專利名稱：一種油泥分離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油泥分離的方法，特別地，是通過一、二級熱處理和催化裂解工藝，將油泥中的油與泥沙分離開的方法。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，石油的需求量愈來愈大；充分利用和治理好石油開采中油井四周產(chǎn)生的油泥或泥沙，采油廠油罐底部沉降的油泥，以及含油沙土(Oil-Sands) 資源，，將儲藏在地殼表層沙土中的石油從沙土或泥土中分離出來，變廢為寶，創(chuàng)新能源，是人類獲取地球上石油資源的重要途經(jīng)之一；有關(guān)從油沙(Oil-Sands)中提取烴油的方法已有報(bào)導(dǎo)。本發(fā)明申請人在授權(quán)的 CN1556173中，公開了 “一種從含油沙土中提取烴油的方法和設(shè)備”，公開了含油沙子在一個可旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行熱裂解，將一部分高溫(800-100(TC )熱沙子返回到熱解反應(yīng)釜內(nèi)，并與原料(油沙)直接接觸進(jìn)行傳熱和給熱裂解反應(yīng)部分供熱的方法；含油沙土主要是天然油田中的原油滲透到沙漠后形成的天然石油與沙子的混合物；天然石油主要成分是 C6-C6tl組成的烴，屬于由汽油，煤油，柴油，蠟油，重油和浙青等所組成的有機(jī)混合物。實(shí)踐證明，在本發(fā)明人CN1556173方法中，原油中所含的大量輕烴(C6-C24)如汽油煤油和柴油組分在高溫下的可旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)釜內(nèi)被熱分解成了小分子的C1-C5和H2不凝結(jié)性氣體，特別是原油中的輕烴與高溫?zé)彷d體(或高溫沙子)在反應(yīng)釜內(nèi)直接接觸后，輕烴的熱分解破壞程度更加劇烈，導(dǎo)致可燃性氣體的百分比增加，烴油(如汽油柴油)的提取率大大降低；在CN1556173中，只考慮到原油中重質(zhì)烴組分或高沸點(diǎn)烴的熱分解的有效高的溫度， 忽視了輕烴在同一高溫下的熱分解和熱破壞效應(yīng)；這，是CN1556173方法的一個缺陷；在 CN1556173方法中，由于原料在旋轉(zhuǎn)熱處理設(shè)備內(nèi)是有限的熱裂解，溫度沒有達(dá)到重質(zhì)烴完全地徹底地?zé)崃呀馑枰母邷?，所以，熱處理后的剩余物質(zhì)中還含有一定量的重質(zhì)烴沒有被裂化和被分解，還必須進(jìn)一步的輸送到焚燒爐中焚燒至燼；導(dǎo)致了重質(zhì)烴被燒掉，降低了產(chǎn)品烴油(如汽油柴油)的出油率，工藝流程復(fù)雜化，這，是CN1556173方法的另一個缺陷。關(guān)于萃取含油沙土中的烴油的方法已有很多的報(bào)導(dǎo)，比如，發(fā)明人Martin B. Hooking報(bào)導(dǎo)了采用熱水處理油沙(Oil-Sands)的方法提取烴油，將油與沙分離開；加拿大的卡爾加里市的油沙礦層中油的含量在20% (ff% )左右；以前，沙中油的分離是采用將高溫水蒸汽通入到NaOH溶液中，用熱的堿水去萃取烴油的方法，現(xiàn)在，采用的是有機(jī)表面活性劑作為萃取劑提取烴油，但還有3% (W%)左右的油不能被提取，而是繼續(xù)保留到沙土中，油與沙分離不徹底，存在著嚴(yán)重的資源損失和浪費(fèi)；而且分離烴油后的大量廢水需連續(xù)凈化達(dá)標(biāo)處理，存在處理成本高的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的就是要克服上述缺點(diǎn)，消除油泥或油沙對環(huán)境的污染，提供一種具有生產(chǎn)連續(xù)化，設(shè)備不結(jié)焦，小分子的輕烴不被熱破壞裂解，而高沸點(diǎn)的重質(zhì)烴組分又能徹底被裂解成輕質(zhì)烴油(如汽油柴油)，燃油回收率及經(jīng)濟(jì)效益高高，分離燃油后剩余的沙泥中的有機(jī)物(如浙青類)的含量小于(Wt%)，泥沙土可以還耕種植、生產(chǎn)工藝簡單及處理成本低的一種油泥分離的方法。