[发明专利]含沥青质尾渣的加工

说明书

技术领域

本发明涉及从含沥青质的尾渣中，如油砂加工过程中产生的含沥青质的尾渣中回收能量、物质或二者。

背景技术

沥青质是具有许多稠合芳香环的化学结构的高分子量烃类。由于沥青质具有高分子量，可以在原油蒸馏后的挥发性最低的馏分中发现沥青质。还可在含有矿物质和其他烃类的油砂中发现沥青质。在所述其他烃类中，油砂可包括褐煤和其他低级煤相。

油砂可被加工以回收烃类，用以升级为更有价值的产品，如油。但是，沥青质的表现不同于油砂中的其他烃类，因此一般不能用相同的方法将沥青质升级。因而在用于从油砂中回收烃类的一些常规工艺中，沥青质经常与矿物质、褐煤和水一起被分离成尾渣流。没有进一步的加工，含沥青质的尾渣会对环境造成危害。处理含沥青质的尾渣也会浪费潜在的有价值的能量和物质。

发明概述

本发明公开了一种从含沥青质的尾渣，如由从油砂中回收烃类的工艺获得的含沥青质的尾渣回收能量、物质或二者的方法和体系的具体实施方案。所述方法的具体实施方案可包括浮选分离和疏水凝聚分离。在一些具体实施方案中，在进一步加工之前，先从含沥青质的尾渣中分离粗料。这可通过，例如，对含沥青质的尾渣进行旋风分离，如气携式水力旋流分离(gas sparged hydrocyclone separation)而完成。粗料从旋风分离中与底流(underflow)一起被除去。

浮选分离可包括，例如，将气体引入含沥青质的尾渣中，从而使含沥青质的尾渣中的沥青质随气泡上升，在沥青质贫化的水相上方形成富集沥青质的泡沫体。所述富集沥青质的泡沫体可包括水、沥青质、前面工艺中残留的任何溶剂和任何天然可浮选的或有浮选活性的矿物质种类，包括褐煤。沥青质贫化的水相可包括水和不可浮选的矿物质。浮选分离后，可采用增稠工艺将富集沥青质的泡沫体转化成富集沥青质的淤浆。在一些具体实施方案中，从由富集沥青质的泡沫体或富集沥青质的淤浆中除去的水中回收热能。也可从沥青质贫化的水相中回收水和所含的热能。

富集沥青质的泡沫体和富集沥青质的淤浆可通过，例如重力分离工艺，分离成重质矿物质浓缩物和轻质尾渣。重质矿物质浓缩物可包括作为回收目标的矿物质。这些矿物质可包括，例如含氧矿物质如4B族金属氧化物，特别是二氧化钛(titania)、氧化锆、氧化铁-二氧化钛矿物质(例如，钛铁矿)及其混合物。重质矿物质浓缩物也可包括从整个工艺产生的废料中除去的矿物质，如含硫矿物质(例如黄铁矿、白铁矿、贱金属硫化物等)。轻质尾渣可包括水、沥青质、褐煤和溶剂。在一些具体实施方案中，粗褐煤相也可从富集沥青质的泡沫体或富集沥青质的淤浆中分离。这种分离可通过，例如采用粒析(size separation)的物理工艺如筛分、重力分离(如水力旋流分离)或溶剂提取、或其组合而完成，所述溶剂提取是将沥青质部分或完全溶解，保留不溶的煤和褐煤烃类。

疏水凝聚(hydrophobic agglomeration)分离可用于轻质尾渣。所述分离可包括，例如，将疏水凝聚剂分散于轻质尾渣中，形成液滴。所述液滴可与沥青质凝聚，形成含沥青质的粒子，所述粒子可作为沥青质浓缩物而被分离。在一些具体实施方案中，所述含沥青质的粒子可通过重力分离、过滤或二者而被分离。所述疏水凝聚剂可包括柴油、燃料油、表面活性剂或其组合或其衍生物。还可加入分散剂和改性剂。一些具体实施方案包括，在疏水凝聚之前，进行剪切混合或超声研磨。另外，一些具体实施方案包括，在分散疏水分散剂之前或同时，向轻质尾渣引入氧化剂、苛化剂(causticizing agent)、二者或其混合物。而且，一些具体实施方案包括从一种或多种褐煤相中分离沥青质。