本发明涉及从油砂中回收沥青。更具体地说，本发明是一种用于经由表面开采或现场回收从油砂中回收沥青的改进方法。改进使用经氧化丙烯封端的二醇醚作为沥青回收方法中所使用的水和/或蒸汽中的提取助剂。
背景技术：
：油砂的沉积物被发现于世界各地，但在加拿大(Canada)、委内瑞拉(Venezuela)以及美国(theUnitedStates)最突出。这些油砂含有大量的重油沉积物，典型地称作沥青。来自这些油砂的沥青可以经提取并且精炼成合成油或直接精炼成石油产品。处理沥青的难度在于其典型地非常粘稠，有时达到更固体而非液体的程度。因此，沥青典型地不像较不粘稠或较轻的原油那样流动。由于沥青的粘稠性质，其不能与较轻原油的情况一样由钻到油砂中的井产生。这是因为沥青在不首先加热、稀释和/或升级的情况下根本不流动。由于普通油钻探实践不足以产生沥青，因此在过去几十年已开发若干方法以提取并且加工油砂以去除沥青。对于油砂的浅沉积物，典型的方法包括表面提取或开采，随后进行油砂的后续处理以去除沥青。表面提取方法的开发已最广泛地发生于加拿大的阿萨巴斯卡油田(AthabascafieldofCanada)。在这些方法中，油砂典型地经由露天开采用拉铲挖掘机、斗轮式挖掘机以及最近铁铲和卡车操作来开采。随后油砂运输到一设备以从砂中加工并且去除沥青。这些方法典型地涉及某一类型的溶剂，最经常是水或蒸汽，但已经使用其它溶剂，如烃溶剂。挖土后，在阿萨巴斯卡油田中典型地使用热水提取方法，其中在大约35℃到75℃范围内的温度下油砂与水混合，其中新近改进降低范围下部所必需的温度。提取剂，如氢氧化钠(NaOH)、表面活性剂和/或空气可以与油砂混合。将水添加到油砂中以形成油砂浆液，如NaOH的添加剂可以添加到其中，随后将其典型地经由管道运输到提取设备。在分离容器内部，搅拌浆液并且水和NaOH从油砂中释放沥青。夹带有水和NaOH的空气附着到沥青，使得沥青漂浮到浆料混合物的顶部并且形成泡沫。进一步处理沥青泡沫以去除残余水和细粒，所述细粒典型地为小砂和泥土颗粒。随后存放沥青以用于进一步处理或将其立即处理，以化学方式或与较轻石油产品混合，并且通过管道运输以升级成合成原油。令人遗憾的是，这种方法不能用于更深的焦油砂层。需要现场技术以在井生产中回收更深的油。估计大约80％的亚伯达(Alberta)焦油砂和差不多所有的委内瑞拉焦油砂远低于表面而不能使用露天开采。在称作现场回收的井生产中，周期注蒸汽(CSS)是常规的“吞吐”现场方法，由此在250℃到400℃的温度下将蒸汽注入井中。蒸汽上升并且使沥青变热，降低其粘度。将井搁置数天或数周，并且随后将与冷凝蒸汽混合的热油泵出数周或数月的时段。随后重复所述工艺。令人遗憾的是，“吞吐”方法需要场所关闭数周以使得可泵送油积聚。除注入蒸汽的高成本以外，CSS方法典型地产生可用油的20到25％的回收率。蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是另一种现场方法，其中两个水平井在焦油砂中钻孔，一个在地层的底部并且另一个高于其五米。井在偏离中央垫的群组中钻孔。这些井可以在所有方向上延伸数英里。蒸汽注入上部井，进而熔化沥青，所述沥青随后流入下部井中。与冷凝蒸汽混合的所得液体油随后泵送到表面。可用油的典型回收率是40到60％。以上方法具有与其相关的许多成本、环境以及安全性问题。举例来说，大量蒸汽的使用是能量密集的并且需要加工和处置大量水。目前，针对所生产的每桶油，焦油砂提取和加工需要若干桶的水。露天开采和进一步处理导致不完全干净的砂，其在可以返回到环境之前需要进一步加工。此外，在表面开采中大量使用苛性碱不仅存在方法安全性危害，而且导致尾矿中细泥土颗粒的形成，对所述细泥土颗粒的处置是一主要环境问题。因此，仍需要高效、安全并且有成本效益的方法以改进沥青从油砂中的回收率。技术实现要素：本发明是一种改进的沥青回收方法，其包含用经氧化丙烯封端的二醇醚处理油砂的步骤，其中所述处理是针对通过在地下储油层中表面开采或现场生产油砂而回收的油砂。在本文中以上所描述的沥青回收方法的一个实施例中，经氧化丙烯封端的二醇醚由以下结构描述：RO-(C2H4O)n-CH2CH(CH3)OH其中R是直链、分支链、环状烷基；苯基或烷基苯基，并且n是1到10，优选地1到3，优选地经氧化丙烯封端的二醇醚是以下各者中的一种或其组合：经氧化丙烯封端的乙二醇正丁基醚、二乙二醇正丁基醚、乙二醇正戊基醚、二乙二醇正戊基醚、乙二醇2-甲基-1-戊基醚、二乙二醇2-甲基-1-戊基醚、乙二醇正己基醚、二乙二醇正己基醚、乙二醇正庚基醚、二乙二醇正庚基醚、乙二醇正辛基醚、二乙二醇正辛基醚、乙二醇2-乙基己基醚、二乙二醇2-乙基己基醚、乙二醇2-丙基庚基醚、二乙二醇2-丙基庚基醚、乙二醇苯基醚、二乙二醇苯基醚、乙二醇环己基醚或二乙二醇环己基醚。在本发明的另一个实施例中，本文中以上所描述的通过表面开采的沥青回收方法包含以下步骤：i)表面开采油砂，ii)制备油砂的水性浆液，ⅲ)用经氧化丙烯封端的二醇醚处理水性浆液，iv)搅拌经处理水性浆液，v)将搅拌的经处理水性浆液转移到分离槽，以及vi)将沥青与水性部分分离，优选地经氧化丙烯封端的二醇醚以按油砂的重量计，0.01到10重量百分比的量存在于水性浆液中。在本发明的另一个实施例中，本文中以上所描述的通过现场生产的沥青回收方法包含以下步骤：i)通过将含有经氧化丙烯封端的二醇醚的蒸汽注入井中，来处理油砂的地下储油层，以及ii)从井中回收沥青，优选地蒸汽中经氧化丙烯封端的二醇醚的浓度呈100ppm到10重量百分比的量。具体实施方式沥青和/或重油从油砂中的分离通过但不限于两种方法-表面开采或现场回收(有时称作井生产)-来实现。油砂可以通过表面或露天开采回收并且运输到处理区域。良好的概述可以见于“理解从阿萨巴斯卡油砂中的水基沥青提取(UnderstandingWater-BasedBitumenExtractionfromAthabascaOilSands)”,J.Masliyah,等人,《加拿大化学工程杂志(CanadianJournalofChemicalEngineering)》,第82卷,2004年8月。经由表面开采的沥青回收中的基础步骤包括：提取、泡沫处理、尾矿处理以及升级。步骤为相关的：开采操作影响提取并且反过来提取影响升级操作。典型地，在商业的沥青回收操作中，油砂使用卡车和铁铲在露天矿中开采。经开采油砂运输到处理区域。提取步骤包括粉碎油砂块并且在混合盒、搅拌槽、环给料器或旋转压碎机中将其与(循环工艺)水混合以形成经过调节的油砂浆液。将经过调节的油砂浆液引入到水力运输管道或滚筒中，在其中油砂块经剪切并且出现尺寸减少。在滚筒和/或水力运输管道内，沥青从砂粒中回收或“释放”或“放出”。在浆液制备阶段期间可以添加化学添加剂；针对所属领域中已知的化学品的实例，参见US2008/0139418，其以全文引用的方式并入本文中。在典型的操作中，操作浆液温度在35℃到75℃、优选地40℃到55℃范围内。在产生泡沫的滚筒和水力运输管道中经夹带或引入的空气附着到沥青。在泡沫处理步骤中，充气沥青漂浮并且随后从浆液中撇去。这在大型重力分离容器中实现，所述大型重力分离容器通常称作初级分离容器(PSV)、分离单元(Sep单元)或初级分离单元(PSC)。浆液中剩余的少量的沥青液滴(通常为未充气沥青)使用引入空气浮选在机械浮选单元和尾矿油回收容器或环分离器和水力旋流器中进一步回收。一般来说，商业操作中的总沥青回收率是原地原始油的约88到95％。呈泡沫形式的经回收沥青通常含有60％沥青、30％水以及10％固体。随后使照此回收的沥青泡沫除去空气，并且用溶剂稀释(混合)，以在水与沥青之间提供足够的密度差并且降低沥青粘度。通过溶剂(例如石脑油或己烷)的稀释有助于使用斜板沉降器、旋流器和/或离心机从沥青泡沫去除固体和水。当以足够高的稀释剂与沥青比使用链烷烃稀释剂(溶剂)时，沥青烯发生部分沉淀。这导致形成捕获所稀释沥青泡沫中的水和固体的复合聚集物。以这种方式重力分离得到大大增强，潜在地排除对旋流器或离心机的需求。在尾矿处理步骤中，来自提取设备的尾矿流转到用于固液分离的尾矿池。澄清水从池循环回到提取设备。为使尾矿操作加速，可以将石膏添加到成熟细尾矿中以将细粒连同粗砂一起固结成非分隔混合物。这种方法称作固结(复合)尾矿(CT)法。CT以促进其进一步脱水和最终回收的土工方式处置。任选地，来自提取设备的尾矿经过旋流，溢流(细尾矿)泵送到浓缩机并且旋流底流(粗尾矿)泵送到尾矿池。用絮凝剂处理细尾矿，随后增稠并且泵送到尾矿池。此外，使用浆技术(添加絮凝剂/聚电解质)或CT与浆技术的组合可以用于快速的水释放和CT中水到提取设备的循环以用于从油砂中回收沥青。在最终步骤中，将经回收沥青升级。升级添加氢或去除碳以便获得更有价值并且更易精炼的平衡、较轻烃。升级过程还去除污染物，如重金属、盐、氧、氮以及硫。升级过程包括一个或多个步骤，如：蒸馏，其中多种化合物通过物理特性分离；焦化；加氢转化；溶剂脱沥青，以提高氢与碳的比率；以及去除污染物(如硫)的加氢处理。在本发明的一个实施例中，对从油砂中回收沥青的方法的改进是在浆液制备阶段期间添加经氧化丙烯封端的二醇醚。在搅拌并且与经氧化丙烯封端的二醇醚组合的情况下将尺寸化物质添加到浆液槽中。经氧化丙烯封端的二醇醚可以纯净地或以水溶液形式添加到油砂浆液中，所述水溶液的浓度按经氧化丙烯封端的二醇醚溶液的总重量计，是100ppm到10重量百分比经氧化丙烯封端的二醇醚。优选地，经氧化丙烯封端的二醇醚以按油砂的重量计0.01到10重量百分比的量存在于水性油砂浆液中。本发明的优选的经氧化丙烯封端的二醇醚由下式表示：RO-(C2H4O)n-CH2CH(CH3)OH其中R是直链、分支链或环状烷基；苯基；烷基苯基并且n是1到10，优选地1到3。本发明的优选的经氧化丙烯封端的经氧化丙烯封端的二醇醚是经氧化丙烯封端的乙二醇正丁基醚、二乙二醇正丁基醚、乙二醇正戊基醚、二乙二醇正戊基醚、乙二醇2-甲基-1-戊基醚、二乙二醇2-甲基-1-戊基醚、乙二醇正己基醚、二乙二醇正己基醚、乙二醇正庚基醚、二乙二醇正庚基醚、乙二醇正辛基醚、二乙二醇正辛基醚、乙二醇2-乙基己基醚、二乙二醇2-乙基己基醚、乙二醇2-丙基庚基醚、二乙二醇2-丙基庚基醚、乙二醇苯基醚、二乙二醇苯基醚、乙二醇环己基醚、二乙二醇环己基醚或其混合物。经氧化丙烯封端的二醇醚溶液/油砂浆液典型地搅拌5分钟到4小时，优选地搅拌一小时或小于一小时。优选地，经氧化丙烯封端的二醇醚溶液油砂浆液加热到等于或大于35℃，更优选地等于或大于40℃，更优选地等于或大于55℃，更优选地等于或大于60℃。优选地，经氧化丙烯封端的二醇醚溶液油砂浆液加热到等于或小于100℃，更优选地等于或小于80℃，并且更优选地等于或小于75℃。如本文中以上所概述，经氧化丙烯封端的二醇醚处理的浆液可以转移到典型地包含所稀释清洁剂溶液的分离槽中，其中沥青和重油与水性部分分离。固体和水性部分可以经进一步处理以去除任何的额外游离有机物质。在本发明的另一个实施例中，沥青经由井生产从油砂中回收，其中如本文中以上所描述的经氧化丙烯封端的二醇醚可以借助于现场处理所处位置太深而不能用于露天开采的油砂沉积物添加到油砂中。现场生产回收的两种最常用方法是周期注蒸汽(CSS)和蒸汽辅助重力泄油(SAGD)。CSS可以使用垂直井和水平井，所述井交替地注入蒸汽并且将经加热沥青泵送到表面，形成注入、加热、流动以及提取的循环。