[发明专利]从油砂中回收沥青的方法

说明书

本发明涉及从油砂中回收沥青的方法。

更具体地，本发明涉及从通过采矿提取的油砂中回收沥青的方法，所述方法特别适用于回收具有高粘度和低API度的沥青。

已知目前可获得的很多烃储量是由水润性(water-wet)或油润性(oil-wet)油砂、油岩、油页岩构成的，包含所谓的非传统油(或其前体，如在油页岩情况中)，即超重油或沥青。这些非传统油具有非常高的密度(通常低于15°API)和非常高的运动粘度(通常高于10,000Cst)，所述运动粘度是在储层的原始温度、在大气压、在不存在气体的情况下测定的；因此所述非传统油在储层条件下不能自然流动。

油砂通常由其矿物学以及通过与所述油砂的矿物颗粒接触的液体介质来表征。

水润性油砂例如包含被水层(通常称作原生水)包围的矿物颗粒。在这些水润性油砂中包含的油通常不直接与矿物颗粒接触，而是在该颗粒周围形成连续基质(matrix)。相对薄的水膜包封这些矿物颗粒。

另一方面，油润性油砂可以包含少量的水，但该矿物颗粒通常不被所述水包围，并且其中包含的油与所述矿物颗粒直接接触。因此，在油润性油砂的情况中，提取油通常比从水润油砂中提取油更困难。

水润性油砂和油润性油砂通常都包含高百分比(约90％)的平均直径在0.1mm-6mm范围内的矿物颗粒(普遍是石英)，且根据这些油砂的矿物学性质，还可以具有极强的酸性(例如具有低于4的pH值)。

还存在具有在水润性和油润性油砂之间的中等润湿性特征的混合润湿性的油砂。

在现有技术中已知有各种开采油砂和提取其中包含的沥青的技术。

被称作Clark热水提取方法(CHWEP)的从通过采矿提取的油砂中回收沥青的方法是加拿大在目前运行的方法中使用最广泛的方法。

阿萨巴斯卡(Athabasca)地区的加拿大砂(Canadian sands)是典型的水润性类型的砂。

在CHWEP方法中，首先将提取的油砂经过调节阶段，这提供了油砂与水在NaOH的存在下在约9-10的pH值的剧烈混合。

由该混合得到了通常具有等于约60/30/10的沥青/水/无机固体体积比的浆料，其通常是在50-85℃范围内的温度得到的。

然后将该浆料供给到分离容器，在其中将其静置，形成三个叠加层(相)。

第一层由包含油砂中原始存在的几乎所有沥青的浮渣构成。可以通过撇渣将该层从浆料表面分离出。

第二层由沉降在分离容器底部的砂构成。

分离的第三层是包含分散的粘土颗粒和夹带的沥青的中间粘稠层(中砂(middlings))。该层通常送去浮选步骤用于进一步回收沥青。

将包含沥青、部分固体(粘土、砂和淤泥)和夹带的水的浮渣送往第二处理装置用于回收沥青(浮渣处理或除渣)。在该第二装置中，将浮渣加热以除去夹带的空气，并用有机溶剂处理以降低沥青的密度并有利于在随后的离心阶段中将其与水分离。

通过用石脑油稀释或者使用石蜡族溶剂来分离沥青。溶剂类型的选择取决于从该方法中待得到的沥青的品质；提取的沥青中无机残余物和水的浓度实际上取决于所用浮渣处理的类型。

在用石脑油处理的情况中，用其稀释浮渣以降低沥青的密度和粘度以促进乳液中水的聚结。通过离心实现沥青的分离。

用石脑油处理得到的沥青是低品质的，因为其包含高浓度的固体且不能在炼厂中直接加工。相反地，在提质之前必须对其进行处理以除去残余的石脑油、沥青烯和固体，因此会造成沥青的显著损失(高达原始存在的沥青的10-15wt％)。然而，用石脑油处理在沥青产率(高于石蜡族处理)和投资成本方面具有优势。然而，需要大量的水。

在用石蜡族溶剂处理的情况中，用溶剂(通常为己烷)稀释降低了沥青的密度和粘度，并造成乳液中的水和悬浮固体的絮凝；然后通过倾析实现分离。

石蜡族溶剂超过一定浓度，还会导致沥青中存在的沥青烯的部分沉淀，有利于水和固体夹带在能够容易分离的聚集物中。

用石蜡族溶剂处理得到的产品(脱沥青的沥青(de-asphalted bitumen))具有比用石脑油处理得到产品更高的品质，并且可以引向市场。

用石蜡族溶剂处理还用于获得具有使得能够在炼厂中加工(沸腾床加氢裂化)的规格的沥青。

尽管用于从加拿大油砂中提取沥青的CHWEP方法提供了很多优点，但也存在各种缺点。

CHWEP方法的主要缺点是：

-消耗非常大量的水(2.5-4单位/单位沥青)；