生物柴油的生产及其在油砂处理中的应用的制作方法

专利名称：生物柴油的生产及其在油砂处理中的应用的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及通过微生物方法生产生物柴油，还涉及使用生物柴 油通过溶剂提取从油砂回收重油。
背景技术：
术语"生物柴油(biodiesel)"指的是一般具有8-25个碳原子的甲酯或 乙酯。生物柴油一般衍生自甘油三酸酯油。目前用于制造生物柴油的甘 油三酸酯油的来源包括植物(如大豆、油菜(canola)、玉米和向日葵)、 再生的食用油和动物油脂。甘油三酸脂油可通过酯交换反应转化成生物 柴油，所述酯交换反应是用醇基置换甘油基的反应。对于该反应，可使 用的催化剂包括氢氧化钠和氢氧化钾。可使用的醇反应物包括甲醇和乙 醇。
网立占http:〃www.soygold.com/applications/applications.htm歹[J出了生
物柴油在主要作为燃料油的用途以外的各种不同的潜在应用。所列举的 应用包括各种清洁用途和作为溶剂的应用，如用于手部清洁、去油污、 去油漆、金属切割工具用润滑剂、去粘和防锈。此外，U.S专利6，764,542 公开了生物柴油作为添加剂降低沥青(asphalt)粘度的使用。类似地，U.S. 专利6,827,841公开了向石油沥青(petroleumpitch)添加生物柴油。尽管如 此，除了作为燃料应用以外，生物柴油的广泛使用还是有限的。

发明内容
本发明公开了获得烃类和烃类混合物(如重油)的方法的实施方式。 与常规方法相比，本发明公开的方法的某些实施方式更为环保、更加安 全和/或更有效。
一些实施方式包括将含重油的材料(如油砂或石油的底物)和含生物 柴油的溶剂混合形成混合物，以及将混合物分离成富含烃类的溶剂相和 残余砂相。溶剂含有例如约5%-约100°/。的生物柴油。生物柴油可以是例如衍生自没有经过漂白和/或除臭的天然油脂。分离后，可以将地下残余砂相运送到从其处提取含重油材料的位置。
一些实施方式包括将固体的含沥青质的材料和足以将部分固体的含沥青质材料转化成液体的一定量的溶剂混合。该固体的含沥青质的材料
的实例包括垸烃溶剂处理(alkane solvent processing)沥青(bitumen)得到的沉淀物和高温处理重油得到的沥青(pitch)。所得液体可用作燃料产生电或蒸汽。还可将液体产物进一步转化成有机产品如表面活性剂、烯烃、醇、酯或它们的组合。
一些实施方式可包括从地下回收重油。这些实施方式可包括例如向含重油的原位地质构造(/"-Ww geological formation)引入含生物柴油的溶剂(如约5%-约100%的生物柴油)，和从该地质构造中收集含有生物柴油和重油的混合物，如在溶剂通过重力流过至少部分地质构造后收集混合物。可在高于收集混合物的位置引入溶剂。收集混合物后，能够通过管道将混合物运送到地上。气相和/或水能够在使用或出售重油和生物柴油之前从混合物分离出。混合物中的至少部分生物柴油能够被回收和再循环。
本发明还公开了制造酯(如生物柴油)的方法和从该方法获得的酯(如生物柴油)的实施方式。该方法包括例如对烃相(如衍生自生物质(biomass)的烃相)进行微生物消化从而形成含脂肪酸的液体，和将脂肪酸与醇反应生成酯(如生物柴油)。微生物消化可通过混合烃相和真菌类(fungi)培养物如pe刚'"7/z'w附waxmam'的培养物而进行。该方法代表从富有烃类资源(如煤)衍生可用燃料的一个特别有效的方法。例如烃相可包括难以在其它工艺中使用的石油沥青质和/或煤沥青质。将煤转化成生物柴油的实施方式的一个实例包括在生物反应器中将煤和真菌类培养物混合，从生物反应器提取生物液体(bioliquor)，使使用过的煤残渣从生物液体中沉淀出，并使生物液体与醇反应生成生物柴油。生物液体的任何未反应部分随后可再循环回生物反应器中作进一步处理。
