CN102925191B - 一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的方法及装置。该方法包括如下步骤：第一步，将含沥青的油砂进行破碎并筛分，将筛分后的油砂与温度为30-90℃的溶剂混合搅拌，并进行溶剂抽提，得到混合浆料；第二步，将所述混合浆料进行二次筛分，将粗砂排出，剩余的为细砂浆料；第三步，对所述细砂浆料进行离心分离，分离出细砂，将剩余的沥青溶液进行分离得到沥青和回收溶剂。本发明还提供了一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的装置。本发明所提供的从油砂中提取沥青的方法通过溶剂抽提的方法提取油砂中的沥青，全部是物理过程，污染较轻，并且可以保留沥青的原有性质，是油砂用于道路建筑材料的最有效工艺之一。

Description

一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的方法及装置，属于石油提取与冶炼技术领域。

背景技术

油砂是指地壳表层的碎屑物或岩石与其中所含的水和稠油或沥青形成的混合物的统称，储量非常巨大，是目前世界上一种重要的潜在石油资源。

如何从油砂中高效、低能耗、低污染的提取沥青，一直是困扰该行业发展的问题之一。尤其是对于一些特殊的油砂(比如原产于的印尼布登岛的油砂)，其特点在于：1)在低温200℃时开始发生软化，随着温度升高粘结现象越来越严重，温度高达420℃以上时随着油气的产出，粘结现象消失，变成半焦渣粉；2)半焦中细粉含量特别多，扬尘大，干馏油气含尘多；3)原料含水量变化大，烘干脱水难；4)油砂破碎困难，由于沥青的粘结作用和破碎机械的摩擦生热，使得已经破碎的油砂容易重新粘结甚至板结成块状物料，无法进行后续处理。

因此，目前世界上还没有从此类油砂中提取沥青的成熟方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种从油砂中提取沥青的方法，其是通过溶剂抽提来提取沥青的方法。

本发明的目的还在于提供一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的装置。

为达到上述目的，本发明提供了一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的方法，其包括如下步骤：

第一步，将含沥青的油砂进行破碎并筛分，将筛分后的油砂与温度为30-90℃的溶剂混合搅拌(该混合搅拌可以在搅拌釜中进行)，并进行溶剂抽提使油砂中的沥青溶入溶剂中，得到混合浆料；

第二步，将混合浆料进行二次筛分，将粗砂排出，剩余的为细砂浆料(即细砂、溶剂及溶解下来的沥青的混合物)；

第三步，对细砂浆料进行离心分离，分离出细砂，将剩余的沥青溶液进行分离得到沥青。

在本发明所提供的上述方法中，溶剂在搅拌的过程中能够溶解大颗粒状的油砂，可以很好地解决油砂在破碎过程中的粘结问题；通过采用两次筛分来分离天然油砂中的大块石头可以保护在提取过程所用到的泵和离心机等设备。

在上述方法中，优选地，筛分后的油砂的粒径为50mm以下。

在上述方法中，优选地，对细砂浆料的离心分离采用离心过滤机进行，更优选为具有过滤、洗涤功能的离心过滤机。离心分离的具体条件可以控制为离心分离因素800-1500。离心分离出的固体颗粒的主成分为含溶剂的细砂，分离出的液体为沥青溶液，其主成分为含沥青的溶剂。

在上述方法中，优选地，对于沥青溶液的分离按照以下步骤进行：将沥青溶液进行2-8小时的沉降处理，以去除水分和降低灰分，然后加热至150-200℃蒸馏分离得到沥青。上述的沉降处理可以在沉降罐中进行，加热可以采用加热炉进行，蒸馏可以采用蒸馏塔进行，这些都可以是本领域的常规设备。具体沉降时间可以由沥青溶液中的水分及灰分的沉降速度等决定。蒸馏之后所得到的沥青可以送去沥青储罐进行储存，溶剂可以进入溶剂罐并进行回收利用。这里所采用的沥青储罐优选为保温储罐，这是由于沥青的软化点很高，沥青储罐有保温及伴热措施便于沥青卸出，否则，沥青无法卸出。

