一種採用複合萃取劑處理油砂的方法

2023-12-06 07:46:36 1

一種採用複合萃取劑處理油砂的方法
【專利摘要】本發明涉及一種油砂的萃取處理方法，特別是使用一種複合萃取劑，萃取處理天然油砂。本發明是將油砂破碎後在不同的溫度條件下，進行兩次萃取，對萃取後的物料進行離心分離，分離出的液相進行溶劑再生，同時採出稠油產品，分離出的固相在一定溫度條件下進行乾餾，乾餾出的氣相經過冷凝後作為萃取劑使用，乾餾後殘渣中的石油類物質含量低於0.3%，實現達標排放。本發明的主要特點在於，萃取效率高、裝置流程短，設備投資低。
【專利說明】一種採用複合萃取劑處理油砂的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及油砂的一種萃取處理方法，油砂經過萃取處理後，實現油砂的資源化 利用。

【背景技術】
[0002] 2008年，全球探明石油儲量1708億噸，按目前的生產速度，全球探明石油儲量可 開採42年，常規石油資源已經不能滿足石油需求的快速增長，於是把目光轉向非常規石油 資源。油砂作為一種非常規的石油資源，其資源量約佔世界石油儲量的30%，若全部被開 採利用，按照現在世界能源的需求水平，可供全世界消費上百年，油砂的開發利用成為新的 經濟增長點。據油砂主要資源國統計，目前世界探明的油砂資源量約為3. 8萬億桶。主 要分布在加拿大、委內瑞拉和美國，世界上大部分油砂資源集中在加拿大阿爾伯塔省北部 Athabasca流域、和平湖和阿爾伯塔省與薩斯喀徹溫省交界處的冷湖地區。油砂的發展使加 拿大的石油儲量僅次於沙特位居全球第二，讓國際社會進一步意識到油砂的價值。在我國 也發現了大量的油砂資源，主要集中在以準噶爾、柴達木、鄂爾多斯和松遼等地。我國全國 油氣資源調查中，也將油砂資源首次納人評價體系，經過評價，我國油砂的含油率在10%? 20%，具有良好的經濟開發價值和前景。
[0003] 目前，世界上油砂的開採、分離還處於起步階段，油砂具有粘度大、密度高、分離的 稠油含有大量微小沙粒和礦物質，在油砂浙青的分離、加工中尚存在許多技術難題，油砂開 採應用一直受到制約。
[0004] CN200810010999. 2發明公開了一種從油砂中提取浙青的分離劑，包含的組份及重 量百分比為：氫氧化鈉（或鉀）〇? 1 %?0.5%;磷酸類鈉（或鉀）鹽0.5%?2%;矽酸類鈉 (或鉀）鹽1%?5. 5%;碳酸類鈉（或鉀）鹽0.5%?1%;氯化鈉0? 1%?0.5%;油溶劑 3%?7% ;表面活性劑0. 1 %?0.5% ;水85%?94%。該技術浙青回收率可達到94%以 上，但處理過程中會產生大量的含油、含懸浮物的廢水，難以達標處理，環境隱患突出，且油 砂中浙青萃取效果有限。
[0005] CN201120164933. 6提出一種從油砂、油頁巖中提取烴油的裝置，主要包括乾燥爐、 乾餾爐、冷卻器、儲油罐裝置，其中，乾燥爐、乾餾爐、冷卻器、儲油罐裝置依次串聯連接。該 過程中採用乾燥、乾餾、冷卻，能量消耗大。
[0006] CN200910011078. 2提出一種油砂分離萃取工藝，包括如下步驟：將油砂粉碎，放 入預混器，放入萃取劑，混合後得到混合物，萃取劑為輕石腦油與乙酸異戊酯、戊烷按重量 比20 : 1 : 1的混合物，油砂與萃取劑的重量比是1 : 0.2;混合物依次放入一、二、三級 萃取罐，控制溫度50°C，攪拌，得到的稠油及萃取劑的混合物，換熱後的溫度達到150°C，放 入一級閃蒸塔，然後換熱後稠油及萃取劑的混合物的溫度達到200°C，放入二級閃蒸塔，部 分萃取劑分離除去，稠油及萃取劑的混合物放入稠油汽提塔，將得到的稠油冷卻。該方法萃 取和閃蒸次數多，工藝流程長，萃取溫度高，能耗較大。
[0007] CN102925190A提出一種油砂萃取處理工藝，所使用的萃取劑為石腦油、汽油、柴 油、重整汽油的一種或多種混合。這些溶劑對油砂的萃取具有一定的作用，但是溶劑沸程太 寬，其中包含低沸程(如低於80°C)的輕質油品，該部分輕質烴類在溶劑萃取、再生和循環使 用過程中更易於揮發，造成溶劑損失率上升，同時大量易揮發的可燃氣體存在，為裝置生產 過程帶來較大的安全隱患；溶劑中同時包含沸程較高(如高於200°C)的烴類物質，在溶劑 再生過程中需要的溫度較高，增加了裝置能耗，同時也增加了再生過程中的不安全因素。另 夕卜，還有部分專利文獻也分別涉及油砂的處理，但是這些專利文獻所涉及的油砂處理技術 存在著能量消耗高、工藝流程複雜、操作條件苛刻或油砂處理不夠徹底等方面的不足之處。


