本发明涉及油煤浆领域，尤其涉及一种油煤浆生产方法及装置。
背景技术：
现有常用的油煤浆制备方法是将煤粉和溶剂油分别添加到搅拌器中，然后通过机械搅拌或鼓泡搅拌的方式进行混合。在混合过程中，粒度较细的煤粉，特别是粒度小于150μm的煤粉颗粒，在与溶剂油混合的过程中极易出现颗粒团聚的现象，造成液体油相只能在煤颗粒粉体表面溶解，而不能浸透到颗粒内部，进而达不到固液充分混合的目的。
同时，现有浮选方法所制备的煤颗粒含水量约为70wt.%，传统方法在采用这种水煤浆原料制备油煤浆时，通常需要对所述水煤浆进行浓缩脱水处理制得干燥煤粉，然而所述浓缩脱水过程需要消耗大量的能量，不适合工业生产。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种油煤浆生产方法及装置，旨在解决现有油煤浆制备方法耗能较大以及小粒度碳质颗粒难以完全分散于油溶剂并形成均匀油煤浆的问题。
本发明的技术方案如下：
一种油煤浆生产装置，其中，包括用于将水煤浆原料与油原料以及空气原料进行混合得到混合原料的剪切矿化器，用于将所述混合原料进行水相、油相分离得到油相物料的油水相分离器，用于将所述油相物料进行沉淀得到油煤浆的油相沉淀槽；所述剪切矿化器、油水相分离器以及油相沉淀槽通过管道依次连通。
所述的油煤浆生产装置，其中，所述剪切矿化器包括若干个通过管道依次连通的剪切混合器单元，所述剪切混合器单元底部均设置有开孔，且所述剪切混合器单元通过所述开孔与用于输入空气原料的微气泡发生器连通。
所述的油煤浆生产装置，其中，所述剪切矿化器包括三个通过管道依次连通的第一剪切混合器单元、第二剪切混合器单元与第三剪切混合器单元，所述第一剪切混合器单元侧面上端设置有用于输入水煤浆原料的水相进料口以及用于输入油原料的油相进料口，所述第一剪切混合器单元侧面下端设置有用于输出混合原料的第一出料口，所述第二剪切混合器单元侧面下端设置有通过管道与所述第一出料口连通的第二进料口，所述第二剪切混合器单元侧面上端设置有用于输出混合原料的第二出料口；所述第三剪切混合器单元侧面上端设置有通过管道与所述第二出料口连通的第三进料口，所述第三剪切混合器单元侧面下端设置有用于输出混合原料的第三出料口，所述第三出料口通过管道与所述油水相分离器连通；所述第一剪切混合器单元、第二剪切混合器单元与第三剪切混合器单元的底部均设置有开孔，且所述第一剪切混合器单元、第二剪切混合器单元与第三剪切混合器单元均通过各自开孔与用于输入空气原料的微气泡发生器连通。
所述的油煤浆生产装置，其中，所述油水相分离器包括依次连通的若干个分离隔室，所述分离隔室的底部均设置有水相出料口。
所述的油煤浆生产装置，其中，所述油水相分离器包括三个依次连通的第一分离隔室、第二分离隔室以及第三分离隔室，所述第一分离隔室的侧面上端设置有混合原料进口端，所述第一分离隔室与第二分离隔室之间设置有第一通孔，所述第二分离隔室与第三分离隔室之间设置有第二通孔，所述第三分离隔室的侧面上端还设置有油相出料口，所述油相出料口的高度低于所述第二通孔的高度，所述第二通孔的高度低于所述第一通孔的高度；所述第一分离隔室、第二分离隔室以及第三分离隔室的底部均设置有水相出料口。
一种油煤浆生产方法，其中，包括步骤：
将水煤浆原料和油原料以及空气原料通入剪切矿化器中，在剪切矿化器的搅拌混合下得到混合原料；
将所述混合原料通入油水相分离器中，静置分离得到油相物料和水相物料；
将所述油相物料通入油相沉淀槽，静置沉淀得到油煤浆。
所述的油煤浆生产方法，其中，在将水煤浆原料与油原料通入剪切矿化器的步骤中，加入所述水煤浆原料与油原料的重量比为1:0.1-8。
所述的油煤浆生产方法，其中，所述剪切矿化器的搅拌速度为300-3000rpm。
所述的油煤浆生产方法，其中，所述混合原料在油水相分离器中的静置时间为0.5-9h。
所述的油煤浆生产方法，其中，在将油相物料通入油相沉淀槽的步骤中，还包括：
在所述油相沉淀槽中加入沉淀剂，所述沉淀剂为聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、木质素磺酸盐和萘磺酸盐中的一种或多种。
有益效果：本发明利用水煤浆煤颗粒中的碳质颗粒与灰分颗粒间表面亲水性的差异，其中碳质颗粒亲油疏水、灰分颗粒亲水疏油，将水煤浆原料和油原料以及空气原料通入剪切矿化器中搅拌混合，使得油原料自动替换碳质颗粒表面的水相，从而生成油煤浆。本发明提供的油煤浆制备方法避免了水煤浆浓缩脱水过程，从而节省大量用于制备干燥煤粉的能量；同时利用碳质疏水亲油、灰分亲水疏油的特性，使得油煤浆中灰分含量得到一定程度降低。