在上述方法中，在第二步中排出的粗砂和第三步中分离出的细砂均可以送入沙砾后续处理装置进行处理，处理后的沙砾可以达标排放或者用做建筑材料。上述方法可以包括对粗砂和细砂进行处理的步骤，优选地，第三步还包括将粗砂和细砂混合，加热至60-120℃保温2-4h，抽真空至残压25mmHg保持0.5-1h以得到回收溶剂的处理。在粗砂和细砂进入干燥器进行干燥之前，可以先在中间罐中进行暂存，这是由于干燥器是间歇式操作，且分出的粗砂和细砂携带大量的溶剂，不能露天存放，所以通过中间罐进行暂存以适应干燥器的操作周期，其中，中间罐的体积与干燥器的体积相当即可。

在上述方法中，优选地，溶剂为氯代烃、烷烃和芳烃等中的一种或几种的组合。其中，氯代烃更优选为C₂-C₅的二氯代烃，烷烃更优选为C₆-C₉的烷烃，芳烃更优选为C₉-C₁₀的单环芳烃。其中，在上述溶剂中，氯代烃的溶解效果最好，芳烃的溶解效果次之。

在上述方法中，优选地，筛分后的油砂与溶剂的质量比为1∶1到1∶5.5。

在上述方法中，优选地，筛分后的油砂与溶剂的混合搅拌速度为100转/分以上(更优选为120-220转/分)，搅拌时间为10-60分钟。

在上述方法中，优选地，第三步得到的回收溶剂加热至30-90℃后进行循环利用，在第一步中与筛分后的油砂混合。通过加热可以提高溶剂的溶解能力。

在上述方法中，优选地，在二次筛分过程中，排出的粗砂的粒径为1mm以上。

本发明所提供的方法是通过溶剂抽提来提取油砂中的沥青，该方法全部是物理过程，采用和借鉴成熟的设备，投资少、能耗较低，可以保留沥青的原有性质。

在实际实施中，本发明所提供的方法对油砂破碎的要求较宽，要求粒径在50mm以下，不易产生粘结即可；溶剂的抽提效果对温度不敏感，混合搅拌的溶剂的升温可以通过与蒸馏系统的溶剂回收过程的换热来实现。

本发明还提供了一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的装置，其可以用于上述的从油砂中通过溶剂提取以提取沥青的方法。该装置包括破碎筛分机、搅拌釜、二次筛分机、离心过滤机、干燥机、沥青溶液罐、加热炉、蒸馏塔、溶剂罐、换热器、中间罐、第一水冷凝器、第二水冷凝器、真空泵，其中，

破碎筛分机设有一提升料斗，该提升料斗与搅拌釜的入口连通；

搅拌釜的出口与二次筛分机的入口连通；

二次筛分机分别与中间罐的入口、离心过滤机的入口连通；

中间罐的出口与干燥机的入口连通；

干燥机设有用于加热的夹套、沙砾出口和溶剂出口，溶剂出口与第一水冷凝器连通；

第一水冷凝器设有一集液罐，该集液罐连接有真空泵，并且，该集液罐出口与溶剂罐的入口连通；

离心过滤机设有沙砾出口和沥青溶液出口，其中，沙砾出口与中间罐的入口连通，沥青溶液出口与沥青溶液罐连通；

沥青溶液罐的出口与加热炉的入口连通；

加热炉的出口与蒸馏塔的入口连通；

蒸馏塔设有溶剂出口和沥青出口，其中，溶剂出口经过换热器与第二水冷凝器的入口连通，第二水冷凝器的出口与溶剂罐的入口连通；

溶剂罐设有溶剂出口和污水出口，其中，溶剂出口经过换热器分别与搅拌釜的入口、二次筛分机的入口、离心过滤机的入口连通。

在上述装置中，破碎筛分机用于将含沥青的油砂进行破碎并筛分，其提升料斗用于输送破碎筛分之后的油砂。

在上述装置中，搅拌釜用于对筛分后的油砂与溶剂混合搅拌并进行溶剂抽提使油砂中的沥青溶入溶剂中，得到混合浆料，搅拌釜的出口与二次筛分机的入口连通，用于向二次筛分机输入混合浆料；优选地，搅拌釜的出口与二次筛分机的入口之间设有一星型卸料器，以用于向二次筛分机中送料。

