油砂及其分離方法的研究進(jìn)展

楊紅強(qiáng)，趙玉龍，何崇慧，王 斌

（1. 中國(guó)石油蘭州化工研究中心， 甘肅 蘭州 730060； 2. 中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714）

油砂及其分離方法的研究進(jìn)展

楊紅強(qiáng)1，趙玉龍2，何崇慧1，王 斌1

（1. 中國(guó)石油蘭州化工研究中心， 甘肅 蘭州 730060； 2. 中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714）

油砂是一種重要的非常規(guī)油氣資源，其分離技術(shù)的研究近些年來(lái)引起了國(guó)內(nèi)外科研工作人員的重視。介紹了目前世界上主要采取的油砂分離技術(shù)，并對(duì)各分離技術(shù)的原理及影響因素進(jìn)行了深入討論，最后針對(duì)具體的油砂礦提出了行之有效的分離方法。

油砂; 分離方法; 影響因素

油砂是一種瀝青、砂、富礦黏土和水的混合物,外觀似黑色蜜糖,其中10%～12%為瀝青,它是油砂礦內(nèi)所含的原油,砂和黏土等礦物質(zhì)占80%～89%,其余的3%～5%是水，屬于非常規(guī)石油資源。其形成的地質(zhì)年代是白堊紀(jì),世界上有70多個(gè)國(guó)家蘊(yùn)藏油砂資源，如：加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國(guó)、俄羅斯、和中國(guó)等。其中探明的95%集中在加拿大, 約占世界石油儲(chǔ)量的30%, 如果全部開采利用,大概可使全世界消費(fèi)上百年[1-4]。我國(guó)的油砂資源也比較豐富, 主要分布在新疆、青海、西藏、四川、貴州及內(nèi)蒙古等省，有關(guān)專家預(yù)測(cè)其潛力可能要大于稠油資源,初步估算有千億噸儲(chǔ)量, 其中可采儲(chǔ)量約100億噸, 占到我國(guó)油氣可采儲(chǔ)量的1/3左右[5]。

瀝青因其比一般的原油流動(dòng)性差,且油砂的開采提煉成本過(guò)于昂貴,因此一直沒(méi)有得到重視和發(fā)展[6-10]。目前，全世界所需的油品90%是從輕質(zhì)、中質(zhì)天然原油中獲得的。但近年來(lái)隨著原油資源供應(yīng)緊張，原油價(jià)格不斷攀升，國(guó)際投資者越來(lái)越關(guān)注油砂開采項(xiàng)目。油砂已成為世界能源資源的重要組成部分, 油砂石油的開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)、油砂與北美能源供應(yīng)的緊密聯(lián)系以及其對(duì)世界能源資源利用方向的重大戰(zhàn)略性調(diào)整意義都是巨大的[5]。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)石油資源緊張的形勢(shì)下,了解并投入適當(dāng)?shù)牧α垦芯坑蜕暗拈_采與加工,并為開采油砂資源做準(zhǔn)備,將對(duì)我國(guó)能源戰(zhàn)略安全起到一定的作用[11-14]。本文將主要針對(duì)油砂的提取技術(shù)及影響因素進(jìn)行綜述。

