从无机物质分离烃制造技术

本发明专利技术涉及一种从固体颗粒分离烃的装置，其中所述装置包括用于接收含水、烃和固体颗粒的浆料的浆料入口、用于冲洗水的供水部和浆料出口。所述装置进一步包括：多个喷嘴，所述多个喷嘴配置用于提供冲洗水为带有足够速度的液滴，以在浆料中产生空化；分离部件，用于从浆料中提取含水和烃的液体；和用于被提取液体的单独的液体出口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从固体物质分离烃的装置和系统。
技术介绍
在很多应用中期望从固体物质分离烃，例如清理用于钻削切割物的旧垃圾场、从新钻削切割物去除油以使其适用于垃圾填埋场、从焦油砂或页岩提取烃等。如此处所使用的，“固体物质”指任意大小的岩石和/或冰块。例如，冰可被包含在北极地区的焦油砂或垃圾填埋场中，或可能在油溢出后需要从冰中提取油。生物学方法使用以长烃链或芳香族成分为能源的微生物。典型地，这些方法不要求将固体物质研磨成较小颗粒，且可能产生甲烷和/或氢气。然而，生物学方法要求热量且典型地具有长处理时间，这两项使其尤其在北极区域不适用快速、紧凑和成本低的处理。在一些应用中，含冰的初始混合物被简单地置于室外直到冰融化，然后通过用于分离油、水和岩石颗粒的任何已知的方法或装置继续进行。然而，在一些应用中，必须提供融化冰所要求的热量。当冰和水分别具有大约2.1kJ/kgK和4.2kJ/kgK的特定热容时，可容易地看出需要大量的能量将温度增加至冰的融点和更高的温度。要求加热冰和/或水的燃料或能量通常增加了操作成本，尤其在可能以其他方式重新使用能量的、远离社区的典型垃圾填埋场或焦油砂区域。初始混合物通常包含嵌入沥青中的各种尺寸的岩石颗粒聚集物，以及由烃覆盖的较大块岩石。通常的第一步是将固体物质研磨成不会损坏下游设备的固体颗粒。与粉碎清洁、脆性岩石所需的作用力相比，研磨聚集物要求高剪切力。因<br>此，聚集物通常例如通过添加热水或蒸汽以降低沥青的粘度、或通过添加挥发性溶剂以溶解沥青而在机械研磨之前或机械研磨过程中被破碎。如所知道的，加热水消耗很多能量，且增加操作成本。而且，挥发性溶剂易于蒸发，且必须被更换。因此，热量和挥发性的溶剂涉及损耗，即直接的操作成本。热水、蒸汽和挥发性溶剂在它们具有健康危害和需要额外注意和/或保护措施的其它风险时还产生间接成本。因此，使用热水、蒸汽和/或挥发性溶剂增加了操作成本。研磨后，岩石颗粒优选地具有不损坏下游设备的最大横截面，例如2-5mm。因此实际最大尺寸取决于设备，且通过使颗粒穿过筛网而确保该最大尺寸。为了简化，在下文中将从胶体和粘土到轻砾石范围内的所有品质的岩石颗粒均称为“沙粒”。换句话说，此处所使用的术语“沙粒”应解释为尺寸大致在1μm到几毫米的范围内的岩石颗粒。而且，通常添加水、表面活性剂或其它试剂以产生由烃、水、沙粒、可选的添加剂和可能的冰粒构成的浆料。下一步是从固体颗粒、特别是从浆料中的沙粒中移除烃的膜或包覆物。这例如通过超声波进行。例如在WO9714765、CA2674246和US4443320中可找到声学方法和相关设备的示例。利用超声换能器的方法的缺点涉及换能器的功效。高效换能器比低效换能器昂贵。另一方面，需要较大的电功率驱动并不昂贵的换能器。在任一情况下，使换能器实现合理处理速率所需的投资成本加上操作成本使得超声成为相对昂贵的替代方法。其它方法使用空化，空化是微小气泡爆破并产生足以使烃与沙粒之间的粘附断裂的作用力的过程。更具体地，流体颗粒的速度被急速增大。根据伯努利定律和能量守恒原理，速度的突然增大使得动态压力急速增大和局部静态压力相应的急速减小。如果静态压力下降到低于蒸汽压力，气泡显现并在形成带有足够的能量的冲击波后很快爆破，以断裂烃与固体颗粒之间的粘附。US2011163012A1公开了一种装置，其中，圆柱形转子在其圆柱面上具有相对浅的孔或凹槽且被圆柱形腔室围绕以在它们之间形成环形空间。包含沙粒和沥青的浆料被泵送到环形空间中。当转子旋转时，空化区域形成于环形空间中，形成的空化提供克服沥青与沙粒间的粘附力所需的力。尽管相比快速转子与研磨浆料直接接触的设备来说磨损和破裂相对较小，但是必须注意，以最小化转子和腔室上的空化损害。进一步地，使转子以引起空化的速度旋转要求供给驱动马达的相对较高的功率。通过定义，随时间推移的高功率消耗等于高能量消耗。US2011163012A1还提出利用防止烃再次附着到沙粒上的分离试剂，从而在随后步骤中在固-液分离器中分离沙粒。分离试剂包括润湿剂(表面活性剂)、水溶增溶剂和具有絮凝特性的分散剂。所有这些化合物均可在市场上获得，且被添加到水溶液中。即使大多数冲洗液体可重复使用，向冲洗水中添加分离试剂也直接增加了操作成本。分离试剂还对环境有害。WO2013172716A1揭示了一种方法，其中通过研磨来打碎聚集物，在随后的步骤中通过空化由固体粒质剥离烃的残留膜。在具有柴油、轻原油或液态烃的类似非挥发性混合物(可以在之后的步骤中将其与其它烃一起回收)的情况下，研磨可在球磨机中执行。可选地或另外，可在空化器(即空化反应器)中执行所有研磨或一些研磨，空化器的形式为管，该管具有被安装在其侧壁上的喷流喷嘴。将含有表面活性剂(即分离剂)的水供应到空化器中，在空化器中，其被喷射为液滴，在液滴击打空化器内被油覆盖的颗粒时，液滴速度足以产生空化。喷流还沿管朝向浆料出口移动物质。分离剂阻止烃再次附着到沙粒上，从而在随后的步骤中在固-液分离器中分离沙粒。在去除沙粒之后，在液-液分离器中将带有表面活性剂的水从烃中分离出来并再次使用。固-液和液-液分离器为传统类型的，例如水力旋流器。US2009261021A1公开了一种相似的系统，其反应器的形式为管，该管具有在其侧壁上的喷嘴以及随后的分离器(例如传统的水力旋流器)。WO2013172716A1和US2009261021A1均未描述使用热水或蒸汽，因此限制了能量消耗。水的消耗由于再循环也受到限制。本专利技术的主要目的是提供一种改进的方法和系统，该方法和系统解决至少一种上述问题，同时保留了现有技术的优点。特别是，该方案将烃的含量减少到适用于垃圾填埋场的水平，例如低于1％，将消耗最少的能量和水，具有每单元每小时的吨级产量，且单元应占用最小空间和优选地适合在标准的20′容器内。进一步的目的是利用最小量的能量来从冰中分离油。
技术实现思路
通过根据权利要求1所述的装置和根据权利要求7所述的系统实现该目的。在第一方面，本专利技术涉及用于将烃从固体颗粒分离的装置。所述装置包括浆料入口，用于接收含有水、烃和固体颗粒的浆料。还包括用于冲洗水的供水部和用于沿下游方向提供残余浆料的浆料出口，其中所述装置包括：多个喷嘴，所述喷嘴设置成提供冲洗水为液滴，其具有足够的速度，以在浆料中产生空化；分离部件，用于从浆料中提取含水和烃的液体；以及单独的液体出口，用于被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将烃与固体颗粒分离的装置(200，300，600)，其中，所述装置(200，300，600)包括用于接收含水、烃和固体颗粒的浆料的浆料入口(201，301，601)；用于供给冲洗水的供水部(202，302，608)；浆料出口(203，303，603)，所述浆料出口沿下游方向提供残余浆料，其特征在于，所述装置包括多个喷嘴，所述喷嘴配置成提供冲洗水为带有足够速度的液滴，以便在浆料中产生空化，分离部件(220，222；320，322)，用于从浆料中提取含水和烃的液体，和用于被提取的液体的单独的液体出口(204，304，604)。

【技术特征摘要】
2014.10.22 NO 201412561.一种用于将烃与固体颗粒分离的装置(200，300，600)，其中，所述装
置(200，300，600)包括用于接收含水、烃和固体颗粒的浆料的浆料入口(201，
301，601)；
用于供给冲洗水的供水部(202，302，608)；
浆料出口(203，303，603)，所述浆料出口沿下游方向提供残余浆料，
其特征在于，所述装置包括
多个喷嘴，所述喷嘴配置成提供冲洗水为带有足够速度的液滴，以便在浆
料中产生空化，
分离部件(220，222；320，322)，用于从浆料中提取含水和烃的液体，和
用于被提取的液体的单独的液体出口(204，304，604)。
2.根据权利要求1所述的装置(600)，包括反应器泵(630)，所述反应器
泵具有浆料入口(601)，用于接收含有附着在固体颗粒上的烃的浆料，其中所
述反应器泵(630)包括：
粉碎有机物质块的均化部件，和
用于断开烃和固体颗粒间粘附的空化部件，
加压部件，其定制成用于直接安装在反应器泵(630)的出口端上的一个或
多个水力旋流器(610)，
用于被提取的液体的液体出口(604)，
浆料出口(603)。
3.根据权利要求2所述的装置(600)，其中，所述反应泵(630)进一步包
括多个叶轮/薄片，所述多个叶轮/薄片被铰接在安装于泵壳体中的竖直转子轴
上，
各叶轮/薄片都具有一个或多个开口，适合水力旋流器所需的压力，
浆料沿轴向进入叶轮并通过被安装在泵出口壳体处且位于水力旋流器前方
的一个或多个高压水文丘里喷射器沿径向排放。
4.根据权利要求1所述的装置(200)，其中，所述分离部件包括竖直定向
的阿基米德螺杆(220，222)，所述阿基米德螺杆在顶部带有浆料出口(203)
和在底部带有液体出口(204)，其中，喷嘴(205)的方向设置成与螺杆(220)
的螺旋面基本平行。
5.根据权利要求1所述的装置(300)，其中，所述分离部件包括带有上部
圆柱形区段(320)和下部圆锥形区段(322)的水力旋流器，所述圆柱形区段
(320)的上部形成空化腔室(324)，其中，所述浆料入口(301)配置成将浆料
沿切向喷射入所述空化腔室(324)中，
所述喷嘴(305)的方向设置成支持浆料在所述空化腔室(324)内的切向
运动，
所述浆料出口(303)被定位在圆锥形区段(322)的底部，以及
所述液体出口(304)为在操作过程中延伸到上部中心盘中的管。
6.根据权利要求5所述的装置(300)，其中，所述喷嘴(305)的方向设置
成提供用于使浆料从空化腔室(324)的内壁编转的径向速度分量。
7.一种将烃与固体颗粒分离的系统，包括根据权利要求1-6中任意一项所
述的装置(200，300，600)。
8.根据权利要求7所述的系统，进一步包括混合阶段(1-20)，用于在初始
浆料出口(16)处产生包含水、烃和固体颗粒的浆料。
9.根据权利要求8所述的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·维利肖斯基，K·汉森，E·辛格达尔森，J·A·H·汉森，
申请(专利权)人：恩诺克斯技术股份公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO