旋流式气浮选技术及应用.ppt

旋流式气浮选技术及应用,学院：化工学院姓名：王莉莉学号：ZS09040086时间：2011-06-27,据统计,在中国海洋石油总公司所属生产油气田目前已探明各类稠油石油地质储量超过34108在已发现和正在开发的油田中,69%以上是稠油油田,在油田高效开发的同时,生产污水回注将是节能减排的主要形式。中海油绥中361油田为稠油油田,已经开发近15a,原油密度为0.9460.992g/cm3,与水的密度非常接近,不适合利用油水密度差原理的水力旋流器来除油。为给绥中361一期调整项目中浮选机的选型提供依据,中海油研究中心、海工设计公司和工程项目组3方分别对在辽河油田、大庆油田和胜利油田共7座污水站应用的诱导气浮选机的实际应用效果进行了现场调研,发现传统的射流式浮选机无论在处理效果还是占地面积上都不适合本项目的要求;辽宁华浮集团提供的第五代斜板式气浮设备占地面积为55m2(8.5m6.5m5.5m),。,处理效果明显优于传统的射流式浮选机,但由于其使用固体药剂,每天加药量近3000kg,溶解此药剂需要消耗淡水约50m3/d,同时产生的污油泥量也较大,还需要另外配置污泥处理装置,特别是要消耗大量的淡水来溶解固体药剂,因此也不适合于海上应用。鉴于绥中36-1CEPK平台生产污水处理量大(4800m3/d)、原油密度高等特点,水处理工艺宜采用旋流式气浮选技术。旋流式气浮选装置以其处理量大、停留时间短、设备紧凑、占地面积少、无污染等优点受到海洋石油平台的青睐,并在绥中361CEPK平台首次成功应用。,1旋流式气浮选装置结构及原理,旋流式气选浮装置由加药系统、气泡产生系统、立式压力容器以及控制阀4部分组成,其结构原理如图1,1.1加药系统,加药系统是旋流式浮选机的关键部分之一,结构原理类似于高效管道反应器,由管线与静态混合器组成,其作用是使药剂与生产水充分反应,为生产水进入压力容器做准备。1.2立式压力容器立式压力容器的结构类似于离心机,使沿切线方向进入的生产水在容器内进行高速旋转,根据离心机原理,密度较大的水将在外部进行旋流,密度较小的油滴及悬浮物在内部进行旋转,实现油滴和悬浮物与水的分离。1.3气泡产生系统气泡产生系统由循环泵和文丘里组成,通过设备底部设置的循环泵将一定量的水加压至0.5MPa,与补充的氮气一起进入设置在循环泵出口的文丘里;溶解氮气的水在文丘里内高速流动,在其上部产生低压区,实现文丘里效应;再根据亨利定律,即气体的溶解度与压力成比例关系(p=EX),溶解氮气的水在低压过饱和状态下释放大量微小气泡,并沿切线方向进入压力容器,加速生产水在容器内的旋转。,1.4工作原理,旋流式气浮选装置根据离心机原理,使液体在内部旋流形成离心力,分离不同比重的流体。通过加入清水剂等专用化学药剂改变油水表面的亲水物性,使油滴及悬浮物在水油界面发生聚集,并依附在通过文丘里形成的微小气泡表面,增大其相对体积,减小其相对密度,以达到去除的目的。通过内置的循环系统提供能量使内部液体保持恒定的速度旋转,更高效地使油滴和气泡进行混合,以减少滞留时间,增强处理效果。1.5主要技术参数进口压力0.02Mpa氮气压力0.5MPa操作压力0.050.07MPa进口生产水油质量分数15010-6进口水悬浮物质量分数8010-6出口油质量分数2010-6出口悬浮物质量分数1510-6噪声60dB电压/相/频率380/3/50V/ph/Hz,2工艺流程,旋流式气浮选装置工艺流程如图2。来自上游的生产污水、清水剂等化学药剂与氮气在静态混合器内进行混合,然后平均分成2路沿切线方向进入气浮选装置并进行旋流。为防止旋流速度受海洋平台震动及上游来液压力不稳定的影响,气浮选装置底部设置1台循环泵,为其提供能量,使液体在容器内保持恒定速度旋转,同时通过维持系统内的压力使气泡均匀上升,保证液体和氮气气泡有足够的时间进行充分混合,并使微小油滴及悬浮物依附在气泡表面,增加其相对体积,减小其相对密度,与液体一同在气浮选装置内进行旋流。