一種移動(dòng)式組合油砂洗滌的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋流、超聲組合式水洗法油砂洗滌的方法和裝置，屬于石油化工分離領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)估計(jì)，我國(guó)原油對(duì)外依存度在2020年將達(dá)到67.7%，約需年進(jìn)口石油4.8億噸。我國(guó)原油資源供需存在著巨大的缺口，制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。
[0003]油砂，又稱瀝青砂或焦油砂，是一種含有瀝青或焦油的砂或砂巖，屬于非常規(guī)石油資源，其開(kāi)發(fā)利用都將越來(lái)越受到人們的重視。
[0004]我國(guó)油砂分布廣、資源潛力大，其探明儲(chǔ)量換算成油砂油，遠(yuǎn)大于石油的探明儲(chǔ)量。過(guò)去由于廉價(jià)原油的開(kāi)采及油砂分離成本較高等因素制約下，油砂油產(chǎn)量增長(zhǎng)及研究進(jìn)展緩慢。開(kāi)發(fā)油砂分離新技術(shù)，降低油砂分離的能耗和環(huán)境污染，增加油砂油的產(chǎn)量，對(duì)降低我國(guó)的原油對(duì)外依存度及能源安全具有重大意義。
[0005]油砂油對(duì)應(yīng)于油成分的瀝青(bitumen)，以及石英砂(quartz sand)、粘土(clay)、水及微量的各種礦物質(zhì)以物理化學(xué)方式混合在一起而構(gòu)成，按其儲(chǔ)藏位置的不同成分多少會(huì)不同，大概由75?85%的無(wú)機(jī)物(石英砂、粘土、礦物質(zhì)等)，I?5%的水，I?18%的瀝青構(gòu)成。
[0006]另外，由于石油開(kāi)采在周邊形成的落地油，其分布也較廣，總量也較大，裸露在環(huán)境中，在雨水浸泡下，流入農(nóng)田、河流，使水中溶解氧得不到補(bǔ)充。同時(shí)，石油本身被微生物降解時(shí)，要消耗大量氧氣，使水體嚴(yán)重缺氧，水生生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞。許多多環(huán)芳烴(PAH)具有致突變和致癌性，通過(guò)直接和間接途徑對(duì)人體健康帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p害。某些有害物質(zhì)進(jìn)入農(nóng)田后，被農(nóng)作物吸收，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人和動(dòng)植物體內(nèi)，導(dǎo)致各種疾病發(fā)生，威脅人類(lèi)的健康。因此開(kāi)發(fā)對(duì)落地油的再利用的工藝方法具有資源利用和環(huán)境保護(hù)的雙重意義。
[0007]油砂、落地油的開(kāi)發(fā)利用主要是利用油砂、落地油制油，其分離方法大體可分為水洗法、溶劑法和裂解法。其中，不論是溶劑法，還是裂解法，都存在工藝流程復(fù)雜、設(shè)備投資巨大、生產(chǎn)成本高、環(huán)保難達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，而難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。水洗法則以其工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本低，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)
[0008]隨著技術(shù)的應(yīng)用和研究的深入，發(fā)現(xiàn)旋流分離技術(shù)依靠自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量大、操作成本低的優(yōu)勢(shì)在油砂洗滌修復(fù)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。移動(dòng)式組合油砂洗滌是采用旋流分級(jí)分離、超聲水洗、機(jī)械攪拌、溫度控制等技術(shù)組合使得油與砂的分離，且移動(dòng)式具有方便移動(dòng)、靈活操作、節(jié)約運(yùn)輸成本等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到油分高效回收、砂土可直接填埋、重金屬成分有效去除的目的。
[0009]目前國(guó)內(nèi)油砂水洗技術(shù)尚無(wú)成熟技術(shù)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)室研究尚且不多，而且研究重點(diǎn)大多是開(kāi)發(fā)適合于油砂洗滌的表面活性劑，而對(duì)于油砂洗滌系統(tǒng)的核心設(shè)備及組合優(yōu)化工藝未見(jiàn)報(bào)道。因此，需開(kāi)發(fā)一種適合于我國(guó)油砂及落地油性質(zhì)特點(diǎn)的緊湊高效、低耗便捷的移動(dòng)式組合油砂洗滌方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用旋流、超聲、機(jī)械攪拌、溫度控制組合技術(shù)進(jìn)行油砂、落地油洗滌的方法和裝置。采用管道過(guò)濾器分選出大粒徑的雜物或石塊，管道混合器加強(qiáng)油砂混合、洗滌，并充分利用旋流分離結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，主要經(jīng)過(guò)一級(jí)洗滌、預(yù)分離，二級(jí)混合、固液分離，三級(jí)油水分離，四級(jí)泥/砂處理回填。最終實(shí)現(xiàn)油與泥/砂的深度分離，達(dá)到油的利用、砂或泥的回填，自來(lái)水的回用的目的，保證系統(tǒng)緊湊高效、低耗便捷、可移動(dòng)操作、不造成再次污染。
[0011]具體技術(shù)方案如下:
[0012]一種移動(dòng)式組合油砂洗滌的方法，包括如下步驟:
[0013](I)在50?100°C的水中對(duì)油砂或者落地油泥進(jìn)行初步洗滌，初步洗滌過(guò)程中液固體積比為1.5?3.5:1 ;所述初步洗滌的方式為攪拌及超聲混合洗滌，總時(shí)間不低于20min ；
[0014]然后，過(guò)濾除去粒徑大于1_的可直接回填的顆粒石塊和粗砂，保證進(jìn)入二次洗滌系統(tǒng)的粒徑范圍在0.1?300 μ m的顆粒比例為80%以上；
[0015](2)過(guò)濾后的固液混合物經(jīng)加壓通過(guò)第一管道混合器進(jìn)行二次洗滌，該過(guò)程中控制管道流體流速為3?8m/s，固液混合液的體積濃度為10?40% ;
[0016]然后，再通過(guò)第一旋流器深度洗滌并分離，分離出60 μ m的油砂顆粒，溢流通過(guò)前端裝有微旋流排序器的第二旋流器進(jìn)行再次分離，保證含固量小于0.02%的油水混合液進(jìn)入油水分離系統(tǒng)，底流進(jìn)入洗滌罐再次洗滌；
[0017](3)經(jīng)步驟(2)分離后的油水混合液通過(guò)精密過(guò)濾器以去除顆粒粒徑大于3 μπι的固體顆粒，然后進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，在所述油水分離器中經(jīng)過(guò)粗粒化油滴長(zhǎng)大和強(qiáng)化沉降過(guò)程；分離后油進(jìn)入儲(chǔ)油罐，水進(jìn)入水罐再次利用。
[0018](4)步驟(2)中所述底流的固體物在所述洗滌罐中進(jìn)行洗滌處理并經(jīng)過(guò)第二管道混合器混合、洗滌，在第三旋流器中進(jìn)行旋流洗滌并分離提濃，能將砂、泥濃度從15?40%提濃到45?65%，達(dá)到固液分離的目的，底流進(jìn)入離心機(jī)脫水，第三旋流器的溢流和離心機(jī)的水相再次回到初始的攪拌混合罐再次洗滌，固相回填。
[0019]所述洗滌罐中的洗滌處理為超聲、攪拌水洗，同時(shí)保持水溫為50?95°C。
[0020]一種移動(dòng)式組合油砂洗滌的裝置，包括依次連接的以下單元:第一洗滌罐2-1、管道過(guò)濾器3、第一管道混合器5-1、第一水力旋流器6-1、具有微旋流排序器7的第二水力旋流器6-2 ;
[0021]所述第一水力旋流器6-1和第二水力旋流器6-2的出口均與第二洗滌罐2-2連接;
[0022]所述第二水力旋流器6-2、精密過(guò)濾器8、油水分離器9依次連接；所述油水分離器9的頂端與油罐10相連、底端與水罐11相連；所述水罐11與所述第一洗滌罐2-1相連；
[0023]所述第二洗滌罐2-2依次與第二管道混合器5-2、第三水力旋流器6_3連接。
[0024]所述水罐11配置加熱器12，具有自來(lái)水加入口。所述水罐11不斷有新鮮的自來(lái)水添加、并使用加熱器12加熱至設(shè)置的溫度50?100°C，罐體采用保溫處理。
[0025]所述的裝置還具有離心機(jī)13，所述離心機(jī)13分別與所述第三水力旋流器6-3、第一洗滌罐2-1、管道過(guò)濾器3相連。
[0026]所述第一洗滌罐2-1、第二洗滌罐2-2的上方設(shè)有雙葉輪攪拌器、罐體四周分別設(shè)超聲儀14-1和超聲儀14-2，并且罐體經(jīng)過(guò)保溫處理。
[0027]所述管道過(guò)濾器3與所述第一管道混合器5-1之間具有泥漿栗4-1 ;所述第二洗滌罐2-2與所述第二管道混合器5-2之間具有泥漿栗4-2。
[0028]所述管道過(guò)濾器的過(guò)濾精度為1_?？梢匀コ芍苯踊靥畹牧酱笥?_的大顆粒石塊和粗砂。
[0029]所述油水分離器9內(nèi)部裝有粗?；皬?qiáng)化沉降分離模塊。
[0030]管道混合器5-1、5-2為軸流式混合器，每隔8?12D (D指管道的公稱直徑，即8_12倍的管道公稱直徑)安裝一個(gè)，按照流動(dòng)方向相鄰兩個(gè)分別為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
[0031]管道混合器5-1、5-2為K型管道混合器，每隔8?12D(D指管道的公稱直徑，即8-12倍的管道公稱直徑)安裝一個(gè)。
[0032]所述微旋流排序器7是順旋排序器。
[0033]所述洗滌罐2-1、管道過(guò)濾器3依次相連，組成預(yù)分離系統(tǒng)；
[0034]所述栗4-1、管道混合器5-1、水力旋流器6-1和前端裝有順旋排序器7的水力旋流器6-2串聯(lián)，組成液固分離系統(tǒng)；
[0035]所述精密過(guò)濾器8、油水分離器9、油罐10、水罐11相連，組成油水分離系統(tǒng)；
[0036]所述洗滌罐2-2、栗4-2、管道混合器5_2、水力旋流器6_3、離心機(jī)13相連，組成砂、泥凈化回填系統(tǒng)。
[0037]上述裝置可以采用并聯(lián)水力旋流器的方法擴(kuò)大處理能力。
[0038]上述管道混合器既有輸送功能，又有顆粒洗滌功能。
[0039]所述水罐具有加熱、保溫功能。
[0040]離心機(jī)前的旋流器具有提濃作用，能將砂、泥濃度從10?40%提濃到45?65%。
[0041]所述水力旋流器6-1和水力旋流器6-2可以從土壤中分離出小于0.025mm左右的少部分細(xì)粒徑泥、砂，進(jìn)入油水分離系統(tǒng)處理。
[0042]本發(fā)明的有益效果在于:
[0043](I)采用管道過(guò)濾器、管道混合器、精密過(guò)濾器和水力旋流器對(duì)油砂或落地油進(jìn)行多次分級(jí)，區(qū)別處理，降低了油砂洗滌的總量；在淋洗罐中同時(shí)安裝攪拌和超聲，大大增強(qiáng)洗滌效果、縮短了洗滌時(shí)間、提高處理效率；在最后采用離心機(jī)，達(dá)到廢水與泥、砂的深度分離，并且達(dá)到廢水回用的目的；
[0044](2)采用管道混合器將普通管道的流體輸送功能改為既有輸送功能，又有顆粒反應(yīng)洗滌功能；
[0045](3)采用微旋流排序器