CN105984988A - 一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，主要设备包括过滤器、混合反应器、浓缩器、结晶器、固液分离器、干燥器和若干机泵。工艺主要采用化学沉降、过滤、结晶和干燥的方法从油砂处理过程产生的废液中回收高价值矿物盐，该技术不仅解决了萃取后废液的处理问题，还可以获得高附加值的化学产品，增加了经济收益，减少了环境污染。

Description

一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺

技术领域

本发明属于化工分离技术领域，涉及一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和方法，具体涉及采用化学沉降、过滤、结晶、固液分离和干燥的方法将废液中不同矿物质成分回收利用的处理系统及方法。

背景技术

重质油矿(如，油砂、油页岩、落地油、油泥等)是一种由重质油(或沥青)、沙粒、粘土和少量水组成的复杂混合物。因其处理巨大，已逐渐成为一种后备的石油资源。以油砂为例，其探明储量约占现存石油资源总量的三分之二左右，现有技术可采储量约为6510亿桶，主要分布在加拿大、委内瑞拉、美国、俄罗斯、印尼和中国等地，是一种很有潜力的石油替代能源。

按照矿物组成进行分类，重质油主要可分为硅酸盐类和碳酸盐类型。目前开采比较成熟的是采用水洗法对硅酸盐类型的重质油(如油砂)进行开采，如加拿大阿尔伯特地区的油砂开采。而对于碳酸盐类型的重质油开采还比较少，主要是由于此类型的重质油一般与矿物质具有较强的作用力，而使得水洗法效果不佳。采用酸洗法处理此类重质油矿，可以有效的将其中的矿物质组分溶解，而不影响重质油的质量，能较好的起到高效提油的效果。然而，该技术面临的一个重要问题是：生产过程中有大量的废液产生。经过分析发现，废液中富含钙、镁、铁等金属离子，为了达到环保生产的目的，同时提高经济效益，有必要对上述生产过程中的废液进行处理以回收其中的有用成分。

发明内容

本发明的目的在于解决酸洗法处理重质油矿所产生的废液问题，提供一种低成本、高效率、连续、环保，且可以用于重质油矿酸洗分离现场的系统和方法。

本发明通过如下设备和技术方案实现的：

一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：重质油矿分离产生的废液或尾矿依次采用化学沉降、过滤除杂、结晶、固液分离、干燥的方法从重质油矿开采废液中分类回收不同矿物质成分，所述重质油矿分离产生的废液为各类碳酸盐重质油矿经过酸洗，或者溶剂萃取后固体残渣经过酸洗的尾矿或废液。

而且，所涉及的重质油矿为油砂、油页岩、油泥、落地油等重油与矿物质的混合物。

而且，所述的化学沉降是通过向溶液中加入碱性溶液来反应产生沉淀.

而且，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液、石灰水或者其他碱性溶液。

而且，当加碱后的废液的pH大于5后，停止碱液的加入。

而且，所述的结晶过程为蒸发结晶。

而且，所处理的酸洗液废液为使用有机或无机酸所产生的废液。

而且，所述酸洗的酸为乙酸、盐酸、硝酸、甲酸或氢溴酸等一元酸。

一种从重质油矿分离产生的废液中回收钙盐的工艺，步骤如下：

⑴重质油矿处理后的油砂处理尾矿加入中和反应器，先与碱液进行反应，至褐色沉淀完全为止，生成固液混合物，固液混合物输入过滤器，在过滤器内经过过滤步骤，将固体残渣从溶液中分离出来；

⑵经过过滤后所得的滤液钙盐溶液则输入至浓缩器中进行浓缩；浓缩后所得的过饱和溶液输送至结晶器内进行结晶，产生的水蒸气回收，所得固液混合物通过离心或悬液式固液分离器进行固液分离；

⑶从固液分离器得到的固体晶体颗粒经过干燥器干燥后打包，而从固液分离器分离所得的钙盐过饱和溶液循环则返回至浓缩器内；当过饱和溶液中杂质含量达到一定水平后，在返回浓缩器内时采用分液的方式，将一部分钙盐过饱和溶液外排，以减少杂质积累。

