油田采出水电化学深度处理装置的研究

【摘要】：电化学高级氧化技术是处理油田采出水最有前景的方法之一,它天生具有与环境相容的优点。电化学方法以电子作为反应剂,电场能为反应动力,一般不需要添加额外的化学试剂,可以避免过多的二次污染。在处理采出水的同时,又可以直接和生产过程相结合,使生产过程减少有害物质的产生。但是,至今为止,电化学法在工业上应用还存在许多待解决的问题。因此本文主要研究了电化学氧化过程中阳极材料的选择;油田采出水电化学深度处理实验循环装置的研制;电化学氧化过程中阴极结垢的处理这三方面问题。 本文首先进行了电化学氧化过程中阳极材料的选择,在石墨电极、硼掺杂金刚石电极、钛基氧化钌电极中,根据阳极材料的物理化学稳定性、氧化能力、电流效率、生成物质、经济价值等几方面综合考察阳极材料。由于石墨电极不稳定,硼掺杂金刚石电极成本太高且不易制成大面积电极等问题,最终选择综合性能较好的钛基氧化钌电极为阳极材料,而且其能利用油田采出水中富含氯离子的特点,产生大量的氧化性物质,氧化采出水中的有机物,使Fe~(2+)转化为Fe~(3+)预防了金属管道腐蚀堵塞,同时起到了杀菌消毒的作用。 在此基础之上本文进行了油田采出水电化学深度处理实验循环装置的研制。该装置具有使采出水在设备中循环处理;进水、出水流速可调节;可将原油从采出水中分离并回收;实验中和实验结束后可排污;可及时观察实验进程和变化;可根据不同处理要求更换相应电极,以应用于不同种处理水等特点。 随后在用该装置处理油田采出水时发现,随着处理时间的增加,电极间的电流呈下降趋势,直至减少到0 A。这是由于阴极被白色垢层所覆盖,如不加处理,垢层会完全包裹住阴极,使电化学反应中断,电极失去活性。于是用增加阴极除垢刮板和电极倒极这两种方法,都良好的解决了阴极结垢的问题。前者是利用物理摩擦的原理,直观、简单;后者是利用了微损失电极和气浮的原理,成本低,易操作。所以应根据实际情况决定采用何种方法。 【关键词】：电化学 油田采出水 钛基氧化钌电极 循环装置 阴极除垢
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TE45
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景10-11
• 1.1.1 水资源的现状10
• 1.1.2 油田采出水的来源、成分与作用10-11
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势11-13
• 1.2.1 物理法11-12
• 1.2.2 化学法12-13
• 1.2.3 物理化学法13
• 1.2.4 生物法13
• 1.3 选题的意义及研究内容13-16
• 第二章 电化学法处理油田采出水过程中的电极选择16-36
• 2.1 电极选择对电化学过程的重要性16-17
• 2.2 石墨电极17-18
• 2.2.1 选用石墨电极做阳极的处理油田采出水的实验17-18
• 2.2.2 实验结果18
• 2.3 硼掺杂金刚石电极18-27
• 2.3.1 金刚石的特性18-19
• 2.3.2 金刚石薄膜电极的特性19-20
• 2.3.3 硼掺杂金刚石薄膜的制备20-25
• 2.3.4 选用硼掺杂金刚石电极做阳极的处理油田采出水实验25-26
• 2.3.5 实验结果26-27
• 2.4 钛基氧化钌电极27-29
• 2.4.1 钛基氧化钌电极的特性与制备27-28
• 2.4.2 实验仪器与设备28
• 2.4.3 实验过程28-29
• 2.4.4 实验结果29
• 2.5 结果与讨论29-36
• 2.5.1 电极稳定性对比29-32
• 2.5.2 电极电流密度对比32
• 2.5.3 电极氧化能力对比32-33
• 2.5.4 生成物质对比33-34
• 2.5.5 结论34-36
• 第三章 电化学法处理油田采出水的实验循环设备36-45
• 3.1 设计背景36-37
• 3.2 实验循环设备的介绍37-39
• 3.3 实验过程39-41
• 3.4 结果与讨论41-45
• 第四章 清除阴极结垢的实验45-54
• 4.1 实验的背景45-46
• 4.2 在电极之间增加除垢刮板系统的实验46-49
• 4.2.1 实验仪器与设备46
• 4.2.2 实验过程46-49
• 4.2.3 实验结果49
• 4.3 利用电极倒极去除阴极结垢的实验49-53
• 4.3.1 实验仪器49
• 4.3.2 实验过程49-50
• 4.3.3 实验结果与分析50-53
• 4.4 结果与讨论53-54
• 第五章 结论与建议54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 建议55-56
• 参考文献56-60
• 发表论文和科研情况说明60-61
• 致谢61-62

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