一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺的制作方法
【专利摘要】本发明是一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺，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、蒸馏塔、干燥器和若干机泵。工艺主要采用过滤、化学沉降、溶析结晶、固液分离、蒸馏、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，节约了能源，增加了经济收益，减少了环境污染。
【专利说明】
一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺，属于化工分离技术领域，具体涉及采用过滤、化学沉降、结晶、固液分离、干燥、蒸馏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】
[0002]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。
[0003]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。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】
[0004]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，可以用于重质油矿酸洗分离现场的后续处理系统和方法。
[0005]本发明通过如下设备和技术方案实现的:
[0006]—种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的系统和方法，步骤如下:
[0007]⑴来自重质油矿处理过程产生的废液，为了对其进行回收，先对其进行过滤处理，以回收此类不溶物；
[0008]⑵除去固体不溶物的溶液再经过化学沉降过程，向溶液中加入碱溶液，使重金属离子沉降，沉淀经过过滤操作进行分离，当溶液PH大于5时，即停止碱溶液的加入；
[0009]⑶分离后剩余的滤液即为主要含钙的滤液，滤液经过浓缩后与溶析剂混合，然后进入结晶器内进行结晶，加入的溶析剂的量为溶液体积的0.5?5倍；
[0010]⑷晶体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，而溶液则进入蒸馏塔内分离回收溶析剂。
[0011]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颗粒的混合物。
[0012]而且，所述的重质油开采废液为各类硅酸盐或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。
[0013]而且，所述碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液、饱和石灰水或者其他碱性溶液。
[0014]而且，所述溶析剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙醚。
[0015]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。
[0016]而且，所述酸为氢溴酸或甲酸。
[0017]—种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的工艺，步骤如下:
[0018]⑴重质油矿处理后的废液先经过过滤器过滤步骤，以除去其中的固体颗粒物残渣滤饼以及悬浮的油滴；
[0019]⑵经过过滤后所得的固体滤饼经过自然干燥，用于建筑、铺路材料;而所得的滤液溶液则输入至中和反应器中；
[0020]⑶向中和反应器中加入碱溶液，使溶液中产生红褐色絮状物沉淀，当溶液pH大于5时立即停止碱溶液的加入；
[0021]⑷上述固液混合液采用过滤器进行过滤，所得滤渣收集用于后续加工，而滤液则输送至浓缩器中进行浓缩；
[0022](5)浓缩后所得的过饱和溶液输送至结晶器内与新加入的溶析剂进行混合后形成溶液混合物进行溶析结晶，得到晶体-溶液混合物，再通过离心或悬液式固液分离器进行固液分呙;
[0023](6)从固液分离器得到的粗晶体经过干燥器干燥后打包，干燥器内出来的回收的溶析剂，回收再利用;而从固液分离器分离所得的液体相输送至蒸馏塔内进行蒸馏操作，回收溶析剂。
[0024]本发明的独特之处有如下几点:
[0025]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；
[0026]2、本发明采用常温操作处理重质油开采废液，节约了能源和资源；
[0027]3、本发明采用方便易得的化学药剂进行化学沉淀的方法，回收重质油分离过程中产生的废液中的重金属盐成分，不仅操作方便简单，而且经济效益显著。
【附图说明】
[0028]图1为一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺流程图
[0029]物料编号:1.油砂处理尾矿废液;2.固体残渣;3.溶液;4.碱溶液;5.固液混合物；6.滤渣;7.钙盐溶液I ； 8.钙盐溶液Π ; 9.水蒸气；10.溶析剂I; 11.溶析剂Π ; 12.溶液混合物；13.晶体-溶液混合物；14.溶析剂-水混合物；15.粗晶体；16.溶析剂；17.水；18.回收的溶析剂;19.晶体产品.
