含醇采出水工藝優化探討

李永軍，慕 蓉，劉 壯，陳 星，宋金虎，王振榮

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

1 含醇采出水預處理工藝流程

長慶油田分公司第一采氣廠共有五個凈化廠。目前第一采氣廠有含醇采出水裝置共7 套，對天然氣采集及凈化過程中產生的含醇采出水進行處理，其中，針對含醇采出水進行。對第一、二、四、五凈化廠含醇采出水來水的水質特性進行分析，具體情況（見表1）。

表1 凈化廠來水水質組成分析結果

表1 凈化廠來水水質組成分析結果（續表）

由表1 可以看出：（1）四個凈化廠的來水水型相同，都為CaCl2水型；（2）礦化度范圍在55 000 mg/L～120 000 mg/L；（3）鈣離子含量偏高，在11 000 mg/L～20 000 mg/L；（4）鐵離子在24 mg/L～280 mg/L；（5）都含有鋇鍶離子；（6）氯離子含量較高，在35 000 mg/L～72 000 mg/L。

1.1 第一、三凈化廠預處理流程

第一凈化廠、第三凈化廠的預處理流程設置較為相似，含醇采出水卸放至粗濾池，過濾掉其中較大的機械雜質后經壓力除油器進行除油處理，在管道混合器中加入NaOH，調節pH 值，同時除去水中溶解的CO2和H2S 氣體；加入H2O2，使水中的大量Fe2+被氧化為Fe3+，以Fe3+作為無機絮凝劑，同五方反應罐后加入的有機絮凝劑一起，增強含醇采出水絮凝效果，繼而打入含醇采出水罐進行沉降處理，沉降時間為24 h（見圖1）。

圖1 第一凈化廠含醇采出水預處理工藝流程

1.2 第二、四、五凈化廠預處理流程

第二凈化廠、第四凈化廠、第五凈化廠的預處理流程設置較為相似，從集氣站汽車拉運來的含醇采出水，卸入接收水罐，經初步分離，凝析油浮于水表面，定期回收。收油后的含醇采出水經過泵提升進入“渦流反應沉降罐”，藥劑依次加入中心渦流反應區與采出水混合反應，采出水在該罐內經過反應、沉淀后，凈化水自沉降罐上部溢流進入原料水罐，罐底污泥定期排往污泥干化池（見圖2）。

圖2 第四凈化廠含醇采出水預處理工藝流程

2 含醇采出水預處理工藝存在問題

（1）預處理后含醇采出水pH 偏高（見表2）；

（2）加藥管線與轉水管線連接處結垢堵塞；

（3）雙氧水稀釋加藥容易失效；

（4）渦流反應沉降罐進水口結垢堵塞；

（5）渦流反應沉降罐出水管線結垢堵塞。

表2 含醇采出水預處理后的水質特性

3 含醇采出水預處理工藝優化

3.1 pH的適度調節

表3 不同氫氧化鈉加量下的采出水結垢量

圖3 6 %氫氧化鈉調節后的結垢現象

取含醇采出水的濾液200 mL，加入不同量的氫氧化鈉，確定氫氧化鈉加量對采出水結垢量的影響。結果（見表3、圖3）。從表中可以看出，無論氫氧化鈉濃度在6 %和10 %時，在加量相同（即pH 相同）情況下，采出水的結垢量基本相同（見圖4）。

圖4 氫氧化鈉加量與結垢量的關系圖

通過調節含醇采出水（鈣離子含量25 000 mg/L）的pH 值可知，隨著氫氧化鈉加量的增大，含醇采出水的沉積物也越來越大，即污泥產生量越來越大。那么對實際操作中的pH 值進行精細調節，可以減少污泥的產出，同時，降低設備、管線（尤其是加藥管線與轉水管線）的腐蝕速率。

NaOH 是常用的水質pH 調節劑，本實驗旨在確定含醇采出水最佳加注NaOH 的方案。實驗加入6 %的氫氧化鈉溶液分別為5.0 mL、7.0 mL、9.0 mL、11.0 mL、15.0 mL、20 mL。攪拌、混凝、靜置沉降30 min 后，分別測定實驗杯中采出水的pH 值，最終確定氫氧化鈉配制濃度為6 %的最佳加藥濃度（見表4）。

