CN104169397A - 从油砂中回收沥青的方法 - Google Patents

从油砂中回收沥青的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104169397A
CN104169397A CN201280052879.3A CN201280052879A CN104169397A CN 104169397 A CN104169397 A CN 104169397A CN 201280052879 A CN201280052879 A CN 201280052879A CN 104169397 A CN104169397 A CN 104169397A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sand
oil
pitch
stage
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280052879.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104169397B (zh
Inventor
M·安德里
L·德尔高迪奥
G·L·E·博扎诺
A·斯烈普切维赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eni SpA
Original Assignee
Eni SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eni SpA filed Critical Eni SpA
Publication of CN104169397A publication Critical patent/CN104169397A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104169397B publication Critical patent/CN104169397B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/04Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by extraction
    • C10G1/045Separation of insoluble materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/04Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by extraction
    • C10G1/047Hot water or cold water extraction processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201Impurities
    • C10G2300/208Sediments, e.g. bottom sediment and water or BSW
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/30Physical properties of feedstocks or products
    • C10G2300/302Viscosity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/30Physical properties of feedstocks or products
    • C10G2300/308Gravity, density, e.g. API
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/80Additives
    • C10G2300/802Diluents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及从油砂中回收沥青的方法,该方法按顺序包括以下阶段:(a)将油砂与能够降低所述油砂中包含的沥青的粘度和密度的稀释剂混合,得到包含稀释沥青的第一混合物(浆料);(b)将所述浆料与能够从包含所述稀释沥青的所述油砂中将所述稀释沥青去除并任选地含有盐以提高其离子强度的碱性水溶液(BAS)混合,得到能够分离成以下的第二混合物(BAS-浆料):(i)液相,其包含所述稀释沥青、不含去除的沥青的油砂的一部分和水;(ii)沉积物,其包含不含去除的沥青的所述油砂的剩余部分、水和能够通过随后的洗涤除去的残余烃;(c)将包含所述去除的稀释沥青的液相与所述该BAS-浆料混合物分离;(d)从阶段(c)中分离的所述液相中回收其中包含的所述去除的稀释沥青。

