Toornafta ultrahelidemulsifikatsiooni põhimõte

Ultrahelilaine on keskkonnas leviv elastne mehaaniline laine, millel on mehaaniline vibratsioon, kavitatsioon ja termilised mõjud. Teoreetiline tuletamine ja visuaalsed katsed tõestavad, et ultraheli demulsifikatsiooni heliintensiivsus peab jääma alla kavitatsiooniläve. Seetõttu kasutab toornafta ultraheli-demulsifikatsioon peamiselt ultraheli mehaanilist vibratsiooni ja termilist mõju.

Toimemehhanism

1. Vibratsioon soodustab vee "osakeste" kondenseerumist. Kui ultrahelilaine läbib suspendeeritud vee "osakestega" toornafta keskkonda, põhjustab see hõljuva vee "osakesi" ja toornafta.

2. Vibreerige koos. Kuna erineva suurusega vee "osakestel" on erinev suhteline vibratsioonikiirus, põrkuvad nad üksteisega kokku ja kleepuvad, suurendades osakeste mahtu ja massi ning lõpuks settides ja eraldudes.

3. Vibratsioon võib muuta toornaftas sisalduvad parafiini, kummi, asfaldi ja muud looduslikud emulgaatorid ühtlaselt hajuvad, suurendada nende lahustuvust, vähendada õli-vee liidese näomaski mehaanilist tugevust ning soodustada vesifaasi settimist ja eraldumist. Termiline toime vähendab õli-vee liidesega näomaski tugevust ja toornafta viskoossust.

Ühest küljest tõstab piirhõõrdumine temperatuuri õli-vee piiril, mis soodustab piirde näomaski purunemist.

Teisest küljest neelab toornafta osa helienergiast muundatud soojusenergiast, mis võib vähendada toornafta viskoossust ning soodustab gravitatsioonilist settimist ning õli ja vee eraldumist vee "osakestest".

Ultraheli demulsifikatsiooni mõjutavad tegurid:

1. Ultraheli demulgeerimiseks on palju tegureid, nagu heli intensiivsus, ultraheli sagedus, kiirgusaeg, temperatuur, settimisaeg, toornafta viskoossus jne.

2. Intensiivsus ja selle jaotus on üks olulisi tegureid, mis mõjutavad ultraheli demulsifikatsiooni. Heli intensiivsust tuleb kontrollida allpool kavitatsiooniläve. Demulsifikatsiooniks vajalik optimaalne helitugevus on iga toornafta omaduste suurte erinevuste tõttu erinev.

3. Laine sagedus mõjutab ainult antisõlme või lainesõlme suunas liikuva "osakese" kaugust teatud suurusjärgus ega avalda olulist mõju demulsifikatsiooniefektile teatud suurusjärgus. Teoreetiliselt järeldatakse, et sagedus mõjutab "osakeste" kondenseerumist ja et osakeste optimaalne sagedus akustiliste lainete toimel kondenseerumiseks on umbes 21-25 kHz.

4. Emulgeerimine ja demulgeerimine on tegelikult dünaamiline tasakaaluprotsess. Emulsiooni saab purustada, valides sobiva raviaja. Kui aga ultrahelitöötlusaeg on liiga pikk, võib eraldatud õli-vee kahefaasilise emulgeerida, et moodustada stabiilsem emulsioon. Seetõttu ei ole helilaine kiirgusaeg seda pikem, seda parem.

5. Toornafta demulgeerimise ja dehüdratsiooni mõju on ilmne. Vee massiosa pärast toornafta demulsifikatsiooni temperatuuri tõustes väheneb, kuid temperatuuri tõustes jääb kahanemisvahemik järjest väiksemaks.