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Analysis of Solvent-Diluted Bitumen from Oil Sands Froth Treatment Using NIR Spectroscopy

Authors

  • Yicheng Long,

    Corresponding author
    1. CANMET Energy Technology Centre– Devon, Natural Resources Canada, #1 Oil Patch Drive, Devon, AB, T9G 1A8, Canada
    • CANMET Energy Technology Centre– Devon, Natural Resources Canada, #1 Oil Patch Drive, Devon, AB, T9G 1A8, Canada
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  • Tadeusz Dabros,

    1. CANMET Energy Technology Centre– Devon, Natural Resources Canada, #1 Oil Patch Drive, Devon, AB, T9G 1A8, Canada
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  • Hassan Hamza

    1. CANMET Energy Technology Centre– Devon, Natural Resources Canada, #1 Oil Patch Drive, Devon, AB, T9G 1A8, Canada
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Abstract

Process control and optimization of bitumen froth treatment during oil sands processing require rapid analysis of asphaltene content in bitumen, solvent-tobitumen ratio (S/B), and the density of solvent-diluted bitumen. NIR spectroscopy was employed to meet this requirement. The NIR system comprised a spectrometer with no moving parts coupled with a double-pass transflectance probe via a fiber-optic cable. Quantitative calibration models were established using partial leastsquares regression in latent variables. The standard errors of calibration were 0.20 wt% for 0 to 20 wt% asphaltenes in bitumen, 1.1 wt% for 20 to 100 wt% asphaltenes in bitumen, 0.1 for S/B of solvent-diluted bitumen, and 0.0017 g/mL for density of solvent-diluted bitumen. It was shown that the process conditions could be monitored through the spectral scores from principal component analysis.

Abstract

Le contrôle et l'optimisation des procédés dans le traitement des mousses de bitume lors du traitement des sables bitumineux nécessitent l'analyse rapide de la teneur en asphaltène dans le bitume, du rapport sovantbitume (S/B) et de la masse volumique du bitume dilué dans le solvant. On a utilisé la spectroscopie dans le proche infra-rouge (NIR) pour répondre à cette exigence. Le système NIR se compose d'un spectromètre sans parties mobiles et est couplé à une sonde de transflectance à double passe via un câble à fibres optiques. Des modèles de calibration quantitative ont été établis par régression aux moindres carrés partielle des variables latentes. Les écarts types de calibration sont : de 0,20% en masse pour 0 à 20% en masse d'asphaltènes dans le bitume, de 1,1% en masse pour 20 à 100 % en masse d'asphaltènes dans le bitume, de 0,1 pour le S/B du bitume dilué dans le solvant, et de 0,0017 g/mL pour la masse volumique du bitume dilué dans le solvant. On montre que les conditions de procédé pourraient être surveillées en utilisant les scores spectraux de l'analyse en composante principale.

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