一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统的制作方法

本发明涉及石油炼制与分离技术领域，尤其涉及一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统。

背景技术

油砂是近些年来兴起的一种非常规能源，因为其含有天然沥青因此也被叫做沥青砂。油砂多为黑色或灰黑色，是由砂粒、沥青、粘土颗粒等物质组成的一种混合物，系指含有沥青或其它重质油的沉积岩。世界经济对能源需求的不断增加和常规石油资源的不断消耗使非常规石油资源受到越来越多的关注；加上国际石油价格长期在高位徘徊，油砂在未来能源结构中将占有重要地位。我国油砂资源丰富，油砂地质资源量为59.7亿吨，可采资源量为22.58亿吨。我国油砂分布广泛、含油率中等、油质较好，勘探前景十分可观。在我国有些地区油砂含油率在12%以上，油品较好，对油砂资源进行深入的研究、合理的开发和利用，对我国能源安全具有重要的战略意义。

油砂开发有两种方法：对于地下深埋的油砂矿，通常是向地下注入蒸汽或热空气、甚或溶剂，使油砂稠油降低粘度、具有流动性，可以从砂砾(固体矿物颗粒)分离出来，再用泵送至地面，此为油砂的地下就地提取稠油工艺。接近地表的油砂矿通常是露天开采出油砂，再在地面采用油砂分离技术将稠油和砂砾分离。从露天开采的油砂中提取沥青的主要方法有热碱水洗工艺、溶剂萃取工艺、热裂解工艺等几种，（申请号201510999342.3，一种亲水性可逆溶剂辅助油砂分离的方法；申请号201410699046.7一种油砂连续分离工艺；申请号201510245619.3一种油砂常减压干馏复合溶剂萃取装置及方法）。目前工业上使用比较成熟的是热碱水洗法，该技术先将油砂粉碎，再送入热碱液中混合搅拌，然后向混合浆液中通入气体使沥青浮选上来，收集沥青并加入烷烃稀释以降低其粘度后，送往炼厂进行精炼获得各种油产品。该技术操作简单，但存在如下缺点和技术瓶颈：耗水量大、能耗高、尾矿处理极其困难、对环境污染严重。寻找环保、经济、可持续发展的从油砂中分离沥青的方法迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术现状而提供一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统，能够减少废水排放、降低固废污染物水平、提高沥青品质、同时获得建筑用沙。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统，包括螺旋输送机（1）、提取釜（2）、浮选罐（5）、粗沥青储罐（7）、三相离心机（8）、沙水混合罐（9）、原液罐（10）、蒸发器（12）、结晶釜（14）、配料罐（16）、清水罐（17）、水加热罐（19）、沥青水洗罐（21）、两相离心机（23）、精沥青储罐（24）、板框压滤机（26）、废水罐（27）、中和罐（29）以及相关离心泵、空气泵和连接以上设备的管线；所述的提取釜（2）为夹套式搅拌釜，其顶部设置有固体加料口和液体加料口、底部设置有出料口和蒸汽进口、夹套层设置有蒸汽进口和冷凝水出口；所述的浮选罐（5）的顶部设置有排气口，侧面从上往下依次设置有溢流口、料液进口、空气进口，底部设置有悬浮液出口；所述的空气泵（4）设置有进口和出口；所述的三相离心机（8）具有将液-液-固三相离心分离的功能，设置有进口、沥青出口、沙出口和水出口；所述的蒸发器（12）设置有原料液进口、二次蒸汽出口和浓缩液出口；所述的结晶釜（14）设置有浓缩液进口、饱和液出口和固体排出口；所述的为配料罐（16）设置有进口、出口和固体加料口；所述的水加热罐（19）的底部设置有蒸汽进口和水进口、侧面中部设置有热水出口；所述的两相离心机（23）具有将液-液两相离心分离的功能，设置有进口、沥青出口和水出口；所述的板框压滤机（26）设置有进口、沙出口和水出口；所述的中和罐（29）设置有进口、加酸口和中水出口；所述的螺旋输送机（1）通过管线与提取釜（2）的固体加料口连通；所述的提取釜（2）的出料口通过管线与浮选罐（5）的料液进口连通，并在提取釜（2）与浮选罐（5）之间的管线上设置有离心泵（3），所述离心泵（3）的排出方向指向浮选罐（5）；所述的空气泵（4）的出口通过管线与浮选罐（5）的空气进口连通；所述的浮选罐（5）的溢流口通过管线与粗沥青储罐（7）连通，悬浮液出口通过管线与三相离心机（8）的进口连通，并在浮选罐（5）与三相离心机（8）之间的管线上设置有离心泵（6），所述离心泵（6）的排出方向指向三相离心机（8）；所述的三相离心机（8）的沥青出口通过管线与粗沥青储罐（7）连通，沙出口通过管线与沙水混合罐（9）连通，水出口通过管线与原液罐（10）连通；所述的原液罐（10）通过管线与第一三通连通后分成第一和第二管线，并在原液罐（10）与第一三通之间的管线上设置有离心泵（11），所述离心泵（11）的排出方向指向第一三通；所述的第一管线与蒸发器（12）的原料液进口连通，所述的第二管线与第二三通连通后分成第三和第四管线，所述的第三管线与提取釜（2）的液体加料口连通，所述的第四管线与配料罐（16）的出口连通；所述的蒸发器（12）的二次蒸汽出口通过管线与第三三通连通后分成第五和第六管线，所述的第五管线与提取釜（2）的夹套层的蒸汽进口连通，所述的第六管线与第四三通连通后分成第七和第八管线，所述的第七管线与提取釜（2）的蒸汽进口连通，所述的第八管线与水加热罐（19）的蒸汽进口连通；所述的蒸发器（12）的浓缩液出口通过管线与结晶釜（14）的浓缩液进口连通，并在蒸发器（12）与结晶釜（14）之间的管线上设置有离心泵（13），所述离心泵（13）的排出方向指向结晶釜（14）；所述的提取釜（2）的夹套层的冷凝水出口通过管线与清水罐（17）连通；所述的清水罐（17）通过管线与第五三通连通后分成第九和第十管线，并在清水罐（17）与第五三通之间的管线上设置有离心泵（18），所述离心泵（18）的排出方向指向第五三通；所述的第九管线与水加热罐（19）的水进口连通；所述的第十管线与第六三通连通后分成第十一和第十二管线，所述的第十一管线与沙水混合罐（9）连通，并在第十一管线上设置有离心泵（25），所述离心泵（25）的排出方向指向第六三通；所述的第十二管线与板框压滤机（26）的进口连通；所述的板框压滤机（26）的水出口通过管线与第七三通连通后分成第十三和第十四管线，所述的第十三管线与沙水混合罐（9）连通，所述的第十四管线与废水罐（27）连通；所述的水加热罐（19）的热水出口通过管线与第八三通连通后分成第十五和第十六管线，并在水加热罐（19）与第八三通之间的管线上设置有离心泵（20），所述离心泵（20）的排出方向指向第八三通；所述的第十五管线与粗沥青储罐（7）的底部连通，所述的第十六管线与沥青水洗罐（21）连通；所述的沥青水洗罐（21）通过管线与两相离心机（23）的进口连通，所述两相离心机（23）的沥青出口通过管线与精沥青储罐（24）连通，所述的两相离心机（23）的水出口通过管线与沙水混合罐（9）连通；所述的废水罐（27）通过管线与第九三通连通后分成第十七和第十八管线，并在废水罐（27）与第九三通之间的管线上设置了离心泵（28），所述离心泵（28）的排出方向指向第九三通；所述的第十七管线与中和罐（29）的进口连通，所述的第十八管线与第十三通连通后分成第十九和第二十管线，所述的第十九管线与结晶釜（14）的饱和液出口连通，并在第十九管线上设置有离心泵（15），所述离心泵（28）的排出方向指向第十三通，所述的第二十管线与配料罐（16）的进口连通。

