专利名称：流体动力式声能原油处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种改善原油性质的原油处理装置，特别是涉及一种改善原油性质的流体声能处理装置，属于能源技术领域。
背景技术：
关于声能“自然界有多种形式的能量，如光能、微波能等，声能是其中的一种。①”同其它能量一样、声能是可为人类所利用的能量。
声学按人耳是否可听的频率将声能的全声域分为超声声能与可听声声能。迄今为止的声能应用多局限于超声领域是由于三个原因因为超声对物质的穿透性强，声能的应用首先是从以超声获取信息开始的，如应用于声纳、超声探伤等；其次大功率的可听声应用易形成噪声污染；最后，可听声的利用“还会出现另一个问题，就是声能系统将变得很庞大。②”也就是说，如果当该三个原因不再构成某项可听声频段的应用技术的障碍时，可听声频段的声能同样可以为人类所利用。
本实用新型不局限于超声范围而涉及全声域范围，因此，在本“关于声能”部分所引述著作的内容中凡是提到“超声”、“强超声”或“功率超声”的论述，均应理解为既包括超声声能也包括可听声声能。
大功率的超声简称为功率超声。“功率超声是利用超声振动形式的能量使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变，或者使这种改变的过程加快的一门技术。③”“强超声在媒介中传播时，会产生一系列效应，如力学效应、热学效应、化学效应和生物效应等等。④”声能的产生方法有两种“一种是利用电声换能器产生超声，另一种是利用流体作动力来产生可听声或超声。⑤”“流体动力式声能发声器的基本类型可分为三种气流式如哈脱曼哨、旋笛等；液流式如簧片哨；气液式既可以用高速气体，也可以用高速液体作动力源来产生声和超声波，如旋涡哨，圆板哨就是这种发声器的典型代表。⑥”流体动力式声能发生装置指包括动力源、控制装置、声源装置即发声器在内的总称。流体动力式声能发生装置的声源部分称为声能发声器或声哨，声能发声器或声哨已广泛应用于如航空发动机燃油喷嘴等各个领域。本发明的流体动力式声能水煤浆制备系统中的超微细声能水煤浆粉碎装置所采用的即属于气液式的流体动力式声能发声器。
流体声能加工的过程可以简述为根据对固态、液态、气态等不同的被加工物质的不同特性和加工目的，选择特定的流体动力介质、特定的声频、特定的声强、特定的声场分布和其它工艺条件，在这些条件下对被加工物质进行声能加工处理，使被加工物质发生相应的力学效应、或热学效应、或化学效应、或生物效应、或以上多种效应所引起的变化，达到声能加工的目的。
“流体动力式声能发生器是以流体为动力源，利用调整液体或高速气体来产生可听声与超声的发生器。......的独特优点是结构简单、造价低、处理量大，操作方便，经久耐用，⑦”并且更重要的是它的“耗能小，动力源方便，因而很适合于工业应用。⑧”虽然理论上流体动力式声能发声器具有上述7种优点，但要研制出如本发明的流体动力式声能水煤浆制备系统必须跨越从理论的可能性达到技术现实性之间的距离。
“目前流体动力式声能发声器在工业应用方面已显示出它的独特优点，展示出它的巨大生命力。然而，由于...其中涉及到的数学处理非常困难，因而至今...发声机理还没有得到较为令人满意的解释，大部分的研究仅限于有关实验现象分析。在一系列的应用中，主要基于经验公式以及具体不同的状况的实验曲线给出的结果与特征趋势来考虑问题。对于实际要求来说，理论上的精确预示与计算有关的声波特征，如频率、强度、声场分布等等，无疑能更有利于它的应用以及控制。因而，对流体动力发声器声波的产生和特征的进一步研究是今后值得深入探讨的研究方向。⑨”至本专利申报时为止，上述论述所概括的声能技术的研发情况没有根本的改变，这可以解释为什么至今流体动力式声能的利用远远落后于其它形式的能量的利用，可以说明该流体动力式声能制备水煤浆系统作为发明的实际意义。
上述“关于声能”部份的注释中的“”内的内容引自应崇福所著《超声学》一书①......引自第4页第一章第1.2节；②......引自第5页第一章第1.2节；③......引自第456页第七章第7.1节；④......引自第456页第七章第7.1节；⑤......引自第457页第七章第7.2节；⑥......引自第495页第七章第7.3节；⑦......引自第495页第七章第7.3节；⑧......引自第506页第七章第7.3.6节；⑨......引自第506页第七章第7.3.6节。《超声学》为中国科学出版社出版；京新登字092号；1990年12月第一版1993年12月第二次印刷。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种流体动力式声能原油处理装置，经检测应用该装置对原油进行处理，可以使原油的轻油收率提高，沥青质含量下降；同时使原油的凝点下降，黏度降低，流动性提高。
本实用新型的技术方案如下。
流体动力式声能原油处理装置该装置由流体动力式声能发生器、为原油加压的液体压力泵、为液体压力泵提供动力的电动机或其它动力装置及管线和阀门组成，其主体为电动机及其上方设置的液体压力泵，液体压力泵通过管路连接流体动力式声能发生器；所述的装置也可以由上述主体部件前后各连接装载油罐组成，具体为液体压力泵的前端通过管路连接装载着已滤除杂质的原油装载油罐，流体动力式声能发生器的后端连接盛装经其处理过的装载油罐。
该装置可以为一级声能处理，一级声能处理的装置系采用上述的液体压力泵的前端通过管路连接原油装载油罐，流体动力式声能发生器的后端连装载油罐的装置。
也可以为二级、三级或多于三级的声能处理，在二级声能处理的情况下所采用的装置为上述一级声能处理的装置，在装载油罐的尾端通过输出管路连接至下一级的液体压力泵、电动机、流体动力式声能发生器、装载油罐，该下一级各部件的连接关系同第一级。
在三级的声能处理的情况下所采用的装置为上述二级声能处理的装置，在其末端装载油罐的输出管路，再连接至下一级的液体压力泵、电动机、流体动力式声能发生器、装载油罐，该下一级各部件的连接关系同上所述。
当该装置应用于原油管道长距离输送时，该装置的外观形式应根据与原油管道输送设备组合对接关系的需要，将该装置应设置于原油长输管道入口端。
在流体动力式声能原油处理装置中、原油既作为推动该装置工作的流体动力介质同时又是声能处理的物质对象。在该装置产生的强声能作用下，作为流体的原油发生强烈的“声空化”和“共振”现象，“声空化”和“共振”作用在瞬间完成对原油的声能处理。经中国石油大学重质油加工国家重点实验室检测该装置处理后的原油轻油收率提高，沥青质含量下降；同时原油的凝点下降，黏度降低，流动性提高。对于原油产生以上几种性质变化的原因，中国石油大学重质油加工国家重点实验室认为“可能是在处理过程中，部分沥青质中的化学键发生断裂，释放出小分子化合物；或者是沥青质物理结构被破坏，包裹在沥青胶团中的小分子烃类化合物释放出来”造成的。在不考虑本发明与当前生产中采用的原油提炼设备的组合对接关系的前提下，单独的流体动力式声能处理装置的结构包括液体压力泵，为液体压力泵提供动力的电动机或其它动力装置，装载已滤除杂质的原油油罐，流体动力式声能发生器和装载经声能处理后原油的油罐。根据具体原油的品质和所要达到具体处理要求，该装置结构可以为一级声能处理，也可以为二级、三级或多于三级的声能处理，其中每级声能处理所采用的电动机或其它动力装置的功率，以及流体动力式声能发生器的结构特点可以相同，也可以不同。限于篇幅，说明书附图仅分别表示了一级、二级、三级声能处理的三种流体动力式声能处理装置示意图。在考虑本发明与当前生产中采用的原油提炼设备的组合对接关系的前提下，流体动力式声能原油处理装置的外观不可能保持本专利说明书附图中流体动力式声能原油处理装置示意图中的形式，而必须根据与原油提炼设备的组合对接关系的需要，对流体动力式声能原油处理装置的结构形式做出调整。
