CN108726632A - 除硼装置和除硼方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于压裂返排液的除硼装置和除硼方法。其中，除硼装置包括：吸附塔；用于吸附硼离子的树脂床，树脂床由树脂组成，树脂床设置于吸附塔内；具有磁化作用的第一磁化结构，第一磁化结构的内部通有淋洗置换液，第一磁化结构与吸附塔的入口连通；具有磁化作用的第二磁化结构，第二磁化结构的内部通有解吸液，第一磁化结构与吸附塔的入口连通。本发明解决了现有技术中的压裂返排液中的硼元素难处理的问题。

Description

除硼装置和除硼方法

技术领域

本发明涉及废液处理技术领域，具体而言，涉及一种除硼装置和除硼方法。

背景技术

压裂返排液在压裂放喷前期、中期和后期的组成性质，如有机物含量、含油量、悬浮固体含量、铁含量等方面存在差异。通过综合分析不同时段压裂返排液的组成性质特征，以期找出可循环利用的部分，并提出相应处理方法，最终实现压裂返排液循环利用。硼元素作为瓜胶压裂液体系内起交联作用的最主要因素，其含量的变化对瓜胶压裂液有着至关重要的影响。而压裂返排液处理过程中硼元素的去除较为复杂，采用常规处理方法一般不能完全去除。因此返排处理液内不可避免会有残留，残留的硼在返排处理液反复使用时就可能对体系产生不良影响。

由此可知，现有技术中的压裂返排液中的硼元素存在难处理的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种除硼装置和除硼方法，以解决现有技术中的压裂返排液中的硼元素难处理的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于压裂返排液的除硼装置，包括：吸附塔；用于吸附硼离子的树脂床，树脂床由树脂组成，树脂床设置于吸附塔内；具有磁化作用的第一磁化结构，第一磁化结构的内部通有淋洗置换液，第一磁化结构与吸附塔的入口连通；具有磁化作用的第二磁化结构，第二磁化结构的内部通有解吸液，第二磁化结构与吸附塔的入口连通。

进一步地，树脂床是塔式固定床。

进一步地，树脂是葡甲氨基树脂。

进一步地，第一磁化结构和第二磁化结构是磁化管。

进一步地，除硼装置还包括：进液主管路，进液主管路与吸附塔的入口连通；压裂返排液进液管，压裂返排液进液管、第一磁化结构和第二磁化结构分别与进液主管路连通；第一阀门，第一阀门为多个，压裂返排液进液管、第一磁化结构和第二磁化结构上分别对应设置有一个第一阀门。

进一步地，除硼装置还包括：出液主管路，出液主管路与吸附塔的出口连通；用于排放压裂返排液的第一排液管；用于排放淋洗置换液的第二排液管；用于排放解吸液的第三排液管，第一排液管、第二排液管和第三排液管分别与出液主管路连通；第二阀门，第二阀门为多个，第一排液管、第二排液管和第三排液管上分别对应设置有一个第二阀门。

进一步地，除硼装置还包括速度传感器，速度传感器设置在树脂床上。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于压裂返排液的除硼方法，包括上述的除硼装置，除硼方法包括：步骤S1：向吸附塔内注入压裂返排液，使树脂床进行吸附处理；步骤S2：通过第一磁化结构向吸附塔内注入淋洗置换液，以对树脂床内的压裂返排液进行置换处理；步骤S3：通过第二磁化结构向吸附塔内注入解吸液，以对树脂床内的硼离子进行解吸处理。

进一步地，在步骤S1中，压裂返排液通过树脂床的第一速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。

进一步地，在步骤S1中，吸附塔内的第一温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。

进一步地，在步骤S2中，淋洗置换液通过树脂床的第二速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。

进一步地，在步骤S2中，吸附塔内的第二温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。

进一步地，在步骤S3中，解吸液通过树脂床的第三速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。

进一步地，在步骤S3中，吸附塔内的第三温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。

进一步地，淋洗置换液在第一磁化结构中的流速大于等于0.7米/秒小于等于1.5米/秒。

进一步地，解吸液在第二磁化结构中的流速大于等于0.7米/秒小于等于1.5米/秒。

进一步地，在步骤S1中，当吸附处理完成后，将吸附塔内的压裂返排液排出；和/或在步骤S2中，当置换处理完成后，将吸附塔内的淋洗置换液排出；和/或在步骤S3中，当解吸处理完成后，将吸附塔内的解吸液排出。

应用本发明的技术方案，除硼装置包括吸附塔、树脂床、第一磁化结构以及第二磁化结构，树脂床用于吸附硼离子，树脂床由树脂组成，树脂床设置于吸附塔内；第一磁化结构具有磁化作用，第一磁化结构的内部通有淋洗置换液，第一磁化结构与吸附塔的入口连通；第二磁化结构具有磁化作用，第二磁化结构的内部通有解吸液，第二磁化结构与吸附塔的入口连通。由于树脂床对硼离子具有吸附作用，因而当压裂返排液在吸附塔中穿过树脂床时，压裂返排液中的硼离子被树脂床分离出来，另外，由于第一磁化结构与第二磁化结构具有磁化作用，因而可以将淋洗置换液和解吸液进行磁化，激发它们的活性，达到更好的置换和解吸效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例的除硼装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、吸附塔；20、树脂床；30、第一磁化结构；40、第二磁化结构；50、进液主管路；60、压裂返排液进液管；70、出液主管路；80、第一排液管；90、第二排液管；100、第三排液管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的压裂返排液中的硼元素难处理的问题，本发明提供了一种除硼装置和除硼方法。其中，除硼方法采用下述的除硼装置。

如图1所示，除硼装置包括吸附塔10、树脂床20、第一磁化结构30以及第二磁化结构40，树脂床20用于吸附硼离子，树脂床20由树脂组成，树脂床20设置于吸附塔10内；第一磁化结构30具有磁化作用，第一磁化结构30的内部通有淋洗置换液，第一磁化结构30与吸附塔10的入口连通；第二磁化结构40具有磁化作用，第二磁化结构40的内部通有解吸液，第二磁化结构40与吸附塔10的入口连通。

由于树脂床20对硼离子具有吸附作用，因而当压裂返排液在吸附塔10中穿过树脂床20时，压裂返排液中的硼离子被树脂床20分离出来，另外，由于第一磁化结构30与第二磁化结构40具有磁化作用，因而可以将淋洗置换液和解吸液进行磁化，激发它们的活性，达到更好的置换和解吸效果。

优选地，树脂床20是塔式固定床。结构简单，吸附效果好。

优选地，树脂是葡甲氨基树脂。吸附性强，对硼离子的吸附效果更好。

优选地，第一磁化结构30和第二磁化结构40是磁化管。磁化管有利于液体的流动，且接触面积大，磁化效果更好。

如图1所示，除硼装置还包括：进液主管路50，进液主管路50与吸附塔10的入口连通；压裂返排液进液管60，压裂返排液进液管60、第一磁化结构30和第二磁化结构40分别与进液主管路50连通；第一阀门，第一阀门为多个，压裂返排液进液管60、第一磁化结构30和第二磁化结构40上分别对应设置有一个第一阀门。由于压裂返排液进液管60、第一磁化结构30和第二磁化结构40上分别对应设置有一个第一阀门，因而在工作过程中，可以通过控制第一阀门的开启与关闭，进而选择通入吸附塔10中的液体的类型，以满足不同的需要。

如图1所示，除硼装置还包括出液主管路70、第一排液管80、第二排液管90、第三排液管100以及第二阀门，出液主管路70与吸附塔10的出口连通；第一排液管80用于排放压裂返排液；第二排液管90用于排放淋洗置换液；第三排液管100用于排放解吸液，第一排液管80、第二排液管90和第三排液管100分别与出液主管路70连通；第二阀门为多个，第一排液管80、第二排液管90和第三排液管100上分别对应设置有一个第二阀门。由于第一排液管80、第二排液管90和第三排液管100上分别对应设置有一个第二阀门，因而在工作过程中，可以通过控制第二阀门的开启与关闭，进而控制由吸附塔10内排出的液体的流向，避免不同的液体产生混合，影响除硼效果。

可选地，除硼装置还包括速度传感器，速度传感器设置在树脂床20上。由于树脂床20上设置有速度传感器，因而可以对液体在吸附塔10内的流速进行监控，进而更好地调节液体经过树脂床20时的速度，达到更好的除硼效果。

具体而言，除硼方法包括三个步骤，分别是：步骤S1：向吸附塔10内注入压裂返排液，使树脂床20进行吸附处理；步骤S2：通过第一磁化结构30向吸附塔10内注入淋洗置换液，以对树脂床20内的压裂返排液进行置换处理；步骤S3：通过第二磁化结构40向吸附塔10内注入解吸液，以对树脂床20内的硼离子进行解吸处理。通过吸附处理、置换处理以及解析处理，能够将压裂返排液中的硼离子去除掉，以实现循环利用，节约了大量的水资源，避免了环境被污染，对保护环境起到了重要的作用，其中，当压裂返排液通过树脂床20时，树脂中的邻二羟基官能团与硼络合，达到将硼与溶液中其它离子分开的目的，从而除去压裂返排液中的硼离子。

需要说明的是，在吸附处理时，压裂返排液与树脂床20之间的质量交换容量为2.7mmol/g，体积交换容量为0.9mmol/L，粒度范围为0.4-1.2mm。

优选地，在步骤S1中，压裂返排液通过树脂床20的第一速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。这样，压裂返排液与树脂床20的接触更充分，树脂床20对硼离子的吸附也更加彻底，达到的吸附效果更好。

优选地，在步骤S1中，吸附塔10内的第一温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。这样，树脂床20的吸附能力更强，达到的吸附效果更好。

优选地，在步骤S2中，淋洗置换液通过树脂床20的第二速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。这样，淋洗置换液与树脂床20的接触更充分，对树脂床20内残存的压裂返排液置换的也更加彻底，达到的效果更好。

优选地，在步骤S2中，吸附塔10内的第二温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。这样，淋洗置换液的置换能力更强，达到的置换效果更好。

优选地，在步骤S3中，解吸液通过树脂床20的第三速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。这样，解吸液与树脂床20的接触更充分，对树脂床20内吸附的硼离子去除的更加彻底，达到的解吸效果更好。

优选地，在步骤S3中，吸附塔10内的第三温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。这样，解吸液的解吸能力更强，达到的解吸效果更好。

优选地，淋洗置换液在第一磁化结构30中的流速大于等于0.7米/秒小于等于1.5米/秒。这样，淋洗置换液的活性能够得到最大程度的激发，以便达到更好地置换效果。

优选地，解吸液在第二磁化结构40中的流速大于等于0.7米/秒小于等于1.5米/秒。这样，解吸液的活性能够得到最大程度的激发，以便达到更好地解吸效果。

优选地，在步骤S1中，当吸附处理完成后，将吸附塔10内的压裂返排液排出；和/或在步骤S2中，当置换处理完成后，将吸附塔10内的淋洗置换液排出；和/或在步骤S3中，当解吸处理完成后，将吸附塔10内的解吸液排出。在除硼过程中，第一步，将压裂返排液注入到吸附塔10内，压裂返排液经过树脂床20吸附后，硼离子被分离并吸附在树脂床20上，经过吸附后的压裂返排液排出吸附塔10；第二步，将淋洗置换液注入到吸附塔10内，淋洗置换液流过树脂床20，对残留在树脂床20上的压裂返排液进行置换并排出吸附塔10；第三步，将解吸液注入到吸附塔10中，解吸液流过树脂床20，对树脂床20上的硼离子进行解吸，硼离子随着解吸液排出吸附塔10，最终达到除硼的效果。

需要说明的是，应用上述方法，对含有硼离子浓度为50ppm的压裂返排液进行处理，处理后的返排液中硼离子的浓度为3.5ppm，硼的去除率达到93％，处理后的压裂返排液可再次配制压裂液使用。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、将压裂返排液中的硼离子分离出来，使得压裂返排液能够循环使用，节约了大量水资源，同时保护了环境，更加环保；

2、磁化结构将淋洗置换液和解吸液进行磁化，激发它们的活性，达到更好的置换和解吸效果；

3、方法简便、快捷，可靠性强，达到的除硼效果更好。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种用于压裂返排液的除硼装置，其特征在于，包括：

吸附塔(10)；

用于吸附硼离子的树脂床(20)，所述树脂床(20)由树脂组成，所述树脂床(20)设置于所述吸附塔(10)内；

具有磁化作用的第一磁化结构(30)，所述第一磁化结构(30)的内部通有淋洗置换液，所述第一磁化结构(30)与所述吸附塔(10)的入口连通；

具有磁化作用的第二磁化结构(40)，所述第二磁化结构(40)的内部通有解吸液，所述第二磁化结构(40)与所述吸附塔(10)的入口连通。

2.根据权利要求1所述的除硼装置，其特征在于，所述树脂床(20)是塔式固定床。

3.根据权利要求1所述的除硼装置，其特征在于，所述树脂是葡甲氨基树脂。

4.根据权利要求1所述的除硼装置，其特征在于，所述第一磁化结构(30)和所述第二磁化结构(40)是磁化管。

5.根据权利要求1所述的除硼装置，其特征在于，所述除硼装置还包括：

进液主管路(50)，所述进液主管路(50)与所述吸附塔(10)的入口连通；

压裂返排液进液管(60)，所述压裂返排液进液管(60)、所述第一磁化结构(30)和所述第二磁化结构(40)分别与所述进液主管路(50)连通；

第一阀门，所述第一阀门为多个，所述压裂返排液进液管(60)、所述第一磁化结构(30)和所述第二磁化结构(40)上分别对应设置有一个所述第一阀门。

6.根据权利要求1所述的除硼装置，其特征在于，所述除硼装置还包括：

出液主管路(70)，所述出液主管路(70)与所述吸附塔(10)的出口连通；

用于排放所述压裂返排液的第一排液管(80)；

用于排放所述淋洗置换液的第二排液管(90)；

用于排放所述解吸液的第三排液管(100)，所述第一排液管(80)、所述第二排液管(90)和所述第三排液管(100)分别与所述出液主管路(70)连通；

第二阀门，所述第二阀门为多个，所述第一排液管(80)、所述第二排液管(90)和所述第三排液管(100)上分别对应设置有一个所述第二阀门。

7.根据权利要求1所述的除硼装置，其特征在于，所述除硼装置还包括速度传感器，所述速度传感器设置在所述树脂床(20)上。

8.一种用于压裂返排液的除硼方法，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的除硼装置，所述除硼方法包括：

步骤S1：向吸附塔(10)内注入压裂返排液，使树脂床(20)进行吸附处理；

步骤S2：通过第一磁化结构(30)向所述吸附塔(10)内注入淋洗置换液，以对所述树脂床(20)内的压裂返排液进行置换处理；

步骤S3：通过第二磁化结构(40)向所述吸附塔(10)内注入解吸液，以对所述树脂床(20)内的硼离子进行解吸处理。

9.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述压裂返排液通过所述树脂床(20)的第一速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。

10.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述吸附塔(10)内的第一温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。

11.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述淋洗置换液通过所述树脂床(20)的第二速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。

12.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述吸附塔(10)内的第二温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。

13.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述解吸液通过所述树脂床(20)的第三速度大于等于0.1BV/h小于等于90BV/h。

14.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述吸附塔(10)内的第三温度大于等于20摄氏度小于等于60摄氏度。

15.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，所述淋洗置换液在所述第一磁化结构(30)中的流速大于等于0.7米/秒小于等于1.5米/秒。

16.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，所述解吸液在所述第二磁化结构(40)中的流速大于等于0.7米/秒小于等于1.5米/秒。

17.根据权利要求8所述的除硼方法，其特征在于，

在所述步骤S1中，当所述吸附处理完成后，将所述吸附塔(10)内的压裂返排液排出；和/或

在所述步骤S2中，当所述置换处理完成后，将所述吸附塔(10)内的淋洗置换液排出；和/或

在所述步骤S3中，当所述解吸处理完成后，将所述吸附塔(10)内的解吸液排出。