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        1. 嘉鵬電子主營超聲波污水處理,超聲波中藥提取設備,超聲波脫硫設備,超聲波提取器,超聲波萃取器,超聲波乳化器,超聲波脫硫機

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          超聲波作用下重油降粘研究

          信息來源:http://www.coachflorence.com/ 作者:武漢嘉鵬電子有限公司 發布時間:2022-11-08 14:26

          1超聲波在重油熱反應中作用機理


            超聲波在液體媒質中傳播時,不僅具有空化作用,而且還有機械攪拌作用和熱效應。它們對油品的熱反應提供了特殊物理化學環境,起著特殊的作用。


          1.1 空化作用


            一定頻率的超聲波通過液體時,使液體中的微小泡核被激活,表現出氣泡核的振蕩、生長、收縮、崩潰等一系列動力學過程。氣泡核崩潰時,在局部、瞬時產生高溫達10 000℃和可達幾千甚至幾萬個大氣壓壓力,并伴隨著強烈的沖擊波和時速達400 km左右的射流。這就是空化現象。在液體中進行的超聲處理技術幾乎都與空化作用有關。超聲空化產生的強大沖擊力及高速微射流能使重油中長鏈石蠟烴分子、瀝青質分子斷裂,分子量減小,原油粘度降低,蠟的熔點降低_5 J。從而促進使油品的熱反應進程。


          1.2 機械攪拌作用


            超聲波是機械能量的傳播形式,與波動過程有關,會產生線!變的振動作用。超聲波在液體中傳播時,其間質點位移振幅雖然很小,但超聲引起的質點加速度卻非常大。若20 kHz、1 W/cm2的超聲波在水中傳播,則其產生的聲壓幅值為173 kPa 這意味著聲壓幅值每秒種內要在173~173 kPa之間變化2萬次,質點加速度可達1.44×10 m/s ,大約為重力加速度的1 500倍[ 。這樣激烈而快速變化的機械作用可加速油品中較小分子與惰性大的大分子鏈之間的相對運動,從而加大了它們之間的摩擦力。這種摩擦力可以打斷C—C鍵,破碎大分子團,促進油品的熱反應進程。超聲波所產生的強烈的機械攪拌作用替代了傳統的機械攪拌器,避免了反應器底部的結焦。


          2 實驗部分


          2.1 原料及儀器


            原料油采用內蒙古油砂油和渤海油田坨子里首站原油減壓渣油(>450 oC),分別定義為油樣1和油樣2。其中油樣1經過室內脫水處理。原料性質見表1。

            實驗儀器主要有JP600G型超聲波乳化罐(武漢嘉鵬電子有限公司生產),功率可達1000 W。本實驗采用Max.intensity為60%,Intensi.tv為10,Pulse為2.0 S和2.0 S。 


          2.2 實驗過程


            將80 mL油樣倒人容積為100 mL的燒杯中,利用恒溫加熱套進行加熱,恒溫在180℃。當油樣溫度達到試驗溫度穩定后,超聲波發生器通過變幅桿作用于油樣。聲波作用結束后,待油樣體系穩定后測定粘度、殘炭值和瀝青質含量。


          3 結果與討論


          3.1 超聲波作用對重油粘度的影響


            超聲波分別對油樣1、油樣2作用,作用結束后,待油樣體系穩定后測定粘度,并計算降粘率。實驗結果如圖1。


            由圖1可以看出,隨著時間的增長,油品的降粘率逐漸升高。反應時間小于1 h時,降粘效果較為顯著;隨著時間的增長,降粘率的變化并不顯著,這是因為隨著反應時間的增長,體系內部生成小分子組分增多,油品表面的汽化現象越來越嚴重,油品粘度降低的幅度會有所減小。反應時間為2 h時,油樣2中飽和烴含量由23.76%增加為24.58% ,瀝青質含量降為1.44%。這與文獻中重油的粘度隨膠質和瀝青質的質量分數的增加而呈指數函數關系升高,隨飽和烴和芳烴質量分數的升高呈指數關系下降(相關系數大于0.98)的報道是相一致的。這說明超聲空化產生的強大沖擊力及高速微射流使其部分大分子發生了裂化反應。由圖1還可以看出,超聲波作用對油樣1的影響更為顯著。


