反滲透膜國內外現狀
① 反滲透的應用現狀
在各種膜分離技術中,反滲透技術是近年來國內應用最成功、發展最快、普及最廣的一種。估計自1995年以來,反滲透膜的使用量每年平均遞增20%;據保守的統計,1999年工業反滲透膜元件的市場供應量為8英寸膜6000支,4英寸膜26000支。2000年和2001年的市場更為強勁,膜用量一年比一年有較大幅度的提高。據估算,反滲透技術的應用已創造水處理行業全年10億人民幣以上的產值。
國內反滲透膜工業應用的最大領域仍為大型鍋爐補給水、各種工業純水,飲用水的市場規模次之,電子、半導體、制葯、醫療、食品、飲料、酒類、化工、環保等行業的應用也形成了一定規模。
反滲透膜最新進展
超低壓膜 由於節省電耗和降低相關機械部件的壓力等級引起材料費下降等優點,自1999年以來超低壓膜的應用比重日益增大,這在以使用4英寸膜為主的小型裝置中應用最為突出,大型裝置中應用超低壓膜也呈上升趨勢,目前使用超低壓膜的最大裝置的產水量為650噸/小時。
低污染膜 膜污染是反滲透應用中的最大危害。現在已有幾種抗污染性能強、使用壽命長、清洗頻度低且易清洗的低污染膜問世。
負電荷,現已有膜廠家開發出表面帶正電荷的低壓復合膜,這種膜主要應用於制備高電阻率的高純水系統中。日本日東電工公司生產的正電荷膜ES10C已在半導體行業的三級反滲透系統中實現10-15兆歐電阻率的高純水;韓國現代電子公司的3個生產廠的合計最終產水800噸/小時的三級反滲透系統的產水電阻率為8-9兆歐;上海某半導體廠的170噸/小時的三級反滲透系統也達到上述指標。另外,在國內幾個制葯廠的5-20噸/小時規模的兩級反滲透系統中也實現了反滲透產水電阻率為1.7-3兆歐。
耐高溫、食品級、衛生級反滲透膜 普通水處理用反滲透膜的使用溫度均為0-45攝氏度,但在需要耐90攝氏度高溫殺菌的特殊場合,可使用耐高溫、耐化學葯品的反滲透膜。此外,各種有特殊膜元件結構的食品級或衛生級的反滲透膜也開始在國內應用。
② 反滲透膜在國外如何
最近用了深圳洰瀓膜科技生產的反滲透膜質量非常好,和美國陶氏的質量不相上下,且價格超低
③ 國內外研究現狀及動態
從全球來看,在中低緯度的岩溶區,如:東亞和地中海地區,尤其是我國的西南岩溶石山地區,堅硬緻密的碳酸鹽岩層極少或無冰川沉積覆蓋,成土緩慢,土壤缺乏,而岩溶雙層結構空間發育,新生代地殼上升強烈,水源漏失嚴重,加上干濕分明的季風氣候,導致生態環境脆弱,普遍乾旱缺水,石漠化嚴重[18]。在俄羅斯西伯利亞平原的岩溶區,廣泛覆蓋於碳酸鹽岩層之上的冰川及河流沖積層,有利於土壤的形成,而下伏碳酸鹽岩中的岩溶空隙有利於排除沼澤地區過多的積水,偏鹼性的碳酸鹽岩也有利於中和酸性環境。因此,高緯度的岩溶區都成了主要的農業基地。而在東南亞、美國東南部和中美洲廣泛分布的第三系碳酸鹽岩層,具有高達16%~44%的孔隙度,含水量很高,乾旱缺水和石漠化較弱[19]。所以,受生態地質環境條件影響和供水需求的帶動,歐洲國家和我國都比較重視對岩溶及岩溶水勘查開發技術的研究。而且,我國岩溶不但分布面積廣,並且由於一系列地域優勢條件所決定,許多岩溶類型在全球有範例性,客觀上使得我國的岩溶研究能夠依託地域優勢,為全球岩溶學科發展作出更大的貢獻[20]。聯合國教科文組織國際地質對比計劃(IGCP)中有關岩溶的3個項目:IGCP299-地質、氣候、水文與岩溶形成(1990~1994);IGCP379-岩溶作用與碳循環(1995~1999);IGCP448-全球岩溶生態系統對比(2000~2004),均由我國提出並組織領導,一直由我國科學家袁道先院士擔任項目工作組主席。2004年2月,聯合國教科文組織IGCP執行局第32屆理事會還通過了世界岩溶研究中心(IRCK)設在中國的提案,充分體現了我國岩溶研究水平在國際學術界的權威地位。
