申请日2014.01.21
公开(公告)日2015.09.30
IPC分类号B01D3/06; E21B43/24; C02F1/04
摘要
用于水处理系统的蒸发器阵列，蒸发器阵列包括：采出水进料器和从采出水进料器接收采出水的第一蒸发器、补给水进料器和从补给水进料器接收补给水的第二蒸发器、从第一蒸发器和第二蒸发器接收馏出物的输出进料器以及从第一蒸发器和第二蒸发器接收排料的排料进料器，其中第一蒸发器和第二蒸发器各自具有工作pH，第一蒸发器的工作pH高于第二蒸发器的工作pH。
权利要求书
1.一种用于水处理系统的蒸发器阵列，所述蒸发器阵列包括：
采出水进料器和从所述采出水进料器接收采出水的第一蒸发器，
补给水进料器和从所述补给水进料器接收补给水的第二蒸发器，
从所述第一蒸发器和所述第二蒸发器接收馏出物的输出馏出物进料 器，以及从所述第一蒸发器和所述第二蒸发器接收排料的排料进料器，
其中所述第一蒸发器和所述第二蒸发器各自具有工作pH，所述第一蒸 发器的工作pH高于所述第二蒸发器的工作pH。
2.根据权利要求1所述的蒸发器阵列，包括多个第一蒸发器，所述 第一蒸发器中的每个从所述采出水进料器接收采出水。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的蒸发器阵列，其中所述补给 水进料器供应微咸补给水和新鲜补给水中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的蒸发器，其中所述补给水进料器还供应来 自蒸汽发生器的排料水。
5.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器阵列，还包括结晶器， 所述结晶器从所述第一蒸发器和所述第二蒸发器中的至少一个接收排料。
6.根据权利要求5所述的蒸发器阵列，其中所述结晶器产生结晶器 馏出物和结晶器排料。
7.根据权利要求5所述的蒸发器阵列，其中所述结晶器馏出物的至 少一部分被供应到所述输出馏出物进料器和所述第二蒸发器中的至少一 个。
8.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器阵列，其中所述第二蒸 发器的工作pH小于约5，并且优选地在范围pH 2到pH 5中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器阵列，其中所述第一蒸 发器的工作pH大于约7.5，并且优选地在范围pH 11到pH 12中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器阵列，其中所述第一蒸 发器可连接到所述补给水进料器，并且所述第二蒸发器可连接到所述采出 水进料器，以允许切换所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的操作。
11.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器设备，其中所述第二蒸 发器具有第一效果器和第二效果器、第一喷嘴阵列和第二喷嘴阵列，所述 第一喷嘴阵列向所述第一效果器提供具有第一pH的酸处理液，所述第二 喷嘴阵列向所述第二效果器提供具有第二较低pH的酸处理液。
12.一种油生产设备，所述油生产设备包括蒸汽发生器、油分离单元 以及根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器阵列，其中所述油分离单元 被连接到所述蒸发器阵列，以将采出水提供到所述蒸发组件，并且所述蒸 发器阵列被连接到所述蒸汽发生器，以将馏出物供应到所述蒸汽发生器。
13.根据权利要求11所述的油生产设备，包括处理单元，所述处理单 元处理所述采出水并且将经处理的采出水供应到所述蒸发器阵列。
14.一种脱盐装备，所述脱盐装备包括根据权利要求1至11中任一项 所述的蒸发器阵列。
15.一种通过蒸发处理水的方法，包括以下的步骤：
将采出水供应到第一蒸发器，
将补给水供应到第二蒸发器，
控制所述第一蒸发器的第一工作pH和所述第二蒸发器的第二工作 pH，使得所述第一pH高于所述第二pH，
在所述第一蒸发器中纯化所述采出水，并且将馏出物供应到输出馏出 物流且将排料供应到排料流，以及
在所述第二蒸发器中纯化所述补给水，并且将馏出物供应到所述输出 馏出物流且将排料供应到所述排料流。
16.根据权利要求15所述的方法，包括将采出水供应到多个第一蒸 发器。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的方法，包括供应补给水， 所述补给水包括微咸补给水和新鲜补给水中的至少一种。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括供应补给水，所述补给水 包括来自蒸汽发生器的排料水。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，还包括将排料从所 述排料流供应到结晶器，并且产生结晶器馏出物和结晶器排料。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述结晶器馏出物的至少一 部分被供应到所述输出馏出物流或所述第二蒸发器中的至少一个。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其中所述第二蒸发 器的工作pH小于约4，并且优选地在范围pH 2到pH 4中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二蒸发器的所述第二 工作pH被配置为通过在线清洁进行除垢。
