RU2734257C1 - Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water - Google Patents
Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734257C1 RU2734257C1 RU2020112839A RU2020112839A RU2734257C1 RU 2734257 C1 RU2734257 C1 RU 2734257C1 RU 2020112839 A RU2020112839 A RU 2020112839A RU 2020112839 A RU2020112839 A RU 2020112839A RU 2734257 C1 RU2734257 C1 RU 2734257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- membrane
- purification
- oil
- membranes
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 116
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 title abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 15
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 15
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 abstract description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 46
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 6
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 6
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 5
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 3
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- DAJSVUQLFFJUSX-UHFFFAOYSA-M sodium;dodecane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCS([O-])(=O)=O DAJSVUQLFFJUSX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical class [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003109 Disodium ethylene diamine tetraacetate Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 2
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 235000019301 disodium ethylene diamine tetraacetate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 5-aminoisoindole-1,3-dione Chemical compound NC1=CC=C2C(=O)NC(=O)C2=C1 PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000193738 Bacillus anthracis Species 0.000 description 1
- 241000194103 Bacillus pumilus Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019093 NaOCl Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 241000193465 Paeniclostridium sordellii Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920002614 Polyether block amide Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036982 action potential Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940065181 bacillus anthracis Drugs 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004530 micro-emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 description 1
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 description 1
- 239000000244 polyoxyethylene sorbitan monooleate Substances 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229940068968 polysorbate 80 Drugs 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000019830 sodium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019794 sodium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- UEUXEKPTXMALOB-UHFFFAOYSA-J tetrasodium;2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(carboxylatomethyl)amino]acetate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O UEUXEKPTXMALOB-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical class [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
- C11D1/38—Cationic compounds
- C11D1/42—Amino alcohols or amino ethers
- C11D1/44—Ethers of polyoxyalkylenes with amino alcohols; Condensation products of epoxyalkanes with amines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области водоподготовки и очистки воды, а именно к реагенту для химической мойки ультрафильтрационных мембран, применяемых при очистке попутно добываемой воды при освоении залежи сверхвязкой нефти (СВН), и может быть использовано при нефтедобыче и нефтепереработке для регенерации ультрафильтрационных мембран, используемых при очистке промышленных сточных вод, а также при подготовке воды для производства пара, используемого при нефтедобыче.The invention relates to the field of water treatment and water purification, namely, to a reagent for chemical cleaning of ultrafiltration membranes used in the purification of produced water during the development of super-viscous oil (HHO) deposits, and can be used in oil production and refining for the regeneration of ultrafiltration membranes used in cleaning industrial wastewater, as well as in the preparation of water for the production of steam used in oil production.
В настоящее время в технологиях очистки различных вод (сточных, технологических, питьевых) широко используются мембранные технологии, эффективность которых зачастую достигает 95% и более [Брок Т. Мембранная фильтрация. М.: Мир, 1987. - 464 с.; Свитцов А.А. Введение в мембранные технологии. М.: ДеЛипринт, 2007. - 208 с.; Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛипринт, 2004. - 328 с.]. Сегодня этот способ разделения благодаря малым энергозатратам, безреагентности, отсутствию фазовых переходов получил признание в десятках отраслей промышленности.Currently, in technologies for the purification of various waters (waste, technological, drinking) membrane technologies are widely used, the efficiency of which often reaches 95% or more [Brock T. Membrane filtration. M .: Mir, 1987 .-- 464 p .; A.A. Svitzov Introduction to membrane technology. M .: DeLiprint, 2007 .-- 208 p .; Ryabchikov B.E. Modern methods of water preparation for industrial and domestic use. M .: DeLiprint, 2004. - 328 p.]. Today, this separation method is recognized in dozens of industries due to its low energy consumption, reagentlessness, and absence of phase transitions.
В общем случае полупроницаемая мембрана представляет собой селективно проницаемый барьер между двумя фазами, массоперенос через который происходит под действием градиента потенциала воздействия по обе стороны мембраны [Свитцов А.А. Введение в мембранные технологии. М.: ДеЛипринт, 2007. - 208 с.]. Движущими силами, которые заставляют жидкость перемещаться через препятствие в виде тонкой перегородки, являются [Брок Т. Мембранная фильтрация. М.: Мир, 1987. - 464 с.; Брик М.Т. Энциклопедия мембран. В 2-х томах. Киев: Изд-во «Киево-Могилевская академия», 2005. - 660 с.]:In the general case, a semi-permeable membrane is a selectively permeable barrier between two phases, mass transfer through which occurs under the action of a gradient of the action potential on both sides of the membrane [Svitzov A.A. Introduction to membrane technology. M .: DeLiprint, 2007. - 208 p.]. The driving forces that cause the liquid to move through the obstacle in the form of a thin partition are [Brock T. Membrane filtration. M .: Mir, 1987 .-- 464 p .; Brick M.T. Encyclopedia of membranes. In 2 volumes. Kiev: Publishing house "Kiev-Mogilev Academy", 2005. - 660 p.]:
- разность давлений (баромембранные процессы);- pressure difference (baromembrane processes);
- разность концентраций растворенных веществ (диффузионные процессы);- the difference in the concentration of solutes (diffusion processes);
- разность температур (термомембранные процессы);- temperature difference (thermomembrane processes);
- разность электрохимических потенциалов (электромембранные процессы).- the difference in electrochemical potentials (electromembrane processes).
Наибольшее распространение в практике получили баромембранные технологии, очистка воды в которых проходит под избыточным давлением.The most widespread in practice are baromembrane technologies, in which water purification takes place under excess pressure.
В зависимости от размеров пор (или размеров задерживаемых частиц) мембраны разделяются на четыре типа в порядке уменьшения пор: микрофильтрационные, ультрафильтрационные, нанофильтрационные и обратноосмотические. При этом, чем меньше размер пор мембраны, тем большее давление требуется, чтобы обеспечить процесс фильтрации [Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛипринт, 2004. - 328 с.].Depending on the size of the pores (or the size of the retained particles), membranes are divided into four types in order of decreasing pores: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis. In this case, the smaller the pore size of the membrane, the greater the pressure required to ensure the filtration process [Ryabchikov B.E. Modern methods of water preparation for industrial and domestic use. M .: DeLiprint, 2004. - 328 p.].
В мембранных процессах, в отличие от фильтрации, происходит разделение исходного потока смеси на два - проникший через мембрану пермеат (фильтрат) и задержанный мембраной ретентат (концентрат).In membrane processes, in contrast to filtration, the initial mixture flow is divided into two - permeate (filtrate) that has penetrated through the membrane and retentate (concentrate) retained by the membrane.
В отличие от классических методов фильтрования, мембраны исключают проскоки загрязнений на завершающем этапе очистки и обеспечивают практически неизменное качество очищенной воды независимо от колебаний ее состава, температуры и других свойств. К другим преимуществам мембранных технологий можно отнести высокий КПД, низкие энергетические и материальные затраты, устойчивость и долговечность мембран, компактность установок и возможности автоматизации процессов [Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛипринт, 2004. - 328 с.].Unlike classical filtration methods, membranes exclude breakthroughs of impurities at the final stage of purification and provide practically unchanged quality of purified water, regardless of fluctuations in its composition, temperature and other properties. Other advantages of membrane technologies include high efficiency, low energy and material costs, stability and durability of membranes, compactness of installations and the possibility of automating processes [Ryabchikov B.E. Modern methods of water preparation for industrial and domestic use. M .: DeLiprint, 2004. - 328 p.].
По своим свойствам используемые мембраны могут быть классифицированы по нескольким группам [Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛипринт, 2004. - 328 с.; Брик М.Т. Энциклопедия мембран. В 2-х томах. Киев: Изд-во «Киево-Могилевская академия», 2005. - 660 с.]:By their properties, the membranes used can be classified into several groups [Ryabchikov B.E. Modern methods of water preparation for industrial and domestic use. M .: DeLiprint, 2004. - 328 p .; Brick M.T. Encyclopedia of membranes. In 2 volumes. Kiev: Publishing house "Kiev-Mogilev Academy", 2005. - 660 p.]:
1. Вид разделяемых фаз (жидкие, газообразные, смешанные);1. Type of separated phases (liquid, gaseous, mixed);
2. Материал мембраны (природного или синтетического происхождения);2. Membrane material (natural or synthetic);
3. Вид материала мембраны (полимер, стекло, металл, керамика, композит и др.);3. Type of membrane material (polymer, glass, metal, ceramics, composite, etc.);
4. Структура мембраны (пористые, сплошные, с паромным эффектом);4. The structure of the membrane (porous, solid, with a vapor effect);
5. Способ изготовления мембраны;5. Membrane manufacturing method;
6. Внешняя форма мембраны (плоская, трубчатая, волоконная и т.д.), которая определяет техническое оформление процесса фильтрации.6. The outer shape of the membrane (flat, tubular, fiber, etc.), which determines the technical design of the filtration process.
