专利名称：化学沉淀原油超声脱钙沉降器的制作方法
技术领域：
本发明涉及原油预处理脱金属钙设备，具体地说涉及原油预处理脱金属钙的超声波设备。
背景技术：
原油中的金属钙一部分以水溶性盐、微溶性盐如氯化钙、硫酸钙等无机钙盐形式存在，另一部分则以石油酸钙等有机钙盐形式存在。对于可溶性的盐及亲水性无机钙盐颗粒，炼厂通常在电脱盐过程中采用简单水洗方式脱除，但对于存在于油相中的石油酸钙，该法则几乎没有脱除效果，这一部分钙盐的存在对后序的原油加工会产生诸多负面影响。化学沉淀脱钙法是原油脱钙方法中的一类，这类方法采用水溶性硫酸盐、磷酸盐、磷酸氢二盐及碳酸盐等，与原油中的石油酸钙作用生成微溶或不溶于水的硫酸钙、磷酸钙、磷酸氢钙及碳酸钙等的沉淀物，沉淀物进入水相，达到脱除原油中钙的目的，此类方法对使用环境和设备较为友好。应用此类脱钙方法，钙沉淀物从油相中转移进入水相是实现脱钙作用的重要环节，关系到脱钙效率的高低，是实现其工业运行的关键，目前解决这一问题的方法是采用固体湿润剂，湿润固体沉淀物表面，使沉淀物表面亲水，促使其进入水相。然而，固体湿润剂是一类高分子表面活性剂，其与沉淀物及原油的配伍作用，需要进行大量试验筛选，再由于原油成份的复杂多变，使得这一问题的解决比较困难。超声波一般是指频率范围在20kHz IOMHz的声波，其在化工领域的应用主要来源于超声空化，当超声空化发生在多相介质时，在相界面会产生很大的瞬时压力，可以使浮悬在液体中的固液表面受到急剧破坏而不稳定，促使固液相分离
发明内容
本发明的目的是提供一种化学沉淀法脱钙的超声设备，即化学沉淀原油超声脱钙沉降器，该设备利用超声波作用于化学沉淀原油脱钙后物料的混合物，促进混合物中油、齐U、渣分离，提高原油脱钙效率。化学沉淀原油超声脱钙沉降器，采用金属材料制作，由超声电源，超声换能器，传振杆，固定及密封法兰，油相出口，超声变幅杆，处理内腔体，水相出口，混合料进口，外筒体及保温套组成。外筒体由圆筒形筒体与圆锥形筒体连接构成，上部为圆筒形，下部为圆锥形，外筒体外覆盖保温套，对外筒体内物料保温。混合料进口位于圆筒形筒体下部，是化学沉淀脱钙后油剂混合物的进入口。油相出口位于圆筒形筒体上部，是化学沉淀脱钙后油剂混合物经沉降及超声破乳作用后分离得到的油相出料口。水相出口位于筒体最低处，即圆锥形筒体正中央，是化学沉淀脱钙后油剂混合物经沉降及超声破乳作用后分离得到的含钙沉渣的水相出口。超声变幅杆处于圆筒形筒体中央，其竖直长度介于混合料进口与油相出口之间，变幅杆向周围福射超声振动能量，超声福射作用区域大，效率闻。处理内腔体是超声变幅杆与圆筒形筒体内壁之间构成的超声作用空间。超声电源的输入电为常用220V或380V交流电源。超声换能器的作用是将电能转换成超声振动能量，在工作状态下，冷却水移走换能器产生的热量，超声电源内含高频振动信号源，匹配系统及控制系统等，超声换能器通过传振杆将超声能量传递至超声变幅杆。化学沉淀法脱钙的超声设备工艺过程是脱钙剂与原油混合后由混合料进口进入沉降器，根据物料性质、加工量及加工要求，调节超声波发生器输出功率，选择连续或脉冲工作方式。在脉冲工作方式下，对超声波周期及脉宽进行调节，进行化学沉淀脱钙效果的优化。经超声沉降作用，沉降器上部得到油相，下部得到含钙沉渣的水相，分别从油相和水相出口流出。