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阳离子聚丙烯酰胺辅助溶剂萃取油砂沥青工艺研究

2017-04-10袁逸璞

化学工业与工程 2017年2期

袁逸璞,何 林,2,隋 红,2*

(1.天津大学化工学院,天津 300072; 2.精馏技术国家工程研究中心,天津 300072)

油砂(Oil Sands)又称沥青砂或重油砂,属非金属矿产,是提炼石油类产品和修建柏油路面的优良材料[1-2]。油砂外观为黑色,其中有效沥青组分含量约为3%~20%(质量分数),砂粒、黏土和矿物质的含量为80%~85%,其余的3%~5%是水[3]。

油砂中的沥青是含有烃类和非烃类的有机物质,具有高密度、高黏度、高碳氢比和高金属含量的特点。简单而言,油砂沥青中平均碳含量为83.2%,氢为10.4%,氧为0.94%,氮为0.36%,硫为4.8%,此外还存在有微量的重金属钒、镍、铁等[4]。目前通用的划分沥青中重质油组分的方法为SARA法[5-6],该方法将油砂中的重质油划分为4组分:即饱和分(Saturates)、芳香分(Aromatics)、胶质(Resin)和沥青质(Asphaltenes)。需要说明的是,SAR组分的流动性比沥青质要好,对其进行下游加工也比较容易,而沥青质容易吸附黏土颗粒,在加工的过程中容易堵塞管路,其中含有的黏土和重金属也容易引发催化剂中毒,故而有部分学者倾向于在油砂加工过程中仅对SAR组分进行分离提取[7]。

现行的油砂沥青提取工艺中,热碱水洗法是现阶段唯一大规模商业运营的油砂开采方法,但其带来的能耗大、污染大等问题扔亟待解决[8]。有机溶剂萃取法作为另外一种可行的方法,相对水洗法能耗水耗更低,但是残留在砂土中的溶剂对环境容易造成二次污染[9]。近年来,诸多学者基于有机溶剂萃取法在萃取过程中添加助剂,衍生出了离子液体辅助工艺,有着沥青回收率提升,细砂夹带减少,砂土中溶剂残留减少等优点[10-11]。……

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