3.2 渦流反應沉降罐運行分析及改進

渦流反應沉降罐工作機理（見圖5）。渦流反應沉降罐配套中心反應桶，中心反應桶上端封閉，下端敞口，進水切向進入中心反應桶后，與依次投加的藥劑混合呈渦流狀態自上而下完成反應沉降，中心筒外的水流自下而上，沉降罐上方溢流出水，底部排泥。

表4 氫氧化鈉加量對采出水pH 值的影響

圖5 渦流反應沉降罐工作機理示意圖

沉降罐配套污泥循環泵，部分污泥由沉降罐底抽出返回中心反應桶中段，返回點緊靠混凝劑投加點之后。由于投加混凝劑、助凝劑后形成的污泥本身也是一種良好的絮凝劑，在污泥回流時，增強了中心反應桶內的攪拌，污泥與污水均勻接觸，既可緩沖來水負荷，減少藥劑投加量，又可進一步利用回流污泥的吸附、架橋和網捕作用，攔截由于聚合物影響難以沉降的懸浮物質，使反應過程更穩定。同時利用高密度反應沉降原理，使沉降污泥進一步濃縮，實現無機化、減量化。

圖6 加入10 %NaOH 形成的白色垢狀物

3.2.1 進水口堵塞問題 在調節水質pH 值一致時，加藥NaOH 濃度對污泥產量不產生影響，但當NaOH濃度為現場配制濃度10 %時，在進水口處氫氧化鈉加入瞬間，會形成白色Ca（OH）2垢狀物（見圖6）。而在進水口水因為水的流態發生變化，導致垢狀物在此聚集。因此建議NaOH 配制濃度不大于6 %。

3.2.2 渦流反應罐出水管線結垢堵塞 在污水處理中形成的結垢物通過充分的沉降應可以從水中去除。分析原因可能是渦流反應沉降罐內管腐蝕穿孔，導致水中結垢物未經過沉降處理直接進入到出水口，在出水管線中沉淀堵塞管線，應及時進行更換處理。

3.3 雙氧水稀釋加藥

雙氧水稀釋加藥容易失效（實際加藥情況見表4），建議原液加藥。同時增加一套小型的加藥裝置，裝置配備10 L/h 的加藥泵。原有加藥裝置作為2B 絮凝劑的備用配藥裝置。

3.4 小結

3.4.1 現有處理工藝及運行工況下解決管線堵塞的具體措施 調節水質pH 用液堿（30 %NaOH 或45 %KOH）配制，建議配制濃度不超過6 %，從而降低排泥量，減少設備、管線堵塞。

3.4.2 現有處理工藝及運行工況下解決加藥裝置短板的具體措施 更換氫氧化鈉加藥泵的額定流量，最好配制300 L/h～500 L/h 的加藥泵。

雙氧水建議原液加藥，增加一套小型的加藥裝置，裝置配備10 L/h～25 L/h 的加藥泵。原有加藥裝置作為2B 絮凝劑的備用配藥裝置，這樣才能保證2B 絮凝劑的連續配制及運行。

3.4.3 現有處理工藝及運行工況下解決渦流反應沉降罐短板的具體措施 建議渦流反應罐生產周期為正常4 h，最大6 h；4 d 排泥一次，每次打開排泥閥排泥30 min。

表5 五凈三種藥劑的實際加藥情況

3.4.4 現有處理工藝及運行工況下解決污泥量大及難處理的具體措施 為預防預處理后含醇采出水pH 偏高，污泥產量增高，處理后水質pH 建議為7.5～8.0。

4 結語

通過凈化廠含醇采出水預處理工藝現狀分析及評價，進行凈化廠含醇采出水的水質特性及變化規律研究，計劃下一步對研究結果進行測試，充分結合現場實際，繼續深入研究含醇采出水處理設備優化方案，同時進行在線pH 監測系統安裝的實驗，進一步研究智能化藥劑添加的可行性。