Nguyên tắc khử nhũ tương siêu âm của dầu thô

Sóng siêu âm là một loại sóng cơ học đàn hồi lan truyền trong môi trường, có rung động cơ học, xâm thực và hiệu ứng nhiệt. Dẫn xuất lý thuyết và các thí nghiệm trực quan chứng minh rằng cường độ âm thanh của quá trình khử nhũ tương siêu âm phải ở dưới ngưỡng xâm thực. Do đó, quá trình khử nhũ tương siêu âm của dầu thô chủ yếu sử dụng rung động cơ học và hiệu ứng nhiệt của siêu âm.

Cơ chế hoạt động

1. Sự rung động thúc đẩy sự ngưng tụ của các "hạt" nước. Khi sóng siêu âm đi qua môi trường dầu thô với các "hạt" nước lơ lửng, nó sẽ tạo ra các "hạt" nước lơ lửng và dầu thô

2. Cùng nhau rung động. Do các “hạt” nước với kích thước khác nhau có vận tốc dao động tương đối khác nhau nên sẽ va chạm và dính vào nhau, làm tăng thể tích và khối lượng của các hạt, cuối cùng là lắng và tách ra.

3. Rung động có thể làm cho parafin, kẹo cao su, nhựa đường và các chất nhũ hóa tự nhiên khác trong dầu thô phân tán đều, tăng khả năng hòa tan của chúng, giảm độ bền cơ học của mặt nạ giao diện dầu-nước, đồng thời có lợi cho quá trình lắng và tách pha nước. Tác động nhiệt làm giảm độ bền của mặt nạ giao diện dầu-nước và độ nhớt của dầu thô.

Một mặt, ma sát ranh giới làm tăng nhiệt độ ở ranh giới dầu-nước, điều này có lợi cho sự phá vỡ của mặt nạ ranh giới.

Mặt khác, dầu thô hấp thụ một phần năng lượng nhiệt được chuyển hóa từ năng lượng âm thanh, có thể làm giảm độ nhớt của dầu thô, có lợi cho quá trình lắng trọng lực và tách dầu và nước của các "hạt" nước.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nhũ tương siêu âm:

1. Có nhiều yếu tố để khử nhũ tương bằng siêu âm, chẳng hạn như cường độ âm thanh, tần số siêu âm, thời gian bức xạ, nhiệt độ, thời gian lắng, độ nhớt của dầu thô, v.v.

2. Cường độ và sự phân bố của nó là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình khử nhũ tương siêu âm. Cường độ âm thanh phải được kiểm soát dưới ngưỡng xâm thực. Cường độ âm thanh tối ưu cần thiết cho quá trình khử nhũ tương là khác nhau do sự khác biệt lớn về tính chất của từng loại dầu thô.

3. Tần số sóng chỉ ảnh hưởng đến khoảng cách của "hạt" di chuyển về phía antinode hoặc nút sóng trong một phạm vi cường độ nhất định và không có tác động đáng kể đến hiệu ứng khử nhũ tương trong một phạm vi cường độ nhất định. Về mặt lý thuyết, người ta suy luận rằng tần số có ảnh hưởng đến sự ngưng tụ của "hạt" và tần số tối ưu để các hạt tạo ra sự ngưng tụ dưới tác động của sóng âm là khoảng 21~25 kHz.

4. Quá trình nhũ hóa và khử nhũ thực chất là một quá trình cân bằng động. Nhũ tương có thể bị phá vỡ bằng cách chọn thời gian xử lý thích hợp. Tuy nhiên, nếu thời gian xử lý siêu âm quá dài, hai pha dầu-nước tách ra có thể được nhũ hóa để tạo thành nhũ tương ổn định hơn. Do đó, thời gian bức xạ sóng âm không phải càng dài càng tốt.

5. Ảnh hưởng của quá trình khử nhũ tương và khử nước dầu thô là rõ ràng. Phần khối lượng của nước sau quá trình khử nhũ tương dầu thô giảm khi nhiệt độ tăng, nhưng phạm vi giảm ngày càng nhỏ hơn khi nhiệt độ tăng.