一種用于重油改質的水力空化裝置和系統制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種用于重油改質的水力空化裝置和系統。本發明專利技術的水力空化裝置，包括依次設置的重油入口段、喉管段、擴大段和穩定段，各段依次連接并且軸向連通，所述喉管段的流通面積均小于所述重油入口段入口端和所述擴大段出口端的流通面積，所述重油入口段和所述擴大段均具有喇叭狀通孔，并且所述喇叭狀通孔的小端均朝向所述喉管段設置，在所述喉管段上徑向設置有與所述喉管段連通的助劑入口段。本發明專利技術的裝置和系統可實現在較低溫度下利用水力空化對重油進行改質，并且可獲得良好的改質和降粘效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種重油改質裝置，特別是涉及一種用于重油改質的水力空化裝置和系統。
技術介紹
重油是指密度大于0.93g/cm3，常壓下沸點高于350℃的原油。由于含有較多的長鏈大分子、膠質和瀝青質，重油的粘度較大，流動性差，對原油運輸存在不利影響，因此需要對重油進行降粘等改質處理。目前，國內外常用的重油降粘方法可以分為物理法和化學法兩大類。物理降粘方法主要包括加熱降粘法、摻稀油降粘法、低粘度液環降粘法等。加熱減粘法主要是通過加熱使重油體系獲得足夠的能量以破壞重油中膠質、瀝青質等大分子的π鍵和氫鍵，從而使重油的粘度降低，然而其能耗高、停輸再啟動時容易發生凝管事故；摻稀油減粘法主要是將輕質油與稠油進行摻混，以使摻稀后稠油的粘度降低達到管輸要求，盡管其基本可以實現不加熱輸送，然而成本高、稀油的來源有限；低粘度液環降粘法是向稠油中摻入低粘度不相溶液體(例如水)，通過控制稠油流速使其被低粘液體包圍，從而降低流動阻力，然而該方法流體流型穩定性很差，很容易遭到破壞形成油水混向。化學降粘方法主要包括化學添加劑降粘法、微生物降粘法、水熱催化裂解法、減粘裂化法等。化學添加劑降粘法是在表面活性劑作用下使稠油的油包水型乳狀液轉變成水包油型的乳狀液，從而降低油水混合物的粘度，然而該方法采出液污水難處理，各種破乳脫水方法尚存在一些問題；微生物降粘法是利用微生物降解技術對原油中的膠質、瀝青質等重質組份進行生物降解，r>然而微生物在一些嚴苛條件下不易存活，并且篩選合適的微生物菌群也相對困難；水熱催化裂解法主要是使稠油中含硫化合物中的硫鍵裂解從而使粘度降低，然而其也需要在高溫下進行，能耗較高；減粘裂化法是將重油通過淺度熱裂化降低其凝點、粘度以滿足某些特定的改質要求，然而其工藝復雜、反應溫度和壓力高。水力空化是指液體在流動過程中由于流通截面積減小、流動線速度上升、壓力減小而導致部分液體發生汽化，在隨后流動中通過恢復截面積，液體流動速度減慢，壓力上升，氣泡潰滅，從而在局部產生高溫、高壓、微射流等極端環境。盡管該極端環境可使大分子裂化，然而重油的飽和蒸汽壓較低，要使重油發生汽化，所需的流動速度大，而重油的粘度非常大，因此實現空化相當困難。目前，還沒有在較低溫度(70℃以下)下使重油發生水力空化來對重油進行改質的相關裝置。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于重油改質的水力空化裝置和系統，可實現在較低溫度下使重油發生水力空化來對重油進行改質，并且可獲得良好的改質和降粘效果。本專利技術提供的一種用于重油改質的水力空化裝置，包括依次設置的重油入口段、喉管段、擴大段和穩定段，各段依次連接并且軸向連通，所述喉管段的流通面積均小于所述重油入口段入口端和所述擴大段出口端的流通面積，所述重油入口段和所述擴大段均具有喇叭狀通孔，并且所述喇叭狀通孔的小端均朝向所述喉管段設置，在所述喉管段上徑向設置有與所述喉管段連通的助劑入口段。可以理解的是，本專利技術的水力空化裝置的上述各段均具有軸向的通孔，并且各段的通孔軸向連通，各通孔可以同軸設置。該水力空化裝置的各段可以一體成型，此外各段之間也可以通過固定件(例如螺栓螺母等)實現固定連接。在本專利技術具體方案中，所述喉管段和穩定段均呈圓筒狀，從而更加有利于實施并且使經該水力空化裝置的重油發生水力空化。根據本專利技術提供的水力空化裝置，所述重油入口段的入口端的內徑為15～50mm，并且所述重油入口段的入口端的內徑與所述喉管段的內徑之間的比值為1：(0.1～0.5)，所述擴大段的出口端的內徑與所述喉管段的內徑之間的比值為1：(0.1～0.5)，所述重油入口段的出口端的內徑和所述擴大段的入口端的內徑均與所述喉管段的內徑相同。在本專利技術中，入口端指的是各段中重油流入的一端，出口端指的是各段中重油流出的一端；并且，穩定段入口端的內徑、擴大段出口端的內徑均可與重油入口段入口端的內徑相同或相近。