不同有机溶剂对新疆油砂沥青的组成性质影响

油砂作为一种非常规石油资源,越来越受到人们的重视。油砂沥青的含量和性质对其开发有着重要的影响。有机溶剂抽提可以测定油砂沥青的含量。本文研究了3种溶剂对新疆油砂的抽提能力,并对不同溶剂抽提得到的新疆油砂沥青进行了性质分析。结果表明,新疆油砂含油率（甲苯测）为11.75%,属于中品位油砂矿;甲苯、氯仿和石油醚3种不同溶剂对新疆油砂沥青进行抽提,发现3种溶剂抽提能力的大小关系为氯仿＞甲苯＞石油醚;抽提过程中,氯仿表现出对胶质和沥青质较强的萃取能力,而石油醚对沥青质的萃取能力几乎为0,采用氯仿可以更准确地测定油砂沥青的含量。氯仿抽提得到新疆油砂沥青及其组分的杂原子含量和分子量高于甲苯和石油醚抽提的。由红外谱图发现,氯仿抽提得到的油砂沥青的含氧、含硫官能团的吸收峰强度大于甲苯和石油醚抽提的,表明氯仿对油砂沥青中极性物质的抽提能力更强。     

油砂沥青质分离纯化及其热裂解研究

为更好地开采并利用油砂,以新疆某油田油砂沥青质为研究对象,在分离纯化后进行热裂解实验研究,探寻油砂沥青质的转化规律。实验结果表明,超声震荡可以快速将沥青质包裹组分释放出来,缩短沥青质的分离纯化时间;沥青质中3种重要物质生烃、生气、生焦含量变化与温度和时间的关系非常密切;沥青质裂解具有明显的一级反应动力学特征,随着温度的升高,时间逐渐缩短,而其表观速率常数总体呈增加的趋势。     

加入环戊烷对超临界溶剂脱沥青加工加拿大油砂沥青的影响

在超临界溶剂脱沥青耦合脱油沥青喷雾造粒装置上,将加拿大油砂沥青分离为脱沥青油及脱油沥青,通过对比在正戊烷中加入体积分数10%环戊烷前后得到的脱沥青油及脱油沥青性质变化来考察环戊烷对溶剂脱沥青的影响。结果表明,加入环戊烷可以提高脱沥青油质量收率1%～4%,当收率为67%～71%时,2种溶剂得到的脱沥青油性质接近,但是脱油沥青软化点比加入环戊烷之前却可以提高3～13℃,从而能够生产出优异的沥青粉。     

油砂分离技术的研究现状及影响因素分析

油砂资源作为一种储量巨大的非常规石油资源,其开采方法研究越来越受到国内外石油企业的重视。文中对目前世界上油砂工业常用的露天开采方法和就地处理方法的机理、方法以及目前形成的主要开采思路作了简要地介绍并对其进行了比较,得出将来的油砂工业的开采将会以就地开采方法为主导。最后分析了制约油砂工业发展的几个因素：早期投资成本、水、天然气的价格、环保的要求、炼厂的限制等。     

用油砂沥青制备水性沥青涂料的研究

为开发油砂沥青涂料的制备工艺,对油砂沥青在水性涂料中的应用技术进行了探索。首先测定了沥青样品的基本性质,进一步考察了乳化沥青的制备工艺,在此基础上针对丙烯酸乳液与乳化沥青配比、体质填料用量、油砂沥青替代量对涂料涂层性能的影响等方面对水性沥青涂料的制备过程进行了研究。研究结果表明:油砂沥青的沥青质含量高于90#标准石油沥青,在乳化过程中通过加入活性剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)、稳定剂氯化钙来辅助牛脂基丙撑二胺(DAT)乳化的方式,可得到筛上剩余量和蒸发残留量符合行业标准要求的乳化沥青。在m(水性丙烯酸乳液)∶m(乳化沥青)=1∶1的配比下,加入m(硫酸钡)∶m(滑石粉)=1∶1的体质填料35 g,油砂沥青的替代量达到80%条件下,能制得较好粘附性能和一定防腐性能的水性油砂沥青涂料。     

溶剂抽提法分离印尼油砂的实验研究

利用溶剂抽提法对印尼油砂进行萃取分离实验,综合考察了剂砂比、抽提温度、抽提时间、抽提次数等操作条件对油砂沥青提取的影响,确定较佳的油砂分离条件。结果表明,印尼油砂更适合采用溶剂抽提法分离,从油砂沥青提取率、操作成本和环保多角度考虑,在超声波的作用下,剂砂比为2．5,抽提温度40℃,抽提时间30min,抽提3次的条件下,油砂沥青的提取率较高,达到20．31％。     

加拿大油砂沥青部分改质技术综述

介绍了加拿大油砂资源情况、主要性质、改质技术现状和原油外输能力,重点调研了有工业应用潜力的部分改质技术,包括工艺技术现状、核心流程、技术特点和存在问题等。从部分改质产品性质、改质深度、改质过程的碳排放强度、是否存在副产品等多种维度,分析油砂沥青部分改质技术的未来发展趋势。其中对油砂沥青进行缓和热裂解,或缓和热裂解结合沥青质脱除技术是油砂沥青部分改质的技术核心;目标是在满足加拿大管道要求的前提下,尽可能减少稀释剂用量、保证部分改质产品的稳定性,降低改质工艺过程的碳排放强度。     

