采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法

摘要

本发明提供了一种采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，属于油砂分离技术领域。该方法采用微生物驱油技术，对油砂在水基提取前进行微生物细菌培养处理，通过微生物细菌对油砂中沥青油中的某些大分子物质的选择性作用来影响油砂的物理化学性质，有效提高了沥青油的回收率，改善了沥青油的品质，解决了油砂矿，尤其是高电解质、高粘土含量的油砂矿或者风化油砂矿等难处理矿的沥青油分离回收问题。实践证明，采用本发明的方法水基提取油砂中沥青油，回收率高达98%，在油砂分离提取的工业生产中具有良好的应用前景。

权利要求

1.一种采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，是将油砂浸渍在由无机培养基与微量元素的水溶液构成的培养体系中，再对该培养体系进行高压蒸汽灭菌处理，使其保持无菌状态；然后在培养体系中植入微生物菌株，对油砂进行细菌培养；细菌培养完成后，进行浮选处理，最后得到沥青油泡沫体；

所述油砂为表面疏水性强、高电解质、高粘土含量的油砂矿；

所述培养体系中油砂的含量为：每升培养体系中，浸渍油砂800~1000g；

所述微生物菌株为铜绿假单胞菌或枯草芽孢杆菌；每升培养体系中植入微生物菌株

4~6ml；

所述细菌培养的温度为25~32℃，培养周期为1~5周。

2.如权利要求1所述采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，其特征在于：所述无机培养基为Na2HPO4·12H2O、KH2PO4、NaNO3、NaCl、CaCl2、MgSO4的混合溶液。

3.如权利要求2所述采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，其特征在于：所述无机培养基在培养体系中的含量为：每升培养体系中，Na2HPO4·12H2O：3~4 g，KH2PO4：11~12 g，NaNO3：5~6 g，NaCl：1~1.5 g，CaCl2：0.1~0.15 g，MgSO4：0.25~0.3 g。

4.如权利要求1所述采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，其特征在于：所述微量元素的水溶液为FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、MnSO4·H2O、H3BO3的混合溶液。

5.如权利要求4所述采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，其特征在于：所述微量元素在培养体系中的含量为：每升培养体系中，FeCl3·6H2O：0.08~0.1 g，ZnSO4·7H2O：0.75~0.8 g，CuSO4·5H2O：0.075~0.08 g，MnSO4·H2O：0.75~0.8 g，H3BO3：

0.15~0.2 g。

6.如权利要求1所述采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，其特征在于：所述浮选处理，是将经过细菌培养后的油砂移到浮选池中，补加去离子水，使每升水中油砂的含量为150~300 g；调节体系的pH=8.0~8.5，然后进行浮选；浮选条件为：摇床转速

1200~1800rpm，通气流量100~200ml/min，浮选温度40~80℃。

说明书

采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法

技术领域

[0001] 本发明属于油砂分离技术领域，涉及一种油砂水基提取沥青油的方法，尤其涉及一种利用微生物驱油技术（MEOR）水基提取油砂中沥青油的方法。

背景技术

[0002] 油砂（Oil Sands）又称为焦油砂（Tar Sands），其主要成分包括沙粒或粘土、沥青油（bitumen）以及水分等。目前在世界范围内油砂储量丰富，其已探明储量约占世界原油总储量的30%。加拿大是世界上油砂储量第一大国，其油砂工业化开采较早而且相当发达，2010年油砂矿日产原油200万桶，占加拿大国内原油开采量的40%。我国油砂矿资源储量也相当丰富，据国土资源部等部门对我国油气资源评估获悉，我国油砂矿资源保守储量在千亿吨，其中可采储量在100亿吨左右，约占我国油气资源总量的30%。2003年全国油气资源评估中，首次将油砂、油页岩等非常规资源纳入评估对象，这说明了非常规油气资源（油砂、油页岩等）已进入国家能源战略视野。而随着传统原油资源因超负荷开采利用而日渐枯竭之势，非常规能源油砂的开采及利用将会受到重视。

