一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝，主要設(shè)備包括過濾器、混合反應(yīng)器、濃縮器、結(jié)晶器、固液分離器、蒸餾塔、干燥器和若干機泵。工藝主要采用過濾、化學(xué)沉降、溶析結(jié)晶、固液分離、蒸餾、干燥的方法從油砂處理過程產(chǎn)生的廢液中回收高價值礦物鹽，該技術(shù)不僅解決了萃取后廢液的處理問題，還可以獲得高附加值的化學(xué)產(chǎn)品，節(jié)約了能源，增加了經(jīng)濟收益，減少了環(huán)境污染。
【專利說明】
一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝，屬于化工分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用過濾、化學(xué)沉降、結(jié)晶、固液分離、干燥、蒸餾的方法將廢液中不同礦物質(zhì)成分回收利用的處理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]重質(zhì)油礦(如，油砂、油頁巖、落地油、油泥等)是一種由重質(zhì)油(或瀝青)、沙粒、粘土和少量水組成的復(fù)雜混合物。因其處理巨大，已逐漸成為一種后備的石油資源。以油砂為例，其探明儲量約占現(xiàn)存石油資源總量的三分之二左右，現(xiàn)有技術(shù)可采儲量約為6510億桶，主要分布在加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國、俄羅斯、印尼和中國等地，是一種很有潛力的石油替代能源。
[0003]按照礦物組成進行分類，重質(zhì)油主要可分為硅酸鹽類和碳酸鹽類型。目前開采比較成熟的是采用水洗法對硅酸鹽類型的重質(zhì)油(如油砂)進行開采，如加拿大阿爾伯特地區(qū)的油砂開采。而對于碳酸鹽類型的重質(zhì)油開采還比較少，主要是由于此類型的重質(zhì)油一般與礦物質(zhì)具有較強的作用力，而使得水洗法效果不佳。采用酸洗法處理此類重質(zhì)油礦，可以有效的將其中的礦物質(zhì)組分溶解，而不影響重質(zhì)油的質(zhì)量，能較好的起到高效提油的效果。然而，該技術(shù)面臨的一個重要問題是:生產(chǎn)過程中有大量的廢液產(chǎn)生。分析發(fā)現(xiàn)，廢液中富含鈣、鎂、鐵等金屬離子，為了達到環(huán)保生產(chǎn)的目的，同時提高經(jīng)濟效益，有必要對上述生產(chǎn)過程中的廢液進行處理以回收其中的有用成分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決酸洗法處理重質(zhì)油礦所產(chǎn)生的廢液問題，提供一種低成本、高效率、連續(xù)、環(huán)保，可以用于重質(zhì)油礦酸洗分離現(xiàn)場的后續(xù)處理系統(tǒng)和方法。
[0005]本發(fā)明通過如下設(shè)備和技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的系統(tǒng)和方法，步驟如下:
[0007]⑴來自重質(zhì)油礦處理過程產(chǎn)生的廢液，為了對其進行回收，先對其進行過濾處理，以回收此類不溶物；
[0008]⑵除去固體不溶物的溶液再經(jīng)過化學(xué)沉降過程，向溶液中加入堿溶液，使重金屬離子沉降，沉淀經(jīng)過過濾操作進行分離，當溶液PH大于5時，即停止堿溶液的加入；
[0009]⑶分離后剩余的濾液即為主要含鈣的濾液，濾液經(jīng)過濃縮后與溶析劑混合，然后進入結(jié)晶器內(nèi)進行結(jié)晶，加入的溶析劑的量為溶液體積的0.5?5倍；
[0010]⑷晶體和溶液經(jīng)過離心式分離設(shè)備進行分離，獲得的晶體經(jīng)過干燥處理成為鈣鹽產(chǎn)品，而溶液則進入蒸餾塔內(nèi)分離回收溶析劑。
[0011]而且，所涉及的重質(zhì)油礦為油砂、油頁巖、油泥、落地油等重油與礦物顆粒的混合物。
[0012]而且，所述的重質(zhì)油開采廢液為各類硅酸鹽或碳酸鹽重質(zhì)油礦經(jīng)過酸洗、干餾后酸洗或者溶劑萃取后固體殘渣酸洗的尾礦或廢液等。
[0013]而且，所述堿溶液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水溶液、飽和石灰水或者其他堿性溶液。
[0014]而且，所述溶析劑為甲醇、乙醇、丙酮、乙醚。
[0015]而且，所處理的酸洗液廢液為使用有機或無機酸所產(chǎn)生的廢液。
[0016]而且，所述酸為氫溴酸或甲酸。
[0017]—種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的工藝，步驟如下:
[0018]⑴重質(zhì)油礦處理后的廢液先經(jīng)過過濾器過濾步驟，以除去其中的固體顆粒物殘渣濾餅以及懸浮的油滴；
[0019]⑵經(jīng)過過濾后所得的固體濾餅經(jīng)過自然干燥，用于建筑、鋪路材料;而所得的濾液溶液則輸入至中和反應(yīng)器中；
[0020]⑶向中和反應(yīng)器中加入堿溶液，使溶液中產(chǎn)生紅褐色絮狀物沉淀，當溶液pH大于5時立即停止堿溶液的加入；
[0021]⑷上述固液混合液采用過濾器進行過濾，所得濾渣收集用于后續(xù)加工，而濾液則輸送至濃縮器中進行濃縮；
[0022](5)濃縮后所得的過飽和溶液輸送至結(jié)晶器內(nèi)與新加入的溶析劑進行混合后形成溶液混合物進行溶析結(jié)晶，得到晶體-溶液混合物，再通過離心或懸液式固液分離器進行固液分咼;
[0023](6)從固液分離器得到的粗晶體經(jīng)過干燥器干燥后打包，干燥器內(nèi)出來的回收的溶析劑，回收再利用;而從固液分離器分離所得的液體相輸送至蒸餾塔內(nèi)進行蒸餾操作，回收溶析劑。
[0024]本發(fā)明的獨特之處有如下幾點:
[0025]1、本發(fā)明采用分類回收的方式，回收重質(zhì)油分離過程中產(chǎn)生的廢液中的不同礦物質(zhì)成分，有效的解決了尾礦處理等環(huán)境問題，變廢為寶；
[0026]2、本發(fā)明采用常溫操作處理重質(zhì)油開采廢液，節(jié)約了能源和資源；
[0027]3、本發(fā)明采用方便易得的化學(xué)藥劑進行化學(xué)沉淀的方法，回收重質(zhì)油分離過程中產(chǎn)生的廢液中的重金屬鹽成分，不僅操作方便簡單，而且經(jīng)濟效益顯著。
【附圖說明】
[0028]圖1為一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝流程圖
[0029]物料編號:1.油砂處理尾礦廢液;2.固體殘渣;3.溶液;4.堿溶液;5.固液混合物；6.濾渣;7.鈣鹽溶液I ； 8.鈣鹽溶液Π ; 9.水蒸氣；10.溶析劑I; 11.溶析劑Π ; 12.溶液混合物；13.晶體-溶液混合物；14.溶析劑-水混合物；15.粗晶體；16.溶析劑；17.水；18.回收的溶析劑;19.晶體產(chǎn)品.
[0030]裝置編號:A.過濾器I ;B.中和反應(yīng)器;C.過濾器n;D.濃縮器;E.結(jié)晶器;F.固液分離器;G.蒸餾塔;H.干燥器。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明提供了一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝，該分離方法使用物理和化學(xué)分離方法，將油砂分離過程產(chǎn)生的廢液中的各種礦物質(zhì)成分分類回收，不僅解決了廢水廢渣排放造成的污染問題，還可以帶來規(guī)模的經(jīng)濟效益。
[0032]本發(fā)明所述的從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝包括如下裝置:過濾器、中和反應(yīng)器、過濾器、濃縮器、結(jié)晶器、固液分離器、干燥器、蒸餾塔以及若干輸送設(shè)備。
[0033]其具體操作步驟如下:
[0034]⑴重質(zhì)油礦處理后的廢液I先經(jīng)過過濾器A過濾步驟，以除去其中的固體顆粒物殘渣濾餅2以及少量懸浮的油滴；
[0035]⑵經(jīng)過過濾后所得的固體濾餅2經(jīng)過自然干燥，用于建筑、鋪路材料;而所得的濾液溶液3則輸入至中和反應(yīng)器B中；
[0036]⑶向中和反應(yīng)器中加入堿溶液4，使溶液中產(chǎn)生紅褐色絮狀物沉淀，當溶液pH大于5時立即停止堿溶液的加入；
[0037]⑷上述固-液混合液5采用過濾器C進行過濾，所得濾渣6收集用于后續(xù)加工，而濾液(為鈣鹽溶液)7則輸送至濃縮器D中進行濃縮；
[0038](5)濃縮后所得的過飽和溶液8輸送至結(jié)晶器E內(nèi)與新加入的溶析劑10進行混合后形成溶液混合物12進行溶析結(jié)晶，得到晶體-溶液混合物13，再通過離心或懸液式固液分離器F進行固液分離；
[0039](6)從固液分離器F得到的粗晶體15經(jīng)過干燥器H干燥后打包，干燥器內(nèi)出來的回收的溶析劑18，回收再利用；而從固液分離器分離所得的液體相14輸送至蒸餾塔內(nèi)進行蒸餾操作，回收溶析劑。固液分離器得到溶析劑-水混合物14轉(zhuǎn)移到蒸餾塔G進行精餾獲得溶析劑16和水17;溶析劑可重復(fù)利用。
[0040]本發(fā)明所處理的重質(zhì)油開采廢液為各類碳酸鹽重質(zhì)油礦經(jīng)過酸洗、干餾后固體經(jīng)過酸洗或者溶劑萃取后固體殘渣酸洗的尾礦或廢液等；而其對應(yīng)使用的酸為氫溴酸或甲酸。
[0041 ]本發(fā)明采用的堿溶液包括如氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉溶液或石灰水溶液等堿性溶液。
[0042]本發(fā)明溶析結(jié)晶時采用的溶析劑為甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有機物，加入量與溶液的體積比為0.5?5倍。
[0043]從油砂分離廢液中回收鈣鹽及副產(chǎn)品的核心裝置是反應(yīng)器、過濾器和結(jié)晶器。來自重質(zhì)油礦處理過程產(chǎn)生的廢液，由于其中含有固體顆粒和微量懸浮油滴，為了對其進行回收，先對其進行過濾處理，以回收此類不溶物，用于建筑和修路等材料;除去固體等不溶物的溶液再經(jīng)過化學(xué)沉降過程，即向溶液中加入堿溶液使鐵、銅等重金屬離子沉降，沉淀經(jīng)過過濾操作進行分離;分離后剩余的濾液即為主要含鈣的濾液，濾液經(jīng)過濃縮后與溶析劑混合，然后進入結(jié)晶器內(nèi)進行結(jié)晶；晶體和溶液經(jīng)過離心式分離設(shè)備進行分離，獲得的晶體經(jīng)過干燥處理成為鈣鹽產(chǎn)品，而溶液則進入蒸餾塔內(nèi)分離回收溶析劑。
[0044]工藝實施的具體操作步驟:
[0045]來自重質(zhì)油礦處理過程產(chǎn)生的廢液I，先經(jīng)過過濾器A對其進行過濾處理，所得濾餅2用于建筑和修路等材料;除去固體等不溶物的溶液3進入中和反應(yīng)器B與所加的堿溶液4進行化學(xué)反應(yīng)生成沉淀(當有白色沉淀產(chǎn)生時立即停止堿溶液的加入)，沉淀經(jīng)過過濾器C進行過濾操作分離出沉淀物質(zhì)6，而分離后剩余的濾液即為主要含鈣鹽的濾液8，濾液經(jīng)過濃縮器D濃縮后與溶析劑混合進入結(jié)晶器E內(nèi)進行結(jié)晶；晶體和溶液經(jīng)過離心式分離設(shè)備F進行固液分離；固液分離器中獲得的晶體經(jīng)過干燥器H處理成為鈣鹽產(chǎn)品，而溶液則進入蒸餾塔進行分離，回收溶析劑。
[0046]下面，對本發(fā)明用以下實施例進行說明，但不限于以下實施例。
[0047]實施例1:
[0048]—種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝，步驟如下:
[0049]⑴印尼油砂洗油后所得到的廢液，含有溴化鈣的濃度為94.5g/kg、溴化鐵濃度為
0.9g/kg、固體含量8.4g/kg，先經(jīng)過過濾操作，所得固體濾渣水洗后干燥用于建筑耗材，濾液采用氫氧化鈉溶液進行中和、沉淀(pH=5.2)。
[0050]⑵含有固體沉淀的混合物經(jīng)過過濾操作，將固體沉淀濾出并于105°C進行干燥，得到重金屬氫氧化物固體物質(zhì)，其中氫氧化鐵含量91.2%。
[0051]⑶上述過濾操作所得濾液再送入至濃縮器中進行濃縮，過濾后再加入0.5倍體積的甲醇溶析結(jié)晶后，離心分離所得的晶體，再干燥所得溴化鈣晶體，得到溴化鈣純度97.6%。
[0052]實施例2:
[0053]一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝，步驟如下:
[0054]⑴印尼油砂干餾后固體殘渣酸洗后所得到的廢液，含有甲酸鈣的濃度為435.2g/kg、鐵離子濃度為11.lg/kg、固體含量36.5g/kg，先經(jīng)過過濾操作，所得固體濾渣用于建筑耗材，濾液采用氫氧化鈉溶液進行中和沉淀(pH=7.5)。
[0055]⑵含有固體沉淀的混合物經(jīng)過過濾操作，將固體沉淀濾出并于105°C進行干燥，得到重金屬氫氧化物固體物質(zhì)，其中氫氧化鐵含量95.6%。
[0056]⑶上述過濾操作所得濾液再送入至濃縮器中進行濃縮，過濾后再加入3倍體積的乙醇溶析結(jié)晶后，懸液分離所得的晶體，再干燥所得甲酸鈣晶體，得到甲酸鈣純度99.1 %。
[0057]實施例3:
[0058]一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法和工藝，步驟如下:
[0059 ]⑴油泥采用氫溴酸洗油后所得到的廢液，含有溴化鈣的濃度為192.8g/kg、溴化鐵濃度為12.5g/kg、固體含量27.7g/kg，先經(jīng)過過濾操作，所得固體用于建筑耗材，濾液采用石灰水溶液進行中和沉淀(pH= 10.8)。
