勝利油田污水脫鹽技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

王英偉 谷梅霞 邊 江 楊朋輝.中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司, 山東 東營(yíng) 5706；.中國(guó)石油大學(xué)(華東)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 66580；.山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司, 山東 濟(jì)南 50000

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勝利油田污水脫鹽技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

王英偉1谷梅霞1邊 江2楊朋輝3
1.中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司, 山東 東營(yíng) 257026；2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 266580；3.山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司, 山東 濟(jì)南 250000

為探究勝利油田污水脫鹽處理采用多效蒸發(fā)技術(shù)(MEE)和機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)(MVC)的可行性,對(duì)勝利油田高礦化度油田污水脫鹽進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)處理后的水樣進(jìn)行化驗(yàn),分析處理后水質(zhì)是否達(dá)到注汽鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明：多效蒸發(fā)技術(shù)處理后,污水中可溶性固體(礦化度)可降至1 000 mg/L以下,油含量、總鐵、總硬度、總堿度、礦化度能夠達(dá)到注汽鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)處理后,污水的礦化度可降至20 mg/L以下,水中鹽分去除較徹底,各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到注汽鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),該項(xiàng)技術(shù)適用于勝利油田污水脫鹽。

油田污水；脫鹽；熱法；多效蒸發(fā)；機(jī)械壓縮蒸發(fā)

0 前言

勝利油田污水屬高鹽污水,其資源化回用的關(guān)鍵是脫鹽。目前工業(yè)應(yīng)用較為成熟的油田污水脫鹽技術(shù)主要有膜法和熱法(即膜分離法和蒸餾法)[1-5]。膜法脫鹽技術(shù)目前國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用在海水淡化、醫(yī)藥、食品、紡織、煉油化工等領(lǐng)域,該方法脫鹽多采用“超濾+納濾/反滲透”為核心的雙膜處理工藝,但雙膜處理工藝對(duì)污水預(yù)處理要求高、膜耐油性能差、工藝運(yùn)行穩(wěn)定性差,目前這些缺點(diǎn)尚未很好地解決,限制了其在油田污水脫鹽處理方面的應(yīng)用。而熱法脫鹽技術(shù)對(duì)污水預(yù)處理要求低,國(guó)內(nèi)外研究或應(yīng)用比較成熟的有多效蒸發(fā)和機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)[6-7],多效蒸發(fā)技術(shù)(MEE)多應(yīng)用于石油、化工、制藥、海水淡化等領(lǐng)域；機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)(MVC)在國(guó)外油田污水脫鹽處理工程已經(jīng)推廣應(yīng)用,但國(guó)內(nèi)研究較少。本文利用熱法脫鹽技術(shù)對(duì)勝利油田高礦化度油田污水進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,探討了多效蒸發(fā)技術(shù)和機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)在勝利油田污水處理的可行性。

1 工作原理

多效蒸發(fā)技術(shù)的基本原理[8-9]：蒸汽與進(jìn)料污水發(fā)生熱交換,經(jīng)過(guò)多次蒸發(fā)和冷凝,后一效蒸發(fā)器的操作壓力和溶液的沸點(diǎn)均較前一效蒸發(fā)器低,使前一效蒸發(fā)器引出的二次蒸汽作為后一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽,且后一效蒸發(fā)器的加熱室成為前一效蒸發(fā)器的冷卻器,得到多倍于蒸汽量的蒸餾水。多效蒸發(fā)技術(shù)是熱法脫鹽技術(shù)中最節(jié)能的方法之一,優(yōu)點(diǎn)在于可以重復(fù)利用熱能、提高造水比,但存在設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重的缺點(diǎn)。多效蒸發(fā)技術(shù)基本原理見(jiàn)圖1。

