基於微泡浮選的多流態梯級強化油水分離研究

《基於微泡浮選的多流態梯級強化油水分離研究》是依託中國礦業大學，由劉炯天擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於微泡浮選的多流態梯級強化油水分離研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉炯天
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

旋流-靜態微泡浮選柱在含油污水處理上體現了較大的潛力，它將旋流分離技術與浮選分離技術結合起來，通過層流、旋流、管流的多流態梯級強化浮選分離有效地改善了分離效果，能夠滿足油田生產中含油污水處理的要求。本項目通過基於射流的高紊流條件下氣含率調控機理研究，建立浮選柱油水分離過程氣含率調控模型；通過建立浮選柱內置旋流器背壓條件下旋流場模型，實現對浮選柱內置旋流器內部流場的模擬；通過旋流-靜態微泡浮選柱多流態梯級強化油水分離過程機理研究，建立多流態梯級強化分離過程的物理模型和數學模型，實現對分離過程的模擬和脫油效果預測，可作為旋流-靜態微泡浮選柱運行的判據。本研究從更深層次上揭示基於微泡浮選的多流態流場特性及分離機理，不僅為套用於油水分離的旋流-靜態微泡浮選柱結構最佳化與工業化套用提供理論依據，而且是對我國油田采出液分離技術水平的提高具有重要意義的一項基礎研究工作。

結題摘要

提出多流態梯級強化的油水分離方法。該方法集常規泡沫浮選分離浮選、旋流分離與聚結分離於一體，相對於常規水力旋流器和常規浮選柱處理效率更高。通過多流態梯級強化分離作用，多種分離方式的協同效應強化了分離效果，作用於不同粒級的油滴，彌補了單一分離方法局限，拓寬了可分離油分的粒級範圍。揭示旋流分離強化除油機理。利用都卜勒雷射測速儀和FLUENT軟體，對浮選柱旋流分離單元的單相流速度場進行測試與模擬。分析旋流分離單元速度分布規律，循環壓力增大，速度場分布規律相似，流體流速和旋流強度逐漸增大。分析旋流器中油滴的受力情況，描述了浮選柱內置旋流器油水旋流分離過程。研究了循環壓力、給料速度、充氣速率和起泡劑濃度對脫油率的影響規律。提出通過氣含率調控強化除油機理。考察了循環壓力、充氣速率及起泡劑用量等工況特性對氣泡尺寸分布規律及氣含率的影響。結果表明，充氣速率與起泡劑用量對氣泡尺寸及氣含率影響較大。確定了適合於油水分離的氣含率不應低於10%最佳範圍。建立了基於操作參數的氣含率預測數學模型，以及基於BP神經網路和基於GRNN神經網路的氣含率預測模型。研究多流態梯級強化油水分離規律。通過靜態實驗，研究了煤種、粒級、吸附時間、pH值、含油濃度等因素對石油類物質在煤粉顆粒表面吸附規律。石油類物質在+0.046 mm粒級煤粉表面吸附符合Freundlich等溫吸附規律，在-0.046 mm粒級煤粉表面吸附符合Langmuir吸附等溫規律。吸附過程以物理吸附與化學吸附共存，物理吸附為主。給出了油–氣複合體的旋流動力學方程、旋流段分離速率常數以及油–氣複合體在柱內停留時間模型，建立了旋流分離脫油率、柱分離脫油率以及多流態梯級強化浮選總脫油率數學模型。開發聚合物驅採油污水浮選柱選擇性吸附氣浮工藝，並建立工程示範系統。開發浮選柱聚結氣浮–載體選擇性吸附氣浮集成工藝，配套開發油煤基吸附料資源化回收利用技術。在勝利油田孤六聯建立了2000 m3/d“浮選柱聚結氣浮–選擇性吸附氣浮”工業系統。工業試驗表明，針對含油濃度1000 mg/L~2000 mg/L的進水，處理後出水含油濃度為23.39 mg/L，總脫油率為97.70%，每處理1 m3水可減少污泥排放量1.87 Kg。該技術具有工藝獨特、指標先進、無底泥產生等特點。