基于聚焦光束反射测量技术的煤泥水选择性絮凝沉降表征研究

为考察煤泥水絮凝沉降过程中絮凝剂对不同矿物的选择性,采用分子量为1800万的阴离子聚丙烯酰胺分别对石英、高岭石和煤进行沉降试验,通过聚焦光束反射测量仪(FBRM)在线表征聚丙烯酰胺用量对三种矿物的絮凝效果,研究了聚丙烯酰胺对石英、高岭石和煤沉絮凝降效果的影响。结果表明:阴离子聚丙烯酰胺可以强化煤和高岭石的沉降,而对石英沉降几乎没有效果。聚丙烯酰胺对石英的粒度分布没有影响;然而煤和高岭石的絮团粒径变化明显,添加聚丙烯酰胺后,煤和高岭石的平均弦长分别从6μm和16μm增加至8μm和87μm。因此,阴离子聚丙烯酰胺在煤泥水絮凝沉降过程中主要对煤和高岭石作用,对石英没有作用。

基于聚焦光束反射测量技术监测稠油乳状液破乳过程

为获得乳状液液滴大小与分布对稠油乳状液表观黏度和稳定性的影响规律,利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)考察了温度和剪切速率对辽河油田欢喜岭稠油乳状液液滴平均粒径(简称粒径)大小的影响,动态监测了油包水(W/O)乳状液在加入碱性降黏剂后的破乳行为。结果表明,聚焦光束反射测量技术可以对W/O型乳状液的破乳行为进行良好的动态监测,并可实现对碱性降黏剂最佳使用量的评估。随着温度的升高,油水乳状液液滴粒径增大,乳状液黏度减小;温度低于55℃时,随着剪切速率的增加,乳状液液滴粒径减小,乳状液黏度逐渐变小;当温度高于55℃时,剪切速率对乳状液液滴粒径和黏度的影响较小。在W/O型乳状液中加入Na_2CO_3溶液后,乳状液发生破乳反相,体系黏度降低,小尺寸O/W型乳状液液滴数量增多,粒径减小,液滴分布更加均匀;Na_2CO_3质量分数为0.2%时,乳状液黏度降到最低,乳状液液滴粒径和油水界面张力最小。

油水两相管流测量方法应用进展

随着科学技术的发展,大量基于电学及光学基础的测量设备逐渐被学者们用于定量描述油水两相流动规律的研究中。通过简述国内外关于油水两相管流实验中所采用的测量方法及测量原理,总结电导探针、聚焦光束反射测量仪、光学测量设备及伽玛相分率仪在油水两相管流动中的应用进展,并在其基础上分析了各种测量方法的局限性。根据管流油水流动研究现状,提出油水两相管流研究应从两相流场信息测量及油水界面捕捉入手,通过实验确定影响油水两相相间作用的决定性因素,建立新的流型转化机理,明确局部及完全分散对有效黏度变化的影响趋势,并结合现有两相流动规律,改进及完善了现有压降计算模型。

影响水包油型稠油乳状液稳定性的因素分析

根据国内外近年来对稠油乳状液稳定性的研究,综述了水包油型稠油乳状液稳定性的影响因素。介绍了水包油型稠油乳状液的形成以及油水界面膜性质,油水界面膜的强度在很大程度上决定了水包油型乳状液的稳定性。其次综合分析了稠油乳状液的动态稳定性与静态稳定性,含水率、乳状液粒径分布、乳化温度、界面张力、矿化度以及化学添加剂都对水包油型稠油乳状液的稳定性存在一定的影响。最后简介了基于聚焦光束反射测量仪的乳状液粒径分布测量,为研究稠油乳状液的动态稳定性提供一定的参考价值。

液滴分布对稠油乳状液黏度影响的实验研究

采用聚焦光束反射测量仪对辽河油田稠油乳状液微粒进行"动态"监测,考察了含水率、搅拌转速和温度对稠油乳状液液滴粒径大小影响,定性分析了微观液滴分布对乳状液粘度的影响机理。结果表明,随着含水率的增大,乳状液体系中粒径显著增大,小液滴数量增大,体系黏度增大,当乳状液发生转相后,黏度大幅度降低,微观表现为小液滴数量增大,乳状液液滴平均直径增大;随着搅拌转速的增大,乳状液体系中粒径显著减小,小液滴数量增大,使得分散相更均匀的分散在连续相中,稠油乳状液黏度呈现下降的趋势;随着温度的升高,乳状液体系中粒径显著增大,小液滴数量增大,稠油乳状液液滴直径的增大,增大了体系液滴直径分布,导致乳状液体系黏度的降低。

FBRM测定淀粉颗粒粒径大小的研究初探

用聚焦光束反射测量仪(FBRM)测定淀粉颗粒粒径大小分布,可以实现在线监测淀粉在化学或物理处理过程中的粒径变化,对淀粉领域的深入研究和淀粉工业化生产具有重要的意义。考察了淀粉乳浓度、淀粉乳中的搅拌速率和淀粉乳中介质等因素对FBRM测定淀粉颗粒粒径大小分布的影响。不同来源淀粉颗粒其FBRM粒径分布曲线趋势不同,随着淀粉颗粒的形貌和大小变化而变化。

基于在线粒径分析技术的微胶囊成囊过程分析

通过原位聚合法,以不同相对分子质量的苯乙烯马来酸酐共聚物水溶液(SMAH)为分散剂,石蜡为芯材,三聚氰胺甲醛(MF)树脂为壳材制备了石蜡微胶囊。利用聚焦光束反射测量仪在线检测了体系的粒径分布及不同粒径范围的粒子数,微胶囊样品形貌采用扫描电镜表征。通过研究认为,微胶囊在成囊过程中,三聚氰胺甲醛树脂预聚体先在溶液中形成小粒子,小粒子被石蜡表面的分散剂吸附并沉积于石蜡液滴表面,缩聚形成壳层。SMAH分散剂的相对分子质量越大,其分散能力越强,得到的微胶囊平均粒径越小,粒径分布较窄。

填料在助留剂作用下的絮聚行为研究

利用激光衍射粒度仪(LS)、聚焦光束反射测量仪(FBRM)和光学显微镜考察了造纸常用填料(碳酸钙和滑石粉)在助留剂(CPAM)作用下的絮聚行为。结果表明:激光衍射粒度仪能较为客观地反映填料的真实粒径大小,聚焦光束反射测量仪则能对填料在助留剂作用下的絮聚过程进行实时监测。填料的性质不同,絮聚行为差异较大。利用两种粒度分析仪得出的平均粒径与平均弦长之间存在一定的线性关系,但由于絮体结构的差异,两者之间的关系并不统一。碳酸钙粒子形成的絮体结构较为疏松,滑石粉粒子形成的絮体尺寸相对较大且结构较为密实。

煤与高岭石表面性质对凝聚过程的影响机制

煤泥水中含大量高岭石等黏土矿物,为其絮凝沉降带来较大的困难。为明确矿物性质对凝聚过程的影响机制,在应用扩展的DLVO理论计算煤和高岭石颗粒间作用力的基础上,采用聚焦光束反射测量仪监测了CaCl2用量为4.50 mmol/L时20 g/L的煤和高岭石的悬浮液在60,100和150 r/min的搅拌转速下的凝聚过程。结果表明,颗粒间的静电作用力在颗粒表面间距2~200 nm范围内起主导作用,高岭石的电负性较大,在凝聚过程中更难发生靠近和碰撞;较高的转速可为颗粒提供较大的动量,有利于提高碰撞频率,缩短完成凝聚所需时间,实验条件下,煤和高岭石的凝聚时间分别由74和123 s缩短至47和89 s。疏水性作用力在颗粒表面间距小于2 nm的范围内起主导作用,决定了颗粒的黏附效率;煤因强疏水性,在碰撞后更易黏附,且能抵抗更高的流体剪切作用,可由19.32μm凝聚形成100μm的大凝聚体,而高岭石则因其亲水性难以得到较大粒度的凝聚体,均小于30μm。

电解质对桦木黑液体系中木素溶解性能的影响

采用聚焦光束反射测定仪、膜分离与紫外分光光度计相结合的方法,研究了黑液体系中电解质对桦木硫酸盐木素溶解性能的影响。实验结果表明:Ca2+、Mg2+、Mn2+和Al3+对黑液中的木素溶解性能均有影响,4种离子都有明显的临界聚沉浓度,Ca2+和Al3+的临界聚沉浓度较大,分别为0.0375 mol·L-1和0.0309 mol·L-1,Mg2+和Mn2+的临界聚沉浓度较小,分别为0.00625 mol·L-1和0.00399 mol·L-1;黑液中金属离子的浓度达到临界浓度之前,颗粒数增加不大,但黑液的吸光度减少百分比会随着黑液中金属离子浓度的增加而略有增大,当黑液中的金属离子浓度超过临界浓度时,黑液的吸光度减少百分比和颗粒数量都急剧增加;NaCl对有效碱为7.94 g·L-1(以NaOH计)的黑液中木素的溶解性几乎没有影响,几种酸根离子(SO42-、NO3-、SiO32-、CO32-)对黑液中木素溶解性能影响较小。

管式紧凑型高压电场破乳器的性能试验

为了探究油包水型乳化液在电场破乳过程中分散相水颗粒粒径的实际分布情况,并依据粒径变化规律得出最优电场参数,基于自主设计研制的管式紧凑型多流道高压电场破乳器,使用G600型聚焦光束反射测量仪和高频/高压脉冲交流电源,搭建了一套高压电场破乳动态测试评价系统。在验证评价系统有效性的基础上,系统开展了电场强度、频率、占空比及含水率对管式紧凑型高压电场破乳器破乳性能影响的测试评价研究。结果表明:对于所配制30%含水率的白油乳化液,破乳最优电场参数组合为场强1.2 kV/cm、频率1500 Hz、占空比45%。相继变更白油乳化液的含水率为20%和40%,得到最优电场强度分别为1.65 kV/cm、1.05 kV/cm,最优频率分别为2000 Hz、1500 Hz,表明随着乳化液含水率增加,破乳所需最优电场强度逐渐降低,最优频率也呈减小趋势。自主研发的高压电场破乳测试评价系统和评价方法,能够准确有效地表征乳化液中分散相粒径分布的变化规律。