附图说明
图1为本发明一种油煤浆生产装置较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明剪切矿化器较佳实施例的结构示意图。
图3为本发明油水相分离器较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种油煤浆生产方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明提供的一种油煤浆生产装置较佳实施例的结构示意图，如图所示，所述装置包括用于将水煤浆原料与油原料以及空气原料进行混合得到混合原料的剪切矿化器100，用于将所述混合原料进行水相、油相分离得到油相物料的油水相分离器200，用于将所述油相物料进行沉淀得到油煤浆产品的油相沉淀槽300；所述剪切矿化器100、油水相分离器200以及油相沉淀槽300通过管道依次连通。
具体来讲，所述剪切矿化器主要用于将水煤浆原料与油原料以及空气原料进行充分搅拌混合，所述剪切矿化器包括若干个通过管道依次连通的剪切混合器单元，每个剪切混合器单元内部均设置有搅拌桨，所述搅拌桨各自独立与一马达电连接，所述每个剪切混合器单元底部均设置有开孔，且所述剪切混合器单元通过所述开孔与用于输入空气原料的微气泡发生器连通。
优选地，所述剪切矿化器的搅拌速度为300-3000rpm，在该搅拌速度下，所述油原料与水煤浆原料充分接触混合。
作为其中一具体实施方式，如图1和图2所示，所述剪切矿化器100包括三个通过管道依次连通的第一剪切混合器单元110、第二剪切混合器单元120与第三剪切混合器单元130，所述第一剪切混合器单元110侧面上端设置有用于输入水煤浆原料的水相进料口111以及用于输入油原料的油相进料口112，所述第一剪切混合器单元110侧面下端设置有用于输出混合原料的第一出料口113，所述第二剪切混合器单元120侧面下端设置有通过管道与所述第一出料口113连通的第二进料口121，所述第二剪切混合器单元侧面上端设置有用于输出混合原料的第二出料口122；所述第三剪切混合器单元130侧面上端设置有通过管道与所述第二出料口122连通的第三进料口131，所述第三剪切混合器单元侧面下端设置有用于输出混合原料的第三出料口132，所述第三出料口132通过管道与所述油水相分离器200连通；所述第一剪切混合器单元110、第二剪切混合器单元120与第三剪切混合器单元130的底部均设置有开孔140，且所述第一剪切混合器单元110、第二剪切混合器单元120与第三剪切混合器单元130均通过各自开孔与用于输入空气原料的微气泡发生器400连通。
优选地，如图1所示，在该实施方式中，所述水煤浆原料存储在水煤浆储罐10中，所述水煤浆储罐与所述剪切矿化器之间设置有一输送泵；所述油有原料存储在油品储罐20中，所述油品储罐与所述剪切矿化器之间也设置有一输送泵；所述水煤浆原料与油原料均通过各自的输送泵分别从水煤浆原料储罐和油品储罐中输送到所述剪切矿化器中，进行搅拌混合。
本发明将水煤浆原料与油原料以及空气原料通入剪切混合器中，搅拌混合得到混合物料，当所述剪切混合器单元启动搅拌时，所述微气泡发生器启动从所述剪切混合器单元底部通入空气原料产生微气泡，在搅拌桨高速剪切搅拌以及存在大量气泡的条件下，利用煤颗粒中碳质颗粒与灰质颗粒表面的亲水性差异，所述水煤浆原料中的碳质与油相附着于微气泡表面，而水煤浆原料中的灰分则进入水相，此时水煤浆原料中的灰分与碳质得到部分分离。
优选地，在本发明中，所述水煤浆原料包括50-75wt.%的碳质颗粒，0-30wt.%的灰分，20-40wt.%的水，所述碳质颗粒和灰分颗粒的粒度均为200微米以下，优选100微米以下。
优选地，所述油原料为渣油、石油原油、重油、页岩油、煤焦油、生物制油、工业用油、废食用油，甲苯和苯中的一种或多种，但不限于此。
进一步，本发明优选按照水煤浆原料与油原料重量比为1:0.1-8的比例将水煤浆原料和油原料通入剪切混合器中，当水煤浆原料与油原料的重量比高于1:0.1时，则油原料相对于水煤浆原料中碳质的重量比例降低，即油相物料中碳质的重量比例升高，这将导致水煤浆原料中的碳质无法充分分散到油相中，并且得到的油相物料的流动性也明显降低；当水煤浆原料与油原料的重量比低于1:8时，则油原料相对于水煤浆原料中碳质的重量比例升高，即油相物料中碳质的重量比例降低，这将导致后续工艺中循环油原料流量上升，加大了系统能耗。
