專利名稱：一種乳化液超聲波破乳裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)油水乳化液進(jìn)行破乳分離的裝置，具體說(shuō)是一種 用超聲波方式加快油水分離的乳化液超聲波破乳裝置。
背景技術(shù)：
在石油、石化等工業(yè)生產(chǎn)中，有一道重要的工序是將處于緊密結(jié)合狀態(tài) 的"油包水"或"水包油"顆粒打開，即破乳，然后，利用油、水之間的密 度差，在一定溫度下，通過(guò)沉降、離心等方式實(shí)現(xiàn)油水的完全分離。目前， 工業(yè)生產(chǎn)中除了使用普通的熱化學(xué)破乳，即通過(guò)在乳化液中加入化學(xué)破乳劑， 加快油水分離的工藝外，利用超聲波作用于液體時(shí)的振動(dòng)、空化等作用，實(shí) 現(xiàn)油水乳化液的破乳脫水，被認(rèn)為是一種有效的方法。
專利CN2296230公開了一種"原油電場(chǎng)脫水的超聲波破乳裝置"，它由 超聲波發(fā)生器、超聲波作用區(qū)、傳輸電纜和超聲波探頭組成，超聲波作用區(qū) 是接在電脫水罐甜的一個(gè)水平放置的腔體。超聲波探頭通過(guò)壓緊法蘭和焊接 在超聲波作用區(qū)腔體外壁上的法蘭安裝在該腔體的外壁上，并通過(guò)傳輸電纜 與超聲波發(fā)生器相連，多個(gè)超聲波探頭垂直于液體流動(dòng)的方向共同作用。
專利03139172. 9提供了"一種順流和逆流超聲波聯(lián)合作用使油水乳化物 破乳的方法和裝置"。超聲波發(fā)生器通過(guò)不同的超聲波探頭分別產(chǎn)生與油水 流動(dòng)同向的順流超聲波和與油水流動(dòng)反向的逆流超聲波，在逆流和順流超聲 波的聯(lián)合作用下，通過(guò)超聲波作用區(qū)的油水乳化物充分破乳，破乳后的油水 混合物進(jìn)入下一歩進(jìn)行沉降分離。
這些技術(shù)方案的共同之處在于都需要一個(gè)便于超聲波對(duì)被處理的乳化液 進(jìn)行作用的腔體，以及通過(guò)法蘭或支架固定在腔體上的超聲波發(fā)生裝置，簡(jiǎn) 稱為超聲波探頭或工具頭，所選擇的超聲波探頭或工具頭的前端以喇叭型為 主，主要發(fā)射與探頭前端面垂直的前向超聲波，即一維超聲波作用。而且這 些方案都基于一個(gè)基本的假設(shè)，即乳化液破乳所需的功率超聲波在乳化液內(nèi)部的傳輸距離都是足夠遠(yuǎn)的。以為這樣就可以盡可能的擴(kuò)大作用區(qū)域和延長(zhǎng)
作用時(shí)間，如專利03139172. 9所公開的技術(shù)方案。
實(shí)際上，這種假設(shè)是不成立的，在功率超聲條件下，超聲波在乳化液內(nèi) 的衰減速度很快，滿足破乳所需要功率的超聲波只能存在于探頭發(fā)射面前部 很近的一段距離，因此，上面公開的幾種超聲波破乳方案中所能提供的超聲 波有效破乳的區(qū)域其實(shí)是很小的，不能達(dá)到預(yù)想的破乳效果。
同時(shí)，這些方案中所提供的作用腔體，出于技術(shù)上的需要，其在垂直于 液體流動(dòng)方向上的尺度，比如直徑， 一般大于輸入、輸出管路的尺度，進(jìn)入 腔體內(nèi)的乳化液的運(yùn)動(dòng)速度明顯減慢，進(jìn)而在一些部分，如靠近腔壁的上部 或者下部形成了相對(duì)的"靜止區(qū)"，這些"靜止區(qū)"如果與超聲波的有效作 用區(qū)重疊，哪怕是部分地重疊，也將進(jìn)一步降低超聲波破乳的效率和效果。
在超聲波應(yīng)用領(lǐng)域， 一個(gè)基礎(chǔ)的超聲波換能器一般由起振部分和前后蓋 板構(gòu)成，其在伸縮方向(簡(jiǎn)稱為縱向)的長(zhǎng)度為義/2，義為換能器內(nèi)超聲波的
波長(zhǎng)；前后的端面一般為振幅最大處；在具體應(yīng)用時(shí)，為了將超聲波起振部 分與工作條件較惡劣的負(fù)載部分隔離開，往往在換能器的縱向一側(cè)的端面緊
密連接一段長(zhǎng)度為義/2的傳振桿或變幅桿部分，在傳振桿的義/4處設(shè)有起隔離 固定作用的法蘭或支撐點(diǎn)，該處是超聲振動(dòng)的零點(diǎn)，對(duì)超聲波裝置的影響最 小；傳振桿仲入被作用液體、與縱向大體垂直的前端面既可以直接向介質(zhì)發(fā) 射超聲波，也可以再緊密連接一段經(jīng)過(guò)特定設(shè)計(jì)的工具頭部分，以便將由換 能器傳輸過(guò)來(lái)的超聲波轉(zhuǎn)換為不同的形式，滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)合，其長(zhǎng)度尺 寸和結(jié)構(gòu)不限，應(yīng)用中， 一般將由電聲換能器、變幅桿(又稱傳振桿)以及 工具頭(或稱探頭)組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱為超聲振動(dòng)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱為棒體)。前述的 專利03139172.9等就采用了這樣的超聲振動(dòng)系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有超聲波破乳技術(shù)存在超 聲波作用區(qū)域狹小、積液影響作用效果等不足，提供了一種構(gòu)造合理，能盡 可能大地?cái)U(kuò)大超聲波作用區(qū)域，使超聲破乳的效率和效果得到明顯提高的乳 化液超聲波破乳裝置。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種乳化液超聲波
4破乳裝置，包括腔體，具有輸入口，用于與上游的乳化液輸入管線相連接， 以及輸出口，用于向下游輸出作用過(guò)的乳化液，其特征是所述的輸入口及 輸出口在腔體上呈上、下或者下、上配對(duì)設(shè)置，即輸入口設(shè)置在接近腔體下 端，相應(yīng)的輸出口就設(shè)置在接近腔體上端，反之亦然。腔體在垂直于乳化液 流動(dòng)方向上的截面積大于輸入、輸出管道的截面積；在腔體的壁上通過(guò)法蘭 安裝至少一個(gè)超聲波發(fā)生裝置，超聲波發(fā)生裝置的工具頭為糖葫盧狀，設(shè)置 在腔體內(nèi)。
本實(shí)用新型所述超聲波發(fā)生裝置的棒體工具頭凸出部位的橫截面、工具 頭的前端發(fā)射面與電聲換能器的橫截面的尺度相當(dāng)，即它們之間的差別，如 直徑的差別不超過(guò)1/3，所謂的橫截面是指垂直于棒體縱向的截面。棒體深
入腔體內(nèi)的長(zhǎng)度為棒體內(nèi)超聲波波長(zhǎng)2的0.75-8.75倍。在本實(shí)用新型所述
的技術(shù)方案中，采用了現(xiàn)有的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，電聲換能器為壓電陶瓷或磁致 伸縮方式，除了沿軸線由工具頭前端面發(fā)射的前向超聲波外，還有環(huán)繞工具 頭棒體向四周發(fā)射的橫向和縱向超聲波，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腔體內(nèi)乳化液的三維立體 超聲波作用，與現(xiàn)有超聲波破乳裝置的一維或二維作用相比，乳化液的破乳 效率得到了明顯提高。
本實(shí)用新型所述腔體的設(shè)置可以保證輸入腔體的乳化液充分被新的乳化 液置換而不形成積液或靜止區(qū)，其中，優(yōu)選方案為輸入口在上，輸出口在下 的配置，這樣可以取得最優(yōu)的置換效果。在該方案中，為了解決超聲作用部 長(zhǎng)期工作，在腔體的上部形成積氣的問(wèn)題,在所述腔體的上部或者在原油輸入 管道上，增加了一個(gè)排氣口及其相應(yīng)的控制閥門，用于將積氣排空或者排入集 氣系統(tǒng),避免積氣對(duì)超聲作用產(chǎn)生不利影響。
在輸入口在下、輸出口在上的配置時(shí)，考慮到構(gòu)成乳化液的油、水比重 不同，容易形成積水的問(wèn)題，可以在腔體的下部增加一個(gè)排液口，用于排出 腔體底部的積液，避免對(duì)后續(xù)來(lái)液的影響。
本實(shí)用新型超聲波裝置在腔體上的布局，應(yīng)使腔體內(nèi)超聲波的作用區(qū)域 盡可能大，強(qiáng)度盡可能地均勻。
