CN103521354A - 采用添加稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用添加稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法。该方法采用水基提取技术，对油砂在水基提取前添加一种稀释剂，通过降低沥青的粘度来促进油砂分离，有效地提高了沥青收率。油砂水基提取时添加的稀释剂主要成分为脂肪酸甲酯。采用该稀释剂进行水基提取油砂分离时用量少，挥发性小，能耗低，在常温下与油砂进行混合。实践证明，采用该稀释剂进行油砂浮选分离时，操作温度低，分离效果好，在油砂分离提取的工业生产中具有良好的应用前景。

Description

采用添加稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法

技术领域

本发明属于油砂分离技术领域，涉及水基提取油砂中沥青的方法，具体涉及采用添加稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法。

背景技术

油砂 (oil sands) 亦称稠油砂，沙粒或岩石被又粘又重的稠油所浸润、包裹，是一种沥青、沙、粘土和水的混合物。沥青即为油砂内所含的原油，具有高密度、高粘度、高碳氢比和高金属含量等特点，密度为0.97-1.015 g/cm³ (14-8API)，室温下粘度一般为l0⁵-10⁶ mPa·s。油砂中沥青含量一般为3-16%，沙和粘土等矿物占80-85%，余下为0-5%的水。据统计，世界油砂资源折合成重油大约为3000 - 6000×10⁸t，远远大于世界天然石油的探明储量。与常规石油相比，油砂中沙和粘土的含量较高，流动性较差，因此油砂的开采分离方式也与常规石油不同。油砂的开采技术主要有现场分离和露天开采，现场分离适用于深埋于地下的储藏，一般距地面为75m - 450m。露天矿采主要适用于埋深小于75m，厚度大于3m的油砂矿，通过建造巨大的露天矿场以及萃取设施，运用采矿的方式进行油砂开采，然后进行油砂分离。目前，露天开采技术已经十分成熟，世界上油砂矿主要采用露天开采的方式采出，运用水基提取（water-based extraction processes）技术进行沥青的分离提取。加拿大阿尔伯特省是世界上油砂储藏最丰富的地区，其油砂资源多为水润性油砂（固体沙粒组分表面具有较好的亲水性），因此多用水基提取法进行分离提取。我国的油砂资源也比较丰富, 主要分布在新疆、青海、西藏、四川、贵州及内蒙古等省、自治区，有关专家初步估算其中可采储量约100 亿吨, 占到我国油气可采储量的1/3 左右。

水基提取技术虽然在油砂分离工业生产中已经非常成熟，但对我国大部分地区的油砂而言，难以成功实施。原因之一是我国油砂中多为疏水性油砂，水基提取时沥青难以在固体表面脱附。而且目前的研究表明，我国大部分地区的油砂矿中沥青粘度非常高，温度较低时无法从固体表面脱附，甚至高温条件下仍无法分离。因此，需探索合适的稀释剂来降低沥青的粘度从而有助于沥青的脱附，实现油砂分离。

发明内容

本发明是针对现有油砂水基提取中存在的问题，提供一种采用添加稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法。

本发明采用添加新型稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法，是采用脂肪酯甲酯作为稀释剂，将油砂与稀释剂按一定比例混合均匀，使稀释剂充分渗透到油砂中的沥青；然后在一定温度下在Denver浮选池中进行浮选，浮选时先进行调浆，用碳酸氢钠和氢氧化钠控制溶液的pH，控制搅拌速率一定；调浆后均匀地通入的空气，并在不同时间下收集上层的沥青泡沫。

用Dean-Stark 法算出沥青收率。

所述稀释剂为脂肪酸甲酯，又称己二酸单甲酯，该稀释剂的用量为占沥青含量为20 wt.%-30 wt%。

所述稀释剂与油砂混合时的温度为室温，渗透时间为1-7天。

所述浮选处理，是将添加稀释剂的油砂移到浮选池中，补加去离子水，使每升水中油砂的含量为150~300 g，用NaHCO₃/NaOH调节体系的pH=8.0~8.5，其加入量为每升水溶液中碳酸氢钠200-600 ppm, 氢氧化钠40-100 ppm。然后进行浮选，浮选条件为搅拌速率1200~1800 rpm，通气流量100~200ml/min，浮选温度60-65℃。

本发明采用该稀释剂用于水基提取沥青具有以下有益效果：

（1）浮选时利于产生沥青，易于油砂分离。以内蒙古扎赉特旗油砂为例，在不加任何稀释剂的情况下，控制溶液的pH为8.0-8.5，即使温度达到80℃，浮选时都不会产生沥青泡沫。而在油砂中加入沥青质量比例20%的脂肪酸甲酯，就可以在温和温度下（60℃）产生沥青泡沫。

（2）该稀释剂价格低廉，来源广泛，主要来源于地沟油，便于地沟油的合理再利用。

（3）该稀释剂用量少， 对沥青粘度的降低效果显著。与传统的煤油作稀释剂相比，沥青中加入5%质量比的脂肪酸甲酯，比添加相同质量的煤油使沥青粘度降低近一个数量级。

（4）用该稀释剂进行油砂分离时，操作温度适中。油砂中加入占沥青质量比20%的脂肪酸甲酯，控制浮选溶液的pH为8.0-8.5及温度为60℃条件下，内蒙古扎赉特旗油砂沥青收率可超过65%，而相同的条件下不加稀释剂时，沥青收率几乎为0。

（5）该稀释剂挥发性较小，缺失较少。与传统的煤油稀释剂相比，该稀释剂挥发性较小，常温下放置数天大部分仍保留在油砂中。

附图说明

图1为实施例1中油砂水基分离提取沥青油的回收率与浮选时间关系曲线；

图2为实施例2中油砂水基分离提取沥青油的回收率与浮选时间关系曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明采用添加新型稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法作详细的说明。

实施例1：

油砂的选取：内蒙扎赉特旗油砂，其基本组成为：沥青10.4 wt.%, 固体沙粒89 wt.%, 水0.6 wt.%，该油砂为风化矿，沥青的粘度很高，固体表面具有极强的疏水性，因此该类油砂在不添加稀释剂浮选时产生很少沥青泡沫甚至不产生，因而不能进行水基提取沥青。

脂肪酸甲酯用于油砂水基提取的工艺：准确称取300 g油砂，均匀喷洒占沥青质量为20 wt.%的脂肪酸甲酯，并使其充分渗透进入沥青中。然后将添加稀释剂的油砂转移到体积为1L的Denver浮选池中，加入900 mL水，控制温度为60℃，用NaHCO₃/NaOH调整溶液的pH为8.2-8.5（其中NaHCO₃的用量为 600 mg，NaOH的用量为10-40 mg），控制搅拌速率为1500 rpm，调浆5 min。然后通入空气，控制流量为150 mL/min，在不同时间下收集上层沥青泡沫, 浮选时间为15 min。用Dean-Stark 法分析计算沥青收率，结果如图1所示，沥青收率为71.4%。

实施例2：

油砂的选取：内蒙扎赉特旗油砂，其基本组成为：沥青17.1 wt.%, 固体沙粒81.9 wt.%, 水1.0 wt.%。 该油砂为风化矿，沥青的粘度很高，固体表面具有极强的疏水性，因此该类油砂在不添加稀释剂浮选时产生很少沥青泡沫甚至不产生，因而不能进行水基提取沥青。

脂肪酸甲酯用于油砂水基提取的工艺：准确称取300 g油砂，均匀喷洒占沥青质量为20 wt.%的脂肪酸甲酯，并使其充分渗透进入沥青中。然后将添加稀释剂的油砂转移到体积为1L的Denver浮选池中，加入900 mL水，控制温度为60℃，用NaHCO₃/NaOH调整溶液的pH为8.2-8.5（其中NaHCO₃的用量为 600 mg，NaOH的用量为10-40 mg），控制搅拌速率为1500 rpm，调浆5 min。然后通入空气，控制流量为150 mL/min，在不同时间下收集上层沥青泡沫, 浮选时间为15 min。用Dean-Stark 法分析计算沥青收率，结果如图2所示，沥青收率为80.9%。

Claims (4)

1.一种采用添加稀释剂提高油砂水基提取沥青收率的方法，其特征在于采用脂肪酯甲酯作为稀释剂，将油砂与稀释剂按一定比例混合均匀，使稀释剂充分渗透到油砂中的沥青；然后在一定温度下在Denver浮选池中进行浮选，浮选时先进行调浆，用碳酸氢钠和氢氧化钠控制溶液的pH，控制搅拌速率一定；调浆后均匀地通入的空气，并在不同时间下收集上层的沥青泡沫。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于稀释剂的用量为占沥青含量为20 wt.%-30 wt%。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述稀释剂与油砂混合时的温度为室温，渗透时间为1-7天。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述浮选处理，是将添加稀释剂的油砂移到浮选池中，补加去离子水，使每升水中油砂的含量为150~300 g，用NaHCO₃/NaOH调节体系的pH=8.0~8.5，其加入量为每升水溶液中碳酸氢钠200-600 ppm, 氢氧化钠40-100 ppm；然后进行浮选，浮选条件为搅拌速率1200~1800 rpm，通气流量100~200ml/min，浮选温度60-65℃。

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