專利名稱：一種從油砂中提取瀝青的方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于石油化工和環境保護領域，涉及一種從油砂中提取瀝青的方法及其應用。
背景技術：
油砂(oil sand)又稱瀝青砂(bituminous sand)或焦油砂(tar sand)，是一種含有原油的、松散狀的砂狀礦藏，其成分包括瀝青、水和無機礦物質(如砂、粘土等)，屬于非常規石油資源。油砂中的油為粘度很高，甚至呈準固態的瀝青，約占油砂總重的百分之幾到十幾；砂子和粘土等無機礦物質占據了油砂的大部分；水約占3-6％。
隨著常規原油儲備的消耗以及世界經濟對石油需求的不斷增加，常規石油資源已不能滿足石油需求的快速增長，人們紛紛把目光轉向非常規石油資源，其中之一就是油砂。未來能源的巨大缺口在很大程度上要依靠油砂和重油來彌補。另外，油價的持續上漲也促使人們去尋找其它替代產品。全球油砂瀝青資源十分豐富，遠大于常規石油的探明儲量，已成為世界能源結構的重要組成部分。油砂在加拿大、俄羅斯、美國、委內瑞拉等地都有分布。其中所探明的油砂資源的95％集中在加拿大阿爾伯塔省北部的Athabasca河流域、和平湖和冷湖三個區域，相當于整個中東地區的石油蘊藏量。我國的油砂資源也十分豐富，分布非常廣泛，在準噶爾、柴達木、鄂爾多斯、松遼、四川、二連、塔里木、吐哈等盆地都發現了油砂的分布，其中最富集的是準噶爾盆地、柴達木盆地和松遼盆地。
油砂露天開采后，可以用熱水抽提、溶劑抽提、冷水分離、熱解等方法提取瀝青，其中熱堿水抽提法(alkaline hot water flotation/extraction process)是迄今為止唯一的商業化方法，已在加拿大的Syncrude、Suncor等公司得以工業化應用。以往的研究表明，熱堿水抽提法只適用于砂子和瀝青間存在水膜的水潤濕性(water-wet)油砂，而對于油潤濕性(oil-wet)油砂，即使將溫度提高到90℃，也不能得到有效分離。美國猶他大學針對本地油砂油潤濕性的特點，對熱堿水抽提工藝進行了修改，提出了溶劑輔助熱水抽提法(diluent-assisted hot-water process)，即先將油砂用有機溶劑(如煤油)浸泡，然后再進行熱堿水抽提。這種方法在分離猶他油砂時，可使瀝青回收率達到90％以上，同時還提高了瀝青的質量。但用此方法來分離中國內蒙古油潤濕性油砂時，不能使其得到有效分離。
對于中國油砂，至今尚無大規模開采和提取瀝青的先例。以往的研究表明，中國的油砂包括水潤濕性和油潤濕性兩種。水潤濕性的油砂用加拿大的熱堿水抽提工藝可以得到較好的分離效果，而對于油潤濕性油砂，至今仍無簡單、有效的分離方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種簡單、有效的從中國油潤濕性油砂中提取瀝青的方法。
本發明還有一個目的是提供上述方法的應用。
該方法針對中國一種典型的油潤濕性的油砂，即內蒙古油砂(是中國油潤濕性油砂的代表)。為敘述方便，本發明簡稱內蒙古油砂為油砂，經過浮選提取瀝青后的砂子為殘砂，調漿過程中加入的藥劑為調漿藥劑，調漿過程中加入的水為調漿水，浮選過程中加入的水為浮選水。
本發明的目的是通過下列技術措施實現的一種從油砂中提取瀝青的方法，包括下列步驟a、浸泡將油砂與有機溶劑以適當的比例混合，浸泡適當時間；b、調漿將經有機溶劑浸泡過的油砂、水、調漿藥劑混合，在適當溫度下攪拌進行調漿；c、浮選分離將經過調漿的水、調漿藥劑及油砂混合物轉移至浮選槽中，加適量水，在適當溫度下攪拌，浮選分離瀝青與油砂；d、收集分離后的瀝青浮于浮選槽礦漿表層，收集分離的瀝青。
具體方法在調漿罐內，將油砂與有機溶劑以一定的比例混合，浸泡一段時間后，將調漿藥劑和調漿水加入調漿罐中。將加入的調漿水、調漿藥劑及經有機溶劑浸泡過的油砂在一定溫度下以一定速度攪拌適當時間。然后，將經過調漿的水、調漿藥劑及油砂混合物轉移至浮選機中，并在浮選機內補充一定量的浮選水，在一定溫度下以一定速度機械攪拌一定時間后，加入起泡劑，鼓入空氣，進行油與砂的分離(瀝青與油砂分離)。分離后的瀝青上浮至礦漿表層，通過刮泡的方式進入油收集罐；殘砂由浮選機底部的排砂口排出；浮選后的水可經油水分離后，進入循環水罐中，重復利用。
在調漿罐內有機械攪拌裝置和加熱裝置。
油砂與有機溶劑的混合在調漿罐內完成。有機溶劑為煤焦油、煤油或烷基萘。有機溶劑的加入比例為油砂重量的0.1-10％，浸泡時間為2-8小時。
所述的調漿是在調漿罐內完成的。調漿藥劑為氯化鈉、氫氧化鈉和OSD藥劑的混合物，它們的加入比例分別為油砂重量2-12.5％，0.005-0.1％，1-5％(重量百分比)。調漿水的加入比例為油砂重量的150-250％。
所述的OSD藥劑為一種抑制劑的混合物，其成分為環糊精和硅酸鈉，它們的混合比例按重量百分比為0.1-25％75-99.9％。
調漿罐內的操作溫度為75-90℃，攪拌速度為500-600rpm，攪拌時間為20-35分鐘。
所述的油砂分離是在浮選機中完成的。浮選水的加入比例為油砂重量的150-250％。
浮選機內的操作溫度為65-80℃，攪拌速度為1000-1200rpm。鼓入空氣時間為20-30min。
所述的起泡劑為松油醇或甲基異丁基甲醇，其加入比例為油砂重量的1-20ppm。
本發明的關鍵之處在于一種OSD藥劑的加入。OSD藥劑為一種抑制劑的混合物，其成分為環糊精和硅酸鈉，它們的混合比例按重量百分比為0.1-25％∶75-99.9％。
該方法在石油開采領域或環境保護領域方面均能應用。該方法既適用于從中國油潤濕性油砂中提取瀝青，也適用于較易分離的水潤濕性油砂和受溢油(瀝青)污染的海灘砂粒中瀝青的提取分離。
本發明的有益效果本發明的有益效果在于通過一種經濟、高效、操作簡便、對環境友好，且可連續操作的方法，從中國油潤濕性的油砂中提取瀝青。該發明主要針對的是中國油潤濕性油砂的分離，也適用于較易分離的水潤濕性油砂和受溢油污染的海灘砂粒中瀝青的提取分離。該方法在分離內蒙古油潤濕性的油砂時，可達到85-90％的分離效率。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步的闡述。
一般性說明以下各實施例提取瀝青的方法均按下述操作步驟結合各實施例給出的表中不同操作參數進行操作步驟包括浸泡、調漿、浮選分離、收集幾個操作步驟，具體為在調漿罐內，將油砂與有機溶劑以一定的比例混合，浸泡一段時間后，將調漿藥劑和調漿水加入調漿罐中。在調漿罐內，有機械攪拌裝置和加熱裝置，用于攪拌及控制溫度。將加入的調漿水、調漿藥劑及經有機溶劑浸泡過的油砂在一定溫度下以一定速度攪拌適當時間。然后，將經過調漿的水、藥劑及油砂混合物移至浮選機中，并在浮選機內補充一定量的浮選水，以一定速度機械攪拌至溫度上升到所要的溫度后，加入起泡劑，鼓入空氣，進行油砂分離。分離后的瀝青上浮至礦漿表層，通過刮泡的方式進入油收集罐；殘砂由浮選機底部的排砂口排出，浮選后的水可經油水分離后，進入循環水罐中，重復利用。
各實施例表中的收率，是指提取出的瀝青量與油砂中瀝青含量之比。
實施例1操作步驟同上述一般性說明中的操作步驟，具體操作參數及效果見表1。
表1實施例1相關參數(以下比例均為重量百分比)
實施例2操作步驟同上述一般性說明中的操作步驟，具體操作參數及效果見表2。
表2實施例2相關參數(以下比例均為重量百分比)
實施例3操作步驟同上述一般性說明中的操作步驟，具體操作參數及效果見表3。
表3實施例3相關參數(以下比例均為重量百分比)
實施例4操作步驟同上述一般性說明中的操作步驟，具體操作參數及效果見表4。
表4實施例4相關參數(以下比例均為重量百分比)
由以上實施例可以看出，本發明提供的從油砂中提取瀝青的方法可使中國油潤濕性油砂的瀝青回收率達到85-90％。
權利要求
1.一種從油砂中提取瀝青的方法，其特征在于包括下列步驟a、浸泡將油砂與有機溶劑以適當的比例混合，浸泡適當時間；b、調漿將經有機溶劑浸泡過的油砂、水、調漿藥劑混合，在適當溫度下攪拌進行調漿；c、浮選分離將經過調漿的水、調漿藥劑及油砂混合物轉移至浮選槽中，加適量水，在適當溫度下攪拌，浮選分離瀝青與油砂；d、收集分離后的瀝青浮于浮選槽礦漿表層，收集分離的瀝青。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于有機溶劑為煤焦油、煤油或烷基萘。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于有機溶劑的加入比例為油砂重量的0.1-10％，浸泡時間為2-8小時。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于調漿藥劑為氯化鈉、氫氧化鈉和OSD藥劑的混合物，它們的加入比例分別為油砂重量的2-12.5％，0.005-0.1％，1-5％；調漿時水的加入比例為油砂重量的150-250％，分離時水的加入比例為油砂重量的150-250％。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的OSD藥劑為一種抑制劑的混合物，其成分為環糊精和硅酸鈉，它們的混合比例按重量百分比為0.1-25％∶75-99.9％。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于調漿步驟中操作溫度為75-90℃，攪拌速度為500-600rpm，攪拌時間為20-35分鐘。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于浮選分離步驟中可加入起泡劑，鼓入空氣，進行瀝青與油砂分離。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述的起泡劑為松油醇或甲基異丁基甲醇，其加入比例為油砂重量的1-20ppm；鼓入空氣時間為20-30min。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于浮選分離步驟中操作溫度為65-80℃，攪拌速度為1000-1200rpm。
10.權利要求1所述的方法在石油開采領域或環境保護領域方面的應用。
全文摘要
本發明公開了一種從油砂中提取瀝青的方法及其應用。該方法通過將油砂與有機溶劑混合浸泡，再將浸泡過的油砂、水、調漿藥劑在適當溫度下混合、攪拌，進行調漿、浮選分離，收集瀝青。該方法主要針對中國油潤濕性油砂的分離，可使瀝青的回收率達到85－90％，也適用于較易分離的水潤濕性油砂和受溢油污染的海灘砂粒中瀝青的提取分離。該方法經濟、高效、操作簡便、對環境友好，且可連續操作。
文檔編號C10C3/00GK1775911SQ20051012304
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月14日 優先權日2005年12月14日
發明者鄭建中, 王靜, 王曉燕, 陳建 申請人:南京大學