本发明的一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统的基本工作过程如下：油砂颗粒通过螺旋输送机（1）输送进入提取釜（2），来自配料罐（16）的配料液与来自原液罐（10）的原液混合后进入提取釜（2）；来自蒸发器（12）的二次蒸汽第一部分进入提取釜（2）的夹套层通过夹套加热提取釜（2），第二部分进入提取釜（2）内用于对物料的直接加热，第三部分去水加热罐（19）用于加热管内的清水；在提取釜（2）的搅拌作用以及在夹套加热和蒸汽直接加热的作用下，沥青从油砂颗粒表面脱落形成沥青、沙和水的悬浮液；悬浮液通过离心泵（3）输送至浮选罐（5），空气通过空气泵（4）鼓入浮选罐（5）内形成空气泡，空气泡对悬浮液中的沥青进行浮选，空气泡上浮至浮选罐（5）的上部破裂释放废气，废气通过浮选罐（5）顶部的排气口去废气处理系统，沥青在浮选罐（5）上部聚集后通过浮选罐（5）的溢流口溢流去粗沥青储罐（7）；浮选罐（5）内的悬浮液经浮选后在浮选罐（5）形成沙水悬浮液（仍含有少量的沥青），沙水悬浮液通过离心泵（6）输送至三相离心机（8）经三相离心分离后得到沥青、沙和原液（原液为含有大量碱和盐的体系），其中沥青进入粗沥青储罐（7），沙进入沙水混合罐（9），原液进入原液罐（10）；原液罐（10）中的原液通过离心泵（11）输送，一部分进入蒸发器（12）蒸发形成二次蒸汽和浓缩液，另一部分进入提取釜（2）；在蒸发器（12）中形成的浓缩液通过离心泵（13）输送至结晶釜（14）经冷却、结晶、沉淀后形成上层饱和液和底部的结晶物，饱和液经离心泵（15）输送至配料罐（16），结晶物从结晶釜（14）底部排出即为碱性盐作为固废处理；提取釜（2）的夹套层内的蒸汽冷凝后得到的冷凝水排入清水罐（17），来自自来水系统的清水作为补充清水也排入清水罐（17），因而清水罐（17）中的水均为清水，清水通过离心泵（18）输送进入水加热罐（19）被蒸汽加热后通过离心泵（20）输送并与来自粗沥青储罐（7）的粗沥青混合后进入沥青水洗罐（21）再通过离心泵（22）输送至两相离心机（23）经离心分离后得到精沥青和沥青洗水；精沥青进入精沥青储罐（24），沥青洗水进入沙水混合罐（9）与来自板框压滤机（26）的洗水一起与罐中的沙混合后得到沙水混合液；切断第十管线和第十三管线，沙水混合液经离心泵（25）输送进入板框压滤机（26）过滤，滤饼层即为一次洗沙、滤液作为废水排入废水罐（27）；带过过滤完成后切断离心泵（25）所在的管路和第十四管线，清水罐（17）中清水通过离心泵（18）输送进入板框压滤机（26）对一次洗沙进行洗涤，得到二次洗沙和洗水，二次洗沙即为建筑用沙去堆场，洗水进入沙水混合罐（9）并与沥青洗水一起用于一次洗沙；废水罐（27）中的废水经离心泵（28）输送后一部分去配料罐（16）与来自结晶釜（14）的饱和液一起与碱和表面活性剂配成配料液，另一部分进入中和罐（29）与盐酸中和后得到中水外排处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、从油砂中同时获得沥青和建筑用沙，提高资源利用效率；2、通过水的综合利用，尤其是利用沥青洗水和板框过滤的洗水，用于沙的一次洗沙，同时将原液循环利用，上述设计大幅提高了水的综合利用效率。

附图说明

图1是本发明的一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统的流程示意图。

其中：1为螺旋输送机，2为提取釜，3、6、11、13、15、18、20、22、25、28为离心泵，4为空气泵，5为浮选罐，7为粗沥青储罐、8为三相离心机、9为沙水混合罐、10为原液罐、12为蒸发器、14为结晶釜、16为配料罐、17为清水罐、19为水加热罐、21为沥青水洗罐、23为两相离心机、24为精沥青罐、26为板框压滤机、27为废水罐、29为中和罐。

