CN103923686A

CN103923686A - 一种用于油砂常温萃取分离的复合溶剂

Info

Publication number: CN103923686A
Application number: CN201410158341.1A
Authority: CN
Inventors: 唐晓东; 李晶晶; 李斌; 张洋勇; 邓杰义; 王轩; 刘铉东; 朱海
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2014-07-16

Abstract

本发明涉及一种在常温条件下从沥青砂或焦油砂中提取沥青油的复合溶剂。它能高效、方便的从油砂中萃取分离沥青油。其技术方案是：制备该复合溶剂所用原料的组分及质量百分比为：CS₂30-60%、MTBE15-50%、甲苯5-10%、石油醚2-16%、正庚烷2-3%、正戊烷1-3%、环己烷1-2%；其制备方法是：先将30-60%的CS₂放入反应罐里，搅拌下加入15-50%的MTBE和5-10%甲苯；然后缓慢加入2-16%的石油醚、2-3%的正庚烷、1-3%的正戊烷、1-2%的环己烷，继续搅拌混合均匀，制得本复合溶剂。该复合溶剂对油砂沥青有较好的溶解能力，能在常温条件下将沥青油与泥砂有效分离；其工艺简单、易于控制、沥青回收率高、分离成本低。

Description

一种用于油砂常温萃取分离的复合溶剂

技术领域

本发明属于化工领域的产品分离技术，具体涉及一种在常温条件下从沥青砂或焦油砂中提取沥青油的萃取分离的复合溶剂。

背景技术

油砂（oil sand）又称沥青砂（bituminous sand）或焦油砂（tar sand），是一种表面被沥青等重油包着的砂石，外观似黑色的糖蜜，主要成分有沥青、水、粘土和砂砾。不同地区油砂矿的组成不同，一般情况下，在油砂中沥青等重油所占的质量百分数为3%～30%，无机矿物质占80%～85%，水占3%～6%。

随着常规石油储备的消耗以及世界经济对石油需求的不断增加，常规石油资源已不能满足石油需求的快速增长，人们开始把目光转向非常规石油资源。油砂作为非常规石油资源的主要来源，在世界能源供给中起着举足轻重的作用。因此，对于油砂资源的开发方法研究，有利于开辟新的石油供给线，缓解目前日趋紧张的油气供需关系。世界油砂资源非常丰富，根据美国地质调查局2004年的研究，世界油砂沥青油的可采资源量为1035.1亿吨，仅次于常规石油可采资源量。油砂资源在全球分布并不均匀，主要分布在北美洲、原苏联、拉丁美洲和加拉比海地区。资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、俄罗斯、美国、尼日利亚、中国等。其中加拿大居首位，油砂地质资源量为2592亿吨，占世界油砂地质资源总量的84%。原苏联地区占总量的10%，美国、委内瑞拉、尼日利亚分别占总量的3%、2%、1%。我国油砂资源主要分布在各大盆地，其中准格尔盆地、塔里木盆地、羌塘盆地、柴达木盆地、松辽盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地中油砂地质资源量为52.92亿立方米，占全国总资源量的88.6%。各盆地油砂资源分布不均，与常规油气资源的分布特征相似，油砂资源量较大且有开发前景的盆地依次为准格尔盆地、松辽盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、柴达木盆地以及四川盆地等。

油砂露天开采后，可以用热碱水水洗、溶剂萃取、热解干馏和超声波辅助分离等技术提取沥青。其中热碱水水洗技术是迄今为止唯一的商业化方法，已在加拿大的Syncrude、Suncor等公司得以工业化应用。但是，以往的研究表明，热碱水水洗技术只适用于砂子和沥青间存在水膜的水润湿型（water-wet）油砂，而对于油润湿型（oil-wet）油砂，即使温度提高到90℃，也不能得到有效的分离。