理应明白，本概述是非穷尽的描述，所有实施方式不需要包括上述全部特征或优点。此外，实施方式还具有其它不同的特征、方面和优点。随着本说明书的说明，上述各种不同的特征、方面和优点将会更清晰明确。


图1的示意图示出利用生物柴油溶剂从油砂提取重油的工艺和装置的实施方式。
图2的示意图示出将煤转化成生物柴油的工艺和装置的实施方式。图3是固体煤通过pem'cz7/z'wm waxmam7在皮氏培养皿上液化的照片。图4是用； em'"7//Mm waxwam'进行生物浸取(bioleaching)2、 4、 6禾口
8天后，煤溶液烧杯的照片。
图5是曝露于不同青霉菌(i^"/"7/^m)培养物后，沥青质溶解程度
不同的煤溶液的烧瓶的照片。
具体实施例方式
本发明公开了使用生物柴油从含有重油的材料(如油砂)提取重油的方法的各种实施方式、使用生物柴油进行原位重油回收的方法的实施方式、制造生物柴油的方法的实施方式和所得的柴油产品的实施方式。
除非另有说明，文中使用的所有技术和科学用语具有本领域技术人员一般理解的含义。除非文中另有清楚说明，单数术语"a," "an,"和"the"
还包括复数指代物。类似地，除非文中另有清楚说明，"或"意指还包括"和"。术语"包括(includes)"意指"包含(comprises)"。除非另有说明，文中所述的方法步骤如分离可以是部分的、基本的或完全的。
如文中使用的，术语"重油"意指API重力低于约22。的烃类，如沥青(bitumen)。术语"油砂"包括含有重油和矿物组分两者的各种组合物。油砂一般包括沙、粘土、重油和水。油砂中的重油一般包括树脂和沥青质。根据组成，油砂可具有不同硬度。 一些油砂(如油页岩)为坚硬矿石形式。其它油砂一般为颗粒状。与矿物组分分离后，重油具有许多可用的用途，且能够提炼成有价值的产品。
用生物柴油提取重油从油砂提取有用的油一般通过将重油与油砂的矿物组分分离开始。在U.S.专利4,046,668 ('668专利)中有进行上述分离的常规方法的一个实例。'668专利公开了用每分子中具有5-9个碳原子的轻石脑油和甲醇的混合物提取重油。类似地，U.S.专利4,347,118公开了使用戊垸从油砂提取重油的方法。最后，U.S.专利5,143,598公开了一种方法，其包括向油砂添加庚烷形成富含油的庚烷相，然后用水置换富含油的庚烷相。
从油砂的矿物组分分离出重油是具挑战性的，部分原因是油砂一般包括多种对指定的溶剂具有不同溶解度的烃类组分。例如，油砂可同时包括大量直链烃和芳香烃。这种烃对不同溶剂表现不一。从油砂提取重油的一些方法包括在连续的提取步骤中使用两种或多种不同的溶剂。例如， 一种溶剂可包括直链烃(如丁烷至辛烷)，而另一种溶剂可包括芳香烃(如苯、甲苯和二甲苯)和/或氯化烃。直链烃对于包含在油砂原料中的沥青质和树脂成分的溶剂化能力很小或没有溶剂化能力(solvating power)。
生物柴油不含芳香环，却令人惊奇地发现其不仅是直链烃的有效溶剂，且对沥青质和树脂也同样有效。因此生物柴油可用作用于溶解沥青质和树脂成分的常规溶剂如芳香烃和/或氯化烃溶剂的替代品。生物柴油还能够用作直链烃的溶剂，因此能够在从油砂和其它含油材料提取重油的工艺中作为主要溶剂使用。
如上所述，生物柴油可由天然油脂(如植物油和/或动性油脂)生成。除了实际的酯交换反应外，将天然油脂转化成生物柴油一般涉及一些精炼工艺。天然油脂的标准精炼包括脱胶、中和、漂白和除臭。脱胶和中和除去可能会干扰酯交换反应的组分(如天然胶(natural gums)和颜料)。漂白和除臭可分别改善所得的生物柴油的颜色和气味。如果所得的生物柴油作为溶剂使用，则一般不需要漂白和除臭。因此，为了降低成本，一些公开的实施方式使用衍生自没有经过漂白和/或除臭的天然油脂的生
