一种基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水气浮选和萃取处理系统和方法

1.本发明涉及含油污水处理技术领域，特别涉及一种基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水气浮选和含油污水中溶解油萃取处理方法。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.采出水是原油和天然气生产过程中的主要副产品。随油田进入开发后期，油田采出液中综合含水多数超过90%，需要处理的采出水量不断增加。含油污水中的油以悬浮油、分散油、乳化油、溶解油形式存在，另外还有溶解或不溶解的有机物，如有机酸、多环芳烃、酚类和石油烃等。传统油水分离和污水处理方法对悬浮油、分散油、乳化油的处理有效，但对溶解油的处理无能为力，对高度乳化的乳化油处理效果也会变差。
4.气浮选是通过微气泡捕获采出水中细小油滴来提高污水处理效果。该技术的基本原理是水中微小油滴粘附在微气泡上，形成密度小、体积大的油滴
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气泡聚集体，从而更容易浮升，提高污水处理效果。常用的气浮选设备有浮选池、浮选柱、浮选机和旋流气浮装置等，其技术核心是如何产生细小、密集的微气泡，且产生气泡消耗的能量要低。目前常用的微气泡产生方法有加压溶气气浮法和溶气泵溶气气浮法，加压溶气气浮和溶气泵溶气气浮都需要对部分污水或全部污水溶气，溶气过程消耗能量巨大。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水处理方法，利用萃取和浮选作用处理分离器内采出水中的溶解和分散的烃类，降低分离器水出口含油浓度。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的第一个方面，提供了一种基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水气浮选和萃取处理系统，包括：三相分离器2、低沸点液体储罐4和文丘里管5；所述三相分离器2顶部设置有排气口23，上部设置有入口24，底部设置有底部入口26、排水口21、排油口22；所述生产井的来液管道与所述三相分离器的入口24相连，所述三相分离器2的排水管道与低沸点液体储罐4的出水管道在文丘里管5汇合，所述文丘里管5出水管道上设置有阀门10，并与生产井的来液管道汇合，所述文丘里管5出水管道还与三相分离器底部入口26相连。
7.本发明利用低沸点液体部分气化制备的微气泡进行含油污水气浮选，未气化液滴萃取污水中溶解有机物，彻底解决传统气浮选系统溶气能耗高、无法处理污水中溶解油的难题，应用前景广阔。
8.本发明公开了一种基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水气浮选和萃取处理方法，包括：三相分离器排水口21中的部分处理水经过增压进入文丘里管9，在文丘里管9喉管处形成负压，将低沸点液体吸入文丘里管9后与所述处理水混合，形成高度分散的低沸点液体-水乳状液；所述高度分散的低沸点液体-水乳状液，经过节流降压后，与生产井的来流混合，从三相分离器入口24进入三相分离器2；或，所述高度分散的低沸点液体-水乳状液，经过节流降压后，经过三相分离器底部入口26注入三相分离器2底部水层；注入三相分离器2中的低沸点液滴部分气化，产生微气泡；未气化低沸点液滴吸附污水中的溶解烃；微气泡浮升到气液界面，进入三相分离器2中气相空间，与分离出的伴生气汇合，从排气口23排出；未气化的低沸点液滴进入三相分离器油层，从排油口22排出；处理后污水从排水口21排出。
9.本发明的基本原理，利用低沸点液体部分气化产生的微气泡实现三相分离器内水层中含油污水的气浮选。利用同系物相似、相溶原理，烃类同系物的液滴萃取污水中的细小油滴，形成大絮体，吸收水中的溶解烃；大絮体的形成大大增加了气泡-絮体的碰撞概率，使得浮选效果显著提高。
10.本发明的有益效果（1）本发明流程简单，结构紧凑，在三相分离器内实现气浮选和浮选气体的回收，防止挥发性有机物逸散，有很高的推广应用价值。
11.（2）本发明在三相分离其中利用低沸点凝析液的部分计划制备油滴和气泡，利用凝析液滴和含油污水中油滴的相似性相溶原理，以及浮选的斯托克斯定律原理，在三相分离器内对乳化油滴和溶解烃进行萃取和浮选，这样一体化处理装置不仅节约设备占地面积，大大提高三相分离器的油水分离效率，而且低沸点凝析液汽化后在三相分离的出气口可直接回收，避免逸散。如在当前浮选池中则不具备挥发性有机物的回收功能。
附图说明
12.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
13.图1为本发明的文丘里管分散乳化工艺流程图，其工艺原理为利用一定比例的处理水作为动力流体与低沸点液体混合，经过文丘里管的射流剪切作用分散乳化低沸点液体。其中1、阀门a，2、油气水三相分离器，21、三相分离器排水口，22、三相分离器排油口，23、三相分离器排气口，24、三相分离器入口，25、隔油板，26、三相分离器底部进口，3、阀门b，4、阀门c，5、阀门d，6、低沸点液体储罐，7、阀门e，8、处理水回流泵，9、文丘里管，10、阀门f，11、阀门g。
14.图2为本发明的低沸点液体罐内分散乳化工艺流程图，其工艺原理为在低沸点液体罐中，把一定比例的水与低沸点液体高速搅拌剪切，制备低沸点液滴，经泵增压后，利用减压阀减压释放，实现低沸点液滴的部分气化。其中。其中1、阀门a，2、油气水三相分离器，
21、三相分离器排水口，22、三相分离器排油口，23、三相分离器排气口，24、三相分离器入口，25、隔油板，26、三相分离器底部进口，3、阀门b，4、阀门c，5、阀门d，6、低沸点液体储罐，7、高速搅拌器，8、泵，9、阀e，10、阀门f，11、阀门g。
15.图3为雾化喷嘴分散乳化工艺流程图，其工艺原理为利用雾化喷嘴的雾化功能实现低沸点液体分散乳化。其中。其中1、阀门a，2、油气水三相分离器，21、三相分离器排水口，22、三相分离器排油口，23、三相分离器排气口，24、三相分离器入口，25、隔油板，26、三相分离器底部进口，3、阀门b，4、阀门c，5、阀门d，6、低沸点液体储罐， 7、阀门e，8、泵，9、雾化喷嘴a，10、阀门f，11、阀门g，12、雾化喷嘴b。
16.图4为低沸点液体组分相图。在该含油污水处理工艺技术中，三相分离器的操作工况应处于低沸点液体相图中的气液两相区，有利于低沸点液体部分气化，制备出低沸点液滴和微气泡，并保持气泡和液滴的稳定性。
具体实施方式
17.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
18.一种基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水处理方法，利用萃取和浮选作用处理分离器内采出水中的溶解和分散的烃类，降低分离器水出口含油浓度。如图1所示，三相分离器排水口21中的部分处理水经过泵8增压进入文丘里管9，在文丘里管9喉管处形成负压，将储罐6中低沸点液体吸入后与处理水混合，形成高度分散的低沸点液体-水乳状液，经过阀10进入三相分离器2入口管线，与生产井来液混合，从三相分离器入口24进入三相分离器2；或经过阀11从三相分离器下部入口26进入三相分离器底部水层。通过射流混合以及降压，实现低沸点液体部分气化，产生微液滴和微气泡，完成分离器内分散油滴气浮选和溶解油萃取，分离器内油气水分别经过排水口21、排油口22以及排气口23进入下游处理流程。
19.所述的低沸点液体的分散乳化有三种方法。如图1所示，利用文丘里管9喉管的增速降压抽吸低沸点液体，经文丘里管混合剪切乳化；如图2所示，储罐6内装有低沸点液体和一定比例的处理水，通过搅拌器7高速剪切混合乳化；如图3所示，罐6中低沸点液体经泵8增压后，或经阀10进入三相分离器2入口管线内的雾化喷嘴12射流混合乳化；或经阀11进入三相分离器2底部水层中的雾化喷嘴9射流混合乳化。
20.所述的高度分散低沸点液体-水乳状液，经入口24进入三相分离器2内，或经入口26进入三相分离器2底部水层，降压升温后部分气化，产生微液滴和微气泡，实现污水中溶解油萃取和分散油的气浮选。浮升气泡进入三相分离器2气相空间，与分离出的伴生气汇合经排气口23进入下游伴生气处理流程，避免有机物挥发逸散到环境中。
21.所述的低沸点液体，其组分配比应保证三相分离器操作温度、压力位于低沸点液体相图中的气液两相区。液体的组分一般为c2-c5，一般配比为：c2（30-45%），c3（30-45%），c4（5-20%），c5（5-15%）和c6+（《5%）。
22.在一些实施例中，所述低沸点液体为天然气凝析液（低沸点凝析液）。