作为其中一具体实施方式，将水煤浆原料与油原料按照重量比为1：0.1-8的比例通入上述由三个通过管道依次连通的第一剪切混合器单元110、第二剪切混合器单元120与第三剪切混合器单元130组成的剪切矿化器中，所述空气原料在三个剪切混合器单元的底部进入，通过微气泡发生器产生粒径小于1cm的微气泡，所述水煤浆原料和油原料在上述三个剪切混合器单元中搅拌混合的时间均为0.5-3小时，所述水煤浆原料中的碳质由于其疏水亲油特性进入油相中，而水煤浆原料中的灰分则由于其亲水输油特性进入水相，通过多级搅拌混合后，所述水煤浆原料中的碳质和灰分得到了部分分离。
优选地，在所述油煤浆生产装置中，所述油水相分离器包括依次连通的若干个分离隔室，所述分离隔室的底部均设置有水相出料口。
作为其中一具体实施方式，如图1和图3所示，所述油水相分离器200包括三个依次连通的第一分离隔室210、第二分离隔室220以及第三分离隔室230，所述第一分离隔室210的侧面上端设置有混合原料进口端211，所述第一分离隔室210与第二分离隔室220之间设置有第一通孔212，所述第二分离隔室220与第三分离隔室230之间设置有第二通孔213，所述第三分离隔室230的侧面上端还设置有油相出料口214，所述油相出料口214的高度低于所述第二通孔213的高度，所述第二通孔213的高度低于所述第一通孔212的高度；所述第一分离隔室210、第二分离隔室220以及第三分离隔室230的底部均设置有水相出料口215。
优选地，所述油相出料口的高度比所述第二通孔的高度低10-50cm，所述第二通孔的高度比所述第一通孔的高度低10-50cm。
具体来讲，将剪切矿化器中的混合原料通入到所述油水相分离器中，所述混合原料在通过混合原料进口端211进入到第一分离隔室210中，静置一端时间后，再依次进入到第二分离隔室和第三分离隔室，所述混合物料在上述三个分离隔室的停留时间均为0.5-3小时，在每个分离隔室中，利用碳质疏水亲油的特性以及灰分亲水疏油的特性，水煤浆原料中的碳质和灰分在水相和油相中会重新分配，通过多个分离隔室的油水相分离，可使碳质和灰分的分离效果更加，最终富集灰分的水相物料则从各个分离隔室底部的水相出料口215中流出，富集碳质的油相物料则从第三分离隔室的油相出料口214中流出。
进一步地，将从所述油水相分离器中分离得到的油相物料通入到油相沉淀槽中，静置5-15min后，沉淀得到油煤浆，所述油煤浆含有50-75wt.%的碳质，20-40wt.%的油相。
优选地，为促进油相物料中碳质的快速沉降，在油相沉淀槽中添加沉淀剂，所述沉淀剂为聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、木质素磺酸盐和萘磺酸盐中的一种或多种，但不限于此。所述沉淀剂均为带有正电性的基团，其可以和油相物料中带有负电性碳质颗粒相互靠近，并降低碳质颗粒的电势，使其处于不稳定状态，然后利用所述沉淀剂的聚合性质使得这些处于不稳定状态的碳质颗粒集中聚合，从而快速沉降。
进一步地，所述油相物料在油相沉淀槽中静置沉淀后，得到的油煤浆产品通过输送泵进入下游过程进行后续处理，剩下的油品则作为油原料通过输送泵循环进入到剪切矿化器中。
更进一步地，如图1所示，所述油水相分离器底部的水相出料口215通过管道与一水相沉淀槽500连通，所述水相沉淀槽底部通过管道与一压滤机600连通。
将从所述油水相分离器中分离得到的水相物料通入到所述水相沉淀槽中，静置10-60min后，得到非水相固体沉淀（包括灰分），所述非水相固体沉淀通过管道进入到所述压滤机600中，所述非水相固体沉淀经压滤机处理后形成泥饼；所述水相沉掉槽中剩下的水相则通过输送泵进入到剪切矿化器中循环利用。
综上所述，本发明提供一种油煤浆生产方法，通过将来自水煤浆储罐的水煤浆原料、来自油品储罐的油原料分别经输送泵加压送至剪切矿化器中，通过微气泡发生器将空气原料输入剪切矿化器，在所述剪切矿化器中三者充分混合；在油水相分离器中，由于油相、水相的密度差，以及水煤浆煤组分中的碳质和灰分（矿化物）的亲水性差别（碳质疏水亲油、灰分亲水疏油），使得油水相分离器中物料分为水相及油相两相，同时碳质进入油相、灰分进入水相。油水分离器中分离的油相物料则进入油相沉淀槽分离得到油煤浆产品及油品，油煤浆产品进入下游过程进一步处理，所述油品则经输送泵加压后泵送至油品储罐进一步使用；油水分离器中分离的水相物料则进入水相沉淀槽及压滤器中回收循环水及灰分，回收的循环水经泵加压泵送至上游过程制备水煤浆。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。