機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)的基本原理[10]：鹽水預(yù)熱后引入蒸發(fā)器進(jìn)行內(nèi)部蒸發(fā),蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的(二次)蒸汽通過(guò)壓縮機(jī)壓縮增壓升溫,形成過(guò)熱蒸汽作為熱源供污水蒸發(fā)裝置使用,蒸汽壓縮冷凝后可使冷卻水中的有害成分得到濃縮排放,并使冷凝液作為循環(huán)水和鍋爐補(bǔ)充水返回系統(tǒng),同時(shí)將蒸汽從低能量轉(zhuǎn)化為高能量用于后續(xù)裝置的加熱。系統(tǒng)啟動(dòng)后僅需消耗電能,機(jī)械壓縮蒸發(fā)器的工作過(guò)程同機(jī)械壓縮式熱泵。機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)基本原理見(jiàn)圖2。

圖2 機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)基本原理

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

多效蒸發(fā)技術(shù)在污水回用處理方面,國(guó)內(nèi)曾有利用該技術(shù)對(duì)環(huán)氧丙烷皂化廢水等化工廢水回收化工原料以及回用蒸餾水的工程實(shí)例,但該技術(shù)在油田污水處理方面的應(yīng)用未曾報(bào)道過(guò)。

通過(guò)調(diào)研可以看出,多效蒸發(fā)技術(shù)和機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)是目前較先進(jìn)的脫鹽技術(shù),兩種技術(shù)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)適用于各種工況,除鹽、除硬較徹底,處理后污水可直接進(jìn)入鍋爐,但目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)適合大規(guī)模應(yīng)用的蒸汽壓縮機(jī),需要引進(jìn),投資高；多效蒸發(fā)技術(shù)成熟,但存在設(shè)備結(jié)垢問(wèn)題,需要利用蒸汽熱源,在有可用蒸汽源的情況下更經(jīng)濟(jì)可行。目前國(guó)外機(jī)械壓縮蒸餾裝置已推廣150套,國(guó)內(nèi)主要以多效蒸發(fā)技術(shù)為主。總體上講,兩種技術(shù)處理后均適用于油田污水脫鹽,但投資和處理成本偏高。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

勝利油田分別對(duì)多效蒸發(fā)技術(shù)和機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用于高礦化度油田污水脫鹽進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,探究?jī)煞N技術(shù)的應(yīng)用可行性。

3.1 多效蒸發(fā)技術(shù)

圖3 濱南稠油首站試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

表1 多效蒸發(fā)技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果 mg/L

由表1可知,通過(guò)多效蒸發(fā)技術(shù)處理后,污水中可溶性固體(礦化度)可降至1 000 mg/L以下,完全達(dá)標(biāo),其余參數(shù)除溶解氧與懸浮物含量外均能達(dá)到注汽鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明該技術(shù)在勝利油田污水脫鹽方面有較大實(shí)用價(jià)值。

3.2 機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)

在勝利油田選取孤五、孤六和墾西具有代表性的3個(gè)污水水樣,運(yùn)往美國(guó)RCC 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)實(shí)驗(yàn),研究機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知,通過(guò)機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)處理后,污水中可溶性固體(礦化度)可降至20 mg/L以下,水中鹽分去除較徹底,處理后水質(zhì)達(dá)到注汽鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn),機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)在勝利油田污水脫鹽方面應(yīng)用前景較大。

表2 機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 mg/L

4 結(jié)論

勝利油田率先針對(duì)油田污水脫鹽開(kāi)展了多效蒸發(fā)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究,結(jié)果表明：

1)多效蒸發(fā)技術(shù)處理后,污水中可溶性固體(礦化度)可降至1 000 mg/L以下,油含量、總鐵、總硬度、總堿度、礦化度能夠達(dá)到注汽鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2)機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)處理后,污水的礦化度可降至20 mg/L以下,水中鹽分去除較徹底,各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到注汽鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),適用于勝利油田污水脫鹽。

3)機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)適用于各種工況,除鹽、除硬較徹底,處理后污水可直接進(jìn)入鍋爐,但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有適合大規(guī)模應(yīng)用的蒸汽壓縮機(jī),需要引進(jìn),投資高；多效蒸發(fā)技術(shù)成熟,但存在設(shè)備結(jié)垢問(wèn)題,且需要利用蒸汽熱源,因此在有可用蒸汽源的情況下更經(jīng)濟(jì)可行。

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2015-03-27

王英偉(1982-),男,山東單縣人,工程師,學(xué)士,主要從事油氣田地面工程技術(shù)研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.04.020