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創(chuàng) 新 教 育 大 作 業(yè)學 院：專 業(yè)：學 號：姓 名：TRIZ培訓作業(yè)學院：專業(yè)：學號：姓名：項目名稱提高原油重力脫水效果的裝置項目來源自擬題目研究領域油田水處理項目概述(技術參數(shù)、 圖片)所有的油田都要經(jīng)歷含水開發(fā)期的，特別是采油速度大和采取注水強化開發(fā)的油田，無水采油期一般都較短，油井見水早，原油含水率增長快。原油含水不僅增加了儲存、輸送、煉制過程中設備的壓力。而且增加了升溫時的燃料消耗，甚至因為水中含鹽等而引起設備和管道的結(jié)垢或腐蝕。因此，原油含水有百害無一利。但水在油田開發(fā)過程中，幾乎是原油的“永遠伴生者”，尤其是在油田開發(fā)的中后期，油井不采水，也就沒有了油。所以原油脫水就成為油田開發(fā)過程中一個不可缺少的環(huán)節(jié)，一直受到人們的重視。多年的反復實踐，現(xiàn)在研究成功的多種原油脫水工藝技術有：沉降分離脫水、化學破乳脫水、點破乳脫水、潤濕凝結(jié)破乳。沉降分離脫水。這是利用水重油輕的原理，在原油通過一個特定的裝置時，使水下沉，油、水分開。這也是所有原油脫水的基本過程。該方法具有結(jié)構簡單、成本低、無二次污染的特點，但是處理效果相對其他方法不好。提高重力原油脫水設備效率，以達到節(jié)省成本、簡化工藝的目的。 技術參數(shù)：脫水率：50%70%水的溶點：0水的沸點：100油分凝固點：大約在-5035之間水分密度：1kg/L油分密度：0.750.95之間，少數(shù)大于0.95或小于0.75，相對密度在0.91.0的稱為重質(zhì)原油，小于0.9的稱為輕質(zhì)原油。初始問題描述系統(tǒng)的工作原理：原油通過管道進入到原油脫水罐中，在原油脫水罐中原油停留一段時間，在這段時間內(nèi)密度較小的輕油浮在上端，密度較大的重油沉下端，水在中間，在原油脫水罐上中下段各有輕油、重油和水的出口，達到分離油水的目的。存在主要問題：原油中有些油分和水的密度比較接近，油和水很難在短時間內(nèi)出現(xiàn)較為明顯的分層現(xiàn)象，會造成分離困難的情況。限制條件： 1.想要出現(xiàn)較為明顯的分層，達到較好的分離效果，需要較長的時間，在原油產(chǎn)量一定的情況下，原油在現(xiàn)行的脫水裝置中的停留時間較短，脫水效果不好。2.單純的重力脫水時間較長，如果投加化學藥劑可以縮短處理時間，但是投加化學藥劑會對系統(tǒng)產(chǎn)生二次污染。目前解決方案，專利，存在問題：目前重力脫水的方法結(jié)構簡單，操作方便，投資節(jié)省，但是去除效率較低。原因是油和水的密度相差較小，想要提高處理效率，較好的完成油和水的分離需要較長的時間，那么原油在重力脫水設備中需要有較長的停留時間，必須增加設備的體積，或者向設備中投加某種可以改變原油中水和油的密度特性的化學藥劑，使油和水的分離速度能夠加快，從而能夠提高去除率，但是可能會向設備中引入另外的污染。TRIZ解題流程系統(tǒng)分析（九屏圖、生命曲線、系統(tǒng)完備性法則等技術系統(tǒng)進化法則）1、九屏圖：原油脫水罐原油脫水系統(tǒng)進原油管、罐體、隔板、出油管、出水管原油脫水系統(tǒng)高效原油脫水罐進原油管、罐體、隔板、出油管、出水管污水處理系統(tǒng)除油罐進水管、罐體、隔板、出油管、出水管圖1、原油脫水罐的九屏圖A原油脫水設備原油脫水系統(tǒng)原油脫水簡易系統(tǒng)除油罐原油脫水罐高效原油除水罐簡單的露天溝渠及池體進原油管、罐體、隔板、出油管、出水管？圖2、原油脫水罐的九屏圖B2、生命曲線：嬰兒期成長期成熟期衰退期圖3、原油脫水的生命曲線圖3、系統(tǒng)完備性法則等技術系統(tǒng)進化法則：系統(tǒng)名稱：原油脫水罐系統(tǒng)定義：利用重力作用將油水進行分離的裝置。