一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)是一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法和系統(tǒng)，含碳酸鹽礦物質(zhì)的重質(zhì)油資源，如油砂、油頁(yè)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)溶解，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(guò)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(guò)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(shí)現(xiàn)無(wú)害化排放。這不僅有效的將重質(zhì)油從礦中提取出來(lái)，而且極大的節(jié)約能源，實(shí)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(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種從富含碳酸鹽重質(zhì)油礦中分離出重質(zhì)油的分離方法，屬于化工分離及反應(yīng)工程
，具體涉及破碎、反應(yīng)、沉降、過(guò)濾、蒸餾、結(jié)晶等方法。
技術(shù)介紹
重質(zhì)油礦(如，油砂、油頁(yè)巖、落地油、油泥等)是一種由重質(zhì)油(或?yàn)r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(chǔ)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(chǔ)量約為6510億桶，主要分布在加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國(guó)、俄羅斯、印尼和中國(guó)等地，是一種很有潛力的石油替代能源。油砂的開(kāi)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(kāi)采和原地開(kāi)采。對(duì)于加拿大的水潤(rùn)型油砂，當(dāng)?shù)V產(chǎn)埋藏深度小于75米時(shí)，工業(yè)上主要采用熱堿水洗工藝對(duì)油砂進(jìn)行分離；而當(dāng)油砂礦埋藏深度大于75米時(shí)，則采用原地開(kāi)采方法，如向地底層注入熱蒸汽、熱溶劑等等。然而，對(duì)于油潤(rùn)性油砂，如美國(guó)猶他州油砂、印尼油砂及中國(guó)新疆油砂則無(wú)法有效的利用熱堿水洗的工藝對(duì)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(diǎn)，比如，溶劑萃取技術(shù)具有萃取率高、萃取過(guò)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(diǎn)；熱裂解技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)重質(zhì)油萃取與煉油集成處理，減少了工藝過(guò)程；微生物發(fā)酵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)溫和的提油過(guò)程等等。然而，它們又都伴隨著各自的缺點(diǎn)，如溶劑萃取后殘砂固體中的溶劑回收問(wèn)題及溶劑泄露的環(huán)境問(wèn)題，熱裂解過(guò)程中能耗過(guò)高的問(wèn)題，微生物發(fā)酵的穩(wěn)定性及規(guī)?；瘑?wèn)題，這些都使得上述技術(shù)在工業(yè)化過(guò)程當(dāng)中遇到各種阻力，導(dǎo)致其最終未能在工業(yè)上實(shí)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(lèi)研究以針對(duì)富含硅酸鹽的重質(zhì)油礦，典型的如加拿大油砂。而對(duì)于碳酸鹽類(lèi)型(富含碳酸鈣等)的重質(zhì)油開(kāi)采還比較少，主要是由于此類(lèi)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(lèi)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(gè)重要問(wèn)題是：生產(chǎn)過(guò)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(kāi)采過(guò)程中解決廢水問(wèn)題也是一個(gè)主要的技術(shù)難題。由此可見(jiàn)，運(yùn)行成本及環(huán)境問(wèn)題是目前重質(zhì)油礦開(kāi)采，尤其是油潤(rùn)性碳酸鹽類(lèi)油砂，的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。為此，本專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利將主要針對(duì)上述問(wèn)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(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)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(yè)巖油、落地油、油泥等的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法和系統(tǒng)。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是采用以下技術(shù)方案完成的：一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，步驟如下⑴重質(zhì)油礦物先經(jīng)過(guò)粉碎裝置粉碎以下，再與一元有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸溶液混合反應(yīng)，得到含有重質(zhì)油泡沫、氣體、溶液、沙粒殘?jiān)旌衔?；⑵重質(zhì)油泡沫經(jīng)過(guò)除氣過(guò)程后，采用溶劑稀釋?zhuān)⑾♂尯蟮幕旌衔镞M(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(shí)獲得重質(zhì)油產(chǎn)品；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，分離后獲得固液混合物，回收溶劑重質(zhì)油混合物；⑷步驟⑴的溶液與步驟⑶的分離后獲得固液混合物經(jīng)過(guò)過(guò)濾，溶液經(jīng)過(guò)再次加堿除雜，獲得鈣鹽溶液，鈣鹽溶液重結(jié)晶，獲得鈣鹽；⑸上述步驟⑴得到沙粒殘?jiān)旌衔?、酸洗、過(guò)濾過(guò)程產(chǎn)生的沉淀合并采用堿液進(jìn)行中和處理后重復(fù)利用。而且，所述富含碳酸鹽重質(zhì)油礦為油砂、頁(yè)巖油、落地油或油泥，礦物質(zhì)中含碳酸鹽大于10％。而且，所述步驟⑴中一元酸乙酸、硝酸、鹽酸、氫碘酸、氫溴酸或甲酸等，且酸溶液pH值小于1。而且，所述步驟⑴中的混合反應(yīng)裝置為單級(jí)間歇式操作，或多級(jí)串聯(lián)連續(xù)式操作混合反應(yīng)器。而且，所述步驟⑵中固液分離裝置包括2～3級(jí)的液固重力沉降裝置和2～3級(jí)的離心式分離裝置。而且，所述步驟⑵中所加入的溶劑為甲苯、汽油、柴油、石腦油等石化副產(chǎn)品芳烴溶劑的一種或多種，加入量為重質(zhì)油泡沫質(zhì)量的0.5～5倍。所述步驟⑸中依次過(guò)濾、反應(yīng)、過(guò)濾、結(jié)晶，或者是依次為反應(yīng)、過(guò)濾、結(jié)晶的操作。而且，所述步驟⑸中反應(yīng)過(guò)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、石灰水等堿性溶液，當(dāng)溶液pH大于5時(shí)停止加入堿液。而且，所述步驟⑸中結(jié)晶過(guò)程為蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程，包括溶液濃縮、結(jié)晶、固液分離、干燥等操作。一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法和系統(tǒng)，包括：破碎裝置、混合反應(yīng)裝置、泡沫除氣裝置、固液分離裝置、溶劑回收裝置、酸洗反應(yīng)裝置、過(guò)濾裝置、中和反應(yīng)裝置、結(jié)晶裝置、殘?jiān)鼉艋b置及各種物料輸送設(shè)備及管道設(shè)備，連接關(guān)系如下：粉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(chǔ)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?jiān)隹?，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?jiān)隹谶B接殘?jiān)鼉艋b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，溶劑與脫氣后的泡沫一起進(jìn)入溶劑回收裝置，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，下層的液體和固體出口連接過(guò)濾裝置入口，過(guò)濾裝置固體殘?jiān)隹谶B接殘?jiān)鼉艋b置，過(guò)濾裝置液體出口連接中和沉淀單元，中和沉淀單元出口連接結(jié)晶裝置，中和沉淀單元下部制有沉淀出口。本專(zhuān)利技術(shù)的獨(dú)特之處有如下幾點(diǎn)：1、本專(zhuān)利技術(shù)采用酸溶液與富含碳酸鹽的重質(zhì)油礦進(jìn)行混合反應(yīng)，原料方便易得，操作簡(jiǎn)單，常溫操作，效率高，降低了成本；2、本專(zhuān)利技術(shù)在重質(zhì)油泡沫處理過(guò)程中，對(duì)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，大大減少了由于溶劑或油外排導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題；3、本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)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(guò)濾、中和、沉淀及結(jié)晶的方式處理，有效的回收礦物中的各種有用成分，使得過(guò)程無(wú)害化排放，降低了環(huán)保處理成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。附圖說(shuō)明圖1、一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法和系統(tǒng)流程圖；物料編號(hào)：1.富含碳酸鹽重質(zhì)油礦；2.粉碎后的重質(zhì)油礦；3.酸溶液Ⅰ；4.氣體Ⅰ(二氧化碳)；5.重質(zhì)油泡沫Ⅰ；6.鈣鹽溶液Ⅱ；7.固體殘?jiān)?沙土)；
8.氣體Ⅱ(二氧化碳)；9.重質(zhì)油泡沫Ⅱ；10.新鮮溶劑；11.稀釋后的重質(zhì)油泡沫；12.溶劑-重質(zhì)油混合物；13.固體-溶液混合物；14.重質(zhì)油產(chǎn)品；15.回收的溶劑；16.酸溶液Ⅲ；17.溶劑-重質(zhì)油泡沫混本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，其特征在于：步驟如下⑴重質(zhì)油礦物先經(jīng)過(guò)粉碎裝置粉碎以下，再與一元有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸溶液混合反應(yīng)，得到含有重質(zhì)油泡沫、氣體、溶液、沙粒殘?jiān)旌衔?；⑵重質(zhì)油泡沫經(jīng)過(guò)除氣過(guò)程后，采用溶劑稀釋?zhuān)⑾♂尯蟮幕旌衔镞M(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(shí)獲得重質(zhì)油產(chǎn)品；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，分離后獲得固液混合物，回收溶劑重質(zhì)油混合物；⑷步驟⑴的溶液與步驟⑶的分離后獲得固液混合物經(jīng)過(guò)過(guò)濾，溶液經(jīng)過(guò)再次加堿除雜，獲得鈣鹽溶液，鈣鹽溶液重結(jié)晶，獲得鈣鹽；⑸上述步驟⑴得到沙粒殘?jiān)旌衔?、酸洗、過(guò)濾過(guò)程產(chǎn)生的沉淀合并采用堿液進(jìn)行中和處理后重復(fù)利用。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，其特征在于：步驟如下⑴重質(zhì)油礦物先經(jīng)過(guò)粉碎裝置粉碎以下，再與一元有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸溶液混合反應(yīng)，得到含有重質(zhì)油泡沫、氣體、溶液、沙粒殘?jiān)旌衔?；⑵重質(zhì)油泡沫經(jīng)過(guò)除氣過(guò)程后，采用溶劑稀釋?zhuān)⑾♂尯蟮幕旌衔镞M(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(shí)獲得重質(zhì)油產(chǎn)品；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，分離后獲得固液混合物，回收溶劑重質(zhì)油混合物；⑷步驟⑴的溶液與步驟⑶的分離后獲得固液混合物經(jīng)過(guò)過(guò)濾，溶液經(jīng)過(guò)再次加堿除雜，獲得鈣鹽溶液，鈣鹽溶液重結(jié)晶，獲得鈣鹽；⑸上述步驟⑴得到沙粒殘?jiān)旌衔?、酸洗、過(guò)濾過(guò)程產(chǎn)生的沉淀合并采用堿液進(jìn)行中和處理后重復(fù)利用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，其特征在于：所富含碳酸鹽重質(zhì)油礦為油砂、頁(yè)巖油、落地油或油泥，礦物中碳酸鹽的含量超過(guò)10％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，其特征在于：所述步驟⑴中一元酸乙酸、硝酸、鹽酸、氫碘酸、氫溴酸或甲酸等，且酸溶液pH值小于1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，其特征在于：所述步驟⑴中的混合反應(yīng)裝置為單級(jí)間歇式操作，或多級(jí)串聯(lián)連續(xù)式操作混合反應(yīng)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，其特征在于：所述步驟⑵中固液分離裝置包括2～3級(jí)的液固重力沉降裝置和2～3級(jí)的離心式分離裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)油礦的分離回收方法，其特征在于：所述步驟⑵中所加入的溶劑為甲苯、汽油、柴油、石腦油等石化副產(chǎn)品芳烴溶劑的一種或多種，加入量為重質(zhì)油泡沫質(zhì)量的0.5～5倍。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富含碳酸鹽重質(zhì)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何林，隋紅，李鑫鋼，叢山，許長(zhǎng)春，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：天津大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津;12