一種親水性可逆助劑輔助有機(jī)溶劑分離油砂的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于化工分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種親水性可逆助劑輔助有機(jī)溶劑分離油砂的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]油砂是一種由砂粒、瀝青、水、黏土和少量礦物組成的天然礦物，外觀呈黑色或黑褐色。1902年在加拿大的阿爾伯塔省首次發(fā)現(xiàn)，是一種非常規(guī)能源，全世界的油砂資源量約為3.74X 112桶。
[0003]加拿大含有全球75%以上的油砂資源，在世界各國(guó)中率先進(jìn)行油砂的開(kāi)采與研究，目前擁有全球最成熟的技術(shù)。中國(guó)的油砂資源主要分布在新疆塔里木以及貴州等地，目前尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。油砂開(kāi)采的方法主要有露天開(kāi)采和原地開(kāi)采，前者適用于油砂礦埋藏深度小于75米的油砂礦開(kāi)采，后者用于油砂礦埋藏深度大于75米的油砂礦的開(kāi)采。就露天開(kāi)采而言，主要有熱堿水洗工藝、溶劑萃取工藝、熱裂解工藝等幾種，目前工業(yè)上使用比較成熟的是熱堿水洗法，該技術(shù)先將油砂粉碎，再送入熱堿液中混合攪拌，然后向混合漿液中通入氣體使瀝青浮選上來(lái)，收集瀝青并加入烷烴稀釋以降低其粘度后，送往煉廠進(jìn)行精煉獲得各種油產(chǎn)品。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單，但存在如下缺點(diǎn)和技術(shù)瓶頸:耗水量大、能耗高、尾礦處理極其困難、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，已經(jīng)受到世界各地，尤其是礦區(qū)當(dāng)?shù)鼐用竦闹匾暫唾|(zhì)疑。尋找環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的油砂分離方法迫在眉睫。
[0004]溶劑萃取法由于其適用于親油性和親水性油砂的分離，而且能在一定程度上消除乳化現(xiàn)象，減少對(duì)環(huán)境的污染，得到了廣泛的重視。與傳統(tǒng)的水洗法相比，采用溶劑進(jìn)行萃取得到的油中不含砂土，且全過(guò)程中沒(méi)有用到水，降低了能耗，提高了萃取效率，減少了對(duì)環(huán)境的污染。傳統(tǒng)的溶劑萃取技術(shù)也存在一些有待解決的技術(shù)問(wèn)題:高效、經(jīng)濟(jì)的溶劑不易于獲得;殘留于固體沙粒中的溶劑回收難度較大等。
[0005]目前已有許多專家學(xué)者致力于研究使用添加劑輔助溶劑萃取，從而達(dá)到提高油砂瀝青萃取率、減少瀝青中的細(xì)砂夾帶和減少殘砂中溶劑殘留的目的。CN 102391185A(2012)報(bào)道了采用離子液體作為溶劑萃取油砂瀝青的添加劑，可以提高瀝青萃取率，但由于離子液體造價(jià)昂貴，雖然可以通過(guò)蒸發(fā)水分的方式進(jìn)行回收，但其在過(guò)程中的損失仍限制了它的工業(yè)應(yīng)用。US 4929341(1990)報(bào)道了硫酸銨、丙酮、硫酸等可以促進(jìn)有機(jī)溶劑(四氯乙烯、四氯化碳、石油醚、甲苯、苯等)對(duì)油砂的萃取效果，但此技術(shù)需萃取4小時(shí)左右方可取得較好效果。綜合前人關(guān)于使用添加劑輔助溶劑萃取技術(shù)對(duì)油砂進(jìn)行分離的專利技術(shù)，所遇到的一個(gè)共性問(wèn)題就是關(guān)于萃取后殘砂和萃取液中懸浮微顆粒的處理問(wèn)題，有的技術(shù)能達(dá)到較高的萃取效率，但無(wú)法解決殘留物中溶劑回收的問(wèn)題，有的可以解決殘留物中溶劑回收問(wèn)題，但經(jīng)濟(jì)代價(jià)太高，無(wú)法工業(yè)化實(shí)施，這些也是為什么溶劑萃取技術(shù)至今為止一直無(wú)法真正投入工業(yè)使用的原因；因此，溶劑萃取法要獲得工業(yè)化運(yùn)用，必須解決殘留于固體中溶劑和瀝青有機(jī)物的回收和添加劑回收問(wèn)題，以及整個(gè)工藝經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的運(yùn)作等綜合問(wèn)題。
[0006]親水性可逆助劑是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型智能溶劑。這種叔胺能夠在水和二氧化碳存在條件下通過(guò)生成叔胺碳酸氫鹽而溶解在水中，而在加熱或通入氮?dú)獾榷栊詺怏w的條件下可釋放出二氧化碳，與水分層，從而還原為疏水性的叔胺，實(shí)現(xiàn)了親水性可逆的過(guò)程。基于目前研究，在傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑中引入親水性可逆助劑輔助萃取，分離的效果更佳，同時(shí)使用的有機(jī)溶劑和叔胺更易回收和再利用，工業(yè)應(yīng)用前景非常廣闊。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是研究一種對(duì)環(huán)境影響較小、能耗低、耗水少、簡(jiǎn)單易行并高效萃取油砂中瀝青組分的親水性可逆助劑輔助有機(jī)溶劑分離油砂的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采取親水性可逆助劑鹽溶液輔助有機(jī)溶劑分離油砂中的瀝青組分，通過(guò)配合相應(yīng)工藝，可以在15_60°C的溫度，常壓下將油砂中的瀝青組分有效地分離。
[0008]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種親水性可逆助劑輔助有機(jī)溶劑分離油砂的系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)罐類裝置:親水性可逆助劑回收罐、水回收罐、循環(huán)溶劑罐、溶劑/瀝青油儲(chǔ)罐，包括反應(yīng)釜類裝置:親水性可逆助劑反應(yīng)釜、一級(jí)萃取釜、水洗釜以及親水性可逆助劑再生釜，還包括靜置槽和瀝青精制單元，具體鏈接關(guān)系如下:親水性可逆助劑回收罐、水回收罐的出料口連接親水性可逆助劑反應(yīng)釜進(jìn)料口，親水性可逆助劑反應(yīng)釜制有二氧化碳進(jìn)氣口，親水性可逆助劑反應(yīng)釜的出料口與循環(huán)溶劑罐的出料口連接一級(jí)萃取釜的進(jìn)料口，一級(jí)萃取釜的出料口對(duì)應(yīng)第一靜置槽，靜置槽制有上中下三個(gè)出口，上部為溶劑/瀝青油混合物出口，中部出口為親水性可逆助劑排出口，底部為沙粒出口，靜置槽的上部的溶劑/瀝青油混合物出口連接溶劑/瀝青油儲(chǔ)罐，溶劑/瀝青油儲(chǔ)罐出口連接瀝青精制單元，瀝青精制單元上部蒸發(fā)溶劑出口連接循環(huán)溶劑罐；中部出口為親水性可逆助劑排出口連接親水性可逆助劑再生釜，再生釜的出水口連接水回收罐，再生釜的出助劑口連接親水性可逆助劑回收罐，靜置槽底部的沙粒出口連接水洗釜料進(jìn)沙口，水洗釜的底部制有排沙口。
[0010]而且，在系統(tǒng)中在增加二級(jí)萃取釜和二級(jí)靜置槽，將一級(jí)靜置槽的沙粒再次輸送到二級(jí)萃取釜中，二級(jí)萃取釜連接上部與循環(huán)溶劑罐連接，使油砂經(jīng)過(guò)二級(jí)萃取后，排放到二級(jí)靜置槽，二級(jí)靜置槽的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與一級(jí)靜置槽相同。
[0011]而且，在水洗釜中清洗出多余的助劑輸入到可逆助劑再生釜中，進(jìn)行再生。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]1、本系統(tǒng)將親水性可逆助劑鹽溶液應(yīng)用于油砂瀝青的分離，與有機(jī)溶劑共同形成環(huán)保型多元混合分離劑;混合分離劑提高了瀝青回收率，最高可達(dá)到99%，殘砂中殘留有機(jī)物少;萃取后的殘砂用少量水洗即可除去沙粒表面的銨鹽，節(jié)能節(jié)水環(huán)保。
[0014]2、本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)計(jì)合理的流程工藝，使親水性可逆助劑與水在整個(gè)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，且操作條件溫和，極大地節(jié)約成本。
[0015]3、本實(shí)用新型在油砂分離中加入了有機(jī)溶劑萃取劑，萃取出的油砂瀝青油不需額外添加稀釋劑將瀝青進(jìn)行稀釋，直接將萃取液輸送至煉廠，然后分離出溶劑再利用，減少了中間環(huán)節(jié)，節(jié)約了中間操作成本。
[0016]4、本實(shí)用新型建議采用多級(jí)(1-2級(jí))萃取的方法對(duì)油砂進(jìn)行萃取，不僅提高了萃取效率;而且，萃取過(guò)程可連續(xù)操作，穩(wěn)定性好，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1:本實(shí)用新型分離方法的工藝流程圖。
[0018]物料編號(hào):1.胺，2.水，3.二氧化碳，4.銨鹽溶液，5.循環(huán)溶劑，6.油砂或油頁(yè)巖礦，
7.有機(jī)溶劑/銨鹽溶液/沙?；旌蠞{液I，8.銨鹽溶液+沙粒，9.溶劑/瀝青油混合物，10.循環(huán)溶劑，11.有機(jī)溶劑/銨鹽溶液/沙粒混合漿液π，12.溶劑/瀝青油混合物，13.沙粒+少量銨鹽溶液，14.銨鹽溶液，15.新鮮水，16.水洗后沙粒，17.銨鹽稀溶液，18.空氣，19.回收胺，20.回收水，21.溶劑/瀝青油混合物，22.精煉后產(chǎn)品，23.回收溶劑。
[0019]裝置編號(hào):24.胺回收罐，25.水回收罐，26.反應(yīng)釜I，27.—級(jí)萃取釜，28.循環(huán)溶劑罐，29.—級(jí)靜置槽，30.二級(jí)萃取釜，31.二級(jí)靜置槽，32.水洗釜，33.反應(yīng)釜Π，34.溶劑/瀝青油儲(chǔ)罐，35.精制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0021]一種親水性可逆助劑輔助有機(jī)溶劑分離油砂的系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)罐類裝置:親水性可逆助劑回收罐24、水回收罐25、循環(huán)溶劑罐28、溶劑/瀝青油儲(chǔ)罐34，包括反應(yīng)釜類裝置:親水性可逆助劑反應(yīng)釜26、一級(jí)萃取釜27、水洗釜32以及親水性可逆助劑再生釜33，還