[0030]装置编号:A.过滤器I ;B.中和反应器;C.过滤器n;D.浓缩器;E.结晶器;F.固液分离器;G.蒸馏塔;H.干燥器。
【具体实施方式】
[0031]本发明提供了一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺，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，还可以带来规模的经济效益。
[0032]本发明所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺包括如下装置:过滤器、中和反应器、过滤器、浓缩器、结晶器、固液分离器、干燥器、蒸馏塔以及若干输送设备。
[0033]其具体操作步骤如下:
[0034]⑴重质油矿处理后的废液I先经过过滤器A过滤步骤，以除去其中的固体颗粒物残渣滤饼2以及少量悬浮的油滴；
[0035]⑵经过过滤后所得的固体滤饼2经过自然干燥，用于建筑、铺路材料;而所得的滤液溶液3则输入至中和反应器B中；
[0036]⑶向中和反应器中加入碱溶液4，使溶液中产生红褐色絮状物沉淀，当溶液pH大于5时立即停止碱溶液的加入；
[0037]⑷上述固-液混合液5采用过滤器C进行过滤，所得滤渣6收集用于后续加工，而滤液(为钙盐溶液)7则输送至浓缩器D中进行浓缩；
[0038](5)浓缩后所得的过饱和溶液8输送至结晶器E内与新加入的溶析剂10进行混合后形成溶液混合物12进行溶析结晶，得到晶体-溶液混合物13，再通过离心或悬液式固液分离器F进行固液分离；
[0039](6)从固液分离器F得到的粗晶体15经过干燥器H干燥后打包，干燥器内出来的回收的溶析剂18，回收再利用；而从固液分离器分离所得的液体相14输送至蒸馏塔内进行蒸馏操作，回收溶析剂。固液分离器得到溶析剂-水混合物14转移到蒸馏塔G进行精馏获得溶析剂16和水17;溶析剂可重复利用。
[0040]本发明所处理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；而其对应使用的酸为氢溴酸或甲酸。
[0041 ]本发明采用的碱溶液包括如氨水、氢氧化钾、氢氧化钠溶液或石灰水溶液等碱性溶液。
[0042]本发明溶析结晶时采用的溶析剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有机物，加入量与溶液的体积比为0.5?5倍。
[0043]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，由于其中含有固体颗粒和微量悬浮油滴，为了对其进行回收，先对其进行过滤处理，以回收此类不溶物，用于建筑和修路等材料;除去固体等不溶物的溶液再经过化学沉降过程，即向溶液中加入碱溶液使铁、铜等重金属离子沉降，沉淀经过过滤操作进行分离;分离后剩余的滤液即为主要含钙的滤液，滤液经过浓缩后与溶析剂混合，然后进入结晶器内进行结晶；晶体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，而溶液则进入蒸馏塔内分离回收溶析剂。
[0044]工艺实施的具体操作步骤:
[0045]来自重质油矿处理过程产生的废液I，先经过过滤器A对其进行过滤处理，所得滤饼2用于建筑和修路等材料;除去固体等不溶物的溶液3进入中和反应器B与所加的碱溶液4进行化学反应生成沉淀(当有白色沉淀产生时立即停止碱溶液的加入)，沉淀经过过滤器C进行过滤操作分离出沉淀物质6，而分离后剩余的滤液即为主要含钙盐的滤液8，滤液经过浓缩器D浓缩后与溶析剂混合进入结晶器E内进行结晶；晶体和溶液经过离心式分离设备F进行固液分离；固液分离器中获得的晶体经过干燥器H处理成为钙盐产品，而溶液则进入蒸馏塔进行分离，回收溶析剂。
[0046]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。
[0047]实施例1:
[0048]—种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺，步骤如下:
[0049]⑴印尼油砂洗油后所得到的废液，含有溴化钙的浓度为94.5g/kg、溴化铁浓度为
0.9g/kg、固体含量8.4g/kg，先经过过滤操作，所得固体滤渣水洗后干燥用于建筑耗材，滤液采用氢氧化钠溶液进行中和、沉淀(pH=5.2)。
[0050]⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105°C进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量91.2%。
[0051]⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，过滤后再加入0.5倍体积的甲醇溶析结晶后，离心分离所得的晶体，再干燥所得溴化钙晶体，得到溴化钙纯度97.6%。
[0052]实施例2:
[0053]一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺，步骤如下:
[0054]⑴印尼油砂干馏后固体残渣酸洗后所得到的废液，含有甲酸钙的浓度为435.2g/kg、铁离子浓度为11.lg/kg、固体含量36.5g/kg，先经过过滤操作，所得固体滤渣用于建筑耗材，滤液采用氢氧化钠溶液进行中和沉淀(pH=7.5)。
