一种从油砂中分离沥青的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于化工分离技术领域，具体涉及一种从油砂中分离沥青的方法。
【背景技术】
[0002]油砂是一种含有沥青的砂或砂岩，一般情况下，沥青含量为3%?30%，无机质(沙和粘土等)含量为70%?85%，水含量为3%?6%，属于非常规石油资源。世界油砂资源储量丰富，随着全球石油需求的不断增加和常规石油资源逐渐减少，油砂资源已成为世界能源的重要组成部分，越来越受到人们的关注。在石油资源紧张的背景下，开发油砂资源对缓解石油供给压力，降低石油企业对常规石油资源的依赖具有重要的作用。
[0003]目前油砂沥青的分离技术主要有热碱水法、热转化法和有机溶剂提取法。工业上的油砂沥青分离技术主要是热碱水法，而热转化法和有机溶剂提取法正处于研究阶段。
[0004]热碱水法是在水洗抽提的基础上加入碱(如NaOH)来改变砂粒表面的润湿性，增加砂粒表面的亲水性，使沥青乳化在水中，实现砂粒与沥青的分离。该方法对水润型油砂具有较好的分离效果，但对油润型油砂的分离效果较差;分离得到的沥青中所含有的固体细颗粒和无机盐不仅影响沥青的后续加工，并且影响沥青的品质，此外其在后续加工中需要消耗大量的水资源，并且细小砂粒或粘土在水中沉降时间长，需大规模的沉降池，排放的碱水还会对环境造成严重的污染。
[0005]热转化法是在温度高于500°C的条件下对油砂直接进行反应，使沥青直接热分解的一种油砂处理方法。该方法具有进料连续化、工艺灵活等优点，但是沥青分离效率和回收效率较低，大量固体砂粒的循环会对设备造成严重磨损，并且部分热砂的废弃降低了热效率，能量消耗大，目前该方法没有得到大规模的应用。
[0006]有机溶剂提取法是将油砂与有机溶剂按一定的比例混合后加热抽提出其中的沥青，然后通过蒸馏实现有机溶剂和沥青的分离。该方法普适性强，对不同类型的油砂提取效率都较高，但该方法存在如下缺陷:I)需要高温抽提，能耗较大;2)尾砂中残留的有机溶剂会造成环境污染;3)所用的有机溶剂沸点较高，因此需要较高的蒸馏温度才能实现沥青与溶剂的分离，进一步增加了能耗;4)分离得到的沥青中有机溶剂残留量高，影响沥青品质。
[0007]目前，也有一些应用离子液体促进沥青分离的相关研究。例如，公开号为CN102391185B的中国专利将1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体和有机溶剂混合用于抽提油砂中的沥青，其利用离子液体高离子浓度而产生的独特的界面行为，介入沥青组分和固体颗粒表面的静电作用力，降低其粘附作用，从而促进了沥青组分从砂粒和粘土颗粒表面脱离，该方法虽然可以实现高达95%的沥青回收率以及有机溶剂与尾砂的有效分离，然而离子液体成本较高，并且所得尾砂中仍然会残留少量的离子液体，从而限制了该方法的工业应用。因此，亟待开发一种降低成本和能耗以及减少尾砂和沥青中溶剂残留量的油砂沥青分离方法。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种从油砂中分离沥青的方法，用于解决现有技术中的分离方法成本尚、能耗大、尾砂和浙青中溶剂残留量尚等技术缺陷。
[0009]本发明提供一种从油砂中分离沥青的方法，包括如下步骤:
[0010]采用溶剂对油砂进行提取，固液分离，得到溶剂相和固相；
[0011 ]将所述溶剂相加入沉淀剂中，固液分离，得到混合液和固态沥青；
[0012]其中，所述溶剂的结构式为R1R2R3N，R1、R2、R3各自独立选自氢、碳数为I?1的烷基、碳数为I?10的芳香基或碳数为I?10的环烷基，且RhRs、R3不同时为氢，所述沉淀剂选自醇类化合物和酮类化合物中的一种或多种。
[0013]在本发明中，上述溶剂提取实现沥青的溶解和分离，提取所得到的溶剂相中主要包括溶剂和沥青，所得到的固相中主要包括尾砂和少量的残留溶剂;上述沉淀剂实现溶剂相中溶剂和沥青的分离，沉淀剂沉淀所得到的混合液中主要包括溶剂和沉淀剂。
