海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备及其使用方法

摘要

本发明公开了一种海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备，主要由原水罐、原水泵、多组膜过滤单元、排液泵、浓液回收罐、清洗罐与清洗泵组成：原水管道与多组膜过滤单元并联连接后，与浓液管道连接；浓液管道分别与原水罐顶部和浓液回收罐连接；各组膜过滤单元与原水管道间均设置有原水进口阀、原水出口阀和膜过滤单元旁通阀；各组膜过滤单元顶部均连接顶排管道，顶排管道与原水罐和清洗罐连接。本发明还公开了一种所述海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备的使用方法。本发明无机膜深度处理设备能在保证凝析油污水处理效果的同时，简化设备结构、降低处理成本，同时对高附加值的凝析油进行回收。

说明书

技术领域：

本发明属于含油污水膜分离处理技术，具体涉及是一种海上气田凝析油污水 无机膜深度处理设备及使用方法。

背景技术：

据不完全统计，我国海上油气藏已探明储量超过千亿立方米，随着我国能源 问题的加剧，对海上油气的开发规模会越来越大。通常深水采气过程中需要乙二 醇等脱水剂脱除天然气中的水，而脱水剂再生回用过程中产生大量含凝析油污 水。凝析油通常碳链较短、分子量较小，含凝析油的污水处理较其他类型含油污 水更困难。

凝析油污水传统上采用将添加化学药剂、重力沉降、气浮选、滤料过滤等相 结合的方法进行处理，而传统方法具有以下不足：1、所添加的化学药剂通常需 在处理后通过加入其他药剂去除，增加了处理流程的复杂度；2、多级处理过程 不可避免地增加了设备成本、同时不可避免地占用了过大的平台空间；3、滤料 过滤的过滤精度通常有限，使得产水水质通常不能达到《海洋石油勘探开发污染 物排放浓度限值》(GB4914-2008)中I类海域的排放限值，同时有机类生物毒 性物质含量也不能满足新修订的《环境保护法》的要求。

在海洋环境治理日益严格的前提下，在中海油“降本增效的”的大趋势下，凝 析油污水处理已经成为制约部分气田生产的技术瓶颈问题。因此，开发出高效深 度处理技术迫在眉睫。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，基于传统气田凝析油 污水处理方法流程复杂、成本高、设备占地面积大、产水不能达到要求的问题， 提供一种无机膜海上气田凝析油污水深度处理设备，通过无机膜技术对传统方法 处理后的凝析油污水进行深度处理，进一步降低污水含油量，并降低有机类生物 毒性物质含量；同时在保持设备功能完善的同时简化设备结构，为设备的设计建 造与在平台上布置提供便利。

本发明提供了一种海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备，主要由原水 罐、原水泵、多组膜过滤单元组成，其特征在于：所述的原水罐经原水泵连接原 水管道；原水管道依次与各组膜过滤单元并联连接后，与浓液管道连接；所述浓 液管道分别与原水罐顶部和浓液回收罐连接；

所述各组膜过滤单元与原水管道间均设置有原水进口与原水出口，并设置原 水进口阀与原水出口阀，同时在同组膜过滤单元原水进口与原水出口之间的原水 管道区间设置膜过滤单元旁通阀；

所述各组膜过滤单元顶部均连接顶排管道，顶排管道汇总后与原水罐顶部连 接，汇总后的顶排管道上设置流量计；

所述的膜过滤单元包括膜组件和循环泵，其中膜组件中装填有无机膜元件； 各组膜过滤单元产水管道汇总后连接设备外部。

在本发明所述的海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备，其优选实施方案 为：所述的深度处理设备还包括清洗罐、清洗泵、排液泵，其中清洗罐与原水罐 集成在一个方罐内，清洗罐顶部与顶排管道相连，清洗罐经清洗泵与清洗管道相 连，清洗管道依次与各组膜过滤单元并联连接，各组膜过滤单元底部通过管道连 接排液泵，排液泵出口连接设备外部。

在上述技术方案中，所述的膜过滤单元为多级立式膜组件蛇形串联并与循环 泵串联组成的过滤循环单元。

所述的无机膜元件的材质优选为经表面改性后亲水性加强的陶瓷基功能膜。

所述的浓液回收罐为油水分离器，油组分出口连接设备外部。

本发明还提供了一种采用所述的海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备 深度处理凝析油污水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：凝析油污水 经进水管道进入原水罐进行缓冲；后开启原水泵及所有膜过滤单元旁通阀，使原 水经原水管道和浓液管道回流至原水罐；开启待过滤的膜过滤单元的原水进口 阀，原水依次经膜过滤单元、顶排管道回流至原水罐；待顶排管道流量稳定后将 所述的待过滤的膜过滤单元与顶排管道隔离，开启所述的待过滤的膜过滤单元的 原水出口阀并关闭其膜过滤单元旁通阀，启动所述的待过滤的膜过滤单元的循环 泵，所述的待过滤的膜过滤单元进入过滤状态；经过滤得到的产水经产水管道输 送至设备外部，经过滤剩余的浓液经浓液管道流至浓液回收罐处理，浓液回收罐 中油组分输送至设备外部进一步处理。

本发明与现有技术相比，其有益效果如下:1、针对海上平台凝析油污水处理 难题，采用无机膜技术进行凝析油污水的深度处理，避免了传统凝析油污水处理 方法成本高的问题；2、设备的浓液管道与顶排管道可实现多种功能，在不影响 设备运行稳定性的前提下简化了设备结构；3、设备中集成浓液回收罐，能够回 收浓液中高附加值的凝析油。

