CN103484144A

CN103484144A - 一种提取油砂中油分的溶剂和方法

Info

Publication number: CN103484144A
Application number: CN201310442265.2A
Authority: CN
Inventors: 王豪; 刘振伟; 唐怡; 冯朝阳
Original assignee: Sichuan New Direction Energy-Conserving And Emission-Cutting Technology Advisory Co Ltd
Current assignee: Sichuan New Direction Energy-Conserving And Emission-Cutting Technology Advisory Co Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明公开了一种提取油砂中油分的溶剂和方法，它涉及一种油分提取方法。它的提取方法为：将溶剂与油砂按0.5:1～3:1的质量比混合，在15～40℃下搅拌10～40分钟，使油砂中的油分进入溶剂相，然后通过离心或过滤分离油砂和液相，再将液相通过常压蒸馏或减压蒸馏或蒸发浓缩回收其中的油分和溶剂，回收后的溶剂可重复使用。本发明提供一种高效、廉价、易回收的溶剂，以及操作条件缓和、工艺简单、能耗低的提取方法实现对亲油型油砂中油分的分离。

Description

一种提取油砂中油分的溶剂和方法

技术领域

本发明涉及的是油分提取方法，具体涉及一种提取油砂中油分的溶剂和方法。

背景技术

油砂是一种含有天然沥青的砂状矿藏，通常是由砂或粘土、沥青和水组成的混合物。油砂矿作为非常规油气资源的一种，其分布广泛，资源丰富。随着全球经济的高速发展，尤其是发展中国家工业化程度的不断提高，对能源的需求也迅速增大，常规油气资源呈现了供不应求的局面，这直接导致油价持续走高，极大地刺激了油气公司对油砂资源开发利用的需求。

根据油砂中油、水、固体矿物质三者的构型不同，可将油砂分为亲水型油砂和亲油型油砂两类。目前从油砂中分离沥青油分所采用的工艺方法主要有三类：热解干馏法、水洗分离法、溶剂提取法。分离油砂中油分采用的工艺方法则是由油砂构型决定的：亲水型油砂适合水洗分离，亲油型适合溶剂提取法分离和热解干馏分离。

水洗分离法是通过碱或表面活性剂的作用改变油砂表面油分与水之间的表面张力，产生乳化，使得吸附在油砂表面的沥青上浮，而砂沉降在底部，从而实现分离。专利CN101260308A以十二烷基笨磺酸钠、石油烷基苯磺酸钠NP10、司盘80、土温80中的一种作为表面活性剂，添加到氢氧化钠或者氢氧化钾水溶液中，以达到降低油水表面张力的目的，进而分离油砂中的油分，该法需要的分离剂消耗量大，废水难处理，溶剂中组分易进入油分影响后续加工。专利CN102533304A使用添加聚丙烯酰胺的碳酸氢钠水溶液分离油砂，该方法需要较高的分离温度，消耗大量热能。总之，水洗分离法工艺简单，成本低，对亲水型油砂效果较好，但是易产生大量废水，且不适合亲油型油砂。

热解干馏法是在高温下对油砂沥青进行裂解，经过高温裂解以后的沥青分子量减小，胶质减少，产生轻质油。专利CN102504850A采用燃烧部分油砂形成800℃高温渣，再将高温渣与油砂混合供热，进行热干馏，干馏气经冷却后回收，该方法需大量热能，产生大量烟气污染环境，油分收率低。专利CN101250421A首先将油砂预热干馏，脱除油砂中的水分，然后对沥青热解裂化，经冷却回收裂解气，该方法能耗高，油砂易结焦，设备结构复杂，运行周期短，维修困难。专利CN102304375A使用瓦斯燃烧产生的热空气供热，经流化干馏，再经除尘后回收干馏气。该方法能耗高，运行成本高。尽管热解干馏能够直接从油砂中得到轻质油，但是这类方法依靠油分的高温裂化，能耗高，生产装置复杂，运行成本高，并且会产生结焦，严重制约其工业应用。

