CN105906120A - 一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺，主要设备包括过滤器、混合反应器、浓缩器、结晶器、固液分离器、干燥器和若干机泵。工艺主要采用过滤、化学沉降和结晶的方法从油砂处理过程产生的废液中回收高价值矿物盐，该技术不仅解决了萃取后废液的处理问题，还可以获得高附加值的化学产品，增加了经济收益，减少了环境污染。

Description

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺

技术领域

本发明涉及一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的系统和方法，属于化工分离技术领域，具体涉及采用过滤、化学沉降、结晶、固液分离、干燥的方法将重质油矿开采废液中不同矿物质成分回收利用的处理系统及方法。

背景技术

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二左右，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。

按照矿物组成进行分类，重质油主要可分为硅酸盐类和碳酸盐类型。目前开采比较成熟的是采用水洗法对硅酸盐类型的重质油(如油砂)进行开采，如加拿大阿尔伯特地区的油砂开采。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。为了达到环保生产的目的，同时提高经济效益，有必要对上述生产过程中的废液进行处理以回收其中的有用成分。

发明内容

本发明的目的在于解决酸洗法处理重质油矿生产过程中所产生的废液问题，提供一种低成本、高效率、连续、环保，可以用于重质油矿(富含碳酸盐)酸洗分离现场的系统和方法。

本发明实现目的的技术方案如下：

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，步骤如下：

⑴来自重质油矿处理过程产生的废液，先经过过滤器对其进行过滤处理，所得滤饼复用；

⑵除去固体等不溶物的溶液进入中和反应器与所加的碱液进行化学反应生成沉淀，当有白色沉淀产生时，即pH>5，立即停止碱液的加入，沉淀经过过滤器进行过滤操作分离出沉淀物质，沉淀物质为重金属盐成分；

⑶而分离后剩余的滤液即为主要含钙的滤液，滤液经过浓缩器浓缩后进入结晶器内进行结晶；

⑷晶体和过饱和溶液经过离心式分离设备进行固液分离；固液分离器中获得的晶体经过干燥器处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环。

而且，所涉及的重质油矿为油砂、油页岩、油泥、落地油重油与矿物颗粒的混合物。

而且，所述的重质油开采废液为各类碳酸盐重质油矿经过酸洗、干馏后酸洗或者溶剂萃取后固体残渣酸洗的尾矿或废液。

而且，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液、饱和石灰水。

而且，所述的结晶过程为蒸发结晶，即经过蒸发浓缩、结晶、固液分离、干燥等步骤进行。

而且，所处理的酸洗液废液为使用有机或无机酸所产生的废液。

而且，所述酸洗液为乙酸、盐酸、硝酸、甲酸或氢溴酸。

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的工艺，步骤如下：

⑴重质油矿处理后的废液先经过过滤器过滤步骤，以除去其中的固体残渣以及悬浮的油滴；

⑵经过过滤后所得的固体残渣经过自然干燥，用于建筑材料；而所得的滤液则输入至中和反应器中；

⑶向中和反应器中加入碱液，使溶液中产生红褐色絮状物沉淀，直到pH大于5则停止碱液的加入，形成固液混合物；

⑷上述固液混合物通过过滤器进行过滤，所得滤渣收集用于后续加工，而滤液钙盐溶液则输送至浓缩器中进行浓缩；该部分中收集的滤渣为重金属盐成分；

⑸浓缩后所得的过饱和钙盐溶液输送至结晶器内进行结晶，所得晶体过饱和溶液混合物通过离心或悬液式固液分离器进行固液分离；分离后获得的晶体颗粒加入到干燥器，干燥后获得晶体产品，水蒸气回收。

⑹从固液分离器分离所得的过饱和溶液部分返回至浓缩器内；当过饱和溶液中杂质含量达到一定水平后(按照产品质量要求确定)，在返回浓缩器内时采用分液的方式，将一部分过饱和溶液外排。

本发明的独特之处有如下几点：

1、本发明采用分类回收的方式，回收重质油分离过程中产生的废液中的不同矿物质成分，有效的解决了尾矿处理等环境问题，变废为宝；

2、本发明采用方便易得的化学药剂进行化学沉淀的方法，回收重质油分离过程中产生的废液中的重金属盐成分，不仅操作方便简单，而且经济效益显著。

附图说明

图1为一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺流程图；

物料编号：1.重质油矿处理后的废液；2.固体残渣；3.滤液；4.碱液；5.固液混合物；6.滤渣；7.钙盐溶液Ⅰ；8.钙盐溶液Ⅱ；9.水蒸气；10.过饱和钙盐溶液；11.晶体过饱和溶液混合物；12.晶体颗粒；13.钙盐过饱和溶液(循环)；14.钙盐过饱和溶液(外排)；15.水蒸气；16.晶体产品.

