CN112723601A - 海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统，该系统包括依次连接的沉降罐、管道混合器、多介质过滤器和陶瓷超滤膜系统。所述陶瓷超滤膜系统，过滤方式为错流过滤，浓水浓缩倍数为5‑10。本发明膜法海水淡化预处理系统使用陶瓷超滤膜作为超滤核心膜材料，优化了预处理工艺，提高了对海水的预处理效果和耐冲击能力，可以更好的适应海水水质的波动，简化运行操作，此外预系统结构紧凑、自动化程度高、地面面积小，并且产水水质稳定，产水浊度小于1NTU，SDI15小于5，满足反渗透膜进水要求。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化预处理的技术领域，特别涉及一种用于海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统。
背景技术
我国海上油田稠油所占比重较大，原油产量的50％以上来自稠油油藏。近年来，随着我国海上油区开发品位较差和产能较低的稠油储量资源的陆续发现和探明，如何有效开发动用这类资源将是实现海上油气产量目标和持续稳产的重要基础。通过探索海上稠油热采的相关研究和应用，结果表明热采可以明显提高稠油开采速度和采收率。
海上稠油热采注汽锅炉对锅炉补给水要求较高，使用纯净的淡水有利于注汽锅炉长时间稳定运行。针对海上平台的特殊情况，综合考虑低成本、节能、稳定性、高效率、操作便利等因素，使用反渗透膜法对海上进行淡化处理，生产淡水作为热采注汽锅炉的补给水最为合适。但是，反渗透膜与来水水质要求很高，如果进入反渗透膜前的预处理工艺不能保证产水水质的稳定，就会造成反渗透膜使用寿命降低，膜材料频繁更换，导致增加大量的运营成本，更严重的会造成整套海水淡化系统的瘫痪。
超滤技术能够将初步处理的海水过滤至进反渗透系统所需水质要求，能够确保反渗透系统的稳定运行。但现有超滤预处理系统一般使用有机膜材料，存在使用寿命短、抗冲击力弱，会出现有机膜的断丝情况，造成细菌、高浊度/SDI原水的穿透，增加后续反渗透膜清洗频率，还存在膜清洗要求高，膜性能恢复性较差等问题。
海水泥沙含量大，水质波动大，现有以有机超滤膜为核心的预处理工艺抗冲击能力差，对悬浮物颗粒和有机物、微生物容忍度力低、使用寿命短无法实现产水水质稳定，不能达到进入反渗透系统的水质要求；并且，有机超滤膜的进膜前工艺较复杂，流程长，占地面积大，不适合应用于海上平台。
发明内容
本发明针对海水泥沙含量大，水质波动大，现有以有机超滤膜为核心的预处理工艺抗冲击能力差，对悬浮物颗粒和有机物、微生物容忍度力低、使用寿命短无法实现产水水质稳定，并且有机超滤膜的进膜前工艺复杂、流程长，占地面积大的问题。提供一种海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统。
本发明的上述技术问题主要通过下述技术方案得以解决：
本发明提供的海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统，该系统中包括依次连接的沉降罐、管道混合器、多介质过滤器和陶瓷超滤膜系统。
所述管道混合器为涡流式、多孔式、异形板式、静态螺旋片式中的一种管道混合器，优选为静态螺旋片式。
所述多介质过滤器所填填料为不同粒径的石英砂，承托层石英砂粒径为3-5mm，中下层石英砂粒径为1.2-2mm，中上层石英砂粒径为0.6-1.2mm，上层石英砂粒径为0.4-0.6mm；各床层高度比为承托层：中下层：中上层：上层＝3:2:2:5-10。
本发明还提供了一种用膜法海水淡化预处理系统对海水进行预处理的方法，包括：
1)海水进入沉降罐停留15-60min，去除海水中的泥沙及大粒径的杂质；
2)沉降罐产水进入管道混合器，投加絮凝剂、杀菌剂进行絮凝、杀菌；
3)管道混合器出水进入多介质过滤器去除絮凝物，
4)多介质过滤器出水进入陶瓷超滤膜系统进行精细处理，产水水质达到进入反渗透膜的要求。
上述预处理方法中，所述的所述混凝剂为氯化铁、氯化铝、聚合氯化铝、氯化铝-聚丙烯酰胺中的一种，投加量为5-30mg/L；所述杀菌剂为次氯酸钠、氯胺、双氯酚、二氧氰基甲烷、异噻唑啉酮、十二烷基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵中的一种，投加量为100-500mg/L。
所述多介质过滤器工作压力小于0.6Mpa，运行流速6-8m/h。
所述多介质过滤器进出口压差大于0.07Mpa时，开始进行反洗，反洗强度为10-20L/m2·s。
所述陶瓷超滤膜系统，过滤方式为错流过滤，浓水浓缩倍数为5-10。
所述陶瓷超滤膜系统使用恒流量运行方式，当跨膜压差超过0.07Mpa，则需要清洗。
本发明预处理系统中超滤系统为陶瓷超滤膜系统，使用陶瓷超滤膜作为超滤核心膜材料，优化了预处理工艺，提高了对海水的预处理效果和耐冲击能力，可以更好的适应渤海油区海水水质的波动，简化运行操作，并且加药单元后的多介质过滤器可以使未沉淀完全的矾花得到过滤处理，有效的降低了后絮凝的风险，相应的延长超滤膜的清洗周期；超滤单元选择陶瓷无机超滤膜，具有耐药剂、抗冲击能力强、易清洗等优点；预系统结构紧凑、自动化程度高、地面面积小，并且产水水质稳定，产水浊度小于1NTU，SDI15小于5，满足反渗透膜进水要求。
附图说明
附图是本发明海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统流程示意图。
图中，1为沉降罐，2为管道混合器，3为多介质过滤器，4为陶瓷超滤膜系统。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体说明。
实施例1:在渤海某平台应用本工艺。海水温度平均值为2.1℃，海水浊度平均值为105.6NTU，电导率平均值为46000，溶解性总固体(TDS)平均值为31.5g/L。
本例的海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统，其处理步骤为：
海水进水量106.4m3/h，进入沉降罐停留30min，去除海水中的泥沙及大粒径的杂质，产水量为104.27m3/h；沉降罐产水通过管道混合器加0.55kg/h氯化铁和3kg/h氯胺，之后进入多介质过滤器去除絮凝物，产水量为102.18m3/h；产水进入陶瓷超滤膜系统，浓缩比为10，产水量为91.96m3/h，系统运行30日，产水浊度小于1NTU，平均值为0.83NTU；产水SDI15小于5，平均值为3.17。
实施例2:在渤海某平台应用本工艺。海水温度平均值为13.5℃，海水浊度平均值为93.4NTU，电导率平均值为45500，溶解性总固体(TDS)平均值为32.1g/L。
本例的海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统，其处理步骤为：
海水进水量105m3/h，进入沉降罐停留30min，去除海水中的泥沙及大粒径的杂质，产水量为103m3/h；沉降罐产水通过管道混合器加0.55kg/h氯化铁和3kg/h氯胺，之后进入多介质过滤器去除絮凝物，产水量为101m3/h；产水进入陶瓷超滤膜系统，浓缩比为10，产水量为91m3/h，系统运行30日，产水浊度小于1NTU，平均值为0.85NTU；产水SDI15小于5，平均值为3.52。
实施例3:在渤海某平台应用本工艺。海水温度平均值为28.1℃，海水浊度平均值为81.4NTU，电导率平均值为45300，溶解性总固体(TDS)平均值为30.1g/L。
本例的海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统，其处理步骤为：
海水进水量104m3/h，进入沉降罐停留30min，去除海水中的泥沙及大粒径的杂质，产水量为102m3/h；沉降罐产水通过管道混合器加0.55kg/h氯化铁和3kg/h氯胺，之后进入多介质过滤器去除絮凝物，产水量为100m3/h；产水进入陶瓷超滤膜系统，浓缩比为10，产水量为90m3/h，产水浊度小于1NTU，平均值为0.91NTU；产水SDI15小于5，平均值为4.23。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域，所做的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.海上稠油热采注汽锅炉的膜法海水淡化预处理系统，其特征在于，所述系统中包括依次连接的沉降罐、管道混合器、多介质过滤器和陶瓷超滤膜系统。
2.根据权利要求1所述的膜法海水淡化预处理系统，其特征在于，所述管道混合器为涡流式、多孔式、异形板式、静态螺旋片式中的一种管道混合器。
3.根据权利要求1所述的膜法海水淡化预处理系统，其特征在于，所述的管道混合器为静态螺旋片式。
4.根据权利要求1所述的膜法海水淡化预处理系统，其特征在于，所述多介质过滤器所填填料为不同粒径的石英砂，承托层石英砂粒径为3-5mm，中下层石英砂粒径为1.2-2mm，中上层石英砂粒径为0.6-1.2mm，上层石英砂粒径为0.4-0.6mm；各床层高度比为承托层：中下层：中上层：上层＝3:2:2:5-10。
5.一种用权利要求1所述的膜法海水淡化预处理系统对海水进行预处理的方法，其特征在于，包括：
1)海水进入沉降罐停留15-60min，去除海水中的泥沙及大粒径的杂质；
2)沉降罐产水进入管道混合器，投加絮凝剂、杀菌剂进行絮凝、杀菌；
3)管道混合器出水进入多介质过滤器去除絮凝物，
4)多介质过滤器出水进入陶瓷超滤膜系统进行精细处理，产水水质达到进入反渗透膜的要求。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述的所述混凝剂为氯化铁、氯化铝、聚合氯化铝、氯化铝-聚丙烯酰胺中的一种，投加量为5-30mg/L；所述杀菌剂为次氯酸钠、氯胺、双氯酚、二氧氰基甲烷、异噻唑啉酮、十二烷基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵中的一种，投加量为100-500mg/L。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述多介质过滤器工作压力小于0.6Mpa，运行流速6-8m/h。
8.根据权利要求5的方法，其特征在于，当所述多介质过滤器进出口压差大于0.07Mpa时，开始进行反洗，反洗强度为10-20L/m2·s。
9.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述陶瓷超滤膜系统的过滤方式为错流过滤，浓水浓缩倍数为5-10。
10.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述陶瓷超滤膜系统使用恒流量运行方式，当跨膜压差超过0.07Mpa时进行清洗。
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