有益效果迄今为止，国际石油化工产业界、学术界公认当前的原油提炼技术已发展成熟，原油提炼技术成熟的基本表现之一是原油的轻油收率水平长期稳定没有新的提高。但经本实用新型装置处理后的原油，经中国石油大学重质油加工国家重点实验室检测轻油收率提高，沥青质含量相应下降，同时原油的凝点下降，黏度降低，流动性提高。如果本发明应用于原油管道输送的入口端，则不仅只在出口端的原油提炼厂得到增加轻质油产量的重大效益，还由于处理后原油的凝点下降，黏度降低，流动性提高，可降低原油长距离管道输送时用于对原油加压、加热的大量能源消耗，从而节约资源和降低原油管道输送的生产成本。
图1流体动力式声能原油处理装置示意图(一级声能处理)；图2流体动力式声能原油处理装置示意图(二级声能处理)；图3流体动力式声能原油处理装置示意图(三级声能处理)。
具体实施方式
如图1、2、3所示，该装置由流体动力式声能发生器3、为原油加压的液体压力泵4、为液体压力泵提供动力的电动机或其它动力装置5及管线和阀门组成，其主体为电动机5及其上方设置的液体压力泵4，液体压力泵4通过管路连接流体动力式声能发生器3；所述的装置也可以由上述主体部件前后各连接装载油罐组成，具体为液体压力泵4的前端通过管路连接装载着已滤除杂质的原油装载油罐1，流体动力式声能发生器3的后端连接盛装经其处理过的装载油罐2。
该装置可以为一级声能处理，一级声能处理的装置系采用上述的液体压力泵4的前端通过管路连接原油装载油罐1，流体动力式声能发生器3的后端连装载油罐2的装置；也可以为二级、三级或多于三级的声能处理，在二级声能处理的情况下所采用的装置为上述一级声能处理的装置，在装载油罐2的尾端通过输出管路6连接至下一级的液体压力泵4、电动机5、流体动力式声能发生器3、装载油罐2，该下一级各部件的连接关系同第一级；在三级的声能处理的情况下所采用的装置为上述二级声能处理的装置，在其末端装载油罐2的输出管路，再连接至下一级的液体压力泵4、电动机5、流体动力式声能发生器3、装载油罐2，该下一级各部件的连接关系同上所述。
当该装置应用于原油管道长距离输送时，该装置的外观形式应根据与原油管道输送设备组合对接关系的需要，将该装置应设置于原油长输管道入口端。
实施例本实施例参见图3，在一级声能处理中，为液体压力泵提供动力的电动机5推动液体压力泵4，液体压力泵将已滤除杂质的原油从装载油罐1压送到流体动力式声能声能发生器3，加压原油驱动声能声能发生器工作，同时声能发生器工作产生的声能完成对原油的声能处理，原油经声能处理后进入处理后的装载油罐2，完成一级声能处理；经一级声能处理后的原油进入二级声能处理，二级声能处理后的原油进入三级声能处理，三级声能处理后的原油从出口流出6。本实施例使用75KW电动机和25MP液体压力泵。
中国石油大学重质油加工国家重点实验室对本实施例处理后的原油进行了检测，测定了四组分族组成、运动粘度、凝点及模拟蒸馏等特性；以下内容为该检测报告中“结果分析”部分的原文“结果分析处理后原油沥青质百分含量下降近4个百分点；原油在处理前后粘度发生明显变化，50℃下粘度值由原来的66.34mm2/s降为57.64mm2/s；原油凝点在处理后下降了10℃；相同馏出温度下，处理后样品的轻油收率高于处理前样品，＜350℃和＜500℃轻油收率均提高了3个百分点，说明原油在处理后轻质馏分相对含量增加。产生以上几种性质变化的原因，可能是在处理过程中，部分沥青质中的化学键发生断裂，释放出小分子化合物；或者是沥青质物理结构被破坏，包裹在沥青胶团中的小分子烃类化合物释放出来。”
