一种采用复合萃取剂处理油砂的方法
【专利摘要】本发明涉及一种油砂的萃取处理方法，特别是使用一种复合萃取剂，萃取处理天然油砂。本发明是将油砂破碎后在不同的温度条件下，进行两次萃取，对萃取后的物料进行离心分离，分离出的液相进行溶剂再生，同时采出稠油产品，分离出的固相在一定温度条件下进行干馏，干馏出的气相经过冷凝后作为萃取剂使用，干馏后残渣中的石油类物质含量低于0.3%，实现达标排放。本发明的主要特点在于，萃取效率高、装置流程短，设备投资低。
【专利说明】一种采用复合萃取剂处理油砂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油砂的一种萃取处理方法，油砂经过萃取处理后，实现油砂的资源化 利用。
【背景技术】
[0002] 2008年，全球探明石油储量1708亿吨，按目前的生产速度，全球探明石油储量可 开采42年，常规石油资源已经不能满足石油需求的快速增长，于是把目光转向非常规石油 资源。油砂作为一种非常规的石油资源，其资源量约占世界石油储量的30%，若全部被开 采利用，按照现在世界能源的需求水平，可供全世界消费上百年，油砂的开发利用成为新的 经济增长点。据油砂主要资源国统计，目前世界探明的油砂资源量约为3. 8万亿桶。主 要分布在加拿大、委内瑞拉和美国，世界上大部分油砂资源集中在加拿大阿尔伯塔省北部 Athabasca流域、和平湖和阿尔伯塔省与萨斯喀彻温省交界处的冷湖地区。油砂的发展使加 拿大的石油储量仅次于沙特位居全球第二，让国际社会进一步意识到油砂的价值。在我国 也发现了大量的油砂资源，主要集中在以准噶尔、柴达木、鄂尔多斯和松辽等地。我国全国 油气资源调查中，也将油砂资源首次纳人评价体系，经过评价，我国油砂的含油率在10%? 20%，具有良好的经济开发价值和前景。
[0003] 目前，世界上油砂的开采、分离还处于起步阶段，油砂具有粘度大、密度高、分离的 稠油含有大量微小沙粒和矿物质，在油砂浙青的分离、加工中尚存在许多技术难题，油砂开 采应用一直受到制约。
[0004] CN200810010999. 2发明公开了一种从油砂中提取浙青的分离剂，包含的组份及重 量百分比为：氢氧化钠（或钾）〇? 1 %?0.5%;磷酸类钠（或钾）盐0.5%?2%;硅酸类钠 (或钾）盐1%?5. 5%;碳酸类钠（或钾）盐0.5%?1%;氯化钠0? 1%?0.5%;油溶剂 3%?7% ;表面活性剂0. 1 %?0.5% ;水85%?94%。该技术浙青回收率可达到94%以 上，但处理过程中会产生大量的含油、含悬浮物的废水，难以达标处理，环境隐患突出，且油 砂中浙青萃取效果有限。
[0005] CN201120164933. 6提出一种从油砂、油页岩中提取烃油的装置，主要包括干燥炉、 干馏炉、冷却器、储油罐装置，其中，干燥炉、干馏炉、冷却器、储油罐装置依次串联连接。该 过程中采用干燥、干馏、冷却，能量消耗大。
[0006] CN200910011078. 2提出一种油砂分离萃取工艺，包括如下步骤：将油砂粉碎，放 入预混器，放入萃取剂，混合后得到混合物，萃取剂为轻石脑油与乙酸异戊酯、戊烷按重量 比20 : 1 : 1的混合物，油砂与萃取剂的重量比是1 : 0.2;混合物依次放入一、二、三级 萃取罐，控制温度50°C，搅拌，得到的稠油及萃取剂的混合物，换热后的温度达到150°C，放 入一级闪蒸塔，然后换热后稠油及萃取剂的混合物的温度达到200°C，放入二级闪蒸塔，部 分萃取剂分离除去，稠油及萃取剂的混合物放入稠油汽提塔，将得到的稠油冷却。该方法萃 取和闪蒸次数多，工艺流程长，萃取温度高，能耗较大。
[0007] CN102925190A提出一种油砂萃取处理工艺，所使用的萃取剂为石脑油、汽油、柴 油、重整汽油的一种或多种混合。这些溶剂对油砂的萃取具有一定的作用，但是溶剂沸程太 宽，其中包含低沸程(如低于80°C)的轻质油品，该部分轻质烃类在溶剂萃取、再生和循环使 用过程中更易于挥发，造成溶剂损失率上升，同时大量易挥发的可燃气体存在，为装置生产 过程带来较大的安全隐患；溶剂中同时包含沸程较高(如高于200°C)的烃类物质，在溶剂 再生过程中需要的温度较高，增加了装置能耗，同时也增加了再生过程中的不安全因素。另 夕卜，还有部分专利文献也分别涉及油砂的处理，但是这些专利文献所涉及的油砂处理技术 存在着能量消耗高、工艺流程复杂、操作条件苛刻或油砂处理不够彻底等方面的不足之处。
【发明内容】