在上述装置中，二次筛分机用于对混合浆料进行二次筛分得到细砂浆料和粗砂，其分别与中间罐的入口、离心过滤机的入口连通，分别向中间罐中输入粗砂、向离心过滤机中输入细砂浆料。

在上述装置中，中间罐用于粗砂等的暂存以及向干燥机的输入，其出口与干燥机的入口连通。

在上述装置中，干燥机用于对输入的粗砂等进行干燥和抽真空处理以回收溶剂，其设有用于加热的夹套、沙砾出口和溶剂出口，溶剂出口与第一水冷凝器连通，沙砾出口用于将干燥得到的干燥沙砾排出装置之外，其也可以与对干燥沙砾进行其他处理或应用的设备连接。

在上述装置中，第一水冷凝器用于对回收的溶剂进行冷却，然后输送到溶剂罐中，该第一水冷凝器的集液罐连接有真空泵，集液罐的出口与溶剂罐的入口连通。

在上述装置中，离心过滤机用于对二次筛分得到的细砂浆料进行离心过滤分离，分离得到的沙砾进入中间罐进行下一步的处理，沥青溶液则进入沥青溶液罐进行储存和下一步的处理，该离心过滤机设有沙砾出口和沥青溶液出口，其中，沙砾出口与中间罐的入口连通用于输送沙砾，沥青溶液出口与沥青溶液罐连通用于输送沥青溶液。

在上述装置中，沥青溶液罐(沉降罐)用于沥青溶液的收集和暂存、同时进行沉降处理以脱除水分和灰分等，其出口与加热炉的入口连通；优选地，沥青溶液罐的出口与加热炉的入口之间设有离心泵，以用于输送沉降后的沥青溶液。

在上述装置中，加热炉用于对沉降后的沥青溶液进行加热，其出口与蒸馏塔的入口连通。

在上述装置中，蒸馏塔用于对经过加热的沥青溶液进行蒸馏分离，其设有溶剂出口和沥青出口，蒸馏得到的溶剂通过顶部的溶剂出口经过换热器换热之后再进入第二水冷凝器，沥青则通过底部的沥青出口排出，其中，溶剂出口经过换热器与第二水冷凝器的入口连通。

在上述装置中，第二水冷凝器用于对换热之后的溶剂进行冷凝，其出口与溶剂罐的入口连通。

在上述装置中，溶剂罐用于储存收集和储存溶剂以及向各个设备输送溶剂，其设有溶剂出口和污水出口，其中，溶剂出口经过换热器分别与搅拌釜的入口、二次筛分机的入口、离心过滤机的入口连通，分别用于向搅拌釜输入溶剂、向二次筛分机输入溶剂以冲洗筛分出的粗砂、向离心过滤机输入溶剂以冲洗离心出的细砂。

在本发明的上述提取装置中，各个设备之间的具体连接方式可以根据需要进行设置，只要能够实现相应的作用即可，并且在连接管道上还可以根据需要设置相应的阀门、开关、机泵等常用部件。

本发明所提供的从油砂中提取沥青的方法具有以下有益效果：

1、通过溶剂抽提的方法提取油砂中的沥青，全部是物理过程，污染较轻，并且可以保留沥青的原有性质，是油砂用于道路建筑材料的最有效工艺之一。

2、该方法比较简单，设备投资成本低，投资少、溶剂损耗较低，不产生污水及大气污染。

附图说明

图1为实施例1所提供的从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的装置的示意图。

附图标号说明：

破碎筛分机1搅拌釜  2二次筛分机  3离心过滤机  4干燥机  5沥青溶液罐  6加热炉  7蒸馏塔  8溶剂罐  9换热器  10中间罐  11第一水冷凝器  12第二水冷凝器  13真空泵  14夹套  15集液罐  16

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的装置，其结构如图1所示。

该装置包括破碎筛分机1、搅拌釜2、二次筛分机3、离心过滤机4、干燥机5、沥青溶液罐6、加热炉7、蒸馏塔8、溶剂罐9、换热器10、中间罐11、第一水冷凝器12、第二水冷凝器13、真空泵14，其中，

破碎筛分机1与搅拌釜2的入口连通，二者之间设有提升料斗；

搅拌釜2的出口与二次筛分机3的入口连通；

二次筛分机3分别与中间罐11的入口、离心过滤机4的入口连通；

中间罐11的出口与干燥机5的入口连通；

干燥机5设有用于加热的夹套15、沙砾出口和溶剂出口，溶剂出口与第一水冷凝器12连通；

第一水冷凝器12设有一集液罐16，该集液罐16连接有真空泵14，其出口与溶剂罐9的入口连通；

离心过滤机4设有沙砾出口和沥青溶液出口，其中，沙砾出口与中间罐11的入口连通，沥青溶液出口与沥青溶液罐6连通；

沥青溶液罐6(沉降罐)的出口与加热炉7的入口连通；

加热炉7的出口与蒸馏塔8的入口连通；

蒸馏塔8设有溶剂出口和沥青出口，溶剂出口经过换热器10与第二水冷凝器13的入口连通；

第二水冷凝器13的出口与溶剂罐9的入口连通；

溶剂罐9设有溶剂出口和污水出口，其中，溶剂出口经过换热器10分别与搅拌釜2的入口、二次筛分机3的入口、离心过滤机4的入口连通。

实施例2

本实施例提供了一种从油砂中提取沥青的方法，其是采用实施例1提供的提取装置进行的，包括以下具体步骤：

1、将含沥青的油砂100.5公斤(含油率为25％，含水率为1.2％，砂砾粒径为2-3000μm，主要为CaCO₃及SiO₂)输送至破碎筛分机1进行油砂沥青原矿的破碎，破碎成为直径在50mm以下的颗粒，大于50mm的颗粒返回破碎筛分机1再次破碎；

然后由提升料斗将直径D＜50mm的颗粒油砂送至搅拌釜2，与已经加入的303.3公斤混合溶剂(C₃二氯代烃∶C₈芳烃体积比＝2∶1，馏程范围：60-140℃)进行混合搅拌，搅拌速度为180转/分钟，搅拌时间15分钟，得到混合浆料；溶剂在加入搅拌釜2之前与蒸馏塔8顶部的回收溶剂在换热器10中进行换热，以提升温度至60℃，并回收蒸馏系统的热量；

2、将搅拌釜2出来的混合浆料卸出进入二次筛分机3进行筛分，从筛子下面出来的小于1mm的细砂浆料经离心过滤机4分离出含沥青的溶液以及含溶剂的细砂，离心过滤机4的离心因素为1100，含溶剂的细砂在卸出离心过滤机4之前继续用207.9公斤溶剂洗涤，以尽可能回收细砂中的沥青；从筛子上面出来的大于1mm的粗砂因为量少，用少量的溶剂洗涤后送入中间罐11；

3、使含沥青的溶液进入沥青溶液罐6，经沉降2h后用离心泵送入加热炉7，加热至160℃后进入蒸馏塔8进行溶剂与沥青的分离，从蒸馏塔8顶部分离出的溶剂经过换热器10之后回到溶剂罐9用于溶剂抽提循环使用(在进入溶剂罐9之前，这部分溶剂先经过第二水冷凝器13进行冷却)，蒸馏塔8底部分离出的即是目的产品--沥青约23.1公斤；

溶剂抽提的效率＝100×23.1公斤沥青/(100.5公斤油砂×25％含油率)/100＝91.9％，即油砂中91.9％的沥青被抽提出来了，这说明采用本发明所提供的方法和装置能够获得较高的提取效率；

经离心过滤机4分离出的含溶剂的细砂进入中间罐11，从二次筛分机3筛分出来的大于1mm的粗砂也进入中间罐11，然后加入干燥器5，利用夹套15用1h的时间加热到100℃进行干燥并维持2.5h，并用真空泵14进行抽真空，当干燥器5中的残压达到25mmHg后维持0.5h，以回收其中的溶剂，同时使干燥器5中砂砾的溶剂含量小于1‰；溶剂经第一冷凝器12以及集液罐16冷却收集后并入溶剂罐9，以进行回用。

Claims (8)

1.一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的方法，其包括如下步骤：

第一步，将含沥青的油砂进行破碎并筛分，将筛分后的油砂与温度为30-90℃的溶剂混合搅拌，并进行溶剂抽提使油砂中的沥青溶入溶剂中，得到混合浆料，其中，所述溶剂为氯代烃、烷烃和芳烃中的一种或几种的组合，所述氯代烃为C₂-C₅的二氯代烃，所述烷烃为C₆-C₉的烷烃，所述芳烃为C₉-C₁₀的单环芳烃；所述筛分后的油砂与溶剂的混合搅拌的速度为120-200转/分，搅拌时间为10-60分钟；

第二步，将所述混合浆料进行二次筛分，将粗砂排出，剩余的为细砂浆料；

第三步，对所述细砂浆料进行离心分离，分离出细砂，将剩余的沥青溶液进行分离得到沥青和回收溶剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于沥青溶液的分离按照以下步骤进行：将沥青溶液进行2-8小时的沉降处理，以去除水分和降低灰分，然后加热至150-200℃蒸馏分离得到沥青并回收溶剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三步还包括将粗砂和细砂混合，加热至60-120℃保温2-4h，抽真空至残压25mmHg保持0.5-1h以得到回收溶剂的处理。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，所述筛分后的油砂的粒径为50mm以下。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述筛分后的油砂与溶剂的质量比为1:1到1:5.5。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述第三步得到的回收溶剂加热至30-90℃后进行循环利用，在第一步中与筛分后的油砂混合。

7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，在所述二次筛分过程中，排出的粗砂的粒径为1mm以上。

8.一种从油砂中通过溶剂抽提以提取沥青的装置，其包括破碎筛分机、搅拌釜、二次筛分机、离心过滤机、干燥机、沥青溶液罐、加热炉、蒸馏塔、溶剂罐、换热器、中间罐、第一水冷凝器、第二水冷凝器、真空泵，其中，

所述破碎筛分机设有一提升料斗，该提升料斗与所述搅拌釜的入口连通；

所述搅拌釜的出口与所述二次筛分机的入口连通；

所述二次筛分机分别与所述中间罐的入口、所述离心过滤机的入口连通；

所述中间罐的出口与所述干燥机的入口连通；

所述干燥机设有用于加热的夹套、沙砾出口和溶剂出口，所述溶剂出口与所述第一水冷凝器连通；

所述第一水冷凝器设有一集液罐，该集液罐连接有真空泵，并且，所述集液罐与所述溶剂罐的入口连通；

所述离心过滤机设有沙砾出口和沥青溶液出口，其中，所述沙砾出口与所述中间罐的入口连通，所述沥青溶液出口与所述沥青溶液罐连通；

所述沥青溶液罐的出口与所述加热炉的入口连通；

所述加热炉的出口与所述蒸馏塔的入口连通；

所述蒸馏塔设有溶剂出口和沥青出口，其中，所述溶剂出口经过换热器与第二水冷凝器的入口连通，所述第二水冷凝器的出口与溶剂罐的入口连通；

所述溶剂罐设有溶剂出口和污水出口，其中，所述溶剂出口经过换热器分别与所述搅拌釜的入口、所述二次筛分机的入口、所述离心过滤机的入口连通。