一種從油砂中分離瀝青的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于化工分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從油砂中分離瀝青的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油砂是一種含有瀝青的砂或砂巖，一般情況下，瀝青含量為3%?30%，無機質(zhì)(沙和粘土等)含量為70%?85%，水含量為3%?6%，屬于非常規(guī)石油資源。世界油砂資源儲量豐富，隨著全球石油需求的不斷增加和常規(guī)石油資源逐漸減少，油砂資源已成為世界能源的重要組成部分，越來越受到人們的關(guān)注。在石油資源緊張的背景下，開發(fā)油砂資源對緩解石油供給壓力，降低石油企業(yè)對常規(guī)石油資源的依賴具有重要的作用。
[0003]目前油砂瀝青的分離技術(shù)主要有熱堿水法、熱轉(zhuǎn)化法和有機溶劑提取法。工業(yè)上的油砂瀝青分離技術(shù)主要是熱堿水法，而熱轉(zhuǎn)化法和有機溶劑提取法正處于研究階段。
[0004]熱堿水法是在水洗抽提的基礎(chǔ)上加入堿(如NaOH)來改變砂粒表面的潤濕性，增加砂粒表面的親水性，使瀝青乳化在水中，實現(xiàn)砂粒與瀝青的分離。該方法對水潤型油砂具有較好的分離效果，但對油潤型油砂的分離效果較差;分離得到的瀝青中所含有的固體細顆粒和無機鹽不僅影響瀝青的后續(xù)加工，并且影響瀝青的品質(zhì)，此外其在后續(xù)加工中需要消耗大量的水資源，并且細小砂?；蛘惩猎谒谐两禃r間長，需大規(guī)模的沉降池，排放的堿水還會對環(huán)境造成嚴重的污染。
[0005]熱轉(zhuǎn)化法是在溫度高于500°C的條件下對油砂直接進行反應，使瀝青直接熱分解的一種油砂處理方法。該方法具有進料連續(xù)化、工藝靈活等優(yōu)點，但是瀝青分離效率和回收效率較低，大量固體砂粒的循環(huán)會對設(shè)備造成嚴重磨損，并且部分熱砂的廢棄降低了熱效率，能量消耗大，目前該方法沒有得到大規(guī)模的應用。
[0006]有機溶劑提取法是將油砂與有機溶劑按一定的比例混合后加熱抽提出其中的瀝青，然后通過蒸餾實現(xiàn)有機溶劑和瀝青的分離。該方法普適性強，對不同類型的油砂提取效率都較高，但該方法存在如下缺陷:I)需要高溫抽提，能耗較大;2)尾砂中殘留的有機溶劑會造成環(huán)境污染;3)所用的有機溶劑沸點較高，因此需要較高的蒸餾溫度才能實現(xiàn)瀝青與溶劑的分離，進一步增加了能耗;4)分離得到的瀝青中有機溶劑殘留量高，影響瀝青品質(zhì)。
[0007]目前，也有一些應用離子液體促進瀝青分離的相關(guān)研究。例如，公開號為CN102391185B的中國專利將1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸離子液體和有機溶劑混合用于抽提油砂中的瀝青，其利用離子液體高離子濃度而產(chǎn)生的獨特的界面行為，介入瀝青組分和固體顆粒表面的靜電作用力，降低其粘附作用，從而促進了瀝青組分從砂粒和粘土顆粒表面脫離，該方法雖然可以實現(xiàn)高達95%的瀝青回收率以及有機溶劑與尾砂的有效分離，然而離子液體成本較高，并且所得尾砂中仍然會殘留少量的離子液體，從而限制了該方法的工業(yè)應用。因此，亟待開發(fā)一種降低成本和能耗以及減少尾砂和瀝青中溶劑殘留量的油砂瀝青分離方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種從油砂中分離瀝青的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的分離方法成本尚、能耗大、尾砂和浙青中溶劑殘留量尚等技術(shù)缺陷。
[0009]本發(fā)明提供一種從油砂中分離瀝青的方法，包括如下步驟:
[0010]采用溶劑對油砂進行提取，固液分離，得到溶劑相和固相；
[0011 ]將所述溶劑相加入沉淀劑中，固液分離，得到混合液和固態(tài)瀝青；
[0012]其中，所述溶劑的結(jié)構(gòu)式為R1R2R3N，R1、R2、R3各自獨立選自氫、碳數(shù)為I?1的烷基、碳數(shù)為I?10的芳香基或碳數(shù)為I?10的環(huán)烷基，且RhRs、R3不同時為氫，所述沉淀劑選自醇類化合物和酮類化合物中的一種或多種。
[0013]在本發(fā)明中，上述溶劑提取實現(xiàn)瀝青的溶解和分離，提取所得到的溶劑相中主要包括溶劑和瀝青，所得到的固相中主要包括尾砂和少量的殘留溶劑;上述沉淀劑實現(xiàn)溶劑相中溶劑和瀝青的分離，沉淀劑沉淀所得到的混合液中主要包括溶劑和沉淀劑。