在岩溶水的勘查研究程度方面,目前發達國家對岩溶區都作了系統的水文地質調查,工作的內容和程序與國內基本相似。但對每個岩溶泉或暗河流域投入的勘探、試驗工作和所達到的控製程度普遍高於國內。他們對於每一個可能的落水洞與泉、暗河出口或鑽孔之間都作了示蹤試驗,對各個岩溶水徑流通道間的聯系和展布方向、流速、流域邊界掌握很確切。對主要的岩溶暗河、大泉、供水水源地都建立了長期自動監測系統和預報及管理模型,實現了定量化的預測預報。而且近些年來,國外地下水模擬軟體不論是在數量還是質量上都有了巨大的發展和提高,前後處理的可視化功能日益強大[21],公益性、基礎性的地下水資料庫建設也很完善和普及[22]。
在地下水勘查技術研究與應用方面,地球物理探測技術是主要的技術手段,在半個多世紀的發展歷程中,大致經歷了三個主要階段。20世紀50~60年代地球物理方法就已被應用於地下水勘查領域,方法以直流電測深、激發極化法、電測井為主,勘探的目標主要為第四系鬆散岩類孔隙水,方法成熟簡單,目前許多地質勘查單位仍以其為主要勘探手段。70~80年代期間,找水工作開始面向勘查難度較大的基岩裂隙水、岩溶水,相應的物探技術方法也有了新的發展,如音頻大地電場法、甚低頻法、放射性法、綜合測井等方法的應用,取得了明顯的效果,並形成有特色的系列找水技術。從90年代至今,由於地下水勘查的內容和范圍不斷擴大,研究的問題更加深入,更具有針對性,所採用的技術方法通常都以綜合物探手段為主,包括常規手段以及先進的電磁法、高解析度地震技術等。
目前,國外地下水地球物理探測技術發展迅速,電法已經從直流電阻率法發展到儀器輕便、解析度高的電磁法,包括頻率測深、音頻大地電磁測深、瞬變電磁測深、可控源大地電磁測深等高靈敏度方法。美國、俄羅斯、澳大利亞、加拿大等國地球物理技術研究實力和儀器開發能力基礎雄厚,工藝先進,先後研製了多系列的電磁法儀器,如美國Zong公司研製開發的GDP電磁法勘查系列,加拿大Geonics公司研製開發的EM瞬變電磁系列,加拿大Phoenix公司研製開發的V5、V6電磁法勘查系列,澳大利亞Geoinstru Ments公司研製開發的Sirotem電磁勘查系列以及俄羅斯研製的建場測深法系列等。德國、法國、日本等國在非洲、南亞地區有專門從事地下水勘探的地球物理公司,應用的方法主要為電磁剖面法、甚低頻法、頻率域電磁測深法,瞬變電磁法等[23]。另外,白俄羅斯和法國生產的核磁共振直接找水技術更是地下水地球物理探測技術的一大進步,其實質也屬電磁法勘探范疇。它不僅能直接反映地下含水層的特徵,而且還能提供如孔隙度、滲透率、導水性等水文地質參數,是最具發展潛力的一種地下水探測新技術。
我國在地下水地球物理探測方面,也經歷了從直流電法到電磁法的發展過程,目前擁有相當數量的上述大型電磁法勘查設備,但均為引進設備,自行研製能力較差,但在應用研究方面成果突出。先後開展了多項專項技術研究,如中國地質調查局組織實施的音頻大地電場儀及找水研究、綜合物探技術尋找基岩裂隙水應用研究、西北沙漠和黃土地區EH-4電導率成像系統勘查地下水技術研究、西北嚴重缺水地區地下水勘查戰略研究等都是以電磁法為主流的應用研究。另外,在應用方面以電磁法為主開展了地質條件復雜、找水難度大、環境惡劣的一些生態地質環境條件下的地下水勘查工作,例如:羅布泊及塔里木盆地的鬆散岩類孔隙水、西部山地基岩裂隙水、西南岩溶石山地區岩溶水的勘查等,積累了較豐富的實踐經驗。不難看出,上述國內外地球物理探測技術的發展現狀表明:信息量大、解析度高、勘探深度大的電磁法探測技術已成為地下水地球物理探測技術的主要手段,在地下水資源勘查中發揮著重要的作用[24]。眾所周知,物探結果僅是地層物性層空間分布特性的反映,解釋結果是多解性的。如何將具有多解性的物探結果進行合理的地質解譯,提高解釋精度,這是水文地質和物探工作者必須深入研究的課題之一。實踐證明,研究水文地質條件、掌握岩溶發育規律及地層岩性與物性之間的關系,從而建立合理的地質—地球物理模型與解釋標准,是解決地質問題的核心。另外,任何一種物探方法都有其獨特的優點,但也存在一定的缺陷,國內外的地球物理學家都共同認識到,在岩溶水勘查工作中,不能僅僅依靠某一種物探方法來解決問題,應該充分考慮實際水文地質條件,研究選擇適宜不同地質環境條件和探測對象的方法組合和實施方案,多方法探測和綜合解釋,才能提高解釋精度,取得更為理想的效果。由於我國岩溶面積廣闊,岩溶類型多樣,條件復雜。所以國內的水文地質和物探工作者,利用傳統技術方法與引進的部分新技術設備結合,加強水文地質條件和岩溶發育規律研究,結合自身的經驗,在找水的准確性上,也有很大的進步,積累了許多成功的經驗,在應用研究的深度和廣度方面居於世界前列。
