創(chuàng)新教育作業(yè)范例

1、創(chuàng)新教學(xué)院：專業(yè)：學(xué)號：姓名：育大作業(yè)TRIZ培訓(xùn)作業(yè)學(xué)院專業(yè)學(xué)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(lǐng)域油田水處理項目概述（技術(shù)參數(shù)、圖片）所有的都要經(jīng)歷含水開發(fā)期的,特別是采取注水強化開發(fā)的,無水期一般都較短，見水早，增長快。含水不僅增加了儲存、輸送、煉制過程中設(shè)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(shè)備和管道的結(jié)垢或腐蝕。因此，含水有百害k利。但水在過程中，幾乎是原油的永遠伴生者”，尤其是在的中后期，不采水，也就沒有了油。所以就成為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(fù)實踐，現(xiàn)在研究成功的多種有：沉降分離脫水、化學(xué)破乳脫水、

2、點破乳脫水、潤濕凝結(jié)破乳。脫水。這是利用水輕的原理，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(gòu)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(shè)備效率，以達到節(jié)省成本、簡化工藝的目的。技術(shù)參數(shù)：脫水率：50%70%水的溶點：0c水的沸點：100c油分凝固點：大約在-50C35c之間水分密度：1kg/L油分密度：之間，少數(shù)大于或小于，相對密度在的稱為重質(zhì)原油，小于的稱為輕質(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

3、重油沉卜端，水在中間，在原油脫水罐上中下段各肩輕油、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，和和水很難在短時間內(nèi)出現(xiàn)較為明顯分分層現(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(xué)藥劑可以縮短處理時間，但是投加化學(xué)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(gòu)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

4、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(shè)備中需要有較長的停留時間，必須增加設(shè)備的體積，或者向設(shè)備中投加某種可以改變原油中水和油的密度特性的化學(xué)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(shè)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(shù)系統(tǒng)進化法則）1、九屏圖:圖1、原油脫水罐的九屏圖A原油脫水設(shè)原油脫水系原油脫水簡備易系統(tǒng)圖2、原油脫水罐的九屏圖B2、生命曲線:3、系統(tǒng)完備性法則等技術(shù)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）：原油罐體 進水管 水泵

5、 開關(guān) 人執(zhí)行裝置:傳動裝置:動力裝置:控制裝置:外部控制:A圖4、原油脫水罐的系統(tǒng)組成萬案:4、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(shè)備、加工設(shè)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(shè)備、加工設(shè)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。可利用能量資源：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?？?/p>

6、利用信息資源：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。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

7、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。可利用功能資源：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(shù)時，所獲得的有用功能或新技術(shù)?？衫孟到y(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。萬案：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）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(shè)計的最

8、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？和和水分層困難4、這種障礙產(chǎn)生的原因是什么？油和水密度相差較?。幻撍b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(yīng)為：脫水裝置、添加劑、油密度、水密度擬提出方案：加大脫水裝置的體積；（創(chuàng)新原理3:局部質(zhì)量改善法）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）利用微波形成的高頻變化電磁場使油和水分子能自

9、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(shù)矛盾解決方法提出原理解技術(shù)矛盾一：1）原問題技術(shù)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(yīng)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(yīng)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(shù)方案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）投加的化學(xué)藥劑若為酸性

10、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(shù)矛盾二：1）原問題技術(shù)矛盾：改善：油水分離率惡化：油水分離效率2）問題模型對應(yīng)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(yīng)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(shù)方案改變溫度，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）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）

11、把技術(shù)矛盾轉(zhuǎn)化為物理矛盾：為了加快油水的分離速度，應(yīng)該投加化學(xué)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(yīng)該投加化學(xué)藥劑。重力脫水裝置的物理矛盾為：既要投加化學(xué)藥劑，又要不投加化學(xué)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：將油和水難以分層的部分進行隔離設(shè)計，減少化學(xué)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）將設(shè)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）采用孔徑為pm選擇透過性膜組件進行分離

12、，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(shù)矛盾轉(zhuǎn)化為物理矛盾：想要提高油水分離率，應(yīng)該增加原油在脫水設(shè)備中的停留時間，但是為了提高油水分離效率，又不應(yīng)該增加原油在脫水設(shè)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：將系統(tǒng)變?yōu)槔鹊朗交蛘叻謱?，加大原油在設(shè)備中的運行路程，從而增加原油在設(shè)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-

13、場分析解決方法1）分析問題，確定相關(guān)元素問題：物質(zhì)：油水混合物-S1；脫水罐-S20場：重力場-Fio2）繪制物-場模型并確定類型3）擇物-場模型的常用解法Fi重力場&脫水罐 S油水混合物Fi重力場F2重力場&脫水罐與隔板S油水混合物4）產(chǎn)生概念解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）將設(shè)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）向設(shè)備中添加化學(xué)藥劑，加快油水的分離。（創(chuàng)新原理24:中介法）將系統(tǒng)變?yōu)槔鹊朗交蛘叻謱?，加大原油在設(shè)備中的運行路程，從而增加原油在設(shè)備中的停留

14、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(yīng)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

15、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(xué)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(shè)計，減少化學(xué)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(shè)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pm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

16、。（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(shè)備中的運行路程，從而增加原油在設(shè)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13、采用超聲波技術(shù)，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(yīng)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(shè)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

17、、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(shè)備改進工藝不大，減小了化學(xué)藥劑的使用，是有效的方法；10、可以提高油水的分離效果，并且所用離心設(shè)備較簡單。11、將油水分離的較為徹底，大大提高分離效率，需要外界施加較大壓力，成本較高；12、增加了油水的分離時間，不用改變原來設(shè)備的體積的大小，只需要將設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行簡單改進，可行；13、加快了油水的分離速度，沒有引入新的污染，成本較高。可行性方案11減少化學(xué)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）改進工藝原工藝2、投加的化學(xué)藥劑若為酸性物質(zhì)