富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统。含碳酸盐矿物质的重质油资源，如油砂、油页岩、落地油泥等，在一定情况下与所配置的溶液及化学添加剂混合，发生反应，将重质油矿中的矿物质转化，从而达到将重质油与矿物颗粒分离的目标。分离后的重质油经过后续加工处理，进一步除去夹带的水分和固体颗粒，得到干净的重质油产品；而过程所产生的废液和矿物质沉淀则进行分别回收处理，最终实现无害化排放。这不仅有效的将重质油从矿中提取出来，而且极大的节约能源，实现常温萃取或回收重质油的节能、减排生产目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种富含碳酸盐重质油矿的高效分离方法和系统，属于化工分离及反应工程
，具体涉及破碎、反应、沉降、过滤、蒸馏等方法。
技术介绍
重质油矿(如，油砂、油页岩、落地油、油泥等)是一种由重质油(或沥青)、沙粒、粘土和少量水组成的复杂混合物。因其处理巨大，已逐渐成为一种后备的石油资源。以油砂为例，其探明储量约占现存石油资源总量的三分之一左右，现有技术可采储量约为6510亿桶，主要分布在加拿大、委内瑞拉、美国、俄罗斯、印尼和中国等地，是一种很有潜力的石油替代能源。油砂的开采依据其自身理化性质及地质条件可以分为露天开采和原地开采。对于加拿大的水润型油砂，当矿产埋藏深度小于75米时，工业上主要采用热碱水洗工艺对油砂进行分离；而当油砂矿埋藏深度大于75米时，则采用原地开采方法，如向地底层注入热蒸汽、热溶剂等等。然而，对于油润性油砂，如美国犹他州油砂、印尼油砂及中国新疆油砂则无法有效的利用热碱水洗的工艺对油砂沥青进行分离。为此，诞生了不少其他新型技术，如溶剂萃取技术(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))、热裂解技术(CN103289715A，CN104087329A)、微生物发酵技术等等。这些技术都有各自的优点，比如，溶剂萃取技术具有萃取率高、萃取过程不需要水的参与、可常温下操作、溶剂可循环使用等优点；热裂解技术可以实现重质油萃取与炼油集成处理，减少了工艺过程；微生物发酵技术可以实现温和的提油过程等等。然而，它们又都伴随着各自的缺点，如溶剂萃取后残砂固体中的溶剂回收问题及溶剂泄露的环境问题，热裂解过程中能耗过高的问题，微生物发酵的稳定性及规模化问题，这些都使得上述技术在工业化过程当中遇到各种阻力，导致其最终未能在工业上实现规模化使用。从矿物组成上而言，与重质油矿共生的矿物质分为硅酸盐为主的共生矿物质，或以碳酸盐为主的矿物质。上述各类研究以针对富含硅酸盐的重质油矿，典型的
如加拿大油砂。而对于碳酸盐类型(富含碳酸钙等)的重质油开采还比较少，主要是由于此类型的重质油一般与矿物质具有较强的作用力，而使得水洗法效果不佳。采用酸洗法处理此类重质油矿，可以有效的将其中的矿物质组分溶解，而不影响重质油的质量，能较好的起到高效提油的效果。然而，该技术面临的一个重要问题是：生产过程中有大量的废液产生，废液中含有丰富的钙盐、铁盐等物质。因此，在开采过程中解决废水问题也是一个主要的技术难题。由此可见，运行成本及环境问题是目前重质油矿开采，尤其是油润性碳酸盐类油砂的关键技术问题。为此，本专利技术专利将主要针对上述问题，提出一种处理富含碳酸盐矿物质的重质油矿的分离方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本、高效、节能，可以用于处理富含碳酸盐矿物质的重质油矿，如油砂、页岩油、落地油、油泥等的分离系统和方法。本专利技术实现目的的技术方案如下：一种富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统，步骤如下：⑴重质油矿物先经过破碎装置粉碎，再与多元酸溶液混合反应，得到含有重质油泡沫、气体、溶液、残渣混合物，所述溶液为重金属酸溶液，残渣为钙盐沉淀和未溶解的沙粒；⑵重质油泡沫经过除气过程后，采用溶剂稀释，并对稀释后的混合物进入固-液分离装置进行固-液分离，获得溶剂重质油混合物清液、油水乳液及固体沉淀；⑶所得溶剂重质油混合物清液进入溶剂回收装置将溶剂回收，同时获得重质油产品；而油水乳液及固体沉淀则进入酸洗装置进行反应分离；⑷酸洗装置产生的气体收集再利用，产生的上层油相返回至固液分离装置再分离，产生的固体沥青质沉淀采出利用，沉于底部的矿物盐沉淀及水溶液进入过滤器过滤；⑸步骤⑴所得沉淀和沙粒与步骤⑷产生的滤渣经过碱液中和后排放或再利用，过滤装置产生的滤液经过碱液中和沉淀后回收重金属盐，剩余的溶液经中和后直接排放。而且，所处理的重质油矿为富含碳酸盐矿物质的重质油矿，如油砂、页岩油、落地油、油泥等。而且，所述步骤⑴中与重质油矿混合反应的酸溶液为多元无机酸或有机酸。而且，所述无机酸或有机酸为硫酸、磷酸、草酸等，且酸溶液pH值小于1。而且，所述的步骤⑴中的混合反应装置为多级并联交替连续式操作混合反应器。而且，所述的步骤⑵中固液分离装置包括2级的液固重力沉降装置和2级的离心式分离装置。而且，所述的步骤⑵中所加入的溶剂为戊烷、己烷、庚烷等链烃的一种或几种的混合物，加入量为重质油泡沫质量的0.5～5倍。而且，所述的步骤⑶中的酸洗液为步骤⑴酸洗液的一部分或新鲜的酸洗液，酸洗后所得上层油相回收至固液分离装置。而且，所述的步骤⑸中反应过程是加入碱液进行中和反应和沉淀反应，所加入的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、石灰水等碱性溶液，当沉淀完全时，停止碱液的加入。一种富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统，具体包括破碎装置、混合反应装置、除气装置、固液分离装置、溶剂回收装置、酸洗槽、过滤装置、沉淀单元、中和反应装置及各种物料输送设备及管道设备，具体连接关系如下：破碎装置物料出口连接混合反应器，混合反应装置还制有液体物料进口，液体物料进口连接酸液储罐，混合反应装置分别制有气体出口、泡沫出口、液体出口以及固体残渣出口，泡沫出口连接泡沫除气装置，液体出口连接酸洗反应装置，固体残渣出口连接残渣净化装置，泡沫除气装置连接固液分离装置，在连接管道上制有溶剂加料口，加入溶剂，固液分离装置上部的油相出口连接溶剂回收装置，溶剂回收装置回收溶剂后剩余的沥青油排出后去油品精炼，固液分离装置下部的液体和固体出口连接酸洗反应装置，进行再次酸洗，酸洗后的上层油相返回固液分离装置，部分固体沥青质沉淀采出，下层的液体和矿物质固体出口连接过滤单元入口，过滤单元固体残渣与混合反应装置底部出来的固体残渣合并进行中和后直接排出，过滤单元液体出口连接中和沉淀反应装置，中和沉淀反应装置制有碱液加入口，下部制有沉淀出口，液体中和后排出即可。本专利技术的优点和有益效果如下：1、本专利技术采用多元酸溶液与富含碳酸盐的重质油矿进行混合反应，多元酸与油矿反应后，能够将油相泡沫充分的分离出来，进行进一步分离，反应效率高，反应速度快，操作简单，效率高，降低了成本。2、本专利技术重质油泡沫处理过程中，对乳液和固体沉淀采用酸洗法处理，可以很好的回收溶剂和油，而且可以将沥青质进行分离出来，提高了沥青油产品的
品质，减少了由于溶剂或油外排导致的环境问题；3、本专利技术对混合反应装置和酸洗装置产生的溶液及固体沉淀，采用过滤、中和、沉淀方式处理，有效的回收矿物中的各种有用成分，使得过程无害化排放，降低了环保处理成本，提高了经济环保效益。附图说明图1.富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统流程图。物料编号：1.富含碳酸盐重质油矿；2.粉碎后的重质油矿；3.多元酸溶液Ⅰ；4.气体Ⅰ(二氧化碳)；5.重质油泡沫Ⅰ；6.酸溶液Ⅱ(多元酸)；7.固体残渣和沉淀(沙粒、沉淀等)；8.气体Ⅱ(二氧化碳)；9.脱气后的重质油泡沫Ⅱ；10.新鲜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统，其特征在于：步骤如下⑴重质油矿物先经过破碎装置粉碎，再与多元酸溶液混合反应，得到含有重质油泡沫、气体、溶液、残渣混合物，所得溶液为重金属盐溶液，残渣为钙盐沉淀和未溶解的沙粒；⑵重质油泡沫经过除气过程后，采用溶剂稀释，并对稀释后的混合物进入固‑液分离装置进行固‑液分离，获得溶剂重质油混合物清液、油水乳液及固体沉淀；⑶所得溶剂重质油混合物清液进入溶剂回收装置将溶剂回收，同时获得重质油产品；而油水乳液及固体沉淀则进入酸洗装置进行反应分离；⑷酸洗装置产生的气体收集再利用，产生的上层油相返回至固液分离装置再分离，产生的固体沥青质沉淀采出利用，沉于底部的矿物盐沉淀及水溶液进入过滤器过滤；⑸步骤⑴所得沉淀和沙粒与步骤⑷产生的滤渣经过碱液中和后排放或再利用，过滤装置产生的滤液经过碱液中和沉淀后回收重金属，剩余的溶液经中和后直接排放。

【技术特征摘要】
1.一种富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统，其特征在于：步骤如下⑴重质油矿物先经过破碎装置粉碎，再与多元酸溶液混合反应，得到含有重质油泡沫、气体、溶液、残渣混合物，所得溶液为重金属盐溶液，残渣为钙盐沉淀和未溶解的沙粒；⑵重质油泡沫经过除气过程后，采用溶剂稀释，并对稀释后的混合物进入固-液分离装置进行固-液分离，获得溶剂重质油混合物清液、油水乳液及固体沉淀；⑶所得溶剂重质油混合物清液进入溶剂回收装置将溶剂回收，同时获得重质油产品；而油水乳液及固体沉淀则进入酸洗装置进行反应分离；⑷酸洗装置产生的气体收集再利用，产生的上层油相返回至固液分离装置再分离，产生的固体沥青质沉淀采出利用，沉于底部的矿物盐沉淀及水溶液进入过滤器过滤；⑸步骤⑴所得沉淀和沙粒与步骤⑷产生的滤渣经过碱液中和后排放或再利用，过滤装置产生的滤液经过碱液中和沉淀后回收重金属，剩余的溶液经中和后直接排放。2.根据权利要求1所述的富含碳酸盐重质油矿的分离方法，其特征在于：所处理的重质油矿为富含碳酸盐矿物质的重质油矿，如油砂、页岩油、落地油、油泥等。3.根据权利要求1所述的富含碳酸盐重质油矿的分离方法，其特征在于：所述步骤⑴中与重质油矿混合反应的酸溶液为多元无机酸或有机酸。4.根据权利要求1所述的富含碳酸盐重质油矿的分离方法，其特征在于：所述无机酸或有机酸为硫酸、磷酸、草酸等，且酸溶液pH值小于1。5.根据权利要求1所述的富含碳酸盐重质油矿的分离方法，其特征在于：所述的步骤⑴中的混合反应装置为多级并联交替连续式操作混合反应器。6.根据权利要求1所述的富含碳酸盐重质油矿的分离方法和系统，其特征在于：所述的步骤⑵中固液分离装置包括2级的液固重力沉降装置和2级的离心式分离装置。7.根据权利要求1所述的富含碳酸盐重质...

【专利技术属性】
技术研发人员：李研，程婧，张庭云，
申请(专利权)人：天津海威欧能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12