在岩溶水的開發技術方面,國內外引、提、堵、蓄的技術原理都基本上相同。歐洲岩溶水的開發方式,過去曾經以鑽井取水為主,實行就地分散供水。20世紀後期,隨著調查研究的深入,水文地質學家認為,一個岩溶泉流系統的各部分存在著密切的水力聯系,水流的大部分最終都將匯集到泉口集中排泄,加之泉域面積較小,地形高差不大,在經濟允許的情況下,按泉域統一規劃和集中開發與調配更有利於岩溶水資源的管理和保護。因此,隨著經濟的發展,目前開發方式已經逐漸演變為以泉為水源,建設水廠,集中布設管網供水為主,僅在部分邊遠的地區還保留著一些分散供水井。在岩溶防滲成庫技術上,在歐洲的法國和前南斯拉夫等國的岩溶分布區,自20世紀70年代或更早的時期,就建設了多個岩溶暗河開發工程和利用岩溶谷地建庫建設水電站,解決岩溶區缺水困難和能源短缺問題,取得了岩溶水資源開發和水能開發帶動農業、工業和城市發展的成功經驗,如法國的拉蘇斯城市供水水源地、特里波羅農業區的夏特里赫暗河開發工程、前南斯拉夫的特例比西尼察、涅列特瓦岩溶流域的水能開發等[25][26]。在鑽井技術上,國外的技術設備遠比國內的先進,能夠滿足乾旱岩溶石山地區無沖洗液鑽進的要求,鑽進速度和自動化程度都高得多。
我國政府十分重視西部地區地下找水工作,20世紀70~80年代,組織完成了大部分地區1:20萬的水文地質普查,80~90年代,又組織開展了部分城市和重要經濟區1:10萬至1:2.5萬的水文地質普查。之後,在20世紀末開展的「西北地區地下水資源特別計劃」、「西北地區地下水勘查戰略研究」、「西南貧困岩溶石山地區扶貧找水計劃」等一系列工作的基礎上,中國地質調查局2001年組織實施了「西部嚴重缺水地區人畜飲用水地下水緊急勘查工程」,2002年實施了「西部嚴重缺水地區地下水勘查示範工程」。其目的是通過對不同缺水類型地區水文地質條件的野外調查及分析,找出解決農村生活和生產用水困難的找水方向與途徑,並通過適量的勘探工作加以驗證,取得不同缺水類型區的找水經驗,指導當地解決乾旱缺水問題。探采結合示範井的實施,不僅獲得了找水與取水的先進技術方法及經驗,還直接解決部分嚴重缺水地區的人畜飲用水困難。「九五」期間直到2002年西部找水工作施工探采結合井約400眼,施工小口徑淺井約3000眼,直接解決約120×104人飲用水困難。在岩溶水開發工程技術上,國內如蒙自五里沖這樣的工程,也創造了超高防滲帷幕、超高超薄防滲牆、加密高壓灌漿技術處理特殊復雜的溶塌堆積體等國際領先技術。還有許多頗具特色的岩溶石山區分散中小型岩溶泉和暗河引、提、堵、蓄工程技術。
現代地下水勘查已成為一項巨大而復雜的工作,其涉及的內容廣泛,包括地質學、水文地質學、工程地質、環境地質、地球物理學、數學、計算機等。從單一方法向地質測繪、地面物探和綜合測井、「3S」技術等綜合方法密切配合方向發展。在不同岩溶水源地類型的勘查中,不斷提高岩溶水文地質調查研究程度,加深岩溶水賦存規律的研究,開展地球物理探測技術的優化組合示範研究及應用,使地下水勘查工作達到快速高效之目的,已成為國內主要的研究方向之一。在開發技術上,根據岩溶石山地區的需水特點,大型與中小型工程技術的研究與實踐並舉,特別是西部大開發及扶貧找水的推動,促使中小型工程的技術研究與應用得到了空前廣泛地開展,取得了巨大的進步。目前,急需系統地研究總結和推廣。國外的岩溶水探測技術主要朝著進一步提高精度、簡便易行的方向發展,開發新的方法和設備,改進已有的設備,開發功能更全面和強大的解譯軟體。同時不斷研究與改進岩溶水開發、水處理的工程技術設備,提高對復雜的岩溶地質環境的實用性和效率。另外,隨著岩溶水開發程度的提高,一些地區由於不合理的開發導致發生了岩溶塌陷、泉水疏干、地下水污染等不良環境地質問題,引起了社會對岩溶水資源的合理利用和保護上的關注。因此,對岩溶水的脆弱性、環境監測預報與保護技術的研究,也已成為水文地質及環境地質研究工作的一個主要方向。