Пористые мембраны широко применяются в процессах осмоса ультра- и микрофильтрации, могут иметь как анизотропную, так и изотропную структуры. Мембраны с анизотропной структурой имеют тонкопористый (активный) слой (0,25-0,5 мкм), который и разделяет компоненты смеси (обрабатываемого раствора) и крупнопористый слой (100-200 мкм), являющийся подложкой для активного слоя и повышающий механическую прочность мембраны. Мембраны с анизотропной структурой характеризуются высокой производительностью, отсутствием закупорки пор в процессе эксплуатации. Изотропная структура мембран менее долговечна, быстро теряет проницаемость из-за закупорки пор взвешенными или коллоидными частицами, содержащимися в очищаемой воде.Porous membranes are widely used in ultra- and microfiltration osmosis; they can have both anisotropic and isotropic structures. Membranes with an anisotropic structure have a thin-pored (active) layer (0.25-0.5 μm), which separates the components of the mixture (solution to be treated) and a large-pore layer (100-200 μm), which is a substrate for the active layer and increases the mechanical strength of the membrane ... Membranes with an anisotropic structure are characterized by high performance, no clogging of pores during operation. The isotropic structure of membranes is less durable, quickly loses its permeability due to clogging of pores with suspended or colloidal particles contained in the water being purified.
Основные закономерности процессов мембранной очистки:The main patterns of membrane cleaning processes:
- поток фильтрата прямо пропорционален площади мембраны, величине приложенного давления и температуре очищаемой воды;- the filtrate flow is directly proportional to the membrane area, the value of the applied pressure and the temperature of the treated water;
- производительность мембраны обратно пропорциональна ее толщине (толщине активного слоя) и концентрации примесей.- membrane performance is inversely proportional to its thickness (active layer thickness) and impurity concentration.
Ультрафильтрационные мембраны, как правило, имеют размер пор 0,01 до 0,1 мкм, работают под давлением от 2 до 10 атмосфер, способны задерживать эмульгированные масла, гидроксиды металлов, коллоидные и взвешенные частицы, эмульсии, высокомолекулярные соединения, бактерии и т.п. при очистке водных растворов [Десятов А.В., Баранов А.Е., Баранов Е.А., Какуркин Н.Н., Казанцева Н.Н., Асеев А.В. Опыт использования мембранных технологий для очистки и опреснения воды. - М.: Химия. 2008. - 240 с.]. Ультрафильтрация часто применяется как предварительная стадия очистки воды перед системой обратного осмоса.Ultrafiltration membranes, as a rule, have a pore size of 0.01 to 0.1 μm, operate under a pressure of 2 to 10 atmospheres, are capable of retaining emulsified oils, metal hydroxides, colloidal and suspended particles, emulsions, high molecular weight compounds, bacteria, etc. ... in the purification of aqueous solutions [Desyatov AV, Baranov AE, Baranov EA, Kakurkin NN, Kazantseva NN, Aseev AV. Experience in using membrane technologies for water purification and desalination. - M .: Chemistry. 2008. - 240 p.]. Ultrafiltration is often used as a preliminary stage of water purification before a reverse osmosis system.
Попутные воды при добыче сверхвязкой нефти содержат большое количество эмульгированных и коллоидных частиц, поэтому, учитывая размер эмульгированных частиц (100-10000 нм), наиболее рациональным является использование мембран, которые способны задерживать частицы размером свыше 100 нм и массой 300000 кДа.Associated waters in the production of super-viscous oil contain a large amount of emulsified and colloidal particles, therefore, given the size of emulsified particles (100-10000 nm), it is most rational to use membranes that are capable of retaining particles larger than 100 nm and weighing 300,000 kDa.
Во всех установках для ведения мембранных процессов могут быть использованы как мембраны с жесткой структурой (керамические), так и уплотняющиеся мембраны (полимерные).In all installations for conducting membrane processes, both membranes with a rigid structure (ceramic) and sealing membranes (polymeric) can be used.
Материалами для производства полимерных полупроницаемых мембран служат поликарбонат, политетрафторэтилен, полипропилен, полиамид, полисульфон, полиэфирамид, полиакрилонитрил, эфиры целлюлозы и другие современные полимеры.Materials for the production of polymeric semi-permeable membranes are polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyamide, polysulfone, polyether amide, polyacrylonitrile, cellulose ethers and other modern polymers.
Недостатками полимерных мембран являются низкая механическая прочность, возможная химическая деструкция за счет процессов гидролиза и окисления, ограниченный температурный интервал применения, подверженность микробиологическому и радиационному разрушению, что приводит к сокращению ресурса мембран и их полной замене.The disadvantages of polymer membranes are low mechanical strength, possible chemical destruction due to hydrolysis and oxidation processes, limited temperature range of application, susceptibility to microbiological and radiation destruction, which leads to a reduction in the membrane resource and their complete replacement.
Природа обрабатываемой жидкости и оптимальный режим эксплуатации мембранной установки, при котором загрязнение мембран было бы минимальным, являются одними из главных факторов при выборе типа мембраны, ее правильной конфигурации и геометрии. Уровень pH и температура потока также важны в процессе принятия окончательного решения.The nature of the liquid to be treated and the optimal operating mode of the membrane unit, at which membrane contamination would be minimal, are some of the main factors in choosing the type of membrane, its correct configuration and geometry. The pH and flow temperature are also important in the final decision making process.
В процессе эксплуатации мембранные фильтры требуют периодической очистки (регенерации) фильтрующей поверхности, которая может осуществляться гидравлическими, механическими или химическими методами. Выбор метода очистки определяется конфигурацией модуля, химической стабильностью мембраны и видами загрязнения очищаемой воды.During operation, membrane filters require periodic cleaning (regeneration) of the filtering surface, which can be carried out by hydraulic, mechanical or chemical methods. The choice of the purification method is determined by the configuration of the module, the chemical stability of the membrane and the types of contamination of the treated water.
Механическая очистка применима только для трубчатых мембранных систем с использованием губчатых шаров меньшего диаметра, чем у трубчатой мембраны. К механическим методам можно отнести и различные виды физических воздействий на поверхность мембраны (виброакустические, вибрационные, электроразрядные и т.д.), однако все они сопряжены с техническим усложнением очистных установок.Mechanical cleaning is only applicable to tubular membrane systems using sponge balls of a smaller diameter than the tubular membrane. Mechanical methods include various types of physical effects on the membrane surface (vibroacoustic, vibration, electric discharge, etc.), but all of them are associated with the technical complication of treatment plants.
К методам гидравлической очистки относятся обратная промывка, чередующееся изменение давления и периодическое изменение направления потока с заданной частотой. Для регенерации мембранных элементов и удаления образовавшихся на них отложений их периодически кратковременно промывают обратным потоком фильтрата, после чего возобновляют ультрафильтрацию. Для интенсификации регенерации в напорный канал мембранного элемента вводят сжатый воздух [Шиненкова Н.А. и др. Применение микроультрафильтрации для очистки вод, Серия Критические технологии. Мембраны, 2005, №4 (28), с.с. 21-25].Hydraulic cleaning methods include backwashing, alternating pressure changes and periodic changes in flow direction at a specified frequency. To regenerate the membrane elements and remove the deposits formed on them, they are periodically briefly washed with the reverse flow of the filtrate, after which ultrafiltration is resumed. To intensify the regeneration, compressed air is introduced into the pressure channel of the membrane element [Shinenkova N.A. and other Application of micro-ultrafiltration for water purification, Series Critical technologies. Membranes, 2005, No. 4 (28), pp. 21-25].
Так, известен способ восстановления работоспособности рулонного ультра-микрофильтрационного элемента [RU №2262978 С2, опубл. 27.10.2005], путем сначала его промывки фильтратом, подавая его противоточно через линию вывода рабочего фильтрата с расходом от 0,5 до 10,0 м3/час в течение от 2 до 10 сек, а затем обработки водо-воздушной смесью в соотношении от 5 до 30 объемных частей воздуха на 1 объемную часть воды, подавая эту смесь по линии движения фильтруемой среды с расходом от 1,0 до 15 м3/час в течение от 2 до 10 сек. Однако только лишь регулярная обратноточная промывка, даже интенсифицированная сжатым воздухом, не позволяет полностью восстановить производительность мембранного элемента.So, there is a known method for restoring the performance of a rolled ultra-microfiltration element [RU No. 2262978 C2, publ. 27.10.2005], by first washing it with filtrate, feeding it countercurrently through the output line of the working filtrate with a flow rate of 0.5 to 10.0 m 3 / h for 2 to 10 seconds, and then processing it with a water-air mixture in the ratio from 5 to 30 volumetric parts of air per 1 volumetric part of water, supplying this mixture along the flow line of the filtered medium with a flow rate of 1.0 to 15 m 3 / hour for 2 to 10 seconds. However, only regular back-flow flushing, even intensified with compressed air, does not completely restore the performance of the membrane element.
Известен способ удаления отложений и биозагрязнений из мембранных элементов обратноосмотических и нанофильтрационных установок [RU №2545280, опубл. 27.03.2015], включающий пропускание высокоскоростного потока эмульсии газа в растворе хлорида натрия с концентрацией от 0,5 до 50 г/дм3 при расходе газа от 0,1 до 120 дм3/(сек м2) через поперечное сечение мембранного элемента жидкости по концентратному каналу мембранного модуля. При этом для удаления микробиологических загрязнений в подаваемой жидкости поддерживается рН от 9 до 14, а для удаления неорганических загрязнений рН от 1 до 3. При использовании заявляемого способа в течение нескольких минут удается добиться практически полного устранения загрязнений.A known method for removing deposits and biocontamination from membrane elements of reverse osmosis and nanofiltration plants [RU # 2545280, publ. 03/27/2015], including the passage of a high-speed flow of a gas emulsion in a sodium chloride solution with a concentration of 0.5 to 50 g / dm 3 at a gas flow rate of 0.1 to 120 dm 3 / (sec m 2 ) through the cross section of the membrane element of the liquid through the concentrate channel of the membrane module. At the same time, to remove microbiological contaminants in the supplied liquid, the pH is maintained from 9 to 14, and to remove inorganic contaminants, the pH is from 1 to 3. When using the proposed method, almost complete elimination of contaminants can be achieved within a few minutes.
На практике для снижения дрейфа производительности мембраны и перепада давлений в фильтруемую воду дозируют коагулянты, которые укрупняют частицы загрязнений, улучшают фильтруемость осадка, облегчают его сбрасываемость, что позволяет уменьшить степень загрязнения мембран. Такими коагулянтами являются, например, гидроксиды алюминия и железа, коллоидный оксид кремния, соли переходных металлов, например, хлорида трехвалентного железа.In practice, to reduce the drift of the membrane performance and the pressure drop, coagulants are dosed into the filtered water, which enlarge the particles of impurities, improve the filterability of the sludge, facilitate its discharge, which makes it possible to reduce the degree of membrane fouling. Such coagulants are, for example, aluminum and iron hydroxides, colloidal silicon oxide, salts of transition metals such as ferric chloride.
Известны способы регенерации мембран путем формирования покрытия на ее поверхности, например, способ регенерации ультрафильтрационных мембранных элементов из полых волокон [RU №2432985 С1, опубл. 10.11.2011], в котором мембранный элемент из полого волокна, работающий в режиме тупиковой ультрафильтрации, регенерируют путем дозирования непосредственно в фильтруемую воду ферроцианида переходного металла или меди с размером частиц 0,5-5 мкм в количестве 1-10 мг/л. затем проводят обратноточную промывку мембранного элемента фильтратом для удаления образовавшихся отложений, в качестве ферроцианида переходного металла используют ферроцианид никеля или кобальта. Осадки имеют неуплотняемую рыхлую структуру, легко и полностью удаляются с поверхности мембран при обратной промывке.Known methods for regenerating membranes by forming a coating on its surface, for example, a method for regenerating ultrafiltration membrane elements from hollow fibers [RU No. 2432985 C1, publ. 11/10/2011], in which a hollow fiber membrane element, operating in a dead-end ultrafiltration mode, is regenerated by dosing directly into the filtered water of a transition metal or copper ferrocyanide with a particle size of 0.5-5 μm in an amount of 1-10 mg / l. then, the membrane element is backwashed with filtrate to remove the formed deposits; nickel or cobalt ferrocyanide is used as the transition metal ferrocyanide. Sediments have a non-compacted, loose structure; they are easily and completely removed from the membrane surface during backwashing.
Все вышеперечисленные методы не гарантируют долгосрочной эксплуатации мембран после их регенерации. В борьбе с забиванием мембранных пор особенно эффективны методы химической очистки - периодическая мойка мембранных элементов с помощью химических реагентов и моющих растворов. В различных областях промышленности в зависимости от характера загрязнений используется целый ряд химических реагентов, как в индивидуальном виде, так и в различных комбинациях. В зависимости от химической устойчивости мембран важно правильно подобрать концентрацию очищающего агента и время очистки. В качестве регенерирующих веществ могут использоваться:All of the above methods do not guarantee long-term operation of the membranes after their regeneration. In the fight against clogging of membrane pores, methods of chemical cleaning are especially effective - periodic washing of membrane elements using chemical reagents and detergent solutions. In various fields of industry, depending on the nature of the pollution, a number of chemical reagents are used, both individually and in various combinations. Depending on the chemical resistance of the membranes, it is important to choose the correct concentration of the cleaning agent and the cleaning time. The following can be used as regenerating substances:
- сильные (фосфорная) и слабые (лимонная) кислоты;- strong (phosphoric) and weak (citric) acids;
- щелочи (гидроксид натрия);- alkalis (sodium hydroxide);
- ферменты;- enzymes;
- комплексообразователи (этилендиаминтетрауксусная кислота);- complexing agents (ethylenediaminetetraacetic acid);
- дезинфицирующие средства (H2O2 и NaOCl);- disinfectants (H 2 O 2 and NaOCl);
- органические растворители.- organic solvents.
Так, согласно изобретению [RU №2094103 С1, опубл. 27.10.1997] восстановление эксплуатационных свойств фильтров осуществляется с помощью моющего средства, в качестве которого использована смесь полиоксиэтиленового эфира изооктифенола, лимонной, уксусной, муравьиной, соляной или азотной кислоты, или N-метил-пирролидона, диметилацетамида или диметилформамида. Средство содержит минеральные кислоты, под действием которых коррозируют металлические части оборудования и оказывают вредное воздействие на окружающую среду, а органические кислоты малоэффективны, т.к. не обладают достаточными комплексообразующими свойствами.So, according to the invention [RU No. 2094103 C1, publ. 27.10.1997] restoration of the operational properties of filters is carried out using a detergent, which is a mixture of isooctyphenol polyoxyethylene ether, citric, acetic, formic, hydrochloric or nitric acid, or N-methyl-pyrrolidone, dimethylacetamide or dimethylformamide. The product contains mineral acids, which corrode metal parts of equipment and have a harmful effect on the environment, while organic acids are ineffective, because do not have sufficient complexing properties.
