СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БИТУМИНОЗНЫХ ПЕСЧАНИКОВ Российский патент 1997 года по МПК C10G1/04 

Изобретение относится к способам извлечения тяжелых нефтей (битумов) из битуминозных песчаников экстракцией углеводородными растворителями и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известные способы извлечения нефтей из битуминозных песчаников (патент США N 1189354 от 30.10.85; А.С. N 371267 от 15.03.86) основаны на многостадийном извлечении битумов из песчаника с использованием различных углеводородных растворителей.

Недостатками данных способов являются многостадийность, трудоемкость, нерентабельность и повышенная пожароопасность в работе.

Наиболее близким к предлагаемому относится способ переработки битуминозных песчаников (Старшова И. М. Газизулина Р.Г. Фахриевая А.М. авт. св. N 401699).

Согласно описанию изобретения экстрагирование битума из песчаника ведут с использованием бензина или лигроина. Степень извлечения ими тяжелой нефти составляет 80-85% от его максимального содержания в песчанике. После экстракции растворитель регенерируют в обычных испарительных аппаратах и возвращают в цикл для экстракции нефти из новой порции битуминозного песчаника. Растворитель, выделенный при осушке экстрагированного песчаника, также возвращается в цикл. Извлеченная таким способом тяжелая нефть используется по назначению, а порода применяется в качестве сырья для производства строительных материалов.

Недостатки прототипа: 1) в качестве растворителей используются ценные и дефицитные нефтяные продукты; 2) данные растворители представляют собой пожароопасные и легковоспламеняющиеся жидкости; 3) из-за быстрой испаряемости растворителей, связанной с низкой температурой их кипения, образуются большие потери; 4) извлекаемая таким способом битумная нефть представляет собой твердые асфальтены, и использование ее в качестве углеводородного сырья для получения бензино-керосиновых фракций и масляных дистиллятов невозможно.

Целью изобретения является повышение эффективности способа извлечения битумной нефти из битуминозных песчаников.

Цель достигается тем, что в способе переработки битуминозных песчаников путем экстракции из последних битумной нефти углеводородным экстрагентом в качестве экстрагента используют смесь α-олефинов, получаемую из полиэтиленовых отходов и выкипающую в интервале температур 70-435^oС, а из экстракта отгоняют фракцию a-олефинов, выкипающую в интервале 70-300^oC.

Такое техническое решение позволяет повысить эффективность способа извлечения битумной нефти (БН) из битумосодержащих песчаников (БСП). Повышение эффективности связано с тем, что: 1) смесь a-олефинов, получаемая из полиэтиленовых отходов (патент РФ N 2003653 СI, от 30.11.93, бюл. N 43-44), нетоксична и менее пожароопасная, т.к. температура вспышки паров ее в закрытом тигле 78^oС, что выше аналогичного показателя у бензина, равного 46^oС; 2) применение смеси a-олефинов в качестве растворителя-экстрагента более рентабельно, т.к. себестоимость одной тонны ее по прейскурантам цен 1985 г. составляла 1/3 себестоимости бензина; 3) получаемый экстракт за счет разбавления БН олефинами представляет собой при температуре 20^oС темно-бурую маслянистую жидкость с плотностью 0,84-0,86 г/см³, которую можно перекачивать, переливать, транспортировать по трубопроводу, кроме того, такой экстракт с температурой разгонки 300-550^oС подвергается термодеструкции с получением бензино-керосиновых фракций и масляных дистиллятов, поскольку фракция a-олефинов инициирует процесс расщепления молекул БН; 4) потери смеси a-олефинов от испарения на технологических операциях отсутствуют.

Предлагаемый способ, состоящий из операций экстрагирования, отделения и отгонки, осуществляют следующим образом.

Исходные БСП и смесь a-олефинов (Рас.), выкипающая в интервале температур 70-435^oС, загружают в реактор с мешалкой в соотношении (8-6):(2-4) и при температуре 15-30^oС перемешивают в течение 1 ч. Соотношения БСП и Рас. берут с учетом достижения свободного перемешивания получаемой смеси и максимального извлечения БН и БСП. Поскольку БСП содержит БН обычно от 3 до 15 мас.то по ним и были установлены соответствующие количества растворителя. Так, для 3% БН растворителя берется в количестве 20 мас. от БСП. Данное количество растворителя обеспечивает достаточное перемешивание и максимальное извлечение БН. Для БН в 15% растворителя берется в количестве уже 40% от веса БСП. С окончанием операции экстрагирования перемешивание прекращают и проводят операцию отделения полученного экстракта от породы. Отделяют экстракт от твердых частиц породы фильтрованием при температуре 15-30^oС под вакуумом 20-50 мм рт.ст. в течение 15-20 мин. После окончания операции отделения по результатам материального баланса оценивают степень извлечения БН и БСП и определяют потери растворителя от испарения и количество растворителя, адсорбированное породой. По результатам материального баланса степень извлечения БН из БСП составляет 95-96% потерь растворителя от испарения нет, количество растворителя, адсорбированного породой, составляет 10-16% Затем полученный экстракт подвергают температурной перегонке при атмосферном давлении для отгонки из него фракции a-олефинов, выкипающей в интервале температур 70-300^oС. В результате такой операции получается кубовый остаток экстракта, состоящий из фракции a-олефинов, выкипающей в интервале температур 300-435^oС и БН. Кубовый экстракт представляет собой темно-бурую маслянистую жидкость, близкую по своим физико-химическим свойствам к мазуту (см. табл. 1). Такой кубовый экстракт имеет хорошую текучесть. Наличие в экстракте непредельных соединений a-олефинов способствует проведению термокрекинга (расщеплению) длинных молекул битумной нефти на короткие с получением до 25 мас. бензино-керосиновых фракций и до 45 мас. масляных дистиллятов. Использовать же саму БН без олефинов в качестве сырья для получения светлых нефтепродуктов путем термокрекинга невозможно.

Исходные данные и результаты примеров приводятся в табл. 2.

ПРИМЕР 1. Исходный БСП с содержанием БН 10 мас. Растворитель смесь a-олефинов, полученная из полиэтиленовых отходов и разгоняемая в интервале температур 70-435^oС. Загружают их в реактор с мешалкой в соотношении 3:2 (600 г БСП и 400 г Рас.) и в течение 1 ч при температуре 20^oС перемешивают. Затем на делительной воронке с фильтром отделяют полученный экстракт от породы. Операцию отделения проводят при температуре 20^oС и под вакуумом 20-50 мм рт.ст. Осуществляют расчет материального баланса. Степень извлечения составляет 95 мас. БН. Потерь смеси α-олефинов от испарения нет. Адсорбировалось в породе 10% Рас. Из полученного экстракта отгоняют фракцию смеси α-олефинов, выкипающую в интервале температур 70-300^oC. Полученные результаты по данным операциям приведены в табл. 2. Кубовый остаток экстракта имеет физико-химические значения, близкие значениям мазута (см. табл. 1). Термодеструкция кубового остатка экстракта дает до 25% бензино-керосиновой фракции и до 40% масляных дистиллятов, 10% летучие газы и 15% - крекинг-остаток. Отогнанная фракция a-олефинов используется повторно, как растворитель экстрагент, предварительно смешанная с новой порцией смеси a-олефинов.

ПРИМЕР 2. Исходный БСП с содержанием БН 4 мас. Растворитель смесь a-олефинов. Количество их соответственно 750 и 250 г (3:1). Методика проведения экстракции, отделения и отгонки аналогична примеру 1. Полученные результаты приведены в табл. 2. Термокрекинг кубового остатка экстракта дает 24% бензино-керосиновой фракции, 42% масляныех дистиллятов, 16% летучих газов, 18% крекинг-остаток.

ПРИМЕР 3. Исходный БСП с содержанием БН 10 мас. Растворитель бензин для промышленно-технических целей (с фракционным составом, выкипающим в интервале температур 45-175^oС). Количество их соответственно 600 и 400 г (3:2). Методика проведения экстракции, отделения и отгонки аналогична примеру 1. Полученные результаты приведены в табл. 2. Бензин отгоняется полностью. БН по физико-химическим свойствам соответствует битумной нефти, приведенной в табл. 1.

ПРИМЕР 4. Исходный БСП с содержанием БН 4 мас. Растворитель бензин. Соотношение их 3:1 (750 г БСП и 250 г Рас.). Методика работ та же. Результаты приведены в табл. 2.

ПРИМЕР 5. Исходный БСП с содержанием БН 10 мас. Растворитель лигроин с составом, выкипающим в интервале температур 110-240^oС. Соотношение БСП и лигроина 3: 2 (600 г БСП и 400 г Рас.). Методика работ аналогична примеру 1. Полученные результаты приведены в табл. 2. Лигроин отгоняется из экстракта полностью. БН соответствует битумной нефти из табл. 1.

ПРИМЕР 6. Исходный БСП с содержанием БН 4 мас. Растворитель лигроин. Количество их 750 и 250 г соответственно (3:1). Методика работ аналогична примеру 1. Результаты приведены в табл. 2. Извлеченная БН имеет значения, близкие значениям БН, приведенным в табл. 1.

Таким образом, по результатам примеров 1-6, приведенным в табл. 2, видно, что смесь α-олефинов, получаемая из полиэтиленовых отходов, является более эффективным органическим растворителем экстрагентом, чем известные органические растворители. Степень извлечения ею БН из БСП значительно больше, а потерь от испарения нет. Отогнанную фракцию (70-300^oС) a-олефинов можно использовать как растворитель, если предварительно смешать ее с новой порцией смеси a-олефинов в пропорции 2:5. Кроме того, реализация предлагаемого способа позволит решить и ряд экологических задач, связанных с решением утилизации полиэтиленовых отходов.

Использование: нефтехимия. Сущность: битуминозные песчаники повергают экстракции смесью α-олефинов, получаемой из полиэтиленовых отходов и выкипающей в интервале температур 70-435^oС. Из экстракта отгоняют фракцию смеси a-олефинов, выкипающую в интервале температур 70-300^oС. В результате получают битумную нефть. 2 табл.

Способ переработки битуминозных песчаников путем экстракции из последних битумной нефти углеводородным экстрагентом, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют смесь α-олефинов, получаемую из полиэтиленовых отходов и выкипающую в интервале температур 70 435^oС, и из экстракта отгоняют фракцию смеси a-олефинов, выкипающую в интервале температур 70 - 300^oС.