CN102925190A - 一种油砂分离的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油砂分离的方法及装置。设备包括粉碎机、物料输送机、搅拌槽、二级萃取槽、机械澄清槽、流化干燥塔、冷凝器、预热器、旋液分离器、过滤器、焚烧炉、储罐、精炼单元和机泵。搅拌槽和二级萃取槽顶部设有搅拌装置；流化干燥塔设有循环通道和除尘系统；焚烧炉设有除尘系统；分馏塔顶设置冷凝器、塔底设置再沸器。油砂经过两级萃取后，固相残砂采用流化干燥脱除溶剂后外排，流化气体与溶剂分别循环利用；从萃取槽中分离出来的液相混合物，经过旋液分离器和过滤器将其中悬浮的颗粒除去，这些微颗粒采用混合煤粉等焚烧取热的方法处理，综合利用能源，减少环境污染。解决了萃取后残砂中的溶剂沥青的回收问题。

Description

一种油砂分离的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种从油砂中分离出沥青组分的分离方法，属于化工分离技术领域，具体涉及采用有机溶剂萃取分离油砂沥青方法及溶剂和残留固体的后处理方法及装置。

背景技术

油砂是一种由沙粒、粘土、沥青和少量水组成的复杂混合物。目前，油砂能源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。

目前，油砂开采的方法主要有露天开采和原地开采，前者适用于油砂矿埋藏深度小于75米的油砂矿开采，后者用于油砂矿埋藏深度大于75米的油砂矿的开采。就露天开采而言，主要有热碱水洗工艺、溶剂萃取工艺、热裂解工艺等几种，目前工业上使用比较成熟的是热碱水洗法，该技术先将油砂粉碎，再送入热碱液中混合搅拌，然后向混合浆液中通入气体使沥青浮选上来，收集沥青并加入烷烃稀释以降低其粘度后，送往炼厂进行精炼获得各种油产品。该技术操作简单，但存在如下缺点和技术瓶颈：耗水量大、能耗高、尾矿处理极其困难、对环境污染严重，已经受到世界各地，尤其是矿区当地居民的重视和质疑。寻找环保、经济、可持续发展的油砂分离方法迫在眉睫。

溶剂萃取技术是一项具有发展前景的油砂处理技术，具备如下优点：分离效率高，萃取过程不需要水的参与，既节约水资源，也避免了后续的尾矿处理问题；常温下操作，能耗较低，降低了操作成本；溶剂可循环使用，利用效率高；另外萃取和沥青油的输送可以很好耦合，减少了中间添加稀释剂的环节，进一步降低操作成本。传统的溶剂萃取技术也存在一些有待解决的技术问题：高效、经济的溶剂不易于获得；残留于固体沙粒中的溶剂回收难度较大等。

