Основний принцип експлуатації ультразвукових гомогенізаторів заснований на ефекті ультразвукової кавітації. Коли високі - частотні ультразвукові хвилі (як правило, від 20 кГц і 100 кГц) діють на рідкому середовищі, у рідині генерується велика кількість крихітних бульбашок (кавітаційних бульбашок). Ці бульбашки швидко розширюються під час фази негативного тиску ультразвукової хвилі і миттєво руйнуються під час фази позитивного тиску. Цей колапс вивільняє надзвичайно високу локальну енергію (місцеві температури можуть досягати понад 5000 тис., А місцевий тиск може досягати сотень атмосфери), що супроводжується інтенсивними ударними хвилями, мікропідложниками та турбулентністю.
У додатках для переробки нафти цей вивільнення енергії має багаторазовий вплив на масляну систему: по -перше, інтенсивна механічна вібрація розбиває макромолекулярні агрегати (наприклад, асфальтени та колоїди) в нафті, зменшуючи міжмолекулярні сили. По -друге, мікрорейти можуть розірвати стабільну міжфазну мембрану між масляними та водними емульсіями, сприяючи олії - розділення води. Крім того, ефект кавітації очищає масштаб та домішки від стінок трубопроводів, зменшуючи ризик блокування обладнання. Саме ця характеристика "в основному фізичної дії та без хімічного забруднення", що дає ультразвукові гомогенізатори переваги в переробці нафти, які важко порівнювати з традиційними технологіями.
2. Основні сценарії застосування ультразвукових гомогенізаторів при обробці масла
Технічні характеристики ультразвукових гомогенізаторів дозволяють їм охопити ключові переробні зв’язки по всьому ланцюгу виробництва нафти, від вилучення та транспортування до переробки. Далі наведено детальний аналіз трьох основних сценаріїв додатків:
2.1 Вилучення та транспортування сирої нафти: Ефективне зменшення в'язкості та безпечне транспортування
Вилучення та транспортування високої - в'язкості сирої нафти (наприклад, важка нафта та в'язка нафта) представляє головну проблему в нафтової промисловості. Через високу концентрацію асфальтенів, смол та воску, в'язкість цього типу сирої нафти може досягати тисяч або навіть десятків тисяч МПА · с при кімнатній температурі. Традиційні методи транспортування потребують нагрівання (що споживає багато енергії) або додавання хімічних редукторів в'язкості (які схильні до забруднення навколишнього середовища) для зменшення в'язкості, що призводить до значних витрат та тиску на навколишнє середовище.
Ультразвукові гомогенізатори досягають фізичного зниження в'язкості завдяки ефекту кавітації. По -перше, високі - вібрації частоти розбивають просторову структуру великих молекулярних агрегатів у сирої нафти, зменшуючи міжмолекулярне тертя. По -друге, локалізовані високі температури, що утворюються шляхом колапсу кавітаційних бульбашок, можуть тимчасово розплавити кристали воску в сирому маслі, запобігаючи їх осадження та засмічення трубопроводів. Практичні дані показують, що коли ультразвукові гомогенізатори використовуються в трубопроводах важких нафти, в'язкість сирої нафти може бути зменшена на 30%- 60%та тиск передачі на 20%- 35%. Це виключає необхідність хімічних реагентів, зменшення споживання енергії та уникнення забруднення навколишнього середовища. Крім того, встановлення невеликих ультразвукових гомогенізаторів на сирих нафтових свердловинах може покращити потік сирої нафти та підвищити ефективність екстракції, що робить їх особливо придатними для вилучення з низьких резервуарів проникності.
2.2 зневоднення сирої нафти: демульсифікація та розділення для поліпшення якості сирої нафти
Коли сира нафта витягується з утворення, вона, як правило, несе значну кількість води (утворює масло - водна емульсія). Ця вода не тільки збільшує транспортні витрати, але й роз'єднує обладнання під час подальшого переробки, впливаючи на якість продукції. Тому зневоднення сирої нафти є критичним кроком при обробці нафти. Традиційні технології зневоднення сирої нафти (такі як осідання, центрифугування та хімічна демульсифікація) страждають від низької ефективності зневоднення, залишкових хімічних реагентів та великого сліду обладнання. Принцип демульсифікації та зневоднення ультразвукового гомогенізатора спирається на ефект кавітації, що порушує міжфазну мембрану емульсії. Дисперсована фаза (краплі води) в масляній - водній емульсії покрита стабільною міжфазною мембраною (складається з ПАР, таких як асфальтени та колоїди), що важко розірвати за допомогою традиційних методів. Ударні хвилі та мікрогети, що утворюються шляхом колапсу ультразвукових кавітаційних бульбашок, безпосередньо прориваються через міжфазну мембрану, внаслідок чого крапельки води зіткнулися і зливаються на більші крапельки, в кінцевому рахунку відокремлюються від сирої нафти під силу тяжіння. Порівняно з традиційними технологіями, ультразвукові гомогенізатори можуть підвищити ефективність зневоднення сирої нафти на 40%- 70%, зменшивши вміст води зневодненої сирої нафти до нижче 0,5%(дотримання стандарту промисловості переробки). Це виключає потребу в хімічних депулюторах, зменшуючи навантаження при подальшому очищенні стічних вод. Крім того, ця технологія також підходить для важких - обробити "вічні емульсії" (емульсії, які стали надзвичайно стабільними після тривалого - строкового зберігання), вирішуючи обробку вузького місця традиційних технологій.
2.3. Нафтопродуктивність: оптимізація процесів реакцій та вдосконалення врожайності продукту
У процесах переробки нафти (таких як каталітичне розтріскування та гідроретизування), рівномірність та вміст домішок у сировині безпосередньо впливає на ефективність реакції та якість продукції. Ультразвукові гомогенізатори можуть оптимізувати процес переробки наступними способами:
2.. Ультразвукові гомогенізатори також рівномірно змішують сироту та каталізатор, збільшуючи ділянку контакту каталітичної реакції та підвищення ефективності реакції.
2.3.2 РЕЗОРІННЯ ПРОДУКЦІЇ: Під час переробки мастильних масел, дизельних та інших продуктів ультразвукові гомогенізатори можуть видалити з продукту крихітні домішки (такі як колоїди та залишки асфальтену), покращуючи чіткість та стабільність продукту. Крім того, ультразвукові гомогенізатори сприяють рівномірній дисперсії добавок (таких як антиоксиданти та миючі засоби) по всій нафті, підвищуючи продуктивність продукту. Тематичне дослідження на НПЗ показало, що встановлення ультразвукової системи попередньої обробки гомогенізації перед каталітичною одиницею розтріскування розширеного циклу заміни каталізатора на 30%, збільшення врожайності бензину на 2%- 3%та зменшення частоти обслуговування обладнання, що призвело до значної загальної економічної вигоди.
Оскільки нафтова промисловість переходить до зелених, ефективних та низьких - процесів витрат, ультразвукові гомогенізатори за допомогою унікальної технології кавітації пропонують інноваційні рішення для ключових процесів, таких як зменшення в'язкості нафти, демульсифікація та зневоднення та переробка тренування. Це не тільки стосується точок болю традиційних технологій, але й забезпечує сильну підтримку зниження витрат, підвищення ефективності, збереження енергії та зменшення викидів. Завдяки постійному просуванню технології та постійним розширенням його сценаріїв застосування, ультразвукові гомогенізатори готові стати основними технологіями в секторі обробки нафти, що значно сприяє сталому розвитку глобальної енергетичної галузі.