Известен способ разделения водомасляных эмульсий ультрафильтрацией [RU №2050178 С1, опубл. 20.12.1995], включающий подачу жидких сред в рабочие каналы мембранного элемента, концентрирование задерживаемых компонентов на мембране под действием разницы давлений пермеата и концентрата и последующую регенерацию мембраны, которую проводят при заполненных концентратом рабочих каналах, сообщающихся с атмосферой в две стадии, на первой из которых моющий раствор вводят под мембрану, а на второй введенный моющий раствор оставляют под избыточным давлением 0,2-0,6 м столба жидкости в течение 1,5-8 ч. При этом моющий раствор содержит, мас. гидроксид натрия 2-4; синтанол ДС-10 0,3-0,6; тринатрийфосфат 0,2-0,4; пермеат - остальное.The known method of separation of water-oil emulsions by ultrafiltration [RU No. 2050178 C1, publ. 12/20/1995], including the supply of liquid media to the working channels of the membrane element, the concentration of the retained components on the membrane under the influence of the pressure difference between the permeate and the concentrate and the subsequent regeneration of the membrane, which is carried out with the working channels filled with the concentrate communicating with the atmosphere in two stages, in the first of which the washing solution is introduced under the membrane, and on the second introduced washing solution is left under an excess pressure of 0.2-0.6 m of the liquid column for 1.5-8 hours. The washing solution contains, wt. sodium hydroxide 2-4; synthanol DS-10 0.3-0.6; trisodium phosphate 0.2-0.4; permeate - the rest.
Известен способ очистки фильтров [CN №102294174 А, опубл. 29.12.2011], включающий очистку в 4 этапа: на первом этапе для травления осадков применяется моющий состав на основе лимонной кислоты, на втором и третьем этапах (грубой и тонкой очистки соответственно) применяется щелочной моющий агент, представляющий собой смесь гидроксида натрия и додекансульфоната натрия, или смесь, содержащую динатрийэтилендиаминтетраацетата и додекансульфоната натрия; и щелочное моющее средство - смесь, содержащую MCT511 (Kleen™), динатрийэтилендиаминтетраацетата и додекансульфоната натрия, с последующим четвертым этапом стерилизации.A known method for cleaning filters [CN No. 102294174 A, publ. 12/29/2011], including cleaning in 4 stages: at the first stage, a detergent composition based on citric acid is used for etching sediments, at the second and third stages (coarse and fine cleaning, respectively), an alkaline detergent is used, which is a mixture of sodium hydroxide and sodium dodecane sulfonate , or a mixture containing disodium ethylenediamine tetraacetate and sodium dodecanesulfonate; and an alkaline detergent, a mixture of MCT511 (Kleen ™), disodium ethylenediamine tetraacetate and sodium dodecanesulfonate, followed by a fourth sterilization step.
Известен способ химической очистки фильтров обратного осмоса растворами экологически безопасных комплексонов [RU №2636712 С1, опубл. 27.11.2017], включающий 3 этапа промывки: травлением, грубой щелочной очисткой и тонкой щелочной очисткой, раствор травления содержит 2,55 мас. % ИДЯК; раствор для грубой щелочной очистки содержит 1,275 мас. % динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас. % ОП-10; раствор для тонкой щелочной очистки содержит 1 мас. % жидкого чистящего препарата Kleen™ МСТ511, 0,64 мас. % динатриевой соли ИДЯК и 0,1275 мас. % ОП-10 - неионогенных поверхностно-активных веществ, представляющих собой продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена.A known method of chemical cleaning of reverse osmosis filters with solutions of environmentally friendly complexones [RU # 2636712 C1, publ. 11/27/2017], including 3 stages of washing: etching, coarse alkaline cleaning and fine alkaline cleaning, the etching solution contains 2.55 wt. % IDYAK; solution for coarse alkaline cleaning contains 1.275 wt. % disodium salt IDYAK and 0.1275 wt. % OP-10; solution for fine alkaline cleaning contains 1 wt. % liquid cleaning agent Kleen ™ MCT511, 0.64 wt. % disodium salt IDYAK and 0.1275 wt. % OP-10 - nonionic surfactants, which are the products of processing a mixture of mono - and dialkylphenols with ethylene oxide.
Известно очищающее средство для ультрафильтрационной мембраны [CN №108031295 A, опубл. 15.05.2018], включающее состав компонентов (мас. %): 0,5-1% NaOH, 0,5-1% олеиновой кислоты, 1-2% модифицированного полиэфиром силиконового масла, 0,5- 1% поверхностно-активного вещества, 1-2% солюбилизатора, 0,5-1% добавки и воды, где диапазон массового соотношения олеиновой кислоты и солюбилизатора (1 к 1) - (с 1 по 3), а добавка представляет собой полифосфат натрия, или полисорбат-80, или силикат натрия, или карбонат натрия или сульфат натрия.Known cleanser for ultrafiltration membrane [CN No. 108031295 A, publ. 05/15/2018], including the composition of the components (wt.%): 0.5-1% NaOH, 0.5-1% oleic acid, 1-2% polyester-modified silicone oil, 0.5-1% surfactant , 1-2% solubilizer, 0.5-1% additive and water, where the range of mass ratio of oleic acid and solubilizer is (1 to 1) - (1 to 3), and the additive is sodium polyphosphate, or polysorbate-80, or sodium silicate, or sodium carbonate or sodium sulfate.
Для регенерации ультрафильтрационных мембран, загрязненных нефтью и ее производными, применяются особые составы и способы.For the regeneration of ultrafiltration membranes contaminated with oil and its derivatives, special compositions and methods are used.
Известен способ очистки мембран ультрафильтрации при загрязнении нефтью [CN №106975364 A, опубл. 25.07.2017], включающий очистку мембран с помощью композитных солеустойчивых бактерий, разлагающих нефть, которые предпочтительно включают Bacillus anthracis, Bacillus pumilus и Clostridium sordellii.A known method of cleaning ultrafiltration membranes with oil pollution [CN No. 106975364 A, publ. 07/25/2017], including cleaning the membranes using composite salt tolerant bacteria that decompose oil, which preferably include Bacillus anthracis, Bacillus pumilus and Clostridium sordellii.
Известно чистящее средство для керамических мембран для очистки воды, добываемой на нефтяных месторождениях [CN №102716674 A, опубл. 10.10.2012], включающее компонент A, компонент B и компонент C, где эффективными составляющими компонента A являются гидроксид натрия и алкилбензолсульфонат натрия; компонента В - гидроксид натрия, алкилбензолсульфонат натрия, натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, триэтаноламин и триполифосфат натрия; компонента С - гидроксид натрия, алкилбензолсульфонат натрия и пероксид водорода.Known cleaner for ceramic membranes for water purification from oil fields [CN No. 102716674 A, publ. 10.10.2012], comprising component A, component B and component C, where the effective components of component A are sodium hydroxide and sodium alkylbenzenesulfonate; component B - sodium hydroxide, sodium alkylbenzenesulfonate, sodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, triethanolamine and sodium tripolyphosphate; component C - sodium hydroxide, sodium alkylbenzenesulfonate and hydrogen peroxide.
Известен композиционный реагент для химической мойки нанофильтационных мембран, используемых для очистки нефтеносных вод [CN №04474905 A, опубл. 01.04.2015]. Реагент получают путем смешивания ЭДТА, пирофосфата натрия, додецилсульфата натрия и воды. Способ очистки включает два этапа: очистку с использованием указанного реагента и последующее проведение кислотного травления разбавленным раствором соляной кислоты.Known composite reagent for chemical cleaning of nanofiltration membranes used for the purification of oil-bearing waters [CN No. 04474905 A, publ. 04/01/2015]. The reagent is prepared by mixing EDTA, sodium pyrophosphate, sodium dodecyl sulfate and water. The cleaning method includes two stages: cleaning using the specified reagent and subsequent acid etching with a dilute hydrochloric acid solution.
Однако известные химические реагенты, используемые в качестве моющего средства ультрафильтрационных мембран, в том числе загрязненных нефтью, оказываются неэффективными для регенерации ультрафильтрационных мембран, применяемых при очистке попутно добываемой воды при освоении залежи сверхвязкой нефти, что связано с характером загрязнений, забивающих поры мембран. В результате требуется полная замена этого дорогостоящего оборудования, что ведет к частичной или полной остановке промышленного процесса и повышению эксплуатационных расходов.However, the known chemical reagents used as a detergent for ultrafiltration membranes, including those contaminated with oil, turn out to be ineffective for the regeneration of ultrafiltration membranes used in the purification of produced water during the development of super-viscous oil deposits, which is associated with the nature of the contaminants clogging the pores of the membranes. As a result, a complete replacement of this expensive equipment is required, which leads to partial or complete shutdown of the industrial process and increased operating costs.
