专利名称:从燃料，特别是页岩油中分离水和固体粒子的方法
本发明涉及一种处理页岩干馏产品的方法。从页岩干馏工艺中生产出的页岩油仍然含有大量不溶的固体粒子。本发明的处理方法是通过分离夹带在油中的水和不溶固体粒子(主要是页岩砂粒)，达到回收油分，将其作为燃料使用的目的。
本发明所述的方法也可用于处理其它原料，如煤炭，沥青砂等诸如此类。但是，由于每种原料的特性不同，工艺要求也相应有所改变，对于专业技术人员来说，这种改变是显而易见的。
根据公开的巴西专利PI7105857，在页岩干馏工艺中，含烃固体粒子连续地从顶端进入立式干馏釜，均匀地散布在干馏区，然后向下进入位于干馏区下面的冷却区。干馏在超大气压条件下进行，(a)预先用经外部热源间接加热的实际上不含游离氧的循环气体，在干馏温度下从干馏区底部输入，(b)让实际上不含游离氧的未加热的循环气体从冷却区底部输入，在向上的通道中与固体干馏物热交换。
经过干馏的固体物质连续地从干馏釜底部排出，干馏产品即气雾状油从顶部得到回收。
正确的干馏操作，需要使气体同固体粒子直接接触，由此气态流出物把页岩中的油从干馏釜分离出来，同时夹带一些不需要的尘粒。
试图用预先处理干馏进料来减少夹带在油中的细砂含量。这种处理方法已经被证明是不适用的。这是因为，页岩细砂的生成发生在干馏过程中，且不能全部留在旋风分离器和沉淀器中。其结果是，用这种工艺得到的油其水和固体粒子的含量过多，不能作为燃料使用。
许多与此专题有关的论文已经发表，提出了多种解决问题的方法。
一些工艺建议在与油不同相的条件下，采取能够吸附固体粒子化学添加剂，进行相分离。美国专利U.S.P3929625号提出使用能够与油形成分散体的化学添加剂，后续的步骤是使这种分散体受到电场作用，将分散体解体。
其它工艺是根据溶剂萃取法将溶剂萃取与沉淀、过滤和蒸馏等步骤相结合进行。这些方法的实例见美国专利U.S.P4，094，781;4，162，965和加拿大专利C.A.1，094，484等。
本发明方法的一个目的是，通过对含有粉末颗粒和可能含水的合成燃料，特别是页岩油的处理，以便将这些杂质的含量降至消费和以后的加工所能接受的程度。
本发明的另一目的是，要得到一种其油含量在经济上和环境上都符合要求的尾剩残渣。
本发明的工艺方法包括，如流程图所示，通过离心分离器、混合罐和压滤机处理含有水和大量小粒度固体颗粒的燃料油，以得到一种可直接排放的尾渣和可以直接使用或进行再加工的精制燃料油。
在本发明中“小粒度”固体颗粒的直径在0至2毫米的范围内。
通常，这种工艺包括，对含水和大量小粒径固体粒子的燃料物流进行初次分离处理，得到初次回收的燃料物流和一种滤饼;对仍然含固体粒子和水的半纯净的燃料物流进行二次分离，得到纯净的燃料物流、含油的水和淤渣物流;在分离器中处理含油的水，回收油分;浓缩淤渣物流，得到最终废弃物，这种排放物最好为滤饼的形式;用任意选自于较轻油馏分的溶剂对上述在初次分离过程中得到的滤饼进行处理，得到一种悬浮液，然后与浓缩淤渣混合，并输入压滤机，得到最终废弃物;将上述的从初次分离过程中初次回收的油物流同从浓缩淤渣滤中分离出来的表层油混合，形成上述的半纯净燃料物流，并将其进行第二次分离处理。
为了更清楚地了解这种工艺方法，下面将参照附图1对这种工艺的技术要求进行说明。图中的工艺流程以简化形式表示本发明的方法。
将含水和油的燃料(1)(以下称其为污油)输入均化罐(2)，然后通过加热器(3)，进入旋涡式离心滗析器(4)，进行初次分离处理。
在初次分离中，污油进料(1)中80%以上的固体粒子被浓缩成滤饼(5)，其成分按重量计算约为28%的油，6%的水，和66%的固体粒子。回收的油(6)中的固体粒子含量降至3%以下。
