Способ умягчения воды

 

П.П.Симонов, В.В.Шищенко, И.А.Гейвандов и А.И.Быков (72) Авторы изобретеииа (7!) Заявитель

Ставропольский политехнический институт (5") СПОСОБ УИЯГЧЕНИЯ ВОДИ

Изобретение относится к способам . нагрева минералиэованных вод перед закачкой в нефтяные пласты с целью повышения нефтеотдачи и может быть использовано для подогрева морских и пластовых вод.

Известен способ подготовки горячей воды, включающий предварительное натрийкатионное умягчение исходной воды и косвенный нагрев ее в специальных водонагревательных установках за счет тепла сжигаемого топлиBB )1) .

Основным недостатком этого способа является необходимость подвергать предварительному катионитному умягчению всю исходную воду, что требует больших капитальных эксплуатационных затрат на обработку ис- . ходной воды и значительно увеличивает расход реагентов, Кроме того, большое количество сточных вод и отсутствие дегаэации воды вызывает коррозию водонагревательной установки, подающих трубопроводов и нефтяных скважин. Причем водонагревательные установки большой производительности имеют большие габариты, вес и металлоемкость.

Укаэанные недостатки способа многократно возрастают в случае использования высокоминерализованной морской или пластовой воды, обладаю" щей повышенной жесткостью,что дела о ет практически невозможным применение данного способа для подготовки горячей воды в случае дефицита пресной водЫ.

Известен также способ нагрева ми"

IS нерализованных вод перед закачкой их в нефтяные пласты, включающий предварительный нагрев исходной воды до 30 - 40 С и последующий нагрев ее до !00 С с частичным уварио ванием в контакте с присадкой кар" боната кальция в выпарном,аппарате с вынесенной зоной кипения и отде" ление упаренной воды от присадки.

604

3 ." 29

Образующийся в выпарном аппарате пар используется для подогрева другого потока исходной воды до 100 С в смешивающем конденсаторе, затем оба потока нагретой воды объединяют и направляют в скважину (2) .

Недостатком этого способа является низкая температура нагрева воды, ограниченная началом кристаллизации сульфата кальция, опасность образования отложений на поверхности нагрева,так как нагрев и упарива4 ние воды ведутся в условиях выделения карбоната кальция, и сильной коррозии в смешивающем конденсаторе.

Наиболее близким к изобретению

;по технической сущности является способ термохим"ческого умягчения морской воды. Этот способ включает обработку воды известью, термоумягчение и натрийкатионитное умягчеwe воды PJ.

Однако обработка воды известью ведется до почти полного осаждения не только бикарбонат-иона, но и иона магния, что сопровождается значительным расходом реагечта и необходимостью отделения, уплотнения и захоронения осадка гидроокиси магния °

Вся вода подвергается и термичес» кому,и натрийкатионитному умягчению„ что увеличивает размеры оборудова" ния и удорожает стоимость процесса.

Образующиеся в процес е регенерации натрийкатионитных фильтров сточ. ные воды загрязняют окружающую среду и требуют специальных дорогостоящих мер для их ликвидации. снижают ее температуру и Отделяют выделившиеся газы.

Новым в способе является то, что после известкования воду подвергают

З магнитной с бработке, нагревают косвенным путем до начала накипеобразования и разделяют на два потока, один из которых в количестве 10

401 от Общего направляют на натрий © катионитный фильтр, а затем деаэрируют, упаривают, пар смешивают с другим потОКОМ ВОды и стОчными Во дами натрийкатионитных фильтров и направляют на термическую Обработку.

И Упаривание ведут до солесодержания 100 — 150 r/ë при давлении на

2-) бар выше давления в термоумягчителе.

После известкования исходной воge ды и Осаждения основной части карбоната кальция декарбонизованная вода оказывается несколько перенасыщенной по этому накипеобразонателю, что приводит к его Осаждению на теплоИ передающих оверхностях при нагреве . декарбониаованной воды.

При обработке декарбонизованной воды магнитным полем избыток карбоната кальция выделяется в объеме

«щ воды в виде мелких кристаллов, что предотвращает образование Отложений карбоната кальция в теплообменниках.

Это увеличивает допустимый нагрев декарбонизованной воды, обусловленный в этом случае началом кристаллизации сульфата кальция.

Величина потока воды, направляемого на натрийкатионитные Фильтры, зависит от разности температур тер@ моумягчения и предварительного подо..

rpeea декарбонизованной воды и при изменении этой разности от 50 до

210 С составляет 10 - >t0> от коли, чества исходной воды.

Упаривание воды в парогенераторе до 100 - 150 г/л обусловлено тем, что при большем солесодержании возникает опасность кристаллизации натриевых солей, а при меньшем - ухуд59 шаются условия регенерации натрийкатионитных фильтров продувочной водой.

Цель изобретения - удешевление процесса умягчения минерализованных вод.

Поставленная цель достигается тем, что воду нагревают до 25 - 40 С

О смешивают с известью в количестве, необходимом для осаждения бикарбо" нат-иона, отделяют от выпавшего осад ка, подвергают магнитной обработке, нагревают до начала накипеобразова-. ния и разделяют на два потока„ один из которых направляют на Фильтрование через натрийкатионные Фильтры, деаэрируют и упаривают. Полученный пар смешивают с другим потоком воды и сточными водами натрийкатионного фильтра и направляют в термоумягчитель, отделяют умягченную воду, Давление насыщенного пара, вырабатываемого в парогенераторе, зависит от давления воды в термоумягчителе, которое должно быть на 1-2 бар выше давления насыщения при температуре в термоумягчителе с тем,что929604

НС0 =3,6. Общее солесодержание

20 г/Kr, начальная температура 10ОС.

