CN101868517B - 从含烃原料中提取烃 - Google Patents
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Abstract
一种从含烃原料中提取含烃有机物质的方法,包括以下的步骤:提供包括松节油液体的第一液体;将含烃原料与松节油液体接触以形成提取混合物;将烃物质提取至松节油液体中;以及将提取的烃物质从未提取的残余原料中分离。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是于2008年7月16日提交的美国申请系列号12/174,139和于2008年3月21日提交的12/053,126的部分继续申请,并且要求于2007年9月20日提交的美国临时专利申请第60/973,964号的优先权,这些申请的每一件的全部内容均以引用方式合并入本文。
技术领域
本发明涉及从含烃原料提取烃的领域。
背景技术
固体、半固体、高粘或粘性形式的矿物燃料(以后个别地和共同地称为矿物燃料),也称为含烃有机物质,其液化、溶解和/或提取已经证明极具挑战性并且是很困难的。如本文所使用,这些矿物燃料包括,但不限于,煤、油页岩、焦油砂和油砂(以后共同称为焦油砂)以及原油、重质原油、粗沥青、油母质、天然沥青和/或沥青质内的含烃有机物质。困难的原因部分是这些矿物燃料包括由氧和硫键连接的复杂有机聚合物,它们常常包埋在无机化合物的基质中。由于烃基材料的需求和消耗不断增加,存在生产另外的用于制造液体和气体燃料以及用于生产各种化学、药品和工程材料的液体烃原料的需求。
已经开发了许多种技术或工艺来液化、溶解和/或提取矿物燃料。然而,现有技术中没有一种液化、溶解和提取技术已被证明对于所有类型矿物燃料的大规模生产是商业可行的。这是因为到目前为止开发的所有用于烃类的液化、溶解或提取的现有技术和工艺的实现和操作都是很昂贵的。另外,用于烃类的液化、溶解和/或提取的现有技术工艺和技术由于下列原因的一种或多种而难以扩大规模、操作和/或控制:(1)在非常高的压力下操作;(2)在非常高的温度下操作;(3)需要昂贵的加工容器和需要在极端的条件下外部供氢的装置;(4)要接触两种或多种试剂、催化剂和/或助剂的混合物,或组合物,这些物质常常是高度毒性的,并且不可再生或循环利用;(5)需要供应特殊形式的能量,例如,微 波照射;(6)对于部分液化、溶解或提取加工时间很长;(7)需要大小为约200目(0.074mm)的格外微细的颗粒,对于制造和处置来说是极度困难的和高成本的;以及(8)不能回收和循环利用必需的试剂、催化剂和/或助剂。因此,需要提供另外的技术和工艺用于提高烃物质的采收率。
对于初步采钻操作,采用下列的工艺将是有益的,即增加溶解和促进另外的或圈闭(trapped)的含烃有机物质的运动,然后使得已有的压力梯度迫使含烃有机物质通过钻孔而采收该含烃有机物质。具体地,通过初步采钻操作溶解通常保留在油藏(reservoir)中的较重的烃将是有用的。
对于二次和三次采油或提高采收率操作,采用下列的工艺将是有益的,即增加油的溶解以降低成本并且不损坏油藏的方式采收油藏中的含烃有机物质。尽管存在有用于三次采油操作的有效方法和组合物,但由于操作成本与生产的含烃有机物质的价值相比较,现有方法是不合算的。
发明内容
根据本发明的一个实施方案,一种从含烃原料中提取含烃有机物质的方法,包括以下的步骤:提供包括松节油液体的第一液体并将该含烃原料与该松节油液体接触使得形成提取混合物以及残余原料。该提取混合物包含至少一部分含烃有机物质和松节油液体。该残余原料包括来自该含烃原料的不溶物质。在该含烃原料没有全部被松节油液体溶解并移动至提取混合物中的情况下,该残余原料还可包括较少部分的含烃有机物质。然后将该残余原料与该提取混合物分离。该提取混合物被进一步分离成第一部分和第二部分。提取混合物的第一部分包括烃产物流,该烃产物流包括至少一部分从含烃原料中提取的含烃有机物质。提取混合物的第二部分包括至少一部分松节油液体。在一个实施方案中,基本上所有的松节油液体被回收在再循环流中。
在另一个实施方案中,基本上所有的含烃物质被提取至提取混合物中。在该实施方案中,残余原料基本上不含油,并且可进一步被使用或处置而对环境没有影响。
附图说明
图1是用于从焦油砂中采收烃类的装置的一个实施方案的示意图。
图2是用于从油页岩中采收烃类的装置的一个实施方案的示意图。
图3是用于从煤中采收烃类的装置的一个实施方案的示意图。
图4是提高地下油藏烃采收率的示意图。
具体实施方式
在一个方面,本发明涉及一种很容易利用的用于从煤、油页岩、焦油砂等以及从油藏中提取、液化和/或溶解矿物燃料的组合物。
根据一个实施方案,方法提供了从含烃原料,诸如例如煤、油页岩、焦油砂或含有重质原油、原油、天然气(经常与原油和其他所述的矿物燃料共存)的油藏或其组合中液化、溶解和/或提取含烃有机物质的步骤。含烃有机物质包括,但不限于重质原油、原油、天然气等。含烃有机物质可以是固体、半固体、液体、淤泥、粘性液体、液体或气体形式。作为适合用于使用本发明的方法处理的含烃原料的其他原料包括包含含烃原料以及残余原料的液体和固体。示例的含烃原料也可包括油罐底油(oil tank bottom)、油坑(oil pit)或池塘淤泥(pondsludge)和砂浆混合物、废弃食物、肥料、污泥或城市垃圾。液化、溶解和/或提取含烃有机物质包括以下的步骤:提供松节油液体,将含烃原料与松节油液体接触以便将至少一部分所述含烃有机物质从所述含烃原料中提取至所述松节油液体中以生成提取混合物,该提取混合物包括已经从含烃原料和松节油液体中被去除的含烃有机物质,以及将松节油液体中的提取的有机物质与未被提取的任意残余原料分离。松节油液体可包括一定量的松油醇。天然松节油液体包括一定量的萜烯。在一个实施方案中,松节油液体包括α-松油醇。
在某些实施方案中,松节油液体与含烃原料的比值大于或等于约1∶2和4∶1,在一些实施方案中,该比值大于或等于约1∶1,并且在一些实施方案中,该比值可以大于或等于2∶1。在涉及油藏采收的实施方案中,该比值可大于或等于约3∶1,并且在涉及油藏采收的其他实施方案中,该比值可大于或等于约4∶1。为了油藏中的应用,孔体积用来确定含烃原料的估计测量值。在本发明的其他方面,诸如,在使用焦油砂、煤和油页岩时,含烃原料的体积可更直接地测量。
在某些实施方案中,含烃原料中含有的最小有机物质含量大于或等于含烃原料重量的约1%,在其他实施方案中,大于或等于约10%,并且在进一步的实施方案中,大于或等于约14%。
在本发明的一个实施方案中,选择用于含烃物质的液化剂、溶解剂或提取 剂是天然、合成或矿物松节油,其可包括α-松油醇或本身是α-松油醇。
在某些实施方案中,矿物燃料或含烃有机物质的液化、溶解和/或提取可在约2℃~约300℃的范围内的温度下进行。在某些实施方案中,有机物质或原料与松节油液体在小于约300℃,或小于约60℃的温度下接触。在其他实施方案中,液化、溶解和/或提取温度可以在约20℃~约200℃的范围内。进行矿物燃料的液化、溶解和/或提取时的压力一般可以在约1.0×104帕斯卡(0.1atm)~约5.0×106帕斯卡(50.0atm)的范围内。在某些实施方案中,该工艺可在约5.0×104帕斯卡(0.5atm)~约8.0×105帕斯卡(8.0atm)的压力下进行。在某些其他的实施方案中,通过浸渍在一种或多种松节油液体或与一种或多种松节油液体接触而被液化、溶解和/或提取的矿物燃料或含烃有机物质可以是矿物燃料的颗粒层、片层、块层或团块层的形式,在含有一种或多种所述液化剂、溶解剂和/或提取剂的液化、溶解或提取容器(以后称为反应器)中其大小在约0.74mm~约10mm的范围内。在某些实施方案中,矿物燃料的颗粒、片、块或团块的大小在约0.149mm(100目)~约20mm的范围内。在某些实施方案中,通过将液化剂、溶解剂和/或(多种)提取剂煮沸而将这些(多种)试剂以液体的形式通过矿物燃料的颗粒层、片层、块层或团块层来搅拌颗粒层、片层、块层或团块层。在某些实施方案中,液化、溶解和/或提取的持续时间为约1分钟~约90分钟。矿物燃料可部分地或全部地被液化、溶解和/或提取;可通过控制操作条件,诸如操作的温度、压力、搅拌强度和持续时间和/或调整反应器中(多种)液化剂、(多种)溶解剂和/或(多种)提取剂的类型、相对用量和浓度来影响液化、溶解和/或提取的程度。
本发明的一个方面的基础是意外地发现,当将约500克试剂α-松油醇加入至盘子中的约250克来自宾夕法尼亚州华盛顿县的匹兹堡煤层的60目煤样时,试剂的颜色立即变得几乎漆黑,并且在几小时后仍然如此。这表明颜色变化不是因为煤颗粒的悬浮,而是指示从煤中提取了含烃有机物质。随后,此α-松油醇与煤样的2∶1混合物从盘子转移至封盖并紧密密封的罐中,并在约20℃和稍小于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境条件下保持约25天。煤样的转化率(即,液化程度)在过滤、用乙醇洗涤、干燥和称重后测定为约71wt.%。此71wt.%转化率对应于煤样中存在的几乎所有可溶解的沥青(有机物质),其近似分析为2.00wt.%收到基水分(as-received moisture)、9.25wt.%干灰、38.63wt.%干燥挥发物和50.12wt.%干燥的固定碳。使用煤、以及油页岩和焦油砂在多种操作 条件下的一系列随后的试验已经显示包括含有蒎烯以及蒎烯的醇类,即,松油醇的天然和/或合成松节油的试剂家族格外有效地液化、溶解和/或提取矿物燃料包括煤、油页岩、焦油砂、重质原油和/或原油中的油母质(有机物质)和/或沥青质(有机物质),而不需要任意催化剂或碱金属的辅助。这些试剂,除了来源于石油的矿物松节油以外,是可再生和“绿色的”,即与所有其他已知的用于矿物燃料的液化、溶解和/或提取剂诸如四氢化萘、二甲苯、蒽以及这些试剂与其他化合物的多种溶液或混合物相比,是低毒性和相对廉价的。即使是来源于石油的矿物松节油,尽管不可再生,是相对低毒性和廉价的。已经发现甚至在远远比最近的关于矿物燃料诸如煤、油页岩、焦油砂、原油和重质原油的液化、溶解和/或提取的发明所需的条件更缓和的条件下,例如,环境温度和压力下,任意的所述液化、溶解和/或提取剂以可观的速率通过矿物燃料孔隙渗透或扩散至矿物燃料的颗粒、片、团块或块中,由此导致这些颗粒、片、块或团块随后经常几乎差不多全部地在液化、溶解和/或提取剂中释放可液化、可溶解或可提取的馏分。
