[发明专利]用于油田软化水处理中离子交换树脂的清洗装置及方法

说明书

本发明涉及油田稠油开采过程中用于油田软化水处理中离子交换树脂的清洗装置及方法。用于油田软化水处理中离子交换树脂的清洗装置，包括以下装置部件:多个管道泵；超声波清洗装置；单组清洗罐或者多组清洗罐；清洗过滤器、污水排放过滤器；树脂暂存罐T3；空压机和空气罐；真空泵和真空罐；加药设备；污水暂存罐T4；循环清洗水罐T2；清水罐T1；多个阀门；一种利用清洗装置进行离子交换树脂的清洗方法，包括以下步骤:部署连接清洗装置；将树脂转移到树脂清洗罐中；将清洗完毕的树脂暂存和回输；排污和倒罐。本发明清洗装置结构合理，清洗方法经济实用,树脂的损失小、破碎率低，清洗干净后离子交换能力恢复到原树脂的80%以上。

技术领域

本发明涉及在油田稠油开采过程中一种用于油田软化水处理中离子交换树脂的清洗装置及方法。

背景技术

在油田稠油开采过程中，注汽锅炉装置在生产运行中，必不可少的一个环节就是锅炉给水软化处理，主要采用水处理软化器，将水中的硬度离子去除或降低至符合锅炉给水指标的水。

在水软化过程中发生离子交换反应的装置称为离子交换器，用于制取软化水的交换器又称为离子交换软化器。原水软化和离子交换树脂的再生在同一装置内进行，其内部为固定式的结构。树脂软水技术是通过水的钠离子交换软化法，原水通过强酸性阳离子交换树脂时，水中的Ca²⁺、mg²⁺被交换剂中的Na⁺所代替，使易结垢的钙镁离子转变为易溶性钠离子而使水得到软化。

对于软化水处理，就是利用离子交换树脂的交换机理进行水质软化，当含有硬度的水经过含有Na型离子交换树脂的软化器，发生交换反应：2RNa+Ca²⁺=R₂Ca+2Na⁺和2RNa+Mg²⁺=R₂Mg+2Na⁺。当树脂吸附到一定量的钙、镁离子后必须进行再生，为了恢复离子交换树脂的交换能力，利用离子交换反应的可逆性，用饱和盐水浸泡已失效的离子交换树脂，用钠离子将树脂里的钙、镁离子置换出来，反应式为：R₂Ga（Mg）+2Na⁺=2RNa+Ca²⁺（Mg²⁺），恢复树脂的离子交换能力。整个再生过程包括：反洗-松动树脂层，吸盐慢洗-发生交换反应，冲洗(正洗)，将离子交换下来的钙、镁离子全部替换，并将废液排出。

油田离子交换软化器适用于中等硬度和中等含盐量的水质，并且水质要相对稳定，在日常运行过程中，由于来液悬浮物含量、含油量等指标不稳定，导致离子交换树脂易被杂质污染，致使其离子交换能力下降甚至丧失，导致软化水量下降，软化后出水不能达标，影响设备正常运行，故需要对树脂进行更换。

通过对更换过的已污染树脂样品进行分析，发现离子交换软化器上层的树脂被污染程度最深，由于离子交换树脂的吸附作用，在其表面形成了一层黑色的包裹物，沉积后堵塞了交换孔道，能阻止水中的离子与离子交换树脂有效接触；在离子交换器正常运行交换和再生过程中，用氯化钠再生液去置换吸附在离子交换树脂上的悬浮物、有机物难度很大，长期运行下去，来水中的悬浮物、有机物被离子交换树脂牢牢吸附在体内。这部分离子交换树脂在交换器内已经丧失离子交换能力，所以影响到交换水量。

目前生产现场应用最多的是当软化水不合格、或者交换容量下降后采用直接扔掉后更换新的离子交换树脂。

常规处理方式主要有以下弊端：

1、作业危险性增加：树脂倒运、更换作业，人员需进入水处理软化器内进行作业，属金属容器内有限空间作业，内部高温、高湿，通风效果不好，加之含油污水进入，易产生有毒有害气体，易对操作人员造成伤害；

2、 离子交换树脂使用时间不长、易被污染，交换容量下降, 需要进行清洗或更换；油田生产过程中，出现上述情况，常规解决方案为：对旧（污染）树脂进行清理，报废处理，重新填装新树脂。