专利名称：一种回收重油采出水的降膜蒸发系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水处理领域，涉及一种回收重油开采采出水作为锅炉给水的水处
理工艺。
背景技术：
重油开采包括把蒸汽注入含油层和从油井回收油-水混合物。油从水中被分离出来，分离后的水就是采出水。为了循环使用采出水生产蒸汽，采出水必须经过处理以满足蒸汽发生器或锅炉产蒸汽的要求。蒸汽注入重油层是广泛运用的提高石油采收率的方法。通常每产出I吨重油需要几吨蒸汽，蒸汽/油比经常被称作油回收比(S0R)。因为SOR值一般在2 4，用水量高，所以环保和经济方面鼓励把采出水处理成满足锅炉的给水，用于生产注入含油层的蒸汽。采出水需经过处理才能满足锅炉使用。目前常用的处理工艺分为两种一种是通过(物理)化学方法处理，另一种是通过蒸发进行处理。视处理对象的水质情况，两种方法即可单独使用，也可组合使用。在其他工业有几种蒸发工艺，如硫酸钙盐种浓盐水，可能被用于回收采出水，并将回收的水用作OTSG锅炉和传统锅炉(汽包式锅炉)给水。不管采用何种工艺，采出水蒸发工艺要克服的困难是硅组分和硬组分易结垢，从而影响蒸发系统的运行。另外由于存在易挥发组分，如有机物和碳酸盐，蒸发产生蒸馏水需要更多的生产成本，因为这需要设置额外的水处理设施，锅炉的给水化学成分要求更高，锅炉排污量更高。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种回收重油开采采出水作为锅炉给水的水处理工艺。本实用新型的目的可通过如下技术方案实现一种回收重油采出水的降膜蒸发系统，包含立式降膜蒸发器、补充颗粒系统、颗粒回收系统；所述的立式降膜蒸发器，包含盐水槽、盐水分布装置、立式换热管、循环泵、循环管道以及用于蒸发的能量驱动器(可以是压缩机，或者是外加蒸汽附带冷凝器)，以采出水输送管道与蒸发系统中立式降膜蒸发器的盐水槽相连，补充颗粒系统的浓浆输出管道与立式降膜蒸发器的盐水槽或循环管道相连，颗粒回收系统的浓盐水输入端及颗粒输出端分别与立式降膜蒸发器的循环管道相连。本实用新型提供的盐水分布装置包括位于立式降膜蒸发器顶部的盐水分布箱和位于每根换热管顶部的液体分布器。作为本实用新型的一种优选方式，所述的液体分布器主要由主体四周呈凹面且其顶盖底截面积大于立式降膜蒸发器的换热管管口截面积的导流体，以及将导流体活动或固定支撑于立式降膜蒸发器的换热管内上部相应位置，使导流体的顶盖底面边缘与立式降膜蒸发器的上管板上表面间隔一定空隙形成进液通道的支撑部件组成；液体沿所述的进液通道、导流体的凹面进入并分布于换热管内表面。其中，所述的导流体的底面直径大于等于换热管内径的O. 3倍，且小于换热管内径。所述的导流体的上表面露出换热管上口的高度为换热管内径的O. 3 3倍。所述的导流体沿立式降膜蒸发器的换热管的中心轴对称分布.所述的顶盖为半球状、板状，或任意一种底面为平面，且底面积大于换热管管口面积的形状。所述的导流体的主体四周呈光滑凹面；或者所述的导流体的主体自上而下依次由倒圆台体、圆柱体、正圆台体无间隙连接形成四周呈凹面的整体，倒圆台体底面连有与底面直径相同的圆柱体，圆柱体底面连有正圆台体，圆柱体底面直径与正圆台体顶面直径相同；正圆台体底面直径大于等于换热管内径的O. 3倍，且小于换热管内径。 所述的支撑部件的个数为2 6个，为多边形筋板，其一边与导流体的凹面无缝隙连接，其余各边中至少有相邻两边相互垂直，支撑部件依靠该相邻的垂直边架于立式降膜蒸发器的上管板上，使导流体活动或固定支撑于立式降膜蒸发器的换热管内上部相应位置，导流体的顶盖底面边缘与立式降膜蒸发器的上管板顶面形成进液通道。或者所述的支撑部件由3 6个连接在顶盖底面的成螺旋形的叶片及各叶片后部下端一体向下连接的支撑片组成，各叶片尖端外缘轨迹形成的圆的直径略大于换热管的外径，使得各叶片的尖端抵压在换热管的上端口上或上管板上，导流体的顶盖底面边缘与立式降膜蒸发器的上管板顶面间隔一定空隙形成进液通道，各叶片螺旋部分的高度(即螺旋部分的尖端距导流体顶盖底面的垂直距离)即为进液通道高度；各支撑片的宽度与换热管内壁和导流体对应位置外壁之间的距离紧密配合，使得各叶片的支撑片紧靠在换热管内壁和导流体对应位置外壁之间，从而将导流体活动或固定支撑于立式降膜蒸发器的换热管内上部相应位置。作为本实用新型的另一种优选方式，所述的液体分布器主要由四周呈凹面的导流体、将导流体活动或固定支撑连接于立式降膜蒸发器的换热管内上部相应位置，导流体的上表面露出换热管上口的支撑部件组成；所述的导流体上表面直径大于换热管的外径，使导流体凹面的上部边缘与立式降膜蒸发器的上管板顶面之间间隔一定空隙形成进液通道，液体沿进液通道、导流体的凹面进入并分布于换热管内表面。所述的导流体的底面直径大于等于换热管内径的O. 3倍，且小于换热管内径。所述的导流体的上表面露出换热管上口的高度为换热管内径的O. 3 3倍。所述的导流体沿立式降膜蒸发器的换热管的中心轴对称分布。所述的导流体四周呈光滑凹面；或者所述的导流体自上而下依次由倒圆台体、圆柱体、正圆台体无间隙连接形成四周呈凹面的整体，倒圆台体上表面直径大于换热管的外径，倒圆台体底面连有与底面直径相同的圆柱体，圆柱体底面连有正圆台体，圆柱体底面直径与正圆台体顶面直径相同；正圆台体底面直径大于等于换热管内径的O. 3倍，且小于换热管内径。所述的支撑部件的个数为2 6个，为多边形筋板，一边与导流体的凹面无缝隙连接，其余各边中至少有相邻两边相互垂直，支撑部件依靠该相邻的垂直边架于立式降膜蒸发器的上管板上，使导流体活动或固定支撑于立式降膜蒸发器的换热管内上部相应位置，导流体的顶盖底面边缘与立式降膜蒸发器的上管板顶面形成进液通道。盐水浆液通过盐水分布箱分布到立式降膜蒸发器的上管板上，并浸过导流体顶部，并从顶盖的底面边缘与立式降膜蒸发器的上管板上面之间形成进液通道或者从导流体凹面的上部边缘与立式降膜蒸发器的上管板顶面之间形成进液通道以向内的放射线状进入液体分布器，沿导流体的四周凹面流下，到达导流体底部时，液体以向外的放射线状流向换热管内表面。当盐水通过分布器均匀地分布在所有换热管中，来自压缩机的蒸汽或外供蒸汽在换热管外冷凝对换热管进行加热，管内浆液开始蒸发(图5)。液体浆料(图5)和水蒸汽(图5)在管内一起向下流动，在下管板处流出后进入盐水槽，与输入盐水槽的进水一起经循环泵再次泵入盐水分布装置。蒸汽与降落的浆液分离 ，进入位于蒸发器水槽的环形空隙处的除雾系统。除雾系统可由几种除雾形式组成，包括叶片、丝网、液体接触装置、洗涤系统或者是它们的组合。图4中的除雾装置是可用于蒸发器系统的除雾设备。其他安排布置是可能的，不完全是除雾装置，不影响本实用新型的实施方案。蒸汽离开除雾系统，被吸入压缩机。如果直接应用蒸汽加热蒸发盐水，蒸汽离开除雾系统进入冷凝器。在使用压缩机的情况下，为了管内沸腾的浆液和管外冷凝的蒸汽有一个温度差，蒸汽被压缩至更高的温度。如果直接应用蒸汽，其必须在蒸发器壳侧具有足够高的压力来实现同样的换热。一般而言，压缩系统比直接应用蒸汽具有更高的能效，除非用几个蒸发器多效蒸发。来自压缩机的蒸汽或者外供蒸汽，在壳侧内的换热管外壁冷凝。冷凝水在壳侧的底部汇集后流入蒸馏水罐。压缩机驱动产生的热蒸馏水或使用蒸汽加热产生的热蒸馏水从蒸馏水罐被蒸馏水泵输送。热蒸馏水在进水预热器被进来的进水冷却，如前所述，同时进水被加热。冷却后的蒸馏水被送至锅炉系统，可能需要进一步处理或者直接用于锅炉。表2和表3分别给出了汽包锅炉和一次通过锅炉(OTSG)的给水要求。所述的回收重油开采采出水作为锅炉给水的水处理系统还包括进水前处理系统和/或浓盐水的进一步浓缩或结晶系统，所述的进水前处理系统包括化学处理装置、蒸发器进水泵、预热装置及脱气装置中的一种或多种；所述的浓盐水的进一步浓缩或结晶系统包含浓缩器或结晶器；浓缩的盐水在浓缩器或结晶器中得到进一步处理。所述的化学处理装置包含进水槽、进水槽搅拌器、化学药品添加装置，但化学药品添加装置的数量不限于2个，视进水的化学组成而定。在图4中，混合进水以稳定的流量和组成进入进水槽。进水包括采出水(典型的组成见表I)、补充水(两个组成示例于表I)、锅炉排污、以及可能的其他的工厂废水，流量必须控制，各个成分应用传统方法进行混合(如在带有混合器的大沉淀槽中混合)。