气田含醇污水预处理工艺优化研究

摘要

长庆油田某天然气处理厂含醇污水预处理系统中，污水和药剂混合不均匀、加药絮凝不充分、预处理效果不理想。同时，预处理后的原料水在进入精馏塔甲醇回收系统后，高浓度Ca2+受热发生结垢反应，造成了管线、换热器、塔板的堵塞,严重影响了甲醇回收装置的稳定安全运行。针对含醇污水预处理工艺中存在的问题，通过对预处理系统工艺优化研究，确保含醇污水经过预处理后满足甲醇回收装置生产运行要求。主要工作如下： （1）针对精馏塔进口和换热口处垢样，进行XRD和SEM分析，测定垢样成分。对污水预处理系统中钙离子含量过高和铁离子去除不佳的问题，开展了除钙除铁实验研究。选取四种除钙剂，分别进行单独和复合除钙、除铁剂的优选以及除铁除钙复合实验研究。在单独除钙实验中，温度对于含醇污水中钙离子的除去影响最大。温度高时除钙率整体大于温度低时的除钙率。在四种除钙剂中，碳酸钠除钙效果最优，其最大除钙率为95.41%。在复合除钙实验中，碳酸钠-草酸钾-磷酸钠复合除钙效果整体优于其它三组复合除钙实验，其最优除钙率为93.57%，但是和单独除钙实验相比，除钙效果并没有提高。从生产成本和操作简便考虑，选择碳酸钠作为除钙剂，可以取得较好的除钙效果。在除铁剂优选实验中，双氧水除铁效果整体优于次氯酸钠。双氧水投加量120mg/L时，除铁效果最优，此时含铁量为0.23mg/L，达到回注水标准。在除钙除铁复合实验中，进行了加药顺序实验，最佳加药顺序为Na2CO3→NaOH→H2O2→PAC→PAM；在静置时间实验中，静置时间为5h，含醇污水处理效果最优，其中含铁量为0.25mg/L，除钙率93.3%，透光率为91.6%，除油率为90.5%。 （2）针对预处理系统中絮凝效果不充分的问题，开展了单组份和复合絮凝实验研究。在单组份絮凝实验中，选取了四种絮凝剂（PAC、PFS、PAM、CTS），考察了在不同投加量下的絮凝效果，其中单独投加PAC在60mg/L时，絮凝效果最优，透光率和除油率分别为90.5%，87.5%。在复合絮凝剂投加量实验中，PAC-PAM和PAC-CTS絮凝效果整体优于PFS-PAM和PFS-CTS。在pH值对絮凝效果影响的实验中，PAC-PAM和PAC-CTS在pH值7到8时，絮凝效果较好。在搅拌时间对絮凝效果影响的实验中，搅拌时间为5min时，PAC-PAM和 PAC-CTS絮凝效果最佳，PAC-PAM的透光率和除油率分别为97.1%，98.5%，PAC-CTS的透光率和除油率分别为97.7%，97.3%，PAC-PAM除油效果优于PAC-CTS，但透光效果PAC-PAM低于PAC-CTS。在PAC-CMC复合絮凝剂制备中，CMC与PAC投加量比为1:7，反应温度为70℃，反应时间为2.5h，含醇污水透光率可达98.7%，取得了良好的絮凝效果，满足了甲醇回收装置生产运行要求。

目录

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第一章 绪 论

1.1 油气田污水概述

1.2 油气田污水处理现状及技术

1.3 化学絮凝剂的研究进展

1.4 除钙研究进展

1.5 研究目的、意义及内容

第二章 含醇污水水质分析

2.1实验试剂与仪器

2.2 实验方法

2.3 水质分析结果

2.4 预处理各环节结垢与腐蚀趋势预测

2.5 本章小结

第三章 含醇污水除钙除铁研究

3.1实验试剂与仪器

3.2 实验方法

3.3 除钙剂优选实验

3.4 除铁剂优选实验

3.5 除钙除铁复合实验

3.6 本章小结

第四章 含醇污水预处理絮凝研究

4.1 实验试剂与仪器

4.2 实验方法

4.3 单组分絮凝剂效果评价

4.4 复合絮凝剂效果评价

4.5 实验条件对絮凝效果的影响

4.6 PAC-CMC絮凝实验研究

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果