Способ получения битумных масел из битуминозных песчаников Советский патент 1982 года по МПК C10G1/04 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНЫХ МАСЕЛ ИЗ БИТУМИНОЗНЫХ ПЕСЧАНИКОВ

Изобретение относится к способам получения битумных масел из битуминозных песчаников и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.5

Известен способ получения битумных масел из битуминозных песчаников путем экстракции с использованием растворителей f1J.

Наиболее близким к изобретению ю является способ получения битуминозных масел из битуминозных песчаников путем экстракции с использованием углеводородного растворителя, имекяцего плотность, меньшую, чем вода, и воды 15 с получением экстракта .}.

Однако этот способ недостаточно эффективен из-за необходимости смеше ния исходного битуминозного песчаника с большим количеством растворите- 20 ля, для чего необходимо большое количество энергии для перемешивания суспензии мешалкой, имеющей скорость 25QO об/мин, В дальнейшем к полученной суспензии добавляют воду, получают 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, что 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 через него противотоком шлама с температурой на входе в аппарат 20-95 С и потока растворителя с образованием в аппарате жидких фаз углеводородного растворителя и воды и фазы твердых частиц битуминозного песчаника, причем фаза воды образует барьерный слой между 39596 фазой растворителя и фазой твердых частиц, с осуществлением одновременной многократной промывки твердых частиц через жидкие фазы в контактном аппарате с последующим выводом экстракта из s верхней части аппарата, а из нижней части его потока промытых твердых частиц и воды, и дальнейшим отделением последней и возвратом ее на смешение с исходным сырьем. Количество воды, добавляемой к исходному сырью, определяется возможнос тью перекачивания шлама битуминозного песчаника и воды в контактный аппарат а также необходимостью свободного перемещения потока битуминозного песчаника и воды через контактный аппарат и необходимостью окружения песка в контактном аппарате водой для предупреждения контакта растворителя с водои. Количество воды составляет не менее 20 вес., преимущественно более 0% и наиболее предпочтительно более 50 вес.. Так как плотность растворителя в потоке растворителя меньше плотности воды и растворитель не смешивается с водой, вода и растворитель образуют две отдельные фазы, и любой растворитель, прилипший к твердым частицам при промывке через контактный аппарат, быстро возвращается в фазу рас ворителя. Количество используемого растворителя зависит от природы битуминозного песчаника и составляет 10-85 вес., предпочтительно 20-80 от веса битумных масел в битуминозном песчанике. В качестве растворителя применяется углеводородное масло или смесь масел. Наиболее эффективный растворитель имеет интервал кипения керосина (200-295С). В качестве растворителя можно также использовать фракцию экстрагированных битумных масел с ана логичным диапазоном кипенияi Обычно поток растворителя, выводи мый из контактного аппарата с растворенными в нем битумными маслами, подают на установку для извлечения раст ворителя, из которой извлеченный раст воритель рециркулируют в контактный аппарат ;. Раствор битумных масел в раствори теле можно пропускать через нефтеперегонную установку с получением продукта, который можно использовать в качестве растворителя. 9 Температура шлама, подаваемого в контактный аппарат, составляет 20-95 0 предпочтительно 50-75 С. На фиг. 1 изображена технологическая схема для Осуществления предложенного способа; на фиг. 2 т контактный аппарат, радиальное сечение; на фиг. 3 технологическая схема, в которой фракционирующая колонна заменена нефтеперегонной аппаратурой. . Способ осуществляется следующим образом. Размолотый битуминозный песчаник (фиг. 1) по линии 1 подают во вращающийся. автоклав 2, где его перемешивают с горячей водой, направляемой по линии 3 из резервуара горячей воды. Рециркулируемую воду из резервуара Ц подают насосом 5 через топливный нагреватель 6, чтобы температура воды йа входе в автоклав 2 составляла. л/ЭбС. При необходимости в автоклав 2 по линии 7 можно подавать пар. Шлам битуминозного песчаника в воде из автоклава 2 направляют через обдирочное сито 8 в напорный бак 9 куда по мере необходимости добавляют горячую воду по линии 3 для доведения температуры шлама до, лх б5 С и для поддержания твердых частиц в суспензии. Горячий шлам (битуминозный песчаник и вода) подают насосом 10 из бака 23 в контактный аппарат, при этом шлам направляют в днище контактного аппарата. Горячий шлам, подаваемый в контактный аппарат в виде потока с одного конца контактного аппарата,постепенно проходит все отделения контактного аппарата через кольцевые промежутки и сбрасывается по линии 14. Углеводородный растворитель подйют по л,инии 15 в верхнюю часть контактного аппарата и выводят по линии 1б из верхней части контактного аппарата. Растворитель перекачивают насосом 17 из бака 18 для хранения растворителя. Растворитель можно нагревать с помощью парового подогревателя 19 перёд подачей в контактный аппарат. Поток растворителя, который фактически не смешивается с водой, образует четкую отделенную фазу над подаваемым потоком шлама. Контактный аппарат работает таким образом, что граница раздела , между двумя фазами остается статичной и расположена около оси (горизонтальной) контактного аппарата.

