功能陶瓷膜处理含聚采油污水技术研究

针对海上聚驱采油污水处理难题,采用抗聚合物污染的功能陶瓷膜材料,设计出了撬块化膜精细处理装备,做了含聚采油污水处理稳定性运行实验,并在渤海绥中36-1平台通过了现场实验验证。结果表明,该膜装备可将含聚采油污水中油的质量浓度从30 mg/L以上降至5 mg/L以下,将悬浮物质量浓度和粒径中值分别降至1 mg/L和1μm以下,聚合物截留率小于5%,有效实现了聚合物的循环使用。该技术的开发对改善海上聚驱采油污水处理水质以及降低成本具有重要意义。

介孔分子筛MCM-41在废水处理中的应用

介孔分子筛MCM-41具有高度有序排列的孔道结构、孔径均匀且尺寸可调、高比表面积、较大的孔体积及吸附容量,孔道表面具有易于修饰的硅羟基,在废水处理中吸附重金属离子、有机污染物等方面具有很大的应用价值。对近几年介孔分子筛MCM-41用于处理废水中污染物的应用情况进行了综述。

采用NaA型分子筛膜反应器合成奥拉西坦的研究

为了解决奥拉西坦合成工艺复杂、产品收率低的技术难题,本文采用NaA型分子筛膜反应器通过蒸汽渗透技术与环合反应耦合制备奥拉西坦,考察了工艺条件对处理效果的影响。结果表明,在NaA分子筛膜渗透侧真空度为0.02~0.05MPa、反应温度为85℃、反应时间为24h的条件下,奥拉西坦的产品收率达到80.5%;在NaA分子筛膜污染后经过再生,渗透通量恢复率达到99.1%。

T型分子筛膜的制备及其对含酸乙腈-水的分离性能

石化医药行业会产生大量乙腈废液,通过无机分子筛膜分离技术进行回收可以创造可观的经济价值。然而,乙腈废液水含量较高,并且具有一定的酸性,目前应用比较广泛的NaA型分子筛膜不能在该体系下长期使用。使用自制的平均粒径为600 nm的T型分子筛作为晶种,采用真空涂敷法将晶种负载在α-Al2O3载体管表面,在150℃下水热晶化16 h制备出T型分子筛膜,并对其做膜性能评价实验。结果表明,自制的T型分子筛膜在进料流量为3.5 L/h、温度为100℃条件下对含有1%(质量分数)乙酸和10%水(质量分数)的乙腈混合溶液进行膜分离脱水实验,渗透通量为2.51 kg/(m2·h);在120 h长时间运行过程中,分离系数保持在2 250以上,T型分子筛膜性能基本保持不变。

T型分子筛膜脱盐性能的研究

采用二次生长法制备出T型分子筛膜,并应用该膜在进料流量为3 L/h,操作温度为90℃,氯化钠质量分数为3.5%的条件下,进行了196 h的长周期脱盐实验。实验过程中,膜渗透通量保持在4.9 kg/(m2·h)以上,离子截留率保持在99%以上;实验结束后对膜表面进行SEM表征,发现膜表面晶型基本完好,无明显缺陷。结果表明,制备的T型分子筛膜具有良好的脱盐性能以及水热稳定性。

含氟体系合成分子筛膜的研究进展

分子筛膜不但具有分子筛单体独特均一的孔道结构及可调变等性质,并且具有机械强度大、热稳定性高、耐化学药剂能力强等特点,在气体分离、催化反应及溶剂提纯领域具有很好的应用前景,成为近年来研究的热点之一。在合成分子筛膜的过程中,氟离子可以代替氢氧根离子作为矿化剂,在近中性体系下合成出分子筛膜;并且,氟离子在某些合成反应中可以起到结构导向剂的作用,代替价格昂贵的有机模板剂;对于特定类型的分子筛膜,在含氟体系下合成具有更优异的性能。总结了含氟体系下合成的不同类型的分子筛膜的研究现状和最新进展,在此基础上对氟离子在分子筛膜的合成中的作用机理进行了探讨。

酸化碳纳米管/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能研究

以4,4’-(六氟异丙基)二酞酸酐(6FDA)和2,6-二氨基甲苯(2,6-DAT)为原料,合成6FDA-2,6DAT型聚酰亚胺,通过引入酸化碳纳米管(MWCNTs-COOH)填料,利用热致相分离法制备了酸化碳纳米管/聚酰亚胺(MWCNTs-COOH/PI)型混合基质膜(MMMs)。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及气体渗透仪对混合基质膜的结构和性能进行了表征和分析,并考察了不同掺杂量的酸化碳纳米管对混合基质膜的二氧化碳分离性能影响。结果表明,MWCNTs-COOH的一维光滑孔道结构与聚合物间形成的非贯穿孔状缺陷可以为气体的传输提供了高速通道,显著增强了气体的渗透性;其次,填料的表面官能团可以增强对CO_(2)的吸附选择性,从而提高了混合基质膜的CO_(2)分离性能。相比于纯聚酰亚胺膜,MWCNTs-COOH掺杂量为2.0wt%的混合基质膜的二氧化碳渗透系数88.28 Barrer、二氧化碳/甲烷选择性为52.45、二氧化碳/氮气选择性为28.64,分别提高了128.08%、43.65%和35.58%。

改性石墨烯材料掺杂聚酰亚胺制备混合基质膜分离CO_(2)/N_(2)

海洋石油生产平台日常产生大量CO_(2)温室气体,对其进行分离捕集并回注地层,可有效改善原油流动性,提高原油产收率,产生可观的经济效益及环保社会效益.聚酰亚胺(PI)是目前最具有应用价值的气体分离膜材料,因受Robeson上限的限制,很难同时满足高渗透系数和高选择性的要求.使用氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)对聚酰亚胺进行掺杂制备混合基质膜,进行了CO_(2)/N_(2)气体分离的实验研究.结果表明,制备的氧化石墨烯掺杂的聚酰亚胺混合基质膜(PI-GO)和还原氧化石墨烯掺杂的聚酰亚胺混合基质膜(PI-rGO)相比于纯聚酰亚胺膜,分离性能明显提升;对比混合气干湿态气体渗透性能,混合气湿态时PI-rGO膜的渗透系数和分离因子分别上升了13.52%和24.34%.

功能陶瓷膜在低渗油田精细注水中应用示范

为满足低渗油田回注水的水质要求,采用自行设计并建造的功能陶瓷膜含油污水处理装置对油田回注水进行处理,试验研究了进水中悬浮物浓度、悬浮物粒径中值及含油量对功能陶瓷膜处理装置运行效果的影响,当进水中悬浮物质量浓度低于120 mg/L、悬浮物粒径中值小于5μm以及油质量浓度小于80 mg/L时,功能陶瓷膜装置的出水水质达到SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》中低渗油田回注水水质“5.1.1”标准,并且装置已连续运行超过6个月,出水水质保持稳定。

陶瓷基功能膜处理海上油田采出水的影响因素研究

为了解决海上油田采出水难以处理的技术难题,采用陶瓷基功能膜对该废水进行分离处理。通过小试和中试试验,考察了膜处理的影响因素以及实际工况下膜系统的处理效果及稳定性。结果表明,在跨膜压差为0.04 MPa,膜面流速为4.2 m/s,水温为50℃的条件下,稳定膜通量在254 L/(m^2·h)以上,产水中油的质量浓度为2.32 mg/L,悬浮物质量浓度为0.821 mg/L,粒径中值小于1μm;在水质波动较大的情况下,陶瓷基功能膜可以长期稳定运行,最长运行周期达到182 h,产水量及产水水质保持稳定;经化学药剂清洗后,膜性能几乎完全恢复。

碱处理高岭土制备动态膜处理含聚污水研究

针对高岭土颗粒在载体表面形成的动态膜处理含聚污水抗污染能力较差、膜处理周期较短的问题,对高岭土颗粒进行碱处理,在多孔陶瓷载体上制备碱处理动态膜,并用于处理含聚污水研究。结果表明,碱处理使高岭土颗粒表面ζ电位降低,进而提高了所制备动态膜的抗污染性能。在水温为60℃、跨膜压差0.14 kPa、膜面流速1.0 m/s的优化条件下,膜通量可以稳定在317 L/(m^2·h)以上,处理后的产水油、悬浮物的质量浓度分别为12.5、4.26 mg/L,悬浮物中位粒径小于3μm。

高性能NaA沸石膜的放大制备及表征

采用二次生长水热合成法,在廉价的大孔α-Al2O3载体上(长度为800 mm,外径为12 mm,平均孔尺寸为2~5μm)成功制备高分离性能NaA沸石膜。通过XRD和SEM等表征方法对制备的NaA沸石膜的分子筛晶体与表面形貌进行表征,并对其渗透汽化性能进行测试,在操作温度为75℃、真空度为500~700 Pa的条件下,对乙醇含量为90%(wt)的乙醇/水体系进行分离,渗透通量大于2.0 kg·m-2·h-1且分离系数在8 000以上。表征和测试结果表明,制备的NaA沸石膜表面晶体结晶度高、连续致密且重复性高。

海上稠油热采平台海水淡化锅炉补给水处理系统防腐设计

根据海洋环境中不锈钢的腐蚀类型及机理,对常用不锈钢材料的合金元素组成及其对耐蚀性能的影响、不锈钢耐腐蚀性能评价、常用防腐衬里类型进行分析介绍。阐述了海上稠油热采平台海水淡化锅炉补给水处理系统防腐设计要点和腐蚀防护措施,对海水淡化锅炉补给水处理系统的设备、阀门和仪表、管道及外防腐设计等进行了具体说明。

陶瓷超滤膜用于氧化石墨烯酸液清洗研究

以陶瓷基功能超滤膜为核心材料,设计并建造了氧化石墨烯酸液清洗装置,研究了该装置对氧化石墨烯的水洗效果,对陶瓷基功能超滤膜技术参数进行优化,并进行稳定运行试验。

抗污染陶瓷膜改性及其在处理含油污水中的应用

陶瓷膜是处理含油污水最有前景的方法之一。膜污染是处理过程中不可避免的现象,导致能耗增加和寿命降低,因此提高陶瓷膜在含油污水处理中的抗污染性非常重要。首先总结了陶瓷膜的各种改性方法,对比了改性陶瓷膜的性能。除了传统的溶胶-凝胶法和浸涂法外,原子层沉积法在控制层厚度和调整孔径方面也有望用于陶瓷膜改性。增强表面亲水性和表面电荷是提高陶瓷膜处理含油污水性能的两种最常用策略。纳米金属氧化物,如TiO_(2)、ZrO_(2)和Fe_(2)O_(3)以及氧化石墨烯被认为是陶瓷膜改性的潜在候选物,用于提高通量和降低污染。被动抗污陶瓷膜,例如光催化和带电陶瓷膜,在污垢控制、油截留和通量增强方面展现出潜力。最后对陶瓷膜的市场规模和发展趋势进行了展望,指出必须加速高端抗污染陶瓷膜的研发,以满足更复杂的含油污水处理,例如油田含聚污水、压裂返排液等。

乙酸乙酯废液脱水再生工艺设计及应用

乙酸乙酯废液脱水回用能有效降低生产成本,提升企业效益,减少环境污染。通过对吸附、萃取、精馏和蒸汽渗透脱水技术的比选分析,指出蒸汽渗透脱水技术具有工艺简单、占地小、能耗低、投资低、操作简单等优势,适用于与水形成共沸物的乙酸乙酯废液深度脱水再生。通过设计计算与选型,开发出乙酸乙酯蒸汽渗透脱水再生工艺及撬装设备,建立了示范工程,系统运行稳定,相比于传统萃取精馏,节约能耗45%以上,产品水质量分数低于0.5%,满足乙酸乙酯回用指标要求。

膜法去除海上气田乙二醇富液中二价阳离子的研究

为了解决海上气田乙二醇富液中Ca^(2+)、Mg^(2+)难以去除的技术难题,本文采用陶瓷无机超滤膜对高含盐的乙二醇富液进行分离处理,考察了工艺条件对处理效果的影响。结果表明,在跨膜压差为0.06MPa,膜面流速为5.6m·s^(-1),温度为80℃,连续运行120h的条件下,膜通量稳定在200L·(m^(2)·h)^(-1)以上,处理后的富乙二醇悬浮物固含量小于0.829mg·L^(-1),粒径中值小于1μm,膜过滤液Ca^(2+)、Mg^(2+)含量小于0.19mmol·L^(-1),二价盐脱除率大于99.8%;通过化学药剂清洗,膜性能几乎完全恢复。

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜的制备及其纳滤分离性能的研究

本文以均苯四甲基酸酐(PMDA)、4,4-二氨基二苯醚(ODA)作为原料,在合成过程中加入氧化石墨烯进行掺杂,制备出氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜,并考察了其纳滤分离性能。结果表明,在1.6MPa,膜面流速为0.25m·s^(-1),操作温度20℃的条件下,膜通量为46.9L·(m^(2)·h)^(-1),Ca^(2+)、Mg^(2+)截留率分别为91.21%和77.78%;对比相同条件下的纯聚酰亚胺纳滤膜,膜通量提升33.47%,Ca^(2+)、Mg^(2+)截留率分别提升了13.28%和18.98%。因为氧化石墨烯具有很高的比表面积,并且在表面具有大量的亲水基团等特殊结构,所以通过掺杂可以明显提高聚酰亚胺纳滤膜的分离性能。

海上稠油热采锅炉给水系统装备开发及应用

针对陆地海水淡化装备不能满足空间、承载受限的海上平台使用的情况,通过抗污染精简工艺开发、小型轻量化撬装设计和低能耗设计,形成海上稠油热采锅炉给水膜处理系统装备技术,在渤海L油田建立海上首套30 m^(3)/h规模化热采示范工程,装备占地面积减小37.9%,质量减轻29.9%,吨水能耗降低32.2%,制备的高纯水氢电导率<0.1μS/cm、硬度≈0、氧含量<7μg/L,满足GB/T 12145标准中>18.3 MPa锅炉进水指标要求。

基于遗传算法的醇烃分离器聚结板结构优化

海上乙二醇再生脱盐装置中的醇烃分离器尺寸较大且分离效率较低,导致分离器筒体增大且投资增加。该文通过对乙二醇富液与凝析油的聚结分离段进行优化设计来提升聚结分离效率并减小装置尺寸。采用Fluent软件分析研究了不同流速条件下波纹聚结板板间距、波长、振幅、倾角对其分离效率的影响,运用响应曲面法中的Box-Behnken Design(BBD)实验方法设计试验方案并建立聚结板分离效率与各影响参数间的响应模型。结果表明聚结板的出口油相浓度随聚结板板间距增大而增大;分离效率随着波长和振幅的增大而增大,随倾角的增大呈现先增大后减小。基于此,该文采用遗传算法优化聚结分离段来提升单位体积的分离效率,使得聚结段体积减少了19.06%,同时有效减小了醇烃分离器的尺寸。