[發(fā)明專利]微波輔助超臨界CO2萃取油砂中原油的系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104046375A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 王樹眾;王玉珍;李艷輝;溫勝;錢黎黎;任萌萌;孫盼盼
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C10G1/04
• 分類號: C10G1/04;B01D11/02;B01J19/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發(fā)明涉及一種油砂分離技術，具體涉及一種超臨界CO₂萃取油砂中原油的系統(tǒng)及方法。

背景技術

隨著全球石油需求的不斷增加，常規(guī)石油資源已經(jīng)不能滿足石油需求的快速增長，人們開始把目光轉(zhuǎn)向非常規(guī)石油資源。油砂作為非常規(guī)石油資源的主要來源，在世界能源供給中起著舉足輕重的作用。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的研究，世界上油砂油可采資源量約為103.51×10⁹m³，約占世界石油資源可采總量的32％。目前，對油砂的研究和開發(fā)，世界各地均在加速進行，隨著勘探開發(fā)技術的提高，其占全球烴類能源的比重將會不斷增大。

油砂礦一般埋藏在地表至760m深的地下，目前國內(nèi)外普遍采用露天開采的方式開采。但露天開采出的油砂需建立相應的油砂分離裝置。現(xiàn)有的油砂分離技術有熱堿洗法和溶劑萃取法。但這兩種方法都具有一點的缺陷，如熱堿洗法需用大量的高溫堿水浸泡，通過水洗的方法達到油泥分離的目的。此方法開采成本較高，勞動強度較大，水資源浪費較大，且產(chǎn)生大量的污水、造成二次污染。溶劑萃取法工藝復雜，設備投資過大，且由于溶劑油閃點非常低且極易燃燒，使用時存在較大的消防安全隱患。

專利文獻CN103395953A公開了一種CO₂超臨界萃取法油泥分離方法，包括萃取溶劑、固液分離、泥土排放、氣流分離及原油收集過程。該發(fā)明提到CO₂萃取過程不發(fā)生化學反應，且無味、無毒，安全性非常好，同時CO₂氣體價格便宜，純度高，容易抽取，且可重復使用。

超臨界CO₂萃取過程是利用超臨界CO₂的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界CO₂溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界CO₂與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。然后借助減壓或降溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則完全或基本析出，從而達到分離提純的目的。

但超臨界CO₂具有選擇溶解性，對低分子量、低極性、親脂性、低沸點的成分如揮發(fā)油、烴、酯、醚、環(huán)氧化合物等表現(xiàn)出優(yōu)異的溶解性；但對具有極性基團(-OH、-COOH等)的化合物，極性基團越多，就愈難萃取，故多元醇、多元酸及多羥基的芳香物質(zhì)均難溶于超臨界CO₂；此外，對分子量高的化合物，分子量越高越難萃取，分子量超過500的高分子化合物幾乎不溶。而油砂中原油除含大量親脂性烷烴外，還含一定量的重油及膠質(zhì)，這些物質(zhì)在原油中的含量一般在5wt％～20wt％，而其分子量則較大(300～1000)，在超臨界CO₂中的溶解度較低。因此，采用超臨界CO₂技術萃取油砂中原油時，若不采取其他措施提高其對大分子物質(zhì)的提取效率，超臨界CO₂萃取的技術優(yōu)勢則不能得到很好的發(fā)揮；此外，未萃取徹底的油砂排放還會造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高效、經(jīng)濟、無二次污染的超臨界CO₂萃取油砂分離技術。針對超臨界CO₂對極性有機物及高分子量有機物的低溶解性，采取向超臨界CO₂中加入第三組分，即夾帶劑，來提高高分子物質(zhì)的溶解度；同時采用微波輔助萃取的方法，利用微波的波動性、高頻性、穿透性等特性，同時對油砂進行物理破乳及加熱，提高超臨界CO₂萃取效率。

為達到上述目的，本發(fā)明是采取如下技術方案予以實現(xiàn)的：

一種微波輔助超臨界CO₂萃取油砂中原油的系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩個萃取釜，各萃取釜外圍均裝有微波發(fā)生器，各萃取釜的頂部進口由輸送裝置送入油砂，各萃取釜底部進口通過高壓氣體壓縮機連通緩沖罐底部出口，各萃取釜下端設排砂口；所述緩沖罐的一個進口通過低壓氣體壓縮機與CO₂儲罐連通，另一個進口通過液體壓縮泵連通夾帶劑儲罐；各萃取釜通過節(jié)流閥連通分離器頂部進口，分離器下部設原油排放口，分離器頂部出口連通氣體凈化器，氣體凈化器頂部出口連通緩沖罐的第三個進口。

上述方案中，所述緩沖罐的一個進口與低壓氣體輸送泵的連接管道上串聯(lián)一個預熱器。

一種微波輔助超臨界CO₂萃取油砂中原油的方法，采用前述系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于，包括下述步驟：