CN110451596A - 一种载气萃取hpe蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载气萃取HPE蒸发系统，包括鼓风机、热交换器、蒸发器、汽液分离器、过程泵和冷凝水罐，载气萃取HPE蒸发系统各部件通过管路连接，并通过PLC系统控制。所述蒸发器的进口连接鼓风机和热交换器，出口连接汽液分离器和高盐废水排出口，利用鼓风机向蒸发器内持续通入气体载体空气，通过封闭系统中的载气从工业废水中提取水蒸气，同时将盐水浓缩到25%的盐度用于回收利用。本发明能够有效地对工业含盐废水进行浓缩处理，并充分利用其回收产生的有用物质，同时利用载气萃取蒸发系统的高效萃取率，减少了能量的损失，降低了投资成本。

Description

一种载气萃取HPE蒸发系统

技术领域

本发明涉及工业废水脱盐的装置及工艺，尤其是一种利用分压原理使得水与空气直接接触而脱盐的装置及工艺。

背景技术

石油开采过程中采用的水力压裂技术会产生大量的含盐废水，该技术在设计中依赖于淡水的大量使用。这些含盐废水如果不经过处理就排放到环境中，将会危害生态环境，造成了资源的浪费，目前的MVC/MCR等成熟工艺虽然可以通过脱盐处理使得淡水循环再利用，但其存在换热器易结垢、设备材质易腐蚀、运行效率低等问题，导致废水脱盐成本极高。随着废水脱盐技术的发展和对环境保护的需求，现代化工行业对含盐废水的处理提出更严格的要求。

针对现有废水脱盐蒸发装置的不足和缺陷，特别需要一种能耗低、成本低、运行稳定的蒸发系统，基于载气萃取的工业废水浓缩技术能够有效的解决上述问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提出一种基于载气萃取的工业废水浓缩工艺，创新性的利用空气来提高废水脱盐效率，采用泡塔设备使水与空气直接接触而产生相变脱盐，适用于各种复杂环境下的脱盐处理。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

本发明公开了一种载气萃取HPE蒸发系统，包括鼓风机、热交换器、蒸发器、汽液分离器、过程泵和冷凝水罐，蒸发器的进口与鼓风机相连，废液蒸发过程持续不断的通入空气，提高蒸发效率和降低运行成本。所述工业废水进入热交换器一壳程进行预加热，所述热交换器一的壳程出口与热交换器二的管程进口相连，对废水进行二次加热，然后通过管路进入蒸发器进行载气萃取，所述蒸发器产生的蒸汽通过管线与汽液分离器的蒸汽进入口连接，产生的高盐废水与高盐废水回收罐进口和废水进口相连，进行高盐废水的回收利用，所述汽液分离器的蒸汽排放端与所述过程泵的蒸汽入口通过管道连接，所述过程泵排出的水蒸气与热交换器一的管程入口相连，进行水蒸气的初步冷凝，所述热交换器一的管程出口通过管道与淡水回收罐和热交换器三进口相连，进行淡水的一次回收和水蒸气的二次冷凝，所述热交换器三出口与淡水回收罐和汽液分离器的进口相连，进行淡水的二次回收和水蒸气的循环冷凝。

在本发明的一种优选实施例中，所述载气萃取系统包括蒸发器、鼓风机和汽液分离器以及连接管道。废水在蒸发器内蒸发过程中，鼓风机持续不断的通入空气，提高了废水的蒸发效率。

在本发明的一种优选实施例中，所述PLC系统还包括自动报警装置、自动记录装置以及提供报表功能。

在本发明的一种优选实施例中，所述热交换器可实现余热和废热的回收利用。

在本发明的一种优选实施例中，所述蒸发器和冷凝器采用非金属的材质。

在蒸发系统中物料相变发生蒸发器中而非热交换器中。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：

1、一种载气萃取HPE蒸发系统是一种为油田采油而设计的脱盐系统，利用环境压力对工业或采出水进行高回收率处理，热效率高、节省能源、单位功耗低。蒸发一吨水的能耗只需3度电，整体运行成本比传统蒸发器低35-50%，节能效果十分显著；