Description

从油砂中回收沥青的方法
本发明涉及从油砂中回收沥青的方法。
更具体地,本发明涉及从通过采矿提取的油砂中回收沥青的方法,所述方法特别适用于回收具有高粘度和低API度的沥青。
已知目前可获得的很多烃储量是由水润性(water-wet)或油润性(oil-wet)油砂、油岩、油页岩构成的,包含所谓的非传统油(或其前体,如在油页岩情况中),即超重油或沥青。这些非传统油具有非常高的密度(通常低于15°API)和非常高的运动粘度(通常高于10,000Cst),所述运动粘度是在储层的原始温度、在大气压、在不存在气体的情况下测定的;因此所述非传统油在储层条件下不能自然流动。
油砂通常由其矿物学以及通过与所述油砂的矿物颗粒接触的液体介质来表征。
水润性油砂例如包含被水层(通常称作原生水)包围的矿物颗粒。在这些水润性油砂中包含的油通常不直接与矿物颗粒接触,而是在该颗粒周围形成连续基质(matrix)。相对薄的水膜包封这些矿物颗粒。
另一方面,油润性油砂可以包含少量的水,但该矿物颗粒通常不被所述水包围,并且其中包含的油与所述矿物颗粒直接接触。因此,在油润性油砂的情况中,提取油通常比从水润油砂中提取油更困难。
水润性油砂和油润性油砂通常都包含高百分比(约90%)的平均直径在0.1mm-6mm范围内的矿物颗粒(普遍是石英),且根据这些油砂的矿物学性质,还可以具有极强的酸性(例如具有低于4的pH值)。
还存在具有在水润性和油润性油砂之间的中等润湿性特征的混合润湿性的油砂。
在现有技术中已知有各种开采油砂和提取其中包含的沥青的技术。
被称作Clark热水提取方法(CHWEP)的从通过采矿提取的油砂中回收沥青的方法是加拿大在目前运行的方法中使用最广泛的方法。
阿萨巴斯卡(Athabasca)地区的加拿大砂(Canadian sands)是典型的水润性类型的砂。
在CHWEP方法中,首先将提取的油砂经过调节阶段,这提供了油砂与水在NaOH的存在下在约9-10的pH值的剧烈混合。
由该混合得到了通常具有等于约60/30/10的沥青/水/无机固体体积比的浆料,其通常是在50-85℃范围内的温度得到的。
然后将该浆料供给到分离容器,在其中将其静置,形成三个叠加层(相)。
第一层由包含油砂中原始存在的几乎所有沥青的浮渣构成。可以通过撇渣将该层从浆料表面分离出。
第二层由沉降在分离容器底部的砂构成。
分离的第三层是包含分散的粘土颗粒和夹带的沥青的中间粘稠层(中砂(middlings))。该层通常送去浮选步骤用于进一步回收沥青。
将包含沥青、部分固体(粘土、砂和淤泥)和夹带的水的浮渣送往第二处理装置用于回收沥青(浮渣处理或除渣)。在该第二装置中,将浮渣加热以除去夹带的空气,并用有机溶剂处理以降低沥青的密度并有利于在随后的离心阶段中将其与水分离。
通过用石脑油稀释或者使用石蜡族溶剂来分离沥青。溶剂类型的选择取决于从该方法中待得到的沥青的品质;提取的沥青中无机残余物和水的浓度实际上取决于所用浮渣处理的类型。
在用石脑油处理的情况中,用其稀释浮渣以降低沥青的密度和粘度以促进乳液中水的聚结。通过离心实现沥青的分离。
用石脑油处理得到的沥青是低品质的,因为其包含高浓度的固体且不能在炼厂中直接加工。相反地,在提质之前必须对其进行处理以除去残余的石脑油、沥青烯和固体,因此会造成沥青的显著损失(高达原始存在的沥青的10-15wt%)。然而,用石脑油处理在沥青产率(高于石蜡族处理)和投资成本方面具有优势。然而,需要大量的水。
在用石蜡族溶剂处理的情况中,用溶剂(通常为己烷)稀释降低了沥青的密度和粘度,并造成乳液中的水和悬浮固体的絮凝;然后通过倾析实现分离。
石蜡族溶剂超过一定浓度,还会导致沥青中存在的沥青烯的部分沉淀,有利于水和固体夹带在能够容易分离的聚集物中。
用石蜡族溶剂处理得到的产品(脱沥青的沥青(de-asphaltedbitumen))具有比用石脑油处理得到产品更高的品质,并且可以引向市场。
用石蜡族溶剂处理还用于获得具有使得能够在炼厂中加工(沸腾床加氢裂化)的规格的沥青。
尽管用于从加拿大油砂中提取沥青的CHWEP方法提供了很多优点,但也存在各种缺点。
CHWEP方法的主要缺点是:
-消耗非常大量的水(2.5-4单位/单位沥青);
-生成大量的尾矿(1-2m3/m3生产的沥青);
-生成大量的CO2,即使少于原位回收方法。
CHWEP方法进一步的和重要的关键方面体现在尾矿池(即砂加工废物聚集的人造湖),将包含源自提取方法的夹带的微细固体和烃的水溶液送入其中。在尾矿池中,水和沥青与悬浮固体的分离(沉积作用)需要数年,有时需要数十年,因此产生的严重的环境问题。加拿大砂事实上特征在于高粘土含量(20-30wt%)。
另一关键方面在于CHWEP方法的废水包含高含量的烃,其有毒、不可回收且具有高COD(化学需氧量)值;这使得尾矿池基本上是缺氧的且不能维持动物和植物存活。
上述缺点显然使得该CHWEP方法非常昂贵且环境影响大。
CHWEP方法还在使用灵活性方面具有显著的缺点。事实上,该方法在技术上仅能够应用于从水润性油砂中提取沥青和/或回收具有相对高粘度和高于8的API度的沥青。
相反,在油润性砂或者具有混合润湿性且包含具有高粘度和降低API度的沥青的砂的情况中,CHWEP方法难以应用,除非使用显著不同的方法条件以有利于沥青的分离(例如提高pH值和提高回收温度)。
考虑到这些困难,现有技术中已知沥青提取方法,其已经经过特别研发用于对CHWEP方法不能提供良好结果的油砂进行处理。
这些方法作为CHWEP方法的替代,基于水溶剂和/或稀释剂混合物的使用;使用单一溶剂的提取方法也是已知的。
然而,现有技术的方法的沥青提取产率总是不令人满意,或者如在仅使用溶剂的方法的情况中那样,需要能够保证溶剂几乎完全回收并控制能耗(这两个因素均危及到该方法的商业应用)的方法流程/项目方案。迄今为止还没有仅使用溶剂方法的可操作的商业装置,但已知仅有较小的试验/示范装置。本发明的目的是克服已知技术的缺点。
特别地,本发明的目的是寻找从传统CHWEP方法对其无效的油砂中回收沥青的方法。
因此本发明的目的涉及从油砂中回收沥青的方法,该方法按顺序包括以下阶段:
(a)将油砂与能够降低所述油砂中包含的沥青的粘度和密度的稀释剂混合,得到包含稀释沥青的第一混合物(浆料);
(b)将所述浆料与能够从包含所述稀释沥青的所述油砂中将所述稀释沥青去除并任选地含有盐以提高其离子强度的碱性水溶液(BAS)混合,得到能够分离成以下的第二混合物(BAS-浆料):
(i)液相,其包含所述稀释沥青、不含去除的沥青的油砂的一部分和水;
(ii)沉积物,其包含不含去除的沥青的所述油砂的剩余部分、水和能够通过随后的洗涤除去的残余烃;
(c)将包含所述去除的稀释沥青的液相与所述BAS-浆料混合物分离;
(d)从阶段(c)中分离的所述液相中回收其中包含的所述去除的稀释沥青。
在上述液相(i)中存在的不含所述去除的沥青的油砂的一部分仅是经处理的油砂的小部分。大部分该油砂事实上形成了沉积物(ii)。
作为本发明主题的该方法能够用于处理包含不同化学性质和浓度的沥青的不同岩性性质的油砂。
作为本发明主题的该方法特别适用于从CHWEP方法对其无效的油砂(例如由于该砂的润湿性特征和/或特别是由于待提取的沥青的高粘度)中回收沥青。
作为本发明主题的该方法例如适用于从油润性油砂、具有混合润湿性的油砂和具有大颗粒尺寸的固结砂(例如包含高百分比(高于85wt%)石英和低百分比(低于5wt%)粘土的砂)中回收沥青。然而,本发明的方法也能够有利地应用于水润性油砂,例如其中粘土的存在量为约20-30wt%的加拿大砂)。