1 水基提取法

目前國(guó)際上通用的油砂開采方法[15]包括露天開采和原位開采。露天開采針對(duì)礦藏深度小于75 m礦藏，通過(guò)機(jī)械挖掘、傳送運(yùn)輸然后處理油砂礦，對(duì)于親水性油砂礦采用水基提取法進(jìn)行分離，對(duì)于油潤(rùn)性油砂礦采用熱解干餾法及溶劑提取法進(jìn)行處理。在露天開采方法中，水基提取法應(yīng)用最為廣泛。其基本步驟[16]包括:（1）在水相體系中瀝青油從沙粒等固體表面上脫附（Liberation)下來(lái)；（2）脫附的瀝青油與鼓入的氣泡結(jié)合（Aeration)浮到水面上進(jìn)行收集形成瀝青泡沫體(Bitumen Froth)，這一過(guò)程如圖1所示。在具體的工業(yè)生產(chǎn)中，其分離過(guò)程大體如下:大塊的油砂經(jīng)過(guò)初級(jí)粉碎后與適量比例的熱堿液（堿濃度及水溫依據(jù)油砂種類可適當(dāng)調(diào)整）混合，然后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)箱、混合箱、滾筒等設(shè)備，熱堿驅(qū)動(dòng)以降低瀝青黏度及油-水界面張力，從而達(dá)到破壞油水界面剛性膜、改變油和砂的潤(rùn)濕性，最終使得油和砂分離。從砂礫表面脫落的瀝青會(huì)凝聚成較大的瀝青液滴粘附在砂礫的表面，在通入氣泡過(guò)程中會(huì)與氣泡結(jié)合或者包裹氣泡而浮到溶液的上層形成富含瀝青的泡沫。

圖1 油砂水基提取過(guò)程微觀示意圖[16]Fig.1 A microscopic schematic model of water-based bitumen extraction from oil sand

在水基提?。╓BEPs）過(guò)程中，溫度、PH值、提取時(shí)間、電解質(zhì)溶液等因素影響瀝青從砂粒表面的脫附。研究者就以上諸因素如何影響瀝青的分離提取做了很多工作，具體的研究進(jìn)展闡述如下：

1.1 砂粒表面的潤(rùn)濕性對(duì)水基提?。╓BEPs）過(guò)程的影響

油砂礦所含的固體顆粒主要包括二氧化硅，高嶺土、蒙脫土、伊利石等。當(dāng)固體顆粒與瀝青之間存在夾層水時(shí)，固體顆粒能夠保持較好的潤(rùn)濕性，顆粒表面傾向于親水，此類油砂屬于水潤(rùn)性油砂。水潤(rùn)性油砂因其固體顆粒與瀝青之間存在著較大的靜電斥力和較小的粘著力，因此較易提取瀝青。在較低的溫度和少量的堿量條件下，瀝青收率可達(dá)到90%以上。當(dāng)固體表面與瀝青之間不存在水層時(shí)，有機(jī)物質(zhì)很容易吸附到固體顆粒表面[18]，這就是常見的風(fēng)化作用。

Ren[19-21]等在前人工作的基礎(chǔ)之上展開對(duì)于風(fēng)化現(xiàn)象的系統(tǒng)性研究。研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)化作用并沒(méi)有使瀝青的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，從圖2可以看到無(wú)論是商用瀝青還是優(yōu)質(zhì)油砂礦及風(fēng)化礦提取的瀝青，接觸角均在96°左右，而各種瀝青與二氧化硅探針的作用力幾乎相同。

風(fēng)化后油砂中的固體顆粒將變得疏水，原因是砂子表面由于風(fēng)化作用失去了部分的輕質(zhì)有機(jī)物和夾層水（connate water），使得有機(jī)物能夠和砂子直接接觸，從而增強(qiáng)了砂粒的疏水性。風(fēng)化的結(jié)果就是導(dǎo)致油砂提取過(guò)程油與砂粒的分離變得困難。有機(jī)物在固體顆粒表面的吸附，使得界面表現(xiàn)出疏水性，降低了固體顆粒的表面張力，因此更容易與瀝青結(jié)合。在利用TGA，XPS等技術(shù)時(shí)，可以更好地驗(yàn)證上述結(jié)果。

1.2 油砂中電解質(zhì)、黏土含量對(duì)水基提取（WBEPs）過(guò)程的影響

油砂礦含有多種電解質(zhì)，一價(jià)金屬離子如鈉、鉀等，二價(jià)金屬離子如鈣、鎂等和多價(jià)金屬離子如鎳、釩等。含電解質(zhì)較多的油砂礦即使瀝青含量較

