Соответствие условиям эксплуатации
Перед выбором технологической схемы с применением трубчатой мембраны необходимо определить тип нефти и степень её эмульгирования
Сточные воды, содержащие нефтепродукты, не представляют собой однородную среду. Свободная нефть, дисперсная нефть, эмульсии и органические вещества, растворённые в воде, требуют различных методов обработки. Трубчатые мембраны в первую очередь предназначены для удаления капель нефти, коллоидов и взвешенных частиц, соответствующих их порогу удержания
Подходит для предварительной оценки.
Требуется дополнительное подтверждение.
- Классификация фракций, размеры капель, методы отбора проб и анализа свободной нефти, дисперсной нефти, эмульсий и растворённых органических веществ
- Поверхностно-активные вещества, демульгаторы, растворители, полимеры, микроорганизмы и прочие факторы, способствующие стабилизации эмульсий
- Колебания удельного потока, температуры, pH, солености, вязкости, COD, SS и содержания нефтепродуктов
- Повторное закачивание в пласт, повторное использование, сброс в окружающую среду или цели последующих технологических ступеней с применением мембран; а также направления для отвода концентрата, плавающего осадка и нефтесодержащего шлама
- Форма нахождения нефти
- Состав фракций, размеры частиц и факторы стабилизации свободных, диспергированных, эмульгированных и растворенных компонентов
- Характеристики исходного потока
- Расход или производительность исходного потока, температура, pH, соленость, вязкость, COD, SS, полимеры и растворители
- Требуемый конечный результат очистки
- Повторное закачивание в пласт, повторное использование в технологической схеме, защита элементов NF/RO, доочистка или согласованный с проектом способ сброса
- Границы направления концентрата
- Плавающий осадок, концентрат мембранной очистки, нефтесодержащий шлам, фильтрат после обезвоживания и пути их возврата в цикл
Технологическая схема
Обеспечить предшествующую технологическую ступень для удаления нефти, применение трубчатой мембраны и последующую стадию обработки
Основная инженерная логика заключается в следующем: необходимость гравитационного разделения, коалесценции, флотации, демульгирования, выбора конкретной мембраны и последующей обработки определяется формой капель нефти, химическим составом воды и целевым назначением; оборудование нельзя подбирать исключительно по общему содержанию нефти
- 01Раздельный сбор и усреднение состава потоков
Отделять партии с высоким содержанием нефти, растворителей или аномальными свойствами, а также стабилизировать параметры потока, температуру, концентрацию нефти, соленость и содержание взвешенных частиц для защиты последующих технологических ступеней
- 02При необходимости удалять свободную нефть на предшествующих стадиях
Применять гравитационное разделение, коалесценцию, предварительную фильтрацию, демульгирование или флотацию с растворенным воздухом в зависимости от размера капель и степени эмульгирования, извлекая в первую очередь экономически извлекаемую нефть и крупные частицы
- 03Поперечно-поточное разделение с использованием PEK трубчатой мембраны
В технологической схеме с трубчатой мембраной эмульгированные капли нефти, коллоиды и взвешенные частицы, соответствующие техническим параметрам мембраны, остаются в потоке. Затем пермеат и концентрат поступают на свои последующие стадии обработки
- 04Направлять пермеат к конечной точке проекта
Подавать пермеат на биологическую очистку, адсорбцию, окисление, NF/RO, обессоливание или иные стадии доочистки в зависимости от целей повторного использования, реинжекции или сброса; при этом пермеат не всегда является окончательным продуктом обработки
- 05Закройте контур для отвода концентрата и нефтешлама
Направляйте концентрат от мембраны, всплывающий и нефтешлам на усреднение, обезвоживание, извлечение компонента или безопасную утилизацию. Проверьте возможность повторного использования фильтрата и общую производительность установки с помощью материального баланса.
Основной инженерный принцип:На предшествующих ступенях преимущественно удаляются крупные капли и всплывающая нефть; трубчатая мембрана обеспечивает более тонкую сепарацию нефтяных капель и твердых частиц; для полностью растворенных органических веществ требуется отдельная последующая обработка. Эти три функции не следует сводить к единому показателю эффективности очистки от нефти.
Задачи по обработке и разделению нефти
Разделяйте этапы удержания нефтяных капель и очистки от растворенных органических веществ
Пригодность трубчатой мембраны зависит не только от количества нефти, но и от её физической формы, стабильности капель, влияния поверхностно-активных веществ на поверхность мембраны и требуемого назначения пермеата.
- Свободная нефть
- Крупные нерастворимые капли нефти обычно удаляют на начальном этапе методами гравитационного разделения, коалесценции или флотации, чтобы снизить нагрузку на мембрану и объем образующегося нефтяного осадка.
