Способ умягчения воды Советский патент 1982 года по МПК C02F9/04 C02F5/00 C02F9/10 C02F5/00 C02F1/02 C02F1/42 C02F1/48 C02F101/10 C02F103/02 

i

Изобретение относится к способам нагрева минерализованных 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 топлива 1.

Основным недостатком этого способа является необходимость подвергать предварительному катионитному умягчению всю исходную воду, что требует больших капитальных эксплуатационных затрат на обработку исходной воды м значительно увеличивает расход реагентов.

Кроме того, большое количество сточных вод и отсутствие дегазации : воды вызывает коррозию водонагревательной установки, подающих трубопроводов и нефтяных скважин. Причем водонагревательные установки большой производительности имеют большие габариты, вес и металлоемкость.

Указанные недостатки способа многократно возрастают в случае использования высокоминерализованной морской или пластовой воды, обладающей повышенной жесткостью,что делает практически невозможным применение данного способа для подготовки горячей воды в случае дефицита пресной воды.

Известен также способ нагрева минерализованных вод перед закачкой их в нефтяные пласты, включающий предварительный нагрев исходной воды до 30 - и последующий нагрев ее до 100°С с частичным упариванием в контакте с присадкой карбоната кальция в выпарном аппарате с вынесенной зоной кипения и отделение, упаренной воды от присадки;

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 упаривание воды вeдytcя в условиях выделения карбоната кальция, и сильной коррозии в смешивающем конденсаторе

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является , способ термохим:меского умягчения морской воды. Этот способ включает обработку воды известью, термоуиягчение и натрийкатионитное умягчение воды З.

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

Вся вода подвергается и термическому, и натрийкатионитному умягчению что увеличивает размеры оборудования и удорожает стоимость процесса.

Образующиеся в процессе регенерации натрийкатионитных фильтров стоные воды загрязняют окружающую среду и требуют специальных дорогостоящих мер для их ликвиаации.

Цель изобретения - удешевление процесса умягчения минерализованных вод.

Поставленная цель достигается тем, что воду нагревают до 25 - lO смешивают с известью в количестве, необходимом для осаждения бикарбонат-иона, отделяют от выпавшего осака, подвергают магнитной обработке, нагревают до начала накипеобразования 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.

снижают ее температуру и отделяют выделившиеся газы.

Новым в способе является то, что после известкования воду подвергают магнитной с работке, нагревают косвенным путем до начала накипеобразования и разделяют на два потока, один из которых в количестве 10 от общего направляют на натрийкатионитный фильтр, а затем деаэрируют, упаривают, пар смешивают с другим потоком воды и сточными водами натрийкатионитных фильтров и направляют на термическую обработку.

Упаривание ведут до солесодержзния 100 - 150 г/л при давлении на 2-3 бар вьие давления в термоумягчителе.

После известкования исходной воды и осаждения основной части карбоната кальция декарбонизовзнная вода оказывается несколько перенасыщенной по этому накипеобразователю, что приводит к его осаждению на теплопередающих поверхностях при нагреве декарбонизованной воды.

При обработке декарбонизованной воды магнитным полем избыток карбоната кальция выделяется в объеме воды S 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 термоумягчения и предварительного подог грева декарбонизованной воды и при изменении этой разности от 50 до 210°С составляет 10 - tQl 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 - ухудшаются условия регенерации натрийкатионитных фильтров продувочной водой.

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,что5бы не допустить вскипание воды в аппарате. Поддерживать более высокое давле ние пара нецелесообразно ввиду удор жания оборудования и усложнения экс плуатации парогенератора. На чертеже представлена схемз осуществления . способа.. Исходную воду 1 нагревают в теп лообменнике 2 до 25 - , смешива ют с известковым молоком 3 s аппа рате 4,отделяют и удаляют выпавшие осадки 5 декарбонизованнуп воду 6 обрабатывают в магнитном аппарате 7,подогревают в теплообменнике 8 до температуры, обеспечивающей отсутствие образования накипя, и разделяют, на два потока. Первый поток 3 в количестве 10 - kQ% подзергаот глубокому умягчению на натрийкатионитных фильтрах 10 до жесткости 0,03 О, Об мг-экв/кг, деаэрируют в атмосферном деаэраторе 11 и насосом 12 подают в парогенератор 13, где упаривают до 100 - 150 г/кг в зависимости от солесодержания исход ной еоды. Второй поток нагретой декарбонизованной воды 14 нагревают до требуемой температуры в. термоконтактном аппарате 15 путем смешения с паром 1б из парогенератора 13- Выделившиеся соли кристаллизуют в контактном слое 15 i удаляют продувкой 17. Горячую воду 18 отделяют от контактного слоя аппарата . 15 и направляют в расширитель 19, где дегазируют путем снижения темпе ратуры на . Пар и газы, выделив шиеся при вскипании, направляют s охладитель выпара 20 дегазатора, а дегазированную горячую воду 21 при заданной температуре отправляют для закачки в нефтяной пласт. Продувку 22 парогенератора 13 направляют в расширитель 23, лар из которого направляют в дегазатор, а охлажденную продувку 24 используют для регенерации натрийкатионных фильтров 10. Сточные воды 25 натрий катионных фильтров 10 напраеяйют в термоконтактный аппарат 15, где сме шивают с потоком воды t4. Пример. На установке для приготовления 150 т/ч горячей воды с температурой используют неф тепромысловую воду следующего соста ва, мг-экв/кг: .2; М ,6; се- 267,8; 50| k2,k, 0 НСО -3.6. Общее солесодерхчание 20 г/кг, начальная температура 10°С. Исходную воду подогревают до , известкуют для осаждения карбоната кальция, осветляют от выпавших осадков, подвергают магнитной обработке, нагревают до в поверхностном подогревателе и разделяют на два потока. Первый поток в количестве 1б% от исходной воды подвергают глубокому умягчению (до жесткости 0,05 мг-экв/л) на натрийкатионитных фильтрах, подогревают до 10 С в атмосферном деаэраторе, деаэрируют и подают в парогенератор, где упаривают в 7 раз при 1бО G и давлении 0,62 МПа. Продувку парогенератора с концентрацией солей ЙО г/кг после охлаждения до 0 используют для 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 МПа до . При такой температуре резко уменьшается растворимость сульфата 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 дааление до 0,48 МПа, а температуру до 150С. 8,ыделившийся пар и газы из расширителя направляют в охладитель выпара, а дегазированную горячую воду закачивают в нефтяную скважину. Изобретение позаоляет снизить стоимость процесса благодаря тому, что термической обработке подвергают 60 - 90, что снижает размеры оборудования, расход тепла на нагрев. Кроме того, обработку на натрийкатиомных фильтрах ведут 10 - 0% 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 гюлезно: карбонат кальция может быть ис