引言
超聲波在應用的過程中會產生一連串的力學、熱學、電磁學與化學超聲效應。超聲波的能夠實現機械作用、空化作用、熱效應以及化學效應。當前超聲波在各個領域中的應用都十分廣泛，不論是工業、農業、食品加工業，醫藥行業還是石油加工領域，其已經受到了越來越多的關注與矚目。
1 超聲波作用原理
（1）機械作用。超聲波在傳播的過程中會導致介質質點的變化，出現壓縮與伸張的情況，進而形成了壓力的變化，這一情況就會導致機械效應[1].超聲波在液體傳播過程中，其質點位置與速度都不大，但是其與超聲波振動頻率的評成正比的質點加速度卻很大，甚至在部分時候超過重力加速度的萬余倍。這會對介質產生巨大的機械作用，甚至可能會破壞介質。（2）空化作用。超聲波的空化作用就是指存在于液體中的微氣泡在聲場的影響下發出振動。當聲壓達到一定的樹枝的時候，微氣泡將會在短時間內快速膨脹然后爆破，這種振動、膨脹以及爆破的一系列過程就叫做聲空化。在微氣泡瞬間爆破的時候周圍極小的空間會出現5000K以上和50MPa左右的高壓，在持續極短的時間后，熱點會被冷卻，溫度變化高達109K/s,同時周圍伴隨著強烈的沖擊波，以及時速高達400km/h的射流。這給液體進行物理化學反應提供了極端的物理環境。在聲空化的過程微氣泡爆破的過程中還會出現由于摩擦而出現的電荷，進而爆破的時候放電發光。（3）熱學作用。超聲波在介質中傳播的過程中，介質會吸收超聲波，進而導致自身的維度升高。當超聲波頻率越高的時候，介質吸熱的情況越明顯。在液體介質與固體介質的分界處，會形成局部高溫，甚至電離的情況[2].（4）化學作用。超聲波的化學作用是出現了自由基而形成的，在空化作用產生高溫高壓的情況下，液體分子將會出現分裂進而形成自由基。自由基中含有未配對的電子，十分活躍，非常容易導致各種化學反應，進而變為穩定分子。同時，超聲波形成的高溫與高壓環境也會推動化學反應的進行。
2 超聲波在石油化工中的應用
2.1 阻垢方面
在眾多物理阻垢法中超聲波所發出的能量相對較大，超聲波能夠防止污垢形成，其作用原理是超聲波所產生的微射流能夠強勁的沖刷鍋爐表面的污垢，使之難以附著沉淀，并且可以干擾附著在表面上的污染物，對于部分的污垢還可以起到清洗的作用；超聲波能夠提升過飽和溶液的成核速率，可以使得容易中出現大量的小沉淀顆粒，基恩人消除溶液的過飽和度。相關實驗報道研究稱，對水處理系統進行20kHz的超聲波，結果表明在使用超聲波進行阻垢的過程中能夠起到明顯的防止作用，在每間隔10min開啟3min的時候，可以實現85%以上的阻垢率[3].
2.2 浸取方面
超聲波與物質之間有著特有的相互作用的形式，其能夠破壞固有的相界面的平衡，通過超聲波場強化浸1取，提升傳質的速率，提升動力學過程，進而最終剛打到提高過程收率的目的。
相關實驗報道稱，使用先錳后銀的浸出流程來對高錳銀礦進行處理獲得了良好的效果。當使用頻率為40kHz的超聲波的時候，浸取黃鐵礦作為還原劑分析包裹銀的錳礦物，浸取的時間縮短一倍，換鐵礦用量也大大減少。
2.3 萃取方面
在萃取過程中超聲波空化作用能夠形成強大的沖擊流，以減少消除溶劑與水相之間的阻滯層，進而最大程度的加快傳質速率。超聲波的空化作用能夠產生一系列效應，其中湍動效應能夠使得阻滯層的邊界變薄，增強傳質速率；界面效益能夠擴展傳質的表面積；聚能效應能夠活化分離物的物質分子[4].這一系列的效應都能夠全面實現提升萃取分類過程的傳質效率與成果。
2.4 防蠟與降粘方面
我國原油生產取向高粘化、重質化、常溫流動性不好，使得原油輸送、提煉等工作的受到了一定阻礙。超聲波能夠起到防蠟與降粘的功效，讓原油能夠在較低的環境溫度下運送，進而更加順暢的進行重油加工。
2.5 乳化與破乳方面
超聲波能夠在溫和的外界環境下對原油進行破乳。超聲波與破乳劑能夠實現良好的協同合作，進而減少破乳劑的使用量，并且油水分離效率更高。因此，將超聲波應用在乳化與破乳方面有著良好的發展前景[5].相關實驗報道研究，使用超聲波對油田的乳化原油進行脫水處理，最后發現超聲波能夠將原油的破乳脫水率提到98.9%,并且減少破乳劑35%的用量。與此同時，超聲波還能夠降低破乳脫水的溫度，強化原油的流動性。
2.6 污水處理方面
當前，超聲波被應用在污染治理方面已經獲得飛躍性的進步。例如，超聲波能夠清潔凈化濾網，濃縮污泥、降解有機物。在眾多污染治理方面，超聲波催化氧化難降解有機物成為了社會各界關注的熱點。超聲波能夠有效降低石油污水的含油率，提升處理石油污水的效率，同時也可以作為石油污染處理的輔助手段。相關實驗報道稱，使用超聲波處理石油污水能夠觀察到經過超聲波處理后的石油污水含油率顯著下降。最佳狀態的處理效果除油率可以高達98%.經過超聲波處理后的石油污水中的絕對含油量為40mg/L,在相同條件下自然沉降分離后的石油污水中的含油量為200mg/L,可以明顯看出超聲波去除石油污水的效果十分顯著。
2.7 化學反應方面
超聲波在制備、活化、再生催化劑方面存在著明顯的優勢。應用超聲波技術能夠擴大催化劑的比表面積，讓活性組分更加徹底的分散，以強化催化劑的活性。這一優勢給普通金屬代替貴金屬制備多相催化劑提供了新的路徑。當前，使用超聲波來實現催化劑的再生已經渠道了相當的進展，特別是對于燒結與結焦而引起的失活的催化劑的再生，效果更佳明顯。美國某公司已經利用超聲波使得加氫裂化使用的持久失活的鎳、鉬催化劑實現再生。
結語
當前超聲波技術在石油加工、催化劑制備等方面的應用研究是相對初步的，相信在未來超聲波技術在石油化工行業將會有更大的發展空間。鑒于超聲波技術的獨特優勢，其作用模式中的空化作用是應用研究的熱點。在空化效應的時候微氣泡的形成與破裂都是十分迅速的，會形成局部的高溫與高壓，進而使得降低相關反應條件，顯著減少了經濟投入?？偠灾?，超聲波技術在石油化工領域的應用十分寬廣。
參考文獻
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