专利名称：一种超声油水乳状液脱水装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对油水乳化液进行破乳分离的超声破乳脱水装置，尤其涉及一种超声油水乳状液脱水装置。
背景技术：
在石油化工生产过程中，常需要对原油乳化液进行破乳脱盐脱水和对污油进行破乳脱水。目前的石油工业中，破乳技术除了传统的化学破乳脱水法、电脱盐脱水法和热沉降等方法外，超声波作为一种新型的破乳方法具有广阔的应用前景。超声波脱水主要是利用其位移效应，它可对油和水等介质产生凝聚、破乳、起泡以及振动等作用。随着油和水滴的振动位移，使小油珠和小水珠聚集成大的油、水珠。因油和水的重力差异，大水珠迅速下沉，油珠上浮。达到油、水破乳脱水之目的。此外，超声波可使油水界面膜张力降低，提供了破乳的良好条件。专利CN2296230公开了一种“原油电场脱水的超声波破乳装置”，它是由超声波发生器、超声波作用区、传输电缆和超声波探头组成，超声波作用区是管道式水平放置的腔体。超声波探头通过法兰连接固定在腔体的外壁上，并通过传输电缆与超声波发生器相连，多个超声波探头垂直作用于流体流动的方向共同作用。这种方式超声效率较低，且几个超声波发生发出的超声可能相互干涉造成原油的近一步乳化。专利CN200940133Y对上述专利进行了改进，将超声波作用区改为管道式结构，提供均匀的超声波作用区。专利CN2810716Y对专利CN200940133Y进行了再次改进，提出管道两边同时设置超声波探头，以延长超声波对乳液的作用时间。这2个专利虽然改进了超声波对原油脱水的效果，但是均未提出按照超声处理的声学要求来设计管道的尺寸，超声利用率低。以上超声处理器均采用压电陶瓷换能器，不适合用于污油脱水的环境，使用寿命较短。另外，在超声波处理装置内有多个超声波探头存在，且对装置尺寸、形状无设计要求，这样可能造成装置内超声波相互干涉，使部分污油乳化，降低了破乳效率，导致超声波能量利用率低。
发明内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中超声波破乳脱水装置超声波利用率低，且装置内超声波相互干涉可能造成部分油进一步乳化使得破乳率降低，另外现有技术中均采用压电陶瓷换能器，不适合用于工业污油脱水的环境中，使用寿命也较短，提供一种能耗小、超声波利用率高、使用寿命长、机械和化学稳定性好，能适用于石油化工企业进行污油脱水、且能有效地强化油水乳状液中水粒子的凝聚的新型超声油水乳状液脱水
>J-U ρ α装直。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种超声油水乳状液脱水装置，包括超声波发生器、超声波换能器和超声波处理罐，超声波换能器包括超声波工具杆，超声波处理罐包括罐体、进口、出口、排污管线、安全阀、温度计、压力表、吹扫管线以及固定架；进口位于罐体的下部，出口设置于罐体的上部，排污管线位于罐体的底部；安全阀、温度计、压力表、超声波工具杆和吹扫管线分别通过罐体顶部的安全阀口、温度计口、压力表口、中心孔以及吹扫口与罐体顶部相连；超声波发生器与超声波换能器相连，超声波换能器通过超声连接杆与超声波工具杆连接，超声波工具杆与超声波处理罐相连；·[0012]超声波工具杆与固定架连接，并置于罐体内。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波工具杆通过销钉与罐体顶部的法兰与超声波处理罐连接。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波换能器为磁致伸缩超声波换能器。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波换能器为棒式磁致伸缩超声波换能器，且采取径向振动形式。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，罐体为圆柱形，罐体直径为
I.8-5m，且罐体高度为2-10m。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波换能器长度L的取值范围为l-5m，直径φ的取值范围为2. 5-10. 0cm，其频率的取值范围为10_17kHz。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波工具杆的长度与罐体的高度相等。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，罐体顶部还设有人孔。本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置的工作原理为超声波发生器为径向设计，工作方式为连续式或脉冲式，使得声波沿径向均匀辐射。当污油等油水乳状液由进口流入后，在超声波的辐射下，油中小水滴发生聚并成为较大的水滴，通过出口流向沉降罐，在沉降罐体内具有了较大直径的小水滴由于重力的作用从油中沉降下来，实现了油水分离。总而言之，本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置是利用超声波的位移效应，使得油水乳状液中的分散相水滴聚并，最终通过沉降实现油水的分离。