溶剂提取法是根据相似相容的原理，利用溶剂对油砂中的油分的溶解性，将其从油砂中提取出来，然后再将油分与溶剂分离，以达到溶剂回收使用和提取油分的目的。专利CN101544902A将轻石脑油、乙酸异戊酯和戊烷配制成混合溶剂，采用三级提取装置提取油砂中的油分，然后经多级高温闪蒸分离溶剂和油分，该方法使用的乙酸异戊酯价格高、易分解，沸点高，回收困难，需要多级分离工艺，运行成本较高。专利CN103146412A使用庚烷、正己烷、环己烷、甲苯配制提取溶剂，提取油砂中的油分，提取再经离心分离固液相，最后经减压蒸馏分离溶剂和油分。该方法使用的溶剂含有芳烃，价格高，沸点高，溶剂回收困难。专利CN102391185A使用1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体和苯、甲苯、二甲苯、重整汽油、丙酮、正庚烷、正己烷、石油醚、石脑油中的一种或者几种混合配制提取溶剂，提取后液相经蒸馏分离溶剂和油分，固相经水洗清除离子液体。该方法使用的离子液体成本高，溶剂含毒性高的芳烃和丙酮等，溶剂用量大、溶剂与油分分离回收困难，丙酮可与水互溶，溶剂损失大，得到的固相需要水洗处理，产生废水。文献（石油炼制与化工，2008，39（6）：63-66）选择含15%极性组分的石脑油（馏程70～120℃）作为优选溶剂提取油砂中的沥青，该法使用的石脑油价格较贵，且含有芳烃，由于溶剂沸点高，分子量大，与油分的分离能耗较高。文献（现代化工，2009，29（1）：23-25；石油炼制与化工，2009，40（12）：22-25）选择芳烃含量高达87%的重整汽油作为溶剂，价格昂贵。文献（石油炼制与化工，2009，40（4）：57-60）选用120号溶剂油提取油砂中的油分，该法需要的抽提温度较高（70℃），剂砂质量比较大（3:1），由于120号溶剂油沸点较高（80～120℃），分离溶剂和油分需要的温度高，能耗大，并且120号溶剂油价格较高。文献（化学工程，2010，38（5）：1-3）采用重整汽油提取油砂中的油分，再使用超临界CO₂萃取含油液相中的重整汽油，从而达到分离油分和重整汽油的目的，该法抽提温度高（80℃），超临界CO₂萃取分离油分和溶剂需要高压，提取工艺复杂，能耗高。文献（辽宁石油化工大学学报，2012，32（3）：6-8）使用石脑油提取油砂中的油分，该法使用的溶剂价格较高，剂砂质量比高（4:1），溶剂回收能耗高。文献（当代化工，2012，49（11）：1177-1179）以甲苯为溶剂提取油砂中的油分，该法需抽提三次，操作复杂，而且甲苯价格高，沸点高，与油分分离能耗高。

可见，在采用溶剂提取法提取油砂中所含油分时，主要存在两个方面的问题，其一是所选用的溶剂中，多数含有毒性较高、沸点较高、价格较高的芳烃，或其他价格较高、稳定性不佳的组分；其二是提取工艺较复杂，条件较苛刻，由于溶剂沸点高导致溶剂与油分的分离需要较高的温度，能耗大。因此，针对于亲油型油砂，采用溶剂提取法分离油砂中油分的关键在于选择一种对油分溶解度高、不含芳烃、价格低、易于与油分分离、易回收的溶剂，并建立一种可在缓和条件下操作，工艺简单、能耗低的提取方法。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种提取油砂中油分的溶剂和方法，提供一种高效、廉价、易回收的溶剂，以及操作条件缓和、工艺简单、能耗低的提取方法实现对亲油型油砂中油分的分离。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种提取油砂中油分的溶剂和方法，其特征在于溶剂可以使用卤代烃，也可以使用卤代烃和烷烃为主要成分的复配溶剂，当使用复配溶剂时，该复配溶剂所包含的组份及质量百分比为：卤代烃类70%～95%，烷烃类5%～30%。

上述卤代烃类为二氯甲烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、氯丙烷、2-氯丙烷、3-氯丙烯、2-氯丁烷、1-氯-2-甲基丙烷其中的一种或者几种。

上述烷烃类为戊烷、环戊烷、2-甲基戊烷、正己烷、环己烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、石油醚、6号溶剂油中的一种或者几种。

采用上述溶剂用于分离油砂中油分的提取过程如下：将溶剂与油砂按0.5:1～3:1的质量比混合，在15～40℃下搅拌10～40分钟，使油砂中的油分进入溶剂相，然后通过离心或过滤分离油砂和液相，再将液相通过常压蒸馏或减压蒸馏或蒸发浓缩回收其中的油分和溶剂，回收后的溶剂可重复使用。

本发明具有以下有益效果：1、油分回收率高，可回收油砂中90～98%的油分；2、溶剂不含芳烃、价格低，与油分相对挥发度高，易分离回收；3、工艺简单，能耗低，整个操作过程可在常压和低于100℃下进行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1，本具体实施采用以下技术方案：一种提取油砂中油分的溶剂和方法，其特征在于溶剂可以使用卤代烃，也可以使用卤代烃和烷烃为主要成分的复配溶剂，当使用复配溶剂时，该复配溶剂所包含的组份及质量百分比为：卤代烃类70%～95%，烷烃类5%～30%。

本具体实施方式的提取方法：包括溶剂提取、固液分离、油分回收以及溶剂再生利用等部分，该方法使用有机溶剂在一定的条件下提取油砂中的油分后，离心或过滤分离固液相后，对液相通过蒸馏或蒸发浓缩分离油分和溶剂，再对固相加热回收残留溶剂，其工艺流程如图1所示。

所述的溶剂与油砂按0.5:1～3:1的质量比混合。

所述的提取方法在15～40℃下提取油砂中的油分。

所述的提取方法中的提取时间为10～40分钟，使油砂中的油分快速进入溶剂中。

所述的提取方法中的固液分离可通过离心或过滤分离油砂和液相。

所述的提取方法通过常压或者减压蒸馏或蒸发浓缩分离油分和溶剂。

所述的提取方法通过干燥器加热分离后的残砂回收残砂表面的残留溶剂。

实施例1：将100克二氯甲烷与75克油砂置于500ml三颈瓶中，在20℃下搅拌30分钟，然后在1500转/分的离心机中离心分离2分钟，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达97.2%。

实施例2：将100克1,2-二氯乙烷与100克油砂置于500ml三颈瓶中，在25℃下搅拌40分钟，然后常压过滤分离，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达95.7%。

实施例3：配制100克溶剂，其中75克二氯甲烷、25克1,2-二氯乙烷。将100克溶剂与50克油砂置于500ml三颈瓶中，在25℃下搅拌30分钟，然后在1500转/分的离心机中离心分离2分钟，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达98.1%。

实施例4：配制100克溶剂，其中65克二氯甲烷、25克1,1-二氯乙烷、10克沸程30-60℃石油醚。将75克溶剂与50克油砂置于500ml三颈瓶中，在20℃下搅拌30分钟，然后常压过滤分离，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达97.1%。

实施例5：配制100克溶剂，其中75克1,1,1-三氯乙烷、25克沸程30～60℃石油醚。将100克溶剂与100克油砂置于500ml三颈瓶中，在30℃下搅拌30分钟，然后在1500转/分的离心机中离心分离2分钟，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达93.1%。

实施例6：配制100克溶剂，其中55克氯丙烷、25克1,1,1-三氯乙烷、14克沸程30℃-60℃石油醚、6克戊烷。将100克溶剂与150克油砂置于500ml三颈瓶中，在15℃下搅拌30分钟，然后在1500转/分的离心机中离心分离2分钟，得到固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达93.7%。

实施例7：配制100克溶剂，其中75克二氯甲烷、20克沸程60℃-90℃石油醚、5克6号溶剂油。将100克溶剂与60克油砂置于500ml三颈瓶中，在30℃下搅拌20分钟，然后常压过滤分离，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达95.7%。

实施例8：配制100克溶剂，其中75克二氯甲烷、5克1-氯-2-甲基丙烷、20克6号溶剂油。将100克溶剂与150克油砂置于500ml三颈瓶中，在15℃下搅拌35分钟，然后在1500转/分的离心机中离心分离2分钟，得到的固体油砂，测定其油含量，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达95.3%。

实施例9：配制100克溶剂，其中79克2-氯丁烷、13克2,2-二甲基丁烷、8克2-甲基戊烷。将100克溶剂与120克油砂置于500ml三颈瓶中，在20℃下搅拌30分钟，然后在1500转/分的离心机中离心分离2分钟，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达91.4%。

实施例10：配制100克溶剂，其中75克1,1-二氯乙烷、15克3-氯丙烯、10克环戊烷。将100克溶剂与100克油砂置于500ml三颈瓶中，在30℃下搅拌35分钟，然后在1500转/分的离心机中离心分离2分钟，得到的固体油砂，将溶剂相经过蒸馏分离回收溶剂和油分。经测定，使用该溶剂，可使油砂中油分回收率达90.2%。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种提取油砂中油分的溶剂，其特征是：溶剂可以使用卤代烃，也可以使用卤代烃和烷烃为主要成分的复配溶剂，当使用复配溶剂时，该复配溶剂所包含的组份及质量百分比为：卤代烃类70%～95%，烷烃类5%～30%。

2.根据权利要求1所述的一种提取油砂中油分的溶剂，其特征是：上述卤代烃类为二氯甲烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、氯丙烷、2-氯丙烷、3-氯丙烯、2-氯丁烷、1-氯-2-甲基丙烷其中的一种或者几种。

3.根据权利要求1所述的一种提取油砂中油分的溶剂，其特征是：上述烷烃类为戊烷、环戊烷、2-甲基戊烷、正己烷、环己烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、石油醚、6号溶剂油中的一种或者几种。

4.根据权利要求1、2和3所述的提取油砂中油分的方法，包括溶剂提取、固液分离、油分回收以及溶剂再生利用等部分，该方法使用有机溶剂在一定的条件下提取油砂中的油分后，离心或过滤分离固液相后，对液相通过蒸馏或蒸发浓缩分离油分和溶剂，再对固相加热回收残留溶剂。

5.根据权利要求4所述提取油砂中油分的方法，其特征是：溶剂与油砂按0.5:1～3:1的质量比混合。

6.根据权利要求4所述提取油砂中油分的方法，其特征是：在15～40℃下提取油砂中的油分。

7.根据权利要求4所述提取油砂中油分的方法，其特征是：提取10～40分钟，使油砂中的油分快速进入溶剂中。

8.根据权利要求4所述提取油砂中油分的方法，其特征是：固液分离可通过离心或过滤分离油砂和液相。

9.根据权利要求4所述提取油砂中油分的方法，其特征是：通过常压或者减压蒸馏或蒸发浓缩分离油分和溶剂。

10.根据权利要求4所述提取油砂中油分的方法，其特征是：通过干燥器加热分离后的残砂回收残砂表面的残留溶剂。