超声波的用途有哪些(超声波破乳的应用前景)

原油含有水和足够量的天然乳化剂，这是形成原油乳状液的内在因素。这些天然乳化剂主要包括沥青质、胶质、环烷酸、氮和硫。因为这些有机化合物大多具有亲脂性和疏水性，所以通常形成稳定的水包油乳液。此外，生产过程中使用的缓蚀剂、杀菌剂、湿润剂和各种提高采收率的措施将促进乳状液的形成。

二、超声波破乳机理

超声波是一种需要介质传播的弹性机械波。超声波与介质的相互作用机制可分为热机制和非热机制两种，非热机制可分为机械机制和空化机制。空化过程是一个集中声场能量并迅速释放的过程，主要是通过声场作用下液体中存在的空化核的振动、生长和坍缩来实现的。付静和其他学者指出，超声波破乳的声强必须低于空化阈值(1)。因此，超声波主要是通过超声波的机械振动，而热效应仍然是空化效应来达到破乳效果。破乳机理可概括如下：

1.机械作用——首先，水“粒子”在机械振动的作用下凝结，超声波通过与原油介质接触，使悬浮的水“粒子”与原油介质一起振动。由于水颗粒的大小和形状不同，这些颗粒会相互碰撞和粘附，因此颗粒的体积和质量逐渐增加，最后沉淀和分离。另外，机械振动使原油中的环烷酸、胶质、脂肪酸、氮和硫等天然乳化剂分散均匀。另外，机械振动增加了天然乳化剂的溶解度，降低了油水界面膜的机械强度，从而达到水相沉淀分离的目的。

2.众所周知，油水界面膜的强度和原油的粘度随着温度的升高而降低。热能主要在两个方面发挥作用。一方面，界面摩擦提高了油水界面的温度，促进了界面膜的破裂；另一方面，超声波的能力还包括一部分热能，当原油与热能接触时，其温度会上升。这样，原油的粘度降低，这有利于水颗粒(2)的油水分离。

3.空化效应——超声波在传播过程中会在某些区域造成局部暂时负压，这有利于空穴和气泡的产生。当超声强度足够大且为负半周时，液体将被极大地吸引，气泡核将迅速膨胀；当超声波处于正半周时，气泡会坍缩形成许多小气泡，并产生新的空化核。随着空化，的出现，局部高温和局部高压将在介质中发生。在超声波和高速射流的强烈冲击下，会产生巨大的压力，迫使原油乳状液破裂，达到油水分离的目的。

孙宝江等人从理论上分析了超声波辐射下乳液中水粒子和油粒子的驱替效应，指出驱替效应使水-油“粒子”不断向波腹或波节移动，聚结碰撞，生成直径较大的水滴和油滴，最终在重力作用下实现油水分离(3)。

三.国内外研究进展

20世纪80年代，国外对对超声波破乳进行了研究。其中，DavisRobert Michael(4)利用超声波对原油乳状液进行处理，发现破乳剂AQUANOX 272的使用频率为1.2千赫，最后由美国的基本维和水法Teksonix公司利用超声波原油脱水装置及其工艺流程在美国的8家工厂进行了工业试验，取得了良好的效果。(5)帕钦斯卡-拉赫梅布采用35kHz和45kHz的超声频率进行实验，并与加热破乳进行比较

与国外研究相比，对，国内研究起步较晚，但也取得了辉煌的成就。李淑琴等人发现，超声波破乳不仅可以提高原油脱水的破乳率，而且可以在很大程度上减少破乳剂的用量(7)。吕效平(8)等人对石化公司污油进行超声波处理，发现超声波可以去除80%的游离水，加入一些破乳剂可以去除94%的游离水，从而大大发挥了超声波破乳的作用。通过理论分析和室内实验，陈永红指出，当破乳剂未能达到理想效果时，超声波破乳技术可以进一步实现对部分乳化原油的破乳脱水。特别指出化学破乳剂与超声波破乳技术相结合，可以在更大程度上提高破乳脱水效率。

4.超声波破乳技术的优势及应用前景

超声波技术的优势：

1.超声波破乳可以应用于各种类型的乳状液，因为它在油和水中具有良好的导电性。

2.超声波破乳可以在室温下进行，从而减少加热设备的使用，节约能源。

3.超声波和破乳剂有很好的协同作用。一方面，超声波的使用可以提高破乳剂的破乳效率，同时也可以减少破乳剂的用量。

超声波技术的应用前景：

从超声波破乳的优势可以看出，未来的破乳技术可以将超声波破乳与其他化学破乳和物理破乳相结合，达到更好的综合效果。随着原油开发的深入，将采用各种物理和化学手段提高原油采收率，这将大大提高原油乳状液的稳定性。然而，对对超声波破乳机理的研究还不够深入，对对破乳理论的分析还不够完善。以及化学破乳剂的最佳添加比例在对，没有明确的研究，因此破乳将变得越来越困难，因此更加经济高效的破乳技术仍然是我们长期而艰巨的任务。