創(chuàng)新教育作業(yè)范例

1、.創(chuàng) 新 教 育 大 作 業(yè)學(xué) 院：專 業(yè)：學(xué) 號(hào)：姓 名：TRIZ培訓(xùn)作業(yè).學(xué)院：專業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：項(xiàng)目名稱提高原油重力脫水效果的裝置項(xiàng)目來源自擬題目研究領(lǐng)域油田水處理項(xiàng)目概述(技術(shù)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(qiáng)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(zhǎng)快。原油含水不僅增加了儲(chǔ)存、輸送、煉制過程中設(shè)備的壓力。而且增加了升溫時(shí)的燃料消耗，甚至因?yàn)樗泻}等而引起設(shè)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(yuǎn)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

2、油田開發(fā)過程中一個(gè)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(shí)踐，現(xiàn)在研究成功的多種原油脫水工藝技術(shù)有：沉降分離脫水、化學(xué)破乳脫水、點(diǎn)破乳脫水、潤(rùn)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(gè)特定的裝置時(shí)，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(jiǎn)單、成本低、無二次污染的特點(diǎn)，但是處理效果相對(duì)其他方法不好。提高重力原油脫水設(shè)備效率，以達(dá)到節(jié)省成本、簡(jiǎn)化工藝的目的。 技術(shù)參數(shù)：脫水率：50%70%水的溶點(diǎn)：0水的沸點(diǎn)：100油分凝固點(diǎn)：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(duì)密度在

3、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(jìn)入到原油脫水罐中，在原油脫水罐中原油停留一段時(shí)間，在這段時(shí)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(dá)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(shí)間內(nèi)出現(xiàn)較為明顯的分層現(xiàn)象，會(huì)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(dá)到較好的分離效果，需要較長(zhǎng)的時(shí)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(shí)間較短，脫水效果不好。2.單純的重力脫水時(shí)間較長(zhǎng)，如果投加化學(xué)藥劑可以縮短處

4、理時(shí)間，但是投加化學(xué)藥劑會(huì)對(duì)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(jiǎn)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(zhǎng)的時(shí)間，那么原油在重力脫水設(shè)備中需要有較長(zhǎng)的停留時(shí)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?cè)椭兴陀偷拿芏忍匦缘幕瘜W(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(huì)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(jìn)化法則）1、九屏圖：原油脫水罐原油脫水系統(tǒng)進(jìn)原油管、罐體、隔板、出油管、出水管原油脫水系統(tǒng)高效

5、原油脫水罐進(jìn)原油管、罐體、隔板、出油管、出水管污水處理系統(tǒng)除油罐進(jìn)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(shè)備原油脫水系統(tǒng)原油脫水簡(jiǎn)易系統(tǒng)除油罐原油脫水罐高效原油除水罐簡(jiǎn)單的露天溝渠及池體進(jìn)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(zhǎng)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(shù)系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行分離的裝置。系統(tǒng)功能：分離油水作用對(duì)象（產(chǎn)品）：原油執(zhí)行裝置：罐體傳動(dòng)裝置：進(jìn)水管動(dòng)力裝置：水泵控制裝置：開關(guān)外部控制：人能源電能傳動(dòng)裝置進(jìn)油管執(zhí)行裝置罐體產(chǎn)品原油動(dòng)力

6、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(jìn)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(jìn)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(chǎng)?？衫媚芰抠Y源：電場(chǎng)、機(jī)械場(chǎng)、壓力場(chǎng)、重力場(chǎng)、流動(dòng)的動(dòng)能A）現(xiàn)成資源：電場(chǎng)、重力場(chǎng)、流動(dòng)的動(dòng)能B）派生資源：機(jī)械場(chǎng)、壓力場(chǎng)3）信息資源：系統(tǒng)中任何知識(shí)、信息、技能?？衫眯畔①Y源：油的密

7、度、水的密度、油的粘度、水的粘度、水的溶點(diǎn)、水的沸點(diǎn)、油的凝固點(diǎn)。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(diǎn)、水的沸點(diǎn)、油的凝固點(diǎn)。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(shí)間資源：系統(tǒng)的各種流程、操作過程中，利用一些時(shí)間提供有用作用。可利用時(shí)間資源：原油進(jìn)入脫水裝置前的時(shí)間、在脫水裝置中的時(shí)間、從脫水裝置出去后的時(shí)間。A）現(xiàn)成資源：原油進(jìn)入脫水裝置前的時(shí)間、在脫水裝置中的時(shí)間、從脫

8、水裝置出去后的時(shí)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(dāng)改變子系統(tǒng)之間的連接或超系統(tǒng)引進(jìn)新的獨(dú)立技術(shù)時(shí)，所獲得的有用功能或新技術(shù)。可利用系統(tǒng)資源：罐體、機(jī)械能、壓力能、原油進(jìn)入脫水裝置前的時(shí)間、在脫水裝置中的時(shí)間、從脫水裝置出去后的時(shí)間。方案：4.1在原油進(jìn)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(jìn)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(duì)象： 1、設(shè)計(jì)的最

9、終目標(biāo)？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(dá)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？油和水密度相差較小；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(cè)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：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

10、磁場(chǎng)使油和水分子能自由上下移動(dòng)，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(yùn)用TRIZ工具6.運(yùn)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(duì)水體的污染2)問題模型對(duì)應(yīng)的39個(gè)通用工程參數(shù)改善的參數(shù)：15 運(yùn)動(dòng)物體的作用時(shí)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(duì)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(dá)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2

11、4：中介法）6.2投加的化學(xué)藥劑若為酸性物質(zhì)時(shí)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(duì)應(yīng)的39個(gè)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(duì)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(qiáng)氧化劑改變油的特性，達(dá)到油水分離分目的。（創(chuàng)新原理38：

12、氧化法）7、運(yùn)用物理矛盾解決方法提出原理解物理矛盾一：1）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(duì)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(shí)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(jī)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(jìn)行隔離設(shè)計(jì)，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）7.2將設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，加入一個(gè)離心力，通過離

13、心力分離油和水。（創(chuàng)新原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代）7.3采用孔徑為0.1m選擇透過性膜組件進(jìn)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(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(shí)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(shí)間；重力脫水裝置的物理矛盾為：既要增加停留時(shí)間，又要減小停留時(shí)間；2）擬采用分離原理時(shí)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?，加大原油在設(shè)備

14、中的運(yùn)行路程，從而增加原油在設(shè)備中的停留時(shí)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(yùn)用物-場(chǎng)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-S2。 場(chǎng)：重力場(chǎng)-F1。2）繪制物-場(chǎng)模型并確定類型F1 重力場(chǎng)S2 脫水罐S1 油水混合物3）擇物-場(chǎng)模型的常用解法F1 重力場(chǎng)S2 脫水罐S1 油水混合物F2 電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械場(chǎng)(離心力)F1 重力場(chǎng)S2 脫水罐S1 油水混合物S3 化學(xué)藥劑F1 重力場(chǎng)S2 脫水罐S3 隔板S1 油水混合物F2 重力場(chǎng)4）產(chǎn)生概念解 4.1.1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

15、移效應(yīng)進(jìn)行分離。（創(chuàng)新原理18：機(jī)械振動(dòng)）4.1.2利用微波形成的高頻變化電磁場(chǎng)使油和水分子能自由上下移動(dòng)，發(fā)生摩擦碰撞并聚結(jié)實(shí)現(xiàn)油水分離。（創(chuàng)新原理19：離散）4.1.3將設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，加入一個(gè)離心力，通過離心力分離油和水。（創(chuàng)新原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代） 4.1.4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） 4.1.5將系統(tǒng)變?yōu)槔鹊朗交蛘叻謱樱哟笤驮谠O(shè)備中的運(yùn)行路程，從而增加原油在設(shè)備中的停留時(shí)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(duì)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(jìn)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

16、中進(jìn)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(chǎng)使油和水分子能自由上下移動(dòng)，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(dá)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(shí)可以和其他工藝產(chǎn)生的堿性廢水中和，既消

17、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(qiáng)氧化劑改變油的特性，達(dá)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(jìn)行隔離設(shè)計(jì)，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(jìn)行改進(jìn)，加入一個(gè)離心力，通過離心力分離油和水。（創(chuàng)新原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代）11、采用孔徑為0.1m選擇透過性膜組件進(jìn)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(shè)備中的運(yùn)行路程，從而增加原油在設(shè)備中的停留時(shí)間。（創(chuàng)

18、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(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(jìn)行分離。（創(chuàng)新原理18：機(jī)械振動(dòng)）方案評(píng)價(jià)1、可增加分離的時(shí)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(jìn)行，需要較多的能量；3、會(huì)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、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?cè)到y(tǒng)的任何工作，但需要注意廢水管道運(yùn)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(duì)原設(shè)備改進(jìn)工藝不大，減小了化學(xué)藥劑的使用，是有效的方法；1