富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)。含碳酸鹽礦物質(zhì)的重質(zhì)油資源，如油砂、油頁巖、落地油泥等，在一定情況下與所配置的溶液及化學(xué)添加劑混合，發(fā)生反應(yīng)，將重質(zhì)油礦中的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到將重質(zhì)油與礦物顆粒分離的目標(biāo)。分離后的重質(zhì)油經(jīng)過后續(xù)加工處理，進(jìn)一步除去夾帶的水分和固體顆粒，得到干凈的重質(zhì)油產(chǎn)品；而過程所產(chǎn)生的廢液和礦物質(zhì)沉淀則進(jìn)行分別回收處理，最終實現(xiàn)無害化排放。這不僅有效的將重質(zhì)油從礦中提取出來，而且極大的節(jié)約能源，實現(xiàn)常溫萃取或回收重質(zhì)油的節(jié)能、減排生產(chǎn)目的。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的高效分離方法和系統(tǒng)，屬于化工分離及反應(yīng)工程
，具體涉及破碎、反應(yīng)、沉降、過濾、蒸餾等方法。
技術(shù)介紹
重質(zhì)油礦(如，油砂、油頁巖、落地油、油泥等)是一種由重質(zhì)油(或瀝青)、沙粒、粘土和少量水組成的復(fù)雜混合物。因其處理巨大，已逐漸成為一種后備的石油資源。以油砂為例，其探明儲量約占現(xiàn)存石油資源總量的三分之一左右，現(xiàn)有技術(shù)可采儲量約為6510億桶，主要分布在加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國、俄羅斯、印尼和中國等地，是一種很有潛力的石油替代能源。油砂的開采依據(jù)其自身理化性質(zhì)及地質(zhì)條件可以分為露天開采和原地開采。對于加拿大的水潤型油砂，當(dāng)?shù)V產(chǎn)埋藏深度小于75米時，工業(yè)上主要采用熱堿水洗工藝對油砂進(jìn)行分離；而當(dāng)油砂礦埋藏深度大于75米時，則采用原地開采方法，如向地底層注入熱蒸汽、熱溶劑等等。然而，對于油潤性油砂，如美國猶他州油砂、印尼油砂及中國新疆油砂則無法有效的利用熱堿水洗的工藝對油砂瀝青進(jìn)行分離。為此，誕生了不少其他新型技術(shù)，如溶劑萃取技術(shù)(CN 101274303A，CN 101544902A，CN102925190A，US 3117922(1964)，US 3392105(1968)，US 4046669(1969)，US 4046668(1977)，US 4036732(1977)，US 4347118(1982)，US 4498971(1984)，US 4929341(1990))、熱裂解技術(shù)(CN103289715A，CN104087329A)、微生物發(fā)酵技術(shù)等等。這些技術(shù)都有各自的優(yōu)點，比如，溶劑萃取技術(shù)具有萃取率高、萃取過程不需要水的參與、可常溫下操作、溶劑可循環(huán)使用等優(yōu)點；熱裂解技術(shù)可以實現(xiàn)重質(zhì)油萃取與煉油集成處理，減少了工藝過程；微生物發(fā)酵技術(shù)可以實現(xiàn)溫和的提油過程等等。然而，它們又都伴隨著各自的缺點，如溶劑萃取后殘砂固體中的溶劑回收問題及溶劑泄露的環(huán)境問題，熱裂解過程中能耗過高的問題，微生物發(fā)酵的穩(wěn)定性及規(guī)模化問題，這些都使得上述技術(shù)在工業(yè)化過程當(dāng)中遇到各種阻力，導(dǎo)致其最終未能在工業(yè)上實現(xiàn)規(guī)模化使用。從礦物組成上而言，與重質(zhì)油礦共生的礦物質(zhì)分為硅酸鹽為主的共生礦物質(zhì)，或以碳酸鹽為主的礦物質(zhì)。上述各類研究以針對富含硅酸鹽的重質(zhì)油礦，典型的
如加拿大油砂。而對于碳酸鹽類型(富含碳酸鈣等)的重質(zhì)油開采還比較少，主要是由于此類型的重質(zhì)油一般與礦物質(zhì)具有較強(qiáng)的作用力，而使得水洗法效果不佳。采用酸洗法處理此類重質(zhì)油礦，可以有效的將其中的礦物質(zhì)組分溶解，而不影響重質(zhì)油的質(zhì)量，能較好的起到高效提油的效果。然而，該技術(shù)面臨的一個重要問題是：生產(chǎn)過程中有大量的廢液產(chǎn)生，廢液中含有豐富的鈣鹽、鐵鹽等物質(zhì)。因此，在開采過程中解決廢水問題也是一個主要的技術(shù)難題。由此可見，運行成本及環(huán)境問題是目前重質(zhì)油礦開采，尤其是油潤性碳酸鹽類油砂的關(guān)鍵技術(shù)問題。為此，本專利技術(shù)專利將主要針對上述問題，提出一種處理富含碳酸鹽礦物質(zhì)的重質(zhì)油礦的分離方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種低成本、高效、節(jié)能，可以用于處理富含碳酸鹽礦物質(zhì)的重質(zhì)油礦，如油砂、頁巖油、落地油、油泥等的分離系統(tǒng)和方法。本專利技術(shù)實現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下：一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)，步驟如下：⑴重質(zhì)油礦物先經(jīng)過破碎裝置粉碎，再與多元酸溶液混合反應(yīng)，得到含有重質(zhì)油泡沫、氣體、溶液、殘渣混合物，所述溶液為重金屬酸溶液，殘渣為鈣鹽沉淀和未溶解的沙粒；⑵重質(zhì)油泡沫經(jīng)過除氣過程后，采用溶劑稀釋，并對稀釋后的混合物進(jìn)入固-液分離裝置進(jìn)行固-液分離，獲得溶劑重質(zhì)油混合物清液、油水乳液及固體沉淀；⑶所得溶劑重質(zhì)油混合物清液進(jìn)入溶劑回收裝置將溶劑回收，同時獲得重質(zhì)油產(chǎn)品；而油水乳液及固體沉淀則進(jìn)入酸洗裝置進(jìn)行反應(yīng)分離；⑷酸洗裝置產(chǎn)生的氣體收集再利用，產(chǎn)生的上層油相返回至固液分離裝置再分離，產(chǎn)生的固體瀝青質(zhì)沉淀采出利用，沉于底部的礦物鹽沉淀及水溶液進(jìn)入過濾器過濾；⑸步驟⑴所得沉淀和沙粒與步驟⑷產(chǎn)生的濾渣經(jīng)過堿液中和后排放或再利用，過濾裝置產(chǎn)生的濾液經(jīng)過堿液中和沉淀后回收重金屬鹽，剩余的溶液經(jīng)中和后直接排放。而且，所處理的重質(zhì)油礦為富含碳酸鹽礦物質(zhì)的重質(zhì)油礦，如油砂、頁巖油、落地油、油泥等。而且，所述步驟⑴中與重質(zhì)油礦混合反應(yīng)的酸溶液為多元無機(jī)酸或有機(jī)酸。而且，所述無機(jī)酸或有機(jī)酸為硫酸、磷酸、草酸等，且酸溶液pH值小于1。而且，所述的步驟⑴中的混合反應(yīng)裝置為多級并聯(lián)交替連續(xù)式操作混合反應(yīng)器。而且，所述的步驟⑵中固液分離裝置包括2級的液固重力沉降裝置和2級的離心式分離裝置。而且，所述的步驟⑵中所加入的溶劑為戊烷、己烷、庚烷等鏈烴的一種或幾種的混合物，加入量為重質(zhì)油泡沫質(zhì)量的0.5～5倍。而且，所述的步驟⑶中的酸洗液為步驟⑴酸洗液的一部分或新鮮的酸洗液，酸洗后所得上層油相回收至固液分離裝置。而且，所述的步驟⑸中反應(yīng)過程是加入堿液進(jìn)行中和反應(yīng)和沉淀反應(yīng)，所加入的堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水、石灰水等堿性溶液，當(dāng)沉淀完全時，停止堿液的加入。一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)，具體包括破碎裝置、混合反應(yīng)裝置、除氣裝置、固液分離裝置、溶劑回收裝置、酸洗槽、過濾裝置、沉淀單元、中和反應(yīng)裝置及各種物料輸送設(shè)備及管道設(shè)備，具體連接關(guān)系如下：破碎裝置物料出口連接混合反應(yīng)器，混合反應(yīng)裝置還制有液體物料進(jìn)口，液體物料進(jìn)口連接酸液儲罐，混合反應(yīng)裝置分別制有氣體出口、泡沫出口、液體出口以及固體殘渣出口，泡沫出口連接泡沫除氣裝置，液體出口連接酸洗反應(yīng)裝置，固體殘渣出口連接殘渣凈化裝置，泡沫除氣裝置連接固液分離裝置，在連接管道上制有溶劑加料口，加入溶劑，固液分離裝置上部的油相出口連接溶劑回收裝置，溶劑回收裝置回收溶劑后剩余的瀝青油排出后去油品精煉，固液分離裝置下部的液體和固體出口連接酸洗反應(yīng)裝置，進(jìn)行再次酸洗，酸洗后的上層油相返回固液分離裝置，部分固體瀝青質(zhì)沉淀采出，下層的液體和礦物質(zhì)固體出口連接過濾單元入口，過濾單元固體殘渣與混合反應(yīng)裝置底部出來的固體殘渣合并進(jìn)行中和后直接排出，過濾單元液體出口連接中和沉淀反應(yīng)裝置，中和沉淀反應(yīng)裝置制有堿液加入口，下部制有沉淀出口，液體中和后排出即可。本專利技術(shù)的優(yōu)點和有益效果如下：1、本專利技術(shù)采用多元酸溶液與富含碳酸鹽的重質(zhì)油礦進(jìn)行混合反應(yīng)，多元酸與油礦反應(yīng)后，能夠?qū)⒂拖嗯菽浞值姆蛛x出來，進(jìn)行進(jìn)一步分離，反應(yīng)效率高，反應(yīng)速度快，操作簡單，效率高，降低了成本。2、本專利技術(shù)重質(zhì)油泡沫處理過程中，對乳液和固體沉淀采用酸洗法處理，可以很好的回收溶劑和油，而且可以將瀝青質(zhì)進(jìn)行分離出來，提高了瀝青油產(chǎn)品的
品質(zhì)，減少了由于溶劑或油外排導(dǎo)致的環(huán)境問題；3、本專利技術(shù)對混合反應(yīng)裝置和酸洗裝置產(chǎn)生的溶液及固體沉淀，采用過濾、中和、沉淀方式處理，有效的回收礦物中的各種有用成分，使得過程無害化排放，降低了環(huán)保處理成本，提高了經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益。附圖說明圖1.富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)流程圖。物料編號：1.富含碳酸鹽重質(zhì)油礦；2.粉碎后的重質(zhì)油礦；3.多元酸溶液Ⅰ；4.氣體Ⅰ(二氧化碳)；5.重質(zhì)油泡沫Ⅰ；6.酸溶液Ⅱ(多元酸)；7.固體殘渣和沉淀(沙粒、沉淀等)；8.氣體Ⅱ(二氧化碳)；9.脫氣后的重質(zhì)油泡沫Ⅱ；10.新鮮本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)，其特征在于：步驟如下⑴重質(zhì)油礦物先經(jīng)過破碎裝置粉碎，再與多元酸溶液混合反應(yīng)，得到含有重質(zhì)油泡沫、氣體、溶液、殘渣混合物，所得溶液為重金屬鹽溶液，殘渣為鈣鹽沉淀和未溶解的沙粒；⑵重質(zhì)油泡沫經(jīng)過除氣過程后，采用溶劑稀釋，并對稀釋后的混合物進(jìn)入固?