Таким образом,битумные масла постепенно растворяются в потоке растворителя и «подаваемый поток песка и мелких частиц постепенно отделяется от битумных масел. ,

Содержимое контактного аппарата образует три фазы: нижняя - песок, который быстро оседает на днище контактного аппарата, средний слой - вода, в которой находится песок, и верхний слой - растворитель. Присутствие воды, окружающей песок, играет важную роль.в образовании барьера, отделяющего растворитель от песка, и обусловливает быстрое вытеснение лю- 15 из бого растворителя, задержанного песком. Из-за этого к моменту перемещения песка к выпускному концу контакт ного аппарата в песке остается незна чительное количество или вообще не остается растворителя. Поток, сбрасываемый по линии Т, почти полность состоит из воды, песка и мелких частиц, а поток растворителя, выпускаемый по линии 16, состоит почти полностью из раствора экстрагированных в растворителе битумных масел. Процесс экстракции, происходящий в контактном аппарате, является, таким об разом, непрерывным, противоточным и. 1многостадийным. Из контактного аппарата поток рас вора битумных масел направляют по ли нии 16 в бак 21 для хранения, откуда насосом 22 через теплообменник 23 его подают в нагреватель 2, который работает на газе или на мазуте. Нагретый до температуры f раствор подают во фракционирующую колонну 25 Пары, отводимые из верхней части колонны, подают по пинии 26 в конденсатор 27. Конденсат воды и легких масел направляют в бак 28, при этом воду нижнего слоя рециркулируют по линии в бак 7. Легкие масла верхнего слоя направляют в бак 30 для хранения и часть их подают насосом по линии 31 в колонну 25 в виде орошения, остаток направляют в бак 23 для битумных масел , которые подают насосом в неф теперегонную установку (на фиг. 1 не показана). Фракцию с интервалом кипения керосина, например 200-295С, отбирают из колонны 25 в виде бокового потока и подают в отпарную секцию 33, в Основание которой по линии 3 вводят пар.. Полученную при этом фракцию раст ворителя охлаждают в холодильнике 35

до температуры / в бак 18 для хранения растворителя. В бак 18 по линий Зб подают свежий растворитель. Продукт со дна колонны 25 - битумные масла с высокой температурой кипения - выводят из низа колонны и после охлаждения в теплообменнике 23 подают насосом через холодильник 37 в бак,32 для хранения битумных масел. Теплую охлаждающую воду из холодильника 37, а также из теплообменников .19, 35 и 27 подают по линии 29 в бак для горячей воды.

Фракция растворителя, полученная фракционирующей колонны 25 и выделенная в отпарной секции 33, со- . держит не только растворитель, но также фракг(ии битумных масел,содержащихся в битуминозном песчанике и имеющих тот же интервал температуры кипения. Таким образом, эта система самообеспечивается растворителем, и. растворитель подается из внешнего ис точника только при пуске. Система I извлечения растворителя работает при атмосферном давлении или при давлеНИИ ниже атмосферного. I Поток, отводимый из контактного аппарата,по линии 1 направляют на установку очистки песка. ; Установка очистки песка представ-, ляет собой конусный закрытый сепаратор 38. Поступаю14ий поток проходит через заключенную в патрубок секцию 39, которая предназначена для устранения поверхностной, турбулентности воды в верхней части сепаратора. Более тяжелый песок быстро оседает в основании сепаратора, а вода с мелкими частицами поступает в секцию 39 далее в же;Лоб 0. Пар подают в основание сепаратора по линии At, которая закрыта клапанным выходом 42. Пар выполняет две функции: поддерживает свободный |Поток песка, поступающий из сепаратора, и способствует удалению любого растворенного растворителя, который может присутствовать в воде. Пар вместе с парами растворителя выводят из верхней части сепаратора 38 и конденсируют в конденсаторе 3, при этом горячий конденсат направляют в бак для горячей воды вместе с теплой охлаждающей водой. Пар из сепаратора 38 можно конденсировать в оросительном конденсаторе. Водуи мелкие частицы из-сепаратора 38 направляют по желобу 0 в центробе хный сепаратор , который концентрирует мелкие частицы в шлам, перемешивающийся с песком, поступающим из клапанного выхода k2. Вода, которая свободна от-мелких частиц, выходи из центробежного сепаратора kk и возвращается в бак i-для горячей воды по линии 5.

