物理破乳方法的研究进展

物理破乳方法的研究进展

目前，实验和工业生产中使用的破乳剂方法分为化学法、物理法、生物法和各种方法。物理破乳法,即采用物理的方法破坏油水界面膜而实现破乳,包括超声破乳法、微波破乳法1超声破乳房法1.1超声破乳机理超声波在介质中传播,会产生力学、热学、光学和电学等一系列效应(1)热效应可以减小油水界面膜的强度,使其更易破裂(2)超声波的机械振动作用可使水滴产生位移效应,能量辐射到油水乳状液中,水滴不断地向波节或波腹移动,碰撞聚结成较大的水滴,在重力作用下沉降分离1.2超声破乳房研究AntesFG孙宝江1.3原油粘度等声强的影响油水乳状液超声波破乳效果的影响因素有很多,如超声波频率、声强、辐射时间、温度、沉降时间、原油粘度等声强必须控制在空化阈以下,过大反而会致乳,即油水两相形成更加稳定的乳状液。由于不同原油乳状液的性质差异较大,破乳时所对应的最优声强也就不同。超声波的频率在一定量级的范围内只影响“粒子”向波腹或波节运动所走的距离,对破乳效果的影响在一定范围内不明显2微波破乳剂法2.1加热方式对界面膜的影响微波是频率范围约为300MHz~300GHz(波长1mm~1m)的电磁波。微波破乳法同传统破乳法的机理有较大的区别,是微波热效应和非热效应的共同作用(1)热效应:微波加热相较于传统加热方式无滞后效应,加热更快、更均匀。因为水分子吸收微波的能力比油分子强,水滴膨胀使得油水界面膜受压变薄;同时油的溶解度因受热而增大,使得界面膜强度减弱而更容易破裂(2)非热效应:极性水分子和带电液珠随电场变化而迅速转动或产生电荷位移,打乱了液—液界面间电荷的有序排列,破坏了双电层结构,导致ζ电位急剧减小。当ζ电位对水分子的作用减弱后,小水滴相互碰撞、聚结,从而与油分离。此外,微波形成的高频磁场将非极性的油分子磁化,并形成与油分子轴线成一定角度的涡旋电场,该电场能减小分子间的引力,降低油相粘度,利于油水分离2.2外研究人员的工作原油微波破乳是一种新型、高效的破乳方法,目前国内外研究人员的工作重点主要针对两方面开展:一是微波破乳的机理,二是破乳效率的影响因素。NourAH国内对原油微波破乳的研究始于上世纪90年代,傅大放3破乳效率与节能技术应解决的问题超声波破乳法和微波破乳法都是利用波的能量破坏油水乳状液,虽然两者破乳效率高、绿色环保、节能,但要应用于工业还有很多技术难题要解决。现阶段,物理破乳法中技术较为成熟,相比传统破乳法又更高效的有电破乳法、研磨破乳法和膜破乳法等。3.1在油膜法分离葛卫学等电破乳过程中的应用电破乳法是通过电场作用,促进油水乳状液分散液滴碰撞、聚结,实现油水分离葛卫学等电破乳技术相对成熟,工业中已有不少应用,但若原油乳状液的含水率过高,两电极间容易产生导通电流,无法建立稳定的电场。因此,电破乳常作为脱水的最后一个环节。3.2吴子生研磨破乳法研磨破乳分两步:过滤和研磨。油水乳状液的内相分散液滴与研磨剂互相摩擦、润湿,并在研磨剂表面形成一层液膜,当液膜达到一定厚度时,小液滴会自动聚结,该过程称为过滤破乳吴子生研磨破乳法普适性强、操作简单、成本低廉,但破乳效率不高,需要与电破乳技术相结合,才能得到较好的破乳效果,若将研磨破乳法作为单独的技术来用于原油破乳,尚需在破乳深度上进行更深入的研究。3.3膜能量消耗低膜破乳法是油水乳状液通过微孔膜,使得分散液滴聚结,实现破乳。A.Zaidi等膜破乳法是一种效率高、能量消耗低和适用范围广的新型破乳技术。但是膜成本过高,导致很多应用过程从技术上是完全可行的,而经济性稍差;单位膜面积的处理能力有限,膜破乳污染较为严重。4种物理破乳方法的优缺点超声波破乳法适应性好、效率高,且能在较低温度甚至在室温下实现破乳,但缺乏成熟稳定的工业化设备;微波破乳法在国内仍处于实验室研究阶段,向实际工业生产转化,是微波技术进一步发展的方向;电破乳法的优点是破乳效率高、技术成熟,但难以处理高含水的原油乳状液,且能耗较大;研磨破乳法操作简单,易实现,但破乳效率不高;膜破乳法高效、节能,但有限的膜品种与复杂应用情况的匹配问题亟待进一步解决。上述几种物理破乳方法各有优势,同时也均存在待解决的问题。综合比较,超声波破乳法和微波破乳法是最