一种超声波空化处理油泥砂的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超声波空化处理油泥沙的方法，其特征在于实施步骤如下：（1）选择有效的超声波参数；（2）确定流体运动参数；（3）设计装置工况参数；（4）超声波空化处理油泥砂。一种超声波空化处理油泥沙装置；其特征在于：圆柱型罐体的顶部中心位置设有油水溢流孔；圆柱罐体上部距油水溢流孔下的外壁切向设置油泥沙浆入口管线；从圆柱罐体上部内壁油泥沙浆入口开始设置螺旋向下的油泥沙浆旋流导流槽；在圆柱罐体内下部的罐体内中间平面上，安置超低频率、超声波辐照方向向上、分区间可调的3kw‑8kw可调型超声波换能器；在圆柱罐体底部安装螺旋输送型搅拌器。

A method and device for ultrasonic cavitation treatment of oil sludge sand

【技术实现步骤摘要】
一种超声波空化处理油泥砂的方法及装置
本专利技术涉及一种净化处理系统，特别涉及一种超声波空化处理油泥砂的方法及装置。
技术介绍
目前，在国内外使用物理热化学水洗法净化处理油泥沙的过程中，比较广泛的选择了超声波空化处理的技术，但是超声波空化处理不同性质油泥沙后的净泥沙含油率差别很大，无法达到﹝陆上石油天然气开采含油污泥资源化综合利用及污染控制技术﹞的要求。造成这种现象的原因，主要在以下几个方面：（1）现有的超声波处理油泥砂装置使用的超声波功率和声场强度基本上都是固定的，而且有使用超声波功率和声场强度越来越大的趋势,最大的超声波换能器单支功率已达40KW以上，声场强度超过20W/cm2。可是不同物性的油泥砂应该使用不同功率的超声波和声场强度进行空化处理，当使用的超声波声强太小时,水“粒子”的位移振幅较小,起不到破乳作用。使用的超声波功率过大，声强超过某一数值时，则会导致已经从泥砂颗粒上剥离的原油重新混掺并吸附在净泥砂颗粒上，造成处理后的净泥砂含油率无法达标。（2）目前实际应用的超声波空化处理油泥砂的频率普遍在21KHz以上，这是因为超声波的定义是指震动频率在每秒钟20KHz以上的声波叫超声波。但是根据声学的基本原理：介质对声波的吸收系数与频率的平方成正比，超声波的频率越低，在水中的衰减越慢，破乳声场越均匀，在相同的声强条件下，相对低的频率可增大超声波破乳的有效辐照距离。所以为了提高超声波空化处理油泥沙的效率，需要选择人的听觉可以接受的10KHz-20KHz的超低频率超声波净化处理油泥砂。（3）超声波处理油泥砂需要辐照一定的时间才能产生效果，为了让油泥砂颗粒在这段时间内保持接受超声波辐照，就要对油泥砂浆不停的进行搅拌，以防油泥砂颗粒下沉，这就造成从某一粒泥砂上剥离下的污油在上浮过程中吸附到另一粒已被剥离污油的泥砂颗粒上。（4）在超声波空化处理油泥砂浆的有效时间内，为了防止净泥砂沉积，造成无法利用水混合外输，要对已处理干净的泥砂不停地进行搅拌，这就造成了干净的细泥颗粒上浮，重新与原油混合，使处理后的净泥砂含油率上升。（5）已经从油泥沙颗粒上剥离的原油，即使已经上浮在液面，如果没有及时离开油泥砂浆，就会在对油泥砂浆进行搅拌的过程中，与被处理干净的净泥砂再次混合，从而造成处理后的净泥砂含油率不达标。（6）为提高工效需要采用连续空化处理的工艺，可是在连续空化处理的工况下，机械搅拌无法将不同时间输入的油泥沙浆区分开来，使有的油泥沙颗粒超声波空化处理时间过长，有的油泥沙颗粒超声波空化处理时间过短，从而造成排出的净泥砂含油率很难稳定达标。因此，提供一种超声波选择合理，空化处理高效，处理过程中油和泥砂分层清晰，能够方便的实现净泥砂浆与水混合外输的超声波空化处理油泥砂的方法及装置，已成为当前该领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声波选择合理，空化处理高效可靠，油和泥砂分层清晰，在连续处理油泥砂的工况条件下，油能随时排出，净泥砂能够连续分层集聚，并方便的实现泥砂与水混合外输的超声波空化处理油泥砂的方法及装置。