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高盐高硬稠油污水淡化工艺及应用现状

发布日期:2019-01-29 作者: 点击:

将富余污水资源化处理后替代地下清水回用锅炉,可以保护油区生态环境,保证油田节能降耗、用水平衡,满足油田可持续发展和创建环境友好型、资源节约型企业的当务之急,也符合油田循环注采理念。依据稠油采出污水的水质特点以及热采锅炉用水的水质要求,比较了不同工艺的技术特点、水质适应性、工艺可靠性以及投资及运行成本,通过工艺设计计算,给出了在相同设计条件下不同工艺系统关键设备的关键工艺参数,得出了不同工艺所需要的设备投资和运行成本,并进行了技术和经济性对比。提出了相应的工艺方案,为油田选择可行的污水资源化回用处理工艺提供参考。

  1 稠油污水特点及资源化回用要求

  选取了胜利油田几个典型的稠油区块的采出污水进行了水质特性总结,并与注汽锅炉用水标准进行了资源化对比,如表 1所示。

河北11选5走势图  由表 1可以看出,稠油污水中除了总碱度指标满足锅炉回用标准,其他诸如含油、悬浮物、总硬度、矿化度等指标均高于注汽锅炉回用水质要求。其中油脂和悬浮物容易影响传热、破坏设备,且容易堵塞管道,采用常规的预处理技术诸如化学、重力、絮凝沉降、气浮、精细过滤等过程即可将其去除掉。而过高的矿化度和硬度则会使设备腐蚀、结垢、积盐,从而降低锅炉出力、缩短设备寿命。在国内油田没有采用常规工艺处理类似水质并使污水资源化工程的案例,因此研究适于高盐高硬稠油污水的脱盐除硬工艺,成为稠油污水资源化回用的关键所在。

  2 稠油污水脱盐除硬工艺及应用现状

  目前国内常用脱盐除硬工艺包括:离子交换法、电渗析法、双膜法以及蒸馏法。其中离子交换法仅适用于矿化度低于4 000 mg/L,总硬度低于300 mg/L的污水处理,可用于终端除硬。电渗析法对于高矿化度(TDS>10 g/L)油田污水除盐率低,易出现浓差极化,因此适合于初步脱盐工艺。双膜法除盐率高、占地小、能耗低,但对于高盐高硬污水,双膜法产水率低、需深度预处理、污泥量大、易污染、膜要求高、高温污水需要预先降温处理,因此其更适用于低矿化(TDS < 10 g/L)的污水处理。针对上述处理困难,国内外的专家学者提出利用蒸馏法实现油田污水的脱盐方法。蒸馏法是将污水加热蒸发为蒸汽并冷凝为淡水的脱盐工艺。该类工艺特点是对污水水质预处理要求宽松,产出水水质好,产率稳定,不受含盐量影响,同时可以充分利用污水余热,产水温度高,节约锅炉加热能耗,特别适合于高盐高硬污水处理。因此优先考虑采用蒸馏法处理油田污水。蒸馏法依据所用能源、设备和流程不同可分为3种:多效蒸发(MED)、机械压缩蒸发(MVC)和热力压缩蒸发(TVC)。

  2.1多效蒸发

  多效蒸发是一种应用较早的海水淡化工艺,采用逐级减压蒸馏原理,由若干单元蒸发器串联起来,除第1效的加热蒸汽来自锅炉外,后续各效的加热蒸汽均来自前一效产生的二次蒸汽,因此效数越多,运行能耗越低,但投资会增加。

  2.2压缩蒸馏

  压缩蒸馏是利用压缩机把蒸发过程所产生的二次蒸汽压缩,使之增压和升温(温升4——15℃左右),再作为加热蒸汽使用,使自身冷凝为淡水,如此循环使得蒸汽潜热被反复利用。根据压缩能量来源不同将压缩蒸馏分为机械压缩(MVC)和热力压缩(TVC)。其中机械压缩不需要外部蒸汽补汽,仅靠机械能转化为热能,该类工艺过程效率高、能耗低、过程不需要冷却水、结构紧凑。TVC工艺与MVC工艺相比,它采用的是热力学完善度相对较低的热力压缩机(蒸汽引射器),代替了热力学完善度较高的机械压缩机,除水泵外它不需要消耗电能,仅用高压蒸汽的热能驱动,可以直接利用生产中的富余热能,节省了电能。由于TVC工艺运行简单可靠,维护成本低,无运动部件,受到人们的广泛关注。

  3 工艺方案比较及优选

  3。1技术性能比较

  为进一步对上述3种蒸馏工艺进行比较分析,采用不同工艺设计了一套水产量不低于5 000 t/d油田污水资源化脱盐装置。其中污水处理量6 250 t/d、污水含盐量0.015 kg/kg、污水温度55℃、产水率80%。将单效MVC系统(污水蒸发温度100℃,压缩机出口蒸汽温度为107℃,降膜蒸发器传热温差为7℃)、单效TVC系统(主蒸汽压强为1 MPa,主蒸汽温度为180℃,污水蒸发温度为100℃,热力压缩机蒸汽出口温度为120℃)及6效MED系统(第1效加热蒸汽温度为120℃,末效即第6效加热蒸汽温度为79℃)的工艺设计模拟计算结果一并列在表 2。

  从表 2可以看出:

  (1)装置规模。在相同污水温度、相同淡水产量的情况下,MED系统所需要的蒸发传热面积最小,而MVC系统和TVC系统的传热面积基本上相近。而系统预热所需预热传热面积MED最大,而MVC系统和TVC系统的预热面积基本上相当,而MED所需凝汽器传热面积较高。总体来说,MVC所需总换热面积(7 509.3 m2)最小,TVC(8 196.7 m2)次之,MED所需换热面积(8 272.87 m2)最高,与TVC大致相近。


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