靜電場(chǎng)下油水兩相微觀聚結(jié)特性研究.pdf

1、對(duì)原油進(jìn)行電脫水處理是油田生產(chǎn)中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，然而對(duì)于液滴在電場(chǎng)中的聚結(jié)機(jī)理及運(yùn)動(dòng)特性仍沒(méi)有形成系統(tǒng)理論，同時(shí)現(xiàn)有電脫水設(shè)備已無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際需要。本文對(duì)電場(chǎng)力作用下油水靜電聚結(jié)分離進(jìn)行了系統(tǒng)深入地研究，詳細(xì)總結(jié)了靜電聚結(jié)機(jī)理以及液滴在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特性，分析影響聚結(jié)效率的主要因素。并以此為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了緊湊型靜電聚結(jié)器的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用型靜電聚結(jié)器，對(duì)完善靜電聚結(jié)機(jī)理及實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的意義，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　

2、　 對(duì)電場(chǎng)中的液滴—液滴和液滴—液面聚結(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)及理論分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)液滴相對(duì)距離增大時(shí)，移動(dòng)臨界電場(chǎng)強(qiáng)度迅速升高，較大液滴發(fā)生相對(duì)移動(dòng)所需的場(chǎng)強(qiáng)低于小顆粒液滴；兩液滴間距與液滴半徑之比大于1時(shí)，液滴間中心連線(xiàn)與電場(chǎng)力夾角θ＜54.7°或θ＞125.3°，兩液滴間作用力表現(xiàn)為吸引力，當(dāng)液滴間距較小時(shí)，能產(chǎn)生聚結(jié)的最大傾角增大為81.3°。通過(guò)計(jì)算兩液滴中心相對(duì)移動(dòng)速度的方法，對(duì)液滴—液滴之間的聚結(jié)速度進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

3、隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，液滴的聚結(jié)速度明顯加快，液滴尺寸的增長(zhǎng)，連續(xù)相的粘度升高，介電常數(shù)降低，均會(huì)延長(zhǎng)聚結(jié)時(shí)間。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度較低時(shí)，液滴相對(duì)液面變得扁平，阻礙液滴發(fā)生聚結(jié)。在電場(chǎng)強(qiáng)度增大到一定程度時(shí)，液滴對(duì)在靠近的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)搭橋變形，液滴將發(fā)生瞬間聚結(jié)即電箝位現(xiàn)象。對(duì)于停留在液面上的液滴，電壓升高到一個(gè)值時(shí)將瞬時(shí)并入液相。尺寸較大的液滴發(fā)生瞬時(shí)聚結(jié)時(shí)所需的電場(chǎng)強(qiáng)度較高。
　　 液滴的變形率隨場(chǎng)強(qiáng)升高而增加，較大顆粒液滴在電場(chǎng)中變形

4、更劇烈，Weber數(shù)對(duì)于液滴的變形率具有較好的指導(dǎo)性，但在變形率較高時(shí)(大于1.4)，開(kāi)始出現(xiàn)一定程度的偏離。隨著液滴顆粒尺寸的增大，液滴發(fā)生破裂時(shí)對(duì)應(yīng)的變形率相似，但臨界電場(chǎng)強(qiáng)度有所降低。脈沖電場(chǎng)中，液滴的震動(dòng)頻率與電場(chǎng)頻率保持一致直到達(dá)到一極限，之后液滴呈基本穩(wěn)定的狀態(tài)。液滴在低頻脈沖電場(chǎng)中(低于2Hz)時(shí)，振幅比值基本為1，達(dá)到或者超過(guò)極限頻率值時(shí)，振幅比值幾乎為零。
　　 液滴在交流電場(chǎng)的聚結(jié)速度優(yōu)于直流電場(chǎng)和脈沖直流電

5、場(chǎng)，在電場(chǎng)強(qiáng)度相同的條件下，液滴變形度依次為直流電場(chǎng)＞脈沖直流電場(chǎng)＞交流電場(chǎng)。表面活性劑降低系統(tǒng)的界面張力并引起液滴表面的不穩(wěn)定性，液滴極易發(fā)生形變，且隨著濃度的增加變形將加劇，表面活性劑還造成液滴相鄰液面間排斥力大幅上升，阻止其發(fā)生聚結(jié)。
　　 在室內(nèi)靜電聚結(jié)器實(shí)驗(yàn)架上對(duì)白油—水乳狀液進(jìn)行靜電聚結(jié)分離實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，.增加電場(chǎng)強(qiáng)度可有效提高聚結(jié)效率，延長(zhǎng)乳狀液在電場(chǎng)中的停留時(shí)間也有利于油水分離，此外靜電聚結(jié)作用適用于油包水乳狀