在各段通孔橫截面為圓形時，所述內徑指的是相應段通孔的直徑。進一步地，所述喉管段的內徑與所述助劑入口段的內徑之間的比值為1：(0.2～0.5)。該范圍既可以實現助空化劑的吸入，同時不會對喉管段的壓力降低造成不利影響。根據本專利技術提供的水力空化裝置，所述重油入口段的長度與其入口端的內徑之間的比值為(1～3)：1，所述擴大段的長度與所述重油入口段的入口端的內徑之間的比值為(1～2)：1。進一步地，所述喉管段的長度與其內徑之間的比值為(1～2.5)：1。更進一步地，所述穩定段的長度與所述重油入口段的入口端的內徑之間的比值為(3～5)：1。具有該參數的水力空化裝置有利于實現較佳的水力空化效果，并達到良好的改質和降粘效果。利用上述水力空化裝置對重油進行改質的方法可以包括：將重油加壓后送入所述水力空化裝置的重油入口段，并使重油流經喉管段時將助空化劑從助劑入口段吸入，使重油與助空化劑在穩定段經歷水力空化；將該水力空化產物送入氣液分離裝置實施氣液分離。本專利技術的水力空化裝置可在溫和條件下實現對重油的改質，尤其針對常壓沸點高于350℃，密度大于0.93g/cm3的重油。助空化劑可以為飽和蒸汽壓較高的溶劑，例如可以選自甲醇、乙醇、乙二醇、三甲胺和二甲基二硫中的一種或多種。這些助空化劑具有較大的飽和蒸汽壓，因此無需重油汽化即可較為容易地實現水力空化，并且在其汽化的同時也會促進部分重油汽化，水力空化效果好。該水力空化裝置對重油進行改質時，可將加壓后的重油送入水力空化裝置的重油入口段，該裝置對重油的溫度和流速沒有嚴格要求，該溫度和流速滿足重油可以在重油入口段穩定流動即可，例如溫度可以為40～70℃，流速可以為1～10m/s；當重油到達喉管段時，其流速急劇增大，壓力顯著降低，此時助空化劑被吸入到喉管段中并與重油形成混合，由于喉管段處于低壓，因此有利于助空化劑發生汽化而在重油中形成氣泡；當到達擴大段時，由于流通面積增大，重油的流速降低、壓力增大，氣泡發生潰滅從而局部產生高溫、高壓和微射流，產生自由基，重油中的大分子實現斷裂和重組，從而達到減粘和改質效果；穩定段可使之前產生的自由基充分發揮作用，進一步提高重油改質效果。此外，助空化劑在水力空化作用下能夠與斷裂的重油大分子形成重組，從而避免斷裂的重油大分子重新組合，因此進一步強化了水力空化效果，保證了重油粘度降低。進一步地，可以將所述重油加壓至1.5～5.1MPa后送入所述水力空化裝置的重油入口段。該壓力范圍內的重油在水力空本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于重油改質的水力空化裝置，其特征在于，包括依次設置的重油入口段、喉管段、擴大段和穩定段，各段依次連接并且軸向連通，所述喉管段的流通面積均小于所述重油入口段入口端和所述擴大段出口端的流通面積，所述重油入口段和所述擴大段均具有喇叭狀通孔，并且所述喇叭狀通孔的小端均朝向所述喉管段設置，在所述喉管段上徑向設置有與所述喉管段連通的助劑入口段。

【技術特征摘要】
1.一種用于重油改質的水力空化裝置，其特征在于，包括依次設置的重
油入口段、喉管段、擴大段和穩定段，各段依次連接并且軸向連通，所述喉
管段的流通面積均小于所述重油入口段入口端和所述擴大段出口端的流通面
積，所述重油入口段和所述擴大段均具有喇叭狀通孔，并且所述喇叭狀通孔
的小端均朝向所述喉管段設置，在所述喉管段上徑向設置有與所述喉管段連
通的助劑入口段。
2.根據權利要求1所述的水力空化裝置，其特征在于，所述重油入口段
的入口端的內徑為15～50mm，并且所述重油入口段的入口端的內徑與所述
喉管段的內徑之間的比值為1：(0.1～0.5)，所述擴大段的出口端的內徑與
所述喉管段的內徑之間的比值為1：(0.1～0.5)，所述重油入口段的出口端
的內徑和所述擴大段的入口端的內徑均與所述喉管段的內徑相同。
3.根據權利要求1所述的水力空化裝置，其特征在于，所述喉管段的內
徑與所述助劑入口段的內徑之間的比值為1：(0.2～0.5)。
4.根據權利要求1所述的水力空化裝置，其特征在于，所述重油入口段
的長度與其入口端的內徑之間的比值為(1～3)：1，所述擴大段的長度與所
述重油入口段的入口端的內徑之間的比值為(1～2)：1。
5.根據權利要求1所述的水力...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭緒強，孫厚剛，張永學，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：北京;11