專利名稱：化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器的制作方法
技術領域：
本發明涉及原油預處理脫金屬鈣設備，具體地說涉及原油預處理脫金屬鈣的超聲波設備。
背景技術：
原油中的金屬鈣一部分以水溶性鹽、微溶性鹽如氯化鈣、硫酸鈣等無機鈣鹽形式存在，另一部分則以石油酸鈣等有機鈣鹽形式存在。對于可溶性的鹽及親水性無機鈣鹽顆粒，煉廠通常在電脫鹽過程中采用簡單水洗方式脫除，但對于存在于油相中的石油酸鈣，該法則幾乎沒有脫除效果，這一部分鈣鹽的存在對后序的原油加工會產生諸多負面影響。化學沉淀脫鈣法是原油脫鈣方法中的一類，這類方法采用水溶性硫酸鹽、磷酸鹽、磷酸氫二鹽及碳酸鹽等，與原油中的石油酸鈣作用生成微溶或不溶于水的硫酸鈣、磷酸鈣、磷酸氫鈣及碳酸鈣等的沉淀物，沉淀物進入水相，達到脫除原油中鈣的目的，此類方法對使用環境和設備較為友好。應用此類脫鈣方法，鈣沉淀物從油相中轉移進入水相是實現脫鈣作用的重要環節，關系到脫鈣效率的高低，是實現其工業運行的關鍵，目前解決這一問題的方法是采用固體濕潤劑，濕潤固體沉淀物表面，使沉淀物表面親水，促使其進入水相。然而，固體濕潤劑是一類高分子表面活性劑，其與沉淀物及原油的配伍作用，需要進行大量試驗篩選，再由于原油成份的復雜多變，使得這一問題的解決比較困難。超聲波一般是指頻率范圍在20kHz IOMHz的聲波，其在化工領域的應用主要來源于超聲空化，當超聲空化發生在多相介質時，在相界面會產生很大的瞬時壓力，可以使浮懸在液體中的固液表面受到急劇破壞而不穩定，促使固液相分離
發明內容
本發明的目的是提供一種化學沉淀法脫鈣的超聲設備，即化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，該設備利用超聲波作用于化學沉淀原油脫鈣后物料的混合物，促進混合物中油、齊U、渣分離，提高原油脫鈣效率。化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，采用金屬材料制作，由超聲電源，超聲換能器，傳振桿，固定及密封法蘭，油相出口，超聲變幅桿，處理內腔體，水相出口，混合料進口，外筒體及保溫套組成。外筒體由圓筒形筒體與圓錐形筒體連接構成，上部為圓筒形，下部為圓錐形，外筒體外覆蓋保溫套，對外筒體內物料保溫。混合料進口位于圓筒形筒體下部，是化學沉淀脫鈣后油劑混合物的進入口。油相出口位于圓筒形筒體上部，是化學沉淀脫鈣后油劑混合物經沉降及超聲破乳作用后分離得到的油相出料口。水相出口位于筒體最低處，即圓錐形筒體正中央，是化學沉淀脫鈣后油劑混合物經沉降及超聲破乳作用后分離得到的含鈣沉渣的水相出口。超聲變幅桿處于圓筒形筒體中央，其豎直長度介于混合料進口與油相出口之間，變幅桿向周圍福射超聲振動能量，超聲福射作用區域大，效率聞。處理內腔體是超聲變幅桿與圓筒形筒體內壁之間構成的超聲作用空間。超聲電源的輸入電為常用220V或380V交流電源。超聲換能器的作用是將電能轉換成超聲振動能量，在工作狀態下，冷卻水移走換能器產生的熱量，超聲電源內含高頻振動信號源，匹配系統及控制系統等，超聲換能器通過傳振桿將超聲能量傳遞至超聲變幅桿。化學沉淀法脫鈣的超聲設備工藝過程是脫鈣劑與原油混合后由混合料進口進入沉降器，根據物料性質、加工量及加工要求，調節超聲波發生器輸出功率，選擇連續或脈沖工作方式。在脈沖工作方式下，對超聲波周期及脈寬進行調節，進行化學沉淀脫鈣效果的優化。經超聲沉降作用，沉降器上部得到油相，下部得到含鈣沉渣的水相，分別從油相和水相出口流出。本發明中，脫鈣劑是已知的化學沉淀脫鈣藥劑的水溶液，脫鈣劑與原油混合后由混合料進口進入化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，油劑混合物溫度和劑油作用比根據原油性質和工藝加工要求調整，一般原油粘度越大，油劑混合物溫度越高；要求脫鈣率越高，劑油作用比越大。油劑混合物在沉降器內的停留時間視油相與水相的分離效果而定，以達到工藝要求的油相含水及脫鈣效果為目的，停留時間能夠通過設計制造固定的處理內腔體容積和調節混合物流量控制。處理內腔體容積由圓筒形筒體和超聲輻射體的大小尺寸決定,事先設計加工完成。脫鈣反應生成的鈣沉淀物為固體微粒，為親水性的無機鈣物質，然而由于原油有較大的粘度，其一部份粘附在油相表面。在化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器處理內腔體中，油劑混合物中的鈣固體微粒在超聲波作用下，其與油相形成的固液界面產生很大的瞬時壓力變化，界面不穩定而松動，鈣沉淀物開始從固液界面剝離進入水相；與此同時，油劑混合物中的乳液滴在超聲波作用下也不斷聚并由小水滴成長為大水滴，在重力作用下，含鈣沉淀物的水滴下沉，聚集于沉降器下部圓錐形筒體，成為水相，水相由水相出口流出。控制水相(含鈣沉淀物)流出量，保持油水界面穩定在圓錐形筒體內某一位置。油相由油相出口流出，根據油相含水率及工藝加工要求進入后續加工。本發明中，沉降器的下部圓錐形筒體設計，能夠避免鈣沉淀物在設備內的積存，提高設備利用率。超聲頻率一般控制在IOKHz IOOKHz。根據加工量和加工工藝要求，超聲波發生器能夠改變輸出功率大小，可連續也可脈沖工作，并可對超聲波周期及脈寬進行調節，以實現對化學沉淀脫鈣工藝的優化。本發明能夠對化學沉淀原油脫鈣反應后物料進行超聲沉降預處理，實現油、劑、渣復雜體系的分離，操作和管理費用低，提高原油脫鈣效率。本發明適用于化學沉淀原油脫鈣油劑混合料中油、劑、渣預處理分離工藝及其它乳狀液的液-液破乳分離的油水破乳分離。


圖1為化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器結構示意圖。其中1-超聲電源，2-超聲換能器 3-傳振桿，4-固定及密封法蘭，5-油相出口，6-超聲變幅桿，7-處理內腔體， 8-水相出口，9-混合料進口，10-外筒體及保溫套
具體實施例方式本發明所述的一種化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，該沉降器由超聲電源1，超聲換能器2，傳振桿3，固定及密封法蘭4，油相出口 5，超聲變幅桿6，處理內腔體7，水相出口 8，混合料進口 9，外筒體10組成；套有保溫套的外筒體10由圓筒形筒體與圓錐形筒體連接構成，上部為圓筒形，下部為圓錐形；混合料進口 9位于圓筒形筒體下部；油相出口 5位于圓筒形筒體上部；水相出口 8位于筒體最低處，圓錐形筒體正中央；超聲變幅桿6位于圓筒形筒體中央，其豎直長度介于混合料進口與油相出口之間；處理內腔體7是超聲變幅桿與圓筒形筒體內壁之間構成的空腔體；超聲換能器2位于圓筒形筒體外頂部，通過傳振桿3穿過圓筒形筒體頂部的固定及密封法蘭4與超聲變幅桿6連接；超聲換能器2與超聲電源I連接；超聲電源I的輸入電為常用220V或380V交流電源，超聲工作頻率在IOKHz ΙΟΟΚΗζ。實施例1 :實施例1利用的化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器由中國石油克拉瑪依石化公司開發，超聲工作頻率20KHz，超聲處理內腔體容積15升。含鈣量為9. 0μ g/ g的中國石油克拉瑪依石化公司II套蒸餾加工原油，與含磷酸氫二銨O. 15%的脫鈣劑水溶液，按劑油質量比O. 