2、 蒸发器和冷凝器采用非金属的材质，降低了前期的投入成本，并且耐腐蚀的特性降低了后续运行成本。

3、清洁的能源，不产生任何污染。蒸发水所需蒸汽采用的是工业电源，几乎没有任何二氧化碳排放的问题。

4、通过封闭系统中的载气从工业废水中提取水蒸气，同时将盐水浓缩到25%的盐度进行回收利用，用于钻井、修井和完善井的流程中。

5、 利用GES独特的气泡柱换热器，净化后的水在随后的除湿过程中回收，将油田中的大部分废水重新利用为洁净的淡水进行回收再利用。

6、 自动化程度高，本发明采用工控机和PLC控制系统以及变频技术，完全实现了无人值守的全自动运行，不间断蒸发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明载气萃取HPE蒸发系统的结构示意图。

附图中各部件的标记如下：1—废水进口；2—热交换器一；3—热交换器二；4—蒸发器；5—蒸发器入口一；6—蒸发器入口二；7—蒸发器出口一；8—蒸发器出口二；9—环境空气；10—鼓风机；11—高盐废水罐；12—高温热水进口；13—热水回收罐；14—汽液分离器；15—过程泵；16—淡水回收罐；17—冷水回收罐；18—低温冷水进口；19—热交换器三。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明提出一种载气萃取HPE蒸发系统，所述蒸发器4的入口一5设于热交换器二出口端3和高盐废水入口端8之间且按前后顺序依次连接，而蒸发器的入口二6通过鼓风机10将外界环境空气9持续通入蒸发器4；所述蒸发器的出口一7分别于高盐废水罐12和废水入口1相连进行盐水回收，所述蒸发器的出口二8与气液分离器14相连进入冷凝系统。

所述的载气萃取HPE蒸发系统还包括一套蒸汽冷凝回收装置，所述蒸汽冷凝回收装置包括气液分离器14，过程泵15，热交换器一2，淡水回收罐16，冷水回收罐17，低温冷水进口18，热交换器三19。

具体地，所述工业废水1进入热交换器一2的壳程进行预加热，所述热交换器一的壳程出口与热交换器二3的管程进口相连，然后通过蒸发器进口一5进入蒸发器4进行载气萃取，所述蒸发器的进口二6与鼓风机10相连，持续不断的通入空气9，所述蒸发器4产生的蒸汽通过蒸发器出口二8与汽液分离器14的入口连接，所述蒸发器4产生的高盐废水通过蒸发器出口一7与高盐废水回收罐11的进口和废水1的进口相连，所述高温热水12进入热交换器二3进行换热后排出到热水回收罐13，所述汽液分离器14的蒸汽出口与所述过程泵15的蒸汽入口通过管道连接，所述过程泵的出口与热交换器一2的管程入口相连，所述热交换器一2的管程出口通过管道与淡水回收罐16和热交换器三19进口相连，所述热交换器三19出口与淡水回收罐16和汽液分离器14的进口相连，进行淡水的二次回收和水蒸气的循环冷凝。

所述载气萃取HPE蒸发系统还包括一套PLC电控系统，所述PLC电控系统与上述各个装置之间电性连接。在载气萃取HPE蒸发系统的工作过程中所有控制过程均由PLC电控系统连锁实现全自动控制，降低了工作人员的工作强度，提高了控制的准确性，保证了系统运行的稳定性和安全性。

本发明的载气萃取HPE蒸发系统的工作过程：所述生产过程产生的工业废水1进入热交换器一2的壳程进行预加热，通过管道进入热交换器二3的管程进口进行再次加热升温，然后进入蒸发器4进行载气萃取，蒸发器的进口二6与鼓风机10相连，废液蒸发过程中持续不断的通入空气9，提高蒸发效率和降低运行成本。蒸发器4产生的蒸汽通过蒸发器出口二8进入汽液分离器14进行蒸汽冷凝，蒸发器4产生的高盐废水通过蒸发器出口一7与高盐废水回收罐11和废水1相连，进行高盐废水的回收利用以及循环再萃取，高温热水12进入热交换器二3进行换热后排出到热水回收罐13，对废液进行萃取前的升温加热。汽液分离器14的蒸汽出口与过程泵15的入口通过管道连接，然后进入热交换器一2的管程，进行水蒸气的初步冷凝，热交换器一2的管程出口通过管道与淡水回收罐16和热交换器三19进口相连，进行淡水的一次回收和水蒸气的二次冷凝过程，热交换器三19出口与淡水回收罐16进口和汽液分离器14的进口相连，进行淡水的二次回收和水蒸气的循环冷凝回收。

蒸发过程热量可以连续多次的被利用，部分锅炉蒸汽仅用于补充热损失和补充进出料热焓，大幅度减低蒸发器对外来新鲜蒸汽的消耗，降低了生产成本，几乎没有任何二氧化碳排放的问题，符合环保要求，且本发明与现有各类蒸发器相比，具有的优点如下表1所示：

表1

本发明的有益效果为：该载气萃取HPE蒸发系统性能先进，运行过程稳定可靠，能耗低，能够有效地对工业生产产生的含盐废水进行浓缩处理，是一种为油田采油而设计的脱盐系统，利用环境压力对工业或采出水进行高回收率处理，热效率高、节省能源、单位功耗低。蒸发一吨水的能耗只需3度电，整体运行成本比传统蒸发器低35-50%，节能效果十分显著。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种载气萃取HPE蒸发系统，包括鼓风机、热交换器、蒸发器、汽液分离器、过程泵和冷凝水罐，其特征在于：所述蒸发器的进口二与鼓风机的出口相连，所述鼓风机的入口持续不断通入空气，所述热交换器包括热交换器一和热交换器二，所述热交换器一具有壳程出口，所述热交换器二包括管程进口，所述热交换器一对工业废水进行预加热，所述热交换器一的壳程出口与热交换器二的管程进口相连，所述热交换器二对废水进行二次加热，所述热交换器二通过管路与所述蒸发器连接，所述蒸发器进行载气萃取，所述蒸发器产生的蒸汽通过管线与汽液分离器的蒸汽入口连接，所述汽液分离器的出口产生高盐废水，汽液分离器的出口与高盐废水回收罐的进口和废水进口相连，所述废水回收罐进行高盐废水的回收利用，所述汽液分离器的蒸汽出口与过程泵通过管道连接，所述过程泵排出的水蒸气与热交换器一的管程入口相连，进行水蒸气的初步冷凝，所述热交换器一的管程出口通过管道与淡水回收罐和热交换器三进口相连，进行淡水的一次回收和水蒸气的二次冷凝，所述热交换器三的出口与淡水回收罐和汽液分离器的进口相连，进行淡水的二次回收和水蒸气的循环冷凝。

2.根据权利要求1所述的载气萃取HPE蒸发系统，其特征在于，所述的载气萃取HPE蒸发系统还包括一套蒸汽冷凝回收装置，所述蒸汽冷凝回收装置包括气液分离器，过程泵，热交换器一，淡水回收罐，冷水回收罐，低温冷水进口，热交换器三。

3.根据权利要求2所述的载气萃取HPE蒸发系统，其特征在于，所述蒸发器的入口一设于热交换器二出口端和高盐废水入口端之间且按前后顺序依次连接，而蒸发器的入口二通过鼓风机将外界环境空气持续通入蒸发器；所述蒸发器的出口一分别与高盐废水罐和废水入口相连进行盐水回收，所述蒸发器的出口二与气液分离器的出口相连并进入冷凝系统。

4.根据权利要求1所述的载气萃取HPE蒸发系统，其特征在于，所述热交换器一连接有工业废水进口和过程泵的出口，所述过程泵同时对废液和蒸汽进行热交换。

5.根据权利要求1所述的载气萃取HPE蒸发系统，其特征在于，所述载气萃取HPE蒸发系统还包括一套PLC电控系统。