SAGD使用水平井对，在沥青产油区内将一个井放在另一个井上方。上部井用以注入蒸汽，产生永久加热室，在所述永久加热腔室内经加热沥青通过重力流到提取沥青的下部井。但是，正在开发新技术，如蒸气回收提取(VAPEX)和出砂冷采(CHOPS)。从油砂中回收沥青的现场处理中的基础步骤包括：蒸汽注入井中，从井中回收沥青，以及例如用冷凝物稀释经回收沥青，以通过管道运送。根据这种方法，在从地下油砂储油层中的沥青回收方法中，经氧化丙烯封端的二醇醚用作蒸汽添加剂。在单或多井计划中，蒸汽注入的模式可以包括蒸汽驱动、蒸汽浸泡或周期蒸汽注入中的一个或多个。除本文中以上所列的一种或多种蒸汽注入方法以外，可以使用水驱法。典型地，蒸汽经由注入井注入油砂储油层中，并且其中包含储油层和注入流体的地层流体经由相邻生产井或通过反流到注入井中来生产。在大多数油砂储油层中，需要对应于150psi(1.0MPa)压力的至少180℃或大于180℃的蒸汽温度以使沥青移动。优选地，经氧化丙烯封端的二醇醚-蒸汽注入流在150℃到300℃、优选地180℃到260℃范围内的温度下引入到储油层。用于本发明方法的特定蒸汽温度和压力将取决于这类特定储油层特征，如深度、覆盖地层压力、产油区厚度以及沥青粘度，并且因此将针对每一储油层而制定出。优选地，将经氧化丙烯封端的二醇醚与蒸汽同时注入以便确保或最大化实际上与蒸汽运动的经氧化丙烯封端的二醇醚的量。在一些情况下，可能希望仅蒸汽注入流先于或跟随于蒸汽-经氧化丙烯封端的二醇醚注入流。在这种情况下，在仅蒸汽注入期间蒸汽温度可以上升到高于260℃。本文中所使用的术语“蒸汽”意思指包括过热蒸汽、饱和蒸汽以及小于100％质量的蒸汽。为清楚起见，术语“小于100％质量蒸汽”是指存在液体水相的蒸汽。蒸汽质量定义为单位重量的蒸汽-液体混合物中所含有的干蒸汽的重量百分比。“饱和蒸汽”与“100％质量蒸汽”同义使用。“过热蒸汽”是已加热到高于蒸气-液体平衡点的蒸汽。如果使用过热蒸汽，那么蒸汽优选地过热到5与50℃之间，高于蒸气-液体平衡温度，之后添加经氧化丙烯封端的二醇醚。经氧化丙烯封端的二醇醚可以纯净地或以浓缩物形式添加到蒸汽中。如果以浓缩物形式添加，那么其可以以1到99重量百分比水溶液形式添加。优选地，经氧化丙烯封端的二醇醚基本上以气溶胶或雾气形式挥发并且携带到储油层中。此处同样，基本原理是最大化与蒸汽进入储油层中的经氧化丙烯封端的二醇醚的量。经氧化丙烯封端的二醇醚优选地与蒸汽间歇地或连续地注入，从而使得蒸汽-经氧化丙烯封端的二醇醚注入流经由常见管子到达井下地层。调整经氧化丙烯封端的二醇醚添加的速率以便维持蒸汽中100ppm到10重量百分比的优选经氧化丙烯封端的二醇醚浓度。用于典型油砂储油层的蒸汽注入的速率可以是大约1到3英尺/天，使得有足够的蒸汽来经由地层提供推进。实例实例1是1-(2-丁氧基乙氧基)丙-2-醇，本发明的经氧化丙烯封端的二醇醚。其如下制备：向2L帕尔(Parr)反应器中馈入898.3g(7.602mol)乙二醇丁基醚和4.00g粉末状氢氧化钾(KOH)。将系统密封并且用氮气检查压力，随后加热到120℃。以1到5g/min的速率添加总计221.9g(3.821mol)氧化丙烯历经50分钟。在添加期间反应器压力从11psi上升到42psi，随后通过用氮气吹过附加缸增加到200psi。使反应器在120℃下保持额外3.5小时，随后冷却并且卸载反应产物，从而获得1104.35g澄清溶液。将磷酸(3.411g85％)逐滴添加到产物溶液中；搅拌5分钟后，对溶液滴定残余碱(0.0％KOH)。将澄清溶液(1081.5g)馈入2L蒸馏烧瓶中以用于真空蒸馏。收集六个洗脱份并且合併洗脱份4、5以及6，从而获得334g1-(2-丁氧基乙氧基)丙-2-醇(通过GC分析为99.75面积％)。