採用微生物驅油技術水基提取油砂中瀝青油的方法

2024-04-04 12:33:05

專利名稱：採用微生物驅油技術水基提取油砂中瀝青油的方法
技術領域：
本發明屬於油砂分離技術領域，涉及一種油砂水基提取浙青油的方法，尤其涉及一種利用微生物驅油技術(MEOR)水基提取油砂中浙青油的方法。
背景技術：
油砂(Oil Sands)又稱為焦油砂(Tar Sands),其主要成分包括沙粒或粘土、浙青油(bitumen)以及水分等。目前在世界範圍內油砂儲量豐富，其已探明儲量約佔世界原油總儲量的30%。加拿大是世界上油砂儲量第一大國，其油砂工業化開採較早而且相當發達， 2010年油砂礦日產原油200萬桶，佔加拿大國內原油開採量的40%。我國油砂礦資源儲量也相當豐富，據國土資源部等部門對我國油氣資源評估獲悉，我國油砂礦資源保守儲量在千億噸，其中可採儲量在100億噸左右，約佔我國油氣資源總量的30%。2003年全國油氣資源評估中，首次將油砂、油頁巖等非常規資源納入評估對象，這說明了非常規油氣資源(油砂、 油頁巖等)已進入國家能源戰略視野。而隨著傳統原油資源因超負荷開採利用而日漸枯竭之勢，非常規能源油砂的開採及利用將會受到重視。目前國際上油砂的開採方法主要有露天開採和原位開採。其中露天開採主要針對礦藏深度較淺的油砂礦，藉由機械挖掘、傳送帶運輸等方法開採出油砂，然後針對油砂的特性而採取水基提取(Water-Based Extraction)或幹懼分離。原位開採主要針對礦藏深度較深的油砂礦，通過注入蒸汽、溶劑等直接獲得浙青，其具體方法包括出礦冷採、蒸汽輔助重力洩油等。水基提取油砂中浙青油是目前國際上幾大油砂開採公司所採用的基本方法，該方法的特點是技術成熟、成本較低，環境汙染相對較小。但該方法的缺點是只能針對親水性油砂礦，而對於我國大部分地區的油砂礦(親油性)則不適用。隨著油砂礦的大規模開採利用，優質、易於水基提取的油砂礦日漸減少，而聞電解質、聞粘土含量的油砂礦或者風化油砂礦在水基提取過程中浙青油回收率不高，因此加強對此類油砂礦新型前處理方法的研究勢在必行。

發明內容
本發明的是針對現有技術中存在的問題，提供一種採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法。本發明採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，是採用微生物驅油技術，對油砂在水基提取前進行微生物細菌培養處理，通過微生物細菌對油砂中浙青油中的某些大分子物質的選擇性作用來影響油砂的物理化學性質，從而改善油質並提高浙青回收率。其具體方法是是將油砂浸潰在由無機培養基與微量元素的水溶液構成的培養體系中， 再對該培養體系進行高壓蒸汽滅菌處理，使其保持無菌狀態；然後在培養體系中植入微生物菌株，對油砂進行細菌培養；細菌培養完成後，進行浮選處理，最後得到浙青油泡沫體。所述無機培養基為Na2HPO4 · 12H20、KH2PO4、NaNO3、NaCl、CaCl2^MgSO4 的混合溶液，而且，每升培養體系中，Na2HPO4 · 12H20 :3 4 g，KH2PO4 Γ 2 g，NaNO3 :5 6 g，NaCl Γ . 5 g, CaCl2 0. Γθ. 15 g, MgSO4 0. 25 0· 3 g。所述微量元素溶液為FeCl3 · 6H20、ZnSO4 · 7H20、CuSO4 · 5H20、MnSO4 · H2O, H3BO3 的混合溶液。每升培養體系中，FeCl3 ·6Η20 0. 08 O. IgjZnSO4 ·7Η20 0. 75 O. 8g,CuSO4 ·5Η20 O. 075 O. 08 g, MnSO4 · H2O 0. 75 O. 8 g, H3BO3 O. 15 O. 2 g。所述微生物細菌為銅鋁假單胞菌或枯草芽孢桿菌。微生物細菌植入量為每升培養體系中植入微生物細菌4飛ml。所述細菌培養的溫度為25 32°C，優選 30°C ;培養周期為I飛周，優選2 3周。所述浮選處理，是將經過細菌培養後的油砂移到浮選池中，補加去離子水，使每升水中油砂的含量為15(T300 g ;調節體系的ρΗ=8. (Γ8. 5，然後進行浮選；浮選條件為搖床轉速 120(Tl800rpm，通氣流量 10(T200ml/min，浮選溫度 4(T80°C。本發明相對現有技術具有以下有益效果本發明採用微生物驅油技術，對油砂在水基提取前進行微生物細菌培養處理，一方面能夠影響油砂及水環境的物理化學性質，另一方面由於微生物細菌在生長過程中需要利用浙青油中重質組分中N、S等元素，因此降解了該重質組分，提高了浙青油的回收率，改善了浙青油的品質，從而解決了油砂礦，尤其是高電解質、高粘土含量的油砂礦或者風化油砂礦等難處理礦的浙青油分離回收問題。實踐證明，採用本發明的方法水基提取油砂中浙青油，回收率高達98%。


