CN117682683A - 一种油气伴生天然碱矿卤水预处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然碱地面加工技术领域，公开了一种油气伴生天然碱矿卤水预处理系统及方法，浮动收油装置底部连接有卤水沉降罐，浮动收油装置与旋流装置管道连接，两者之间的管道设有提升泵，旋流装置的另一端与过滤吸水池管道连接，过滤吸水池与核桃壳过滤装置管道连接，两者之间的管道设有过滤泵，核桃壳过滤装置与现有技术中的双滤料过滤装置管道连接，其中卤水沉降罐、旋流装置、核桃壳过滤装置和双滤料过滤装置的上部分别具有管道与排油管道连通，旋流装置和核桃壳过滤装置的底部分别具有管道与反洗水管道连通。采用单一物理方法，取消药剂消耗同时避免引入的新污染源、降低成本、减少污染、提高产品纯度，具有较好的经济效益和环保效益。
Description
技术领域
本发明属于天然碱地面加工技术领域，涉及一种油气伴生天然碱矿卤水预处理系统及方法。
背景技术
深层天然碱矿采用水溶采技术进行开发，常规天然碱矿采用水溶采技术采出的天然碱卤水中不含有石油类。近期勘探开发的油气伴生天然碱矿采出的天然碱卤水中含有部分石油类，随着卤水混合集输至天然碱加工厂进行后续的天然碱加工。
现有的天然碱加工方法有蒸发法、碳化法两种，其中的蒸发法还可以依据原料组成不同，进一步细分为一水碱工艺和倍半碱工艺。
1)蒸发法：一水碱工艺
天然碱采出的卤水经过过滤工艺精制后进行湿式分解，采用多效蒸发器、机械压缩式热泵蒸发结晶器等蒸发结晶装置，对Na2CO3溶液进行蒸发浓缩，在一定温度下以一水碱(Na2CO3·H2O)形式结晶析出，再将一水碱结晶进行离心分离、煅烧脱水，即可制得重质纯碱(Na2CO3)。
2)蒸发法：倍半碱工艺
天然碱采出的卤水经过过滤工艺精制后，对其进行蒸发结晶，再将分离出的Na2CO3·NaHCO3·2H2O进行煅烧，生成轻质纯碱(Na2CO3)。根据产品功能要求，轻质纯碱(Na2CO3)可经过水合工艺生成重质纯碱(Na2CO3)。
3)碳化法：碳化工艺
天然碱采出的卤水经过过滤工艺精制后，在接近其饱和温度的条件下，送入碳化塔内，与塔底上升的CO2相接触，使其中的碳酸钠转化为碳酸氢钠，由于碳酸氢钠溶解度较小，形成结晶析出，分离出的碳酸氢钠晶体送煅烧炉煅烧为纯碱，得到的是轻质纯碱(Na2CO3)。
上述三种天然碱加工方法中预处理工艺均采用过滤工艺进行精制，主要功能是去除卤水中的悬浮物。对于油气伴生天然碱矿采出的含石油类的天然碱卤水，过滤工艺对卤水中含有的石油类去除效率低，卤水中剩余的石油类存在于湿式分解、蒸发、煅烧等工序中，石油类挥发的烃类物质进入蒸汽循环中，不但会污染设备，同时会产生爆炸风险，因此常规过滤预处理工艺无法满足油气伴生天然碱卤水后续湿式分解、蒸发、煅烧等工序进料要求。
发明内容
现有天然碱卤水预处理工艺无法处理油气伴生天然碱卤水中含有的石油类物质，导致无法满足后续天然碱加工工序对卤水水质的要求。本发明的目的是为了解决油气伴生天然碱卤水中含有的石油类物质去除问题。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种油气伴生天然碱矿卤水预处理系统，浮动收油装置底部连接有卤水沉降罐，浮动收油装置与旋流装置管道连接，两者之间的管道设有提升泵，旋流装置的另一端与过滤吸水池管道连接，过滤吸水池与核桃壳过滤装置管道连接，两者之间的管道设有过滤泵，核桃壳过滤装置与现有技术中的双滤料过滤装置管道连接，其中卤水沉降罐、旋流装置、核桃壳过滤装置和双滤料过滤装置的上部分别具有管道与排油管道连通，旋流装置和核桃壳过滤装置的底部分别具有管道与反洗水管道连通。
一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，包括以下步骤：
(1)将油气伴生天然碱矿采出的含油卤水集输至卤水沉降罐，在卤水沉降罐内进行初级沉降处理，通过重力沉降去除大部分易分离的浮油；
(2)卤水沉降罐内含油卤水经提升泵提升至旋流装置内，通过水平离心力进行旋流分离；
(3)旋流装置分离后的含油卤水至过滤吸水池，再经过滤泵提升至核桃壳过滤装置，去除卤水中剩余石油；然后经过双滤料过滤装置，去除卤水中剩余悬浮物；
(4)过滤后的卤水经过换热器经高温蒸汽换热后输送至后续天然碱加工工序进行制碱。
进一步的，步骤(1)中在卤水沉降罐内进行初级沉降处理的停留时间为4-8h。
进一步的，步骤(3)所述核桃壳过滤装置中的核桃壳滤料密度大于等于1.25g/cm3，堆积密度0.8-0.85g/cm3，核桃壳滤料粒径0.6-1.2mm，装填高度1.2-1.4m。
进一步的，步骤(3)所述双滤料过滤装置中的双滤料为石英砂滤料和磁铁矿滤料。
进一步的，所述石英砂滤料的粒径为0.5-0.8mm。
进一步的，所述磁铁矿滤料的粒径为0.25-0.5mm。
进一步的，步骤(4)所述换热器将卤水高温蒸汽换热至80℃。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明适用于油气伴生天然碱矿采出的天然碱卤水后续加工，对于公司油气伴生天然碱矿采出卤水中生产纯碱产品技术大幅提升，减少对后续天然碱加工工艺产生的不利影响，对于天然碱处理行业的技术进步具有一定推动作用，能够提高纯碱产品品质，具有较好的应用前景。
本发明采用单一物理方法：重力沉降+旋流分离+截留吸附方法，取消药剂消耗同时避免引入的新污染源、降低成本、减少污染、提高产品纯度，具有较好的经济效益和环保效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1是本发明油气伴生天然碱矿卤水旋流装置预处理系统示意图。
其中，1.卤水沉降罐，2.提升泵，3.旋流装置，4.过滤吸水池，5.过滤泵，6.核桃壳过滤装置，7.双滤料过滤装置，8.换热器，9.浮动收油装置。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
实施例1
由于卤水中含有的石油类物质对后续天然碱加工工艺会产生的不利影响，因此需要在卤水预处理阶段将大部分石油类去除，同时预处理工艺过程中不能投加辅助化学药剂，药剂残留会影响最终纯碱产品的质量。因此卤水中含有的石油类物质去除可采用物理方法截留，主要包括重力沉降、旋流分离、截留吸附等方法。
1)技术原理
根据Stokes theorem公式：
式中：V0：油滴分离速度；
ρT：卤水密度；
ρ0：石油密度；
μ：卤水粘度；
g：油滴加速度；
d：油滴直径；
根据Stokes theorem公式可以得出，油滴分离速度V0与卤水和石油密度ρ0、油滴直径d、油滴加速度g成正比，和卤水粘度μ成反比。由于卤水密度ρT、石油密度ρ0、卤水粘度μ、油滴直径d均为恒定值，增加油滴分离速度V0，必须增加油滴加速度g。据此，可以采用旋流分离技术，利用水泵提供的动力产生水平旋流，为油滴增加额外的水平加速度，在浮力加速度和水平加速度的共同作用下，油滴得到快速、高效的分离。
2)总体技术方案
(1)将油气伴生天然碱矿采出的含油卤水集输至卤水沉降罐1，在卤水沉降罐1内进行初级沉降处理，停留时间4-8h，通过重力沉降去除大部分易分离的浮油；
(2)卤水沉降罐1内含油卤水经提升泵2提升至旋流装置3内，通过水平离心力进行旋流分离，油滴直径≥50nm时，去除效率50-90％；
(3)旋流装置3分离后的含油卤水至过滤吸水池4，再经过滤泵5提升至两级过滤器，其中一级过滤器采用核桃壳过滤器，核桃壳滤料密度大于等于1.25g/cm3，堆积密度0.8-0.85g/cm3，核桃壳滤料粒径0.6-1.2mm，装填高度1.2-1.4m，利用核桃壳过滤器去除卤水中剩余石油；二级过滤器采用双滤料过滤器，滤料分别采用石英砂和磁铁矿滤料，石英砂滤料粒径0.5-0.8mm，磁铁矿滤料粒径0.25-0.5mm，利用双滤料过滤器去除卤水中剩余悬浮物；
(4)过滤后的卤水经过换热器8经高温蒸汽换热至80℃后输送至后续天然碱加工工序进行制碱。
实施例2
含油卤水经过上述预处理系统和方法处理后，水质指标达到进入后续纯碱加工工段要求。
卤水进水指标：OIL≤100mg/L，SS≤50mg/L，t≥60℃；
卤水出水指标：OIL≤5mg/L，SS≤5mg/L，t≥80℃。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种油气伴生天然碱矿卤水预处理系统，其特征是，浮动收油装置(9)底部连接有卤水沉降罐(1)，浮动收油装置(9)与旋流装置(3)管道连接，两者之间的管道设有提升泵(2)，旋流装置(3)的另一端与过滤吸水池(4)管道连接，过滤吸水池(4)与核桃壳过滤装置(6)管道连接，两者之间的管道设有过滤泵(5)，核桃壳过滤装置(6)与双滤料过滤装置(7)管道连接，其中卤水沉降罐(1)、旋流装置(3)、核桃壳过滤装置(6)和双滤料过滤装置(7)的上部分别具有管道与排油管道连通，旋流装置(3)和核桃壳过滤装置(6)的底部分别具有管道与反洗水管道连通。
2.一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，其特征是，包括以下步骤：
S1将油气伴生天然碱矿采出的含油卤水集输至卤水沉降罐(1)，在卤水沉降罐(1)内进行初级沉降处理，通过重力沉降去除大部分易分离的浮油；
S2卤水沉降罐(1)内含油卤水经提升泵(2)提升至旋流装置(3)内，通过水平离心力进行旋流分离；
S3旋流装置(3)分离后的含油卤水至过滤吸水池(4)，再经过滤泵(5)提升至核桃壳过滤装置(6)，去除卤水中剩余石油；然后经过双滤料过滤装置(7)，去除卤水中剩余悬浮物；
S4过滤后的卤水经过换热器(8)经高温蒸汽换热后输送至后续天然碱加工工序进行制碱。
3.如权利要求2所述的一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，其特征是，步骤S1中在卤水沉降罐(1)内进行初级沉降处理的停留时间为4-8h。
4.如权利要求2所述的一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，其特征是，步骤S3所述核桃壳过滤装置(6)中的核桃壳滤料密度大于等于1.25g/cm3，堆积密度0.8-0.85g/cm3，核桃壳滤料粒径0.6-1.2mm，装填高度1.2-1.4m。
5.如权利要求2所述的一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，其特征是，步骤S3所述双滤料过滤装置(7)中的双滤料为石英砂滤料和磁铁矿滤料。
6.如权利要求5所述的一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，其特征是，所述石英砂滤料的粒径为0.5-0.8mm。
7.如权利要求5所述的一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，其特征是，所述磁铁矿滤料的粒径为0.25-0.5mm。
8.如权利要求2所述的一种油气伴生天然碱矿卤水预处理方法，其特征是，步骤S4所述换热器(8)将卤水高温蒸汽换热至80℃。
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