專利名稱：一種含氯氣田水的處理方法
技術領域：
本發明涉及油氣田在天然氣開采過程中產出的氣田水的處理方法，特別是涉及一種含氯氣田水的處理方法。
氣田水是伴隨天然氣采出的地層水，分為含硫氣田水和含氯氣田水兩大類。對于含硫氣田水，國內外主要采用氧化、真空抽提、汽提和沉淀等方法將氣田水中的硫化物脫出到規定指標，然后對脫硫氣田水分別進行回注地層、排放和綜合利用(唐曉東等，含硫氣田水的綜合治理技術，《工業水處理》，1999年，19卷第4期)，以達到綜合治理的目標。對于含氯氣田水的綜合治理，國內外研究較少(胥尚湘等，國內外氣田水處理技術現狀，《天然氣工業》，1995年，15卷第4期；朱權云，氣田廢水處理及基本看法，《石油與天然氣化工》，1990年，19卷第4期)，目前采用的方法主要有稀釋排放法，該法技術簡單，但必須要有大的河流等水源條件，在海灣地區可直接排放。若將含氯氣田水回注地層，要求要有好的井位和回注層位，并且必須對回注水水質進行防垢與脫垢、防腐、殺菌、隔氧與除氧等處理。也可以將含氯氣田水蒸餾熬鹽，該法技術簡單，但成本高，產品雜質含量高而質量較低，并且工業食鹽為專控商品，產品銷售困難。膜分離法雖然已在海水淡化工業中大規模應用，但存在成本高、高礦化度的濃縮液無法處置等問題。將含氯氣田水氧化為次氯酸鈉溶液，用于處理含硫氣田水，但該法規模極小，不適應大規模的含氯氣田水的處理。因此，對于含氯氣田水的綜合治理，采用常規的污水處理方法不能達到排放標準(Cl-＜400mg/L)，是國內外氣田水治理的技術難題之一。
本發明的目的就是提供一種含氯氣田水的處理方法，該法不受地理位置、地層條件和處理規模的限制，成本低廉，操作簡單，并可消除對環境的污染，解決氣田水排放長期不達標的現狀，同時生產出燃煤助燃劑和飲用純凈水產品，經濟效益顯著。
為達到以上目的，本發明提供以下技術方案。
一種含氯氣田水的處理方法，依次包括以下幾個步驟(1)在含氯氣田水中加入0.02～0.1％(重量)的復合緩蝕劑羥基乙叉二膦酸(HEDP)-硫酸鋅、鉬酸鈉-三聚磷酸鈉-苯并三唑(BTA)或其混合物；(2)將加入了緩蝕劑的氣田水進行蒸餾，含氯氣田水經蒸發濃縮到固含量達到25～28％(重量)的濃縮液；(3)蒸餾產生的蒸汽冷凝為蒸餾水，經超濾、紫外線消毒即得純凈水產品；(4)以濃縮液常壓蒸發制鹽，粗鹽濕料經離心干燥，得到氯鹽固體；(5)用草木灰、硝酸鈉和高錳酸鉀按比例混合制備助劑草木灰30～40％(重量)、硝酸鈉60～70％(重量)、高錳酸鉀0.5～1％(重量)；(6)將氯鹽固體與助劑按氯鹽固體/助劑的重量比為8.0～9.0∶2.0～1.0的比例混合，得到燃煤助燃劑。
在含氯氣田水中加入的復合緩蝕劑(周本省，《工業水處理技術》，化學工業出版社，1997年)，可選用羥基乙叉二膦酸(HEDP)-硫酸鋅、鉬酸鈉-三聚磷酸鈉-苯并三唑(BTA)或其混合物，以0.02～0.1％(重量)為宜，優選為0.04～0.1％(重量)，同時控制含氯氣田水對鍋爐的腐蝕。
從減小投資、降低操作費用從而節約成本的角度出發，蒸餾過程宜采用燃煤鍋爐和燃煤助燃劑技術。燃煤助燃劑技術是一項既節煤又降低大氣污染的潔凈煤技術，將燃煤助燃劑加入煤中，能夠幫助煤碳充分燃燒、降低煙塵、SO2排放量。CN1054263A公開了一種氯化鈉基燃煤助燃劑，由催化劑硝酸鈉(含量為14～16％)、氧化劑高錳酸鉀(含量為0.2～0.4％)、固硫劑碳酸鈉(含量為0.5～1.5％)以及翻松劑氧化鉀和氯化鈉(氧化鉀0.3～0.7％，余為氯化鈉)組成，以上所述百分比均為重量百分比。其作用原理為在爐堂溫度下，助燃劑中的催化劑硝酸鈉、氧化劑高錳酸鉀分解出氧、金屬氧化物和金屬離子；翻松劑氧化鉀和氯化鈉在高溫下發生膨脹、微爆，松動煤層，便于空氣穿透煤層與煤粒接觸，使燃煤充分燃燒；金屬氧化物和金屬離子起催化、活化作用，降低燃煤著火點，促進充分燃燒，提高燃燒強度；固硫劑具有固硫、除臭、清除鍋爐外表面煙灰垢的功能。
燃煤助燃劑技術已廣泛用于以煤作為燃料的能源、化工、建材、紡織等工業領域，在本發明中，可使用常規的燃煤助燃劑，為節約成本出發，使用經過本發明所述方法形成的燃煤助燃劑產品，將其按1.5～5％(重量)的用量直接撒于煤中拌和或以水溶解后灑在煤中，節煤率可達15～25％，爐堂溫度提高100～200℃，煙氣黑度降低林格曼1.5～3.0級，爐渣含碳量降低，鍋爐運行熱效益提高10％左右，SO2脫除率約30％，減少灰渣約16％，達到節省能源、節約開支、保護環境的目的。
含氯氣田水經燃煤鍋爐蒸發濃縮到固含量達25～28％(重量)的濃縮液，以27％為最佳值。鍋爐蒸汽冷凝為蒸餾水，然后依次經超濾、紫外線消毒即得到純凈水產品，經檢測，產品質量滿足國標GB17323的質量要求。
由于氣田水的治理通常生產規模較小，可采用投資較少的平鍋制鹽技術([蘇]M.E.波任等著，天津化工研究院翻譯.《無機鹽工藝學》(上)，化學工業出版社，1982年)來處理濃縮液的常壓蒸發制鹽，平鍋制鹽同樣采用燃煤助燃劑技術。將所得粗鹽濕料離心干燥，可得到氯鹽固體。
助劑的制備采用草木灰、硝酸鈉和高錳酸鉀按草木灰30～40％(重量)、硝酸鈉60～70％(重量)、高錳酸鉀0.5～1％(重量)的比例混合，草木灰為向日葵稈灰、棉殼灰、小麥稈灰、木灰中的一種或幾種混合物。
將氯鹽固體與助劑按氯鹽固體/助劑的重量比為8.0～9.0∶2.0～1.0的比例混合，得到燃煤助燃劑。
本發明制備的燃煤助燃劑與CN1054263A公開的氯化鈉基燃煤助燃劑配方相比較，采用由含氯氣田水制備的粗鹽和草木灰作為助燃劑的固硫劑和翻松劑，僅需外加催化劑硝酸鈉和氧化劑高錳酸鉀即可，降低了生產成本，達到了廢物綜合利用的目的。尤其是含氯氣田水中含有大量的Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+等離子，固硫效果非常顯著。
本發明中蒸餾鍋爐和平鍋制鹽均采用煤碳作燃料，每處理1m3含氯氣田水將產生煤灰渣約25～30kg。煤灰渣可用于鋪路，改善鄉村道路交通狀況，也可以用來制造煤渣磚。煤灰渣制磚已是成熟的工業技術(國家環境保護總局，《化學工業固體廢物治理》，中國環境科學出版社，1991年)。
本發明處理的含氯氣田水，包括用常規方法(如稀釋排放法、回注地層、蒸餾熬鹽和膜分離法等)不能處理的含氯氣田水，其礦化度大于10g/L、Cl-大于5g/L即可。尤其對于礦化度大于16g/L，Cl-大于9g/L的含氯氣田水，處理效果最佳。原水礦化度愈低，純凈水產量愈高。
與常規的污水處理技術相比，采用本發明處理含氯氣田水，解決了氣田水排放氯離子長期不達標的現狀，并具有以下優點(1)氣田水不需要預處理，大大降低了操作費用；(2)采用燃煤代替天然氣，輔以助燃劑技術，可大大降低氣田水處理能耗，削減鍋爐和平鍋制鹽機尾氣污染；(3)將氣田水中的氯鹽類礦物質轉化為燃煤助燃劑、鍋爐產生的水蒸汽純化生產純凈水，煤灰渣用于鋪路或制磚，無廢水廢渣排放，具有極好的經濟效益和環保效益。
以下結合實例對本發明作進一步的說明。實例1采用本發明所述方法處理高含氯氣田水，氣田水總礦化度202.73g/L，Cl-112.05g/L，Na+53.97g/L，其余(Mg2++Ca2++Ba2++Sr2+等離子)36.71g/L。向1m3該氣田水中加入0.1％(重量)的HEDP-硫酸鋅緩蝕劑，將其蒸餾到固含量為28％(重量)的濃縮液，得蒸餾水402g，繼續蒸發濃縮液，粗鹽濕物料經離心干燥，得氯鹽固體202.73kg。按草木灰35％(重量)、硝酸鈉64.5％(重量)、高錳酸鉀0.5％(重量)的比例制備助劑。按氯鹽固體/助劑(重量比)為8.5∶1.5的比例向氯鹽固體中加入制備的助劑35.78kg，混合均勻得燃煤助燃劑238.51kg。蒸餾水經超濾、紫外線消毒后，可得純凈水產品350kg，另得煤灰渣約25kg。實例2采用本發明所述方法處理中等含氯氣田水，氣田水總礦化度80.09g/L，Cl-45.51g/L，Na+24.18g/L，其余(Mg2++Ca2++Ba2++Sr2+等離子)36.40g/L。向1m3該氣田水中加入0.06％(重量)的鉬酸鈉-三聚磷酸鈉-BTA緩蝕劑，采用實例1的方法，可得蒸餾水813kg、氯鹽固體80.09kg。助劑組成為草木灰30％(重量)、硝酸鈉69.3％(重量)、高錳酸鉀0.7％(重量)，氯鹽固體/助劑(重量比)為9∶1，進一步加工可得燃煤助燃劑88.99kg、純凈水產品720kg。另得煤灰渣約27kg。實例3
采用本發明所述方法處理低含氯氣田水，氣田水總礦化度16.22g/L，，Cl-9.37g/L，Na+5.04g/L，其余(Mg2++Ca2++Ba2+++Sr2+等離子)1.81g/L。向1m3該氣田水中加入0.04％(重量)的HEDP-硫酸鋅和鉬酸鈉-三聚磷酸鈉-BTA復合緩蝕劑，采用實例1的方法，可得蒸餾水940kg、氯鹽固體16.22kg。助劑組成為草木灰40％(重量)、硝酸鈉59％(重量)、高錳酸鉀1％(重量)，氯鹽固體/助劑(重量比)為8∶2，進一步加工可得燃煤助燃劑19.08kg、純凈水產品840kg。另得煤灰渣約30kg。
權利要求
1一種含氯氣田水的處理方法，依次包括以下幾個步驟a在含氯氣田水中加入0.02～0.1％(重量)的復合緩蝕劑羥基乙叉二膦酸-硫酸鋅、鉬酸鈉-三聚磷酸鈉-苯并三唑或其混合物；b將加入了緩蝕劑的氣田水進行蒸餾，含氯氣田水經蒸發濃縮到固含量達到25～28％(重量)的濃縮液；c蒸餾產生的蒸汽冷凝為蒸餾水，經超濾、紫外線消毒即得純凈水產品；d以濃縮液常壓蒸發制鹽，粗鹽濕料經離心干燥，得到氯鹽固體；e用草木灰、硝酸鈉和高錳酸鉀按比例混合制備助劑草木灰30～40％(重量)、硝酸鈉60～70％(重量)、高錳酸鉀0.5～1％(重量)；f將氯鹽固體與助劑按氯鹽固體/助劑的重量比為8.0～9.0∶2.0～1.0的比例混合，得到燃煤助燃劑。
2如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a中復合緩蝕劑的含量為0.04～0.1％(重量)。
3如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b中含氯氣田水經蒸發濃縮到固含量為27％(重量)。
全文摘要
本發明涉及一種含氯氣田水的處理方法。該方法包括在含氯氣田水中加入0.02～0.1%(重量)的復合緩蝕劑、蒸餾至固含量達到25～28%(重量)、常壓蒸發制鹽、粗鹽濕料離心干燥后與助劑按一定比例混合幾個步驟,可生產出燃煤助燃劑和飲用純凈水產品。該方法可處理用常規方法不能處理的含氯氣田水,且不受地理位置、地層條件和處理規模的限制,成本低廉,操作簡單,不污染環境,經濟效益顯著。
文檔編號C10L9/10GK1320567SQ0110731
公開日2001年11月7日 申請日期2001年3月30日 優先權日2001年3月30日
發明者唐曉東 申請人:西南石油學院