把回收油(6)收集在贮油罐(7)中，与从压滤器(23)回收的石油混合，形成混合物流(8)，然后将其送入第二次分离工序。在此工序中，分离通过两次操作进行第一次在连续排放的离心盘式分离器(9)中进行，第二次在压滤器(23)中进行。
在第二次分离工序中，仍旧存在于石油中的固体粒子的含量对本工艺有着十分重要的影响，它直接关系到进料对离心分离器的内部元件的磨损程度。由于进料是在高速运转中进入离心分离器，并与其内部元件接触，为确保元件具有最长的使用期，要求油中的固体粒子含量尽可能的降低。
为确保离心盘式分离器(9)良好运行，混合物流(8)须事先通过过滤器(10)，在那里截留较粗的固体粒子，产生出半纯净油物流(11)，然后进入离心机(9)。
这样，半纯净油物流被分离成三种分离的物流，并在以后得到进一步处理。
第一股物流含有纯净油物流(12)，第二股物流是含油的水(13)，第三股物流是淤渣(14)。
纯净的石油物流(12)通过冷却器(15)，流入储存区(流程图中未标出)，或直接投入使用。其成分按重量百分比计算大约为99%以上的油，0.5%以下的水，0.5%以下的固体粒子，从而可以达到市场销售和再加工的技术要求。
含有油的水(13)进入普通的水油分离系统(图中未标出)。回收的油可以被输入离心滗析器(4)与初次分离工序中的进料混合，其中的水部分地得到再循环，并在第二次分离工序中作为密封水用于盘式离心器(9)。
含有淤渣(14)的物流进入分离容器(16)中浓缩，使其成分近似地达到按重量百分比计算为15%的油，75%的水，和10%的固体粒子。然后用泵将浓缩淤渣(17)从分离容器(16)泵入储存罐(18)与悬浮液(21)混合。为提取残油，在初次分离工序中从旋涡滗析器(4)中得到的滤饼(5)与一种合适的溶剂(19)混合，形成上述的悬浮液。溶剂(19)可以是选自于加工过的油本身的轻馏分。
将悬浮液(21)同浓缩淤渣(17)相混合形成的混合物(22)送入压滤器(23)，回收含有油、溶剂、微量固体粒子和水的滤液(24)，最终排放物滤饼(25)，这种滤饼的成分，按重量百分比计算大约为低于16%的油，低于5%的水和高于89%的固体粒子。因此，就可以毫无问题地将其处理掉。
滤液(24)被导入滗析器(26)，分离出由水构成的滗析液(27)和表层油(28)。将滗析液排放掉。将表层油与第一次分离工序中回收的石油(6)或者是从离心盘式分离器(9)中得到的纯净油(12)相混合。
为了最大限度地提取油分，作为选择，可以对过滤器板(23)进行加热，也可以用一种合适的溶剂如石脑油对滤饼(25)进行洗涤，紧接着在过滤器每次操作循环结束时，用蒸汽对滤饼进行吹扫。
由于滤液中存有溶剂，将滤出液(24)循环到离心盘式分离器(9)，以利用回收油(6)的低粘度和低密度，也是方便的。
这些和其它一些方法对于专业技术人员来说是显而易见的，因此这里就不在作详细说明。
下面将通过实例来说明本发明，以便对本方法的效率作出深入的评价。因此这些实例对本发明没有任何限制。并且如前所述，这种方法可以运用于与这里所举的实例不同的其它原料。
实例1
将干馏工艺的产品页岩油作为进料，进行均化并加热至90℃左右，然后按照本发明所述的分离水和固体粒子的方法进行处理。
实验的平均结果见表Ⅰ。其中，密度值和粘度值是在操作温度下测量的。注入旋涡式离心滗析器的进料的特性见表内第一栏。经第一次分离工序后得到的产品的特性见表内第二和第三栏。经第二次分离工序后得到的产品的特性见表内第四、第五和第六栏。
实例2在本例中，实验在同上例相同的条件下进行，不同点在于其进料所含的固体粒子含量要高一些。
实验结果见表Ⅱ。
