CN103113912A - 一种分离提取油砂中原油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离提取油砂中原油的方法,它包括以下步骤:(a)在油砂中加入有机溶剂,充分搅拌、熟化以将油砂中的原油降低粘度和比重;(b)在处理后的油砂中加入水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;(c)在所述的悬浮液中加入硫酸调节其pH值至酸性;(d)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁的饱和溶液或粉末使悬浮液中硫酸亚铁浓度为3.5-5克/升;(e)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为8-15毫升/升并充分搅拌;(f)采用物理方法实现油、水、砂的三相分离。利用本方法处理污油砂能够实现原油彻底回收,处理能耗很低,不产生大量工业废水。

Description

一种分离提取油砂中原油的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种关于分离提取油砂中原油的工艺方法,特别涉及一种关于原油、水、泥沙的混合物的分离方法。
背景技术
[0002] 传统的油砂处理方法包括:热碱水洗法、溶剂萃取法、热解干馏法等,但是都存在着能耗高、处理成本高、环保成本高等问题,严重制约油砂工业的发展。
[0003] 申请号为200810151054.2的中国专利公开了“一种油田污油泥处理方法”,该方法步骤为:污油泥先经过预处理器作用使泥中沙砾细化,并除去杂物;进入热解炉,油组分被汽化出来;经管道输送到喷淋冷却装置,通过水喷淋降温、液化;水分和油分进入油水分离装置进行油水分离,得到轻质油 产品,冷却水循环利用;不凝气作为热解炉的燃料再次利用;热解产生的焦质沙砾经热解炉排污口排出。该方法可在油田污油泥中提取出符合国家标准的轻质油品,该方法的缺点或问题主要表现为热解方法能耗高,原油回收率低,其中的水分影响油气冷凝,使设备复杂,处理量低,最终表现为处理成本高,效率低。
[0004] 申请号为CN201210284714.0的中国专利,公开了“一种含油污泥处理工艺及设备”,它包括以下步骤:步骤一、加水搅拌稀释:油罐中的含油污泥经离心泵存放于油泥储放池中,经螺杆泵进入搅拌机上方的漏斗中,经漏斗进入搅拌机,搅拌机对含油污泥进行加水稀释;步骤二、超声波破乳:搅拌稀释后的含油污泥经第一直列泵进入超声破乳设备,超声破乳设备对含油污泥进行破乳处理;步骤三、固液分离:破乳后的含油污泥经第二直列泵进入离心机,离心机对含油污泥进行固液分离处理,得到泥分和含油污水,泥分排入泥池,含油污水进入离心储液槽等待油水分离;步骤四、油水分离:离心储液槽中的含油污水经第一高压泵进入超滤系统,超滤系统对含油污水进行油水分离处理,得到油分和水分,并将油分排入浓缩池中,将水分排入滤液池中,滤液池中的水分一部分经第二高压泵进入漏斗中,经漏斗进入搅拌机并供搅拌机对含油污泥进行稀释,另一部分经反洗泵进入超滤系统进行清洗操作。该方法的缺点或问题是设备复杂,处理量低。对不同污油泥的处理效果不稳定。
[0005] 申请号为CN93117151.2的中国专利,公开了 “从含油污泥中回收油的方法及设备”,它包括以下步骤:将含油污泥加水混合,再加入NaCL,在低速搅拌下回流,将回流后的含油污泥经过滤或压滤进行液固分离,分离出的固相物是滤渣,分离出的液相物再经重力分离分出油和水,油回用或重炼,水)送回污水场再处理。该方法的缺点或问题产生大量含盐废水,分离出来的固相残油高,产生新的环保问题。
[0006] 申请号为CN200410021519.4的中国专利,公开了“一种分离处理含油污泥的方法”,它包括在容器内加入水、油泥及分离剂,在70〜95°C充分搅拌后,静置,形成油、水、泥三相,按常规方法将它们分离;油泥与水的重量比为1: 2〜1: 3,分离剂的加入量为油泥重量的0.8%〜1%,所述分离剂由硫酸溶液与破乳剂组成,按重量百分含量计,其中含硫酸20〜80%,破乳剂0.5〜1.5%,其余为水。该方法的缺点或问题硫酸消耗量大,产生含酸废水。
