一种亲水性可逆溶剂辅助油砂分离的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种从油砂中分离出沥青组分的分离方法，属于化工分离技术领域， 具体涉及采用一种新型添加剂辅助有机溶剂萃取分离油砂沥青方法及添加剂和残留固体 的后处理方法。
【背景技术】
[0002] 油砂是一种由砂粒、沥青、水、黏土和少量矿物组成的天然矿物，外观呈黑色或黑 褐色。1902年在加拿大的阿尔伯塔省首次发现，是一种非常规能源，全世界的油砂资源量约 为3.74X10 12 桶。
[0003] 加拿大含有全球75%以上的油砂资源，在世界各国中率先进行油砂的开采与研 究，目前拥有全球最成熟的技术。中国的油砂资源主要分布在新疆塔里木以及贵州等地，目 前尚未实现工业化生产。油砂开采的方法主要有露天开采和原地开采，前者适用于油砂矿 埋藏深度小于75米的油砂矿开采，后者用于油砂矿埋藏深度大于75米的油砂矿的开采。就 露天开采而言，主要有热碱水洗工艺、溶剂萃取工艺、热裂解工艺等几种，目前工业上使用 比较成熟的是热碱水洗法，该技术先将油砂粉碎，再送入热碱液中混合搅拌，然后向混合浆 液中通入气体使沥青浮选上来，收集沥青并加入烷烃稀释以降低其粘度后，送往炼厂进行 精炼获得各种油产品。该技术操作简单，但存在如下缺点和技术瓶颈:耗水量大、能耗高、尾 矿处理极其困难、对环境污染严重，已经受到世界各地，尤其是矿区当地居民的重视和质 疑。寻找环保、经济、可持续发展的油砂分离方法迫在眉睫。
[0004] 溶剂萃取法由于其适用于亲油性和亲水性油砂的分离，而且能在一定程度上消除 乳化现象，减少对环境的污染，得到了广泛的重视。与传统的水洗法相比，采用溶剂进行萃 取得到的油中不含砂土，且全过程中没有用到水，降低了能耗，提高了萃取效率，减少了对 环境的污染。传统的溶剂萃取技术也存在一些有待解决的技术问题:高效、经济的溶剂不易 于获得;残留于固体沙粒中的溶剂回收难度较大等。
[0005]目前已有许多专家学者致力于研究使用添加剂辅助溶剂萃取，从而达到提高油砂 沥青萃取率、减少沥青中的细砂夹带和减少残砂中溶剂残留的目的。CN 102391185A(2012) 报道了采用离子液体作为溶剂萃取油砂沥青的添加剂，可以提高沥青萃取率，但由于离子 液体造价昂贵，虽然可以通过蒸发水分的方式进行回收，但其在过程中的损失仍限制了它 的工业应用。US 4929341(1990)报道了硫酸铵、丙酮、硫酸等可以促进有机溶剂（四氯乙烯、 四氯化碳、石油醚、甲苯、苯等)对油砂的萃取效果，但此技术需萃取4小时左右方可取得较 好效果。综合前人关于使用添加剂辅助溶剂萃取技术对油砂进行分离的专利技术，所遇到 的一个共性问题就是关于萃取后残砂和萃取液中悬浮微颗粒的处理问题，有的技术能达到 较高的萃取效率，但无法解决残留物中溶剂回收的问题，有的可以解决残留物中溶剂回收 问题，但经济代价太高，无法工业化实施，这些也是为什么溶剂萃取技术至今为止一直无法 真正投入工业使用的原因；因此，溶剂萃取法要获得工业化运用，必须解决残留于固体中溶 剂和沥青有机物的回收和添加剂回收问题，以及整个工艺经济、环保的运作等综合问题。
[0006] 亲水性可逆叔胺是近年来出现的一种新型智能溶剂。这种叔胺能够在水和二氧化 碳存在条件下通过生成叔胺碳酸氢盐而溶解在水中，而在加热或通入氮气等惰性气体的条 件下可释放出二氧化碳，与水分层，从而还原为疏水性的叔胺，实现了亲水性可逆的过程。 基于目前研究，在传统的有机溶剂中引入亲水性可逆叔胺辅助萃取，分离的效果更佳，同时 使用的有机溶剂和叔胺更易回收和再利用，工业应用前景非常广阔。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是研究一种对环境影响较小、能耗低、耗水少、简单易行并高效萃取 油砂中沥青组分的分离方法。该方法采取亲水性可逆叔胺盐溶液辅助有机溶剂分离油砂中 的沥青组分，通过配合本发明中的相应工艺，可以在15-60°c的温度，常压下将油砂中的沥 青组分有效地分离。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009] 一种有机溶剂分离油砂的方法，有机溶剂萃取油砂时加入亲水性可逆溶剂作为辅 助添加剂。
[0010] 而且，所述亲水性可逆溶剂为:能够在水和二氧化碳存在条件下通过生成相应碳 酸氢盐而溶解在水中，而在加热或通入氮气等惰性气体的条件下可释放出二氧化碳，与水 分层，还原为疏水性的含N溶剂，实现了亲水性可逆的过程的含N有机物。
[0011]而且，所述亲水性可逆溶剂中叔胺类为三乙胺、N，N-二甲基环己胺、N，N-二甲基苄 胺、N，N_二甲基丁胺、N-乙基哌啶、N-甲基二丙胺、N-丁基吡略烧、N，N_二乙基丁胺、N，N_二 甲基己胺、N，N-二甲基苯乙胺、N，N，N'_三乙基戊脒、N，N，N'_三丁基己脒、二异丙基乙醇胺、 4,4_二乙氧基-N，N-二甲基丁胺、4-二乙胺基丁酸乙酯、5-二丙胺基-2-戊酮、二丁氨基乙 醇;仲胺类为二丙胺、3-仲丁胺基乙酸丙酯、3-异丙胺基丁酸丙酯、3-仲丁胺基丙酸丙酯、N-丙基仲丁基胺、二仲丁基胺。
[0012]而且，所述有机溶剂是苯、甲苯、二甲苯或重整汽油的单一有机溶剂，或为丙酮-烷 烃类复配溶剂、乙酸乙酯-烷烃类复配溶剂。
[0013]而且，所述丙酮-烷烃类复配溶剂为丙酮-正庚烷、丙酮-正己烷，丙酮-环烧烃，丙 酮-石油醚或丙酮-石脑油。
[0014] 而且，所述乙酸乙酯-烷烃类复配溶剂为乙酸乙酯-正庚烷、乙酸乙酯-正己烷，乙 酸乙酯-环烷烃，乙酸乙酯-石油醚或乙酸乙酯-石脑油。
[0015] 而且，所述亲水性可逆溶剂盐溶液的原料胺与水体积比为1:1-10;亲水性可逆溶 剂盐溶液添加体积与油砂质量比为的1 -5L/kg;有机溶剂体积与油砂质量比为1 -12倍L/kg。
[0016] -种可循环有机溶剂分离油砂的方法，步骤如下：
[0017] ⑴合成亲水性可逆溶剂盐溶液；
[0018] ⑵混合萃取:有机溶剂和亲水性可逆溶剂盐溶液同时进入萃取装置，进行油砂萃 取分离;亲水性可逆溶剂盐溶液添加体积与油砂质量比为的l_5L/kg;有机溶剂体积与油砂 质量比为1 _12倍L/kg;
[0019] ⑶固液分离:将萃取后的混合固液进行静置，分离出的上层液相有机溶剂/沥青油 混合物进行分离，溶剂回收使用，沥青油精炼；
[0020] ⑷将静置后下部的沙粒+铵盐溶液进行水洗，水洗后的残砂由釜底排出；
[0021] (5)将铵盐溶液通入反应釜，栗入空气同时加热40_100°C，反应后的回收胺和回收 水，进行再利用，完成整体循环反应。
[0022] (6)铵盐和水的回收:将二级静置槽中部分离出来的铵盐溶液与水洗釜中的铵盐稀 溶液通入反应釜，向反应釜中通入空气，反应后的回收胺和回收水，未反应的空气从釜顶排 出。
[0023] 而且，所述步骤⑷静置后下部的沙粒+铵盐溶液进行二次萃取后，再进行水洗;所 述二次萃取步骤为:将下层铵盐溶液+沙粒进行二级萃取，再加入1-3倍固体等质量的有机 溶剂萃取，萃取后静置;将上层有机相经过步骤⑶的处理，下部的沙粒+铵盐溶液再进行水 洗。
[0024] 而且，所述有机溶剂是苯、甲苯、二甲苯或重整汽油的单一有机溶剂，或为丙酮-烷