【發明內容】

[0008] 為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種採用複合萃取劑處理油砂的方法， 該工藝流程短，操作溫度低，能量消耗低，實現油砂無害資源化利用。
[0009] 本發明提供了一種採用複合萃取劑處理油砂的方法，包括在30?60°C下，將複合 萃取劑與油砂按照質量比為（200?1) :1混合萃取20?60min,然後分離出萃取後物料中 的固體，按照複合萃取劑與萃取後物料中的固體質量比為（200?1):1投加複合萃取劑，在 60?90°C下第二次萃取，萃取時間為20?60min。
[0010] 本發明中第一次萃取後的物料送入離心分離設備，分離後的液相進入溶劑再生 塔，在溫度為170?210°C下，實現溶劑再生和稠油的分離。
[0011] 本發明油砂進行第一次萃取前，最好將油砂粉碎成粒徑1?10mm的小塊。
[0012] 本發明中第二次萃取後的物料也送入離心分離設備進行固液分離，分離出的固相 進入旋轉式乾餾設備，在溫度為160?210°C，壓力為40?lOOKPa (絕壓）下乾餾20? 60min，乾餾出的氣相經過冷凝後作為萃取劑循環使用，乾餾後到固體廢渣石油類含量低於 0. 3wt%〇
[0013] 適宜的工藝條件和萃取劑是油砂處理技術的關鍵。本發明油砂處理過程中優選的 操作範圍如下：第一次萃取處理時的溫度為35?45°C,萃取時間為25?45min,第二次萃 取時的溫度為70?80°C，複合萃取劑與油砂的質量比為（20?1) :1。
[0014] 本發明所述複合萃取劑，以複合萃取劑的總體積為100%計，包含：
[0015] 主劑A，沸程為80?130°C的餾分油，佔50%?90%(v/v);
[0016] 副劑B，沸程為160?210°C的餾分油，佔10?50%(v/v);
[0017] 本發明所述的餾分油為石腦油、輕質油等。
[0018] 本發明所述的主劑A優選為沸程為90?120°C的餾分油。
[0019] 本發明所述的助劑B優選為沸程為170?200°C的餾分油。
[0020] 本發明的主要特點在於，針對萃取油砂並回收溶劑工藝，選擇石油產品80? 130°C的餾分油作為油砂萃取的主溶劑，原因是：①石油產品餾分油與油砂中的油分一樣含 有多種相類似且同源的石油類物質，相似相容效果較好，因此所選的餾分油對油砂中分子 量分布較寬的油分有優越的溶解能力；②使用沸程較低的石油產品，其分子半徑小，滲透性 好，對油砂中多種石油類物質溶劑能力強；溶劑油沸程較低，易於再生，再生時能量消耗少； ③但沸程低於80°C的輕質石腦油餾分，在萃取過程中易於揮發，使設備空間內石油氣的蒸 汽壓上升，增大石油產品使用過程中的危險性，因此，為減少石腦油揮發損失，降低設備空 間內石油氣的蒸汽壓，本發明只選取沸程高於80°C的石腦油；④萃取過程大部分在較低溫 度（30?80°C)下進行，大量使用沸程較低的油分可以在主溶劑中形成局部的溶液錯動，使 萃取過程中物料的流動更順暢。
[0021] 本發明另一特點在於在主溶劑中加入少量的沸程較高的副劑B，油砂中總會有部 分重油組分很難被萃取出來，少量沸程較高的副劑B的加入會使溶劑對油砂中的浙青質和 重油成分的溶解能力有所加強。
[0022] 本發明的油砂複合萃取劑具有高效、快速、使用量少、使用範圍廣等特點，在第一 次萃取時，油砂與溶劑質量比1?（1:200)的範圍內都有優良的萃取效果，優選1: (1? 25)。
[0023] 本發明中主劑A，成分佔50%?90%(v/v)，優選60?85%(v/v);
[0024] 本發明中副劑B，佔10?50%(v/v)，優選15?40%(v/v)。
[0025] 本發明所述的油砂，包括新疆各油砂礦的油砂也包括加拿大各油砂礦所產生的油 砂。
[0026] 本發明所述將破碎後的油砂直接加入萃取罐，萃取罐上部安裝有攪拌器，萃取劑 進入萃取罐內，啟動攪拌器進行攪拌混合萃取，物料混合均勻後停止攪拌，將混合物料由罐 底部打入固液分離設備，分離出的液體直接進入溶劑再生系統。
[0027] 本發明所述的萃取罐，採用間壁式加熱，加熱介質一般採用飽和蒸汽，也可以採用 導熱油、煙道氣加熱。
[0028] 本發明所述的固液分離採用沉降分離或離心分離。
[0029] 本發明所述的萃取罐可以是釜式間歇操作，也可以使塔式連續操作。
[0030] 本發明所述的油砂乾餾設備最好為間壁式傳熱處理設備，包括旋轉窯、各種旋轉 式蒸發加熱器、漿葉式設備乾燥機等，加熱介質包括高、低壓蒸氣、導熱油、煙道氣等。
[0031] 本發明中經萃取後的固相進入旋轉蒸發器，乾餾後的最終固體廢渣的石油類物質 含量更低。
[0032] 本發明採用"萃取-乾餾"的聯合處理方法。其優點在於：①採用複合萃取劑，對 於複雜的油砂體系相容性更好，萃取更徹底；②對萃取後的砂土採用低溫乾餾處理，裝置能 耗低，同時乾餾後的砂土中的石油類物質含量低於〇. 3%，滿足排放要求，還可以回收部分萃 取劑；③整套油砂萃取裝置，能耗低，工藝流程短，處理效果好。

【具體實施方式】
[0033] 實施例和對比例所述的" ％(v/v)"指體積百分含量，其餘沒標註的" ％ "為質量百分 含量。
[0034] 從油砂中通過萃取分離出來的油分的質量的測定方法。萃取前後油砂質量的差值 減去等量油砂的含水量既是萃取出的油分量。
[0035] 油砂中可萃出油分的測定方法。一定量的油砂在大量萃取劑的條件下，多次萃取， 直到某次萃取前後幹油砂的質量差小於原質量的〇. 1%為止。
[0036] 萃出油分佔油砂中總可萃油分的比例(可萃油分回收率P%):
[0037]

【權利要求】
1. 一種採用複合萃取劑處理油砂的方法，其特徵在於包括：在30?60°C下，將複合萃 取劑與油砂按照質量比為（200?1) : 1混合萃取20?60min，然後分離出萃取後物料中的 固體，按照複合萃取劑與萃取後物料中的固體質量比為（200?1) :1投加複合萃取劑，在 60?90°C下第二次萃取，萃取時間為20?60min ;所述的複合萃取劑，以複合萃取劑的總 體積為100%計，包含： 主劑A，沸程為80?130°C的餾分油，佔50%?90%(v/v); 副劑B，沸程為160?210°C的餾分油，佔10?50%(v/v)。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的餾分油為石腦油、輕質油。
3. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的主劑A為沸程為90?120°C的餾分油。
4. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的助劑B為沸程為170?200°C的餾分 油。
5. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於第一次萃取後的物料送入離心分離設備，分 離後的液相進入溶劑再生塔，在溫度為170?210°C下，實現溶劑再生和稠油的分離。
6. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於油砂進行第一次萃取前，將油砂粉碎成粒徑 1?10mm的小塊。
7. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於第二次萃取後的物料送入離心分離設備進行 固液分離。
8. 如權利要求7所述的方法，其特徵在於固液分離出的固相進入旋轉式乾餾設備，在 溫度為160?210°C，壓力為40?lOOKPa下乾餾20?60min。
9. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於第一次萃取處理時的溫度為35?45°C，萃取 時間為25?45min。
10. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於第二次萃取時的溫度為70?80°C。
11. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於第二次萃取時複合萃取劑與油砂的質量比 為（20 ?1) :1。
12. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的主劑A佔60?85%(v/v)。
13. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的副劑B佔15?40%(v/v)。
【文檔編號】C10G1/04GK104449796SQ201310416342
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】楊嶽, 劉光利, 李常青, 巫樹鋒, 梁寶鋒, 江巖, 曹鳳霞, 王立蓉, 王軍, 牛進龍, 文善雄 申請人:中國石油天然氣股份有限公司