[发明专利]一种亲水性可逆溶剂辅助油砂分离的方法有效

专利信息
申请号: 201510999342.3 申请日: 2015-12-25
公开(公告)号: CN105498280B 公开(公告)日: 2018-07-06
发明(设计)人: 隋红;徐琳;何林;李鑫钢 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: B01D11/02 分类号: B01D11/02;C10G1/04
代理公司: 天津盛理知识产权代理有限公司 12209 代理人: 赵瑶瑶
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 亲水性 可逆 油砂分离 溶剂 残砂 有机溶剂 蒸馏 溶剂盐 出料 油砂 剩余有机物 沥青产品 沥青回收 溶液回收 试剂回收 萃取分离 萃取装置 有机物 残余的 常温下 可循环 萃取 沥青 节能 洁净 回收 环保
【说明书】:

本发明涉及一种亲水性可逆溶剂辅助油砂分离的方法,固‑液萃取有机溶剂和亲水性可逆溶剂盐溶液同时进入萃取装置,用于油砂萃取分离,沥青分离温度范围为15‑60℃下进行。产品出料和试剂回收有机溶剂在70‑200℃经蒸馏收集,蒸馏剩余有机物即为沥青产品。油砂分离后的残砂常温下经少量水洗,残砂产品达到洁净出料。使用后的亲水性可逆溶剂盐溶液回收温度为40‑100℃,回收后的亲水性可逆溶剂和水可循环使用,节能且环保;辅助分离方法沥青回收效率高,可达99%,残砂中残余的有机物少。

技术领域

本发明涉及一种从油砂中分离出沥青组分的分离方法,属于化工分离技术领域,具体涉及采用一种新型添加剂辅助有机溶剂萃取分离油砂沥青方法及添加剂和残留固体的后处理方法。

背景技术

油砂是一种由砂粒、沥青、水、黏土和少量矿物组成的天然矿物,外观呈黑色或黑褐色。1902年在加拿大的阿尔伯塔省首次发现,是一种非常规能源,全世界的油砂资源量约为3.74×1012桶。

加拿大含有全球75%以上的油砂资源,在世界各国中率先进行油砂的开采与研究,目前拥有全球最成熟的技术。中国的油砂资源主要分布在新疆塔里木以及贵州等地,目前尚未实现工业化生产。油砂开采的方法主要有露天开采和原地开采,前者适用于油砂矿埋藏深度小于75米的油砂矿开采,后者用于油砂矿埋藏深度大于75米的油砂矿的开采。就露天开采而言,主要有热碱水洗工艺、溶剂萃取工艺、热裂解工艺等几种,目前工业上使用比较成熟的是热碱水洗法,该技术先将油砂粉碎,再送入热碱液中混合搅拌,然后向混合浆液中通入气体使沥青浮选上来,收集沥青并加入烷烃稀释以降低其粘度后,送往炼厂进行精炼获得各种油产品。该技术操作简单,但存在如下缺点和技术瓶颈:耗水量大、能耗高、尾矿处理极其困难、对环境污染严重,已经受到世界各地,尤其是矿区当地居民的重视和质疑。寻找环保、经济、可持续发展的油砂分离方法迫在眉睫。

溶剂萃取法由于其适用于亲油性和亲水性油砂的分离,而且能在一定程度上消除乳化现象,减少对环境的污染,得到了广泛的重视。与传统的水洗法相比,采用溶剂进行萃取得到的油中不含砂土,且全过程中没有用到水,降低了能耗,提高了萃取效率,减少了对环境的污染。传统的溶剂萃取技术也存在一些有待解决的技术问题:高效、经济的溶剂不易于获得;残留于固体沙粒中的溶剂回收难度较大等。

目前已有许多专家学者致力于研究使用添加剂辅助溶剂萃取,从而达到提高油砂沥青萃取率、减少沥青中的细砂夹带和减少残砂中溶剂残留的目的。CN 102391185A(2012)报道了采用离子液体作为溶剂萃取油砂沥青的添加剂,可以提高沥青萃取率,但由于离子液体造价昂贵,虽然可以通过蒸发水分的方式进行回收,但其在过程中的损失仍限制了它的工业应用。US 4929341(1990)报道了硫酸铵、丙酮、硫酸等可以促进有机溶剂(四氯乙烯、四氯化碳、石油醚、甲苯、苯等)对油砂的萃取效果,但此技术需萃取4小时左右方可取得较好效果。综合前人关于使用添加剂辅助溶剂萃取技术对油砂进行分离的专利技术,所遇到的一个共性问题就是关于萃取后残砂和萃取液中悬浮微颗粒的处理问题,有的技术能达到较高的萃取效率,但无法解决残留物中溶剂回收的问题,有的可以解决残留物中溶剂回收问题,但经济代价太高,无法工业化实施,这些也是为什么溶剂萃取技术至今为止一直无法真正投入工业使用的原因;因此,溶剂萃取法要获得工业化运用,必须解决残留于固体中溶剂和沥青有机物的回收和添加剂回收问题,以及整个工艺经济、环保的运作等综合问题。

亲水性可逆叔胺是近年来出现的一种新型智能溶剂。这种叔胺能够在水和二氧化碳存在条件下通过生成叔胺碳酸氢盐而溶解在水中,而在加热或通入氮气等惰性气体的条件下可释放出二氧化碳,与水分层,从而还原为疏水性的叔胺,实现了亲水性可逆的过程。基于目前研究,在传统的有机溶剂中引入亲水性可逆叔胺辅助萃取,分离的效果更佳,同时使用的有机溶剂和叔胺更易回收和再利用,工业应用前景非常广阔。

发明内容

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