一種油水砂分離裝置的製作方法

2023-06-01 22:27:11 2

本發明涉及一種油水砂三相介質分離技術領域，特別是涉及一種油水砂分離裝置。

背景技術：

油砂屬重油，是一種含有原油的砂狀礦藏，具有很高的黏稠性，甚至呈準固態。油砂形成的地質年代為白堊紀，它出現在地表至760公裡的地底，是一種瀝青、砂、富礦黏土和水的混合物，可用於提煉重油和瀝青。經過近百年的開採，常規油氣資源儲量日益減少。近十年來，一些發達國家紛紛把目光聚集到非常規油氣資源，並取得了成功，比如，美國頁巖油氣、加拿大的油砂礦開發已形成了相當規模。在世界範圍內，非常規油氣資源量已經超過了常規油氣資源量，油砂礦將有望成為重要的油氣資源替代產品。油砂礦通過水洗或溶劑洗滌萃取後，可將礦內蘊含的豐富油類資源提取出來，從而得到含有油、水、砂三相介質的漿液。如何方便快速有效將含有三相介質的漿液進行相互分離是本領域亟待解決的技術難題。

技術實現要素：

本發明的目的旨在提供一種油水砂分離裝置，其能夠快速有效地將含有油、水、砂三相介質的漿液中將油、水和砂進行分離，以獲得高質量油產品。

為了實現上述目的，本發明提供了一種油水砂分離裝置，其包括：

分離室，配置成接收具有油、水和砂的油水砂混合物；

曝氣裝置，配置成向進入所述分離室的所述油水砂混合物中通入氣體以產生氣泡；

超聲波發生裝置，配置成產生作用於進入所述分離室的所述油水砂混合物的超聲波；其中，所述超聲波和所述氣泡促使所述油水砂混合物中的至少部分油或至少部分油水混合物與所述砂分離；以及

池體，所述分離室設置於所述池體內，且配置成接收流出所述分離室的油水混合物，以使流出所述分離室的油水混合物在所述池體內根據密度進行重力分離。

進一步地，所述分離室為其內限定有空腔的穩流布料裝置。

進一步地，所述分離室的底部設置有出口，以使所述分離室內的砂流出所述分離室，進入所述池體底部；

所述分離室的上部還設置有液體流出裝置，以使所述分離室內的油水混物流出所述分離室，進入所述池體。

進一步地，所述液體流出裝置包括均布在所述分離室四周的、與所述分離室連通的多個溢流管，每個所述溢流管的下半側管壁上設置有多個流出口。

進一步地，所述分離室的下部呈錐形；

所述曝氣裝置的出氣口設置於所述分離室底部出口處；

所述超聲波發生裝置的振子設置於所述分離室內。

進一步地，所述池體內限定有油水分離區、油一次收集區、油二次收集區和水收集區；所述油一次收集區位於所述油水分離區的上方；所述水收集區位於所述油水分離區的四周；所述油二次收集區與所述油一次收集區連通，且位於所述油一次收集區的周向外側；且

所述油水砂分離裝置還包括：

油收集系統，其具有與所述油二次收集區連通的出油管，以及設置於所述出油管上的第一調節閥或油輸送泵；

水收集系統，其具有與所述水收集區連通的出水管，以及設置於所述出水管上的第二調節閥或水輸送泵。

進一步地，所述池體的底部為砂收集錐槽，且所述池體底部的中央設置有砂收集漏鬥，所述砂收集漏鬥的側壁上開設有與卸料泵連通的卸料口；

所述油水砂分離裝置還包括：設置於所述砂收集漏鬥內的刮刀、設置於所述池體的底部的耙架、傳動主軸，以及經由所述傳動主軸帶動所述耙架及所述刮刀轉動的驅動裝置。

進一步地，還包括物料投加系統，其包括漿液投加管路、洗滌水投加管路和在線混合裝置，所述在線混合裝置的兩個進口分別連通所述漿液投加管路和所述洗滌水投加管路，所述在線混合裝置的出口經由管路連通所述分離室。

進一步地，所述曝氣裝置包括壓縮空氣進管和曝氣頭。

進一步地，還包括：橋架，設置於所述池體的上方；和控制系統，其具有主控制櫃、水位檢測裝置、油位檢測裝置和卸料壓力檢測裝置，所述主控制櫃安裝於所述橋架。

本發明提供的油水砂分離裝置可將，經上道工藝後得到的油水砂三相介質混合物，一次性實現三相分離，一次性投資成本、運行成本大大降低。而且，本發明的油水砂分離裝置可通過對油位及水位的監測，使油水砂進行分離的工藝更加穩定可靠，出油效率更高。油水之間的液位差接近恆定，可確保出水水質及油質的要求。本發明為油砂礦選取後的三相分離提供完善的解決方案，可廣泛應用於各類油砂礦選礦過程中的油水砂分離過程。

附圖說明

後文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪製的。附圖中：

圖1是根據本發明一個實施例的油水砂分離裝置的示意性主視圖。

具體實施方式

根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特徵。

圖1是根據本發明一個實施例的油水砂分離裝置的示意性主視圖。如圖1所示，本發明實施例提供了一種油水砂分離裝置，其可包括支架、池體10、分離室20、曝氣裝置30和超聲波發生裝置。池體10可安裝於支架。分離室20可設置於池體10內，且配置成接收具有油、水和砂的油水砂混合物，主要是經萃取工藝後得到的油水砂三相介質混合物。曝氣裝置30可配置成向進入分離室20的油水砂混合物中通入氣體以產生氣泡。超聲波發生裝置配置成產生作用於進入分離室20的油水砂混合物的超聲波。超聲波和氣泡促使油水砂混合物中的至少部分油或至少部分油水混合物與砂分離。池體10與分離室20連通，且配置成接收流出分離室20的油水混合物，以使流出分離室20的油水混合物在池體10內根據密度進行重力分離，也可稱為自然分離。

本發明實施例的油水砂分離裝置可利用曝氣裝置30產生細小的氣泡，氣泡起到攪拌作用，降低混料表面油的附著力，將夾雜在砂裡面的油釋放出來。進一步地，在曝氣與超聲波作用下，表面張力降低，漿液裡的油類迅速分離，從而分離砂和油水，且油水可在分離室20外側的池體10內分離，從而一次性實現三相分離，進而實現油砂礦選礦過程中的油水砂的分離，且一次性投資成本、運行成本大大降低。

在本發明的一些實施例中，分離室20的底部設置有出口，以使分離室20內的砂流出分離室20，進入池體10底部。分離室20的上部還設置有液體流出裝置，以使分離室20內的油水混物流出分離室20，進入池體10。優選地，在一些實施方式中，液體流出裝置包括均布在分離室20四周的、與分離室20連通的多個溢流管21，每個溢流管21的下半側管壁上設置有多個流出口，以使油水混合出口不是平開口，而是朝側下方開口。每個溢流管21上均布有6至8個流出口。在一些替代性實施方式中，液體流出裝置為分離室20壁上的開孔。分離室20的四周和頂壁是密閉的。

進一步地，為了便於油水向上運動，分離室20為其內限定有空腔的穩流布料裝置。砂和油水在穩流布料裝置內經分離後，油水混合物經穩流布料裝置上段的油水混合出口(即流出口)出料，砂在重力作用下下沉，進入池體10底部，以被收集。

在本發明的一些實施例中，曝氣裝置30包括壓縮空氣進管和曝氣頭。當然，本領域的技術人員也可採用其它的曝氣裝置30，例如機械式曝氣裝置。分離室20的下部呈錐形。曝氣裝置30的出氣口設置於分離室20底部出口處，出氣口朝上，曝氣頭設置於分離室20底部出口處。超聲波發生裝置的振子41設置於分離室20內。

在本發明的一些實施例中，池體10內限定有油水分離區11、油一次收集區12、油二次收集區13和水收集區14；油一次收集區12位於油水分離區11的上部；水收集區14位於油水分離區11的四周；油二次收集區13與油一次收集區12連通，且位於油一次收集區12的周向外側。各個區域之間可設置有間隔板件或設置一些透水隔油膜或設置一些透油隔水膜。油水砂分離裝置還可包括油收集系統15和水收集系統16。油收集系統15具有與油二次收集區13連通的出油管，以及設置於出油管上的第一調節閥或油輸送泵。水收集系統16具有與水收集區14連通的出水管，以及設置於出水管上的第二調節閥或水輸送泵。第一調節閥和第二調節閥均可為電動或氣動調節閥。該油水砂分離裝置可利用第一調節閥和第二調節閥的開閉控制油和水收集，當然也可採用泵輸送。

在本發明的一些實施例中，池體10的底部為砂收集錐槽，且池體10底部的中央設置有砂收集漏鬥17，砂收集漏鬥17的側壁上開設有與卸料泵18連通的卸料口、備用卸料口、排空管、反衝洗管等。油水砂分離裝置還包括：設置於砂收集漏鬥17內的刮刀51、設置於池體10的底部上方的耙架52、傳動主軸53，以及經由傳動主軸53帶動耙架52及刮刀51轉動的驅動裝置55。

在本發明的一些實施例中，如圖1所示，油水砂分離裝置還包括物料投加系統，其包括漿液投加管路、洗滌水投加管路和在線混合裝置61，在線混合裝置61可為管道混合器，其兩個進口分別連通漿液投加管路和洗滌水投加管路，在線混合裝置61的出口經由管路連通分離室20。在線混合裝置61的出口與分離室20之間的管路可沿水平方向延伸，以使油水砂混合物沿切線方向進入穩流布料裝置。

在本發明的一些實施例中，油水砂分離裝置還可包括橋架70和控制系統。橋架70設置於池體10的上方，可利用橋架70將油水砂分離裝置掛起來，橋架70上並設有檢修站。控制系統可具有主控制櫃81、水位檢測裝置82、油位檢測裝置83和卸料壓力檢測裝置及配套控制迴路組成。主控制櫃81、超聲波發生裝置的電源42等安裝於橋架70。水位檢測裝置82和油位檢測裝置83可對水位以及油位進行監測，控制系統可方便實現對工藝穩定性的控制，系統工藝穩定後，油水之間的液位差接近恆定，可確保出水水質及油質的要求。同時控制系統可對旋轉的耙架52及卸料泵18系統進行監控。

本發明實施例中的油水砂分離裝置的工作過程可如下：

含有油水砂三相介質的砂漿(即油水砂混合物)混合一定量的清水，通過管道混合器後，沿切線方向進入穩流布料裝置，在曝氣與超聲波作用下，表面張力降低，漿液裡的油類迅速分離。油與水沿穩流布料裝置上升，砂在重力作用下下沉，進入池體10底部被收集；油水混合物上升至穩流布料裝置頂部後四周溢出，溢出後的油水混合物進入油水分離區11，在重力作用下，油類上升，進入油一次收集區12；水下降後，經油水隔離區後，進入水收集區14。驅動裝置55帶動刮刀51及耙架52轉動，沉降下來的砂通過耙架52的刮集作用收集到砂收集漏鬥17處，經卸料泵18送排出。同時通過對油位、水位(如圖1中較長的斷線為水位，較短的斷線為油位)及排砂的監測監控，控制系統可方便實現對工藝穩定性的控制。以上過程實現一次油水砂分離，如果需要得到更多的油及更純淨的砂，根據油砂的具體性質，可進行多次油水砂分離。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的範圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。