进水槽提供了一个带有搅拌器的混合场所。进水槽的尺寸一般按约10分钟的停留时间计算，但是应由所发生的化学反应具体确定。混合进水经添加化学药品调整后，被进水泵从进水槽输送至进水预热器，进水在进水预热器内被来自蒸馏水泵的热蒸馏水加热。被加热的进水进入脱气器的顶部。脱气器用向上流动的蒸汽脱除向下流动的进水中的不凝气。热水中的一些挥发成分如轻组分有机物、硫化物、氨化合物等被脱除。最重要的是进水中的可导致蒸发器腐蚀的氧气被脱除了。[0034]经化学处理和脱气的进水进入立式降膜蒸发器盐水槽。根据设备布置，可以选择加一个泵输送进水到立式降膜蒸发器盐水槽。在现有的技术吸附浆法中，为了减少水的硬度和除去硅石，输送泵被安装在此处，在进入蒸发器盐水槽之前把氧化镁浆料与脱气的进水混合。在此处加入化学药品的目的在于避免浆料经过进水预热器和脱气器时造成设备堵塞。所述的补充颗粒系统包含固体进料器 、浆料混合槽及相应的输送管道，所述的颗粒回收系统主要由选自旋流分离器、锥底槽、离心机或过滤器中的一种及相应的输送管道组成。一种与本实用新型回收重油采出水的降膜蒸发系统相配套的水处理工艺，把以采出水为主的进水输送至带有盐水分布装置的立式降膜蒸发器，通过蒸发生产用于锅炉给水的蒸馏水；其中，向以采出水为主的进水中或立式降膜蒸发器的循环浓盐水中加入擦洗颗粒形成盐水浆液，通过立式降膜蒸发器对盐水浆液进行蒸发时，利用盐水浆液中的固体粒子防止或减轻蒸发器换热面上的结垢。本发明系统运行时，加入的颗粒擦洗作用和所选择的盐水分布装置的作用变得很显然。图5给出了 ShaVap工艺中的立式降膜蒸发器某根换热管顶部的液体分布器。位于立式降膜蒸发器顶部的盐水分布箱以及特殊设计的插在每根换热管上的液体分布器一起，以湍流形式把盐水浆液均匀地分布在立式降膜蒸发器的上管板和换热管内。液体分布器的盐水浆液360度进入的设计在分布箱内提供了薄层湍流。这种湍流保持所有擦洗颗粒悬浮在盐水中。本实用新型提供了一种处理来自提高重油开采的采出水和减少水处理厂排放的回收重油采出水的降膜蒸发系统。该系统可直接用于处理采出水，回收量达95%以上，产出用于生产开采重油所需蒸汽的高质量锅炉给水。所述工艺也可用于处理锅炉排污，从而减少工厂的排放量，减轻物理化学处理的要求，增加水处理厂的总水回收量。本发明降膜蒸发系统，在浓缩采出水的同时控制污垢形成，把采出水的大部分加工成可用于锅炉给水以提高重油采出率的高质量的蒸馏水。表I采出水处理系统的化学组成
权利要求1.一种回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于包含立式降膜蒸发器(17)、补充颗粒系统(25)、颗粒回收系统(26);所述的立式降膜蒸发器(17)包含盐水槽(18)、盐水分布装置、换热管(8)、循环泵(21)、循环管道(22)以及用于蒸发的能量驱动装置，采出水输送管道与立式降膜蒸发器(17)的盐水槽(18)相连，补充颗粒系统(25)的浓浆输出管道与立式降膜蒸发器(17)的盐水槽(17)或循环管道(22)相连，颗粒回收系统(26)的浓盐水输入端及颗粒输出端分别与立式降膜蒸发器(17)的循环管道(22)相连。
2.根据权利要求I所述的回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于所述的盐水分布装置包括位于立式降膜蒸发器顶部的盐水分布箱和位于每根换热管(8)顶部的液体分布器(10)。
3.根据权利要求2所述的回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于所述的液体分布器(10)主要由主体(6)四周呈凹面且其顶盖(I)底面积大于立式降膜蒸发器的换热管(8)管口面积的导流体(9)，以及将导流体(9)活动或固定支撑于立式降膜蒸发器的换热管(8)内上部相应位置，使导流体的顶盖(I)底面边缘与立式降膜蒸发器上管板(7)上表面间隔一定空隙形成进液通道的支撑部件(5)组成；盐水浆液沿所述的进液通道、导流体(9)的凹面进入并分布于换热管(8)内表面； 或者所述的液体分布器(10)主要由四周呈凹面的导流体(9)、将导流体(9)活动或固定支撑连接于立式降膜蒸发器的换热管(8)内上部相应位置，导流体(9)的上表面露出换热管(8)上口的支撑部件(5)组成；所述的导流体(9)上表面直径大于换热管(8)的外径，使导流体(9)凹面的上部边缘与立式降膜蒸发器的上管板(7)上面之间间隔一定空隙形成进液通道，盐水浆液沿所述的进液通道、导流体(9)的凹面进入并分布于换热管(8)内表面。
4.根据权利要求3所述的回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于所述的导流体(9)的底面直径大于等于换热管(8)内径的O.3倍，且小于换热管内径。
5.根据权利要求4所述的回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于所述的支撑部件(5)的个数为2飞个，为多边形筋板，其一边与导流体(9)的凹面无缝隙连接，其余各边中至少有相邻两边相互垂直，支撑部件(5)依靠该相邻的垂直边架于立式降膜蒸发器的上管板(7)上，使导流体(9)活动或固定支撑于立式降膜蒸发器的换热管内上部相应位置，导流体的顶盖(I)底面边缘与立式降膜蒸发器上管板(7)上表面形成进液通道，或者导流体的顶盖(I)底面边缘与立式降膜蒸发器上管板(7 )顶面形成进液通道； 或者所述的支撑部件(5)由3飞个连接在顶盖(I)底面的成螺旋形的叶片及各叶片后部下端一体向下连接的支撑片组成，各叶片尖端外缘轨迹形成的圆的直径略大于换热管(8)的外径，使得各叶片的尖端抵压在换热管的上端口上或管板上，导流体的顶盖(I)底面边缘与立式降膜蒸发器的上管板(7)顶面间隔一定空隙形成进液通道，各叶片螺旋部分的高度即为进液通道高度；各支撑片的宽度与换热管(8)内壁和导流体(9)对应位置外壁之间的距离紧密配合，使得各叶片的支撑片紧靠在换热管(8)内壁和导流体(9)对应位置外壁之间，从而将导流体(9)活动或固定支撑于立式降膜蒸发器的换热管(8)内上部相应位置。
6.根据权利要求I所述的回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于该系统还包括进水前处理系统和/或浓盐水的进一步浓缩或结晶系统，所述的进水前处理系统包括化学处理装置、预热装置及脱气装置中的一种或多种；所述的浓盐水的进一步浓缩或结晶系统包含浓缩器或结晶器；浓缩的盐水在浓缩器或结晶器中得到进一步处理。
7.根据权利要求6所述的回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于所述的化学处理装置包括化学药品加药设备(11-1、11_2)、进水槽搅拌器(12)、进水槽(13)。
8.根据权利要求I所述的回收重油采出水的降膜蒸发系统，其特征在于所述的补充颗粒系统(25)包含固体进料器、浆料混合槽及相应的输送管道，所述的颗粒回收系统(26)主要由选自旋流分离器、锥底槽、离心 机或过滤器中的一种及相应的输送管道组成。
专利摘要本实用新型公开了一种回收重油采出水的降膜蒸发系统。该系统包含立式降膜蒸发器、补充颗粒系统、颗粒回收系统；所述的立式降膜蒸发器，包含盐水槽、盐水分布装置、立式换热管、循环泵、循环管道以及用于蒸发的能量驱动器，以采出水输送管道与蒸发系统中立式降膜蒸发器的盐水槽相连，补充颗粒系统的浓浆输出管道与立式降膜蒸发器的盐水槽或循环管道相连，颗粒回收系统的浓盐水输入端及颗粒输出端分别与立式降膜蒸发器的循环管道相连。本实用新型提供了一种处理来自提高重油开采的采出水和减少水处理厂排放的回收重油采出水的降膜蒸发系统。该系统可直接用于处理采出水，回收量达95％以上，产出用于生产开采重油所需蒸汽的高质量锅炉给水。
文档编号C02F9/10GK202610066SQ20122022759
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者郭宏新, 马明, 刘丰, 刘世平, 郭神宇, 刘峰 申请人:江苏中圣高科技产业有限公司