1、“增產”的石油超聲技術新應用供稿人：卞志昕關鍵詞：超聲波;石油;超聲波作為一種新興技術用于傳統工藝中往往會有驚奇的作用和非凡的表現。近年來，在石油加工方面超聲波的空化作用已逐漸成為研究的熱點，空化時所形成的微小的氣泡大大增加了兩相間的接觸面積，十分有利于相間反應的發生。同時，空化時因微小氣泡產生和破滅的十分迅速，會產生局部的高溫和高壓，這會使某些反應苛刻的反應條件溫和化，甚至在常溫常壓下進行，大大減少了投資費用。在石油加工行業有著十分廣闊的前景。目前在石油產業中用到的超聲波技術包括：測定石油產品密度，強化原油破乳脫鹽、降低稠油粘度、處理石油污水和超聲波脫硫。 突破Sonocracki

2、ngTM 最近，一項名為SonocrackingTM的超聲石油氧化脫硫技術正受到全球各大石油公司的關注。 美國SulphCo Inc.開發的這種技術將石油燃料與非常少量的氧化劑、表面活性劑和水進行液體混合，形成一種水相-有機相的混合介質。將這種介質連續注人到超聲波室。經超聲波作用后從超聲波室流出來的混合物便可很容易地分層，成為水相和有機相。其中的有機相即為脫過硫的石油燃料。該工藝主要通過反應器內超聲波的空化作用，使油相與水相的劇烈混合，并可在幾ns的超短時問內，使混合物料內的局部溫度達到幾千度并且局部壓力超過1013.2 MPa，這使得混合物料產生過氧化氫。過氧化氫參與硫化

3、物的氧化反應，將其變成硫酸鹽、亞砜和極少量的砜。溶劑再生后可循環使用。亞砜和硫酸鹽可生產硫磺或其他產品。據這項技術的發明人Rudolf Gunnerman，也是SulphCo Inc.的主席兼CEO解釋：這種超聲波技術可使一桶原油的產量提高35%，而且他相信，如果使用性能更先進的機器，甚至將能使石油產量增幅由35%提升至50%。 歷程Rudolf Gunnerman和SulphCo Inc. 今天，眾多石油公司都想與SulphCo Inc.合作，要求獲得其SonocrackingTM技術專利，發明者Rudolf Gunnerman幾乎平起平坐地與一些石油公司的老板們談判，但

4、兩年多前，當他向工程師們提及他的超聲波故事時，換來的卻是嘲笑。 追述SonocrackingTM的開發史，Rudolf Gunnerman從1997年就在加利福尼亞大學建立了一個研究室，并在那里發展了這種工藝技術的基礎理論。 2000年12月，他離開校園，自己創業，在里諾（內華達州）成立了自己的公司SulphCo Inc.。 2004年8月，SulphCo Inc.與ChevronTexaco公司下的ChevronTexaco能源技術公司合作，共同開發提高超聲技術。 2005年5月，SulphCo Inc.為生產 SonocrackingTM 超聲波設備

5、的關鍵部件與德國 Markisches Werk GmbH（簡稱MWH）簽署了一項協議。根據該協議，MWH 將為 SulphCo 的SonocrackingTM 設備生產探頭組件和反應器，同時提供技術設計和開發協助。 2005年7月，SulphCo Inc.與臺灣Jaie Haour集團簽訂制造協議。協議要求JH集團生產Sonocracking單元的框架、管道等，并提供部件來源、技術設計和開發幫助，同時也提供設備安裝支持人員。 2005年8月9月，SulphCo Inc.公司完成其首個日產2000桶的 Sonocracking 設備的建造和測試。該設備的部件已經運至韓國，在

6、韓國的OIL-SC 客戶點安裝。這個日產2000桶的設備由若干主要部件組成，包括不銹鋼中間貯槽和管道、自動閥和測量設備、脫水裝置，以及帶有觸摸屏 PLC邏輯的控制板。該設備還包括重要的 Sonocracking 超聲波部件和電源。該設備由 SulphCo 的工程技術人員設計，很多部件由SulphCo，以及德國和臺灣的第三方供應商共同建造。該設備的設計和建造目的是滿足韓國的許可規范，而該規范使強制性的防爆設計參數的列入成為必要。 如今，SulphCo Inc.已在AMEC上市，公司CEORudolf Gunnerman還計劃到2007年每天煉油60萬桶，2009年達到2200萬桶。用長

