本發(fā)明涉及一種乙二醇富液脫鹽裝置及工藝，具體地，本發(fā)明是主要針對(duì)海上天然氣開發(fā)生產(chǎn)過程中水合物抑制劑乙二醇的脫鹽再生工藝領(lǐng)域，脫鹽原理是基于離子交換技術(shù)。
背景技術(shù)：
海上天然氣開發(fā)過程中，天然氣在有水存在的情況下易生成水合物而堵塞設(shè)備、閥門和管道等。油氣田開發(fā)中常用乙二醇（meg）作為水合物抑制劑來防止水合物的生成，當(dāng)乙二醇在吸水飽和時(shí)需要再生，重復(fù)利用。從氣井出來的采出水中往往含有大量的高溶解度鹽和低溶解度鹽，主要有na+，k+，mg2+，ba2+，ca2+，fe2+，cl-，so42-，co32-，hco3-，ac-等離子。乙二醇吸水后成為乙二醇富液。乙二醇富液再生工藝中，在精餾脫水段，隨著水分的蒸發(fā)，離子濃度升高，從而導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、結(jié)垢程度的加劇。
目前在油田上使用較多的乙二醇脫鹽工藝中，低溶解度鹽通過加入化學(xué)藥劑生成沉淀，然后利用預(yù)涂助濾劑的固體顆粒過濾器將沉淀等雜質(zhì)過濾，從而除去乙二醇中的低溶解度鹽；高溶解度鹽利用真空閃蒸分離器，將乙二醇和水在較低溫度下加熱蒸發(fā)，促使高溶解度鹽在乙二醇溶液中達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而結(jié)晶析出。待晶體長(zhǎng)大到一定粒度后，再用離心機(jī)進(jìn)行分離。在目前使用的這種工藝中存在一些缺陷：1.脫低溶解度鹽時(shí)生成的碳酸鈣，碳酸鎂等沉淀粒徑較小，給過濾分離帶來困難；2.設(shè)備較多，占地面積較大，受海上平臺(tái)空間狹小的限制；3.該系統(tǒng)能耗設(shè)備多，耗能量大，成本高。
隨著離子交換樹脂的快速發(fā)展，離子交換技術(shù)也取得了很大進(jìn)步。離子交換技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物制藥，化學(xué)分析，水處理工業(yè)，重金屬工業(yè)，核工業(yè)，環(huán)境工程和石油化工工業(yè)等領(lǐng)域。離子交換脫鹽技術(shù)具有脫鹽效率高，能耗低，可同時(shí)進(jìn)行高溶解度鹽和低溶解度鹽的脫除等特點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)深水天然氣開發(fā)中使用的乙二醇富液回收再生系統(tǒng)中，常規(guī)脫鹽系統(tǒng)存在一些不足，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明利用離子交換原理來脫除乙二醇溶液中的鹽。海上天然氣開發(fā)中乙二醇富液所含離子種類較多，既有高溶解度鹽又有低溶解度鹽。離子交換脫鹽技術(shù)主要是通過流動(dòng)相中的離子和離子交換樹脂固定相上嵌合的可交換離子發(fā)生置換反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)溶液體系的脫鹽。本發(fā)明就是利用了這一原理，通過選取選擇性能力較強(qiáng)的離子交換樹脂，實(shí)現(xiàn)高溶解度鹽和低溶解度鹽同時(shí)脫除的目的。本發(fā)明制定了高溶解度鹽和低溶解度鹽同時(shí)分離的脫鹽方案，給出了具體的離子交換脫鹽工藝原理流程，離子交換樹脂的選擇類型，離子交換樹脂再生系統(tǒng)和再生液的選擇類型，基于離子交換的乙二醇脫鹽技術(shù)的主要工藝參數(shù)范圍。
本發(fā)明提供了一種乙二醇富液脫鹽裝置，包括：
三相分離器，其入口連接乙二醇富液來液管線；
乙二醇富液緩沖罐，其入口連接三相分離器的液相出口；
換熱器，其設(shè)有冷介質(zhì)入口、冷介質(zhì)出口、熱介質(zhì)入口和熱介質(zhì)出口，冷介質(zhì)入口連接乙二醇富液緩沖罐的出口；
