CN1775911A - 一种从油砂中提取沥青的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从油砂中提取沥青的方法及其应用。该方法通过将油砂与有机溶剂混合浸泡，再将浸泡过的油砂、水、调浆药剂在适当温度下混合、搅拌，进行调浆、浮选分离，收集沥青。该方法主要针对中国油润湿性油砂的分离，可使沥青的回收率达到85－90％，也适用于较易分离的水润湿性油砂和受溢油污染的海滩砂粒中沥青的提取分离。该方法经济、高效、操作简便、对环境友好，且可连续操作。
Description
技术领域
本发明属于石油化工和环境保护领域，涉及一种从油砂中提取沥青的方法及其应用。
背景技术
油砂(oil sand)又称沥青砂(bituminous sand)或焦油砂(tar sand)，是一种含有原油的、松散状的砂状矿藏，其成分包括沥青、水和无机矿物质(如砂、粘土等)，属于非常规石油资源。油砂中的油为粘度很高，甚至呈准固态的沥青，约占油砂总重的百分之几到十几；砂子和粘土等无机矿物质占据了油砂的大部分；水约占3-6％。
随着常规原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，人们纷纷把目光转向非常规石油资源，其中之一就是油砂。未来能源的巨大缺口在很大程度上要依靠油砂和重油来弥补。另外，油价的持续上涨也促使人们去寻找其它替代产品。全球油砂沥青资源十分丰富，远大于常规石油的探明储量，已成为世界能源结构的重要组成部分。油砂在加拿大、俄罗斯、美国、委内瑞拉等地都有分布。其中所探明的油砂资源的95％集中在加拿大阿尔伯塔省北部的Athabasca河流域、和平湖和冷湖三个区域，相当于整个中东地区的石油蕴藏量。我国的油砂资源也十分丰富，分布非常广泛，在准噶尔、柴达木、鄂尔多斯、松辽、四川、二连、塔里木、吐哈等盆地都发现了油砂的分布，其中最富集的是准噶尔盆地、柴达木盆地和松辽盆地。
油砂露天开采后，可以用热水抽提、溶剂抽提、冷水分离、热解等方法提取沥青，其中热碱水抽提法(alkaline hot water flotation/extraction process)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。以往的研究表明，热碱水抽提法只适用于砂子和沥青间存在水膜的水润湿性(water-wet)油砂，而对于油润湿性(oil-wet)油砂，即使将温度提高到90℃，也不能得到有效分离。美国犹他大学针对本地油砂油润湿性的特点，对热碱水抽提工艺进行了修改，提出了溶剂辅助热水抽提法(diluent-assisted hot-water process)，即先将油砂用有机溶剂(如煤油)浸泡，然后再进行热碱水抽提。这种方法在分离犹他油砂时，可使沥青回收率达到90％以上，同时还提高了沥青的质量。但用此方法来分离中国内蒙古油润湿性油砂时，不能使其得到有效分离。
对于中国油砂，至今尚无大规模开采和提取沥青的先例。以往的研究表明，中国的油砂包括水润湿性和油润湿性两种。水润湿性的油砂用加拿大的热碱水抽提工艺可以得到较好的分离效果，而对于油润湿性油砂，至今仍无简单、有效的分离方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、有效的从中国油润湿性油砂中提取沥青的方法。
本发明还有一个目的是提供上述方法的应用。
该方法针对中国一种典型的油润湿性的油砂，即内蒙古油砂(是中国油润湿性油砂的代表)。为叙述方便，本发明简称内蒙古油砂为油砂，经过浮选提取沥青后的砂子为残砂，调浆过程中加入的药剂为调浆药剂，调浆过程中加入的水为调浆水，浮选过程中加入的水为浮选水。
本发明的目的是通过下列技术措施实现的：
一种从油砂中提取沥青的方法，包括下列步骤：
a、浸泡：将油砂与有机溶剂以适当的比例混合，浸泡适当时间；
b、调浆：将经有机溶剂浸泡过的油砂、水、调浆药剂混合，在适当温度下搅拌进行调浆；
c、浮选分离：将经过调浆的水、调浆药剂及油砂混合物转移至浮选槽中，加适量水，在适当温度下搅拌，浮选分离沥青与油砂；
d、收集：分离后的沥青浮于浮选槽矿浆表层，收集分离的沥青。
具体方法：在调浆罐内，将油砂与有机溶剂以一定的比例混合，浸泡一段时间后，将调浆药剂和调浆水加入调浆罐中。将加入的调浆水、调浆药剂及经有机溶剂浸泡过的油砂在一定温度下以一定速度搅拌适当时间。然后，将经过调浆的水、调浆药剂及油砂混合物转移至浮选机中，并在浮选机内补充一定量的浮选水，在一定温度下以一定速度机械搅拌一定时间后，加入起泡剂，鼓入空气，进行油与砂的分离(沥青与油砂分离)。分离后的沥青上浮至矿浆表层，通过刮泡的方式进入油收集罐；残砂由浮选机底部的排砂口排出；浮选后的水可经油水分离后，进入循环水罐中，重复利用。
在调浆罐内有机械搅拌装置和加热装置。
油砂与有机溶剂的混合在调浆罐内完成。有机溶剂为煤焦油、煤油或烷基萘。有机溶剂的加入比例为油砂重量的0.1-10％，浸泡时间为2-8小时。
所述的调浆是在调浆罐内完成的。调浆药剂为氯化钠、氢氧化钠和OSD药剂的混合物，它们的加入比例分别为油砂重量2-12.5％，0.005-0.1％，1-5％(重量百分比)。调浆水的加入比例为油砂重量的150-250％。
所述的OSD药剂为一种抑制剂的混合物，其成分为环糊精和硅酸钠，它们的混合比例按重量百分比为0.1-25％：75-99.9％。
调浆罐内的操作温度为75-90℃，搅拌速度为500-600rpm，搅拌时间为20-35分钟。
所述的油砂分离是在浮选机中完成的。浮选水的加入比例为油砂重量的150-250％。
浮选机内的操作温度为65-80℃，搅拌速度为1000-1200rpm。鼓入空气时间为20-30min。
所述的起泡剂为松油醇或甲基异丁基甲醇，其加入比例为油砂重量的1-20ppm。
本发明的关键之处在于一种OSD药剂的加入。OSD药剂为一种抑制剂的混合物，其成分为环糊精和硅酸钠，它们的混合比例按重量百分比为0.1-25％∶75-99.9％。
该方法在石油开采领域或环境保护领域方面均能应用。该方法既适用于从中国油润湿性油砂中提取沥青，也适用于较易分离的水润湿性油砂和受溢油(沥青)污染的海滩砂粒中沥青的提取分离。
本发明的有益效果：
本发明的有益效果在于通过一种经济、高效、操作简便、对环境友好，且可连续操作的方法，从中国油润湿性的油砂中提取沥青。该发明主要针对的是中国油润湿性油砂的分离，也适用于较易分离的水润湿性油砂和受溢油污染的海滩砂粒中沥青的提取分离。该方法在分离内蒙古油润湿性的油砂时，可达到85-90％的分离效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
一般性说明：
以下各实施例提取沥青的方法均按下述操作步骤结合各实施例给出的表中不同操作参数进行：
操作步骤：包括浸泡、调浆、浮选分离、收集几个操作步骤，具体为：在调浆罐内，将油砂与有机溶剂以一定的比例混合，浸泡一段时间后，将调浆药剂和调浆水加入调浆罐中。在调浆罐内，有机械搅拌装置和加热装置，用于搅拌及控制温度。将加入的调浆水、调浆药剂及经有机溶剂浸泡过的油砂在一定温度下以一定速度搅拌适当时间。然后，将经过调浆的水、药剂及油砂混合物移至浮选机中，并在浮选机内补充一定量的浮选水，以一定速度机械搅拌至温度上升到所要的温度后，加入起泡剂，鼓入空气，进行油砂分离。分离后的沥青上浮至矿浆表层，通过刮泡的方式进入油收集罐；残砂由浮选机底部的排砂口排出，浮选后的水可经油水分离后，进入循环水罐中，重复利用。
各实施例表中的收率，是指提取出的沥青量与油砂中沥青含量之比。
实施例1
操作步骤同上述一般性说明中的操作步骤，具体操作参数及效果见表1。
表1实施例1相关参数(以下比例均为重量百分比)
| 操作条件 | 实施例1(含沥青12.36％) | |
| 调浆罐操作 | 有机溶剂∶油砂 | 煤焦油∶油砂＝0.1∶100 |
| 浸泡时间(hr) | 2 | |
| 操作温度(℃) | 90 | |
| 搅拌速度(rpm) | 500 | |
| 搅拌时间(min) | 20 | |
| 调浆水∶油砂 | 150∶100 | |
| NaCl∶油砂 | 2∶100 | |
| NaOH∶油砂 | 0.005∶100 | |
| OSD∶油砂 | 4∶100 | |
| OSD的成分 | 环糊精和硅酸钠0.1％∶99.9％ | |
| 浮选机操作 | 浮选水∶油砂 | 250∶100 |
| 操作温度(℃) | 75 | |
| 搅拌速度(rpm) | 1000 | |
| 鼓入空气时间(min) | 20 | |
| 起泡剂 | 松油醇，占油砂重量的1ppm | |
| 收率(％) | 85.0 | |
| 残砂含油率(％) | 1.0 | |
实施例2
操作步骤同上述一般性说明中的操作步骤，具体操作参数及效果见表2。
表2实施例2相关参数(以下比例均为重量百分比)
| 操作条件 | 实施例2(含沥青12.36％) |
| 调浆罐操作 | 有机溶剂∶油砂 | 煤油∶油砂＝0.1∶100 |
| 浸泡时间(hr) | 6 | |
| 操作温度(℃) | 75 | |
| 搅拌速度(rpm) | 600 | |
| 搅拌时间(min) | 30 | |
| 调浆水∶油砂 | 200∶100 | |
| NaCl∶油砂 | 10∶100 | |
| NaOH∶油砂 | 0.02∶100 | |
| OSD∶油砂 | 5∶100 | |
| OSD的成分 | 环糊精和硅酸钠25％∶75％ | |
| 浮选机操作 | 浮选水∶油砂 | 200∶100 |
| 操作温度(℃) | 80 | |
| 搅拌速度(rpm) | 1100 | |
| 鼓入空气时间(min) | 20 | |
| 起泡剂 | 甲基异丁基甲醇，占油砂重量的10ppm | |
| 收率(％) | 87.0 | |
| 残砂含油率(％) | 0.95 | |
实施例3
操作步骤同上述一般性说明中的操作步骤，具体操作参数及效果见表3。
表3实施例3相关参数(以下比例均为重量百分比)
| 操作条件 | 实施例3(含沥青10.25％) | |
| 调浆罐操作 | 有机溶剂∶油砂 | 煤焦油∶油砂＝10∶100 |
| 浸泡时间(hr) | 8 | |
| 操作温度(℃) | 85 | |
| 搅拌速度(rpm) | 600 | |
| 搅拌时间(min) | 35 | |
| 调浆水∶油砂 | 250∶100 | |
| NaCl∶油砂 | 12.5∶100 | |
| NaOH∶油砂 | 0.1∶100 | |
| OSD∶油砂 | 1∶100 | |
| OSD的成分 | 环糊精和硅酸钠0.1％∶99.9％ | |
| 浮选机操作 | 浮选水∶油砂 | 150∶100 |
| 操作温度(℃) | 65 | |
| 搅拌速度(rpm) | 1200 | |
| 鼓入空气时间(min) | 30 | |
| 起泡剂 | 松油醇，占油砂重量的20ppm | |
| 收率(％) | 90.0 | |
| 残砂含油率(％) | 0.9 |
实施例4
操作步骤同上述一般性说明中的操作步骤，具体操作参数及效果见表4。
表4实施例4相关参数(以下比例均为重量百分比)
| 操作条件 | 实施例4(含沥青10.25％) | |
| 调浆罐操作 | 有机溶剂∶油砂 | 烷基萘∶油砂＝10∶100 |
| 浸泡时间(hr) | 6 | |
| 操作温度(℃) | 90 | |
| 搅拌速度(rpm) | 500 | |
| 搅拌时间(min) | 35 | |
| 调浆水∶油砂 | 250∶100 | |
| NaCl∶油砂 | 12.5∶100 | |
| NaOH∶油砂 | 0.05∶100 | |
| OSD∶油砂 | 2∶100 | |
| OSD的成分 | 环糊精和硅酸钠15％∶85％ | |
| 浮选机操作 | 浮选水∶油砂 | 150∶100 |
| 操作温度(℃) | 80 | |
| 搅拌速度(rpm) | 1200 | |
| 鼓入空气时间(min) | 30 | |
| 起泡剂 | 松油醇，占油砂重量的5ppm | |
| 收率(％) | 90.0 | |
| 残砂含油率(％) | 0.9 | |
由以上实施例可以看出，本发明提供的从油砂中提取沥青的方法可使中国油润湿性油砂的沥青回收率达到85-90％。
Claims (10)
1、一种从油砂中提取沥青的方法，其特征在于包括下列步骤：
a、浸泡：将油砂与有机溶剂以适当的比例混合，浸泡适当时间；
b、调浆：将经有机溶剂浸泡过的油砂、水、调浆药剂混合，在适当温度下搅拌进行调浆；
c、浮选分离：将经过调浆的水、调浆药剂及油砂混合物转移至浮选槽中，加适量水，在适当温度下搅拌，浮选分离沥青与油砂；
d、收集：分离后的沥青浮于浮选槽矿浆表层，收集分离的沥青。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于有机溶剂为煤焦油、煤油或烷基萘。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于有机溶剂的加入比例为油砂重量的0.1-10％，浸泡时间为2-8小时。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于调浆药剂为氯化钠、氢氧化钠和OSD药剂的混合物，它们的加入比例分别为油砂重量的2-12.5％，0.005-0.1％，1-5％；调浆时水的加入比例为油砂重量的150-250％，分离时水的加入比例为油砂重量的150-250％。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的OSD药剂为一种抑制剂的混合物，其成分为环糊精和硅酸钠，它们的混合比例按重量百分比为0.1-25％∶75-99.9％。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于调浆步骤中操作温度为75-90℃，搅拌速度为500-600rpm，搅拌时间为20-35分钟。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于浮选分离步骤中可加入起泡剂，鼓入空气，进行沥青与油砂分离。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的起泡剂为松油醇或甲基异丁基甲醇，其加入比例为油砂重量的1-20ppm；鼓入空气时间为20-30min。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于浮选分离步骤中操作温度为65-80℃，搅拌速度为1000-1200rpm。
10、权利要求1所述的方法在石油开采领域或环境保护领域方面的应用。
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