В отличие от традиционной «легкой» (девонской и карбоновой) нефти СВН характеризуется высокими значениями вязкости (свыше 10 000 сП) и плотности (до 1000 кг/м3), повышенным содержанием тяжелых асфальтено-смолистых компонентов, а также серы, что существенно усложняет ее промысловый сбор, подготовку и транспортировку [Курочкин А.К., Хазеев Р.Р. Экспериментальный поиск перспективной технологии глубокой переработки ашальчинской сверхвязкой нефти. СФЕРА. НЕФТЬ И ГАЗ. - 2015. - №2(46). - С. 52-71; Зарипов А.Т. Перспективы разработки месторождений природных битумов Республики Татарстан с применением горизонтальных технологий // Материалы научной конференции «Нетрадиционные коллекторы нефти, газа и природных битумов. Проблемы их освоения». Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2012. С. 103-105; Хисамов Р. ОАО «Татнефть»: МУН для сверхвязкой нефти недостаточно. Нефтегазовая магистраль. - 2011. - №5. - С. 46-52]. Месторождения СВН имеют небольшие глубины и размеры, обладают низкими пластовыми температурой (8-10°С) и давлением (4-8 атм.) [Хисамов Р. ОАО «Татнефть»: МУН для сверхвязкой нефти недостаточно. Нефтегазовая магистраль. - 2011. - №5. - С. 46-52; Маганов Н., Ибрагимов Н., Хисамов Р., Зарипов А., Мотина Л., Мехеев Е. Опыт разработки мелкозалегающих залежей тяжелой нефти. Oil & Gas Journal Russia. - 2015, №6. - С. 60-63; Малюков В.П., Алибеков М.Э. Инновационные технологии интенсификации добычи нефти из неоднородных пластов на месторождении сверхвязкой нефти Татарстана. Вестник РУДН, серия Инженерные исследования. - 2015. - №3. - С. 102-110]. Добыча таких битуминозной нефти скважинными методами с высокими технологическими показателями возможна только в случае существенного снижения вязкости в пластовых условиях до уровня традиционно добываемой нефти.In contrast to the traditional "light" (Devonian and carbonic) oil, HHO is characterized by high values of viscosity (over 10,000 cP) and density (up to 1000 kg / m 3 ), increased content of heavy asphaltene-resinous components, as well as sulfur, which significantly complicates its commercial collection, preparation and transportation [Kurochkin A.K., Khazeev R.R. Experimental search for a promising technology for deep processing of Ashalchinskaya superviscous oil. SPHERE. OIL AND GAS. - 2015. - No. 2 (46). - S. 52-71; Zaripov A.T. Prospects for the development of natural bitumen deposits in the Republic of Tatarstan using horizontal technologies // Proceedings of the scientific conference “Unconventional oil, gas and natural bitumen reservoirs. Problems of their development ”. Kazan: Kazan Publishing House. University, 2012.S. 103-105; Khisamov R. OAO TATNEFT: EOR is not enough for extra-viscous oil. Oil and gas pipeline. - 2011. - No. 5. - S. 46-52]. EHV fields have small depths and sizes, have low reservoir temperature (8-10 ° C) and pressure (4-8 atm.) [Khisamov R. OAO Tatneft: EOR is not enough for super-viscous oil. Oil and gas pipeline. - 2011. - No. 5. - S. 46-52; Maganov N., Ibragimov N., Khisamov R., Zaripov A., Motina L., Mekheev E. Experience in the development of shallow deposits of heavy oil. Oil & Gas Journal Russia. - 2015, No. 6. - S. 60-63; Malyukov V.P., Alibekov M.E. Innovative technologies for intensifying oil production from heterogeneous reservoirs in the super-viscous oil field in Tatarstan. RUDN Bulletin, Engineering Research Series. - 2015. - No. 3. - S. 102-110]. The production of such bituminous oil by downhole methods with high technological indicators is possible only in the case of a significant decrease in viscosity in reservoir conditions to the level of traditionally produced oil.
Извлечение такой нефти возможно лишь тепловыми методами, наиболее эффективна закачка пара с температурой 150-200°С в верхний горизонтальный ствол, за счет чего обеспечивается прогрев нефти и снижение ее вязкости в 300-400 раз. Разница в плотности пара и нефти заставляет последнюю под воздействием сил гравитации стекать в зону отбора горизонтальной добывающей скважины [Хисамов Р. ОАО «Татнефть»: МУН для сверхвязкой нефти недостаточно. Нефтегазовая магистраль. - 2011. - №5. - С. 46-52; Маганов Н., Ибрагимов Н., Хисамов Р., Зарипов А., Мотина Л., Мехеев Е. Опыт разработки мелкозалегающих залежей тяжелой нефти. Oil & Gas Journal Russia. - 2015, - №6. - С. 60-63; Малюков В.П., Алибеков М.Э. Инновационные технологии интенсификации добычи нефти из неоднородных пластов на месторождении сверхвязкой нефти Татарстана. Вестник РУДН, серия Инженерные исследования. - 2015. - №3. - С. 102-110]. Для производства пара необходима сверхчистая вода.The recovery of such oil is possible only by thermal methods, the most effective is the injection of steam with a temperature of 150-200 ° C into the upper horizontal wellbore, due to which the oil warms up and its viscosity decreases by 300-400 times. The difference in the density of steam and oil makes the latter, under the influence of gravitational forces, flow into the selection zone of a horizontal production well [Khisamov R. OAO Tatneft: EOR is not enough for super-viscous oil. Oil and gas pipeline. - 2011. - No. 5. - S. 46-52; Maganov N., Ibragimov N., Khisamov R., Zaripov A., Motina L., Mekheev E. Experience in the development of shallow deposits of heavy oil. Oil & Gas Journal Russia. - 2015, - No. 6. - S. 60-63; Malyukov V.P., Alibekov M.E. Innovative technologies for intensifying oil production from heterogeneous reservoirs in the super-viscous oil field in Tatarstan. RUDN Bulletin, Engineering Research Series. - 2015. - No. 3. - S. 102-110]. Ultrapure water is required to generate steam.
Таким образом разработка эффективного и экономически рентабельного реагента для химической мойки ультрафильтрационных мембран, применяемых при очистке попутно добываемой воды при освоении СВН, обеспечивающего сокращение времени процесса одностадийной химической мойки, увеличение периода эксплуатации мембран, что позволит избежать замены дорогостоящих мембран, существенно сократить количество и частоту химических промывок, а следовательно, значительно уменьшить контакт мембраны с агрессивными реагентами, увеличив срок ее службы, является актуальной задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение.Thus, the development of an effective and economically viable reagent for the chemical cleaning of ultrafiltration membranes used in the purification of produced water during the development of high-pressure water, which provides a reduction in the time of the one-stage chemical cleaning process, an increase in the membrane operation period, which will avoid replacing expensive membranes, significantly reduce the number and frequency of chemical flushing, and, therefore, significantly reduce the contact of the membrane with aggressive reagents, increasing its service life, is an urgent problem to be solved by the present invention.
Технический результат изобретения состоит в эффективной очистке пор и поверхностей ультрафильтрационных мембран от загрязнений, присутствующих в попутно добываемой воде при освоении залежи сверхвязкой нефти, приводящей к восстановлению проницаемости ультрафильтрационных мембран. Технический результат также состоит в расширении арсенала реагентов для химической мойки ультрафильтрационных мембран.The technical result of the invention consists in effective cleaning of pores and surfaces of ultrafiltration membranes from impurities present in the produced water during the development of super-viscous oil deposits, leading to the restoration of the permeability of ultrafiltration membranes. The technical result also consists in expanding the arsenal of reagents for chemical cleaning of ultrafiltration membranes.
