實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備處理油砂水洗分離的研究

實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備處理油砂水洗分離的研究

摘要:用實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備進(jìn)行油砂的水洗分離，綜合考察水洗劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、加熱溫度、加熱時(shí)間、劑砂比等因素對(duì)油砂分離的影響，比較YSFL系列水洗分離劑配方對(duì)油砂瀝青的水洗分離效果.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在適宜水洗分離劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)(5%)、適宜的加熱溫度(90 ℃)、適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間(20 min)和劑砂質(zhì)量比(2：1)的條件下，YSFL- 3油砂分離劑可以將油砂瀝青中的瀝青與石英砂實(shí)現(xiàn)較好的分離，油砂出油率可達(dá)94%以上.分離后的水性試劑可循環(huán)利用，對(duì)環(huán)境無污染.實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備處理油砂水洗分離的研究

????油砂是一種混合物，由砂、瀝青、礦物質(zhì)、水和黏土組成，它主要用于提取油砂瀝青，以生產(chǎn)合成原油，中國油砂資源豐富，全國油砂地質(zhì)資源量為59. 7 X 10^8?,t可采資源量為22.58 *10^8位居世界第5位，作為一個(gè)發(fā)展中的大國，中國對(duì)原油的需求增加迅猛200 5年進(jìn)口原油占全國石油消耗總量的1 /3以上，未來我國能源的巨大缺口在很大程度上要依靠油砂和重油來彌補(bǔ).因此，迫切需要從戰(zhàn)略高度做好油砂后備資源的研究、開發(fā)和利用工作.

油砂的研究主要是利用油砂制油，其方法大體可以分為熱堿水洗法、溶劑提取法和熱解法.油砂中的原油化學(xué)組成極復(fù)雜，主要為稠環(huán)芳烴及大分子烴類，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高.由于其茹度高、分子量大，導(dǎo)致它們流動(dòng)性及互溶性差，因而極易沉積，吸附在所接觸界面上，因此，油砂上的瀝青油與石英砂的分離相當(dāng)困難.近年來國內(nèi)多家單位對(duì)內(nèi)蒙水潤特性油砂的開發(fā)利用進(jìn)行了深入研究，在油砂分離方面取得了一定成果，但油砂屬于弱油潤型油砂，用一般分離水潤型油砂的熱堿水洗工藝效果不甚理想，開發(fā)一種適合油砂的水洗分離劑配方及尋找一種最佳分離工藝是十分必要而又具有現(xiàn)實(shí)意義的.因此，本實(shí)驗(yàn)研究成果為進(jìn)一步研究新疆油砂開采、分離具有一定的指導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備處理油砂水洗分離的研究

1實(shí)驗(yàn)部分

1. 1實(shí)驗(yàn)樣品

油砂樣品取自新疆克拉瑪依油砂礦.樣品選取了具有代表性的油砂10哆呈黑褐色，瀝青油與石英砂附著緊密，含油率13.6%，固含量8 5. 3%，水份微量.

1. 2水洗試劑

YSFL系列油砂分離劑由實(shí)驗(yàn)室自配.該試劑是由多種化學(xué)試劑、破乳劑、表面活性劑、助活性劑等復(fù)配而成的水性試劑.本實(shí)驗(yàn)將不同組成復(fù)配而成的YSFL, YSFL- 1, YSFL- 2, YSFL- 3分離劑作為考察對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)選.

1. 3水洗分離機(jī)理

油砂的水洗分離機(jī)理類似于油田三次采油的堿水驅(qū)和表面活性劑的驅(qū)油機(jī)理.堿水驅(qū)主要是通過堿性物質(zhì)與原油中的環(huán)烷酸類作用形成環(huán)烷酸皂類表面活性劑，從而降低水與原油之間的界面張力，使油水乳化，改變砂石的潤濕性并可溶解界面薄膜，通過這些作用達(dá)到提高采油率的目的.由堿水驅(qū)及表面活性劑驅(qū)油機(jī)理可知，油砂水洗分離機(jī)理有如下幾種:①降低油水界面張力;②油秒的潤濕性改變;③乳化降茹作用;④破壞增溶油水界面處形成的剛性薄膜.實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備處理油砂水洗分離的研究

1. 4實(shí)驗(yàn)方法

按照一定的劑砂比在燒杯中加入油砂和上述YSFI系列油砂分離劑，將燒杯置于恒溫水浴攪拌儀中，當(dāng)水溶液達(dá)到預(yù)定的溫度后，恒溫下對(duì)油砂漿進(jìn)行一段時(shí)間的清洗，然后靜止巧min將液面油砂瀝青刮去，傾倒出溶液，將分離后的砂置于烘箱中干燥利用重量法計(jì)算出油率憚位質(zhì)量的油砂，在分離劑的作用下分離出的油砂油的質(zhì)量與該單位質(zhì)量油砂含油量的比值為出油率，下同落根據(jù)出油率的高低來評(píng)價(jià)分離效果.

1. 5油砂分離實(shí)驗(yàn)流程

????在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將YSFI萬由砂分離劑和稱取的油砂砂樣按適當(dāng)比例混合，進(jìn)行攪拌并置于加熱裝置中加熱，控制適當(dāng)?shù)募訜釡囟群图訜釙r(shí)間，在瀝青油與石英砂充分剝離后，劑砂油混合物相分離，得到分離的油砂瀝青乳狀液.其實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示.

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2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析

2.1水洗試劑的篩選

????將復(fù)配而成的YSL,YSFL-1, YSFL?- 2, 1YSFL-3分離劑應(yīng)用于油砂分離效果實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.

????由圖2可以看出，在4種分離劑的作用下，隨著溫度的升高，油砂出油率都在提高.在70℃時(shí)，出油率最低的為50%左右，最高的只有60%.在70 ~ 75 ℃分離效果都不理想.在75 ~ 85 ℃,出油率顯著提高，尤其是YSFL- 3分離劑在80℃時(shí)就達(dá)到85%，85℃時(shí)出油率達(dá)到92%左右，溫度再升高，出油率雖有提高，但趨勢(shì)不再明顯，當(dāng)溫度升高到95℃時(shí)，出油率均達(dá)超過80%左右.總體來看，YSFL- 3分離劑的分離效果明顯高于其它3種清洗劑，出油率最高超過95%，因此，本實(shí)驗(yàn)以分離效果最好的YSFL- 3分離劑為弱油浸潤型油砂的分離試劑，進(jìn)行工藝參數(shù)測(cè)試.實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備處理油砂水洗分離的研究

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2.2分離劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)出油率的影響

????以YSFL-3分離劑為分離試劑進(jìn)行測(cè)試，考察不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(即YSFL-3分離劑的質(zhì)量占水和YSFL-3分離齊順量之和的分?jǐn)?shù)，下同環(huán)油??的分離效果，測(cè)試YSFL-3的分離結(jié)果如表1所示.

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由表1可以看出，油砂出油率隨著YSFL- 3分離劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，在5%之前出油率提高幅度較大.當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，油砂出油率已達(dá)94%，而后隨著分離劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加出油率有所增加但增幅不再明顯，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6%或更高時(shí)的出油率較質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)幾乎沒有再提高.雖然較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的清洗效果比較理想，但也造成了分離成本的提高.綜合考慮，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為到的YSFL- 3分離劑適宜新疆油砂水洗分離.

2.3加熱溫度對(duì)出油率的影響

????以到的YSFL-3分離劑進(jìn)行分離測(cè)試，改變加熱溫度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，洗脫溫度對(duì)油砂分離影響比較顯著.不同溫度下油砂分離測(cè)試結(jié)果如圖3所示.

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由圖3可以看出，隨著溫度的升高油砂出油率增加，在80 ℃之前幾乎呈線性變化，而后隨溫度增加出油率增加緩慢，溫度到達(dá)90℃，出油率達(dá)到95%以上.溫度較低時(shí)砂一水一油界面不清，分層效果差，出油率不高;而當(dāng)溫度升高至80℃左右時(shí)出油率顯著提高.這是因?yàn)闇囟壬吆笥退芏炔钤龃?，分離出的油以小油珠形式不斷上浮，油水界面清，分層效果好.又因新疆油砂屬于弱油浸潤型油砂，瀝青膜和砂礫結(jié)合緊密，必須在較高的洗脫溫度下才能降低油砂瀝青的茹度，使瀝青油易于在攪拌剪切力的作用下從砂上流動(dòng)剝離下來.90℃時(shí)的出油率已達(dá)95%，故選定加熱溫度為90℃.實(shí)驗(yàn)室油水分離設(shè)備處理油砂水洗分離的研究

2.4加熱時(shí)間對(duì)出油率的影響

????為使油砂中的油砂瀝青最大限度地被YSFL-3分離劑從油砂中剝離出來，提高出油率，對(duì)油砂溶液這一穩(wěn)定的乳化體系進(jìn)行清洗時(shí)間的考察，分離測(cè)試在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為到、溫度為90℃的條件下進(jìn)行，結(jié)果見表2

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由表2可知，加熱清洗20min出油率基本上維持在940 o以上，之后再加熱對(duì)出油率影響很小，故選用加熱20 m 1r更經(jīng)濟(jì).

2.5劑砂比對(duì)出油率的影響

????固定YSFL-3分離劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為到、加熱溫度恒定90℃的條件下，改變清洗劑與油砂的質(zhì)量比，考察劑砂比對(duì)出油率的影響，結(jié)果見圖4

????由圖4可知，劑砂