一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺制造技术

本发明专利技术提供一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，包括：油田污水进入一体化澄清除硬装置，经除硬后调节pH值，进入第一板式预热器预热；送入第二板式预热器预热后，进入一体式降膜蒸发器的管程并在其壳程中补充鲜蒸汽，蒸发产生的不凝气与进料水经第一板式预热器换热后排出；蒸发出的水蒸汽及浓缩液经一体式降膜分离器分离，蒸发器壳程中的水蒸汽冷凝为蒸馏水与进料水经第二板式预热器换热后排出并收集；蒸发器管程的水与壳程中蒸汽换热后，其管程的水蒸发为水蒸气进入二级除沫器净化后，经压缩机压缩升温，进入蒸发器循环，而一体式降膜分离器底部的浓缩液排出。本发明专利技术的工艺流程简单、用电负荷低、清洗周期短，建设投资低、成本低。

A Vertical Tube Falling Film Evaporation Resource Treatment Process for Oilfield Sewage

The invention provides a vertical pipe falling film evaporation resource treatment process for oilfield sewage, which includes: oilfield sewage enters an integrated clarification and dehardening device, adjusts pH value after dehardening, enters the first plate preheater for preheating, enters the pipe side of the integrated falling film evaporator after being fed into the second plate preheater for preheating, and supplements in the shell side of the integrated falling film evaporator. Fresh steam, non-condensable gas produced by evaporation and feed water are discharged after heat exchange in the first plate preheater; evaporated steam and concentrated liquid are separated by an integral falling film separator; water vapor in the shell side of the evaporator condenses into distilled water and feed water and is discharged and collected after heat exchange in the second plate preheater; water and shell in the tube side of the evaporator are discharged and collected. After the heat transfer of steam in the process, the water vapor in the pipeline is evaporated and purified into the secondary demister. After being compressed and heated by the compressor, it enters the evaporator cycle, and the concentrated liquid at the bottom of the integrated falling film separator is discharged. The invention has the advantages of simple process flow, low power consumption load, short cleaning period, low construction investment and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺
本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺。
技术介绍