本发明中，脱钙剂是已知的化学沉淀脱钙药剂的水溶液，脱钙剂与原油混合后由混合料进口进入化学沉淀原油超声脱钙沉降器，油剂混合物温度和剂油作用比根据原油性质和工艺加工要求调整，一般原油粘度越大，油剂混合物温度越高；要求脱钙率越高，剂油作用比越大。油剂混合物在沉降器内的停留时间视油相与水相的分离效果而定，以达到工艺要求的油相含水及脱钙效果为目的，停留时间能够通过设计制造固定的处理内腔体容积和调节混合物流量控制。处理内腔体容积由圆筒形筒体和超声辐射体的大小尺寸决定,事先设计加工完成。脱钙反应生成的钙沉淀物为固体微粒，为亲水性的无机钙物质，然而由于原油有较大的粘度，其一部份粘附在油相表面。在化学沉淀原油超声脱钙沉降器处理内腔体中，油剂混合物中的钙固体微粒在超声波作用下，其与油相形成的固液界面产生很大的瞬时压力变化，界面不稳定而松动，钙沉淀物开始从固液界面剥离进入水相；与此同时，油剂混合物中的乳液滴在超声波作用下也不断聚并由小水滴成长为大水滴，在重力作用下，含钙沉淀物的水滴下沉，聚集于沉降器下部圆锥形筒体，成为水相，水相由水相出口流出。控制水相(含钙沉淀物)流出量，保持油水界面稳定在圆锥形筒体内某一位置。油相由油相出口流出，根据油相含水率及工艺加工要求进入后续加工。本发明中，沉降器的下部圆锥形筒体设计，能够避免钙沉淀物在设备内的积存，提高设备利用率。超声频率一般控制在IOKHz IOOKHz。根据加工量和加工工艺要求，超声波发生器能够改变输出功率大小，可连续也可脉冲工作，并可对超声波周期及脉宽进行调节，以实现对化学沉淀脱钙工艺的优化。本发明能够对化学沉淀原油脱钙反应后物料进行超声沉降预处理，实现油、剂、渣复杂体系的分离，操作和管理费用低，提高原油脱钙效率。本发明适用于化学沉淀原油脱钙油剂混合料中油、剂、渣预处理分离工艺及其它乳状液的液-液破乳分离的油水破乳分离。
图1为化学沉淀原油超声脱钙沉降器结构示意图。其中1-超声电源，2-超声换能器 3-传振杆，4-固定及密封法兰，5-油相出口，6-超声变幅杆，7-处理内腔体， 8-水相出口，9-混合料进口，10-外筒体及保温套
具体实施例方式本发明所述的一种化学沉淀原油超声脱钙沉降器，该沉降器由超声电源1，超声换能器2，传振杆3，固定及密封法兰4，油相出口 5，超声变幅杆6，处理内腔体7，水相出口 8，混合料进口 9，外筒体10组成；套有保温套的外筒体10由圆筒形筒体与圆锥形筒体连接构成，上部为圆筒形，下部为圆锥形；混合料进口 9位于圆筒形筒体下部；油相出口 5位于圆筒形筒体上部；水相出口 8位于筒体最低处，圆锥形筒体正中央；超声变幅杆6位于圆筒形筒体中央，其竖直长度介于混合料进口与油相出口之间；处理内腔体7是超声变幅杆与圆筒形筒体内壁之间构成的空腔体；超声换能器2位于圆筒形筒体外顶部，通过传振杆3穿过圆筒形筒体顶部的固定及密封法兰4与超声变幅杆6连接；超声换能器2与超声电源I连接；超声电源I的输入电为常用220V或380V交流电源，超声工作频率在IOKHz ΙΟΟΚΗζ。实施例1 :实施例1利用的化学沉淀原油超声脱钙沉降器由中国石油克拉玛依石化公司开发，超声工作频率20KHz，超声处理内腔体容积15升。含钙量为9. 0μ g/ g的中国石油克拉玛依石化公司II套蒸馏加工原油，与含磷酸氢二铵O. 15%的脱钙剂水溶液，按剂油质量比O. 