23.根据权利要求15至22中任一项所述的方法，其中所述第一蒸发 器的工作pH大于约10，并且优选地在范围pH 11到pH 12中。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的方法，包括将补给水供应 到所述第一蒸发器并且将采出水供应到所述第二蒸发器，以切换所述第一 蒸发器和所述第二蒸发器的操作。
说明书
用于水处理系统的蒸发器阵列
技术领域
本发明涉及用于水处理系统的蒸发器阵列、处理水的方法、包括蒸发 器阵列的油生产系统和包括蒸发器阵列的脱盐装备。
发明背景
在油生产中，提取油包含还存在于储液器中的大比例的水是常见的， 此外，某些油生产技术包括将蒸汽注入到储油器中，以允许或提高油从储 液器的回收。在油已经与水分离之后，剩下的水仍然是污染的。有利地， 在注油方法中，污染水被处理，并且然后被再循环到蒸汽发生器，以用于 随后的油提取。这当然减少了提取过程所需要的水的量。
即使这种水再循环可以是极其有效的，在该过程中需要某些另外的水 以弥补损失。这被称为补给水。常规地，此补给水是具有相对低的盐度和 硬度的新鲜水。
在某些情况下，使用微咸水来提供补给水的至少一部分可以是合意的 或甚至法律上需要的。微咸水具有高的盐度和硬度。在已知的水再循环工 厂中，水处理使用具有相对高的pH的蒸发器来进行，以维持溶液中的二 氧化硅以减少结垢。将具有高的盐度和碱度的微咸水引入到高pH环境中 引起在蒸发器内具有大量的沉积物的问题，引起结垢，需要周期性停工和 清洁以维持蒸发器的效率。
通过使用预处理步骤以减少微咸补给水的硬度来处理此问题是已知 的，所述预处理步骤包括冷石灰软化(CLS)阶段。然而，这是不令人满意 的，因为硬度水平在预处理之后仍然是高的，需要另外的设备、化学品和 能量来操作系统，并且产生需要安全处置的另外的污泥。
发明概述
根据本发明的第一实施方案，提供了用于水处理系统的蒸发器阵列， 蒸发器阵列包括：采出水进料器(produced water feed)和从采出水进料器 接收采出水的第一蒸发器、补给水进料器和从补给水进料器接收补给水的 第二蒸发器、从第一蒸发器和第二蒸发器接收馏出物的输出进料器以及从 第一蒸发器和第二蒸发器接收排料的排料进料器，其中第一蒸发器和第二 蒸发器各自具有工作pH，第一蒸发器的工作pH高于第二蒸发器的工作 pH。
蒸发器阵列可以包括多个第一蒸发器，第一蒸发器中的每个从采出水 进料器接收采出水。
补给水进料器可以供应微咸补给水和新鲜补给水中的至少一种。
补给水进料器还可以供应来自蒸汽发生器的排料水。
蒸发器阵列还可以包括结晶器，所述结晶器从第一蒸发器和第二蒸发 器接收排料，并且产生结晶器馏出物和结晶器排料以及结晶的盐。
结晶器馏出物的至少一部分可以被供应到第二蒸发器。
第二蒸发器的工作pH可以小于约5，并且优选地可以在范围pH 2到 pH 4中。
第一蒸发器的工作pH可以大于约7.5，并且优选地可以在范围pH 11 到pH 12中。
第一蒸发器可以可连接到补给水进料器，并且第二蒸发器可以可连接 到采出水进料器以允许切换第一蒸发器和第二蒸发器的操作。
第二蒸发器可以具有第一效果器(first effect)和第二效果器、第一喷 嘴阵列和第二喷嘴阵列，所述第一喷嘴阵列向第一效果器提供具有第一pH 的酸处理液(acid treatment)，所述第二喷嘴阵列向第二效果器提供具有第 二较低pH的酸处理液。
根据本发明的第二方面，提供了油生产设备，油生产设备包括蒸汽发 生器、油分离单元以及根据本发明的第一方面的蒸发器阵列，其中油分离 单元被连接到蒸发器阵列以将采出水提供到蒸发组件，并且蒸发器阵列被 连接到蒸汽发生器以将馏出物供应到蒸汽发生器。
油生产设备还可以包括处理单元，所述处理单元处理采出水并且将经 处理的采出水供应到蒸发器阵列。
根据本发明的另外的方面，提供了包括根据本发明的第一方面的蒸发 器阵列的脱盐装备。
根据本发明的另外的方面，提供了通过蒸发处理水的方法，所述方法 包括以下的步骤：将采出水供应到第一蒸发器，将补给水供应到第二蒸发 器，控制第一蒸发器的第一工作pH和第二蒸发器的第二工作pH，使得第 一pH高于第二pH，在第一蒸发器中纯化采出水并且将馏出物供应到输出 馏出物流且将排料供应到排料流，以及在第二蒸发器中纯化补给水并且将 馏出物供应到输出馏出物流且将排料供应到排料流。
方法可以包括将采出水供应到多个第一蒸发器。
方法可以包括供应补给水，所述补给水包括微咸补给水和新鲜补给水 中的至少一种。
方法可以包括供应补给水，所述补给水包括来自蒸汽发生器的排料 水。
方法还可以包括将排料从排料流供应到结晶器，并且产生结晶器馏出 物和结晶器排料。
结晶器馏出物的至少一部分可以被供应到第二蒸发器。
第二蒸发器的工作pH可以小于约5，并且优选地可以在范围pH 2到 pH 4中。
第一蒸发器的工作pH可以大于约7.5，并且优选地可以在范围pH 11 到pH 12中。
方法可以包括将补给水供应到第一蒸发器并且将采出水供应到第二 蒸发器，以切换第一蒸发器和第二蒸发器的操作。
