[发明专利]一种油砂分离的方法及装置

说明书

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，具体涉及采用有机溶剂萃取分离油砂沥青方法及溶剂和残留固体的后处理方法及装置。

背景技术

油砂是一种由沙粒、粘土、沥青和少量水组成的复杂混合物。目前，油砂能源占现存石油资源总量的三分之一左右，现有技术可采储量约为6510亿桶，主要分布在加拿大、委内瑞拉、美国、俄罗斯、印尼和中国等地，是一种很有潜力的石油替代能源。

目前，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。

溶剂萃取技术是一项具有发展前景的油砂处理技术，具备如下优点：分离效率高，萃取过程不需要水的参与，既节约水资源，也避免了后续的尾矿处理问题；常温下操作，能耗较低，降低了操作成本；溶剂可循环使用，利用效率高；另外萃取和沥青油的输送可以很好耦合，减少了中间添加稀释剂的环节，进一步降低操作成本。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。

程秀等人的专利CN101274303A报道了一种使用酯类等作为溶剂对油砂进行萃取，采用滤干机和离心机对萃取液进行液固分离，固相直接回填，溶剂循环使用，过程简单，但关于固体处理等关键问题没有很好的解决，若用于大批量的工业生产中，将会导致环境二次污染问题；张国柱等人的专利CN101544902A采用石脑油、乙酸异戊酯、戊烷按照20:1:1进行混合的混合溶剂对油砂进行萃取，萃取分为三级，各级萃取温度均控制在50℃，溶剂循环利用，该技术可获得较高萃取率，但同样关于萃取后残留固体的处理，已及整个工艺的经济、环保运行等问题没有提出解决办法；在20世纪六七十年代，美国专利US3117922（1964），US3392105（1968），US4046669（1969），US4046668（1977）等提出使用有机溶剂如甲苯、石脑油等对油砂进行萃取，采用离心等方法对萃取液进行液固分离；US4036732（1977）指出采用C5~C9的脂肪烃对油砂进行萃取，使用一定量的水对萃取后的沙粒进行洗涤，而悬浮于萃取液中的细颗粒采用离心的方法进行分离；US3553099也指出采用有机溶剂先对油砂萃取，然后用水洗的方法处理残砂；US4139450（1979）指出采用热甲苯对油砂进行处理，同时采用两级离心的方法对萃取液进行液固分离；US4347118（1982）中指出采用戊烷为溶剂对油砂进行萃取，然后采用两级流化床对萃取残留沙粒进行干燥，没有对细颗粒的处理；Williams等（US4108760，1978）采用超临界温度在200℃以内的有机物作为溶剂，于370℃至450℃对油砂进行萃取，获得较好的萃取效果；Angelov，G.等（US4498971，1984）则提出采用液氮对油砂进行冷冻破碎来对其进行分离，提取其中的沥青；US4929341（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问题，以及整个工艺经济、环保的运作等综合问题，这些也正是本专利所要阐述的内容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有油砂溶剂萃取技术的不足和瓶颈问题，提供一种低成本、高效率、连续、环保，可以用于油砂矿现场开采的完整油砂分离和尾矿处理方法及装置。