液分離裝置進(jìn)行固?液分離，獲得溶劑重質(zhì)油混合物清液、油水乳液及固體沉淀；⑶所得溶劑重質(zhì)油混合物清液進(jìn)入溶劑回收裝置將溶劑回收，同時獲得重質(zhì)油產(chǎn)品；而油水乳液及固體沉淀則進(jìn)入酸洗裝置進(jìn)行反應(yīng)分離；⑷酸洗裝置產(chǎn)生的氣體收集再利用，產(chǎn)生的上層油相返回至固液分離裝置再分離，產(chǎn)生的固體瀝青質(zhì)沉淀采出利用，沉于底部的礦物鹽沉淀及水溶液進(jìn)入過濾器過濾；⑸步驟⑴所得沉淀和沙粒與步驟⑷產(chǎn)生的濾渣經(jīng)過堿液中和后排放或再利用，過濾裝置產(chǎn)生的濾液經(jīng)過堿液中和沉淀后回收重金屬，剩余的溶液經(jīng)中和后直接排放。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)，其特征在于：步驟如下⑴重質(zhì)油礦物先經(jīng)過破碎裝置粉碎，再與多元酸溶液混合反應(yīng)，得到含有重質(zhì)油泡沫、氣體、溶液、殘渣混合物，所得溶液為重金屬鹽溶液，殘渣為鈣鹽沉淀和未溶解的沙粒；⑵重質(zhì)油泡沫經(jīng)過除氣過程后，采用溶劑稀釋，并對稀釋后的混合物進(jìn)入固-液分離裝置進(jìn)行固-液分離，獲得溶劑重質(zhì)油混合物清液、油水乳液及固體沉淀；⑶所得溶劑重質(zhì)油混合物清液進(jìn)入溶劑回收裝置將溶劑回收，同時獲得重質(zhì)油產(chǎn)品；而油水乳液及固體沉淀則進(jìn)入酸洗裝置進(jìn)行反應(yīng)分離；⑷酸洗裝置產(chǎn)生的氣體收集再利用，產(chǎn)生的上層油相返回至固液分離裝置再分離，產(chǎn)生的固體瀝青質(zhì)沉淀采出利用，沉于底部的礦物鹽沉淀及水溶液進(jìn)入過濾器過濾；⑸步驟⑴所得沉淀和沙粒與步驟⑷產(chǎn)生的濾渣經(jīng)過堿液中和后排放或再利用，過濾裝置產(chǎn)生的濾液經(jīng)過堿液中和沉淀后回收重金屬，剩余的溶液經(jīng)中和后直接排放。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法，其特征在于：所處理的重質(zhì)油礦為富含碳酸鹽礦物質(zhì)的重質(zhì)油礦，如油砂、頁巖油、落地油、油泥等。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法，其特征在于：所述步驟⑴中與重質(zhì)油礦混合反應(yīng)的酸溶液為多元無機(jī)酸或有機(jī)酸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法，其特征在于：所述無機(jī)酸或有機(jī)酸為硫酸、磷酸、草酸等，且酸溶液pH值小于1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法，其特征在于：所述的步驟⑴中的混合反應(yīng)裝置為多級并聯(lián)交替連續(xù)式操作混合反應(yīng)器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離方法和系統(tǒng)，其特征在于：所述的步驟⑵中固液分離裝置包括2級的液固重力沉降裝置和2級的離心式分離裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李研，程婧，張庭云，
申請(專利權(quán))人：天津海威歐能源科技有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12