專利名稱:從燃料，特別是頁巖油中分離水和固體粒子的方法
本發(fā)明涉及一種處理頁巖干餾產(chǎn)品的方法。從頁巖干餾工藝中生產(chǎn)出的頁巖油仍然含有大量不溶的固體粒子。本發(fā)明的處理方法是通過分離夾帶在油中的水和不溶固體粒子(主要是頁巖砂粒)，達到回收油分，將其作為燃料使用的目的。
本發(fā)明所述的方法也可用于處理其它原料，如煤炭，瀝青砂等諸如此類。但是，由于每種原料的特性不同，工藝要求也相應有所改變，對于專業(yè)技術(shù)人員來說，這種改變是顯而易見的。
根據(jù)公開的巴西專利PI7105857，在頁巖干餾工藝中，含烴固體粒子連續(xù)地從頂端進入立式干餾釜，均勻地散布在干餾區(qū)，然后向下進入位于干餾區(qū)下面的冷卻區(qū)。干餾在超大氣壓條件下進行，(a)預先用經(jīng)外部熱源間接加熱的實際上不含游離氧的循環(huán)氣體，在干餾溫度下從干餾區(qū)底部輸入，(b)讓實際上不含游離氧的未加熱的循環(huán)氣體從冷卻區(qū)底部輸入，在向上的通道中與固體干餾物熱交換。
經(jīng)過干餾的固體物質(zhì)連續(xù)地從干餾釜底部排出，干餾產(chǎn)品即氣霧狀油從頂部得到回收。
正確的干餾操作，需要使氣體同固體粒子直接接觸，由此氣態(tài)流出物把頁巖中的油從干餾釜分離出來，同時夾帶一些不需要的塵粒。
試圖用預先處理干餾進料來減少夾帶在油中的細砂含量。這種處理方法已經(jīng)被證明是不適用的。這是因為，頁巖細砂的生成發(fā)生在干餾過程中，且不能全部留在旋風分離器和沉淀器中。其結(jié)果是，用這種工藝得到的油其水和固體粒子的含量過多，不能作為燃料使用。
許多與此專題有關的論文已經(jīng)發(fā)表，提出了多種解決問題的方法。
一些工藝建議在與油不同相的條件下，采取能夠吸附固體粒子化學添加劑，進行相分離。美國專利U.S.P3929625號提出使用能夠與油形成分散體的化學添加劑，后續(xù)的步驟是使這種分散體受到電場作用，將分散體解體。
其它工藝是根據(jù)溶劑萃取法將溶劑萃取與沉淀、過濾和蒸餾等步驟相結(jié)合進行。這些方法的實例見美國專利U.S.P4，094，781;4，162，965和加拿大專利C.A.1，094，484等。
本發(fā)明方法的一個目的是，通過對含有粉末顆粒和可能含水的合成燃料，特別是頁巖油的處理，以便將這些雜質(zhì)的含量降至消費和以后的加工所能接受的程度。
本發(fā)明的另一目的是，要得到一種其油含量在經(jīng)濟上和環(huán)境上都符合要求的尾剩殘渣。
本發(fā)明的工藝方法包括，如流程圖所示，通過離心分離器、混合罐和壓濾機處理含有水和大量小粒度固體顆粒的燃料油，以得到一種可直接排放的尾渣和可以直接使用或進行再加工的精制燃料油。
在本發(fā)明中“小粒度”固體顆粒的直徑在0至2毫米的范圍內(nèi)。
通常，這種工藝包括，對含水和大量小粒徑固體粒子的燃料物流進行初次分離處理，得到初次回收的燃料物流和一種濾餅;對仍然含固體粒子和水的半純凈的燃料物流進行二次分離，得到純凈的燃料物流、含油的水和淤渣物流;在分離器中處理含油的水，回收油分;濃縮淤渣物流，得到最終廢棄物，這種排放物最好為濾餅的形式;用任意選自于較輕油餾分的溶劑對上述在初次分離過程中得到的濾餅進行處理，得到一種懸浮液，然后與濃縮淤渣混合，并輸入壓濾機，得到最終廢棄物;將上述的從初次分離過程中初次回收的油物流同從濃縮淤渣濾中分離出來的表層油混合，形成上述的半純凈燃料物流，并將其進行第二次分離處理。
為了更清楚地了解這種工藝方法，下面將參照附圖1對這種工藝的技術(shù)要求進行說明。圖中的工藝流程以簡化形式表示本發(fā)明的方法。
將含水和油的燃料(1)(以下稱其為污油)輸入均化罐(2)，然后通過加熱器(3)，進入旋渦式離心潷析器(4)，進行初次分離處理。
在初次分離中，污油進料(1)中80%以上的固體粒子被濃縮成濾餅(5)，其成分按重量計算約為28%的油，6%的水，和66%的固體粒子?；厥盏挠?6)中的固體粒子含量降至3%以下。