- Диспергированная и эмульгированная нефть
- Если размер частиц нефти, коллоидов и твердых частиц соответствует пределам удержания трубчатой мембраны PEK, следует рассмотреть возможность ее применения по схеме поперечного потока, предварительно проведя демульгирование или подготовку исходного потока.
- Растворенные органические вещества
- Углеводороды и мелкие органические молекулы, действительно растворенные в воде, могут проходить через ультрафильтрацию; для их удаления требуется адсорбция, окисление, биологическая обработка, использование систем NF/RO или иные методы доочистки в зависимости от поставленной задачи.
- Мембранное загрязнение и очистка
- Состав поверхностно-активных веществ, полимеров, растворителей, а также параметры вязкости, температуры и солености влияют на стабильность эмульсий и поведение мембраны. При выборе режима мойки необходимо учитывать как химическую совместимость материалов, так и условия эксплуатации.
В случае эмульсий неизвестного состава, высоковязких исходных потоков с большим содержанием растворителей или сильно стабилизированных систем следует сначала провести оценку образцов и лабораторные испытания, чтобы определить совместимость, удерживаемые компоненты, удельный поток и восстановление характеристик после мойки перед переходом к промышленному масштабу.
Инженерные ограничения
Различие между данными из брошюр, сведениями по реализованным проектам и гарантиями для новых проектов
Публичные обезличенные данные по реализованным проектам помогают оценить целесообразность технического анализа. Однако они не заменяют анализ состава нефти, выбор предварительной обработки, расчет необходимой площади мембраны и условия гарантий для нового проекта. Значения удельного потока и состава выходного продукта, полученные в рамках одного проекта, не следует напрямую переносить на другие эмульсионные системы.
Опубликованные справочные данные по исходной и очищенной воде
Сравнение показателей качества исходной и очищенной воды
Шесть приведенных ниже значений взяты из действующей брошюры о технологическом решении для удаления масел и нефтепродуктов. Они характеризуют исходную и очищенную воду на уровне всего решения для применимых проектных схем, а не показатели отдельной мембранной ступени, и не являются автоматической гарантией для нового проекта.
- Содержание нефтимг/л
- Справочные данные по исходной воде<1000
- Взвешенные твердые частицымг/л
- Справочные данные по исходной воде<1000
- Средний размер частицμm
- Справочные данные по исходной воде<20
- Сульфатредуцирующие бактерииклеток на мл
- Справочные данные по исходной воде<1000
- Сапрофитные бактерииклеток на мл
- Справочные данные по исходной воде<10000
- Железобактерииклеток на мл
- Справочные данные по исходной воде<10000
Степени удаления приведены по исходной брошюре и не пересчитываются здесь по предельным значениям, отмеченным знаком «<». Для официального проекта необходимо определить границы решения, точки отбора проб исходной и очищенной воды, методы анализа, предшествующую флотацию или подготовку, период стабильной эксплуатации и гарантийные условия.
Способы применения этих примеров при проектировании
| Инженерный элемент | Текущие публичные данные по реализованным проектам | Подтверждение параметров для конкретного проекта |
|---|---|---|
| Форма нахождения нефти | Публичные данные по реализованному проекту охватывают свободные, эмульгированные, диспергированные и взвешенные нефтепродукты | Необходимо отдельно анализировать метод отбора проб, размер капель, стабильность, наличие поверхностно-активных веществ и растворенные компоненты, а не полагаться лишь на общий объем нефтепродуктов |
| Удельный поток через мембрану в рамках проекта | Публичные данные по реализованному проекту на данной странице охватывают диапазон от 70 до 150 LMH | Информация применима только к указанным проектам; для новых проектов требуется подтверждение на основе испытаний на наличие нефтяных капель, твердых частиц, полимеров, вязкости, температуры, циркуляции и очистки |
| Общий выход воды и водный баланс системы | Никаких универсальных гарантий не предусмотрено | На показатели влияют сбросы из флотационных установок, коэффициент мембранного концентрирования, обезвоживание нефтешламов, возврат фильтрата, сброс CIP и общий материальный баланс на предприятии |
| Очистка и совместимость | Трубчатые мембраны PEK подвергаются оценке на предмет применения в условиях наличия маслянистых компонентов и сильного мембранного загрязнения | Совместимость с моющими средствами, растворителями, поверхностно-активными веществами, материалом pH, температурными режимами, способами консервации в нерабочем состоянии требует поэлементной проверки |
В официальной технической документации необходимо указать характеристики исходной воды, параметры потока перед мембраной после предварительной обработки, методы анализа масла, расчетные и гарантийные показатели, удельный поток через мембрану, степень извлечения компонента, условия очистки, предельные значения пермеата, границы допустимого содержания маслянистого концентрата и перечень исключений
Выбор технологической схемы
Форма маслянистых компонентов, наличие сопутствующих примесей и требуемый уровень очистки в совокупности определяют выбор технологической схемы
Попутно добываемая вода, жидкость после гидроразрыва пласта и эмульсии металлообработки содержат масла и нефтепродукты, однако различаются механизмами стабилизации, ценностью концентрата и задачами последующих процессов. Три приведенные ниже схемы можно сочетать, но нельзя считать взаимозаменяемыми.
