BR112012003951B1

BR112012003951B1 - Método para a separação e recuperação de um hidrocarboneto de particulado sólido

Info

Publication number: BR112012003951B1
Application number: BR112012003951-2A
Authority: BR
Inventors: Painter Paul; Williams Phil; Mannebach Ehren; Lupinsky Aron
Original assignee: The Penn State Research Foundation
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2018-05-22
Also published as: BR132012004147E2; EP2470620A4; US20110042318A1; BR112012003951A2; RU2012111196A; WO2011025659A1; CA2764578A1; CA2764578C; US8603326B2; EP2470620A1

Abstract

método. sistemas, métodos e composições para a separação e recuperação de hidrocarbonetos a partir de material particulado são aqui descritos. de acordo com uma forma de realização, um método inclui contatar material particulado com pelo menos um líquido iônico. o material particulado contém pelo menos um hidrocarboneto e pelo menos um particulado sólido. quando o material particulado é contatado com o líquido iônico, o dissocia dos particulado sólido para formar um sistema multifásico.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA A SEPARAÇÃO E RECUPERAÇÃO DE UM HIDROCARBONETO DE

PARTICULADO SÓLIDO (51) Int.CI.: C10G 1/00; C10G 1/04 (30) Prioridade Unionista: 24/08/2009 US 61/236,405 (73) Titular(es): THE PENN STATE RESEARCH FOUNDATION (72) Inventor(es): PAUL PAINTER; PHIL WILLIAMS; EHREN MANNEBACH; ARON LUPINSKY “MÉTODO PARA A SEPARAÇÃO E RECUPERAÇÃO DE UM HIDROCARBONETO DE PARTICULADO SÓLIDO”

CAMPO DE TECNOLOGIA

O presente pedido é dirigido a sistemas, métodos e 5 composições para a separação e recuperação de hidrocarbonetos a partir de material particulado.

FUNDAMENTOS

Areias de petróleo, também referidas como areias betuminosas, contêm uma significante quantidade de reservas de petróleo conhecidas do mundo. Grandes depósitos de areias de petróleo são encontrados no Canadá, Venezuela e nos Estados Unidos em Utah oriental. Areias de petróleo são uma mistura complexa de areias, argilas, água e compostos hidrocarbonetos viscosos, conhecidos como betume. Tipicamente, a extração e separação de betume a partir das areias de petróleo envolvem o uso de quantidades significantes de energia e água aquecida. Aproximadamente 19 barris de água são requeridos para cada barril de z

petróleo produzido. Água, hidróxido de sódio (NaOH) e outros aditivos são misturados com as areias de petróleo para formar uma suspensão. O NaOH libera tensoativos das areias de petróleo e melhora a recuperação de betume.

A suspensão é condicionada misturando e/ou cisalhando a suspensão para destacar betume das partículas de areias de petróleo. Betume é separado de água por aeração para formar um petróleo contendo espuma que pode ser escumada da superfície da água. A água de processo restante é uma mistura complexa de água alcalina, sais dissolvidos, minerais, betume residual, tensoativos liberados do betume e outros materiais usados em processamento. Processamento adicional da água é requerido para remover betume residual.

A água de processo é por fim armazenada em tanques de resíduos e é agudamente tóxica para vida aquática. A água de processo reciclada de tanques de resíduos causa problemas de incrustação e corrosão que frequentemente adversamente afetam a recuperação ótima de betume.

Petição 870180021692, de 19/03/2018, pág. 13/18

Além disso, partículas muito finas de mineral tais como argila são coextraídas com o betume e devem ser removidas em subsequentes etapas de processamento que por fim reduzem o rendimento de betume. Embora, uma grande proporção da água usada no processo (cerca de 16 barris) seja agora reciclada a partir de tanques de resíduos, a produção de cada barril de petróleo ainda requer importar um adicional de 3 barris de água fresca. A necessidade de grandes quantidades de água tem impedido a recuperação de depósitos de betume a partir das areias de petróleo em áreas áridas tais como Utah.

Vários outros cenários relacionados requerem a remoção de petróleo de areia ou partículas sólidas em operações de petróleo e gás. Durante operações de perfuração, fluidos de perfuração usados para resfriar e limpar a broca de perfuração tomam-se contaminados com formação de cortes. Os cortes da formação devem ser removidos do fluido de perfuração antes de reutilização de fluido de perfuração. Durante operação de produção, petróleo cru produzido de formações não consolidadas pode também conter areia incluindo misturas de vários minerais e lodo que requerem remoção anterior ao processamento do petróleo. A areia revestida de petróleo deve também ser limpa antes de descarte ou redeposição.

Um aumento em operações de perfuração em alto mar também aumentou o risco de comunidades costeiras e praias serem expostas a petróleo produzido de plataformas de petróleo em alto mar. Como descrito acima, métodos correntes para a remoção de petróleo de areia requerem grandes quantidades de água e energia. Métodos físicos para remover petróleo de areia de praia incluindo o uso de escavadeiras, garfos de limpeza e sistemas de elevação e triagem requerem grandes quantidades de mão-de-obra e não removem eficientemente todo o descontaminado da areia.

Em vista do precedente, há uma necessidade no campo da arte para sistemas, métodos e composições melhorados para a separação e a recuperação de hidrocarbonetos a partir de material particulado.

SUMÁRIO

Sistemas, métodos e composições para a separação e recuperação de hidrocarbonetos a partir de material particulado são aqui descritos. De acordo com uma forma de realização, um método inclui contatar material particulado com pelo menos um líquido iônico. O material particulado contém pelo menos um hidrocarboneto e pelo menos um particulado sólido. Quando o material particulado é contatado com o líquido iônico, o hidrocarboneto dissocia do particulado sólido para formar um sistema multifásico.

