用於油砂中提取瀝青的萃取劑及使用方法
2023-05-21 15:50:46
用於油砂中提取瀝青的萃取劑及使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種從油砂中提取瀝青油的萃取劑及使用方法。萃取劑包括溶劑和助劑；溶劑是乙酸乙酯、正庚烷、甲苯、四氫呋喃的一種或兩種的組合；助劑是表面活性物質。將溶劑與助劑先預混合，其中助劑的加入量為溶劑質量的0.1%～1%，然後將預混的溶劑加入油砂中進行萃取瀝青油，溶劑體積與油砂質量比例3:1～5:1，萃取時間10～30分鐘。本發明工藝簡單，易操作，瀝青油回收率高達99%；萃取劑中而溶劑可以回收循環利用，並且溶劑與瀝青油分離容易，不存在長周期運行變質和補充的問題。
【專利說明】用於油砂中提取瀝青的萃取劑及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明是物理分離油砂中浙青油技術，具體涉及一種從油砂中提取浙青油的萃取劑及使用方法。
【背景技術】
[0002]油砂是一種表面被浙青等重油包括的砂石，一般由砂石、粘土、水和浙青等重油組成。一般情況下，在油砂中浙青等重油所佔的質量分數為5%~30%。世界上90%以上的油砂分布在北美地區，美國和加拿大的油砂礦床佔數千億桶的探明石油儲量資源。在印度尼西亞的東南地區的布敦島上的油砂，儲量在3X109m3以上，具有極大的開發潛力。在我國新疆、內蒙、青海、四川等地方都有豐富的油砂資源，該油砂含油飽滿，開發量巨大。在國際石油需求日益增長及石油價格居高不下的情況下，開發油砂中富集的稠油浙青資源，可作為石油資源的替代品，具有廣闊的市場前景和經濟效益。專利CN101260308A公開了一種油砂提取浙青油的分離劑，該分離劑成分複雜，在分離循環過程中組分含量容易發生變化，需要重新補充，並且浙青油的回收後部分浙青油仍留在砂粒和分離劑中，會出現後續分離劑回收困難的問題，而且該分離劑中含有水、鹽、鹼等對設備的腐蝕性也嚴重，設備損耗及長周期運行問題都未解決。該分離劑由於含水高，所以針對非水潤性油砂具有一定局限性。專利CN101124302提供了一種從油砂礦床中分離浙青的化學組合物和使用方法，該化學組合物直接注入油砂床層，在地底將油砂中浙青油剝離，這種方法雖然減少了開採油砂的設備投資但是使用該方法後油砂與化學組合物不能充分接觸，因此油砂的萃取效果較差，而且此方法中的萃取劑也滯留在地底油砂表面，導致化學組合物的需要及時補充才能實現下次分離的要求，如果溶劑市場價格偏高時，經濟損失也會加大，因此該方法一直沒有被工業化。專利CN1012459514A介紹了一種提取油砂和頁巖油中烴的方法，該專利的創新點在與利用太陽能的能源加熱溶劑萃取油砂中的烴類，溶劑還是採用的一般性溶劑，因此萃取效率不會提高，只是採用太陽能對工藝節能進行了優化。專利CN102888238A中一種有機溶劑提取油砂中浙青油 的方法，該專利也在溶劑中添加一些助劑主要是一些季銨鹽，同時還在有機溶劑中加入水，組合萃取後的結果表明浙青油的回收率僅90%，而且由於水分的加入導致分離過程變為三相分離。發明人結合上述專利中普遍存在的優點和不足，經過創新和實驗開發了更有效的萃取劑，為油砂萃取技術工業化提供了充分的依據。下面的
【發明內容】
對本專利萃取劑進行了詳細說明。
【發明內容】
[0003]本發明給出了一種從油砂中提取浙青油的高效萃取劑及其使用方法，該萃取劑提取油砂工藝簡單、操作方便、回收率高。同時該萃取劑可以循環利用，不存在萃取劑變質重新補充問題，而且溶劑對設備的腐蝕性效，設備損耗低，節約生產成本，可長周期運行，具有巨大的經濟效益和社會效益。
[0004]油砂中輕組分極少，大部分的油品都是沸點在200°C以上的難分離重組分。分離油砂中的浙青油主要是採用具有良好效果的溶劑將浙青油溶解後回收，為了更好的使浙青油和油砂分離，我們選擇一些助劑作用在油砂界面，降低浙青油與砂子的作用力，使溶劑更容易溶解浙青油，並且提高浙青油的回收率，使分離後的砂子更乾淨，可直接用於建築業材料。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種用於油砂中提取浙青的萃取劑，包括溶劑和助劑；溶劑是乙酸乙酯、正庚烷、甲苯、四氫呋喃的一種或兩種的組合；助劑是表面活性物質。
[0007]所述表面活性物質為乙基纖維素、聚乙二醇、聚氧丙烯甘油醚或十二烷基苯磺酸鈉。
[0008]用本發明的萃取劑提取油砂中浙青的方法，將溶劑與助劑先預混合，其中助劑的加入量為溶劑質量的0.1%~1%，然後將預混的溶劑加入油砂中進行萃取浙青油，溶劑體積與油砂質量比例3:1~5:1，萃取時間10~30分鐘。
[0009]本發明專利高效萃取劑提取浙青油的優點:
[0010]1.工藝簡單，易操作，浙青油回收率高達99%，分離後的砂粒浙青油含量極少，可用於建築業材料，收益高。
[0011]2.該工藝萃取劑中而溶劑可以回收循環利用，並且溶劑與浙青油分離容易，不存在長周期運行變質和補充的問題
[0012]3.溶劑中添加助劑降低了砂子與浙青油之間的相互作用力，使浙青油更容易從砂子中剝離。
[0013]4.萃取劑中溶劑與浙青油極性相溶，增大浙青油的萃取劑中的飽和度，減小了溶劑的用量，減低了操作成本投入。
[0014]5.萃取劑採用不同溶劑與不同助劑相互配合，配比方式多樣化，可用於萃取不同特徵的油砂，使用範圍廣。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實際實驗對本發明專利進一步說明。
[0016]油砂中浙青油可分為四個組分，分別是飽和分、芳香分、膠質和浙青質，由於不同地區的油砂中含油組分比例不同，我們選擇不同的溶劑和不同助劑配合，從而更好的作用於不同組分的油砂。
[0017]本發明專利高效萃取劑的溶劑可選擇的組成有以下三種配比範圍:
[0018]( I )乙酸乙酯和正庚烷體積比0:1~1:1混合溶劑，正庚烷適用於溶解飽和分，但對浙青質溶解較小，乙酸乙酯後可以適度溶解芳香分、膠質和浙青質。因此，對於含飽和分多，浙青質少的油砂可選擇正庚烷；若重組分量也偏高時則用乙酸乙酯和正庚烷搭配使用。該溶劑毒性較小，操作環境較好，但萃取率低。
[0019](II)甲苯和四氫呋喃體積比0:1~1:1混合溶劑，四氫呋喃適用於溶劑多環化合物及雜環化合物，膠質和浙青質中大部分是多環化合物和雜環化合物，甲苯適用於溶解含苯化合物和飽和分，因此，油砂中重組分膠質和浙青質含量多時可選擇四氫呋喃，加入甲苯搭配使用可用於萃取各組分均勻的油砂。該溶劑優點是萃取率高，但使用甲苯油一定的毒性，操作環境需嚴格控制。[0020](III)乙酸乙酯和甲苯體積比0:1~1:1混合溶劑，甲苯適用於溶解含苯環化合物和飽和分，溶解部分膠質和浙青質，乙酸乙酯和甲苯搭配使用後，可進一步萃取膠質和浙青質，因此甲苯用於萃取飽和分和芳香分含量較高的油砂，當油砂各組分含量均勻是可用乙酸乙酯和甲苯搭配使用。該溶劑優點是萃取率較高，但同樣由於甲苯的毒性，操作環境需嚴格控制。
[0021]實施例1:用50ml量筒取25ml正庚烷放入錐形瓶中，取助劑(聚乙二醇)混入正庚烷的錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑聚乙二醇含量大約0.1%。取5g加拿大地區油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例3:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取20分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出溶劑正庚烷，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑正庚烷與蒸餾出的溶劑混合，溶劑正庚烷仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達91%，乾燥的砂粒中含油率5%。
[0022]實施例2:用100mL量筒取20ml正庚烷和30ml乙酸乙酯放入錐形瓶中，溶劑混合比例2:3。取助劑(乙基纖維素)混入錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑含量大約0.5%。取IOg加拿大油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例4:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取30分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出正庚烷和乙酸乙酯混合溶劑，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑與蒸餾出的溶劑混合，溶劑仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達94.8%，乾燥的砂粒含油率2.0%。
[0023]實施例3:用100mL量筒取25ml正庚烷和25ml乙酸乙酯放入錐形瓶中，溶劑混合比例1:1。取助劑(聚氧丙烯甘油醚)混入錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑含量大約1%。取IOg內蒙油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例5:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取30分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出正庚烷和乙酸乙酯混合溶劑，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑與蒸餾出的溶劑混合，溶劑仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達98.1%，乾燥的砂粒含油率0.5%。
[0024]實施例4:用100mL量筒取50ml四氫呋喃放入錐形瓶中，取助劑(乙基纖維素)混入四氫呋喃的錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑乙基纖維素含量大約
0.11%。取IOg加拿大地區油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例3:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取10分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出溶劑四氫呋喃，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑四氫呋喃與蒸餾出的溶劑混合，溶劑四氫呋喃仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達98.5%，乾燥的砂粒含油率0.5%。
[0025]實施例5:用100mL量筒取15ml甲苯和35ml四氫呋喃放入錐形瓶中，溶劑混合比例3:7。取助劑(十二烷基苯磺酸鈉)混入錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑聚乙二醇含量大約0.5%。取IOg印尼油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例4:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取20分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出甲苯和四氫呋喃混合溶劑，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑與蒸餾出的溶劑混合，溶劑仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達99.0%，乾燥的砂粒含油率0.1%。
[0026]實施例6:用100mL量筒取25ml甲苯和25ml四氫呋喃放入錐形瓶中，溶劑混合比例1:1。取助劑(聚乙二醇)混入錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑聚乙二醇含量大約0.6%。取IOg印尼油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例5:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取30分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出甲苯和四氫呋喃混合溶劑，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑與蒸餾出的溶劑混合，溶劑仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達99.6%，乾燥的砂粒含油率0.05%。
[0027]實施例7:用100mL量筒取50ml甲苯放入錐形瓶中，取助劑(乙基纖維素)放入甲苯的錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑乙基纖維素含量大約0.3%。取IOg內蒙油砂放入萃取容器中，攪拌下加入配好的萃取劑，溶劑體積與油砂質量比例3:1，在不斷攪拌的情況下萃取20分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出溶劑甲苯，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑甲苯與蒸餾出的溶劑混合，溶劑甲苯仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達98.9%，乾燥的砂粒含油率0.1%。
[0028]實施例8:用100mL量筒取20ml乙酸乙酯和30ml甲苯放入錐形瓶中，溶劑混合比例2:3。取助劑(聚氧丙烯甘油醚)放入錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑含量大約0.5%。取加拿大IOg油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例4:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取30分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出正庚烷和乙酸乙酯混合溶劑，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑與蒸餾出的溶劑混合，溶劑仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達99.2%，乾燥的砂粒含油率0.1%。
`[0029]實施例9:用100mL量筒取25ml乙酸乙酯和25ml甲苯放入錐形瓶中，溶劑混合比例1:1。取助劑(十二烷基苯磺酸鈉)放入錐形瓶中充分混合形成萃取劑，得到的萃取劑中助劑含量大約0.5%。取IOg印尼油砂放入萃取容器中，溶劑體積與油砂質量比例5:1，攪拌下加入配好的萃取劑，在不斷攪拌的情況下萃取30分鐘。分離萃取油相和砂粒後，萃取油相進行蒸餾分離出正庚烷和乙酸乙酯混合溶劑，得到浙青油；砂粒烘乾，冷凝回收烘出的溶劑與蒸餾出的溶劑混合，溶劑仍用於再次萃取。測定實驗結果，該萃取劑可使浙青油的回收率達99.5%，乾燥的砂粒含油率0.1%。
[0030]本發明提供了一種油砂提取浙青的高效萃取劑，已通過多次試實施例實驗對本發明進行了詳細描述，相關技術人員明顯能在不脫離本
【發明內容】
、精神和範圍內對本文所述的結構和技術方法進行改動或適當變更與組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、範圍和內容中。
【權利要求】
1.用於油砂中提取浙青的萃取劑，其特徵是包括溶劑和助劑；溶劑是乙酸乙酯、正庚烷、甲苯、四氫呋喃的一種或兩種的組合；助劑是表面活性物質。
2.如權利要求1所述的萃取劑，其特徵是所述表面活性物質為乙基纖維素、聚乙二醇、聚氧丙烯甘油醚或十二烷基苯磺酸鈉的一種。
3.用權利要求1的萃取劑提取油砂中浙青的方法，其特徵是將溶劑與助劑先預混合，其中助劑的加入量為溶劑質量的0.1%~1%，然後將預混的溶劑加入油砂中進行萃取浙青油，溶劑體積與油砂質量比例·3:1~5:1，萃取時間10~30分鐘。
【文檔編號】C10G1/04GK103849415SQ201410083124
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】隋紅, 張濤, 李鑫鋼, 崔吉星, 董文威 申請人:天津大學