1、中国石油集团工程设计有限责任公司中国石油集团工程设计有限责任公司汇报人：朱新立汇报人：朱新立 新疆油田勘察设计研究院新疆油田勘察设计研究院20092009年年0606月月SAGDSAGD试验区高温污水处理系统试验区高温污水处理系统立项背景：立项背景：一、项目概述一、项目概述 一、一、项目概述项目概述 加拿大阿尔伯特加拿大阿尔伯特SAGDSAGD开采中，开始使用开采中，开始使用“直管降直管降膜机械压缩蒸发技术膜机械压缩蒸发技术”，辅以种晶制浆技术，辅以种晶制浆技术(特殊晶特殊晶种种)的应用，其水加收率可高达的应用，其水加收率可高达98%98%，盐、碴等最终以，盐、碴等最终以固态形式回收，因此称为
2、固态形式回收，因此称为“ZLDZLD”污水零排放技术。主污水零排放技术。主要工艺技术包括：要工艺技术包括：1.1.利用垂直管降膜蒸发技术；利用垂直管降膜蒸发技术；2.2.借助蒸汽压缩机（热泵）循环利用二次蒸汽所含能量借助蒸汽压缩机（热泵）循环利用二次蒸汽所含能量做为蒸发热源；做为蒸发热源；3.3.能耗：约能耗：约16kW16kWh/mh/m；4.4.浓缩比高，对前期油的预处理要求浓缩比高，对前期油的预处理要求一、项目概述一、项目概述工艺原理工艺原理SAGDSAGD试验区高温污水处理系统试验区高温污水处理系统二、二、二、二、Gy.exe应用现状：广泛应用于海水淡化应用现状：广泛应用于海水淡化优优
3、 势：工艺简单势：工艺简单,单机容量大单机容量大(可达可达9 9万吨万吨/日日)。不不 足：冷凝水收率低，抽真空负荷大；需要大量冷却水足：冷凝水收率低，抽真空负荷大；需要大量冷却水(1(1：1)1)。二、二、二、二、四效逆循环轴向出料蒸发罐带浓缩器、平流进料及部分逆流四效逆循环轴向出料蒸发罐带浓缩器、平流进料及部分逆流转料、顺流排盐流程示意图转料、顺流排盐流程示意图二、二、二、二、二、二、二、二、工艺原理工艺原理 在同一蒸发器中，依靠蒸汽压缩机将二次蒸汽进行压缩升温，升温在同一蒸发器中，依靠蒸汽压缩机将二次蒸汽进行压缩升温，升温后的蒸气与蒸发器膜管内的循环母液换热，使其蒸发产生二次蒸汽。后的蒸
4、气与蒸发器膜管内的循环母液换热，使其蒸发产生二次蒸汽。二、二、2.1.3 MVR(MVC)机械压缩蒸馏技术机械压缩蒸馏技术-关键设备与工作过关键设备与工作过程程二、二、蒸汽压缩机实物蒸汽压缩机实物MVR工作过程工作过程二、二、二、二、二、二、该方案计算工艺图如右所示，该方案计算工艺图如右所示，其具有如下特点：其具有如下特点：技术简单、成熟技术简单、成熟单机容量大单机容量大(90000t/d)(90000t/d)余热回收品位较高余热回收品位较高(可达可达145145，甚至更高，甚至更高)但是从但是从1604016040回收率：回收率：21%21%冷却水量：冷却水量：1:11:1二、二、二、二、该
5、方案计算工艺图如右该方案计算工艺图如右所示，其具有如下特点：所示，其具有如下特点：系统流程简单系统流程简单操作温度高，回收淡水操作温度高，回收淡水的能量品位高的能量品位高冷却水量小冷却水量小系统电耗：系统电耗：二、二、二、二、项目项目多效闪蒸多效闪蒸 竖管降膜蒸馏竖管降膜蒸馏 强制循环蒸馏强制循环蒸馏MVRMVR降膜蒸馏降膜蒸馏最大单机容量最大单机容量大大较大较大较大较大中中操作弹性操作弹性较高较高高高高高较高较高能量消耗能量消耗高高高高高高低低占地面积占地面积大大较小较小较小较小较小较小装置质量装置质量高高较高较高较高较高较高较高水回收率水回收率低低较高较高较高较高高高比造价比造价较低较低较
6、高较高高高较高较高二、二、MVR(MVC)MVR(MVC)竖管降膜蒸发系统是回收处理竖管降膜蒸发系统是回收处理SAGDSAGD采油高温含盐污采油高温含盐污水一个最佳的选择水一个最佳的选择(详细论证见附录详细论证见附录)。关键是采油高温污水余热利用与排出问题。从系统总体角度关键是采油高温污水余热利用与排出问题。从系统总体角度考虑，最好是考虑将余热回收用于加热高干度锅炉给水，从考虑，最好是考虑将余热回收用于加热高干度锅炉给水，从锅炉热平衡角度调整空气预热器，以减小锅炉燃气消耗。尽锅炉热平衡角度调整空气预热器，以减小锅炉燃气消耗。尽量不考虑水冷或空冷。量不考虑水冷或空冷。贵阳铝镁设计研究院对机械压缩
7、蒸馏的工程实践及新疆油田贵阳铝镁设计研究院对机械压缩蒸馏的工程实践及新疆油田设计院对含油污水的处理经验，证明国内完全有能力完成风设计院对含油污水的处理经验，证明国内完全有能力完成风城油田城油田SAGDSAGD采油高温含盐污水回收处理系统项目技术方案的采油高温含盐污水回收处理系统项目技术方案的设计工作；设计工作；通过与张家港化机厂、沈鼓等关键设备生产厂商的深入交流通过与张家港化机厂、沈鼓等关键设备生产厂商的深入交流与相关实践项目考查，进一步证明国内完全有能力组织实施与相关实践项目考查，进一步证明国内完全有能力组织实施该技术方案。该技术方案。SAGDSAGD试验区高温污水处理系统试验区高温污水处理
8、系统 3.1 设计依据 3.2 总体方案 3.3 节点参数 3.4 关键设备 3.5 系统控制 3.6 后处理方案(推荐)污水及原油物性见附表1克拉玛依风城地区气象参数见附表2处理要求：处理量：150m3/d(6.25m3/h)；冷凝水收率：90%水质标准：符合100%干度锅炉用水要求 综合能耗：10kWh/m从螺杆机出来呈汽液两相，经汽水分离后，二次蒸汽进入冷凝器凝从螺杆机出来呈汽液两相，经汽水分离后，二次蒸汽进入冷凝器凝结成结成95左右的蒸馏水，汇入锅炉给水管线；含油污水进入预处理左右的蒸馏水，汇入锅炉给水管线；含油污水进入预处理系统，经除硬除油处理后进入竖直管降膜蒸发系统。系统，经除硬除
9、油处理后进入竖直管降膜蒸发系统。预处理后的含油污水预处理后的含油污水(温度：温度：96，含油：，含油：50mg/l)与蒸发器底部抽与蒸发器底部抽出水一起，经循环泵送至蒸发器顶部缢流式布水器，均匀分配于各出水一起，经循环泵送至蒸发器顶部缢流式布水器，均匀分配于各竖真管内，并与高温蒸汽换热竖真管内，并与高温蒸汽换热,换热后的部分液体进入蒸发室进行蒸换热后的部分液体进入蒸发室进行蒸发。发。蒸发室产生的二次蒸汽经除沫装置后蒸发室产生的二次蒸汽经除沫装置后,一部经压缩机增加一部经压缩机增加(增压比增压比:1.2)后后(温升温升5)，进入竖直管换热腔与竖直管内部的液体换热，另一部，进入竖直管换热腔与竖直管
10、内部的液体换热，另一部分进冷凝器与低温水分进冷凝器与低温水(25)换热后，汇入锅炉给水管线。换热后，汇入锅炉给水管线。蒸发器底部的浓盐水经排污泵抽出。蒸发器底部的浓盐水经排污泵抽出。在蒸发器壳侧顶部设置对空排气口，将不凝气体排除。在蒸发器壳侧顶部设置对空排气口，将不凝气体排除。150t/d(6.25t/h)节点参数表节点参数表工位工位参数名称参数名称单位单位数值数值备注备注膨胀机膨胀机进液量进液量t/h20进液含油进液含油mg/l300进液温度进液温度160进液压力进液压力MPa0.6进液含砂进液含砂mm d 0.1vv0.1出汽量出汽量t/h2.1出液量出液量m/h17.9温度温度99.6压
11、力压力MPa0.1输出电力输出电力kW50降膜蒸发器降膜蒸发器进液含油进液含油mg/l 50温度温度96压力压力MPa0.0877工位工位参数名称参数名称单位单位数值数值备注备注降膜蒸发器降膜蒸发器母液缩环量母液缩环量m/h120冷凝水出量冷凝水出量m/h6.25冷凝水温度冷凝水温度101排污量排污量m/h0.8蒸汽压缩机蒸汽压缩机压汽量压汽量m/h6.25进出口压差进出口压差MPa0.0173进口温度进口温度96出口温度出口温度120过热蒸汽过热蒸汽冷凝器冷凝器冷却水量冷却水量m/h18.5冷却水换热温差冷却水换热温差37.5冷却水温度冷却水温度25凝结水量凝结水量m/h2.3凝结水温度凝结
12、水温度95150t/d(6.25t/h)节点参数表节点参数表360t/d(15t/h)节点参数表节点参数表工位工位参数名称参数名称单位单位数值数值备注备注膨胀机膨胀机进液量进液量t/h20进液含油进液含油mg/l300进液温度进液温度160进液压力进液压力MPa0.6进液含砂进液含砂mm d 0.1vv0.1出汽量出汽量t/h2.1出液量出液量m/h17.9温度温度99.6压力压力MPa0.1输出电力输出电力kW50降膜蒸发器降膜蒸发器进液含油进液含油mg/l 50温度温度96压力压力MPa0.0877工位工位参数名称参数名称单位单位数值数值备注备注降膜蒸发器降膜蒸发器母液缩环量母液缩环量m/
13、h300冷凝水出量冷凝水出量m/h15冷凝水温度冷凝水温度101排污量排污量m/h1.5蒸汽压缩机蒸汽压缩机压汽量压汽量m/h15进出口压差进出口压差MPa0.0173进口温度进口温度96出口温度出口温度120过热蒸汽过热蒸汽冷凝器冷凝器冷却水量冷却水量m/h18.5传热温差传热温差37.5冷却水温度冷却水温度25凝结水量凝结水量m/h2.3凝结水温度凝结水温度95360t/d(15t/h)节点参数表节点参数表螺杆膨胀发螺杆膨胀发电系统的作用，电系统的作用，是将含油污水是将含油污水(20t/h)的余热的余热余 压余 压(1 6 0,0.6MPa)转转化成电能，供化成电能，供污水处理系统污水处理
14、系统自用。另一附自用。另一附带功能是可将带功能是可将部分油包水颗部分油包水颗粒破碎。利用粒破碎。利用多余能量多余能量 如图所示，如图所示，来水经计量、调来水经计量、调节后，进入螺杆节后，进入螺杆膨胀机发电，产膨胀机发电，产生的蒸汽一部分生的蒸汽一部分进冷凝器，冷凝进冷凝器，冷凝后作为锅炉给水；后作为锅炉给水；另一部分与未汽另一部分与未汽化含油污水进污化含油污水进污水进入预处理系水进入预处理系统，然 后 进 入统，然 后 进 入MVR竖管降膜竖管降膜蒸馏系统。蒸馏系统。机型机型:SEPG250-100-4000-1.65-S:SEPG250-100-4000-1.65-S进口压力：进口压力：0.
15、35MPa(a)0.35MPa(a)进口温度：进口温度：139 139 进口流量：进口流量：20t/h20t/h出口压力：出口压力：0.11MPa(a)0.11MPa(a)出口温度：出口温度：102102额定发电功率：额定发电功率：50kW50kW效率：效率：56%56%尺寸尺寸:2000:20001000100015001500重量重量:2000kg:2000kg工作原理：工作原理：机机 型：离心式型：离心式流流 量：量：6250kg/h吸入压力：吸入压力：876.86mbar出口压力：出口压力：1049.96mbar吸入温度：吸入温度：96温温 升：升：5效效 率：率：77%内内 功功 率
16、：率：73.2kW转转 速：速：4692rpm叶轮直径：叶轮直径：900mm重重 量：量：2100kg(无电机无电机)系统来水温度压力流量监测；系统来水温度压力流量监测；螺杆机转速螺杆机转速 压力压力 发电量监测；发电量监测；蒸发器温度压力监测；蒸发器温度压力监测；压缩机转速压缩机转速 温度温度 压力监测；压力监测；螺杆机出口压力控制；螺杆机出口压力控制；蒸发器的排污量调节，来控制蒸发器底部液位高度；蒸发器的排污量调节，来控制蒸发器底部液位高度；循环水流量调节循环水流量调节,以满足降膜蒸馏工艺的要求；以满足降膜蒸馏工艺的要求；蒸汽压缩机进气量控制；蒸汽压缩机进气量控制；蒸汽压缩机转速调节蒸汽压
17、缩机转速调节(出口温度控制出口温度控制)；冷凝器冷却水量调节；冷凝器冷却水量调节；冷凝水温度流量监测；冷凝水温度流量监测；蒸发室间歇自动排油控制；蒸发室间歇自动排油控制；应急停启机控制。应急停启机控制。设置浓缩污水存放池设置浓缩污水存放池约约10%的浓缩污水存放的浓缩污水存放自然风力除湿自然风力除湿(夏季夏季)气温气温34.9，相对湿度，相对湿度25%平均风速：平均风速：5m/s每每1kg水，需要空气水，需要空气174kg夏季三个月风力除湿、污水喷夏季三个月风力除湿、污水喷淋蒸发浓缩与结晶。淋蒸发浓缩与结晶。SAGDSAGD试验区高温污水处理系统试验区高温污水处理系统序号序号标号标号名称名称规
18、格规格数量数量备注备注1Ev101蒸发器蒸发器550m21碳钢碳钢2He101水冷式冷凝器水冷式冷凝器50m213Nc101冷凝水罐冷凝水罐600*80014Co101增压风机增压风机Q=6.25t/h,P=173.1mbar1引进引进5Tu101螺杆发电机组螺杆发电机组Q=20t/h,P=5.33bar16Pc101循环泵循环泵Q=120 m3/h17Pc102出料泵出料泵Q=0.8 m3/h18Pc103冷凝水泵冷凝水泵Q=6.25 m3/h19Pc104冷凝水泵冷凝水泵Q=0.95 m3/h110Pc105预处理泵预处理泵Q=7.15 m3/h111Pc106排放泵排放泵Q=10.65
19、m3/h112Pt101预处理器预处理器-1序号序号 装置规模装置规模项目名称项目名称试验规模试验规模23T单锅单锅推广规模推广规模6.25方方/小时小时15方方/小时小时160方方/小时小时1工艺设备投资合计工艺设备投资合计4076163525降膜蒸发器降膜蒸发器1282561800压缩机压缩机2072701200膨胀机膨胀机6060400泵泵12201252工艺管网及设备工艺管网及设备70130400(估估)3电气电气/仪表仪表45501004控制阀件及软件控制阀件及软件901303005基础工程基础工程100160800(估估)6工程费合计工程费合计712107645057各种取费各种取
20、费10%711084518不可预见费不可预见费10%71108451总投资总投资(万元万元)85412926027SAGDSAGD试验区高温污水处理系统试验区高温污水处理系统指标名称指标名称单位单位锅炉直供锅炉直供+6效竖管效竖管热电联产热电联产+6效竖管效竖管MVR+单效单效燃料成本燃料成本元元/t500500-电成本电成本元元/kWh0.450.260.45锅炉效率锅炉效率%65抽汽压力抽汽压力MPa0.6比耗电比耗电kWh/t8.638.6316.4造水比造水比t/t44产水能源成本产水能源成本元元/t18.1+3.9=22.011.2+3.9=15.1=7.38SAGDSAGD试验区高
21、温污水处理系统试验区高温污水处理系统1、原油不同含水不同粘度下的闪蒸模拟实验、原油不同含水不同粘度下的闪蒸模拟实验目的目的:确定原油粘度含水的变化对闪蒸效果的影响确定原油粘度含水的变化对闪蒸效果的影响,由此确定整体由此确定整体原油闪蒸工艺的可行性及参数预置。原油闪蒸工艺的可行性及参数预置。2、含油污水的膨胀模拟实验、含油污水的膨胀模拟实验目的目的:确定污水含油量对膨胀效果的影响确定污水含油量对膨胀效果的影响,并观察膨胀后水包油的并观察膨胀后水包油的变化变化(破坏破坏)情况。情况。3、风城污水、风城污水“含盐浓度含盐浓度沸点沸点”关系变化实验关系变化实验目的目的:确定风城污水综合含盐浓度与污水沸
22、点变化之间的关系确定风城污水综合含盐浓度与污水沸点变化之间的关系,并并由此确定压缩机实际所需压缩比。由此确定压缩机实际所需压缩比。4、风城超稠原油粘温曲线、风城超稠原油粘温曲线目的目的:找出具有代表性的原油粘温曲线找出具有代表性的原油粘温曲线,为整体工艺及部功能设计为整体工艺及部功能设计提供有效参数。提供有效参数。5、降膜蒸发器蒸发室油膜对蒸发效率的影响降膜蒸发器蒸发室油膜对蒸发效率的影响目的目的:确定在一定温度下确定在一定温度下,油膜厚度对蒸发效率的影响油膜厚度对蒸发效率的影响,并据此确并据此确定除油方式及时间间隔。定除油方式及时间间隔。6、降膜管原油颗粒附着可能性及对传热效率的影响降膜管原
23、油颗粒附着可能性及对传热效率的影响目的目的:通过通过“原油粘度与管壁附着性实验原油粘度与管壁附着性实验”“”“母液流量母液流量 与管壁附与管壁附着性实验着性实验”测定不同附着率时，对传热效率的影响，为优化降测定不同附着率时，对传热效率的影响，为优化降膜蒸发器工作参数提供准确资料。膜蒸发器工作参数提供准确资料。7、高温污水净化剂筛选高温污水净化剂筛选目的目的:利用本工艺污水温度高（汽浮能力强）的条件，筛选出具利用本工艺污水温度高（汽浮能力强）的条件，筛选出具有更强上浮能力的絮凝剂。有更强上浮能力的絮凝剂。8、晶种筛选与实验晶种筛选与实验目的目的:实现实现SAGD采油污水零排放。采油污水零排放。SAGDSAGD试验区高温污水处理系统试验区高温污水处理系统
