一種移動式組合油砂洗滌的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[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域。
【背景技術】
[0002]據(jù)估計，我國原油對外依存度在2020年將達到67.7%，約需年進口石油4.8億噸。我國原油資源供需存在著巨大的缺口，制約著我國經(jīng)濟的持續(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，其開發(fā)利用都將越來越受到人們的重視。
[0004]我國油砂分布廣、資源潛力大，其探明儲量換算成油砂油，遠大于石油的探明儲量。過去由于廉價原油的開采及油砂分離成本較高等因素制約下，油砂油產(chǎn)量增長及研究進展緩慢。開發(fā)油砂分離新技術，降低油砂分離的能耗和環(huán)境污染，增加油砂油的產(chǎn)量，對降低我國的原油對外依存度及能源安全具有重大意義。
[0005]油砂油對應于油成分的瀝青(bitumen)，以及石英砂(quartz sand)、粘土(clay)、水及微量的各種礦物質(zhì)以物理化學方式混合在一起而構成，按其儲藏位置的不同成分多少會不同，大概由75?85%的無機物(石英砂、粘土、礦物質(zhì)等)，I?5%的水，I?18%的瀝青構成。
[0006]另外，由于石油開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充。同時，石油本身被微生物降解時，要消耗大量氧氣，使水體嚴重缺氧，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，通過直接和間接途徑對人體健康帶來嚴重損害。某些有害物質(zhì)進入農(nóng)田后，被農(nóng)作物吸收，通過食物鏈進入人和動植物體內(nèi)，導致各種疾病發(fā)生，威脅人類的健康。因此開發(fā)對落地油的再利用的工藝方法具有資源利用和環(huán)境保護的雙重意義。
[0007]油砂、落地油的開發(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，都存在工藝流程復雜、設備投資巨大、生產(chǎn)成本高、環(huán)保難達標等缺點，而難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。水洗法則以其工藝流程簡單、設備投資少、生產(chǎn)成本低，而被廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)
[0008]隨著技術的應用和研究的深入，發(fā)現(xiàn)旋流分離技術依靠自身結構簡單、處理量大、操作成本低的優(yōu)勢在油砂洗滌修復中得到了越來越廣泛的應用。移動式組合油砂洗滌是采用旋流分級分離、超聲水洗、機械攪拌、溫度控制等技術組合使得油與砂的分離，且移動式具有方便移動、靈活操作、節(jié)約運輸成本等優(yōu)點，達到油分高效回收、砂土可直接填埋、重金屬成分有效去除的目的。
[0009]目前國內(nèi)油砂水洗技術尚無成熟技術，相關實驗室研究尚且不多，而且研究重點大多是開發(fā)適合于油砂洗滌的表面活性劑，而對于油砂洗滌系統(tǒng)的核心設備及組合優(yōu)化工藝未見報道。因此，需開發(fā)一種適合于我國油砂及落地油性質(zhì)特點的緊湊高效、低耗便捷的移動式組合油砂洗滌方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于以上問題，本發(fā)明提供了一種利用旋流、超聲、機械攪拌、溫度控制組合技術進行油砂、落地油洗滌的方法和裝置。采用管道過濾器分選出大粒徑的雜物或石塊，管道混合器加強油砂混合、洗滌，并充分利用旋流分離結構簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)點，主要經(jīng)過一級洗滌、預分離，二級混合、固液分離，三級油水分離，四級泥/砂處理回填。最終實現(xiàn)油與泥/砂的深度分離，達到油的利用、砂或泥的回填，自來水的回用的目的，保證系統(tǒng)緊湊高效、低耗便捷、可移動操作、不造成再次污染。
[0011]具體技術方案如下:
[0012]一種移動式組合油砂洗滌的方法，包括如下步驟:
[0013](I)在50?100°C的水中對油砂或者落地油泥進行初步洗滌，初步洗滌過程中液固體積比為1.5?3.5:1 ;所述初步洗滌的方式為攪拌及超聲混合洗滌，總時間不低于20min ；
[0014]然后，過濾除去粒徑大于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)過濾后的固液混合物經(jīng)加壓通過第一管道混合器進行二次洗滌，該過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，溢流通過前端裝有微旋流排序器的第二旋流器進行再次分離，保證含固量小于0.02%的油水混合液進入油水分離系統(tǒng)，底流進入洗滌罐再次洗滌；
[0017](3)經(jīng)步驟(2)分離后的油水混合液通過精密過濾器以去除顆粒粒徑大于3 μπι的固體顆粒，然后進入油水分離器進行油水分離，在所述油水分離器中經(jīng)過粗?；偷伍L大和強化沉降過程；分離后油進入儲油罐，水進入水罐再次利用。
[0018](4)步驟(2)中所述底流的固體物在所述洗滌罐中進行洗滌處理并經(jīng)過第二管道混合器混合、洗滌，在第三旋流器中進行旋流洗滌并分離提濃，能將砂、泥濃度從15?40%提濃到45?65%，達到固液分離的目的，底流進入離心機脫水，第三旋流器的溢流和離心機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，同時保持水溫為50?95°C。
[0020]一種移動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，具有自來水加入口。所述水罐11不斷有新鮮的自來水添加、并使用加熱器12加熱至設置的溫度50?100°C，罐體采用保溫處理。
[0025]所述的裝置還具有離心機13，所述離心機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的上方設有雙葉輪攪拌器、罐體四周分別設超聲儀14-1和超聲儀14-2，并且罐體經(jīng)過保溫處理。
[0027]所述管道過濾器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]所述管道過濾器的過濾精度為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?；皬娀两捣蛛x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，按照流動方向相鄰兩個分別為正轉和反轉。
[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。
[0032]所述微旋流排序器7是順旋排序器。
[0033]所述洗滌罐2-1、管道過濾器3依次相連，組成預分離系統(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左右的少部分細粒徑泥、砂，進入油水分離系統(tǒng)處理。
[0042]本發(fā)明的有益效果在于:
[0043](I)采用管道過濾器、管道混合器、精密過濾器和水力旋流器對油砂或落地油進行多次分級，區(qū)別處理，降低了油砂洗滌的總量；在淋洗罐中同時安裝攪拌和超聲，大大增強洗滌效果、縮短了洗滌時間、提高處理效率；在最后采用離心機，達到廢水與泥、砂的深度分離，并且達到廢水回用的目的；
[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，又有顆粒反應洗滌功能；
[0045](3)采用微旋流排序器