把回收油(6)收集在貯油罐(7)中，與從壓濾器(23)回收的石油混合，形成混合物流(8)，然后將其送入第二次分離工序。在此工序中，分離通過兩次操作進行第一次在連續(xù)排放的離心盤式分離器(9)中進行，第二次在壓濾器(23)中進行。
在第二次分離工序中，仍舊存在于石油中的固體粒子的含量對本工藝有著十分重要的影響，它直接關系到進料對離心分離器的內(nèi)部元件的磨損程度。由于進料是在高速運轉(zhuǎn)中進入離心分離器，并與其內(nèi)部元件接觸，為確保元件具有最長的使用期，要求油中的固體粒子含量盡可能的降低。
為確保離心盤式分離器(9)良好運行，混合物流(8)須事先通過過濾器(10)，在那里截留較粗的固體粒子，產(chǎn)生出半純凈油物流(11)，然后進入離心機(9)。
這樣，半純凈油物流被分離成三種分離的物流，并在以后得到進一步處理。
第一股物流含有純凈油物流(12)，第二股物流是含油的水(13)，第三股物流是淤渣(14)。
純凈的石油物流(12)通過冷卻器(15)，流入儲存區(qū)(流程圖中未標出)，或直接投入使用。其成分按重量百分比計算大約為99%以上的油，0.5%以下的水，0.5%以下的固體粒子，從而可以達到市場銷售和再加工的技術(shù)要求。
含有油的水(13)進入普通的水油分離系統(tǒng)(圖中未標出)?；厥盏挠涂梢员惠斎腚x心潷析器(4)與初次分離工序中的進料混合，其中的水部分地得到再循環(huán)，并在第二次分離工序中作為密封水用于盤式離心器(9)。
含有淤渣(14)的物流進入分離容器(16)中濃縮，使其成分近似地達到按重量百分比計算為15%的油，75%的水，和10%的固體粒子。然后用泵將濃縮淤渣(17)從分離容器(16)泵入儲存罐(18)與懸浮液(21)混合。為提取殘油，在初次分離工序中從旋渦潷析器(4)中得到的濾餅(5)與一種合適的溶劑(19)混合，形成上述的懸浮液。溶劑(19)可以是選自于加工過的油本身的輕餾分。
將懸浮液(21)同濃縮淤渣(17)相混合形成的混合物(22)送入壓濾器(23)，回收含有油、溶劑、微量固體粒子和水的濾液(24)，最終排放物濾餅(25)，這種濾餅的成分，按重量百分比計算大約為低于16%的油，低于5%的水和高于89%的固體粒子。因此，就可以毫無問題地將其處理掉。
濾液(24)被導入潷析器(26)，分離出由水構(gòu)成的潷析液(27)和表層油(28)。將潷析液排放掉。將表層油與第一次分離工序中回收的石油(6)或者是從離心盤式分離器(9)中得到的純凈油(12)相混合。
為了最大限度地提取油分，作為選擇，可以對過濾器板(23)進行加熱，也可以用一種合適的溶劑如石腦油對濾餅(25)進行洗滌，緊接著在過濾器每次操作循環(huán)結(jié)束時，用蒸汽對濾餅進行吹掃。
由于濾液中存有溶劑，將濾出液(24)循環(huán)到離心盤式分離器(9)，以利用回收油(6)的低粘度和低密度，也是方便的。
這些和其它一些方法對于專業(yè)技術(shù)人員來說是顯而易見的，因此這里就不在作詳細說明。
下面將通過實例來說明本發(fā)明，以便對本方法的效率作出深入的評價。因此這些實例對本發(fā)明沒有任何限制。并且如前所述，這種方法可以運用于與這里所舉的實例不同的其它原料。
實例1
將干餾工藝的產(chǎn)品頁巖油作為進料，進行均化并加熱至90℃左右，然后按照本發(fā)明所述的分離水和固體粒子的方法進行處理。
實驗的平均結(jié)果見表Ⅰ。其中，密度值和粘度值是在操作溫度下測量的。注入旋渦式離心潷析器的進料的特性見表內(nèi)第一欄。經(jīng)第一次分離工序后得到的產(chǎn)品的特性見表內(nèi)第二和第三欄。經(jīng)第二次分離工序后得到的產(chǎn)品的特性見表內(nèi)第四、第五和第六欄。
實例2在本例中，實驗在同上例相同的條件下進行，不同點在于其進料所含的固體粒子含量要高一些。
實驗結(jié)果見表Ⅱ。