[0060]⑵含有固體沉淀的混合物經(jīng)過過濾操作，將固體沉淀濾出并于105°C進行干燥，得到重金屬氫氧化物固體物質(zhì)，其中氫氧化鐵含量91.1 %。
[0061]⑶上述過濾操作所得濾液再送入至濃縮器中進行濃縮，過濾后再加入5倍體積的丙酮溶析結(jié)晶后，懸液分離所得的晶體，再干燥所得溴化鈣晶體，得到溴化鈣純度99.2%。
[0062]本發(fā)明提出的一種重質(zhì)油礦分離產(chǎn)生的廢液中回收鈣鹽及副產(chǎn)品的系統(tǒng)和方法，已通過較佳實施例子進行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本
【發(fā)明內(nèi)容】
、精神和范圍內(nèi)對本文所述的結(jié)構(gòu)和技術(shù)方法進行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
【主權(quán)項】
1.一種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法，其特征在于:步驟如下 ⑴來自重質(zhì)油礦處理過程產(chǎn)生的廢液，為了對其進行回收，先對其進行過濾處理，以回收此類不溶物； ⑵除去固體不溶物的溶液再經(jīng)過化學(xué)沉降過程，向溶液中加入堿溶液，使重金屬離子沉降，沉淀經(jīng)過過濾操作進行分離，當溶液pH大于5時，即停止堿溶液的加入； (3)分離后剩余的濾液即為主要含鈣的濾液，濾液經(jīng)過濃縮后與溶析劑混合，然后進入結(jié)晶器內(nèi)進行結(jié)晶，加入的溶析劑的量為溶液體積的0.5?5倍； ⑷晶體和溶液經(jīng)過離心式分離設(shè)備進行分離，獲得的晶體經(jīng)過干燥處理成為鈣鹽產(chǎn)品，而溶液則進入蒸餾塔內(nèi)分離回收溶析劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法，其特征在于:所涉及的重質(zhì)油礦為油砂、油頁巖、油泥、落地油等重油與礦物顆粒的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述的重質(zhì)油開采廢液為各類硅酸鹽或碳酸鹽重質(zhì)油礦經(jīng)過酸洗、干餾后酸洗或者溶劑萃取后固體殘渣酸洗的尾礦或廢液等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述堿溶液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水溶液、飽和石灰水或者其他堿性溶液。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述溶析劑為甲醇、乙醇、丙酮、乙醚。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法，其特征在于:所處理的酸洗液廢液為使用有機或無機酸所產(chǎn)生的廢液。7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述酸為氫溴酸或甲酸。8.—種從重質(zhì)油礦開采廢液中回收鈣鹽和副產(chǎn)品的工藝，其特征在于:步驟如下: ⑴重質(zhì)油礦處理后的廢液先經(jīng)過過濾器過濾步驟，以除去其中的固體顆粒物殘渣濾餅以及懸浮的油滴； ⑵經(jīng)過過濾后所得的固體濾餅經(jīng)過自然干燥，用于建筑、鋪路材料;而所得的濾液溶液則輸入至中和反應(yīng)器中； (3)向中和反應(yīng)器中加入堿溶液，使溶液中產(chǎn)生紅褐色絮狀物沉淀，當溶液pH大于5時立即停止堿溶液的加入； ⑷上述固液混合液采用過濾器進行過濾，所得濾渣收集用于后續(xù)加工，而濾液則輸送至濃縮器中進行濃縮； (5)濃縮后所得的過飽和溶液輸送至結(jié)晶器內(nèi)與新加入的溶析劑進行混合后形成溶液混合物進行溶析結(jié)晶，得到晶體-溶液混合物，再通過離心或懸液式固液分離器進行固液分離； 從固液分離器得到的粗晶體經(jīng)過干燥器干燥后打包，干燥器內(nèi)出來的回收的溶析劑，回收再利用；而從固液分離器分離所得的液體相輸送至蒸餾塔內(nèi)進行蒸餾操作，回收溶析劑。
【文檔編號】C01G49/02GK105883885SQ201610303884
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】隋紅, 何林, 李鑫鋼
【申請人】天津大學(xué)