專利名稱：一種以氮氣為氣源的壓力溶氣氣浮除油方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理方法，涉及石油生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的污水處理，是一種以氮氣為氣源的新型壓力溶氣氣浮除油方法及裝置。
背景技術(shù)：
石油及化工工業(yè)中需要對大量含油污水進行處理，幾十年來，隨著石油工業(yè)的迅猛發(fā)展，由采油、采氣、鉆井所帶來的各種污水給自然環(huán)境和人類健康帶來了很大危害。據(jù)1998年統(tǒng)計，全國各油田采出水量達到每日140多萬方。由于這些污水的危害，所以在其排放或回注之前，要進行一定的處理和處置。
油田污水處理及回收對石油生產(chǎn)和環(huán)境保護起著極其重要的作用，到目前為止，全世界所有油田都必須面對和解決油田污水處理及回收，既要保證和提高石油生產(chǎn)，同時又要保護好自然環(huán)境。
油田污水種類較多，主要有原油采出水、鉆井污水及其它類型的含油污水。采出水約占石油開發(fā)中總污染物的98％。它是從原油和天然氣中分離出來的地層水。它可以是基巖(或共生)水，也可以是基巖水與注入水的混合水。它可能來自地面加工廢液(如脫鹽廢水)，也可能來自水洗井水。采出水的污染是由于其含有的雜質(zhì)會對生態(tài)環(huán)境造成危害。這些雜質(zhì)包括有可溶性的固體(主要是鹽類和重金屬)、懸浮的和溶解的原油、固體顆粒、硫化氫、二氧化碳，還含有微量的天然放射性物質(zhì)。除了天然的雜質(zhì)外，還含有一些用來改變采出水化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)添加劑，如混凝劑、防腐劑、破乳劑、殺菌劑、分散劑、清蠟劑及防垢劑等，而注水開發(fā)油田采出的采出水中還含有注入地層中的酸類、除氧劑、表面活性劑、潤滑劑和除垢劑等。鉆井污水成分復(fù)雜，主要取決于被鉆巖石和所采用的鉆井液、洗井液等的成分。鉆井污水中存有石油、粘度控制劑、粘土穩(wěn)定劑、加重劑、防腐劑、殺菌劑、潤滑劑、地層親和劑、消泡劑及重金屬等。其它類型的含油污水主要包括油污泥堆排放場所的滲濾水、洗滌設(shè)備的污水、油田地表經(jīng)流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水體等。由于油田污水種類多，地層差異及鉆井工藝的不同等原因，各地的油田污水水質(zhì)差異大、同時水質(zhì)變化也大，這為油田污水的處理帶來了困難。
油田污水經(jīng)過處理后再回注地層或向外排放，此時要對水中的懸浮物、油、礦化度等多項指標進行嚴格控制，防止對石油儲層產(chǎn)生傷害，如果是作為鍋爐或生活用水，則要嚴格控制水中的鈣、鎂離子含量，硬度，如果處理后排放，則根據(jù)自然環(huán)境保護要求，將污水處理到回注排放標準。我國絕大部份油田處于沙漠、戈壁灘、草原及海邊，水資源缺乏，因此，油田污水處理的好壞直接關(guān)系到油田的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)安全和自然環(huán)境的保護。
氣浮法作為一種高效、快速的固液、液液分離技術(shù)，始于選礦。自七十年代以來，該項技術(shù)在水處理領(lǐng)域頗受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注并得以迅速發(fā)展，目前已較廣泛地應(yīng)用于油田廢水、城市污水和工業(yè)廢水處理。氣浮過程根據(jù)氣泡的產(chǎn)生方式不同，可分為電解(凝聚)氣浮、噴射氣浮和溶氣氣浮，其中的壓力溶氣氣浮是水處理最常用的工藝。
溶氣氣浮過程是一個物理化學(xué)的混合過程。物理過程為將氣體注入水中，混合液被引至溶氣罐，通過加壓絕大部分氣體溶于水中。溶氣水進入接觸室，由溶氣釋放器卸壓噴射，氣體便從溶液中溢出，微細氣泡隨之產(chǎn)生。接下來要完成氣泡與懸浮物(包括油珠和絮粒)的接觸過程由兩種因素促成，一是氣泡與懸浮物的直接碰撞；二是帶正電荷的氣泡和帶負電荷的懸浮固體顆粒相互吸引，由于氣泡和顆粒的ξ電位很小，一般需加入陽離子化學(xué)劑(如硫酸鋁)加強ξ電位，以加強氣泡與顆粒之間的吸引力。分離過程主要是依靠氣泡的浮力(氣泡的比重遠小于水)，實現(xiàn)粘附于氣泡上懸浮物的強制性上浮。