Os precedentes e outros objetos, características e vantagens da presente descrição se tomarão mais prontamente evidentes a partir da descrição detalhada seguinte de formas de realização exemplares como descrito aqui.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Formas de realização do presente pedido são descritas, a título de exemplo apenas, com referência às Figuras anexas, em que:

Figura 1 ilustra um sistema exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com uma forma de realização;

Figura 2 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com uma forma de realização;

Figura 3 ilustra um sistema exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com outra forma de realização;

Figura 4 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com outra forma de realização;

Figura 5 ilustra um sistema exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com outra forma de realização;

Figura 6 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com outra forma de realização;

Figura 7 ilustra um sistema de três fases exemplar formado de misturar areias de petróleo e líquido iônico de acordo com uma forma de realização;

Figura 8 ilustra um exemplo comparativo de minerais incrustados com betume;

Figura 9 ilustra sistemas de três fases exemplares formados de misturar areias de petróleo, líquido iônico e solvente orgânico de acordo com uma forma de realização;

Figura 10 ilustra espectros infravermelhos exemplares de areias de petróleo canadenses de grau médio e partes de componente destas antes e após separação de betume;

Figura 11 ilustra espectros infravermelhos exemplares de areias de petróleo de grau baixo e areias de petróleo de grau médio após separação de betume;

Figura 12 ilustra sistemas de três fases exemplares formados de misturar uma composição de separação exemplar e tolueno com areias de petróleo de baixo grau e grau médio de acordo com uma forma de realização;

Figura 13 ilustra os espectros infravermelhos de betume extraído e areia residual obtida na separação de areias de petróleo de grau baixo usando uma composição de separação exemplar de acordo com uma forma de realização;

Figura 14 ilustra um sistema de três fases exemplar formado de misturar líquido iônico, solvente orgânico e areia contaminada de acordo com uma forma de realização; e

Figura 15 ilustra os espectros infravermelhos de cortes contaminados de perfuração e partes de componente destes antes e após separação de petróleo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Será apreciado que para simplicidade e clareza de ilustração, onde considerado apropriado, números de referência podem ser repetidos dentre as figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos. Além disso, numerosos detalhes específicos são estabelecidos a fim de prover um entendimento completo das formas de realização de exemplo descritas aqui. No entanto, será entendido pelos versados na técnica que as formas de realização de exemplo descritas aqui podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. Em outros exemplos, métodos, procedimentos e componentes não foram descritos em detalhes de modo a não obscurecer as formas de realização descritas aqui.

Sistemas, métodos e composições para a separação e recuperação de hidrocarbonetos a partir de material particulado são aqui descritos. Um ou mais líquidos iônicos aqui descritos podem ser misturados com ou de outra forma colocados em contato com material particulado compreendendo pelo menos um hidrocarboneto e pelo menos um particulado sólido. Quando contatado com um líquido iônico, o hidrocarboneto separa ou dissocia do particulado sólido. O material particulado pode incluir, mas não é limitado aos seguintes: areias de petróleo, fluido de perfuração contendo cortes de perfuração, areia contendo petróleo cru, areia de praia contaminada com petróleo, sedimento de petróleo ou qualquer areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido contendo hidrocarboneto ou qualquer hidrocarboneto contido dentro de areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido.

Os líquidos iônicos descritos aqui são termicamente estáveis, quimicamente estáveis, têm pressão de vapor negligenciável, e são solúveis em água e insolúveis em solventes orgânicos não polares, tais como solventes de hidrocarboneto não polares. Os líquidos iônicos substancialmente degradam em um aminoácido correspondente em temperatura ambiente quando reagidos com peróxido de hidrogênio e íons, tais como íons ferro. Portanto, os líquidos iônicos podem estar contidos ou reagidos em aminoácidos inócuos se eles são inadvertidamente ou deliberadamente liberados no ambiente. Os líquidos iônicos podem incluir pelo menos um composto formado de cátions imidazólio e pelo menos um ânion. Os líquidos iônicos podem incluir pelo menos um composto incluindo, mas não limitado a: borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio; trifluorometanossulfonato de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio;

trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metil-imidazólio; cloreto de l-butil-3metil-imidazólio; cloreto de l-etil-3-metil-imidazólio; sais de tetraalquilamônia; sais à base de pirrolidínio ou qualquer outro líquido iônico que é solúvel em água e insolúvel em solventes orgânicos não polares.

Os líquidos iônicos descritos aqui são usados para separar material particulado em temperaturas relativamente baixas de abaixo de 100°C, preferivelmente abaixo de 50°C e mais preferivelmente 25°C e inferior. Opcionalmente, a temperatura de separação pode ser elevada para baixar a viscosidade do hidrocarboneto sendo separado e auxiliar em separação de material particulado. A temperatura de separação pode ser elevada por quaisquer meios de aquecimento incluindo meios de aquecimento elétricos, meios de aquecimento eletromagnéticos, meios de aquecimento por micro-ondas ou outros meios de aquecimento.

Um solvente orgânico e/ou água podem também ser adicionados a ou misturados com o líquido iônico e o material particulado para obter separação ótima de hidrocarboneto do particulado sólido. O solvente orgânico abaixa a viscosidade do hidrocarboneto e auxilia na separação do particulado sólido. Os solventes orgânicos aqui descritos dissolvem hidrocarbonetos não polares tais como betume, petróleo ou fluido de perfuração e são imiscíveis com os líquidos iônicos descritos acima. O solvente orgânico pode incluir, mas não é limitado a pelo menos um dentre os seguintes compostos: tolueno, nafta, hexano, querosene, solventes parafínicos ou qualquer outro solvente de hidrocarboneto não polar que dissolve o hidrocarboneto e é imiscível com o líquido iônico.

Figura 1 ilustra um sistema exemplar para recuperar betume a partir de areias de petróleo 102 de acordo com uma forma de realização. Areias de petróleo 102 podem incluir areia, argila, outros minerais, e betume. As areias de petróleo 102 são misturadas com um solvente orgânico 104 e um líquido iônico 106 em um vaso de mistura principal 100. O vaso de mistura principal 100 pode ser qualquer vaso conhecido na técnica para misturar ou conter líquidos, sólidos ou pastas fluidas. Quando misturados com o solvente orgânico 104 e o líquido iônico 106, o betume é separado das areias de petróleo 102 e um sistema de três fases incluindo uma fase de topo, fase de meio e fase de fundo é formado.

A fase de fundo 110 consiste de líquido iônico 106 com areia e argila em suspensão. A fase de meio 109 consiste de líquido iônico 106 com pequenas quantidades de partículas de betume dissolvidas ou em suspensão e finos de minerais. A fase de topo 108 consiste de solvente orgânico 104 e betume. A fase de fundo 110, a fase de meio 109 e a fase de topo 108 podem ser drenadas do vaso de mistura principal 100 para outro processamento e/ou reciclagem através do sistema.

O betume na fase de topo 108 pode ser recuperado após separar ou evaporar o solvente orgânico 104 do betume em um separador primário 122. O separador primário 122 pode ser um decantador, coluna de destilação, separador de pressão, centrífuga, tanque aberto, hidroclone, câmara de assentamento ou outro separador conhecido na técnica para separar misturas. O solvente orgânico 104 pode ser condensado, reciclado ao vaso de mistura principal 100 e misturado com areias adicionais de petróleo 102, solvente orgânico 104 e líquido iônico 106 para obter uma separação de três fases.

A fase de meio 109 e substancialmente todo o líquido iônico 106 introduzido no sistema podem ser retidos no vaso de mistura 100. Dessa forma, o líquido iônico 106 na fase de meio 109 não é movido ao longo de todo o sistema. Se removido para processamento adicional, a fase de meio 109 pode ser reciclada ao vaso de mistura principal 100 e misturada com areias adicionais de petróleo 102, solvente orgânico 104 e líquido iônico 106 para conseguir uma separação de três fases. A concentração de betume dentro da fase de meio 109 é esperada para conseguir equilíbrio e, assim, não irá se acumular. Se necessário, solvente orgânico 104 pode ser adicionado à fase de meio 109 em uma etapa de processamento adicional para separar qualquer betume arrastado ou em suspensão do líquido iônico 106 antes do líquido iônico 106 ser reciclado ao vaso de mistura principal 100.

A fase de fundo 110 consistindo de líquido iônico 106 com areia e argila em suspensão pode ser alimentada em um vaso de mistura secundário 118 e misturada com água para formar uma solução de líquido iônico 106, água, e partículas de areia e argila em suspensão. O vaso de mistura 118 pode ser qualquer vaso conhecido na técnica para misturar ou conter líquidos, sólidos ou pastas fluidas. A areia e argila podem ser filtradas do líquido iônico e água. O líquido iônico 106 pode ser recuperado após separar ou evaporar a água em um separador secundário 120. O separador 120 pode ser um decantador, coluna de destilação, separador de pressão, centrífuga, tanque aberto ou outro separador conhecido na técnica para separar misturas. Após separação e/ou evaporação, a água pode ser condensada antes de ser reciclada ao vaso de mistura secundário 118. O líquido iônico 106 pode ser reciclado ao vaso de mistura principal 100 e misturas com areias adicionais de petróleo 102, solvente orgânico 104 e líquido iônico 106 para obter uma separação de três fases.

Será apreciado que o sistema exemplar para recuperar betume a partir de areias de petróleo ilustrado em Figura 1 pode também ser usado para separar outro material particulado incluindo, mas não limitado aos seguintes: areias de petróleo, fluido de perfuração contendo cortes de perfuração, areia contendo petróleo cru, areia de praia contaminada com petróleo, sedimento de petróleo ou qualquer areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido contendo hidrocarboneto ou hidrocarboneto contido dentro de areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido. O líquido iônico 106 e solvente orgânico 104 podem ser misturados com ou de outra forma colocados em contato com o material particulado para separar ou dissociar o hidrocarboneto do particulado sólido e recuperar o hidrocarboneto como descrito acima.

Figura 2 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com uma forma de realização. As areias de petróleo são misturadas com um solvente orgânico e um líquido iônico em etapa 201 para formar um sistema de três fases incluindo uma fase de topo, fase de meio e fase de fundo. A fase de topo consiste de solvente orgânico e betume. A fase de meio consiste de líquido iônico com pequenas quantidades de dissolvidas partículas de betume e finos de minerais. A fase de fundo consiste de líquido iônico com areia e argila em suspensão. A fase de topo, fase de meio e fase de fundo podem ser separadas em etapa 202 para outro processamento ou reciclagem de volta através do processo.

Em etapa 203, o betume e o solvente orgânico na fase de topo são separados através de decantação, destilação, evaporação ou centrifugação e o betume é recuperado. O solvente orgânico pode ser condensado, reciclado e misturado com areias adicionais de petróleo, solvente orgânico e líquido iônico para conseguir separação de três fases.

Em etapa 204, a fase de meio é reciclada e misturada com solvente orgânico adicional, líquido iônico e areias de petróleo para conseguir separação de três fases. Opcionalmente, a fase de meio e/ou substancialmente todo o líquido iônico podem ser retidos em um vaso de mistura principal dentro de que as areias de petróleo originais, o solvente orgânico e o líquido iônico são misturados.

Em etapa 205, água é adicionada à fase de fundo para formar uma solução de água, líquido iônico e partículas de argila e areia em suspensão. A areia e argila são removidas da suspensão em etapa 206 através de filtração. Em etapa 207, a água é separada do líquido iônico através de decantação, destilação, evaporação ou centrifugação e o líquido iônico é recuperado. Em etapa 208, o líquido iônico é reciclado e misturado com solvente orgânico adicional, líquido iônico e areias de petróleo para conseguir separação de três fases. A água pode ser condensada, reciclada e misturada com a fase de fundo em etapa 209 para separar líquido iônico adicional de areia e argila.

Será apreciado que o processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo ilustrado em Figura 2 pode também ser usado para separar outro material particulado incluindo, mas não limitado aos seguintes: areias de petróleo, fluido de perfuração contendo cortes de perfuração, areia contendo petróleo cru, areia de praia contaminada com petróleo, sedimento de petróleo ou qualquer areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido contendo hidrocarboneto ou hidrocarboneto contido dentro de areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido. O líquido iônico e solvente orgânico podem ser misturados com ou de outra forma colocados em contato com o material particulado para separar o hidrocarboneto do particulado sólido e recuperar o hidrocarboneto como descrito acima.

Figura 3 ilustra um sistema exemplar para recuperar betume de areias de petróleo 302 de acordo com outra forma de realização. Areias de petróleo 302 podem incluir areia, argila, outros minerais, e betume. As areias de petróleo 302 são misturadas com um líquido iônico 306 em um vaso de mistura principal 300. O vaso de mistura principal 300 pode ser qualquer vaso conhecido na técnica para misturar ou conter líquidos, sólidos ou pastas fluidas. Quando misturado com o líquido iônico 306, o betume é separado das areias de petróleo 302 e um sistema de três fases incluindo uma fase de topo, fase de meio e fase de fundo é formado. A fase de fundo 310 consiste de líquido iônico 306, areia e argila em suspensão. A fase de meio 309 consiste de líquido iônico 306, com algum betume e minerais. A fase de topo 308 consiste de betume. A fase de fundo 310, a fase de meio 309 e a fase de topo 308 podem ser drenadas do vaso de mistura principal 300 e o betume pode ser recuperado.

A fase de meio 309 e substancialmente todo o líquido iônico 306 introduzido no sistema podem ser retidos em massa no vaso de mistura 300. Dessa forma, o líquido iônico 306 na fase de meio 309 não é movido do início ao fim do sistema. Se removida para processamento adicional, a fase de meio 309 pode ser reciclada ao vaso de mistura principal 300 e misturada com areias adicionais de petróleo 302 e líquido iônico 306 para conseguir separação de três fases. O betume dentro da fase reciclada de meio 309 é esperado conseguir equilíbrio e, assim, não irá se acumular.

A fase de fundo 310 contendo líquido iônico 106, areia e argila em suspensão pode ser alimentada em um vaso de mistura secundário 318 e misturada com água para formar uma solução de líquido iônico 306, água, e partículas de argila e areia em suspensão. O vaso de mistura 318 pode ser qualquer vaso conhecido na técnica para misturar ou conter líquidos, sólidos ou pastas fluidas. A areia e argila podem ser filtradas do líquido iônico e água. O líquido iônico 306 pode ser recuperado separando e/ou evaporando a água em um separador secundário 320. O separador 320 pode ser um decantador, coluna de destilação, separador de pressão, centrífuga, tanque aberto hidroclone, câmara de assentamento ou outro separador conhecido na técnica para separar misturas. Após separação e/ou evaporação, a água pode ser condensada antes de ser reciclada para o vaso de mistura secundário 318. O líquido iônico 306 pode ser reciclado ao vaso de mistura principal 300 e misturado com areias adicionais de petróleo 302 e líquido iônico 306 para conseguir separação de três fases.

Será apreciado que o sistema exemplar para recuperar betume de areias de petróleo ilustrado em Figura 3 pode também ser usado para separar outro material particulado incluindo, mas não limitado aos seguintes: areias de petróleo, fluido de perfuração contendo cortes de perfuração, areia contendo petróleo cru, areia de praia contaminada com petróleo, sedimento de petróleo ou qualquer areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido contendo hidrocarboneto ou hidrocarboneto contido dentro de areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido. O líquido iônico 306 pode ser misturado com ou de outra forma colocado em contato com o material particulado para separar ou dissociar o hidrocarboneto do particulado sólido e recuperar o hidrocarboneto como descrito acima.

Figura 4 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com outra forma de realização. As areias de petróleo são misturadas com um líquido iônico em etapa 401 para formar um sistema de três fases incluindo uma fase de topo, fase de meio e fase de fundo. A fase de topo consiste de betume. A fase de meio consiste de líquido iônico, com algum betume e minerais. A fase de fundo é líquido iônico, areia e argila em suspensão. A fase de topo, fase de meio e fase de fundo podem ser separadas em etapa 402 para outro processamento ou reciclar de volta através do processo.

Em etapa 403, a fase de meio é reciclada e misturada com líquido iônico adicional e areias de petróleo para conseguir separação de três fases. Opcionalmente, a fase de meio e/ou substancialmente todo o líquido iônico podem ser retidos em um vaso de mistura principal dentro de que as areias de petróleo e líquido iônico originais são misturados.

Em etapa 404, água é adicionada à fase de fundo para formar uma solução de água, líquido iônico e partículas de argila e areia em suspensão. A areia e argila são removidas da solução em etapa 405 através de filtração. Em etapa 406, a água é separada do líquido iônico através de decantação, destilação, evaporação ou centrifugação e o líquido iônico é recuperado. Em etapa 407, o líquido iônico é reciclado e misturado com líquido iônico adicional e areias de petróleo para conseguir separação de três fases. A água pode ser condensada, reciclada e misturada com a fase de fundo em etapa 408 para separar líquido iônico adicional de areia e argila.

Será apreciado que o processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo ilustrado em Figura 4 pode também ser usado para separar outro material particulado incluindo, mas não limitado aos seguintes: areias de petróleo, fluido de perfuração contendo cortes de perfuração, areia contendo petróleo cru, areia de praia contaminada com petróleo, sedimento de petróleo ou qualquer areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido contendo hidrocarboneto ou hidrocarboneto contido dentro de areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido. O líquido iônico pode ser misturado com ou de outra forma colocado em contato com o material particulado para separar ou dissociar o hidrocarboneto do particulado sólido e recuperar o hidrocarboneto como descrito acima.

Figura 5 ilustra um sistema exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com outra forma de realização. Areias de petróleo 502 podem incluir areia, argila, outros minerais, e betume. As areias de petróleo 502 são misturadas com ou de outra forma colocadas em contato com um líquido iônico 506, água e opcionalmente um solvente orgânico 504 em um vaso de mistura principal 500 ou outro vaso de separação ou coluna. O vaso de mistura principal 500 pode ser qualquer vaso conhecido na técnica para misturar ou conter líquidos, sólidos ou pastas fluidas.

A água pode estar presente dentro das areias de petróleo a fim de economicamente transportar ou bombear as areias de petróleo à instalação de processo. Água pode também ser adicionada ao sistema para diluir o líquido iônico e reduzir custo. Quando misturado com o solvente orgânico 504, o líquido iônico 506 e água, o betume é separado das areias de petróleo 502 e um sistema de três fases incluindo uma fase de topo, fase de meio e fase de fundo é formado. A fase de fundo 510 consiste de líquido iônico 506, água e areia e argila em suspensão. A fase de meio 509 consiste de líquido iônico 506, água e pequenas quantidades de partículas dissolvidas ou em suspensão de betume e finos de minerais. A fase de topo 508 consiste de solvente orgânico 504 e betume. A fase de fundo 510, a fase de meio 509 e a fase de topo 508 podem ser drenadas do vaso de mistura principal 500 para outro processamento e/ou reciclar através do sistema.

O betume na fase de topo 508 pode ser recuperado após separar ou evaporar o solvente orgânico 504 do betume em um separador primário 522. O separador primário 522 pode ser um decantador, coluna de destilação, separador de pressão, centrífuga, tanque aberto, hidroclone, câmara de assentamento ou outro separador conhecido na técnica para separar misturas. O solvente orgânico 504 pode ser condensado, reciclado para o vaso de mistura principal 500 e misturado com areias adicionais de petróleo 502, solvente orgânico 504 e líquido iônico 506 para conseguir separação de três fases.

A fase de meio 509 e substancialmente todo o líquido iônico 506 introduzido no sistema podem ser retidos no vaso de mistura 500. Dessa forma, o líquido iônico 506 na fase de meio 509 não é movido do início ao fim do sistema. Se removido para processamento adicional, a fase de meio 509 pode ser reciclada ao vaso de mistura principal 500 e misturada com areias adicionais de petróleo 502, solvente orgânico 504 e líquido iônico 506 para conseguir separação de três fases. A concentração de betume dentro da fase de meio 509 é esperada conseguir equilíbrio e, portanto, não irá se acumular. Se necessário, solvente orgânico 504 pode ser adicionado à fase de meio 509 em uma etapa de processamento adicional para separar qualquer betume arrastado ou em suspensão do líquido iônico 506 antes do líquido iônico 506 ser processado e/ou reciclado para o vaso de mistura principal 500.

A fase de fundo 510 consistindo de líquido iônico 506, água e areia e argila em suspensão pode ser alimentada em um vaso de mistura secundário 518 e misturada com água adicional (se necessário) para formar uma solução de líquido iônico 506, água, e partículas de argila e areia em suspensão. O vaso de mistura 518 pode ser qualquer vaso conhecido na técnica para misturar ou conter líquidos, sólidos ou pastas fluidas. A areia e argila podem ser filtradas do líquido iônico e água. O líquido iônico 506 pode ser recuperado após separar ou evaporar a água em um separador secundário 520. O separador 520 pode ser um decantador, coluna de destilação, separador de pressão, centrífuga, tanque aberto ou outro separador conhecido na técnica para separar misturas. Após separação e/ou evaporação, a água pode ser condensada antes de ser reciclada para o vaso de mistura secundário 518 ou vaso de mistura principal 500. O líquido iônico 506 pode ser reciclado ao vaso de mistura principal 500 e misturada com areias adicionais de petróleo 502, solvente orgânico 504 e líquido iônico 506 para conseguir separação de três fases.

Será apreciado que o sistema exemplar para recuperar betume de areias de petróleo ilustrado em Figura 5 pode também ser usado para separar outro material particulado incluindo, mas não limitado aos seguintes: areias de petróleo, fluido de perfuração contendo cortes de perfuração, areia contendo petróleo cru, areia de praia contaminada com petróleo, sedimento de petróleo ou qualquer areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido contendo hidrocarboneto ou hidrocarboneto contido dentro de areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido. O líquido iônico 506, água e opcionalmente solvente orgânico 504 podem ser misturados com ou de outra forma colocados em contato com o material particulado para separar ou dissociar o hidrocarboneto do particulado sólido e recuperar o hidrocarboneto como descrito acima.

Figura 6 ilustra um fluxograma de um processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo de acordo com uma forma de realização. As areias de petróleo são misturadas com um solvente orgânico, um líquido iônico e água em etapa 601 para formar um sistema de três fases incluindo uma fase de topo, fase de meio e fase de fundo. A fase de topo consiste de solvente orgânico e betume. A fase de meio consiste de líquido iônico, água e pequenas quantidades de partículas de betume dissolvidas e finos de minerais. A fase de fundo consiste de água, líquido iônico e areia e argila em suspensão. A fase de topo, fase de meio e fase de fundo podem ser separadas em etapa 602 para outro processamento ou reciclagem de volta através do processo.

Em etapa 603, o betume e o solvente orgânico na fase de topo são separados através de decantação, destilação, evaporação ou centrifugação e o betume é recuperado. O solvente orgânico pode ser condensado, reciclado e misturado com areias adicionais de petróleo, solvente orgânico e líquido iônico para conseguir separação de três fases.

Em etapa 604, a fase de meio é reciclada e misturada com solvente orgânico adicional, líquido iônico e areias de petróleo para conseguir separação de três fases. Opcionalmente, a fase de meio e/ou substancialmente todo o líquido iônico podem ser retidos em um vaso de mistura principal dentro de que as areias de petróleo originais, solvente orgânico, líquido iônico e água são misturados.

Em etapa 605, água é adicionada à fase de fundo para formar uma solução de água, líquido iônico e partículas de argila e areia em suspensão. A areia e argila são removidas de suspensão em etapa 606 através de filtração. Em etapa 607, a água é separada do líquido iônico através de decantação, destilação, evaporação ou centrifugação e o líquido iônico é recuperado. Em etapa 608 o líquido iônico é reciclado e misturado com solvente orgânico adicional, líquido iônico e areias de petróleo para conseguir separação de três fases. A água pode ser condensada, reciclada e misturada com a fase de fundo em etapa 609 para separar líquido iônico adicional de areia e argila.

Será apreciado que o processo exemplar para recuperar betume de areias de petróleo ilustrado em Figura 6 pode também ser usado para separar outro material particulado incluindo, mas não limitado aos seguintes: areias de petróleo, fluido de perfuração contendo cortes de perfuração, areia contendo petróleo cru, areia de praia contaminada com petróleo, sedimento de petróleo ou qualquer areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido contendo hidrocarboneto ou hidrocarboneto contido dentro de areia, terra, rocha, lodo, argila ou outro particulado sólido. O líquido iônico, água e opcionalmente solvente orgânico podem ser misturados com ou de outra forma colocados em contato com material particulado para separar ou dissociar o hidrocarboneto do particulado sólido e recuperar o hidrocarboneto como descrito acima.

EXEMPLOS

Os seguintes exemplos são providos para ilustrar os métodos exemplares para recuperar betume a partir de areias de petróleo. Areias de petróleo canadense de grau médio compreendendo 10 % em peso de betume foi adquirida do Alberta Research Council e usada em Exemplos 1-5 e Exemplo comparativo 1 abaixo. Os exemplos não são pretendidos para limitar o escopo da presente descrição e não devem ser assim interpretados.

Exemplo 1

O líquido iônico borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetilimidazólio foi misturado com areias de petróleo a 50°C. Foram formadas três fases. A fase de topo consistia de betume. A fase de meio consistia de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio, minerais em suspensão e betume. A fase de fundo consistia de uma suspensão de borotetrafluoreto de

1-butil-2,3-dimetil-imidazólio, areia e argila.

Figura 7 ilustra o sistema de três fases formado de misturar borotetrafluoreto de 1-butil-2,3-dimetil-imidazólio com areias de petróleo a z

50°C. E um resultado surpreendente e inesperado que um líquido iônico altamente polar que é imiscível com hidrocarbonetos não polares, tais como z

betume, tolueno e nafta seria adequado para separar betume de areia. E também inesperado que borotetrafluoreto de 1-butil-2,3-dimetil-imidazólio separaria betume de areia em uma temperatura baixa de 50°C ou menos. Foi também observado que uma mistura de duas fases incluindo uma camada de topo viscosa e camada de fundo é formada quando quantidades relativamente pequenas de líquido iônico são usadas. A camada de topo viscosa do sistema de duas fases consistia de betume e a camada de fundo consistia de líquido iônico, partículas de mineral em suspensão e betume residual.

Exemplo comparativo 1

O líquido iônico trifluoro-metanossulfonato de 1-butil-3-metil imidazólio foi misturado com areias de petróleo. O líquido iônico não separou betume das areias de petróleo, mas ao invés disso resultou na formação de bolas negras aglomeradas esféricas de minerais incrustados com betume ilustrado em Figura 8. No entanto, como ilustrado em Exemplos 4 e 6, quando um solvente orgânico é adicionado em combinação com trifluorometanossulfonato de 1-butil-3-metil imidazólio uma separação limpa de betume a partir das areias de petróleo é inesperadamente conseguida.

Exemplo 2

Uma composição de 50 % em peso do líquido iônico borotetrafluoreto de 1-butil-2,3-dimetil-imidazólio, 33,3 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo foi misturada em temperaturas entre 50°C e 60°C. Um sistema de três fases foi formado e uma separação limpa de betume a partir das areias de petróleo foi inesperadamente

Petição 870180021692, de 19/03/2018, pág. 14/18 conseguida. A fase de topo consistia de tolueno e betume. A fase de meio consistia de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio com pequenas quantidades de partículas dissolvidas e/ou em suspensão de betume e finos de minerais. A fase de fundo consistia de borotetrafluoreto de l-butil-2,3dimetil-imidazólio com areia e argila em suspensão. Figura 9 ilustra o sistema de três fases (no frasco à direita) formado de misturar 50 % em peso de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio, 33,3 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo.

A fase de topo foi removida usando uma pipeta. O tolueno foi evaporado da fase de topo. Em evaporação do tolueno da fase de topo, uma quantidade residual de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio que foi arrastada durante o processo de separação permaneceu no frasco abaixo da fase de betume. Tolueno foi adicionado ao frasco contendo o borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio e betume e a fase de tolueno/betume resultante foi decantada. Devido à sua elevada viscosidade, o borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio permaneceu no fundo do frasco enquanto derramando a fase de tolueno/betume em um novo frasco para conseguir uma separação limpa. O betume foi recuperado após evaporar o tolueno. O betume recuperado compreendeu cerca de 12-13 % em peso das areias de petróleo originais. O borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetilimidazólio na fase de meio foi separado da areia e argila adicionando água à fase de meio e filtrando. A água é facilmente removida da solução de líquido iônico/água por evaporação ou qualquer outro método padrão de separação líquido-líquido.