为了本发明的目的,术语“沥青”表示油砂的固体基质中存在的沥青和超重油。沥青和重油通常称作非传统油。
能够用本发明的方法处理的油砂中的沥青含量通常在相对于待处理油砂的重量的3-15wt%范围内变化。
使用本发明的方法,能够从油砂中回收具有通常在10,000-36,000mPa(在120℃、100s-1剪切速率测定)范围内的高粘度和通常在4-7°API范围内的高密度的沥青。这些沥青的特征为高沥青烯含量(15-40wt%)和高酸度(酸值在3-14mg KOH/g)。
本发明的方法基于油砂中夹带的沥青的粘度和密度的降低及其随后从砂基质的颗粒表面转移出来。
沥青粘度的降低是通过将油砂与适合的稀释剂化合物在连续搅拌下进行混合(预调节阶段(a))而得到的。
另一方面,沥青从油砂基质转移出来(浸提阶段(b))是通过向预调节阶段中得到的砂/稀释剂(浆料)混合物中添加热碱性水而得到的。
在油砂经过预调节阶段(a)之前,优选将油砂进行压碎。
为了更好地理解本发明的特征,在以下说明书中参考图1,其示例了根据本发明的方法的框图。
参考图1,将油砂进料1经过第一粗压碎(框MG)以得到具有约为1-2cm数量级的尺寸的颗粒。
将所述第一压碎得到的粗压碎砂2的流经过第二压碎(图1中的框DIL-MF)以得到颗粒尺寸进一步降低为约5-10mm数量级的尺寸(细压碎阶段(a”))。
粗压碎阶段(a’)和细压碎阶段(a”)能够借助于现有技术中已知的设备实现,例如锤磨机、切碎机等。
在特别优选的实施方案中,细压碎阶段(a”)是与预调节阶段(a)同时实现的。
实际上已经观察到在细压碎过程中存在稀释剂有利于粗碎片的解聚和均质多相体系的生成。
在预调节阶段中能够使用单一烃化合物或其混合物(例如甲苯、二甲苯、煤油、柴油、石脑油或其混合物)作为稀释剂。
阶段(a)中使用的稀释剂具有高于60℃的最低沸点和低于300℃的最高沸点。
优选的稀释剂是煤油和柴油,因为其包含避免经预调节的沥青中沥青烯沉淀的芳香组分。而且,这些稀释剂是由将处理提取出的沥青的同一炼厂制备的。
而且,煤油是特别优选的稀释剂,因为其密度较低,这有利于沥青的分离。
在预调节阶段(a)中,将油砂与稀释剂化合物以适合的重量比混合。
与待处理的砂混合的稀释剂的量必须足以润湿该砂并稀释其中夹带的沥青,以降低其粘度和密度并有利于其释放出来。
进一步地,稀释剂的用量取决于沥青的粘度和进行混合的温度。
稀释剂通常以在10:1-15:1(重量比)范围内的“S/D”(砂/稀释剂)比添加到油砂中。
通常,对于具有高于10,000mPa·s的粘度的沥青,油砂中存在的沥青与阶段(a)中添加的稀释剂的“B/D”比在2:1-1:2(重量比)内变化。
预调节阶段(a)中使用的稀释剂有利地至少部分由在阶段(c)结束时回收的烃部分(流4)构成,其包含混合有阶段(a)中所用的稀释剂的提取的沥青。另一方面,在阶段(a)中所需稀释剂的其余部分由新鲜稀释剂(流3)构成。
油砂与稀释剂的混合是在60℃-80℃范围内的温度进行的,这也取决于稀释剂的用量。
在预调节阶段中,稀释剂在有利于逐出砂基质的空隙空间中夹带的气体方面所起的有利作用以及对从该方法中提取的沥青的品质的有利影响是已知技术;如果在随后的浸提阶段中存在气体,那么一旦释放出来,事实上能够将水滴、砂等携带到稀释产物中。
阶段(a)的混合是用本领域技术人员已知的或者为该操作特别设计的设备实现的。
在该方法的优选实施方案中,在预调节阶段(a)中,将用水润湿的清洁的再循环砂(流11)添加到稀释的油砂中,然后再利用水进入去除阶段(阶段(b))。该清洁的再循环砂(流11)是在沥青提取方法的出口处经处理的清洁砂(流12)的一部分。
将预调节阶段(a)中得到的浆料5供给到随后的浸提阶段(b)(框DIG-SP)。
在阶段(b)中,将碱性水溶液(SAB)(流6)添加到浆料中以有利于从砂基质中释放出沥青和稀释剂的液滴。热SAB的作用造成有机相逐渐从砂基质中移出并被水相取代。
浸提阶段(b)是在本领域技术人员已知的或为了该操作特别设计的类型的混合器中进行的,对该砂保持连续搅拌。
在通过添加热水引发的去除之后,沥青从该砂中释放的程度取决于各种因素,其中包括稀释沥青的粘度(如果温度不够,那么释放较少)、稀释沥青与SAB之间的密度差以及沥青-砂和水-砂的界面张力。该砂-油-水润湿角和界面张力又受到SAB的pH值和离子强度的影响。
在浸提阶段(b)中,以在0.4:1-6:1重量比范围内的水/砂(W/S)比来使用水。
SAB是通过将碱性化合物(例如碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐,例如NaOH、Na2CO3、NaHCO3)溶解在水中制备的。
在浸提阶段(b)中,添加到浆料中的SAB具有在60℃-90℃范围内的温度。
SAB的pH值必须足够高以中和砂和沥青的酸度,但同时避免高pH值促使的稳定乳液的形成。优选地,SAB的pH值在9-10.5范围内。
影响提取方法产率的另一因素是SAB的离子强度。事实上已经观察到SAB中存在高离子浓度减少了浆料-SAB中悬浮固体和乳化沥青的生成。
当SAB具有高离子强度时,该浆料-SAB更清澈得多,从剩余液相中分离固相(沉积)就更容易。
进一步地,当使用具有高离子强度的SAB时,沉积物和液相之间的密度差提高了。
SAB优选具有在0.5-1范围内变化的离子强度。
影响沥青提取产率的另一因素是浸提阶段(b)的混合速率和持续时间(接触时间)。
混合速率必须有利于水相与砂周围的有机相之间的接触,以使与砂结合的沥青被水替代。搅拌优选是缓慢的,即用在0.5-1m/min范围内的圆周混合速率实现。搅拌必须使全部质量的砂与稀释剂在预调节阶段中密切接触以及与碱性SAB水溶液在浸提阶段中密切接触。在这两个阶段中的缓慢搅拌不仅保持低能耗而且还避免生成难以处理以分离有机相的浮渣或乳液。进一步地,在以上混合速率时,减少了微细固体的释放和携带。
接触时间取决于待处理的油砂的类型以及水取代砂颗粒上稀释沥青所需的时间。该接触时间对于油润性砂和具有混合润湿性的砂而言较长,而对于水润性砂则较短。该接触时间通常在15-120分钟范围内。
在油润性砂中,该时间还由与部分水上的稀释沥青膜的穿孔相关、以使其在砂颗粒上取代的诱导期来表征。通过添加清洁的再循环的水润性砂能够大大降低该时间。阶段(b)中得到的浆料-SAB混合物是能够分离成多个相的混合物。如果在不搅拌的情况下将其静置沉降,该浆料-SAB混合物分离成两相(i)和(ii):
(i)是液相7,其又由两个不可混溶的相构成:
-第一油相,其包含阶段(b)中去除的沥青、稀释剂、少部分的不含去除的沥青的油砂(其由最细的固体颗粒构成);
-第二水相,其基本上由水层构成;
(ii)是沉积物10,其包括大部分不含在浸提阶段(b)中去除的稀释沥青的经处理的油砂、水和能够通过后续的洗涤回收的残余烃。
将其静置倾析(框DEC),液相7又分离成包含稀释剂和去除的沥青的上层烃相8和包含悬浮体形式的经处理的油砂(不含去除的沥青)的细颗粒部分的中间水相9。上层烃相8能够通过本领域技术人员已知的技术回收。上层烃相优选通过倾析回收。
最后,如前所述,能够将上层烃相8至少部分再循环到预调节阶段(a)(流4)和任选的压碎阶段(阶段(a)和(a”))以降低稀释剂的浓度并因此降低稀释剂的总消耗量。
