微波辐射峰值吸收频率对原油组分的影响

发布时间：2019-08-17 20:16

【摘要】：利用微波辐射降低原油粘度是一种新的高效处理方法,微波降粘效果取决于油样吸收微波的能量,油样对微波的吸收率取决于微波频率,因此油样最大能量吸收率所对应的微波频率定义为峰值吸收频率。基于微波二端口网络模型,利用自行设计的微波辐射实验设备进行研究,精确测量了待测油样的峰值吸收频率,并详细分析了频率对原油组分的影响。结果表明:在3.9~6.5 GHz的扫描频率下,油样在频率为5.8 GHz时出现第1个吸收频率且能量仅剩69.9%,在6.2 GHz时出现第2个吸收频率且能量仅剩36.4%,该频率为峰值吸收频率;运用GC-MS分析经过5.8 GHz和6.2 GHz微波辐射后,轻组分(C7-C14)分别增加了7.6%、8.7%,重组分(C16及以上碳数)分别减少12.4%、13.5%,原油组分发生明显的改变。研究结论为微波辐射技术在石油行业运用提供了重要的参考,证明了该技术具有良好的应用前景。
【图文】：

微波实验,油样

。微波降粘技术虽然已经受到了国内外学者的广泛关注，但是在微波辐射下稠油降粘的深入研究目前国内外还较少。与常规降粘技术相比，微波降粘技术具有高效、快速、清洁的优势［8］，而微波降粘效果取决于油样吸收微波的能量，油样对微波的吸收率取决于微波频率，油样最大吸收率所对应的微波频率定义为吸收频率，，因此测得吸收频率对于微波降粘具有重要的意义本次设计是在现有技术的基础上，通过自行设计的微波辐射实验设备，开展微波辐射实验。通过微波辐射机理对实验现象进行分析。1材料与方法1．1实验材料图1所示为实验装置图。微波实验装置主要由安捷伦科技有限公司的N9918AFieldFox手持式微波组合分析仪和自行设计的微波测量腔体组成。实验仪器还包括安捷伦5975C色谱质谱联用仪器、N9910X－708的稳相电缆、温度计、烧杯、电子天平等。本次实验的油样采用大港油田含水量为33%的稠油。图1微波实验装置1．2实验方案实验油样采用大港油田含水量为33%的稠油。为保证实验油样的重现性和可比性，需对油样进行预处理，消除由于油样差异导致的误差。1)油样预处理:将油样导入容器内，水浴加温至50℃，并保持其恒温2h;静置冷却，当油样冷却至30℃时，采用JＲJ300－1原油乳化机对油样进行搅拌，然后，静置1h，完成油样预处理。2)样品设置:同时设置对照组(非照射组)和实验组(照射组)，对照组和实验组均设置5个样本。3)待测样品:将温度为25℃的15mL均匀油样倒入50mL的烧杯中并放入微波反应腔。4)微波处理:打开矢量网络分析仪，设置矢网的扫频范围3．9～6．5GHz，设置扫描点数为801，中频带宽为100Hz，输出功率设置为High。5)峰值吸收频率的测量:设置微波矢量网络分析仪的测量参量为S11和S21，分别采集测试结果的

示意图,二端口网络,示意图

为801，中频带宽为100Hz，输出功率设置为High。5)峰值吸收频率的测量:设置微波矢量网络分析仪的测量参量为S11和S21，分别采集测试结果的图像曲线和数据文本。6)油样的GC－MS测量:将微波辐射后的样品进行GC－MS测量分析。7)对实验组和对照组数据分别进行统计处理，对实验组与对照组数据间差异的显著性进行检验。1．3数据处理本次实验装置基于微波二端口网络模型，通过测试腔体散射参数，计算出样品对微波能量的衰减损失量。因为散射参数建立在端口网络基础上，所以端口网络的引入有利于分析测量样品。如图2所示为二端口网络示意图，其中a和b分别表示输入的能量和测量得到的能量。图2二端口网络示意图实验中的能量E通过式(1)计算得到，其中散射参数S11和S21计算原理由式(2)(3)所示，能量E表示的微波源产生的单位大小的微波能经过待测样品吸收后所余下的能量，其能量大小由传输波能量值和反射波的能量值决定。通过测量能量E可以直观地观察到能量衰减的情况。E=10(S11/10)+10(S21/10)(1)S11=b1/a1(2)S21=b2/a1(3)式中E为能量;S11为反射系数;S21为传输系数。2结果及分析2．1稠油的微波峰值吸收频率对于极性物质，某频率的电磁波在该物质中存94微波学报2017年10月
【作者单位】：西南石油大学机电工程学院;电子科技大学电子工程学院;
【分类号】：TE622

【相似文献】