Способ получения битумных масел из битуминозных песчаников

О П И С А Н И Е о )959629ИЗЬБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциаиистическихРеспублик К ПАТЕНТУоо делам нэебретений и отнрытийДата опубликования описания 17 .09.82 Иностранец Джон Сатиапракаш Рендалл. (72) Авторы изобретения Иностранная фирма(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНЫХ МАСЕЛ ИЗ БИТУМИНОЗНЫХ ПЕСЧАНИКОВ Изобретение относится к способам попущения битумных масел из битуминозных песщаников и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. 5Известен способ получения битум" ных масел из битуминозных песчаников путем экстракции с использованием растворителей 11.Наиболее близким к изобретению то является способ получения битуминозных масел из битуминозных песчаников путем экстракции с использованием углеводородного растворителя, имеющего плотность, меньшую, щем вода, и воды 5 с получением экстракта 2 1.Однако этот способ недостаточно эффективен из-за необходимости смеше" ния исходного битуминозного песщани" ка с большим количеством растворите" 20 ля, для чего необходимо большое коли. щество энергии для перемешивания суспензии мешалкой, имеющей скорость 2500 об/мин. В дальнейшем к полученной суспензии добавляют воду, полущают экстракт и рафинат с последующим разделением экстракта на целевой продукт и растворитель и возвращением последнего на экстракцию.Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет снижения количества используемого растворителя и упрощения технологии процесса,Поставленная цель достигается тем, щто согласно способу получения битумных масел из битуминозных песчаников, исходное сырье смешивают с водой с получением шлама и экстракцию проводят в закрытом горизонтальном контактном аппарате, содержащем вращающийся вокруг горизонтальной оси барабан с черпаками, путем пропускания щерез него противотоком шлама с температурой на входе в аппарат 20-95 С и потока растворителя с образованием в аппарате жидких фаз углеводородньго растворителя и воды и фазы твердых частиц битуминозного песчаника, причем фаза воды образует барьерный слой междуСпособ получения битумных масел из битуминозных песчаников путем экст" ракции с использованием углеводородно" у го растворителя, имеющего плотность, меньшую, чем вода, и воды с получением экстракта; о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эфФективности процесса, исходное сырье й смешивают с водой с получением шлама и экстракцию проводят в закрытом горизонтальном контактном аппарате, содержащем вращающийся вокруг горизон" тальной оси барабан с черпаками пу- Э тем пропускания через него противотоком шлама с температурой на входе в аппарат 20"95 фС и потока растворителя с образованием в аппарате жидких Фаз углеводородного растворителя и воды 20 и Фазы твердых частиц битуминозного песчаника, причем фаза воды образует барьерный слой между фазой растворителя и фазой твердых частиц, с осуществлением одновременной многократной 2 З промывки твердых частиц через жидкие фазы в. контактном аппарате с последу 29 20ющим выводом экстракта из верхней части аппарата, а из нижней части его . потока промытых твердых частиц и воды, отделением последней и возвратом на смешение с исходным сырьем.Приоритет и о признакам07.08.76 - противоток шлама и потока растворителя; использование угле" водородного растворителя;. использование закрытого горизонтального контактного аппарата, содержащего вращающийся вокруг горизонтальной оси барабан с черпаками.25.01.77 - температура шлама на входе в аппарат, равная 20"95 С; выделение углеводородного растворителя из экстракта и возврат его на экстракцию; возврат воры на смешение с исходным сырьем. Источники инФормации,. принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СЙА Ю 3558469,кл. 208-11, опублик. 1971. 2. Патент США й 3553098,кл, 208"11, опублик. 1974 (прототип),959629 3фазой растворителя и фазой твердых частиц, с осуществлением одновременной многократной промывки твердых частиц через жидкие фазы в контактном аппара" те с последующим выводом экстракта из верхней части аппарата, а из нижней части его потока промытых твердых частиц и воды, и дальнейшим отделе" нием последней и возвратом ее на смешение с исходным сырьем. 1 ОКоличество воды, добавляемой к исходному сырью, определяется возможностью перекачивания шлама битуминозного песчаника и воды в контактный аппарат,а также необходимостью свободного пе ремещения потока битуминозного песча" ника и воды через контактный аппарат и необходимостью окружения песка в контактном аппарате водой для предупреждения контакта растворителя с во дой.Количество воды составляет не менее 20 вес.Ф, преимущественно более 104 и наиболее предпочтительно более 50 вес,3.25Так как плотность растворителя в потоке растворителя меньше плотности воды и растворитель не смешивается с водой, вода и растворитель обра" зуют две отдельные фазы, и любой растворитель, прилипший к твердым частицам при промывке через контактный аппарат, быстро возвращается в фазу растворителя. Количество используемого растворителя зависит от природы битуминозного песчаника и составляет 10-85 вес.Ф, предпочтительно 20-804 от веса битумных масел в битуминозном песчанике.В качестве растворителя применяет 40 ся углеводородное масло или смесь масел. Наиболее эффективный раствори- тель имеет интервал кипения керосина (200-295 С), В качестве растворителя можно также использовать фракцию экстрагированных битумных масел с ана.4 логичным диапазоном кипения.Обычно поток растворителя, выводимый иэ контактного аппарата с растворенными в нем битумными маслами, подают на установку для извлечения раст 5 О ворителя, из которой извлеченный растворитель рециркулируют в контактный аппарат;Раствор битумных масел в растворителе можно пропускать через нефтеперегонную установку с получением продукта, который можно использовать в качестве растворителя. 4Температура шлама, подаваемого вконтактный аппарат, составляет 20-95 Спредпочтительно 50-75 фС,На фиг, 1 изображена технологическая схема для осуществления предложенного способа; на фиг, 2 - контактныйаппарат, радиальное сечение; нафиг, 3 - технологическая схема, .в которой фракционирующая колонна заменена нефтеперегонной аппаратуройСпособ осуществляется следующимобразом,Размолотый битуминозный песчаник(Фиг. 1) по линии 1. подают во вращающийся автоклав 2, где его перемешиваютс горячей водой, направляемой по линии 3 из резервуара 4 горячей воды.Рециркулируемую воду иэ резервуара 4подают насосом 5 через топливный нагреватель 6, чтобы температура водына входе в автоклав 2 составляла,,96 С, При необходимости в автоклав 2 по линии 7 можно подавать пар,Шлам битуминозного песчаника в воде из автоклава 2 направляют черезобдироцное сито 8 в напорный бак 9,куда по иере необходимости добавляют горячую воду по линии 3 для довеодения температуры шлама до,л 65 С идля поддержания твердых частиц в суспензии.Горячий шлам (битуминозный песчаник и вода) подают насосом 10 иэбака 29 в контактный аппарат, при этомалаи направляют в днище контактногоаппарата.Горячий шлам, подаваемый в контактный аппарат в виде потока с одногоконца контактного аппарата, постепеннопроходит все отделения контактного.аппарата через кольцевые промежутки,исбрасывается по линии 11. Углеводородный растворитель подают по линии 15в верхнюю часть контактного аппаратаи выводят по линии 16 из верхнейчасти контактного аппарата, Растворитель перекачивают насосом 17 иэ бака 18 для хранения растворителя. Растворитель можно нагревать с помощьюпарового подогревателя 19 перед подачей в контактный аппарат, Поток растворителя, который фактически не смешивается с водой, образует четкую отделенную Фазу над подаваемым потокомшлама. Контактный аппарат работаеттаким образом, что граница разделамежду двумя Фазами остается статичнойи расположена около оси (горизонтальной) контактного аппарата.5 959629Таким образом,битумные масла по- до температуры гф 65 С в бак 18 для степенно растворяются в потоке раст- хранения растворителя. В бак 18 помворителя и подаваемыи поток песка и . линии 36 подают свежий растворитель. мелких частиц постепенно отделяется Продукт со дна колонны 25 - битумныеЮ масла с высокой температурой кипе"Содержимое контактного аппарата ния - выводят из низа колонны и после о разует три фазы: нижняя - песок, охлаждения в теплообменнике 23 подают который быстро оседает на днище кон- насосом через холодильник 37 в бак,32 тактного аппарата, средний слой - во" для хранения битумных масел. Теплую да, в которой находится песок, и Ю охлаждающую воду из холодильника 37, верхний слой - растворитель. Присут- а также из теплообменников .19, 35 ствие воды, окружающей песок, играет и 27 подают по линии 29 в бак 4 для важную роль. в образовании барьера, от- горячей воды. деляющего растворитель от песка, и фракция растворителя, полученная обусловливает быстрое вытеснение лю- И из фракционирующей колонны 25 и выбого растворителя, задержанного пес" деленная в отпарной секции 33, соком. Из-за этого к моменту перемеще- держит не только растворитель, но ния песка к выпускному концу контакт- также Фракции битумных масел,содер" ного аппарата в песке остается незна- жащихся в битуминозном песчанике и чительное количество или вообще не 20 имеющих тот же интервал температуры остается. растворителя, Поток, сбра- кипения. Таким образом эта системаиф Ф фФ сываемыи. по линии 14, почти полностью самообеспечиваетсЯ РаствоРителем, и.- состоит из воды, песка и мелких час- растворитель подается из внешнего ис тиц, а поток растворителя, выпускае-. точника только при пуске. Система мый по линии 16, состоит почти пол-. 2 з .извлечения растворителя работает при ностью из раствооа экстрагированныхатмосферном давлении или при давлев растворителе битумных масел. Про- нии ниже атмосферного. цесс экстракции, происходящий в кон-Поток, отводимый из контаегного тактном аппарате, является, таким об- аппарата,по линии 14 направляют на разом, непрерывным, противоточным и . ЗЕ установку очистки песка. многостадийным. Установка очистки песка представ-,Из контактного аппарата поток раст- ляет собой конусный закрытый сепаравора битумных масел направляют по ли- тор 38. Поступающ "оступающии поток проходит чении в ак для хранения, откуда рез заключенную в патрубок секцию 39, насосом 22 через теплообменник 23 его которая предназначена для уст нд греватель 24, которыи ра" поверхностной турбулентности воды вдля устранения ботает. На газе или на мазуте. Нагре" верхней части сепаратора. Более тяжетый до температуры л 350 С раствор лый песок быстро оседает в основанд ют во фракционирующую колонну 25. сепаратора, а вода с мелкими частицаванииары, отводимые из верхней части ко- ми поступает в секцию 39 аллонны поы, подают по линии 26 в конденса- ,лоб 40. Пар подают в основание сепа"46тор 7. Конденсат воды и легких масел ратора по.линии 41, которая закрыта направляют в бак 28, при этом воду . клапанным выходом 42, Пар выполняет нижнего слоя рециркулируют по линии 29 две Функции: поддерживает свободный .в ба к 7. Легкие масла верхнего слояпоток песка, поступающий из сепаранаправляют в бак 30 для хранения и тора, и способствует удалению любого часть их подают насосом по линии 31 растворенного растворителя, который в колонну 25 в виде орошения, остаток может присутствовать в воде. Пар направляют в бак 23 для битумных ма" вместе с парами растворителя выводят сел, которые подают насосом в неф" из верхней части сепаратора 38 и кон.- теперегонную установку (на фиг. 1 неденсируют в конденсаторе 43, припоказана) ..Фэтом горячий конденсат направляютракцию с интервалом кипения керо.- в бак 4 для горячей воды вместе с тепсина, например 200-295-С, отбирают лой охлаждающей водой. Па из и из колонны 25 в вии поны 5 в виде бокового потока тора 38 можно конденсировать в ороМ) росиподают в отпарную секцию 33, в ос-тельном конденсаторе. нование которой по линии 34 вводят Воду и мелкие частицы из сепаратопар. Полученную при этом фракцию раст" ра 38 направляют по желобу 40 в центворителя охлаждают в холодильнике 35 робежный .сепаратор 44, который концентрирует мелкие частицы в шлам, перемешивающийся с песком, поступающимиз клапанного выхода 42. Вода, кото рая свободна от мелких частиц, выходитиз центробежного сепаратора 44 и воз-вращается в бак 4 для горячей водыпо линии 45.Поток песка, мелких частиц и водыиз сепаратора 38 отводят по.линии 46.,Поток битуминозного песчаника и Оводы непрерывно обрабатывают в каждомотделении контактного аппарата вращающимися черпаками 47 и 48. При этомтвердые частицы поднимают черпакамии постепенно выгружают из черпаков ив верхней половине корпуса 49 такимобразом, что они обрабатываются в барабане или промываются потоком 50 растворителя. Так как твердые частицыплотнее воды или растворителя, они 20при выгрузке из черпаков быстро проходят через поток растворителя и оседают на днище аппарата, Вращающиесячерпаки также переносят вниз растворитель из потока 4 в поток 51 битуми" 2 з нозного песчаника и воды, при этомрастворитель находится там в виде ка 1пель, которые быстро возвращаютсявверх в поток растворителя,Передние кромки черпаков 47 и 48расположены перпендикулярно промежутку между диском 52 и корпусом 49.В технологической схеме процесса,изображенной на фиг, 3, фракционирующая колонна, служащая для выделенияуглеводородного растворителя, заменеа нефтеперегонкой установкой 53. 6 ырье для нее - раствор битумных маселнаправляют по линии 54,Углеводородный растворитель, получаемый на установке, можно для повы"шения качества подвергать различнымобработкам, например гидрокрекингу.Углеводородный растворитель выводятиз нефтеперегонной установки и вводятв процесс по линии 55.В табл. 1 и 2 представлены материальный баланс и условия проведенияпроцессов соответственно по схемам,изображенным на фиг. 1 и 3.% .3 -4е 38х, оС сло эй 1" ло велЭх 33-.цоечо йм хх хЭ Э Х9 ЫХуя х,ЕОЕЭО Сйхх,1 о леоСС СЧой хЦ Хе хХ СХе оФ Соа юсе,Ф й1- 9о д9т ех хО Фх х з % е й е ех о С 1 л аз ф З с х Э ОЪюс ч.,фО. ЭС 1е фХ Ф9аае оСС е ес х х хх х е х т С О 9 О с с Э е й е Х о сФ л а х е х с х о о 1 3 о о х Ю, 1".1 .О,ю Р -31 С Ее а Зю 9Ц 301 1е э О Э ею 9 9 Х е уХХ Е .ю 3 О О ЕеЮ О1К ЕВ о 1 ю (О Е1 О Е 3 е(с 11 9 ю О1 1ю йЮ.1 ХЛ 3Э 3Ш 1 1 йСЮ 1 е О -юм 1 5 Г --- 1 1 3 11 О.лЕо ю с 3 Х е е 14 1 Ц Ю 3 1е Од 1 ЮО Е Ф 33 1- Э 1 е х е .е ю- ю э езда 1). Со селЕЭ хО 33" Фсл Юц з еЭОУ Л(ЛХСО сСойвхм ООслъ ес м.4ЭЭХФУХХХ10 е э елар (ХХ ФЧ,6 Х а Х Х 1" Я Х Х сао 1 11 йрае 1 9 лХ ас еОФ 3 9 т 91 Х 1 Х 1 9 М о, В 1 С 1 1 9 1 1 г3.31 Э 1 О.1 й 1 й 1 л 1 С 1 Д 1 Ф 1Х ХХ 1-19 й З 1Хт:3 Х) )ой11 фй оо аУ й Э;о)й 1,-ФхУ йо: ы,.е959629 16 С Э с н л лаэеЭ Хссх соевМ % 1 00мсО с Ю ЮО ЮСЪ Сч СЧ Ю1 с,Ч