第２　５卷　第３期　２Ｏｌ２年６月　石油化工高等学校学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ　Ｖｏ１．２　５　Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．２０１２　

文章编号：１００６—３９６Ｘ（２０１２）０３—００５７—０４　

油砂分离工艺流程设计及分离参数的研究　

王益民　，　鲁　凤　，　闫鸣宇。，　王　刚。，　顾永和　，　徐生杰　，　李元明。　

（１．兰州石化职业技术学院应用化学工程系，甘肃兰州７３００６０；２．中国石油抚顺石化公司大项目指挥部，辽宁抚顺１１３００８；　３．中国石油抚顺石化公司乙烯化工厂，辽宁抚顺１１３００８）　

摘　要：　采用自主研发的水性络合试剂，借助小型油砂分离装置对油砂分离参数进行试验研究，考察了试剂　质量分数、加热温度、加热分离时间、油砂质量比等因素对油砂分离的影响。试验结果表明，在活化剂质量分数为　４　，砂剂质量比为１：２，加热温度８５℃，加热分离时间３０　ｒａｉｎ的条件下，油、砂可完全分离，出油率达９４　。分离　

试剂可循环使用，泥砂经处理后达到回填标准。该工艺解决了其它处理方法中所产生的油、砂分离不完全，泥砂、水　污染环境等一系列问题，具有推广价值。　关键词：　油砂；　出油率；　分离参数；　工艺流程　中图分类号：ＴＥ６６７　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９６Ｘ．２０１２．０３．０１２　

Ｏｉ１　Ｓａｎｄ　Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｄｅｓｉｇｎ　

ＷＡＮＧ　Ｙｉ—ｍｉｎ　，ＬＵ　Ｆｅｎｇ　，ＹＡＮ　Ｍｉｎｇ—ｙｕ　，ＷＡＮＧ　Ｇａｎｇ。，ＧＵ　Ｙｏｎｇ—ｈｅ　，　

ＸＵ　Ｓｈｅｎｇ－－ｊｉｅ　。ＬＩ　Ｙｕａｎ—ｍｉｎｇ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　

Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｇａｎｓｕ　７３００６０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２．ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　Ｆｕｓｈｕｎ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒ，Ｆｕｓｈｕｎ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１１３００８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；３．ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　Ｆｕｓｈｕｎ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｌａｎｔ，Ｆｕｓｈｕｎ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１１３００８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　８　Ａｐｒｉｌ　２０１２；ｒｅｖｉｓｅｄ　８　Ｍａｙ　２０１２　ａｃｃｅｐｔｅｄ　１４　Ｍａｙ　２０１２　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｓ　ｓｍａｌｌ　ｏｉｌ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｓｔｕｄｙ　ｔｏ　ｓｅｐａｒａｔｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｏ订ｓａｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｅｌｐ　ｏｆ　ｓｅｌｆ—　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｗａｔｅｒ—ｂａｓｅｄ　ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ　ｒｅａｇｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｒｅａｇｅｎｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｒｅａｇｅｎｔ　ａｎｄ　ｏｉｌ　ｓａｎｄ，ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｏｉｌ　ｓａｎｄｓ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｙｉｅｌｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｂｅｔｔｅｒ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ　ａｃｔｉｖａｔｏｒ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　４　，ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｒｅａｇｅｎｔ　ａｎｄ　ｏ｜ｌ　ｓａｎｄ　ｏｆ　１：２，ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　８５。Ｃ，ｈｅａｔｉｎｇ　ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　３０　ｒａｉｎ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｓａｎｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｓｅｐａｒａｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ－－ｒａｔｅ　ｉｓ　９４　．Ａｃｔｉｖａｔｏｒ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ，ａｎｄ　ｓｉｌｔ　ａｆｔｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｃｋｆｉｌｌ　ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅ　ｃｒａｆｔ　ｔＯ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｏｉｌ，ｓａｎｄ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ，ｓｉｌｔ，ｗａｔｅｒ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ，ＳＯ　ｉｔ　ｈａｓ　ａ　ｐｏｐｕｌａｒ　ｖａｌｕｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　Ｏｉｌ　ｓａｎｄ；Ｏｉｌ—ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｒａｔｅ；Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ；Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ．Ｔｅ１．：＋８６—９３１　７９４１１６２；ｅ－－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｉｍｉｎ１６３＠１６３．ｃｏｍ　