本發(fā)明的公開本發(fā)明提供了一種油泥分離的方法；更具體地說，本發(fā)明是先將含油沙泥 (Oil-Sands)在較低的溫度下進(jìn)行第一級熱處理，將含油沙泥中的液態(tài)組分(如水分，烴油)在受熱后主要發(fā)生物理相變，轉(zhuǎn)化成它們的氣態(tài)；并從第一級熱處理反應(yīng)器中分離和蒸發(fā)出去；再將分離出氣相物質(zhì)后剩余的物料連續(xù)地輸入到另一個更高溫度條件下的熱處理反應(yīng)器中進(jìn)行第二級高溫?zé)崽幚?，使物料中的重質(zhì)烴(或高沸點(diǎn)物質(zhì))在更高溫下發(fā)生化學(xué)變化的熱裂解(或斷鍵降解)和/或催化處理，將高溫?zé)崽幚懋a(chǎn)生的氣相物質(zhì)(H2, C1-C24)排出第二級熱處理器；按公知的技術(shù)處理(如催化重整)、分餾和收集上述第一級和第二級熱處理排出的氣相物質(zhì)，經(jīng)冷凝，油水分離，最后得到水分和液態(tài)燃油產(chǎn)品；將第二級熱處理后剩余的殘?zhí)亢凸腆w混合物質(zhì)在爐中進(jìn)行焚燒回收熱量，焚燒后最終得到不含有機(jī)油類的天然顏色的沙土或泥土；本發(fā)明的方法包括以下步驟①將所述的油泥或/油沙原料加入到密封的第一級熱處理反應(yīng)器內(nèi)；并給第一級熱處理反應(yīng)器加熱，溫度控制在100-350°C，壓力為常壓或高于常壓，維持0. 05-0. 7小時(shí)； 主要發(fā)生水分和液態(tài)輕烴(C6-C24)在受熱后轉(zhuǎn)變成了它的氣態(tài)(C6-C24)的蒸發(fā)物理變化現(xiàn)象；其次，就是少量的輕烴的輕微熱分解的化學(xué)反應(yīng)；不斷地將熱處理產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物排出反應(yīng)器；②將①中第一級熱處理剩余的物料輸入到密封的第二級熱處理反應(yīng)器中進(jìn)行更高溫度下的熱裂解；并給第二級熱處理反應(yīng)器加熱，在熱處理過程中，反應(yīng)器的內(nèi)部溫度控制在350-600°C，壓力為常壓或高于常壓，維持0. 05-0. 7小時(shí)；主要發(fā)生重質(zhì)烴(C2tl-C6tl)在受熱后的熱裂化的化學(xué)分解反應(yīng)；不斷地將熱處理產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物(H2，C1-C40)排出反應(yīng)器；并將熱處理后剩余的沙泥土排出第二級熱處理反應(yīng)器；③按公知的方法進(jìn)一步收集和處理第一級和第二級熱處理反應(yīng)器排出的氣相物質(zhì)，最后得到水分和產(chǎn)品燃油；即，將熱處理反應(yīng)器排出的氣相物質(zhì)經(jīng)冷凝，油水分離，最終將水分與燃油分離開；或?qū)⑴懦龅臍庀辔镔|(zhì)經(jīng)催化，分餾，冷凝，油水分離，凈化和調(diào)配，最后得到燃油(汽油柴油)產(chǎn)品。