СХЕМА ФЛОТАЦИИ НЕФТЕНОСНЫХ ПЕСКОВ Российский патент 2012 года по МПК C10G1/00 B03B5/00 C10C3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и установке для флотации нефтеносных песков.

Предшествующий уровень техники

Нефтеносные пески, также известные как гудронные пески или битумные пески, являются одним из наиболее распространенных в мире источников неочищенной нефти. Подавляющее большинство мировых месторождений нефтеносного песка обнаружено в Северной Америке, в частности в Канаде, и еще несколько месторождений - в Южной Америке.

Нефтеносные пески существуют в виде песчинок, окруженных тонким слоем воды и дополнительно окруженных слоем битума. Битум представляет собой тяжелую, вязкую неочищенную нефть, которую можно обрабатывать с получением высококачественных синтетических масел, используемых, например, в качестве автомобильного или авиационного топлива.

Процесс извлечения битума из частиц песка включает в себя использование процесса флотации в горячей воде. Отобранный концентрат битума смешивают с лигроином для его измельчения, достаточного для того, чтобы его можно было прокачивать.

Как правило, процесс флотации, используемый при обработке нефтеносных песков, включает в себя только одну стадию, и никакое последующее улучшение качества концентрата на этапе флотации не осуществляется. В результате несобранный битум попадает в поток отходов, а значительное количество песка накапливается в битумном концентрате. Это приводит к двум одинаково непривлекательным последствиям: к потерям неизвлеченного битума в виде отходов и к дополнительным издержкам на следующих стадиях производства, связанных с удалением увлеченного песка из битумного концентрата.

Следует четко понимать, что, если в настоящем документе имеется ссылка на публикацию из известного уровня техники, эта ссылка не является допущением, что данная публикация представляет собой часть общеизвестных сведений из уровня техники в Австралии или в любой другой стране.

Цель изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа и установки для флотации нефтеносных песков, с помощью которых можно преодолеть, по меньшей мере, часть вышеупомянутых недостатков или обеспечить полезную или коммерческую выгоду.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения создана схема флотации нефтеносных песков, в которой поток сырья подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации для создания потока грубого концентрата и потока грубых отходов, причем поток грубого концентрата подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для очистной флотации для создания потока более чистого концентрата, содержащего окончательный продукт флотации схемы, и потока более чистых отходов, и поток грубых отходов, по меньшей мере, частично обезвоживают и выпускают в зону хранения отходов.

Зона хранения отходов может включать в себя любую подходящую зону хранения, такую как резервуар или запруда, но не ограничиваясь ими.

Поток более чистых отходов можно частично или полностью рециркулировать в любую подходящую точку в схеме флотации. Точку в схеме флотации, в которую можно направлять рециркулируемый поток более чистых отходов, обычно можно выбрать, исходя из металлургических условий в схеме флотации и из ее кпд. Однако в некоторых предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения поток более чистых отходов можно частично или полностью рециркулировать в верхнюю часть резервуара, содержащего, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации, или любую другую подходящую точку в резервуаре, содержащем, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации.

В другом предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения поток более грубых отходов до выпуска в зону хранения отходов можно частично или полностью подавать в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации, с получением перечистного потока концентрата и потока очищенных отходов. Поток более грубых отходов можно подавать в верхнюю часть резервуара, содержащего, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации или в любую другую подходящую точку в резервуаре, содержащем, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации.

Предпочтительно, чтобы перечистной поток концентрата частично или полностью подавали в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации, или в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для более грубой флотации. Перечистной поток концентрата можно подавать в верхнюю часть соответствующих резервуаров или в любую другую подходящую часть внутри резервуаров.

В некоторых вариантах воплощения изобретения перечистной поток отходов можно обезвоживать и выпускать в зону хранения отходов. Однако в альтернативном варианте воплощения настоящего изобретения перечистной поток отходов можно выпускать непосредственно в зону хранения отходов, а воду можно отфильтровывать от осажденных твердых частиц. Зона хранения отходов может включать в себя любую подходящую зону хранения, такую как резервуар или запруда, но не ограничиваясь ими.

В другом варианте воплощения настоящего изобретения поток более чистых отходов может быть частично или полностью комбинирован с перечистным потоком отходов, причем комбинированный поток частично или полностью обезвоживают, а затем выпускают в зону хранения отходов. Однако в альтернативном варианте воплощения изобретения поток, комбинированный из потока более чистых отходов и перечистного потока отходов, можно выпускать непосредственно в зону хранения отходов, а воду можно отфильтровывать от осажденных твердых частиц. Зона хранения отходов может включать в себя любую подходящую зону хранения, такую как резервуар или запруда, но не ограничиваясь ими.