为实现上述目的本专利技术所采用的技术方案是：一种超声波空化处理油泥沙的方法，将油泥砂浆进行有效的超声波空化处理后外输，其特征在于实施步骤如下：（1）选择超声波参数：根据被处理油泥砂的原油物性确定超声波换能器工作参数；（1.1）选择超声波震荡器的最大工作声强：把锡箔放入加了声辐射的从待处理油泥砂提取的油样中,在一定时间范围内，令刚好使其腐蚀粉碎的声强确定为处理本油泥砂的最大工作声强；（1.2）确定超声波换能器的最大输出功率：根据装置可向上辐照超声波的面积，确定需要安装超声波振荡器的个数，这些超声波振荡器的个数乘以选择的最大工作声强，就是超声波换能器的最大输出功率；（1.3）选择超声波处理油泥砂的工作频率10KHz-20KHz，脉冲宽度6ms-10ms，并参考选择的最大工作声强，确定超声波辐照的适宜距离；再根据超声波辐照的有效工作容积和进出口油泥砂浆的流量，选择超声波辐照的有效工作时间范围；（2）确定流体运动参数：（2.1）根据每小时需要处理油泥砂的数量和适当用水量，确定油泥砂浆入口的浆液流量；（2.2）根据需要保持10转/分钟-40转/分钟的旋流场，确定油泥砂浆入口的浆液压力；（2.3）根据处理油泥砂的最高含油率和保证超声波辐照8分钟-18分钟，确定油水溢流孔和油泥砂浆出口的流量，同时确定油泥砂浆入口至超声波换能器的高度差并适当修正罐体有效工作半径；（3）设计装置工况参数：（3.1）根据待处理油泥砂的最高含油率和每小时需要处理油泥砂的数量，依据罐体有效工作半径，确定油泥砂浆入口至油水溢流孔的高度差；（3.2）根据油泥砂浆入口管线的浆液压力、流量和罐体工作内壁的半径，确定油泥砂浆旋流导流槽的宽度、螺距和圈数，并适当修正油泥砂浆入口至超声波换能器的高度差；（3.3）根据待处理油泥砂的最大含固率和每小时需要处理油泥砂的数量，确定螺旋输送型搅拌器的工作直径和转速；（4）超声波空化处理油泥砂：带有设定压力和流量的油泥砂浆，从罐体圆柱部分上部外壁切向设置的油泥砂浆入口管线进入处理油泥砂的装置；从油泥砂浆入口处罐体内壁开始设置螺旋向下的油泥砂浆旋流导流槽，在油泥砂浆旋流导流槽的导引下，油泥砂浆的动能使罐体内的油泥砂浆形成旋流场，随时将泥砂颗粒上剥离的原油立刻向圆柱罐体的中心集聚并上浮至罐体顶部油水溢流孔溢出；在罐体圆柱部分下部的罐内中间平面上，安装的可调型超声波换能器，根据被处理油泥沙的原油物性，向上辐照最大声场强度在0.3w/cm2-0.8w/cm2之间，输出功率3kw-8kw之间，频率10KHz-20KHz，脉冲宽度6ms-10ms，的超低频超声波，使油泥砂颗粒在随旋流场下落的过程中不断被超声波空化处理剥离原油，在任何高度剥离出的原油在旋流场的作用下都立刻向罐体的中心集聚并上浮至油水溢流孔溢出，净泥砂在任何高度都沿罐体内壁螺旋型下沉，没有净化的油泥砂在罐内壁与罐中心之间继续接受超声波辐照并在下落的过程中实现油与泥砂的分离；下落的泥砂通过罐体底部倒锥面的集聚，由螺旋输送型搅拌器将泥砂浆液送人净泥砂浆出口管线，出口管线的流量是入口管线的流量减去油水溢流孔的溢流量，压力根据下一步固液分离的需要设定。一种超声波空化处理油泥砂的装置，其特征在于：圆柱型罐体的顶部中心位置设有油水溢流孔；圆柱罐体上部距油水溢流孔下300mm-1800mm的外壁切向设置油泥沙浆入口管线；从圆柱罐体上部内壁油泥沙浆入口开始设置螺旋向下，螺距100mm-600mm的油泥沙浆旋流导流槽1-3周；在圆柱罐体内下部，距油泥沙浆入口6—16倍旋流导流槽螺距的罐内中间平面上，安置频率10KHz-20KHz、脉冲宽度6ms-10ms、超声波辐照方向向上、单支振荡器声场强度在0.3w/cm2-0.8w/cm2之间、分区间可调的3kw-8kw可调型超声波换能器；在圆柱罐体底部安装螺旋输送型搅拌器；螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波空化处理油泥沙的方法，将油泥砂浆进行有效的超声波空化处理，其特征在于实施步骤如下：/n（1）选择超声波参数：根据被处理油泥砂的原油物性确定超声波换能器工作参数；/n（1.1）选择超声波震荡器的最大工作声强：把锡箔放入加了声辐射的从待处理油泥砂提/n取的油样中,在一定时间范围内，令刚好使其腐蚀粉碎的声强确定为处理本油泥砂的最大工作声强；/n（1.2）确定超声波换能器的最大输出功