超声波在石油化工中应用的研究进展

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第37卷第1期当代化工Vo1．37．No．12OO8年2月ContemporaryChemicalIndustryFebruary，2008超声波在石油化工中应用的研究进展郭永刚，王景芹(1．中国石油抚顺石化分公司，辽宁抚顺113008；2．辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001)摘要：介绍了超声波的作用机理及主要影响因素，综述了国内超声波在石油化工中的研究进展情况，如超声波在防垢除垢、防蜡降粘、原油破乳、处理石油污水等方面应用的研究。并对超声波技术目前存在的问题及发展趋势提出了一些建议。关键词：超声波；石油化工；除垢

2、；降粘；破乳；石油污水中图分类号：O426．9文献标识码：A文章编号：1671—0460(2008)01—0005—04超声波化学或称声化学，是利用超声波加速倍。这会对介质造成强大的机械效应，甚至破坏化学反应，提高化学反应速率的一门新兴交叉学介质。科。自从1927年Riehards和Loomis[1首次发表了1．2超声波空化作用超声波的化学效应以来，引起科学家们的广泛关超声波的空化作用是指存在于液体中的微气注，目前超声波在化工领域已有广泛的应用。泡在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，微气泡将迅速膨胀，然后突然湮灭，这种振荡、膨胀1超声波的作用机理及湮灭等一系列动力学过程称为

3、声空化。在气超声波是声波的一小部分，但是超声波的频泡湮灭瞬间周围极小的空间内产生5000K以上率要比通常所见声波的频率高得多(>20kHz)。的高温和大约50MPa的高压，气泡界面处液体温因此，超声波与通常所说的声波还存在着许多不度也可达2000KE。持续几微秒后，该热点随之同之处：超声波具有比普通声波更强的功率；介质冷却，温度变化率达109K／s，并伴生强烈冲击波对超声波的吸收比普通声波大得多；超声波的波和时速达4OOkm／h的射流【4]，这为液体发生物长较短，频率很高，具有较大的能量，可以对介质理、化学反应提供了一个极端的物理环境。同时质点产生显著的声压作用。当一定强度的超

4、声波由于摩擦产生的电荷，在湮灭过程中会产生放电在介质中传播时，会产生力学、热学、光学和化学发光现象。等一系列效应，归结为下列4种基本作用。1．3超声波热学作用1．1超声波机械作用超声波在介质中传播时，介质对超声波的吸超声波在传播过程中，会引起介质质点交替收会引起自身温度升高，超声波振动频率越高，热的压缩与伸张，构成了压力的变化，这将引起机械吸收现象越显著。在液体媒质与固体媒质的分界效应。超声波在液体中传播时，其间质点位移和处，会造成局部高温，甚至产生电离现象。速度不大，但与超声波振动频率的平方成正比的1．4超声波化学作用质点加速度却很大，有时超过重力加速度的数万超声的化学作用是

5、由于产生自由基而引发收稿日期：2O07—12-24修订日期：2008-01—06作者简介：郭永刚(1962一)，男，高级工程师，1985年毕业于抚顺石油学院，从事石油化工生产、设计、管理工作。联系人：王景芹，电话：0413-686(D37，Ernail：Caoa~ha@tom．tom。维普资讯http://www.cqvip.com6当代化工第37卷第1期的。在空化作用产生的高温高压下，液体分子裂状，较容易脱落。相比之下，静态水浴中的挂片垢解产生自由基，由于自由基含有未配对电子，所以晶结构比较密实，空间结构强，颗粒较细致且强度其性质活泼，很容易进一步引发各种反应，最后变高。表明

6、经声波处理后挂片的结垢质量不仅减成为稳定分子。同时由于超声波产生高温高压促少，而且强度降低，易受振动的影响而脱落。陈先进反应的进行。庆_1。。用电镜观察超声波处理后的水样，发现水样中大于50／~trn的垢粒数量明显减少，1～50／~trn垢2超声波作用的影响因素[5。]粒数量增多，同时发现垢粒内部呈现大量空洞，结影响超声波作用的因素主要有超声波频率、构从原来的致密状变成疏松状，垢粒不易吸附在声强、液体的界面性质、溶解气种类及超声波发生器壁上。说明超声波对垢粒有破坏作用，对已经器类型等。在超声波的作用机理中空化作用是其结垢的管线或设备有良好的除垢能力。主要动力来源，一般超声波的频

7、率低，声强大，液3．2超声波防蜡及降粘体静压小、界面张力低、含溶解气及温度高有利于目前，我国原油趋于高粘化、重质化、常温流产生空化作用发生。超声波频率越高发生空化时动性差，给原油输送及炼制等带来一系列问题。需要的声强越大(即需要的能量越高)，但高频超超声波对原油具有防蜡和降粘作用，可使重油在声波的空化作用会产生更多的能量；声强过大，不较低温度下输送，并有利于重油加工等。张建国利于空化作用发生；液体溶解气种类对超声波作等_1对25％溶蜡油进行声波处理，在显微镜下进用也有影响，如单原子气体比双原