聚等優(yōu)點。
文檔編號B01J19/10GK202777935SQ201220472070
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權日2012年9月17日
發(fā)明者束長好, 呂效平, 謝偉, 錢中堅, 樊繼利, 韓萍芳, 顧善龍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化揚子石油化工有限公司