一种用于压裂返排液的制碱工艺及系统的制作方法

本发明属于油气田污水治理，更具体地说，是涉及一种用于压裂返排液的制碱工艺及系统。

背景技术：

1、水力压裂是一项广泛应用的油气井增产措施，水力压裂法是目前开采天然气的主要形式，要求用大量掺入化学物质的水(即压裂液)灌入页岩层，进行液压碎裂以释放天然气。压裂返排液主要指在压裂施工后，从油气井中返排出的残余压裂液，成分主要包括：高分子聚合物、高浓度胍胶等多种化学药剂，其次是srb菌、硫化物和总铁、总硫等。返排至地面的压裂液称为压裂返排液如果不经过处理而外排，将会对周围环境，尤其是农作物及地表水系造成污染。

2、目前油气田开采过程中，面对水力压裂使用大量的水资源和压裂返排液污染严重的问题，无论从成本还是从环保考虑，返排液的重复利用都是油气田工业发展的未来趋势。但是压裂返排液目前大部分使用回注、储存、焚烧等方式进行处理，以上几种处理方式都对环境有潜在的污染风险，如：回注会影响地下水，焚烧会产生有害气体，存储会散发出恶臭味道等。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于压裂返排液的制碱工艺及系统，旨在解决现有技术对压裂返排液处理方式对环境有潜在的污染风险的技术问题，同时将压裂返排液制备得到高附加值的碳酸氢钠，提高压裂返排液处理经济性，实现变废为宝。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于压裂返排液的制碱工艺，包括以下步骤：

3、对压裂返排液进行除杂处理，经过除杂处理后的水质满足：石油类含量≤5mg/l，总硬度≤300mg/l，二氧化硅≤10mg/l，污水中悬浮物浓度≤10mg/l；

4、对经除杂处理的压裂返排液进行过滤处理，然后使用dtro工艺对压裂返排液进行浓缩处理；

5、使用纳滤膜工艺对经过浓缩处理的压裂返排液进行分盐处理，得到只含有氯化钠的纳滤产水和同时含有氯化钠、硫酸钠和杂质污染物的纳滤浓水；

6、对纳滤浓水进行结晶处理；对纳滤产水进行浓缩处理，得到氯化钠饱和溶液，氯化钠饱和溶液质量百分比33％；

7、对经浓缩处理的纳滤产水进行沉淀处理，得到反应沉淀产物；

8、对反应沉淀产物进行离心过滤处理，制得产物。

9、优选地，所述对经除杂处理的压裂返排液进行过滤处理，然后使用dtro工艺对压裂返排液进行浓缩处理包括以下步骤：

10、采用超滤的方式对经过压裂返排液进行过滤处理；

11、采用dtro工艺对经过超滤过滤处理的压裂返排液进行浓缩处理。

12、优选地，所述对压裂返排液进行除杂处理包括：

13、采用多重过滤手段对压裂返排液进行除杂处理；所述多重过滤手段包括：气浮增加破乳技术、混凝沉淀技术、无压力膜过滤技术中的一种或多种。

14、优选地，所述对经浓缩处理的纳滤产水进行沉淀处理，得到反应沉淀产物步骤中，蒸发至饱和的氯化钠溶液进入反应沉淀池，通入氨水和二氧化碳进行吸收转化，得到碳酸氢钠沉淀。

15、优选地，在所述采用多重过滤的方式对经过除杂处理后的压裂返排液进行过滤处理的步骤中，产生的反洗水重新加入调节池中回用；且对产生的污泥进行框板压滤处理；板框压滤机产水重新加入调节池中回用，污泥外排。

16、优选地，所述采用dtro工艺对经过过滤处理的压裂返排液进行浓缩处理的步骤中，在90-160bar运行压力下利用dtro工艺将压裂返排液中无机盐分浓缩至10％～12％，同时得到可回用的dtro产水。