权利要求1.一种流体动力式声能原油处理装置，其特征在于该装置由原油处理声能发生器(3)、为原油加压的液体压力泵(4)、为液体压力泵提供动力的电动机或其它动力装置(5)及管线和阀门组成，其主体为电动机(5)及其上方设置的液体压力泵(4)，液体压力泵(4)通过管路连接流体动力式声能发生器(3)；所述的装置也可以由上述主体部件前后各连接装载油罐组成，具体为液体压力泵(4)的前端通过管路连接装载着已滤除杂质的原油装载油罐(1)，流体动力式声能发生器(3)的后端连接盛装经其处理过的装载油罐(2)。
2.根据权利要求1所述的流体动力式声能原油处理装置，其特征在于该装置可以为一级声能处理，一级声能处理的装置系采用上述权利要求1中所述的液体压力泵(4)的前端通过管路连接原油装载油罐(1)，流体动力式声能发生器(3)的后端连装载油罐(2)的装置；也可以为二级、三级或多于三级的声能处理，在二级声能处理的情况下所采用的装置为上述一级声能处理的装置，在装载油罐(2)的尾端通过输出管路(6)连接至下一级的液体压力泵(4)、电动机(5)、流体动力式声能发生器(3)、装载油罐(2)，该下一级各部件的连接关系同第一级；在三级的声能处理的情况下所采用的装置为上述二级声能处理的装置，在其末端装载油罐(2)的输出管路(6)，再连接至下一级的液体压力泵(4)、电动机(5)、流体动力式声能发生器(3)、装载油罐(2)，该下一级各部件的连接关系同第一级。
3.根据权利要求1所述的流体动力式声能原油处理装置，其特征在于所述的原油处理声能发生器(3)为一金属腔体，包括一中腔体及上、下轴腔所组成；上、下轴腔的上、下两端面的轴心设有同轴的两个出口(11)，中腔体上均匀分布有4个入口(7、8、9、10)。
4.根据权利要求1、3所述的流体动力式声能原油处理装置，其特征在于所述的入口为斜孔，该入口轴线与外圆切线的夹角为30°-90°。
5.根据权利要求1、3所述的流体动力式声能原油处理装置，其特征在于所述的入口斜孔可以根据选择不同频率的需要设有1-40个。
6.根据权利要求1、3所述的流体动力式声能原油处理装置，其特征在于所述的入口孔径与出口孔径的比值为100∶1-20。
7.根据权利要求1所述的流体动力式声能原油处理装置，其特征在于所述的原油处理声能发生器(3)内腔上轴腔的顶面直径D1与内腔上轴腔的根直径D2之比，根据不同的频选需要可为1-5∶1或1∶1-5。
8.根据权利要求1所述的流体动力式声能原油处理装置，其特征在于所述的原油处理声能发生器(3)内腔上轴腔的根直径D2与中腔体的直径D3之比，根据不同的频选需要可以为1∶1-5。
专利摘要一种流体动力式声能处理原油装置，该装置具有原油处理声能发生器、为原油加压的液体压力泵、为液体压力泵提供动力的电动机或其它动力装置、管线和阀门。也可以包括装载已滤除杂质的原油油罐、装载经声能处理后原油的油罐；其特征是经该装置处理后的原油性质得到改变，原油性质的改变表现为模拟蒸馏中原油轻油收率提高，沥青质含量下降；同时原油的凝点下降，黏度降低，流动性提高。
文档编号C10G15/00GK2910932SQ200520142288
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月5日 优先权日2005年12月5日
发明者徐小宁, 嵇明 申请人:徐小宁