而且，所述过饱和溶液可以返回到过滤的管道上，与过滤后的溶液混合后形成钙盐溶液混合溶液再进入浓缩器进行浓缩。

本发明的独特之处有如下几点：

1、本发明采用分类回收的方式，回收重质油分离过程中产生的废液中的不同矿物质成分，有效的解决了尾矿处理等环境问题，变废为宝；

2、本发明采用方便易得的化学药剂进行化学沉淀的方法，提高了最终钙盐的纯度，不仅操作方便简单，而且经济效益显著。

附图说明

图1为本发明一种从重质油矿分离产生的废液中回收钙盐的系统流程图

物料编号：1.油砂处理尾矿；2.碱液；3.固液混合物；4.固体残渣；5.钙盐溶液Ⅰ；6.钙盐溶液Ⅱ；7.水蒸气；；8.过饱和钙盐溶液；9.晶体-过饱和溶液混合物；10.钙盐过饱和溶液(循环)；11.钙盐过饱和溶液(外排)；12.晶体颗粒；13.水蒸气；14.晶体产品.

装置编号：A.中和反应器；B.过滤器；C.浓缩器；D.结晶器；E.固液分离器；F.干燥器。

具体实施方式

本发明提供了一种用于从重质油矿分离过程产生的废液中回收钙盐的系统和方法，该分离方法使用物理和化学分离方法，将油砂分离过程产生的废液中的各种矿物质成分分类回收，不仅解决了废水废渣排放造成的污染问题，还可以带来可观的经济效益。所述的重质油开采废液为各类碳酸盐重质油矿经过酸洗、干馏后固体经过酸洗或者溶剂萃取后固体残渣酸洗的尾矿或废液等。

从油砂分离废液中回收钙盐及副产品的核心装置是反应器、过滤器和结晶器。来自重质油矿处理过程产生的废液，先向其中加入碱液进行反应，产生沉淀；再采用过滤操作将固液进行分离；分离后剩余的滤液即为钙盐溶液，滤液经过浓缩后进入结晶器内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心式分离设备进行分离，获得的晶体经过干燥处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环。

本发明所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺包括如下装置：中和反应器、过滤器、浓缩器、结晶器、固液分离器、干燥器以及若干输送设备。

其具体操作步骤如下：

⑴重质油矿处理后(采用酸处理后的尾矿)的油砂处理尾矿1加入中和反应器A，先与碱液2进行反应，至褐色沉淀完全为止，生成固液混合物3，固液混合物3输入过滤器，在过滤器B内经过过滤步骤，将固体残渣4从溶液中分离出来；固体残渣包括铁、镍、锰等重金属盐以及沙粒或者其他不溶解于酸的杂质；

⑵经过过滤后所得的滤液钙盐溶液5则输入至浓缩器C中进行浓缩；浓缩后所得的过饱和溶液8输送至结晶器D内进行结晶，产生的水蒸气7回收，所得固液混合物通过离心或悬液式固液分离器E进行固液分离；

⑶从固液分离器得到的固体晶体颗粒12经过干燥器F干燥后打包，而从固液分离器分离所得的钙盐过饱和溶液10循环则返回至浓缩器内；当过饱和溶液中杂质含量达到一定水平后(杂质含量0.1％)，在返回浓缩器内时采用分液的方式，将一部分钙盐过饱和溶液11外排，以减少杂质积累。

⑷过饱和溶液10可以返回到的管道上，与过滤后的溶液5混合后形成钙盐溶液混合溶液6再进入浓缩器C进行浓缩。

本发明所处理的重质油开采废液为碳酸盐重质油矿经过酸洗、干馏后酸洗或者溶剂萃取后固体残渣酸洗的尾矿或废液等；而其对应使用的酸包括：有机或无机酸，如乙酸、盐酸、硝酸、甲酸、氢溴酸等；

