[发明专利]从油砂和页岩油中提取烃的方法

说明书

本发明涉及一种利用太阳能源中的热能来提取油砂和油页岩中含有的烃的方法。

现有技术涉及使用热水和/或高温烃溶剂的提取工艺，采用化石能源(通常是天然气或石油焦(petcoke))进行适度加热。

这些都是“能量密集型”工艺，根据使用的技术(采出或原位热回收)，提取每bbl的沥青需要300scf到1300scf的天然气。

使用热水进行提取需要大量的水(0.3-0.7m³每bbl沥青)，并且也会产生分离细微物质(精细粉末)的无机颗粒的问题，这意味着尾矿池的使用会对环境产生明显影响。

我们现在已发现了一种方法，通过直接使用太阳能，从而节约来自化石原料的能量(具备经济和环保的优势)，并且使得使用对环境产生较小影响的介质流体(有机溶剂，超临界CO₂，等)成为可能。

本方法，也是本发明的目的，是提取油砂和油页岩中含有的烃，包括将所述油砂和页岩油加到合适的装置中，如反应器或提取塔或螺旋输送器，在该装置中，利用光学聚焦系统收集的太阳能，对它们进行直接和/或通过合适的介质流体加热。

当是油砂的情况时，可以将其输送到提取塔，介质流体经过使用光学聚焦系统收集的太阳能进行加热步骤的预先加热后，以逆流的方式作为热提取流体输入提取塔，这样在塔底从塔顶物流中分离出砂，其基本不含有机组分，塔顶物流基本由砂中的有机组分以及热提取流体组成，该塔顶物流进入分离步骤，使有机组分与冷提取流体分离，冷提取流体再循环到加热步骤。

当还是油砂的情况时，可选的，可将其送至提取塔的顶部，介质流体经过使用光学聚焦系统收集的太阳能进行加热步骤的预先加热后，以并流的方式作为热提取流体输入，得到：

*基本由油砂中有机组分和热提取流体组成的塔底物流，其经过分离步骤将有机组分与冷提取流体分离，冷提取流体再循环到加热步骤。

*和基本不含有机组分的砂，随后从反应器中排出。

分离步骤可优选为闪蒸。

作为提取剂流体的介质流体，优选选自包含碱性剂的水溶液和/或具有环烷烃和/或芳族碱(aromatic base)的有机流体。

包含在流体中或形成流体的水优选pH＞7。

提取流体可以在超临界相下使用，有机分离组分和提取流体，在这种情况下，可以通过调节温度和压力条件实现，使得所述流体处于亚临界条件。

当是油页岩的情况时，可以将其加到操作温度高于350℃的热解反应器中以在顶部得到热解气产物，在底部得到所述油页岩的无机组分。

油页岩的加热使得岩石中含有的煤油裂解，从而使气体和液态烃与无机组分分离。

用于实现热解反应的热可以通过将光学聚焦系统捕获的太阳能直接供给热解反应器，也可以通过高温、优选高于350℃的介质流体间接供给，该介质流体在利用通过光学聚焦系统收集的太阳能的加热步骤进行预先加热。

高温介质流体可选自熔融盐，更优选硝酸钠和硝酸钾的混合物。

在两种情况下，对于砂和油页岩，预先加热过的介质流体可以在加热罐中积聚，当工艺实现时可将介质流体从中移出。

主要有三种类型的捕获太阳能的光学聚焦系统：

●抛物面槽式(parabolic trough)

●碟式光热发电(dish-engine)

●太阳能发电站

在抛物面槽式系统中，直接的太阳能辐射通过线性抛物面反射系统集中在位于槽的焦点范围内的直线收集管束。这个能量用来加热在收集管束中循环的热介质流体。

碟式光热发电系统使用抛物面碟来反射在聚焦点设置的收集器上易于出现的太阳光。这些集中器被安装在围绕两个轴旋转的结构上以跟随太阳。

太阳能发电站系统通过众多能跟随太阳的镜子(日光反射装置)来操作，通过沿两个轴的合适运动将太阳光聚焦在位于发电站顶部的单一收集器上。通过收集器收集的热量用于热力学能量循环，进而在传统的涡轮发电机系统中产生电。

更进一步的细节可在出版物EPRI-Solar Thermal Electric Technology：2006-December 6，2006(从2-1至2-10页)中了解得到。

在所附附图的帮助下对本发明的三个实施方案进行描述，但这并不构成对本发明范围的限制。

图1给出了在油砂的情况时本发明工艺目的的一个实施方案。