本發(fā)明涉及一種油水砂三相介質(zhì)分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種油水砂分離裝置。

背景技術(shù)：

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(zhǔn)固態(tài)。油砂形成的地質(zhì)年代為白堊紀(jì)，它出現(xiàn)在地表至760公里的地底，是一種瀝青、砂、富礦黏土和水的混合物，可用于提煉重油和瀝青。經(jīng)過(guò)近百年的開(kāi)采，常規(guī)油氣資源儲(chǔ)量日益減少。近十年來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛把目光聚集到非常規(guī)油氣資源，并取得了成功，比如，美國(guó)頁(yè)巖油氣、加拿大的油砂礦開(kāi)發(fā)已形成了相當(dāng)規(guī)模。在世界范圍內(nèi)，非常規(guī)油氣資源量已經(jīng)超過(guò)了常規(guī)油氣資源量，油砂礦將有望成為重要的油氣資源替代產(chǎn)品。油砂礦通過(guò)水洗或溶劑洗滌萃取后，可將礦內(nèi)蘊(yùn)含的豐富油類(lèi)資源提取出來(lái)，從而得到含有油、水、砂三相介質(zhì)的漿液。如何方便快速有效將含有三相介質(zhì)的漿液進(jìn)行相互分離是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)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(zhì)的漿液中將油、水和砂進(jìn)行分離，以獲得高質(zhì)量油產(chǎn)品。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(jìn)入所述分離室的所述油水砂混合物中通入氣體以產(chǎn)生氣泡；

超聲波發(fā)生裝置，配置成產(chǎn)生作用于進(jìn)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(shè)置于所述池體內(nèi)，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(nèi)根據(jù)密度進(jìn)行重力分離。

進(jìn)一步地，所述分離室為其內(nèi)限定有空腔的穩(wěn)流布料裝置。

進(jìn)一步地，所述分離室的底部設(shè)置有出口，以使所述分離室內(nèi)的砂流出所述分離室，進(jìn)入所述池體底部；

所述分離室的上部還設(shè)置有液體流出裝置，以使所述分離室內(nèi)的油水混物流出所述分離室，進(jìn)入所述池體。

進(jìn)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(gè)溢流管，每個(gè)所述溢流管的下半側(cè)管壁上設(shè)置有多個(gè)流出口。

進(jìn)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(shè)置于所述分離室底部出口處；

所述超聲波發(fā)生裝置的振子設(shè)置于所述分離室內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述池體內(nèi)限定有油水分離區(qū)、油一次收集區(qū)、油二次收集區(qū)和水收集區(qū)；所述油一次收集區(qū)位于所述油水分離區(qū)的上方；所述水收集區(qū)位于所述油水分離區(qū)的四周；所述油二次收集區(qū)與所述油一次收集區(qū)連通，且位于所述油一次收集區(qū)的周向外側(cè)；且

所述油水砂分離裝置還包括：

油收集系統(tǒng)，其具有與所述油二次收集區(qū)連通的出油管，以及設(shè)置于所述出油管上的第一調(diào)節(jié)閥或油輸送泵；

水收集系統(tǒng)，其具有與所述水收集區(qū)連通的出水管，以及設(shè)置于所述出水管上的第二調(diào)節(jié)閥或水輸送泵。

進(jìn)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(shè)置有砂收集漏斗，所述砂收集漏斗的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有與卸料泵連通的卸料口；

所述油水砂分離裝置還包括：設(shè)置于所述砂收集漏斗內(nèi)的刮刀、設(shè)置于所述池體的底部的耙架、傳動(dòng)主軸，以及經(jīng)由所述傳動(dòng)主軸帶動(dòng)所述耙架及所述刮刀轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，還包括物料投加系統(tǒng)，其包括漿液投加管路、洗滌水投加管路和在線(xiàn)混合裝置，所述在線(xiàn)混合裝置的兩個(gè)進(jìn)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(xiàn)混合裝置的出口經(jīng)由管路連通所述分離室。

進(jìn)一步地，所述曝氣裝置包括壓縮空氣進(jìn)管和曝氣頭。

進(jìn)一步地，還包括：橋架，設(shè)置于所述池體的上方；和控制系統(tǒng)，其具有主控制柜、水位檢測(cè)裝置、油位檢測(cè)裝置和卸料壓力檢測(cè)裝置，所述主控制柜安裝于所述橋架。

本發(fā)明提供的油水砂分離裝置可將，經(jīng)上道工藝后得到的油水砂三相介質(zhì)混合物，一次性實(shí)現(xiàn)三相分離，一次性投資成本、運(yùn)行成本大大降低。而且，本發(fā)明的油水砂分離裝置可通過(guò)對(duì)油位及水位的監(jiān)測(cè)，使油水砂進(jìn)行分離的工藝更加穩(wěn)定可靠，出油效率更高。油水之間的液位差接近恒定，可確保出水水質(zhì)及油質(zhì)的要求。本發(fā)明為油砂礦選取后的三相分離提供完善的解決方案，可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)油砂礦選礦過(guò)程中的油水砂分離過(guò)程。

附圖說(shuō)明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類(lèi)似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的油水砂分離裝置的示意性主視圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的油水砂分離裝置的示意性主視圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)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(fā)生裝置。池體10可安裝于支架。分離室20可設(shè)置于池體10內(nèi)，且配置成接收具有油、水和砂的油水砂混合物，主要是經(jīng)萃取工藝后得到的油水砂三相介質(zhì)混合物。曝氣裝置30可配置成向進(jìn)入分離室20的油水砂混合物中通入氣體以產(chǎn)生氣泡。超聲波發(fā)生裝置配置成產(chǎn)生作用于進(jìn)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(nèi)根據(jù)密度進(jìn)行重力分離，也可稱(chēng)為自然分離。

本發(fā)明實(shí)施例的油水砂分離裝置可利用曝氣裝置30產(chǎn)生細(xì)小的氣泡，氣泡起到攪拌作用，降低混料表面油的附著力，將夾雜在砂里面的油釋放出來(lái)。進(jìn)一步地，在曝氣與超聲波作用下，表面張力降低，漿液里的油類(lèi)迅速分離，從而分離砂和油水，且油水可在分離室20外側(cè)的池體10內(nèi)分離，從而一次性實(shí)現(xiàn)三相分離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油砂礦選礦過(guò)程中的油水砂的分離，且一次性投資成本、運(yùn)行成本大大降低。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，分離室20的底部設(shè)置有出口，以使分離室20內(nèi)的砂流出分離室20，進(jìn)入池體10底部。分離室20的上部還設(shè)置有液體流出裝置，以使分離室20內(nèi)的油水混物流出分離室20，進(jìn)入池體10。優(yōu)選地，在一些實(shí)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(gè)溢流管21，每個(gè)溢流管21的下半側(cè)管壁上設(shè)置有多個(gè)流出口，以使油水混合出口不是平開(kāi)口，而是朝側(cè)下方開(kāi)口。每個(gè)溢流管21上均布有6至8個(gè)流出口。在一些替代性實(shí)施方式中，液體流出裝置為分離室20壁上的開(kāi)孔。分離室20的四周和頂壁是密閉的。

進(jìn)一步地，為了便于油水向上運(yùn)動(dòng)，分離室20為其內(nèi)限定有空腔的穩(wěn)流布料裝置。砂和油水在穩(wěn)流布料裝置內(nèi)經(jīng)分離后，油水混合物經(jīng)穩(wěn)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(jìn)入池體10底部，以被收集。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，曝氣裝置30包括壓縮空氣進(jìn)管和曝氣頭。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可采用其它的曝氣裝置30，例如機(jī)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(shè)置于分離室20底部出口處，出氣口朝上，曝氣頭設(shè)置于分離室20底部出口處。超聲波發(fā)生裝置的振子41設(shè)置于分離室20內(nèi)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，池體10內(nèi)限定有油水分離區(qū)11、油一次收集區(qū)12、油二次收集區(qū)13和水收集區(qū)14；油一次收集區(qū)12位于油水分離區(qū)11的上部；水收集區(qū)14位于油水分離區(qū)11的四周；油二次收集區(qū)13與油一次收集區(qū)12連通，且位于油一次收集區(qū)12的周向外側(cè)。各個(gè)區(qū)域之間可設(shè)置有間隔板件或設(shè)置一些透水隔油膜或設(shè)置一些透油隔水膜。油水砂分離裝置還可包括油收集系統(tǒng)15和水收集系統(tǒng)16。油收集系統(tǒng)15具有與油二次收集區(qū)13連通的出油管，以及設(shè)置于出油管上的第一調(diào)節(jié)閥或油輸送泵。水收集系統(tǒng)16具有與水收集區(qū)14連通的出水管，以及設(shè)置于出水管上的第二調(diào)節(jié)閥或水輸送泵。第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥均可為電動(dòng)或氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。該油水砂分離裝置可利用第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥的開(kāi)閉控制油和水收集，當(dāng)然也可采用泵輸送。

在本發(fā)明的一些實(shí)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(shè)置有砂收集漏斗17，砂收集漏斗17的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有與卸料泵18連通的卸料口、備用卸料口、排空管、反沖洗管等。油水砂分離裝置還包括：設(shè)置于砂收集漏斗17內(nèi)的刮刀51、設(shè)置于池體10的底部上方的耙架52、傳動(dòng)主軸53，以及經(jīng)由傳動(dòng)主軸53帶動(dòng)耙架52及刮刀51轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置55。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖1所示，油水砂分離裝置還包括物料投加系統(tǒng)，其包括漿液投加管路、洗滌水投加管路和在線(xiàn)混合裝置61，在線(xiàn)混合裝置61可為管道混合器，其兩個(gè)進(jìn)口分別連通漿液投加管路和洗滌水投加管路，在線(xiàn)混合裝置61的出口經(jīng)由管路連通分離室20。在線(xiàn)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(xiàn)方向進(jìn)入穩(wěn)流布料裝置。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，油水砂分離裝置還可包括橋架70和控制系統(tǒng)。橋架70設(shè)置于池體10的上方，可利用橋架70將油水砂分離裝置掛起來(lái)，橋架70上并設(shè)有檢修站。控制系統(tǒng)可具有主控制柜81、水位檢測(cè)裝置82、油位檢測(cè)裝置83和卸料壓力檢測(cè)裝置及配套控制回路組成。主控制柜81、超聲波發(fā)生裝置的電源42等安裝于橋架70。水位檢測(cè)裝置82和油位檢測(cè)裝置83可對(duì)水位以及油位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制系統(tǒng)可方便實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝穩(wěn)定性的控制，系統(tǒng)工藝穩(wěn)定后，油水之間的液位差接近恒定，可確保出水水質(zhì)及油質(zhì)的要求。同時(shí)控制系統(tǒng)可對(duì)旋轉(zhuǎn)的耙架52及卸料泵18系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

本發(fā)明實(shí)施例中的油水砂分離裝置的工作過(guò)程可如下：

含有油水砂三相介質(zhì)的砂漿(即油水砂混合物)混合一定量的清水，通過(guò)管道混合器后，沿切線(xiàn)方向進(jìn)入穩(wěn)流布料裝置，在曝氣與超聲波作用下，表面張力降低，漿液里的油類(lèi)迅速分離。油與水沿穩(wěn)流布料裝置上升，砂在重力作用下下沉，進(jìn)入池體10底部被收集；油水混合物上升至穩(wěn)流布料裝置頂部后四周溢出，溢出后的油水混合物進(jìn)入油水分離區(qū)11，在重力作用下，油類(lèi)上升，進(jìn)入油一次收集區(qū)12；水下降后，經(jīng)油水隔離區(qū)后，進(jìn)入水收集區(qū)14。驅(qū)動(dòng)裝置55帶動(dòng)刮刀51及耙架52轉(zhuǎn)動(dòng)，沉降下來(lái)的砂通過(guò)耙架52的刮集作用收集到砂收集漏斗17處，經(jīng)卸料泵18送排出。同時(shí)通過(guò)對(duì)油位、水位(如圖1中較長(zhǎng)的斷線(xiàn)為水位，較短的斷線(xiàn)為油位)及排砂的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，控制系統(tǒng)可方便實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝穩(wěn)定性的控制。以上過(guò)程實(shí)現(xiàn)一次油水砂分離，如果需要得到更多的油及更純凈的砂，根據(jù)油砂的具體性質(zhì)，可進(jìn)行多次油水砂分離。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。