Исходную воду подогревают до 30 С, а известкуют для осаждения карбоната кальция, осветляют от выпавших осадков, подвергают магнитной обработке, нагревают до 65 С в поверхностном поо догревателе и разделяют на два потока. Первый поток в количестве 16 от исходной воды подвергают глубокому умягчению (до жесткости

0,05 мг-зкв/лj на натрийкатионитиых фильтрах, подогревают до 104 С в ато мосферном деазраторе, деаэрируют и подают в парогенератор, где упаривают в 7 раз при l60 С и давлении о

0,62 ИПа.

Продувку парогенератора с концентрацией солей 140 г/кг после

1в охлаждения до 40 используют для а регенерации фильтров химводоочистки, а отработанную продувку вместе с другими сбросными водами химводоочистки смешивают с вторым потоком исходной воды в термоумягчителе и нагревают смешиванием с паром из парогенератора при давлении 0,52 ИПЗ до 153 С. При такой температуре резко уменьшается растворимость суль30 фата кальция и часть накипеобразующих солей выпадает в осадок. Осветленную от осадка горячую воду отводят из верхней части аппарата и направляют в расширитель, где за счет дросселирования снижают ее дав" ление до 0,48 ИПа, а температуру до 150 С. бы не допустить вскипание воды в аппарате.

Поддерживать более высокое давление пара нецелесообразно ввиду удоро жания оборудования и усложнения эксплуатации napore epaгора.

На чертеже представлена схема осуществления .способа..

Исходную воду 1 нагревают в теплообменнике 2 до 25 - 40 С, смешивают с известковым молоком 3 в аппарате 4,отделяют и удаляют выпавшие осадки 5,декарбонизояанную воду 6 обрабатывают в магнитном аппарате

7,подогревают в теппообменнике 8 до температуры, обеспечивающей отсут" ствие образования накипи, и разде" ляют на два потока. Первый поток 9 в количестве 10 - 403 подвергают глубокому умягчению нз нзтрийкатионитных фильтрах 10 до жесткости

0,03 - 0,06 мг зкв/кг,деазрируют в атмосферном деазраторе 11 и насосом 12 подают в парогенератор 13, где упаривают ро 100 - 150 г/кг в зависимости от салесодержания исходной воды. Второй поток нагретой декарбонизованной воды 14 нагревают до требуемой температуры в термоконтактном аппарате 15 путем смешения с паром 16 из парогенератора

13. Выделившиеся соли кристаллизуют в контактном слое 15 и удаляют продувкой 17. Горячую воду 18 отделяют От кОнтзктнОГО слоя дппарзта

15 и направляют в расширитель 19, где дегазируют путем снижения температуры на 2-» C. Пар и газы, выделивО шиеся при вскипании направляют в охладитель выпара 20 дегазатора, а дегазированную горячую воду 21 flpu заданной температуре отправляют для закзчки в нефтяной пласт.

Продувку 22 парогенератора 13 направляют в расширитель 23, пар из

4S которого направляют в дегазатор, а охлажденную продувку 24 используют для регенерации натрийкатионных фильтров 10. Сточные воды 25 натрийкатионных фильтров 10 направляют в термоконтактный аппарат 15, где смешивают с потоком воды 14.

Пример. На установке для приготовления 150 т/ч горячей воды с температурой 150 С используют неф- 5 тепромысловую воду следующего состава жг-зкв/кг: И а =312; Са =7,2;

И+1 «14 6 Я «267 8е 0 «42 4 °

Выделившийся пвр и газы из расширителя направляют в охладитель выпара, а дегазированную горячую воду закачивают в нефтяную скважину.

Изобретение позволяет снизить стоимость процесса благодаря тому, что термической обработке подвергают 60 - 903, что снижает размеры оборудования, расход тепла на на" грев. Кроме того, обработку на натрийкатионных фильтрах ведут 10 - 403 от всего количества воды, что также удешевляет процесс. Также в данном способе уменьшен расход извести на обработку воды в 3-4 раза, так как известью осаждают только карбонат кальция.

В предлагаемом способе выделяют раздельно карбонат и сульфат кальция, что позволяет использовать их полезно: карбонат кальция может быта исФормула изобретения

ВЙИИПИ Заказ 3400/30 Тираж 980 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород „ул. Проектная, 4

;7 92>60 пользован для получения извести, а сульФат кальция для получения гипсового вяжущего вещества.

Таким образом, образующиеся в предлагаемом способе твердые осадки легко утилизируются,что предотвоащает загрязнения окружающей среды и дает дополнительный экономический эФФект.

Способ умягчения воды, включающий обработку воды известью, тер- 15 мическую обработку и фильтрование через натрийкатионные фильтры, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью удешевления процесса, после известкования воду подвергают маг- 26 нитной обработке, нагревают до начала накипеобразования и делят на два потока, один из которых в количестве 10 - 40ь от общего направляют на Фильтры, а затем деаэрируют, И упаривают, пар смеыивают с другим

4 8 потоком воды и сточными водами натрийкьтионных Фильтров и направляют на термическую обработку.

2.Способ по и. 1, о т л и ч а e " шийся тем, что упаривание ведут до солесодержания 100 - 150 г/л при давлении на 2-3 бар вьве давления а. термоумягчителе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бувайло И.А. Состояние разра" ботки оборудования для тепловых методов воздействия на пласты. Сб.

Тепловые методы добычи нефти. М., "Наука", 1975, с. 150-157, 2. Борисов Ю.П. и др. Технология процесса нагрева морской воды на .месторождении Узень. Труды ВНИИ нефть.

Разработка нефтяных месторо»- дений и гидродинамика пласта. Вып.

Х1.1/41/, И., "Недра", 1/76.. л

3. Дыхно А,ю, Использование морской воды на тепловых злектростанц ях. И., "Энергия", 1974, сс. 160166.