实例2是1-(2-己氧基乙氧基)丙-2-醇，本发明的经氧化丙烯封端的二醇醚。其如下制备：向2L帕尔反应器中馈入1000.5g(6.842mol)乙二醇己基醚和4.2g粉末状KOH。将系统密封并且用氮气检查压力，随后加热到120℃。以1到5g/min的速率添加总计256.8g(4.421mol)氧化丙烯历经56分钟。在添加期间反应器压力从16psi上升到55psi，随后通过用氮气吹过附加缸增加到200psi。使反应器在120℃下保持额外2小时，随后将其冷却并且卸载反应产物。澄清溶液(1240g)与来自408.7g(2.795mol)乙二醇单己基醚、1.224g粉末状KOH以及82.3g(1.42mol)氧化丙烯的471.3g第二反应产物组合，并且与4.058g的85％磷酸混合；搅拌5分钟后，对溶液滴定残余碱。将澄清溶液(1690.9g)馈入3L蒸馏烧瓶中以用于真空蒸馏。收集七个洗脱份并且合併洗脱份6和7，从而获得607.4g己基醚的经氧化丙烯封端的乙二醇(通过GC分析为99.84面积％)。比较实例A是可以ButylCARBITOLTM购自陶氏化学公司(TheDowChemicalCompany)的丁基醚的二乙二醇。比较实例B是可以HexylCARBITOL购自陶氏化学公司的己基醚的二乙二醇。使用悬滴张力计测量油/水界面张力(IFT)，其中癸烷作为模型油。制备二醇醚于水中的2000ppm溶液，并且用注射器将癸烷液滴生成所述溶液。所有测量均在环境条件下进行。如下进行蒸汽驱实验：通过将来自储油层的1mL/min的水泵送通过热交换器来生成蒸汽。当测试二醇醚时，用4000ppm二醇醚水溶液替换水。将所产生的蒸汽或蒸汽+二醇醚蒸气混合物注入到含有合成油砂芯的不锈钢腔室的顶部，所述合成油砂芯通过机械压缩经开采油砂的100g样品制备。蒸汽注入保持大约三小时，在其期间经由保持与大气相通的阀门从腔室底部收集所生产的沥青和冷凝物。床温度是大约100℃。如下进行蒸汽浸泡实验：将500mL帕尔反应器装载有大约150mL水或2.5wt％添加剂/水混合物。将通过机械压缩50g经开采油砂来制备的合成油砂芯置于网状篮中并且从帕尔反应器的盖子悬挂，使得芯不接触底部的液相。将反应器密封并且随后加热到188℃后维持4小时。在将反应器冷却隔夜后，分析所生产的油和已用砂以确定油回收率。表1概述了实例1和2以及比较实例A和B的实验结果。IFT测量的实验不确定性小于0.5mN/m。蒸汽驱数据的实验不确定性小于1wt％。蒸汽浸泡数据的实验不确定性小于10wt％。表1如下进行大规模1D重力泄油实验：制备5英寸长度的合成沥青饱和芯并且悬浮在芯固持器内部。在允许蒸汽在芯中扩散并且相互作用的网状套管中制备沥青饱和芯。这种配置确保所释放沥青仅在重力的作用下流动并且不因任何外在压力所致。为延长蒸汽在芯前内部的冷凝，使用指形冷冻器以在跨越芯的径向方向上维持温度梯度。蒸汽单独(例如，无任何二醇醚)执行为基线。实例1和2以提供4000ppm的最终二醇醚浓度的速率直接注入蒸汽管线中。腔室压力通过附接在腔室底部的背压调节器(BPR)控制。腔室内部的压力以20psi的递增步骤增加并且使用标准操作流程继续直至达到150psi的最终压力，其中其保持恒定。依据时间收集排出的沥青和水，并且稍后使用溶剂-提取和重力方法定量以获得回收率v/s时间曲线。使用蒸气阱阻止从腔室出来的未冷凝蒸气。泄油实验执行大约6小时。分析所生产的油和已用砂以确定油回收率。表2展示按执行结束时留在已用砂中的油的量计，总的油回收率。表2油回收率仅蒸汽30％实例1，在4000ppm下48％实例2，在4000ppm下41％当前第1页1 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