使用生物柴油的油砂提取工艺能够具有多个优于常规油砂提取工艺的优点。例如，与使用常规溶剂相比，使用生物柴油可减少对昂贵的安全器件和蒸汽防漏器件(vapor containment devices)的需要。使用生物柴油
时，可以在地上的开放容器中进行油砂提取。此外，与其它溶剂如石脑油、瓦斯油、天然气馏出物和庚垸相比，发现生物柴油更能降低重油的粘度。低粘度有利于从油砂中的矿物组分中分离重油且有利于管道运送。 可使用各种不同的技术和器件进行生物柴油提取。例如，在一些实 施方式中，油砂矿石和生物柴油在容器中混合，然后例如通过沉淀和倾 析从贫油的砂相中分离富含油的生物柴油相。混合和沉淀可在相同或不 同的容器中进行。使用生物柴油的提取工艺可以是间歇性、半间歇性或 连续性的。分离后，富含油的生物柴油相可用作燃料或作进一步处理。 例如，可对富含油的生物柴油相进行蒸馏，分离出不同的烃馏分。生物 柴油的大量馏分可被回收和再循环。在一些实施方式中，回收的和/或再 循环的生物柴油与某些重油馏分组合成有用的产品出售。贫油的砂相可
送回提取油砂的地下采空区(mined-out underground area)。
在高产量操作的一个实例中，直接开采的油砂在碎浆鼓(pulpingdrum) 中与生物柴油混合，该碎浆鼓装有配备了提升杆的旋转式筒筛鼓(rotating trammel drum)。这种装置足以处理大批矿石块(如直径一英尺的矿石块)。 U.S.专利4,224,138公开了这类混合油砂和水的系统，通过引用的方式将 其内容并入本文。然而，同样的系统也可用于混合油砂和生物柴油。发 现与其它溶剂相比，使用生物柴油可以更快地溶解重油。因此，用生物 柴油提取所用的混合设备小于使用其它溶剂进行的提取。为了进一步提 高溶解度，混合前可包括粉碎步骤。
使用生物柴油的重油提取可以在各种不同的处理条件下进行。例如， 可以在室温和大气压下进行。然而，高温可提高工艺的速度和效率。例 如如果加热工艺的成本能够被更快的溶解度的价值完全抵消，则可使用 高于室温的操作温度。
在公开的方法的一些实施方式中，生物柴油仅为混合溶剂的一种组 分。能够与生物柴油混合的其它溶剂包括例如垸烃和炼油产品(oil refmeryproducts)如瓦斯油(gasoil)、石脑油、天然气凝析油和石化柴油 (petroleum diesel)。溶剂中生物柴油的百分比可以是例如约5%~约100°/。， 如约20%~约100%或约40%~约100%。在一些实施方式中，生物柴油与 待溶解的重油的比例为约1 约10，如约1.5 约5或约2 约3。
U.S.专利申请11/249,234 ('234申请)公开了从油砂获得重油的工艺， 通过引用的方式将其全部内容并入本文。可在'234申请中公开的工艺的实施方式中使用生物柴油。例如，生物柴油可以部分或完全代替轻芳香 溶剂。此外，使用生物柴油的提取可代替使用轻芳香溶剂和挥发性烃类 溶剂的连续提取。—
U.S.专利申请11/371,327 ('327申请)公开了从尾渣流回收沥青质的 工艺，通过引用的方式将其全部内容并入本文。可在'327申请中公开的 工艺的实施方式中使用生物柴油。例如，生物柴油可用作疏水性凝聚剂 的一种组分。此外，根据'327申请制得的固体沥青质能够通过与少量生 物柴油(如1升生物柴油/1 kg沥青质)混合容易地转化成液体产品。所得 物随后能够在燃烧重燃料油用的汽锅中进行燃烧。
原位重油回收用的生物柴油
世界上大部分油砂供应源(如加拿大Athabasca地区中约90%的油砂) 位置太深，因此难以被经济有效地开采。此外，露天采矿(如约ioo米深) 一般由于其废物与矿石的比例过高而使开采不经济。原位重油回收可适 用于这些场合，所述原位重油回收至少包括一些地下混合和/或处理。
油砂的原位重油回收的一个已知方法是蒸汽辅助的重力驱油 (SAGD)。在此工艺中，利用蒸汽降低重油的粘度，并强行使其流过生产 井。SAGD具有几个缺点，包括高能耗。此工艺一般需要约4桶蒸汽/1 桶油。另外，对于通过管道运送而言， 一旦油接触到表面和冷却，其可 能会太粘，因此需要使用昂贵的稀释剂。