具体实施方式

以下结合附图1，通过实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统，包括螺旋输送机（1）、提取釜（2）、浮选罐（5）、粗沥青储罐（7）、三相离心机（8）、沙水混合罐（9）、原液罐（10）、蒸发器（12）、结晶釜（14）、配料罐（16）、清水罐（17）、水加热罐（19）、沥青水洗罐（21）、两相离心机（23）、精沥青储罐（24）、板框压滤机（26）、废水罐（27）、中和罐（29）以及相关离心泵、空气泵和连接以上设备的管线；所述的提取釜（2）为夹套式搅拌釜，其顶部设置有固体加料口和液体加料口、底部设置有出料口和蒸汽进口、夹套层设置有蒸汽进口和冷凝水出口；所述的浮选罐（5）的顶部设置有排气口，侧面从上往下依次设置有溢流口、料液进口、空气进口，底部设置有悬浮液出口；所述的空气泵（4）设置有进口和出口；所述的三相离心机（8）具有将液-液-固三相离心分离的功能，设置有进口、沥青出口、沙出口和水出口；所述的蒸发器（12）设置有原料液进口、二次蒸汽出口和浓缩液出口；所述的结晶釜（14）设置有浓缩液进口、饱和液出口和固体排出口；所述的为配料罐（16）设置有进口、出口和固体加料口；所述的水加热罐（19）的底部设置有蒸汽进口和水进口、侧面中部设置有热水出口；所述的两相离心机（23）具有将液-液两相离心分离的功能，设置有进口、沥青出口和水出口；所述的板框压滤机（26）设置有进口、沙出口和水出口；所述的中和罐（29）设置有进口、加酸口和中水出口；所述的螺旋输送机（1）通过管线与提取釜（2）的固体加料口连通；所述的提取釜（2）的出料口通过管线与浮选罐（5）的料液进口连通，并在提取釜（2）与浮选罐（5）之间的管线上设置有离心泵（3），所述离心泵（3）的排出方向指向浮选罐（5）；所述的空气泵（4）的出口通过管线与浮选罐（5）的空气进口连通；所述的浮选罐（5）的溢流口通过管线与粗沥青储罐（7）连通，悬浮液出口通过管线与三相离心机（8）的进口连通，并在浮选罐（5）与三相离心机（8）之间的管线上设置有离心泵（6），所述离心泵（6）的排出方向指向三相离心机（8）；所述的三相离心机（8）的沥青出口通过管线与粗沥青储罐（7）连通，沙出口通过管线与沙水混合罐（9）连通，水出口通过管线与原液罐（10）连通；所述的原液罐（10）通过管线与第一三通连通后分成第一和第二管线，并在原液罐（10）与第一三通之间的管线上设置有离心泵（11），所述离心泵（11）的排出方向指向第一三通；所述的第一管线与蒸发器（12）的原料液进口连通，所述的第二管线与第二三通连通后分成第三和第四管线，所述的第三管线与提取釜（2）的液体加料口连通，所述的第四管线与配料罐（16）的出口连通；所述的蒸发器（12）的二次蒸汽出口通过管线与第三三通连通后分成第五和第六管线，所述的第五管线与提取釜（2）的夹套层的蒸汽进口连通，所述的第六管线与第四三通连通后分成第七和第八管线，所述的第七管线与提取釜（2）的蒸汽进口连通，所述的第八管线与水加热罐（19）的蒸汽进口连通；所述的蒸发器（12）的浓缩液出口通过管线与结晶釜（14）的浓缩液进口连通，并在蒸发器（12）与结晶釜（14）之间的管线上设置有离心泵（13），所述离心泵（13）的排出方向指向结晶釜（14）；所述的提取釜（2）的夹套层的冷凝水出口通过管线与清水罐（17）连通；所述的清水罐（17）通过管线与第五三通连通后分成第九和第十管线，并在清水罐（17）与第五三通之间的管线上设置有离心泵（18），所述离心泵（18）的排出方向指向第五三通；所述的第九管线与水加热罐（19）的水进口连通；所述的第十管线与第六三通连通后分成第十一和第十二管线，所述的第十一管线与沙水混合罐（9）连通，并在第十一管线上设置有离心泵（25），所述离心泵（25）的排出方向指向第六三通；所述的第十二管线与板框压滤机（26）的进口连通；所述的板框压滤机（26）的水出口通过管线与第七三通连通后分成第十三和第十四管线，所述的第十三管线与沙水混合罐（9）连通，所述的第十四管线与废水罐（27）连通；所述的水加热罐（19）的热水出口通过管线与第八三通连通后分成第十五和第十六管线，并在水加热罐（19）与第八三通之间的管线上设置有离心泵（20），所述离心泵（20）的排出方向指向第八三通；所述的第十五管线与粗沥青储罐（7）的底部连通，所述的第十六管线与沥青水洗罐（21）连通；所述的沥青水洗罐（21）通过管线与两相离心机（23）的进口连通，所述两相离心机（23）的沥青出口通过管线与精沥青储罐（24）连通，所述的两相离心机（23）的水出口通过管线与沙水混合罐（9）连通；所述的废水罐（27）通过管线与第九三通连通后分成第十七和第十八管线，并在废水罐（27）与第九三通之间的管线上设置了离心泵（28），所述离心泵（28）的排出方向指向第九三通；所述的第十七管线与中和罐（29）的进口连通，所述的第十八管线与第十三通连通后分成第十九和第二十管线，所述的第十九管线与结晶釜（14）的饱和液出口连通，并在第十九管线上设置有离心泵（15），所述离心泵（28）的排出方向指向第十三通，所述的第二十管线与配料罐（16）的进口连通。