Exemplo 3

Uma composição de 50 % em peso de do líquido iônico trifluoro-metanossulfonato de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio, 33,3 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo foi misturada em temperaturas entre 50°C e 60°C. Um sistema de três fases foi formado e uma separação limpa de betume a partir das areias de petróleo foi inesperadamente conseguida. A fase de topo consistia de tolueno e betume. A fase de meio consistia de trifluoro- metanossulfonato de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio com pequenas quantidades de partículas dissolvidas e/ou em suspensão de betume e finos de minerais. A fase de fundo consistia de trifluoro-metanossulfonato de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio com areia e argila em suspensão. Figura 9 ilustra o sistema de três fases (no frasco de meio) formado de misturar 50 % em peso do líquido iônico trifluoro-metanossulfonato de l-butil-2,3-dimetilimidazólio, 33,3 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo.

A fase de topo foi removida usando uma pipeta. O tolueno foi evaporado da fase de topo. Em evaporação do tolueno da fase de topo, uma quantidade residual de trifluoro-metanossulfonato de l-butil-2,3-dimetilimidazólio que foi arrastada durante o processo de separação permaneceu no frasco abaixo do betume fase. Tolueno foi adicionado ao frasco contendo o trifluoro-metanossulfonato de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio e betume e a fase de tolueno/betume resultante foi decantada. Devido à sua elevada viscosidade, o trifluoro-metanossulfonato de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio permaneceu no fundo do frasco enquanto derramando a fase de tolueno/betume em um novo frasco para conseguir uma separação limpa. O betume foi recuperado após evaporar o tolueno. O betume recuperado compreendeu cerca de 12-13 % em peso das areias de petróleo originais. O trifluoro-metanossulfonato de 1-butil2,3-dimetil-imidazólio na fase de meio foi separado da areia e argila adicionando água à fase de meio e filtrando. A água é facilmente removida da solução de líquido iônico/água por evaporação ou qualquer outro método padrão de separação líquido-líquido.

Exemplo 4

Uma composição de 50 % em peso de líquido iônico trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metil-imidazólio, 33,3 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo foi misturadas em temperaturas entre 50°C e 60°C. Um sistema de três fases foi formado e uma separação limpa de betume a partir das areias de petróleo foi inesperadamente conseguida. A fase de topo consistia de tolueno e betume. A fase de meio consistia de trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metil-imidazólio com pequenas quantidades de partículas dissolvidas e/ou em suspensão de betume e finos de minerais. A fase de fundo consistia de trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metil-imidazólio com areia e argila em suspensão. Figura 9 ilustra o sistema de três fases (no frasco à esquerda) formado de misturar 50 % em peso do líquido iônico trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metilimidazólio, 33,3 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo.

A fase de topo foi removida usando uma pipeta. O tolueno foi evaporado da fase de topo. Em evaporação do tolueno da fase de topo, uma quantidade residual de trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metilimidazólio que foi arrastada durante o processo de separação permaneceu no frasco abaixo da fase de betume. Tolueno foi adicionado ao frasco contendo trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metil-imidazólio e betume e a fase de tolueno/betume resultante foi decantada. Devido à sua elevada viscosidade, o trifluorometanossulfonato de l-butil-3-metil-imidazólio permaneceu no fundo do frasco enquanto derramando uma fase de tolueno/betume em um novo frasco para conseguir uma separação limpa. O betume foi recuperado após evaporar o tolueno. O betume recuperado compreendeu cerca de 12-13 % em peso das areias de petróleo originais. O trifluorometanossulfonato de 1-butil3-metil-imidazólio na fase de meio foi separado da areia e argila adicionando água à fase de meio e filtrando. A água é facilmente removida da solução de líquido iônico/água por evaporação ou qualquer outro método padrão de separação líquido-líquido.

Figura 10 ilustra espectros infravermelhos de areias de petróleo canadense de grau médio e partes de componente das mesmas antes e após separação de betume. Em evaporação da segunda adição de tolueno em Exemplos 2-4, a amostra de areias de petróleo originais, o betume recuperado e a areia/argila separada foram analisadas usando espectrometria de infravermelho. Bandas devido a grupos metileno e metila próximos a 1450 cm'¹ e 1370 cm'¹ são proeminentes no espectro do betume, e parecem com intensidade muito fraca no espectro das areias de petróleo. As bandas de mineral (predominantemente quartzo e argila) próximo a 1100 cm¹, 800 cm¹e 500 cm¹ absorvem muito fortemente nas bandas infravermelho e de máscara devido a grupos orgânicos. No entanto, esses modos de absorção de hidrocarboneto são essencialmente não detectáveis no espectro da mistura de areia/argila recuperada da fase de fundo, mesmo em espectros expandidos em escala. Similarmente, as bandas de mineral são ausentes do espectro do betume. Isso é mais facilmente visto examinando a extremidade à direita dos gráficos, próximo a 500 cm’¹. Isso demonstra que o betume foi separado das areias de petróleo sem carregar partículas finas, ao contrário dos processos com água quente ou aquecida presentemente usados na técnica anterior. Em Exemplos 1-4, um rendimento de betume em excesso de 90 % foi alcançado. Exemplo 5

A composição de 50 % em peso do líquido iônico borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio, 33,3 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo foi misturada em temperaturas de 25°C. Um sistema de três fases foi formado e uma separação limpa de betume a partir das areias de petróleo foi inesperadamente conseguida. A fase de topo consistia de tolueno e betume. A fase de meio consistia de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio com pequenas quantidades de partículas dissolvidas e/ou em suspensão de betume e finos de minerais. A fase de fundo consistia de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio com areia e argila em suspensão.