[0055]⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105°C进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量95.6%。
[0056]⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，过滤后再加入3倍体积的乙醇溶析结晶后，悬液分离所得的晶体，再干燥所得甲酸钙晶体，得到甲酸钙纯度99.1 %。
[0057]实施例3:
[0058]一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法和工艺，步骤如下:
[0059 ]⑴油泥采用氢溴酸洗油后所得到的废液，含有溴化钙的浓度为192.8g/kg、溴化铁浓度为12.5g/kg、固体含量27.7g/kg，先经过过滤操作，所得固体用于建筑耗材，滤液采用石灰水溶液进行中和沉淀(pH= 10.8)。
[0060]⑵含有固体沉淀的混合物经过过滤操作，将固体沉淀滤出并于105°C进行干燥，得到重金属氢氧化物固体物质，其中氢氧化铁含量91.1 %。
[0061]⑶上述过滤操作所得滤液再送入至浓缩器中进行浓缩，过滤后再加入5倍体积的丙酮溶析结晶后，悬液分离所得的晶体，再干燥所得溴化钙晶体，得到溴化钙纯度99.2%。
[0062]本发明提出的一种重质油矿分离产生的废液中回收钙盐及副产品的系统和方法，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。
【主权项】
1.一种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法，其特征在于:步骤如下 ⑴来自重质油矿处理过程产生的废液，为了对其进行回收，先对其进行过滤处理，以回收此类不溶物； ⑵除去固体不溶物的溶液再经过化学沉降过程，向溶液中加入碱溶液，使重金属离子沉降，沉淀经过过滤操作进行分离，当溶液pH大于5时，即停止碱溶液的加入； (3)分离后剩余的滤液即为主要含钙的滤液，滤液经过浓缩后与溶析剂混合，然后进入结晶器内进行结晶，加入的溶析剂的量为溶液体积的0.5?5倍； ⑷晶体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，而溶液则进入蒸馏塔内分离回收溶析剂。2.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法，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颗粒的混合物。3.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法，其特征在于:所述的重质油开采废液为各类硅酸盐或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。4.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法，其特征在于:所述碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液、饱和石灰水或者其他碱性溶液。5.根据权利要求1所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法，其特征在于:所述溶析剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙醚。6.根据权利要求3所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法，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。7.根据权利要求3或6所述的从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的方法，其特征在于:所述酸为氢溴酸或甲酸。8.—种从重质油矿开采废液中回收钙盐和副产品的工艺，其特征在于:步骤如下: ⑴重质油矿处理后的废液先经过过滤器过滤步骤，以除去其中的固体颗粒物残渣滤饼以及悬浮的油滴； ⑵经过过滤后所得的固体滤饼经过自然干燥，用于建筑、铺路材料;而所得的滤液溶液则输入至中和反应器中； (3)向中和反应器中加入碱溶液，使溶液中产生红褐色絮状物沉淀，当溶液pH大于5时立即停止碱溶液的加入； ⑷上述固液混合液采用过滤器进行过滤，所得滤渣收集用于后续加工，而滤液则输送至浓缩器中进行浓缩； (5)浓缩后所得的过饱和溶液输送至结晶器内与新加入的溶析剂进行混合后形成溶液混合物进行溶析结晶，得到晶体-溶液混合物，再通过离心或悬液式固液分离器进行固液分离； 从固液分离器得到的粗晶体经过干燥器干燥后打包，干燥器内出来的回收的溶析剂，回收再利用；而从固液分离器分离所得的液体相输送至蒸馏塔内进行蒸馏操作，回收溶析剂。
【文档编号】C01G49/02GK105883885SQ201610303884
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】隋红, 何林, 李鑫钢
【申请人】天津大学