В другом варианте воплощения настоящего изобретения перечистной поток отходов можно частично или полностью рециркулировать в верхнюю часть резервуара, содержащего, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации. В качестве альтернативы перечистной поток отходов можно подавать в любую другую подходящую точку в резервуаре, содержащем, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации.

Предпочтительно, чтобы обезвоживание осуществлялось с использованием концентратора. Сточный поток можно рециркулировать из концентратора в любую подходящую точку в схеме флотации. В некоторых вариантах воплощения изобретения сточный поток можно частично или полностью рециркулировать из концентратора в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации. Рециркуляция, по меньшей мере, части сточного потока из концентратора в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации, может способствовать усилению разбавления в резервуаре, содержащем, по меньшей мере, одну камеру для флотации. В некоторых вариантах воплощения изобретения, в которых сточный поток подвергают частичной или полной рециркуляции из концентратора в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации, к сточному потоку из концентратора можно добавлять воду.

В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения камеры для флотации представляют собой безнаддувные камеры, такие как камеры Джеймсона, но не ограничены ими.

В другом предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения флотационные камеры представляют собой вертикальные камеры, такие как камеры, выпускаемые такими изготовителями как CESL и MinnovEX (но не ограничиваясь ими).

Краткое описание чертежей

Вариант воплощения изобретения будет описан со ссылкой на фиг.1, которая иллюстрирует вариант возможной технологической схемы флотации нефтеносных песков, имеющей стадии грубой, очистной и перечистной флотации согласно варианту воплощения настоящего изобретения.

Наилучший вариант воплощения изобретения

В варианте воплощения изобретения, показанном на фиг.1, проиллюстрирована схема 10 флотации нефтеносных песков, в которой поток 11 свежего сырья подают непосредственно на сырьевой вход камеры 12 для грубой флотации. В проиллюстрированном варианте воплощения изобретения камера 12 для грубой флотации представляет собой камеру Джеймсона.

В камере 12 для грубой флотации создается поток 13 грубого концентрата, который подают на вход камеры 14 для очистной флотации. В проиллюстрированном варианте воплощения изобретения камера 14 для очистной флотации представляет собой камеру Джеймсона. В камере 14 для очистной флотации создается поток 15 более чистого концентрата, который представляет собой конечный продукт флотации согласно схеме 10.

Поток 16 грубых отходов можно подвергнуть частичной или полной рециркуляции, как показано стрелкой 17, на вход для сырья камеры 12 для грубой флотации или можно прокачать к зумпфу 18 для отходов, откуда, по меньшей мере, часть потока прокачивают к входу для сырья камеры 19 для перечистной флотации. В проиллюстрированном варианте воплощения изобретения камера 19 для перечистной флотации представляет собой камеру Джеймсона.

Перечистной поток 20 концентрата прокачивают в очистной зумпф 21 для сырья, где он объединяется с потоком 13 грубого концентрата с образованием сырьевого потока, поступающего в камеру 14 для очистной флотации.

Перечистной поток 22 отходов подают в зумпф 18 для отходов, откуда его можно подвергнуть частичной или полной рециркуляции, как показано стрелкой 23, на вход для сырья камеры 19 для перечистной флотации. Аналогично поток 24 очищенных отходов можно подвергать частичной или полной рециркуляции на вход для сырья камеры 14 для очистной флотации. В качестве альтернативы, потоки отходов из всех флотационных камер можно частично или полностью объединять в зумпфе 18 для отходов, откуда комбинированный поток 25 отходов прокачивают в концентратор 26 для обезвоживания.

Загущенную взвесь, которая образует фильтрационный загущенный поток 27, выпускают в зону хранения отходов (не показана).

В варианте воплощения изобретения, проиллюстрированном на фиг.1, сливной загущенный поток 28 можно полностью или частично рециркулировать на вход для сырья камеры 14 для очистной флотации.

Схема флотации, проиллюстрированная на фиг.1, обеспечивает множество преимуществ по сравнению с существующими схемами флотации нефтеносного песка. Включение стадий очистной и перечистной флотации в схему обеспечивает значительное улучшение извлечения битума с повышением качества битумного концентрата за счет уменьшения количества песка, накапливаемого в ходе процесса флотации. За счет уменьшения количества накапливаемого песка на последующих этапах обработки можно достигнуть значительной экономии, поскольку потребность в дальнейшей обработке концентрата для удаления песка может быть снижена или, в конце концов, устранена.

Кроме того, использование камер Джеймсона в схеме флотации обеспечивает преимущества перед известными схемами флотации нефтеносных песков.

Камеры Джеймсона требуют значительно меньшего технического обслуживания, чем стандартные механические флотационные камеры, что, таким образом, снижает затраты на текущее обслуживание и потери производства, вызванные остановками на техническое обслуживание. В дополнение, камеры Джеймсона не требуют использования нагнетателей или компрессоров в отличие от случаев с механическими камерами или колоннами, что опять-таки позволяет экономить на техническом обслуживании, а также снижать эксплуатационные расходы.

Кроме того, камеры Джеймсона позволяют создавать существенно более плотный контакт между частицами битума и пузырьками воздуха благодаря условиям высокоинтенсивного перемешивания в сливной вертикальной трубе. Высокоинтенсивное взбалтывание частиц приводит к более высокой вероятности того, что частицы будут вступать в соприкосновение с пузырьками воздуха, по сравнению с механическими камерами или флотационными колоннами, что основано на большом времени пребывания, затрачиваемом на столкновения, которые происходят в ходе процесса. Это не только снижает продолжительность обработки стоков в схеме флотации, но также и устраняет необходимость в крупных, энергоемких баках-смесителях, установленных перед схемой флотации, требуемых при использовании камер для механической флотации. Кроме того, благодаря пониженной продолжительности обработки стоков в схеме, для схемы флотации, в которой использованы камеры Джеймсона, требуется меньшее количество камер, чем для схемы эквивалентного размера с использованием камер для механической флотации. Это, в свою очередь, уменьшает посадочное место схемы и соответствующую инфраструктуру, требующуюся для схемы флотации.

На протяжении всего описания и формулы изобретения, если из контекста не следует иное, термин «содержат» или его разновидности, такие как «содержит» или «содержащий», следует понимать как применение включения указанного элемента или группы элементов, а не исключения какого-либо другого элемента или группы элементов.

На протяжении всего описания и формулы изобретения, если из контекста не следует иное, термин «по существу» или «примерно» (если они имеют место) следует понимать так, что они не ограничены значением для диапазона, определяемого этими терминами.

Любой вариант воплощения изобретения рассматривается лишь как иллюстративный, а не как ограничивающий изобретение. Поэтому следует учитывать, что для любого описанного варианта воплощения могут быть сделаны различные другие изменения и модификации, без отступления от сущности и объема изобретения.

Изобретение относится к схеме флотации нефтеносных песков, в которой поток сырья подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации для создания потока грубого концентрата и потока грубых отходов, причем поток грубого концентрата подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для очистной флотации для создания потока более чистого концентрата, содержащего окончательный продукт флотации схемы, и потока более чистых отходов, и поток грубых отходов, по меньшей мере, частично обезвоживают и выпускают в зону хранения отходов. Технический результат - улучшение извлечения битума с повышением качества битумного концентрата. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Схема флотации нефтеносных песков, в которой поток сырья подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации для создания потока грубого концентрата и потока грубых отходов, причем поток грубого концентрата подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для очистной флотации для создания потока более чистого концентрата, содержащего окончательный продукт флотации схемы, и потока более чистых отходов, и поток грубых отходов, по меньшей мере, частично обезвоживают и выпускают в зону хранения отходов.

2. Схема флотации нефтеносных песков по п.1, в которой поток более чистых отходов, по меньшей мере, частично рециркулируют в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации.

3. Схема флотации нефтеносных песков по п.1, в которой поток грубых отходов до выпуска в зону хранения отходов частично или полностью подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации, в которой создается перечистной поток концентрата и перечистной поток отходов.

4. Схема флотации нефтеносных песков по п.3, в которой перечистной поток концентрата, по меньшей мере, частично рециркулируют в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации, или в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для очистной флотации.

5. Схема флотации нефтеносных песков по п.3, в которой перечистной поток отходов выпускают в зону хранения отходов.

6. Схема флотации нефтеносных песков по п.5, в которой перечистной поток отходов, по меньшей мере, частично обезвоживают перед выпуском в зону хранения отходов.

7. Схема флотации нефтеносных песков по любому из пп.3-6, в которой более чистый поток отходов, по меньшей мере, частично объединяют с перечистным потоком отходов, и указанный комбинированный поток отходов выпускают в зону хранения отходов.

8. Схема флотации нефтеносных песков по п.7, в которой комбинированный поток отходов, по меньшей мере, частично обезвоживают перед выпуском в зону хранения отходов.

9. Схема флотации нефтеносных песков по п.3, в которой перечистной поток отходов, по меньшей мере, частично рециркулируют в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для перечистной флотации.

10. Схема флотации нефтеносных песков по любому из пп.2, 6, 8, в которой обезвоживание осуществляют в концентраторе.

11. Схема флотации нефтеносных песков по п.10, в которой сточный поток из концентратора, по меньшей мере, частично рециркулируют в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для очистной флотации.

12. Схема флотации нефтеносных песков по п.1, в которой камеры для флотации представляют собой камеры Джеймсона.

13. Схема флотации нефтеносных песков по п.1, в которой камеры для флотации представляют собой вертикальные камеры.