用于将絮凝剂内嵌地注入到熟化细粒尾矿的流体流中的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于将絮凝剂内嵌地注入到熟化细粒尾矿(MFT)的流体流中的方法和装置。该方法包括以下步骤：a)沿着流体地连接到管道的给定通道提供待处理的熟化细粒尾矿的流体流；b)提供絮凝剂源；c)通过用于以扩散的方式将絮凝剂注入到流体流中的多个注射出口将所絮凝剂引入到熟化细粒尾矿的流体流中，以增加注入的絮凝剂的暴露表面面积并因此增加与熟化细粒尾矿的相应反应，以便改善所述熟化细粒尾矿的絮凝和/或其它期望的结果。还公开了一种成套件，该成套件具有用于组装内嵌注入装置的相应部件，该嵌注入装置与输送待处理的熟化细粒尾矿的管道内嵌地连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种注入方法。更具体地，本专利技术涉及一种用于将絮凝剂内嵌地注入到熟化细粒尾矿的中的方法和相应装置。
技术介绍
油砂细粒尾矿已经变成一个技术、操作、环境、经济和国家政策的问题。从分离有价值的烃与油砂矿的烃类提取过程操作中产生油砂残渣。所有商业烃类提取方法使用克拉克热水方法的变形，在所述克拉克热水方法中，将水添加给油砂以能够分离有价值的烃部分与油砂矿物。处理水还用作用于矿物部分的载流流体。一旦烃部分被回收，残余水、未回收的烃和矿物质总体被称为“尾矿”。油砂行业已经采取相对于矿物颗粒分选的惯例。具有大于44微米的粒径的矿物部分被称为“砂”。具有小于44微米的粒径的矿物部分被称为“细粒”。具有小于2微米的粒径的矿物部分被称为“粘土”，但在一些情况下，“粘土”可以表示实际颗粒矿物。尾矿中的砂与细粒之间的关系反映油砂矿组成中的变化、处理水的化学性质和提取过程。传统地，尾矿被输送到通常称为“尾矿池”的沉积位置，所述尾矿池被定位成靠近油砂矿和提取设备以有助于尾矿的管道运输、排出和管理。由于经营规模，油砂残渣池覆盖大面积土地，并且必须根据规章建造和管理。池位置的管理、填方、水平控制和回收是一项对油砂操作的地理学、技术、调控、和经济约束的复杂的任务。每一个尾矿池容纳在堤坝结构中，所述堤坝结构通常通过将尾矿的砂部分放置在小池内或放置在海滩上而被建造而成。处理水、未收回的烃与未圈闭在堤坝结构中的砂和细粒矿物一起流入尾矿池中。初始被排放到池中的尾矿流可能具有相当低的密度和固体含量，例如，大约O. 5-10wt%o在尾矿池中，处理水、未收回的烃和矿物自然沉积以形成不同层。上层主要是可以作为用于提取处理的处理水被回收的水。下层含有主要是细粒的沉积的残余烃和矿物。该下层通常被称为“熟化细粒尾矿”(MFT)。熟化细粒尾矿具有非常低的凝固速率，并代表对油砂行业中对尾矿管理的主要挑战。熟化细粒尾矿的组分变化较大。靠近层的顶部，矿物含量大约为10wt%，并且通过凝固在层的底部达到50wt%。整体上，熟化细粒尾矿具有大约30wt%的平均矿物含量。虽然细粒是矿物含量中的主要粒径部分，但是含砂量可以为固体的15wt%，而粘土含量可以达到固体的75wt%，从而反映油砂矿和抽提方法。另外的变化可能由可以扩散在矿物中或可以分离到烃的垫层中的残余烃产生。池中的熟化细粒尾矿不仅具有从池的顶部到底部分布的宽变化组分，而且还可以具有在整个池中在随机位置处的不同组分的矿穴。熟化细粒尾矿表现为流体状胶态物质。熟化细粒尾矿表现为流体的事实大大限制了对回收尾矿池的选择。另外，熟化细粒尾矿不会表现为牛顿流体，这使得对尾矿进行脱水的连续工业规模处理都是更加有挑战性的。在不脱水或固化熟化细粒尾矿的情况下，尾矿池随着时间的推移会增加经济和环境影响。已经提出了用于通过试图使熟化细尾矿固化或脱水来处理或回收油砂尾矿的一些方法。如果熟化细尾矿可以被充分脱水以将废弃产物转换成被回收的坚固地带，则可以减小或彻底避免与该物质相关联的许多问题。作为总指导目标，对于熟化细尾矿来说实现75wt%的固体含量被认为对于回收来说被充分“干燥”。 用于对MFT脱水的一种已知的方式涉及冰冻-解冻法。通过将MFT沉积成在冬季允许被冻结而在随后的夏天被解冻并蒸发脱水的浅小坑来在油砂现场执行多个野外试验。这种方法的规模扩大需要的土地面积，并且将高度取决于天气和季节。此外，这种装置的其它限制在于排放水的收集和MFT的表面上的沉淀，这使得蒸发干燥机构的效率被大打折扣。已经尝试了通过添加化学制品处理MFT从而产生固化或最终脱水的稠化浆的一些其它的已知方法。·被称作为“胶结尾矿”(CT)的一种这样的方法包括使熟化细尾矿与砂和石膏混合。典型的胶结尾矿混合物大约为60wt%的矿物(其余是处理水)，且砂与细粒比例大约为4比1，以及大约600ppm-1000ppm的石膏。这种混合物当被沉积到尾矿池用于胶结时可能会导致不可分离的混合物。然而，CT方法具有许多缺陷。CT方法依赖于对一批砂、石膏或处理水的连续提取操作。混合物必须被密切控制。此外，当胶结尾矿混合物小于60wt%的矿物时，所述物质当作为熟化细尾矿被沉降时与返回到尾矿池用于再处理的细粒的一部分分离。此外，沉积后的胶结尾矿的地质强度需要承受河堤，因此，CT中所需的砂与用于河堤结构的砂竞争直到提取操作停止为止。在没有砂的情况下，CT方法不能处理熟化细尾矿。在实验室规模下进行的另一个方法在添加Percol LT27A或156之前设法稀释MFT，并优选地将MFT稀释到10被％的固体。虽然越稀，MFT显示越快的沉降速度并产生稠化浆，但是基于小批量的这种稀释方法对于熟化细尾矿的回收来说不能获得所需的脱水结果O已经尝试使用聚合物或其它化学制品以有助于对MFT进行脱水的一些其它方法。然而，这些方法已经遇到各种问题并且已经不能够获得可靠的结果。当通常考虑包括在尾矿沉积之后添加化学制品用于脱水的方法时，存在许多不能被忽视的重要因素。当然，一种因素是所添加的化学制品的性质、特性和效果。已经显示出有希望的化学制品到目前为止已经取决于油砂提取副产物，仅在实验室规模下或在窄处理操作窗内有效，或者不能够与尾矿进行适当且可靠地混合、反应或与所述尾矿一起被输送。一些添加的化学制品在不改变固体含量的情况下通过将水截留在所述物质内而能够使尾矿增稠，这限制了从沉积物质对水回收的选择。诸如石膏和熟石灰的一些化学添加剂已经产生污水，所述污水可能会不利地影响在提取过程中重新使用的处理水或具有不适于回收的高含盐量的干燥尾矿。另一个因素是化学制品添加技术。添加砂或化学制品的已知技术通常涉及在罐或增稠设备中混合材料。这种已知的技术具有多个缺点，包括需要添加剂连续与变化成分和流体流进行受控制的均匀混合，从而导致效率低并限制操作灵活性。一些化学添加剂还具有在本申请需要特别注意的一定程度的脆性、可变性或反应性。另一个因素是许多化学添加剂可能是高粘性的并且可能会表现出非牛顿流体特性。多个已知技术依赖于稀释，使得相对于混合和液压处理混合流体可以接近为牛顿流体。然而，具体地在高矿物或粘土含量的熟化细尾矿表现出了非牛顿流体特性。因此，虽然化学添加剂可以有希望作为实验室或小规模批量试验中的脱水剂，但是难以在大规模或商业企业中重复该性能。当试图将粘性聚合物添加剂注入到输送MFT的管中时，该问题表现出来。主MFT管道与用于注入聚合物添加剂的较小侧分支管·相交。对于牛顿流体，期望这种布置允许高湍流有助于混合。然而，对于两种非牛顿流体，具有该混合装置的现场性能是易变的并且不完全。这就是这种混合装置遇到问题的种种理由。当用这样方法注入添加剂时，可能具有聚集在MFT流的顶部或底部的倾向，这取决于添加剂相对于MFT的密度和相对于流动方向的注入方向。对于诸如宾汉流体的非牛顿流体，流体基本上作为塞沿着管流动，且在塞的区域中具有低内部紊流。此外，当化学添加剂与MFT迅速反应时，薄反应区域可以形成在添加剂塞的外侧，从而分离未反应的化学添加剂和未反应的MFT。不充分混合可能会大大降低化学添加剂的效率并且甚至会使整个脱水过程短路。不充分混合还导致化学添加剂的低效率使用，其中所述化学添加剂中的一些保持未混合和未反应并不能被回收。已知的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里安·彼得·雷温顿，威廉·马太·马丁，贾米·伊斯特伍德，
申请(专利权)人：顺科能源公司，
类型：
国别省市：