溶劑分離油砂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分離油砂中浙青的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然油砂是石油的轉(zhuǎn)化物，石油原油滲透到地面而形成，其中輕質(zhì)組分被蒸發(fā)，進(jìn)而在日光照射下被空氣中的氧氣氧化，再經(jīng)聚合而成為浙青礦物，主要由浙青質(zhì)、樹脂等膠質(zhì)，以及少量的金屬和非金屬等其它礦產(chǎn)物雜質(zhì)組成，天然油砂又稱焦油砂、重油砂、浙青砂。
[0003]目前，天然油砂占據(jù)了世界石油儲(chǔ)量的66%，主要分布在加拿大，目前加拿大估計(jì)可采量還有3150億桶原油，僅次于沙特阿拉伯，其它地區(qū)分布在美國、俄羅斯、委內(nèi)瑞拉、印度尼西亞、法國、瑞士、意大利、特立尼達(dá)和多巴哥、阿爾巴尼亞、蒙古，中國的天然油砂礦主要分布在四川、內(nèi)蒙古、新疆、遼寧等地區(qū)。
[0004]目前，就開采而言，主要有熱堿水洗工藝、溶劑提取工藝、熱裂解工藝等幾種，目前工業(yè)上使用比較成熟的是熱堿水洗法，該技術(shù)先將油砂粉碎，再送入熱堿液中混合攪拌，然后向混合漿液中通入氣體使浙青浮選上來，收集浙青并加入烷烴稀釋以降低其粘度后，送往煉廠進(jìn)行精煉獲得各種油產(chǎn)品。這種方式操作簡單，但存在以下問題:能耗高、耗水量大、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，受到世界各國政府和人民的反對(duì)。尋找環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的油砂分離方法迫在眉睫。
[0005]采用溶劑提取技術(shù)，分離油砂中浙青的方法，具備如下優(yōu)點(diǎn):分離效率高，提取過程不需要水的參與，既節(jié)約水資源，也避免了后續(xù)的水處理問題；常溫下操作，能耗低，操作成本低；溶劑循環(huán)使用，利用效率高；另外提取過程和浙青油的輸送可以很好耦合，減少了中間添加稀釋劑的環(huán)節(jié)，進(jìn)一步降低操作成本。但是，傳統(tǒng)的溶劑提取技術(shù)也存在一些有待解決的技術(shù)問題:高效、經(jīng)濟(jì)的溶劑不易于獲得；殘留于固體沙粒中的溶劑回收難度較大坐寸。
[0006]中國專利CN101274303A報(bào)道了一種使用酯類等作為溶劑對(duì)油砂進(jìn)行提取的方法，采用濾干機(jī)和離心機(jī)對(duì)提取液進(jìn)行液固分離，固相直接回填，溶劑循環(huán)使用，過程簡單，但關(guān)于固體處理等關(guān)鍵問題沒有很好的解決，若應(yīng)用于大批量的工業(yè)生產(chǎn)中，將會(huì)導(dǎo)致環(huán)境二次污染問題；
CN101544902A公開的技術(shù)，采用石腦油、乙酸異戊酯、戊烷按照20:1:1進(jìn)行混合的混合溶劑對(duì)油砂進(jìn)行提取，提取分為三級(jí)，各級(jí)提取溫度均控制在50°C，溶劑循環(huán)利用，該技術(shù)可獲得較高提取率，但同樣關(guān)于提取后殘留固體的處理，以及整個(gè)工藝的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行等問題沒有提出解決辦法；在20世紀(jì)六七十年代，美國專利US3117922(1964)，US3392105(1968)；
US4046669 (1969)，US4046668 (1977)等提出使用有機(jī)溶劑如甲苯、石腦油等對(duì)油砂進(jìn)行提取，采用離心等方法對(duì)提取液進(jìn)行液固分離；
US4036732 (1977)指出采用C5~C9的脂肪烴對(duì)油砂進(jìn)行提取，使用一定量的水對(duì)提取后的沙粒進(jìn)行洗滌，而懸浮于提取液中的細(xì)顆粒采用離心的方法進(jìn)行分離；US3553099也指出采用有機(jī)溶劑先提取油砂，然后用水洗的方法處理殘砂；US4139450 (1979)指出采用熱甲苯對(duì)油砂進(jìn)行處理，同時(shí)采用兩級(jí)離心的方法對(duì)提取液進(jìn)行液固分離；US4347118(1982)中指出采用戊烷為溶劑對(duì)油砂進(jìn)行提取，然后采用兩級(jí)流化床對(duì)殘留沙粒進(jìn)行干燥，沒有對(duì)細(xì)顆粒的處理；Williams等(US4108760，1978)采用超臨界溫度在200°C以內(nèi)的有機(jī)物作為溶劑，于370°C至450°C對(duì)油砂進(jìn)行提取，獲得較好的效果；Angel0V，G.等(US4498971,1984)則提出采用液氮對(duì)油砂進(jìn)行冷凍破碎來對(duì)其進(jìn)行分離，提取其中的浙青;
US4929341 (1990)報(bào)道了硫酸銨、丙酮、硫酸等可以促進(jìn)有機(jī)溶劑(四氯乙烯、四氯化碳、石油醚、甲苯、苯等)對(duì)油砂的提取效果，但此技術(shù)需進(jìn)行4小時(shí)左右方可取得較好效果。
[0007]綜合前人關(guān)于使用溶劑提取技術(shù)對(duì)油砂進(jìn)行分離的專利技術(shù)，所遇到的一個(gè)共性問題就是關(guān)于提取后殘砂和提取液中懸浮微顆粒的處理問題，有的技術(shù)能達(dá)到較高的提取效率，但無法解決殘留物中溶劑回收的問題，有的可以解決殘留物中溶劑回收問題，但經(jīng)濟(jì)代價(jià)太高，無法工業(yè)化實(shí)施，這些也是為什么溶劑提取技術(shù)至今為止一直無法真正投入工業(yè)使用的原因；因此，溶劑提取法要獲得工業(yè)化運(yùn)用，必須解決殘留于固體中溶劑和浙青有機(jī)物的回收問題，以及整個(gè)工藝經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的運(yùn)作等綜合問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種溶劑分離油砂的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
[0009]本發(fā)明所述的溶劑分離油砂的方法，包括如下步驟:
(1)將油砂與有機(jī)溶劑I混合，4(Tl20°C提取l(Tl5min，獲得有機(jī)溶劑I與油砂的混合漿液；
有機(jī)溶劑I與油砂的重量比為2~3:1 ;
優(yōu)選的，將經(jīng)由螺旋滾筒高溫水破碎除砂器破碎后的油砂顆粒與有機(jī)溶劑I (14)混合；
所述的有機(jī)溶劑I為烷烴與醇類或醛類中的一種以上的混合物；
醇類或醛類與烷烴的體積比為:醇類或醛類:烷烴=4?8: 1 ；
所述烷烴優(yōu)選含有8~12個(gè)碳原子的烷烴；
所述醇類優(yōu)選正丁醇、異丁醇或新戊醇；
所述醛類優(yōu)選異丁醛。
[0010]所述油砂是指富含天然浙青的沉積砂，因此也稱為“浙青砂”。油砂實(shí)質(zhì)上是一種浙青、沙、富礦粘土和水的混合物，其中:
浙青重量含量為20?30% ；
二氧化5圭重量含量為10?15%,
碳酸I丐重量含量為55?65%,
氧化鎂、三氧化二鋁等其他物質(zhì)重量含量為 2?4% ；
(2)將步驟(1)獲得的混合漿液，進(jìn)行一次固液分離，分別收集提取相和提余相，所述提取相為浙青與有機(jī)溶劑I的混合物，所述提余相為一次殘砂與有機(jī)溶劑I的混合物；
收集的提取相，送入后續(xù)的精煉工序，經(jīng)由精煉工序提取出浙青，回收的有機(jī)溶劑I可以返回循環(huán)使用；
(3)將步驟(2)收集的提余相與有機(jī)溶劑II混合，進(jìn)行二次提取，4(T12(TC提取l(Tl5min，獲得有機(jī)溶劑1、有機(jī)溶劑II和含殘砂的混合漿液，然后進(jìn)行二次固液分離，收集二次固液分離的清液，為有機(jī)溶劑I，可循環(huán)使用；
所述的有機(jī)溶劑II選自烷烴與石腦油、汽油或重整汽油的混合物；
烷烴與石腦油、汽油或重整汽油的體積比為:烷烴:石腦油、汽油或重整汽油=4?8:1;
所述烷烴優(yōu)選含有8~12個(gè)碳原子的烷烴；
提余相與機(jī)溶劑II體的積比為2~3: 1;
(4)將二次固液分離獲得的殘留粗顆粒固體與有機(jī)溶劑II的混合物，干燥脫溶劑，優(yōu)選的，在螺旋式干燥器中干燥脫溶劑，干燥溫度為10(Tl2(rC，含有機(jī)溶劑II的氣體混合物，在溫度為10~25°C的環(huán)境中冷凝，收集冷凝后的有機(jī)溶劑II，可循環(huán)使用，分離出來的含粘土、細(xì)沙粒的固體殘砂送至后續(xù)生產(chǎn)工序，如磚廠，用于生產(chǎn)環(huán)?？拐鸾Y(jié)構(gòu)磚。
[0011]采用本發(fā)明的方法，所得油砂浙青的提取率為100%，溶劑回收率為100% ;粗殘砂中含溶劑量為0、含浙青量為0，殘砂全部得到利用。
[0012]本發(fā)明是對(duì)油砂提取率高、操作連續(xù)、節(jié)能降耗、操作方便、廢棄物無排放，解決了提取后殘砂中的溶劑回收問題，環(huán)境污染小，溶劑來源于石油煉制的產(chǎn)品，方便易得，且溶劑完全循環(huán)使用，降低了成本，不需額外添加稀釋劑將浙青進(jìn)行稀釋，直接將提取液輸送至后續(xù)精煉設(shè)備，然后分離出溶劑再利用，減少了中間環(huán)節(jié)，節(jié)約了中間操作成本；可操作連續(xù)，降低了成本并減少環(huán)境污染，穩(wěn)定性好，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率，為可用于油砂礦開采現(xiàn)場(chǎng)的完整油砂分離方法。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見圖1，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的裝置，包括:
第一攪拌槽3，所述第一攪拌槽3的上部設(shè)有有機(jī)溶劑I入口 301 ;
與所述的攪拌槽3的底部通過管線相連接的一次分離機(jī)4，所述一次分離機(jī)4上部設(shè)有提取相出口 402，所述提取相出口 402通過管線與后續(xù)的精煉工序24相連通，所述一次分離機(jī)4優(yōu)選為懸液分離器；術(shù)語“懸液分離器”的結(jié)構(gòu)為常規(guī)的，在相關(guān)的化學(xué)工程手冊(cè)上有詳細(xì)的描述；
與所述的一次分離機(jī)4的底部通過管線相連接