目前国内高盐含油污水资源化主要有膜法及热法两种工艺，其中膜法主要反渗透工艺，热法有机械压缩蒸发工艺及低温多效蒸发工艺。国际范围来看，膜法和热法两种工艺都有应用。相关工程实例已经在加拿大、美国和英国等有局部应用。但是由于石油开采在国外大多是低含水期开采，剩余污水量少，所以这一技术并未在油田领域广泛使用，其实核心技术借鉴于海水淡化行业。国内油田在新疆春风油田、西南气田等环保要求高的区域也正在进行相关工程设计和应用，主要是强制循环蒸发和水平管降膜蒸发。考虑到我国是油田开发已到高含水期，剩余污水出路已成为制约油田发展的重要因素，随着国家环保政策要求越来越高，减少排放，污水资源化利用是污水处理的重要方向，前景巨大。同时膜法工艺和常规热法工艺处理油田污水在适应性和运行上也存在诸多问题，因此必须紧跟污水资源化国际前沿技术，进行高效降膜热法工艺的研发应用。目前油田污水膜法资源化工艺和常规热法资源化工艺分别存在如下一系列问题。(一)膜法资源化工艺1.进水水质要求高，对于油田污水需要复杂的预处理流程才能满足要求；2.膜使用寿命短，3～5年就需要更换膜，费用高，维护工作量大；3.对于油田污水，浓缩倍数低，大量的浓水需要排放；4.极易污染，进水水质不达标，可能导致膜损坏；5.反渗透操作压力高，10～20MPa，能耗大；6.难以去除小分子有机物，出水水质；7.油田污水温度较高，特别是稠油污水，需要冷却后才能进行膜处理。(二)常规热法资源化工艺1.强制循环蒸发需要300倍左右的循环水量，能耗大，设备庞大；2.多效蒸发工艺需要蒸汽源，同时温差小，换热效率低，换热面积大，设备容积大，投入高；3.水平管降膜蒸发工艺清洗工作量大，列管布置通常要离线清洗，维护工作量大。本专利技术能够替代用于高倍率浓缩含油污水，同时弥补其它常规热法在处理油田污水中存在不足的现状，处理后的污水可以用于蒸汽锅炉用水以及其它生产用水，不仅可以解决油田污水的出路问题，更能为油田生产提供充足的水资源，提高循环经济效益。而且对于油气田开发、零排放要求等领域具有良好的应用前景及良好的经济效益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺。为了实现上述的目的，本专利技术提供了一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，包括以下步骤：1)油田污水进入一体化澄清除硬装置，经过除钙、除镁的除硬后调节pH值，进入第一板式预热器预热；2)之后送入第二板式预热器进行预热，然后通过循环泵带压进入一体式降膜蒸发器的管程并在其壳程中补充鲜蒸汽，蒸发后产生的一部分不凝气与前端进料水经第一板式预热器换热后排出；3)其余蒸发出来的水蒸汽及浓缩液经过一体式降膜分离器的分离，该一体式降膜蒸发器的壳程中的水蒸汽冷凝为蒸馏水与前端进料水经第二板式预热器换热后排出并收集；4)一体式降膜蒸发器的管程中的水与其壳程中的蒸汽换热后，其管程中的水蒸发为水蒸气进入二级除沫器净化之后，通过压缩机的压缩使二次蒸汽温度升高15-20℃(优选为16℃)，再进入一体式降膜蒸发器循环，而一体式降膜分离器底部的浓缩液排出。进一步地，其中步骤1)中，所述油田污水的温度为50℃-65℃，优选为50℃；所述油田污水的质量流量为2500-3000kg/h，优选为2770kg/h；所述油田污水中含有F-、CI-、Br-、NO-3、SO42-、OH-、CO32-、HCO3-。进一步地，其中步骤1)中，经过除钙、除镁的除硬后调节pH值至7.5-8.0，进入第一板式预热器的进料水通过不凝气预热至55℃-70℃，优选为55℃。进一步地，其中步骤1)中，所述一体化澄清除硬装置中投加有除硬药剂，所述除硬药剂包括混凝剂、絮凝剂、碳酸钠、氧化镁、氢氧化钠中的一种或几种。进一步地，其中步骤1)中，除硬后水中的钙离子含量＜20mg/L，镁离子含量＜20mg/L。进一步地，其中步骤2)中，送入第二板式预热器的进料水，通过蒸馏水预热至90℃-95℃，优选为92℃。进一步地，其中步骤2)中，补充的所述鲜蒸汽的质量流量为90-130kg/h；蒸发后产生的一部分所述不凝气与前端进料水经第一板式预热器换热后通过水环真空泵抽出并排放。进一步地，其中步骤3)中，一体式降膜蒸发器的壳程中的所述水蒸汽冷凝为蒸馏水后全部与前端进料水经第二板式预热器换热后通过水环真空泵以2500-2700kg/h(优选为2500kg/h)的质量流量抽出并收集。进一步地，其中步骤4)中，进入二级除沫器净化的蒸气为二次蒸汽，其温度为80℃-85℃，所述二次蒸气以2500-3000kg/h(优选为2770kg/h)的质量流量进入二级除沫器净化；一体式降膜分离器底部的所述浓缩液以250-270kg/h(优选为270kg/h)的质量流量排出；根据蒸发产水率90％考虑，所述浓缩液的浓缩倍数是10倍，即浓缩液中的离子含量均为进料水的10倍。进一步地，其中所述不凝气包括氮气和氢气。本专利技术所提供的油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺具有以下有益效果：1、本专利技术是我国首套自主开发的降膜蒸发一体化工艺在油田污水处理得到成功应用；2、本专利技术的工艺流程简单、用电负荷低、清洗周期短，建设投资低、成本低；3、本专利技术的工艺操作弹性高，根据来水情况进行运行参数调整；4、本专利技术的工艺解决了结垢、发泡、汽液分离及蒸汽净化的难题；5、本专利技术的工艺所使用的装置易成撬，能够满足转场复用需求；6、本本专利技术的工艺从本质上解决油田污水资源化工艺复杂、单元繁多、成本高和操作弹性低的问题，再解决热法结垢、起泡、蒸汽分离不彻底和装置成撬等一系列问题，满足油田污水资源化热法处理的需求。