          超聲波作用對重油殘炭值的影響


            油樣1、油樣2在相同操作條件反應,聲波作用結束后,測定殘炭值,實驗結果如圖2??梢钥闯?,隨著反應時間的增長,兩種油樣的殘炭值逐漸升高。這表明超聲波作用后油品內部發生了的縮合反應??s合反應的發生與前面的隨著反應時間的增長降粘率變化緩慢是相一致的。反應時間小于1 h時,油樣1的殘炭值變化非常明顯,隨著時間的增長殘炭值升高較為緩慢;油樣2的殘炭值升高一直較為緩慢。這是因為油樣1中<450 oC輕組分含量為10.95% ,油樣2中飽和分的含量較油樣l中低,飽和分是不利于重油體系穩定的因素,飽和分的存在或增多總是降低重油體系的穩定性 。當超聲波對油樣1作用1 h后,粘度和殘炭值變化均比較緩慢。 

          3.2 超聲波作用對重油瀝青質的影響


            超聲波對油樣2作用,超聲波作用結束后,測定瀝青質含量,實驗結果可以看出,恒溫條件下,隨著聲波作用時間的增長,油樣2中的瀝青質含量在逐漸降低。這與文獻中的報道是相一致的L9J。當超聲波作用時間小于1 h時,油樣中的瀝青質含量迅速降低,說明油樣中的部分大分子發生了裂化反應。當超聲波作用時間超過1 h后,油樣的瀝青質含量下降較為緩慢。油品的牯度隨膠質和瀝青質的質量分數的增加而呈指數函數關系升高,是影響重油粘度的主要因素。這與前面粘度降低是相一致的。


          4 結論


          (1)在低溫條件下超聲波作用可促進重油的熱反應進:程。


          (2)隨著超聲波作用時間的增長,降粘率逐漸升高,當反應時間為2 h時,降粘率可達24%左右;瀝青質含量由2.66%降為1.44%;殘炭值也逐漸升高。


          (3)超聲波作用對不同的油樣的熱反應影響程度不同。


            產品型號:JP600G型超聲波提取/乳化機組

            機型結構:超聲波發生器與提取罐分體式

            超聲頻率:28KHz

            超聲峰值功率:1000W (由原600W升級至1000W,價格不變)

            提取罐內尺寸:直徑320 ×高250mm

            提取罐容積:小于等于20L

            攪拌電機功率:15W

            攪拌電機轉速:10-30轉/min(可調)

            電加熱功率:2KW

            供電電源:220VAC 50HZ 

            具有數顯時鐘可調功能

            具有數顯功率可調功能

            具有數顯掃頻可調功能

            具有數顯溫度可調功能


            武漢嘉鵬電子有限公司專業致力于超聲波提取/萃取、超聲波乳化、超聲波清洗、超聲波污水處理、超聲波酒類醇化產品的研發、生產及銷售。公司擁有多項技術。其中“數字式大功率多用途超聲波電源系統”獲武漢市重大科技成果獎。數字掃頻實現了用戶迫切需要的變頻要求的同時還彌補了早期雙頻或多頻技術帶來的超聲轉換效率很低的弊端。此項技術經由全國各大院校的用戶使用后反應很好。應用于植物提取、乳化、污水處理等領域,院校包括:清華大學、北京大學、浙江大學、華中科技大學、武漢大學、華中師大、中國地質大學、武漢科技大學、上海交大、浙江工業大學、蘭州大學、河南農業大學、武漢化工學院、吉林大學、四川大學、華南理工大學、華東理工大學、江漢大學、長江大學、中科院武漢植物所、昆明植物所、中科院過程所、中科院武漢物理所、武漢市藥檢所等。公司產品行銷全國除港、澳、臺外的所有省份及直轄市。售后方面:公司產品使用自主技術故性能穩定、質量很佳。公司承諾5年內免費質保。用戶采用超聲波需注意的事項:超聲波提取方面:一、被提取物需粉碎到20目或更細。粉碎越細得率越高。二、選用合適的提取溶劑。三、根據產品的特性和產量合理的安排提取工藝。


            超聲波乳化方面:一、乳化液的配方包括乳化劑的用量。二、乳化時間的選定,并不是時間長就越好,乳化過程是分散和聚合不停的循環的過程。按現有試驗結果顯示10-15分鐘的乳化粒徑可達100納米。


            重要的是數字掃頻的選擇,此項共有16檔選擇,數值越低則氣泡越粗、力量越大;數值越高則氣泡越細、力量越小。不同的提取或乳化物質改變數字掃頻會帶來不同的效果及效率。


            超聲波提取天然產物包括超聲波提取多肽、氨基酸、核酸、各種酶類、單糖、寡糖、多糖、糖蛋白、樹脂、膠體物、木質素、維生素、脂肪、油脂、蠟、生物堿、揮發油、黃酮、糖苷類、苯丙素類、有機酸、酚類、醌類、甾體化合物、抗生素類等。

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