对被油污染的水的净化以及对此合适的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于净化被油污染的水的混合物的方法和装置，以及涉及一种在开采和/或提炼石油时产生被净化的过程水的方法。
【背景技术】
[0002]在开采石油时，基本上从地下抽出石油/水混合物。在新开发的油田中，该混合物由已经包含在石油引导层中的地层水以及应该被开采的油构成。在油田较老时，为了开采石油/水混合物必须通过以确定的距离相对于开采井布置的注入井将水压入到石油地层中。通过这样构建的压力，在石油引导层中的水向开采井流动并且携带石油，其能够与注入水和不论如何都存在的地层水共同在开采井处提取。
[0003]该石油/水混合物现在必须被分离，从而获得适合进一步处理的原油。石油/水混合物的水含量在此在不同的油田间是不同的，并且随着对油田的逐步的开采而发生变化。
[0004]在对石油进行提炼时，例如必须对含盐的油产物进行脱盐。为此，用水清洗油产物。被油污染的水产生作为废弃产物。
[0005]油水混合物在很大程度上对环境构成伤害，并且因此可能未加处理地排放到环境中。其必须例如费事地进行清除。因此，基本上希望通过将油尽可能与水分离从而获得净水来对油水混合物进行回收，该净水然后例如可以进一步被使用。
[0006]为了分离石油/水混合物，通常使用相位分离器，也就是说石油/水混合物被输送到一个箱中，在该箱中，轻的油和重的水可以在重力的影响下脱离混合，从而在表面上形成油相并且在下部箱区域中形成水相(例如在石油开采的情况中的矿层水)。
[0007]但是，通过重力的这种类型的分离之后，每公升水中还是留有在500至100mg之间的油。这一方面意味着宝贵的石油的巨大损失，并且另一方面意味着该水由于被油严重污染不能排放到环境中，而必须必进一步回收和净化。
[0008]但是，当前可用的处理方法和处理装置在成本和处理能力上有巨大的缺点。在阿拉伯联合酋长国传统的三相分离器中，在废水中的剩油含量为500ppm的油。随着这种高负荷，对水的清除还是有巨大的问题。水部分地作为废水被引入到特定的废水池中，其意味着巨大的环境污染。可替换的是，该废水部分地在高压力下被压入到多孔的地下含水层中。借此尽管首先排除了水，但是通过这种实践破坏了未来饮用水资源的地下蓄水层。
[0009]在德国的油田中，通常通过聚结分离器将剩余油含量降低到大约60ppm。但是即使这样的负荷对于水的直接排放来说还是过高，从而使得在此也仅仅能够将水排放到净化设备中，由此产生巨大的附加成本。
[0010]在石油开采时的乍看起来显而易见的解决方案是将装载的矿层水作为用于注入井的注入水使用，该方案在许多情况中同样在水的剩油含量方面是失败的。油颗粒能够在注入到油田中时堵塞导油的矿层的细孔，并且因此极大地降低了油田的开采效率，在极端的情况中会导致开采的彻底干涸。即使当矿层水能够再次压入到油田中时，也会相关带来很多问题。因为，为了安全地存储被污染的水，必须精确地压入到通过开采井开发的导油储备处中。但是，这种精确的输送几乎不能可靠地被确保。因此总是产生风险，输送的矿层水不能保留在油田中，而是压入到另外的岩层中并且进而会导致污染，在极端情况中也会进入到地下蓄水层中。
[0011]一直在执行对含油的矿层水的超滤的尝试。但是，在此出现这样的问题，即，使用过的薄膜在短时间内被油颗粒同样不可逆地阻塞。通过使用陶瓷薄膜尽管也许可以实现反向冲刷能力，从而薄膜能够使用较长的时间。然而，这种特殊的陶瓷薄膜的使用时间在冲刷过程之间是非常短的，并且这种薄膜的成本也很高。因此，利用这种薄膜的方法仅仅在具有相对少的矿层水体积的一些特定情况中予以考虑。
【发明内容】
[0012]因此，本发明的目的在于提出一种装置和方法，利用该装置和方法能够将水的剩油含量降低到当前的可行值之下，从而例如能够将矿层水进一步应用例如作为注入水或者用于生产过程蒸汽。本发明应该在较少的维护停顿的情况下实现长运行时间，并且同时能够以低成本实施。此外还提出了改进的方法，用于产生用于开采和/或提炼石油的净化的过程水的方法以及用于开采和/或提炼石油的方法。
[0013]首先提到的目的通过根据权利要求1的所述方法和根据权利要求13所述的装置实现。其他的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
[0014]在用于净化被油污染的水的混合物的方法中，混合物被输送给容器，该容器具有带有薄膜的超滤单元。在净化期间，在至薄膜的流动路径上向混合物中添加添加剂，该添加剂与混合物或者与水反应，其中产生作为保护材料(50)的反应产物，并且其中该保护材料作为膜依附在薄膜上，并且因此将混合物中的游离的油从薄膜上去除。然后，该混合物在穿过薄膜时被净化成净水。该净水在薄膜的下游从超滤单元中引出。通过抽出净水，保留在容器中的混合物增浓了油含量。该混合物从容器中引出。
[0015]通过本发明，在净化油水混合物期间，薄膜由保护材料形式的根据次级薄膜类型的膜涂覆。在此涉及在运行中施加的膜，该膜并不持续地粘附在薄膜上，而是可更新的或者可反向冲刷掉的。至今的问题、即薄膜在最短的时间由游离的油颗粒堵塞的问题被避免，因为油颗粒通过保护材料被去除。
[0016]通过受控地添加添加剂，可以例如连续地和/或以时间段和/或以时间上的间隔向薄膜输送保护材料。添加剂的添加在油水混合物至薄膜的供流路径的上游实现。因此，在与水反应之后产生的亲水反应产物然后出现在薄膜上并且可以积聚在那里。
[0017]用于该方法的油水混合物例如来自预净化级，例如重力相分离器或者另外的物理方式工作的相分离器，在该预净化级中，在水中的原始的油含量已经被降低。
[0018]根据本发明，油水混合物被输送给超滤装置，其中为了对超滤进行支持，在向超滤装置进行供应之前为混合物计量分配保护材料，其直接或者在与来自混合物的水的化学反应之后作为薄膜上的膜将游离的油从薄膜上去除。
[0019]空心纤维薄膜可以作为用于超滤级的薄膜使用，其能廉价地生产并且在较小的位置需求时提供大薄膜面。该薄膜这样设计，即在流入的水的情况下，仅仅水分子能够穿过薄膜小孔流过，但是构成油的较大的碳氢化合物被保留下来。该薄膜可以例如由聚合物构成或者包括聚合物。
[0020]然而，可以从超滤级提取净水。该净水仅仅还具有溶解在水中的碳氢化合物。固体、游离的或者乳化的油被完全分离。由此，净水变得足够干净，从而例如作为用于注入井的注入水在石油开采中使用，而不会产生封闭油田的细孔空间的危险。此外，从超滤装置获取的净水也被消毒。这对于适合作为注入水具有很大的意义，因为细菌会分解在油田中存储的原油并进而破坏油田。即使在不使用作为注入水时，例如在净化设备中的进一步处理通过极大减少的剩油含量而简化，并且可以更成本低廉地执行。在例如通过反向渗透进行的脱盐的进一步处理之后，净水也可以用于另外的目的，例如作为在石油处理中的锅炉供应水。
[0021]因为从超滤级获取净水，在保留的水相中剩油再次浓缩。该具有浓缩的剩油含量的水相例如再次提供给该方法。但是，浓缩的混合物也可以再次输送给预净化级，具有较高的油含量的水可以有效地分离。
[0022]在容器中例如可以生成流动，通过该流动，油水混合物多次在薄膜旁经过。这进一步提尚了过滤器性能。
[0023]在可能的设计方案中向混合物添加添加剂，其包含保护