05，在60°C下混合進入化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，油劑混合液總流量為3升/分鐘。采用連續超聲作用方式，超聲輸出功率100W。控制水相(含鈣沉淀物)流出量在O. 13 O. 15升/分鐘，此時流出水略夾帶零星油花，油相由油相出口流出，經分析，其含水為O. 45%。將流出油相轉移至電脫水脫鹽儀，在120°C下作用30分鐘，脫水脫鹽油經分析，其鈣量為2. 7 μ g/g,鈣脫除率70. O %。實施例2 實施例2利用的化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器由中國石油克拉瑪依石化公司開發，超聲工作頻率35KHz，超聲處理內腔體容積15升。含鈣量為246. 8 μ g/g的中國石油克拉瑪依石化公司焦化裝置加工原油，與含磷酸氫二銨1. 75%的脫鈣劑水溶液，按劑油質量比O. 07，在130°C下混合進入化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，油劑混合液總流量為2升/分鐘。采用脈沖超聲作用方式，超聲輸出功率150W，超聲作用周期60ms，脈寬為12ms，控制水相(含鈣沉淀物)流出量在O. 12 O. 14升/分鐘，此時流出水略夾帶零星油花，油相由油相出口流出，經分析，其含水為0.60%。將流出油相轉移至電脫水脫鹽儀，在130°C下作用40分鐘，脫水脫鹽油經分析，其鈣量為12.1 μ g/g,鈣脫除率95.1 %。
權利要求
1.一種化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，該沉降器由超聲電源(1)，超聲換能器(2)，傳振桿(3)，固定及密封法蘭(4)，油相出口(5)，超聲變幅桿(6)，處理內腔體(7)，水相出口 (8)，混合料進口(9)，外筒體(10)組成；其特征在于套有保溫套的外筒體(10)由圓筒形筒體與圓錐形筒體連接構成，上部為圓筒形，下部為圓錐形；混合料進口(9)位于圓筒形筒體下部；油相出口(5)位于圓筒形筒體上部；水相出口(8)位于筒體最低處，圓錐形筒體正中央；超聲變幅桿(6)處于圓筒形筒體中央，其豎直長度介于混合料進口與油相出口之間；處理內腔體(7)是超聲變幅桿與圓筒形筒體內壁之間構成的空腔體；超聲換能器(2)位于圓筒形筒體外頂部，通過傳振桿(3)穿過圓筒形筒體頂部的固定及密封法蘭(4)與超聲變幅桿(6)連接；超聲換能器(2)與超聲電源 ⑴連接；超聲電源⑴的輸入電為常用220V或380V交流電源，超聲工作頻率在IOKHz IOOKHz。
全文摘要
本發明涉及一種化學沉淀原油超聲脫鈣沉降器，套有保溫套的外筒體(10)由圓筒形筒體與圓錐形筒體連接構成，上部為圓筒形，下部為圓錐形；混合料進口位于圓筒形筒體下部；油相出口位于圓筒形筒體上部；水相出口位于筒體最低處，圓錐形筒體正中央；超聲變幅桿處于圓筒形筒體中央，其豎直長度介于混合料進口與油相出口之間；處理內腔體是超聲變幅桿與圓筒形筒體內壁之間構成的空腔體；超聲換能器位于圓筒形筒體外頂部，通過傳振桿穿過圓筒形筒體頂部的固定及密封法蘭與超聲變幅桿連接；超聲換能器與超聲電源連接；超聲工作頻率在10kHz～100kHz；本設備鈣脫除率70～95.1％。
文檔編號C10G33/06GK103045292SQ201110315020
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者劉江華, 熊春株, 顧峰, 海日古力, 帕提古麗, 聶春梅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司