CN101708914A - 热泵蒸发法处理超稠油污水工艺技术 - Google Patents

热泵蒸发法处理超稠油污水工艺技术 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热泵蒸发法处理超稠油污水工艺技术，技术是将SAGD产生的超稠油污水进行预处理后经混合反应罐搅拌加药、增压泵增压、换热器换热后至蒸发塔，然后在蒸发塔内经蒸汽压缩机压缩、换热处理，得到的蒸馏水、浓缩水、蒸汽分别从各自管道输出。本发明适用原水水质范围广，既可用于高温超稠油污水深度处理，也可用于热采普通稠油污水处理，使用该工艺技术可以充分利用超稠油污水的高温，将污水处理与热能综合利用有机结合，从而达到高质高效的效果和节能降耗的目的。

Description

热泵蒸发法处理超稠油污水工艺技术
技术领域：
本发明涉及一种用于油田环境保护的超稠油污水处理工艺技术。
背景技术：
现有稠油污水处理技术处理的对象主要为蒸汽吞吐开采产生的普通稠油(温度在50℃时动力粘度大于400mPa.s、温度为20℃时密度大于0.9161g/cm3的原油)污水，处理后的水质能够满足油田蒸汽吞吐用热采湿蒸汽发生器给水指标，蒸汽吞吐所需蒸汽的干度一般为75～80％。但采用蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术开采中深层超稠油需要更高干度的蒸汽，蒸汽干度一般大于95％，产生蒸汽的设备一般采用汽包锅炉，而汽包锅炉的给水水质要远远高于湿蒸汽发生器给水水质。因此，现有的稠油污水处理技术不能满足油田现场开采超稠油和环境保护的要求。另外，目前在海水淡化、乳品行业、氧化铝生产及油砂污水处理方面机械蒸汽压缩法有所应用，但在中深层超稠油污水处理领域的应用未见报道。
发明内容：本发明的目的在于提供一种既可用于高温超稠油污水深度处理也可用于热采普通稠油污水和特稠油污水处理、高质高效、节能降耗的热泵蒸发法处理超稠油污水工艺技术。
本发明的技术方案如下：此种工艺技术是将SAGD产生的超稠油污水进行预处理后经混合反应罐搅拌加药、增压泵增压、换热器换热后至蒸发塔，然后在蒸发塔内经蒸汽压缩机压缩、换热处理，得到的蒸馏水、浓缩水、蒸汽分别从各自管道输出；该工艺技术的工艺流程和实施步骤如下：
1、采用常规的稠油污水处理方法对超稠油污水进行预处理，主要为重力沉降、浮选和过滤等方法，使处理后的污水含油＜5mg/L，悬浮物＜10mg/L；
2、预处理后的污水(温度80-90℃)进入混合反应罐，在罐中投加PH调节药剂，调节PH值，同时对来水进行预软化；
3、混合反应罐出水经泵提升进入换热器与蒸发塔出水(高温蒸馏水)进行换热，提高污水温度；
4、换热器出水进入蒸发塔底部储水槽，循环泵从蒸发塔储水槽吸水提升，通过管道将水送到蒸发塔顶部的配水装置，通过配水装置将水均匀分配给蒸发塔内每支降膜蒸发管，使污水沿蒸发管整个内壁按一定水膜厚度均匀向下流淌；初次启动时，需要将外部蒸汽引入蒸发塔内，与降膜蒸发管内壁进行换热，使部分水蒸发成水蒸汽；
5、蒸发出的水蒸汽与未蒸发水向下流动，水蒸汽向上通过液滴捕捉器，使水蒸汽中夹杂的液滴进行聚结分离落入蒸发塔底部储水槽，蒸汽进入塔外蒸汽压缩机入口，经蒸汽压缩机压缩后的蒸汽温度升高，通过蒸汽管道进入蒸发塔内作为降膜蒸发管外部热源，此时外部临时蒸汽热源可以取消；
6、膜蒸发管外壁的热蒸汽随着与内壁冷水膜的不断换热，释放潜热，凝结成液态蒸馏水，沿蒸发管外壁向下流入塔内蒸馏水储水槽，通过净化水管道引出进入外部储水罐；
7、随着污水的不断蒸发，蒸发塔底部储水槽内污水的浓缩倍数不断升高，当高于设计浓缩倍数时，通过外部循环水泵排出一定数量的浓缩废液，使储水槽内污水的浓缩倍数达到设计值；
8、蒸发塔出来的蒸馏水温度约93℃，储存在蒸馏水罐内，通过增压泵提升进入换热器，与蒸发塔进水进行换热，使蒸发前的污水温度升高，同时冷却后的蒸馏水作为汽包锅炉给水的水源。
本发明适用原水水质范围广，既可用于高温超稠油污水深度处理，也可用于热采普通稠油污水处理，使用该工艺技术可以充分利用超稠油污水的高温，将污水处理与热能综合利用有机结合，从而达到高质高效的效果和节能降耗的目的。
附图说明：图1为本发明的工艺流程示意图，图2为蒸发塔结构示意图。
具体实施方式：以下结合附图对本发明的实施加以说明。
如图1所示，本发明采用的热泵蒸发法处理超稠油污水的工艺流程设备由混合反应罐、增压右端、换热器、蒸馏水罐、蒸发塔、蒸汽压缩机、循环水泵组成，其实施步骤如前所述。其中，蒸发塔(见图2)由外壳、出水器(分配器)、蒸发管、液滴捕捉器、蒸馏水储槽、浓缩水槽组成，外壳上有原水进口、蒸馏水出口、浓缩水进、出口、蒸汽进、出口。
实施例：采用本发明工艺技术对某油田超稠油SAGD采出水进行处理。实施过程的主要参数为：降膜蒸发管直径50mm，浓缩倍数30倍左右，处理后蒸馏水量16L/h，冷凝水流量22L/h，循环水量1911L/h，主要进水水质指标油5mg/L，悬浮物≤10mg/L，主要出水水质指标油≤0.3mg/L，悬浮物(浊度)≤0.1NTU，电导率≤57μmhos/cm，出水水质达到油田热采SAGD用汽包锅炉给水指标。

Claims (1)

1.一种热泵蒸发法处理超稠油污水工艺技术，其特征在于：技术是将SAGD产生的超稠油污水进行预处理后经混合反应罐搅拌加药、增压泵增压、换热器换热后至蒸发塔，然后在蒸发塔内经蒸汽压缩机压缩、换热处理，得到的蒸馏水、浓缩水、蒸汽分别从各自管道输出；该工艺技术的工艺流程和实施步骤如下：
(1)、采用常规的稠油污水处理方法对超稠油污水进行预处理，主要为重力沉降、浮选和过滤等方法，使处理后的污水含油＜5mg/L，悬浮物＜10mg/L；
(2)、预处理后的污水(温度80-90℃)进入混合反应罐，在罐中投加PH调节药剂，调节PH值，同时对来水进行预软化；
(3)、混合反应罐出水经泵提升进入换热器与蒸发塔出水(高温蒸馏水)进行换热，提高污水温度；
(4)、换热器出水进入蒸发塔底部储水槽，循环泵从蒸发塔储水槽吸水提升，通过管道将水送到蒸发塔顶部的配水装置，通过配水装置将水均匀分配给蒸发塔内每支降膜蒸发管，使污水沿蒸发管整个内壁按一定水膜厚度均匀向下流淌；初次启动时，需要将外部蒸汽引入蒸发塔内，与降膜蒸发管内壁进行换热，使部分水蒸发成水蒸汽；
(5)、蒸发出的水蒸汽与未蒸发水向下流动，水蒸汽向上通过液滴捕捉器，使水蒸汽中夹杂的液滴进行聚结分离落入蒸发塔底部储水槽，蒸汽进入塔外蒸汽压缩机入口，经蒸汽压缩机压缩后的蒸汽温度升高，通过蒸汽管道进入蒸发塔内作为降膜蒸发管外部热源，此时外部临时蒸汽热源可以取消；
(6)、膜蒸发管外壁的热蒸汽随着与内壁冷水膜的不断换热，释放潜热，凝结成液态蒸馏水，沿蒸发管外壁向下流入塔内蒸馏水储水槽，通过净化水管道引出进入外部储水罐；
(7)、随着污水的不断蒸发，蒸发塔底部储水槽内污水的浓缩倍数不断升高，当高于设计浓缩倍数时，通过外部循环水泵排出一定数量的浓缩废液，使储水槽内污水的浓缩倍数达到设计值；
(8)、蒸发塔出来的蒸馏水温度约93℃，储存在蒸馏水罐内，通过增压泵提升进入换热器，与蒸发塔进水进行换热，使蒸发前的污水温度升高，同时冷却后的蒸馏水作为汽包锅炉给水的水源。
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