第一陽離子交換樹脂床，其設(shè)有乙二醇富液入口、脫除陽離子的乙二醇富液出口、陽離子交換樹脂再生液入口和陽離子交換樹脂再生后的廢液出口，其乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門的管線連接換熱器的冷介質(zhì)出口；
第二陽離子交換樹脂床，其設(shè)有乙二醇富液入口、脫除陽離子的乙二醇富液出口、陽離子交換樹脂再生液入口和陽離子交換樹脂再生后的廢液出口，其乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門的管線連接換熱器的冷介質(zhì)出口；
陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐，其通過設(shè)有閥門的管線連接第一陽離子交換樹脂床的陽離子交換樹脂再生液入口和第二陽離子交換樹脂床的陽離子交換樹脂再生液入口；
第一陰離子交換樹脂床，其設(shè)有脫除陽離子的乙二醇富液入口、脫除陰離子的乙二醇富液出口、陰離子交換樹脂再生液入口和陰離子交換樹脂再生后的廢液出口，其脫除陽離子的乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門的管線連接第一陽離子交換樹脂床的脫除陽離子的乙二醇富液出口；
第二陰離子交換樹脂床，其設(shè)有脫除陽離子的乙二醇富液入口、脫除陰離子的乙二醇富液出口、陰離子交換樹脂再生液入口和陰離子交換樹脂再生后的廢液出口，其脫除陽離子的乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門的管線連接第二陽離子交換樹脂床的脫除陽離子的乙二醇富液出口；
陰離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐，其通過設(shè)有閥門的管線連接第一陰離子交換樹脂床的陰離子交換樹脂再生液入口和第二陰離子交換樹脂床的陰離子交換樹脂再生液入口；
精餾塔，其入口通過設(shè)有閥門的管線連接第一陰離子交換樹脂床的脫除陰離子的乙二醇富液出口和第二陰離子交換樹脂床的脫除陰離子的乙二醇富液出口；精餾塔的氣相出口，連接所述換熱器的熱介質(zhì)入口。
其中，所述第一陽離子交換樹脂床的陽離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門的廢液排出管線；所述第二陽離子交換樹脂床的陽離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門的廢液排出管線；所述第一陰離子交換樹脂床的陰離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門的廢液排出管線；所述第二陰離子交換樹脂床的陰離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門的廢液排出管線。
其中，所述乙二醇富液緩沖罐與所述換熱器之間的管線上還設(shè)有提升泵。
其中，所述陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐與所述第一陽離子交換樹脂床之間的管線上設(shè)有提升泵；所述陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐與所述第二陽離子交換樹脂床之間的管線上設(shè)有提升泵；所述陰離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐與所述第一陰離子交換樹脂床之間的管線上設(shè)有提升泵；所述陰離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐與所述第二陰離子交換樹脂床之間的管線上設(shè)有提升泵。
其中，所述第一陽離子交換樹脂床和第二陽離子交換樹脂床的陽離子交換樹脂為h+型強(qiáng)酸性離子交換樹脂。
優(yōu)選地，所述h+型強(qiáng)酸性離子交換樹脂為001×4陽離子交換樹脂、001×7陽離子交換樹脂、001×10陽離子交換樹脂或d001×14大孔樹脂中的一種或其組合或其他具有相同功能的離子交換樹脂。
優(yōu)選地，所述第一陰離子交換樹脂床和第二陰離子交換樹脂床的陰離子交換樹脂為oh-型強(qiáng)堿性離子交換樹脂。
優(yōu)選地，所述oh-型強(qiáng)堿性離子交換樹脂為201×4陰離子交換樹脂、201×7陰離子交換樹脂和d201大孔型陰離子交換樹脂中的一種或其組合或其他具有相同功能的離子交換樹脂。
本發(fā)明還提供一種乙二醇富液脫鹽工藝，包括如下步驟：
1）乙二醇富液來液進(jìn)入三相分離器，進(jìn)行三相分離，脫除乙二醇富液中的氣相組分和固相雜質(zhì)；分離得到的液體進(jìn)入乙二醇富液緩沖罐后，進(jìn)入換熱器加熱至30~60℃；
2）步驟1）加熱后的液體通過設(shè)有閥門的管線進(jìn)入第一陽離子交換樹脂床，脫除陽離子；然后，液體通過設(shè)有閥門的管線進(jìn)入第一陰離子交換樹脂床，脫除陰離子；然后，液體通過設(shè)有閥門的管線進(jìn)入精餾塔，精餾塔的液相出口流出乙二醇貧液，氣相出口的逸出的水蒸氣進(jìn)入到所述換熱器中作為熱介質(zhì)利用；
3）第一陽離子交換樹脂床和第一陰離子交換樹脂床的交換離子量達(dá)到飽和后，關(guān)閉換熱器與第一陽離子交換樹脂床之間的閥門、第一陽離子交換樹脂床與第一陰離子交換樹脂床之間的閥門、第一陰離子交換樹脂床與精餾塔之間的閥門；所述換熱器加熱后的液體通過設(shè)有閥門的管線進(jìn)入第二陽離子交換樹脂床，脫除陽離子，然后，液體通過設(shè)有閥門的管線進(jìn)入第二陰離子交換樹脂床，脫除陰離子，然后，液體通過設(shè)有閥門的管線進(jìn)入精餾塔，精餾塔的液相出口流出乙二醇貧液，氣相出口的逸出的水蒸氣進(jìn)入到所述換熱器中作為熱介質(zhì)利用；同時(shí)，將陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐中的陽離子再生液通入第一陽離子交換樹脂床對(duì)其進(jìn)行再生，將陰離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐中的陰離子再生液通入第一陰離子交換樹脂床對(duì)其進(jìn)行再生；
4）當(dāng)?shù)诙栯x子交換樹脂床和第二陰離子交換樹脂床的交換離子量達(dá)到飽和后，關(guān)閉換熱器與第二陽離子交換樹脂床之間的閥門、第二陽離子交換樹脂床與第二陰離子交換樹脂床之間的閥門、第二陰離子交換樹脂床與精餾塔之間的閥門；重復(fù)步驟2）；
5）循環(huán)重復(fù)步驟3）和4）。
本發(fā)明提供了一種全新的利用離子交換樹脂的乙二醇脫鹽裝置及工藝。通過選用選擇交換性能強(qiáng)的離子交換樹脂，實(shí)現(xiàn)高溶解度鹽和低溶解度鹽同時(shí)分離，并且分離效果較好，分離后低溶解度鹽質(zhì)量濃度低于1mg/l，高溶解度鹽質(zhì)量濃度低于1mg/l；本發(fā)明方法脫乙二醇富液中的鹽離子消耗能量低。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的乙二醇富液脫鹽裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
結(jié)合圖1所示，本發(fā)明提供一種乙二醇富液脫鹽裝置，其包括：
三相分離器s-1，其入口連接乙二醇富液來液管線1。三相分離器s-1對(duì)乙二醇富液進(jìn)行三相分離，分離出的輕烴、co2等氣體被收集，固體雜質(zhì)被排放，液體進(jìn)入乙二醇富液緩沖罐t-1。
乙二醇富液緩沖罐t-1，其入口連接三相分離器s-1的液相出口。
換熱器e-1，其設(shè)有冷介質(zhì)入口、冷介質(zhì)出口、熱介質(zhì)入口和熱介質(zhì)出口，冷介質(zhì)入口連接乙二醇富液緩沖罐t-1的出口；
第一陽離子交換樹脂床c-1，其設(shè)有乙二醇富液入口、脫除陽離子的乙二醇富液出口、陽離子交換樹脂再生液入口和陽離子交換樹脂再生后的廢液出口，其乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門v-1的管線連接換熱器e-1的冷介質(zhì)出口；
第二陽離子交換樹脂床c-2，其設(shè)有乙二醇富液入口、脫除陽離子的乙二醇富液出口、陽離子交換樹脂再生液入口和陽離子交換樹脂再生后的廢液出口，其乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門v-2的管線連接換熱器e-1的冷介質(zhì)出口；
陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐t-2，其通過設(shè)有閥門v-5的管線連接第一陽離子交換樹脂床c-1的陽離子交換樹脂再生液入口，并通過設(shè)有閥門v-6的管線連接第二陽離子交換樹脂床c-2的陽離子交換樹脂再生液入口；
第一陰離子交換樹脂床a-1，其設(shè)有脫除陽離子的乙二醇富液入口、脫除陰離子的乙二醇富液出口、陰離子交換樹脂再生液入口和陰離子交換樹脂再生后的廢液出口，其脫除陽離子的乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門v-3的管線連接第一陽離子交換樹脂床a-1的脫除陽離子的乙二醇富液出口；
第二陰離子交換樹脂床a-2，其設(shè)有脫除陽離子的乙二醇富液入口、脫除陰離子的乙二醇富液出口、陰離子交換樹脂再生液入口和陰離子交換樹脂再生后的廢液出口，其脫除陽離子的乙二醇富液入口通過設(shè)有閥門v-4的管線連接第二陽離子交換樹脂床a-2的脫除陽離子的乙二醇富液出口；
陰離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐t-3，其通過設(shè)有閥門的管線連接第一陰離子交換樹脂床a-1的陰離子交換樹脂再生液入口和第二陰離子交換樹脂床a-2的陰離子交換樹脂再生液入口；
精餾塔d-1，其入口通過設(shè)有閥門的管線連接第一陰離子交換樹脂床a-1的脫除陰離子的乙二醇富液出口和第二陰離子交換樹脂床a-2的脫除陰離子的乙二醇富液出口；精餾塔d-1的氣相出口，連接換熱器e-1的熱介質(zhì)入口。
第一陽離子交換樹脂床c-1的陽離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門v-7的廢液排出管線；第二陽離子交換樹脂床c-2的陽離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門v-8的廢液排出管線；第一陰離子交換樹脂床a-1的陰離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門v-11的廢液排出管線；所述第二陰離子交換樹脂床a-2的陰離子交換樹脂再生后的廢液出口連接設(shè)有閥門v-12的廢液排出管線。
乙二醇富液緩沖罐t-1與換熱器e-1之間的管線上還設(shè)有提升泵p-1。
陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐t-2與第一陽離子交換樹脂床c-1之間的管線上設(shè)有提升泵p-2；陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐t-2與第二陽離子交換樹脂床c-2之間的管線上設(shè)有提升泵p-2；所述陰離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐t-3與所述第一陰離子交換樹脂床a-1之間的管線上設(shè)有提升泵p-3；所述陰離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐t-3與所述第二陰離子交換樹脂床a-2之間的管線上設(shè)有提升泵p-3。
其中，陽離子交換樹脂床的陽離子交換樹脂為h+型強(qiáng)酸性離子交換樹脂。例如：h+型強(qiáng)酸性離子交換樹脂為001×4陽離子交換樹脂、001×7陽離子交換樹脂、001×10陽離子交換樹脂或d001×14大孔樹脂中的一種或其組合或其他具有相同功能的離子交換樹脂。
其中，陰離子交換樹脂為oh-型強(qiáng)堿性離子交換樹脂。例如：oh-型強(qiáng)堿性離子交換樹脂為201×4陰離子交換樹脂、201×7陰離子交換樹脂和d201大孔型陰離子交換樹脂中的一種或其組合或其他具有相同功能的離子交換樹脂。
結(jié)合圖1所示，本發(fā)明的乙二醇脫鹽工藝如下：
從低溫分離器中分離出來的待回收再生乙二醇富液先經(jīng)過三相分離器s-1，在三相分離器s-1中，脫除可能影響離子交換分離效果的固相雜質(zhì)及氣相組分，分離后的乙二醇富液進(jìn)入乙二醇富液緩沖罐t-1。
通過乙二醇富液提升泵p-1將乙二醇富液輸送到換熱器e-1中，通過換熱器e-1，使乙二醇富液達(dá)到30℃～60℃的溫度區(qū)間。然后通過閥門v-1進(jìn)入第一陽離子交換樹脂床c-1，此時(shí)關(guān)閉閥門v-2。乙二醇富液在第一陽離子交換樹脂床c-1中進(jìn)行陽離子與陽離子交換樹脂上的h+相置換，進(jìn)而脫除金屬陽離子，經(jīng)過反應(yīng)后的乙二醇富液中幾乎不含金屬陽離子，其主要的陽離子有h+。
脫除陽離子后的乙二醇溶液通過閥門v-3進(jìn)入第一陰離子交換樹脂床a-1，在a-1中，陰離子和陰離子交換樹脂上的oh-發(fā)生置換，除去陰離子，同時(shí)中和h+。
脫除了陰、陽離子的產(chǎn)物通過閥門v-13進(jìn)入精餾塔d-1，經(jīng)過加熱蒸發(fā)，脫除水分后得到乙二醇貧液。水蒸氣從精餾塔d-1頂部出口流出進(jìn)入換熱器e-1，用來升溫含鹽乙二醇富液；而脫水后的乙二醇貧液從塔底流出。至此，乙二醇得到了循環(huán)再生。
隨著生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行，當(dāng)?shù)谝唤M離子交換樹脂（包括第一陽離子交換床c-1和第一陰離子交換床a-1）達(dá)到飽和狀態(tài)，其脫鹽能力降低，需要對(duì)其再生。此時(shí)，關(guān)閉閥門v-1和閥門v-3，打開閥門v-2，使乙二醇富液引流至第二陽離子交換床c-2，脫除陽離子后，經(jīng)閥門v-4進(jìn)入第二陰離子交換樹脂床a-2，進(jìn)行陰離子的脫除。
此時(shí)，需要對(duì)第一組已飽和的離子交換樹脂進(jìn)行再生。再生時(shí)，打開閥門v-5和閥門v-7，關(guān)閉閥門v-6和閥門v-8。然后陽離子交換樹脂再生液通過陽離子交換樹脂再生液提升泵p-2從陽離子交換樹脂再生液儲(chǔ)罐t-2中通過閥門v-5輸送至第一陽離子交換樹脂床c-1底部，從底部向上流動(dòng)逐漸再生陽離子交換樹脂。再生廢液從頂部出口流出，經(jīng)閥門v-7排至廢液處理系統(tǒng)。
陰離子交換樹脂的再生過程與陽離子類似。首先，打開閥門v-9和閥門v-11，關(guān)閉閥門v-10和閥門v-12。然后，陰離子交換樹脂再生液通過陰離子再生液提升泵p-3從陰離子再生液儲(chǔ)罐t-3中通過閥門v-9輸送至陰離子交換樹脂床c-2底部，從底部向上流動(dòng)逐漸再生陰離子交換樹脂。再生廢液從頂部出口流出，經(jīng)閥門v-11外排至廢液處理系統(tǒng)。至此，一個(gè)完整吸附、再生工藝過程完成。
作為交替循環(huán)使用，該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，保持兩組離子交換樹脂床一組處于脫鹽狀態(tài)，一組處于再生狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)脫鹽流程和再生流程同時(shí)進(jìn)行。
本發(fā)明通過選用選擇交換性能強(qiáng)的離子交換樹脂，實(shí)現(xiàn)高溶解度鹽和低溶解度鹽同時(shí)分離，并且分離效果較好，分離后低溶解度鹽質(zhì)量濃度低于1mg/l，高溶解度鹽質(zhì)量濃度低于1mg/l。
以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。