表Ⅰ初次分离 二次分离原料 滤饼 回收油料 纯净石油 含油的水 废弃物油(重量%) 78.31 27.70 87.49 99.11 14.97 15.82水(重量%) 9.81 6.00 10.51 0.85 83.99 5.01固体粒子 11.88 66.20 2.00 0.04 1.03 79.16(重量%)温度(摄氏度) 90 85 85 40 90 95密度 0.976 1.480 0.925 0.914 0.965 1.390(公吨/立方米)粘度 1.8 - 2.9 3.1 0.5 -(平方米/秒10)
表Ⅱ初次分离 二次分离原料 滤饼 回收油料 纯净石油 含油的水 废弃物油(重量%) 73.92 27.80 87.75 99.11 14.97 15.84水(重量%) 9.26 6.00 10.24 0.85 83.99 5.00固体粒子 16.82 66.20 2.00 0.04 1.03 79.16(重量%)温度(摄氏度) 90 85 85 40 90 95密度 1.007 1.480 0.924 0.914 0.965 1.390(公吨/立方米)粘度 2.8 - 2.9 3.1 0.5 -(平方米/秒10)
权利要求
1.从燃料，特别是页岩油中分离水和固体粒子的方法，其特征在于，对含有水和大量小粒径固体粒子的燃料物流进行初次分离处理，以得到初次回收的燃料物流(6)和滤饼(5)；对仍然含有固体粒子和水的半纯净的燃料物流(11)进行处理，以获得纯净的燃料物流(12)以及含油的水(13)和淤渣物流(14)；在分离器中处理含油的水流(13)，以回收其中所含的油；先在分离容器(16)中，然后在压滤机(23)中浓缩淤渣(14)，以获得最终排放物(25)和滤液(24)；用一种任意选自于较轻的油馏分的溶剂处理从初次分离工序中得到的滤饼(5)，以获得悬浮液(21)，将这种悬浮液与浓缩淤渣(17)混合，然后输入压滤器(23)，将初次回收的油物流(6)与从滤液(24)中分离出来的表层油(28)混合，形成上述半纯净燃料物流(11)，然后进入第二次分离工序接受处理。
2.根据权利要求
1所述的从燃料，特别是页岩油中分离水和固体粒子的方法，其特征在于，第一次分离工序在旋涡式离心滗析器(4)中进行。
3.根据权利要求
1所述的从燃料，特别是页岩油中分离水和固体粒子的方法，其特征在于第二次分离工序是在两种操作过程中进行的，第一次操作是在盘式分离器(9)中以连续排放的形式进行的，第二次操作是在压滤器(23)中进行的。
4.根据权利要求
1所述的从燃料，特别是页岩油中分离水和固体粒子的方法，其特征在于，进料中小粒径固体粒子含量按重量百分比计算，其范围在5%到21%之内。
5.根据权利要求
1所述的从燃料，特别是页岩油中分离水和固体粒子的方法，其特征在于，第一次分离工序后回收的油中固体粒子的含量按重量百分比计算，应低于3%。
6.根据权利要求
1所述的从燃料，特别是页岩油中分离水和固体粒子的方法，其特征在于，经第二次分离工序处理过的纯净油的固体粒子含量，按重量百分比计算，应低于0.5%。
专利摘要
本发明方法包括，通过离心分离器、混合罐和压滤器，对沾染水和大量小粒径固体粒子的燃料油进行处理，以获得一种可以直接排放废弃物品，和一种可以直接投入使用或进行再加工的精制燃料油。
文档编号C10G1/04GK86105200SQ86105200
公开日1987年4月22日 申请日期1986年8月25日
发明者约尔格·哈特·费尔霍, 多里安·鲁茨·巴克曼 申请人:巴西石油公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan