创新教育作业范例Word格式文档下载.docx

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油分密度0.70.9之间，少数大0.9或小0.7，相对密度0.1.的称为重质原油，小0.的称为轻质原油

初始问题描

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，密度较大的重油沉下端，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，油和水很难在短时间内出现较为明

显的分层现象，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：

污水处理系统原油脱水系统原油脱水系统

除油罐原油脱水罐高效

原油脱水罐

进水管、罐体、进原油管、罐进原油管、罐体、隔板、出油隔板、出油管、体、隔板、出油

管、出水管管、出水管出水管

A

、原油脱水罐的九屏图1图

原油脱水系统原油脱水简易系原油脱水设备

统

原油脱水罐高效除油罐

原油除水罐

进原油管、罐？

简单的露天沟渠及池体体、隔板、出油管、出水管

图2、原油脱水罐的九屏图B外部控制：

人

2、生命曲线：

衰退成熟期期

成长期婴儿期

图3、原油脱水的生命曲线图

3、系统完备性法则等技术系统进化法则：

系统名称：

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

执行装置：

罐体

传动装置：

进水管

动力装置：

水泵控制装置：

开关

电能水泵进油管罐体原油

闸门

人

4、原油脱水罐的系统组成图方案：

1.1

1.2

4、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、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

电场、重力场、流动的动能

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。

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

）派生资源：

B．

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。

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：

7）系统资源：

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。

方案：

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

油水能够自己分离2、理想化最终结果？

油和水分层困难3、达到理想解的障碍是什么？

①油和水密度相差较小；

②脱水装置、这种障碍产生的原因是什么？

4体积较小。

③油与水存在相互引力；

④分离存在阻力①油和水有较大的密度差；

②增加脱、不出现这种障碍的条件是什5水装置的体积。

③减小引力；

④减小么？

阻力脱水装置、添加剂、油密度、水密度、创造这些条件所用的资源是什6么？

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；

局部质量改善法）

5.2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）

5.3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：

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：

油水分离率

油水分离效率

27可靠性

39生产率

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

6.3改变温度，使油和水处于不同的固液状态，将其分离。

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：

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。

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0.1μm选择透过性膜组件进行分离，此种选择透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：

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；

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：

创新原理3：

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，从而增加原油在设备中的停留时间。

局部质量改善法创新原理17：

多维法）

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；

脱水罐---S。

21场：

重力场---F。

12）绘制物-场模型并确定类型

F重力场1

S脱水罐S油水混合物12

-3）择物场模型的常用解法F重力场重力场F11S化学药剂3

S脱水罐S油水混合物S脱水罐S油水混合物1122F2电场、磁场、机械场（离心力）

F重力场F重力场21

S脱水罐S隔板S油水混合物132

）产生概念解44.1.2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实现油水分离。

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。

4.1.4向设备中添加化学药剂，加快油水的分离。

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。

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。

2、改变温度，使油和水处于不同的固液状态，将其分离。

3、加大脱水装置的体积；

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；

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。

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。

7、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。

8、利用加入强氧化剂改变油的特性，达到油水分离分目的。

9、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。

10、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：

机械系统替代）28理．

11、采用孔径为0.1μm选择透过性膜组件进行分离，此种选择透过性膜组件只可透过水分子，将油成分截留。

柔化法）10、可以提高油水的分离效果，并且所用离心设备较简单。

11、将油水分离的较为彻底，大大提高分离效率，需要外界施加较大压力，成本较高；

12、增加了油水的分离时间，不用改变原来设备的体积的大小，只需要将设备内部结构进行简单改进，可行；

13、加快了油水的分离速度，没有引入新的污染，成本较高。

可行性方案

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：

分割法）1创新原理：

局部质量改善法3新原理．

12、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。

13、采用超声波技术，利用超声波作用于性质不同的油和水，使作用于油和水产生的位移效应进行分离。

（创新原理18：

机械振动）

方案评价

1、可增加分离的时间，但是可能引起管道内部的某些不良因素；

2、改变油水的物理状态，分离容易进行，需要较多的能量；

3、会增加设备的占地面积，增加成本；

4、可以较快的完成油水的分离，增加成本，可能引入新的危害；

5、分离速度变快，分离效果变好，引入了系统外的资源，成本增加；

6、分离速度变快，分离效果变好，但是原油溶解在其他介质中，不利于后续的使用和加工；

7、以废治废的有效方法，不需改变原系统的任何工作，但需要注意废水管道运输造成的腐蚀；

8、加速了分离效果，但是改变了原油的性质，不是好的方案；

9、对原设备改进工艺不大，减小了化学药剂的使用，是有效的方法；

出油口出油口

原油入口原油入口投加药剂出水口出水口

改进工艺原工艺4、将设备进行改进，加入一个离心力，通过离心力分离油和水。

出水口出水口

改进工艺原工艺

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。

原油入口原油入口

出水通通过管道输输送到碱性性废水处。

处。

原工艺改进工艺3、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。

原油入口原油入口

原油入出油出油

原油入出水出水

改进工原工专利预

后续研究问

注：

上表中要添加图片说明

作业要求：

1、文件名称，学号-组别-姓名-日期；

2、提交作业时间为当天晚上11点前或第二天早上6点钟之前；

每天都要随机抽取学员作业讲解、点评。

、3．