[0014]本發(fā)明所選用的上述溶劑成本低、不易揮發(fā)、原料易得，特別是其在室溫條件下(例如10_25°C)即可實現(xiàn)對瀝青的良好溶解，從而顯著降低了能耗，減少了對環(huán)境的污染；本發(fā)明所選用的上述沉淀劑原料易得、成本低，特別是其對瀝青的溶解度小、不與上述溶劑發(fā)生化學反應、易揮發(fā)，因此采用上述沉淀劑分離溶劑相中的溶劑和瀝青，不僅能耗低，并且瀝青中溶劑殘留量(即溶劑和沉淀劑的總殘留量)低。此外，可在上述范圍選擇具有一定沸點差的溶劑和沉淀劑，從而可通過蒸餾等方式容易地實現(xiàn)溶劑與沉淀劑的分離和循環(huán)利用。
[0015]進一步地，所述溶劑選自N-甲基環(huán)已胺、N，N_ 二甲基環(huán)已胺、苯胺、N，N_ 二甲基苯胺和N，N-二乙基環(huán)已胺中的一種或多種，優(yōu)選為N，N-二甲基環(huán)已胺或N，N-二乙基環(huán)已胺；所述沉淀劑選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮和丁酮中的一種或多種，優(yōu)選的為甲醇或乙醇。
[0016]本發(fā)明所述提取可以在常規(guī)條件下進行，特別是可以在室溫下進行。在一實施方式中，可以在攪拌下采用溶劑對油砂進行至少一次提取，提取次數(shù)可以為I?10次，例如為4?6次，并且可以控制提取溫度為O?100°C，例如10?25°C，攪拌速度為100?1000r/min，例如為150?90(^/11^11，優(yōu)選為400?60(^/1^11，油砂質(zhì)量與溶劑總質(zhì)量的比為1:(0.1?10)，例如為1:(2.5?3)，每次提取時間為I?lOOmin，例如5?lOmin，并且總提取時間可以為30?120mino
[0017]在本發(fā)明中，沉淀劑對瀝青的沉淀也可以在常規(guī)條件下進行，特別是可以在室溫下進行。在一實施方式中，可以在溫度為O?100°C，例如10?25°C、攪拌速度為100?2000r/min，例如800?1500r/min的條件下，將所述溶劑相以0.05?100mL/min的滴加速度滴加到所述沉淀劑中，并且可以控制所述溶劑相與沉淀劑的質(zhì)量比為I: (0.1?10)，滴加完畢后持續(xù)攪拌I?10min，例如10?30min。進一步地，滴加速度優(yōu)選為I?20mL/min，并且滴加完成后可以靜置一段時間，例如12h_15h。
[0018]本發(fā)明的從油砂中分離瀝青的方法，還包括對所述固相中的殘留溶劑進行分離和回收，從而降低尾砂中的溶劑殘留量(即溶劑和沉淀劑的總殘留量)。在一實施方式中，可以將所述沉淀劑加入所述固相中，固液分離，得到混合液和尾砂;其中，所述混合液中主要包括溶劑和沉淀劑。
[0019]進一步地，可以在溫度為O?100°C，可以在室溫下操作，例如10?25°C、攪拌速度為100?2000r/min，例如800?1500r/min的條件下，將所述沉淀劑分批加入到所述固相中，并且控制所述沉淀劑的總質(zhì)量與所述固相的質(zhì)量比為1: (I?10)，加完后持續(xù)攪拌I?120min，例如10?30min，使固相中的殘留溶劑被沉淀劑充分溶解;其中，加入的批數(shù)可以為I?10批。
[0020]在另一實施方式中，還可以采用含有CO2的水溶液對所述固相進行洗滌，固液分離并脫除液相中的C02，回收溶劑。進一步地，含有CO2的水溶液例如可以為飽和碳酸水溶液(可持續(xù)通入CO2)；并且可以在絕對壓力為0.1?1MPa，例如0.1?0.5MPa、溫度為O?100°C，例如10?25°C的條件下進行所述洗滌。
[0021 ]本發(fā)明提供的從油砂中分離瀝青的方法，還包括:對所述混合液進行蒸餾，分別回收沉淀劑和溶劑，從而進行循環(huán)利用。在進行蒸餾時，可以根據(jù)沉淀劑和溶劑的特性特點來選擇適宜的蒸餾條件，如為提高回收效率和效果，可以采用減壓蒸餾，特別是可以在絕對壓力為0.1?1010^，例如0.1?0.510^、溫度為0?100°(3，例如56?82°(3的條件下進行所述蒸飽。
[0022]本發(fā)明的實施，至少具有以下優(yōu)勢:
[0023]1、本發(fā)明選用特定的溶劑對瀝青進行提取，該溶劑成本低、不易揮發(fā)、原料易得，特別是在室溫下對瀝青具有良好的溶解性，從而顯著降低了能耗，并減少了對環(huán)境的污染。
[0024]2、本發(fā)明選用特定的沉淀劑對瀝青進行沉淀，其能耗低，并且對瀝青的溶解度小，能夠較好地實現(xiàn)瀝青與溶劑的分離，并且不易形成溶劑殘留，瀝青的品質(zhì)好。