連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水中低沸物的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及天然氣及頁巖氣開采廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，設(shè)及一 種連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水中低沸物裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣及頁巖氣開采過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，由于與地下油氣藏及巖層長期共 存，運(yùn)類廢水中一般都溶入或混入了大量石油類、可溶性鹽、懸浮物等組分，為含鹽廢水。此 夕F，在采氣及集輸過程中常需要加入泡排劑、緩蝕劑、阻垢劑等化學(xué)助劑，使得采出水組成 更加復(fù)雜和變化多端，并表現(xiàn)出石油類含量高、易揮發(fā)性有機(jī)物含量高、懸浮物含量高和礦 化度高等特點(diǎn)。如果直接排出則會(huì)對井區(qū)周邊會(huì)造成極大污染。
[0003] 國內(nèi)對于含硫氣田采出水的零排放綜合處理主要借助于鹽化工專業(yè)的多效蒸發(fā) 除鹽工藝，初步形成了W蒸發(fā)為主體工藝的氣田采出水綜合處理技術(shù)路線。
[0004] 天然氣及頁巖氣開采廢水中最難處理的是包括大量有機(jī)物和氨氮的低沸點(diǎn)物質(zhì) (簡稱低沸物）。目前，國內(nèi)對于高低沸物含量的含鹽廢水，尚無成熟可靠的方法和裝置來 處理完全。對于含鹽廢水，可W采用蒸發(fā)脫鹽的方法回收利用廢水中的氯離子，但在天然氣 及頁巖氣開采廢水的蒸發(fā)脫鹽過程中，大量低沸點(diǎn)有機(jī)物和氨氮隨著蒸發(fā)進(jìn)入冷凝水中， 導(dǎo)致冷凝水不達(dá)標(biāo)，不能排放更不能回用。有的在前期采用氧化或其它方法去除有機(jī)物，但 由于有機(jī)組分中低沸點(diǎn)物質(zhì)居多，進(jìn)入蒸發(fā)脫鹽系統(tǒng)后，冷凝水中仍含有大量有機(jī)物和氨 氮，無法達(dá)標(biāo)。
[0005] 因此，亟需開發(fā)一種新的分離設(shè)備和分離方法，W將大量低沸點(diǎn)有機(jī)物和氨氮從 天然氣及頁巖氣開采廢水中分離出來。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)天然氣及頁 巖氣開采廢水中低沸物連續(xù)分離的裝置。
[0007] 本實(shí)用新型提供了一種連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水中低沸物的裝置，所述 裝置包括通過管路連接成循環(huán)體系的循環(huán)累、加熱器、蒸發(fā)器和冷凝器，所述蒸發(fā)器包括蒸 發(fā)罐和位于蒸發(fā)罐頂部的豎直分離段，所述蒸發(fā)罐的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)氣口且底壁上設(shè)置有 出水口和罐底液出口，所述豎直分離段的頂部設(shè)置有出氣口和回液口且側(cè)壁上設(shè)置有物料 進(jìn)口，所述蒸發(fā)罐的內(nèi)部設(shè)置有與所述出水口連接的中屯、導(dǎo)流管，所述蒸發(fā)罐上部設(shè)置有 絲網(wǎng)傳質(zhì)器；所述加熱器通過上循環(huán)管與所述蒸發(fā)罐的進(jìn)氣口連接并且通過下循環(huán)管與所 述蒸發(fā)罐的出水口連接，所述循環(huán)累設(shè)置在下循環(huán)管上；所述冷凝器通過上回流管與所述 豎直分離段的出氣口連接并且通過下回流管與所述豎直分離段的回液口連接，所述下回流 管上設(shè)置有低沸物出口。
[0008] 根據(jù)本實(shí)用新型連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水中低沸物的裝置的一個(gè)實(shí)施 例，所述加熱器包括加熱室并且所述加熱室上設(shè)置有加熱蒸汽進(jìn)口和冷凝水出口。
[0009] 根據(jù)本實(shí)用新型連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水中低沸物的裝置的一個(gè)實(shí)施 例，所述冷凝器包括冷凝室并且所述冷凝室上設(shè)置有冷卻水進(jìn)口、冷卻水出口和真空累接 P。
[0010] 根據(jù)本實(shí)用新型連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水中低沸物的裝置的一個(gè)實(shí)施 例，所述蒸發(fā)罐的底壁上還設(shè)置有排污口，所述豎直分離段中設(shè)置有多層塔板或填充有填 料。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果包括：
[0012] 本實(shí)用新型中的裝置將現(xiàn)有技術(shù)中加熱和蒸發(fā)為一體的設(shè)備（中間進(jìn)料、底部加 熱、頂部冷凝）改為蒸發(fā)罐和蒸發(fā)分離段外加熱強(qiáng)制循環(huán)和外冷凝的結(jié)構(gòu)，更有效地節(jié)能 并進(jìn)一步提高易揮發(fā)低沸點(diǎn)組分的回收，傳質(zhì)過程的推動(dòng)力是氣體中氨的分壓與廢水中氨 的濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差；同時(shí)將W前間歇式分離低沸物的方式改為連續(xù)分離，更 便于操作。并且，本實(shí)用新型針對有機(jī)物和氨氮等低沸物含量較高的天然氣及頁巖氣開采 廢水采用預(yù)蒸饋的方式脫除低沸物，處理后的水可直接進(jìn)入蒸發(fā)且冷凝水達(dá)標(biāo)后可排放或 回用。
【附圖說明】