本发明采用的碱液包括如氢氧化钾溶液、氨水、氢氧化钠溶液或石灰水溶液等溶液。

工艺实施的具体操作步骤：

来自重质油矿处理过程产生的废液，进入中和反应器A中与一定量的碱液进行反应沉淀，调节pH>5，反应过后的溶液进入过滤器B对其进行过滤处理，所得滤饼用于建筑和修路等材料，除去固体等不溶物的溶液进入浓缩器C，浓缩后进入结晶器D内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心式分离设备E进行固-液分离，固液分离器中获得的晶体经过干燥器F处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环，当过饱和溶液中杂质浓度达到一定程度时(杂质含量达0.1％)，进行分液循环，以减少杂质的积累。

下面，对本发明用以下实施例进行说明，但不限于以下实施例。

实施例1：

一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，具体操作步骤如下：

⑴印尼油砂采用盐酸(盐酸)洗油后所得到的废液，含有氯化钙的浓度为77.5g/kg、氯化铁浓度为1.9g/kg、固体含量8.7g/kg，溶液采用氢氧化钠溶液进行中和沉淀反应(pH＝5.2)。

⑵反应过后的溶液进入过滤器对其进行过滤处理，过滤采用连续操作。

⑶除去固体等不溶物的溶液进入浓缩器C浓缩后获得过饱和溶液，浓缩后的溶液进入结晶器D内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心机分离(转速3000转每分钟)。

⑷固液分离器中获得的晶体经过干燥器F处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环，当过饱和溶液中杂质浓度达到一定程度时(杂质含量0.1％)，进行分液循环，以减少杂质的积累。

沉淀经过过滤后再经过蒸发结晶后所得氯化钙晶体纯度97.3％。

实施例2：

一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，具体操作步骤如下：

⑴印尼油砂干馏后固体残渣采用硝酸洗油后所得到的废液，含有硝酸化钙的浓度为133.2g/kg、硝酸铁浓度为2.5g/kg、固体含量8.1g/kg，溶液采用氢氧化钠溶液进行中和沉淀(pH＝6.5).

⑵反应过后的溶液进入过滤器对其进行过滤处理，过滤采用连续操作。

⑶除去固体等不溶物的溶液进入浓缩器C浓缩后获得过饱和溶液，浓缩后的溶液进入结晶器D内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过悬液分离(流速2m/s)。

⑷固液分离器中获得的晶体经过干燥器F处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环，当过饱和溶液中杂质浓度达到一定程度时，进行分液循环，以减少杂质的积累。

沉淀经过过滤后再经过蒸发结晶后所得硝酸钙纯度98.8％。

实施例3：

一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，具体操作步骤如下：

⑴油泥采用乙酸洗油后所得到的废液，含有醋酸钙的浓度为107.8g/kg、醋酸铁浓度为2.1g/kg、固体含量7.3g/kg，溶液采用氢氧化钠溶液进行中和沉淀(pH＝7.4)。

⑵反应过后的溶液进入过滤器对其进行过滤处理，过滤采用连续操作。

⑶除去固体等不溶物的溶液进入浓缩器C浓缩后获得过饱和溶液，浓缩后的溶液进入结晶器D内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心机分离(转速1200转每分钟)。

⑷固液分离器中获得的晶体经过干燥器F处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环，当过饱和溶液中杂质浓度达到一定程度时，进行分液循环，以减少杂质的积累。

沉淀经过过滤后再经过蒸发结晶后所得一水合醋酸钙纯度98.1％。

实施例4：

一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，具体操作步骤如下：

⑴印尼油砂采用甲酸洗油后所得到的废液，含有氯化钙的浓度为141.5g/kg、氯化铁浓度为1.9g/kg、固体含量9.6g/kg，溶液采用石灰水溶液进行中和沉淀(pH＝9.8)。

