含醇采出水工艺优化探讨

2020-04-11李永军宋金虎王振荣

石油化工应用 2020年3期

关键词：结垢氢氧化钠涡流

李永军，慕蓉，刘壮，陈星，宋金虎，王振荣

（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，陕西靖边 718500）

1 含醇采出水预处理工艺流程

长庆油田分公司第一采气厂共有五个净化厂。目前第一采气厂有含醇采出水装置共7 套，对天然气采集及净化过程中产生的含醇采出水进行处理，其中，针对含醇采出水进行。对第一、二、四、五净化厂含醇采出水来水的水质特性进行分析，具体情况（见表1）。

表1 净化厂来水水质组成分析结果

表1 净化厂来水水质组成分析结果（续表）

由表1 可以看出：（1）四个净化厂的来水水型相同，都为CaCl2水型；（2）矿化度范围在55 000 mg/L～120 000 mg/L；（3）钙离子含量偏高，在11 000 mg/L～20 000 mg/L；（4）铁离子在24 mg/L～280 mg/L；（5）都含有钡锶离子；（6）氯离子含量较高，在35 000 mg/L～72 000 mg/L。

1.1 第一、三净化厂预处理流程

第一净化厂、第三净化厂的预处理流程设置较为相似，含醇采出水卸放至粗滤池，过滤掉其中较大的机械杂质后经压力除油器进行除油处理，在管道混合器中加入NaOH，调节pH 值，同时除去水中溶解的CO2和H2S 气体；加入H2O2，使水中的大量Fe2+被氧化为Fe3+，以Fe3+作为无机絮凝剂，同五方反应罐后加入的有机絮凝剂一起，增强含醇采出水絮凝效果，继而打入含醇采出水罐进行沉降处理，沉降时间为24 h（见图1）。

图1 第一净化厂含醇采出水预处理工艺流程

1.2 第二、四、五净化厂预处理流程

第二净化厂、第四净化厂、第五净化厂的预处理流程设置较为相似，从集气站汽车拉运来的含醇采出水，卸入接收水罐，经初步分离，凝析油浮于水表面，定期回收。收油后的含醇采出水经过泵提升进入“涡流反应沉降罐”，药剂依次加入中心涡流反应区与采出水混合反应，采出水在该罐内经过反应、沉淀后，净化水自沉降罐上部溢流进入原料水罐，罐底污泥定期排往污泥干化池（见图2）。

图2 第四净化厂含醇采出水预处理工艺流程

2 含醇采出水预处理工艺存在问题

（1）预处理后含醇采出水pH 偏高（见表2）；

（2）加药管线与转水管线连接处结垢堵塞；

（3）双氧水稀释加药容易失效；

（4）涡流反应沉降罐进水口结垢堵塞；

（5）涡流反应沉降罐出水管线结垢堵塞。

表2 含醇采出水预处理后的水质特性

3 含醇采出水预处理工艺优化

3.1 pH的适度调节

表3 不同氢氧化钠加量下的采出水结垢量

图3 6 %氢氧化钠调节后的结垢现象

取含醇采出水的滤液200 mL，加入不同量的氢氧化钠，确定氢氧化钠加量对采出水结垢量的影响。结果（见表3、图3）。从表中可以看出，无论氢氧化钠浓度在6 %和10 %时，在加量相同（即pH 相同）情况下，采出水的结垢量基本相同（见图4）。

图4 氢氧化钠加量与结垢量的关系图

通过调节含醇采出水（钙离子含量25 000 mg/L）的pH 值可知，随着氢氧化钠加量的增大，含醇采出水的沉积物也越来越大，即污泥产生量越来越大。那么对实际操作中的pH 值进行精细调节，可以减少污泥的产出，同时，降低设备、管线（尤其是加药管线与转水管线）的腐蚀速率。

NaOH 是常用的水质pH 调节剂，本实验旨在确定含醇采出水最佳加注NaOH 的方案。实验加入6 %的氢氧化钠溶液分别为5.0 mL、7.0 mL、9.0 mL、11.0 mL、15.0 mL、20 mL。搅拌、混凝、静置沉降30 min 后，分别测定实验杯中采出水的pH 值，最终确定氢氧化钠配制浓度为6 %的最佳加药浓度（见表4）。

3.2 涡流反应沉降罐运行分析及改进

涡流反应沉降罐工作机理（见图5）。涡流反应沉降罐配套中心反应桶，中心反应桶上端封闭，下端敞口，进水切向进入中心反应桶后，与依次投加的药剂混合呈涡流状态自上而下完成反应沉降，中心筒外的水流自下而上，沉降罐上方溢流出水，底部排泥。

表4 氢氧化钠加量对采出水pH 值的影响

图5 涡流反应沉降罐工作机理示意图

沉降罐配套污泥循环泵，部分污泥由沉降罐底抽出返回中心反应桶中段，返回点紧靠混凝剂投加点之后。由于投加混凝剂、助凝剂后形成的污泥本身也是一种良好的絮凝剂，在污泥回流时，增强了中心反应桶内的搅拌，污泥与污水均匀接触，既可缓冲来水负荷，减少药剂投加量，又可进一步利用回流污泥的吸附、架桥和网捕作用，拦截由于聚合物影响难以沉降的悬浮物质，使反应过程更稳定。同时利用高密度反应沉降原理，使沉降污泥进一步浓缩，实现无机化、减量化。