[0003] 目前国际上油砂的开采方法主要有露天开采和原位开采。其中露天开采主要针对矿藏深度较浅的油砂矿，藉由机械挖掘、传送带运输等方法开采出油砂，然后针对油砂的特性而采取水基提取（Water-Based Extraction）或干馏分离。原位开采主要针对矿藏深度较深的油砂矿，通过注入蒸汽、溶剂等直接获得沥青，其具体方法包括出矿冷采、蒸汽辅助重力泄油等。

[0004] 水基提取油砂中沥青油是目前国际上几大油砂开采公司所采用的基本方法，该方法的特点是：技术成熟、成本较低，环境污染相对较小。但该方法的缺点是只能针对亲水性油砂矿，而对于我国大部分地区的油砂矿（亲油性）则不适用。随着油砂矿的大规模开采利用，优质、易于水基提取的油砂矿日渐减少，而高电解质、高粘土含量的油砂矿或者风化油砂矿在水基提取过程中沥青油回收率不高，因此加强对此类油砂矿新型前处理方法的研究势在必行。

发明内容

[0005] 本发明的是针对现有技术中存在的问题，提供一种采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法。

[0006] 本发明采用微生物驱油技术水基提取油砂中沥青油的方法，是采用微生物驱油技术，对油砂在水基提取前进行微生物细菌培养处理，通过微生物细菌对油砂中沥青油中的某些大分子物质的选择性作用来影响油砂的物理化学性质，从而改善油质并提高沥青回收率。其具体方法是：是将油砂浸渍在由无机培养基与微量元素的水溶液构成的培养体系中，再对该培养体系进行高压蒸汽灭菌处理，使其保持无菌状态；然后在培养体系中植入微生物菌株，对油砂进行细菌培养；细菌培养完成后，进行浮选处理，最后得到沥青油泡沫体。

[0007] 所述无机培养基为Na2HPO4·12H2O、KH2PO4、NaNO3、NaCl、CaCl2、MgSO4的混合溶液，而且，每升培养体系中，Na2HPO4·12H2O：3~4 g，KH2PO4：11~12 g，NaNO3：5~6 g，NaCl：1~1.5 g，CaCl2 ：0.1~0.15 g，MgSO4 ：0.25~0.3 g。

[0008] 所述微量元素的水溶液为FeCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、MnSO4·H2O、H3BO3的混合溶液。每升培养体系中，FeCl3·6H2O：0.08~0.1g，ZnSO4·7H2O：0.75~0.8g，CuSO4·5H2O：0.075~0.08 g，MnSO4·H2O：0.75~0.8 g，H3BO3 0.15~0.2 g。

[0009] 所述微生物菌株为铜绿假单胞菌或枯草芽孢杆菌。微生物菌株植入量为：每升培养体系中植入微生物菌株4~6ml。

[0010] 所述细菌培养的温度为25~32℃，优选~30℃；培养周期为1~5周，优选2~3周。

[0011] 所述浮选处理，是将经过细菌培养后的油砂移到浮选池中，补加去离子水，使每升水中油砂的含量为150~300 g；调节体系的pH=8.0~8.5，然后进行浮选；浮选条件为：摇床转速1200~1800rpm，通气流量100~200ml/min，浮选温度40~80℃。

[0012] 本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明采用微生物驱油技术，对油砂在水基提取前进行微生物细菌培养处理，一方面能够影响油砂及水环境的物理化学性质，另一方面由于微生物细菌在生长过程中需要利用沥青油中重质组分中N、S等元素，因此降解了该重质组分，提高了沥青油的回收率，改善了沥青油的品质，从而解决了油砂矿，尤其是高电解质、高粘土含量的油砂矿或者风化油砂矿等难处理矿的沥青油分离回收问题。实践证明，采用本发明的方法水基提取油砂中沥青油，回收率高达98%。