油砂沥青分离技术研究进展

油砂作为一种储量丰富的非常规石油资源,越来越受到世界各国的广泛关注。对于油砂的加工利用,其前提就是油砂沥青的分离,因此对其技术的研究十分必要。本文首先介绍了油砂的组成及分类,然后着重对几种主要油砂分离技术（热水洗法、有机溶剂萃取法、超临界流体萃取法、超声波辅助萃取法、离子液体萃取法和热解干馏法）的优缺点进行了汇总,并详细分析了它们各自的分离流程。其中,热水洗法、有机溶剂萃取法和热解干馏法是目前研究相对成熟的3种方法,而其他方法虽然分离效果相对高,但是对工艺条件和设备的要求较高,导致较高的投资和运行成本,因此还需要对这些油砂沥青分离工艺进行更加深入的研究,以满足工业化应用的要求。最后,对油砂沥青分离技术的发展前景进行了展望。     

基于固体13C核磁共振技术对油砂沥青质结构的研究

采用固体13C核磁共振(13C NMR)技术对油砂沥青质的化学结构特征进行详细的研究。通过对油砂沥青质的核磁谱图分析,获得了表征油砂沥青质结构特征的12个碳结构骨架参数。根据研究分析结果,油砂沥青质中的脂碳含量达60%左右,表明其化学结构主要以脂碳结构为主。在脂碳中,亚甲基含量最多,主要出现在脂肪链中,且其脂肪链平均长度小于8个碳原子,可推断为中等长度脂链;芳香碳含量小于40%,其中质子化芳香碳含量多于非质子化芳香碳。在非质子化芳香碳中芳香桥碳含量最多,可推断芳香碳呈多环模式;羰基碳在油砂沥青质结构中所占比例极小。虽然基于获得的油砂沥青质的元素组成,可以将油砂沥青质归类到Ⅰ型干酪根,但是两者在成烃潜量和结构特征都存在较大差异,由此判断油砂沥青质并非干酪根的降解产物。     

咪唑类离子液体辅助溶剂萃取油砂沥青研究

采用阴离子为BF₄^-,阳离子为1-烷基-3-甲基咪唑类的离子液体（Ionic Liquids,ILs）辅助丙酮/正庚烷复合溶剂和甲苯2种溶剂萃取加拿大油砂中的沥青,考察了ILs辅助2种溶剂萃取油砂沥青过程中,ILs阳离子咪唑环一取代位上的碳链长度对沥青萃取率和固体夹带的影响。实验结果表明,随着ILs阳离子咪唑环一取代位上碳链的增长,沥青的萃取率总体逐渐降低。碳链从甲基变化到正己基,在丙酮/正庚烷复合溶剂体系中,沥青萃取率由9.29%降到8.55%;在甲苯体系中,沥青萃取率由10.05%降低到9.45%。但在2种体系中,加入碳链为正丁基的IL的沥青萃取率高于碳链为正丙基的IL。采用红外光谱对不同萃取体系中所萃出的沥青相进行分析发现,纯甲苯萃出的沥青相中检测到砂砾物质,而6种ILs辅助甲苯所萃取出的沥青中的砂砾含量则在红外检出限以下。丙酮/正庚烷复合溶剂及在6种ILs辅助下萃出的沥青相中均未检测到细小砂砾物质。实验结果为如何筛选适当ILs应用于非常规石油分离提供了科学基础。     

Effect of clays and calcium ions on bitumen extraction from athabasca oil sands using flotation

A novel approach, based on the doping of rich estuarine oil sands with calcium and/or clays, was developed to study bitumen extraction. The batch flotation tests showed that the addition of either calcium ions up to 40 p.p.m., or kaolinite, illite and montmorillonite clays at 1 wt% of oil sands processed had marginal effect on bitumen recovery from the estuarine ores. A sharp reduction in bitumen recovery was observed only when calcium ions greater than 30 p.p.m. and 1 wt% montmorillonite clays were added together. While bitumen recovery correlated well with changes in water/air/bitumen contact angle, no correlation was found between bitumen recovery and measured zeta potential of clays or surface tension of the supernatants from the flotation slurry. The wettability of bitumen was identified as a key element in determining bitumen recovery. The aqueous solution analysis for calcium ions showed that most of the added calcium ions disappeared from the solution when montmorillonite clays were present. The addition of illite or kaolinite clays changed the calcium ion concentration in the slurry only marginally. Stronger adsorption of calcium ions on montmorillonite than on either kaolinite or illite is considered to be responsible for the increased bitumen wettability, and hence reduced bitumen recovery.     

离子液体促进溶剂萃取油砂沥青

传统水洗法和溶剂萃取法萃取油砂沥青时,存在沥青中含有沙土和残沙中含有油等缺点。为解决上述缺点,本文采用不同比例的乙酸甲酯/正庚烷复合溶剂萃取油砂沥青,研究了离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,[Emim]BF4）对该溶剂萃取体系的萃取率和分离洁净程度的影响。采用红外光谱仪和扫描电镜对萃取后的残沙和沥青的洁净程度进行了定性分析,并结合元素分析仪和电感耦合等离子体发射光谱仪获得萃取后残沙和沥青的洁净程度的定量结果。实验结果表明：当复合溶剂体积比为2∶3时,[Emim]BF4促使沥青回收率达到最大值94.20%,比单纯复合溶剂萃取体系的最大萃取率高7.92%;通过上述测试方法的定性和定量分析,证明了[Emim]BF4能有效解决沥青夹带沙土和残沙中含油的问题。     

Conical filtering centrifuge for separation of solvent-diluted bitumen from oil sand mineral particles

The development of a continuous process for the separation of solvent-diluted bitumen from mineral particles is an important step for the development of solvent-based extraction technology of bitumen from mined oil sands. In this work, a custom-made conical filtering centrifuge is used to separate toluene-diluted bitumen from oil sand mineral particles. Compositions of wet granular samples are analyzed before and after centrifugation for three different oil sand ores. Results suggest that conical filtering centrifuges could be used for continuous separation of solvent-diluted bitumen from oil sand ores with relatively coarse particles.     

印尼油砂沥青的净化工艺

溶剂萃取法分离油砂制得油砂沥青中含大量机械杂质,影响沥青的品质及后期加工利用。通过XRD和激光粒度仪表征了机械杂质的矿物组成和粒度分布等特性。针对机械杂质的特性,开发了复配试剂,通过稀释剂降黏沥青、复配试剂净化沥青、稀释剂回收再生及循环利用3个操作单元对油砂沥青进行了脱杂净化实验,并分析了净化机理。结果表明：降黏过程,温度70℃、时间10min、稀释剂与沥青比0.3g/g,稀释沥青70℃黏度为3.2Pa·s;净化过程,6%盐酸与稀释沥青比0.2mL/g、CaCl₂与稀释沥青比0.01g/g,温度70℃,混合时间10min,沉降时间20min,机械杂质脱除率可达到93.5%;回收及循环过程,稀释剂回收率为98%,循环使用5次,机械杂质脱除率仍92%以上。该工艺具有沉降时间短、机械杂质脱除彻底的优点。     

Comparative study of three laboratory methods for the extraction of bitumen from oil sands

Measurements of total organic content and extractable bitumen for a number of different grade oil sands were used to obtain the extraction efficiency of several common bench-scale bitumen recovery techniques. The hot-water process was inefficient for feeds of moderate to high fines content. Soxhlet extraction and spherical agglomeration were found to be of similar efficiency for most grades of feed. For these two processes the efficiency is limited by the mineral fines content, probably because of surface absorption of bitumen components.     

水基提取技术用于油砂分离的研究进展

油砂作为一种重要的非常规油气资源,其分离技术的研究近些年来引起了国内科研工作人员的重视。介绍了目前世界上最重要的油砂分离技术--水基提取技术的基本原理及影响油砂分离的重要影响因素,阐述了油砂结构、特性与水基提取分离的重要关系及分离条件对沥青回收率的重要影响作用,同时探讨了原子力显微镜用于油砂水基分离过程中相关微观机理研究的重要应用,最后对水基提取技术用于油砂工业生产的流程进行了简单介绍。     

Kinetics of bitumen extraction from oil sands using organic solvents

The kinetic study of bitumen extraction from oil sands is significant for efficiency improvement and reactor design in industrial applications. Here, an improved pseudo-first-order kinetic model was established with the assumption of a constant Sherwood number, which took into account the mass transfer area. Five organic solvents were used for the extraction kinetics of the prepared bitumen microbeads. The improved pseudo-first-order kinetic model exhibited excellent fitting effects. Petroleum ether/dichloromethane was proved to be the best solvent. The results also showed an exponential decrease in the diameter of the bitumen microbeads and a linear increase in mass transfer coefficients with time for all the solvents. The kinetics of bitumen extraction from oil sands using different solvents were predicted according to the corresponding average mass transfer coefficients. The experimental results confirmed that the improved kinetic model was capable of describing the mass transfer process of bitumen extraction from oil sands.     

水辅助溶剂法提取油砂中的沥青

开发了一种水辅助溶剂法从油砂中提取沥青的技术。该方法通过在油砂固相与有机溶剂间介入水层提取油砂中的沥青。以内蒙古扎赉特旗油砂矿为研究对象,考察了温度、剂砂质量比、提取时间、甲苯在复合溶剂中的含量及溶剂的种类与性质对沥青回收率高低的影响,结果表明：最佳提取条件为提取温度50℃,剂砂质量比1∶1,提取时间25min。沥青回收率与提取溶剂的性质紧密相关,水层介入有效降低了固体微粒组分在有机相中的含量,且便于后续的有机相与泥砂相的分离。通过对各种溶剂提取的沥青进行组分分析,发现各种溶剂对沥青提取能力的差异性源于溶剂的化学组成和结构不同。本文相关研究结果对溶剂法提取油砂中沥青技术及溶剂种类的选择具有指导作用。