超润湿纳米纤维复合膜的制备与性能评价

含油废水的强酸碱腐蚀和高温等特性,这对膜分离材料提出了更高的要求。为解决膜分离材料抗温和抗强化学腐蚀特性,文章基于聚芳醚腈制备对水包油乳液具有高效分离的亲水—水下疏油纳米纤维复合膜,通过红外光谱实验、扫描电镜实验、X射线衍射实验和原子力显微表征手段对纳米纤维复合膜的结构和形貌进行表征和分析;通过接触角、水下油接触角以及TOC考察纳米纤维复合膜的润湿性能以及油水分离效率。研究结果表明,由于纳米纤维复合膜独特的层次结构以及聚多巴胺表面再修饰提供的粗糙结构和优异的亲水—水下疏油性能,其对各种水包油乳液均具有大于99.0%的优异分离效率,且分离通量高达632.7 L/m²·h。同时,基于层次结构的聚多巴胺修饰埃洛石纳米管和氧化石墨烯之间的氢键以及多巴胺聚合的交联作用构筑了高稳定性能的复合膜。此研究在油水高效分离领域有良好的应用前景。     

PDMS动力粘度对PDMS/PVDF复合渗透汽化膜形貌及优先透醇性能影响

通过改变聚二甲基硅氧烷(PDMS)动力黏度，考察了PDMS/聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜的表面及断面形貌及渗透汽化优先透醇性能。结果表明：随着PDMS动力黏度的减小，光滑的复合膜表面变得粗糙，褶皱内出现错杂的纹路，且由于涂膜液流动性增强，渗透至基膜孔中的涂膜液量增大，分离膜厚度减小。相比动力黏度(20 ℃)分别为2000和20000 mPa·s的PDMS制备得到的复合膜(PDMS/PVDF-2000和PDMS/PVDF-20000)，动力黏度(20 ℃)分别为5000和10000mPa·s的PDMS制备得到的PDMS/PVDF复合膜(PDMS/PVDF-5000和PDMS/PVDF-10000)表现出更高的分离因子和更大的渗透通量。随着操作温度的升高，PDMS/PVDF-5000和PDMS/PVDF-10000优先透醇分离因子先增大后减小，当操作温度为53 ℃时分离因子最大，分别达到10.47和10.23；渗透通量则呈现出随温度线性增长的趋势，在操作温度为69 ℃时，渗透通量最高分别达到3600.57和3845.76g/(m²·h)     

壳聚糖-聚乙烯醇/聚丙烯腈复合膜分离乙酸乙酯-乙醇-水的性能

制备了壳聚糖-聚乙烯醇/聚丙烯腈(CS-PVA/PAN)复合膜,用于乙酸乙酯-乙醇-水三组分溶液的分离。考察了CS-PVA/PAN复合膜的溶胀性、CS含量与料液温度对CS-PVA/PAN复合膜渗透汽化性能的影响;用傅里叶变换红外光谱对CS,PVA,CS-PVA均质膜进行了表征。实验结果表明,在料液温度313.15K、CS-PVA/PAN复合膜中w(CS)=50%时,CS-PVA/PAN复合膜能有效地脱除乙酸乙酯(质量分数84.6%)-乙醇(质量分数3.4%)-水(质量分数12.0%)三组分溶液中的水分,渗透通量为183g/(m2.h),分离因子为4 160;且随料液温度的升高,渗透通量增大,分离因子减小,渗透通量和料液温度能较好地符合Arrhenius方程。     

PVA/PS中空纤维复合膜脱除丙烯中微量水分的研究

以亲水性的聚乙烯醇(PVA)为原料,采用涂敷法制备了PVA/聚砜(PS)中空纤维复合膜,考察了气相丙烯中脱除微量水分的蒸汽渗透性能。分析讨论了PVA的浓度、交联剂用量、热处理温度及基膜对膜蒸汽渗透分离性能的影响。结果表明,在一定的制膜条件及渗透工艺条件下,对于含水质量分数为4.292×10-3的气相丙烯,其渗透通量为19.8 g/(m2·h),分离因子为739。     

聚乙烯醇-海藻酸钠共混中空纤维复合膜用于异丙醇脱水

制备了以聚砜(PS)中空纤维超滤膜为底膜的聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)共混复合膜,并用于异丙醇脱水的研究。考察了PVA/SA配比、交联剂种类和浓度以及渗透汽化实验中的操作条件对膜性能的影响。在PVA/SA质量比为4/1、料液温度45℃、料液中异丙醇质量分数为90%时,复合膜的通量和分离因子分别为427g/(m2·h)和1727,并且根据实验数据和Arrhenius经验方程式,计算得出异丙醇渗透活化能为17 42kJ/mol。     

渗透蒸发膜分离的实验研究

以多孔聚醚砜 (PES)超滤膜为支撑层 ,以戊二醛为交联剂制备亲水性聚乙烯醇 (PVA) /PES复合膜 ,分别在6 0、70、80℃下对不同浓度的乙二醇溶液进行渗透蒸发实验 ,并在不同温度下对PVA均质膜做了溶涨平衡实验 ,考察了操作参数对渗透蒸发膜分离性能的影响。结果表明 ,随着温度的升高 ,膜溶涨度增强 ,渗透通量增加 ,但对水的选择性有所降低。随着料液中乙二醇浓度的增大 ,膜溶涨度增强 ,并在某一浓度出现最大值 ,并对水的分离选择因子出现最小值。对于渗透通量 ,随着料液中乙二醇浓度的增大 ,乙二醇的分通量增加 ,水的分通量减小。     

桩古40-多4高温井深部酸化技术研究及应用

为了进一步沟通天然裂缝,获得较好的酸化施工效果,实现胜利桩西油田桩古40-多4高温井的增产目的,对现场选用的酸液体系进行了高温缓蚀性能评价、缓速性能评价以及综合性能评价实验,根据实验评价结果和以往该区块的酸化施工参数,确定了该井本次施工酸液体系配方。结果显示：在170℃下,7.0%缓蚀剂FL-B的动态腐蚀速率为37.82 g/(m²·h),远低于行业要求的小于70.00 g/(m²·h),静态腐蚀速率为7.64 g/(m²·h),低于10.00 g/(m²·h)的行业标准;反应8 min时15%HCl+8%DJ-9的酸岩反应速度为0.101 7 mol/(cm²·s),15%HCl+7.0%RVA-2缓速剂的酸岩反应速度为0.078 8 mol/(cm²·s),15%HCl+8.0%RVA-2缓速剂的酸岩反应速度为0.075 6 mol/(cm²·s),加入7.0%和8.0%RVA-2缓速剂后酸岩反应速度要低于胶凝酸的酸岩反应速度;2...     

α-Al_2O_3中空纤维复合膜的制备及其对甲醇水溶液的分离

采用聚酰胺酸(PA)-N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)或PA-SiO2颗粒-DMAC涂膜液涂敷,通过300℃亚胺化或800℃碳化处理,对α-Al2O3中空纤维膜进行改性。在改性α-Al2O3中空纤维膜上浸涂聚乙烯醇(PVA)溶液并用戊二醛(GA)交联剂进行交联,制备α-Al2O3中空纤维渗透汽化复合膜,并对甲醇水溶液进行渗透汽化膜分离,考察了温度、料液浓度、涂膜液组成对复合膜分离性能的影响。实验结果表明,涂敷PA-DMAC涂膜液并经亚胺化的改性方式最佳,在此基础上浸涂12%(w)PVA溶液和6%(w)GA交联剂制备的复合膜分离性能较好;在温度40℃、压差100 kPa的条件下,对96%(w)甲醇水溶液的分离因子为25.0,渗透通量为15.0 g/(m2·h)。     