本发明的一个方面提供了从含烃原料诸如煤、油页岩和焦油砂中液化、溶解和/或提取矿物燃料或含烃有机物质的方法,其中一部分固体或半固体矿物燃料与提取混合物中的松节油液体接触,该提取混合物可缺少碱金属、催化剂、氢(H2)和/或一氧化碳(CO)。尽管氢和CO可用作混合剂,但本发明的一个实施方案提供了缺少氢和CO的工艺和组合物。
在某些实施方案中,松节油液体选自天然松节油、合成松节油、矿物松节油、松油、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、其聚合物及其混合物。在某些其他实施方案中,松节油液体选自香叶醇、3-蒈烯、二戊烯(对孟-1,8-二烯)(p-mentha-1,8-diene)、诺卜醇、蒎烷、2-蒎烷氢过氧化物、水合萜二醇、2-蒎烷醇、二氢月桂烯醇、异龙脑、对孟-8-醇(p-methan-8-ol)、α-乙酸萜品酯、香茅醇、对孟-8-醇乙酸酯、7-羟基二氢香茅醛、薄荷醇及其混合物。在其他实施方案中,松节油液体选自茴香脑、莰烯;对伞花烃、茴香醛、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、乙酸异冰片酯、罗勒烯、别罗勒烯、别罗勒烯醇、2-甲氧基-2,6-二甲基-7,8-环氧辛烷、樟脑、柠檬醛、7-甲氧基二氢-香茅醛、10-樟脑磺酸、香茅醛、薄荷酮及其混合物。
根据一个方面,固体或半固体矿物燃料或其他含烃原料,诸如煤、油页岩、 焦油砂和重质原油,或例如油罐底油、油坑或池塘淤泥、废弃食物、肥料、污泥或城市垃圾可以促进与松节油液体接触的任意尺寸提供。矿物燃料或含烃原料可作为颗粒、片、块、或团块提供,例如煤或油页岩的大碎片或片。根据本发明的某个方面,矿物燃料或含烃原料作为颗粒提供。根据本发明的某个方面,矿物燃料或含烃原料的颗粒的平均粒度为约0.074mm~约100mm。在某些其他的实施方案中,矿物燃料的颗粒的平均粒度为约0.074mm~约25mm。
根据本发明的一个方面,可将第二液体加入至松节油液体中。根据本发明的某个方面,第二液体选自低级脂肪族醇、链烷烃、芳香烃、脂肪胺、芳香胺、二硫化碳及其混合物。示例的混合物包括在石油炼制诸如倾析油(decant oil)、轻循环油和石脑油中制造的溶剂,或在干馏煤和分馏液化煤中制造的溶剂。
如在此所使用的,低级脂肪醇指2~12个碳原子的伯、仲和叔一元醇和多元醇。如在此所使用的,链烷烃指5~22个碳原子的直链和支链链烷烃。如在此使用的,芳香族化合物指单环、杂环和多环化合物。如在此使用,脂肪胺指具有1~15个碳原子的烷基取代基的伯、仲和叔胺。在某些实施方案中,使用苯、萘、甲苯或其组合。在另一实施方案中,可使用上述的低级脂肪醇。在一个实施方案中,在可操作地将溶剂保持在液态的温度和压力下,溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊烷、己烷、苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、四氢化萘、三乙胺、苯胺、二硫化碳及其混合物。
在某些实施方案中,松节油液体与所述流体中含有的任意其他松节油可混溶溶剂的比值大于或等于1∶1,在某些实施方案中大于或等于约9∶4。在某些实施方案中,该比值大于或等于约3∶1。在其他实施方案中,该比值大于或等于4∶1。
根据本发明的一个方面,矿物燃料和松节油液体在约2℃~约300℃的温度下接触。在某些实施方案中,矿物燃料与松节油液体在小于约200℃的温度下接触。
根据本发明进一步的方面,矿物燃料和松节油液体在约1.0×104帕斯卡(0.1atm)~约5.0×106帕斯卡(50atm)的压力下接触。根据一个方面,该方法在约0.5atm~约8atm的压力下进行。
根据本发明的一个方面,该方法进一步包括提供提取容器,固体或半固体矿物燃料与松节油液体在提取容器中接触。根据一个方面,可提供搅拌装置,借此矿物燃料和反应器或提取器内含有的松节油液体混合和搅拌。
根据本发明的一个方面,矿物燃料和松节油液体可在储罐中温育以便延长其接触时间。根据进一步的方面,通过固体或半固体矿物燃料与松节油液体接触的时间长度和/或矿物燃料和松节油液体的混合物的温度来控制液化、溶解和/或提取的程度。
根据本发明的一个方面,矿物燃料与作为搅拌剂(agitant)的包括松节油液体和水的非均质液体接触。
在某些实施方案中,松节油液体与水的比值按体积计大于或等于约1∶1,以避免浆料形成,形成浆料会使在含松节油液体的流体中分离提取的有机物质变得困难。
根据本发明的一个方面,矿物燃料与松节油液体在选自下列的能量输入的存在下接触:超过约300℃,超过50atm的压力,微波能,超声能,电离辐射能,机械剪力及其混合。
根据本发明的一个方面,向矿物燃料和松节油液体的混合物中提供液化或溶解催化剂。
根据本发明的一个方面,通过加入选自氢、一氧化碳、水、金属氧化物、金属及其混合物的化合物而补充反应或溶解混合物。
根据本发明的一个方面,微生物包括在反应或溶解混合物中。通过用选自来源于硫磺温泉的天然分离株的杆菌型嗜热微生物和化能无机营养微生物的生物处理作用破坏矿物燃料和其他含烃原料的烃中的选择化学键,例如,硫交联键和氧交联键。这些选择化学键的破坏促进了矿物燃料和其他含烃原料中的烃的溶解。
仍然在本发明的其他方面和优点中,从本说明书中对本领域技术人员显而易见的是,其中本说明书仅通过说明考虑用来实施本发明的最佳方式来显示和说明了本发明的某些实施方案。要认识到,本发明能够具有其他和不同的实施方案,并且其一些细节能够在许多显而易见的方面进行改动而不背离本发明的精神。因此,本说明书要被认为本质上是说明性的而非限制性的。
根据本发明的一个实施方案,提供了用一种从含烃原料提取含烃有机物质的方法,该含烃原料包括粘性液体、液体或气体的矿物燃料原料。该方法提供包括松节油液体的第一液体。松节油液体与含烃原料在含有所述矿物燃料原料的地下岩层中原位接触,从而形成提取混合物以便将含烃有机物质提取至所述 松节油液体中,并形成提取液体。将提取液体从所述岩层移除,其中该提取液体包括含有已提取的含烃有机物质的松节油液体。将已提取的含烃有机物质与未被提取的残余原料分离。该方法可进一步包括将所述提取的烃物质与松节油液体分离。粘性液体、液体或气体矿物燃料原料可以是重质原油、原油、天然气或其组合。例如,地下岩层可以是原油油藏或天然气藏。
本发明可很容易地被用于直接原位液化和/或溶解地下岩层中的矿物燃料,并且将所得液体产物从这些岩层中提取出来。
本发明的提取剂为液体,其与含沥青有机物质包括固体煤、油页岩和焦油砂中的沥青、油母质和/或焦油具有非常强的物理化学亲和力。当本发明的提取剂和主要包括烃类的含沥青有机物质相互接触时,有机物质溶解在本发明的提取剂中,从而将该有机物质液化。在接触时,烃类和本发明的提取剂迅速地形成均质溶液,即,一相液体。
有可能利用本发明的提取剂和含沥青物质之间的物理化学亲和力用于提高原位条件下油藏的油采收率。迄今在油藏中应用的现有技术的原位采收技术大部分依靠所谓的前缘驱替法(frontal displacement method)。该工艺严格地受多孔介质中多相流体流动的特性控制。此工艺往往使大部分,甚至对于“良好的”低粘度油藏,经常超过约40%的原生油(original oil)无法采收。本发明的提取剂通过克服在原位条件下占优势的多相流体的复杂行为而提高了油采收率。
本发明利用了松节油液体的非常强的物理化学亲和力。
本发明的一种方法将本发明的提取剂通过注入井注入至油藏或天然气藏中。
当油和本发明的提取剂在油藏中接触时,油溶解在提取剂中,从而产生均质溶液,即,一相液体。本发明的提取剂不简单地驱油,因为它从注入井移动至生产井;前面被圈闭的(trapped)油溶解在本发明的提取剂中直至提取剂被油完全饱和。之后,在其他的采油工艺中提取剂无活性并简单地作为一相液体通过油藏的孔隙流动,最终到达生产井。
下面说明本发明的原位采油方法的三个具体实施方案。
在第一个原位实施方案中,约3(3.0)~7(7.0)孔体积的本发明的提取剂被注入至已经注水至剩余油饱和度同时生产了该油藏中的约51%原生油的油藏中。提取剂的注入可出人意料地生产该油藏中的另外约41%原生油。该方法的此实施 方案在试验中被确认,如下面实施例22中所述。
在第二个原位实施方案中,约二(2.0)~五(5.0)孔体积的本发明的提取剂被注入至油藏中。在开始时,在注入约三分之一(0.3)~四分之三(0.75)孔体积的本发明的提取剂之前注入仅使油产生;之后,产生其中溶解油的本发明的提取剂。在注入约一又二分之一(1.5)~三又二分之一(3.75)孔体积的提取剂时,可采收大多数的存油。该方法出人意料地采收了油藏中约90%的原生油。该方法的此实施方案也在试验中被确认,如下面实施例22中所述。
在第三个原位实施方案中,注入本发明的提取剂以改善从含有非常粘稠的油的油藏,例如,委内瑞拉的“奥里诺科油带(Orinoco Oil Belt)”的油藏中的采油。采用现有技术采油方法的采收率很低,在此油藏中为10%~15%原生油。注入本发明的松节油液体提取剂对这些油藏的采收率的出人意料的增加可通过对生产井和注入井均采用水平井,并且对这些井的定期蒸汽吞吐而进一步提高。
将本发明的提取剂注入至大型气藏中可增加气藏中天然气的最终采收率。从这些气藏中产气经常在气田的地表上产生危险的大范围沉降,例如,荷兰的“Groeningen”气田。因此,需要通过注入水来保持油藏压力(reservoir pressure)。在由于水和气体通过通透性低的气藏的两相流动所引起的高压下,注入至气藏中的水圈闭了约30%的气体。通过注入本发明的提取剂,气藏中圈闭的气体溶解在提取剂中,并流动至生产井。通过在地表分离提取剂和气体,采收气体并将提取剂再循环用于再利用。
本发明的提取方法可在实施一种或多种用于促进产油的已知方法,例如,注入CO2或天然气以及添加表面活性剂后实施。
具体实施方式
煤
在某些实施方案中,无烟煤或烟煤可被粉碎成约0.841mm(20目)~约0.149mm (100目)的大小,并且随后通过在约1.0×105帕斯卡(1atm)~约2.0×105帕斯卡(2.0atm)的范围内的压力下浸渍在松节油液体中而被溶解和/或提取,即,液化。在某些其他的实施方案中,松节油液体可以是天然、合成或矿物松节油,该松节油包括直至约50-70%体积的α-松油醇、约20-40%体积的β-松油醇以及约10%体积的其他组分。在某些实施方案中,碎无烟煤或烟煤层可在80℃~约 130℃的温度下,或可能直至所述松节油液体的沸点的温度下通过所述松节油液体而进行搅拌。在某些实施方案中,溶解和/或提取,即,液化的持续时间可以为约10分钟~约40分钟。在某些实施方案中,从煤中提取含烃有机物质的接触时间小于5分钟。
在一些实施方案中,暗色褐煤、土状褐煤或任意其他的劣质煤可被粉碎至约0.419mm(40目)~约0.074mm(200目)的大小,并且随后通过在约1.0×105帕斯卡(1atm)~约2.0×105帕斯卡(2.0atm)的范围内的压力下浸渍在松节油液体中而被溶解和/或提取,即,液化。在某些其他的实施方案中,松节油液体可以是天然、合成或矿物松节油,该松节油包括约70-90%体积的α-松油醇、约5-25%体积的β-松油醇以及约5%体积的其他组分。在其他实施方案中,碎暗色褐煤、土状褐煤层或任意其他的劣质煤可在约80℃~约130℃的温度下,或可能直至所述松节油液体的沸点的温度下通过所述松节油液体而进行搅拌。在某些实施方案中,溶解和/或提取,即,液化可以持续约20分钟~约60分钟。在某些实施方案中,从煤中提取含烃有机物质的接触时间小于5分钟。
油页岩
在某些实施方案中,油页岩可被粉碎至约0.419mm(40目)~约0.074mm(200目)的大小,并且随后通过在约1.0×105帕斯卡(1atm)~约2.0×105帕斯卡(2.0atm)的范围内的压力下浸渍在松节油液体中而被溶解和/或提取,即,液化。在其他的实施方案中,松节油液体可以是天然、合成或矿物松节油,该松节油包括约70-90%体积的α-松油醇、约5-25%体积的β-松油醇以及约5%体积的其他组分。在某些其他的实施方案中,碎油页岩层可在约80℃~约130℃的温度下,或可能直至所述松节油液体的沸点的温度下通过所述松节油液体而进行搅拌。在其他的实施方案中,溶解和/或提取,即,液化可以持续约30分钟~约60分钟。在某些实施方案中,从油页岩中提取含烃有机物质的接触时间小于5分钟。
焦油砂
在某些实施方案中,焦油砂可被粉碎至约25.4mm(1目)~约4.76mm(4目)的大小,并且随后通过在约1.0×105帕斯卡(1atm)~约2.0×105帕斯卡(2.0atm)的范围内的压力下浸渍在松节油液体中而被溶解和/或提取,即,液化。在其他的实施方案中,松节油液体可以是天然、合成或矿物松节油,该松节油包括含有约40-60%体积的α-松油醇、约30-50%体积的β-松油醇以及约5%体积的其他组分。在另一实施方案中,碎焦油砂层可在约60℃~约90℃的温度下,或可能直至所述松节油液体的沸点的温度下通过所述松节油液体而进行搅拌。在其他的实施方案中,溶解和/或提取,即,液化可以持续约10分钟~约30分钟。在某些实施方案中,从焦油砂中提取含烃有机物质的接触时间小于5分钟。
原油
在某些实施方案中,轻质和中质原油可在原位产生,即可通过注入约一(1.0)~约五(5.0)孔体积的松节油液体从地下油藏取出用于初步、二次或三次采收。在其他的实施方案中,可注入约二(2.0)~约四(4.0)孔体积的松节油液体。在某些实施方案中,松节油液体可以是天然、合成或矿物松节油,该松节油包括约40-70%体积的α-松油醇、约30-40%体积的β-松油醇、约10%体积的α和/或β-蒎烯以及约10%体积的其他组分。在某些实施方案中,注入松节油液体后可用约一(1.0)~约三(3.0)孔体积的水进行注水。
在某些实施方案中,重质原油和超重原油可通过注入约一(1.0)~约五(5.0)孔体积的松节油液体在原位产生,即从地下油藏取出用于初步、二次或三次采收。在其他的实施方案中,可注入约二(2.0)~约四(4.0)孔体积的松节油液体。在某些实施方案中,松节油液体可以是天然、合成或矿物松节油,该松节油包括约50-70%体积的α-松油醇、约20-35%体积的β-松油醇、10%体积的α和/或β-蒎烯以及约5%体积的其他组分,其可与蒸汽注入结合使用。
参照图1,提供了一种用于从焦油砂中采收含烃有机物质的设备。设备100包括松节油液体供应源102,供应源102可任选地与泵104连接以向接触容器或提取容器110供应松节油液体。在某些实施方案中,松节油液体供应源可包括用于加热松节油液体的装置。在某些实施方案中,接触容器可以是倾斜旋转式滤器或转筒筛。焦油砂样品106提供至输送机108或类似的给料设备用于将焦油砂供应至接触容器110的入口。任选地,输送机108可包括滤网或类似的分选设备以防止大颗粒被导入至工艺中。接触容器110包括至少一个入口用于松节油液体的导入和与焦油砂的接触。接触容器110可包括多个塔板或肋片114,所述塔板或肋片被设计为将焦油砂在接触容器中保留特定的时间段,并增加或控制焦油砂颗粒和松节油液体之间的接触。在某些实施方案中,接触容器可以是倾斜旋转式滤器。包括提取液体和从焦油砂中提取的含烃有机物质的提取混 合物经出口116从接触容器110中被移出,出口116可包括滤器118以防止固体随包括提取的含烃有机物质的提取混合物被去除。泵120可连接至出口116以协助将提取混合物供应至储罐122。管线124可连接至储罐112用于供应提取混合物以进一步加工。在提取含烃有机物质后,不溶于松节油液体中的无机固体和其他物质可经第二输送机126从接触容器中去除。一些松节油液体包括,但不限于,包括α-松油醇和β-松油醇的液体。
现在参照图2,提供设备200用于从包括可回收烃物质的油页岩和其他沉积岩层中采收含烃有机物质。油页岩样202供应至研磨机或破碎机204以减小油页岩的大小。优选地,研磨机或破碎机204将油页岩减小至约直径为0.074~0.42mm。碎油页岩可任选地供应至滤器以确保均一的和/或一致的粒度。第一输送机206将颗粒从研磨机或破碎机204提供至接触容器208。接触容器208与松节油液体供应源210连接,松节油液体供应源210可任选地与泵连接,并且将松节油液体供应至与接触容器208连接的至少一个入口212。在某些实施方案中,松节油液体供应源可包括用于加热松节油液体的装置。接触容器208可包括多个塔板或肋片214,所述塔板或肋片被设计为将油页岩在接触容器中保留特定的时间段,并增加或控制油页岩颗粒和松节油液体之间的接触。在某些实施方案中,接触容器可以是倾斜旋转式滤器或转筒筛。包括松节油液体和从油页岩采收的含烃有机物质的提取混合物流经出口216收集并供应至储罐220。泵218可任选地连接至出口216以协助将提取混合物流供应至储罐220。提取混合物流可与管线222连接用于供应提取混合物流以进行进一步加工。第二输送机224协助从接触容器208去除无机或不溶物质。松节油液体可包括,但不限于α-松油醇和β-松油醇。
现在参照图3,提供设备300用于从煤中采收含烃有机物质。煤样302供应至研磨机或破碎机304以减小煤的大小。优选地,研磨机或破碎机304将煤减小至约直径为0.074~0.84mm,取决于煤样的质量。在某些实施方案中,研磨机或破碎机304可以是湿磨机。碎煤可任选地供应至滤器以确保均一的和/或一致的粒度。碎煤供应至第一接触容器306。第一接触容器306也与松节油液体供应源308连接,松节油液体供应源308可任选地与泵310连接,泵310将松节油液体供应至第一接触容器306。在某些实施方案中,松节油液体供应源可包括用于加热松节油液体的装置。第一接触容器306包括混合装置,该混合装置被设 计为搅拌并改善或控制固体煤颗粒与松节油液体之间的接触。包括松节油液体和从煤采收的含烃有机物质的提取混合物流经第一接触容器出口313收集并供应至第二接触容器316。泵314任选地连接至出口313以协助将提取混合物流供应至第二接触容器316。第二接触容器316可包括一系列塔板或肋片318,所述塔板或肋片被设计为增加或控制固体和松节油液体的分离。任选地,第二接触容器316可以是倾斜旋转式滤器或转筒筛。可从第二接触容器出口320收集提取混合物流,出口320可任选地与泵322连接,以协助将提取混合物流供应至储罐324。储罐324中存在的液态煤和任意的松节油液体可经管线326被供应至液态煤精炼厂或其他加工步骤。输送机328可与第二接触容器316连接用于去除和回收作为工艺的副产物的固体。松节油液体可包括,但不限于,α-松油醇和β-松油醇。设备300也可用于加工优质和劣质油页岩。
现在参照图4,提供了工艺400用于提高含烃有机物质从含烃地下岩层中的采收率。含烃储层404显示位于地表402以下。生产井406已处于运行中。提供注入井408用于经管线410注入松节油液体。松节油液体促进储层中存在的含烃有机物质的液化、溶解和/或提取,以及提供驱动力以将岩层中的含烃有机物质朝向生产井推动。包括注入的松节油液体的烃产物流经管线412收集。松节油液体可包括,但不限于,α-松油醇和β-松油醇。
在某些实施方案中,提供用于从油井增加产量的松节油液体包括至少30%体积的天然松节油、合成松节油、矿物松节油、松油、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、萜烯树脂、α-萜烯、β-萜烯、γ-萜烯或其混合物。在其他的实施方案中,松节油液体包括至少30%体积的香叶醇、3-蒈烯、二戊烯(对孟-1,8-二烯)、诺卜醇、蒎烷、2-蒎烷氢过氧化物、水合萜二醇、2-蒎烷醇、二氢月桂烯醇、异龙脑、对孟-8-醇、α-乙酸萜品酯、香茅醇、对孟-8-醇乙酸酯、7-羟基二氢香茅醛、薄荷醇或其混合物。还在其他的实施方案中,松节油液体包括至少30%体积的茴香脑、莰烯;对伞花烃、茴香醛、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、乙酸异冰片酯、罗勒烯、别罗勒烯、别罗勒烯醇、2-甲氧基-2,6-二甲基-7,8-环氧辛烷、樟脑、柠檬醛、7-甲氧基二氢-香茅醛、10-樟脑磺酸、香茅醛、薄荷酮或其混合物。
在某些实施方案中,松节油液体包括至少约40%体积的α-松油醇。在其他实施方案中,松节油液体包括至少约25%体积的β-松油醇。还在其他的实施方案中,松节油液体包括至少约40%体积的α-松油醇和至少约25%体积的β-松油醇。在其他实施方案中,松节油液体包括至少约50%体积的α-松油醇,并且在某些实施方案中还包括β-松油醇。在某些实施方案中,松节油液体包括至少20%体积的β-松油醇。在某些实施方案中,松节油液体包括约50~70%体积的α-松油醇以及约10~40%体积的β-松油醇。
