本發(fā)明涉及一種油田低品位熱能利用的工藝及設(shè)備，特別涉及一種原油脫水節(jié)能減排設(shè)備及工藝。

背景技術(shù)：

油田在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含油污水，這些含油污水的溫度往往較高，如勝利油田的含油污水在夏季可以達(dá)到57℃，在冬季可以達(dá)到53℃；大慶油田含油污水的溫度一般在36~42℃。我國(guó)油田每天含油污水日產(chǎn)量為200萬立方米，海上油田每年含油污水排放5000多萬噸。由此可見，我國(guó)油田含油污水的余熱回收潛力巨大。人們一直在關(guān)注著如何回收利用這部分熱能來為油田的生產(chǎn)和生活服務(wù)，同時(shí)解決因燃燒礦物燃料造成的污染問題（同時(shí)因?yàn)樵驮谖覈?guó)來說是屬于稀缺資源，因此有必要節(jié)約使用）。這部分熱能的特點(diǎn)是品位比較低，但是可以利用壓縮低沸工質(zhì)來提高其溫度，可以節(jié)約大量的燃油或天然氣。

含油污水余熱的回收利用用于供暖，只解決了很小一部分含油污水的利用問題，仍然有相當(dāng)多的含油污水的余熱被排放到大氣中，即造成熱污染又浪費(fèi)資源。一方面，隨著油田的開發(fā)進(jìn)入中后期，油井的含油污水的水量越來越大；另一方面，原油的脫水和外輸都需要加熱，尤其是稠油，由于其粘度較高，必須加熱降粘之后才可以外輸。目前可以采用的加熱爐主要為燃油或天然氣水套加熱爐的形式，原油加熱的溫度范圍為40~70℃，這種形式的能量利用方式實(shí)際是采用燃燒高品位能源獲得低品位熱能，有用能效率較低。即使不考慮有用能效率的問題，這種加熱爐的一次能源利用效率約為85%。采用低沸工質(zhì)在污水中沸騰和壓縮后在冷凝器的凝結(jié)，可以滿足原油脫水工藝加熱的需求。

在近幾年的專利申請(qǐng)文獻(xiàn)和各大油田壓縮低沸工質(zhì)工藝中，敘述了多種油田污水廢熱驅(qū)動(dòng)熱泵的工藝及設(shè)備，由于油田采出水（污水）結(jié)垢嚴(yán)重及某些區(qū)塊三次采油聚合物成分較多，在使用中對(duì)換熱器產(chǎn)生結(jié)垢、堵塞及腐蝕的問題，幾年來未能大面積推廣應(yīng)用，且各種熱泵都自成系統(tǒng)，其蒸發(fā)器和清水換熱器換熱，清水換熱器又和污水換熱器換熱，進(jìn)行了兩次間接換熱，增大了低溫端和高溫端的溫差，因此制熱系數(shù)較小（約為3—4），節(jié)能效果不明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種原油脫水節(jié)能減排設(shè)備及工藝，其環(huán)保、節(jié)能、運(yùn)行壓力低、設(shè)備較少，相變換熱、系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠、能效比高、原油出口溫度較高，不需要補(bǔ)熱爐、運(yùn)行費(fèi)用低、耐腐蝕、不結(jié)垢，該設(shè)備及工藝可穩(wěn)定提供原油脫水加熱的熱源。

本發(fā)明提到的一種原油脫水節(jié)能減排設(shè)備，其技術(shù)方案是：包括污水罐（1）、兩相分離器（2）、壓縮機(jī)（3）、工質(zhì)冷卻器（4）、原油沉降罐（5）、工質(zhì)冷凝器（6）、泵（7）、三相分離器（8）、低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9），所述三相分離器（8）的進(jìn)口連接原油來液管，底部出口通過管道連接低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9），低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9）的輸出端經(jīng)過兩相分離器（2）連接到污水罐（1），兩相分離器（2）的頂部分離出的低沸制熱工質(zhì)蒸汽被壓縮機(jī)（3）吸入，壓縮機(jī)（3）的輸出端連接工質(zhì)冷卻器（4），工質(zhì)冷卻器（4）的輸出端連接工質(zhì)冷凝器（6），工質(zhì)冷凝器（6）的輸出端連接到低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9）的頂部；所述的三相分離器（8）的中部出口通過管道及泵（7）連接到工質(zhì)冷凝器（6），頂部出口為天然氣出口，三相分離器（8）的中部出口輸出的含水原油經(jīng)過經(jīng)泵（7）加壓后進(jìn)入工質(zhì)冷凝器（6）的管程吸熱升溫，而后進(jìn)入工質(zhì)冷卻器（4）管程再次吸熱升溫后送入原油沉降罐（5）。

優(yōu)選的，上述工質(zhì)冷凝器（6）與低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9）之間設(shè)有節(jié)流閥，低沸制熱工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥降壓后送入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9）吸熱汽化。

優(yōu)選的，上述污水罐（1）上部為原油輸出管（1.1），下部設(shè)有污水輸出管（1.2）。

優(yōu)選的，上述原油沉降罐（5）的上部設(shè)有輕炔氣輸出管（5.1），中上部設(shè)有原油排出管（5.2），下部設(shè)有污水排出管（5.4），且污水排出管（5.4）再連接到低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9），可以對(duì)液態(tài)的低沸制熱工質(zhì)放熱。

優(yōu)選的，上述原油沉降罐（5）的中下部設(shè)有原油輸入管（5.3），且原油輸入管（5.3）的另一端連接到工質(zhì)冷卻器（4）。

本發(fā)明提到的一種原油脫水節(jié)能減排設(shè)備的工藝，包括以下過程：

原油來液通過原油來液管（10）進(jìn)入三相分離器（8），油田采出污水從三相分離器（8）經(jīng)管道進(jìn)入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9），與液態(tài)低沸制熱工質(zhì)混合放熱降溫后進(jìn)入兩相分離器（2），經(jīng)管線進(jìn)入污水罐（1），在污水罐中沉降分離出少量原油后的油田采出污水外排至回注管線；

兩相分離器（2）的頂部分離出的低沸制熱工質(zhì)蒸汽被壓縮機(jī)（3）吸入，壓縮升壓升溫后經(jīng)管道送至工質(zhì)冷卻器（4）放熱，然后送入工質(zhì)冷凝器（6）放熱凝結(jié)成為液體，經(jīng)節(jié)流閥降壓后送入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9）吸熱汽化；

從三相分離器（8）中分離出的含水原油經(jīng)泵（7）加壓后進(jìn)入工質(zhì)冷凝器（6）的管程吸熱升溫，而后進(jìn)入工質(zhì)冷卻器（4）管程再次吸熱升溫后送入原油沉降罐（5）。

優(yōu)選的，上述原油沉降罐（5）中分離出的原油可進(jìn)入另一原油加熱節(jié)能減排工藝流程，原油沉降罐（5）中分離出的污水可以進(jìn)入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9）對(duì)液態(tài)的低沸制熱工質(zhì)放熱。

本發(fā)明的有益效果是：利用本發(fā)明的原油脫水節(jié)能減排設(shè)備及工藝，不僅能使油田采出水（污水）熱能得到高效利用，而且，原油脫水節(jié)能減排設(shè)備及工藝不直接燃燒燃料，不產(chǎn)生 廢氣排放，是一種對(duì)環(huán)境友好的設(shè)備；同時(shí)，利用原油脫水節(jié)能減排設(shè)備及工藝為原油脫水生產(chǎn)工藝提供所需的熱量，可節(jié)約大量的天然氣或石油，與常規(guī)的原油加熱爐相比，油田采出水（污水）原油脫水節(jié)能減排設(shè)備及工藝能效比較高，約為1 : 6，油田采出水（污水）溫度、流量穩(wěn)定，設(shè)備無高溫部件，不易損壞，壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：污水罐1、兩相分離器2、壓縮機(jī)3、工質(zhì)冷卻器4、原油沉降罐5、工質(zhì)冷凝器6、泵7、三相分離器8、低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9、原油來液管10、原油輸出管1.1、污水輸出管1.2、輕炔氣輸出管5.1、原油排出管5.2、原油輸入管5.3、污水排出管5.4、天然氣出口8.1。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提到的一種原油脫水節(jié)能減排設(shè)備，包括污水罐1、兩相分離器2、壓縮機(jī)3、工質(zhì)冷卻器4、原油沉降罐5、工質(zhì)冷凝器6、泵7、三相分離器8、低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9，所述三相分離器8的進(jìn)口連接原油來液管，底部出口通過管道連接低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9，低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9的輸出端經(jīng)過兩相分離器2連接到污水罐1，兩相分離器2的頂部分離出的低沸制熱工質(zhì)蒸汽被壓縮機(jī)3吸入，壓縮機(jī)3的輸出端連接工質(zhì)冷卻器4，工質(zhì)冷卻器4的輸出端連接工質(zhì)冷凝器6，工質(zhì)冷凝器6的輸出端連接到低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9的頂部；所述的三相分離器8的中部出口通過管道及泵7連接到工質(zhì)冷凝器6，頂部出口為天然氣出口8.1，三相分離器8的中部出口輸出的含水原油經(jīng)過經(jīng)泵7加壓后進(jìn)入工質(zhì)冷凝器6的管程吸熱升溫，而后進(jìn)入工質(zhì)冷卻器4管程再次吸熱升溫后送入原油沉降罐5。

其中，工質(zhì)冷凝器6與低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9之間設(shè)有節(jié)流閥，低沸制熱工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥降壓后送入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9吸熱汽化。

污水罐1上部為原油輸出管1.1，下部設(shè)有污水輸出管1.2。

原油沉降罐5的上部設(shè)有輕炔氣輸出管5.1，中上部設(shè)有原油排出管5.2，下部設(shè)有污水排出管5.4，且污水排出管5.4再連接到低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9，可以對(duì)液態(tài)的低沸制熱工質(zhì)放熱。

原油沉降罐5的中下部設(shè)有原油輸入管5.3，且原油輸入管5.3的另一端連接到工質(zhì)冷卻器4。

本發(fā)明提到的一種原油脫水節(jié)能減排設(shè)備的工藝，包括以下減排工藝過程：

A、原油來液通過原油來液管10進(jìn)入三相分離器8，油田采出污水從三相分離器8經(jīng)管道進(jìn)入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9，與液態(tài)低沸制熱工質(zhì)混合放熱降溫后進(jìn)入兩相分離器2，經(jīng)管線進(jìn)入污水罐1，在污水罐中沉降分離出少量原油后的油田采出污水外排至回注管線；

B、兩相分離器2的頂部分離出的低沸制熱工質(zhì)蒸汽被壓縮機(jī)3吸入，壓縮升壓升溫后經(jīng)管道送至工質(zhì)冷卻器4放熱，然后送入工質(zhì)冷凝器6放熱凝結(jié)成為液體，經(jīng)節(jié)流閥降壓后送入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器9吸熱汽化；

C、從三相分離器8中分離出的含水原油經(jīng)泵7加壓后進(jìn)入工質(zhì)冷凝器6的管程吸熱升溫，而后進(jìn)入工質(zhì)冷卻器4管程再次吸熱升溫后送入原油沉降罐5。

D、上述原油沉降罐5中分離出的原油可進(jìn)入另一原油加熱節(jié)能減排工藝流程，原油沉降罐（5）中分離出的污水可以進(jìn)入低沸工質(zhì)蒸發(fā)器（9）對(duì)液態(tài)的低沸制熱工質(zhì)放熱。

本發(fā)明的設(shè)備及工藝?yán)糜吞锊沙鏊ㄎ鬯闊嵩?，低沸工質(zhì)壓縮制熱為原油加熱工藝提供所需的熱能，原油脫水節(jié)能減排設(shè)備及工藝能效比約為6 ，具有明顯的節(jié)能效果，與常規(guī)的油田采出水熱泵相比，制熱系數(shù)較高、相變換熱不堵塞、溫差小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、不易損壞，壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便。

該工藝流程中，油田采出水（污水）易結(jié)垢，強(qiáng)腐蝕性，因此采用耐腐蝕，抗結(jié)垢且有一定膨脹除污性能的塑料管作為塑料管換熱器的基本換熱部件；采用上述工藝流程后，利用油田聯(lián)合站油水分離后產(chǎn)生的油田采出水（污水）低品味熱能和壓縮機(jī)對(duì)低沸制熱工質(zhì)壓縮凝結(jié)放熱，能實(shí)現(xiàn)將外輸原油提高10—30℃，以滿足原油脫水工藝或原油外輸加熱工藝，替代現(xiàn)有的原油脫水爐和原油外輸加熱爐，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

本發(fā)明的熱源是油田采出水（污水），溫度、流量穩(wěn)定，是一種理想的熱源，本發(fā)明所用設(shè)備簡(jiǎn)單、容易防腐、防垢，不會(huì)堵塞換熱器，維護(hù)簡(jiǎn)單、制熱系數(shù)高。

以上所述，僅是本發(fā)明的部分較佳實(shí)施例，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員均可能利用上述闡述的技術(shù)方案加以修改或?qū)⑵湫薷臑榈韧募夹g(shù)方案。因此，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所進(jìn)行的任何簡(jiǎn)單修改或等同置換，盡屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。