CN103849415A - 用于油砂中提取沥青的萃取剂及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从油砂中提取沥青油的萃取剂及使用方法。萃取剂包括溶剂和助剂；溶剂是乙酸乙酯、正庚烷、甲苯、四氢呋喃的一种或两种的组合；助剂是表面活性物质。将溶剂与助剂先预混合，其中助剂的加入量为溶剂质量的0.1%～1%，然后将预混的溶剂加入油砂中进行萃取沥青油，溶剂体积与油砂质量比例3:1～5:1，萃取时间10～30分钟。本发明工艺简单，易操作，沥青油回收率高达99%；萃取剂中而溶剂可以回收循环利用，并且溶剂与沥青油分离容易，不存在长周期运行变质和补充的问题。

Description

用于油砂中提取沥青的萃取剂及使用方法

技术领域

本发明是物理分离油砂中沥青油技术，具体涉及一种从油砂中提取沥青油的萃取剂及使用方法。

背景技术

油砂是一种表面被沥青等重油包括的砂石，一般由砂石、粘土、水和沥青等重油组成。一般情况下，在油砂中沥青等重油所占的质量分数为5％～30％。世界上90％以上的油砂分布在北美地区，美国和加拿大的油砂矿床占数千亿桶的探明石油储量资源。在印度尼西亚的东南地区的布敦岛上的油砂，储量在3×10⁹m³以上，具有极大的开发潜力。在我国新疆、内蒙、青海、四川等地方都有丰富的油砂资源，该油砂含油饱满，开发量巨大。在国际石油需求日益增长及石油价格居高不下的情况下，开发油砂中富集的稠油沥青资源，可作为石油资源的替代品，具有广阔的市场前景和经济效益。专利CN101260308A公开了一种油砂提取沥青油的分离剂，该分离剂成分复杂，在分离循环过程中组分含量容易发生变化，需要重新补充，并且沥青油的回收后部分沥青油仍留在砂粒和分离剂中，会出现后续分离剂回收困难的问题，而且该分离剂中含有水、盐、碱等对设备的腐蚀性也严重，设备损耗及长周期运行问题都未解决。该分离剂由于含水高，所以针对非水润性油砂具有一定局限性。专利CN101124302提供了一种从油砂矿床中分离沥青的化学组合物和使用方法，该化学组合物直接注入油砂床层，在地底将油砂中沥青油剥离，这种方法虽然减少了开采油砂的设备投资但是使用该方法后油砂与化学组合物不能充分接触，因此油砂的萃取效果较差，而且此方法中的萃取剂也滞留在地底油砂表面，导致化学组合物的需要及时补充才能实现下次分离的要求，如果溶剂市场价格偏高时，经济损失也会加大，因此该方法一直没有被工业化。专利CN1012459514A介绍了一种提取油砂和页岩油中烃的方法，该专利的创新点在与利用太阳能的能源加热溶剂萃取油砂中的烃类，溶剂还是采用的一般性溶剂，因此萃取效率不会提高，只是采用太阳能对工艺节能进行了优化。专利CN102888238A中一种有机溶剂提取油砂中沥青油的方法，该专利也在溶剂中添加一些助剂主要是一些季铵盐，同时还在有机溶剂中加入水，组合萃取后的结果表明沥青油的回收率仅90%，而且由于水分的加入导致分离过程变为三相分离。发明人结合上述专利中普遍存在的优点和不足，经过创新和实验开发了更有效的萃取剂，为油砂萃取技术工业化提供了充分的依据。下面的发明内容对本专利萃取剂进行了详细说明。

发明内容

本发明给出了一种从油砂中提取沥青油的高效萃取剂及其使用方法，该萃取剂提取油砂工艺简单、操作方便、回收率高。同时该萃取剂可以循环利用，不存在萃取剂变质重新补充问题，而且溶剂对设备的腐蚀性效，设备损耗低，节约生产成本，可长周期运行，具有巨大的经济效益和社会效益。

油砂中轻组分极少，大部分的油品都是沸点在200℃以上的难分离重组分。分离油砂中的沥青油主要是采用具有良好效果的溶剂将沥青油溶解后回收，为了更好的使沥青油和油砂分离，我们选择一些助剂作用在油砂界面，降低沥青油与砂子的作用力，使溶剂更容易溶解沥青油，并且提高沥青油的回收率，使分离后的砂子更干净，可直接用于建筑业材料。

本发明的技术方案如下：

一种用于油砂中提取沥青的萃取剂，包括溶剂和助剂；溶剂是乙酸乙酯、正庚烷、甲苯、四氢呋喃的一种或两种的组合；助剂是表面活性物质。

所述表面活性物质为乙基纤维素、聚乙二醇、聚氧丙烯甘油醚或十二烷基苯磺酸钠。

用本发明的萃取剂提取油砂中沥青的方法，将溶剂与助剂先预混合，其中助剂的加入量为溶剂质量的0.1%～1%，然后将预混的溶剂加入油砂中进行萃取沥青油，溶剂体积与油砂质量比例3:1～5:1，萃取时间10～30分钟。

本发明专利高效萃取剂提取沥青油的优点：

1.工艺简单，易操作，沥青油回收率高达99%，分离后的砂粒沥青油含量极少，可用于建筑业材料，收益高。

2.该工艺萃取剂中而溶剂可以回收循环利用，并且溶剂与沥青油分离容易，不存在长周期运行变质和补充的问题

3.溶剂中添加助剂降低了砂子与沥青油之间的相互作用力，使沥青油更容易从砂子中剥离。

4.萃取剂中溶剂与沥青油极性相溶，增大沥青油的萃取剂中的饱和度，减小了溶剂的用量，减低了操作成本投入。

5.萃取剂采用不同溶剂与不同助剂相互配合，配比方式多样化，可用于萃取不同特征的油砂，使用范围广。

具体实施方式

下面结合实际实验对本发明专利进一步说明。

油砂中沥青油可分为四个组分，分别是饱和分、芳香分、胶质和沥青质，由于不同地区的油砂中含油组分比例不同，我们选择不同的溶剂和不同助剂配合，从而更好的作用于不同组分的油砂。

本发明专利高效萃取剂的溶剂可选择的组成有以下三种配比范围：

（Ⅰ）乙酸乙酯和正庚烷体积比0:1～1:1混合溶剂，正庚烷适用于溶解饱和分，但对沥青质溶解较小，乙酸乙酯后可以适度溶解芳香分、胶质和沥青质。因此，对于含饱和分多，沥青质少的油砂可选择正庚烷；若重组分量也偏高时则用乙酸乙酯和正庚烷搭配使用。该溶剂毒性较小，操作环境较好，但萃取率低。

（Ⅱ）甲苯和四氢呋喃体积比0:1～1:1混合溶剂，四氢呋喃适用于溶剂多环化合物及杂环化合物，胶质和沥青质中大部分是多环化合物和杂环化合物，甲苯适用于溶解含苯化合物和饱和分，因此，油砂中重组分胶质和沥青质含量多时可选择四氢呋喃，加入甲苯搭配使用可用于萃取各组分均匀的油砂。该溶剂优点是萃取率高，但使用甲苯油一定的毒性，操作环境需严格控制。

（Ⅲ）乙酸乙酯和甲苯体积比0:1～1:1混合溶剂，甲苯适用于溶解含苯环化合物和饱和分，溶解部分胶质和沥青质，乙酸乙酯和甲苯搭配使用后，可进一步萃取胶质和沥青质，因此甲苯用于萃取饱和分和芳香分含量较高的油砂，当油砂各组分含量均匀是可用乙酸乙酯和甲苯搭配使用。该溶剂优点是萃取率较高，但同样由于甲苯的毒性，操作环境需严格控制。

实施例1：用50ml量筒取25ml正庚烷放入锥形瓶中，取助剂（聚乙二醇）混入正庚烷的锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂聚乙二醇含量大约0.1%。取5g加拿大地区油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例3:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取20分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出溶剂正庚烷，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂正庚烷与蒸馏出的溶剂混合，溶剂正庚烷仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达91%，干燥的砂粒中含油率5%。

实施例2：用100ml量筒取20ml正庚烷和30ml乙酸乙酯放入锥形瓶中，溶剂混合比例2:3。取助剂（乙基纤维素）混入锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂含量大约0.5%。取10g加拿大油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例4:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取30分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出正庚烷和乙酸乙酯混合溶剂，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂与蒸馏出的溶剂混合，溶剂仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达94.8%，干燥的砂粒含油率2.0%。

