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空化技术用于重油减粘的基础研究

汤志俊  
【摘要】:空化技术应用于重油减粘是一种新型的重油减粘方式,具有非常广阔的发展前景。本课题旨在分别对水力空化和超声空化应用于重油减粘进行探索性的实验研究,主要研究内容有:1.通过前期对原油的筛选,发现不同原油在不同的存贮条件下,挥发情况存在显著差异,这给原油在油罐中的安全存贮埋下了隐患。为确保原油在储罐中的安全存储,本文设计并搭建油气平衡实验装置,对大连港进口的委内瑞拉原油、渤海原油以及俄罗斯原油等三种进口量较大的原油进行模拟蒸馏、释放气体积与组成比例的测定,根据测定的结果给出原油在储罐中安全存贮的建议。实验结果表明:实验中渤海原油和俄罗斯原油在达到油气平衡时,每100 m L原油最多可以得到297 m L的释放气,其中轻组分C3+C4的比例高达50%以上,在存储过程中具有较高的危险性。因此,为了防止俄罗斯原油和渤海原油在储罐中存储时发生泄漏,确保原油的安全存贮,建议对其原油释放气中的C3+C4比例进行监测,防止因释放气的泄露造成油罐气相空间处于爆炸极限;实验中委内瑞拉原油在达到油气平衡时,虽然释放气中C6+的比例超过50%,甚至达到70%,但由于每100 m L原油仅释放极少量的释放气,故实际存储中可暂不对其进行监测。2.设计并搭建超声空化装置,利用该装置对重油进行减粘实验。对有无超声作用、不同的反应时间、有无甲醇/乙醇助空化剂以及不同体积分数的助空化剂等影响因素进行考察,实验结果表明:醇类助空化剂的加入有助于超声空化对重油的减粘作用,且乙醇助空化剂存在下的重油减粘效果优于甲醇助空化剂存在下的重油减粘效果;在150℃,空化时间3h,加入体积分数在溶解度附近(5%)的乙醇助空化剂的实验条件下,超声空化对重油减粘效果最佳;对减粘效果最佳的油样(3h,5%乙醇,150℃)和大庆减压渣油进行全馏程的馏分测定对比,发现二者的馏出温度出现交叉反转现象,但是温差较小,说明超声空化使重油发生了裂解等化学反应,但强度有待进一步的提高。3.利用Fluent对不同的文丘里空化器结构进行模拟,并确定最优的文丘里空化器结构。设计并搭建水力空化实验装置,对水力空化技术应用于重油减粘进行探索性的实验研究。实验结果表明:在Fluent所模拟的四种不同结构的文丘里空化器结构中,无喉长尖角文丘里空化器结构在发生空化后,管内的气含率分布最广,管壁的气含率持续距离最长且强度最大;对甲醇助空化剂存在下的不同空化时间的油样粘度进行测定,空化1h,3h,5h后的油样粘度分别下降3.0%、6.5%和6.5%左右,说明无喉长尖角文丘里空化器结构应用于重油减粘是切实可行的;对不同空化时间后的油样及委内瑞拉原油的全馏程馏出温度进行测定对比,发现不同空化时间后的油样和委内瑞拉原油在某馏出率时均出现了馏出温度的反转现象,且二者温差较大,表明水力空化应用于重油减粘过程中发生了较强作用的重油裂解等化学反应。


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