7、遠的觀點看，Rudolf Gunnerman將成為世界首富，也許在幾個月內就能實現。 專利超聲氧化脫硫 一項重大技術變革的前后，都可通過其申請的專利來透視出技術發展過程。SonocrackingTM技術也不例外。 從2002年起，SulphCo Inc.就開始申請超聲氧化脫硫技術專利，在技術逐漸成熟后，又申請了相關設備的專利，至今已申請了6項美國發明專利，5項已授權。表1列出了SulphCo Inc.公司與超聲氧化脫硫相關的專利。 表1：SulphCo Inc.公司申請的超聲氧化脫硫相關專利專利號專利名稱申請日專利族US6402939 B1化石燃料的超聲

8、氧化脫硫Oxidative desulfurization of fossil fuels with ultrasound20020611WO 200226916 A1AU 200193043 ANO 200301403 AEP 1335962 A1RU 2235754 C1MX 2003002702 A1US6500219 B1化石燃料超聲氧化脫硫連續工藝及產品Continuous process for oxidative desulfurization of fossil fuels with ultrasound and products thereof20021231WO 20027

9、4884 A1US 20030014911 A1NO 200304161 AEP 1409614 A1AU 2002254291 A1RU 2233862 C1MX 2003008432 A1US6652992 B1防腐蝕超聲擴音器Corrosion resistant ultrasonic horn20031125WO 200462101 A1AU 2003299571 A1NO 200405213 AEP 1573909  A1MX 2004012597 A1US6827844 B2二烷基醚存在下的石油超聲輔助脫硫Ultrasound-assisted desulfurizati

10、on of fossil fuels in the presence of dialkyl ethers20041207US 20040079680 A1WO 200437370 A2AU 2003277274 A1NO 200405202 AEP 1554362 A2MX 2004012588 A1US6897628 B2高能超聲發生器和其在化學反應器中的使用High-power ultrasound generator and use in chemical reactions20050524US 20040227414 A1WO 2004105085 A1US20050205463 A1

11、利用超聲轉換石油殘渣成可用油Conversion of petroleum resid to usable oils with ultrasound20050922WO 200591859 A2 在已申請的6項專利中，有2項是關于超聲氧化脫硫的設備專利，另5項均為技術專利。 （1）設備專利 2項設備專利分別關于防腐蝕超聲擴音器與高能超聲發生器。 在其超聲擴音器中采用了鈦基材料為外殼，銀基材料為核心，外殼壁厚0.51.0cm，該擴音器材料選擇使其能很好的起到防腐蝕的作用。此外，該種擴音器最適宜在20 kHz到200kHz的頻率下使用，超聲波聲能強度可在非常

12、廣的范圍內變化，最佳時能產生50W/cm2100W/cm2的能量。高能超聲發生器除包括超聲擴音器裝置外，還包括超聲波傳感器，其與超聲波擴音器相連，產生機械震蕩，并傳送震動，以產生所說的超聲波音頻。 （2）技術專利 從2002年第一份超聲脫硫專利開始，SulphCo Inc.不斷完善著技術，并擴大應用層面。最初的US6402939，主要介紹其工藝：將含水和過氧化氫的化石燃料去除含砜物質；之后的專利，應用超聲技術去除柴油中的砜，產生無硫柴油；US6827844則介紹了含水和二烷基醚的化石燃料超聲脫硫工藝；最新的一項美國專利US20050205463則對石油殘渣進行脫硫處理，將重油變為輕油，整個油品的沸點也由高沸點轉變為低沸點，殘渣油變為可用石油。 另外，發明人Rudolf Gunnerman在2001年5月22日還申請過一篇美國專利，公開號為US 20030051988，在這篇專利中，最早提出了用超聲的方法對原油進行水相與有機相的分離，此方法可提高原油API值，增加柴油十六烷指數，還可以減少硫或氮的含量。 超聲脫硫由于降低了原本苛刻的操作條件，使其操作更為簡