Техническая задача решается, и технический результат достигается использованием для химической мойки ультрафильтрационных мембран, применяемых при очистке попутно добываемой воды при разработке залежи сверхвязкой нефти, заявляемого композиционного реагента, включающего смесь ароматического и алифатического органических растворителей, поверхностно-активное вещество и воду, состав которого характеризуется следующим соотношением компонентов, мас. %:The technical problem is solved, and the technical result is achieved by the use of ultrafiltration membranes for chemical cleaning, used in the purification of produced water during the development of super-viscous oil deposits, the claimed composite reagent, including a mixture of aromatic and aliphatic organic solvents, a surfactant and water, the composition of which is characterized as follows the ratio of the components, wt. %:
Данный состав, применяемый по указанному назначению, не известен из уровня техники. Разработанный композиционный реагент является реагентом комплексного действия, поскольку обладает не только растворяющим действием по отношению к специфическим органическим загрязнителям ультрафильтрационных мембран при их использовании для очистки попутно добываемой воды, благодаря особенностям его химического состава происходит его активная диффузия между частицами загрязнителя и поверхностью ультрафильтрационной мембраны с последующим отделением частиц от поверхности мембраны, их диспергированием и растворением.This composition, used for the indicated purpose, is not known from the prior art. The developed composite reagent is a reagent of complex action, since it has not only a dissolving effect in relation to specific organic pollutants of ultrafiltration membranes when they are used to purify produced water, due to the peculiarities of its chemical composition, it actively diffuses between the pollutant particles and the surface of the ultrafiltration membrane, followed by separation. particles from the membrane surface, their dispersion and dissolution.
Предложенный состав заявляемого реагента является оптимальным, как с технологической, так и с экономической точек зрения, изменение соотношения компонентов уменьшает эффективность действия реагента: при уменьшении количества ПАВ, в качестве которого использован Неонол АФ 9-12, а также алифатического растворителя, толуол не образуют эмульсию с водой, что приводит к снижению эффективности отмывания, при уменьшении количества ароматического растворителя (толуол) также уменьшается эффективность отмывания мембран. Качественный и количественный состав заявляемого реагента, представляющего собой микроэмульсию, позволяет избежать расслоения эмульсии и при многократном разбавлении реагента водой (не менее, чем в 40 раз) во время процесса очистки.The proposed composition of the proposed reagent is optimal, both from a technological and economic point of view, a change in the ratio of components reduces the effectiveness of the reagent: with a decrease in the amount of surfactant, which is used as Neonol AF 9-12, as well as an aliphatic solvent, toluene does not form an emulsion with water, which leads to a decrease in the efficiency of washing; with a decrease in the amount of aromatic solvent (toluene), the effectiveness of washing the membranes also decreases. The qualitative and quantitative composition of the inventive reagent, which is a microemulsion, avoids stratification of the emulsion even with multiple dilution of the reagent with water (not less than 40 times) during the purification process.
Реагент представляет собой прозрачную бесцветную или светло-желтую жидкость без посторонних включений (массовая доля активной основы: не менее 19%; плотность при 20°С: 0,95±0,02 г/см3; рН 1% водного раствора: 6-8).The reagent is a transparent colorless or light yellow liquid without foreign inclusions (mass fraction of the active base: not less than 19%; density at 20 ° C: 0.95 ± 0.02 g / cm 3 ; pH of 1% aqueous solution: 6- 8).
Заявляемый реагент получают простым смешением компонентов в указанном соотношении. Для получения реагента использованы Неонол АФ 9-12 по ТУ 2483-077-05766801-98 («Нижнекамскнефтехим»), толуол нефтяной по ГОСТ 14710-78, изопропанол по ГОСТ 9805-84, вода умягченная (рН = 6,0-8,0; жесткость - не более 0,5 мг⋅экв/л).The inventive reagent is obtained by simple mixing of the components in the indicated ratio. To obtain the reagent, Neonol AF 9-12 according to TU 2483-077-05766801-98 (Nizhnekamskneftekhim), petroleum toluene according to GOST 14710-78, isopropanol according to GOST 9805-84, softened water (pH = 6.0-8, 0; hardness - no more than 0.5 mg-eq / l).
Эффективность моющей способности заявляемого композиционного реагента подтверждена результатами опытно-промышленных испытаний на промышленной установке подготовки попутно-добываемой со СВН воды (УППДВ-350 УППДВ «Каменка»), производительностью 350 м3/час очищенной воды для котельной, введенной в эксплуатацию ПАО «Татнефть» в целях получения сверхчистой воды, необходимой при производстве пара [Разработка залежи сверхвязкой нефти ОАО «Татнефть». Технические требования к установкам подготовки попутно-добываемой со сверхвязкой нефтью воды с целью выработки из нее пара. ОАО «Татнефть», 2014. - 34 с.].The effectiveness of the washing ability of the claimed composite reagent is confirmed by the results of pilot tests on an industrial plant for the preparation of water produced from the EHV (UPPDV-350 UPPDV "Kamenka"), with a capacity of 350 m 3 / hour of purified water for the boiler house put into operation by PJSC TATNEFT in order to obtain ultrapure water required for the production of steam [Development of super-viscous oil deposits of JSC TATNEFT. Technical requirements for installations for the preparation of water produced with superviscous oil in order to generate steam from it. JSC TATNEFT, 2014. - 34 p.].
Схема очистки включает блок ультрафильтрации, сорбционные фильтры, блоки обратного осмоса, анионообменные фильтры, позволяющие достичь необходимого качества воды.The purification scheme includes an ultrafiltration unit, sorption filters, reverse osmosis units, anion-exchange filters that allow achieving the required water quality.
Блок ультрафильтрации (УФ) используется в установке очистки УППДВ-350 для удаления взвешенных частиц, коллоидных примесей, органических соединений, в диапазоне размеров от 0,03 до 0,1 мкм на полимерных половолоконных мембранах низкого давления.The ultrafiltration unit (UV) is used in the UPPDV-350 purification unit to remove suspended particles, colloidal impurities, organic compounds, in the size range from 0.03 to 0.1 microns on low pressure polymeric hollow fiber membranes.
В качестве рабочих элементов блока ультрафильтрации используются модули УФМ 214 (15ZA056) (количество блоков ультрафильтрации - 5 шт., количество мембранных модулей в блоке ультрафильтрации - 21 шт., производительность одного блока ультрафильтрации по очищенной воде - 125 м3/ч) с фильтрующими элементами для воды, материал мембраны PDVF (ПДВФ, поливинилиденфторид, фторопласт-2) со средним размером пор 30 нм.UFM 214 (15ZA056) modules are used as working elements of the ultrafiltration unit (the number of ultrafiltration units is 5 pcs., The number of membrane modules in the ultrafiltration unit is 21 pcs., The capacity of one ultrafiltration unit for purified water is 125 m 3 / h) with filter elements for water, membrane material PDVF (PDVF, polyvinylidene fluoride, fluoroplast-2) with an average pore size of 30 nm.
Испытания проводились на одном УФ блоке №2 при удельной производительности по попутно добываемой воде (ПДВ) 50-70 л/м2⋅ч. Эффективность заявляемого реагента оценивалась по изменению трансмембранного давления (ТМД) в режиме фильтрации и проницаемости (П) УФ мембран. Кроме того, определялись физико-химические показатели ультрафильтрованной воды. Аварийных остановок работы УФ блока зафиксировано не было. Для контроля давления УФ блок оборудован средствами замера давления (манометры) на входе, выходе УФ мембраны и выходе ультрафильтрата. Для регулирования расхода моющего раствора - датчиком расхода.The tests were carried out on one UV block No. 2 with a specific productivity for associated water (MPW) of 50-70 l / m 2 h. The effectiveness of the proposed reagent was assessed by the change in transmembrane pressure (TMD) in the filtration mode and permeability (P) of UV membranes. In addition, the physicochemical parameters of ultrafiltered water were determined. There were no emergency stops of the UV unit. To control the pressure, the UV block is equipped with pressure measuring devices (manometers) at the inlet, outlet of the UV membrane and the outlet of the ultrafiltrate. To regulate the flow rate of the cleaning solution - a flow sensor.
Исходная попутно-добываемая вода после системы отделения нефти (на входе в УППДВ) представляет жидкость светло желтого цвета, с сильным характерным запахом сероводорода и нефтепродуктов, температура воды 56-60°С. Ее физико-химические характеристики представлены в таблице 1. После отстаивания на поверхности исходной воды образуется осадок светло-желтого цвета, плохо растворимый в четыреххлористом углероде, который был собран и методом ГХ-МС доказано содержание в его составе преимущественно элементарной серы, образовавшейся в результате окисления сероводорода и меркаптанов кислородом воздуха.The initial associated water after the oil separation system (at the inlet to the UPPDV) is a light yellow liquid with a strong characteristic odor of hydrogen sulfide and oil products, the water temperature is 56-60 ° C. Its physicochemical characteristics are presented in Table 1. After settling on the surface of the initial water, a light yellow precipitate is formed, poorly soluble in carbon tetrachloride, which was collected and the GC-MS method proved the content in its composition of mainly elemental sulfur formed as a result of oxidation hydrogen sulfide and mercaptans with atmospheric oxygen.