[0008] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种采用复合萃取剂处理油砂的方法， 该工艺流程短，操作温度低，能量消耗低，实现油砂无害资源化利用。
[0009] 本发明提供了一种采用复合萃取剂处理油砂的方法，包括在30?60°C下，将复合 萃取剂与油砂按照质量比为（200?1) :1混合萃取20?60min,然后分离出萃取后物料中 的固体，按照复合萃取剂与萃取后物料中的固体质量比为（200?1):1投加复合萃取剂，在 60?90°C下第二次萃取，萃取时间为20?60min。
[0010] 本发明中第一次萃取后的物料送入离心分离设备，分离后的液相进入溶剂再生 塔，在温度为170?210°C下，实现溶剂再生和稠油的分离。
[0011] 本发明油砂进行第一次萃取前，最好将油砂粉碎成粒径1?10mm的小块。
[0012] 本发明中第二次萃取后的物料也送入离心分离设备进行固液分离，分离出的固相 进入旋转式干馏设备，在温度为160?210°C，压力为40?lOOKPa (绝压）下干馏20? 60min，干馏出的气相经过冷凝后作为萃取剂循环使用，干馏后到固体废渣石油类含量低于 0. 3wt%〇
[0013] 适宜的工艺条件和萃取剂是油砂处理技术的关键。本发明油砂处理过程中优选的 操作范围如下：第一次萃取处理时的温度为35?45°C,萃取时间为25?45min,第二次萃 取时的温度为70?80°C，复合萃取剂与油砂的质量比为（20?1) :1。
[0014] 本发明所述复合萃取剂，以复合萃取剂的总体积为100%计，包含：
[0015] 主剂A，沸程为80?130°C的馏分油，占50%?90%(v/v);
[0016] 副剂B，沸程为160?210°C的馏分油，占10?50%(v/v);
[0017] 本发明所述的馏分油为石脑油、轻质油等。
[0018] 本发明所述的主剂A优选为沸程为90?120°C的馏分油。
[0019] 本发明所述的助剂B优选为沸程为170?200°C的馏分油。
[0020] 本发明的主要特点在于，针对萃取油砂并回收溶剂工艺，选择石油产品80? 130°C的馏分油作为油砂萃取的主溶剂，原因是：①石油产品馏分油与油砂中的油分一样含 有多种相类似且同源的石油类物质，相似相容效果较好，因此所选的馏分油对油砂中分子 量分布较宽的油分有优越的溶解能力；②使用沸程较低的石油产品，其分子半径小，渗透性 好，对油砂中多种石油类物质溶剂能力强；溶剂油沸程较低，易于再生，再生时能量消耗少； ③但沸程低于80°C的轻质石脑油馏分，在萃取过程中易于挥发，使设备空间内石油气的蒸 汽压上升，增大石油产品使用过程中的危险性，因此，为减少石脑油挥发损失，降低设备空 间内石油气的蒸汽压，本发明只选取沸程高于80°C的石脑油；④萃取过程大部分在较低温 度（30?80°C)下进行，大量使用沸程较低的油分可以在主溶剂中形成局部的溶液错动，使 萃取过程中物料的流动更顺畅。
[0021] 本发明另一特点在于在主溶剂中加入少量的沸程较高的副剂B，油砂中总会有部 分重油组分很难被萃取出来，少量沸程较高的副剂B的加入会使溶剂对油砂中的浙青质和 重油成分的溶解能力有所加强。
[0022] 本发明的油砂复合萃取剂具有高效、快速、使用量少、使用范围广等特点，在第一 次萃取时，油砂与溶剂质量比1?（1:200)的范围内都有优良的萃取效果，优选1: (1? 25)。
[0023] 本发明中主剂A，成分占50%?90%(v/v)，优选60?85%(v/v);
[0024] 本发明中副剂B，占10?50%(v/v)，优选15?40%(v/v)。
[0025] 本发明所述的油砂，包括新疆各油砂矿的油砂也包括加拿大各油砂矿所产生的油 砂。
[0026] 本发明所述将破碎后的油砂直接加入萃取罐，萃取罐上部安装有搅拌器，萃取剂 进入萃取罐内，启动搅拌器进行搅拌混合萃取，物料混合均匀后停止搅拌，将混合物料由罐 底部打入固液分离设备，分离出的液体直接进入溶剂再生系统。
[0027] 本发明所述的萃取罐，采用间壁式加热，加热介质一般采用饱和蒸汽，也可以采用 导热油、烟道气加热。
[0028] 本发明所述的固液分离采用沉降分离或离心分离。
[0029] 本发明所述的萃取罐可以是釜式间歇操作，也可以使塔式连续操作。
[0030] 本发明所述的油砂干馏设备最好为间壁式传热处理设备，包括旋转窑、各种旋转 式蒸发加热器、浆叶式设备干燥机等，加热介质包括高、低压蒸气、导热油、烟道气等。
[0031] 本发明中经萃取后的固相进入旋转蒸发器，干馏后的最终固体废渣的石油类物质 含量更低。
[0032] 本发明采用"萃取-干馏"的联合处理方法。其优点在于：①采用复合萃取剂，对 于复杂的油砂体系相容性更好，萃取更彻底；②对萃取后的砂土采用低温干馏处理，装置能 耗低，同时干馏后的砂土中的石油类物质含量低于〇. 3%，满足排放要求，还可以回收部分萃 取剂；③整套油砂萃取装置，能耗低，工艺流程短，处理效果好。
【具体实施方式】
[0033] 实施例和对比例所述的" ％(v/v)"指体积百分含量，其余没标注的" ％ "为质量百分 含量。
[0034] 从油砂中通过萃取分离出来的油分的质量的测定方法。萃取前后油砂质量的差值 减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测定方法。一定量的油砂在大量萃取剂的条件下，多次萃取， 直到某次萃取前后干油砂的质量差小于原质量的〇. 1%为止。
[0036] 萃出油分占油砂中总可萃油分的比例(可萃油分回收率P%):
[0037]
【权利要求】
1. 一种采用复合萃取剂处理油砂的方法，其特征在于包括：在30?60°C下，将复合萃 取剂与油砂按照质量比为（200?1) : 1混合萃取20?60min，然后分离出萃取后物料中的 固体，按照复合萃取剂与萃取后物料中的固体质量比为（200?1) :1投加复合萃取剂，在 60?90°C下第二次萃取，萃取时间为20?60min ;所述的复合萃取剂，以复合萃取剂的总 体积为100%计，包含： 主剂A，沸程为80?130°C的馏分油，占50%?90%(v/v); 副剂B，沸程为160?210°C的馏分油，占10?50%(v/v)。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的馏分油为石脑油、轻质油。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的主剂A为沸程为90?120°C的馏分油。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的助剂B为沸程为170?200°C的馏分 油。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第一次萃取后的物料送入离心分离设备，分 离后的液相进入溶剂再生塔，在温度为170?210°C下，实现溶剂再生和稠油的分离。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于油砂进行第一次萃取前，将油砂粉碎成粒径 1?10mm的小块。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第二次萃取后的物料送入离心分离设备进行 固液分离。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于固液分离出的固相进入旋转式干馏设备，在 温度为160?210°C，压力为40?lOOKPa下干馏20?60min。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第一次萃取处理时的温度为35?45°C，萃取 时间为25?45min。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第二次萃取时的温度为70?80°C。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第二次萃取时复合萃取剂与油砂的质量比 为（20 ?1) :1。
12. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的主剂A占60?85%(v/v)。
13. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的副剂B占15?40%(v/v)。
【文档编号】C10G1/04GK104449796SQ201310416342
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】杨岳, 刘光利, 李常青, 巫树锋, 梁宝锋, 江岩, 曹凤霞, 王立蓉, 王军, 牛进龙, 文善雄 申请人:中国石油天然气股份有限公司