系統(tǒng)功能：分離油水作用對象（產(chǎn)品）：原油執(zhí)行裝置：罐體傳動裝置：進水管動力裝置：水泵控制裝置：開關外部控制：人能源電能傳動裝置進油管執(zhí)行裝置罐體產(chǎn)品原油動力裝置水泵控制裝置閘門外部控制人圖4、原油脫水罐的系統(tǒng)組成方案：1.11.24、資源分析尋找各形式資源1）物質(zhì)資源：包含系統(tǒng)及其周圍環(huán)境的物質(zhì)組成可利用物質(zhì)資源：進油管、出油管、出水管、罐體、泵、采油設備、加工設備、油、水、不同密度的油與水、改變相態(tài)的水A）現(xiàn)成資源：進油管、出油管、出水管、罐體、泵、油、水B）派生資源：采油設備、加工設備、不同密度的油與水、改變相態(tài)的水2）能量資源：系統(tǒng)中或超系統(tǒng)中任何可用的場?？衫媚芰抠Y源：電場、機械場、壓力場、重力場、流動的動能A）現(xiàn)成資源：電場、重力場、流動的動能B）派生資源：機械場、壓力場3）信息資源：系統(tǒng)中任何知識、信息、技能?？衫眯畔①Y源：油的密度、水的密度、油的粘度、水的粘度、水的溶點、水的沸點、油的凝固點。A）現(xiàn)成資源：油的密度、水的密度、油的粘度、水的粘度、水的溶點、水的沸點、油的凝固點。B）派生資源：4）空間資源：系統(tǒng)及周圍可用的閑置空間?？衫每臻g資源：油層空間、水層空間、混合分離區(qū)空間、輸油管道內(nèi)空間、輸油管道外空間A）現(xiàn)成資源：油層空間、水層空間、混合分離區(qū)空間、輸油管道內(nèi)空間、輸油管道外空間B）派生資源：5）時間資源：系統(tǒng)的各種流程、操作過程中，利用一些時間提供有用作用?？衫脮r間資源：原油進入脫水裝置前的時間、在脫水裝置中的時間、從脫水裝置出去后的時間。A）現(xiàn)成資源：原油進入脫水裝置前的時間、在脫水裝置中的時間、從脫水裝置出去后的時間。B）派生資源：6）功能資源：利用系統(tǒng)已有的組件產(chǎn)生新的功能?？衫霉δ苜Y源：A）現(xiàn)成資源：B）派生資源：7）系統(tǒng)資源：當改變子系統(tǒng)之間的連接或超系統(tǒng)引進新的獨立技術時，所獲得的有用功能或新技術。可利用系統(tǒng)資源：罐體、機械能、壓力能、原油進入脫水裝置前的時間、在脫水裝置中的時間、從脫水裝置出去后的時間。方案：4.1在原油進入脫水裝置前的管道中先行脫水、從脫水裝置出去后的管道中進一步油水分離。（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 創(chuàng)新原理5：組合法）4.2 改變溫度，使油和水處于不同的固液狀態(tài)，將其分離。（創(chuàng)新原理35：性能轉(zhuǎn)化法）5、最終理想解定義系統(tǒng)的IFR研究對象： 1、設計的最終目標？提高脫水效率2、理想化最終結(jié)果？油水能夠自己分離3、達到理想解的障礙是什么？油和水分層困難4、這種障礙產(chǎn)生的原因是什么？油和水密度相差較??；脫水裝置體積較小。油與水存在相互引力；分離存在阻力5、不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？油和水有較大的密度差；增加脫水裝置的體積。減小引力；減小阻力6、創(chuàng)造這些條件所用的資源是什么？脫水裝置、添加劑、油密度、水密度據(jù)此，推測可利用的資源應為：脫水裝置、添加劑、油密度、水密度擬提出方案：5.1加大脫水裝置的體積；（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 ）5.2加入某種添加劑，增加油水的密度差，使油和水能快速分層；（創(chuàng)新原理24：中介法）5.3利用微波形成的高頻變化電磁場使油和水分子能自由上下移動，發(fā)生摩擦碰撞并聚結(jié)加速油水分離。（創(chuàng)新原理19：離散）運用TRIZ工具6.運用技術矛盾解決方法提出原理解技術矛盾一：1)原問題技術矛盾：改善：油和水的分層速度惡化：對水體的污染2)問題模型對應的39個通用工程參數(shù)改善的參數(shù)：15 運動物體的作用時間惡化的參數(shù)：31 物體內(nèi)部的有害因素3)解決方案模型對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創(chuàng)新原理為：創(chuàng)新原理21：快速法創(chuàng)新原理39：惰性環(huán)境法創(chuàng)新原理16：部分超越法創(chuàng)新原理22：變害為利法技術方案6.1 加入某種與水密度相差較大的萃取液，讓油快速溶于萃取液中，達到油水分離的目的。