收藏本站
《中国矿业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于微泡浮选的多流态强化油水分离研究

李小兵  
【摘要】:油田采出水处理是矿场油田开发利用和环境保护面临的重要课题,是油田开采必不可少的生产环节。随着三次采油技术的广泛应用,油田采出污水产出量大,水质复杂且难处理问题突出,现有技术已经无法满足油田正常生产的要求。因此,迫切需要开发与三次采油技术配套的采出水处理技术,开发无药剂添加、不产生含聚油泥、操作简单、能耗低的物理除油工艺及设备。旋流–静态微泡浮选分离是将常规旋流器和常规泡沫柱分离结合起来,集旋流分离、气浮与聚结分离于一体的高效分离方法。旋流–静态微泡浮选柱在煤炭分选、有色金属选矿、铁矿提质降杂、油水分离等领域得到了广泛应用。本论文从基于微泡浮选的旋流分离强化除油、聚结分离强化除油等方面开展研究,对于油水分离用浮选柱的开发和工业应用提供理论指导。主要研究内容包括以下几个方面: 研究了基于微泡浮选的旋流分离强化除油机理。分析了旋流器中油滴的受力情况,描述了浮选柱内置旋流器油水旋流分离过程。研究了起泡剂浓度,给料速度,循环压力,充气速率等操作参数对脱油率的影响规律。建立了旋流分离脱油率的数学模型。采用PIV粒子成像测速仪测试了浮选柱内置旋流器速度场分布。 研究了基于微泡浮选多元聚结强化除油机理。深入分析基于浮选柱内旋流段、管流段和气浮段的流体行为和油滴聚结、破碎过程,提出了旋流–静态微泡浮选柱中旋流聚结(90o碰撞聚结)、管流聚结(0o碰撞聚结)、层流聚结(180o碰撞聚结)机制。考察了充气速率、温度、给料速度、循环压力以及粘度等操作条件对旋流聚结效果的影响规律,充气速率、温度、给料速度以及粘度等操作参数对层流聚结效果的影响规律,充气速率、循环压力、粘度、管段长度、管段直径以及含油浓度等操作参数对管流聚结效果的影响规律。建立了旋流聚结、层流聚结和管流聚结的数学模型。明确了旋流聚结、管流聚结与层流聚结过程能有效处理粒径范围。 利用流体力学软件Fluent对浮选柱内的两相流场进行数值模拟,获得了浮选柱旋流段、管流段和气浮段三部分经过旋流聚结、管流聚结和层流聚结后油相的浓度场分布和油滴粒径分布云图。模拟结果和试验结果相吻合。 研究了基于射流的气含率调控强化除油机理。分析了喷嘴口径、充气速率、起泡剂用量、循环压力四个参数对气含率的影响规律。确定了适合于油水分离的气含率不应低于10%最佳范围。建立了基于操作参数影响预测气含率的数学模型,以及基于BP神经网络和基于GRNN神经网络的气含率预测模型。 通过静态实验,研究了吸附时间、投放煤种、煤粉颗粒粒径、含油污水pH值、含油浓度等因素对原油在煤粉颗粒表面的吸附规律。实验结果表明,随着吸附时间的延长,石油类物质在煤粉颗粒表面吸附量先增加而后趋于平衡;同一粒级下无烟煤对石油类物质的吸附量大于贫(瘦)煤及褐煤,同一煤种下细粒级吸附量大于粗粒级的吸附量;石油类物质在无烟煤表面吸附量随pH值增加缓慢减少,pH值对吸附量的影响不大。石油类物质在+0.046mm粒级煤粉表面吸附符合Freundlich等温吸附规律,在-0.046mm粒径煤粉表面吸附符合Langmuir吸附等温规律。吸附过程符合二级吸附动力学模型,吸附形式为物理吸附与化学吸附共存的吸附过程,物理吸附为主,化学吸附为辅。 认识到聚合物驱采出水处理过程实质是两种生产(采油生产、采出水处理)、两种循环(水循环、聚合物循环)的采出水循环体系,应进行进行适度处理,既要使出水达到回注要求,同时使聚合物最大限度的保留。在此原则下,以旋流–静态微泡浮选柱为主要分离设备,利用煤的天然吸附性,以煤粉作为吸附剂,选择性吸附采油污水中原油,保留聚合物,开发了聚合物驱采油污水浮选柱选择性吸附气浮工艺。结合浮选柱多元聚结作用和充填材料聚结作用,开发浮选柱聚结气浮工艺,配套开发油煤基吸附料资源化回收利用技术。 通过浮选柱聚结气浮–载体选择性吸附气浮工艺集成,在胜利油田孤六联建设了2000m3/d“浮选柱聚结气浮–选择性吸附气浮”工业系统。工业试验结果表明,该技术具有工艺独特、指标先进、无底泥产生等特点。针对含油浓度1000 mg/L~2000mg/L、悬浮物120mg/L左右的进水,处理后出水含油浓度为23.39 mg/L,总脱油率为97.70%。同时,每处理1m3水可减少污泥排放量1.87Kg,污泥量减少,既简化了整体处理工艺,又降低了处理成本。 该论文有图143幅,表15个,参考文献139篇。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X741

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于洸,徐文国,周贵忠,罗运军,谭惠民;新型高分子絮凝剂处理含油废水的研究[J];北京理工大学学报;2003年02期
2 阎来洪,赵东风;粉煤灰吸附处理炼油污水中石油类物质的应用研究[J];干旱环境监测;1998年03期
3 俞建峰,袁惠新;含油污水处理[J];过滤与分离;1999年04期
4 张继武,张强,朱友益,王化军;浮选技术净化含油污水的现状及展望[J];过滤与分离;2002年02期
5 张敏,袁惠新;聚结分离过程的机理、方法及应用[J];过滤与分离;2003年01期
6 曲险峰;倪玲英;刘晓成;祝威;;影响聚结效率因素实验研究[J];过滤与分离;2009年03期
7 褚良银;离心浮选及其研究进展[J];过滤与分离;1994年04期
8 龚宁;新一代含油污水处理设备──动水力旋流器[J];国外油田工程;1994年04期
9 张黎明;何利民;王涛;吕宇玲;何兆洋;;含聚结构件油水分离器性能研究[J];高校化学工程学报;2009年02期
10 邹启贤,陆正禹;油田废水处理综述[J];工业水处理;2001年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王尊策;复合式水力旋流器的结构及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑浩,王全凤;L-M算法在高层结构体系选型中的应用[J];四川建筑科学研究;2003年03期
2 张世海,刘晓燕,欧进萍;高层结构智能选型知识发现及方法比较[J];四川建筑科学研究;2005年05期
3 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
4 潘洁珠;半结构化数据及其数据模型[J];安徽教育学院学报;2003年06期
5 胡龙军;陈一波;陶吉利;;基于神经网络参数自整定PID控制的应用[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年06期
6 赵鹏,倪志伟,贾瑞玉;基于数据挖掘技术的范例库维护[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年02期
7 汪祖柱,程家兴;求解组合优化问题的一种方法—分枝定界法[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年01期
8 梁佩佩,杨丽萍;基于模糊关系数据库的聚类算法研究[J];安徽职业技术学院学报;2004年01期
9 甘信华;石勇;林保国;;基于MATLAB的BP神经网络在大气环境质量评价中的应用[J];安徽化工;2008年05期
10 杨开冕;高湘;黄宇广;张恒涛;;机械加工废冷却液处理工程[J];安徽化工;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴帅;俞军涛;康荣杰;焦宗夏;;CFD方法在直接驱动伺服阀CAD/CAE一体化设计中的应用[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
2 宋贤钧;;Domino/Notes的知识管理与OAS的融合研究[A];OA’2005第九届办公自动化国际学术研讨会论文集[C];2005年
3 段书凯;刘光远;;网络参数对混沌联想记忆特性的影响[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
4 汤广富;马春实;刘欢;付强;;模糊聚类快速实用方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
5 朱红伟;;基于BP神经网络的公路隧道火灾探测研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
6 刘妍;袁永博;张明媛;;基于数据挖掘的工程项目全面风险管理研究[A];第二届结构工程新进展国际论坛论文集[C];2008年
7 由立真;穆志纯;;基于GHSOM网络预测客户欺诈行为[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
8 张启义;张智;梅冬;;遗传神经网络在公路物资运输量预测中的应用[A];中国运筹学会第十届学术交流会论文集[C];2010年
9 陈佳彬;张翔;;全局优化算法研究[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
10 唐运平;邹克华;鲍萍;隋峰;;高效优势菌结合生物膜法处理采油废水的研究[A];恶臭污染测试与控制技术——全国首届恶臭污染测试与控制技术研讨会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王杰;基于人工智能的乒乓球比赛技战术诊断与评估研究[D];上海体育学院;2010年
2 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 丁宝成;煤矿安全预警模型及应用研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
6 孙刚正;羧甲基油酰壳聚糖的制备、性质及其对含油废水絮凝机理的研究[D];中国海洋大学;2010年
7 杨红;污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究[D];华南理工大学;2010年
8 曾剑;基于数据挖掘的钱塘江河口水沙运动规律研究[D];浙江大学;2011年
9 赵卫东;低阶煤水热改性制浆的微观机理及燃烧特性研究[D];浙江大学;2009年
10 展秀丽;石油焦成浆特性及不同添加物对石油焦气化反应活性的影响研究[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
2 许亚坤;构造煤的微观和超微观结构特征研究[D];河南理工大学;2010年
3 谷小虎;义马煤气化反应性研究[D];河南理工大学;2010年
4 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
6 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 靳昌田;煤炭集团物料配送优化研究[D];山东科技大学;2010年
8 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
9 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
10 王顺岩;灰色系统理论在间歇式染色中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金颖,周伟国,阮应君;烟气扩散的CFD数值模拟[J];安全与环境学报;2002年01期
2 刘丽敏,李长江;絮凝剂评定方法研究[J];北京化工学院学报(自然科学版);1993年02期
3 魏志军,张平;旋风分离器气相流场的数值模拟[J];北京理工大学学报;2000年05期
4 刘忠族,孙玉东,吴有生;管道流固耦合振动及声传播的研究现状及展望[J];船舶力学;2001年02期
5 李哲,刘振华,张俊贞;SBR法处理油田采出水[J];城市环境与城市生态;2000年01期
6 邹克华,隋峰,曹明伟,张圆,唐运平;高温优势菌生物膜法处理采油废水[J];城市环境与城市生态;2002年05期
7 徐梦华;莫海鸿;周小文;;梁式渡槽“改进拟三维”流固耦合模型研究[J];长江科学院院报;2009年09期
8 杨旭,赵立志;叶轮气浮机用浮选剂研究[J];重庆环境科学;1997年05期
9 杨基先,马放,张立秋,陆星;利用工程菌处理含油废水的可行性研究[J];东北师大学报(自然科学版);2001年02期
10 汪文兵;龙晋明;郭忠诚;;钛基金属氧化物涂层电极的研究进展[J];电镀与涂饰;2006年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李树君;全旋流分离马铃薯淀粉试验研究及计算机模拟[D];中国农业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李振国;除油型水力旋流分离器内部流场的数值计算[D];大连理工大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邵利;乳胶基质对乳化炸药稳定性的影响[J];煤矿爆破;1994年04期
2 王敏,杨昌柱,闫莉;波纹板聚结油水分离器的研究[J];交通环保;2004年01期
3 刘晓敏,蒋明虎,李枫;旋流配套工艺中的增压与聚结方式[J];大庆石油学院学报;2004年06期
4 邰德荣,G.W.Stevens,H.R.C.Pratt;液液体系界面上的液滴聚结特性[J];化工学报;1991年01期
5 陈雷,祁佩时,王永庆,刘纪锋;三元复合驱采石油废水的处理与回用研究[J];中国给水排水;2001年06期
6 刘晓敏,蒋明虎,李枫,张勇;聚结装置的研制与增压方式的优选试验[J];石油矿场机械;2004年04期
7 张广政;付琛;夏伯儒;;试论油区含聚合物采出液处理技术[J];中国石油和化工标准与质量;2011年02期
8 戚俊清,刘亚莉,许培援,佘庆彦;新型液-液分离设备——斜板沉降器[J];化工机械;1998年06期
9 Bj rn Hafskjold etal.,陈荣,姚煦春;管道和油罐中油水分离的新数学模型[J];国外油田工程;2000年11期
10 李熹,郭益,米力田;新型过滤器结构分析及改进[J];天然气与石油;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘亚莉;吴山东;戚俊清;;聚结材料对油品脱水的影响[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
2 倪玲英;曲险峰;刘晓成;祝威;尹兆娟;;一种新型聚结填料的流动特性模拟[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(下)[C];2009年
3 杨丽君;王齐华;宁莉萍;赵普;;钢背—青铜基自润滑材料的摩擦学性能研究[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年
4 曲险峰;倪玲英;刘晓成;祝威;;含油污水聚结除油实验[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(下)[C];2009年
5 廖建萍;魏伟;张梅君;;铁路含油废水回用绿化对土壤和植物的影响研究(摘要)[A];全国铁路第五届疾病控制学术研讨会论文集[C];2004年
6 王飞宇;刘可禹;P.J.Eadington;;利用含油包裹体丰度识别古油柱和石油运移途径[A];全国包裹体及地质流体学术研讨会论文摘要[C];2002年
7 Simon C GEORGE;Herbert VOLK;Manzur AHMED;;含油流体包裹体:地球化学分析与地质应用(英文)[A];《国际有机裹体研究及其应用》短训班第十四届全国包裹体及地质流体学术研讨会论文集[C];2004年
8 运倩茹;;青东凹陷井两个含油层系的油源分析[A];《国际有机裹体研究及其应用》短训班第十四届全国包裹体及地质流体学术研讨会论文集[C];2004年
9 连贵宾;赵波;苏成祥;钟培林;;催化-强化絮凝净水技术在彩南含油污水处理中的应用[A];’2004全国水处理技术研讨会暨第24届年会论文集[C];2004年
10 叶正;;一、二中水含油废水处理系统的分析、比较[A];2004全国能源与热工学术年会论文集(2)[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 谢文艳;大庆石化降低蜡膏含油年增效近亿元[N];中国石油报;2005年
2 李娜;芝麻上市量少,价格波澜不惊[N];粮油市场报;2009年
3 记者 宋鹏通讯员 姜晶华;新疆油田废水与含油污泥处理取得突破[N];中国石油报;2008年
4 通讯员 杜春娟;成功打出“三最”高含油井[N];大庆日报;2011年
5 李娜;芝麻加工企业难负“重压”[N];粮油市场报;2009年
6 特约记者 解小如;山东高含油微藻“炼”油成本低[N];中国化工报;2011年
7 木子;芝麻:上市数量较少,局部价格略涨[N];粮油市场报;2009年
8 张蒙;国内产区芝麻市场交投谨慎[N];粮油市场报;2008年
9 赵淦;智囊聚结 应对入世[N];经理日报;2002年
10 郭建华;扬子烯烃厂治理含油污水排放系统[N];中国石化报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李小兵;基于微泡浮选的多流态强化油水分离研究[D];中国矿业大学;2011年
2 谷和平;陶瓷膜处理含油乳化废水的技术开发及传递模型研究[D];南京工业大学;2003年
3 熊利平;伊犁含油气盆地综合分析[D];西北大学;2003年
4 刘越;7-ADCA反应结晶过程研究[D];天津大学;2003年
5 王水;7-氨基头孢烷酸反应结晶过程研究[D];天津大学;2005年
6 温军杰;重质油污染高含盐细粒土修复技术研究[D];中国海洋大学;2011年
7 李少华;油菜籽全含油膨化机理与设备研究[D];中国农业机械化科学研究院;2009年
8 汤军;含油气盆地油气地质异常定量预测与评价研究——以山东临清坳陷东部德南洼陷综合研究为例[D];中国地质大学(北京);2003年
9 孙方田;含油超临界CO_2冷却换热理论与实验研究[D];天津大学;2007年
10 张海涛;头孢噻肟钠结晶技术研究[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘晓成;介质流动特性与材料表面性能对聚结油水分离的影响[D];中国石油大学;2010年
2 华广胜;喷气燃料过滤聚结脱水关键技术的研究[D];北京化工大学;2010年
3 韩志峰;微滤法用于中药挥发油含油水体的油水分离研究[D];南京中医药大学;2011年
4 杨铭枢;低渗透油田产出水处理工艺完善技术研究[D];东北石油大学;2010年
5 姜宝山;油田含油污水处理新工艺及配套技术研究[D];大庆石油学院;2003年
6 刘妮妮;高含油废水的微生物连续净化处理[D];北京化工大学;2004年
7 沈洁;无机盐破乳法优化中药挥发油含油水体膜过程的研究[D];南京中医药大学;2011年
8 陈治华;含油气盆地埋藏史与油气成藏关系[D];西北大学;2003年
9 李玉信;“磁化—斜板高效除油沉淀—过滤”新技术在连铸含油污水处理中的应用[D];西安建筑科技大学;2004年
10 毛曼;成藏过程中的含油气饱和度变化特征研究[D];西北大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026