⑵反应过后的溶液进入过滤器对其进行过滤处理，过滤采用连续操作。

⑶除去固体等不溶物的溶液进入浓缩器C浓缩后获得过饱和溶液，浓缩后的溶液进入结晶器D内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心机分离(转速2500转每分钟)。

⑷固液分离器中获得的晶体经过干燥器F处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环，当过饱和溶液中杂质浓度达到一定程度时，进行分液循环，以减少杂质的积累。

沉淀经过过滤后再经过蒸发结晶后所得甲酸钙晶体纯度98.8％。

实施例5：本发明也可通过如下技术方案实现的：

⑴油页岩采用盐酸-氢氟酸混合物洗油后所得到的废液，含有钙离子的浓度为44.5g/kg、铁离子浓度为0.61g/kg、固体含量18.7g/kg，溶液采用氢氧化钠溶液进行中和沉淀(pH＝11.0)。

⑵反应过后的溶液进入过滤器对其进行过滤处理，过滤采用连续操作。

⑶除去固体等不溶物的溶液进入浓缩器C浓缩后获得过饱和溶液，浓缩后的溶液进入结晶器D内进行结晶；晶体和过饱和溶液经过离心机分离(转速3000转每分钟)。

⑷固液分离器中获得的晶体经过干燥器F处理成为钙盐产品，而过饱和溶液则返回至浓缩器循环，当过饱和溶液中杂质浓度达到一定程度时，进行分液循环，以减少杂质的积累。

沉淀经过过滤后再经过蒸发结晶后所得氯化钙与氟化钙总含量达99.1％。

本发明提出的一种重质油矿分离产生的废液中回收钙盐的系统和方法，已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和技术方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (10)

1.一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：重质油矿分离产生的废液或尾矿依次采用化学沉降、过滤除杂、结晶、固液分离、干燥的方法从重质油矿开采废液中分类回收不同矿物质成分，所述重质油矿分离产生的废液为各类碳酸盐重质油矿经过酸洗，或者溶剂萃取后固体残渣经过酸洗的尾矿或废液。

2.根据权利要求1所述的一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：所涉及的重质油矿为油砂、油页岩、油泥、落地油等重油与矿物质的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：所述的化学沉降是通过向溶液中加入碱性溶液来反应产生沉淀。

4.根据权利要求1所述的从一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液、石灰水或者其他碱性溶液。

5.根据权利要求1所述的一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：当加碱后的废液的pH大于5后，停止碱液的加入。

6.根据权利要求1所述的一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：所述的结晶过程为蒸发结晶。

7.根据权利要求3所述的一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：所处理的酸洗液废液为使用有机或无机酸所产生的废液。

8.根据权利要求3所述的一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：所述酸洗的酸为乙酸、盐酸、硝酸、甲酸或氢溴酸。

9.一种从重质油矿开采废液中回收钙盐的系统和工艺，其特征在于：步骤如下：

⑴将重质油矿处理后的油砂处理尾矿加入中和反应器，先与碱液进行反应，至褐色沉淀完全为止，生成固液混合物，固液混合物输入过滤器，在过滤器内经过过滤步骤，将固体残渣从溶液中分离出来；

⑵经过过滤后所得的滤液钙盐溶液则输入至浓缩器中进行浓缩；浓缩后所得的过饱和溶液输送至结晶器内进行结晶，产生的水蒸气回收，所得固液混合物通过离心或悬液式固液分离器进行固液分离；

⑶从固液分离器得到的固体晶体颗粒经过干燥器干燥后打包，而从固液分离器分离所得的钙盐过饱和溶液循环则返回至浓缩器内；当过饱和溶液中杂质含量达到一定水平后(杂质含量达0.1％)，在返回浓缩器内时采用分液的方式，将一部分钙盐过饱和溶液外排，以减少杂质积累。

10.根据权利要求9所述的从重质油矿分离产生的废液中回收钙盐的工艺，其特征在于：所述过饱和溶液可以返回到过滤的管道上，与过滤后的溶液混合后形成钙盐溶液混合溶液再进入浓缩器进行浓缩。