Флотация / предварительное удаление масла + трубчатые мембраны PEK
- Характеристики пригодной исходной воды
- При этом свободное масло поддается контролю, а эмульсионные капли, коллоидные частицы и взвешенные вещества сохраняются в изменяющихся условиях водного потока
- Основная функция
- Предшествующие технологические ступени снижают содержание крупных частиц в исходной воде; трубчатая мембрана PEK обеспечивает непрерывную тонкую сепарацию с поперечным потоком.
- Взаимодействие с последующими технологическими ступенями
- Пермеат направляется на повторное закачивание, повторное использование, последующую мембранную обработку или доочистку по проектным требованиям.
Попутно добываемая вода с высокой соленостью — обессоливание и повторное использование.
- Характеристики пригодной исходной воды
- Попутно добываемая вода или возвратный поток также содержат повышенное количество солей, полимеров, жесткости, кремнезема и растворенных веществ COD.
- Основная функция
- Блоки удаления нефти и осветления защищают мембраны NF и RO, устройства для умягчения, концентрирования и прочие элементы системы повторного использования или ZLD.
- Основания для принятия решений
- Необходимо совместно оценить общую соленость, ионы, вызывающие отложения, растворенные органические вещества, конечную концентрацию концентрата и общий уровень извлечения на всем предприятии.
Стабильные эмульсии и жидкости, содержащие растворители
- Характеристики пригодной исходной воды
- Обрабатывающие эмульсии, моющие и обезжиривающие растворы, исходные потоки с высоким содержанием ПАВ или высокой вязкостью, а также смеси неизвестного состава
- Основная функция
- Предварительно следует определить необходимость демульгирования, совместимость с трубчатой мембраной, типы удерживаемых компонентов, возможность восстановления характеристик после мойки и направление концентрата
- Основания для принятия решений
- При необходимости следует использовать результаты испытаний реального образца и пилотных испытаний для определения допустимого диапазона рабочих условий перед выбором технологической схемы для извлечения компонентов или очистки сточных вод
Ознакомьтесь с возможностями проведения испытаний реального образца и пилотной проверки
Если в маслосодержащих сточных водах присутствует высокий уровень SS, жесткости, кремнезема, тяжелых металлов, высокий уровень COD или требуется биологическая обработка, следует подбирать технологические ступени в зависимости от вида загрязнений, а не возлагать все задачи очистки на один участок с трубчатой мембраной
Область применения решения
Необходимо отдельно определить параметры предварительной обработки, циркуляции в мембранном блоке, конечного состава пермеата и направление утилизации маслянистого осадка
Данный материал предназначен для предварительной оценки и детального проектирования. Однако это не означает, что в каждом проекте обязательно предусматриваются системы флотации, демульгирующие реагенты, строительные работы, обессоливание, биологическая очистка, обезвоживание осадка, а также ответственность за сброс или повторное использование сточных вод на всем предприятии.
Основной блок удаления нефти и мембранная секция.
- Проектирование узлов усреднения, предшествующих ступеней удаления нефти и параметров исходного потока для мембран.
- Модули PEK трубчатых мембран, каркас, насос для подачи потока и насосы для циркуляции в поперечном направлении.
- Регулирование параметров пермеата, концентрата, CIP, давления, удельного потока, температуры и уровня
Дополнительный объем инженерных работ
- Системы разделения нефти, коалесценции, демульгирования, флотации с растворенным воздухом, предварительной фильтрации и подготовки реагентов.
- Интерфейсы для концентрирования и обезвоживания нефтесодержащего осадка, возврата фильтрата, извлечения нефтяной фазы и ее хранения.
- Биологическая очистка, адсорбция, окисление, установки NF/RO, умягчение, обессоливание или блоки ZLD.
Взаимодействие заказчика с системой EPC
- Отдельно организованный сбор, резервуары, здание, трубопроводы на площадке и коммуникации.
- Анализ исходного потока и пермеата, поставка химикатов, классификация осадка и определение его конечного назначения
- Условия монтажа и ввода в эксплуатацию, общезаводские блокировки, требования к повторному закачиванию или повторному использованию, а также местные нормативные требования
Окончательный объем работ, распределение обязанностей по предварительной обработке, гарантии на эффективность трубчатых мембран, параметры пермеата, границы применения в условиях наличия нефтяного осадка, зоны ответственности проектировщиков и условия взаимодействия определяются согласованными техническими и коммерческими документами
Варианты применения технологической схемы
Определить сферы применения в зависимости от типа нефти, механизма эмульгирования и целей последующего использования
Перечисленные варианты применения могут подвергаться предварительной оценке, однако для них невозможно использовать единую схему предварительной обработки, одинаковый удельный поток через мембрану, регламент очистки, параметры пермеата, метод извлечения компонента или способ утилизации нефтяного осадка
Попутно добываемая вода на нефтяных месторождениях
Проанализировать высокую соленость, наличие эмульгированной нефти, полимеров и микроорганизмов, а также цели повторного закачивания или технологического использования; при необходимости применить гравитационное разделение, флотацию, трубчатые мембраны и методы обессоливания
Жидкость, возвращаемая после гидроразрыва пласта
При наличии нефтепродуктов, взвешенных частиц, высокой солености, жесткости, добавок и изменчивости состава исходной воды необходимо сначала определить способы разделения потоков, методы осветления для удаления нефти, а также целевое назначение последующих технологических ступеней — повторное использование или дополнительная обработка.
Сточные воды нефтеперерабатывающих предприятий и резервуаров.
При проектировании технологической схемы следует учитывать тип нефти, долю свободной и эмульгированной нефти, содержание сульфидов, а также параметры, заданные значением COD. Необходимо предусмотреть этапы предшествующих ступеней по удалению нефти, мембранной сепарации, биологической обработки и доочистки.
Эмульсии, образующиеся при обработке металлов.
Следует проанализировать состав смазочных масел, эмульгаторов, металлической пыли, вязкость и возможность извлечения ценных компонентов. Для сложных составов рекомендуется провести испытания реального образца.
Сточные воды от процессов обезжиривания и мойки с примесью нефтепродуктов.
Необходимо оценить содержание поверхностно-активных веществ, растворителей, щелочности и изменчивость состава в различных партиях. Следует определить, является ли целью минимизацию сброса сточных вод, извлечение нефтяной фазы или защиту последующих ступеней биологической обработки.
Сточные воды пищевой промышленности с примесью нефтепродуктов.
Для потоков с растительными или животными маслами, жирами, белками и высоким COD трубчатые мембраны можно оценивать для отделения капель масла и твердых частиц. Биологическая обработка и схема обращения с осадком при этом проектируются отдельно.
Подтверждение реализации проекта
Проводите оценку различных технологических схем с использованием открытых данных реализованных проектов в разных масштабах и с разными конечными результатами.
Имена заказчиков не раскрываются. Параметры предварительной обработки, исходной и очищенной воды, а также характеристики удельного потока через мембрану применяются только к указанным проектам и не могут служить основанием для определения проектных параметров, гарантий или условий обработки для других систем с маслами.
Возврат жидкости после гидроразрыва пласта · Публичные данные по реализованному проекту
Проект осветления и удаления нефтепродуктов производительностью 200 m³/d на обезличенном нефтегазовом месторождении в провинции Шэньси
- Процесс
- Флотация с растворенным воздухом в сочетании с трубчатой мембраной PEK
- Исходное маслосодержащее сырье
- 10–50 mg/L
- Пермеат нефти
- ≤1 mg/L; данные относятся только к этому проекту
- Референтный уровень удельного потока
- 70–100 LMH; введено в эксплуатацию в 2024
Попутно добываемая вода после применения полимерного заводнения · открытые данные реализованного проекта
1,200 m³/d Проект по удалению нефти из открытых обезличенных данных о реализованном проекте в провинции Шэньси и её возврату в оборот
- Процесс
- Флотация с растворенным воздухом в сочетании с трубчатой мембраной PEK
- Исходное маслосодержащее сырье
- 10–50 mg/L
- Пермеат нефти
- <1 mg/L; применялось для приготовления жидкости для гидроразрыва пласта в рамках данного проекта
- Референтный уровень удельного потока
- 70–80 LMH; введено в эксплуатацию в 2023
Попутно добываемая вода после применения полимерного заводнения · открытые данные реализованного проекта
10,000 m³/d Проект доочистки на обезличенном нефтяном месторождении в Дачине
- Процесс
- Разделение нефти и воды, после чего следует технологическая схема с использованием трубчатой мембраны и нанофильтрации для обессоливания
- Исходное маслосодержащее сырье
- 50–100 mg/L
- Пермеат нефти
- ≤5 mg/L; данные применимы исключительно к данному проекту
- Референтный уровень удельного потока
- 100–150 LMH; введено в эксплуатацию в 2011
Исходные данные проекта взяты из открытых обезличенных материалов. Перед публикацией необходимо проверить сопоставление изображений с исходными данными, границы технологической схемы, методы отбора проб и анализа нефти, а также анонимизацию заказчика, права на изображения и все количественные показатели
Ресурсы
Материалы для подбора оборудования и дальнейшие шаги
Выход продуктаОписание технических характеристик трубчатой мембраны PEK
Открытый материалБрошюра о трубчатых мембранах
Подготовка проектаАнкета для оценки проекта
Связанные решенияТехнологическое решение для удаления взвешенных частиц
Последующие технологические ступениПовторное использование промышленных сточных вод и ZLD
Технические характеристики FAQ
Часто задаваемые вопросы по технологической схеме удаления нефти из потока
Может ли трубчатая мембрана PEK эффективно удалять любые формы нефтепродуктов?