（創(chuàng)新原理39：惰性環(huán)境法 創(chuàng)新原理24：中介法）6.2投加的化學藥劑若為酸性物質(zhì)時可以和其他工藝產(chǎn)生的堿性廢水中和，既消除了系統(tǒng)不足，又處理其它廢水。（創(chuàng)新原理22：變害為利法）技術矛盾二：1)原問題技術矛盾：改善：油水分離率惡化：油水分離效率2)問題模型對應的39個通用工程參數(shù)改善的參數(shù)：27 可靠性惡化的參數(shù)：39 生產(chǎn)率3)解決方案模型對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創(chuàng)新原理為：創(chuàng)新原理1：分割法創(chuàng)新原理35：性能轉(zhuǎn)換法創(chuàng)新原理29：壓力法創(chuàng)新原理38：氧化法技術方案6.3 改變溫度，使油和水處于不同的固液狀態(tài)，將其分離。（創(chuàng)新原理35：性能轉(zhuǎn)化法）6.4利用加入強氧化劑改變油的特性，達到油水分離分目的。（創(chuàng)新原理38：氧化法）7、運用物理矛盾解決方法提出原理解物理矛盾一：1）把技術矛盾轉(zhuǎn)化為物理矛盾：為了加快油水的分離速度，應該投加化學藥劑，但是為了不對系統(tǒng)產(chǎn)生二次危害和節(jié)省成本，又不應該投加化學藥劑。 重力脫水裝置的物理矛盾為：既要投加化學藥劑，又要不投加化學藥劑； 2）擬采用分離原理 時間分離原理：空間分離原理： 創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法整體與部分分離： 創(chuàng)新原理28：機械系統(tǒng)替代法 創(chuàng)新原理31：孔化法條件分離原理：創(chuàng)新原理1：分割法解決方案：7.1將油和水難以分層的部分進行隔離設計，減少化學藥劑的投加量。（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 創(chuàng)新原理1：分割法）7.2將設備進行改進，加入一個離心力，通過離心力分離油和水。（創(chuàng)新原理28：機械系統(tǒng)替代）7.3采用孔徑為0.1m選擇透過性膜組件進行分離，此種選擇透過性膜組件只可透過水分子，將油成分截留。（創(chuàng)新原理31：孔化法 創(chuàng)新原理2：提取法 創(chuàng)新原理30：柔化法）物理矛盾二：1）把技術矛盾轉(zhuǎn)化為物理矛盾：想要提高油水分離率，應該增加原油在脫水設備中的停留時間，但是為了提高油水分離效率，又不應該增加原油在脫水設備中的停留時間；重力脫水裝置的物理矛盾為：既要增加停留時間，又要減小停留時間；2）擬采用分離原理時間分離原理：空間分離原理：創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法整體與部分分離： 條件分離原理： 解決方案：7.4將系統(tǒng)變?yōu)槔鹊朗交蛘叻謱樱哟笤驮谠O備中的運行路程，從而增加原油在設備中的停留時間。（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 創(chuàng)新原理17：多維法）8、運用物-場分析解決方法 1）分析問題，確定相關元素問題： 物質(zhì)：油水混合物-S1；脫水罐-S2。 場：重力場-F1。2）繪制物-場模型并確定類型F1 重力場S2 脫水罐S1 油水混合物3）擇物-場模型的常用解法F1 重力場S2 脫水罐S1 油水混合物F2 電場、磁場、機械場(離心力)F1 重力場S2 脫水罐S1 油水混合物S3 化學藥劑F1 重力場S2 脫水罐S3 隔板S1 油水混合物F2 重力場4）產(chǎn)生概念解 4.1.1采用超聲波技術，利用超聲波作用于性質(zhì)不同的油和水，使作用于油和水產(chǎn)生的位移效應進行分離。（創(chuàng)新原理18：機械振動）4.1.2利用微波形成的高頻變化電磁場使油和水分子能自由上下移動，發(fā)生摩擦碰撞并聚結(jié)實現(xiàn)油水分離。（創(chuàng)新原理19：離散）4.1.3將設備進行改進，加入一個離心力，通過離心力分離油和水。（創(chuàng)新原理28：機械系統(tǒng)替代） 4.1.4向設備中添加化學藥劑，加快油水的分離。（創(chuàng)新原理24：中介法） 4.1.5將系統(tǒng)變?yōu)槔鹊朗交蛘叻謱樱哟笤驮谠O備中的運行路程，從而增加原油在設備中的停留時間。（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 創(chuàng)新原理17：多維法）產(chǎn)生方案三、采用對應的發(fā)明原理、結(jié)合資源產(chǎn)生擬解決的方案1、在原油進入脫水裝置前的管道中先行脫水、從脫水裝置出去后的管道中進一步油水分離。（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 創(chuàng)新原理5：組合法）2、改變溫度，使油和水處于不同的固液狀態(tài)，將其分離。（創(chuàng)新原理35：性能轉(zhuǎn)化法）3、加大脫水裝置的體積；（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 ）4、加入某種添加劑，增加油水的密度差，使油和水能快速分層；（創(chuàng)新原理24：中介法）5、利用微波形成的高頻變化電磁場使油和水分子能自由上下移動，發(fā)生摩擦碰撞并聚結(jié)加速油水分離。（創(chuàng)新原理19：離散）6、加入某種與水密度相差較大的萃取液，讓油快速溶于萃取液中，達到油水分離的目的。（創(chuàng)新原理39：惰性環(huán)境法 創(chuàng)新原理24：中介法）7、投加的化學藥劑若為酸性物質(zhì)時可以和其他工藝產(chǎn)生的堿性廢水中和，既消除了系統(tǒng)不足，又處理其它廢水。（創(chuàng)新原理22：變害為利法）8、利用加入強氧化劑改變油的特性，達到油水分離分目的。（創(chuàng)新原理38：氧化法）9、將油和水難以分層的部分進行隔離設計，減少化學藥劑的投加量。（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 創(chuàng)新原理1：分割法）10、將設備進行改進，加入一個離心力，通過離心力分離油和水。（創(chuàng)新原理28：機械系統(tǒng)替代）11、采用孔徑為0.1m選擇透過性膜組件進行分離，此種選擇透過性膜組件只可透過水分子，將油成分截留。（創(chuàng)新原理31：孔化法 創(chuàng)新原理2：提取法 創(chuàng)新原理30：柔化法）12、將系統(tǒng)變?yōu)槔鹊朗交蛘叻謱?，加大原油在設備中的運行路程，從而增加原油在設備中的停留時間。（創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量改善法 創(chuàng)新原理17：多維法）13、采用超聲波技術，利用超聲波作用于性質(zhì)不同的油和水，使作用于油和水產(chǎn)生的位移效應進行分離。（創(chuàng)新原理18：機械振動）方案評價1、可增加分離的時間，但是可能引起管道內(nèi)部的某些不良因素；2、改變油水的物理狀態(tài)，分離容易進行，需要較多的能量；3、會增加設備的占地面積，增加成本；4、可以較快的完成油水的分離，增加成本，可能引入新的危害；5、分離速度變快，分離效果變好，引入了系統(tǒng)外的資源，成本增加；6、分離速度變快，分離效果變好，但是原油溶解在其他介質(zhì)中，不利于后續(xù)的使用和加工；7、以廢治廢的有效方法，不需改變原系統(tǒng)的任何工作，但需要注意廢水管道運輸造成的腐蝕；8、加速了分離效果，但是改變了原油的性質(zhì)，不是好的方案；9、對原設備改進工藝不大，減小了化學藥劑的使用，是有效的方法；1