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波工具杆是通过销钉与罐体顶部的法兰与超声波处理罐连接的，该连接为法兰连接，是一个可拆连接，一方面使得超声波工具杆与超声波处理罐连接严密不漏，另一方面，当其中一个损坏不能再继续使用的时候，可以将连接后的超声波工具杆与超声波处理罐还可以拆卸开，将损坏的部件换成新的部件就可继续使用了，不需要将所有的部件都换掉，经济方便；除此之外，本实用新型所述技术方案中的销钉和法兰均为本领域中的公知技术，采用常规的销钉和法兰即可实现本技术方案。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波换能器为磁致伸缩超声波换能器，所谓磁致伸缩是磁性材料由于磁化状态的改变，其尺寸在各方向发生变化。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，利用磁致伸缩效应实现了电能与机械能之间的相互转换。传统的压电陶瓷式超声波换能器虽然机电耦合系数高、价格低廉，但对温度较敏感，热稳定性以及机械稳定性不高，限制了它不能在污油这样的环境中长期使用。而磁致伸缩超声波换能器产生的频率只有几十千赫兹，但辐射功率大，而且在油水乳状液脱水的最佳温度范围内，即50-100°C，热稳定性高且能有效抵御污油或原油的腐蚀，所以这样就能保证本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置具有能适用于高温和污油环境中、使用寿命长、机械和化学稳定性好等优点，克服了传统压电陶瓷超声波换能器不耐高温和机械、化学稳定性差的弱点。作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，超声波换能器选用棒式磁致伸缩超声波换能器，其采取径向振动形式，这样就能保证棒式超声波换能器能在3600范围内均匀向四周辐射超声波，实现辐射无盲区。相比于现有技术中的轴向超声波乳化液处理装置，本实用新型所述装置的超声波声场分布更加均匀，超声传播距离更远、超声辐射作用时间更长，油水乳状液从进口到出口的整个过程中都受到了超声波的辐射，因此本实用新型在一定程度上提高了超声波利用率，能耗小，更能有效地强化油水乳状液中水粒子的凝聚。较佳地，超声波处理罐为圆柱形，罐体直径取值范围优选为1.8-5m，罐体高度取值范围优选为2-10m，超声波换能器长度L的取值范围优选为l-5m，其直径φ的取值范围优选为2. 5-10. 0cm，其频率范围为优选10-17kHz，这样既保证了罐体内均匀高效声场的实现，油水乳状液中水滴的位移振幅大，同时也保证了在罐体直径方向超声波的衰减在可接受的范围内，频率过高会导致超声波衰减严重。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波工具杆通过罐体顶部的中心孔与罐体连接，同时罐体内装有两个固定架，这就保证了超声波换能器处于罐体的中心线上；超声波工具杆长度与罐体高度相等，这样就能保证罐体内超声波声场的均匀，同时也保证了设备的耐压要求，因此超声波换能器能在3600方向内均匀向四周辐射超声波，从而能实现辐射无盲区，提高了超声波利用率。另外，本实用新型所述技术方案中的超声波工具杆和固定架为公知技术，采用本领域中常规的超声波工具杆和固定架即可实现本技术方案。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，罐体顶部还设有人孔，外部可以通过人孔测量罐体内的各种数据以及清洗罐体。另外，在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波换能器与超声连接杆通过焊接方式连接，超声连接杆通过焊接方式与超声波工具杆连接，并用销钉连接固定，销钉为本领域中的公知技术，采用一般的销钉即可完成。在本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置中，超声波发生器、安全阀、温度计和压力表都为本领域中的公知技术，采用常规的超声波发生器、安全阀、温度计和压力表都可以实现本技术方案。本实用新型的有益效果是提供了一种超声油水乳状液脱水装置，该超声油水乳状液脱水装置具有能耗小、超声波利用率高、使用寿命长、机械和化学稳定性好、能适用于石油化工企业进行污油等油水乳状液脱水、且能有效地强化油水乳状液中水粒子的凝聚等优点。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图I是本实用新型超声油水乳状液脱水装置的结构示意图；[0032]图2是图I的俯视图。现将附图中的标号说明如下1为进口，2为出口，3为超声波工具杆，4为超声连接杆，5为超声波换能器，6为超声波发生器，7为固定架，8为安全阀口，9为吹扫口，10为压力表口，11为人孔，12为温度计口，13为罐体,14为排污管线，15为中心孔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。在本实用新型的较佳实施例中，如图I所示，本实用新型所述超声油水乳状液脱水装置包括超声波发生器6、棒式磁致伸缩超声波换能器5和超声波处理罐，棒式磁致伸缩超声波换能器5包括超声波工具杆3，超声波处理罐包括圆柱形罐体13、进口 I、出口 2、安 全阀、温度计、压力表、吹扫管线、排污管线14和固定架7，罐体13顶部设有安全阀口 8、吹 扫口 9、压力表口 10、人孔11、温度计口 12以及中心孔；进口 I位于罐体13的下部，出口 2设置在罐体13上部，排污管线14设置在罐体13的底部；安全阀、温度计、压力表、超声波工具杆3以及吹扫管线分别通过安全阀口 8、温度计口 12、压力表口 10、中心孔15及吹扫口 9与罐体13顶部相连；固定架7和超声波工具杆13相连，并置于罐体13内部；棒式磁致伸缩超声波换能器5位于罐体13的中心线上,超声波发生器6与棒式磁致伸缩超声波换能器5相连，棒式磁致伸缩超声波换能器5通过超声连接杆4与超声波工具杆3连接。其中，棒式磁致伸缩超声波换能器采取径向振动形式；超声波工具杆3的长度与罐体13的高度相同，罐体13的直径为I. 8-5m，罐体高度为2-10m ;超声波换能器长度L的取值范围为l_5m，其直径φ的取值范围为2. 5-10. 0cm，频率范围为10_17kHz。污油从进口 I处流入，从出口 2处流出，在罐体13内停留时，受到了超声波工具杆3发出的径向超声波辐射，由于超声波对油中小水滴的位移效应，油中小水滴发生凝聚成较大的水滴，通过出口 2流向沉降罐，在沉降罐体内具有了较大直径的小水滴由于重力的作用从油中沉降下来，实现了油水分离。
权利要求1.一种超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，包括超声波发生器(6)、超声波换能器(5)和超声波处理罐，所述超声波换能器(5)包括超声波工具杆(3)，所述超声波处理罐包括罐体(13)、进口(I)、出口(2)、排污管线(14)、安全阀、温度计、压力表、吹扫管线以及固定架(7)； 所述进口( I)位于罐体(13)的下部，出口(2)设置于罐体(13)的上部，排污管线(14)位于罐体(13)的底部； 所述安全阀、温度计、压力表、超声波工具杆(3)和吹扫管线分别通过所述罐体(13)顶部的安全阀口(8)、温度计口(12)、压力表口(10)、中心孔(15)以及吹扫口(9)与罐体(13)顶部相连； 所述超声波发生器(6)与超声波换能器(5)相连，超声波换能器(5)通过超声连接杆(4)与超声波工具杆(3)连接，所述超声波工具杆(3)与超声波处理罐相连； 所述超声波工具杆(3 )与固定架(7 )连接，并置于罐体(13 )内。
2.根据权利要求I所述的超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，所述超声波工具杆(3)通过销钉与罐体(13)顶部的法兰与超声波处理罐连接。
3.根据权利要求I所述的超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，所述超声波换能器(5)为磁致伸缩超声波换能器。
4.根据权利要求3所述的超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，所述超声波换能器(5)为棒式磁致伸缩超声波换能器，且采取径向振动形式。
5.根据权利要求I所述的超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，所述罐体(13)为圆柱形，罐体(13)直径为1.8-5m，且罐体(13)高度为2_10m。
6.根据权利要求I所述的超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，所述超声波换能器(5)长度L的取值范围为l-5m，直径φ的取值范围为2. 5-10. 0cm，其频率的取值范围为10-17kHz。
7.根据权利要求I所述的超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，所述超声波工具杆(3)的长度与罐体(13)的高度相等。
8.根据权利要求I所述的超声油水乳状液脱水装置，其特征在于，所述罐体(13)顶部还设有人孔(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种超声油水乳状液脱水装置，包括超声波发生器、超声波换能器和超声波处理罐；进口、出口以及排污管线分别位于罐体的下部、上部以及底部；安全阀、温度计、压力表、超声波工具杆和吹扫管线分别通过罐体顶部的安全阀口、温度计口、压力表口、中心孔以及吹扫口与罐体相连；超声波发生器通过超声波换能器、超声连接杆与超声波工具杆连接；超声波工具杆与固定架连接，并置于罐体内。本实用新型的有益效果是提供了一种超声油水乳状液脱水装置，该装置具有能耗小、超声波利用率高、使用寿命长、机械和化学稳定性好、能适用于石油化工企业进行污油等油水乳状液脱水、且能有效地强化油水乳状液中水粒子的凝聚等优点。
文档编号B01J19/10GK202777935SQ201220472070
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者束长好, 吕效平, 谢伟, 钱中坚, 樊继利, 韩萍芳, 顾善龙 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化扬子石油化工有限公司