能够再循环到该方法的阶段(a)和(a”)的稀释沥青的总量相对于待处理油砂中包含的沥青重量在0.5-10倍重量范围内。
将该方法的阶段(b)中分离出的中间水相9和沉积物10经过传统的分离和净化方法(框SEP-PUR),以实现:
-降低水相中烃和微细固体的浓度;
-除去沉积物中存在的烃,以满足对于处置的规范,不会对环境造成危害。
在提取方法和随后的分离和净化阶段(SEP-PUR)结束时,得到不含其中最初包含的沥青的清洁砂和净化掉了该方法的烃和残余微细固体的水。
该清洁砂(流12)和净化水(流13)从该方法中连续排出。
清洁砂12可以没有循环部分11而被送去其提取地点进行重构或被送去处置。
当再循环时,能够将浸有水的清洁砂(流11)添加到该方法的开始阶段(b)之前的稀释油砂(浆料5)中。该清洁的再循环砂(流11)是从该方法中连续排出的油砂(流12)的少部分。
在本发明方法的优选实施方案中,将来自分离和净化阶段(SEP-PUR)的净化水的一部分循环回到提取方法(流14),在此将其用于制备阶段(b)(框DIG-SP)中所用的SAB。该净化水也能够有利地用于洗涤提取沥青之后的砂。
本发明的方法与现有技术中已知的用于从油砂中提取沥青的方法相比具有各种优点。特别地,与加拿大的CHWEP方法相比,本发明的方法具有以下优点:
-脱水方法更有效和快速;
-提高了沥青的品质;
-减少了提取的沥青中的固体/微细沉积物;
-降低了沥青的损失;
-降低了能耗;
-提高了水相的循环率且不存在尾矿池。
提供了以下实施方案实施例,仅用于示例本发明的目的,不应当被认为是对所附权利要求书中限定的保护范围的限制。
实施例
在从两种不同类型的油砂中回收沥青中验证本发明方法的有效性。
被测试的油砂的物理化学特征显示在表1中。
表1
使用煤油作为稀释剂应用根据本发明的方法。在阶段(b)中,以等于约4/1的W/S(水/砂)比添加SAB。
该试验性测试在具有1.5l容量且配备有倾斜叶片搅拌器以移动容器底部的砂的玻璃反应器中进行。
回收测试
表2显示了对两种不同类型的油砂进行的回收测试的操作条件。
该测试是对砂的150g样品进行的,对浸提-去除处理选择90℃的温度,并选择4rpm的混合速率。表2中显示了关于沥青提取产率的回收测试结果。
表2
*=相对于砂中包含的沥青总量的沥青回收百分比。
稀释剂再循环的测试
进行测试以验证对阶段(c)结束时得到的稀释剂-沥青混合物的一部分进行重复利用以降低新鲜稀释剂消耗量的有效性。
为此目的,制备合成混合物,其由沥青(60wt%)和煤油(40wt%)构成,其用作该方法的阶段(a)中的稀释剂。
表3中显示了采用的特定操作条件和沥青提取产率。该测试是在90℃的处理温度(浸提-去除)对砂的150g样品进行的。
表3
MR=再循环混合物
从表3中能够推论出由约为40wt%的再循环百分比(计算为再循环混合物的重量与待提取的沥青的重量之比)得到了在提取沥青产率方面最好的结果。
相反,仅使用再循环混合物进行试验提供了较低的沥青回收产率。
在存在盐的情况下的试验
还用SAB的离子强度的变化验证了提取方法的有效性。事实上,SAB的离子强度影响了砂的润湿性,因此影响了沥青的回收产率。
表4中显示了采用的特定操作条件和沥青提取产率。该测试是在90℃的处理温度(浸提-去除)对砂的150g样品进行的。通过添加NaCl调整的含水介质的离子强度等于0.6(海水的典型值)。
表4
测试显示,与在没有盐的情况下进行的测试相比,在较低pH值(10而非10.5)NaCl的存在可以得到高回收产率(>80%)。
盐存在的另一个积极影响是减少了水溶液中悬浮固体(微细产物)和乳化沥青,其看上去更清澈得多且容易从沥青中分离出来。水的盐度也有利于分离,因为其提高了相间的密度差。