表Ⅰ初次分離 二次分離原料 濾餅 回收油料 純凈石油 含油的水 廢棄物油(重量%) 78.31 27.70 87.49 99.11 14.97 15.82水(重量%) 9.81 6.00 10.51 0.85 83.99 5.01固體粒子 11.88 66.20 2.00 0.04 1.03 79.16(重量%)溫度(攝氏度) 90 85 85 40 90 95密度 0.976 1.480 0.925 0.914 0.965 1.390(公噸/立方米)粘度 1.8 - 2.9 3.1 0.5 -(平方米/秒10)
表Ⅱ初次分離 二次分離原料 濾餅 回收油料 純凈石油 含油的水 廢棄物油(重量%) 73.92 27.80 87.75 99.11 14.97 15.84水(重量%) 9.26 6.00 10.24 0.85 83.99 5.00固體粒子 16.82 66.20 2.00 0.04 1.03 79.16(重量%)溫度(攝氏度) 90 85 85 40 90 95密度 1.007 1.480 0.924 0.914 0.965 1.390(公噸/立方米)粘度 2.8 - 2.9 3.1 0.5 -(平方米/秒10)
權(quán)利要求
1.從燃料，特別是頁巖油中分離水和固體粒子的方法，其特征在于，對含有水和大量小粒徑固體粒子的燃料物流進行初次分離處理，以得到初次回收的燃料物流(6)和濾餅(5)；對仍然含有固體粒子和水的半純凈的燃料物流(11)進行處理，以獲得純凈的燃料物流(12)以及含油的水(13)和淤渣物流(14)；在分離器中處理含油的水流(13)，以回收其中所含的油；先在分離容器(16)中，然后在壓濾機(23)中濃縮淤渣(14)，以獲得最終排放物(25)和濾液(24)；用一種任意選自于較輕的油餾分的溶劑處理從初次分離工序中得到的濾餅(5)，以獲得懸浮液(21)，將這種懸浮液與濃縮淤渣(17)混合，然后輸入壓濾器(23)，將初次回收的油物流(6)與從濾液(24)中分離出來的表層油(28)混合，形成上述半純凈燃料物流(11)，然后進入第二次分離工序接受處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的從燃料，特別是頁巖油中分離水和固體粒子的方法，其特征在于，第一次分離工序在旋渦式離心潷析器(4)中進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的從燃料，特別是頁巖油中分離水和固體粒子的方法，其特征在于第二次分離工序是在兩種操作過程中進行的，第一次操作是在盤式分離器(9)中以連續(xù)排放的形式進行的，第二次操作是在壓濾器(23)中進行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的從燃料，特別是頁巖油中分離水和固體粒子的方法，其特征在于，進料中小粒徑固體粒子含量按重量百分比計算，其范圍在5%到21%之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的從燃料，特別是頁巖油中分離水和固體粒子的方法，其特征在于，第一次分離工序后回收的油中固體粒子的含量按重量百分比計算，應低于3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的從燃料，特別是頁巖油中分離水和固體粒子的方法，其特征在于，經(jīng)第二次分離工序處理過的純凈油的固體粒子含量，按重量百分比計算，應低于0.5%。
專利摘要
本發(fā)明方法包括，通過離心分離器、混合罐和壓濾器，對沾染水和大量小粒徑固體粒子的燃料油進行處理，以獲得一種可以直接排放廢棄物品，和一種可以直接投入使用或進行再加工的精制燃料油。
文檔編號C10G1/04GK86105200SQ86105200
公開日1987年4月22日 申請日期1986年8月25日
發(fā)明者約爾格·哈特·費爾霍, 多里安·魯茨·巴克曼 申請人:巴西石油公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan