CN207313348U - 一种页岩气采出水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种页岩气采出水处理系统，包括：过滤器；预热单元，其包括预换热器、原水箱及给水泵；循环蒸发单元，包括循环换热器、第一蒸发结晶器、循环泵、三通阀；回收换热单元，其包括压缩机和汽提塔，压缩机一端与第一蒸发结晶器顶端连通、另一端与循环换热器的第二换热管的进水端连通，汽提塔一端与第二换热管的出水端连接、另一端与预换热器的第二换热腔连通。本实用新型通过循环蒸发单元对页岩气采出水进行循环蒸发结晶，其缩短了处理流程，并通过回收换热单元将第一蒸发结晶器中蒸发结晶形成的蒸汽依次对待蒸发结晶的原水进行二次加热和预加热，其提高了蒸发结晶的能源利用率，降低了能源消耗。

Description

一种页岩气采出水处理系统

技术领域

本实用新型涉及页岩气采出水处理技术，尤其是涉及一种页岩气采出水处理系统。

背景技术

页岩气作为一种清洁、低碳、高储量的非常规天然气能源，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点。页岩气开采过程产生大量高含盐废水，如何经济高效处理页岩气采出废水，实现页岩气清洁生产，对页岩气的长足发展和环境保护具有重要意义。

目前，现有的页岩气采出水主要采用两种处理方法，一种是化学处理法，其需要加入多种反应药剂和催化药剂，其处理成本居高不下，另一种为蒸发结晶法，其需要进行多级蒸发导致处理流程复杂、处理流程长，且易消耗大量能源。有鉴于此，提供一种处理流程短、能源消耗量低的页岩气采出水处理系统成为现阶段亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种页岩气采出水处理系统，解决现有技术中蒸发结晶法处理页岩气采出水的处理流程长、能源消耗大的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种页岩气采出水处理系统，包括：

过滤器；

预热单元，其包括预换热器、与过滤器连接的原水箱及一驱动原水箱内的原水进入预换热器的第一换热腔的给水泵；

循环蒸发单元，其包括循环换热器、第一蒸发结晶器、循环泵、三通阀及排料管；所述循环换热器的第一换热管一端与第一换热腔连通、另一端与所述第一蒸发结晶器连通，所述循环泵的进水端与所述第一蒸发结晶器底部连通、出水端通过三通阀分别与第一换热管和排料管连接；

回收换热单元，其包括与压缩机和汽提塔，所述压缩机一端与所述第一蒸发结晶器顶端连通、另一端与所述循环换热器的第二换热管的进水端连通，所述汽提塔一端与第二换热管的出水端连接、另一端与所述预换热器的第二换热腔连通。

与现有技术相比，本实用新型通过循环蒸发单元对页岩气采出水进行循环蒸发结晶，其缩短了处理流程，并通过回收换热单元将第一蒸发结晶器中蒸发结晶形成的蒸汽依次对待蒸发结晶的原水进行二次加热和预加热，其提高了蒸发结晶的能源利用率，降低了能源消耗。

附图说明

图1是本实用新型的页岩气采出水处理系统的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种页岩气采出水处理系统，包括过滤器1、预热单元2、循环蒸发单元3、回收换热单元4、曝气生物滤池5及后处理单元6。

过滤器1可采用管式超滤膜，其可出气页岩气采出水的原水中的固态物、悬浮物等杂质，由于本实施例的工业流程简单，故前处理仅仅通过管式超滤膜过滤即可，其降低了前处理流程和成本。

预热单元2包括预换热器21、与过滤器1连接的原水箱22及一驱动原水箱22内的原水进入预换热器21的第一换热腔的给水泵23，经过管式超滤膜过滤后的原水进入存储于原水箱22内，其可通过给水泵23将原水箱22内的原水输送进入预换热器21，预换热器21具有第一换热腔和第二换热腔，第二换热腔内的热水可对第一换热腔内的原水进行预加热，一般预加热至50～90℃。其中，预换热器21可采用公告号为CN 204214315U的实用新型专利公开的列管式换热器，该列管式换热器的多个列管内形成第一换热腔，而多个列管之间的腔体为第二换热腔。

循环蒸发单元3包括循环换热器31、第一蒸发结晶器32、循环泵33、三通阀34及排料管35；循环换热器31可采用板式换热器，其至少具有第一换热管311和第二换热管312，第二换热管312内为高温介质，其可对板式换热器的换热板进行加热以传递至第一换热管311，并将第一换热管311中预加热后的原水二次加热至95～130℃；具体的，第一换热管311的进水端与第一换热腔连通、出水端与第一蒸发结晶器32连通，第一换热腔内预加热的原水进入第一换热管311内进行二次加热，二次加热后进入第一蒸发结晶器32内进行蒸发结晶，为了提高蒸发结晶效果及能源的利用率，本实施例的循环泵33的进水端与第一蒸发结晶器32底部连通、出水端通过三通阀34分别与第一换热管311和排料管35连接，当第一蒸发结晶器32内的液体加热浓度达到设定值后，可调节三通阀34使得排料管35与循环泵33的出水端连通，循环泵33可驱动浓缩液由排料管排出以便于后续结晶，而当第一蒸发结晶器32内的液体低于设定浓度时，则三通阀34导通循环泵33和第一换热管311，即循环泵33将第一蒸发结晶器32内的液体循环输送进入第一换热管311内以进行循环加热，从而便于循环换热器31和第一蒸发结晶器32能够循环对页岩气采出水进行加热，其有利于提高加热效率、缩短加热行程。其中，本实施例循环蒸发单元3还包括一设于循环换热器31与第一蒸发结晶器32之间的节流阀36，其可使得原水减压进入第一蒸发结晶器32，并在-0.02～0.05MPa的压力下，形成蒸汽并进入回收换热单元4。本实施例的第一蒸发结晶器32的中蒸发、结晶同时发生，故第一蒸发结晶器32内的浓缩液的TDS浓度可高达400000～500000mg/L。需要说明的时，页岩气采出水中的主要含有物为氯化钠、硫酸钠、氨氮及有机物等，而有机物通过和氨氮多在蒸发结晶过程过程中进入压缩机，在第一蒸发结晶器32内结晶的主要为氯化钠，故本实施例第一蒸发结晶器32中控制浓缩液的浓度时，以氯化钠大部分析出结晶且其他盐类不析出结晶为佳。

回收换热单元4，其包括与压缩机41和汽提塔42，压缩机41一端与第一蒸发结晶器32顶端连通、另一端与板式换热器的第二换热管312的进水端连通，汽提塔42一端与第二换热管312的出水端连接、另一端与预换热器21的第二换热腔连通。第一蒸发结晶器32在对页岩气采出水进行蒸发结晶时，形成大量的含有挥发性有机物和氨的高温蒸汽，本实施例通过压缩机41将上述高温蒸汽进行压缩以进一步提高蒸汽的温度，再次升温后的温度远远高于第一换热管311内的原水的温度，故将上述高温蒸汽通入第二换热管312内，其可对第一换热管311内的原水进行加热，其避免了高温蒸汽中热量的浪费，提高了热能源利用率；同时，第二换热管312内换热后形成的冷凝水可通过汽提塔42除去部分COD和氨氮，而形成的90～120℃的冷凝水的温度依然较高，其可输送至预加热器的第二换热腔，其可对第一换热腔内的原水加热至50～90℃，最后形成接近常温的含有COD和氨氮的废水，由于预换热器21的第二换热腔的出水端与一曝气生物滤池5连通，上述废水可通入曝气生物滤池5，经过曝气生物滤池5处理后形成达到排放标准的水质。

本实施例所述页岩气采出水处理系统还包括一后处理单元6，其包括离心分离器61和第二蒸发结晶器62，离心分离器61的进水端与排料管35连接、出水端与第二蒸发结晶器62连接。其中，本实施例的离心分离器61具有一稠厚器611，其可促进经过循环蒸发单元3加热后的浓缩液进一步浓缩结晶，形成大颗粒氯化钠结晶，而经过离心分离后的母液则进入第二蒸发结晶器62内进行二次蒸发结晶并形成混盐。

由于第二蒸发结晶器62在蒸发结晶时易产生大量蒸汽，故本实施例第二蒸发结晶器62的顶端与压缩机41的进气端连通，其可将第二蒸发结晶器62的产生的高温蒸汽输送进入循环换热器31和预换热器21，以便于对原水进入二次加热和预加热，进而提高热能的利用率。

本发明的页岩气采出水具体处理流程如下：将页岩气采出水的原水通过管式超滤膜进行过滤以除去固态物和悬浮物等杂质，然后通过预换热器21预加热至50～90℃，并将预加热后的原水通过循环加热器二次加热至95～130℃，二次加热后的原水进入第一蒸发结晶器32内进行蒸发结晶，同时经过蒸发结晶后形成的浓缩液可依次进入循环换热器31和第一蒸发结晶器32进行循环加热、蒸发结晶，也可通过排料管35排出，而第一蒸发结晶器32内形成的高位蒸汽可通过压缩机41压缩升温后进入循环换热器31，其可对原水进行二次加热，而二次加热后形成的冷凝水可进入预换热器21进行预加热，预加热后形成的接近常温的冷凝水可通过曝气生物滤池5进行生化处理；排料管35排出的浓缩液可通过离心分离器61依次进行稠厚、离心分离处理，以使浓缩液中的氯化钠大部分能够形成结晶体分离，而分离后的母液则通过第二蒸发结晶器62进行蒸发结晶并形成混盐，且第二蒸发结晶器62中形成蒸汽可输送进入压缩机41以便于对原水分别进行二次加热和预加热。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种页岩气采出水处理系统，其特征在于，包括：

过滤器；

预热单元，其包括预换热器、与过滤器连接的原水箱及一驱动原水箱内的原水进入预换热器的第一换热腔的给水泵；

循环蒸发单元，其包括循环换热器、第一蒸发结晶器、循环泵、三通阀及排料管；所述循环换热器的第一换热管一端与第一换热腔连通、另一端与所述第一蒸发结晶器连通，所述循环泵的进水端与所述第一蒸发结晶器底部连通、出水端通过三通阀分别与第一换热管和排料管连接；

回收换热单元，其包括压缩机和汽提塔，所述压缩机一端与所述第一蒸发结晶器顶端连通、另一端与所述循环换热器的第二换热管的进水端连通，所述汽提塔一端与第二换热管的出水端连接、另一端与所述预换热器的第二换热腔连通。

2.根据权利要求1所述的页岩气采出水处理系统，其特征在于，所述页岩气采出水处理系统还包括一曝气生物滤池，其与所述预换热器的第二换热腔的出水端连通。

3.根据权利要求2所述的页岩气采出水处理系统，其特征在于，所述页岩气采出水处理系统还包括一后处理单元，其包括离心分离器和第二蒸发结晶器，所述离心分离器的进水端与所述排料管连接、出水端与所述第二蒸发结晶器连接。

4.根据权利要求3所述的页岩气采出水处理系统，其特征在于，所述第二蒸发结晶器的顶端与所述压缩机的进气端连通。

5.根据权利要求1所述的页岩气采出水处理系统，其特征在于，所述循环蒸发单元还包括一设于循环换热器与第一蒸发结晶器之间的节流阀。

6.根据权利要求1所述的页岩气采出水处理系统，其特征在于，所述过滤器为管式超滤膜。

7.根据权利要求3所述的页岩气采出水处理系统，其特征在于，所述离心分离器具有一用于将排料管排出的浓缩液浓缩结晶的稠厚器。