本发明的一种从油砂中获取沥青和建筑用沙的系统的基本工作过程如下：油砂颗粒通过螺旋输送机（1）输送进入提取釜（2），来自配料罐（16）的配料液与来自原液罐（10）的原液混合后进入提取釜（2）；来自蒸发器（12）的二次蒸汽第一部分进入提取釜（2）的夹套层通过夹套加热提取釜（2），第二部分进入提取釜（2）内用于对物料的直接加热，第三部分去水加热罐（19）用于加热管内的清水；在提取釜（2）的搅拌作用以及在夹套加热和蒸汽直接加热的作用下，沥青从油砂颗粒表面脱落形成沥青、沙和水的悬浮液；悬浮液通过离心泵（3）输送至浮选罐（5），空气通过空气泵（4）鼓入浮选罐（5）内形成空气泡，空气泡对悬浮液中的沥青进行浮选，空气泡上浮至浮选罐（5）的上部破裂释放废气，废气通过浮选罐（5）顶部的排气口去废气处理系统，沥青在浮选罐（5）上部聚集后通过浮选罐（5）的溢流口溢流去粗沥青储罐（7）；浮选罐（5）内的悬浮液经浮选后在浮选罐（5）形成沙水悬浮液（仍含有少量的沥青），沙水悬浮液通过离心泵（6）输送至三相离心机（8）经三相离心分离后得到沥青、沙和原液（原液为含有大量碱和盐的体系），其中沥青进入粗沥青储罐（7），沙进入沙水混合罐（9），原液进入原液罐（10）；原液罐（10）中的原液通过离心泵（11）输送，一部分进入蒸发器（12）蒸发形成二次蒸汽和浓缩液，另一部分进入提取釜（2）；在蒸发器（12）中形成的浓缩液通过离心泵（13）输送至结晶釜（14）经冷却、结晶、沉淀后形成上层饱和液和底部的结晶物，饱和液经离心泵（15）输送至配料罐（16），结晶物从结晶釜（14）底部排出即为碱性盐作为固废处理；提取釜（2）的夹套层内的蒸汽冷凝后得到的冷凝水排入清水罐（17），来自自来水系统的清水作为补充清水也排入清水罐（17），因而清水罐（17）中的水均为清水，清水通过离心泵（18）输送进入水加热罐（19）被蒸汽加热后通过离心泵（20）输送并与来自粗沥青储罐（7）的粗沥青混合后进入沥青水洗罐（21）再通过离心泵（22）输送至两相离心机（23）经离心分离后得到精沥青和沥青洗水；精沥青进入精沥青储罐（24），沥青洗水进入沙水混合罐（9）与来自板框压滤机（26）的洗水一起与罐中的沙混合后得到沙水混合液；切断第十管线和第十三管线，沙水混合液经离心泵（25）输送进入板框压滤机（26）过滤，滤饼层即为一次洗沙、滤液作为废水排入废水罐（27）；带过过滤完成后切断离心泵（25）所在的管路和第十四管线，清水罐（17）中清水通过离心泵（18）输送进入板框压滤机（26）对一次洗沙进行洗涤，得到二次洗沙和洗水，二次洗沙即为建筑用沙去堆场，洗水进入沙水混合罐（9）并与沥青洗水一起用于一次洗沙；废水罐（27）中的废水经离心泵（28）输送后一部分去配料罐（16）与来自结晶釜（14）的饱和液一起与碱和表面活性剂配成配料液，另一部分进入中和罐（29）与盐酸中和后得到中水外排处理。