[0013] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水 中低沸物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 附圖標(biāo)記說明：
[0015] 1-循環(huán)累、2-加熱器、3-上循環(huán)管、4-蒸發(fā)罐、5-豎直分離段、6-上回流管、7-下 回流管、8-冷凝器、9-絲網(wǎng)傳質(zhì)器、10-中屯、導(dǎo)流管、11-下循環(huán)管；
[0016] a-加熱蒸汽進(jìn)口、b-冷凝水出口、C-進(jìn)氣口、d-出水口、e-排污口、f-罐底液出 口、g-物料進(jìn)口、h-出氣口、i-回液口、j-冷卻水進(jìn)口、k-冷卻水出口、^低沸物出口、 m-真空累接口。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟W外，均可任何方式組合。
[0018] 本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別 敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加W替換。目P，除非特別敘述，每個(gè)特征 只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0019] 其中，所述天然氣及頁巖氣開采廢水是指在天然氣及頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的廢 水，其中含有大量的鹽、有機(jī)物和氨氮等物質(zhì)。所述低沸物是指低沸點(diǎn)物質(zhì)，主要包括氨氮 和易揮發(fā)有機(jī)物，并且本領(lǐng)域通常采用化學(xué)需氧量COD作為衡量水中的有機(jī)物含量多少的 指標(biāo)。
[0020] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的連續(xù)分離天然氣及頁巖氣開采廢水 中低沸物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，所述連續(xù)分 離天然氣及頁巖氣開采廢水中低沸物的裝置包括通過管路連接成循環(huán)體系的循環(huán)累1、加 熱器2、蒸發(fā)器和冷凝器8。其中，循環(huán)累1用于實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)累入，加熱器2用于實(shí)現(xiàn)廢 水的預(yù)加熱，蒸發(fā)器用于對廢水進(jìn)行預(yù)蒸饋和濃縮從而使得大量的低沸物從蒸發(fā)器頂端逸 出，冷凝器8用于對逸出的氣體進(jìn)行液化獲得并排除富集低沸物的罐頂液。
[0021] 根據(jù)本實(shí)用新型，所述裝置將現(xiàn)有的加熱和蒸發(fā)為一體的設(shè)備（中間進(jìn)料、底部 加熱、頂部冷凝）改為蒸發(fā)罐和蒸發(fā)分離段外加熱強(qiáng)制循環(huán)和外冷凝的結(jié)構(gòu)，更有效地節(jié) 能，并進(jìn)一步提高易揮發(fā)有機(jī)組分的回收。
[0022] 具體地，蒸發(fā)器包括蒸發(fā)罐4和位于蒸發(fā)罐4頂部的豎直分離段5,蒸發(fā)罐5的側(cè) 壁上設(shè)置有進(jìn)氣口C且底壁上設(shè)置有出水口d和罐底液出口f，豎直分離段5的頂部設(shè)置有 出氣口h和回液口i且側(cè)壁上設(shè)置有物料進(jìn)口g。蒸發(fā)罐4的直徑大于豎直分離段5的直 徑，蒸發(fā)罐4的高度小于豎直分離段5的直徑，蒸發(fā)罐4可W對預(yù)加熱的廢水進(jìn)行進(jìn)一步的 蒸發(fā)濃縮，豎直分離段5可W延長氣水之間的接觸時(shí)間和接觸緊密程度，并利用氣體中氨 的分壓與廢水中氨的濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差值形成的推動(dòng)力進(jìn)行傳質(zhì)，使得低沸點(diǎn) 易揮發(fā)的有機(jī)物和氨氮隨著氣體的上行而富集并進(jìn)入冷凝器中而被分離出來。
[0023] 蒸發(fā)罐4的內(nèi)部設(shè)置有與出水口d連接的中屯、導(dǎo)流管10,蒸發(fā)罐4上部設(shè)置有絲 網(wǎng)傳質(zhì)器9。絲網(wǎng)傳質(zhì)器9可W對有泡沫的水體攔截泡沫，提高水體純凈度；與常規(guī)蒸發(fā)罐 相比，設(shè)置了軸向的中屯、導(dǎo)流管10可W使液體短路溫差損失大幅度下降從而增加系統(tǒng)的 有效溫差，還可使料液循環(huán)系統(tǒng)的流體阻力大幅降低從而有效降低循環(huán)累的運(yùn)行電耗。優(yōu) 選地，中屯、導(dǎo)流管10具有漏斗狀的入口管，并且入口管設(shè)置在蒸發(fā)罐4的中屯、軸處。
[0024] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，蒸發(fā)罐4的底壁上還設(shè)置有排污口e W進(jìn)行污垢 的排放和處理，豎直分離段5中設(shè)置有多層塔板或填充有填料。也即，豎直分離段5可W是 板式塔結(jié)構(gòu)或填料塔結(jié)構(gòu)。
[00巧]具體地，廢水在加熱器2中預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)罐4中蒸發(fā)濃縮，產(chǎn)生的蒸汽自下而上 進(jìn)入豎直分離段5,水體中的泡沫經(jīng)絲網(wǎng)傳質(zhì)器9攔截，蒸發(fā)罐4中低沸點(diǎn)易揮發(fā)的有機(jī)組 分（COD)和氨氮也隨之一起進(jìn)入豎直分離段5,并且氣相越往上移，上部溫度越低，則水蒸 汽冷凝為液相并逐層級(jí)回流。上升的氣相與下降的液相進(jìn)行逆流接觸，在兩相接觸的過程 中，下降液中大部分低沸點(diǎn)易揮發(fā)組分不斷地向氣相中轉(zhuǎn)移，氣相愈接近塔頂，其中的低沸 點(diǎn)組分濃度愈高，而原料液中的難揮發(fā)有機(jī)組分則隨著下降液回流并殘留于罐底液中，從 而達(dá)到組分分離的目的。
[00%] 加熱器2通過上循