原油微波加热装置设计说明书

《原油微波加热装置设计说明书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中国研究生石油装备创新设计大赛题目：原油微波加热装置团队成员：邢开孙斌陈海龙张茂东胡冰涛指导老师：李涛原油微波加热装置设计说明书1.研究背景原油亦称重质原油或高黏原油，并不是一个严格的范畴，按比重对原油进行分类，通常将d420>0.92的原油称为原油。按黏度分类，把在油层温度下黏度高于100MPa·S的脱气原油称为原油。据估计世界常规石油的总资源量为3000亿吨，此外还有原油、油砂及油页岩等非常规石油资源，它们的储量折合为石油估计有八九千亿吨之多，这些将成为21世纪石油的重要来源。据有关资料报道，我国原油的储量在世界上居第七位，迄今已发现有15个大中型含油盆地和数量众多的原

2、油油藏区块。世界各国在石油工业的发展过程中，都是先开采较易开采的、较轻的原油，随着较轻原油资源的逐渐减少，不得不开始开采一些较难开采的重质油，因此在世界石油产量中重质油的份额正在逐渐增大。近年来，我国也加速了原油的开发，目前原油的产量已经占全国石油年产量的十分之一左右。原油的特点是比重大、黏度高，给开采和管道集输造成很大困难,降低原油黏度是解决这一难题的关键。原油的黏度对温度较为敏感，所以在原油的开采和集输中，加热降粘是原油降粘的主要方式之一。原油的管输工艺主要有:1、传统的加热降黏输送；2、掺液稀释输送；3、掺活性水乳化降黏输送；4、黏弹性环减阻输送；5、伴热保温输送（蒸

3、汽外伴热、管中管加热、介质伴热和电流集输效应伴热）；6、就地加工处理后的成品油输送。其中1、2、3三种均有应用，但每一种方法都存在一定的局限性，加热输送经济上比较昂贵；稀释输送要用轻质油、凝析油或蒸馏产品（如煤原油微波加热降粘机理的研究2油、柴油的半成品等）稀释原油降黏输送，应用这种方法有可能使油质变坏，且要有来源方便的稀释油源才能使用；搀活性水乳化降黏是在原油中掺入大量的水及表面活性物质，在适当的温度及机械剪切作用下，使原油以液滴状分散于水中，形成满足管输稳定性要求的油水混合液，从而大大降低所输介质的黏度。但由于原油的成分在不同产地有很大差异，这种方法存在活性剂的选择、乳

4、状液成型稳定、流变性及管输到终点的破乳脱水等问题。鉴于原油在开发和管道集输存在的各种问题，开发一种经济、方便、清洁的新型原油降黏方法对提高我国原油的开采量具有非常重要的意义。和其它的工业领域一样，石油工业迫切需要高科技的新技术来提高产量、降低成本，面对原油开采和集输这一世界性难题，各国科研工作者都在不断地探索和研究。微波的热效应早已被人们所熟知，随着微波设备的性能和可靠性的提高，特别是磁控管的可靠性的提高，微波作为一种新的能源方式被广泛应用于工业、农业、医疗等领域。微波是频率为300MHz～300GHz、波长在100cm～1mm范围内，能在发射和接收过程中实际应用波导和谐振

5、腔技术的电磁波。微波加热过程就是将微波能转换成物质内能的过程。其加热原理是：当有极分子电介质和无极分子电介质置于微波电磁场中时，介质材料中会形成偶极子或已有的偶极子重新排列取向，并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动，分子要随着不断变化的高频电场的方向重新排列，就必须克服分子原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，产生类似于摩擦的作用，实现分子水平的“搅拌”，实现从机械能到热能的转换,从而产生大量的热。由此可见，微波加热的原理就是微波被吸收后，引起物体内部分子的激烈振动摩擦生热而迅速升温。其加热较为均匀，并且所产生热量的绝大部分都集中在被加热物体，而不扩散到加热场

6、以外，加热效率非常高。可见，常规加热与微波加热是两种迥然不同的加热方法。微波加热是“冷热源”，接触到物体时，不是一股热气，而是电磁能。微波加热方式具有一系列传统加热所不具备的独特优点：1）加热速度快常规加热（如火焰、热风、电热、蒸气等加热）利用热传导的原理将热量从被加热物体的外部传入内部，逐步使物体中心温度升高，称之为外部加热。要使中心部位达到所需要的温度，需要一定的时间，热传导率较差的物体所需的时间就长。微波加热是使被加热物体本身成为发热物体，这种方式称为整体加热方式。它不需热量由外向内传到这一过程，因此能在短时间内达到均匀加热。2）均匀加热用外部加热方式，为提高加热速度

7、，就需要升高外部温度，这样容易产生外层结“壳”而内层夹“生”的现象。微波加热时物体各部位不论形状如何，通常都能均匀透过电磁波，以产生热量，因此介质材料加热的无效性可被大大改善。微波加热与高频加热相比，微波频率高不需要设计适合物体形状的电极，不论何种形状的物体从都能做到均匀加热。这一特点对提高产品质量很有利。3）节能高效微波对不同的物质有不同的作用，含有极性的物质容易吸收微波能量而发热。不含极性的则很少吸收微波。微波加热时，被加热物质一般都是放在用金属制造的加热室内，加热室对电波来说是一个封闭的空腔，微波不能外泄，只