05，在60°C下混合进入化学沉淀原油超声脱钙沉降器，油剂混合液总流量为3升/分钟。采用连续超声作用方式，超声输出功率100W。控制水相(含钙沉淀物)流出量在O. 13 O. 15升/分钟，此时流出水略夹带零星油花，油相由油相出口流出，经分析，其含水为O. 45%。将流出油相转移至电脱水脱盐仪，在120°C下作用30分钟，脱水脱盐油经分析，其钙量为2. 7 μ g/g,钙脱除率70. O %。实施例2 实施例2利用的化学沉淀原油超声脱钙沉降器由中国石油克拉玛依石化公司开发，超声工作频率35KHz，超声处理内腔体容积15升。含钙量为246. 8 μ g/g的中国石油克拉玛依石化公司焦化装置加工原油，与含磷酸氢二铵1. 75%的脱钙剂水溶液，按剂油质量比O. 07，在130°C下混合进入化学沉淀原油超声脱钙沉降器，油剂混合液总流量为2升/分钟。采用脉冲超声作用方式，超声输出功率150W，超声作用周期60ms，脉宽为12ms，控制水相(含钙沉淀物)流出量在O. 12 O. 14升/分钟，此时流出水略夹带零星油花，油相由油相出口流出，经分析，其含水为0.60%。将流出油相转移至电脱水脱盐仪，在130°C下作用40分钟，脱水脱盐油经分析，其钙量为12.1 μ g/g,钙脱除率95.1 %。
权利要求
1.一种化学沉淀原油超声脱钙沉降器，该沉降器由超声电源(1)，超声换能器(2)，传振杆(3)，固定及密封法兰(4)，油相出口(5)，超声变幅杆(6)，处理内腔体(7)，水相出口 (8)，混合料进口(9)，外筒体(10)组成；其特征在于套有保温套的外筒体(10)由圆筒形筒体与圆锥形筒体连接构成，上部为圆筒形，下部为圆锥形；混合料进口(9)位于圆筒形筒体下部；油相出口(5)位于圆筒形筒体上部；水相出口(8)位于筒体最低处，圆锥形筒体正中央；超声变幅杆(6)处于圆筒形筒体中央，其竖直长度介于混合料进口与油相出口之间；处理内腔体(7)是超声变幅杆与圆筒形筒体内壁之间构成的空腔体；超声换能器(2)位于圆筒形筒体外顶部，通过传振杆(3)穿过圆筒形筒体顶部的固定及密封法兰(4)与超声变幅杆(6)连接；超声换能器(2)与超声电源 ⑴连接；超声电源⑴的输入电为常用220V或380V交流电源，超声工作频率在IOKHz IOOKHz。
全文摘要
本发明涉及一种化学沉淀原油超声脱钙沉降器，套有保温套的外筒体(10)由圆筒形筒体与圆锥形筒体连接构成，上部为圆筒形，下部为圆锥形；混合料进口位于圆筒形筒体下部；油相出口位于圆筒形筒体上部；水相出口位于筒体最低处，圆锥形筒体正中央；超声变幅杆处于圆筒形筒体中央，其竖直长度介于混合料进口与油相出口之间；处理内腔体是超声变幅杆与圆筒形筒体内壁之间构成的空腔体；超声换能器位于圆筒形筒体外顶部，通过传振杆穿过圆筒形筒体顶部的固定及密封法兰与超声变幅杆连接；超声换能器与超声电源连接；超声工作频率在10kHz～100kHz；本设备钙脱除率70～95.1％。
文档编号C10G33/06GK103045292SQ201110315020
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者刘江华, 熊春株, 顾峰, 海日古力, 帕提古丽, 聂春梅 申请人:中国石油天然气股份有限公司