親水性可逆叔胺輔助溶劑萃取油砂瀝青.pdf

1、油砂是一種儲(chǔ)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(guò)程中存在能耗、水耗高等環(huán)境問(wèn)題。溶劑萃取法以其低水耗、可回收等優(yōu)勢(shì)而被認(rèn)為是最有可能取代水洗法的一種重要開(kāi)采技術(shù)。然而，溶劑殘留和助劑（離子液體等）回收等問(wèn)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(shí)現(xiàn)清潔分離成為油砂分離工業(yè)領(lǐng)域一個(gè)重要研究方向。
　　可逆溶劑是一種能夠根據(jù)實(shí)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

2、能性而備受關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)油砂基本理化性質(zhì)的分析，同時(shí)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(lèi)親水性可逆溶劑（以下稱(chēng)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(shí)驗(yàn)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(gè)方面展開(kāi)研究。
　　通過(guò)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(guò)

3、溶劑萃取工藝條件研究發(fā)現(xiàn)，采用甲苯為萃取劑時(shí)，在油砂礦:叔胺鹽溶液:溶劑=1:3:4（g/mL/mL）、萃取溫度35℃條件下，瀝青回收率達(dá)97.9％，比單獨(dú)采用甲苯溶劑萃取時(shí)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(shí)，乙酸乙酯體積比30%，油砂礦:叔胺鹽溶液:溶劑=1:1:4（g/mL/mL），萃取溫度為25℃時(shí)，瀝青回收率達(dá)87.6%，比單獨(dú)采用復(fù)合溶劑萃取時(shí)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

4、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(guò)分離瀝青四組分、固體表面元素分析、潤(rùn)濕性測(cè)試、Zeta電位測(cè)試、QCM-D測(cè)試等表面化學(xué)分析測(cè)試發(fā)現(xiàn)叔胺鹽對(duì)瀝青及礦物顆粒表面具有良好的改性作用。叔胺鹽陽(yáng)離子（如[Et3NH]+）吸附在瀝青表面形成離子對(duì)，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(guò)對(duì)叔胺輔助萃取過(guò)程