圖I為實施例I中油砂水基分離提取浙青油的回收率與浮選時間關係曲線；
圖2為實施例2中油砂水基分離提取浙青油的回收率與浮選時間關係曲線。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明油砂水基分離提取浙青油的方法作詳細的說明。實施例I
油砂的選取風化油砂礦，取自內蒙古扎賚特旗，其基本組成及含量如下固體組分 (沙粒、粘土)89 wt%、浙青10. 4 wt %、水O. 6 wt %。由於該油砂中固體組分(沙粒、粘土)表面為強疏水性，因此該類油砂在正常浮選時產生很少浙青泡沫甚至不產生，因而不能進行水基提取浙青油。油砂水基提取浙青油的工藝
(I)準確稱量300 g油砂，轉移到500ml三角燒瓶內，再添加300ml的培養體系， 該培養體系是由無機培養基及微量兀素的水溶液，且每升培養體系中，無機培養基 Na2HPO4 · 12H20 3g, KH2PO4 11 g, NaNO3 5 g, NaCl 1 g, CaCl2 0. I g, MgSO4 0. 25 g ;微量元素=FeCl3 · 6H20 0. 08 g, ZnSO4 · 7H20 0. 75 g, CuSO4 · 5H20 0. 075 g, MnSO4 · H2O 0. 75 g，H3BO3 0. 15 g。然後對該培養體系進行高壓蒸汽滅菌處理，使該培養基體系保持無菌狀態，避免外來微生物菌種的幹擾。(2)在上述處理後的培養體系中植入銅綠假單胞菌菌液2ml，設定搖床轉速 60rpm，控制培養溫度為30°C，培養兩周時間。(3)完成培養周期後，對經過培養的油砂進行浮選處理將含培養基油砂轉移到體積為IL的浮選池，並補加去離子水使浮選池內水相體積達到900ml，用NaHCO3和/或 NaOH調節ρΗ=8. (Γ8. 5，然後進行攪拌浮選。浮選條件為搖床轉速1200rpm，通氣流量 200ml/min,浮選溫度控制在60°C,浮選時間為15min。浮選完成後，收集浙青泡沫體,用 Dean-Stark方法進行分析計算浙青回收率,結果如圖I所示，浙青最終回收率達98%。實施例2
油砂的選取高電解質、高粘土含量的油砂礦，取自新疆黑油山，其基本組成及固體組分(沙粒、粘土)92. 3 wt%、浙青5. 3 wt %、水2. 4 wt %。由於該油砂中固體組分(沙粒、粘土)表面為強疏水性，因此該類油砂在正常浮選時產生很少浙青泡沫甚至不產生，因而不能進行水基提取浙青油。油砂水基提取浙青油的工藝
(I)準確稱量300 g油砂，轉移到500ml三角燒瓶內，再添加300ml的培養體系，該培養體系是由無機培養基及微量元素的水溶液，且每升培養體系中，無機培養基=Na2HPO4 · 12H20 4 g, KH2 · PO4 12 g, NaNO3 6 g, NaCl 1. 5 g, CaCl2 0. 15 g, MgSO4 0. 3 g ;微量元素: FeCl3 · 6H20 0. I g, ZnSO4 · 7H20 0. 8 g, CuSO4 · 5H20 0. 08 g, MnSO4 · H2O 0. 08 g, H3BO3
0.2 g。然後對該培養體系進行高壓蒸汽滅菌處理，使該培養基體系保持無菌狀態，避免外來微生物菌種的幹擾。(2)在上述處理後的培養體系中植入枯草芽孢桿菌3. 5ml,設定搖床轉速60rpm, 控制培養溫度為30°C，培養三周時間。(3)完成培養周期後，對經過培養的油砂進行浮選處理將含培養基油砂轉移到體積為I L的浮選池，並補加去離子水使浮選池內水相體積達到900ml，用NaHCO3和/或 NaOH調節ρΗ=8. (Γ8. 5，然後進行攪拌浮選。浮選條件為搖床轉速1200rpm，通氣流量 200ml/min,浮選溫度控制在60°C,浮選時間為15min。浮選完成後，收集浙青泡沫體,用 Dean-Stark方法進行分析計算浙青回收率,結果如圖2所示,浙青最終回收率達92%。
權利要求
1.一種採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，是將油砂浸潰在由無機培養基與微量元素的水溶液構成的培養體系中，再對該培養體系進行高壓蒸汽滅菌處理，使其保持無菌狀態；然後在培養體系中植入微生物菌株，對油砂進行細菌培養；細菌培養完成後，進行浮選處理，最後得到浙青油泡沫體。
2.如權利要求I所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述無機培養基為 Na2HPO4 · 12H20、KH2P04、NaN03、NaCl、CaCl2、MgSO4 的混合溶液。
3.如權利要求2所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述無機培養基在培養體系中的含量為每升培養體系中，Na2HPO4 · 12H20 3^4 g， KH2PO4 :11 12 g, NaNO3 :5 6 g, NaCl Γ . 5 g, CaCl2 :0· Γθ. 15 g, MgSO4 :0. 25 O. 3 g。
4.如權利要求I所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述微量元素溶液為 FeCl3 · 6H20、ZnSO4 · 7H20、CuSO4 · 5H20、MnSO4 · H2O, H3BO3 的混合溶液。
5.如權利要求4所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述微量兀素在培養體系中的含量為每升培養體系中，FeCl3 · 6H20 :0. 08、. I g, ZnSO4 · 7H20 O. 75 O. 8 g, CuSO4 · 5H20 :0. 075 O. 08 g, MnSO4 · H2O :0. 75 O. 8 g, H3BO3 O.15 O. 2 go
6.如權利要求I所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述培養體系中油砂的含量為每升培養體系中，浸潰油砂80(Tl000 go
7.如權利要求I所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述微生物細菌為銅鋁假單胞菌或枯草芽孢桿菌。
8.如權利要求書I所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述微生物細菌植入量為每升培養體系中植入微生物細菌4 6ml。
9.如權利要求I所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述細菌培養的溫度為25 32°C，培養周期為I飛周。
10.如權利要求I所述採用微生物驅油技術水基提取油砂中浙青油的方法，其特徵在於所述浮選處理，是將經過細菌培養後的油砂移到浮選池中，補加去離子水，使每升水中油砂的含量為15(T300 g ;調節體系的ρΗ=8. (Γ8. 5，然後進行浮選；浮選條件為搖床轉速 1200 1800rpm，通氣流量 10(T200ml/min，浮選溫度 40 80°C。
全文摘要
本發明提供了一種採用微生物驅油技術水基提取油砂中瀝青油的方法，屬於油砂分離技術領域。該方法採用微生物驅油技術，對油砂在水基提取前進行微生物細菌培養處理，通過微生物細菌對油砂中瀝青油中的某些大分子物質的選擇性作用來影響油砂的物理化學性質，有效提高了瀝青油的回收率，改善了瀝青油的品質，解決了油砂礦，尤其是高電解質、高粘土含量的油砂礦或者風化油砂礦等難處理礦的瀝青油分離回收問題。實踐證明，採用本發明的方法水基提取油砂中瀝青油，回收率高達98%，在油砂分離提取的工業生產中具有良好的應用前景。
文檔編號C10C3/00GK102585873SQ20121006304
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者丁明山, 任嗣利 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所