申请日2014.09.04
公开(公告)日2014.12.31
IPC分类号C02F1/42
摘要
本实用新型涉及一种高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，包括原水注入系统(101)、离子交换系统(201)、软水收集系统(301)、酸碱再生系统(401)和废液回收系统(501)，该装置的离子交换系统(201)包括离子交换柱(211)和将离子交换柱(211)分隔成上下两个腔室的隔板(213)，该装置还包括再生顺流切换管线(601)。本实用新型装置根据不同性质树脂的要求，不仅能进行正洗、反洗工艺，而且能进行顺流、逆流酸液再生工艺，顺流、逆流碱液再生工艺以及顺流、逆流盐水再生工艺。本实用新型具有结构简单，操作灵活，耐高温，耐酸碱腐蚀，能够快速排液和处理复杂型水质，以及有效防止炉管和注汽管线结垢从而避免爆管、堵塞事故发生的优点。
权利要求书
1.一种高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：包括通过管线相互连接的原水注入系统(101)，离子交换系统(201)，软水收集系统(301)，酸碱再生系统(401)和废液回收系统(501)。
2.根据权利要求1所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述原水注入系统(101)包括原水储存罐(111)和与其连接的原水出水管线(121)，其中原水出水管线(121)上按照流体方向依次设置原水提升泵(122)、原水取样口(123)、压力表(124)、阀门(125)和高温转子流量计(126)。
3.根据权利要求1所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述离子交换系统(201)包括离子交换柱(211)、顶部进液口(221)、顶部废液排放口(251)、底部出水口(261)和底部废液排放口(271)，其中离子交换柱(211)的柱体上设有观察窗(212);顶部进液口(221)设有顶部进液管线(222)和阀门(223);顶部废液排放口(251)设有顶部废液排放管线(252);底部出水口(261)设有底部出水管线(262)，底部出水管线(262)上按照流体方向依次设有软水取样口(263)和阀门(264);底部废液排放口(271)设有底部废液排放管线(272)和设于底部废液排放管线(272)上的底部废液排放阀(273)。
4.根据权利要求3所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述离子交换系统(201)的离子交换柱(211)柱体中间设置隔板(213)，隔板(213)上下设有只允许液体通过的水帽。
5.根据权利要求3所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述离子交换系统(201)还包括顶部快速排液口(231)、顶部排气阻液口(241)和设于底部出水口(261)上的底部备用排放管线(265)，其中，顶部快速排液口(231)设有顶部快速排液管线(232)和顶部快速排液阀(233)，顶部排气阻液口(241)设有顶部排气管线(242)和顶部排气阻液阀(243)，底部备用排放管线(265)上设有底部备用排放阀(266)。
6.根据权利要求1所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述软水收集系统(301)包括软水储存罐(311)和与其连接的软水管线(321)，其中软水管线上按照流体方向依次设有阀门(322)和电磁流量计(323)。
7.根据权利要求1所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述酸碱再生系统(401)包括酸罐(411)、酸液出口管线(421)、酸液回流管线(431)、碱罐(441)、碱液出口管线(451)、碱液回流管线(461)和酸碱液出口管线(471)，其中，酸液出口管线(421)的一端与酸罐(411)连接、另一端与酸碱液出口管线(471)连接，酸液出口管线(421)上按照流体方向依次设有阀门(422)、酸泵(423)和阀门(424)，酸液回流管线(431)的一端与酸液出口管线(421)连接且其连接点位于阀门(424)和由酸液出口管线(421)与酸碱液出口管线(471)形成的连接点之间、另一端与酸罐(411)连接，酸液回流管线(431)上设有阀门(432);碱液出口管线(451)的一端与碱罐(441)连接、另一端与酸碱液出口管线(471)连接，碱液出口管线(451)上按照流体方向依次设有阀门(452)、碱泵(453)和阀门(454)，碱液回流管线(461)的一端与碱液出口管线(451)连接且其连接点位于阀门(454)和由碱液出口管线(451)与酸碱液出口管线(471)形成的连接点之间、另一端与碱罐(441)连接，碱液回流管线(461)上设有阀门(462)。
8.根据权利要求1所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述废液回收系统(501)包括废液罐(511)、连接在废液罐(511)上的废液排放管线(521)和设于废液排放管线(521)上的废液取样口(531)。
9.根据权利要求2，3，6，7，8中任一项所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：原水出水管线(121)与顶部进液管线(222)连接，其连接点位于高温转子流量计(126)和阀门(223)之间;顶部废液排放管线(252)的出口端与废液罐(511)连接;底部出水管线(262)与软水管线(321)连接，其连接点位于阀门(264)和阀门(322)之间，同时底部出水管线(262)与酸碱液出口管线(471)连接，其连接点位于阀门(264)和阀门(473)之间;底部废液排放管线(272)与酸液出口管线(421)连接，其连接点位于阀门(422)和酸泵(423)之间;废液排放管线(521)与酸碱液出口管线(471)连接，其连接点位于酸碱流量计(472)和由酸液出口管线(421)与碱液出口管线(451)形成的连接点之间。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：还包括再生顺流切换管线(601)和设于其上的再生顺流切换阀门(602)，其中再生顺流切换管线(601)的一端位于高温转子流量计(126)和阀门(223)之间，另一端位于阀门(264)和由软水管线(321)与酸碱液出口管线(471)形成的连接点之间。
11.根据权利要求3，4，5，7，8中任一项所述的高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，其特征在于：所述离子交换系统(201)使用316L不锈钢材料，其中离子交换系统(201)的离子交换柱(211)内部设有防腐衬胶;所述废液回收系统(501)为工程塑料材质;所述酸碱再生系统(401)为工程塑料材质。
说明书
一种高温含油污水单柱双室离子软化处理装置
技术领域
本实用新型属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种高温含油污水深度软化处理装置。
背景技术
稠油油田普遍采用注蒸汽热力开采方法采油，将水注入蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉以得到高温高压的饱和水蒸汽，然后将水蒸气注入油层以提高油层温度和降低油层粘度，最后通过采油设备将稠油提升到地面。大量的高温含油污水在稠油注蒸汽热力开采过程中产生。为了节约资源，目前油田普遍对高温含油污水进行回收利用，将高温含油污水进行除油、除悬浮物的净化处理后得到高温污水，再进行软化处理得到高温软化污水，其直接用于产生水蒸气。其中，高温污水的软化工艺比较复杂，工程投资和处理成本高，是左右整个回收利用处理工艺的关键因素。
不同再生剂对应适用的树脂种类，因此不同再生设备的使用限定了树脂种类的使用。而目前油田对高温含油污水进行离子交换软化处理，通常使用常规盐水设备进行再生和常规树脂进行软化，该工艺只能将污水中诸如Ca2+、Mg2+、AL3+和Fe3+等阳离子交换至0.1mg/L-0.2mg/L左右，无法进行进一步深度软化处理。含有上述浓度的金属阳离子的高温软化污水,其中的金属阳离子由于浓度高因而在运行和停留过程中容易与水中其它离子反应生成结垢性物质。该高温软化污水，进入普通蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉后，产生结垢性物质堵塞炉管和注汽管线后发生爆管;以蒸汽形态进入地层后，产生结垢性物质堵塞地下油层和原油渗流孔道后降低采收率。
目前国外油田和国内其他工业废水处理领域，采用机械压缩多效蒸发MVR工艺技术，将高温含油污水处理为能回用锅炉的蒸馏水，但是工艺流程长、能耗大且成本高。
因此，随着稠油油田开始大量使用蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉，对高温含油污水的需求量越来越大，尤其对注入蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉的水质有较高要求，油田迫切需要一种投资成本低、操作管理方便并且可以深度软化处理高温含油污水的软化水设备。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，该装置能够对高温含油污水进行深度软化处理，并且所得软水的硬度降低至：不仅该软水进入锅炉管线后不会产生结垢性物质，而且该软水以蒸汽形态进入地层后不会产生结垢性物质，因此即避免了锅炉管线堵塞引起的爆管事故的发生，又有效提高了采收率。本实用新型装置根据不同性质树脂的要求，不仅能进行正洗、反洗工艺，而且能进行顺流、逆流酸液再生工艺，顺流、逆流碱液再生工艺以及顺流、逆流盐水再生工艺;该装置能同时填装两种不同性质的树脂，用以软化复杂型水质;该装置能耐高温和耐酸碱腐蚀。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种高温含油污水单柱双室离子软化处理装置，包括通过管线相互连接的原水注入系统101、离子交换系统201、软水收集系统301、酸碱再生系统401和废液回收系统501。
原水注入系统101包括原水储存罐111和与其连接的原水出水管线121，其中原水出水管线121上按照流体方向依次设置原水提升泵122、原水取样口123、压力表124、阀门125和高温转子流量计126。提升泵122用于提供原水压头，控制原水流量。
离子交换系统201包括离子交换柱211、顶部进液口221顶部废液排放口251、底部出水口261和底部废液排放口271，其中离子交换柱211的柱体上设有观察窗212;顶部进液口221设有顶部进液管线222和阀门223;顶部废液排放口251设有顶部废液排放管线252;底部出水口261设有底部出水管线262，底部出水管线262上按照流体方向依次设有软水取样口263和阀门264;底部废液排放口271设有底部废液排放管线272和设于底部废液排放管线272上的底部废液排放阀273。离子交换柱211的上半部分和下半部分装有矩形的观察窗212，便于观察树脂交换情况和树脂再生时树脂床波动。
作为本实用新型离子交换系统201的改进，离子交换系统201的离子交换柱211柱体中间设置隔板213，隔板213上下设有只允许液体通过的水帽。通过上述改进，隔板213将离子交换柱211分隔成上、下两个腔室，用于盛放两种不同性质的树脂并且将其隔开。两种不同性质的树脂同时分别对污水进行软化处理，以实现软化复杂型水质的目的。
作为本实用新型离子交换系统201的进一步改进，离子交换系统201还包括顶部快速排液口231、顶部排气阻液口241和设于底部出水口261上的底部备用排放管线265，其中，顶部快速排液口231设有顶部快速排液管线232和顶部快速排液阀233，顶部排气阻液口241设有顶部排气管线242和顶部排气阻液阀243，底部备用排放管线265上设有底部备用排放阀266。通过上述改进，顶部排气管线242和顶部排气阻液阀243，用于定期排放在本实用新型装置运行过程中离子交换柱211内聚集的大量气体，保障离子交换柱211内的液位始终高于树脂的高度，避免树脂暴露在高温空气中，减少树脂损失。顶部快速排液管线232和底部备用排放管线265，是为了快速排出离子交换柱211内部的再生液体和反洗、正洗液体，减少废液停留时间和再生操作时间。
软水收集系统301包括软水储存罐311和与其连接的软水管线321，其中软水管线上按照流体方向依次设有阀门322和电磁流量计323。
作为本实用新型的进一步改进，酸碱再生系统401包括酸罐411、酸液出口管线421、酸液回流管线431、碱罐441、碱液出口管线451、碱液回流管线461和酸碱液出口管线471，其中，酸液出口管线421的一端与酸罐411连接、另一端与酸碱液出口管线471连接，酸液出口管线421上按照流体方向依次设有阀门422、酸泵423和阀门424，酸液回流管线431的一端与酸液出口管线421连接且其连接点位于阀门424和由酸液出口管线421与酸碱液出口管线471形成的连接点之间、另一端与酸罐411连接，酸液回流管线431上设有阀门432;碱液出口管线451的一端与碱罐441连接、另一端与酸碱液出口管线471连接，碱液出口管线451上按照流体方向依次设有阀门452、碱泵453和阀门454，碱液回流管线461的一端与碱液出口管线451连接且其连接点位于阀门454和由碱液出口管线451与酸碱液出口管线471形成的连接点之间、另一端与碱罐441连接，碱液回流管线461上设有阀门462。通过上述改进，即以酸碱再生系统401替换常规盐水再生系统，不仅可以进行酸碱再生工艺，也可以进行常规盐水再生工艺。
废液回收系统501包括废液罐511、连接在废液罐511上的废液排放管线521和设于废液排放管线521上的废液取样口531。废液取样口531用来取样，在酸碱顺流再生过程中用于检测废液pH值，或者在酸碱再生过程结束后检测再生液有没有排干净。酸碱再生液经过再生交换后形成的废液，通过废液排放管线521排入废液罐511，进行酸碱中和并储存。
原水出水管线121与顶部进液管线222连接，其连接点位于高温转子流量计126和阀门223之间;顶部废液排放管线252的出口端与废液罐511连接;底部出水管线262与软水管线321连接，其连接点位于阀门264和阀门322之间，同时底部出水管线262与酸碱液出口管线471连接，其连接点位于阀门264和阀门473之间;底部废液排放管线272与酸液出口管线421连接，其连接点位于阀门422和酸泵423之间;废液排放管线521与酸碱液出口管线471连接，其连接点位于酸碱流量计472和由酸液出口管线421与碱液出口管线451形成的连接点之间。
作为本实用新型的进一步改进，本实用新型装置还包括再生顺流切换管线601和设于其上的再生顺流切换阀门602，其中再生顺流切换管线601的一端位于高温转子流量计126和阀门223之间，另一端位于阀门264和由软水管线321与酸碱液出口管线471形成的连接点之间。通过上述改进，本实用新型装置不仅可以进行正洗，而且可以进行反洗;不仅可以进行逆流再生工艺，而且可以进行顺流再生工艺。
作为本实用新型的进一步改进，离子交换系统201使用316L不锈钢材料，其中离子交换系统201的离子交换柱211内部设有防腐衬胶;废液回收系统501为工程塑料材质;酸碱再生系统401为工程塑料材质。通过上述改进，本实用新型装置具有耐90℃高温、耐酸碱的优点。
总之，本实用新型装置不仅具有有效防止炉管、注汽管线结垢以及地下油层结垢从而避免爆管事故的发生和可以有效提高采收率的优点，而且具有结构简单、操作灵活、耐高温、耐酸碱腐蚀、能够快速排液和处理复杂型水质的优点。