在利用超聲波實(shí)現(xiàn)對(duì)油水乳化液的破乳過(guò)程中，采用本實(shí)用新型方案所 提供的作用腔體，可以巧妙地利用不同組份的乳化液所形成的比重差異，在 重力的作用下，實(shí)現(xiàn)被作用乳化液在作用腔體內(nèi)的均衡流動(dòng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)容易在腔體內(nèi)形成"靜止區(qū)"，影響超聲作用效果的問(wèn)題。同時(shí)，本實(shí)用新 型技術(shù)方案，采用了糖葫蘆狀的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，充分利用浸入乳化液中的超 聲波工具頭前端面發(fā)射地前向超聲波和從棒的側(cè)面向四周發(fā)射的超聲波，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)乳化液的三維照射，盡可能地?cái)U(kuò)大了腔體內(nèi)超聲波的作用區(qū)域，提高 了超聲破乳的效率和效果。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述


圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其腔體為立式或塔式結(jié)構(gòu)，乳化 液輸入口在上，輸出口在下。
圖2是本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，其腔體為立式或塔式結(jié)構(gòu)，乳 化液輸入口接近腔體的底部，輸出口在腔體的上部。
圖3是本實(shí)用新型的又一種結(jié)構(gòu)示意圖，其腔體為臥式結(jié)構(gòu)，乳化液輸 入口在下，輸出口在上。
圖4是本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，其腔體管道式結(jié)構(gòu)，乳化液輸 入口在腔體的上部，輸出口在腔體的下部。
圖5是本實(shí)用新型的一種工具頭為糖葫蘆狀的超聲波發(fā)生裝置。 圖中的標(biāo)號(hào)是l.超聲波作用腔體，2.乳化液輸入口， 3.乳化液輸出U， 4.排液管，5.控制閥，6.超聲波發(fā)生裝置，601.電聲換能器，602.傳振桿(或 稱變幅桿)，603.工具頭(或稱探頭)，604.工具頭前端面，605.支撐法蘭，7. 信號(hào)電纜，8.超聲波電源，9.安裝法蘭，IO.排氣口， ll.排氣閥
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。 實(shí)施例h
如
圖1所示，本實(shí)施例所采用的一種乳化液超聲波破乳裝置，包括一個(gè) 立式或塔式的腔體1，排氣口 IO及其相應(yīng)的排氣閥11設(shè)置與腔體1的頂部， 乳化液的輸入口 2位于立式腔體的上部，乳化液的輸出口 3設(shè)置于腔體的下 部，用于對(duì)腔內(nèi)液體進(jìn)行作用的是或柱狀超聲振動(dòng)系統(tǒng)，依據(jù)腔體l的形狀 和體積，依次將至少一套超聲振動(dòng)系統(tǒng)6均布于腔體的頂部及側(cè)面，以便使腔內(nèi)的乳化液獲得最大的均勻作用區(qū)域。腔內(nèi)的乳化液在自上而下緩慢運(yùn)動(dòng) 過(guò)程中，受到由至少一個(gè)超聲波裝置發(fā)出的全方向超聲波的照射，作用時(shí)間 延長(zhǎng)。超聲波系統(tǒng)所使用的電聲換能器601在垂直于超聲波傳播方向(縱向)
的橫向直徑為50mm，工具頭603的棒體中間的凸出部位的橫截面直徑與前 端面604的直徑均為52mm，或棒體從支撐法蘭605開始，深入腔體內(nèi)的長(zhǎng) 度大致為1.75入。
本實(shí)用新型技術(shù)方案，采用了糖葫蘆狀的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，充分利用浸入 乳化液中的超聲波工具頭前端面發(fā)射地前向超聲波和從棒的側(cè)面向四周發(fā)射 的超聲波，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乳化液的三維照射，盡可能地?cái)U(kuò)大了腔體內(nèi)超聲波的作 用區(qū)域，圖5為糖葫蘆狀超聲振動(dòng)系統(tǒng)。
實(shí)施例2:
如圖2所示，本實(shí)施例所采用的一種超聲波的破乳裝置，包括一個(gè)立式或塔式 的腔體l，乳化液的輸入口2設(shè)置在接近腔體的下部，乳化液的輸出口3設(shè)置于 腔體1的上部，為了避免長(zhǎng)時(shí)間工作后，在腔體的底部會(huì)有脫出水的積聚，在 腔體的最底端還設(shè)有一排液管4及相應(yīng)的控制閥5，用于將乳化液屮比重相對(duì)大 的那部分積液排出，在腔體的壁上通過(guò)法蘭9至少安裝有一套的超聲振動(dòng)系統(tǒng)， 超聲振動(dòng)系統(tǒng)的換能器部601的橫向最大尺度(對(duì)角)為57mm，工具頭603的 棒體中間的凸出部位的橫截面直徑與前端面604的直徑大致為53mm;或棒體從 支撐法蘭605開始，深入腔體內(nèi)的長(zhǎng)度大致為6.25A ，其中入為棒體內(nèi)超聲波 的波長(zhǎng)。
實(shí)施例3:
如圖3所示，本實(shí)施例所采用的一種超聲波破乳裝置，包括一個(gè)臥式的 腔體l，腔體的直徑遠(yuǎn)大于輸入和輸出管線的直徑， 一般大于2倍。乳化液 的輸入口 2設(shè)置在接近腔體的下部，乳化液的輸出口 3設(shè)置于腔體的上部， 進(jìn)入腔體的乳化液在緩慢流動(dòng)過(guò)程中，受到安裝在腔體側(cè)面的超聲波發(fā)生裝 置發(fā)出的全方向超聲波的照射而破乳，為了避免長(zhǎng)時(shí)間工作后，在腔體的底 部會(huì)有脫出水的積聚，在腔體的底部還設(shè)有一排水管4及相應(yīng)的控制閥5， 用于將乳化液中比重相對(duì)較大的那部分積液排出，在腔體的壁上通過(guò)法蘭9 至少安裝有一套的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，超聲振動(dòng)系統(tǒng)的換能器部601的橫向最大 尺度(對(duì)角)為45mm，工具頭的棒體前端面604的直徑大致為45mm;或棒體從支撐法蘭605開始，深入腔體內(nèi)的長(zhǎng)度大致為3.25入，其中入為超聲
波的波長(zhǎng)。
實(shí)施例4:
如圖4，本實(shí)施例所采用的一種超聲波破乳裝置，其腔體1采用臥式結(jié) 構(gòu)，排氣口 IO及其相應(yīng)的排氣閥11設(shè)置與腔體1的頂部，腔體的上部設(shè)有 用于將乳化液輸入的輸入口 2，其下部設(shè)有用于將乳化液輸出的輸出口 3，在 這種條件下，乳化液的流動(dòng)中形成積聚現(xiàn)象不明顯，可以將至少一套足夠長(zhǎng) 的超聲振動(dòng)系統(tǒng)6通過(guò)法蘭9直接裝在管狀腔體的側(cè)壁上，對(duì)流動(dòng)的乳化液 進(jìn)行均勻照射，超聲振動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)格與實(shí)施例2大體一致。
另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和實(shí)施例將部分地在隨后的描述中闡明，并且在檢查 下面內(nèi)容時(shí)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員部分地變得顯而易見(jiàn)，或可以從本實(shí)用新型 的實(shí)踐屮得知，本實(shí)用新型的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在書面描述及其權(quán)利要 求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得，以上和以下的詳細(xì)描述都是示 例性和解釋性的，且旨在提供進(jìn)一步的解釋。
以上對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明并非窮盡性的，本實(shí)用新型不應(yīng)被 限制為以上所公開的精確形式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在本實(shí)用新型 的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種等同的修改和替換，這樣的修改和替換應(yīng)視為被該 實(shí)用新型所涵蓋。此外，在此所提供的本實(shí)用新型的原理也可應(yīng)用于其它領(lǐng) 域，而不必局限于油、水乳化或分離。上述各個(gè)實(shí)施例的元素可任意組合在 一起，以便提供進(jìn)一步的實(shí)施例。此外，不應(yīng)將所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ) 闡釋或?qū)⒈緦?shí)用新型限制到本說(shuō)明中公開的特定實(shí)施例，除非以上詳細(xì)說(shuō)明 清楚地限定了此術(shù)語(yǔ)。因此，本實(shí)用新型的實(shí)際范圍應(yīng)該涵蓋所述實(shí)施例及 根據(jù)權(quán)利要求實(shí)施的所有等同形式。
權(quán)利要求1、一種乳化液超聲波破乳裝置，包括腔體，具有輸入口，用于與上游的乳化液輸入管線相連接，以及輸出口，用于向下游輸出作用過(guò)的乳化液，其特征是所述的輸入口及輸出口在腔體上呈上、下或者下、上配對(duì)設(shè)置，在腔體的壁上通過(guò)法蘭安裝至少一個(gè)超聲波發(fā)生裝置，超聲波發(fā)生裝置的工具頭為糖葫蘆狀，伸入設(shè)置在腔體內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述乳化液超聲波破乳裝置，其特征在于所述腔體的 輸入口、輸出口分別置于腔體的頂部和底部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳化液超聲波破乳裝置，其特征在于在所述腔體的上部或者輸入管道上設(shè)有一個(gè)排氣口及相應(yīng)的控制閥門，用于將腔體 內(nèi)的積氣排出。
4、 如權(quán)利要求1所述的乳化液超聲波破乳裝置，所述的乳化液的輸入 口設(shè)置于接近腔體下部的位置，所述的乳化液的輸出口置于接近腔體上部的位置。
5、 如權(quán)利要求4所述的乳化液超聲波破乳裝置，其特征在于所述的腔 體的最下部設(shè)有一積液排出導(dǎo)管及相應(yīng)的控制閥，用于排出腔體底部的積液。
6、 如權(quán)利要求1所述的乳化液超聲波破乳裝置，其特征在于所述的超 聲波發(fā)生裝置的棒體工具頭凸出部位的橫截面、工具頭的前端發(fā)射面與電聲 換能器的橫截面尺度相當(dāng)，深入腔體內(nèi)的長(zhǎng)度為超聲波波長(zhǎng)A的0.75-8.75 倍。
7、 如權(quán)利要求1所述的乳化液超聲波破乳裝置，其特征在于所述的腔 體為塔式或立式結(jié)構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求1所述的乳化液超聲波破乳裝置，其特征在于所述的腔 體為臥式結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種乳化液超聲波破乳裝置，包括腔體，具有輸入口和輸出口，所述的輸入口及輸出口在腔體上呈上、下或者下、上配對(duì)設(shè)置，即輸入口設(shè)置在接近腔體下端，相應(yīng)的輸出口就設(shè)置在接近腔體上端，反之亦然；在腔體的壁上通過(guò)法蘭安裝至少一個(gè)超聲波發(fā)生裝置，超聲波發(fā)生裝置的工具頭為糖葫蘆狀，設(shè)置在腔體內(nèi)。本實(shí)用新型在重力的作用下，實(shí)現(xiàn)乳化液在作用腔體內(nèi)的均衡流動(dòng)，采用的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，充分利用浸入乳化液中的超聲波工具頭從棒的側(cè)面向四周發(fā)射的超聲波，盡可能大地?cái)U(kuò)大了腔體內(nèi)超聲波的作用區(qū)域，提高了超聲破乳的效率和效果。本實(shí)用新型適應(yīng)于油水破乳分離。
文檔編號(hào)B01D17/04GK201375835SQ20092002410
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者孫延佩, 宮志樺, 朱更君, 李安星, 李文琦, 王其明 申請(qǐng)人:威海海和科技有限責(zé)任公司