[发明专利]由生产水制备高纯度馏出物用于生成高压蒸汽的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求了于2009年8月7日提交并且在此引入作为参考的美国临时专利申请号61/232,067的优先权。

技术领域

本发明的实施方案涉及用于由重油生产工业中生产的水生成高质量高压蒸汽的方法和设备。

背景技术

重油采收工艺采用“蒸汽驱油”技术，其中将蒸汽注入带有油的地层以改进重油的采收。一般而言，对于采收每个单位的油需要几个单位的蒸汽。重油是粘稠液体，来自蒸汽的热使油的粘度降低，使其流入生产井。在加热油的过程中，蒸汽冷凝。该冷凝的蒸汽被称为生产水。油和生产水的混合物通过生产井泵送到地面。油和生产水的混合物在油采收工作中典型的常规去油过程中分离成单独的馏分。

由于重油采收通常需要的大量蒸汽，因此希望使生产水再循环用于重新使用。这需要处理生产水以使得其适合作为蒸汽发生器或锅炉的进料水。一般而言，使用单个蒸发器和机械蒸气压缩机处理生产水，用于生产馏出物作为锅炉进料水。

不幸的是，生产水纯化和馏出物生产的现有方法具有缺陷和缺点，阻碍了以成本有效的方式实现所希望的馏出物纯度。通过在重油设备中注入深井地层处置废水的现有实践也不是非常环境节俭的方法。因此，需要更成本有效的用于处理生产水的系统，该系统可以生产用于蒸汽发生系统的相对纯的进料水流并且可以提供在重油设备中废物处置的环境友好的方法。

蒸发技术已用于重油砂处理以生成适用于蒸汽生成的馏出物。例如，通过蒸汽注射工艺使蒸汽用于增强的油采收装置，该工艺使重油液化并且将重油输送到地面，在那里其可与水分离并且进一步精炼。从油中分离的生产水通过蒸发器加工。这将水加工成适用于蒸汽生成的馏出物。蒸汽发生器可以是一次通过蒸汽发生器(OTSG)或高压鼓式锅炉。

传统机械蒸气压缩(MVC)蒸发技术使用垂直降膜蒸发器使生产水气化。夹带在该水蒸气中的液滴将保持夹带并且与冷凝的蒸气混合，污染馏出物质量。一般而言，这些液滴用位于蒸发器集水槽的环形区域中的除雾器除去。该内部除雾器仅提供了一个液滴消除阶段；因此，该工艺在可能实现的馏出物纯度方面有限。该不良方面限制了该馏出物的使用。由于该缺陷，必须设计鼓式锅炉并且在较低压力下工作。OTSG还在它们可以实现的气化速率方面受限。

由于蒸发器集水槽中的静态体积，因此另外的问题随着传统纯化技术发生。传统蒸发器具有显著大于热交换器管束的直径。因此当降膜落入集水槽中，其主要直接向下移动，伴随着圆柱形集水槽的环形体积相对极少的搅动。该区域中缺少混合使得一些组分例如油和油脂积聚在该静态体积中。该设计中有几个固有的缺陷，包括：a)在正常工作期间油和油脂积聚在蒸发器系统中，b)需要致力于宽集水槽蒸发器中积聚的油的额外油除去步骤，c)蒸发器中较高的油和油脂浓度造成纯化馏出物中较大的油和油脂浓度，这污染主产物。

传统处理方法的另一个显著缺陷是蒸发器系统在低于理想的热效率下工作。这要求从系统中除去过多的能量。传统方法通过从蒸发器系统中排出蒸汽实现能量平衡。由于该排出的蒸汽通常含有一定浓度的硫化氢和其它环境有害物质，因此排出的蒸汽是不适合于排入大气的废物流。相反，必须将其收集和处置在火炬、催化氧化器或其它处置系统中。该限制表现出显著的缺陷，因为其增加了资金成本和处置系统的工作成本。

发明内容

本文提供的实施方案可以克服由传统MVC蒸发系统生产的馏出物中溶解的固体造成的限制。制得高纯度馏出物，其可以允许鼓式锅炉较高的工作压力或者OTSG较高的气化速率。还减少或消除了井下(downbore)处置废水的需要。

该新蒸发方法还连续在大于可用传统技术实现的总效率下生产该馏出物。发明的方法的实施方案包括增加离开蒸发器系统进入锅炉系统的馏出物的焓的控制方法。该较高的焓降低了锅炉预热负荷，增加了锅炉效率，因为取决于锅炉的工作压力，将锅炉进料水带至沸腾温度所需的燃气量降低多达5-10％。这不需要将锅炉排污与蒸发器进料水混合(这将增加可用于转移至馏出物的能量)而实现。该较高的焓用自动的预热器旁通管实现，该旁通管同时增加馏出物焓并且降低排出蒸发器工艺的毒性排出蒸汽的流动速率。

本发明的实施方案可以包括一些或全部这些设计特征：

·在降膜蒸发容器外面进行的除雾；

·用多级：两级或更多级进行的除雾；

·使用凝聚技术进行除雾；

·用清洗溶液洗涤水蒸气以除去不希望的挥发性化合物；

·除雾器清洗以防止固体积聚；

·直集水槽垂直降膜蒸发器；

·蒸发器进料水与氢氧化钠反应，使蒸发容器的硬上游沉淀；