旋流式气浮选技术及应用

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1、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34×108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0.946~0.992g/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

2、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(8.5m×6.5m×5.5m),。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

3、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11.1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

4、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

5、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0.05~0.07MPa进口生产水油质量分数150×10-6进口水悬浮物质量分

6、数80×10-6出口油质量分数20×10-6出口悬浮物质量分数15×10-6噪声60dB电压/相/频率380/3/50V/ph/Hz2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

7、,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

8、,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