油砂，又称沥青砂或焦油砂，是形成于白垩纪，　

沥青油或焦油、沙、富矿粘土矿物以及水组成的一　

种看起来像焦糖的松散的混合物，属于非常规石油　

资源＿】］，其储量远大于常规石油的探明储量［２］。根　

据国家新一轮油气资源的评价结果，全国油砂可采　

资源量２　２．５　８×１　０。ｔ，占全国石油可采储量的　

１３．３６　，位居世界第５位＿３　］。油砂资源对于增加　

收稿日期：２０１２—０４—０８　作者简介：王益民（１　９８４一）男，山东郓城县，硕士。　油气资源后备储量，具有十分重要的战略意义。　

到目前为止，对于油砂中沥青的分离采用的方　

式有溶剂萃取法，热溶液洗涤法，干馏法等　］。本　

文从小型装置出发，结合热溶液洗涤法，对油砂沥青　

进行分离＿７　］。考察实验室中采用的实验设备的操　

作条件和小型装置中操作条件的差别，为工业化试　

验提供重要的依据。

　５８　石油化工高等学校学报　第２５卷　

１　实验部分　

１．１原料及试剂　

油润性油砂（含油率１６．８　，固含率８３．２　，　

水份微量）＿９　；水性络合试剂（由多种碱性化学试　

剂、破乳剂、表面活性剂按一定比例混合而成的水性　

试剂）；甲苯；石油醚。　

１．２实验设备　

油砂分离工艺中试试验装置，自主研发；油砂含　

水率测定仪，自主研发；ＨＧ２０２—１型恒温干燥箱，　

南京电器三厂制造；ＤＨＴ型恒温电热套，上海石油　

仪器厂制造；ＢＳ一２１００型电子分析天平，上海友声　

衡器有限公司制造；ＤＫ一９８一Ⅱ型单联立式万用电　

炉（１　０００　ｗ），天津市泰斯特仪器有限公司制造；温　

度计，烧杯，量筒等。　

１．３油砂分离工艺流程　

１．３．１工艺流程　将油砂与水性试剂按最优砂剂　

质量比同时注入油砂分离反应器中，控制适当的分　

离工艺条件，经过分离反应器使油砂中的砂和沥青　

充分剥离，然后对剂砂油｝昆合物进行物理分离。分　

离获取的沥青作为加工合成油的原料，分离出的试　

剂循环重复使用，分离残砂处理后回填。分离工艺　

流程见图１。　

产品中间罐　

新鲜水性　试剂储罐　

油砂储存池　油砂　分离　反应　器　油砂　分离　反应　器　泥沙过滤　分离器　

量　盆　区玉玉　

Ｆｉｇ．１　Ｆｌｏｗ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｏｉｌ　ｓａｎｄ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　图１油砂分离工艺流程　

１．３．２操作步骤　

（１）配制化学试剂溶液：自主研发配制水性络　

合试剂，在新鲜水性试剂储罐中充分混合，并搅拌摇　

匀，备用。　

（２）运行前先启动进水阀将油砂分离反应器中　

加入试剂，并开启旋转混合搅拌，将试剂温度稳定在　

特定温度下。　

（３）启动油砂进料系统开始加料，恒温系统开　

启，维持整个系统的温度稳定性。　

（４）砂剂量达到第一个反应分离器体积的３／４　

时开启出料系统，维持系统的物料平衡。　

（５）漂浮在上层的油和泥土、细沙的混合物不　

断进入下一个反应分离器，经充分分离后再经过稀　

释、降粘、离心沉降等措施对油品进行分离提纯。　（６）定时在线检测水性试剂的浓度，并及时补　

充新鲜药剂以保证试剂浓度。　

（７）将分离后的油、水、尾砂定时取出送检，已　

确认是否达标。　

１．３．３油砂分离工艺装置设计特点　油砂分离装　

置设计是基于间歇式处理装置的基础上来全新设计　

的，本装置根据选定的工艺流程，主要由４个分离系　

统组成：　

（１）油一砂分离系统　

油砂从油砂储存池通过油砂输送机进入一级分　

离反应器，同时按一定比例加入油砂分离试剂。通　

过蒸汽加热和循环搅拌将反应温度升到最优温度　

下，泥砂通过螺旋推进器打入砂剂分离系统，在分离　

的同时，助剂通过助剂泵打入油砂分离反应器中并　

进行反应。　

在分离过程中由于温度的升高，油水密度差增　

大，油砂沥青通过浮选上浮，砂沉降于设备底部，油、　

剂通过设在油砂分离器上部的溢流口流人中间缓冲　

罐，维持特定的分离时间，然后进行重力沉降分离，　

通过油泵将油品达到产品中间罐。　

（２）砂一剂分离反应系统　

该系统采用无壳螺旋推进系统输砂，促进物料　

缓慢前进，由于螺旋推进器在装置底部三角槽内，在　

运动时搅动较小，有利于砂一油一剂的三相分离。　

含剂泥砂在砂剂分离反应器中经热水溶解分离沉降　

后，油品打入油品中间缓冲罐，试剂打入循环试剂　

罐，砂由出砂系统输出进入泥砂储存池，泥砂进入砂　

泥过滤分离系统。　

（３）油一剂分离系统　

含有试剂的油砂油进入油剂分离系统，通过加　

入助剂降低油品粘度，使油品中含有的少量的泥、砂　

以及试剂沉降分离。试剂循环使用，油品打入产品　

中间罐。　

（４）泥一剂分离过滤系统　

油砂分离过程中，颗粒细小的泥浆悬浮在试剂　

中，将产生大量的泥、砂悬浮物，将严重影响分离试　

剂的循环利用效果，所以必须进行废液的净化处理。　

本装置设泥剂过滤分离系统，所有分离废液经处理　

后补充适量的新鲜试剂循环使用。通过加入絮凝剂　

以及分离助剂，将泥浆中的少量油品进一步分离出　

来，然后进入过滤分离系统将泥砂和试剂分离。　

１．３。４油砂分离工艺装置设计优点　该工艺装置　

解决了其它处理方法中所产生的油、砂分离不完全，　

泥砂、水污染环境等一系列问题。能够以十分经济　

的方式制取符合标准的产品，从而保证了油砂处理　

装置的技术与经济的可行性，并且该工艺流程为中