根据离心机原理,密度大的在外部运动,密度小的在内部运动,使2种密度不同的物质进行分离。由于依附在气泡上的油滴及悬浮物的密度比水轻,重相水相将沿切线方向在气浮选装置内壁进行旋流,轻相油滴及悬浮物将沿设置在气浮选装置内部的收油桶外壁进行旋流,然后控制水相出口控制阀,每隔5min关闭1次,关闭时间为1min(控制时间可根据来液量、含油量和含悬浮物量现场进行设置),使气浮选装置内的液位上升,再通过倒漏斗使油滴、悬浮物及少量的水进入收油桶,而大量的水将继续沿气浮选装置内壁进行旋流,通过收油桶上的液位计控制油相出口的控制阀,使收油桶内的液体保持30%70%的变化(可根据现场情况设定),然后再通过气浮选装置内的液位计对水相出口控制阀进行控制,使气浮选装置内液位保持恒定值。气浮选装置底部设置的正漏斗可使产生的少量污泥定期进行排放。,3技术特点,1)旋流式气浮选装置采用先进的动态浮选机技术,改变生产水在浮选机内的运行方式,解决了液液分离在设备内停留时间过长、设备尺寸庞大等问题,处理量为12000m3/d的设备外型尺寸为4m4m6m(长宽高),投影甲板面积仅为16m2(如图3),极大地节约了海上平台面积和总投资成本。,2)利用文丘里原理,在生产水流过文丘里的同时吸入氮气,溶解氮气的水在文丘里内作强烈的湍流运动并产生低压区,释放出去除油滴和悬浮物的最佳微小气泡,使氮气进入絮状物而不附着在絮状物周围,扩大其相对体积,减小其密度,提高了浮选机的分离效果;再在起分离作用的容器内旋转,产生离心力场,加速了油水的分离过程,使分离时间缩短至1min,从而减小了设备尺寸,增强了分离效果。3)采用密闭稳压操作,使释放出的气泡在容器内循环利用,氮气消耗量小于常规气浮选工艺。,4)对气泡产生系统的气泡产生原理、吸气量、气泡大小、湍流强度等进行优化,并选用合适、高效的药剂来调节生产水和油滴的物理化学特性,以扩大浮选期间的疏水亲水性差别,提高浮选效率。针对绥中36-1油田水质情况,只需加入清水剂一种药剂,即可达到设计效果,极大地减小了现场加药工作量和加药装置的投资。4应用实例在绥中36-1海洋平台绥中361一期调整项目CEPK平台于20100218投产,同时旋流式气浮选装置投入使用,其前期生产水最大处理量约为9000m3/d。根据在绥中361陆地终端试验结果,在绥中361海洋平台分别对处理量、不加药剂、国产药剂和国外药剂分别进行现场应用试验,表3为部分现场试验结果。,现场应用试验结果表明,在处理量比较小时(相对单台处理量为12000m3/d),不加药剂有一定的处理效果;注入专用药剂后,除油效率达到90%以上,与许多过滤器出口水质相当(可能与入口含油量低有关),达到B3级注水标准(油质量分数1510-6),效果显著,能够满足绥中36-1一期调整项目水处理的设计要求;注入国产药剂后,无论处理量如何变化,出水指标都变化不大,说明国内还不能很好地掌握海上稠油生产污水处理理论及技术。5结论,1)旋流式气浮选装置具有分离效率高、物料停留时间短、设备尺寸小、加药量少、年操作费用低等优点,正在成为国内海洋石油平台水处理领域的新热点。2)培育合理、高效的化学药剂,特别是试制适合高粘度、重密度原油的化学药剂是稠油油田高效开发、节能减排的研究重点,应尽快摆脱国外药剂的垄断,实现国产化,进一步降低作业成本。,3)中海油绥中36-1油田的实际生产表明,药剂的加入量随着处理水量的增大而增大。因此开发更高效的静态混合器或将静态混合器改为高效混合器,使药剂充分反应,将会使旋流式气浮选技术有更好的发展前景。,参考文献：1张登庆,任连锁,裴俊峰,等.电气浮技术在油田采出水处理中的应用研究J.石油矿场机械,2002,31(2):1114.2关小虎,陈建华,廖礼栋.石油工业含油污水处理中气浮技术的应用J.石油矿场机械,2003,32(1):2729.3绥中361调整项目浮选机选型现场调研报告Z.2009.4绥中361一期调整开发项目成果文件Z.2009.5绥中361陆地终端试验报告Z.2009.6绥中361CEPK平台气浮选调试报告Z.2010.7SY/T00061999,油田采出水处理设计规范S.8严肃.