Поток песка, мелких частиц и воды из сепаратора 38 отводят по линии k6.

Поток битуминозного песчаника и воды непрерывно обрабатывают в каждом отделении контактного аппарата вращающимися черпаками kj и kB, При этом твердые частицы поднимают черпаками и постепенно выгружают из черпаков в верхней половине корпуса kS таким образом, что они обрабатываются в барбане или промываются потоком 50 растворителя. Так как твердые частицы плотнее воды или растворителя, они при выгрузке из черпаков быстро проходят через поток растворителя и оседают на днище аппарата. Вращающиеся черпаки также переносят вниз растворитель из потока k в поток 51 битуминозного песчаника и воды, при этом растворитель находится там в виде капель, которые быстро возвращаются вверх в поток растворителя,

Передние кромки черпаков kf и 8 расположены перпендикулярно промежутку между диском 52 и корпусом 9.

В технологической схеме процесса, изображенной на фиг. 3, фракционирующая колонна, служащая для выделения углеводородного раствор теля, замене ia нефтеперегонкой установкой 53 Сырье для нее - раствор битумных масел направляют по линии 5.

Углеводородный растворитель, получаемый на установке, можно для повышения качества подвергать различным обработкам, например гидрокрекингу. Углеводородный растворитель выводят из нефтеперегонной установки и вводят в процесс по линии 55.

В табл. 1 и 2 представлены материальный баланс и условия проведения процессов соответственно по схемам, изображенным на фиг. 1 и 3.

м оч

U

.-

1Л хО

со о г

оо

lA C4

п

ff

со

оо

04

О

vO

см

(Tt

оо

О 00

о eg

vO

м

«л

чО

чО

АО

Ы

so

to

«ъ

.

ff

о

оо

«

г

tn

ш

vO

N0

СО v

О ОО

)е

О

-эОсч

сч

«

CTv

ел

оо о

о

оо оо

-ясм

u

чО

Л

(П

с

оо

«

UN

m

,,

см

г

J

оо

см

w%

so о

г

о

со ЧОч

1

о . чО

о оо

см - -

1Л Л

о оо

1-с

СЧ

ъ

г оо

«ъ

, м

о. п

Z

«

X

S

о

га к

к « а н

2

1Л

tn so

-эо

г

CM

°

CNI

о

{NJ

о

см

о

о см

VO

о1Л

1Л

-so

VO

CN

г

г

см

оо

со

со

rf

«

I

«v

РО см

ило

оо

оо

00 «v

ъ

ъ

Z

СГ%

rf 19 изобретения формула Способ получения битумных масел из битуминозных песчаников путем экст ракции с использованием углеводородно го растворителя, имеющего плотность, меньшую, чем вода, и воды с получением экстракта,- о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, исходное сырье смешивают с водой с получением шлама и экстракцию проводят в закрытом горизонталь1уом контактном аппарате, содержащем вращающийся вокруг горизонтальной оси барабан с черпаками, путем пропускания через него противотоком шлама с температурой на входе в аппарат и потока растворителя с образованием в аппарате жидких фаз углеводородного растворителя yt воды и фазы твердых частиц битуминозного песчаника, причем фаза воды образует барьерный спой между фазой растворителя и фазой твердых частиц, с осущес влением одновременной многократной промывки твердых частиц через жидкие фазы в. контактном аппарате с посл(еду9920 ющим 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. Приоритетпо признакам07.08.76- противоток шлама и потока растворителя; использование углеводородного 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 0; выделение углеводородного растворителя из экстракта и возврат его на экстракцию; возврат на смешение с исходным сырьем. Источники информации, принятые во внимание При экспертизе i 1. Патент США № 3558469, л. 208-11, опублик. 1971. 2. Патент США № 3553098, кл. 208-11, опублик. 197 (прототип).

50

ttS

Фиг.2