Wprowadzenie wiedzy na temat ultradźwiękowej technologii demulsyfikacji ropy naftowej

Metody deemulgacji ropy naftowej obejmują głównie metodę demulgatora chemicznego, metodę grawitacyjną, metodę odśrodkową, metodę demulsyfikacji wspomaganą ultradźwiękami, metodę demulsyfikacji pola elektrycznego wiroprądowego, metodę demulsyfikacji mikrofalowej, metodę demulsyfikacji biologicznej, metodę demulsyfikacji membranowej itp. W produkcji przemysłowej ropa naftowa jest zwykle deemulgowana, odwadniana i odsalana przez dodanie demulgatorów chemicznych i odsalania elektrycznego. Ponieważ jednak ropa naftowa staje się coraz cięższa i gorsza, trudno jest przeprowadzić separację ropy naftowej i wody przy użyciu tradycyjnych metod demulsyfikacji ropy naftowej.

Demulsyfikacja ultradźwiękowa jest realizowana w oparciu o efekt przemieszczenia fal ultradźwiękowych działających na płynne media o różnych właściwościach. Ponieważ fale ultradźwiękowe mają dobrą przewodność zarówno w oleju, jak i wodzie, przeprowadzono dogłębne badania nad ultradźwiękową demulsyfikacją ropy naftowej w kraju i za granicą. Technologia deemulgacji ultradźwiękowej została zastosowana do deemulgacji ropy naftowej, brudnego oleju i starzonego oleju.

W polu fali stojącej, ze względu na nierównomierny rozkład ciśnienia akustycznego, rozkład cząstek wody jest nierówny, co bardziej sprzyja zderzeniu cząstek wody w ropie naftowej, tak aby osiągnąć cel deemulgacji. Ultradźwiękowa demulsyfikacja ropy naftowej wykorzystuje głównie wibracje mechaniczne i efekt termiczny fal ultradźwiękowych.

1. Działanie wibracji mechanicznych sprzyja kondensacji cząstek wody. Kiedy fala ultradźwiękowa przechodzi przez ośrodek ropy naftowej z zawieszonymi cząstkami wody, zawieszone cząstki wody i medium ropy naftowej wibrują razem. Ponieważ zawieszone cząstki wody o różnych rozmiarach mają różne względne prędkości wibracji, cząstki wody zderzają się i przyklejają do siebie, co zwiększy objętość i masę cząstek, a na koniec osiada i oddziela.

2. Wibracje mechaniczne mogą sprawić, że naturalne emulgatory, takie jak parafina, koloid i asfalt w środowisku ropy naftowej, będą równomiernie rozproszone, zwiększyć ich rozpuszczalność, zmniejszyć wytrzymałość mechaniczną warstwy interfejsu olej-woda oraz ułatwić sedymentację i separację fazy wodnej.

3. Działanie termiczne może zmniejszyć wytrzymałość warstwy interfejsu olej-woda i lepkość ropy naftowej. Z jednej strony tarcie graniczne zwiększa temperaturę na styku olej-woda, co sprzyja pęknięciu folii interfejsu; z drugiej strony ropa naftowa pochłania część energii dźwiękowej przekształconej w energię cieplną, co może zmniejszyć lepkość ropy naftowej i ułatwić grawitacyjną sedymentację i separację cząstek wody.