附图说明

[0013] 图1为实施例1中油砂水基分离提取沥青油的回收率与浮选时间关系曲线；

[0014] 图2为实施例2中油砂水基分离提取沥青油的回收率与浮选时间关系曲线。

具体实施方式

[0015] 下面通过具体实施例对本发明油砂水基分离提取沥青油的方法作详细的说明。

[0016] 实施例1

[0017] 油砂的选取：风化油砂矿，取自内蒙古扎赉特旗，其基本组成及含量如下：固体组分（沙粒、粘土）89 wt%、沥青10.4 wt %、水0.6 wt %。由于该油砂中固体组分（沙粒、粘土）表面为强疏水性，因此该类油砂在正常浮选时产生很少沥青泡沫甚至不产生，因而不能进行水基提取沥青油。

[0018] 油砂水基提取沥青油的工艺：

[0019] （1）准确称量300 g油砂，转移到500ml三角烧瓶内，再添加300ml的培养体系，该培养体系是由无机培养基及微量元素的水溶液，且每升培养体系中，无机培养基：Na2HPO4·12H2O：3g，KH2PO4：11 g，NaNO3：5 g，NaCl：1 g，CaCl2 ：0.1 g，MgSO4：0.25 g；微量元素：FeCl3·6H2O：0.08 g，ZnSO4·7H2O：0.75 g，CuSO4·5H2O：0.075 g，MnSO4·H2O： 0.75 g， H3BO3：0.15 g。然后对该培养体系进行高压蒸汽灭菌处理，使该培养基体系保持无菌状态，避免外来微生物菌种的干扰。

[0020] （2）在上述处理后的培养体系中植入铜绿假单胞菌菌液2ml，设定摇床转速60rpm，控制培养温度为30℃，培养两周时间。

[0021] （3）完成培养周期后，对经过培养的油砂进行浮选处理：将含培养基油砂转移到体积为1L的浮选池，并补加去离子水使浮选池内水相体积达到900ml，用NaHCO3和/或NaOH调节pH=8.0~8.5，然后进行搅拌浮选。浮选条件为：摇床转速1200rpm，通气流量200ml/min，浮选温度控制在60℃，浮选时间为15min。浮选完成后，收集沥青泡沫体，用Dean-Stark方法进行分析计算沥青回收率，结果如图1所示，沥青最终回收率达98%。

[0022] 实施例2

[0023] 油砂的选取：高电解质、高粘土含量的油砂矿，取自新疆黑油山，其基本组成及固体组分（沙粒、粘土）92.3 wt%、沥青5.3 wt %、水2.4 wt %。由于该油砂中固体组分（沙粒、粘土）表面为强疏水性，因此该类油砂在正常浮选时产生很少沥青泡沫甚至不产生，因而不能进行水基提取沥青油。

[0024] 油砂水基提取沥青油的工艺：

[0025] （1）准确称量300 g油砂，转移到500ml三角烧瓶内，再添加300ml的培养体系，该培养体系是由无机培养基及微量元素的水溶液，且每升培养体系中，无机培养基：Na2HPO4·12H2O 4 g，KH2·PO4：12 g，NaNO3：6 g，NaCl：1.5 g，CaCl2：0.15 g，MgSO4：0.3 g；
微量元素：FeCl3·6H2O：0.1 g，ZnSO4·7H2O：0.8 g，CuSO4·5H2O：0.08 g，MnSO4·H2O：0.08 g，H3BO3 0.2 g。然后对该培养体系进行高压蒸汽灭菌处理，使该培养基体系保持无菌状态，避免外来微生物菌种的干扰。

[0026] （2）在上述处理后的培养体系中植入枯草芽孢杆菌3.5ml，设定摇床转速60rpm，控制培养温度为30℃，培养三周时间。

[0027] （3）完成培养周期后，对经过培养的油砂进行浮选处理：将含培养基油砂转移到体积为1 L的浮选池，并补加去离子水使浮选池内水相体积达到900ml，用NaHCO3和/或NaOH调节pH=8.0~8.5，然后进行搅拌浮选。浮选条件为：摇床转速1200rpm，通气流量200ml/min，浮选温度控制在60℃，浮选时间为15min。浮选完成后，收集沥青泡沫体，用Dean-Stark方法进行分析计算沥青回收率，结果如图2所示，沥青最终回收率达92%。