Ultraheli homogeniseerijate põhiline tööpõhimõte põhineb ultraheli kavitatsiooni efektil. Kui kõrge - Sageduslik ultrahelilained (tavaliselt 20 kHz ja 100 kHz) toimivad vedelas söötmes, genereeritakse vedelikus suur hulk pisikesi mullisid (kavitatsioonimullid). Need mullid laienevad kiiresti ultrahelilaine negatiivse rõhufaasis ja varisevad positiivse rõhufaasi ajal koheselt kokku. See kokkuvarisemine vabastab äärmiselt kõrge kohaliku energia (kohalikud temperatuurid võivad ulatuda üle 5000 000 ja kohaliku rõhuni jõuda sadade atmosfäärideni), millele on lisatud intensiivsed lööklained, mikrojuadrid ja turbulents.
Õli töötlemise rakendustes on sellel energia vabanemisel õlisüsteemile mitu mõju: esiteks purustab intensiivne mehaaniline vibratsioon õlis makromolekulaarsed agregaadid (näiteks asfalteenid ja kolloidid), vähendades molekulidevahelisi jõude. Teiseks võivad mikrojuadrid lahti rebida stabiilse liidese membraani õli ja vee emulsioonide vahel, soodustades õli - vee eraldamist. Lisaks puhastab kavitatsiooniefekt torujuhtme seinte ulatust ja lisandeid, vähendades seadmete ummistuse riski. Just see omadus "peamiselt füüsilisele toimele ja keemilisele reostusele", mis annab ultraheli homogeniseerijatele eeliseid nafta töötlemisel, mida on keeruline traditsiooniliste tehnoloogiatega sobitada.
2.
Ultrahelihomogenizeride tehnilised omadused võimaldavad neil katta peamised töötlemise lingid kogu õli tootmisahelas, alates ekstraheerimisest ja transpordist kuni rafineerimiseni. Järgnev on kolme põhilise rakenduse stsenaariumi üksikasjalik analüüs:
2.1 toornafta kaevandamine ja transport: tõhus viskoossuse vähendamine ja turvaline transport
Kõrge - viskoossusega toornafta (näiteks raske toornafta ja viskoosne õli) ekstraheerimine ja transport on naftatööstuses suur väljakutse. Asfalteenide, vaikude ja vahade kõrge kontsentratsiooni tõttu võib seda tüüpi toornafta viskoossus jõuda tuhandete või isegi kümnete tuhandete MPA · Sni toatemperatuuril. Traditsioonilised transpordimeetodid vajavad kütte (mis kulutab palju energiat) või lisada keemilisi viskoossuse redutseerijaid (mis on keskkonnareostusele altid) viskoossuse vähendamiseks, mille tulemuseks on märkimisväärne kulu ja keskkonnasurve.
Ultraheli homogeniseerijad saavutavad kavitatsiooni efekti kaudu füüsilise viskoossuse vähenemise. Esiteks lagundavad kõrge - sagedusega vibratsioonid toornafta suurte molekulaarsete agregaatide ruumilise struktuuri, vähendades molekulidevahelist hõõrdumist. Teiseks võivad kavitatsioonimullide kokkuvarisemisel tekkinud lokaliseeritud kõrged temperatuurid ajutiselt sulatada toornafta vahakristalle, hoides ära nende sadestumise ja torujuhtmete ummistumise. Praktilised andmed näitavad, et kui ultraheli homogeniseerijaid kasutatakse rasketes õlitorustikes, saab toornafta viskoossust vähendada 30%- 60%ja ülekanderõhk 20%- 35%. See välistab keemiliste reagentide vajaduse, vähendades energiatarbimist ja vältides keskkonnareostust. Lisaks võib väikeste ultraheli homogeniseerijate paigaldamine toornafta kaevupead parandada toornafta voolu ja suurendada ekstraheerimise efektiivsust, muutes need eriti sobivaks madalast - läbilaskvuse reservuaarist.
