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《哈尔滨理工大学》 2015年
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外施电场下原油乳化液的破乳及水滴动力学特性研究

郑天宇  
【摘要】:原油脱水是原油加工过程中一个不可或缺的环节。目前,陆上油田大多采用化学破乳和电破乳两种方法。然而国内外对外施电场下破乳剂破乳特性的研究鲜有见到,且电场下水滴的形变、聚结机理尚未形成系统的理论体系。针对目前存在的问题,本文主要开展工作如下:为了在微观层面上研究电场作用下破乳剂的破乳特性,本文运用Material Studio软件对破乳剂在油水界面的分布以及电场作用下破乳剂在乳化液中的扩散情况进行了模拟。模拟结果表明:破乳剂会将体系中的乳化剂从油水界面上替换下来,降低体系的界面张力,形成低强度的界面膜,从而实现对乳化液的破乳;电场的作用增加了破乳剂分子的扩散系数,且在一定范围内增大场强有利于破乳剂向油水界面扩散,进而提高破乳效果。为研究电场下水滴的动力学特性,运用Comsol Multiphysics软件,采用电场与流场相耦合的方法,对水滴的形变、聚结行为进行模拟,并分析影响水滴动力学特性的因素。研究结果表明:电场强度越高,水滴形变量越大,且聚结速率越快,但电场强度过高,水滴会发生破裂,且破裂方式和界面张力有关;水滴直径越大,界面张力越小,越容易发生形变和聚结;非均匀电场下,水滴受到介电泳力作用,除发生形变外,会向电场密度大处发生移动。为了对本文仿真结果进行验证,在实验室中利用中小型脱水系统开展了交流电场下原油乳化液的脱水试验,同时利用高速摄像机对水滴的形变、破裂和聚结现象进行观测。试验结果表明:在一定范围内增大场强,脱水速率提高,但外施场强高于临界场强时,脱水速率反而下降;降低界面张力和增大水滴直径均会提高脱水速率;含水率较低时,圆柱电极下由于水滴受到介电泳力的作用,脱水速率较平板电极更快;破乳剂-电场联合脱水效果优于单独电场法和单独破乳剂法,且在一定范围内增加破乳剂含量,乳化液界面张力降低,脱水速率提高。试验结果较好地验证了本文的仿真结果。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE624.1

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