溶剂萃取是根据相似相溶的原理，利用溶剂分子对沥青的溶解性，使油层从砂砾上脱落下来，实现沥青和砂的分离。

CN101544902A公开了以一种油砂萃取分离的复合溶剂，该溶剂由轻石脑油与乙酸异戊酯、戊烷按重量比20:1:1的比例混合；油砂与溶剂的按重量比1:0.2进行混合，在50℃条件下，依次经过一、二、三级萃取后并经过分离提纯得到纯度大于99%的稠油。该方法能得到比较纯的稠油，但是所用溶剂沸点高，造成溶剂难回收，增加生产成本。

CN102391185A公开了一种用于辅助油砂分离的离子液体及分离方法，其离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。离子液体添加量为油砂质量的1～5倍，有机溶剂体积与油砂质量比为1～12mL/g，沥青萃取分离在15℃～60℃下进行，有机溶剂于70～200℃经蒸馏收集。油砂分离后的残砂和离子液体常温经少量水洗，离子液体和水经过蒸馏分离，循环使用。该方法沥青提取效率可达95%。该方法虽然能得到很高的沥青提取效率，但该方法中离子液体价格昂贵、用量大，有机溶剂用量大、回收温度高，这些无疑都增加了生产成本

US20120074045A1公开了一种用于油砂萃取分离的溶剂，溶剂为CS₂，该溶剂对沥青具有很好的溶解性，并且该溶剂沸点低（46.25℃），该萃取过程可在常温下进行，并且可在低温条件下回收溶剂。但是CS₂密度高（1.26g/mL），这使得CS₂与细小颗粒分离困难，而且对于粘土含量高的油砂使用CS₂会使得油砂严重结块，增加了油砂分离的难度。

CN101260308A公开了一种用于提取油砂沥青油的分离剂，包括氢氧化钠、磷酸类钠（或钾）盐、硅酸钠（或钾）盐、碳酸类钠（或钾）盐、氯化钠、油溶剂、表面活性剂和水。该分离剂提取沥青工艺简单、易于控制、分离效果显著，但是使用的碱性药剂和表面活性剂易使沥青油形成乳状液，增加后续分离难度，同时该分离剂含有85-94%的水，分离过程会有污水产生，既浪费水资源又不利于环保。

发明内容

本发明的目的是：为了高效、方便的从油砂中萃取分离沥青油，特提供一种用于油砂常温萃取分离的复合溶剂

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于油砂常温萃取分离的复合溶剂，制备该复合溶剂所用原料的组分及质量百分比为，其质量单位为克：

其配制方法是：先将原料质量百分比为30-60%的CS₂放入反应罐里，搅拌下加入15-50%的MTBE和5-10%甲苯；然后缓慢加入2-16%的石油醚、2-3%的正庚烷、1-3%的正戊烷、1-2%的环己烷，继续搅拌混合均匀，即制得本产品油砂常温萃取分离的复合溶剂。

该复合溶剂用于油砂常温萃取分离的方法，先将油砂矿经过粉碎，筛分出40目的颗粒；再将筛选出的油砂颗粒加入到萃取罐中，按复合溶剂与油砂的质量比为0.6-1.0加入本复合溶剂，在常温条件下进行搅拌萃取30-50min；萃取结束后，将固液相分离，液相用离心机离心后，将上层液体用蒸馏塔回收复合溶剂，循环使用，塔底得到油砂沥青油；最后将固相在100℃下进行烘干，得到干净的砂子，通过测定萃取前后油砂的含油率计算油砂沥青油的收率，其沥青油收率可达到91～96%。

该复合溶剂萃取分离油砂沥青油具有如下有益效果：（1）该复合溶剂对油砂沥青油有较好的溶解能力，能在常温条件下将油砂沥青油与泥砂有效分离，萃取温度低、无水参与、工艺简单、易于控制，沥青油回收率较高，达90%以上；（2）该复合溶剂用量少，分离效果显著，能耗低、效率高，较大地降低了分离成本，提高了萃取分离的经济效率；（3）使用本复合溶剂萃取分离油砂沥青油不易形成乳状液，能较快的实现油、砂分离，复合溶剂可循环利用，对环境无伤害。