2.2 toornafta dehüdratsioon: toornafta kvaliteedi parandamiseks demulgeerimine ja eraldamine
Kui toornafta ekstraheeritakse kihistusest, kannab see tavaliselt märkimisväärset kogust vett (moodustades õli - vesi emulsioon). See vesi ei suurenda mitte ainult transpordikulusid, vaid söövitab ka järgneva rafineerimise ajal seadmeid, mõjutades toote kvaliteeti. Seetõttu on toornafta dehüdratsioon õli töötlemisel kriitiline samm. Toornafta traditsioonilised õli dehüdratsioonitehnoloogiad (näiteks settimine, tsentrifuugimine ja keemiline demulgeerimine) kannatavad madala dehüdratsiooni efektiivsuse, keemiliste reagentide jääk- ja suure seadme jalajälje all. Ultraheli homogenisaatori demulgeerimise ja dehüdratsiooni põhimõte tugineb kavitatsiooni efektile, mis häirib emulsiooni pindade membraani. Hajutatud faas (veepiisad) õlis - Vee emulsioon on kaetud stabiilse pindade membraaniga (koosneb pindaktiivsetest ainetest nagu asfalteenid ja kolloidid), mida on traditsiooniliste meetodite abil keeruline murda. Ultraheli kavitatsioonimullide kokkuvarisemisel tekkinud lööklaine ja mikrojuadrid rebivad otse läbi pindade membraani, põhjustades veepiiskade põrkumise ja ühendades suuremateks tilkadeks, eraldades lõpuks toornaftast gravitatsiooni all. Võrreldes traditsiooniliste tehnoloogiatega võivad ultraheli homogeniseerijad suurendada toornafta dehüdratsiooni efektiivsust 40%- 70%, vähendades dehüdreeritud toornafta veesisaldust alla 0,5%-ni (vastab rafineerimissektori standardile). See välistab vajaduse keemiliste demulgaatorite järele, vähendades järgneva reoveepuhastuse koormust. Lisaks sobib see tehnoloogia ka keeruliseks - kuni - töötlemiseks "vananenud emulsioonid" (emulsioonid, mis on pärast pikka - tähtajalist salvestusruumi muutunud äärmiselt stabiilseks), käsitledes traditsiooniliste tehnoloogiate töötlemise kitsaskohta.
2.3. Nafta rafineerimine: reaktsiooniprotsesside optimeerimine ja toote saagikuse parandamine
Nafta rafineerimisprotsessides (näiteks katalüütiline pragunemine ja hüdrotreatsed) mõjutavad lähteaine ühtluse ja lisandite sisaldus otseselt reaktsiooni efektiivsust ja toote kvaliteeti. Ultraheli homogeniseerijad saavad rafineerimisprotsessi optimeerida järgmistel viisidel:
2.3.1 LÕPETAMINE Eeltöötlus: ultraheli kavitatsioon lagundab lähteainetes koksi osakesi ja metalliliste lisandite agregaate (näiteks nikkel ja vanaadium), takistades neil katalüsaatori poore ummistamast ja katalüsaatori eluea pikendamist. Ultraheli homogeniseerijad segavad ka lähteainet ja katalüsaatori ühtlaselt, suurendades katalüütilise reaktsiooni kontakti pindala ja suurendades reaktsiooni efektiivsust.
2.3.2 Toode rafineerimine: määrdeõlide, diislikütuse ja muude toodete rafineerimisprotsessi ajal võivad ultraheli homogeniseerijad eemaldada tootest pisikesi lisandite osakesi (näiteks kolloidid ja asfalteeni jäägid), parandades toote selgust ja stabiilsust. Lisaks soodustavad ultraheli homogeniseerijad lisaainete (näiteks antioksüdantide ja pesuvahendite) ühtlast hajutamist kogu õlis, suurendades toote jõudlust. Rafineerimistehase juhtumianalüüs näitas, et ultraheli homogeniseerimise eeltöötlemissüsteemi paigaldamine enne katalüütilist pragunemisüksuse laiendatud katalüsaatori asendamistsüklit 30%, suurenenud bensiini saagis 2%- 3%ja vähenenud seadmete säilitussagedus, mille tulemuseks on märkimisväärne üldine majanduslik kasu.
Kuna naftatööstus läheb üle rohelise, tõhusa ja madala - kuluprotsesside poole, pakuvad ultraheli homogeniseerijad koos ainulaadse kavitatsioonitehnoloogiaga uuenduslikke lahendusi sellisteks võtmeprotsessideks nagu toornafta viskoossuse vähendamine, demulgeerimine ja dehüdratsioon ning eeltöötluse viimistlus. See mitte ainult ei käsitle traditsiooniliste tehnoloogiate valupunkte, vaid pakub ka tugevat tuge kulude vähendamisele, tõhususe parandamisele, energia säästmisele ja heitkoguste vähendamisele. Tehnoloogia pideva edenemise ja selle rakenduse stsenaariumide jätkuva laienemisega on ultraheli homogeniseerijad valmis saama naftatöötlemissektori põhitehnoloogiaks, aidates märkimisväärselt kaasa globaalse energiatööstuse säästvale arengule.