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膜蒸馏处理稠油采出水及其余热利用技术研究

膜蒸馏处理稠油采出水及其余热利用技术研究

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作者：刘淑永北京化工大学

学位级别：硕士

稠油开采时会产生大量采出水。反渗透（RO）等脱盐技术虽已在油田采出水处理上面成功应用,但存在高盐、高化学需氧量RO浓缩液难以处理等问题。膜蒸馏（MD）作为一种新兴脱盐技术,在采出水RO浓缩液处理方面具有极大的应用潜力。本文针对... 详细信息

稠油开采时会产生大量采出水。反渗透（RO）等脱盐技术虽已在油田采出水处理上面成功应用,但存在高盐、高化学需氧量RO浓缩液难以处理等问题。膜蒸馏（MD）作为一种新兴脱盐技术,在采出水RO浓缩液处理方面具有极大的应用潜力。本文针对克拉玛依油田经高温RO处理后的采出水浓缩液,采用直接接触式MD技术进行进一步浓缩处理,现得出主要研究结论如下:（1）通过对比不同厂家的聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯疏水膜处理实际采出水浓缩液,结果表明,迈博瑞聚四氟乙烯疏水膜抗污染性能最好,可以有效处理实际采出水浓缩液。通过模拟浓缩液考察了进水温度、流速、含盐量对膜通量的影响,发现提高进水温度、流速对膜通量的提升有积极作用,而进水含盐量过高会引起浓差极化问题,导致膜通量下降。（2）MD处理实际采出水浓缩液的结果表明,提高进水温度和流速在增加膜通量的同时也会导致膜润湿现象提前发生,最终确定MD运行条件为进水温度60℃,流速0.025 m/s,此时初始膜通量为20.44kg/m2·h,截盐率、总有机碳（TOC）去除率分别在99%、90%以上,可将进水浓缩至15倍以上。（3）清水清洗可有效去除膜表面污染物,且清洗后膜通量恢复率可达90%以上,膜清洗周期为60 min时可有效缓解膜通量下降的问题。确定采出水浓缩液最佳芬顿氧化条件为:酸化pH为4、反应时间为40min、H2O2用量为45 mmol/L、Fe2+用量为20 mmol/L,采出水浓缩液经芬顿氧化后其TOC为97.02 mg/L,TOC去除率为46.10%。芬顿氧化与MD串联组合工艺与MD单独工艺相比,出水TOC、电导率分别降低81.56%、55.52%。（4）通过操作条件对膜组件处热损失影响的研究发现,提高进水温度、流速可降低热损失,但由于实验装置为单级MD且未采取保温措施,导致热损失在39.66%以上。建立了热损失-操作条件关联式,其预测误差可以缩小到10%以内。通过对余热供能分析发现,对于单级MD而言,余热供能占比在2.99%以下。

关键词：膜蒸馏采出水浓缩液膜污染膜污染防控余热利用

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