原位重油回收的另一己知方法是蒸汽萃取(VAPEX)。此工艺一般包
括使用轻垸烃溶剂(如丙垸和丁烷)以降低重油的粘度，并使其流过生产 井。然而，垸烃溶剂溶解沥青质和树脂成分的能力非常低，由此导致这 些成分形成沉淀并使地层(formation)堵塞。烷烃溶剂还具有高蒸汽压。 结果， 一般通过石油矿床附近的地质断层(geologic faults)出现明显的溶剂损失。
生物柴油可用于优于SAGD和VAPEX的原位重油回收工艺中。公 开的生物柴油工艺的一些实施方式可以是生物柴油辅助的重力驱油 (BAGD)。生物柴油可用于降低地下石油矿床中重油的粘度，这样其能够 从地下泵出。例如，此工艺可包括将重油和生物柴油混合物驱送到处于
9油砂地层下方的开采坑道/隧道(mining drift/tunnel)，然后从地下将混合物 泵到地上。如下所述，已发现生物柴油是一种非常优异的沥青质溶剂。 含沥青质的重油迅速溶于生物柴油中，这样能够提高从油砂地层中的回 收。较低粘度的生物柴油/油混合物使这些混合物能够通过管道有效地从 油砂地层运送到生产装置。然而，由于生物柴油无毒且生物可降解，因 此其能够使重油提取工艺更加环保，且由于其不会生成爆炸性蒸汽，生 物柴油更为安全。
SAGD和VAPEX两者的应用一般都局限于非常深的矿床。如果应用 在浅矿床中，必须在生产区域上设置密封，避免任何蒸汽或溶剂漏出至 表面及其伴随着的烃类释放至大气中。相反，由于生物柴油的蒸汽压非 常低，要求其不能被过度承载(overburden)。这样，BAGD可以是一个更 经济的方法，能够从许多对露天采矿而言太深和对SAGD或VAPEX而 言太浅的矿床中提取油。
在一些BAGD实施方式中，中心坑道或隧道设置在油砂矿石区上方、 下方和/或其旁侧。通过这些坑道或隧道，可注入生物柴油溶剂以溶解油 砂中的烃类和/或注入后被接收。例如，生物柴油溶剂可通过设置在地层 上方、下方或其旁侧的坑道或隧道中的孔注入到油砂地层中，并驱入到 相同或不同坑道或隧道中的相同或不同的孔中。另选地，生物柴油溶剂 可以从油砂地层上方表面注入，然后利用重力使其通过地层进入地层下 方(如在地层约10-约100英尺以下)的坑道或隧道。生物柴油和重油混合 物然后可从坑道或隧道被回收。由于生物柴油的低蒸汽压和低毒性，采 矿人员可容易地进入坑道或隧道进行控制流体注入和接收的操作。此外， 类似于金、铜和镍工业中使用的地下或地上堆浸或桶式浸取可以是另一 种潜在应用。
图1示出BAGD工艺的一个实例。首先购买生物柴油IO并将其储存 在容器12中。容器12可以是任何相容性材料(如不锈钢)制造的。通 过容器12，工艺生物柴油流14注入到油砂地层16中。该注入例如可从 表面通过注入孔或通过位于油砂地层16上方、下方和/或其旁侧的开采坑 道或隧道进行。在油砂地层16内，生物柴油溶解重油，形成生物柴油、 重油和少量水的混合物18。混合物18—般具有较低粘度，因此其能够有
10效运送到表面作进一步处理。如图1所示，混合物18从油砂地层16泵
出，泵至分离器20。例如，混合物18可以在坑道或隧道中被收集，然后 通过管道泵至分离器20。
在分离器20中，混合物18分离成稀释重油22、气相24和含有水和 残余油的流26。可例如通过真空汽提(vacuum stripping)进行分离。气相 24—般包括甲烷、乙烷和丙烷，且能够送至气体回收站。流26被送到另 一分离器28，分离成残余油30和水32。分离可例如通过重力分离进行。 离开分离器28后，将水32送去处理。离开分离器28的残余油30和离 开分离器20的稀释重油22送至容器34储存。然后可根据使用或出售需 要，将稀释重油产品36从容器34中移走。还可以对稀释重油产品36作 进一步分离(如加热和汽提)，从而回收一些生物柴油溶剂和将其再循环到 容器12中。
制造生物柴油的微生物工艺 目前生物柴油通过甘油三酸脂油的酯交换反应制造。然而，生物柴 油还可以通过脂肪酸(即有机酸或羧酸)的醇解制得。U.S.专利6,768,015、 6,965,044和6,822,105公开了通过醇的酯交换反应从"游离"脂肪酸转化 成垸基酯，通过引用的方式将其内容并入本文。制造生物柴油可使用的 脂肪酸原料包括生物液化沥青质，如生物液化石油沥青质和生物液化煤。 例如，青霉菌(/^mW/^m)培养物能够代谢含碳物质(carboniferous material)并分泌脂肪酸(如三羧酸)。这些三羧酸能够与甲醇进行酯交 换反应生成酯。由此，以醇热炼(cooking)生物液化沥青质制得生物柴 油。用类似的真菌对沥青质进行处理生成有机酸，其也可通过与醇反应 转化成生物柴油。在一些情况中，通过微生物工艺制得的酯的碳链长度 不在生物柴油范围内，但是可通过催化和/或氢化作用进行修饰从而形成 生物柴油。
已知一些工艺用于部分分解沥青质。例如，钌离子催化氧化(RICO) 涉及选择性氧化芳香族亚结构，从而获得脂肪族碳酸和二酸。其它工艺. 在U.S.专利申请11/450,591中有说明，通过引用的方式并入其全部内容。 可利用附加的生物步骤将通过RICO和其它工艺处理煤而获得的烃类产物转化成脂肪酸。
沥青质存在于石油产品和煤两者中。煤沥青质的结构一般没有石油 沥青质复杂。因此，煤沥青质一般更容易通过微生物工艺而消化。 一些
常规工艺使用各种不同的真菌溶解低级煤。例如在US.专利4,846,964中 公开了上述工艺，通过引用的方式将其并入本文。然而，已知的工艺没 有公开从获得的脂肪酸到生物柴油的转化。
图2示出了从煤转化成生物柴油工艺的一个实例。首先开采煤50， 然后将煤送到制备区52。煤制备步骤包括例如除去废石54。然后将制得 的煤56送到生物反应器58。与此工艺相容的生物反应器可商购得。在生 物反应器58中，制得的煤56与生物反应物60混合。 一种或多种微生物 存在于生物反应器58中，或与生物反应物60 —并引入到生物反应器58 中。可以使用的微生物包括真菌如顶孢霉菌(ac^mom'^T7)、曲霉菌 —/ erg〃/w力、念珠菌(cawd油)、采绒革盖菌(co"'o/ws versz.co/or)、剌孢小 克l艮、汉霉菌(c"""/"g/zawe〃")、阜角菌(ga"cxierma app/am^w 2)、异矛旦子菌 (7zeferaZ asWow a""oywm)、 毛雾菌(wwcw)、 拟青毒(pae"7o，ce力、青毒 菌(pem'c/〃z'wm)、 黄白多年孑L菌(perewm》on'a sw6aczWa)、 灰毛旦多年孑L菌 (perewm》on'a啤/7my/a)、黄抱原毛平革菌(p/2orweroc/wefe c/z，cw/ on'wm)、
糙皮侦!l耳(p/eWOf"S OS^^3/lW)、 附OM"C。/a、 多孑匕金钱菌0! 0/>^0/-1^
(ir_yop/2//t )、朱红密孑L菌(pycwopon^ c/m2a6an'wws)、愉石更孑L菌(Wg7'(iopon^ m/腿"'w力、孢子丝菌(^porof/z"'x)禾口鹿角炭角菌(;c卢"'a /z>^ox_y/ow)。 生物 反应物60还可包括一种或多种表面活性剂、抑制剂和/或溶剂。可选择生 物反应器中的温度和压力以促进沥青质的消化。在一些实施方式中，温 度约为室温，压力约latm。生物反应工艺可以是间歇性、半间歇性或连 续性的。能够连续进行工艺直到消化了一定百分比的沥青质如约5%~约 100%或约40%~约卯％。物质在生物反应器中的停留时间可以是例如约2 小时至约168小时或约8小时至约72小时。处理期间，废气62离开生 物反应器58。
处理之后，将生物反应器产物64移送至沉淀池66。在沉淀池66中， 自生物反应器产物64中沉淀出使用过的煤残渣68并将其除去。使用过 的煤残渣68可被废弃或再处理以回收其它烃类。使用过的煤残渣68的进一步处理可包括将其研磨成粗颗粒。离开沉淀池66的所得生物液体70 在转化成生物柴油之前被送至容器72贮备。
根据需要，可从容器72移出生物液体流74，并在反应器78中将其 与试剂76混合制造生物柴油80。试剂76—般包括醇(如甲醇)和催化剂(如 酶)。可通过以下一个或两个反应生成生物柴油
Cl)RCOOCH2-CHOOCR-CH2OCOR + 3 H20 ~> 3 RCOOH + HOCH2-CHOH-CH2OH
(2)RCOOCH2-CHOOCR-CH2OCOR + 3 R， OH — 3 RCOOR， + HOCH2-CHOH-CH2OH
反应可例如在约10。C-约75°C的温度如约15°C-45°C下进行。反应 可以是间歇性、半间歇性或连续性的。反应后，生物柴油80可被使用或 出售，残余的生物液体82再循环回生物反应器58重复上述工序。此工 艺的煤转化率可大于约50%如约60%-约70%。
实施例
以下的实施例用于说明本发明的某些具体实施方式
。不局限于所述 某些特征的其它实施方式与下面的实施例一致。
在这些实施例中说明的测试使用的生物柴油来自Bently Biofuels (Minden, NV)。
实施例1-从固体沥青(pitch)提取重油
在开始的试验中，生物柴油的测试是对通过蒸汽裂化从重油转化成 轻油的工艺中衍生出来的沥青进行的。沥青于150。C下为流体，但在室 温下非常坚固。发现约500克坚固沥青能够在室温下容易地溶于约1升 生物柴油中。在另一试验中，约40克沥青(碎成有效直径小于10 mm的 沥青块)在搅拌器中与约80克生物柴油混合。经过1小时搅拌，固块依 然存在。经过两小时搅拌，所有固块消失，且所有沥青块溶解在生物柴 油中。所得溶液的粘度极高。
实施例2-从油砂提取重油在进一步的测试中，几个油砂样品在不同的条件下曝露在生物柴油
中。基于生物柴油中的颜色变化确定提取度(level of extraction),测试后 观察到有残余固体。使用两个不同的提取容器。 一个容器用于猛烈混合， 另一容器用于温和混合。在猛烈混合试验中，固体样品和生物柴油放置 在2升的不锈钢容器中。然后用具有3叶轮片的混合器搅拌容器的内含 物达预设时间。混合器具有可变的速度控制器(设定成0-10档)，使能够 调节搅拌度。估算出搅拌器设置成10档表示转速为至少500 rpm。所有 测试在2档下进行。在温和混合试验中，固体样品和生物柴油放置在2 升的宽口聚丙烯瓶中。然后将瓶放置在一对转速可调的辊子(roller)上。 测试过程中，将瓶转速调节成27-30 rpm。瓶子不包括提升杆(lifter)， 因此在滚动期间固体样品保持在底部。
在这些试验中，测试作为甲苯替代品用于溶解残余沥青质的生物柴 油。如上所述对油砂样品进行温和混合，该油砂样品中超过80%的重油 通过前述的庚垸提取被除去。约20%重油相在庚垸中保持不溶，因此归 类为沥青质。在此试验中，100克庚烷处理后的油砂与100克生物柴油混 合，得到固体密度为50%的混合物。尽管样品中的沥青质和残余重油的 浓度低，生物柴油的颜色迅速变成深褐色，表示沥青质和残余重油自油 砂中的快速提取。搅拌后1小时，过滤所得混合物，从生物柴油和重油 液体中分离出砂。由于液体的粘度，过滤很慢。 一旦分离，发现砂为浅 褐色。这表示大部分或所有沥青质和残余重油溶于生物柴油中。
对未处理的油砂样品进行上述的猛烈混合试验。这些材料经特别干 燥且随时间陈化。在此试验中，200克油砂与72克生物柴油混合。溶剂 与重油的比例约为3:1。由于生物柴袖量少，需降低搅拌强度。搅拌两小 时后，残余很少固块，大部分固块出乎意料地溶解了。
实施例3-改变生物柴油与重油的比例
进行两个生物柴油与重油比例不同的测试。在测试样品中重油含量 假设为约15%。在第一测试中，测出的比例为10份生物柴油对1份重油 (350 mL生物柴油和200克油砂)。在第二测试中，测出的比例为5份生 物柴油对1份重油(175 mL生物柴油和200克油砂)。混合物如实施例1
14所述在瓶子中滚动过夜。此工序后，溶解了所有固块。混合物包括液体 和砂的单粒。这表示在两个测试中重油提取接近完全。由于含有许多微 小粘土颗粒，正常过滤难以进行，但重力沉淀则相当快。使用真空过滤 从生物柴油和重油混合物(5:1)中分离砂。分离后，用旋转圆盘式粘度
计测量稀释重油溶液的粘度。10:1稀释重油的粘度为6 cp (三次测量的平 均值)。5:1稀释重油的粘度为14cp(三次测量的平均值)。这些数值与在 20。C下新鲜生物柴油(约5cp)和水(lcp)的粘度相当。很多油产品 具有更高的粘度，如瓦斯油粘度约为50cp。
将来自两个测试的分离固体与水猛烈混合，以确定水是否能置换生 物柴油残渣。由于固体的疏水性高，不能与水混合。结果确定当油砂提 取中使用生物柴油时，不会出现有关形成水油乳液的潜在问题。如在油 砂提取中使用石脑油时那样，如果水与油相形成稳定的乳液，则难以进 行分离，产品会因此受到损害。
实施例4-混合生物柴油和沥青质浮选精矿(Flotation Concentrate) 将含水量约40%的沥青质浮选精矿与生物柴油混合。在第一个试验 中，200克沥青质浮选精矿与60克生物柴油混合。此时给出2份沥青质(不 含水)对1份生物柴油的比例。在此比例下，不用混合，所有生物柴油吸 收至精矿内。然后，加入额外的40克生物柴油，进行2小时中度至强度 搅拌。沥青质浮选精矿与生物柴油很好地混合成粘稠的糊状物(即液体多 于粉末)。没有观察到水的存在。向该糊状物加入额外的34克生物柴油， 以确定是否能分离出水。经过10分钟强度搅拌后，该额外的生物柴油再 次很好地混合。没有观察到水的分离。
实施例6-煤的生物液化
此实施例说明使用真菌将低级煤转化成黑色液体的实验结果。图3
培养物进行的煤的液化。在数天内，培养 皿上的固体煤相开始液化。图4通过样品在生物浸出2、 4、 6和8天后 的颜色改变表明pem'c〃/z'画wooTwam 的液化动力学。煤中的沥青质随时 间溶解导致样品变黑。图5示出含有煤和不同青霉菌培养物的烧瓶。液体的不同阴暗度表示某些培养物在消化煤方面比其它培养物更有效。
纵观上述多个使用了本发明原理的实施方式，理应明白示出的实 施方式仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围并不局限于此。更确 切的是本发明的范围受所附权利要求所定义。因此，发明人主张本发明 落入所附权利要求的范围和精神内。
权利要求
1.获得重油的方法，其包括将含重油的材料和含生物柴油的溶剂混合形成混合物；和将混合物分离成富含油的溶剂相和残余砂相。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述含重油的材料是油砂。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述含重油的材料是含石油的 底物。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂含有约5%~约100% 的生物柴油。
5. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将地下残余的砂相运 送到从其中提取含重油材料的位置。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述生物柴油衍生自天然油脂， 所述天然油脂没有经过漂白和/或除臭。
7. 获得重油的方法，其包括向含重油的原位地质构造引入含生物柴油的溶剂；和 从该地质构造中收集含生物柴油和重油的混合物。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述的收集混合物包括在溶剂 通过重力流过至少部分地质构造后收集混合物。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中在第一位置引入所述溶剂，在 第二位置收集所述混合物，且所述第一位置高于第二位置。
10. 根据权利要求7所述的方法，其进一步包括通过管道将混合物运 送到地上。
11. 根据权利要求7所述的方法，其进一步包括从混合物分离气相。
12. 根据权利要求7所述的方法，其进一步包括从混合物分离水。
13. 根据权利要求7所述的方法，其中所述溶剂含有约5%-约100% 的生物柴油。
14. 根据权利要求7所述的方法，其进一步包括回收和再循环混合物 中的至少一部分生物柴油。
15. 从固体的含沥青质的材料转化成液体的方法，其包括 提供固体的含沥青质的材料和含生物柴油的溶剂；和将所述固体的含沥青质的材料与足以将部分固体的含沥青质的材料 转化成液体的一定量的所述溶剂混合。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中所述固体的含沥青质的材料包括垸烃溶剂处理沥青得到的沉淀物。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中所述固体的含沥青质的材料 包括高温处理重油得到的沥青。
18. 根据权利要求15所述的方法，其进一步包括使用液体作为燃料 产生电或蒸汽。
19. 根据权利要求15所述的方法，其进一步包括将液体转化成表面 活性剂、烯烃、醇、酯或它们的组合。
20. 制造酯的方法，其包括对烃相进行微生物消化，形成含脂肪酸的液体；和 使脂肪酸与醇反应生成酯。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述酯是生物柴油。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中所述烃相包括石油沥青质。
23. 根据权利要求20所述的方法，其中所述烃相包括煤沥青质。
24. 根据权利要求20所述的方法，其中所述烃相衍生自生物质。
25. 根据权利要求20所述的方法，其中所述的微生物消化包括将烃 相与真菌培养物混合。
26. 根据权利要求20所述的方法，其中所述的微生物消化包括将烃 相与pem'cz7/fwm waxm朋"培养物混合。
27. 由权利要求20所述方法制备的生物柴油产品。
28. 制造生物柴油的方法，其包括 在生物反应器中混合煤和真菌培养物； 从生物反应器提取生物液体； 从生物液体中沉淀使用过的煤残渣；和 使生物液体与醇反应，生成生物柴油。
29. 根据权利要求28所述的方法，其进一步包括将所述生物液体的 未反应部分再循环到生物反应器。
全文摘要
本发明公开了获得重油的方法。该方法包括将含重油的材料(如油砂)与含生物柴油的溶剂混合形成混合物，将混合物分离成富含油的溶剂相和残余砂相。该方法还可包括向含重油的原位地质构造引入含生物柴油的溶剂，和从该地质构造中收集含生物柴油和重油的混合物。例如，能够在溶剂通过重力流过至少部分地质构造后收集混合物。本发明还公开了制造生物柴油的方法。该方法包括对沥青质进行微生物消化形成含脂肪酸的液体和使脂肪酸与醇反应生成生物柴油。该方法可用于将石油沥青质和/或煤沥青质转化成生物柴油。
文档编号C10C1/20GK101679873SQ200780033388
公开日2010年3月24日 申请日期2007年8月30日 优先权日2006年9月8日
发明者威廉·P·C·迪伊韦斯特因 申请人:马拉松石油加拿大有限公司