[发明专利]从油砂提取油的方法

说明书

本申请要求2011年10月7日提交的美国临时专利申请系列号61/545,034的权益。本申请还要求2011年9月30日提交的加拿大专利申请号2,754,355的权益。美国临时专利申请系列号61/545,034和加拿大专利申请号2,754,355的内容通过参考并入本文。

技术领域

本发明总的来说涉及用于从油砂提取沥青的系统和方法。更具体来说，本发明涉及使用含有添加剂的液体溶剂从油砂提取沥青。具体地但不是排他地，本发明可用作以商业上可行的方式从水湿或油湿油砂提取沥青的系统和方法。

背景技术

随着在世界范围内对化石燃料的需求持续增加，由于传统的化石燃料来源快速减少，因此必须开发新的、非常规的化石燃料来源。一种有希望的来源是油砂，其在世界上几个地区、尤其是加拿大和犹他州以显著的量被发现，并且大多数美国的油砂储藏在犹他州。油砂含有砂、粘土、水和沥青的天然存在的混合物。由于这种组成，油砂不能以与油田中的油相同的方式提取。相反，如果不能使用传统的采油方法获得油砂，则挖掘油砂并对其进行加工以用于提取油，或者不挖掘而使用专门技术提取油。在这种情况下，将根据待提取的油砂的组成和油砂矿藏的深度和饱和度来选择具体的专门技术。换句话说，每个油砂矿藏不能使用单一的通用方法来提取。

在试图提取油砂时的重要考虑因素是油砂矿藏所处的地方岩石或砂的润湿性。在处理油砂时遇到的润湿性实质上有两种类型。它们是水湿和油湿。在水湿状况下，水薄膜涂布包含在油砂内的沥青的表面。有各种技术对使用水湿油砂提取沥青来说有效。一种这样的有效技术是常规的热水法，其中热水将沥青从油砂中洗出并将其用水代替。然而，用于从油湿油砂回收沥青的技术尚有更多问题。

在油湿状况下，围绕沥青的材料与沥青直接接触。由于传统的热水法不同样有效，因此这种状况从提取的观点来看更加困难得多。就此而言，已经尝试了使用热、超声波和微波的各种用于油湿油砂的提取方法，但是都没有在商业上成功，此外，各种类型的溶剂也尚未成功用于此目的。另外，尚未开发出能够同等良好地从水湿或油湿油砂提取沥青的商业上可行的方法。

综上所述，本发明的目的是以商业上可行的方式从油砂提取沥青。本发明的另一个目的是开发液体溶剂，所述溶剂与添加剂一起，可用于从水湿和油湿油砂两者有效地提取沥青。本发明的又一个目的是使用溶剂产生可以便于从油砂分离沥青的流化床。本发明的另一个目的是提供相对容易实现、成本效益高并且使用简单的油砂提取系统和方法。

发明概述

根据本发明，用于从油砂提取沥青的系统包括具有反应室的提取器罐。在所述提取器罐的上部末端提供有用于将油砂导入到所述反应室中的输入端口。正如本发明所设想的，所述油砂可以是所谓的“油湿”砂或“水湿”砂。此外，本发明还设想了所述油砂包括保持所述沥青的介质(基质)，并且所述介质(基质)可以是砂、粘土、页岩、煤或任何其他类型的不溶性固体材料。

在系统中提供有液体提取剂(即溶剂)源，用于在所述反应室中与所述油砂反应。具体来说，将该提取剂加热至约60℃，然后将其通过喷射器泵入到所述反应室中，以在所述反应室中建立起提取剂的旋涡速度。更具体来说，将提取剂通过多个喷射入口注射到所述反应室中，所述喷射入口被策略性地放置在所述提取器罐的下部末端周围，重要的是，这些喷射入口被放置成将提取剂导入到所述罐中，以便将所述油砂悬浮在所述提取剂中，作为所述反应室内的流化床。然后在该流化床中进行所述提取剂(即溶剂)与所述油砂的反应。这种反应的结果是从所述砂分离出含有提取剂(溶剂)和沥青两者的提取物。可以提供带有计算机程序的计算机，用于控制所述多个喷射器，以维持所述室内所述流化床的预定高度。

在提取器罐的下部末端提供有外流端口，用于在所述提取剂与油砂彼此反应后从所述反应室移除砂。由于预计在从所述反应室移除的砂中存在残留的提取剂，因此可以将任选的振荡离心机连接到所述提取器罐的外流端口，以接收所述砂。然后使用所述振荡离心机从所述砂中移除残留的提取剂。可以使用加压的膜过滤器和/或其他类型的液体/固体分离设备将残留的溶剂与清洁的砂分离开。为此目的，也可以将利用流化床技术的装置与所述振荡离心机组合在一起。然后可以将所述回收到的提取剂返回到液体提取剂源，在系统中进一步使用。另一方面，可以将所述砂从系统中取出，用于商业用途。