率：根据装置可向上辐照超声波的面积，确定需要安装超声波振荡器的个数，这些超声波振荡器的个数乘以选择的最大工作声强，就是超声波换能器的最大输出功率；/n（1.3）选择超声波处理油泥砂的工作频率10KHz-20KHz，脉冲宽度6ms-10ms，并参考选择的最大工作声强，确定超声波辐照的适宜距离；再根据超声波辐照的有效工作容积和进出口油泥砂浆的流量，选择超声波辐照的有效工作时间范围；/n（2）确定流体运动参数：/n（2.1）根据每小时需要处理油泥砂的数量和适当用水量，确定油泥砂浆入口的浆液流量；/n（2.2）根据需要保持10转/分钟-40转/分钟的旋流场，确定油泥砂浆入口的浆液压力；/n（2.3）根据处理油泥砂的最高含油率和保证超声波辐照8分钟-18分钟，确定油水溢流孔和油泥砂浆出口的流量，同时确定油泥砂浆入口至超声波换能器的高度差并适当修正罐体有效工作半径；/n（3）设计装置工况参数：/n（3.1）根据待处理油泥砂的最高含油率和每小时需要处理油泥砂的数量，依据罐体有效工作半径，确定油泥砂浆入口至油水溢流孔的高度差；/n（3.2）根据油泥砂浆入口管线的浆液压力、流量和罐体工作内壁的半径，确定油泥砂浆旋流导流槽的宽度、螺距和圈数，并适当修正油泥砂浆入口至超声波换能器的高度差；/n（3.3）根据待处理油泥砂的最大含固率和每小时需要处理油泥砂的数量，确定螺旋输送型搅拌器的工作直径和转速；/n（4）超声波空化处理油泥砂：带有设定压力和流量的油泥砂浆，从罐体圆柱部分上部外壁切向设置的油泥砂浆入口管线进入处理油泥砂的装置；从油泥砂浆入口处罐体内壁开始设置螺旋向下的油泥砂浆旋流导流槽，在油泥砂浆旋流导流槽的导引下，油泥砂浆的动能使罐体内的油泥砂浆形成旋流场，随时将泥砂颗粒上剥离的原油立刻向圆柱罐体的中心集聚并上浮至罐体顶部油水溢流孔溢出；在罐体圆柱部分下部的罐内中间平面上，安装的可调型超声波换能器，根据被处理油泥沙的原油物性，向上辐照最大声场强度在0.3w/cm...

【技术特征摘要】
1.一种超声波空化处理油泥沙的方法，将油泥砂浆进行有效的超声波空化处理，其特征在于实施步骤如下：
（1）选择超声波参数：根据被处理油泥砂的原油物性确定超声波换能器工作参数；
（1.1）选择超声波震荡器的最大工作声强：把锡箔放入加了声辐射的从待处理油泥砂提
取的油样中,在一定时间范围内，令刚好使其腐蚀粉碎的声强确定为处理本油泥砂的最大工作声强；
（1.2）确定超声波换能器的最大输出功率：根据装置可向上辐照超声波的面积，确定需要安装超声波振荡器的个数，这些超声波振荡器的个数乘以选择的最大工作声强，就是超声波换能器的最大输出功率；
（1.3）选择超声波处理油泥砂的工作频率10KHz-20KHz，脉冲宽度6ms-10ms，并参考选择的最大工作声强，确定超声波辐照的适宜距离；再根据超声波辐照的有效工作容积和进出口油泥砂浆的流量，选择超声波辐照的有效工作时间范围；
（2）确定流体运动参数：
（2.1）根据每小时需要处理油泥砂的数量和适当用水量，确定油泥砂浆入口的浆液流量；
（2.2）根据需要保持10转/分钟-40转/分钟的旋流场，确定油泥砂浆入口的浆液压力；
（2.3）根据处理油泥砂的最高含油率和保证超声波辐照8分钟-18分钟，确定油水溢流孔和油泥砂浆出口的流量，同时确定油泥砂浆入口至超声波换能器的高度差并适当修正罐体有效工作半径；
（3）设计装置工况参数：
（3.1）根据待处理油泥砂的最高含油率和每小时需要处理油泥砂的数量，依据罐体有效工作半径，确定油泥砂浆入口至油水溢流孔的高度差；
（3.2）根据油泥砂浆入口管线的浆液压力、流量和罐体工作内壁的半径，确定油泥砂浆旋流导流槽的宽度、螺距和圈数，并适当修正油泥砂浆入口至超声波换能器的高度差；
（3.3）根据待处理油泥砂的最大含固率和每小时需要处理油泥砂的数量，确定螺旋输送型搅拌器的工作直径和转速；
（4）超声波空化处...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云鹤，高津育，杜延斌，
申请(专利权)人：天津泰兴工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12