CN105505427A - 从含油物质提取油的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从含油物质提取油的方法，包括：将所述含油物质与具有第一极性的第一溶剂接触以得到第一混合物；将所述第一混合物分离为第一液相与第一固相；将所述第一固相与具有低于所述第一极性的第二极性的第二溶剂接触以得到第二混合物；及，将所述第二混合物分离为第二液相和第二固相，所述第二固相中油的重量小于所述含油物质中油的重量。

Description

从含油物质提取油的方法
技术领域
本发明涉及从含油物质提取油的方法。
背景技术
含油物质，例如原油开采、储存、运输、以及加工等过程中产生的含油污泥，即落地油泥、清罐油泥、水处理污泥(沉淀池的底泥、浮选池的浮渣、或生化单元的污泥等)等的含油量高，但成分复杂，目前没有令人满意的处理方法以提取并回收其中的油和减少需要丢弃的废物的量。
另一种含油物质，油砂，是一种重要的原油来源。油砂除了含油以外，还有水和其它物质成分，现有的从油砂中提取油的工艺大多繁杂，且多不经济。
所以，需要提供新的从含油物质提取油的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的从含油物质提取油的方法。
本发明的实施例涉及一种从含油物质提取油的方法，包括：将所述含油物质与具有第一极性的第一溶剂接触以得到第一混合物；将所述第一混合物分离为第一液相与第一固相；将所述第一固相与具有低于所述第一极性的第二极性的第二溶剂接触以得到第二混合物；及，将所述第二混合物分离为第二液相和第二固相，所述第二固相中油的重量小于所述含油物质中油的重量。
具体实施方式
除非本申请中清楚另行定义，用到的科学和技术术语的含义为本申请所属技术领域的技术人员所通常理解的含义。本申请中使用的“包括”、“包含”、“具有”、或“含有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。
本申请中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于所述具体数量，还包括与所述数量接近的、可接受的、不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”、“左右”等修饰一个数值，意为本发明不限于所述精确数值。在某些实施例中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。本发明中的数值范围可以合并及/或互换，除非另行清楚说明，数值范围包括其所涵盖的所有数值子范围。
在说明书和权利要求中，除非清楚地另外指出，所有项目的单复数不加以限制。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的物质或实施例等。
除非上下文另外清楚地说明，术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在提及项目(例如成分)中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。
本申请说明书中提及“一些实施例”等等，表示所述与本发明相关的一种特定要素(例如特征、结构和/或特点)被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或不可能出现于其他实施例中。另外，需要理解的是，所述发明要素可以任何适合的方式结合。
本发明的实施例涉及从含油物质提取油的方法。
本申请提及的“含油物质”或类似用语是指需要将油从其中分离出来的物质。除了油之外，含油物质还可含有水及其他非回收物。一些实施例中，含油物质为重油矿产，例如油砂。一些实施例中，含油物质为含油污泥，例如原油生产、储存、运输、使用以及加工等过程中产生的落地油泥、清罐油泥、水处理污泥(沉淀池的底泥、浮选池的浮渣、或生化单元的污泥等)等。一些实施例中，含油物质为原油开采过程中产生的含油泥浆和岩屑，例如钻井泥浆，钻井岩屑。
本发明提及的“油”或类似用语是指含油物质经溶剂处理后得到的液相中除溶剂外的可燃烧成分。一些实施例中，根据应用的要求，提取出的油用燃烧温度来表征，例如约105℃～约550℃温度之间可以气化或燃烧的部分。一些实施例中，提取得到的油的品质用有机溶剂萃取的方式进行表征，其中有机溶剂的示例包括，但不限于，己烷、甲苯、二氯甲烷、庚烷、或者二甲苯等。
根据含油物质中油、水等成分及其比重的不同以及对回收成分、抛弃成分等处理要求的不同，需要用到的第一、第二溶剂的种类、用量也可有所不同。
所述第一溶剂可为任何极性高于所述第二溶剂的溶剂，即所述第一溶剂的第一极性高于所述第二溶剂的第二溶剂。一些实施例中，第一溶剂为极性溶剂。一些实施例中，第一溶剂为酸、醇、酮、酯、醚、或其任意组合。一些实施例中，第一溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、或其任意组合。
所述含油物质与所述第一溶剂可以任何方式接触以得到第一混合物。可借助搅拌来促进混合。搅拌方式的示例包括，但不限于，推进式、斜浆式、涡轮式、框式、螺杆式等形式的机械搅拌器。搅拌时间可为数分钟至数小时，例如大约1分钟至3小时左右。
可通过固液分离的方式把所述第一混合物分离为第一液相和第一固相。固液分离方法的示例包括，但不限于，过滤，离心，旋流分离，重力沉降，或其任意组合。过滤使用的装置示例为转筒、圆盘、水平带式等真空过滤设备，或压滤、压榨、动态过滤和旋转型等加压过滤设备。过滤的介质可为滤布、膜等多孔介质。过滤可借助压力差。一些实施例中，所述分离包括使用压缩空气过滤。
所述第一液相中含有的第一溶剂可回收重复利用。一些实施例中，所述第一溶剂通过静置分层以及离心、漩涡分离等液液分离的方式与其他液体成分分离。其他液体成分可为水、腐殖酸等。一些实施例中，其他液体成分可含油。
所述第一固相中的油的重量可小于或不小于所述含油物质中的油的重量。一些实施例中，所述第一溶剂未将油从所述含油物质中提取出来，从而所述第一固相中的油的重量与所述含油物质中的油的重量一样。一些实施例中，所述第一溶剂将油从所述含油物质提取出来，和油一起进入第一液相，从而所述第一固相中的油的重量小于所述含油物质中的油的重量。
所述第一固相与所述第二溶剂可以任何方式接触以得到第二混合物。可借助搅拌来促进混合。搅拌方式的示例包括，但不限于，推进式、斜浆式、涡轮式、框式、螺杆式等形式的机械搅拌器。搅拌时间可为数分钟至数小时，例如大约1分钟至3小时左右。
所述第二溶剂可为任何极性低于第一溶剂的溶剂。一些实施例中，第二溶剂为非极性溶剂。一些实施例中，所述第二溶剂为碳氢化合物，例如苯、甲苯、蒽、萘、并四苯、乙苯、丙苯、邻二甲苯、苯酚、己烷、戊烷、或其任意组合。一些实施例中，所述第二溶剂为烷烃。一些实施例中，所述第二溶剂为直链烷烃。一些实施例中，所述第二溶剂为环状烷烃。一些实施例中，所述第二溶剂为直链烷烃的混合物、环状烷烃的混合物、或直链烷烃和环状烷烃的混合物。一些实施例中，所述第二溶剂为己烷、戊烷、或其组合。一些实施例中，所述第二溶剂为己烷。
可通过固液分离的方式把所述第二混合物分离为第二液相和第二固相。固液分离方法的示例包括，但不限于，过滤，离心，旋流分离，重力沉降，或其任意组合。过滤使用的装置示例为转筒、圆盘、水平带式等真空过滤设备，或压滤、压榨、动态过滤和旋转型等加压过滤设备。过滤的介质可为滤布、膜等多孔介质。过滤可借助压力差。一些实施例中，所述分离包括使用压缩空气过滤。
所述第二溶剂将油从所述第一固相中提取出来，一起进入第二液相。第二液相中的油和第二溶剂可通过静置分层以及离心、漩涡分离等液液分离方法相互分离从而分别回收。一些实施例中，所述第二液相包含水及其他成分，可视情况通过液液分离方法分离油、第二溶剂、水和其他成分。回收得到的油可用作燃料，也可用于炼化厂进行加工。
所述第二固相中的油的重量小于所述第一固相中油的重量，也小于所述含油物质中的油的重量。
所述第二固相可经进一步处理以回收油、水等物质，比如再度用第一溶剂及/或第二溶剂处理，也可作为固体废物抛弃、填埋。一些实施例中，将第二固相燃烧后再抛弃、填埋以减小/消除对环境的有害影响。
如后述实验示例所示，第一溶剂、第二溶剂先后处理含油物质相较于先第二溶剂后第一溶剂以及两种溶剂分别单独处理含油物质而言，出乎意料的可提取出更多的油。一些示例中，第一溶剂本身并不能从含油物质中提取油，但第二溶剂却从第一溶剂处理含油物质得到的第一固相中提取出显著多于第二溶剂直接从含油物质提取出的油，从而所述第二固相中的油的重量显著小于所述第二溶剂直接从含油物质提取油后的固相中的油的重量，这是本领域技术人员尤其预料不到的。
本发明的实施例涉及用第一、第二溶剂先后顺序处理含油物质，第一、第二溶剂可分别回收，不用担心第一、第二溶剂的直接相互接触，而且可省略从第一溶剂中分离出第二溶剂的步骤，故工艺相对简单，并且成本较低廉。
示例
以下实验示例可以为本领域中具有一般技能的人实施本发明提供参考。这些例子并不限制权利要求的范围。
后述实验中，各样本的含水量系通过将样本置于空气中，在105℃的温度进行12小时的干燥，得以表征。具体而言，含水量＝(干燥前样本重量–干燥后样本重量)÷干燥前样本重量×100％。
各样本的含油量系通过将样本置于空气中，在105℃的温度进行12小时的干燥，再置于550℃、空气气氛的炉中进行12小时的燃烧，进行表征。具体而言，含油量＝(燃烧前样本重量–燃烧后样本重量)÷燃烧前样本重量×100％。
一些样本的含油量也通过对样本进行6小时的己烷索氏萃取来表征。每一次实验使用2克的样本。进行索氏萃取前，将样本于105℃的温度加热干燥12小时。萃取后将萃取得到的油和己烷于105℃的温度加热，使其中的己烷全部蒸发。剩余物的重量为2克样本中油的总重量。具体而言，样本含油量＝样本中油的总重量÷(干燥前)样本的重量×100％。
各样本的非回收物含量为除水、油外的其他物质的含量，具体而言，样本非回收物含量＝100％-含水量-含油量。
后续实验所用含油污泥样本和油砂样本的物质分析结果列于下表1中。
表1
油的提取率为第一及/或第二溶剂处理前后样本中油的重量差值相对于溶剂处理前样本中的油的重量的百分比。具体而言，油的提取率＝(处理前样本中的油的重量–处理后样本中的油的重量)÷处理前样本中的油的重量×100％。
例1
称量三份、各20克的含油污泥样本，将其分别加入三个装有过滤器的柱体，与柱体内20克的第一溶剂(甲醇、丙酮或乙酸乙酯)接触。室温搅拌10分钟，然后用压缩空气过滤直到不再有液滴出现，得到过滤后的第一固相。
用上述燃烧方法分析过滤得到的第一固相样本的含油量，并计算出第一溶剂从含油污泥提取出的油占含油污泥的百分比(油的提取率)，具体而言，油的提取率＝(含油污泥中的油的重量–第一固相中的油的重量)÷含油污泥中的油的重量×100％。下表2所列为各第一溶剂处理含油污泥样本的油的提取率。
表2
第一溶剂 油的提取率
甲醇 0
丙酮 0
乙酸乙酯 31.8％
表2的数据显示，甲醇和丙酮不能从含油污泥中提取出油，乙酸乙酯虽能将部分油从含油污泥中分离出来，但油的提取率较低。
例2
称量20克的含油污泥样本加入装有过滤器的柱体，与柱体内60克的第二溶剂(己烷)接触。室温搅拌20分钟，然后用压缩空气过滤直到不再有液滴出现以得到固相。
用上述燃烧方法分析固相样本的含油量，并计算出第二溶剂直接从含油污泥提取出的油的百分比(油的提取率)，具体而言，油的提取率＝(含油污泥中的油的重量–固相中的油的重量)÷含油污泥中的油的重量×100％＝44.15％，高于例1中的第一溶剂的油的提取率，但仍有提升空间。
例3
称量三份、各20克的含油污泥样本，将其分别加入三个装有过滤器的柱体，与柱体内20克的第一溶剂(甲醇、丙酮或乙酸乙酯)接触。室温搅拌10分钟，然后用压缩空气过滤直到不再有液滴出现，以得到第一固相。
将三份、各60克的第二溶剂(己烷)分别加入上述三个柱体，以与柱体中的第一固相接触，室温搅拌20分钟，然后用压缩空气过滤直到不再有液滴出现，以得到第二固相。
用上述燃烧方法分析第二固相样本的含油量，并计算出各第一溶剂、第二溶剂先后顺序处理后，从含油污泥提取出的油的百分比(油的提取率)，具体而言，油的提取率＝(含油污泥中油的重量–第二固相中油的重量)÷含油污泥中油的重量×100％。下表3所列为各第一溶剂、第二溶剂先后顺序处理含油污泥样本的油的提取率。
表3
溶剂及顺序 油的提取率
先甲醇、后己烷 68.38％
先丙酮、后己烷 73.08％
先乙酸乙酯、后己烷 65.37％
从表3数据可以看出，虽然甲醇和丙酮不能从含油污泥中提取出油、而乙酸乙酯对含油污泥中油的提取率较低，但是经过甲醇、丙酮和乙酸乙酯预处理再用己烷，从含油污泥提取出的油的比率相较于己烷直接从含油污泥中提取的出的油的比率却显著提高了21％以上。
例4
重复例3中实验，表征、计算得到甲醇、丙酮分别和己烷先后顺序处理对含油污泥中的油的提取率，列于下表4中，可见其与表3中数据的一致性。
保持其他条件不变，但颠倒顺序，先己烷后甲醇、丙酮处理，同样方法表征、计算得出各自对油的提取率，列于下表4中。为便于比较，将甲醇、丙酮、己烷单独对含油污泥的油的提取率也列于下表4。
表4
溶剂及顺序 油的提取率
甲醇 0
丙酮 0
己烷 44.15％
先甲醇、后己烷 68.80％
先己烷、后甲醇 47.30％
先丙酮、后己烷 73.00％
先己烷、后丙酮 53.80％
表4的数据显示，第一溶剂甲醇、丙酮对含油污泥中油的提取率都为0，但与第二溶剂己烷先后顺序处理含油污泥，对油的提取率有提升作用，尤其是先第一溶剂后第二溶剂相较于第一、第二溶剂单独和先第二溶剂后第一溶剂而言，前者油的提取率显著高于后两者，这是出乎本领域技术人员的意料之外的。
例5
重复例2和例3中实验，但用油砂样本替换含油污泥样本，用同样表征、计算方法得到己烷对油砂的油的提取率为61.7％，而先甲醇、后己烷对油砂的油的提取率为69.2％。可见甲醇的预处理提高了己烷对油砂的油的提取率。
虽然结合特定的实施例对本发明进行了表明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (10)

1.一种从含油物质提取油的方法，包括：
将所述含油物质与具有第一极性的第一溶剂接触以得到第一混合物；
将所述第一混合物分离为第一液相与第一固相；
将所述第一固相与具有低于所述第一极性的第二极性的第二溶剂接触以得到第二混合物；及，
将所述第二混合物分离为第二液相和第二固相，所述第二固相中油的重量小于所述含油物质中油的重量。
2.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第一溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、或其任意组合。
3.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第二溶剂为己烷。
4.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述含油物质为含油污泥或油砂。
5.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第一溶剂为极性溶剂。
6.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第二溶剂为非极性溶剂。
7.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第一溶剂为酸、醇、酮、酯、醚、或其任意组合。
8.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第二溶剂为碳氢化合物。
9.如权利要求1所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第一固相中的油的重量不小于所述含油物质中的油的重量。
10.如权利要求1至9中任一项所述的从含油物质提取油的方法，其特征在于，所述第二固相中的油的重量小于所述第二溶剂直接从含油物质提取油后的固相中的油的重量。
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