[发明专利]一种含钻屑粉尘的油水混合蒸汽冷凝系统及冷凝方法

说明书

本发明提供了一种含钻屑粉尘的油水混合蒸汽冷凝系统及冷凝方法。其中，该系统包括旋风分离装置、温控冷凝装置和油水分离装置。蒸汽冷凝入口与旋风分离装置的蒸汽出口相连，水蒸汽出口与外界大气相连，油水分离入口与温控冷凝装置的冷凝液出口相连，冷却液油出口与凉油罐入口相连，凉油罐出口与温控冷凝装置的冷却油入口相连。本发明能解决粉尘堵塞冷凝装置的问题、减小冷却水用量、减小冷凝设备占地面积及提高冷凝效率。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，涉及一种含钻屑粉尘的油水混合蒸汽冷凝系统及冷凝方法。

背景技术

近年来，页岩气开采过程中广泛使用油基钻井液，产生了大量含油钻屑。含油钻屑因液相包含重质油、酸、碱、高分子化合物等危险有毒物质，被列为国家危险废物名录，因此在排放前需要经过处理，达到钻屑含油率低于1％或更低标准。

锤磨热解析技术具有环保、高效和有效回收基础油的优势，适用于页岩气含油钻屑处理。含油钻屑在锤磨热解析的作用下实现液固分离，钻屑中的液相挥发形成280℃左右的高温混合油水蒸汽，并携带少量钻屑粉尘。

工程应用中一般采用先旋风一级除尘+油液喷淋二级除尘，然后通过间壁式冷凝装置对含尘高温混合油水蒸汽进行换热处理，但是长期工作后会出现冷凝效率不高且冷却水用量大、冷凝设备占地面积大和粉尘堵塞设备等问题。

综上所述，如何避免冷凝效率不高且冷却水用量大、冷凝设备占地面积大和粉尘堵塞设备成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种含钻屑粉尘的油水混合蒸汽冷凝系统及冷凝方法，能解决冷凝效率不高、冷却水用量大、冷凝设备占地面积大和粉尘堵塞设备的问题。

本发明提供的含尘高温混合油水蒸汽的冷凝系统包括：

旋风分离装置，设有蒸汽入口101、排污口102、蒸汽出口103和截止阀A104；用于除去高温混合油水蒸汽中大颗粒粉尘；

温控冷凝装置，设有排污口201、冷凝汽入口202、分流器203、1号温度传感器204、2号温度传感器205、折流板206、喷淋器207、水蒸汽出口208、冷却油入口209、3号温度传感器210、流量控制器211、截止阀B212和冷凝液出口213；所述冷凝汽入口202与所述旋风分离装置的蒸汽出口103相连，所述水蒸汽出口208与外界大气相连；用于冷凝高温混合油水蒸汽中的油蒸汽；所述温控冷凝装置的分流器喷口向下多角度进行喷淋；所述温控冷凝装置的左右折流板均与竖直向下方向成60°-70°交错排列，折流板数目5-8个，折流板厚度为10-15mm。所述温控冷凝装置内冷却油水中部、折流板中部和冷却油入口处分别设有三个温度传感器，分别用来检测对应位置的温度，在冷却油入口处设有一个流量控制器，用来控制冷却油进入所述温控冷凝装置的流量；

油水分离装置，设有油水泵301、油水分离入口302、油水沉降器303、堰板304、排污口305、液油回收出口306、冷却液油出口307、油泵308、凉油罐入口309、轴流风机310、凉油罐出口311和截止阀C312；所述油水分离入口302与温控冷凝装置的冷凝液出口213相连，所述冷却液油出口307与凉油罐入口309相连，所述凉油罐出口311与温控冷凝装置的冷却油入口209相连；所述堰板304把油水沉降器303的内部空间划分为左右两部分，左侧收集液态油水混和物，右侧收集液态油，所述凉油罐在轴流风机作用下冷却液油。

本发明提供的利用上述冷凝系统对含钻屑粉尘的油水混合蒸汽冷凝方法，包括如下步骤：

将含粉尘的高温混合油水蒸汽送入所述旋风分离装置中进行一次除尘，除去大颗粒粉尘；

将除尘后高温混合油水蒸汽送入所述温控冷凝装置中进行冷凝，采用冷却油冷凝高温混合油水蒸汽，获得液态油水混合物和水蒸汽；