一种蒸发气田水提取钾盐、钠盐的系统的制作方法

本技术涉及气田水处理设备领域，具体涉及一种蒸发气田水提取钾盐、钠盐的系统。

背景技术：

1、在油气田开发和经营过程中，对气田水进行科学、有效的处理显得尤为重要。当前，回注地层是气田水处理的一种主流方式。随着油气勘探与开发活动的不断深入，发现有些气田水中具有相当丰富的钾、钠资源，如何高效处理高盐气田水并回收其中的有价值资源，特别是钾盐和钠盐，已成为行业关注的重点。气田水中含有大量的氯化钠、氯化钾等盐类物质，通过蒸发结晶技术可以实现水资源回收和盐类资源化利用。

2、目前，气田水处理领域常用的蒸发结晶技术主要包括多效蒸发、机械蒸汽再压缩(mvr)蒸发等。其中，mvr蒸发技术因其能耗低、效率高等优势被广泛应用。

3、专利公告号为cn202594905u的中国实用新型专利，公开了一种mvr高效节能蒸发系统，该系统包括预热器、降膜蒸发器、降膜分离器、强制循环蒸发器、结晶器等，利用氯化钠和氯化钾的溶解度特性，在系统中相应地设置有用于蒸发浓缩、冷却和添加有机溶剂的设备以实现分别结晶分离氯化钠和氯化钾。此类现有技术虽然能够实现钾盐和钠盐的分离，但在处理气田水这类特殊高盐水时，分离效率和产品纯度仍有待提高。

4、专利公告号为cn113697884a的中国发明专利，公开了一种钾、钠氯化盐混合物废水复合型mvr蒸发结晶分离方法，该方法首先将含氯化钾、氯化钠混合盐的废水原液在mvr蒸发浓缩连续结晶器中蒸发浓缩成浓缩液，再将浓缩上清液送入氯化钾连续结晶器冷结晶析出氯化钾，然后将低钾上清液送入氯化钠蒸发连续结晶器进一步蒸发浓缩析出氯化钠，低钠上清液送回mvr蒸发浓缩连续结晶器，形成循环。此类现有技术采用了母液循环工艺，但随着蒸发母液的循环，高浓度钾母液蒸发量逐渐下降，长时间运行后蒸发能力显著降低，影响系统的持续稳定运行。

5、某气田中试试验得到的数据显示：一开始高盐气田水蒸发结晶处理装置的蒸发能力能够达到4.5m3/h，随着蒸发母液的循环，高浓度钾母液蒸发量在3天后逐渐出现下降趋势，8天后高浓度钾母液蒸发能力仅为1.6m3/h。分析水质发现，蒸发结晶过程中有一定量的碳酸钙、碳酸镁等容易结垢的物质和少量有机物附着在结晶器和除沫器中，降低蒸发效率。

6、因此，亟需开发一种能够高效处理气田水并从中提取钾盐、钠盐的系统，以解决现有技术中长期蒸发后提取钾盐、钠盐效率低等问题。

技术实现思路

1、为了解决现有高盐气田水蒸发结晶处理工艺中蒸提钾盐、钠盐效率低等问题，本实用新型提供了一种蒸发气田水提取钾盐、钠盐的系统，通过单蒸釜实现二段蒸发，提高资源回收率的目标。

2、具体地，本实用新型提供了一种蒸发气田水提取钾盐、钠盐的系统，包括mvr蒸发器、第一提取单元、第二提取单元和多条管路；还包括单蒸釜和与单蒸釜连接的冷却系统；所述mvr蒸发器、第一提取单元、单蒸釜、第二提取单元通过管路依次连接；同时，mvr蒸发器、第一提取单元回路连接并构成第一提盐组合，配置冷却系统的单蒸釜、第二提取单元回路连接并构成第二提盐组合。

3、第一提盐组合，用于通过mvr蒸发器对通入的气田水进行第一阶段蒸发结晶，并由第一提取单元配合提取钠盐，循环往复，直至得到钾离子浓度达到预设值n1的溶液并输出至单蒸釜。

4、第二提盐组合，用于先通过单蒸釜对输入的溶液进行第二阶段蒸发结晶，并通过第二提取单元提取蒸发结晶的钠盐，循环往复，直至得到钾离子浓度达到预设值n2的溶液，再通过冷却系统对单蒸釜中回流的钾离子浓度达到预设值n2的溶液进行冷却结晶，并通过第二提取单元提取冷却结晶的钾盐。

5、基于上述系统，气田水，首先进入mvr蒸发器(机械蒸汽再压缩蒸发器)进行一段蒸发，产生蒸发母液a和结晶的氯化钠；固液混合体排入第一提取单元进行固液分离，得到钠盐产品，具体为氯化钠；然后检测离心氯化钠后母液钾离子浓度，当钾离子浓度达到预设值n1时将其引入下一个工序，否则将离心氯化钠后母液输回mvr蒸发器继续加热至饱和结晶。钾离子浓度达到预设值n1的离心氯化钠后母液，记为浓缩母液b。浓缩母液b，进入单蒸釜进行二段蒸发，产生蒸发母液c和结晶的氯化钠；固液混合体排入第二提取单元进行固液分离，离心后母液全部流入氯化钾母液槽；然后检测离心后母液中钾离子浓度，将钾离子浓度不达预设值n2的回流液c1输入回单蒸釜进行循环蒸发，将钾离子浓度达到预设值n2的浓缩母液d引入单蒸釜进行冷却结晶，冷却结晶产生的冷却母液f和结晶的氯化钾排入第二提取单元进行固液分离，得到氯化钾。

6、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述第一提取单元包括通过管路依次连接的氯化钠稠厚罐、第一固液分离机、氯化钠母液槽、中间缓冲罐，氯化钠稠厚罐的输入端与mvr蒸发器连接，第一固液分离机的回流端与mvr蒸发器的一路输入连接，中间缓冲罐的输出端与单蒸釜连接。

7、mvr蒸发器排出的蒸发母液a从氯化钠稠厚罐进入第一固液分离机，分离出因蒸发结晶而析出的氯化钠结晶体，若剩余溶液的钾离子浓度未达预设值n1则被作为回流液a1，回流液a1再次经第一换热系统输送回mvr蒸发器进行循环蒸发，若剩余溶液的钾离子浓度达到预设值n1则被作为浓缩母液b，浓缩母液b被暂存在中间缓冲罐中或经中间缓冲罐流向单蒸釜。

8、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述第二提取单元包括第二固液分离机和氯化钾母液槽，且单蒸釜、第二固液分离机、氯化钾母液槽通过管路形成回路连接。

9、单蒸釜排出的蒸发母液c流入第二固液分离机，分离出因蒸发结晶而析出的氯化钠结晶体，若剩余溶液的钾离子浓度未达预设值n2则被作为回流液c1，回流液c1暂存在氯化钾母液槽中或者经氯化钾母液槽回流至单蒸釜进行循环蒸发，若剩余溶液的钾离子浓度达到预设值n2则被作为浓缩母液d，浓缩母液d暂存在氯化钾母液槽中或者经氯化钾母液槽流入单蒸釜进行快速冷却；快速冷却后的冷却母液f流入第二固液分离机，分离出因冷却结晶而析出的氯化钾结晶体。

10、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述单蒸釜处于蒸发状态时，采用连续进料、间歇式出料的工作模式。

11、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述冷却系统包括第二除沫器、冷却板式换热器、冷水机组，单蒸釜产生的二次蒸汽经第二除沫器与冷水机组产生的冷水在冷却板式换热器换热，冷水机组产生的冷水能够流入单蒸釜进行快速降温。

12、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述冷水机组产生的冷水温度不超过5℃。

13、进一步地，所述单蒸釜与第一提取单元连接的母液进口记为二段母液进料口、与第二提取单元连接的母液出口记为二段浓缩母液出料口、与第二提取单元连接的回流液入口记为二段回流液进料口，且二段母液进料口、二段浓缩母液出料口、二段回流液进料口分别设置控制阀门。

14、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述mvr蒸发器包括结晶器和循环热交换组件。

15、进一步地，所述循环热交换组件包括强制循环泵、第一强制换热器、第二强制换热器、第一除沫器、蒸汽压缩机；所述强制循环泵、第一强制换热器、结晶器、第二强制换热器通过管程回路连接，形成物料一级循环回路；所述结晶器、第一除沫器、蒸汽压缩机、第二强制换热器通过管程回路连接，形成二次蒸汽回路。

16、气田水、高温蒸汽在物料一级循环回路中热交换后，进入结晶器析出氯化钠结晶物，在结晶器处产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机升温，流回一级循环回路，与回路中气田水循环热交换。

17、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述第一强制换热器与所述第二强制换热器的壳程互通。

18、为了更好地实现本实用新型，优选的，所述蒸发气田水提取钾盐、钠盐的系统，还包括钾离子浓度检测系统，用于检测结晶器产生的蒸发母液a中钾离子浓度、第二提取单元产生的回流液c1中钾离子浓度。

19、所述钾离子浓度检测系统包括称量仪器、定容量杯、光谱仪等。从第二固液分离机分离出的氯化钾产品中取样，先通过精密电子秤称取2g氯化钾样品，然后溶解定容至100ml，配置出20g/l的氯化钾溶液，再通过光谱仪在线检测离子。检测设备科采用电感耦合等离子体发射光谱仪。

20、本实用新型的主要有益效果如下。

21、(1)本实用新型所述的一种蒸发气田水提取钾盐、钠盐的系统，通过在系统中增设单蒸釜实现二段式蒸发，缩短蒸发总时长，提高钠盐、钾盐提取效率。

22、(2)本实用新型所述的一种蒸发气田水提取钾盐、钠盐的系统，提高了气田水伴生资源的利用率，不仅极大地促进了气田水达标外排的实现，减轻对自然环境的负担，而且有着巨大的潜在经济价值，能够进一步推动油气田开采工业向着更加高质量、更加绿色的可持续发展方向稳步迈进。