④ 國內外研究現狀
1.2.1 元素硫溶解度及沉積運移實驗研究現狀
(1)元素硫溶解度研究現狀
對高含硫天然氣中元素硫溶解度的認識是該類氣藏開發過程中重要的環節之一。國內外對該問題進行了深入的研究。硫溶解度的研究主要包括實驗和理論兩個部分,以下為實驗部分。
1960年,Kennedy[7]等人研究了硫在不同含量的CH4、CO2和H2S三種氣體中的平衡溶解問題。並且首次說明了硫的溶解性能與氣體壓力、溫度和組分有關。在一定溫度壓力的條件下,其溶解能力大小依次為H2S、CO2、CH4。
1971年,Roof[8]通過實驗研究了低溫低壓條件下硫在硫化氫氣體中的溶解度(壓力6.8~30.6MPa,溫度43.3℃~114℃)。
1976年,為了更好地研究深層氣藏的高溫高壓條件下硫在酸性氣體中的溶解度,Swift[9]進行了溶解度實驗研究(壓力34.5 MPa~138 MPa,溫度121℃~204℃)。
1980年和1988年,E.Brunner[10~11]等人將Kennedy等人研究進行推廣(壓力6.6MPa ~155MPa,溫度116℃~213℃),研究了硫在不同比例的CO2、H2S、C1~C4的14個合成酸性氣體混合物中的溶解度。
1992年和1993年,P.M.Davis[12]等人將E.Brunner等人的研究成果進行了深入研究(壓力7 MPa~55MPa,溫度60℃~150℃),將硫在簡單多組分中的溶解擴展到實際的酸氣組分中。
1993年,谷明星[13~14]等人建立了靜態法測定難揮發溶質(固體或液體)在超臨界、近臨界流體中溶解度的實驗裝置,針對硫化氫大於50%的富含H2S酸性流體溶解度進行了測試。
2003年,C.Y.Sun[15]在谷明星實驗研究的基礎上,在室內利用靜態實驗測試裝置完成了元素硫在7個高含硫混合氣體(H2S CO2、CH4)中溶解度測定,並建立了能預測和關聯硫在高含硫天然氣中溶解度的氣固熱力學模型。
2005年,曾平[16~17]對元素硫在天然氣中的溶解度進行了實驗研究,並對其機理進行了說明,分析了不同組分對元素硫溶解度的影響,提出混合物中含碳原子數目較多的烴類組分對硫溶解度有著重要的影響。
2009年,楊學鋒[18]通過自主設計的元素硫溶解度實驗設備,針對Chrasnti[19]和Roberts[20]常系數模型進行了關聯性研究,發現Chrasnti l溶解度計算模型更加科學可靠; 而Roberts溶解度模型,由於是根據有限特定的幾組數據擬合得到,具有一定的局限性。
由於硫在含硫混合氣中溶解度測試具有一定的危險性,故為了更好的得到硫在含硫混合氣中的溶解度,國內外學者在理論模型方面也做了很多深入的研究。
1980年和1983年,J.B.Hyne[21~22]等人研究發現隨著溫度壓力的升高,元素硫和硫化氫會生成多硫化氫。反之,隨著溫度壓力的降低,多硫化氫又會分解成為元素硫和硫化氫,從而導致硫沉積。
1982年,Chrastil[19]基於理想溶液理論,提出了一個簡化的熱力學方程來計算硫的溶解度。該經驗公式已經廣泛用於超臨界流體溶質溶解度的計算。
1989年,R.A.Tamxej[23]等人在對大量實驗數據進行擬合的基礎上,得到了元素硫在含硫氣體中溶解度的預測模型。
1997年,E.Bruce[20]等人利用Brunner[10]和Woll的實驗數據,對Chrastil經驗公式進行了回歸擬合,建立了元素硫在酸性氣體中的溶解度經驗公式,該公式考慮了溫度、壓力和氣體組分對元素硫溶解度的影響,因為方便應用,故一直被用於預測元素硫在含硫天然氣中的溶解度。
