微波技术在石油炼制中的应用

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1、微波技术在石油炼制中的应用朴香兰朱慎林化学工程联合国家重点实验室（清华大学），北京100084摘要：微波是一种波长极短的电磁波•波长在lcm-lm之间，工业上常用的微波频率为2450MHz和915MHz。微波作为一种特殊形式的能量•在食品'轻工'医疗及化工等领域的研究和应用已日益广泛。微波技术在油气开发中的应用性研究也引起人们的重视，本文综述了微波技术在石油化工中的应用进展-应用领域包括微波脱蜡、微波破乳、微波脱硫-用微波还可以防止天然气中水合物的形成，而且对堵塞地层的聚合物可以进行解堵。用工业微波炉进行了油品的脱水实验。实验结果表明・乳化柴油经

2、自然沉降脱水、加热沉降脱水、微波辐射脫水后形成三相：油相、乳化相、水相，分相速度由大到小的顺序为微波辐射＞加热沉降＞自然沉降，其中微波辐射过程脱水率最高。用不同浓度的碱溶液乳化柴油后微波脱水的结果表明•碱浓度高时，乳化相达到稳定的时间长•而且其比率上升，而对脱水率的影响不大。微波作为一种清洁、高效的能源・在石油化工过程中已初步显示出其自身的优势。可以预见，微波技术应用于石油化工过程的工业试验在不久的将来将会出现。尖键词：微波；石油化工»—刖吕微波是一种波长极短的电磁波，波长在lcm〜lm之间，其波长和频率范围如图1。工业上常用的微波频率为2450

3、MHz和915MHz。微波作为一种特殊形式的能量・在食品、轻工、医疗及化工等领域的研究和应用已日益广泛。微波技术在油气开发中的应用性研究也引起人们的重视。主要应用在微波采油、微波脱蜡、微波破乳、微波脱硫•用微波还可以防止天然气中水合物的形成，而且对堵塞地层的聚合物可以进行解堵。本文在简要概述微波作用原理的基础上・结合作者的微波破乳工作・对微波在石油炼制过程中的应用进行了较全面的评述・最后提出了一点展望。远红外a*x102v3x10'°<-射務1111O1KXm)介电加热频率3xlOK(Hz)245()MHz(12.26cin)民用频率915MHz

4、(32.79cm)图1微波的频率范围微波的作用原理根据物质与微波作用的特点，可把物质大致分为吸收微波、反射微波和透过微波三种物质。吸收微波的物质是可以把微波转化为热能的物质，如水、乙醇、酸、碱和盐类，这些物质吸收微波后，使自身温度升高，并使共存的其他物质一起受热；透过微波的物质是很少吸收微波能的物质，从分子结构特性上讲是一些非极性物质，如烷炷、聚乙烯等，微波穿过这些物质时，其能量几乎没有损失；反射微波的物质是金属类物质，微波接触到这些物质时发生反射，根据一定的几何形状，这些物质可把微波传输、聚焦或限制在一定的范围内。石油中的一部分有机分子为极性分

5、子，能吸收微波能，而另一部分为非极性分子，不能吸收微波能，因此微波对石油的作用既表现为热效应•又表现为非热效应。一般来说,微波场中的加热有两种机理，即离子传导和偶极子转动。在微波加热的实际应用中，两种机理的微波能耗散同时存在。离子传导是电磁场中可离解离子的导电移动，由于介质对离子的阻碍而产生热效应［1~3］。介质是由许多一端带正电，一端带负电的分子（或偶极子）组成。如果将介质放在两块金属板之间，当交流电加到金属板上，介质中的偶极子也相应快速摆动。由于分子的热运动和相邻分子的相互作用，使偶极子随外加电场方向的改变而作规则摆动时受到干扰和阻碍，产生了

6、类似摩擦的作用，使杂乱无章运动的分子获得能量，以热的形式表现出来，介质的温度也随之升高。微波加热是利用介质的介电损耗而发热，在极短的时间内使介质分子达到极化状态，加剧分子的运动与碰撞。由于电磁能量是以波的形式辐射到介质内部，内外同时加热，加热无滞后效应，所以体系受热均勻。微波的非热效应即为对不同化学键的断裂，从而选择性地促进化学反应的进行和提高分子结构的定向反应活性。微波在石油炼制中的应用微波破乳微波辐射法原油脱盐脱水是利用微波辐射来破乳的一种技术。微波破乳时，形成高频变化的电磁场•使极性分子高速旋转，破坏油水界面膜的Ze"电位；当水（油）分子失

7、去Zeta电位的作用后・自由上下运动，碰撞聚结，使得油水分离。同时，由于水分子吸收微波的能力比界面膜的油分子吸收能力强•则内相水滴吸收更多的能量而膨胀•使界面膜受内压变薄。另一方面，界面膜中的油由于受热而溶解度增高•使得界面膜的机械强度变低而更容易破裂。除此之外，微波形成的磁场还使非极性的油分子磁化，形成与油分子轴线成一定角度的涡旋电场•该电场能减弱分子间的引力，降低油的粘度，从而增大油水的密度差。这些作用都使得油水分子能有效地碰撞聚结•从而达到破乳脱盐脱水的目的。1984年3月・在美国Coffeyville用微波处理大油罐•进行原油脫水的可行性

8、试验取得成功。刘惠玲对微波原油破乳脱水进行了研究-认为：微波脱水之快、效果之好・是其它脱水方法所不能比拟的；尤其对稠油和矿化度高、油水相