具体实施方式

实施例中采用克拉玛依油砂，油砂由7.46%的沥青油、1.30%水和91.24%的泥砂组成。

实施例中油砂沥青油的收率按下式计算：

η=(1-ω1/ω2)×100% （1）

式中，η为油砂沥青油的收率，%；ω1为尾砂的含油率，%；ω2为油砂原料的含油率，%。

实施例1

复合溶剂的制备方法是：先将60gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入15gMTBE和5g甲苯；然后缓慢加入16g石油醚、2g正庚烷、1g正戊烷、1g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比1:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到95.97%，尾砂含油率为0.30%。

实施例2

复合溶剂的制备方法是：先将30gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入50gMTBE和10g甲苯；然后缓慢加入2g石油醚、3g正庚烷、3g正戊烷、2g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比0.9:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到92.35%，尾砂含油率为0.57%。

实施例3

复合溶剂的制备方法是：先将50gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入30gMTBE和10g甲苯；然后缓慢加入4g石油醚、3g正庚烷、2g正戊烷、1g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比0.8:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到92.09%，尾砂含油率为0.59%。

实施例4

复合溶剂的制备方法是：先将40gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入30gMTBE和10g甲苯；然后缓慢加入16g石油醚、2g正庚烷、1g正戊烷、1g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比0.7:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到91.55%，尾砂含油率为0.63%。

实施例5

复合溶剂的制备方法是：先将60gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入20gMTBE和5g甲苯；然后缓慢加入10g石油醚、2g正庚烷、1g正戊烷、2g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比0.6:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到91.15%，尾砂含油率为0.66%。

实施例6

复合溶剂的制备方法是：先将40gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入40gMTBE和8g甲苯；然后缓慢加入7g石油醚、3g正庚烷、1g正戊烷、1g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比0.8:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到93.30%，尾砂含油率为0.50%。

实施例7

复合溶剂的制备方法是：先将45gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入35gMTBE和10g甲苯；然后缓慢加入6g石油醚、2g正庚烷、1g正戊烷、1g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比0.6:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到91.82%，尾砂含油率为0.61%。

实施例8

复合溶剂的制备方法是：先将35gCS₂放入反应罐里，搅拌下加入35gMTBE和10g甲苯；然后缓慢加入15g石油醚、2g正庚烷、1g正戊烷、2g环己烷，继续搅拌混合均匀即可。

以克拉玛依油砂作为萃取对象，按剂砂比0.7:1用于g拉玛依油砂萃取分离，经测定，使用该复合溶剂，可使g拉玛依油砂中的沥青油收率达到93.16%，尾砂含油率为0.51%。

Claims

1.一种用于油砂常温萃取分离的复合溶剂，其特征是：制备该复合溶剂所用原料的组分及质量百分比为，其质量单位为克：

其配制方法是，在常温条件下，先将原料质量百分比为30-60%的CS₂放入反应罐里，搅拌下加入15-50%的MTBE和5-10%甲苯；然后缓慢加入2-16%的石油醚、2-3%的正庚烷、1-3%的正戊烷、1-2%的环己烷，继续搅拌混合均匀，即制得本产品油砂常温萃取分离的复合溶剂。

2.根据权利要求1所述的油砂常温萃取分离的复合溶剂，其特征是：该复合溶剂用于油砂常温萃取分离的方法，先将油砂矿经过粉碎，筛分出40目的颗粒；再将筛选出的油砂颗粒加入到萃取罐中，按复合溶剂与油砂的质量比为0.6-1.0加入本复合溶剂，在常温条件下进行搅拌萃取30-50min；萃取结束后，将固液相分离，液相用离心机离心后，将上层液体用蒸馏塔回收复合溶剂，塔底得到油砂沥青油；最后将固相在100℃下进行烘干，得到干净的砂子，通过测定萃取前后油砂的含油率计算油砂沥青油的收率。