程秀等人的专利CN101274303A报道了一种使用酯类等作为溶剂对油砂进行萃取，采用滤干机和离心机对萃取液进行液固分离，固相直接回填，溶剂循环使用，过程简单，但关于固体处理等关键问题没有很好的解决，若用于大批量的工业生产中，将会导致环境二次污染问题；张国柱等人的专利CN101544902A采用石脑油、乙酸异戊酯、戊烷按照20:1:1进行混合的混合溶剂对油砂进行萃取，萃取分为三级，各级萃取温度均控制在50℃，溶剂循环利用，该技术可获得较高萃取率，但同样关于萃取后残留固体的处理，已及整个工艺的经济、环保运行等问题没有提出解决办法；在20世纪六七十年代，美国专利US3117922（1964），US3392105（1968），US4046669（1969），US4046668（1977）等提出使用有机溶剂如甲苯、石脑油等对油砂进行萃取，采用离心等方法对萃取液进行液固分离；US4036732（1977）指出采用C5~C9的脂肪烃对油砂进行萃取，使用一定量的水对萃取后的沙粒进行洗涤，而悬浮于萃取液中的细颗粒采用离心的方法进行分离；US3553099也指出采用有机溶剂先对油砂萃取，然后用水洗的方法处理残砂；US4139450（1979）指出采用热甲苯对油砂进行处理，同时采用两级离心的方法对萃取液进行液固分离；US4347118（1982）中指出采用戊烷为溶剂对油砂进行萃取，然后采用两级流化床对萃取残留沙粒进行干燥，没有对细颗粒的处理；Williams等（US4108760，1978）采用超临界温度在200℃以内的有机物作为溶剂，于370℃至450℃对油砂进行萃取，获得较好的萃取效果；Angelov，G.等（US4498971，1984）则提出采用液氮对油砂进行冷冻破碎来对其进行分离，提取其中的沥青；US4929341（1990）报道了硫酸铵、丙酮、硫酸等可以促进有机溶剂（四氯乙烯、四氯化碳、石油醚、甲苯、苯等）对油砂的萃取效果，但此技术需萃取4小时左右方可取得较好效果。综合前人关于使用溶剂萃取技术对油砂进行分离的专利技术，所遇到的一个共性问题就是关于萃取后残砂和萃取液中悬浮微颗粒的处理问题，有的技术能达到较高的萃取效率，但无法解决残留物中溶剂回收的问题，有的可以解决残留物中溶剂回收问题，但经济代价太高，无法工业化实施，这些也是为什么溶剂萃取技术至今为止一直无法真正投入工业使用的原因；因此，溶剂萃取法要获得工业化运用，必须解决残留于固体中溶剂和沥青有机物的回收问题，以及整个工艺经济、环保的运作等综合问题，这些也正是本专利所要阐述的内容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有油砂溶剂萃取技术的不足和瓶颈问题，提供一种低成本、高效率、连续、环保，可以用于油砂矿现场开采的完整油砂分离和尾矿处理方法及装置。

本发明所述的油砂分离工艺流程包括如下装置：粉碎机、物料输送机、搅拌槽、二级萃取槽、机械化澄清槽、流化干燥塔、冷凝器、预热器、旋液分离器、过滤器、焚烧炉、溶剂/沥青油储罐、溶剂储罐、精制单元和若干机泵；物料传输机位于粉碎机底部，连接至搅拌槽上部；搅拌槽底部用输送管路经输送设备连接至机械化澄清槽,机械化澄清槽底部由管路连接至二级萃取槽顶部，此二级萃取槽与另一机械化澄清槽由管路连接,该澄清槽的底部出口连接至流化干燥塔顶部；带有冷凝器和加热器的气路管路由硫化干燥塔底部连入，从干燥塔顶部导出循环；两级澄清槽顶部均有物料出口，两出口汇合连入旋液分离器顶部入口，旋液分离器顶部连接至过滤器，底部连接至焚烧炉；而过滤器出口一端通向精炼单元，另一端连接至焚烧炉；精制单元设有多个物料出口，其中之一连接溶剂储罐入口，其余连至其他后续单元操作。

其具体操作步骤如下：

1）油砂或油页岩矿经粉碎机27粉碎后，经物料输送机28送至搅拌槽29中与循环有机溶剂混合并充分搅拌，形成有机溶剂/沥青/砂粒混合浆液Ⅰ，当循环溶剂损失达到5%以上时补充新鲜溶剂；

2）有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅰ输送至机械化澄清槽30静置，机械化澄清槽30底部一级处理残砂+溶剂5进入二级萃取槽31内与循环溶剂混合进行再次萃取；

3）二级萃取槽31内形成的有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅱ输送至第二个机械化澄清槽30静置进行液固分离；

4）第二个机械化澄清槽30底部的二级处理残砂输送至流化干燥塔32内；

5）流化干燥塔32通入流化气体12作为介质，将第二机械化澄清槽30底部输送过来的固体内的残留溶剂干燥带出；

6）从流化干燥塔32塔顶出来的含有溶剂蒸汽气体混合物经冷凝器33冷却，回收其中冷却为液相的溶剂，回收的溶剂Ⅰ进入到溶剂储罐40；自冷凝器排放的循环的流化气体11进入流化干燥塔32循环利用；

7）把两个机械化澄清槽30中分离出的一级溶剂沥青混合液+微颗粒4和二级溶剂沥青混合液+微颗粒7送入旋液分离器35进行液、固分离，除去悬浮微颗粒中的粗颗粒物；

8）把自旋液分离器35上部出来的悬液分离后溶剂沥青混合液+微颗粒15送入过滤器36再次进行液、固分离以除去其中残留的微颗粒物；

9）经过滤器36分离出来的液相溶剂和沥青油混合物22输送至精炼单元39进行溶剂/沥青油分离和沥青油精炼；

10）从精炼单元39分离而获得的回收的溶剂Ⅱ输送至溶剂储罐40进行循环使用；

11）溶剂/沥青油混合物22经精炼单元39后可获得精炼后的产品25；

12）把所述的从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有沥青的固体颗粒物Ⅰ和含有沥青的固体颗粒物Ⅱ混合后送入焚烧炉37进行焚烧，同时向焚烧炉中加入燃料20，使焚烧后获得的热量能够资源化利用；从焚烧炉37出来的热气体19除尘后一部分送入预热器34进行热交换以加热流化气体；焚烧后残留矿物粉末21直接从焚烧炉底部排出。

本发明采用的有机溶剂为烷烃-芳烃、烃-酮类、烃-醇类或者烃-酯类的混合物；或者石脑油、汽油、柴油或重整汽油的一种或多种烷烃与芳烃的混合物；

芳烃包括带苯环的芳烃类物质，如苯、甲苯、二甲苯等；烷烃-芳烃混合物体积比烷烃:芳烃=（1~10）:1；

所述的烃-酮类、烃-醇类、烃-酯类的混合物体积比烃：酮或醇或酯=（0.5~10）:1；根据所需萃取物的不同，有机溶剂可以选择汽油、石脑油、柴油、重整汽油等由多种链烃与芳烃混合的石化产品作为溶剂进行萃取。

本发明采用的流化气体为二氧化碳、氮气等，气体预热至50~150℃，气体流速1~10m/s可调。

本发明是一种集油砂分离、残砂处理、沥青输送、溶剂循环的方法，主要设备包括粉碎机、物料输送机、搅拌槽、二级萃取槽、机械澄清槽、流化干燥塔、冷凝器、预热器、旋液分离器、过滤器、焚烧炉、储罐、精炼单元和若干机泵。搅拌槽和二级萃取槽顶部均设有搅拌装置；流化干燥塔设有循环通道和除尘系统；焚烧炉设有除尘系统；分馏塔顶设置冷凝器、塔底设置再沸器。油砂经过两级萃取后，固相残砂采用流化干燥脱除溶剂后外排，流化气体与溶剂分别循环利用；而从萃取槽中分离出来的液相混合物，则经过旋液分离器和过滤器将其中悬浮的颗粒除去，这些微颗粒采用混合煤粉等焚烧取热的方法处理，综合利用能源，减少环境污染；而溶有沥青的液相则直接输送至储罐或者炼厂进行分离和炼制，分离的溶剂作为萃取剂循环利用。采用该技术对油砂萃取率高、操作连续、节能降耗、操作方便、废弃物环保排放，解决了萃取后残砂中的溶剂沥青的回收问题，环境污染小。

本发明的独特之处有如下几点：

1）采用链烃与芳烃混合的溶剂或者来源于石油炼制的产品对油砂进行萃取，方便易得，且溶剂循环使用，降低了成本；

2）采用有机溶剂萃取油砂沥青油，不需额外添加稀释剂将沥青进行稀释，直接将萃取液输送至炼厂，然后分离出溶剂再利用，减少了中间环节，节约了中间操作成本；

4）采用多级（1~2级）萃取的方法对油砂进行萃取，提高了萃取效率；

5）采用流化方法处理粗颗粒固体回收溶剂，操作连续，降低了成本并减少环境污染；

6）采用焚烧法处理含沥青的微颗粒固体并回收能源，减少了环境污染，提高了萃取过程的综合效率；

7）萃取过程可连续操作，稳定性好，保证了生产的连续性，提高了生产效率。

附图说明

图1：本发明分离方法的工艺流程图。

物料编号：1.油砂或油页岩矿，2.新溶剂，3.有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅰ，4.一级溶剂沥青混合液+微颗粒，5.一级处理残砂+溶剂，6.有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅱ，7.二级溶剂沥青混合液+微颗粒，8.二级处理残砂+溶剂，9.溶剂蒸气+流化气体，10.脱溶剂后的沙粒，11.循环的流化气体，12.新的流化气体，13.预热后的流化气体，14.回收的溶剂Ⅰ，15.悬液分离后溶剂沥青混合液+微颗粒，16.含有沥青的固体颗粒物Ⅰ，17.含有沥青的固体颗粒物Ⅱ，18.含有沥青的固体颗粒物Ⅲ，19.热气体，20.煤粉，21.焚烧后残留矿物粉末，22.溶剂和沥青油混合物，23.回收的溶剂Ⅱ，24.循环溶剂，25.精炼后产品，26.冷却介质

装置编号：27.粉碎机，28.物料输送机，29.搅拌槽，30.机械化澄清槽，31.二级萃取槽，32.流化干燥塔，33.冷凝器，34.预热器，35.旋液分离器，36.过滤器，37.焚烧炉，38.溶剂/沥青油储罐，39.精制单元，40.溶剂储罐。

具体实施方式

本发明提供了一种用于油砂分离的溶剂萃取综合工艺，该分离方法使用有机溶剂对油砂进行萃取，有机溶剂既可作为萃取剂循环使用，又作为稀释剂用于输送沥青，减少了操作成本和设备成本；萃取残留固体分为两种方式分别处理，减少了环境污染，节约了溶剂原料，提高了能源综合利用率。

本发明通过如下设备和技术方案实现的：

油砂溶剂萃取分离的核心装置是带有机械搅拌器的搅拌槽29和二级萃取槽31，搅拌槽29与二级萃取槽31都是密封装置，且都装有机械搅拌器，后者转速小。搅拌槽29起主要萃取分离作用，二级萃取槽31是为了将搅拌槽29处理后的残砂中残留的沥青继续萃取出来；从二级萃取槽31中分离出来的粗颗粒残砂，因含有少量溶剂，不能直接排放，在本发明中采用流化干燥塔32对其进行处理，所用的流化干燥介质为二氧化碳、氮气等。硫化干燥后的气体从塔顶出来，进入冷凝器33将其中的溶剂蒸汽冷凝成液体，溶剂循环使用，流化气体则经过预热器34预热后循环使用；从搅拌槽29和二级萃取槽31连接的机械化澄清槽30出来的液相混合物因含有颗粒悬浮物，不能直接送往炼厂炼制，同时考虑到悬浮微颗粒的粒度分布较宽，本发明采用悬液分离器35和过滤器36对液相混合物进行液固分离，得到较洁净的萃取液再送往精制单元；旋液分离器35对萃取液进行粗分离，去除大部分较大的悬浮颗粒，过滤器36对经过旋液分离器35分离后的液相进行再次液固分离除去残留的少量悬浮颗粒；从过滤器36和旋液分离器35出来的悬浮颗粒由于含有大量的沥青不溶物，不能直接外排，考虑到沥青不溶物的可燃性，本发明提出采用燃烧法对其进行处理，即将含有沥青的固体颗粒物Ⅲ送入焚烧炉37中进行焚烧回收热量，以减少直接外排而带来的环境污染，同时为了使焚烧产生的热量能够更充分的资源化利用，本发明将含沥青的微颗粒物混合一定量的燃料，如煤粉，进行燃烧，这样可综合利用残留物中的能源；从过滤器36出来的滤液送往精制单元39进行溶剂沥青分离，回收溶剂，同时对沥青进行炼制加工；由于所用的溶剂既充当萃取剂，又有稀释剂的作用，使得整个生产、运输、炼制流程完整连接，减少了中间过程，节约了成本。

工艺实施的具体操作步骤：

来自矿区的油砂或油页岩矿1先经过粉碎机27粉碎，粉碎后的油砂或油页岩矿经过物料输送机28送入搅拌槽29与一定比例的循环溶剂于25~100℃下，进行混合搅拌萃取2~60min后，将有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅰ送入机械化澄清槽30进行静置，从而达到固液分离目的；自机械化澄清槽30上部输送出来的一级溶剂沥青混合液+微颗粒4到悬液分离器35再次进行液固分离，同时机械化澄清槽30底部出来的一级处理残砂+少量溶剂5输送至二级萃取槽31中，加入0.2~1倍固体等质量的循环溶剂于25~80℃下，进行洗涤萃取2~60min，萃取的有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅱ也送入机械化澄清槽30，二级溶剂沥青混合液+微颗粒7送至旋液分离器35进行液固分离，二级处理残砂+溶剂8则自机械化澄清槽底部送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体12经过预热器34预热至50~150℃后送入至流化干燥塔对二级处理残砂+溶剂8进行流化干燥脱溶剂，流化后的溶剂蒸气+流化气体9送入冷凝器33进行冷凝，回收的溶剂Ⅰ进行循环使用，而冷却后的循环的流化气体11则再次经过预热器34预热后循环利用。

从机械化澄清槽30出来的一级溶剂沥青混合液+微颗粒4和二级溶剂沥青混合液+微颗粒7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的悬液分离后溶剂沥青混合液+微颗粒15再送往过滤器36进行过滤分离，溶剂和沥青油混合物22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有沥青的固体颗粒物Ⅲ混合一定量的煤粉20后送往焚烧炉37进行焚烧，焚烧后的热气体19送往预热器34或其他厂区供热单元进行供热，焚烧残留的固体颗粒粉末则外排或者当作肥料。

存于溶剂和沥青油储罐38的滤液溶剂和沥青油混合物22经输油管道送往精制单元39，溶剂通过精制单元设备分离出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青则变为精炼后产品。

本方法采用多级（1~2级）萃取，配合使用机械化澄清槽，保证生产得以连续，提高了萃取效率和产率，也节约了溶剂；将萃取过程中产生的固体颗粒分成两部分进行处理，提高了处理效果，减少了环境污染，充分利用了能源；采用流化干燥技术对粗颗粒进行干燥，过程连续，可操作性强，效果较好；采用悬液分离技术与过滤技术除去悬浮于萃取液中的微颗粒，降低了操作负荷；采用焚烧法处理微颗粒，可以有效利用能源，减少排放压力。

下面，对本发明用以下实施例进行说明，但不限于以下实施例。

实施例1：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与正庚烷/甲苯的混合溶剂（正庚烷：甲苯=5:1）按照液固比（质量比）为2:1，于25℃下，进行混合搅拌萃取2min，降低搅拌速度，经机械化澄清槽液固分离后将上层液相送入悬液分离器35再次进行液固分离，同时将机械化澄清槽中底部的残砂送入二级萃取槽31中，加入0.2倍固体等质量的循环溶剂于25℃下，进行洗涤萃取2min，然后进入机械化澄清槽，液相送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体氮气经过预热器34预热至50℃后，以3m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至50℃后循环利用。悬液分离器分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂/沥青油储罐39进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐39的滤液22经输油管道送往炼厂精制单元39。

所得油砂沥青的萃取率70%，溶剂回收率98.1%；粗残砂中含溶剂量<0.1%、含沥青量<0.5%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量50%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.6%。

实施例2：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与正庚烷和甲苯的混合溶剂（正庚烷：甲苯=3:1）按照液固比（质量比）为2:1，于55℃下，进行混合搅拌萃取5min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽，上层液相送入悬液分离器35再次进行液固分离，同时将底部的含有溶剂的残砂送入二级萃取槽31中，加入0.5倍固体等质量的循环溶剂于25℃下，进行洗涤萃取5min，经机械化澄清槽液固分离后，萃取液也送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体氮气经过预热器34预热至80℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至80℃后循环利用。自悬液分离器出来的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精炼出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率80%，溶剂回收率99.0%；粗残砂中含溶剂量<0.08%、含沥青量<0.2%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量40%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.5%。

实施例3：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与正庚烷和甲苯的混合溶剂（正庚烷：甲苯=2:1）按照液固比（质量比）为10:1，于55℃下，进行混合搅拌萃取30min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残砂+溶剂5送入二级萃取槽31中，加入1倍固体等质量的循环溶剂于50℃下，进行洗涤萃取10min后也输送至机械化澄清槽30，萃取液送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至100℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至100℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精炼出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率85%，溶剂回收率99.1%；粗残砂中含溶剂量<0.001%、含沥青量<0.1%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量41%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.6%。

实施例4：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与石脑油按照液固比（质量比）为5:1，于55℃下，进行混合搅拌萃取30min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残砂+溶剂5送入二级萃取槽31中，加入1倍固体等质量的循环石脑油于25℃下，进行洗涤萃取15min后也输送至机械化澄清槽30，萃取液送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至150℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至150℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精炼出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率89%，溶剂回收率99.0%；粗残砂中含溶剂量<0.05%、含沥青量<0.05%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量37%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.6%。

实施例5：本发明也可通过如下技术方案实现的：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与重整汽油按照液固比（质量比）为10:1，于95℃下，进行混合搅拌萃取60min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残砂+溶剂5送入二级萃取槽31中，加入1倍固体等质量的循环溶剂于25℃下，进行洗涤萃取5min后也输送至机械化澄清槽30，萃取液送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至150℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至150℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精炼出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率95%，溶剂回收率99.3%；粗残砂中含溶剂量<0.08%、含沥青量<0.02%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量25%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.5%。

实施例6：本发明也可通过如下技术方案实现的：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与正己烷和乙酸乙酯（体积比3:1）混合溶剂按照液固比（质量比）为10:1，于25℃下，进行混合搅拌萃取60min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残砂+溶剂5送入二级萃取槽31中，加入1倍固体等质量的循环溶剂于25℃下，进行洗涤萃取5min后也输送至机械化澄清槽30，萃取液送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至100℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至100℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精炼出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率90%，溶剂回收率97.0%；粗残砂中含溶剂量<0.1%、含沥青量<0.1%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量25%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.5%。

实施例7：本发明也可通过如下技术方案实现的：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与正庚烷和丙酮（体积比5:1）混合溶剂按照液固比（质量比）为10:1，于25℃下，进行混合搅拌萃取60min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残砂+溶剂5送入二级萃取槽31中，加入1倍固体等质量的循环溶剂于25℃下，进行洗涤萃取5min后也输送至机械化澄清槽30，萃取液送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至100℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至100℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精炼出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率93.5%，溶剂回收率96.3%；粗残砂中含溶剂量<0.05%、含沥青量<0.1%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量约30%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.5%。

实施例8：本发明也可通过如下技术方案实现的：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与正庚烷和乙醇（体积比10:1）混合溶剂按照液固比（质量比）为10:1，于55℃下，进行混合搅拌萃取60min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残砂+溶剂5送入二级萃取槽31中，加入0.8倍固体等质量的循环溶剂于25℃下，进行洗涤萃取5min后也输送至机械化澄清槽30，萃取液送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至100℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至100℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精炼出来，送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率约94.5%，溶剂回收率98.5%；粗残砂中含溶剂量<0.05%、含沥青量<0.1%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量35%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.5%。

实施例9：本发明也可通过如下技术方案实现的：

经过粉碎机27粉碎的油页岩5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与重整汽油按照液固比（质量比）为5:1，于55℃下，进行混合搅拌萃取60min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残砂+溶剂5送入二级萃取槽31中，加入0.5倍固体等质量的循环溶剂于25℃下，进行洗涤萃取5min后也输送至机械化澄清槽30，萃取液送入旋液分离器35进行液固分离，残留粗颗粒固体8则送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至150℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至150℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从精制单元送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油页岩沥青的萃取率约94.5%，溶剂回收率98.8%；粗残砂中含溶剂量<0.05%、含沥青量<0.05%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量约20%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.5%。

实施例10：本发明也可通过如下技术方案实现的：

经过粉碎机27粉碎的油砂5kg经过物料输送机28送入搅拌槽29与重整汽油按照液固比（质量比）为5:1，于25℃下，进行混合搅拌萃取60min，油砂萃取后混合物进入机械化澄清槽30，将上层液相送入悬液分离器35进行再次液固分离，同时将一级处理残杀+溶剂送入流化干燥塔32进行脱溶剂处理；流化气体二氧化碳经过预热器34预热至150℃后，以5m/s的速度由塔底送入流化干燥塔对残留粗颗粒固体8进行流化干燥脱溶剂，流化后的含有溶剂蒸汽的气体混合物9送入冷凝器33进行冷凝，采用的冷却水温进口温度25℃，分离出溶剂，而冷却后的流化气体11则再次经过预热器34预热至150℃后循环利用。从机械化澄清槽30出来的含悬浮颗粒的液相4和7经过旋液分离器35将大部分悬浮颗粒分离，分离后的液相15再送往过滤器36进行过滤分离，滤液22送往溶剂和沥青油储罐38进行储存；从旋液分离器35和过滤器36分离出来的含有不溶沥青和粘土、细沙粒的悬浮颗粒18混合等量煤粉送往焚烧炉37进行焚烧。存于溶剂和沥青油储罐38的滤液22经输油管道送往精制单元39。分馏操作后溶剂从从精制单元送往溶剂储罐40储存以便循环利用，脱除溶剂的沥青最终成为精炼后产品25。

所得油砂沥青的萃取率约85.5%，溶剂回收率97.3%；粗残砂中含溶剂量<0.05%、含沥青量<0.1%；送往焚烧的微颗粒中沥青含量约48%，焚烧后的残留粉末中有机物含量<0.5%。

本发明提出的一种油砂分离及残砂处理方法，已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和技术方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (10)

1.一种油砂分离方法，其特征在于：

1）油砂或油页岩矿经粉碎机（27）粉碎后，经物料输送机（28）送至搅拌槽（29）中与循环有机溶剂混合并充分搅拌，形成有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅰ，当循环溶剂损失达到5%以上时补充新溶剂；

2）有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅰ输送至机械化澄清槽（30）静置，机械化澄清槽（30）底部一级处理残砂+溶剂（5）进入二级萃取槽（31）内与循环溶剂混合进行再次萃取；

3）二级萃取槽（31）内形成的有机溶剂、沥青和砂粒混合浆液Ⅱ输送至第二个机械化澄清槽（30）静置进行液固分离；

4）第二个机械化澄清槽（30）底部的二级处理残砂输送至流化干燥塔（32）内；

5）流化干燥塔（32）通入流化气体（12）作为介质，将第二机械化澄清槽（30）底部输送过来的固体内的残留溶剂干燥带出；

6）从流化干燥塔（32）塔顶出来的含有溶剂蒸汽气体混合物经冷凝器（33）冷却，回收其中冷却为液相的溶剂，回收的溶剂Ⅰ进入到溶剂储罐（40）；自冷凝器排放的循环的流化气体（11）进入流化干燥塔（32）循环利用；

7）把两个机械化澄清槽（30）中分离出的一级溶剂沥青混合液+微颗粒（4）和二级溶剂沥青混合液+微颗粒（7）送入旋液分离器（35）进行液、固分离，除去悬浮微颗粒中的粗颗粒物；

8）把自旋液分离器（35）上部出来的悬液分离后溶剂沥青混合液+微颗粒（15）送入过滤器（36）再次进行液、固分离以除去其中残留的微颗粒物；

9）经过滤器（36）分离出来的液相溶剂和沥青油混合物（22）输送至精制单元（39）进行溶剂、沥青油分离和沥青油精炼；

10）从精制单元（39）分离而获得的回收的溶剂Ⅱ输送至溶剂储罐（40）进行循环使用；

11）溶剂和沥青油混合物（22）经精炼单元（39）后可获得精炼后的产品（25）；

12）把所述的从旋液分离器（35）和过滤器（36）分离出来的含有沥青的固体颗粒物Ⅰ和含有沥青的固体颗粒物Ⅱ混合后送入焚烧炉（37）进行焚烧，同时向焚烧炉中加入燃料（20），使焚烧后获得的热量能够资源化利用；从焚烧炉（37）出来的热气体（19）除尘后一部分送入预热器（34）进行热交换以加热流化气体；焚烧后残留矿物粉末（21）直接从焚烧炉底部排出。

2.根据权利要求1所述的油砂分离方法，其特征在于：所述的步骤（1）中的有机溶剂为烷烃-芳烃、烃-酮类、烃-醇类或烃-酯类的混合物；或者石脑油、汽油、柴油或重整汽油的一种或多种烷烃与芳烃的混合物。

3.根据权利要求2所述的油砂分离方法，其特征在于：所述的烷烃-芳烃混合物体积比烷烃:芳烃=（1~10）:1；所述的烃-酮类、烃-醇类、烃-酯类的混合物，体积比为烃：酮或醇或酯=（0.5~10）:1。

4.根据权利要求1所述的油砂分离方法，其特征在于：所述的(1)中一级萃取搅拌槽中溶剂与油砂的质量比（1~10）:1，溶剂温度为25~100℃，搅拌时间为2~60min。

5.根据权利要求1所述的油砂分离方法，其特征在于：所述的（2）中的循环溶剂与一级处理残砂+溶剂（5）的重量比为（0.2~1）:1。

6.根据权利要求1所述的油砂分离方法，其特征在于：所述的（2）中的循环溶剂操作于二级萃取槽内的温度为25~80℃，萃取搅拌时间为2~60min。

7.根据权利要求1所述的油砂分离方法，其特征在于：所述的（5）中通入的流化气体介质为二氧化碳、氮气等，温度为50~150℃。

8.根据权利要求1所述的油砂分离方法，其特征在于：所述的油砂分离过程为从搅拌槽（29）至二级萃取槽（31）的一级或二级萃取。

9.根据权利要求1所述的油砂分离方法，其特征是分离方法可应用于油页岩中页岩油的提取。

10.实现权利要求1的油砂分离装置，主要设备包括粉碎机、物料输送机、搅拌槽、二级萃取槽、机械化澄清槽、流化干燥塔、冷凝器、预热器、旋液分离器、过滤器、焚烧炉、溶剂和沥青油储罐、溶剂储罐、精制单元和机泵；其特征是：物料传输机位于粉碎机底部，连接至搅拌槽上部；搅拌槽底部用输送管路经输送设备连接至机械化澄清槽,机械化澄清槽底部由管路连接至二级萃取槽顶部，此二级萃取槽与另一机械化澄清槽由管路连接,该澄清槽的底部出口连接至流化干燥塔顶部；带有冷凝器和加热器的气路管路由硫化干燥塔底部连入，从干燥塔顶部导出循环；两级澄清槽顶部均有物料出口，两出口汇合连入旋液分离器顶部入口，旋液分离器顶部连接至过滤器，底部连接至焚烧炉；而过滤器出口一端通向精炼单元，另一端连接至焚烧炉；精制单元设有多个物料出口，其中之一连接循环储罐入口，另外出口连接精炼后产品储罐，其余连至其他后续单元操作。

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