实施例3：用100ml量筒取25ml正庚烷和25ml乙酸乙酯放入锥形瓶中，溶剂混合比例1:1。取助剂（聚氧丙烯甘油醚）混入锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂含量大约1%。取10g内蒙油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例5:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取30分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出正庚烷和乙酸乙酯混合溶剂，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂与蒸馏出的溶剂混合，溶剂仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达98.1%，干燥的砂粒含油率0.5%。

实施例4：用100ml量筒取50ml四氢呋喃放入锥形瓶中，取助剂（乙基纤维素）混入四氢呋喃的锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂乙基纤维素含量大约0.11%。取10g加拿大地区油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例3:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取10分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出溶剂四氢呋喃，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂四氢呋喃与蒸馏出的溶剂混合，溶剂四氢呋喃仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达98.5%，干燥的砂粒含油率0.5%。

实施例5：用100ml量筒取15ml甲苯和35ml四氢呋喃放入锥形瓶中，溶剂混合比例3:7。取助剂（十二烷基苯磺酸钠）混入锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂聚乙二醇含量大约0.5%。取10g印尼油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例4:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取20分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出甲苯和四氢呋喃混合溶剂，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂与蒸馏出的溶剂混合，溶剂仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达99.0%，干燥的砂粒含油率0.1%。

实施例6：用100ml量筒取25ml甲苯和25ml四氢呋喃放入锥形瓶中，溶剂混合比例1:1。取助剂（聚乙二醇）混入锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂聚乙二醇含量大约0.6%。取10g印尼油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例5:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取30分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出甲苯和四氢呋喃混合溶剂，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂与蒸馏出的溶剂混合，溶剂仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达99.6%，干燥的砂粒含油率0.05%。

实施例7：用100ml量筒取50ml甲苯放入锥形瓶中，取助剂（乙基纤维素）放入甲苯的锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂乙基纤维素含量大约0.3%。取10g内蒙油砂放入萃取容器中，搅拌下加入配好的萃取剂，溶剂体积与油砂质量比例3:1，在不断搅拌的情况下萃取20分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出溶剂甲苯，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂甲苯与蒸馏出的溶剂混合，溶剂甲苯仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达98.9%，干燥的砂粒含油率0.1%。

实施例8：用100ml量筒取20ml乙酸乙酯和30ml甲苯放入锥形瓶中，溶剂混合比例2:3。取助剂（聚氧丙烯甘油醚）放入锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂含量大约0.5%。取加拿大10g油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例4:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取30分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出正庚烷和乙酸乙酯混合溶剂，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂与蒸馏出的溶剂混合，溶剂仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达99.2%，干燥的砂粒含油率0.1%。

实施例9：用100ml量筒取25ml乙酸乙酯和25ml甲苯放入锥形瓶中，溶剂混合比例1:1。取助剂（十二烷基苯磺酸钠）放入锥形瓶中充分混合形成萃取剂，得到的萃取剂中助剂含量大约0.5%。取10g印尼油砂放入萃取容器中，溶剂体积与油砂质量比例5:1，搅拌下加入配好的萃取剂，在不断搅拌的情况下萃取30分钟。分离萃取油相和砂粒后，萃取油相进行蒸馏分离出正庚烷和乙酸乙酯混合溶剂，得到沥青油；砂粒烘干，冷凝回收烘出的溶剂与蒸馏出的溶剂混合，溶剂仍用于再次萃取。测定实验结果，该萃取剂可使沥青油的回收率达99.5%，干燥的砂粒含油率0.1%。

本发明提供了一种油砂提取沥青的高效萃取剂，已通过多次试实施例实验对本发明进行了详细描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和技术方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (3)

1.用于油砂中提取沥青的萃取剂，其特征是包括溶剂和助剂；溶剂是乙酸乙酯、正庚烷、甲苯、四氢呋喃的一种或两种的组合；助剂是表面活性物质。

2.如权利要求1所述的萃取剂，其特征是所述表面活性物质为乙基纤维素、聚乙二醇、聚氧丙烯甘油醚或十二烷基苯磺酸钠的一种。

3.用权利要求1的萃取剂提取油砂中沥青的方法，其特征是将溶剂与助剂先预混合，其中助剂的加入量为溶剂质量的0.1%～1%，然后将预混的溶剂加入油砂中进行萃取沥青油，溶剂体积与油砂质量比例3:1～5:1，萃取时间10～30分钟。