中国南海东部稠油油藏双功能驱油剂评价与应用

针对中国南海东部稠油油藏注入压力高、地层能量补充不足、油水流度比大、水驱效率低的问题,在中国南海东部X油田应用了由甜菜碱型表面活性剂和十六烷基类增强剂配制的双功能驱油剂。结果表明：该驱油剂够使亲油疏水界面转变为亲水疏油界面,与目标油藏稠油界面张力低至1.35×10^-4 mN/m,与空白水驱相比,岩心物模试验注入压力降低16.74%～28.42%,采收率提高15.5%以上。中国南海东部X油田A井组矿场试验表明：与措施实施前相比,水井注入压力由6.79 MPa下降至1 MPa,视吸水指数由73.78 m³/(d·MPa)提高至703.22 m³/(d·MPa),井组日增油114 m³/d,阶段增油11 243 m³/d。     

近井地带高速剪切对油田驱油用非均相体系性能的影响

通过设计近井地带高速剪切模拟装置，研究了不同注入强度下非均相体系经近井地带高速剪切后的性能。实验结果表明：随着注入强度由6 m³/(m·d)增加到12 m³/(m·d),高速剪切后的非均相体系溶液表观黏度损失率由12.5%大幅增加至41.2%。在注入强度为12 m³/(m·d)条件下，剪切后的非均相驱油体系黏弹性颗粒明显减少，体系由剪切前的弹性流体变为剪切后黏性流体。岩心渗流和驱油实验表明，经过近井地带高速剪切后，非均相体系渗流阻力系数降低接近90%,提高采收率降低4.2%。     

可控b轴长度的MFI纳米分子筛膜的原位定向构筑及其在正/异丁烷分离上的应用

通过向合成液引入晶化调节剂尿素，分别采用一步恒温晶化和两步变温晶化在氧化铝支撑体上原位制备了定向生长的MFI纳米分子筛膜。采用X射线衍射、冷场扫描电子显微镜表征技术分别对制备的MFI分子筛及其MFI分子筛膜的结构、形貌进行表征。通过调节合成液中尿素配比和两步变温原位水热晶化时间，得到系列高横径比和高纵径比的分子筛晶种，在合成液中尿素添加量(以尿素与硅的物质的量比计)为基准、先120℃晶化6 h、后180℃晶化8 h时，得到的分子筛尺寸最小，b轴最短，仅为60 nm,同样条件下在氧化铝支撑体上制备得到b轴取向生长性高的纳米MFI分子筛膜。延长高温段晶化时间至14 h,得到对正/异丁烷混合液化气(正丁烷质量分数40%,异丁烷质量分数60%)有良好的渗透性能和分离能力的b轴定向生长分子筛膜，在25℃条件下，正丁烷渗透通量为2.2×10^-7 mol/(m²·s·Pa),分离因子为23.9,连续评价100 h后分离效果无明显降低。     

特超稠油油藏蒸汽吞吐筛选标准的探讨

蒸汽吞吐是目前开采稠油油藏最主要的技术,但对原油粘度远大于5×10⁴mPa·s 的特超稠油油藏仍存在着筛选条件不明确的问题。根据目前油价,基于投入与产出平衡原理,研究确定了单井周期极限油汽比、单井极限产油量等经济指标。在此基础上,应用数值模拟技术,对特超稠油油藏吞吐的筛选标准进行了探讨,确定了油藏条件下原油粘度不超过50×10⁴mPa·s,油层有效厚度大于8.5 m,净总厚比大于0.4,含油饱和度大于50%,孔隙度大于20%,渗透率大于500×10^-3μm²,最佳的垂向与水平渗透率比值为0.1~0.5. 该筛选条件的确定对特超稠油油藏蒸汽吞吐开采具有重要的指导意义。     

高度取向ZSM-5分子筛膜的制备及其CO2/H2分离性能

利用Langmuir-Blodgett(LB)技术,在多孔α-Al₂O₃底基表面获得排列致密且高度b-轴取向的纯硅Silicalite-1分子筛晶粒层;其次以有序组装的LB晶粒层作为晶种,以可促进Silicalite-1分子筛晶粒沿b-轴方向生长的溴化六丙双铵(dimer-TPABr)为结构导向剂,采用二次生长法,合成了连续致密的ZSM-5分子筛膜。SEM和XRD表征结果表明,在175 ℃晶化48 h制得的ZSM-5分子筛膜厚度约为2μm,其b-轴晶体优先取向值高达0.862,表明制备的ZSM-5分子筛膜高度b-轴取向。在25 ℃、渗透压力为0.3 MPa下,该取向ZSM-5分子筛膜的CO₂/H₂气体的分离因子达到7.37,对应的CO₂分子渗透通量为5.96×10^-7 mol/(m²•s•Pa),说明制备的ZSM-5分子筛膜具有较好的CO₂/H₂气体分离性能;同时说明利用LB技术可在多孔底基表面制备用于气体分离的取向分子筛膜。     

纤维素非对称中空纤维超滤膜的制备与油水分离应用的研究

以N,N-二甲基乙酰胺为非溶剂添加剂制备了纤维素非对称中空纤维超滤膜,同时考察了外凝胶浴温度以及芯液种类对纤维素非对称中空纤维超滤膜结构和性能的影响,并制备了大尺寸膜组件进行油水分离实验。实验结果表明,非溶剂添加剂的加入提高了纤维素中空纤维超滤膜的渗透通量;且随外凝胶浴温度的升高,膜断面出现更多的指状孔结构,外皮层厚度逐渐减小,渗透通量增大,在外凝胶浴温度为65℃时达到29.3L/(m2.h1);采用二甲基亚砜为芯液,膜内侧皮层消失,外皮层变薄,得到含有大量贯通状孔的更明显的非对称结构;油水分离实验中,在不同油质量浓度的原料液条件下,膜组件对油的截留率均可达到98%以上;并对油质量浓度50mg/L的原料液进行了540h操作考察,渗透液含油量小于1mg/L。     

低温固化阻水透油防砂材料的室内研究

针对浅层低温地层出砂和油井采出液高含水的问题,开展低温固化阻水透油防砂材料室内研究。将石英砂、环氧树脂、相对渗透率调节剂等通过共混工艺制备了一种低温固化阻水透油防砂材料,利用FT-IR、热重、扫描电子显微镜等分析了防砂材料及其人造岩心的固化机理、热稳定性、微观形貌等,通过岩心驱替装置考察了人造岩心的抗压强度和水/油相渗透率。实验结果表明,含有30%相对渗透率调节剂的防砂材料在低温(30～70℃)条件下,固化形成的人造岩心抗压强度达到4.22 MPa以上;同时,相对渗透率调节剂加量为30%的人造岩心的水相渗透率和油相渗透率分别为963×10^-3和5513×10^-3μm²,表现出优异的阻水透油性。所合成的防砂材料在低温(30～70℃)条件下能满足低温浅层井的防砂阻水的要求。     

基于三蝶烯结构聚酰亚胺膜的制备及其H2/轻烃分离性能

针对微孔聚合物膜较低的通量和较差的溶解性，通过2,3,6,7-四甲酸三蝶烯二酐单体与2,2-双三氟甲基联苯胺的缩聚反应，制备了一种具有自具微孔的三蝶烯聚酰亚胺(T-PI)化合物。三蝶烯基团的引入使得T-PI易溶于多种常用的有机溶剂，且热稳定性良好。将T-PI制备成气体分离膜，T-PI膜对H₂和CO₂的渗透系数分别达到了518 barrer和810 barrer,对CO₂/CH₄的理想选择性达到了21.9,接近Robeson气体分离上限(2008年)。将T-PI膜用于H₂和5种轻烃混合气的分离，在0.4 MPa的跨膜压差下，T-PI膜可将H₂体积分数从32.9%提高到73.7%,表明T-PI膜在低压差下实现H₂/轻烃分离的潜力。     

无模板剂ZSM-5沸石膜在乙酸乙酯渗透汽化脱水中的应用

采用二次生长法,以α-Al2O3为载体,制备无模板剂ZSM-5沸石膜,并用异丙醇-水体系表征膜的渗透汽化性能。通过优化膜合成液的SiO2/Al2O3摩尔比、晶种浓度、晶化次数、晶化时间以及F/Si摩尔比,制备得到具有高渗透汽化性能的ZSM-5沸石膜。将此沸石膜用于乙酸乙酯脱水实验,考察了操作温度对其渗透汽化脱水性能的影响。结果表明,采用优化条件制备的超亲水性无模板剂ZSM-5沸石膜,在70℃时,对质量分数90%的异丙醇水溶液的渗透通量和分离因数可分别达0.358 kg/(m2?h)和10338;对97%的乙酸乙酯水溶液进行渗透汽化脱水,渗透通量可达0.287 kg/(m2?h),分离因数可达3790。     

新型两亲丙烯酰胺共聚物的合成及性能研究

以丙烯酰胺(AM),丙烯酸(AA),N,N-二烯丙基油酰胺(DNDA)和1-(2-羟丙基磺基)-2-丙烯酰胺基吡啶内盐(Py SA)为原料,合成了一种具有两亲性的丙烯酰胺共聚物AM/AA/DNDA/Py SA。1 000 mg/L共聚物溶液表观黏度达到424.6 mPa·s;当剪切速率达到1 000 s-1时,2 000 mg/L共聚物溶液的表观黏度为20.6 mPa·s;在170 s~(-1)且120℃时,溶液表观黏度高达32.8 mPa·s,黏度保留率为54.9%;溶液中NaCl的加量为12 000 mg/L时,聚合物表观黏度为27.2 mPa·s;70℃,模拟地层水矿化度19 589 mg/L时,2 000 mg/L的共聚物溶液可提高模拟原油采收率10.40%。     

螺旋增压式串联旋流器分离性能试验研究

基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件Fluent,以螺旋增压式串联旋流器为研究对象,采用Eularian-Eularian方法模拟,分析了不同处理量及分流比条件下旋流器的分离性能,并完成室内及井口分离性能试验设计,开展了旋流器分离性能试验研究。结果表明,处理量在2.4～7.2 m³/h变化时,旋流器的分离效率随着处理量的增大逐渐升高; 处理量大于4.8 m³/h时,分离效率增幅缓慢。分离效率随分流比的增大呈现出先增加后减小的趋势,得出最佳分流比为32%,最佳处理量为4.8 m³/h,试验结果与模拟结果吻合良好。     

用梯度硅藻土膜分离CO_2/N_2混合气

用梯度硅藻土膜管分离CO2 /N2 混合气 ,实验发现硅藻土膜对CO2 分子有亲合吸附作用 ,分离效果好 ,有高的分离因子 ,但渗透通量小。大的膜孔径和高的二氧化碳浓度不利于CO2 分子在硅藻土膜上的亲合吸附 ,分离效果不好 ,分离因子小 ,但有大的渗透通量。孔径沿径向由大到小逐渐梯度变化的膜结构能获得高的气体渗透通量和好的二氧化碳分离效果。合适的CO2 浓度范围为体积分数小于 15 % ,最佳气体渗透通量为 0 19mol/s/m2 。孔径 0 1μm的梯度硅藻土膜管有良好的CO2 分离性能 ,在通量 0 19mol/s/m2 ,原料气中CO2 含量为 10 %时 ,分离因子可达 4 3,CO2 的气体渗透速率为 3 2× 10 5mol/s/m2 /Pa。