油田上常用的壓力溶氣氣浮裝置主要有兩種，一種是以空氣為氣源的開放式壓力溶氣氣浮裝置，但這種裝置最大的問題在于采出水曝氧。采出水的礦化度極高(一般為10000-50000mg/L)、導(dǎo)電率高、電化學(xué)反應(yīng)快，本身就是具有較強的腐蝕性。氧是很強的氧化劑，如果空氣中的氧溶于水中，由于體積小、活性大、穿透性強的Cl-存在及溶解氧與水中的H2S，CO，產(chǎn)生協(xié)同作用，使腐蝕速度大為加快。另一種是以天然氣為氣源的密閉式壓力溶氣氣浮裝置，這種方式雖然避免了采出水曝氧，但也存在其他的問題，例如安全問題，由于天然氣的主要成分是甲烷、乙烷等易燃氣體。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述目前壓力溶氣氣浮裝置中存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種以氮氣為氣源的密閉式壓力溶氣氣浮方法及裝置。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種以氮氣為氣源的密閉式壓力溶氣氣浮方法，其特征在于，該方法在天然氣為氣源的密閉式壓力溶氣氣浮裝置上以氮氣替代天然氣進行密閉式循環(huán)，氮氣經(jīng)氣體壓縮機后被引至溶氣罐，通過壓縮機的加壓，使絕大部分氮氣溶于氣浮處理罐的含油污水中，溶氣釋放器卸壓噴射，氣體便從溶液中溢出，微細氣泡隨之產(chǎn)生，帶走含油污水中的油滴和懸浮物，并收集處理后的清水。
上述方法的裝置，包括氣浮處理罐，其特征在于，所述的氣浮處理罐的上部出氣口與一個氮氣罐相連通，氮氣罐上連接有膜分離器，并通過氣體壓縮機與溶氣罐相連，溶氣罐與氣浮處理罐連接；氣浮處理罐還與一個清水罐連接，該清水罐的部分清水通過管路回流至溶氣罐中。
本發(fā)明充分利用了壓力溶氣氣浮方法及裝置的特點，使用氮氣既避免了采出水曝氧，又解決了使用天然氣帶來的安全隱患，具有廣闊的市場前景。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖，其中的標號分別表示1、膜分離器，2、氮氣罐，3、氣體壓縮機，4、壓力溶氣罐，5、氣浮處理罐，6、清水罐。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
具體實施例方式
本發(fā)明以氮氣替代天然氣進行密閉式循環(huán)，氮氣經(jīng)氣體壓縮機后被引至溶氣罐，通過加使壓絕大部分氣體溶于氣浮處理罐的含油污水中。使絕大部分氮氣溶于含油污水中，含氮氣體產(chǎn)生微細氣泡，帶走含油污水中的油滴和懸浮物，并收集處理后的清水。
參見圖1，本發(fā)明的裝置包括氣浮處理罐5，其特征在于，所述的氣浮處理罐5的上部出氣口與一個氮氣罐2相連通，氮氣罐2上連接有膜分離器1，并通過氣體壓縮機3與溶氣罐4相連，溶氣罐4與氣浮處理罐5連接；氣浮處理罐5還與一個清水罐6連接，該清水罐6還和溶氣罐4相通。
膜分離器1將空氣中的氮氣分離，并將分離產(chǎn)生的氮氣送入氮氣罐2中，氮氣罐2的氮氣通過氣體壓縮機3進入溶氣罐4，通過氣體壓縮機的加壓，其中絕大部分的氮氣溶于水中。溶氮氣水通過管路進入氣浮處理罐5中，由溶氣罐4中的溶氣釋放器卸壓噴射，使氮氣從污水溶液中溢出，隨之產(chǎn)生微細氣泡，帶走含油污水中的油滴和懸浮物，處理后的清水則進入清水罐6，同時氣浮處理罐5中的部分氮氣回流至氮氣罐2中。這是處理污水的基本流程。與此同時，氣浮處理罐5中和氮氣罐2之間還存在一個氮氣平衡問題，由于處理后的清水可能帶走一部分氮氣，因此需要補充氮氣，而膜分離器1的作用就是通過分離空氣產(chǎn)生氮氣為氮氣罐2補充氮氣。
權(quán)利要求
1.一種以氮氣為氣源的壓力溶氣氣浮除油方法，其特征在于，該方法在天然氣為氣源的密閉式壓力溶氣氣浮裝置上以氮氣替代天然氣進行密閉式循環(huán)，氮氣經(jīng)氣體壓縮機后被引至溶氣罐，通過加壓使絕大部分氮氣溶于水中，溶氣水進入氣浮處理罐，由溶氣罐中的溶氣釋放器卸壓噴射，氣體便從氣浮處理罐的含油污水中溢出，隨之產(chǎn)生微細氣泡，帶走含油污水中的油滴和懸浮物，并收集處理后的清水。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，包括氣浮處理罐(5)，其特征在于，所述的氣浮處理罐(5)的上部出氣口與一個氮氣罐(2)相連通，氮氣罐(2)上連接有膜分離器(1)，并通過氣體壓縮機(3)與溶氣罐(4)相連，溶氣罐(4)與氣浮處理罐(5)連接；氣浮處理罐(5)還與一個清水罐(6)連接，該清水罐(6)的部分清水通過管路回流至溶氣罐(4)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了以氮氣為氣源的壓力溶氣氣浮除油方法及裝置，氮氣經(jīng)氣體壓縮機后被引至溶氣罐，通過加使壓絕大部分氣體溶于氣浮處理罐的含油污水中。溶氣水進入接觸室，由溶氣釋放器卸壓噴射，氣體便從溶液中溢出，微細氣泡隨之產(chǎn)生，污水中的油滴和懸浮物被微細氣泡攜帶上升，達到除油目的。使用氮氣既避免了采出水曝氧，又解決了使用天然氣帶來的安全隱患。
文檔編號C02F103/10GK1792831SQ200510096469
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者周宗強, 劉海浪, 曾亞勤, 王亞平, 周芳德 申請人:西安交通大學(xué)