【摘要】：油砂是一種儲量豐富的非常規(guī)石油資源。傳統(tǒng)應(yīng)用于油砂分離的熱堿水洗法在其工業(yè)化過程中存在能耗、水耗高等環(huán)境問題。溶劑萃取法以其低水耗、可回收等優(yōu)勢而被認(rèn)為是最有可能取代水洗法的一種重要開采技術(shù)。然而,溶劑殘留和助劑(離子液體等)回收等問題是限制該方法進(jìn)一步應(yīng)用的主要因素。因此篩選高效、易回收的助劑和實現(xiàn)清潔分離成為油砂分離工業(yè)領(lǐng)域一個重要研究方向�？赡嫒軇┦且环N能夠根據(jù)實際應(yīng)用需要,使其理化性質(zhì)發(fā)生特定改變的溶劑,因其綠色和智能性而備受關(guān)注。本文通過對油砂基本理化性質(zhì)的分析,同時結(jié)合可逆溶劑在離子態(tài)與分子態(tài)之間的變化特性,提出采用叔胺類親水性可逆溶劑(以下稱為“親水性可逆叔胺”)作為助劑,并將其應(yīng)用于溶劑萃取油砂瀝青工藝中,并依次從親水性可逆叔胺鹽的合成、實驗室油砂萃取及工藝優(yōu)化、叔胺鹽輔助萃取微觀作用機(jī)理和萃取體系中乳液性能四個方面展開研究。通過優(yōu)化叔胺鹽的合成條件發(fā)現(xiàn),叔胺的pKa值和合成溫度是影響叔胺鹽合成反應(yīng)速率和反應(yīng)進(jìn)程的主要因素。通過溶劑萃取工藝條件研究發(fā)現(xiàn),采用甲苯為萃取劑時,在油砂礦:叔胺鹽溶液:溶劑=1:3:4(g/m L/mL)、萃取溫度35℃條件下,瀝青回收率達(dá)97.9%,比單獨采用甲苯溶劑萃取時提高5%。當(dāng)采用復(fù)合溶劑(乙酸乙酯/正庚烷)進(jìn)行萃取時,乙酸乙酯體積比30%,油砂礦:叔胺鹽溶液:溶劑=1:1:4(g/m L/m L),萃取溫度為25℃時,瀝青回收率達(dá)87.6%,比單獨采用復(fù)合溶劑萃取時提高6%。此外,加入叔胺鹽溶液能夠有效減少瀝青中的細(xì)砂夾帶量和殘砂中的溶劑殘留。為了獲悉叔胺鹽促進(jìn)瀝青回收的作用機(jī)理,本文通過分離瀝青四組分、固體表面元素分析、潤濕性測試、Zeta電位測試、QCM-D測試等表面化學(xué)分析測試發(fā)現(xiàn)叔胺鹽對瀝青及礦物顆粒表面具有良好的改性作用。叔胺鹽陽離子(如[Et3NH]+)吸附在瀝青表面形成離子對,從而有效減弱瀝青組分(如瀝青質(zhì)等)與礦物表面的相互作用,改變礦物表面性質(zhì)(更親水),使瀝青從礦物表面的脫離變得更加容易、徹底。通過對叔胺輔助萃取過程中形成的乳液性質(zhì)和成因進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)萃取過程中溶劑相瀝青質(zhì)含量的增多和游離細(xì)砂的存在是造成乳化嚴(yán)重的主要原因。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O658.2;TE626
【圖文】：

圖 1-1 加拿大阿薩帕斯卡油砂的結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1-1 The structure of Athabasca oil sands資源的儲量及分布

我國油砂資源分布圖

圖 1-3 浸提階段瀝青從砂粒表面的剝離Figure 1-3 Bitumen liberation from sand grains然而，隨著近年來社會各界對環(huán)境要求的提高，熱堿水洗受到多方面的質(zhì)疑：先，該法需要 50~80℃的熱水，能源消耗大；其次，水洗過程需要大量的水資

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張燕;丁明山;劉娟;任嗣利;;天然表面活性劑和Ca~(2+)對瀝青/二氧化硅表面相互作用力的影響[J];石油煉制與化工;2015年10期

2 周瓊;孫昱東;趙凌云;;油砂處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];廣州化工;2015年16期

3 雒和明;楊小平;丁明山;賈衛(wèi)紅;張燕;任嗣利;;印尼油砂性質(zhì)分析及水基分離研究[J];西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年03期

4 徐軼;;油砂瀝青的開采和分離技術(shù)現(xiàn)狀[J];遼寧化工;2015年02期

5 楊紅強(qiáng);趙玉龍;何崇慧;王斌;;油砂及其分離方法的研究進(jìn)展[J];當(dāng)代化工;2015年01期

6 馮杰;李鑫鋼;許寧津;隋紅;;有機(jī)溶劑萃取加拿大油砂應(yīng)用研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2015年01期

7 李斌;尹曉君;張洋勇;鄧杰義;唐曉東;;油砂分離技術(shù)研究進(jìn)展[J];廣州化工;2014年04期

8 孫錫博;孫林;潘一;;油砂萃取技術(shù)研究進(jìn)展[J];當(dāng)代化工;2013年12期

9 方朝合;黃志龍;鄭德溫;葛稚新;李小龍;;中國油砂分離工藝技術(shù)研究進(jìn)展[J];廣州化工;2013年24期

10 崔清軍;李東勝;李曉鷗;譚克;李春筍;;國內(nèi)外油砂分離技術(shù)研究[J];當(dāng)代化工;2013年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 袁逸璞;表面活性劑和離子液體在油砂分離中的應(yīng)用及機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2015年

2 張堅強(qiáng);離子液體強(qiáng)化溶劑萃取油砂瀝青工藝優(yōu)化及機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2014年

本文編號：2767527