[发明专利]使用深度共熔溶剂从含油岩石中分离烃类的方法

说明书

技术领域

本发明公开了用于从岩石资源中提取石油烃的深度共熔溶剂（deep eutectic solvent）的使用。特别地，本申请涉及加热混有油砂的深度共熔溶剂，然后使用机械搅拌及密度相分离法将烃类从油岩中分离。

背景技术

油岩和油砂含有大量的世界已知的石油储量，可能是一半或更多的探明储量。石油通常通过几种手段例如原位生产从这些资源中提取，原位生产是施加热水和压力使得岩石开裂从而释出石油。对于油砂，油砂是露天矿，于是用大量水将其回收。燃烧天然气来加热沙和水处理。在上述的两个例子中，提取技术对环境有破坏，并且，在油砂的例子中，其导致二氧化碳的大量产生。此外，用于提取烃类的水最终成为石油提取物、腐蚀性化学物以及对野生动植物毒性极大的分子的混合物。除了上述处理，还使用有机溶剂来降低回收的石油烃类的粘度，以便于经由管道运输得到的产物。有机溶剂通常昂贵、易燃，经常对生物体有毒，并且具有潜在的工业危险性。

大型油砂和油岩矿藏存在于加拿大、美国和委内瑞拉。大约20%的加拿大矿藏为可回收的，其使用露天矿技术，而剩下的80%太深，因而无法成为露天矿。委内瑞拉的矿藏太深无法成为露天矿，犹他州的矿藏位于得不到使提取经济可行的大量淡水的地区。因此，本发明的目的是使用环境安全的深度共熔溶剂结合机械搅拌及相分离法来解决环境破坏和深矿原位烃类提取缺水的问题。

本发明的另一目的是提供使用环境安全的深度共熔溶剂由各种岩石资源提取石油的方法，所述深度共熔溶剂省去了使用水和热氢氧化钠并且生物可降解。

本发明的另一目的是提供由岩石资源原位生产石油烃类的方法，所述方法使用深度共熔溶剂和电磁辐射来加速提取过程。

通过本文以下公开的示例性实施方案的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优势对本领域技术人员将更加明显。

发明内容

上述目的的至少一项由使用电磁能和使用由油岩提取烃类的加热深度共熔溶剂的方法来实现。根据一种实施方案，将油岩和深度共熔溶剂结合并使其经历足够长时间的微波能从而加热深度共熔溶剂。加热深度共熔溶剂使其易于从油岩中分离烃类。然后，烃类可选地提炼成成品油。用过的深度共熔溶剂可选地通过将其回收至从更多的岩石提取烃类的过程起始处来重新利用。

深度共熔溶剂和微波能的结合产生有效地从油岩中取出烃类的热液体。相对于蒸汽注入，烃类的良好回收率在50°C时得到。将深度共熔溶剂加热至50°C比起将水加热至100°C与相变成蒸汽的能量之和小得多。

附图说明

图1所示为根据本发明的一个实施方案从油岩回收烃类的示例性系统；

图2所示为使用深度共熔溶剂和微波辐射源由图1的示例性系统中的油砂岩提取烃类；以及

图3所示为在电磁辐射照射后，图1的示例性系统中油岩提取工序的结果。

具体实施方式

图1所示为根据一种实施方式由油岩10提取烃类的示例性系统。油岩10包括但不限于含油页岩、油砂、石灰岩、白云岩以及由上述岩石侵蚀得到的砂。油岩10在容器30中与深度共熔溶剂20混合。图2显示如图1的混合物，暴露于微波辐射源40预定时间促进由油岩提取烃类的过程。如图3所示，暴露后，搅动所述混合物，得到深度共熔溶剂和提取的烃类50的棕色液体及沉淀在容器底部的不溶的岩石60。然后该深度共熔溶剂/烃类溶液可进一步分离并使用本领域熟知的提炼石油产品技术如相分离和分散气体过滤（diffused gas filtration）进行提炼。可选地，回收利用该深度共熔溶剂。

本发明使用的深度共熔溶剂性质上可为极性或非极性的，优选为室温下或接近室温（约20°C）下的液体。该深度共熔溶剂室温下为液体状态。纯的深度共熔溶剂为盐类，所述盐类溶解形成液体而不降解。一些深度共熔溶剂为含有液态盐类和中性分子如水的离子溶液。就本发明的目的而言，术语“深度共熔溶剂”是指包括纯深度共熔溶剂(DES)和DES的溶液两者。他们具有理想的溶解特性并易于与水或有机溶液混合。由于其离子性质，深度共熔溶剂为电导体。深度共熔溶剂的电阻为约100Ω至约4兆Ω，优选的实施方案中为1000Ω至100000Ω之间的电阻。

本发明中两种深度共熔溶剂尤其有用；具有氨基功能团的那些和具有与氯化胆碱反应的羧基功能团的液体。虽然反应机制未知，但烃类似乎并不完全溶解于深度共熔溶剂中。根据所选的深度共熔溶剂，烃类有不同程度的可混合性。如下所述，在优选的实施方式中深度共熔溶剂回收利用的地方，对该深度共熔溶剂选择以便于烃类和深度共熔溶剂的相分离。