离心分离与激光分离J.中南民族学院学报(自然科学版),2000,(01)9洪蔚.德国塑料离心分离技术J.江苏环境科技,1997,(02)10王洪福,任攀.高效筛外分级机的构想J.面粉通讯,2004,(03)11邹盛欧.不需离心分离的高浓度SCP制造工艺J.广东化工,1985,(01)12荣学泽,赵利萍.离心分离技术在处理食醋沉淀中的作用J.山西食品工业,2001,(01),13梁迎春,邵会波,郑传明,张韫宏.电浮选方法在净化镍离子中的应用研究J.化学通报,2005,(04)14许少峰.德国废水处理厂使用GRP管J.塑料助剂,2005,(04)15D.R.Ketkar,R.Mallikarjunan,S.Venkatachalam,李坊穗.细粒石英的电浮选J.江西冶金,1992,(01)16孙家寿，钱仁俊.EF法处理选磷废水的研究J.有色金属(选矿部分),1994,(01)17孙家寿,钱仁俊.电浮选法处理选磷废水的研究J.武汉化工学院学报,1993,(04)18魏杰,周定.采用电浮选法脱除电镀废水中Fe(2+)、Co(2+)、Ni(2+)的研究J.环境保护科学,1997,(06)19周洵.染色工厂废水处理的实例日本竹仁染化株式会社J.山东纺织科技,1973,(08)20废水处理的分级J.云南环境科学,2005,(03)21邵会波,SOVaraxin,VAKolesnikov,VIIlin.电镀污水净化新工艺电浮选方法简介J.化学通报,2003,(12)22李小平.浅谈浮选法在废水处理上的应用J.国外金属矿选矿,1983,(05)23李长善.用绿粉茶作吸着剂富集分离水中各类重金属的方法J.国外医学.卫生学分册,1987,(02)24袁继祖,夏惠芳,袁楚雄.风化型海泡石的沉降离心分离J.化工矿物与加工,1991,(06)25王素文,胡文福.地面水水样预处理技术研究J.上海环境科学,1995,(01),26罗中平.多重力分选机J.湖南有色金属,1993,(04)27郭丽华,宫丽红,袁福龙,张斌,白续铎,廉永福.高纯度可溶性单壁碳纳米管的吸收光谱J.化学学报,2005,(20)28JessicaGorman,高一箴.离子液体:一种新奇的液体J.世界科学,2002,(12)29邓有全.离子液体21世纪的绿色材料J.中国高校科技与产业化,2003,(10)30离子液体开始问世J.天津化工,2003,(01)30韩金玉,黄鑫,王华,王占卫.绿色溶剂离子液体的性质和应用研究进展J.化学工业与工程,2005,(01)31何桂英.离子液体及其研究进展J.宁波职业技术学院学报,2004,(05)32何鸣元,戴立益.离子液体与绿色化学J.化学教学,2002,(06)33石家华,孙逊,杨春和,高青雨,李永舫.离子液体研究进展J.化学通报,2002,(04)34张成中,黄崇品,李建伟,乔聪震.离子液体的结构及其汽油萃取脱硫性能J.化学研究,2005,(01)35Q.Yin,D.J.Vaughan,K.E.R.England,G.H.KelsallandN.P.Brandon,JournalofTheElectrochemicalSociety147(2000),p.2945.FullTextviaCrossRef|ViewRecordinScopus|CitedByinScopus(23)36A.M.BuswellandM.J.Nicol,JournalofAppliedElectrochemistry32(2002),p.1321.FullTextviaCrossRef|ViewRecordinScopus|CitedByinScopus(17)37D.V.Makarov,W.ForslingandV.N.Makarov,RussianJournalofEle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