创新教育作业范例

1、创新教学院：专业：学号：姓名：育大作业TRIZ培训作业学院 专业 学号 姓名项目名称提高原油重力脱水效果的装置项目来源自拟题目研究领域油田水处理项目概述（技术参数、图片）所有的油田都要经历含水开发期的,特别是采油速度大和采取注水强化开发 的油田，无水采油期一般都较短，油井见水早，原油含水率土曾长快。原油含水不 仅增加了储存、输送、炼制过程中设备的压力。而且增加了升温时的燃料消耗， 甚至因为水中含盐等而引起设备和管道的结垢或腐蚀。因此，原油含水有百害无一利。但水在油田开发过程中，几乎是原油的永远伴生者”，尤其是在油田开发的中后期，油井不采水，也就没有了油。所以原油脱水就成为油田开发过程中一 个/、口缺少的环节，一直受到人们的重视。多年的反复实践，现在研究成功的多种原油脱水工艺技术有：沉降分离脱水、 化学破乳脱水、点破乳脱水、润湿凝结破乳。沉降分离脱水。这是利用水重油轻的原理，在原油通过一个特定的装置时， 使水下沉，油、水分开。这也是所有原油脱水的基本过程。该方法具有结构简单、 成本低、无二次污染的特点，但是处理效果相对其他方法不好。提高重力原油脱 水设备效率，以达到节省成本、简化工艺的目

2、的。技术参数：脱水率：50%70%水的溶点：0 c水的沸点：100c油分凝固点：大约在-50 C35c之间水分密度：1kg/L油分密度：0.750.95之间，少数大于0.95或小于0.75,相对密度在0.91.0 的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。初始问题描述系统的工作原理：原油通过管道进入到原油脱水罐中， 在原油脱水罐中原油停留一段时间，在 这段时间内密度较小的轻油浮在上端， 密度较大的重油沉卜端，水在中间，在原油脱水罐上中下段各有轻油、重油和水的出口，达到分离油水的目的。存在主要问题：原油中有些油分和水的密度比较接近，和和水很难在短时间内出现较为明显 分分层现象，会造成分离困难的情况。限制条件：1 .想要出现较为明显的分层，达到较好的分离效果，需要较长的时间，在原 油产量一定的情况下，原油在现行的脱水装置中的停留时间较短，脱水效果不好。2 .单纯的重力脱水时间较长，如果投加化学药剂可以缩短处理时间，但是投 加化学药剂会对系统产生二次污染。目前解决方案，专利，存在问题：目前重力脱水的方法结构简单，操作方便，投资节省，但是去除效率较低。原因是油和水的密度相差较小，想要提高处理效

3、率，较好的完成油和水的分离需 要较长的时间，那么原油在重力脱水设备中需要有较长的停留时间， 必须增加设 备的体积，或者向设备中投加某种可以改变原油中水和油的密度特性的化学药 剂，使油和水的分离速度能够加快，从而能够提高去除率，但是可能会向设备中 引入另外的污染。TRIZ解题流程系统分析（九屏图、生命曲线、系统完备性法则等技术系统进化法则）1、九屏图:图1、原油脱水罐的九屏图 A原油脱水设原油脱水系原油脱水简备易系统图2、原油脱水罐的九屏图B2、生命曲线:3、系统完备性法则等技术系统进化法则：系统名称：原油脱水罐系统定义：利用重力作用将油水进行分离的装置。系统功能：分离油水作用对象（产品）：原油罐体 进水管 水泵 开关 人执行装置: 传动装置: 动力装置: 控制装置: 外部控制:A图4、原油脱水罐的系统组成万案：1.11.24、资源分析寻找各形式资源1）物质资源：包含系统及其周围环境的物质组成可利用物质资源：进油管、出油管、出水管、罐体、泵、采油设备、加工设 备、油、水、不同密度的油与水、改变相态的水A）现成资源：进油管、出油管、出水管、罐体、泵、油、水B）派生资源：采油设备、加工设备、

4、不同密度的油与水、改变相态的水2）能量资源：系统中或超系统中任何可用的场。可利用能量资源：电场、机械场、压力场、重力场、流动的动能A）现成资源：电场、重力场、流动的动能B）派生资源：机械场、压力场3）信息资源：系统中任何知识、信息、技能。可利用信息资源：油的密度、水的密度、油的粘度、水的粘度、水的溶点、 水的沸点、油的凝固点。A）现成资源：油的密度、水的密度、油的粘度、水的粘度、水的溶点、水 的沸点、油的凝固点。B）派生资源：4）空间资源：系统及周围可用的闲置空间。可利用空间资源：油层空间、水层空间、混合分离区空间、输油管道内空间、 输油管道外空间A）现成资源：油层空间、水层空间、混合分离区空间、输油管道内空间、输油管道外空间B）派生资源：5）时间资源：系统的各种流程、操作过程中，利用一些时间提供有用作用。可利用时间资源：原油进入脱水装置前的时间、 在脱水装置中的时间、从脱 水装置出去后的时间。A）现成资源：原油进入脱水装置前的时间、在脱水装置中的时间、从脱水 装置出去后的时间。B）派生资源：6）功能资源：利用系统已有的组件产生新的功能。可利用功能资源：A现成资源：B）派生资源：7）系

5、统资源：当改变子系统之间的连接或超系统引进新的独立技术时，所 获得的有用功能或新技术。可利用系统资源：罐体、机械能、压力能、原油进入脱水装置前的时间、在 脱水装置中的时间、从脱水装置出去后的时间。万案：4.1 在原油进入脱水装置前的管道中先行脱水、 从脱水装置出去后的管道中 进一步油水分离。（创新原理3:局部质量改善法 创新原理5:组合法）4.2 改变温度，使油和水处于不同的固液状态，将其分离。（创新原理35:性能转化法）5、最终理想解定义系统的IFR研究对象：1、设计的最终目标？提高脱水效率2、理想化最终结果？油水能够自己分离3、达到理想解的障碍是什么？和和水分层困难4、这种障碍产生的原因是什么？油和水密度相差较小；脱水装置体 积较小。油与水存在相互引力；分 离存在阻力5、不出现这种障碍的条件是什 么？油和水有较大的密度差；增加脱水 装置的体积。减小引力；减小阻力6、创造这些条件所用的资源是什 么？脱水装置、添加剂、油密度、水密度据此，推测可利用的资源应为：脱水装置、添加剂、油密度、水密度 拟提出方案：5.1加大脱水装置的体积；（创新原理3:局部质量改善法）5.2 加入某种添加剂，增

6、加油水的密度差，使油和水能快速分层；（创新原理24:中介法）5.3 利用微波形成的高频变化电磁场使油和水分子能自由上下移动，发生摩擦碰撞并聚结加速油水分离。（创新原理19:离散）运用TRIZ工具6.运用技术矛盾解决方法提出原理解技术矛盾一：1）原问题技术矛盾：改善：油和水的分层速度恶化：对水体的污染2）问题模型对应的39个通用工程参数改善的参数：15运动物体的作用时间恶化的参数：31物体内部的有害因素3）解决方案模型对应查看阿奇舒勒矛盾矩阵表得到参考创新原理为：创新原理21:快速法创新原理39:惰性环境法创新原理16:部分超越法创新原理22:变害为利法技术方案6.1 加入某种与水密度相差较大的萃取液，让油快速溶于萃取液中，达到油 水分离的目的。（创新原理39:惰性环境法 创新原理24:中介法）6.2 投加的化学药剂若为酸性物质时可以和其他工艺产生的碱性废水中和， 既消除了系统不足，又处理其它废水。（创新原理22:变害为利法）技术矛盾二：1）原问题技术矛盾：改善：油水分离率恶化：油水分离效率2）问题模型对应的39个通用工程参数改善的参数：27可靠性恶化的参数：39生产率3）解决方案模型对

7、应查看阿奇舒勒矛盾矩阵表得到参考创新原理为：创新原理1:分割法创新原理35:性能转换法创新原理29:压力法创新原理38:氧化法技术方案6.3 改变温度，使油和水处于不同的固液状态，将其分离。（创新原理35:性能转化法）6.4 利用加入强氧化剂改变油的特性，达到油水分离分目的。（创新原理38: 氧化法）7、运用物理矛盾解决方法提出原理解物理矛盾一：1）把技术矛盾转化为物理矛盾：为了加快油水的分离速度，应该投加化学药剂，但是为了不对系统产生二次 危害和节省成本，又不应该投加化学药剂。重力脱水装置的物理矛盾为：既要投加化学药剂，又要不投加化学药剂；2）拟采用分离原理时间分离原理：空间分离原理：创新原理3:局部质量改善法整体与部分分离：创新原理28:机械系统替代法创新原理31:孔化法条件分离原理：创新原理1:分割法解决方案：7.1 将油和水难以分层的部分进行隔离设计，减少化学药剂的投加量。（创新原理3:局部质量改善法 创新原理1:分割法）7.2 将设备进行改进，加入一个离心力，通过离心力分离油和水。（创新原理28:机械系统替代）7.3 采用孔径为0.1 pm选择透过性膜组件进行分离，此种选择透

8、过性膜组 件只可透过水分子，将油成分截留。（创新原理31:孔化法 创新原理2:提取 法 创新原理30:柔化法）物理矛盾二：1）把技术矛盾转化为物理矛盾：想要提高油水分离率，应该增加原油在脱水设备中的停留时间， 但是为了提 高油水分离效率，又不应该增加原油在脱水设备中的停留时间；脱水罐水混合物Fi重力场S油水混合物3）择物-场模型的常用解法Fi重力场Fi重力场S3化学药剂S2脱水罐S油水混合物重力脱水装置的物理矛盾为：既要增加停留时间，又要减小停留时间；2）拟采用分离原理时间分离原理：空间分离原理：创新原理3:局部质量改善法整体与部分分离：条件分离原理：解决方案：7.4将系统变为廊道式或者分层，加大原油在设备中的运行路程，从而增加3:局部质量改善法创新原理17:多维电场、磁场、机械场（离心 力）脱水罐-S 2o原油在设备中的停留时间。（创新原理 法）8、运用物-场分析解决方法1）分析问题，确定相关元素问题：物质：油水混合物-S 1； 场：重力场-F io2）绘制物-场模型并确定类型Fi重力场F2重力场&脱水罐与隔板S油水混合物4）产生概念解4.1.2 利用微波形成的高频变化电磁场使油和水

9、分子能自由上下移动，发生摩擦碰撞并聚结实现油水分离。（创新原理19:离散）4.1.3 将设备进行改进，加入一个离心力，通过离心力分离油和水。（创新原理28:机械系统替代）4.1.4 向设备中添加化学药剂，加快油水的分离。（创新原理24:中介法）4.1.5 将系统变为廊道式或者分层，加大原油在设备中的运行路程，从而增 加原油在设备中的停留时间。（创新原理3:局部质量改善法 创新原理17:多 维法）产生方案三、采用对应的发明原理、结合资源产生拟解决的方案1、在原油进入脱水装置前的管道中先行脱水、从脱水装置出去后的管道中进一步油水分离。（创新原理3:局部质量改善法 创新原理5:组合法）2、改变温度，使油和水处于不同的固液状态，将其分离。（创新原理35:性能转化法）3、加大脱水装置的体积；（创新原理3:局部质量改善法）4、加入某种添加剂，增加油水的密度差，使油和水能快速分层；（创新原理 24:中介法）5、利用微波形成的高频变化电磁场使油和水分子能自由上下移动，发生摩擦碰撞并聚结加速油水分离。（创新原理19:离散）6、加入某种与水密度相差较大的萃取液，让油快速溶于萃取液中，达到油水分离的目的。（创新原理39:惰性环境法

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