[0014]本发明所选用的上述溶剂成本低、不易挥发、原料易得，特别是其在室温条件下(例如10_25°C)即可实现对沥青的良好溶解，从而显著降低了能耗，减少了对环境的污染；本发明所选用的上述沉淀剂原料易得、成本低，特别是其对沥青的溶解度小、不与上述溶剂发生化学反应、易挥发，因此采用上述沉淀剂分离溶剂相中的溶剂和沥青，不仅能耗低，并且沥青中溶剂残留量(即溶剂和沉淀剂的总残留量)低。此外，可在上述范围选择具有一定沸点差的溶剂和沉淀剂，从而可通过蒸馏等方式容易地实现溶剂与沉淀剂的分离和循环利用。
[0015]进一步地，所述溶剂选自N-甲基环已胺、N，N_ 二甲基环已胺、苯胺、N，N_ 二甲基苯胺和N，N-二乙基环已胺中的一种或多种，优选为N，N-二甲基环已胺或N，N-二乙基环已胺；所述沉淀剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮和丁酮中的一种或多种，优选的为甲醇或乙醇。
[0016]本发明所述提取可以在常规条件下进行，特别是可以在室温下进行。在一实施方式中，可以在搅拌下采用溶剂对油砂进行至少一次提取，提取次数可以为I?10次，例如为4?6次，并且可以控制提取温度为O?100°C，例如10?25°C，搅拌速度为100?1000r/min，例如为150?90(^/11^11，优选为400?60(^/1^11，油砂质量与溶剂总质量的比为1:(0.1?10)，例如为1:(2.5?3)，每次提取时间为I?lOOmin，例如5?lOmin，并且总提取时间可以为30?120mino
[0017]在本发明中，沉淀剂对沥青的沉淀也可以在常规条件下进行，特别是可以在室温下进行。在一实施方式中，可以在温度为O?100°C，例如10?25°C、搅拌速度为100?2000r/min，例如800?1500r/min的条件下，将所述溶剂相以0.05?100mL/min的滴加速度滴加到所述沉淀剂中，并且可以控制所述溶剂相与沉淀剂的质量比为I: (0.1?10)，滴加完毕后持续搅拌I?10min，例如10?30min。进一步地，滴加速度优选为I?20mL/min，并且滴加完成后可以静置一段时间，例如12h_15h。
[0018]本发明的从油砂中分离沥青的方法，还包括对所述固相中的残留溶剂进行分离和回收，从而降低尾砂中的溶剂残留量(即溶剂和沉淀剂的总残留量)。在一实施方式中，可以将所述沉淀剂加入所述固相中，固液分离，得到混合液和尾砂;其中，所述混合液中主要包括溶剂和沉淀剂。
[0019]进一步地，可以在温度为O?100°C，可以在室温下操作，例如10?25°C、搅拌速度为100?2000r/min，例如800?1500r/min的条件下，将所述沉淀剂分批加入到所述固相中，并且控制所述沉淀剂的总质量与所述固相的质量比为1: (I?10)，加完后持续搅拌I?120min，例如10?30min，使固相中的残留溶剂被沉淀剂充分溶解;其中，加入的批数可以为I?10批。
[0020]在另一实施方式中，还可以采用含有CO2的水溶液对所述固相进行洗涤，固液分离并脱除液相中的C02，回收溶剂。进一步地，含有CO2的水溶液例如可以为饱和碳酸水溶液(可持续通入CO2)；并且可以在绝对压力为0.1?1MPa，例如0.1?0.5MPa、温度为O?100°C，例如10?25°C的条件下进行所述洗涤。
[0021 ]本发明提供的从油砂中分离沥青的方法，还包括:对所述混合液进行蒸馏，分别回收沉淀剂和溶剂，从而进行循环利用。在进行蒸馏时，可以根据沉淀剂和溶剂的特性特点来选择适宜的蒸馏条件，如为提高回收效率和效果，可以采用减压蒸馏，特别是可以在绝对压力为0.1?1010^，例如0.1?0.510^、温度为0?100°(3，例如56?82°(3的条件下进行所述蒸饱。
[0022]本发明的实施，至少具有以下优势:
[0023]1、本发明选用特定的溶剂对沥青进行提取，该溶剂成本低、不易挥发、原料易得，特别是在室温下对沥青具有良好的溶解性，从而显著降低了能耗，并减少了对环境的污染。
[0024]2、本发明选用特定的沉淀剂对沥青进行沉淀，其能耗低，并且对沥青的溶解度小，能够较好地实现沥青与溶剂的分离，并且不易形成溶剂残留，沥青的品质好。