Claims (15)

1.从油砂中回收沥青的方法,该方法按顺序包括以下阶段:
(a)将油砂与能够降低所述油砂中包含的沥青的粘度和密度的稀释剂混合,得到包含稀释沥青的第一混合物(浆料);
(b)将所述浆料与能够从包含所述稀释沥青的所述油砂中将所述稀释沥青去除并任选地含有盐以提高其离子强度的碱性水溶液(BAS)混合,得到能够分离成以下的第二混合物(BAS-浆料):
(i)液相,其包含所述稀释沥青、不含去除的沥青的油砂的一部分和水;
(ii)沉积物,其包含不含去除的沥青的所述油砂的剩余部分、水和能够通过随后的洗涤除去的残余烃;
(c)将包含所述去除的稀释沥青的液相与所述BAS-浆料混合物分离;
(d)从阶段(c)中分离的所述液相中回收其中包含的所述去除的稀释沥青。
2.根据前述权利要求所述的方法,包括在阶段(a)之前所述油砂的粗压碎阶段(a’)和任选的细压碎阶段(a”)。
3.根据前述权利要求所述的方法,其中所述细压碎阶段(a”)与所述混合阶段(a)同时进行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中将阶段(c)中分离的包含所述去除的稀释沥青的所述液相的一部分再循环到所述阶段(a)和/或所述阶段(a”)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述稀释剂选自具有高于60℃的最低沸点和低于300℃的最高沸点的烃化合物或烃化合物的混合物。
6.根据前述权利要求所述的方法,其中所述稀释剂选自甲苯、二甲苯、煤油、柴油、石脑油或其混合物,其优选选自煤油和柴油,且甚至更优选为煤油。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述液体阶段(b)是在以下一种或多种条件下进行的:
-温度在60-90℃范围内;
-碱性水溶液的pH值在9-10.5范围内;
-碱性水溶液的离子强度在0.5-1范围内;
-以在0.5-1m/分钟的圆周速率混合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中砂/稀释剂(S/D)重量比在10:1-15:1范围内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中沥青/稀释剂(B/D)重量比在2:1-1:2范围内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中水/油砂(W/S)重量比在0.4:1-6:1范围内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述稀释剂、BAS和所述油砂之间的接触时间在15分钟-120分钟范围内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中将清洁的再循环砂(水润性)添加到稀释的油砂中,然后利用水进入去除阶段(b)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中将在所述阶段(d)中去除的所述稀释沥青的分离结束时剩余的所述液相的水至少部分再循环到所述阶段(b),用于制备所述BAS。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中待回收的沥青具有在10,000-36,000mPa·s范围内的粘度(在120℃、100s-1剪切速率测定)和在4-7API度范围内的密度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述油砂是油润性的、水润性的或具有混合润湿性的油砂。
CN201280052879.3A 2011-10-31 2012-10-24 从油砂中回收沥青的方法 Expired - Fee Related CN104169397B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT001977A ITMI20111977A1 (it) 2011-10-31 2011-10-31 Procedimento per il recupero di bitume da una sabbia bituminosa
ITMI2011A001977 2011-10-31
PCT/IB2012/055849 WO2013064940A1 (en) 2011-10-31 2012-10-24 Process for the recovery of bitumen from an oil sand