在另一个方面,提供了一种用于增加经过提高采收率操作的地下含烃储层的产量的工艺,该工艺包括将松节油液体通过注入井注入至储层中以促进含烃物质的产生。松节油液体可包括选自天然松节油、合成松节油、矿物松节油、松油、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、萜烯树脂、α-萜烯、β-萜烯、γ-萜烯或其混合物的至少一种化合物。在其他的实施方案中,松节油液体可包括选自香叶醇、3-蒈烯、二戊烯(对孟-1,8-二烯)、诺卜醇、蒎烷、2-蒎烷氢过氧化物、水合萜二醇、2-蒎烷醇、二氢月桂烯醇、异龙脑、对孟-8-醇、α-乙酸萜品酯、香茅醇、对孟-8-醇乙酸酯、7-羟基二氢香茅醛、薄荷醇或其混合物的至少一种化合物。还在其他的实施方案中,松节油液体可包括选自茴香脑、莰烯;对伞花烃、茴香醛、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、乙酸异冰片酯、罗勒烯、别罗勒烯、别罗勒烯醇、2-甲氧基-2,6-二甲基-7,8-环氧辛烷、樟脑、柠檬醛、7-甲氧基二氢-香茅醛、10-樟脑磺酸、香茅醛、薄荷酮或其混合物的至少一种化合物。包括松节油液体和回收的烃的含烃有机物质产物流从与该含烃储层连接的生产井回收。含烃有机物质产物流可被分离成回收烃流和松节油液体再循环流。在某些实施方案中,进一步的方法可进一步包括将松节油液体再循环流注入至注入井中的步骤。
在另一个方面,提供了一种用于增加经过提高采收率操作的含烃地下烃岩层的产量的方法。该方法包括将松节油液体通过注入井注入至岩层中的步骤。在某些实施方案中,松节油液体包括至少40%体积的α-松油醇和至少10%体积的β-松油醇。松节油液体溶解、提取和/或驱替岩层含烃物质,随后通过生产井用松节油液体从岩层采收含烃物质。在某些实施方案中,该方法进一步包括将烃类与松节油液体分离。还在其他的实施方案中,该方法进一步包括将松节油液体再循环至生产井。在某些实施方案中,α-松油醇以约40-70%体积的量存在。在某些其他实施方案中,α-松油醇以至少70%体积的量存在。还在其他实施方案中,β-松油醇以约10-40%体积的量存在。在其他的实施方案中,松节油液体 进一步包括至多约10%体积的γ-松油醇。在其他的实施方案中,松节油液体可包括至多约25%体积的选自甲醇、乙醇、丙醇、甲苯和二甲苯的有机溶剂。该方法对于在初步、二次和三次采收操作期间,包括二次采收操作(包括注水)后的含烃有机物质的采收是有用的。
在另一个方面,提供了用于从焦油砂中采收含烃有机物质的松节油液体。在一个实施方案中,松节油液体包括至少约30%体积的α-松油醇和至少约25%体积的β-松油醇。在另一个实施方案中,松节油液体包括约30~70%体积的α-松油醇,约25~55%体积的β-松油醇,至多约10%体积的α-萜烯和至多约10%体积的β-萜烯。
在另一个方面,提供了一种用于从优质煤资源诸如例如,无烟煤或烟煤中采收含烃有机物质的松节油液体。在一个实施方案中,松节油液体包括至少约45%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇。在另一个实施方案中,松节油液体包括约45~80%体积的α-松油醇,约15~45%体积的β-松油醇,至多约10%体积的α-萜烯和至多约10%体积的β-萜烯。
在另一个方面,提供了一种用于从劣质煤资源中采收含烃有机物质的松节油液体。在一个实施方案中,松节油液体包括至少约60%体积的α-松油醇和至多约30%体积的β-松油醇。在另一个实施方案中,松节油液体包括约60~95%体积的α-松油醇,至多约30%体积的β-松油醇,至多约5%体积的α-萜烯和至多约5%体积的β-萜烯。
在另一个方面,提供了一种用于从油页岩中采收含烃有机物质的松节油液体。如在此所使用,油页岩通常指含有沥青物质的任意沉降岩。在一个实施方案中,松节油液体包括至少约60%体积的α-松油醇和至多约30%体积的β-松油醇。在另一个实施方案中,松节油液体包括约60~95%体积的α-松油醇,至多约30%体积的β-松油醇,至多约5%体积的α-萜烯和至多约5%体积的β-萜烯。
在另一个方面,提供了一种用于从轻质和中质原油中采收含烃有机物质的松节油液体。在一个实施方案中,松节油液体包括至少约40~70%体积的α-松油醇和至少约30~40%体积的β-松油醇。在另一个实施方案中,松节油液体包括约40~70%体积的α-松油醇,约30~40%体积的β-松油醇,至多约10%体积的α-萜烯和至多约10%体积的β-萜烯。
在另一个方面,提供了一种用于从重质和超重原油中采收含烃有机物质的 松节油液体。在一个实施方案中,松节油液体包括至少约50~70%体积的α-松油醇和至少约30~40%体积的β-松油醇。在另一个实施方案中,松节油液体包括约50~70%体积的α-松油醇,约30~40%体积的β-松油醇,至多约10%体积的α-萜烯和至多约10%体积的β-萜烯。
在另一个方面,提供了一种用于从焦油砂中采收含烃有机物质的方法。该方法包括采掘富焦油砂岩层以提供焦油砂样,其中所述焦油砂样包括可回收的含烃有机物质和残余的无机或不溶物质。焦油砂样被供应指接触容器,其中该接触容器包括用于供应松节油液体的至少一个入口用于从焦油砂回收烃。焦油砂样与松节油液体接触从而从焦油砂中提取含烃有机物质以产生残余物质和提取混合物。提取混合物包括松节油液体和回收的含烃有机物质,并且将残余物质与松节油液体分离以产生烃产物流和松节油液体再循环流。在某些实施方案中,该方法进一步包括将松节油液体再循环流再循环至接触容器的步骤。在其他的实施方案中,提取混合物可通过蒸馏分离以产生烃产物流和松节油液体再循环流。
在某些实施方案中,松节油液体可包括α-松油醇。在其他实施方案中,松节油液体可包括至少约40%体积的α-松油醇和10~40%重量的β-松油醇。在某些实施方案中,0.5~4当量的松节油液体用来与焦油砂接触并回收烃类。在某些实施方案中,0.5~2.0当量的松节油液体用来与焦油砂接触并回收烃类。
在另一个方面,提供了一种用于从富烃油页岩中回收含烃有机物质的方法。该方法包括采掘包括含烃有机物质的岩层以产生包括可回收烃物质和无机或不溶物质的含烃油页岩。油页岩被粉碎以产生碎含烃油页岩。然后碎含烃油页岩用滤网过滤以防止或控制过大颗粒被供应至提取工艺中。碎含烃油页岩加料至接触容器,其中接触容器包括用于供应松节油液体的至少一个入口用于从碎含烃油页岩中回收烃类。碎含烃油页岩与松节油液体接触从而从碎含烃油页岩中提取含烃有机物质以产生无机固体和包括松节油液体和回收的烃类的提取混合物。无机或不溶物质从提取混合物中去除,并且回收的烃类与松节油液体分离以产生烃产物流和松节油液体再循环流。在某些实施方案中,松节油液体再循环流再循环至接触容器。在其他的实施方案中,碎含烃油页岩的平均粒度为直径小于约0.42mm。在从油页岩回收含烃有机物质的方法的其他实施方案中,松节油液体包括选自天然松节油、合成松节油、矿物松节油、松油、α-蒎烯、β- 蒎烯、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、萜烯树脂、α-萜烯、β-萜烯、γ-萜烯或其混合物的至少一种化合物。在其他的实施方案中,松节油液体可包括选自香叶醇、3-蒈烯、二戊烯(对孟-1,8-二烯)、诺卜醇、蒎烷、2-蒎烷氢过氧化物、水合萜二醇、2-蒎烷醇、二氢月桂烯醇、异龙脑、对孟-8-醇、α-乙酸萜品酯、香茅醇、对孟-8-醇乙酸酯、7-羟基二氢香茅醛、薄荷醇或其混合物的至少一种化合物。在其他的实施方案中,松节油液体可包括选自茴香脑、莰烯;对伞花烃、茴香醛、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、乙酸异冰片酯、罗勒烯、别罗勒烯、别罗勒烯醇、2-甲氧基-2,6-二甲基-7,8-环氧辛烷、樟脑、柠檬醛、7-甲氧基二氢-香茅醛、10-樟脑磺酸、香茅醛、薄荷酮或其混合物的至少一种化合物。在某些实施方案中,松节油液体可包括α-松油醇。在其他的实施方案中,松节油液体可包括至少约40%体积的α-松油醇和10~40%重量的β-松油醇。在某些实施方案中,0.5~4当量的松节油液体用来与油页岩接触并回收含烃有机物质。在某些实施方案中,0.5~2.0当量的松节油液体用来与油页岩接触并回收烃类。
在另一个方面,提供了一种用于从富煤地下岩层中回收含烃有机物质的方法。该方法包括采掘地下岩层以产生煤,其中煤包括可回收含烃有机物质和无机或不溶物质。煤被粉碎以产生碎煤并过滤以提供均一或所需大小的样品。碎煤加料至接触容器,其中接触容器包括用于供应松节油液体的至少一个入口用于从碎煤中回收烃类,并且碎煤与松节油液体接触从而从碎煤中提取烃类以产生无机固体和提取混合物。提取混合物包括松节油液体和采收的烃类。无机或不溶物质与提取混合物分离,并且回收的烃类与松节油液体分离以产生液态煤产物流和松节油液体再循环流。在某些实施方案中,该方法进一步包括将松节油液体再循环流再循环至接触容器。还在其他的实施方案中,液态煤产物流供应至液态煤精炼厂。在某些实施方案中,煤样包括平均粒度小于约0.42mm的劣质煤。在某些实施方案中,煤样包括平均粒度小于约0.84mm的优质煤。
还在用于从煤中回收含烃有机物质的方法的其他实施方案中,松节油液体包括选自天然松节油、合成松节油、矿物松节油、松油、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、萜烯树脂、α-萜烯、β-萜烯、γ-萜烯或其混合物的至少一种化合物。在其他的实施方案中,松节油液体可包括选自香叶醇、3-蒈烯、二戊烯(对孟-1,8-二烯)、诺卜醇、蒎烷、2-蒎烷氢过氧化物、水合萜二醇、2-蒎烷醇、二氢月桂烯醇、异龙脑、对孟-8-醇、α-乙酸萜品酯、香茅醇、对孟-8- 醇乙酸酯、7-羟基二氢香茅醛、薄荷醇或其混合物的至少一种化合物。在其他的实施方案中,松节油液体可包括选自茴香脑、莰烯;对伞花烃、茴香醛、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、乙酸异冰片酯、罗勒烯、别罗勒烯、别罗勒烯醇、2-甲氧基-2,6-二甲基-7,8-环氧辛烷、樟脑、柠檬醛、7-甲氧基二氢-香茅醛、10-樟脑磺酸、香茅醛、薄荷酮或其混合物的至少一种化合物。在某些实施方案中,松节油液体包括至少60%体积的α-松油醇。在某些实施方案中,松节油液体包括至少45%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇。在某些其他的实施方案中,松节油液体包括至少60%体积的α-松油醇和至多约30%体积的β-松油醇。在某些实施方案中,0.5~4当量的松节油液体用来与油页岩接触并回收含烃有机物质。在某些实施方案中,0.5~2.0当量的松节油液体用来与油页岩接触并回收含烃有机物质。
在另一个方面,提供了一种用于从焦油砂中回收含烃有机物质的系统。焦油砂回收系统包括用于供应松节油液体的储罐和接触容器,其中接触容器包括用于导入松节油液体的至少一个入口和用于从接触容器回收提取混合物的至少一个出口。该系统还包括用于将焦油砂供应至接触容器的第一输送机。提供了包括连接储罐和接触容器的管线的储罐,其中连接接触容器和储罐的管线包括滤器以防止固体进入至储罐中。该系统还包括第二输送机用于回收和输送固体。