Нет. Трубчатая мембрана удерживает в основном капли нефти, коллоиды и взвешенные частицы, соответствующие её техническим характеристикам. Более крупные нерастворенные фракции нефти обычно удаляются на предшествующих ступенях методами гравитационного разделения, коалесценции или флотации. Действительно растворенные органические вещества могут проходить через ультрафильтрацию, поэтому для их удаления требуется дополнительная доочистка.
Чем различаются свободная нефть, диспергированная нефть, эмульгированная нефть и растворенные органические вещества?
Они различаются по размеру частиц, механизму стабилизации и степени разделимости. Свободная нефть легко всплывает; диспергированная нефть представлена мелкими каплями; эмульгированная нефть стабилизируется поверхностно-активными веществами или аналогичными агентами; растворенные органические вещества находятся в молекулярном состоянии. При выборе метода разделения необходимо учитывать метод анализа и размер частиц, а не только общий объем нефти.
Можно ли отказаться от этапов разделения нефти, коалесценции или флотации после установки трубчатых мембран?
Не всегда. Удаление крупных частиц на предшествующих ступенях обычно экономически выгоднее и снижает нагрузку на мембрану. Упрощение технологической схемы допустимо лишь при низком содержании свободной нефти, стабильных параметрах воды и размере частиц, а также при подтвержденной эффективности прямого мембранного разделения.
Являются ли значения менее 1 000 mg/L на входе и менее 5 mg/L на выходе гарантией для нового проекта?
Нет. Это лишь ориентировочные данные из публикаций, а значение ниже уровня 5 mg/L применимо исключительно к конкретным проектам. Для получения официальной гарантии необходимо четко определить условия отбора проб исходной воды, тип нефти, метод анализа, степень предварительной обработки, режим эксплуатации и конечные параметры пермеата.
Как обращаются с мембранным концентратом и нефтесодержащим шламом?
Выбор метода извлечения, концентрирования и обезвоживания либо способа утилизации зависит от содержания нефти, твердых частиц, химических компонентов, степени опасности и местных нормативов. Общая система извлечения должна предусматривать сброс флотационного шлама, удаление влаги из нефтесодержащего шлама, рециркуляцию фильтрата, сброс концентрата с мембран и утилизацию отходов CIP.
Какие данные требуются для предварительной оценки?
Необходимо указать расход потока и время эксплуатации, общее количество нефти и ее форму, размер частиц или характеристики эмульсии, а также параметры SS, COD, pH. Важно также указать температуру, соленость, вязкость, наличие полимеров, ПАВ, растворителей, текущую технологическую схему, целевое назначение, способ утилизации шлама и условия очистки. Для сложных исходных потоков требуется предоставить образцы.
Оценка проектов по удалению нефти
Передайте форму нефти и требуемый результат
Пришлите полный анализ воды и нефти, сведения о существующих методах разделения нефти и флотации, а также целевое назначение. Инженерная группа проведет анализ предварительной обработки, параметров трубчатых мембран, необходимости проверки образцов и взаимосвязи с процессами повторного закачивания, повторного использования, NF/RO и доочистки.
Предоставленная информация используется исключительно для предварительной оценки проекта. Окончательные параметры предварительной обработки, характеристики мембран, их площадь, удельный поток, показатели извлечения пермеата, условия очистки, способ обработки нефтесодержащего шлама, объем работ и гарантии определяются в официальной технической документации.