23.所述的低沸点液滴和气泡进入三相分离器2有两种方法。如图1~图3所示，将制备
好的低沸点液滴与井来液混合从三相分离器入口24进入；通过三相分离器底部入口26进入。
24.本发明具体包括以下步骤：步骤1，三相分离器排水口21中的部分处理水经过泵8增压进入文丘里管9，在文丘里管9喉管处形成负压，将储罐6中低沸点液体吸入后与处理水混合，形成高度分散的低沸点液体-水乳状液。
25.步骤2，来自文丘里管9的高度分散的低沸点液体-水乳状液，经过阀门10节流降压后，与生产井的来流混合，从三相分离器入口24进入三相分离器2；或者通过阀门11节流降压后，将文丘里管9中制备的液滴，经过三相分离器底部入口26注入三相分离器2底部水层。
26.步骤3，注入三相分离器2中的低沸点液滴部分气化，产生微气泡，通过气泡-油滴的粘附增大油水密度差；未气化低沸点液滴通过萃取作用，使得污水中的细小油滴聚合，并吸附污水中的溶解烃。
27.步骤4，微气泡浮升到气液界面，进入三相分离器2中气相空间，与分离出的伴生气汇合，从排气口23进入下游伴生气处理流程；未气化的低沸点液滴进入三相分离器油层，从排油口22排出；处理后污水从排水口21排出。
28.步骤5，三相分离器排水口21排出的部分处理水经过泵8增压作为文丘里管9的动力流体，实现循环利用，无需外部添加。
29.下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
30.实施例1参见附图1，一种基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水气浮选和萃取处理方法。其特征在于包括三相分离器2、低沸点液体储罐4、文丘里管9。其中三相分离器2上端设有排气口21，下端设有排水口22和排油口23。回流处理水和低沸点液体混合，经过文丘里管9射流剪切作用生成低沸点液体-处理水乳状液，低沸点液滴与井来液混合从三相分离器入口24进入三相分离器2，或从三相分离器底部入口26进入三相分离器2底部水层。
31.所述的泵8排出的处理水在文丘里管喉管处加速、降压，实现对低沸点液体的负压吸入。
32.所述的文丘里管9将来流的处理水与低沸点液体混合，经过阀门10节流剪切后，获得大量低沸点液滴和微气泡，与井来液混合进入三相分离器2。未气化低沸点液滴萃取污水中的细小油滴形成大絮体，并吸收水中的溶解烃，在三相分离器内快速上浮，实现油水的高效分离。
33.所述的低沸点液滴的制备方法有三种。如图1所示，利用文丘里管射9喉管处负压吸入液体，经过射流剪切作用制备低沸点液滴；如图2所示，液体储罐6内通过搅拌器7高速剪切形成细小的乳化液体，经泵8增压后，利用减压阀9释放压力，实现低沸点液滴的部分气化；如图3所示，低沸点液体通过泵8增压进入雾化喷嘴9或12制备大量低沸点液滴。
34.所述的低沸点液滴通过两种方式进入三相分离器，如图1、图2和图3所示，液滴和气泡通过阀f10与生产井的来液混合，由三相分离器入口24进入；液滴和气泡通过阀f11从三相分离器底部的入口26进入。
35.利用上述基于低沸点液体部分气化的油气水分离设备内含油污水气浮选和萃取处理方法，包括以下步骤：步骤1，三相分离器排水口21中的部分处理水经过泵8增压进入文丘里管9，在文丘里管9喉管处形成负压，将储罐6中低沸点液体吸入后与处理水混合，形成高度分散的低沸点液体-水乳状液。
36.步骤2，来自文丘里管9的高度分散的低沸点液体-水乳状液，经过阀门10节流降压后，与生产井的来流混合，从三相分离器入口24进入三相分离器2；或者通过阀门11节流降压后，将文丘里管9中制备的液滴，经过三相分离器底部入口26注入三相分离器2底部水层。
37.步骤3，注入三相分离器2中的低沸点液滴部分气化，产生微气泡，通过气泡-油滴的粘附增大油水密度差；未气化低沸点液滴通过萃取作用，使得污水中的细小油滴聚合，并吸附污水中的溶解烃。
38.步骤4，微气泡浮升到气液界面，进入三相分离器2中气相空间，与分离出的伴生气汇合，从排气口23进入下游伴生气处理流程；未气化的低沸点液滴进入三相分离器油层，从排油口22排出；处理后污水从排水口21排出。
39.步骤5，三相分离器排水口21排出的部分处理水经过泵8增压作为文丘里管9的动力流体，实现循环利用，无需外部添加。
40.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。