附图说明图1为本专利技术提供的油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺流程图；其中，第一板式预热器1；第二板式预热器2；一体式降膜蒸发器3；一体式降膜分离器4；二级除沫器-5；压缩机-6；一体化澄清除硬装置-7。具体实施方式本专利技术提供了一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，下面以具体实施例来说明具体实施方式，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1如图1所示，本专利技术提供了一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，包括以下步骤：1)50℃的油田污水(含有F-、CI-、Br-、NO-3、SO42-、OH-、CO32-、HCO3-，具体表1)以2770kg/h的质量流量进入一体化澄清除硬装置7，经过除钙、除镁的除硬后水中的钙离子含量＜20mg/L，镁离子含量＜20mg/L，之后调节pH值至7.5-8.0，进入第一板式预热器1的进料水通过不凝气预热至55℃，所述一体化澄清除硬装置7中投加有除硬药剂，所述除硬药剂包括混凝剂、絮凝剂、碳酸钠、氧化镁、氢氧化钠中的一种或几种；2)之后送入第二板式预热器2的进料水，通过蒸馏水预热至92℃(温度是根据蒸发器内的压力确定的)，然后通过循环泵(循环泵是将蒸发器管程内的水一直打循环)带压进入一体式降膜蒸发器3的管程并在其壳程中以90-130kg/h的质量流量补充鲜蒸汽(由于管程中的水受热转变成蒸汽的过程中，部分不凝气被抽走，为保证换热所需的蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)油田污水进入一体化澄清除硬装置，经过除钙、除镁的除硬后调节pH值，进入第一板式预热器预热；2)之后送入第二板式预热器进行预热，然后通过循环泵带压进入一体式降膜蒸发器的管程并在其壳程中补充鲜蒸汽，蒸发后产生的一部分不凝气与前端进料水经第一板式预热器换热后排出；3)其余蒸发出来的水蒸汽及浓缩液经过一体式降膜分离器的分离，该一体式降膜蒸发器的壳程中的水蒸汽冷凝为蒸馏水与前端进料水经第二板式预热器换热后排出并收集；4)一体式降膜蒸发器的管程中的水与其壳程中的蒸汽换热后，其管程中的水蒸发为水蒸气进入二级除沫器净化之后，通过压缩机的压缩使二次蒸汽温度升高15‑20℃，再进入一体式降膜蒸发器循环，而一体式降膜分离器底部的浓缩液排出。

【技术特征摘要】
1.一种油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)油田污水进入一体化澄清除硬装置，经过除钙、除镁的除硬后调节pH值，进入第一板式预热器预热；2)之后送入第二板式预热器进行预热，然后通过循环泵带压进入一体式降膜蒸发器的管程并在其壳程中补充鲜蒸汽，蒸发后产生的一部分不凝气与前端进料水经第一板式预热器换热后排出；3)其余蒸发出来的水蒸汽及浓缩液经过一体式降膜分离器的分离，该一体式降膜蒸发器的壳程中的水蒸汽冷凝为蒸馏水与前端进料水经第二板式预热器换热后排出并收集；4)一体式降膜蒸发器的管程中的水与其壳程中的蒸汽换热后，其管程中的水蒸发为水蒸气进入二级除沫器净化之后，通过压缩机的压缩使二次蒸汽温度升高15-20℃，再进入一体式降膜蒸发器循环，而一体式降膜分离器底部的浓缩液排出。2.如权利要求1所述的油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，其特征在于，步骤1)中，所述油田污水的温度为50℃-65℃；所述油田污水的质量流量为2500-3000kg/h；所述油田污水中含有F-、CI-、Br-、NO-3、SO42-、OH-、CO32-、HCO3-。3.如权利要求2所述的油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，其特征在于，步骤1)中，经过除钙、除镁的除硬后调节pH值至7.5-8.0，进入第一板式预热器的进料水通过不凝气预热至55℃-70℃。4.如权利要求3所述的油田污水的竖管降膜蒸发资源化处理工艺，其特征在于，步骤1)中，所述一体化澄清除硬装置中投加有除硬药剂，所述除硬药剂包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，肖小龙，赵桂龙，王光卿，呙如地，杨燕平，徐少伟，李毅，张同哲，董明，王飞，张春伟，李照成，姚明修，王伟，刘娜，王旭红，徐辉，张辰，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化石油工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11