圖 2 (a)四種獲得的瀝青與二氧化硅小球之間作用力曲線; (b)四種獲得瀝青的水溶液接觸角示意圖[19-21]Fig.2 (a) Interaction forces (F/R) curve between a model silica and various bitumen, and(b) contact angle of water on various surfaces of bitumen

高、固體表面為親水性仍不能獲得較好的浮選質(zhì)量和較高的回收率。其原因在于溶液中離子濃度與油砂礦含有離子濃度相差較大，如按照溶液中的鈣、鎂等離子均是來(lái)自于油砂礦計(jì)算，油砂礦含5%～10%的水分，鈣鎂離子的濃度要高達(dá)1 000× 10-6以上，此電解質(zhì)濃度相當(dāng)大，足以影響固體表面的潤(rùn)濕性、Zeta電位和瀝青-固體界面作用力。油砂分離提取過(guò)程中黏土顆粒（fines）的存在會(huì)影響瀝青的回收率。黏土顆粒主要包括高嶺土[22]、蒙脫土[23]和伊利石[24]等。在含有較高黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)的油砂礦中，同時(shí)會(huì)含有較高濃度的電解質(zhì)。黏土顆粒的存在對(duì)油砂浮選影響的研究已經(jīng)比較成熟，當(dāng)油砂分離提取體系中同時(shí)存在蒙脫土和鈣鎂離子時(shí)，鈣鎂離子起到橋聯(lián)作用增加瀝青與黏土顆粒（蒙脫土）之間吸引力，從而形成黏土顆粒包裹瀝青的現(xiàn)象（slime-coating），進(jìn)而惡化浮選質(zhì)量。

1.3 溫度對(duì)水基提?。╓BEPs）過(guò)程的影響

在水基提?。╓BEPs）過(guò)程中，針對(duì)溫度對(duì)瀝青收率的影響,研究者做了很多研究。研究者普遍認(rèn)為溫度通過(guò)影響瀝青與砂粒表面的相互作用及瀝青的黏度進(jìn)而對(duì)瀝青收率產(chǎn)生較大的影響[25-28]。如圖3所示，在50～95 ℃之間，瀝青收率隨溫度變化不大，在低于50 ℃，瀝青收率隨溫度的降低而減小，特別當(dāng)溫度低于35 ℃時(shí)，瀝青收率明顯的減小。在工業(yè)生產(chǎn)中，考慮到提取成本的問(wèn)題，一般選擇50℃作為較經(jīng)濟(jì)的提取溫度。

圖3 瀝青收率隨溫度變化的曲線[28]Fig.3 Effect of processing temperature on bitumen recovery

1.4 溶液的pH值對(duì)水基提取（WBEPs）過(guò)程的影響

圖4 (a) 為asphaltene界面距離作用力曲線[29]; (b) 為瀝青界面距離作用力曲線[30]Fig.4 (a) Interaction forces (F/R) curve between asphaltene surfaces, and(b) interaction forces (F/R) curve between bitumen surfaces

瀝青工業(yè)分離提取過(guò)程所選擇的溶液pH一般在8.0～8.5，其原因在于在這樣的溶液酸堿度區(qū)間內(nèi)有宜于溶解油砂瀝青，使瀝青與砂礫脫離、降低黏土的包覆現(xiàn)象。如圖4所示，隨著pH的增大，瀝青質(zhì)界面的長(zhǎng)程斥力將變大，疏水性常數(shù)降低導(dǎo)致疏水性吸引力降低，粘著力急劇降低。

說(shuō)明pH增大使得瀝青之間的吸引力降低，不利于瀝青液滴之間的凝聚。其原因是增加溶液的pH，使得瀝青表面酸性基團(tuán)離子化，導(dǎo)致了疏水性的降低。

1.5 浮選時(shí)間對(duì)水基提?。╓BEPs）過(guò)程的影響

在水基提取（WBEPs）過(guò)程中，瀝青收率與提取時(shí)間緊密相關(guān)。早期的研究工作者得出瀝青的回收率與浮選時(shí)間有如下的定量關(guān)系，如公式（1）所示：