④將第二級熱處理后剩余的殘?zhí)颗c固體的混合物質(zhì)排出第二級熱處理反應(yīng)器，然后在焚燒爐中進(jìn)行燃燒回收熱量，焚燒后最終得到不含油類的天然顏色的沙土或泥土固體物質(zhì)；上述(1)，(2)，(3)和(4)步驟是含油沙泥(Oil-Sands)不斷地進(jìn)入熱處理設(shè)備， 而產(chǎn)生的水、燃油和天然顏色的泥沙等物質(zhì)不斷地從設(shè)備中排出和分離的工藝過程，本發(fā)明具備好的工業(yè)實(shí)用性，創(chuàng)造性和新穎性；將第一級和第二級熱處理后產(chǎn)生的不凝結(jié)可燃性氣體(HyC1-C5)返回到燃燒爐中進(jìn)行燃燒，或/和將熱處理后剩余的殘?zhí)抗腆w混合物質(zhì)進(jìn)行焚燒，并將燃燒放出來的高溫?zé)煔庖霟崽幚矸磻?yīng)器，用于熱處理反應(yīng)器的加熱；裝料前，所述的原料經(jīng)過破碎或不粉碎，要求原料的尺寸不大于5厘米；在裝料過程中應(yīng)盡量避免熱處理設(shè)備中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物外泄。
所述的原料主要指油田油井在勘探和開采中撒落在油井周圍的污油和含沙油泥、采油廠儲油罐底部沉降的油泥和含油廢水凈化處理中沉降的油泥，以及天然含油沙礦中的含油沙土。第一級和二級熱處理所需要的熱源可以由燃油、燃?xì)狻?煤、電能或其它有機(jī)可燃物進(jìn)行焚燒，焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行供給；所說的燃油和燃?xì)饪梢允菑脑蠠崽幚砗螽a(chǎn)生的氣體產(chǎn)物中獲得的。在本發(fā)明中，也可采用常規(guī)的加熱爐或焚燒爐，產(chǎn)生高溫?zé)煹罋饨o熱處理反應(yīng)器供熱；例如臥式固定、移動式爐排加熱爐、立式固定式爐排加熱爐、沸騰式加熱爐、臥式旋轉(zhuǎn)加熱爐等等；本發(fā)明所述的熱處理反應(yīng)器，屬于一種常規(guī)的密封的螺旋輸送器；它主要由螺旋桿和長形殼體組成；使用時(shí)，殼體固定不動，而是殼內(nèi)的螺旋桿在旋轉(zhuǎn)；殼體可以是空心的長形鋼管，也可以是下圓上方的長形槽體；螺旋推進(jìn)器的二端軸與殼體之間采用常規(guī)的密封方法進(jìn)行裝配和密封處理，以防氣體的外泄；用調(diào)速電機(jī)或變速箱聯(lián)接螺旋推進(jìn)器轉(zhuǎn)動； 熱處理反應(yīng)器內(nèi)的螺旋推進(jìn)器連續(xù)地?cái)噭涌梢宰柚篃崽幚碓O(shè)備內(nèi)壁上物料的結(jié)焦和結(jié)塊， 以提高傳熱速率和熱效益；可以采用無級變速電機(jī)驅(qū)動螺旋推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)，以便控制原料在熱處理設(shè)備內(nèi)從一端移向另一端的時(shí)間和物料的熱處理程度；第一級熱處理反應(yīng)器的一端上部配置有進(jìn)料口，另一端的下部裝配有固體物料的出料口，該出料口通過一根管道聯(lián)通第二級熱處理反應(yīng)器的一端上部的進(jìn)料口 ；在熱處理過程中，第一，二級熱處理反應(yīng)器之間的聯(lián)通管道內(nèi)部必須充滿排出的固體物料，以防止和隔離第一級和二級熱處理反應(yīng)器內(nèi)的氣相物質(zhì)的相互串通；本發(fā)明所述的熱處理反應(yīng)器，可以是上述的常規(guī)的密封的螺旋輸送器，也可以采用公知的臥式旋轉(zhuǎn)筒形反應(yīng)器、立式反應(yīng)釜、流化床反應(yīng)器等進(jìn)行物料的熱處理，即進(jìn)行物料的第一級熱處理和/或第二級熱處理；本發(fā)明中，第一級熱處理主要發(fā)生水分和輕烴組分的受熱蒸發(fā)的物理相變，即水分和C5-C24烴組分從原料中的分離成它們的氣相，它們的分子沒有被破壞，然后排出熱處理反應(yīng)器；第二級熱處理是對含有重質(zhì)烴(C25-C4tl)的物料進(jìn)行更高溫度下的熱裂解和/或催
化反應(yīng)；本發(fā)明的第二級高溫?zé)峤饣?催化裂解反應(yīng)如下
權(quán)利要求
1.一種油泥分離的方法，包括以下步驟①將所述的油泥或/油沙原料加入到密封的第一級熱處理反應(yīng)器內(nèi)；并給第一級熱處理反應(yīng)器加熱，溫度控制在100-350°c，壓力為常壓或高于常壓，維持0. 05-0. 7小時(shí)；主要發(fā)生水分和液態(tài)輕烴(C6-C24)在受熱后轉(zhuǎn)變成了它的氣態(tài)(C6-C24)的蒸發(fā)物理變化現(xiàn)象； 其次，就是少量的輕烴的輕微熱分解的化學(xué)反應(yīng)；不斷地將熱處理產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物排出反應(yīng)器；②將①中第一級熱處理剩余的物料輸入到密封的第二級熱處理反應(yīng)器中進(jìn)行更高溫度下的熱裂解；并給第二級熱處理反應(yīng)器加熱，在熱處理過程中，反應(yīng)器的內(nèi)部溫度控制在 350-600°C，壓力為常壓或高于常壓，維持0. 05-0. 7小時(shí)；主要發(fā)生重質(zhì)烴(C2tl-C6tl)在受熱后的熱裂化的化學(xué)分解反應(yīng)；不斷地將熱處理產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物(H2，C1-C40)排出反應(yīng)器；并將熱處理后剩余的沙泥土排出第二級熱處理反應(yīng)器；③按公知的方法進(jìn)一步收集和處理第一級和第二級熱處理反應(yīng)器排出的氣相物質(zhì)，最后得到水分和產(chǎn)品燃油；即，將熱處理反應(yīng)器排出的氣相物質(zhì)經(jīng)冷凝，油水分離，最終將水分與燃油分離開；或?qū)⑴懦龅臍庀辔镔|(zhì)經(jīng)催化，分餾，冷凝，油水分離，凈化和調(diào)配，最后得到燃油(汽油柴油)產(chǎn)品；④將第二級熱處理后剩余的殘?zhí)颗c固體的混合物質(zhì)排出第二級熱處理反應(yīng)器，然后在焚燒爐中進(jìn)行燃燒回收熱量，焚燒后最終得到不含油類的天然顏色的沙土或泥土固體物質(zhì)；上述(1)，(2)，(3)和(4)步驟是油泥原料不斷地進(jìn)入熱處理設(shè)備，而產(chǎn)生的水、燃油和天然顏色的泥沙等物質(zhì)不斷地從設(shè)備中排出和分離的工藝過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的原料指油田油井在勘探和開采中撒落在油井周圍的污油和含沙油泥、采油廠儲油罐底部沉降的油泥和含油廢水凈化處理中沉降的油泥，以及天然含油沙礦中的含油沙土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于本發(fā)明所述的熱處理反應(yīng)器，屬于一種常規(guī)的密封的螺旋輸送器；也可以采用公知的臥式旋轉(zhuǎn)筒形反應(yīng)器、立式反應(yīng)釜、流化床反應(yīng)器進(jìn)行原料的熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油泥分離的方法；更具體地說，通過對原料的第一級低溫?zé)崽幚怼⒌诙壐邷責(zé)崽幚?、燃油回收以及焚燒四步工序，將油泥中的水分、油和泥沙三類物質(zhì)進(jìn)行分離開；本發(fā)明能有效的大規(guī)?；膶⒂湍嘀械挠?、水、沙泥三類物質(zhì)徹底分離，具有燃油產(chǎn)品回收率高，沙泥中不含油，經(jīng)濟(jì)效益高，處理成本低的優(yōu)點(diǎn)，具有創(chuàng)造性、新穎性和好的工業(yè)實(shí)用性。
文檔編號C10G1/00GK102382671SQ20111027762
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者周鼎力, 邢力 申請人:周鼎力, 邢力