装置编号：A.过滤器Ⅰ；B.中和反应器；C.过滤器Ⅱ；D.浓缩器；E.结晶器；F.固液分离器；G.干燥器。

具体实施方式

本发明提供了一种用于从重质油矿分离过程中产生的废液中回收钙盐及其他有用成分的系统和方法，该分离方法使用物理和化学分离方法，将油砂分离过程产生的废液中的各种矿物质成分分类回收，不仅解决了废水废渣排放造成的污染问题，还可以带来规模的经济效益。

本发明通过如下设备和技术方案实现的：

本发明所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的系统和方法包括如下装置：过滤器、中和反应器、过滤器、浓缩器、结晶器、固液分离器、干燥器以及若干输送设备。

其具体操作步骤如下：

⑴重质油矿处理后的废液1先经过过滤器A过滤步骤，以除去其中的固体残渣3以及悬浮的油滴；

⑵经过过滤后所得的固体残渣2经过自然干燥，用于建筑材料；而所得的滤液3则输入至中和反应器B中；

⑶向中和反应器中加入碱液4，使溶液中产生红褐色絮状物沉淀，直到pH大于5则停止碱液的加入，形成固液混合物5；

⑷上述固液混合物5通过过滤器C进行过滤，所得滤渣6收集用于后续加工，而滤液钙盐溶液7则输送至浓缩器D中进行浓缩；该部分中收集的滤渣6为重金属盐成分，回收后经济效益显著；

⑸浓缩后所得的过饱和钙盐溶液10输送至结晶器E内进行结晶，所得晶体过饱和溶液混合物通过离心或悬液式固液分离器F进行固液分离；分离后获得的晶体颗粒12加入到干燥器G，干燥后获得晶体产品16，水蒸气15回收。

⑹从固液分离器分离所得的过饱和溶液13部分返回至浓缩器内；当过饱和溶液中杂质含量达到一定水平后，在返回浓缩器内时采用分液的方式，将一部分过饱和溶液14外排。

本发明所处理的重质油开采废液为各类碳酸盐重质油矿经过酸洗、干馏后酸洗或者溶剂萃取后固体残渣酸洗的尾矿或废液等；而其对应使用的酸包括：有机或无机酸，如乙酸、盐酸、硝酸、甲酸、氢溴酸等等；

本发明采用的碱液包括如氨水、氢氧化钠溶液或石灰水溶液等碱性溶液。

从油砂分离废液中回收钙盐及副产品的核心装置是过滤器、反应器和结晶器。来自重质油矿处理过程产生的废液，由于其中含有固体颗粒和微量悬浮油滴，为了对其进行回收，先对其进行过滤处理，以回收此类不溶物，用于建筑和修路等材料；除去固体等不溶物的溶液再经过化学沉降过程，即向溶液中加入碱液使铁、铜等重金属离子沉降，沉淀经过过滤操作进行分离；分离后剩余的滤液即为主要含钙的滤液，滤液经过浓缩后进入结晶器内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心式分离设备进行分离，获得的晶体经过干燥处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环。

工艺实施的具体操作步骤：

来自重质油矿处理过程产生的废液，先经过过滤器A对其进行过滤处理，所得滤饼用于建筑和修路等材料；除去固体等不溶物的溶液进入混合搅拌器B(或者中和搅拌器)与所加的碱液进行化学反应生成沉淀(当有白色沉淀产生时，即pH>5，立即停止碱液的加入)，沉淀经过过滤器C进行过滤操作分离出沉淀物质，而分离后剩余的滤液即为主要含钙的滤液，滤液经过浓缩器D浓缩后进入结晶器E内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心式分离设备F进行固液分离；固液分离器中获得的晶体经过干燥器G处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环。

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：

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺，其操作步骤如下：

⑴印尼油砂采用盐酸洗油后所得到的废液，含有氯化钙的浓度为74.5g/kg、氯化铁浓度为0.9g/kg、固体含量8.7g/kg，先经过过滤操作，所得固体滤渣用于建筑耗材，滤液采用1摩尔/升的氢氧化钠溶液进行中和沉淀(pH＝5.2)。

⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105℃进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量92.6％。

⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，然后经过蒸发结晶及干燥操作后所得氯化钙晶体纯度98.3％。

实施例2：

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺，其操作步骤如下：

⑴印尼油砂干馏后固体残渣采用硝酸洗油后所得到的废液，含有硝酸钙的浓度为135.2g/kg、硝酸铁浓度为2.1g/kg、固体含量8.5g/kg，先经过过滤操作，所得固体滤渣用于建筑材料，滤液采用1摩尔/升的氢氧化钾溶液进行中和沉淀(pH＝7.3)。

⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105℃进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量94.3％。

⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，然后经过蒸发结晶及干燥操作后所得硝酸钙纯度95.8％。

实施例3：

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺，其操作步骤如下：

⑴油泥采用乙酸洗油后所得到的废液，含有醋酸钙的浓度为97.8g/kg、醋酸铁浓度为2.5g/kg、固体含量7.7g/kg，先经过过滤操作，所得固体滤渣用于建筑耗材，滤液采用2摩尔/升的氢氧化钠溶液进行中和沉淀(pH＝6.1)。

⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105℃进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量96.6％。

⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，然后经过蒸发结晶及干燥操作后所得醋酸钙纯度94.1％。

实施例4：

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺，其操作步骤如下：

⑴印尼油砂采用甲酸洗油后所得到的废液，含有甲酸钙的浓度为81.5g/kg、铁离子浓度为1.4g/kg、固体含量8.6g/kg，先经过过滤操作，所得固体滤渣用于建筑耗材，溶液采用石灰水溶液进行中和沉淀(pH＝11.2)。

⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105℃进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量91.3％。

⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，然后经过蒸发结晶及干燥操作后所得甲酸钙纯度98.8％。

实施例5：

一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法和工艺，其操作步骤如下：

⑴油页岩采用盐酸-氢氟酸混合物洗油后所得到的废液，含有钙离子的浓度为44.5g/kg、铁离子浓度为0.61g/kg、固体含量18.7g/kg，先经过过滤操作，所得固体用于建筑耗材，滤液采用氢氧化钠溶液进行中和沉淀(pH＝11.2)。

⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105℃进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量90.9％。

⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，然后经过蒸发结晶及干燥操作后所得氯化钙与氟化钙总含量达97.8％。

本发明提出的一种重质油矿分离产生的废液中回收钙盐及副产品的系统和方法，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 (8)

1.一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，其特征在于：步骤如下：

⑴来自重质油矿处理过程产生的废液，先经过过滤器对其进行过滤处理，所得滤饼回收再利用；

⑵除去固体等不溶物的溶液进入中和反应器与所加的碱液进行化学反应生成沉淀，当有白色沉淀产生时，即pH>5，立即停止碱液的加入，沉淀经过过滤器进行过滤操作分离出沉淀物质，沉淀物质为重金属盐成分；

⑶而分离后剩余的滤液即为主要含钙的滤液，滤液经过浓缩器浓缩后进入结晶器内进行结晶；

⑷晶体和过饱和溶液经过离心式分离设备进行固液分离；固液分离器中获得的晶体经过干燥器处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环。。

2.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，其特征在于：所涉及的重质油矿为油砂、油页岩、油泥、落地油重油与矿物颗粒的混合物。

3.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，其特征在于：所述的重质油开采废液为各类碳酸盐重质油矿经过酸洗、干馏后酸洗或者溶剂萃取后固体残渣酸洗的尾矿或废液。

4.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，其特征在于：所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液、饱和石灰水。

5.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，其特征在于：所述的结晶过程为蒸发结晶，即经过蒸发浓缩、结晶、固液分离、干燥等步骤进行。

6.根据权利要求3所述的从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，其特征在于：所处理的酸洗液废液为使用有机或无机酸所产生的废液。

7.根据权利要求3或6所述的从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的方法，其特征在于：所述酸洗液为乙酸、盐酸、硝酸、甲酸或氢溴酸等。

8.一种从重质油矿开采废液中回收高附加值副产品的工艺，其特征在于：步骤如下：

⑴重质油矿处理后的废液先经过过滤器过滤步骤，以除去其中的固体残渣以及少量悬浮的油滴；

⑵经过过滤后所得的固体残渣经过自然干燥，用于建筑材料；而所得的滤液则输入至中和反应器中；

⑶向中和反应器中加入碱液，使溶液中产生红褐色絮状物沉淀，直到pH大于5则停止碱液的加入，形成固液混合物；

⑷上述固液混合物通过过滤器进行过滤，所得滤渣收集用于后续加工，而滤液钙盐溶液则输送至浓缩器中进行浓缩；该部分中收集的滤渣为重金属盐成分；

⑸浓缩后所得的过饱和钙盐溶液输送至结晶器内进行结晶，所得晶体过饱和溶液混合物通过离心或悬液式固液分离器进行固液分离；分离后获得的晶体颗粒加入到干燥器，干燥后获得晶体产品，水蒸气回收。

⑹从固液分离器分离所得的过饱和溶液部分返回至浓缩器内；当过饱和溶液中杂质含量达到一定水平后(按照产品质量要求确定)，在返回浓缩器内时采用分液的方式，将一部分过饱和溶液外排。