在一个实施方案中,接触容器是旋转倾斜式滤器,其包括一系列肋片或塔板用于分离和/或控制焦油砂。在另一个实施方案中,肋片或塔板被提供用于增加或控制焦油砂和松节油液体之间的接触时间。在某些实施方案中,松节油液体可包括α-松油醇。在其他的实施方案中,松节油液体可包括约30~70%体积的α-松油醇和约25~55%重量的β-松油醇。
在另一个方面,提供了一种用于从油页岩中回收含烃有机物质的系统。该系统包括用于供应松节油液体的储罐和用于将油页岩粉碎成较小粒度的研磨机。提供接触容器,该接触容器包括用于导入松节油液体的至少一个入口、用于接收碎油页岩的至少一个入口、用于从接触容器回收固体的至少一个出口和用于从接触容器回收提取混合物的至少一个出口。提供第一输送机用于将碎油页岩供应至接触容器。该系统进一步包括储罐,其中储罐包括连接储罐和接触容器的管线,其中该管线包括滤器以防止固体进入至储罐中;用于回收固体的第二输送机。在某些实施方案中,该系统进一步包括用于将包括回收的烃类和 松节油液体的反应混合物供应至精炼厂用于进一步分离和/或加工的管线。在某些实施方案中,松节油液体可包括α-松油醇。在某些实施方案中,松节油液体可包括至少约60~95%体积的α-松油醇和至多约30%重量的β-松油醇。在其他的实施方案中,松节油液体可包括约70~90%体积的α-松油醇和约5~25%重量的β-松油醇。
在另一个方面,提供了一种用于从煤中回收含烃有机物质的系统。该系统包括用于供应松节油液体的储罐和用于将煤粉碎以产生较小尺寸的颗粒状物质的研磨机。提供接触容器,该接触容器包括用于导入松节油液体的至少一个入口和用于从接触容器回收固体和液体的至少一个出口。接触容器还包括用于充分地混合松节油液体和碎煤的搅拌装置。提供分离器用于分离固体和液体,其中分离器包括入口、出口和连接分离器的入口至接触容器的出口的管线。该系统还包括储罐,其中储罐包括连接储罐至分离器的管线,其中该管线可包括滤器以防止固体进入至储罐中。
在某些实施方案中,该系统进一步包括滤器用于选择性地防止平均直径大于约0.85mm的颗粒被导入至接触容器中。在某些其他的实施方案中,该系统进一步包括用于将液态煤产物供应至精炼厂用于进一步加工的管线。在某些实施方案中,该系统进一步包括第一输送机用于将碎煤供应至接触容器。在其他的实施方案中,该系统进一步包括第二输送机用于从分离器去除固体。在某些实施方案中,松节油液体可包括α-松油醇。在针对从优质煤中回收烃类的实施方案中,松节油液体可包括约45~80%体积的α-松油醇和约15~45%重量的β-松油醇。在针对从劣质煤中回收烃类的实施方案中,松节油液体可包括约60~95%体积的α-松油醇和约0~30%重量的β-松油醇。
在另一个方面,提供了一种用于优化松节油液体从含烃物质中提取含烃有机物质的方法。一般来说,该方法包括提供含烃原料的样品,并分析该含烃原料以确定被提取的烃的类型。提供从含烃原料提取含烃有机物质的方案,其中该方案是岩层的类型和颗粒状烃原料的尺寸的函数。一般来说,该配方包括至少约40%体积的α-松油醇和至少约10%体积的β-松油醇。然后基于上述的参数调整配方中α-松油醇和β-松油醇的量。通常,尽管上述方法为确定提取各种含烃原料的所需配方提供了良好的起点,但对于其他的含烃原料和具体的操作条件,可进行一系列统计学设计的试验或根据优化方法进行一系列试验以确定液体松节油的最佳组成。
如表1中所示,用于从焦油砂中提取、液化和/或溶解含烃有机物质的具体配方根据粒度而变化。在某些实施方案中,用于制备从焦油砂提取含烃有机物质的松节油液体的方法包括调整作为被提取的富烃固体颗粒物的尺寸的函数的配方中α-松油醇和β-松油醇的量。在其他的实施方案中,如果含烃有机颗粒状物质包括劣质煤或油页岩,增加松节油液体中α-松油醇的量并减少松节油液体中β-松油醇的量。在其他实施方案中,如果含烃有机颗粒状物质包括焦油砂,减少松节油液体中α-松油醇的量并增加松节油液体中β-松油醇的量。在其他实施方案中,如果含烃有机颗粒状物质包括焦油砂并且颗粒状物质的平均直径小于约4.76mm,则减少松节油液体中α-松油醇的量并增加松节油液体中β-松油醇的量。在其他实施方案中,如果含烃有机颗粒状物质包括焦油砂并且颗粒状物质的平均直径大于约1英寸(1目),则增加松节油液体中α-松油醇的量并减少松节油液体中β-松油醇的量。
表1.基于粒度用于提取焦油砂的配方
类似于上面关于焦油砂的提取所显示的配方,如表2和3中所示,用于煤的提取、液化和/或溶解的配方取决于粒度和被提取的煤的质量。在用于制备提取含烃有机物质的松节油液体的方法的一个实施方案中,如果含烃物质包括无烟煤、烟煤或其他优质煤并且颗粒状物质的平均直径小于约0.15mm,则减少松节油液体中α-松油醇的量并增加松节油液体中β-松油醇的量。在其他实施方案中,如果富烃颗粒状物质包括无烟煤、烟煤或其他优质煤并且颗粒状物质的平均直径大于约0.84mm,则增加松节油液体中α-松油醇的量并减少松节油液体中β-松油醇的量。在另一实施方案中,如果富烃颗粒状物质包括劣质煤并且颗粒状物质的平均直径小于约0.074mm,则减少松节油液体中α-松油醇的量并增加松节油液体中β-松油醇的量。在另一实施方案中,如果富烃颗粒状物质包括劣质 煤并且颗粒状物质的平均直径大于约0.42mm,则增加松节油液体中α-松油醇的量并减少松节油液体中β-松油醇的量。
表2.基于粒度用于提取优质煤的配方
表3.基于粒度用于提取劣质煤的配方
类似于上面关于焦油砂的提取所显示的配方,如表4中所示,用于油页岩的提取、液化和/或溶解的配方取决于粒度。在制备用于提取含烃有机物质的组合物的方法的一个实施方案中,如果富烃颗粒状物质包括油页岩并且颗粒状物质的平均直径小于约0.074mm,则减少松节油液体中α-松油醇的量并增加松节油液体中β-松油醇的量。在另一实施方案中,如果富烃颗粒状物质包括油页岩并且颗粒状物质的平均直径大于约0.42mm,则增加松节油液体中α-松油醇的量并减少松节油液体中β-松油醇的量。
表4.基于粒度用于提取油页岩的配方
<200目(0.074 mm) | 60-80%vol | 10-30%vol | 5%vol | 0%vol |
40目(0.420mm) -200目(0.074 mm) | 70-90%vol | 5-25%vol | 5%vol | 0%vol |
>40目(0.420 mm) | 75-95%vol | 0-20%vol | 5%vol | 0%vol |
原油的提取类似地取决于被提取、液化和/或溶解的原油的类型。如表5中所示,用于提取、液化和/或溶解原油的配方是粒度和被提取的原油的密度的质量两者的函数。该方法包括提供松节油液体配方,该配方包括至少50%体积的α-松油醇和至少20%体积的β-松油醇;基于被提取的液态烃的密度调整松节油液体配方中α-松油醇和β-松油醇的量。在一个实施方案中,如果被提取的液态烃的API比重大于约22°,则减少松节油液体中α-松油醇的量并增加松节油液体中β-松油醇的量。在另一实施方案中,如果被提取的液态烃的API比重小于约22°,则增加松节油液体中α-松油醇的量并减少松节油液体中β-松油醇的量。如在此所使用的,轻质油的API为至少约31°,中质原油的API为约22°~约31°,重质油的API为约10°约22°,并且超重油的API小于约10°。
表5.基于API密度用于提取原油的配方
在另一个方面,提供了一种制备用于提高从地下岩层中的液态含烃有机物质的采收率的松节油液体的方法。该方法包括提供包括至少50%体积的α-松油醇和至少20%体积的β-松油醇的配方;并基于该地下岩层的地质特征调整该配方中α-松油醇和β-松油醇的量。
在另一个方面,提供了一种用于从含液态烃的容器中清洗和/或回收烃类的组合物,其中所述组合物包括选自天然松节油、合成松节油、矿物松节油、松油、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、萜烯树脂、α-萜烯、β- 萜烯、γ-萜烯或其混合物的至少一种化合物。在其他的实施方案中,用于清洗和/或回收烃类的组合物可包括选自香叶醇、3-蒈烯、二戊烯(对孟-1,8-二烯)、诺卜醇、蒎烷、2-蒎烷氢过氧化物、水合萜二醇、2-蒎烷醇、二氢月桂烯醇、异龙脑、对孟-8-醇、α-乙酸萜品酯、香茅醇、对孟-8-醇乙酸酯、7-羟基二氢香茅醛、薄荷醇或其混合物的至少一种化合物。还在其他的实施方案中,用于清洗和/或回收烃类的组合物可包括选自茴香脑、莰烯;对伞花烃、茴香醛、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、乙酸异冰片酯、罗勒烯、别罗勒烯、别罗勒烯醇、2-甲氧基-2,6-二甲基-7,8-环氧辛烷、樟脑、柠檬醛、7-甲氧基二氢-香茅醛、10-樟脑磺酸、香茅醛、薄荷酮或其混合物的至少一种化合物。在一个实施方案中,该组合物包括选自下列的至少一种化合物:α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇和β-松油醇。在另一个实施方案中,该组合物包括至少25%体积的α-松油醇或β-松油醇。
在另一个方面,提供了一种用于从含液态烃的容器中清洗和/或回收烃类的方法。该方法包括用烃清洗组合物与容器的内部接触以生成混合物,所述组合物包括选自α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇和β-松油醇的至少一种化合物,其中该混合物包括液态烃残渣和烃清洗组合物。从容器中回收并去除该混合物。在某些实施方案中,清洗组合物包括至少25%体积的α-松油醇或β-松油醇。在某些其他的实施方案中,清洗组合物包括至少25%体积的α-松油醇和至少25%体积的β-松油醇。
实施例
实施例1.在本实施例中,来自宾夕法尼亚州华盛顿县的匹兹堡煤层的煤用试剂α-松油醇液化。煤样获自宾夕法尼亚州立大学的煤库(Coal Bank),该大学对其提供了的近似分析如下:2.00wt.%收到基水分、9.25wt.%干灰、38.63wt.%干燥挥发物和50.12wt.%干燥的固定碳。煤样的粒度为约60目。约60克α-松油醇轻轻地加入至置于提取容器中的约30克煤样中,由此产生的试剂样品比为2∶1。含有所得的α-松油醇和煤的混合物的封盖但未紧密密封的提取容器保持在约96℃的恒温下并持续搅拌。提取容器中的压力维持在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下,并且不使α-松油醇沸腾。约30分钟后,过滤混合物,并且保留在滤器上的煤颗粒用乙醇洗涤,并干燥至恒重。基于重量损失,煤样的转化率,即,液化程度,被测定为约68wt.%。
实施例2.本实施例几乎与实施例1相同,不同之处有两方面。与实施例1中一样,在将温度保持在约96℃下约30分钟后,含有煤样和α-松油醇的提取容器在约135℃的温度下另外保持约30分钟的时间。提取容器中的压力保持在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下。煤样的转化率,即,液化程度,被测定为约70wt.%。
实施例3.使用的煤样与前两个实施例中使用的煤样来源相同且具有相同的近似分析。约31克α-松油醇加入至提取容器中的约31克煤样中。混合物在约96℃下并且在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下保持约30分钟。通过如前两个实施例一样在过滤、洗涤和干燥后将样品称重,测定获得的煤样的转化率,即,液化程度为约71wt.%。
实施例4.本实施例与实施例3相同,不同之处在于用己烷代替约30wt.%的α-松油醇,得到包括70wt.%的α-松油醇和30wt.%的己烷的试剂。这样将转化率,即,液化程度减小至约1.3wt.%。
实施例5.对于本实施例,煤样的来源和近似分析,以及温度、压力和试剂样品比的试验条件与实施例3相同。然而,提取的持续时间从约30分钟减少至约20分钟。另外,用1-丁醇代替约30wt.%的α-松油醇,得到包括70wt.%的α-松油醇和30wt.%的1-丁醇的试剂。液化的煤量仅为约0.30克,对应的转化率为约1.0wt.%。
实施例6.就煤样的来源和近似分析,以及提取的温度、压力和持续时间而言,本实施例与实施例3是相同的。然而,使用的煤样的量为约25克,并且试剂包括约24克(80wt.%)α-松油醇和约6克(20wt.%)二甲苯。得到包括70wt.%的α-松油醇和30wt.%的二甲苯的试剂。液化的煤为约10.0克,对应的转化率为约40wt.%。
实施例7.在本实施例中,来自怀俄明州坎贝尔县的怀俄明煤层(Wyodakseam)的煤用试剂α-松油醇液化。煤样获自宾夕法尼亚州立大学的煤库(CoalBank),该大学对其提供的近似分析如下:26.30wt.%收到基水分、7.57wt.%干灰、44.86wt.%干燥挥发物和47.57wt.%干燥的固定碳。煤样的粒度为约20目。约60克α-松油醇轻轻地加入至置于提取容器中的约30克煤样中,试剂样品比为约2∶1。含有所得的α-松油醇和煤的混合物的封盖但未紧密密封的提取容器保持在约96℃的恒温下并持续搅拌。提取容器中的压力维持在稍低于约 1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下,并且不使α-松油醇沸腾。约30分钟后,过滤提取容器中的混合物,并且保留在滤器上的煤颗粒用乙醇洗涤,并干燥至恒重。基于重量损失,煤样的转化率,即,液化程度,被测定为75wt.%。
实施例8.本实施例中的试验在与前面的实施例相同的条件下进行,不同之处为一个方面。将约15克α-松油醇而不是前面实施例中的约60克加入至约30克煤样中,由此获得的试剂煤比为0.5∶1。获得的煤样的转化率,即,液化程度从前面实施例中获得的约75wt.%下降至约69wt.%。
实施例9.在本实施例中,约3克来自科罗拉多州的绿河区(Green-riverregion)的油页岩用约9克的α-松油醇溶解,由此产生的试剂样品比为3∶1,以从中提取油母质(有机物质)和/或沥青(有机物质)。有机碳含量,包括挥发物和固定碳,由认证的分析公司测定为约22.66wt.%。使用粒度为60目的油页岩样品分别在约25℃的环境温度和稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的压力下进行两个试验。通过在过滤、用乙醇洗涤和干燥后称重测定样品的重量损失。在约30分钟后重量损失为约9wt.%,在约45分钟后为约17wt.%。从这些重量损失,有机物质即油母质和/或沥青的转化率,即,提取程度,估计前者为约40wt.%,后者为约75wt.%。
实施例10.本实施例重复前面的实施例,不同之处在于在约96℃的温度下而不是在约25℃的温度下进行单次试验,持续约15分钟。油页岩的重量损失为约12wt.%,对应的油母质(有机物质)的转化率,即提取程度为约53wt.%。
实施例11.在本实施例中,用商品级合成松节油溶解和提取来自加拿大阿尔伯塔的焦油砂中的沥青(有机物质)。焦油砂样品获自阿尔伯塔研究理事会(Alberta Research Council),对该样品提供的近似分析如下:84.4wt.%干燥固体,11.6wt.%干燥沥青和4.0wt.%的收到基水分。约30克合成松节油轻轻地加入至封盖但未紧密密封的提取容器中的约15克焦油砂样品中,采用的试剂样品比按重量计为约2∶1。含有所得的合成松节油和焦油砂的混合物的此提取容器保持在约96℃的恒温下并持续搅拌。提取容器中的压力维持在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下,并且不使合成松节油沸腾。约20分钟后,过滤提取容器中的混合物,并且保留在滤器上的固体(焦油砂)用乙醇洗涤,并干燥至恒重。基于重量损失,从焦油砂样品中沥青的转化率,即,提取程度,被测定为约100wt.%。
实施例12.在本实施例中,约60克来自与前述实施例相同的来源并具有相同的近似分析的焦油砂样品通过约60克的α-松油醇而不是包括α-松油醇的商品级合成松节油提取。所得的试剂样品比为1∶1而不是前述实施例中的2∶1。试验在约96℃的温度下和在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下持续约30分钟。焦油砂样品中的沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度被测定为约100wt.%。
实施例13.在本实施例中,约60克来自与前面两个实施例相同的来源并具有相同的近似分析的焦油砂样品通过约60克的商品级合成松节油提取。因此,所得的试剂样品比为约1∶1。试验在约96℃的温度下和在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下进行约30分钟。焦油砂样品中的沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度被测定为约70wt.%。
实施例14.本实施例中的试验重复实施例8中的步骤,不同之处在于试剂样品比从约2∶1减小至约0.5∶1。约60克焦油砂样品用约30克商品级合成松节油提取。沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度从实施例9中获得的约100wt.%降低至约70wt.%。
实施例15.本实施例中的试验重复前一实施例中的步骤,使用α-松油醇代替商品级合成松节油。焦油砂样品中的沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度为约70wt.%,与前一实施例一样。
实施例16.本实施例中的试验使用来自与前面采用焦油砂的实施例相同的来源并具有相同的近似分析的焦油砂样品在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下进行。约60克商品级合成松节油加入至约60克焦油砂样品中,由此产生的试剂样品比为约1∶1。样品和商品级合成松节油的温度在约65℃下保持约30分钟,然后在约5分钟内冷却至约15℃。随后,将焦油砂样品过滤、洗涤、干燥和称重。基于重量损失,焦油砂样品中的沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度被测定为约70wt.%。
实施例17.本实施例中的试验重复前一实施例的步骤,使用α-松油醇代替商品级合成松节油。沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度从约70wt.%增加至约90wt.%。
实施例18.在本实施例中,称重约30克的来自与实施例11-17相同的来源并具有相同的近似分析的焦油砂样品用包括约20克(80wt.%)的α-松油醇和约5 克(20wt.%)的甲苯的液体在约96℃的温度下和在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下提取。试验的持续时间(反应或提取时间)为约30分钟。样品的重量损失为约10.2克。从此重量损失,沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度估计为约33wt.%。
实施例19.来自与前面采用焦油砂的所有实施例中使用的焦油砂相同的来源并具有相同的近似分析的三个焦油砂样品用包括不同量的α-松油醇和乙醇的试剂在约15℃的温度下和在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下提取。对于每个焦油砂样品,每次试验的持续时间(反应或提取时间)为约15分钟。第一个样品用包括约0克(0wt.%)α-松油醇和约15克(100wt.%)乙醇的混合物,即,纯乙醇提取。第二个样品用包括约7.5克(50wt.%)α-松油醇和约7.5克(50wt.%)乙醇的混合物提取。第三个样品用包括约12克(80wt.%)α-松油醇和约3克(20wt.%)乙醇的混合物提取。对于第一、第二和第三个样品,三个样品中的重量损失和估计的沥青(有机物质)的转化率,即,提取程度分别为约0.2克(1.0wt.%),0.6克(3.0wt.%)和0.9克(4.5wt.%)。
实施例20.平均大小为约15mm的商品级沥青的不规则形小球在约22℃的温度下和在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下用α-松油醇溶解和提取。称重为约20克的第一个样品用约40克的α-松油醇溶解和提取,并且称重也为约20克的第二个样品用约20克的α-松油醇溶解和提取。在30分钟后两个样品完全溶解。进行这些试验以模拟重质原油的溶解和提取,重质原油往往富含类似于沥青的沥青质。
实施例21.在本实施例中,来自与前面采用焦油砂的所有实施例中使用的焦油砂相同的来源并具有相同的近似分析的焦油砂中的沥青(有机物质)用两种不同的植物油,大豆油和玉米油提取。植物油与松节油液体是完全混溶的。在第一个试验中,称重为约15克的焦油砂样品与约30克的大豆油在约96℃的温度下和在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下混合并持续搅拌约20分钟。重量损失为约0.5克,由此重量损失,估计样品中沥青的转化率,即,提取程度为约3.3wt.%。在第二个试验中,称重为约30克的焦油砂样品与约60克的玉米油在约175℃的温度下和在稍低于约1.01×105帕斯卡(1atm)的环境压力下混合并持续搅拌约30分钟。重量损失为约4.8克,由此重量损失,估计样品中沥青的转化率,即,提取程度为约12wt.%。
实施例22.对贝雷砂岩堵心(Berea sandstone plug core)样品进行两个实验以测定试剂注入对岩心油采收率的作用。第一个实验被设计为测定在油田已被注水至极限后由α-松油醇注入所产生的油采收率增加。选择的岩心含有9.01mL类似原油的实验油。用含3.0%的氯化钾的水溶液注水产生4.6mL油。注入五(5)孔体积的α-松油醇产生另外的3.61mL油,从而使岩心剩余的油小于初始体积的8.0%。第二个实验被设计为表示从用α-松油醇注入未开发油藏所期望获得的较高采收率。选择的岩心含有8.85mL类似原油的实验油。在注入约0.5孔体积的α-松油醇后开始产油,一直持续至注入3.5孔体积;然而,在仅注入2.5孔体积的α-松油醇后就回收大部分的油。回收了总计7.94mL实验油,从而使岩心剩余的油小于初始体积的7.5%。
在一个试验中,测试松节油液体与焦油砂样品的多种不同比例。对于下面提供的各个试验,松节油液体具有相同的配方,其中该组合物包括约60%体积的α-松油醇、约20%体积的β-松油醇和约20%体积的γ-松油醇。焦油砂是来自加拿大阿尔伯塔的不同的矿石混料,沥青含量为约12wt%,水含量为约4-5wt%。试验均在环境温度下进行。
如下面的表6中所示,在下面提供的所有比值(即,松节油液体与焦油砂的比值为1∶2~2∶1)下从焦油砂的烃回收率均获得了良好的烃回收率并且可辨别差异很小。关于进行提取的温度,相信对于从焦油砂中提取、溶解和/或液化烃类的最佳温度为65℃。如表中所示,在约130℃时,回收的烃量减少。然而,需注意,对于特别难以回收烃类的某些固体,增加提取溶剂的温度可增加被回收的烃类的量。最后,显示接触时间对被提取的物质的量的影响非常小。这可能是因为最短的提取时间为20分钟,相信该提取时间对从焦油砂中提取烃类已经足够。
表6
焦油砂重 量,g | 可提取的 HC重量, g | 提取溶剂 的重量 | 焦油砂与 溶剂的比 值 | 提取的 HC的量, g | 提取的 HC的百 分数 | 温度,℃ | 接触时 间,分钟 |
15 | 2.0 | 30.0 | 1∶2 | 3.2 | 161 | 96 | 20 |
60 | 7.8 | 120.0 | 1∶2 | 5.4 | 69 | 96 | 30 |
60 | 7.8 | 31.6 | 2∶1 | 9.6 | 123 | 96 | 30 |
60 | 7.8 | 60.0 | 1∶1 | 7.6 | 97 | 65 | 30 |
60 | 7.8 | 60.0 | 1∶1 | 4.0 | 51 | 130 | 30 |
[0131]
60 | 7.8 | 60.0 | 1∶1 | 6.3 | 80 | 65 | 30 |
使用可选的溶剂,即乙醇和玉米油来进行附加的试验,与包括约60%体积的α-松油醇、约20%体积的β-松油醇和约20%体积的γ-松油醇的组合物进行比较。在下面提供的表7中要注意的是,乙醇和玉米油的性能出人意料地大大低于包括约60%体积的α-松油醇、约20%体积的β-松油醇和约20%体积的γ-松油醇的组合物。例如,松油醇组合物完全或几乎完全地提取了可提取的烃类,而乙醇仅获得了10%的可回收烃类,并且加热的玉米油仅获得了33%的可回收烃类。
表7
化学物质 | 焦油砂 重量,g | 可提取 的HC 重量,g | 提取溶 剂的重 量 | 焦油砂 与溶剂 的比值 | 提取的 HC的 量,g | 提取的 HC的百 分数 | 温度,℃ | 接触时 间,分钟 |
乙醇 | 15 | 2.0 | 15.0 | 1∶1 | 0.2 | 10 | 15 | 15 |
玉米油 | 30 | 3.9 | 60.0 | 2∶1 | 1.3 | 33 | 175 | 30 |
60/20/20 松油醇 | 60 | 7.8 | 60.0 | 1∶1 | 7.6 | 97 | 65 | 30 |
60/20/20 松油醇 | 60 | 7.8 | 31.6 | 2∶1 | 9.6 | 123 | 96 | 30 |
如下面的表8中所示,提供了多种松节油液体配方的性能,包括仅包括α-松油醇以及α-松油醇与多种已知有机溶剂的组合的松节油液体配方。在表中首先给出的三种组合物包括α-松油醇、β-松油醇和γ-松油醇。例如,第一组合物包括约60%体积的α-松油醇、约30%体积的β-松油醇和约10%体积的γ-松油醇。结果出人意料地显示随着α-松油醇的浓度增加,松节油液体的性能增加至当松节油液体包括约70%的α-松油醇时的时刻,此时能够实现从焦油砂样品中提取全部烃物质。
对于用纯α-松油醇提取含烃焦油砂给出了第二组数据。如表所示,可能由于样品的烃含量不一致,提取超过了100%。然而,结果大体上证明了出人意料的结果,即,α-松油醇能够从焦油砂样品中基本上提取所有的可回收烃。
最后,表8中提供的最后一组数据说明α-松油醇和已知有机溶剂的混合系统的效力。如表所示,采用包括比值为1∶1的α-松油醇与乙醇的组合物基本上完 全回收了可回收烃。这个结果是出人意料的,因为纯乙醇仅移除了总可回收烃的约10%。另外,包括比值为1∶1或3∶1的α-松油醇与甲苯的混合系统仍然回收了总可回收烃的77%和92%。这个结果是出人意料的。
表8
化学组合物 | 焦油砂 重量,g | 可提取 的HC重 量,g | 溶剂 重量 | 焦油砂 与溶剂 的比值 | 提取的 HC的 量,g | 提取的 HC的百 分数 | 温度, ℃ | 接触时 间,分钟 |
60/30/10松油 醇 | 60 | 2.0 | 60.0 | 1∶1 | 7.1 | 91 | 96 | 30 |
40/30/20松油 醇 | 60 | 7.8 | 60.0 | 1∶1 | 4.7 | 60 | 96 | 30 |
70/20/10松油 醇 | 60 | 7.8 | 60.0 | 1∶1 | 7.9 | 101 | 96 | 30 |
100/0/0松油醇 | 60 | 7.8 | 60.0 | 1∶1 | 10.0 | 128 | 96 | 30 |
100/0/0松油醇 | 60 | 7.8 | 120.0 | 1∶2 | 8.7 | 111 | 96 | 30 |
100/0/0松油醇 | 60 | 7.8 | 31.0 | 2∶1 | 9.6 | 123 | 96 | 30 |
50%α-松油醇/ 50%乙醇 | 15 | 2.0 | 15.0 | 1∶1 | 8.1 | 103 | 65 | 30 |
80%α-松油醇/ 20%乙醇 | 15 | 2.0 | 15.0 | 1∶1 | 1.2 | 62 | 15 | 15 |
75%α-松油醇/ 25%甲苯 | 30 | 3.9 | 25.0 | 1∶0.8 | 1.8 | 92 | 15 | 15 |
50%α-松油醇/ 50%甲苯 | 30 | 3.9 | 26.0 | 1∶0.9 | 3.0 | 77 | 96 | 30 |
50%α-松油醇/ 50%二甲苯 | 30 | 3.9 | 26.0 | 1∶0.9 | 2.4 | 61 | 96 | 30 |
在说明书中,并且尤其是上面实施例中所述的从含烃原料中提取含烃有机物质的结果是出人意料的。
如在此所使用的术语第一、第二、第三等应该被解释为唯一识别要素,并非指或限于各要素或步骤的任意特定次序。
如在此所使用的术语约和大概应该被理解为包括所述数值的5%之内的任意值。而且,关于数值范围术语约和大概的叙述应该被解释为包括所述范围的 上端和下端。如在此所使用的术语第一、第二、第三等应该被解释为唯一识别要素,并非指或限于各要素或步骤的任意特定次序。
尽管仅在本发明的一些实施方案中显示或说明了本发明,但对于本领域技术人员显而易见的是,本发明不限于此,而是在不背离本发明的范围的前提下易于作出许多变化。
Claims (38)
1.一种从含烃原料中提取含烃有机物质至松节油液体的方法,包括以下的步骤:
提供松节油液体,其中所述松节油液体包括至少约30%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端;
将所述含烃原料与所述松节油液体接触以形成均质一相的提取混合物和残余原料,所述均质一相的提取混合物包括提取至所述松节油液体中的至少一部分所述含烃有机物质,所述残余原料包括至少一部分来自所述含烃原料的不溶于所述松节油液体的不溶物质;
将所述提取混合物与所述残余原料分离;以及
将所述提取混合物分离成第一部分和第二部分,所述提取混合物的所述第一部分包括烃产物流,所述烃产物流包括至少一部分所述含烃有机物质,所述提取混合物的所述第二部分包括至少一部分所述松节油液体。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述含烃有机物质是固体或半固体,其中所述含烃原料包括多个颗粒,所述颗粒具有平均粒径。
3.如权利要求2所述的方法,其中所述平均粒径为约0.74毫米~约25毫米,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
4.如权利要求1所述的方法,进一步包括将第二液体加入至所述松节油液体的步骤,所述第二液体选自低级脂肪族醇、低级链烷烃、低级芳香烃、脂肪胺、芳香胺及其混合物。
5.如权利要求4所述的方法,其中所述第二液体选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊烷、庚烷、己烷、苯、甲苯、二甲苯、蒽、四氢化萘、三乙胺、苯胺及其混合物。
6.如权利要求5所述的方法,其中将所述含烃原料与所述松节油液体接触的步骤进一步包括在水的沸点左右的温度加入水的步骤。
7.如权利要求1所述的方法,进一步包括在将所述松节油液体与所述含烃原料接触之前将所述松节油液体加热至环境温度以上~约200℃的温度的步骤,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
8.如权利要求1所述的方法,其中所述含烃原料和所述松节油液体在约1.0×104帕斯卡~约5.0×106帕斯卡的压力下接触,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
9.如权利要求1所述的方法,进一步包括将所述提取混合物的第二部分的至少一部分供应给所述接触步骤。
10.如权利要求1所述的方法,进一步包括以下的步骤:提供用于将所述含烃有机物质和所述松节油液体在含有所述含烃有机物质的地下岩层中原位接触的装置,以及用于从所述地下岩层提取所述含烃有机物质的装置。
11.如权利要求1所述的方法,其中所述含烃原料与所述松节油液体在小于约300℃的温度下接触,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
12.如权利要求1所述的方法,其中所述含烃原料与所述松节油液体在小于约60℃的温度下接触,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
13.如权利要求1所述的方法,其中所述含烃原料是在地下岩层中,并且所述含烃原料与所述松节油液体的接触在所述地下岩层原位发生;并且进一步包括以下的步骤:
通过与所述地下岩层流体连通的生产井采收所述提取混合物,其中所述残余原料原位保留在所述地下岩层中。
14.如权利要求13所述的方法,进一步包括将再循环流再注入至注入井中用于烃物质的进一步提取的步骤。
15.如权利要求13所述的方法,其中所述地下岩层正在进行烃物质的初次采收。
16.如权利要求1所述的方法,其中所述松节油液体包括约50%体积的α-松油醇和至少约20%体积的β-松油醇,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
17.如权利要求1所述的方法,其中所述松节油进一步包括α-萜烯、β-萜烯或γ-萜烯中的至少一种。
18.如权利要求1所述的方法,其中所述松节油液体包括α-松油醇和β-松油醇,其中α-松油醇与β-松油醇的比为至少约1.3:1,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
19.如权利要求1所述的方法,其中所述松节油液体包括α-松油醇和β-松油醇,其中α-松油醇与β-松油醇的比为至少约2:1,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端。
20.如权利要求1所述的方法,所述含烃原料包括焦油砂,
其中所述含烃原料与所述松节油液体的接触包括以下的步骤:将所述焦油砂供应至提取容器的内部部分并且将所述松节油液体供应至所述提取容器的所述内部部分持续以一段时间以可操作用于从所述含烃原料中提取主要部分的所述含烃有机物质。
21.如权利要求1所述的方法,所述含烃原料包括油页岩,所述方法进一步包括以下步骤:
研磨所述含烃有机物质以形成多个颗粒,所述颗粒限于4.8mm~25mm的平均直径使得所述多个颗粒与所述松节油液体接触。
22.如权利要求1所述的方法,所述含烃原料包括煤,所述方法进一步包括以下步骤:
研磨所述含烃有机物质以形成多个颗粒,所述颗粒限于0.8mm~0.07mm的平均直径使得所述多个颗粒与所述松节油液体接触。
23.如权利要求1-22任一项所述的方法,其中所述提取在添加表面活性剂后实施。
24.如权利要求1所述的方法,进一步包括以下的步骤:将所述提取混合物分离为烃产物流和再循环流,所述烃产物流包括至少一部分所述含烃有机物质,所述再循环流含有至少一部分所述松节油液体。
25.如权利要求24所述的方法,进一步包括将所述再循环流再循环以接触所述含烃原料的步骤。
26.一种用于根据权利要求1的方法从固体或半固体含烃原料中采收含烃有机物质的设备,包括:
松节油液体供应源,包括用于从所述含烃原料中提取含烃有机物质的含有松油醇的松节油液体,其中所述松节油液体包括至少约30%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端;
接触容器,所述接触容器具有第一入口并通过所述第一入口与所述松节油液体供应源流体连通,所述接触容器可操作地通过第二入口将所述含烃原料接收在内部部分中,所述接触容器可操作地将所述含烃原料和所述松节油液体在所述接触容器的所述内部部分中保持预定的时间量以可操作地形成均质一相的提取混合物和残余原料,所述均质一相的提取混合物包括提取至所述松节油液体的至少一部分所述含烃有机物质,所述残余原料包括至少一部分来自所述含烃原料的不溶于所述松节油液体的不溶物质;所述接触容器包括用于从所述接触容器回收所述提取混合物的第一出口和用于从所述接触容器回收所述残余原料的第二出口,所述接触容器可操作地允许机械搅拌;
储罐,所述储罐与所述接触容器通过管线流体连通,其中所述储罐可操作地从所述接触容器接收所述提取混合物,其中所述管线包括滤器以防止固体经过进入所述储罐;以及
用于从所述接触容器的所述第二出口收集所述残余原料的收集装置。
27.如权利要求26所述的设备,进一步包括用于接收所述提取混合物的分离容器,所述分离容器可操作地从所述松节油液体中基本上分离所述含烃有机物质。
28.如权利要求27所述的设备,进一步包括用于从所述分离容器接收所述松节油液体的再循环流,所述再循环流可操作地将所述松节油液体从所述分离容器返回至所述接触容器用于再利用。
29.如权利要求26所述的设备,进一步包括研磨机,所述研磨机被配置成减小所述含烃原料的大小用于在所述接触容器中与所述液体松节油接触。
30.如权利要求26所述的设备,其中所述接触容器为旋转倾斜式滤器,其进一步包括多个肋片或塔板,所述肋片或塔板被配置成控制所述松节油液体和所述含烃原料之间的接触时间。
31.如权利要求26所述的设备,其中用于将含烃原料导入至所述接触容器的装置包括输送机。
32.如权利要求26所述的设备,其中所述接触容器进一步包括用于混合所述含烃原料和所述松节油液体的装置。
33.如权利要求26所述的设备,进一步包括与所述第一接触容器连接的第二接触容器,其中所述第二接触容器包括用于接收松节油液体和煤样物质的入口、用于回收至少一部分所述提取混合物的第一出口和用于从所述混合容器中去除至少一部分所述残余原料的第二出口,其中所述第二接触容器位于所述第一接触容器和所述储罐之间并连接所述第一接触容器和所述储罐。
34.如权利要求26所述的设备,进一步包括位于所述接触容器的入口处的滤器。
35.一种从焦油砂采收含烃有机物质的方法,所述方法包括:
获得包括可回收的含烃有机物质的焦油砂;
提供松节油液体,其中所述松节油液体包括至少约30%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端;
将所述焦油砂样品供应至接触容器,所述接触容器包括至少一个入口用于供应所述松节油液体;
将所述焦油砂样品与所述松节油液体在接触容器中接触,并且搅拌所述焦油砂样品和所述松节油液体,以形成均质一相的提取混合物和残余原料,所述均质一相的提取混合物包括提取至所述松节油液体中的至少一部分所述含烃有机物质,所述残余原料包括至少一部分来自所述焦油砂的不溶于所述松节油液体的不溶物质,所述接触容器包括至少一个入口用于供应松节油液体;
将所述提取混合物与所述残余原料分离;
将所述提取混合物分离为烃产物流和松节油液体再循环流,所述烃产物流包括至少一部分来自所述焦油砂的所述含烃有机物质;以及
将至少一部分所述松节油液体再循环流再循环至所述接触步骤。
36.一种从粉碎的含烃油页岩采收含烃有机物质的方法,该方法包括:
提供所述粉碎的含烃油页岩;
提供松节油液体,其中所述松节油液体包括至少约30%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端;
将所述粉碎的含烃油页岩过滤;
将所述粉碎的含烃油页岩加料至接触容器,所述接触容器包括至少一个入口用于将所述松节油液体供应至所述接触容器;
将所述粉碎的含烃油页岩与松节油液体接触,以形成均质一相的提取混合物和残余原料,所述均质一相的提取混合物包括提取至所述松节油液体中的至少一部分所述含烃有机物质,所述残余原料包括至少一部分来自所述油页岩的不溶于所述松节油液体的不溶物质;
将所述提取混合物与所述残余原料分离;以及
将所述提取混合物中的所述含烃有机物质与所述松节油液体分离以产生烃产物流和松节油液体再循环流,所述烃产物流包括至少一部分来自所述粉碎的含烃油页岩的所述含烃有机物质;以及
将至少一部分所述松节油液体再循环流再循环至所述接触步骤。
37.一种从含烃的肥煤地下岩层采收含烃有机物质的方法,该方法包括:
获得煤,所述煤包括可回收的含烃有机物质;
将所述煤研磨以产生碎煤;
过滤所述碎煤;
将所述碎煤加料至接触容器,所述接触容器包括至少一个入口用于将松节油液体供应至所述接触容器;
将所述碎煤与松节油液体接触,以形成均质一相的提取混合物和残余原料,所述提取混合物包括提取至所述松节油液体中的至少一部分所述含烃有机物质,所述残余原料包括至少一部分来自所述煤的不溶于所述松节油液体的不溶物质,其中所述松节油液体包括至少约30%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端;
将所述残余原料与所述提取混合物分离;以及
将所述含烃有机物质与所述松节油液体分离以产生烃产物流和松节油液体再循环流,所述烃产物流包括至少一部分来自所述煤的所述含烃有机物质;以及
将至少一部分所述松节油液体再循环流再循环至所述接触步骤。
38.一种从与含烃的地下岩层连接的生产井中提高含烃有机物质的采收率的方法,所述地下岩层包括含烃原料,所述方法包括:
提供注入井,所述注入井与所述地下岩层流体连通;
提供松节油液体,其中所述松节油液体包括至少约30%体积的α-松油醇和至少约15%体积的β-松油醇,其中术语“约”包括所述数值的5%之内的任意值,而且关于数值范围术语“约”的叙述包括所述范围的上端和下端;
将所述松节油液体通过所述注入井注入并注入至所述岩层中,其中所述松节油液体和来自所述含烃的地下岩层的含烃有机物质形成均质一相的提取混合物,所述提取混合物包括提取至至少一部分所述松节油液体中的至少一部分所述提取混合物含烃有机物质;
通过所述生产井从所述岩层采收所述提取混合物;以及
分离所述提取混合物以产生烃产物流和松节油液体流。
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