CN107132151A - 一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽cod值的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，该装置包括：真空泵、真空压力表、缓冲瓶、多孔玻板吸收瓶、蒸馏瓶和加热器；其中，蒸馏瓶中装入一定量待处理的压裂返排液，多孔玻板吸收瓶中装入一定量蒸馏水。加热器对蒸馏瓶中的压裂返排液加热，经过真空泵的抽吸，蒸馏所产生的压裂返排液蒸汽形成冷凝液通入多孔玻板吸收瓶中。设在多孔玻板吸收瓶与真空泵之间的缓冲瓶对真空泵起保护作用。该装置在负压环境下蒸馏不仅缩短蒸馏时间，还能提高压裂返排液蒸汽中的COD值，在相同初期弃流比下，提高COD去除率。该装置结构简单，易于操作，能够测定不同负压下蒸馏的压裂返排液蒸汽COD值，适于在压裂返排液处理行业推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及压裂返排液处理领域，特别是涉及一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置。
背景技术
压裂作业是解决非常规油气藏渗透率低、开采难度大等问题的重要手段。在每一次压裂过程中，单口油气井最多需要消耗1.5万m3水配置压裂液，其中10％～70％经过返排成为压裂返排液。由于压裂液在配制的过程中投加了大量的胶凝剂(以胍胶及其衍生物为主)、交联剂、破胶剂等添加剂，在压裂液返排过程中又携带大量化合物、重金属离子、细菌、放射性元素，因此COD通常可以达到5000至10000mg/L，超过国家排放标准100mg/L数十甚至数百倍。压裂返排液属于放喷液和油井采出液的混合物，粘度比较大，其粘度约为10～20mPa·S，化学性质稳定且非常难处理，其特征为观感呈乌黑色、触感粘稠，处理难度较大。大量的压裂返排液如果不进行有效的处理直接排放到环境危害极大。
蒸馏法处理压裂返排液时，冷凝液COD值较高的原因是其中含有大量受热后表现挥发性的有机物，因此传统蒸馏法去除压裂返排液中COD受到一定限制。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，能在负压环境下蒸馏压裂返排液，提高压裂返排液蒸汽的COD值，在同样的初期弃流比下，改善蒸馏去除有机物的效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，包括：
真空泵、真空压力表、缓冲瓶、多孔玻板吸收瓶、蒸馏瓶和加热器；其中，
所述真空泵经设有真空压力表的管路、缓冲瓶与所述多孔玻板吸收瓶的抽气管连接；
所述多孔玻板吸收瓶的抽液管与所述蒸馏瓶连接；
所述蒸馏瓶设置在所述加热器上。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其有益效果为：
通过设置有机连接的真空泵、真空压力表、缓冲瓶、多孔玻板吸收瓶和加热器加热的蒸馏瓶相互配合，通过负压蒸馏提高压裂返排液蒸汽COD值，在同样的初期弃流比下提高COD去除率，且缩短蒸馏时间。该装置可测定不同性质压裂返排液的最佳蒸馏负压压力值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明提供的一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其特征在于，包括：
真空泵、真空压力表、缓冲瓶、多孔玻板吸收瓶、蒸馏瓶和加热器；其中，
所述真空泵经设有真空压力表的管路、缓冲瓶与所述多孔玻板吸收瓶的抽气管连接；
所述多孔玻板吸收瓶的抽液管与所述蒸馏瓶连接；
所述蒸馏瓶设置在所述加热器上。
上述装置中，多孔玻板吸收瓶内设有蒸馏水；
所述蒸馏瓶中设有压裂返排液。
上述装置中，蒸馏水的量不少于所述多孔玻板吸收瓶容积的3/5。
上述装置中，蒸馏瓶中设有压裂返排液。
所述压裂返排液的液体量不超过该蒸馏瓶容积的2/3，不少于该蒸馏瓶容积的1/3。
上述装置中，蒸馏瓶与所述缓冲瓶的橡胶塞上均安装泄气阀。
上述装置还包括：控制装置(图中未示出)，与所述真空泵电连接，能按设定的负压值控制真空泵对所述多孔玻板吸收瓶和蒸馏瓶内抽真空。设定的负压值为0.00MPa、-0.02MPa、-0.04MPa、-0.06MPa等一系列的梯度压力值。
根据理论分析可以确认，一方面，根据亨利定律，升温使有机物在压裂返排液中的溶解度下降，从而大量挥发。另一方面，有机物由液相至气相界面的移动为一种传质过程，在浓度差的驱动下，液相中的有机物分子逐渐向气相转移，整体趋势趋于浓度差的消失。本发明正是根据上述理论确认可以通过降低蒸馏压力，提高蒸馏初段有机物的挥发量，从而提高蒸馏初段的弃流效率。在负压环境下蒸馏降低压裂返排液COD值有利于后续处理。本发明与现有技术相比，在负压环境下蒸馏相对于传统的蒸馏法，具有两大优势，一方面缩短蒸馏时间，另一方面还能提高压裂返排液蒸汽的COD值，在同样的初期弃流比下，改善蒸馏去除有机物的效果。本发明的装置创造出负压环境，可确定不同负压下蒸馏所需蒸馏时间以及压裂返排液蒸汽COD值，帮助确定最佳蒸馏效果所对应的负压压力，能解决传统蒸馏法处理压裂返排液存在的COD去除效果受限的问题，本发明装置具有操作简便不需复杂技术、运行成本低、不需投加药剂等优点，适于在压裂返排液处理行业进行使用推广。
下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明提供一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，能创造负压环境并测定该压力下蒸馏的压裂返排液蒸汽COD值，装置的工作原理、具体实施方式简述如下：
蒸馏瓶5中装入一定量待处理的压裂返排液，多孔玻板吸收瓶4中装入一定量V1蒸馏水。加热器6对蒸馏瓶5中的压裂返排液加热，经过真空泵1的抽吸作用，蒸馏所产生的压裂返排液蒸汽形成冷凝液通入多孔玻板吸收瓶4中。设置在多孔玻板吸收瓶4与真空泵1之间的缓冲瓶3对真空泵1起保护作用。蒸馏瓶5与缓冲瓶3的橡胶塞上均设泄压阀7，蒸馏前与真空泵1联合调节装置压力为实验设定压力，蒸馏结束后快速释放实验装置中的压力，保障实验安全。
真空压力表2的读数为负压值P，即实验设定负压值。装置压力达到实验设定压力并稳定后，蒸馏瓶内液体出现连续均匀的上升气泡所需时长为沸腾时间T。连续蒸馏5min后关闭加热器，开启泄压阀，关闭真空泵，需测定并记录多孔玻板吸收瓶4中总液体体积V2与COD值X1。则在特定负压下蒸馏所产生的压裂返排液蒸汽COD值X2的计算公式如下：X2＝X1*V2/V1。分别做出P与T、P与X2的曲线图，既可知蒸馏所用负压与蒸馏时间、压裂返排液蒸汽COD值的关系。
利用本发明装置测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值，运行时涉及一些重要参数。实验设定的负压值可以采用0.00MPa、-0.02MPa、-0.04MPa、-0.06MPa等一系列梯度压力值，由真空泵和泄压阀综合作用使装置中的压力达到实验设定的负压压力。装置压力达到实验设定压力并稳定后，蒸馏瓶内液体出现连续均匀的上升气泡所需时长为沸腾时间。连续蒸馏5min后关闭加热器，开启泄压阀，关闭真空泵，需测定并记录多孔玻板吸收瓶内总溶液的容积和COD值，根据这两个参数可计算出在特定负压下蒸馏压裂返排液蒸汽COD值。
上述装置中的蒸馏瓶、多孔玻板吸收瓶、缓冲瓶均为玻璃材质，实验进行的全过程均十分方便于观测反应的进行。装置运行中若发现任何问题想要停止实验，只需要关闭加热器，打开泄气阀，关闭真空泵，即可快速安全泄压，不存在大的安全隐患。本装置结构简单易于操作，方便运行维护。本发明运用非常简单的实验设备有机连接组合成一套测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，该装置能实现负压蒸馏提高压裂返排液蒸汽COD值，在同样的初期弃流比下提高COD去除率，且缩短蒸馏时间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其特征在于，包括：
真空泵、真空压力表、缓冲瓶、多孔玻板吸收瓶、蒸馏瓶、加热器组成；其中，
所述真空泵经设有真空压力表的管路、缓冲瓶与所述多孔玻板吸收瓶的抽气管连接；
所述多孔玻板吸收瓶的抽液管与所述蒸馏瓶连接；
所述蒸馏瓶设置在所述加热器上。
2.根据权利要求1所述的一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其特征在于，所述多孔玻板吸收瓶内设有蒸馏水；
所述蒸馏瓶中设有压裂返排液。
3.根据权利要求2所述的一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其特征在于，所述蒸馏水的量不少于所述多孔玻板吸收瓶容积的3/5。
4.根据权利要求2所述的一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其特征在于，所述蒸馏瓶中设有压裂返排液。
所述压裂返排液的液体量不超过该蒸馏瓶容积的2/3，不少于该蒸馏瓶容积的1/3。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其特征在于，所述蒸馏瓶与所述缓冲瓶的橡胶塞上均安装泄气阀。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种测定负压蒸馏压裂返排液蒸汽COD值的装置，其特征在于，还包括：控制装置，与所述真空泵电连接，能按设定的负压值控制真空泵对所述多孔玻板吸收瓶和蒸馏瓶内抽真空。
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