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104169397A true CN104169397A (zh) 2014-11-26
CN104169397B CN104169397B (zh) 2016-08-31

Family

ID=44993735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280052879.3A Expired - Fee Related CN104169397B (zh) 2011-10-31 2012-10-24 从油砂中回收沥青的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9550944B2 (zh)
CN (1) CN104169397B (zh)
CA (1) CA2851414C (zh)
EA (1) EA026296B1 (zh)
IT (1) ITMI20111977A1 (zh)
TN (1) TN2014000140A1 (zh)
WO (1) WO2013064940A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105885918A (zh) * 2016-05-09 2016-08-24 天津大学 一种含碳酸盐重质油泡沫的处理方法和系统
CN105885917A (zh) * 2016-05-09 2016-08-24 天津海威欧能源科技有限责任公司 一种含碳酸盐重质油泡沫的高效处理方法和系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017165963A1 (en) 2016-03-29 2017-10-05 3P Technology Corp. Apparatus and methods for separating hydrocarbons from particulates using a shockwave generator
CL2016002035A1 (es) * 2016-08-11 2016-09-30 Francisco Schwarze Fraile Juan Un método para la extracción de carbono orgánico y/o bitumen desde minerales de sulfuros metálicos o polimetálicos

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3509037A (en) * 1967-08-11 1970-04-28 Sun Oil Co Tar sand separation process using solvent,hot water and correlated conditions
US4459200A (en) * 1981-05-05 1984-07-10 Ingeco International S.A. Recovery of hydrocarbons from tar sands
US20080111096A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Composition for extracting crude oil from tar sands
US20080110805A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Continuous flow separation and aqueous solution treatment for recovery of crude oil from tar sands
US20080110804A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Slurry transfer line
US20080110803A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Settling vessel for extracting crude oil from tar sands
CN101260308A (zh) * 2008-04-14 2008-09-10 辽宁石油化工大学 一种从油砂中提取沥青的分离剂
CN101589135A (zh) * 2006-10-06 2009-11-25 瓦里石化有限责任公司 一种分离组合物及其使用方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057486A (en) * 1975-07-14 1977-11-08 Canadian Patents And Development Limited Separating organic material from tar sands or oil shale

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3509037A (en) * 1967-08-11 1970-04-28 Sun Oil Co Tar sand separation process using solvent,hot water and correlated conditions
US4459200A (en) * 1981-05-05 1984-07-10 Ingeco International S.A. Recovery of hydrocarbons from tar sands
CN101589135A (zh) * 2006-10-06 2009-11-25 瓦里石化有限责任公司 一种分离组合物及其使用方法
US20080111096A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Composition for extracting crude oil from tar sands
US20080110805A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Continuous flow separation and aqueous solution treatment for recovery of crude oil from tar sands
US20080110804A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Slurry transfer line
US20080110803A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Veltri Fred J Settling vessel for extracting crude oil from tar sands
CN101260308A (zh) * 2008-04-14 2008-09-10 辽宁石油化工大学 一种从油砂中提取沥青的分离剂

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105885918A (zh) * 2016-05-09 2016-08-24 天津大学 一种含碳酸盐重质油泡沫的处理方法和系统
CN105885917A (zh) * 2016-05-09 2016-08-24 天津海威欧能源科技有限责任公司 一种含碳酸盐重质油泡沫的高效处理方法和系统
CN105885917B (zh) * 2016-05-09 2018-05-15 天津海威欧能源科技有限责任公司 一种含碳酸盐重质油泡沫的高效处理方法和系统
CN105885918B (zh) * 2016-05-09 2018-07-06 天津大学 一种含碳酸盐重质油泡沫的处理方法和系统

Also Published As

Publication number Publication date
TN2014000140A1 (en) 2015-09-30
CN104169397B (zh) 2016-08-31
EA201490763A1 (ru) 2014-09-30
US9550944B2 (en) 2017-01-24
EA026296B1 (ru) 2017-03-31
US20140238904A1 (en) 2014-08-28
CA2851414C (en) 2019-09-10
CA2851414A1 (en) 2013-05-10
WO2013064940A1 (en) 2013-05-10
ITMI20111977A1 (it) 2013-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2797513C (en) Integrated processes for recovery of hydrocarbon from oil sands
CA2913614C (en) Integrated processes for recovery of hydrocarbon from oil sands
CA2651155A1 (en) Upgrading bitumen in a paraffinic froth treatment process
CA2757603C (en) Solvent assisted water extraction of oil sands
CN104169397A (zh) 从油砂中回收沥青的方法
CA2758608C (en) Methods for separation of bitumen from oil sands
US20020104799A1 (en) Tar sands extraction process
US9580658B2 (en) Methods of obtaining a hydrocarbon material from a mined material, and related stabilized emulsions
CA3010124A1 (en) Asphaltene adsorption in bitumen froth treatment
CA2744611C (en) Relocatable systems and processes for recovery of bitumen from oil sands
US20220186122A1 (en) Process for extracting crude oil from diatomaceous earth
US11268032B2 (en) Process and system for the above ground extraction of crude oil from oil bearing materials
WO2012166229A2 (en) Method of processing a bituminous feed with feedback control
CA2755518C (en) Treatment of oil sand bitumen to produce low calcium bitumen
CA2750402A1 (en) Elevated temperature treatment of bitumen froth
WO2014093471A1 (en) System and process for recovering bitumen from oil sands

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160831

Termination date: 20201024

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee