CN113264562B - 一种用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置及方法，属于稠油热采技术领域。本发明的盐排除装置，高矿化度水超临界反应器与高压除盐冷却罐相连通，高矿化度水超临界反应器内的无机盐沉淀和高矿化度水进入高压除盐冷却罐内，高压除盐冷却罐外围的冷却循环罐实现对其的冷却降温，高压除盐冷却罐内温度降低，无机盐沉淀重新溶于高矿化度水内，通过控制二级冷却排盐罐和高压除盐冷却罐之间的压差，高压除盐冷却罐内的高矿化度水在压差下进入二级冷却排盐罐，高矿化度水的压力进一步的得到降低，而后通过二级冷却排盐罐底部出口排出。本发明的排盐装置，理由压差排盐减少了高矿化度水在超临界反应器内的盐沉积和堵塞问题。

Description

一种用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置及方法
技术领域
本发明属于稠油热采技术领域，尤其是一种用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置及方法。
背景技术
世界上稠油资源极为丰富，据统计，地球上的常规原油地质储量大约为4.6×1011m3，而稠油和超稠油储量是常规原油储量的3.4倍，达到了1.55×1012m3。我国稠油资源丰富，且分布较广。目前已在松辽盆地、渤海湾盆地、准噶尔盆地、南襄盆地、二连盆地等15个大中型含油盆地发现了数量众多的稠油油藏，预测全国稠油地质储量为8×109t以上。
传统的多元热流体发生系统工作原理是利用航天火箭发动机的燃烧喷射机理，将高压燃烧室固定在机舱内，点火燃烧后产生的高温高压水蒸气、二氧化碳、氮气等混合气体注入油层，从而增加油层压力，降低油层粘度，提高驱油波及面积，达到提高采收率的目的。但是当前的多元热流体发生器存在以下缺点：水处理工艺复杂，无法直接使用高矿化度水及稠油生产水等平台废水；常常需要大型净水设备对海水及高矿化度稠油生产水进行净化处理后注入发生器内进行运行。目前设备并无法满足针对超临界反应器进行超临界条件下除盐作业。
超临界水是指温度与压力均超过其临界点(临界温度374℃，临界压力22.1MPa)的水，超临界水气化技术是利用超临界水介电常数低、高扩散性、高溶解性、低粘度等优良的物理化学性质，将各种有机物转化为氢气等清洁能源的技术，而且超临界水气化过程中无NOX、SOX产生。由于超临界水介电常数低的特性，无机盐在超临界水中溶解度极小，会以固态盐的形式析出。
发明内容
本发明的目的在于高矿化度水在超临界反应器内无机盐沉淀过多的缺点，提供一种用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置及方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置，包括二级冷却排盐罐、高压除盐冷却罐、冷却循环罐、高压活塞水泵、水箱、稳压储能装置、高矿化度水超临界反应器和循环冷却水泵；
高压除盐冷却罐位于冷却循环罐内，冷却循环罐的进水口通过循环冷却水泵与水箱的出水口相连，冷却循环罐的出水口与水箱的进水口相连；
高压除盐冷却罐的高矿化度水入口与高矿化度水超临界反应器的反应物出口相连通，高压除盐冷却罐的无机盐出口与二级冷却排盐罐的无机盐入口相连通，高压除盐冷却罐的无机盐出口与二级冷却排盐罐的无机盐入口之间设有第一高温截止阀；
二级冷却排盐罐的进水口处设有高压活塞水泵，高压活塞水泵的输入端连接有水箱，二级冷却排盐罐的底部设有出口，二级冷却排盐罐的底部出口处设有第二高温截止阀。
进一步的，高压除盐冷却罐的顶部设有第二压力传感器。
进一步的，高压除盐冷却罐的顶部设有与外部相连通的管道，所述管道上设有第三针阀。
进一步的，二级冷却排盐罐的顶部设有稳压储能装置和第一压力传感器。
进一步的，二级冷却排盐罐的顶部设有与外部相连通的管道，所述管道上设有第二针阀。
进一步的，二级冷却排盐罐与高压活塞水泵之间设有第一针阀。
本发明的盐排除装置的盐排除方法，包括以下步骤：
1)开启循环冷却水泵，冷却循环罐内进行水循环，对高压除盐冷却罐进行冷却降温；
2)关闭第一高温截止阀和第二高温截止阀，高矿化度水超临界反应器内的高矿化度水和无机盐颗粒进入高压除盐冷却罐，在高压除盐冷却罐内，随着温度的降低，无机盐颗粒溶于高矿化度水中；
3)开启高压活塞水泵对二级冷却排盐罐进行升压，直至压力与高压除盐冷却罐的压力相差5-10Mpa时，关闭高压活塞水泵，停止升压；
4)打开第一高温截止阀，高压除盐冷却罐内的高矿化度水在压差下进入二级冷却排盐罐，直至高压除盐冷却罐和二级冷却排盐罐内的压力相同，压力稳定预设时间后关闭第一高温截止阀；
5)开启第二高温截止阀，二级冷却排盐罐内的高矿化度水由底部出口排出。
进一步的，步骤5)中还包括以下操作：
打开高压活塞水泵进行冲洗。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置，高矿化度水超临界反应器与高压除盐冷却罐相连通，高矿化度水超临界反应器内的无机盐沉淀和高矿化度水进入高压除盐冷却罐内，高压除盐冷却罐外围的冷却循环罐实现对其的冷却降温，高压除盐冷却罐内温度降低，无机盐沉淀重新溶于高矿化度水内，通过控制二级冷却排盐罐和高压除盐冷却罐之间的压差，高压除盐冷却罐内的高矿化度水在压差下进入二级冷却排盐罐，高矿化度水的压力进一步的得到降低，而后通过二级冷却排盐罐底部出口排出。本发明的排盐装置，利用压差排盐减少了高矿化度水在超临界反应器内的盐沉积和堵塞问题。
进一步的，二级冷却排盐罐顶部的第一压力传感器和稳压储能装置，用于稳定整体压力，在排渣过程中防止压力突变。
进一步的，二级冷却排盐罐底部出口，通过压力排出高浓度含盐废水便于后续储存处理。
本发明的用于高矿化度水的超临界反应的盐排除方法，适用于高无机盐浓度的矿化度水，减少了矿化度水使用的运行成本，减少了矿化度水去离子设备的购置及电力费用。另一方面，高矿化度水实现了无机盐的一次性排出，有利于资源回收利用。
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图；
其中，1-超临界态无机盐排盐器主体；2-二级冷却排盐罐；3-高压除盐冷却罐；4-冷却循环罐；5-高压活塞水泵；6-水箱；7-稳压储能装置；8-高矿化度水超临界反应器；9-第一压力传感器；10-第二压力传感器；11-第一高温截止阀；12-第一针阀；13-第二高温截止阀；14-第二针阀；15-第三针阀；16-循环冷却水泵。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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。
需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的装置的结构示意图，本发明用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置，包括超临界态无机盐排盐器主体1、二级冷却排盐罐2、高压活塞水泵5、水箱6、稳压储能装置7、高矿化度水超临界反应器8和循环冷却水泵16；超临界态无机盐排盐器主体1包括冷却循环罐4和高压除盐冷却罐3，高压除盐冷却罐3位于冷却循环罐4内，实现对高压除盐冷却罐3的冷却；高压除盐冷却罐3的高矿化度水入口与高矿化度水超临界反应器8的反应物出口相连通，高压除盐冷却罐3的顶部设有第二压力传感器10和第三针阀15；高压除盐冷却罐3的无机盐出口与二级冷却排盐罐2的无机盐入口相连通，两者的连接管路上设有第一高温截止阀11；二级冷却排盐罐2上设有稳压储能装置7、第一压力传感器9和第二针阀14，二级冷却排盐罐2的底部出口处设有第二高温截止阀13；二级冷却排盐罐2的进水口通过高压活塞水泵5和第一针阀12与水箱6出口相连通，水箱6的出水口还通过循环冷却水泵16与冷却循环罐4的进水口相连通，冷却循环罐4的出水口与水箱6的进水口相连通。
二级冷却排盐罐2顶部的第一压力传感器9和稳压储能装置7用于稳定整体压力在排渣过程中不至于压力突变；二级冷却排盐罐2顶部管路上的第二针阀14可以进行压力调节；二级冷却排盐罐2底部出口的第二高温截止阀13用于控制排出盐颗粒，便于后续储存处理。
本发明用于高矿化度水的超临界反应的盐排除方法，包括以下步骤：
1)开启循环冷却水泵16，冷却循环罐4内进行水循环，对高压除盐冷却罐3进行冷却降温；
2)关闭第一高温截止阀11，高矿化度水超临界反应器8内的高矿化度水和无机盐颗粒进入高压除盐冷却罐3，在高压除盐冷却罐3内，随着温度的降低，无机盐颗粒溶于高矿化度水中；
3)开启高压活塞水泵5对二级冷却排盐罐2进行升压，直至压力与高压除盐冷却罐3的压力相差5-10Mpa时，关闭高压活塞水泵5，停止升压；
4)打开第一高温截止阀11，高压除盐冷却罐3内的高矿化度水在压差下进入二级冷却排盐罐2，直至高压除盐冷却罐3和二级冷却排盐罐2内的压力相同，压力稳定预设时间后关闭第一高温截止阀11；
5)开启第二高温截止阀13，二级冷却排盐罐2内的高矿化度水由底部出口排出；打开高压活塞水泵5进行冲洗。
本发明可以直接利用海上稠油开采平台的高矿化度水，从而减少了水预处理设备。通过对反应系统定期采用排盐装置压差排盐从而减少高矿化度水超临界反应器内部的盐沉积及反应器堵塞问题。本发明适用于所有具有高无机盐浓度的矿化度水，减少了运用矿化度水使用的运行成本，去除了矿化度水去离子设备的购置及电力费用。另一方面，本发明可以实现无机盐的一次性排出反应系统同时在不同条件下无害化处理和资源化回收利用。当然，其目的在于高矿化度水的超临界多元热流体发生过程中由于超临界中无机盐析出而产生的无机盐沉积的排出，其形式不拘泥于任何模式。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置，其特征在于，包括二级冷却排盐罐(2)、高压除盐冷却罐(3)、冷却循环罐(4)、高压活塞水泵(5)、水箱(6)、稳压储能装置(7)、高矿化度水超临界反应器(8)和循环冷却水泵(16)；
高压除盐冷却罐(3)位于冷却循环罐(4)内，冷却循环罐(4)的进水口通过循环冷却水泵(16)与水箱(6)的出水口相连，冷却循环罐(4)的出水口与水箱(6)的进水口相连；
高压除盐冷却罐(3)的高矿化度水入口与高矿化度水超临界反应器(8)的反应物出口相连通，高压除盐冷却罐(3)的无机盐出口与二级冷却排盐罐(2)的无机盐入口相连通，高压除盐冷却罐(3)的无机盐出口与二级冷却排盐罐(2)的无机盐入口之间设有第一高温截止阀(11)；
二级冷却排盐罐(2)的进水口处设有高压活塞水泵(5)，高压活塞水泵(5)的输入端连接有水箱(6)，二级冷却排盐罐(2)的底部设有出口，二级冷却排盐罐(2)的底部出口处设有第二高温截止阀(13)；
高压除盐冷却罐(3)的顶部设有第二压力传感器(10)；
高压除盐冷却罐(3)的顶部设有与外部相连通的管道，所述管道上设有第三针阀(15)；
二级冷却排盐罐(2)的顶部设有稳压储能装置(7)和第一压力传感器(9)。
2.根据权利要求1所述的用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置，其特征在于，二级冷却排盐罐(2)的顶部设有与外部相连通的管道，所述管道上设有第二针阀(14)。
3.根据权利要求1所述的用于高矿化度水的超临界反应的盐排除装置，其特征在于，二级冷却排盐罐(2)与高压活塞水泵(5)之间设有第一针阀(12)。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的盐排除装置的盐排除方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)开启循环冷却水泵(16)，冷却循环罐(4)内进行水循环，对高压除盐冷却罐(3)进行冷却降温；
2)关闭第一高温截止阀(11)和第二高温截止阀(13)，高矿化度水超临界反应器(8)内的高矿化度水和无机盐颗粒进入高压除盐冷却罐(3)，在高压除盐冷却罐(3)内，随着温度的降低，无机盐颗粒溶于高矿化度水中；
3)开启高压活塞水泵(5)对二级冷却排盐罐(2)进行升压，直至压力与高压除盐冷却罐(3)的压力相差5-10Mpa时，关闭高压活塞水泵(5)，停止升压；
4)打开第一高温截止阀(11)，高压除盐冷却罐(3)内的高矿化度水在压差下进入二级冷却排盐罐(2)，直至高压除盐冷却罐(3)和二级冷却排盐罐(2)内的压力相同，压力稳定预设时间后关闭第一高温截止阀(11)；
5)开启第二高温截止阀(13)，二级冷却排盐罐(2)内的高矿化度水由底部出口排出。
5.根据权利要求4所述的盐排除方法，其特征在于，步骤5)中还包括以下操作：
打开高压活塞水泵(5)进行冲洗。
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