多效蒸發(fā)油田污水處理系統(tǒng)熱力學分析與實驗研究.pdf

1、目前絕大多數(shù)油田采用熱力采油工藝，這就造成在原油開采過程中會產(chǎn)生大量的油田污水，而且一般具有成分復(fù)雜、礦化度高等特點。若僅僅采用外排、回注對其處理，不僅會造成水資源的大量浪費，而且將污染環(huán)境，因此如何對油田污水進行深度凈化處理，使其能夠回用于熱采鍋爐用水，將對采油工業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效應(yīng)和環(huán)保效應(yīng)。
　　本文針對深度凈化處理工藝，研究了采用多效蒸發(fā)(Multiple Effect Evaporation，MEE)進行油田污水深度處理

2、的技術(shù)可能性，從理論模擬和實驗兩方面對多效蒸發(fā)工藝進行了細致的研究，其中主要工作有:
　　(1)建立了不同進料模式下MEE的Aspen Plus模型，并對其進行了熱力分析，比較了不同系統(tǒng)的操作性能，重點探討了蒸汽噴射器（Thermo Vapor Compressor，TVC）對MEE-TVC系統(tǒng)的影響規(guī)律及其原因。
　　結(jié)果表明:
　?、費EE與TVC耦合能顯著提高MEE系統(tǒng)的操作性能;
　　②對于MEE-TVC

3、系統(tǒng)，存在一個最佳引射位置，合理安排TVC的引射位置，能夠顯著提高系統(tǒng)的操作性能;
　　③TVC工作蒸汽壓力的升高能提高MEE-TVC系統(tǒng)的性能，但其效果隨著工作蒸汽壓力升高而減小，因此對于MEE-TVC系統(tǒng)工作蒸汽壓力不宜過高;
　?、躎VC混合蒸汽壓力對MEE-TVC系統(tǒng)的影響比工作蒸汽壓力的影響要顯著得多，降低其混合蒸汽壓力能夠從多方面顯著提高MEE-TVC系統(tǒng)的性能。
　　(2)針對工程中廣泛應(yīng)用的并流MEE-

4、TVC系統(tǒng)，建立了MEE-TVC耦合系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計模型，引入TVC位置變量，進一步研究了TVC引射位置對MEE-TVC操作性能的影響，將TVC操作參數(shù)和MEE系統(tǒng)各效操作參數(shù)統(tǒng)一作為集成決策變量，對系統(tǒng)的最優(yōu)操作工況、TVC設(shè)計參數(shù)和TVC引射位置進行了綜合優(yōu)化設(shè)計與分析。優(yōu)化模型能夠同時滿足等溫差法和等面積法設(shè)計的要求，減少了重新建模的麻煩，并對這兩種情況進行了比較，確定了TVC最優(yōu)引射位置。
　　(3)分別采用NaCl鹽溶液、

5、油田污水鹽溶液對多效蒸發(fā)系統(tǒng)進行了系統(tǒng)性實驗，主要探討了進料流量以及濃度對系統(tǒng)各效操作狀態(tài)和熱力性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:進料流量對系統(tǒng)的操作狀態(tài)影響顯著，進料流量不同各效真空度也不同，進料流量和蒸汽流量存在匹配關(guān)系，當兩者流量匹配最佳時，系統(tǒng)的造水比最大。通過對產(chǎn)品水質(zhì)的分析，表明產(chǎn)品水質(zhì)能夠達到鍋爐給水的水質(zhì)要求，表明了多效蒸發(fā)系統(tǒng)用于污水深度凈化的可行性。此外對改造后實驗系統(tǒng)建立了各效操作狀態(tài)的預(yù)測模型，通過與實驗的對比證明了該數(shù)