Таблица 1Table 1
Физико-химические характеристики исходной попутно-добываемой водыPhysicochemical characteristics of the initial produced water
Кроме того, выделен малорастворимый осадок черного цвета, который по результатам рентгено-флуоресцентного анализа содержит элементарную серу, сульфиды железа и цинка, силикаты (кальция). Концентрация нефтепродуктов в отстоявшейся воде - 6,2 мг/дм3, что составляет около 10 % от исходной концентрации и свидетельствует о высокой доле эмульгированных нефтепродуктов в попутно-добываемой воде.In addition, a poorly soluble black precipitate was isolated, which, according to the results of X-ray fluorescence analysis, contains elemental sulfur, iron and zinc sulfides, silicates (calcium). The concentration of oil products in the settled water is 6.2 mg / dm 3 , which is about 10% of the initial concentration and indicates a high proportion of emulsified oil products in the produced water.
Присутствие в СВН повышенного содержания высокомолекулярных и поликонденсированных соединений (смолистой и асфальтеноподобной структуры) создает предпосылки для образования достаточно прочной гидрофобной пленки на поверхности фильтрующих элементов, образованной органоминеральными отложениями, которая полностью не разрушается при обработке мембран сильными растворителями (четыреххлористый углерод, толуол), что снижает их проницаемость и повышает трансмембранное давление в системе.The presence of an increased content of high-molecular and polycondensed compounds (resinous and asphaltene-like structure) in EHL creates the preconditions for the formation of a sufficiently strong hydrophobic film on the surface of filter elements formed by organomineral deposits, which is not completely destroyed when the membranes are treated with strong solvents (carbon tetrachloride, toluene), which reduces their permeability and increases the transmembrane pressure in the system.
Присутствие в СВН повышенного содержания высокомолекулярных и поликонденсированных соединений (смолистой и асфальтеноподобной структуры) создает предпосылки для образования достаточно прочной гидрофобной пленки на поверхности фильтрующих элементов, снижает их проницаемость и повышает трансмембранное давление в системе. Особенности состава загрязнений изучены современными физико-химическими методами исследований, такими как: рентгенофлуоресцентная спектроскопия, хромато-масс-спектрометрия, ИК-спектроскопия и матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация (МАЛДИ) масс-спектрометрия. Анализ экстрактов из неочищенной ПДВ и загрязнений с поверхности фильтрующих элементов очень схож, что однозначно свидетельствует о генезисе формирования загрязнений на мембранных фильтрах. Исследования свидетельствуют о значительном концентрировании нефтяных углеводородов на поверхности мембран. Кроме того, в загрязнениях на мембранах, по результатам проведенных исследований, фиксируется присутствие молекулярной серы, образовавшейся, по-видимому, в результате окисления сероводорода. Кроме того, по результатам ИК-спектроскопии, зафиксирована высокая доля карбонильных и карбоксильных групп в экстрактах ПДВ и загрязнений мембран, по сравнению с СВН, что связано, по-видимому, с большей растворимостью и гидрофильностью продуктов высокотемпературного окисления компонентов нефти, при контакте СВН при ее добыче с использованием перегретого пара.The presence of an increased content of high-molecular and polycondensed compounds (resinous and asphaltene-like structure) in EHL creates the preconditions for the formation of a sufficiently strong hydrophobic film on the surface of the filter elements, reduces their permeability and increases the transmembrane pressure in the system. The features of the composition of contaminants have been studied by modern physicochemical research methods, such as X-ray fluorescence spectroscopy, gas chromatography-mass spectrometry, IR spectroscopy, and matrix-activated laser desorption / ionization (MALDI) mass spectrometry. The analysis of extracts from untreated MPE and contaminants from the surface of filter elements is very similar, which unambiguously indicates the genesis of contamination formation on membrane filters. Studies indicate a significant concentration of petroleum hydrocarbons on the membrane surface. In addition, in the contamination on the membranes, according to the results of the studies, the presence of molecular sulfur is recorded, apparently formed as a result of the oxidation of hydrogen sulfide. In addition, according to the results of IR spectroscopy, a high proportion of carbonyl and carboxyl groups in extracts of PDV and membrane contamination was recorded, as compared to SHN, which is apparently associated with the greater solubility and hydrophilicity of the products of high-temperature oxidation of oil components, upon contact with SHN at its extraction using superheated steam.
Осуществляют эксплуатацию УФ блока согласно инструкции по эксплуатации до достижения, установленного инструкцией максимального ТМД - 0,5 бар. Достижение ТМД до указанного значения свидетельствует о снижении проницаемости УФ мембран до критического значения. Для очистки мембран УФ блок останавливают.The UV block is operated according to the operating instructions until the maximum TMD set by the instructions is reached - 0.5 bar. Achievement of TMD to the specified value indicates a decrease in the permeability of UV membranes to a critical value. To clean the membranes, the UV unit is stopped.
Производят приготовление моющего раствора разбавлением заявляемого реагента умягченной водой в 40 раз. Выполняют процесс химической мойки согласно инструкции по эксплуатации.The washing solution is prepared by diluting the inventive reagent with softened water 40 times. Carry out the process of chemical cleaning according to the instruction manual.
После завершения процесса химической мойки производится запуск УФ блока в работу режиме фильтрации ПДВ согласно инструкции по эксплуатации до наработки 250 часов.After the completion of the chemical cleaning process, the UV block is launched in the PDV filtration mode according to the operating instructions until 250 hours of operation.
В процессе исследований определяют изменение ТМД в режиме фильтрования, изменение проницаемости УФ мембран и физико-химические показатели ультрафильтрованной воды.During the research, the change in TMD in the filtration mode, the change in the permeability of UV membranes and the physicochemical parameters of ultrafiltered water are determined.
На фиг. 1 приведено изменение ТМД, усредненного по 7 звеньям УФ блока №2 за 250 часов (11 сут) режима фильтрации, из которого видно, что изменение ТМД в режиме фильтрации после мойки происходило в пределах 0,12-0,2 бар, при этом среднее значение также оставалось неизменным на уровне 0,16 бар. Необходимо отметить, что ТМД при испытании не достигало предельно допустимого 0,5 бар.FIG. 1 shows the change in TMD averaged over 7 links of UV block No. 2 for 250 hours (11 days) of the filtration mode, from which it can be seen that the change in TMD in the filtration mode after washing occurred within 0.12-0.2 bar, while the average the value also remained unchanged at 0.16 bar. It should be noted that the TMD during testing did not reach the maximum permissible 0.5 bar.
На фиг. 2 представлены изменения проницаемости УФ мембран (средней по 7-ми звеньям) во время испытаний во время работы блока УФ в течение 250 часов после химической мойки заявляемым композиционным реагентом (л/м2⋅ч⋅бар), из которых видно, что средние значения проницаемости при фильтрации после мойки заявляемым реагентом находятся в допустимом диапазоне.FIG. 2 shows changes in the permeability of UV membranes (average for 7 links) during tests during the operation of the UV unit for 250 hours after chemical cleaning with the claimed composite reagent (l / m 2 ⋅h⋅bar), from which it can be seen that the average values filtration permeabilities after washing with the claimed reagent are in the acceptable range.
Результаты анализа ультрафильтрованной ПДВ, отобранной во время работы УФ блока в режиме фильтрации в течение 250 час после мойки заявляемым реагентом, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о том, что качество воды при фильтрации после мойки испытуемым реагентом соответствуют требуемым нормам. После истечения 250 часов работы УФ блока в режиме фильтрации мутность ультрафильтрованной воды составила 0,37 MTU, концентрация твердых взвешенных частиц - 0,2 мг/дм3, нефти - 0,5 мг/дм3, железа - 0,3 мг/дм3. Среднее значение указанных параметров за 250 часов составило соответственно 0,45 MTU, концентрация твердых взвешенных частиц - 0,3 мг/дм3, нефти - 0,9 мг/дм3, железа - 0,36 мг/дм3.The results of the analysis of the ultrafiltered MPE sampled during the operation of the UV unit in the filtration mode for 250 hours after washing with the claimed reagent, shown in Table 2, indicate that the quality of water during filtration after washing with the tested reagent meets the required standards. After 250 hours of operation of the UV unit in filtration mode, the turbidity of ultrafiltered water was 0.37 MTU, the concentration of suspended solids was 0.2 mg / dm 3 , oil - 0.5 mg / dm 3 , iron - 0.3 mg / dm 3 . The average value of these parameters for 250 hours was respectively 0.45 MTU, the concentration of suspended solids - 0.3 mg / dm 3 , oil - 0.9 mg / dm 3 , iron - 0.36 mg / dm 3 .
Таблица 2table 2
Результаты анализа ультрафильтрованной попутно добываемой воды во время работы блока УФ в течение 250 час после химической мойки заявляемым композиционным реагентомResults of the analysis of ultrafiltered produced water during the operation of the UV unit within 250 hours after chemical cleaning with the claimed composite reagent
Таким образом, новый эффективный реагент для очистки ультрафильтрационных мембран от загрязнений, присутствующих в попутно добываемой воде при освоении залежи СВН, в промышленных сточных водах, а также при подготовке воды для производства пара, приводит к восстановлению проницаемости ультрафильтрационных мембран за короткое время в процессе одностадийной химической мойки и при этом на значительный период, что позволяет избежать замены дорогостоящих мембран, существенно сократить количество и частоту химических промывок, а следовательно, значительно уменьшить контакт мембраны с агрессивными реагентами, таким образом увеличив срок ее службы. Реагент получают простым смешением из доступных и недорогих компонентов. Использование заявляемого реагента приводит к упрощению и удешевлению процесса, позволяет снизить затраты на очистку попутно добываемой воды с сохранением качества ультрафильтрованной воды.Thus, a new effective reagent for cleaning ultrafiltration membranes from contaminants present in the produced water during the development of the SHN deposit, in industrial wastewater, as well as in the preparation of water for steam production, leads to the restoration of the permeability of ultrafiltration membranes in a short time in the process of one-stage chemical washing and at the same time for a significant period, which allows you to avoid replacing expensive membranes, significantly reduce the number and frequency of chemical washes, and therefore significantly reduce the contact of the membrane with aggressive reagents, thus increasing its service life. The reagent is obtained by simple mixing from available and inexpensive components. The use of the inventive reagent leads to a simplification and reduction in cost of the process, allows to reduce the cost of purifying the produced water while maintaining the quality of ultrafiltered water.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020112839A RU2734257C1 (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020112839A RU2734257C1 (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2734257C1 true RU2734257C1 (en) | 2020-10-13 |
Family
ID=72940524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020112839A RU2734257C1 (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2734257C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2784290C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for monitoring of polymers in simultaneously produced water of oil-producing wells |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2094103C1 (en) * | 1996-06-20 | 1997-10-27 | Научно-производственное предприятие "Технофильтр" | Method of restoring performance characteristics of tubular ultrafilters |
| US6120688A (en) * | 1997-02-25 | 2000-09-19 | Zenon Environmental, Inc. | Portable reverse osmosis unit for producing drinking water |
| RU2262978C2 (en) * | 2003-12-02 | 2005-10-27 | ООО "Научно-производственное предприятие "Аквапор" | Diaphragm ultra-microfiltration roll material and method of restoration of its serviceability |
| RU2432985C1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОТЕХ" | Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres |
| CN102294174A (en) * | 2011-08-11 | 2011-12-28 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | Chemical washing method of reverse osmosis |
| RU2636712C1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Method of chemical cleaning of reverse osmosis filters by solutions of environmentally safe complexes |
| CN108031295A (en) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 中国海洋石油集团有限公司 | A kind of Ceramic excessive filtration cleaning agents of membrane and preparation method thereof |
-
2020
- 2020-04-02 RU RU2020112839A patent/RU2734257C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2094103C1 (en) * | 1996-06-20 | 1997-10-27 | Научно-производственное предприятие "Технофильтр" | Method of restoring performance characteristics of tubular ultrafilters |
| US6120688A (en) * | 1997-02-25 | 2000-09-19 | Zenon Environmental, Inc. | Portable reverse osmosis unit for producing drinking water |
| RU2262978C2 (en) * | 2003-12-02 | 2005-10-27 | ООО "Научно-производственное предприятие "Аквапор" | Diaphragm ultra-microfiltration roll material and method of restoration of its serviceability |
| RU2432985C1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОТЕХ" | Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres |
| CN102294174A (en) * | 2011-08-11 | 2011-12-28 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | Chemical washing method of reverse osmosis |
| RU2636712C1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Method of chemical cleaning of reverse osmosis filters by solutions of environmentally safe complexes |
| CN108031295A (en) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 中国海洋石油集团有限公司 | A kind of Ceramic excessive filtration cleaning agents of membrane and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| БРИК М.Т. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕМБРАН. В 2-Х ТОМАХ. КИЕВ: ИЗД-ВО "КИЕВО-МОГИЛЕВСКАЯ АКАДЕМИЯ", 2005. - 660 С. * |
| БРОК Т. МЕМБРАННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ. М.: МИР, 1987. - 464 С.. * |
| БРОК Т. МЕМБРАННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ. М.: МИР, 1987. - 464 С.. БРИК М.Т. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕМБРАН. В 2-Х ТОМАХ. КИЕВ: ИЗД-ВО "КИЕВО-МОГИЛЕВСКАЯ АКАДЕМИЯ", 2005. - 660 С. ШИНЕНКОВА Н.А. И ДР. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОУЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОД, СЕРИЯ КРИТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ. МЕМБРАНЫ, 2005. * |
| ШИНЕНКОВА Н.А. И ДР. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОУЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОД, СЕРИЯ КРИТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ. МЕМБРАНЫ, 2005. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2784290C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for monitoring of polymers in simultaneously produced water of oil-producing wells |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8236178B2 (en) | Reverse osmosis water recover method | |
| US8101083B2 (en) | Pre-treatment reverse osmosis water recovery method for brine retentate metals removal | |
| Li et al. | Treatment of oily wastewater by organic–inorganic composite tubular ultrafiltration (UF) membranes | |
| US9138688B2 (en) | Apparatus and process for treatment of water | |
| Singh et al. | Introduction to membrane processes for water treatment | |
| US10399880B2 (en) | Systems for producing regenerant brine and desalinated water from high temperature produced water | |
| CN105110538B (en) | A kind of desulfurization wastewater technique of zero discharge | |
| US20090050563A1 (en) | Treatment method for reverse osmosis filtration systems | |
| Chen et al. | Membrane filtration | |
| TW201311571A (en) | Conversion of seawater to drinking water at room temperature | |
| JP3800449B2 (en) | Method and apparatus for treating organic wastewater containing high concentrations of salts | |
| Karakulski et al. | Production of process water using integrated membrane processes | |
| RU2734257C1 (en) | Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water | |
| JP2023123616A (en) | Method for separating and purifying fluid containing valuable substance | |
| Bahuguna et al. | Physical method of Wastewater treatment-A review | |
| JP2010046562A (en) | Resource recovery type water treatment method and system | |
| Kim et al. | Simultaneous removal of nitrate and phosphate using cross-flow micellar-enhanced ultrafiltration (MEUF) | |
| Melita et al. | Porous polymer membranes used for wastewater treatment | |
| Amaral et al. | Oily wastewater treatment by membrane-assisted technologies | |
| JP6196035B2 (en) | Method for treating water containing water-insoluble substances | |
| Chakraborty et al. | Recent advances in membrane technology for the recovery and reuse of valuable resources | |
| Zhang et al. | Treatment of phosphate-containing oily wastewater by coagulation and microfiltration | |
| Ezugbe et al. | Direct Membrane Filtration for Wastewater Treatment | |
| Gubari et al. | Application of reverse osmosis in industrial wastewater desalination: systematic progress and its challenges | |
| Tomaszewska | Industrial wastewater treatment by means of membrane techniques |