[0007] 申请号为CN200610012239.6的中国专利,公开了 “一种含油污泥的处理工艺”,它包括如下的步骤:1)将含油污泥泵入污泥反应池,边搅拌边加入水,加入水/污泥的重量比为0.5〜5: I ;然后加入处理液,处理液的加入浓度为100〜60000ppm ;所述的处理液包括占处理液总重量的0.001〜IOwt %的硅酸盐、I〜IOwt %的非离子表面活性剂、I〜10wt%的阴离子表面活性剂、0.001〜10wt%的磷酸盐和0.001〜IOwt %碱性化合物,余量为水;2)对步骤I)的泥水混合体系进行加热,使体系升温10〜90°C,在此温度,搅拌10分钟〜6小时,油泥与处理液的泥水混合体系充分混合,污泥中的原油被洗脱出来;所述的加热方式为采用电加热器,或是通过蒸气或热水进行水浴;3)经步骤2)的处理后,边搅拌,边向混合液中加入混凝剂,反应2〜30min后,再加入2〜IOppm的聚丙烯酰胺,再搅拌2〜5min,进行固液分离;所述的混凝剂为铝系或铁系混凝剂,加入量为20〜300mg/l ;所述的固液分离为在重力沉降池或旋流反应器中进行;在旋流反应器的水力停留时间为2min ;4)经步骤3)的处理,固液混合物分为3层,上层为洗脱出来的污油,中层为污水层,底部为污泥,进入固液分离器进行油水泥的分离,分别收集油、水、泥;所述的固液分离器为沉淀池、旋流反应器、压滤机或离心设备;得到的污油进入污油池或是收集到储油罐,回收;得到的污水进入步骤I)的污泥反应池,在下一次的含油污泥的处理工艺中再被重新利用;得到的污泥含油浓度小于lwt%,进污泥收集池,待固化处理或排放。该方法的缺点或问题是处理剂成本高,对不同来源的污油泥处理适应性差。
[0008] 申请号为CN200610103671.6的中国专利,公开了 “一种含油污泥的资源化处理方法”,将来源于 油田炼化集输和污水处理系统的含水率在80%以下的脱水含油污泥或润滑油精制的废白土作如下处理:(I)含油污泥热解处理:将含油污泥送入密闭的干馏裂解炉或水平回转干馏炉内进行热解处理,热解处理在200-600°C条件下反应1-5小时,回收油气水馏分和热解残渣;(2)将以粘土矿物为主的热解残渣直接送去废水或油品脱色系统作吸附材料,或送到润滑油补充精制系统作吸附剂;(3)将含有无机铝盐或铁盐絮凝药剂的污泥的热解残渣按铝盐或铁盐的化学当量的1: 1-5加入硫酸或盐酸进行酸溶处理;(4)将
(3)进行酸溶处理的产品送到污水处理系统作絮凝药剂,或送去作污泥浓缩药剂;(5)将回收的油气水馏分经冷凝处理后进行油、气、水分离,油气回收利用,水送回污水处理场进行再处理。该方法的缺点或问题能耗高,处理成本高。
[0009] 上述专利当用于油砂的分离时,对于大规模油砂工业都存在成本高,处理效率低,产生污染废水尾矿等问题。
[0010] 专利号为CN200810053143.3的中国专利公开了 “一种油砂开采方法”,它包括以下步骤:(1)有机溶剂和油砂以0.2-2的重量比在混合器中混合充分搅拌,从而形成了一种泥沙固相和有机溶剂和石油组成的液相的混合物;(2)将所述的混合物送入滤干机进行固、液分离;(3)把所述的经滤干机分离出的固相回填;(4)把所述的经滤干机分离出的液相再次送入离心机进行固、液分离;(5)将所述的离心机分离出来的固相送回至所述的混合器中,形成新的固液混合物;(6)将所述的离心机分离出来的液相送入蒸发器中把所述的有机溶剂分离出来送回至所述的混合器中并将所述的蒸发器中分离出的原油回收使用。该方法存在的问题是无法对超细固相进行分离,使得油品质量差,同时存在溶剂回收流程复杂、成本高等问题。[0011] 专利号为CN201010115831.5的中国专利公开了“利用高温气冷堆进行油砂炼油的方法及专用设备”该方法利用高温气冷核反应堆的核反应所提供的热能,对油砂进行热解提取烃油和可燃气体,包括三个相对独立的流程:高温供热流程,200°C〜300°C惰性气体流经高温气冷堆堆芯被加热到600°C〜950°C,向热解器和蒸汽发生器供热后,再进入高温气冷堆堆芯;过热蒸汽供应流程,经处理的水被蒸汽发生器加热成为200〜400°C的蒸汽后流入油砂分离器;炼油流程,将处理后的油砂送入油砂分离器与蒸汽发生作用,油砂中浙青类物质与砂分离并发生改质成为合成原油,对合成原油、水、细小砂石的混和物质进行分离,将得到的合成原油物质加热至最高温度500°C〜700°C而裂解为油气和油渣,油气通过分馏塔分馏获得烃油和天然气等可燃气体。该方法存在的问题是能耗高,核反应设施复杂,推广应用存在问题。
[0012] 专利号为CN201010530548.9的中国专利公开了“一种立式高效热法油砂提油的装置及其方法”其特点是借鉴焦炉中的煤炭干馏技术,提出多室式片状高效干馏思想,采用干馏室与供热室相间的多室式片状隔绝的干馏系统,实现高效率的传热和提油。这种油砂提油新工艺采用热法,即采用间接加热的方式加热油砂使其中的油气成分挥发,然后冷凝收集得到高质量原油。该方法存在的问题是能耗高,处理量低,经济效益低。
[0013]目前普遍采用的“热碱水洗”方法,如:《化工科技》2008.16 (6),许修强等发表的“新疆油砂水洗分离提油工艺研究”;《油田化学》,严格等发表的“内蒙古油砂热碱水洗分离实验研究”22卷第四期,存在的问题是能耗高,试剂成本高,生产出来的原油品质低,产生污染尾矿,环境成本高。
发明内容
[0014] 本发明的目的在于克服已有技术的缺点,提供一种处理能耗很低、成本低、不会产生大量高污染工业废水,且后续排放处理简单,能够实现原油彻底回收的一种分离提取油砂中原油的方法。
[0015] 为了达到上述目 的,本发明采用的技术方案是:
[0016] 一种分离提取油砂中原油的方法,它包括以下步骤:
[0017] (a)在油砂中加入有机溶剂,充分搅拌、熟化以将油砂中的原油降低粘度和比重;
[0018] (b)在处理后的油砂中加入水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;
[0019] (c)在所述的悬浮液中加入硫酸调节其PH值至酸性;
[0020] (d)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁的饱和溶液或粉末使悬浮液中硫酸亚铁浓度为
3.5-5 克 / 升;
[0021] (e)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为8-15毫升/升并充分搅拌;
[0022] (f)采用物理方法实现油、水、砂的三相分离;
[0023] (g)根据情况,对三相分离后的底泥或浮油重复所述的步骤(a)至步骤(f),以实现更好的分离效果。
[0024] 本发明的有益效果是:1.不使用或者很少量使用溶剂和表面活性剂、不使用碱和盐,使得污水处理的成本大大降低;2.产生的废水含油率低、悬浮物含量低,可以循环使用,不会产生大量高污染工业废水,且后续排放处理简单,环保成本低;3.排出的泥沙固相含油率低,修复、处置成本低。4.本方法可以在常温下进行,处理能耗很低。
[0025] 利用本方法处理污油砂能够实现原油彻底回收,处理能耗很低,不产生大量工业废水,排出的水和固相再处理费用低,经济效益和环境效益卓越,为油砂工业的发展提供新的技术革命。
具体实施方式
[0026] 下面结合具体实例对本发明进行详细描述。
[0027] 本发明的一种分离提取油砂中原油的方法,它包括以下步骤:(a)在油砂中加入有机溶剂,有机溶剂可以采用溶剂油、汽油、柴油、杂苯等充分搅拌、熟化以将油砂中的原油降低粘度和比重;添加溶剂的量与含油率和油的比重成正比。(b)在处理后的油砂中加入水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;乳化剂采用现有的表面活性剂即可;(c)在所述的悬浮液中加入硫酸调节其PH值至酸性;优选的PH值为3-5。(d)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁的饱和溶液或粉末使悬浮液中硫酸亚铁浓度为3.5-5克/升,搅拌均匀;作用是催化双氧水的氧化还原反应;(e)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为8-15毫升/升。作用是通过氧化还原反应和发泡机制促进原油与泥沙颗粒的分离。(f)采用物理方法实现油、水、砂的三相分离;(g)根据情况,对三相分离后的底泥或浮油重复所述的步骤(a)至步骤(f),以实现更好的分离效果。优选的在完成所述的(b)后还包括利用过滤离心机去除悬浮液中的大粒径石英砂等大粒径固相。
[0028] 实施例1
[0029] 以质量比计油砂样品含油率6(6%含油率为最低品味的油砂矿)%w/w,含水率8%w/w,泥沙或机械杂质86%w/w
[0030] (a)在油砂中加入占其体积比为5%的柴油并充分搅拌、熟化;
[0031] (b)在处理后的油砂加水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;水加入体积为处理后的油砂体积的5倍;乳化剂为聚丙烯腈水解物(铵盐)4%水溶液,加入体积占处理后的油砂体积的5% ;
[0032] (c)在所述的悬浮液中加入硫酸调节其PH值为3 ;
[0033] (d)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁的饱和溶液使悬浮液中硫酸亚铁浓度为3.5克/升,搅拌均匀;
[0034] (e)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为10毫升/升,并充分搅拌;
[0035] (f)将搅拌后的混合液体泵入撇油池中,使油水砂静置分离;
[0036] (g)回收浮油至伴热油罐中,脱出浮油中的水分,获得高品质原油;泥沙和水进入污泥沉降池脱水,泥沙脱水后可以生物降解修复、固化利用、回填填埋或路基夯土。水可以循环再利用。
[0037] 经检测:原油回收率达到92%,原油含水率1%,机械杂质5%。
[0038] 实施例2 [0039] 以质量比计油砂样品含油率12%,含水率8%,泥沙或机械杂质80%
[0040] (a)在油砂中加入占其体积比为10%的120号溶剂油并充分搅拌、熟化;[0041] (b)在处理后的油砂加水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;水加入体积为处理后的油砂体积的6倍;乳化剂为聚丙烯腈水解物(钠盐)4%水溶液,加入体积占处理后的油砂体积的5% ;
[0042] (c)利用过滤离心机去除悬浮液中的大粒径石英砂等大粒径固相;
[0043] (d)将过滤离心机分离出来的液相,用硫酸调节PH值至4 ;
[0044] (e)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁粉末使悬浮液中硫酸亚铁浓度为5克/升,搅拌均匀;
[0045] (f)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为15毫升/升;
[0046] (g)将搅拌后的混合液体泵入油水分离旋流装置,底流进入泥沙沉降池,溢流进入油水分离池,油、水静置分离;
[0047] (h)回收浮油至电脱水装置中,脱出浮油中的水分,获得高品质原油;泥沙和水进入污泥沉降池脱水,泥沙脱水后可以生物降解、固化、填埋或路基夯土。
[0048] 经检测:原油回收率达到95%,原油含水率0.8%,机械杂质4%。
[0049] 实施例3
[0050] 以质量比计油砂样品含油率15%w/w,含水率5%w/w,泥沙或机械杂质80%w/w
[0051] (a)在油砂中加入占 其体积比为11%的溶剂油并充分搅拌、熟化;
[0052] (b)在处理后的油砂加水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;水加入体积为处理后的油砂体积的10倍;乳化剂为洗衣粉,加入量占处理后的油砂体积的
0.5% ;
[0053] (c)在所述的悬浮液中加入硫酸调节其PH值为5 ;
[0054] (d)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁粉末使悬浮液中硫酸亚铁浓度为4克/升,搅拌均匀;
[0055] (e)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为8毫升/升。
[0056] (f)将搅拌后的混合液体泵入撇油池中,油水砂静置分离;
[0057] (g)回收浮油至伴热油罐中,脱出浮油中的水分,获得高品质原油;泥沙和水进入污泥沉降池脱水,泥沙脱水后可以生物降解、固化、填埋或路基夯土。
[0058] 经检测:原油回收率达到94%,原油含水率1.2%,机械杂质5%。
[0059] 实施例4
[0060] 以质量比计油砂样品含油率12%,含水率8%,泥沙或机械杂质80%
[0061] (a)在油砂中加入占其体积比为7%的120号溶剂油并充分搅拌、熟化;
[0062] (b)在处理后的油砂加水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;水加入体积为处理后的油砂体积的5倍;乳化剂为洗衣粉,加入量占处理后的油砂体积的
0.5% ;
[0063] (c)利用过滤离心机去除悬浮液中的大粒径石英砂等大粒径固相;
[0064] (d)将过滤离心机分离出来的液相,用硫酸调节PH值至5 ;
[0065] (e)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁的饱和溶液使悬浮液中硫酸亚铁浓度为4.5克/升,搅拌均匀;
[0066] (f)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为13毫升/升;
[0067] (g)将搅拌后的混合液体泵入油水分离旋流装置,底流进入泥沙沉降池,溢流进入油水分离池,油、水静置分离;
[0068] (h)回收浮油至电脱水装置中,脱出浮油中的水分,获得高品质原油;泥沙和水进入污泥沉降池脱水,泥沙脱水后可以生物降解、固化、填埋或路基夯土。
[0069] 经检测:原油回收率达到90%,原油含水率1%,机械杂质5%。
[0070] 实施例5
[0071] 以质量比计油砂样品含油率12%,含水率8%,泥沙或机械杂质80%
[0072] (a)在油砂中加入占其体积比为7%的120号溶剂油并充分搅拌、熟化;
[0073] (b)在处理后的油砂加水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液;水加入体积为处理后的油砂体积的5倍;乳化剂为聚丙烯腈水解物(铵盐)4%水溶液,加入体积占处理后的油砂体积的3% ;
[0074] (C)利用过滤离心机去除悬浮液中的大粒径石英砂等大粒径固相;
[0075] (d)将过滤离心机分离出来的液相,用硫酸调节PH值至6 ;
[0076] (e)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁的饱和溶液使悬浮液中硫酸亚铁浓度为4.5克/升,搅拌均匀;
[0077] (f)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为13毫升/升;`[0078] (g)将搅拌后的混合液体泵入油水分离旋流装置,底流进入泥沙沉降池,溢流进入油水分离池,油、水的静置分离;
[0079] (h)回收浮油至电脱水装置中,脱出浮油中的水分,获得高品质原油;泥沙和水进入污泥沉降池脱水,泥沙脱水后可以生物降解、固化、填埋或路基夯土。
[0080] 经检测:原油回收率达到93%,原油含水率1%,机械杂质5%。

Claims (2)

1.一种分离提取油砂中原油的方法,其特征在于它包括以下步骤: (a)在油砂中加入有机溶剂,充分搅拌、熟化以将油砂中的原油降低粘度和比重; (b)在处理后的油砂中加入水和乳化剂,充分乳化分散成为以水为分散相的悬浮液; (c)在所述的悬浮液中加入硫酸调节其PH值至酸性; (d)在酸性悬浮液中添加硫酸亚铁的饱和溶液或粉末使悬浮液中硫酸亚铁浓度为3.5-5 克 / 升; (e)在搅拌均匀的酸性悬浮液中添加双氧水使悬浮液中双氧水浓度为8-15毫升/升并充分搅拌; (f)采用物理方法实现油、水、砂的三相分离; (g)根据情况,对三相分离后的底泥或浮油重复所述的步骤(a)至步骤(f),以实现更好的分离效果。
2.根据权利要求1所述的分离提取油砂中原油的方法,其特征在于:在完成所述的(b)后包括利用过滤离心机去除 悬浮液中的大粒径固相。
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