附图说明：

图1为本发明海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备的一种优选方式的 结构示意图：图中1为原水罐，11为原水泵，2为多组膜过滤单元，3为浓液回 收罐，4为清洗罐，41为清洗泵，42为排液泵，51为进水管道，52为氮气管道， 53为原水管道，54为浓液管道，55为汇总后的产水管道，56为汇总后的顶排管 道，57为油水分离器油组分出口。

图2为图1的海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备中多组膜过滤单元的 结构示意图：图中211～213、221～223为膜组件，214、224为循环泵，215、225 为原水进口阀，216、226为原水出口阀，217、227为膜过滤单元旁通阀，23为 流量计，其中211～217组成一组膜过滤单元，图中仅画出两组过滤单元。

具体实施方式：

如图1、2所示,一种海上气田凝析油污水无机膜深度处理设备主要由原水罐 1、原水泵11、多组膜过滤单元2、浓液回收罐3、清洗罐4、清洗泵41和排液 泵42组成。设备所有罐体、管道、膜组件材质均为316L不锈钢，以满足海上 平台要求。

如图1、2，原水罐1顶部连接进水管道51和氮气管道52，原水罐1下部经 管道连接原水泵11，原水泵出口通过原水管道53依次与多组膜过滤单元2并联 连接，后与浓液管道54连接；浓液管道54分别与原水罐1顶部和浓液回收罐3 连接，分别用于辅助向膜过滤单元内进原水和处理过滤后剩余的浓液；各组膜过 滤单元中同级膜组件间分别并联连接多级产水管道，多级产水管道汇总后的产水 管道55连接设备外部；各组膜过滤单元顶部均连接顶排管道，用于辅助向膜过 滤单元内充满原水；汇总后的顶排管道56与原水罐顶部连接。浓液回收罐具体 形式为油水分离器，油水分离器油组分出口57连接设备外部。清洗罐4与原水 罐1集成在一个方罐内，清洗罐顶部与顶排管道相连，清洗罐下部连接清洗泵， 清洗泵出口通过清洗管道与各组膜过滤单元并联连接，各组膜过滤单元底部通过 管道连接排液泵42，排液泵出口连接设备外部。

如图2，多组膜过滤单元(图中仅画出两组)对于GB4914-2008中II、III 类海域的排海标准，膜过滤单元设置为一用一备，对于I类海域的排海标准，膜 过滤单元设置为多用一备；每组膜过滤单元中通过三级蛇形串联立式膜组件 (211～213、221～223)和一个循环泵(214、224)组成过滤循环，膜组件内部装 有管式无机膜元件，循环泵提供过滤过程压力并保证膜组件内膜表面原水流速。 各组膜过滤单元与原水管道间均设置原水进口与原水出口，并设置原水进口阀 (215、225)与原水出口阀(216、226)，同时在位于同组膜过滤单元原水进口 与原水出口间的原水管道区间设置膜过滤单元旁通阀(217、227)，从而实现膜 过滤单元间连接方式的切换；汇总后的顶排管道上设置流量计23。

设备进行过滤的顺序如下：1、凝析油污水经进水管道进入原水罐进行缓冲 后，开启原水泵并开启所有膜过滤单元旁通阀，原水经原水管道和浓液管道回流 至原水罐，从而为膜过滤单元进原水做好准备；2、开启待过滤的一个膜过滤单 元的原水进口阀，原水依次经膜过滤单元、顶排管道流回原水罐，待顶排管道流 量稳定后将膜过滤单元与顶排管道隔离，此时膜过滤单元充满原水，对其余待过 滤的膜过滤单元进行相同操作；3、待过滤的膜过滤单元均充满原水后，开启所 述的待过滤的膜过滤单元的原水出口阀并关闭其膜过滤单元旁通阀，启动所述的 待过滤的膜过滤单元的循环泵，膜过滤单元进入过滤状态；原水经过滤后的浓液 经原水管道流至浓液回收罐处理，浓液回收罐分离的油组分直接作为设备产品送 往设备外部进一步处理。

设备清洗膜元件的顺序如下：1、在待过滤的膜过滤单元均进入过滤状态后， 将待清洗的膜过滤单元与原水管道和产水管道隔离，关闭循环泵；2、连通膜过 滤单元与排液管道、开启排液泵将废液排至设备外部；3、排液完毕后开启清洗 泵将清洗液注入膜过滤单元，清洗液经顶排管道回流至清洗罐；4、待顶排管道 流量稳定后，开启循环泵，膜过滤单元进入清洗状态；5、清洗完毕后关闭循环 泵与清洗泵，将膜过滤单元中的清洗液经排液泵送回清洗罐，排液泵排液时，膜 过滤单元、顶排管道与原水罐三者保持联通，以保持膜过滤单元内部压力稳定。 清洗后的膜过滤单元须在其它待清洗的膜过滤单元进入清洗状态后或清洗液排 液完毕后才可投入过滤。

本设备由PLC进行控制，以实现上述过滤、清洗过程，操作人员可在现场 控制柜或中控室对设备进行操作。

实施例1：设备原水为海上气田平台气浮分离器出口水，含油量50～120 mg/L，有机类生物毒性物质含量>90mg/L。膜过滤单元设置为三用一备，膜元 件采用孔径45nm的无机陶瓷膜。设备深度处理后产水含油量<25mg/L，满足 GB4914-2008中I类海域的规定的排海标准，有机类生物毒性物质含量9.5mg/L。

实施例2：设备原水为海上气田平台气浮分离器入口水，含油量>550mg/L， 有机类生物毒性物质含量>90mg/L。膜过滤单元设置为三用一备，膜元件采用孔 径45nm的表面经聚合物亲水改性的亲水型无机陶瓷基功能膜。设备深度处理后 产水含油量10～15mg/L，满足GB4914-2008中I类海域的规定的排海标准，有 机类生物毒性物质含量9.5mg/L。