17、优选地，所述对反应沉淀产物进行离心过滤处理，制得产物为碳酸氢钠，离心母液以氯化氨为主的混合液，氯化铵质量浓度占比约＞85％。

18、优选地，压裂返排液中浓缩的氯化钠饱和液的整体转化率至少为75％，制备得到的碳酸氢钠的纯度≥94％。

19、本发明还提供一种用于压裂返排液的制碱系统，用于执行上文任一项所述的一种压裂返排液的制碱工艺。

20、优选地，该系统包括：

21、调节池，用于储存压裂返排液，并对进入制碱系统的压裂返排液原液，和多重过滤、超滤等处理设施产生的浓水；

22、多重过滤结构，与所述调节池的出水口连通；

23、超滤结构，与所述多重过滤结构的出水口连通；

24、碟片式反渗透结构，与所述超滤结构的产水口连通；

25、纳滤结构，与所述碟片式反渗透结构的浓水口连通；

26、蒸发浓缩结构，与所述纳滤结构的产水口连通；

27、反应沉淀池，与所述蒸发浓缩结构的浓液口连通；

28、离心过滤器，与所述反应沉淀池的反应沉淀物排放口连通；

29、板框压滤结构，与所述多重过滤结构的污泥排放口连通。

30、本发明提供的一种用于压裂返排液的制碱工艺及系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种用于压裂返排液的制碱工艺及系统，利用多重过滤工艺，在常温常压条件下，同步去除压裂返排液中的石油类、钙镁等结垢性物质、悬浮物等杂质，工艺流程简单。搭配dtro工艺，利用碟片式反渗透膜独特的抗污染宽流道结构特点进行无机盐分的浓缩，避免了传统膜技术使用时需要大量的预处理步骤。利用压裂返排液中无机盐主要是氯化钠的特点，将经过碟片式反渗透工艺浓缩后的浓液进行分盐提纯氯化钠，减少纳滤工艺的规模，同时经碟片式反渗透膜浓缩后的浓水中无机盐离子浓度提高，尤其是氯化钠的质量百分比提高，有利于纳滤产水得到更高浓缩倍数的纳滤产水，即氯化钠溶液，溶液质量百分数达9％以上；同时保证氯化钠浓缩液中氯化钠纯度＞99％。通过蒸发浓缩，将纳滤产水中氯化钠溶液浓缩至接近饱和浓度(33％)，且高温条件下有利于将纳滤产水中夹带的少量化学需氧量(即cod)挥发去除，保证下游反应沉淀过程制备得到高纯度的碳酸氢钠。将饱和的氯化钠溶液中同时通入工业二氧化碳和氨水，反应得到高纯度的碳酸氢钠沉淀。经离心过滤后母液进一步分离得到高品质的氯化铵产品。

技术特征：

1.一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，所述对经除杂处理的压裂返排液进行过滤处理，然后使用dtro工艺对压裂返排液进行浓缩处理包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，所述对压裂返排液进行除杂处理包括：

4.如权利要求2所述的一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，所述对经浓缩处理的纳滤产水进行沉淀处理，得到反应沉淀产物步骤中，蒸发至饱和的氯化钠溶液进入反应沉淀池，通入氨水和二氧化碳进行吸收转化，得到碳酸氢钠沉淀。

5.如权利要求2所述的一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，在所述采用多重过滤的方式对经过除杂处理后的压裂返排液进行过滤处理的步骤中，产生的反洗水重新加入调节池中回用；且对产生的污泥进行框板压滤处理；板框压滤机产水重新加入调节池中回用，污泥外排。

6.如权利要求2所述的一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，所述采用dtro工艺对经过过滤处理的压裂返排液进行浓缩处理的步骤中，在90-160bar运行压力下利用dtro工艺将压裂返排液中无机盐分浓缩至10％～12％，同时得到可回用的dtro产水。

7.如权利要求1所述的一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，所述对反应沉淀产物进行离心过滤处理，制得产物为碳酸氢钠，离心母液为以氯化氨为主的混合液，氯化铵质量浓度占比约＞85％。

8.如权利要求1所述的一种用于压裂返排液的制碱工艺，其特征在于，压裂返排液中浓缩的氯化钠饱和液的整体转化率至少为75％，制备得到的碳酸氢钠的纯度≥94％。

9.一种用于压裂返排液的制碱系统，其特征在于，用于执行权利要求1至8任一项所述的一种压裂返排液的制碱工艺。

10.如权利要求9所述的一种用于压裂返排液的制碱系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种用于压裂返排液的制碱工艺及系统，包括以下步骤：对压裂返排液进行除杂处理；过滤处理，然后使用碟片式反渗透工艺对压裂返排液进行浓缩处理；使用纳滤膜工艺对经过浓缩处理的压裂返排液进行分盐处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；对纳滤浓水进行结晶处理；对纳滤产水进行浓缩处理，得到氯化钠饱和溶液；对经浓缩处理的纳滤产水进行沉淀处理，得到反应沉淀产物；对反应沉淀产物进行离心过滤处理，制得产物。本发明利用多重过滤工艺，在常温常压条件下，同步去除压裂返排液中的石油类、钙镁等结垢性物质、悬浮物等杂质，结合DTRO技术的抗污染性，经过简单预处理后可进入膜浓缩系统，工艺流程简单。技术研发人员：张娜,李斌,乔艳,李战胜,董海生,李乐,包魏伟,范玮,白亚伦,党俊峰,许磊,蒋鑫艳受保护的技术使用者：内蒙古久科康瑞环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10