非均勻電場下原油乳化液電脫水特性與機理研究.pdf

1、原油電脫水是原油加工過程中的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，隨著我國陸上油田進入開采后期，由于在原油開采過程中加入堿、表面活性劑、聚合物等化學試劑，使原油在電脫水過程中出現(xiàn)脫水困難、脫水效率低、脫水電場不穩(wěn)定等現(xiàn)象，嚴重影響了原油的脫水效率。為此，本文從提高原油電脫水過程中水滴的聚結(jié)速率及電場穩(wěn)定性角度出發(fā)，開展非均勻電場作用下原油乳化液脫水特性及機理的研究，以期改進現(xiàn)有的電脫水技術、提高原油電脫水的效率。
　　為研究非均勻電場中原油乳化液的電脫水

2、特性，本文采用同軸圓柱電極結(jié)構(gòu)，利用Cahn-Hilliard方程的相場分析方法，建立了水滴在非均勻電場作用下的動力學仿真模型，對水滴的動力學行為進行模擬，分析影響水滴介電泳、形變及聚結(jié)的主要因素。同時，根據(jù)研究需求在實驗室搭建了電脫水綜合試驗平臺，在此基礎上試驗研究了電場非均勻系數(shù)、電場強度、電場類型、原油乳化液含水率、破乳劑等因素對原油乳化液電脫水特性的影響。最后，從水滴極化特性的角度出發(fā)建立了水滴受力模型，分析了水滴受力對水滴運動

3、、聚結(jié)和電分散等行為的影響規(guī)律，以及極化電荷和破乳劑對水滴聚結(jié)過程中油水界面膜破裂速度的影響規(guī)律和作用機理，并通過水滴在非均勻電場中運動行為的觀測驗證了上述理論分析結(jié)果。
　　動力學仿真和脫水試驗結(jié)果表明:水滴表面極化電荷密度分布的不對稱是非均勻電場中水滴產(chǎn)生介電泳行為的主要原因。非均勻系數(shù)、電場強度、電場類型和粒徑分布對乳化液的聚結(jié)效率具有顯著的影響:在一定范圍內(nèi)通過提高非均勻系數(shù)和電場強度可加快乳化液中水滴的聚結(jié)速率;當非均勻

4、系數(shù)過大及電場強度過高時，水滴容易發(fā)生破裂;交流電場可提高乳化液的脫水速率，而直流電場可實現(xiàn)乳化液的深度脫水;乳化液的脫水速度隨水滴粒徑的增大而加快，脫水率隨水滴分布的均勻程度的增加而提高。
　　本文所建立的水滴動力學仿真模型和極化受力模型較好地解釋了非均勻電場下乳化液在電脫水過程中的試驗現(xiàn)象及水滴的運動行為，理論分析表明:在非均勻電場中水滴受到的介電泳力和水滴之間的偶極聚結(jié)力與非均勻系數(shù)、電場場強、水滴半徑成正比，與水滴距電極中