黃春 顧永強 王亮 張偉林 （中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司孤東采油廠）

注聚合物過程中，水射流分散溶解裝置具有計量下料準確，供水精度誤差小，配液濃度穩(wěn)定，而且不產(chǎn)生魚眼等特點。目前所使用的水射流聚合物分散溶解裝置，與老式的水幔分散裝置相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、流程緊湊、價格適宜、安裝方便、自動化程度高等優(yōu)點。

隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)的不斷深入，進一步降低地面建設(shè)投資與運行成本已經(jīng)成為一項重要課題。聚合物分散裝置是聚合物配制過程的主要設(shè)備，它的作用是使聚合物干粉和水按照一定配比均勻混合，是保證配制聚合物溶液質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到聚合物驅(qū)油效果。多年來，聚合物分散裝置一直采用傳統(tǒng)的風(fēng)力分散流程，結(jié)構(gòu)和控制邏輯復(fù)雜，造價和運行能耗較大。為了進一步降低生產(chǎn)成本，改善配制質(zhì)量，對聚合物水力直接射流分散工藝進行了大量的研究和試驗，形成了直接射流型分散裝置，大大簡化了聚合物分散工藝。

1 水射流分散裝置性能特點

聚合物分散溶解裝置是注聚裝置中的主要設(shè)備，其主要功能是完成聚合物粉劑的上料、儲料、計量下料、混合、輸出等一系列工藝過程。

水射流聚合物分散溶解系統(tǒng)主要由投料部分、提升部分、儲料部分、射流分散部分、下料及計量部分、自控部分等六大部分構(gòu)成。

投料部分包括料斗總成、攪拌輔助下料系統(tǒng)。儲料部分包括料倉、振動器、上下物位開關(guān)。射流分散部分包括噴射器總成、漩流器總成。自控部分包括PLC控制柜、遠程監(jiān)控，并配套提供流程中熟化罐的進出口電動閥、靜壓液位計，水罐的進出口電動閥及靜壓液位計，完成從分散到熟化整個工藝流程的自動控制。人工將干粉倒入料倉，經(jīng)計量下料器精確計量進入水射流器；清水罐中的水由清水離心泵輸出，經(jīng)電動閥及電磁流量計調(diào)節(jié)計量，以一定的壓力進入水射流器；清水由水射流器高速噴出，形成局部真空，產(chǎn)生負壓，攜帶經(jīng)精確下料器計量的干粉，強制混合，再經(jīng)提升泵提升完成干粉和水的初步混合，依次流經(jīng)單向閥、手動蝶閥、電動閥，再輸送到熟化罐中進行熟化，完成聚合物的溶解輸送過程。

水射流分散裝置的額定配液濃度為5000mg/L（最大配液濃度6000mg/L），整機功率18 kW，額定供水量為80m3/h，每天的額定配置母液量為1920m3。

2 水射流分散裝置工藝原理

2.1 工藝流程

根據(jù)聚合物分散工藝要求，必須能夠?qū)酆衔锔煞酆退謩e進行計量，并充分、均勻地混合。因此，直接射流型分散裝置包括供水及計量系統(tǒng)、聚合物干粉下料及計量系統(tǒng)、射流混合系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。

為分散裝置正常運行提供滿足壓力要求的、流量平穩(wěn)的水流，并對水流量進行計量和調(diào)節(jié)。為保證在系統(tǒng)檢修或出現(xiàn)異常情況時能夠及時切斷系統(tǒng)水源，該流程設(shè)置手動控制功能。

存儲聚合物干粉并根據(jù)設(shè)定的參數(shù)控制下料速度，并對下料量進行計量?？筛鶕?jù)用戶需求，提供不同的計量模式，以滿足聚合物母液配制精度，下料最高精度可達1%。

在水力射流的作用下使經(jīng)過計量的聚合物干粉顆粒之間相互分離，干粉顆粒與水充分潤濕，最終使聚合物干粉與水進行充分、均勻的混合；同時，在下料前及下料過程中施加旋轉(zhuǎn)水流對過流部件進行沖刷，防止干粉聚結(jié)堵塞。

2.2 配置原理

聚合物水力射流分散工藝，采用獨特的射流混合裝置及相關(guān)的聚合物干粉下料及計量系統(tǒng)、供水及計量系統(tǒng)和配套的自動控制系統(tǒng)。工作時水由射流混合裝置的噴嘴高速噴出，由于流速很高，在噴嘴的出口處形成負壓，將聚合物干粉吸入裝置。在擴散段，高速水流在管內(nèi)形成強烈的渦流，具有劇烈的切割攪拌作用，既保證了聚合物干粉的充分潤濕，又可以有效防止干粉聚結(jié)使配制的聚合物溶液形成“魚眼”和黏團。

聚合物水力射流分散工藝較傳統(tǒng)的風(fēng)力分散工藝減少了溶解罐、攪拌器、超聲波液位計、螺桿泵、鼓風(fēng)機、水粉混合器、液位開關(guān)等部件和流程，大大簡化了聚合物分散工藝，降低了工程投資和運行成本。

聚合物水力直接射流分散工藝較傳統(tǒng)的風(fēng)力分散工藝減少了攪拌溶解、螺桿泵輸送流程，大大簡化了干粉分散潤濕工藝。與老式的水幔式分散相比較[1]，水射流分散裝置比較簡單，占地空間小，易使用操作，每套裝置最高可節(jié)約投資80萬元。

水射流分散裝置由于減少了很多動力設(shè)備，比如鼓風(fēng)機、溶解罐攪拌機、混出泵等設(shè)備，大大減少了能源消耗，整機裝機功率由原來的35 kW減少到18 kW，減少了使用過程中電量，得到了很好的節(jié)能降耗效果[2]。

水射流分散工藝流程相對比較簡單，減少了很多的大型設(shè)備，這就意味著在使用的過程中，設(shè)備的維修費用會有很大的節(jié)省，維修的工作量減少，人工成本降低。

3 水射流分散裝置的不足及其改進

3.1 分散裝置接料斗處經(jīng)常返水

水射流分散在配置母液的過程中，先打開供水閥，后打開母液閥，然后啟動提升泵，最后啟動清水泵，但是一整套程序設(shè)定好后，往往由于設(shè)備按照程序執(zhí)行的時候總有幾秒鐘的偏差，閥門未及時全開，流程提前送水，使清水從接料斗中返出，造成分散裝置返水的現(xiàn)象。分散裝置返水就會帶著下料器中的干粉一起流到分散裝置溢流口處，返出的水粉混合物由于混合不均勻極易結(jié)塊，不久就會堵塞溢流口。分散裝置經(jīng)常返水，并且返出的混合物較多，溢出分散裝置流到操作間地面上，造成地面濕滑，很難處理。

3.2 母液配置質(zhì)量較差

與水幔式分散裝置相比較，水射流分散裝置減少了一個讓配置母液初步熟化的一個溶解罐。水幔式分散裝置清水與干粉的混合是在一個較小的溶解罐中進行，并且配置了一個小型的攪拌機，母液在溶解罐初步混合后經(jīng)混出泵排出。水射流分散裝置減少了清水與干粉初步混合的環(huán)節(jié)，直接用噴射器噴射出來的清水在接料漏斗中形成漩渦，把下料器下來的干粉以沖刷的形式瞬間帶走，最終到母液熟化罐中經(jīng)過攪拌機的攪拌進行熟化。但是，如果熟化罐的攪拌機出現(xiàn)問題，這種射流分散配置出來母液的熟化程度就會受到很大的影響。

3.3 下粉器處干粉易結(jié)塊

水射流分散裝置在配置母液的過程中，由于射流出來的清水易產(chǎn)生水汽，使空氣潮濕，而下粉器下來了干粉遇到水汽極易結(jié)塊，并黏附到下粉器四壁，長時間運行，干粉結(jié)塊越來越多，就會造成下粉器堵塞，下粉器下粉困難，影響母液配置。要使分散裝置正常運行，必須定期對下粉器四壁黏附的干粉進行清理，嚴重的時候需要3天清理一次，增加了額外的工作量。

3.4 水射流分散裝置措施改進

孤東三采中心注聚站在用的6套水射流分散裝置中，選取7#站進行改造。改造前水射流分散配置的工藝過程是，用壓力水經(jīng)過水噴射器直接將聚合物干粉從水噴射器的進粉口吸入，然后水和聚合物干粉經(jīng)水噴射器的喉管和擴散管進行混合。在混合過程中極易在進粉口處導(dǎo)致干粉黏結(jié)結(jié)塊，黏附在漏斗壁的四周，導(dǎo)致漏斗口徑變細，負壓增加，進而造成漏斗處返水頻繁。一旦下粉漏斗返水清水與干粉就會一同涌出下粉漏斗，既造成干粉的浪費又導(dǎo)致操作間衛(wèi)生較差，母液的配制質(zhì)量受到一定程度的影響。

對分散溶解裝置的料倉進行改造，向上抬高0.4m，讓出一定的安裝空間。在射流器的下粉料斗處增加1臺DN50的電動開關(guān)球閥，在沖刷管處增加1個DN15的電動開關(guān)球閥，配合采用程序自動控制，可以徹底解決分散溶解裝置的返水問題。

分散裝置向上抬高了0.4m，這就意味著增加了下粉器與接料斗中清水的距離，射流清水產(chǎn)生的水汽不會影響到下粉器處下來的干粉，從而解決下粉器結(jié)塊的問題，提高聚合物配置質(zhì)量。

改造的過程中，去除了原分散裝置多余的提升泵，去除的提升泵在原分散裝置中起到給水粉混合物提供動力使混合物傳送到熟化罐中。經(jīng)過試驗證明，給分散裝置提供清水壓力的清水泵所提供的0.8MPa的壓力，經(jīng)過分散裝置混配整個流程壓力損失約為0.2MPa，剩余的0.6MPa壓力足夠把混合液傳輸?shù)绞旎拗小Ｋ?，此次改造過程中把提升泵去除，減少了1臺15 kW的動力，大大減少了分散裝置的耗電量，比改造前日節(jié)電260 kWh。

現(xiàn)場改造于2012年7月完成，同時對分散裝置的運行操作程序進行了一定的調(diào)整（圖1）。

在分散溶解裝置啟動的過程中，首先關(guān)閉下粉閥門和沖刷水閥門，閥門關(guān)到位之后，啟動射流泵進入射流狀態(tài)；當射流正常后，再打開下粉閥門和沖刷水閥門；當檢測到閥門正常開啟到位后，開始正常下粉進入工作狀態(tài)；當停止分散溶解裝置運行時，先停止下粉、通過振動去除下料口的浮粉，再關(guān)閉2個電動閥門，隔絕水路，設(shè)備停止運行，杜絕返水問題的發(fā)生。

4 結(jié)論與認識

1）水射流分散裝置與水幔式分散裝置相比較具有工藝流程簡單、占地面積小、節(jié)省投資、節(jié)能降耗等特點，具有良好的推廣潛力。

2）目前使用的水射流分散裝置經(jīng)過改造，基本上解決了返水問題，并且去除了多余的動力提升泵，比改造前更加節(jié)能，而且方便使用，提高了聚合物母液的配置質(zhì)量，減少了母液結(jié)塊現(xiàn)象。

3）水射流分散裝置配置聚合物母液混合均勻度低于水幔式分散裝置，配置出來的母液主要依靠熟化罐進行熟化才能達到注入標準，這就要求使用單位必須提高熟化罐對母液的熟化能力。

[1]于新哉.聚合物分散溶解裝置的特點及應(yīng)用[J],石油機械,2003,31:41-45.

[2]羅彤彤,盧亞平,潘英民.新型聚合物快速分散溶解裝置的研制[J].礦冶,2007(4):74-78.