开题报告-小处理量泵压反冲洗式过滤器设计.doc

附4 华南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告论文题目 小处理量泵压反冲洗式过滤器设计班 级 过程装备与控制工程姓 名 学 号 指导教师 开题时间 2014年2月28日 填表日期 2014年3月11日 开题报告内容：一、论文选题背景及意义我国大部分油田已经进入了三次开采期，采出原油的含水率已达 70%以上，有的油田甚至高达 90%。油水分离产生大量的含油污水，如不经处理直接排放，会对环境造成污染和危害，严重时将威胁人民的生命安全，造成经济损失。同时聚合物驱采油技术的发展导致采出水聚合物浓度的增加，油田污水处理难度提高，因此开发适合我国油田实际情况、高效经济的污水处理及回用技术，解决含聚合物污水处理难的问题是油田水处理面临的重大课题。油田污水具有一下特点：污水中含有一定数量的油。水温较高，在4060之间。含有各种盐类，含盐度差别很大，少的可低于5000mg/L，多的可高于22104mg/L（海水的平均含盐度为3.5104mg/L），污水中还含有非溶性固体悬浮物。含有细菌，主要是硫酸盐还原菌、铁细菌和黏液菌等，这些菌促进金属的腐蚀。在密闭集输系统中，污水中所含的H2S、和CO2等会对金属产生腐蚀。油田采油污水是一种量大而面广的污染源。据统计大庆油田每天采出的含油污水达到 142.5104m3，全国每年大约有十几亿 t 油田采油污水需要处理，这些污水在处理达标以后，大部分要作为开采注入水回注地层，一小部分向自然环境中排放。我国目前大多数油田污水主要利用二段和三段处理工艺进行净化。三段式污水处理流程的主要构筑物是一次除油罐、二次混凝除油罐、压力过滤罐等，处理流程见图 1图1 三段式污水处理流程图过滤工艺是经典三段式流程图的最后一步，决定着处理后的污水（净化水）能够被应用于何处。一般来说净化水都会用于回注地层，不同油田不同地层的渗透率不同，随着油层的含油率不断降低，为使净化水能顺利地注入地层，并延长注水系统的寿命，显然应控制净化水内悬浮固体总量、含油量。这就对过滤器的性能产生较高的要求。污水过滤是去除悬浮物的过程，特别是去除浓度较低的悬浊液中微小颗粒。当含悬浮物的污水流过具有一定孔隙的过滤介质(滤层)，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去。因此，滤层过滤过程在本质上是将水中的污染物转移到滤料表面并附着在上面，然后除去的过程。随着过滤的持续进行，滤床的压降增至最大允许值时，需用净化水进行反冲洗，清除滤料截留的污水杂质，回复滤床的活性。 “小处理量泵压反冲洗式过滤器”正是应用于污水的末级处理，采用泵压反冲洗的方式对滤料进行清洁。二、调研报告过滤技术在油田污水处理中的应用始于 100 多年以前的美国宾西法尼亚某油田。从上世纪四十年代开始，油田水驱采油开始大面积推广，过滤工艺也在油田得到了广泛应用。所用的过滤器主要有：清水型粗过滤器，精过滤器，以及污水型过滤器。早期主要以石英砂过滤器为主，其对悬浮物具有较好的去除效果，但除油能力不高。核桃壳过滤器是 80 年代中后期在国内发展起来，该技术具有滤速高（可达 20m/h 以上）、截污能力强、水洗强度低（68L/s.m2）等优点，反洗时辅助以机械搅拌，反冲洗效果好。核桃壳作为亲油物质，对油的去除能力极强，因此该过滤器已经被广泛用于一级过滤。滤料是决定过滤效果好坏的关键。在选择滤料时应注意的要素如下：有足够的机械强度，防止滤料的破碎和流失；有很好的化学稳定性，不增加水内的有害物质，有较好的抗腐蚀性；滤料颗粒的外形应接近球形，表面粗糙，有较大比表面积吸附和截留悬浮物；滤速高；再生容易，具有亲水性；价格合理，货源充足。在较长一段时间内，石英砂和无烟煤为油田过滤器常用的滤料。近年来，滤料的发展很快，开发了性能更好的核桃壳、陶粒、涤纶纤维球、涤纶纤维束等新型滤料。过滤器一般分为两类：压力过滤器和深度净化过滤器。 压力过滤器又包括：常规压力过滤器和核桃壳过滤器。常规压力过滤器的净化性能除与滤料性质有关外，还随进料水质和沿罐体截面配水的均匀程度、滤速、反冲洗周期和强度有关。一般能满足中高渗透率油层回注水的水质要求。核桃壳过滤器滤层采用单一粒径级配。由于核桃壳本身带有孔隙、比表面积大、吸附能力强、有较强的亲水性、反洗再生好等优点而被广泛应用。 深度过滤器是针对低渗透和特低渗透率油层而开发的过滤器，主要有：纤维球过滤器、烧结滤芯过滤器、陶瓷膜过滤器、活性炭过滤器等。三、工作任务分析 小处理量泵压反冲洗式过滤器的设计要涉及到上级来水清洁度和回注地层的渗透率要求，在设计时要考虑到诸多方面的因素。查阅相关行业规范，制定过滤器的设计目标。过滤工艺是油田污水处理必需的步骤，其工艺要求应满足油田采出水处理规范，如GB50428-2007等行业标准。压力容器设计理论的研究。由于整个过滤工艺是在一个封闭的低压力系统中进行，过滤器中会存在较低的压力，因此过滤器本身也是一个低压力级容器，在进行结构设计时要应用相关压力容器设计的知识。流体力学知识的研究与应用。过滤过程满足流体力学的理论知识，在计算处理量、流速等参数时都要用到。滤料的选择与验证。不同的滤料有不同的理化特征，在设计一种过滤器时应能够根据处理要求针对性的选型，确保实际过滤效果高效、经济、环保。过滤过程运行参数的分析与设定。过滤器的工作压力、过滤速度、过滤周期、反冲洗时间、反冲洗强度、工作温度等都是过滤时关键的系统参数，如何确定这些参数是设计成功与否的关键。泵的选型。本课题研究的是如何使用泵对滤料进行反冲洗，滤料在反冲洗过程中受到来着反冲洗水压和流量的影响。如果反冲洗水的流速过大，会使滤料层过度膨胀，进而堵塞上方的布液器。因此要根据滤料层的结构和类型选择泵的型号。四、方案的拟定课题：小处理量泵压反冲洗式过滤器在进水水质稳定的情况下，过滤器的过滤效果主要取决于滤料的选择和反冲洗条件的设置，而反冲的效果由供水泵决定。1 全面分析目前石化行业污水处理时所用过滤器的优缺点。2 查阅有关文献，选定处理量的大小，并对过滤器的物理尺寸进行计算，通过建模得到一个初步的模型。3 根据处理水的水质和处理量要求选择滤料的类型，确定虑层的结构。4 分析并计算过滤时间、过滤速度、净化水的水质结果、反冲洗的时间、强度、反冲洗的周期等参数。5 根据计算结果，对泵进行选型匹配。6 与老师、组员沟通，完善设计方案。7 建立完整的过滤器模型，并对周边附件进行设置。8 撰写毕业论文。五、可行性分析过滤器的设计要用到大量的化工机械知识以及流体力学知识，在四年的专业学习中、我们积累了压力容器的理论、化工原理、流体力学、工程制图等课题所需的专业知识，相信在老师及师兄的指导下，我们能够很好的完成毕业设计的任务。六、毕业论文撰写提纲及实施计划提纲：1、毕业设计（论文）题目；2、毕业设计（论文）任务书；3、毕业设计（论文）评语；4、内容摘要（400600字，中英文）；5、目录；6、引言；7、正文；选题背景；方案论证；过程（设计或实验）论述；结果分析；结论或总结。8、参考文献（或资料）；9、附录；实施：3月5日3月14日：与导师、师兄、组员讨论课题；翻译文献；查阅资料；撰写开题报告。3月14日5月1日：对过滤器处理量的选择、处理水质的选择、设计过滤器的高、厚度、内径等物理参数；确定滤料的类型、设计滤料的尺寸、滤层的高度；设计计算过滤时的运行参数，包括工作压力、滤速、工作温度、反冲洗时间、反冲洗强度、过滤周期；计算并确定外置泵的型号。5月8日5月31日：对过滤器总体结构进行设计；绘制图纸。6月1日6月10日：编写设计说明书。6月11日6月15日：交设计说明书及图纸。指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日文献综述内容（与论文主题相关的国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等）说明：1. 学生应通过调研和资料搜集（要有10篇以上相关文章的阅读量），主动与指导教师讨论，在指导教师指导下完成开题报告。开题报告需经各系或论文指导小组讨论、学院教学指导委员会审查合格后，方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。2. 理、工科开题报告撰写不少于2500字，人文社科