其中R為回收率，k為浮選速率常數(shù)，RU為最終的浮選回收率，RU和K值的大小是對(duì)浮選過(guò)程總體的評(píng)價(jià)。對(duì)于品質(zhì)較好的油砂礦，將會(huì)有較高的RU和k值，反之，對(duì)于品質(zhì)低的油砂礦，則給出較低的RU和k值。Dang-Vu[31]等研究了提取時(shí)間對(duì)瀝青收率的影響，如圖5所示。在0～5 min的時(shí)間范圍內(nèi)，提取時(shí)間對(duì)富礦、貧礦及分化礦的瀝青收率影響較為顯著，當(dāng)提取時(shí)間超過(guò)10 min時(shí)，瀝青收率隨提取時(shí)間的變化較為緩慢，當(dāng)提取時(shí)間大于20 min時(shí)，瀝青收率不再隨時(shí)間的延長(zhǎng)而變化。相比之下，富礦將得到最高的瀝青收率。

圖5 浮選時(shí)間對(duì)瀝青收率的影響[31]Fig.5 Effect of flotation time on bitumen recovery

國(guó)內(nèi)外研究者針對(duì)油砂水基提取過(guò)程中的影響因素做了系統(tǒng)的研究，為油砂水基提取的工業(yè)化生產(chǎn)提供了有力的理論依據(jù)。目前，水基提取技術(shù)已成功應(yīng)用于油砂分離的工業(yè)生產(chǎn)中。

2 離子液體輔助的溶劑提取[32,33]法

離子液體（Ionic Liquid）是一種以離子形式存在的液體或者呈現(xiàn)為液態(tài)的離子化合物。離子液體一般由有機(jī)陽(yáng)離子，無(wú)機(jī)或者有機(jī)陰離子組成，陰陽(yáng)離子的體積較大且不對(duì)稱，這樣既降低了離子化合物的晶格能，又由于空間位阻的原因使得陰陽(yáng)離子難以形成緊密堆積，因此離子液體在室溫下呈現(xiàn)為液態(tài)。相對(duì)于傳統(tǒng)的分子液體，離子液體完全由陰陽(yáng)離子組成，具有極低的蒸汽壓、良好的離子導(dǎo)電性能、較高的熱穩(wěn)定性、寬的電化學(xué)窗口等獨(dú)特的性質(zhì)。因此，離子液體被廣泛地用于電化學(xué)、有機(jī)合成、催化及功能材料等領(lǐng)域。

Painter[32]等將離子液體應(yīng)用于溶劑從油砂中提取瀝青油的過(guò)程中，在傳統(tǒng)的溶劑直接提取油砂中的瀝青后殘砂中大量的溶劑難以回收，造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，并且不便于從殘砂中分離得到瀝青油。因此，溶劑提取法一直未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。Painter[32]等通過(guò)在油砂固相與有機(jī)溶劑間介入離子液體的方法解決了以上難題。

研究者就水基提取過(guò)程中各因素對(duì)瀝青提取的影響做了深入的研究，結(jié)果表明，在諸因素中，瀝青與砂粒表面的靜電作用力對(duì)瀝青的提取起著決定性的作用。離子液體陰陽(yáng)離子之間具有較強(qiáng)的靜電相互作用力，為此，Painter[32]等認(rèn)為可以利用離子液體陰陽(yáng)離子之間強(qiáng)的靜電作用力完成瀝青從砂粒表面的脫附，進(jìn)而利用有機(jī)溶劑溶解從砂粒表面脫附的瀝青。如圖6所示，在攪拌的條件下，通過(guò)離子液體陰陽(yáng)離子之間強(qiáng)的靜電相互作用，瀝青極易從砂粒表面脫附，溶解在上層有機(jī)溶劑中。

圖6 離子液體提取后油砂、離子液體及甲苯的三相狀態(tài)[33]Fig.6 Three-phase state of oil sand, ionic liquid and tolueneafter ionic liquid-assisted solvent extraction of bitumen from oil sand

溶劑提取處理油砂礦的優(yōu)點(diǎn)是普適性強(qiáng)，可應(yīng)用于不同類型油砂礦的處理，其對(duì)富礦、貧礦及風(fēng)化礦中瀝青都有較好的提取效果，得到的瀝青油中微粒含量低, 品質(zhì)較好。與水基提取法相比，溶劑提取最顯著的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在處理風(fēng)化礦方面，風(fēng)化礦因其長(zhǎng)期暴露于空氣中，砂子表面由于風(fēng)化作用失去了部分的輕質(zhì)有機(jī)物和夾層水（connate water），使得有機(jī)物能夠和砂子直接接觸，從而增強(qiáng)了砂子的疏水性。在用水基法提取分化礦中的瀝青過(guò)程中，瀝青的收率較低且質(zhì)量較差，有時(shí)甚至很難收集到瀝青泡沫。用溶劑提取分化礦中的瀝青油將得到較高的瀝青收率且質(zhì)量較高。涉及到具體的工業(yè)生產(chǎn)中，離子液體成本太高，目前不具備大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的條件。

3 原位開采法[34]

原位開采針對(duì)礦藏深度大于75 m油砂礦，通過(guò)注入蒸汽、溶劑等直接獲得瀝青，此方法包括出礦冷采、蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（SAGD）等。在原位開采中，蒸氣提取法（Vapex）應(yīng)用最為廣泛，該開采過(guò)程通過(guò)將丙烷等有機(jī)溶劑注入反應(yīng)池，瀝青溶解于有機(jī)溶劑中。在重力作用下，稀釋的瀝青到達(dá)水平放置的出口管道。這一過(guò)程如圖7所示，該過(guò)程是一種經(jīng)濟(jì)、有效的用于重質(zhì)油提取的方法。Vapex的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于原位開采方法是一種選擇性提取瀝青的方法，提取的瀝青中金屬離子含量大為降低，油的品質(zhì)較好且輕質(zhì)組分含量較高，更適合直接進(jìn)入下一步的精煉過(guò)程。

圖7 油砂蒸氣提取過(guò)程示意圖[34]Fig.7 A microscopic schematic model of vapor extraction of bitumen from oil sand

蒸氣提?。╒apex）過(guò)程中，重質(zhì)油和瀝青的黏度、溶劑蒸氣的擴(kuò)散系數(shù)、瀝青質(zhì)在重油及瀝青中的含量、溶劑的種類及注入速度等因素影響瀝青和重油的提取。研究者就以上諸因素如何影響瀝青的分離提取做了較多工作，具體的研究進(jìn)展闡述如下:

3.1 重質(zhì)油和瀝青的黏度對(duì)蒸氣提取（Vapex）過(guò)程的影響

瀝青和重油的黏度取決于它們各自的化學(xué)組成、溫度、壓力以及溶解氣體的濃度。顯然，重油和瀝青在自然狀態(tài)下的高黏度成為原油開采過(guò)程中的主要障礙。降低原油的黏度、增加其流動(dòng)性已成為所有原油開采過(guò)程的主要目標(biāo)之一，如在蒸氣提?。╒apex）過(guò)程中主要憑借注入有機(jī)蒸汽來(lái)實(shí)現(xiàn)降低瀝青和原油黏度的目的。

重油和瀝青的黏度與溫度緊密相關(guān)，溫度在20℃到200 ℃范圍內(nèi)變化時(shí)，瀝青的黏度由900 Pa·s降低至0.01 Pa·s, 相比之下，壓力對(duì)瀝青和重油黏度的影響甚小。

3.2 溶劑蒸氣的擴(kuò)散系數(shù)對(duì)蒸氣提取（Vapex）過(guò)程的影響

在蒸氣提取（Vapex）過(guò)程中，溶劑蒸氣的擴(kuò)散度對(duì)瀝青的提取起著重要的作用，氣體分子在瀝青表面的吸附及與瀝青的相互作用取決于分子間的相互作用。對(duì)于蒸氣提取過(guò)程，主要依靠準(zhǔn)確的擴(kuò)散數(shù)據(jù)來(lái)決定溶劑蒸氣的流速及流量、瀝青粘度降低的最大限度及原油生產(chǎn)的速度。

溶劑氣體在重油和瀝青中的擴(kuò)散系數(shù)在10-9到10-11m2/s之間，相比之下，液體溶劑的擴(kuò)散系數(shù)在10-7m2/s左右。Oballa[35]等考察甲苯在瀝青中的擴(kuò)散情況時(shí)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散系數(shù)與濃度緊密相關(guān)，Upreti[36]等通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了氣態(tài)的二氧化碳、甲烷、乙烷及氮?dú)庠诤軐挼臏囟确秶鷥?nèi)的擴(kuò)散系數(shù)。結(jié)果表明，擴(kuò)散系數(shù)隨氣體濃度增加至峰值之后出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，在給定壓力和氣體濃度的條件下，擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高而增大，在給定溫度和氣體濃度的條件下，擴(kuò)散系數(shù)隨壓力的增加而增大。由此得出擴(kuò)散系數(shù)與變量之間存在非線性的關(guān)系，此理論對(duì)于在具體的蒸氣提取過(guò)程中壓力、溫度及氣體流量等參數(shù)的選擇具有重要的指導(dǎo)意義。

3.3 瀝青質(zhì)在重油及瀝青中的含量對(duì)蒸氣提?。╒apex）過(guò)程的影響

重油和瀝青主要由飽和烴（Saturates）、芳香烴（Aromatics）、膠質(zhì)（Resins）及瀝青質(zhì)（Asphaltenes）組成，四種成分在瀝青中的分配情況決定提取過(guò)程中瀝青收率的高低及原油運(yùn)輸?shù)碾y易程度。在各組分中，由于瀝青質(zhì)會(huì)隨溫度、壓力及組分的變化發(fā)生沉淀現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響工業(yè)生產(chǎn)。因此，瀝青質(zhì)在瀝青中的含量成為研究者最為關(guān)注的問(wèn)題。在蒸氣提?。╒apex）過(guò)程中，瀝青質(zhì)極易在管道口附近沉積，造成出口管道的堵塞，給瀝青的提取帶來(lái)了一定的困難。

Bray和Bahlke[37]考察了各種烷烴類溶劑對(duì)瀝青質(zhì)的沉淀情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以乙烷為溶劑瀝青質(zhì)的沉淀量最多，依次為丙烷、丁烷、戊烷、己烷等。Das和Butler[38]在Hele-Shaw池中模擬了蒸氣提取的實(shí)際過(guò)程。研究表明，當(dāng)注入蒸氣的壓力接近或高于溶劑的蒸汽壓時(shí)，瀝青黏度緩慢降低且開始瀝青質(zhì)與輕質(zhì)組分脫離的過(guò)程，并且測(cè)得了開始脫瀝青質(zhì)需注入溶劑的最低濃度，濃度值隨溶劑種類的不同而異。這種采用原位脫瀝青質(zhì)的方法將最終得到輕質(zhì)且品質(zhì)較高的油品，更適合直接進(jìn)入下一步的精煉過(guò)程。

3.4 溶劑的種類及注入速度對(duì)蒸氣提取（Vapex）過(guò)程的影響

溶劑的選擇通常依照平衡壓力、分子量、開采室中的溫度及壓力、溶解性及擴(kuò)散系數(shù)等要素而定，一般選擇低分子量的氣化溶劑作為瀝青回收的輔助溶劑，且選擇接近露點(diǎn)的溫度為注入溫度。

由于純的有機(jī)溶劑成本較高，不適宜進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。因此，在原位開采中，通常采用有機(jī)蒸氣混合物來(lái)提取瀝青以降低開采成本， Das與Butler[38]建議采用丙烷與丁烷的混合溶劑以高效的提取瀝青油。

針對(duì)注入混合溶劑的速度對(duì)蒸氣提取的影響，Butler 和 Jiang[39]做了如下的工作：研究者以恒定的速度（20, 30 mL/h）向開采池中注入復(fù)合蒸氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，注入蒸氣的速度增加50%，瀝青油的生產(chǎn)速度僅增加11%，這說(shuō)明注入速度的增加不會(huì)造成生產(chǎn)速度的激增。在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中，研究者開始以較高的速度向開采池中注入混合蒸氣，接著以較低的速度注入蒸氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)油品的產(chǎn)出量大為增加。在具體的工業(yè)過(guò)程中，可采用如上方法實(shí)現(xiàn)油品產(chǎn)量的增加。

研究者針對(duì)蒸氣提?。╒apex）過(guò)程中的影響因素做了系統(tǒng)的研究，為原位開采油砂礦提供了有力的理論依據(jù)。蒸氣提取油砂礦的過(guò)程被認(rèn)為是很有前景的 “綠色”工業(yè)過(guò)程，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

油砂的分離技術(shù)主要包括水基提取法、溶劑提取法、原位開采法。水基提取技術(shù)作為最重要的油砂分離技術(shù)目前已成功應(yīng)用于油砂分離的工業(yè)生產(chǎn)中，但水基提取技術(shù)對(duì)油砂的品質(zhì)要求較高，主要針對(duì)親水性油砂的分離。加拿大艾伯塔省是世界上油砂資源最為豐富的地區(qū)，多為親水性油砂礦，因此，適合采用水基提取的方法進(jìn)行分離，形成了較為完備的分離體系，不僅表現(xiàn)在設(shè)備上，而且表現(xiàn)在工藝技術(shù)層面。溶解提取法是通過(guò)相似相容原理來(lái)實(shí)現(xiàn)油砂瀝青回收的一種方法。其主要特點(diǎn)在于普適性強(qiáng), 可應(yīng)用于不同類型的油砂。但由于溶劑提取瀝青油后殘砂中大量的溶劑難以回收，造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，因此，溶劑提取法一直未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。原位開采法主要針對(duì)礦藏深度大于75 m油砂礦，通過(guò)注入有機(jī)蒸氣來(lái)實(shí)現(xiàn)瀝青回收的一種方法，國(guó)內(nèi)外研究者就原位開采技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

隨著原油資源供應(yīng)緊張，原油價(jià)格不斷攀升。油砂作為一種重要的非常規(guī)油氣資源日益受到國(guó)內(nèi)外投資者的重視。目前油砂開采已在加拿大實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，其他各國(guó)也得到重視，但目前我國(guó)尚不具備成熟的油砂分離技術(shù)，因此亟需對(duì)我國(guó)儲(chǔ)藏豐富地區(qū)的油砂礦進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組成及性能評(píng)價(jià)，探索適用于我國(guó)油砂礦的分離技術(shù)，為我國(guó)的油砂工業(yè)提供技術(shù)儲(chǔ)備。

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Research Progress in Oil Sand and Its Processing Technology

YANG Hong-qiang1, ZHAO Yu-long2，HE Chong-hui1, WANG Bin1
( 1. PetroChina Lanzhou Petrochemical Research Center，Gansu Lanzhou 730060，China；2. PetroChina Daqing Petrochemical Company the First Chemical Factory, Heilongjiang Daqing 163714, China)

As an unconventional oil resource, oil sand and its processing technology have attracted much attention at home and abroad in recent years. In this paper, main oil-sand separation technologies were introduced; their principles and influencing factors were discussed. The effective separation method of oil sand based on special oil sand conditions was also described.

Oil sand; Separation method; Factors

TE 624

A

1671-0460（2015）01-0132-06

2014-08-03

楊紅強(qiáng)（1986-），男，甘肅定西人，助理工程師，碩士研究生，2012年畢業(yè)于中科院蘭州化物所物理化學(xué)專業(yè)，研究方向：煉油催化劑的研發(fā)。E-mail：yhq1988926@126.com。