1998年,Kunal Karan[24]等人建立一個熱動態模型,可用於預測酸氣混合氣體中硫溶解度,並利用該模型計算了元素硫在硫化氫和高含硫氣體混合物中的溶解度。
2003年,C.Y.Sun[15]等人採用與谷明星類似的方法,建立了能夠預測和關聯元素硫在高含硫天然混合氣中溶解度的氣固熱力學模型。
2006年,楊學鋒[25]引入了超臨界流體的壓縮氣體模型,建立了元素硫和高含硫天然氣達到氣固相平衡時定量計算元素硫溶解度的關聯和預測模型。
(2)元素硫沉積運移實驗研究現狀
隨著溫度壓力的降低,元素硫會從含硫天然氣中析出,部分硫顆粒將會沉降,部分硫顆粒則會隨儲層流體運移。
目前,元素硫沉積實驗主要集中在油藏方面[27~29],由於硫化氫的劇毒性,開展高含硫元素硫沉積儲層傷害的實驗極少。
2000年,Jamal H.Abou-Kassem[30]利用氮氣攜帶升華的元素硫進入碳酸岩岩心,觀察和測定了元素硫對岩心的傷害。提出了一種簡易的方法來模擬實際高含硫氣藏元素硫對儲層的傷害,但由於元素硫升華的溫度極高,對其實驗及數據的可行性值得深入探討。
2008年,西南油氣田分公司勘探開發研究院[31 ]自主研製了模擬實際儲層高溫高壓的條件下,元素硫沉積對儲層傷害驅替實驗儀器,完成了不同初始壓力、溫度下元素硫對天然碳酸鹽岩岩心滲透率和孔隙度的傷害。
1.2.2 含硫氣藏儲層改造鐵離子傷害研究現狀
儲層改造作為低滲透油氣藏重要的增產措施已經得到了廣泛的認可,目前含硫氣藏也通常進行酸壓改造增產作業。由於含硫氣藏涉及元素硫沉積和酸性氣體等因素,對其儲層改造必要性的探討還存在空白。
考慮到元素硫沉積和酸性氣體的影響,含硫氣藏儲層改造的核心就是控硫控鐵。在處理含硫化氫氣井的儲層改造問題上,國內外主要集中在控制鐵沉積上[32~37]。在酸壓作業中,對於控制鐵離子沉澱,通常有三種方法:
一是對主體工作液進行研究,採用弱酸體系來控制殘酸液的pH值,使得殘酸pH值處於一個相對較低的位置,以便於抑制殘液中析出含鐵的硫化物。
二是採用鐵離子絡合劑。由於絡合劑對高價的金屬離子具有較強的親和力,從而使得溶液中鐵離子濃度低於析出沉澱的濃度,從而抑制鐵離子沉積的產生。
三是採用還原劑,將溶液中的三價鐵離子還原成為二價鐵離子,從而達到避免沉澱析出的目的。
2004年,陳紅軍[38]等人對於含硫化氫氣井酸化過程中,硫化鐵沉澱預測及抑制劑研究進行了詳細的調研和研究,並提出了一套適應含硫氣井酸壓作業且與之匹配的添加劑,優化了酸液體系的整體性能,其具體表現為鐵離子穩定劑、硫化氫吸收劑和控硫劑。
2007年,Jairo Leal[39]等人在分析了在對解除硫化鐵沉積過程中可能會出現的問題,提出了一系統有序的方法來對硫化鐵沉澱進行移除。
2009年,Tao Chen[40]等人建立了一套新的硫化鐵測試方法來評價硫化鐵抑制劑的性能。在此基礎上,研製了一種新的抑制劑並對硫化鐵抑制劑機理進行了說明。
1.2.3 元素硫沉積對儲層傷害研究現狀
為了研究地層條件下元素硫沉積對儲層的傷害,國內外學者分別建立了考慮元素硫傷害的含硫氣藏傷害模型,分析元素硫沉積對儲層參數及產能的影響。
1966年,C.H.Kuo[41]建立流體流動數學模型,該模型能夠描述多孔介質中固相沉積。該模型假設初始狀態含硫天然氣飽和溶解元素硫。
1972年,C.H.Kuo[42]將硫沉積模型引入,在黑油模型的基礎上,建立元素硫沉積的儲層傷害數學模型,該模型考慮了硫溶解度的變化和硫沉積對滲透率和孔隙度的影響。該模型能夠模擬均質氣藏一維徑向流動情況下,采氣速度、井距和井筒半徑對硫沉積的影響。
1980年,J.B.Hyne[21]等人通過統計學原理,分析了100多口含硫氣井的元素硫沉積問題,分析了混合物中不同碳原子數、CO2、硫化氫含量對元素硫沉積的影響。
1997年,E.Boberts[20]在等溫穩態理想流動的條件下,研究了酸性氣井中元素硫沉積對流人動態的影響,建立了考慮元素硫沉積儲層傷害模型,分析了不同時間,不同徑向距離處元素硫飽和度的分布。發現硫的聚集速度與徑向距離平方成反比,徑向距離小,元素硫沉降距離的越快。同時還考慮表皮的影響,表皮越小,硫的聚集速度越小,但該模型假設元素硫析出就地沉降,沒有考慮元素硫運移。
1997年,王琛[43]在Roberts建立的理論基礎上,研究了硫沉積對氣井產能的影響及各因素對硫沉積的影響。
2001年,Faruk Civan[44]將延遲效應引入到元素硫沉積裡面,考慮元素硫動態沉積,即元素硫析出後不會就地沉降,而是運移一段時間或位移後再沉降。但並沒有說明元素硫何時沉降,運移多長時間和位移。
2002年,Nicholas Hands[45]等建立了天然裂縫性含硫氣藏硫沉積預測解析模型,該模型考慮了溫度和近井地帶的氣流臨界流速的影響,對元素硫在近井地帶的分布進行了分區和詳細地研究,並給出了相應的井底除硫時間,但對於元素硫顆粒臨界流速計算並沒有給出具體計算方法。
2004年,楊滿平[46]考慮非達西滲流的影響,建立了高含硫氣藏元素硫沉積模型。該模型在完善硫沉積傷害模型基礎上,對比了考慮非達西和達西流動下,不同徑向距離,不同時間元素硫飽和度隨時間的變化關系,同時還分析了產能對硫顆粒沉積堵塞的影響。
2005年,曾平[47]就高含硫氣藏滲流規律進行了研究,得到孔隙度,滲透率隨時間的變化關系,進一步完善了考慮非達西影響的元素硫沉積傷害模型。
2006年,楊學鋒[48]在Faruk Civan建立的模型基礎上,考慮元素硫沉積的延遲效應,完善了元素硫動態沉積預測模型。
2006年,H.Mei[49]等人在Roberts建立傷害模型基礎上,根據實際井參數,建立了無阻流量與滲透率和儲層厚度之間的關系。
2006年,Du Zhi-Ming[50]等人建立了裂縫性氣藏氣液固三相耦合數學模型,並利用Roberts實例井數據進行計算,同時進行了結果對比分析。
2006年,Guo Xiao[51]等人將氣液固三相耦合模型與硫沉積實驗相對比,分析了流速,初始硫濃度和岩心滲透率對元素硫沉積的影響。
2007年,Guo Xiao[52]等人基於組分模型和相平衡原理建立了氣液固三相數學模型,該模型可用於預測元素硫沉積,並提出需要進行儲層解堵時間。
1.2.4 考慮元素硫沉積的產能方程及物質平衡方程研究現狀
由於壓力降最快的地方在近井地帶,導致元素硫析出最快的地方聚集在近井地帶,從而使得常規的產能方程需要進一步考慮元素硫沉積的影響。含硫氣藏開發過程中元素硫沉積而導致試井曲線發生變化,對此學者們也進行了相應的研究。
2005年,李成勇[53]等人進行了高含硫氣藏解釋方法研究,建立了高含硫氣藏兩區復合試井模型,並用Stehfest反演演算法對井底壓力響應典型曲線進行了計算,分析了污染半徑和流度比對井底壓力動態的影響。
2007年,段永剛[54]等人建立了基於含硫氣藏與井筒耦合的非穩態產能預測新方法,該方法為沒有試采資料的氣井合理配產提供了一種方法。
2008年,張烈輝[55]等人基於滲流力學相關理論,對高含硫氣藏的滲流模式進行了分析,建立了考慮附加表皮的復合滲流模型與產能試井解釋數學模型。
2009年,晏中平[56]等人在現代試井解釋方法和油氣滲流理論基礎上,建立了考慮含硫氣井硫污染區和未污染區兩區雙孔介質復合試井解釋數學模型,並利用Stehfest反演演算法對井底壓力響應典型曲線進行了計算,同時完成了多參數對井底壓力的敏感性分析。
隨著高含硫氣藏的開發,儲層壓力會不斷降低,析出的元素硫將會占據儲層部分孔隙空間,使得在建立含硫氣藏物質平衡方程的時候,體積平衡方程發生了變化。
1936年,R.J.Schilthuis[57]根據物質平衡原理首先建立了油藏的物質平衡方程式,因為該方法需要的相關地質及流體生產數據較少,同時計算方法相對簡單,故一直在油藏工程中得到廣泛使用。
國內的陳元千[58~60]等人在物質平衡原理的基礎上建立了氣藏的物質平衡方程,並完善了不同類型的氣藏物質平衡方程式。
在凝析氣藏物質平衡方程式的問題上,國內的馬永詳[61~62]利用摩爾平衡原理對凝析氣藏物質平衡方程進行了研討。
2006年,張勇[63]等人給出了高含硫氣藏物質平衡方程的推導,該模型考慮了元素硫沉積的影響,但僅僅是基於體積平衡原理,沒有考慮元素硫的析出會導致混合天然氣密度發生變化。
2008年,卞小強[64]考慮了元素硫析出後,會使得天然氣密度發生變化,必須使用質量平衡原理來建立含硫氣藏物質平衡方程,故其利用摩爾平衡原理建立了氣藏物質平衡方程,並進行了實例計算,但在建立物質平衡時,由於對元素硫產生的機理認識不足,使得摩爾平衡原理建立的方程求解具有一定難度。
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膜過濾技術在水處理中的應用
1、用反滲透和納濾處理垃圾填埋場滲瀝液
城市垃圾填埋場產生的滲瀝液中含有大量有機和無機污染物。由於成分復雜,組分變化大,污染物濃度高,所以很難用傳統方法處理。即使用生化法(好氧或厭氧)和活性炭吸附或臭氧氧化聯合流程進行處理,效果也不理想。傳統處理法的處理效果很大程度上取決於滲瀝液成份和填埋場運行年限。反滲透和納濾被認為是處理滲瀝液的有效方法。反滲透膜可同時去除有機和無機成分。濾過液可作為工藝循環水使用或排放。殘留液通過蒸發,可以獲得固態廢物。這些廢物可返回填埋場進行填埋。預處理可以採用簡單的過濾、生物處理、生物處理與混凝聯合以及微濾或超濾的方法。國外已有許
多填埋場都採用膜濾技術處理垃圾滲瀝液。國內這方面的研究還處在實驗研究階段。採用氨氮吹脫與厭氧工藝進行預處理後,採用膜生物反應器法處理城市垃圾
填埋場產生的滲瀝液,獲得了較好的效果。
2、用納濾處理紡織印染廢水
紡織印染業工藝過程中要產生大量高鹽度(>5%)、高色度(數萬至十幾萬)、高化學需氧量(CODCr數萬至十幾萬)、可生化性差的廢水[8]。在排放或回用之前,在傳統處理之後(如活性污泥法—沉降—砂濾)加上膜濾就可以降低水的色度和難生物降解的有機物、重金屬、營養物等的含量。超濾只能部分去除色度、不能被去除小分子有機染料。所以超濾處理後還不能循環使用,不過經過超濾後的滲透液可以達標排放。紡織印染廢水回用的最重要的指標是硬度、鹽度和色度。先生物處理再納濾就可以使廢水達到回用標准。經過納濾處理後,水在硬度、有機物濃度和色度等可以接近地下水的水平。滲透液的水質在很大程度上取決於膜的類型。小孔徑膜(NF70)可以用於脫色,但流量要低一些。通過納濾處理紡織行業水的循環利用率為80%—90%
3、超濾/微濾用於中水回用
缺點就是會產生膜污染:
膜處理技術在長期的運轉過程中,會引起膜的污染,導致過濾通量隨運行時間而逐漸下降。膜污染是膜濾應用的主要制約因素,它既能引起過濾通量的下降,又能影響處理效果
⑥ 反滲透膜在中國的應用情況
應用的最廣的是工業超純水的制備,市政自來水的凈化,海水淡化,涉及到鋼鐵、電力、製造、電子、食品飲料、電鍍等。
⑦ 反滲透膜的發展趨勢怎麼樣
反滲透膜用處非常廣泛,很多行業都離不開它。最開始反滲透膜用處比較單一,但是隨著時間的發展,反滲透膜有更廣闊的發展空間。
反滲透膜是以脫鹽為目的開發的,對膜的要求也只是為分離無機鹽和水,隨著反滲透膜用途的擴大,目前已達到根據用途對膜的構造進行設計的階段。目前將傳統的中壓膜改為低壓膜或超低壓膜的動向非常活躍,其發展趨勢概括如下:
在脫鹽領域中,對於海水淡化由高壓(5-7 MPa)向超高壓(8-8.5 MPa)。對於鹹水淡化將向脫鹽(地下水、江河水)、廢水處理(工業廢水、城市污水)和超純水(電子工業用水、醫療用水)等三方面發展。對處理壓強將由中壓(3-4 MPa)向低壓(1-2 MPa)甚至超低壓(1 MPa以下)。同時在有用物質濃縮回收領域會有更大的發展。
目前,在海水淡化方面,利用復合膜成功的達到了高脫鹽率。在鹹水淡化方面,目前將傳統的中壓膜改為低壓膜或超低壓膜,並保持脫鹽率不變(或提高),可以說是時代的潮流。
反滲透膜工程應用的另一個發展方向是反滲透膜膜組器與超濾、微濾、納濾、EDI等組器的有機地組合應用,充分發揮各種膜分離技術的特性,形成一個完整的系統工程,達到濃縮、分離、提純的目的。
鑒於RO技術的最近進展,在不久的將來,該領域中可望有如下的發展:
一,將開發去除小的氯化物有機分子的聚合物膜。
二, 將開發分離烴混合物的無機RO膜。
三,以動力膜為基礎,將開發出無機和有機混合材料膜。
四,採用更先進的物理方法獲悉膜的結構及膜中的液體的結構。
五,以控制聚合物體球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度來控制膜的孔尺寸。
六,聚合物球粒的概念也將被用於復合膜的設計。
七,在膜孔尺寸和聚合物-溶液相互作用基礎上,將發展更精確的傳遞理論。
八,由控制膜孔尺寸和膜溶質相互作用,將開發能將混合溶質分級的膜。
九, 膜污染將被膜的設計及膜組件的設計所控制。
十,RO和其它分離過程的混合分離系統將日益增長的滲入化學工業和有關工業,越來越多的將化學和生物反應與膜分離技術相結合。
⑧ 我國反滲透膜的發展面臨哪些挑戰
國產膜技術上比陶氏、海德能、東麗、世韓膜還是有一定差距啊,國產膜要在世界獨樹一幟,技術是獨立了,技術的可比性也要提高啊
⑨ 反滲透膜的研究歷史
反滲透裝置結構緊湊、安裝簡單、操作簡便、能耗低,在常溫下操作,易於工業化生產。
80年代發明的復合膜,由超薄反滲透膜、多孔支撐層、織物增強自疊加而成,透水量極大,除鹽率高達99%,是理想的反滲透膜。反滲透膜在分離小分子有機化合物時也特別有效,因此對有機化工、釀造工業、三廢處理等領域也得到了很好的應用。
在21世紀以前,反滲透膜技術都是被國外所壟斷,而中國是直到90年代末期才開始掌握了反滲透膜的生產技術.這個歷史要追述到建國初期,當時我們國家的領導人已經意識到海水淡化的前景和將來在社會中的作用。
早在1958年,石松研究員等首先在中國開展離子交換膜電滲析海水淡化研究。而在此前1953年美國C.E.Reid建議美國內務部將反滲透研究列入國家計劃。
隨後1967年,國家科委組織全國海水淡化會戰,組織全國在水處理和分析化學、材料化學、流體力學等各個學科的精英會戰海水淡化。
1970年,會戰主力匯集中國浙江省的杭州市,組織了全國第一個海水淡化研究室。此期間,他們一直用電滲析技術進行海水淡化,研製成功海洋監測專用微孔濾膜,建成了世界最大的電滲析海水淡化站——西沙永興島海水淡化站。一度在海水淡化方面成為世界領軍人物。
1982年,中國海水淡化與水再利用學會經中國科協學會部批准在杭州成立。但是,因為經歷了十年浩劫,畢竟還是衰弱下去了,此時,遠在大洋彼岸的美國的全芳香族聚醯胺復合膜及其卷式元件已經赫然問世。
1984年,國家海洋局以海水淡化研究室為主體,組建國家海洋局杭州水處理技術研究開發中心,中國開始對膜技術重視了,但是,美國海水淡化用復合膜及其卷式元件已經大面積商業化了,投入到了國家和民用中去了。
1992年,國家為了追趕膜方面技術與世界的差距,,國家科委軍頂,以「中心」為依託,組建國家液體分離膜工程技術研究中心,並開始悄悄研製國產反滲透膜。
直到2001年,「中心」實行集團化分體管理,所轄三個控股的中外合資公司,兩個中資公司和一個研發中心。
同年,杭州北斗星膜製品有限公司正式公開問世,從此,中國有了自己的反滲透膜產品,享有完全自主知識產權、由中國製造、具有民族品牌的高性能復合膜元件開始投放市場,中國成為世界上第四個掌握自主反滲透膜技術的國家。而杭州水處理下的杭州北斗星膜製品有限公司也成為全球八家自主反滲透膜生產廠家之一..
⑩ 國產超濾膜,反滲透膜哪家比較好,請詳細介紹下現狀,謝謝
超濾的話有天津膜天膜、山東招金膜天、海南立升。
RO就只能是時代沃頓了(以前是叫匯通源泉的)