A fase de topo foi removida usando uma pipeta. O tolueno foi evaporado da fase de topo. Em evaporação do tolueno da fase de topo, uma quantidade residual de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio que foi arrastada durante o processo de separação permaneceu no frasco abaixo da fase de betume. Tolueno foi adicionado ao frasco contendo o borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio e betume e a fase de tolueno/betume resultante foi decantada. Devido à sua elevada viscosidade, o borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio permaneceu no fundo do frasco enquanto derramando uma fase de tolueno/betume em um novo frasco para conseguir uma separação limpa. O betume foi recuperado após evaporar o tolueno. O betume recuperado compreendeu cerca de 12-13 % em peso das areias de petróleo originais. O borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetilimidazólio na fase de meio foi separado da areia e argila adicionando água à fase de meio e filtrando. A água é facilmente removida do solução de líquido iônico/água por evaporação ou qualquer outro método padrão de separação líquido-líquido.

Exemplos 1-5 envolvem a separação de betume a partir das areias de petróleo de grau médio. Finos de mineral não detectáveis foram recuperados com o betume em Exemplos 1-5. Betume em carga de alimentação de areia de petróleo de grau baixo é mais difícil de recuperar livre de finos de minerais. Os processos de separação de água aquecida de técnica anterior deixam uma significante quantidade de finos de minerais no betume separado e recuperado, que conduz a subsequentes problemas de processamento e reduz a viabilidade econômica do processo. A separação e recuperação de betume com o uso dos sistemas exemplares, métodos e líquidos iônicos aqui descritos deixaram nenhuns finos de minerais detectáveis em temperaturas de separação abaixo de 100°C, preferivelmente abaixo de 50°C e mais preferivelmente em temperaturas de 25°C e inferiores. Exemplo 6

Exemplos 1-5 foram também conduzidos em razões de mistura de 25 % em peso de líquido iônico, 50 % em peso de solvente orgânico e 25 % em peso de areias de petróleo de grau baixo em uma temperatura de 25°C e inferior. Uma separação de três fases de areias de petróleo de baixo grau e rendimentos de betume em excesso de 90 % foram inesperadamente alcançados.

Figura 11 ilustra os espectros infravermelhos de areias de petróleo de grau baixo e areias de petróleo de grau médio após separação de betume a 25°C usando a razão de mistura de Exemplo 6. Bandas de absorção de infravermelho fortes devido a minerais próximos de 1000 cm'¹ não podem ser detectadas nos espectros de areias de petróleo de baixo grau ou nos espectros de areias de petróleo de grau médio. Foi surpreendentemente verificado que areias de petróleo de grau baixo podem ser separadas para produzir betume livre de finos de minerais em temperaturas baixas (por exemplo, 25°C e inferior) usando os sistemas, métodos e líquidos iônicos aqui descritos.

Em Exemplos 1-6, uma separação de betume de areias de petróleo tanto de grau médio como de grau baixo foi alcançada sem o uso de água na etapa de separação primária. Um pouco de água foi usado em Exemplos 1-6 para remover líquido iônico de areia, mas como descrito aqui, a água pode ser separada e reciclada através do sistema com substancialmente nenhuma perda. Em algumas circunstâncias, o material particulado incluindo hidrocarbonetos e particulado sólido é misturado com quantidades significantes de água para transportar ou bombear o material particulado. Por exemplo, em algumas operações de mineração de areias de petróleo, água é usada para transportar a mistura como suspensão para uma planta de processamento. Com o uso dos sistemas, métodos e composições aqui descritos a água não precisa ser removida antes da separação de hidrocarboneto do particulado sólido.

Exemplos 7-8 são providos para ilustrar métodos exemplares para recuperar betume de areias de petróleos canadenses de grau baixo e grau médio com o uso de água na etapa de separação primária. Os exemplos não são destinados a limitar o escopo da presente descrição e eles não devem assim ser interpretados.

Exemplo 7

Uma composição de separação de 50 % em peso do líquido iônico borotetrafluoreto de 1 -butil -2,3 -dimetil-imidazólio e 50 % em peso de água foi criada. 2 gramas da composição de separação e 3 gramas de tolueno foram misturados respectivamente com 1 grama de areias de petróleo de grau baixo e 1 grama de areias de petróleo de grau médio em dois experimentos separados em uma temperatura de 25°C. A composição de separação criou um sistema de três fases quando misturado com areias de petróleo de grau baixo e areias de petróleo de grau médio.

Figura 12 ilustra sistemas de três fases exemplares formados de misturar a composição de separação de Exemplo 7 e tolueno com areias de petróleo de baixo grau e grau médio. O frasco à esquerda na Figura 12 ilustra um sistema de três fases formado de separar areias de petróleo de grau baixo e o frasco à direita ilustra um sistema de três fases formado de separar areias de petróleo de grau médio. A fase de fundo 706 dos frascos contém uma suspensão de líquido iônico, água e areia. A fase de meio 704 dos frascos contém líquido iônico, água e pequenas quantidades de finos de minerais. A fase de topo 702 dos frascos contém uma camada orgânica escura de betume dissolvida em tolueno. A fase de topo dos frascos foi separada usando uma pipeta. Tolueno foi então evaporado do betume na fase de topo em um forno a vácuo. Um rendimento de 3,6 % de betume foi conseguido em areia de petróleo de baixo grau usando a composição de separação de Exemplo 7. Um rendimento de 14,6 % de betume foi conseguido em areia de petróleo de médio grau usando a composição de separação de Exemplo 7.

Exemplo 8

Uma composição de separação de 25 % em peso do líquido iônico borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio e 75 % em peso de água foi criada. 2 gramas da composição de separação foram misturados com 3 gramas de tolueno e 1 grama de areias de petróleo de grau baixo em uma temperatura de 25°C. A composição de separação criou um sistema de três fases quando misturado com areias de petróleo de grau baixo. A fase de fundo continha uma suspensão de líquido iônico, água e areia. A fase de meio continha líquido iônico, água e pequenas quantidades de finos de minerais. A fase de topo continha uma camada orgânica escura de betume dissolvida em tolueno. A fase de topo foi separada usando uma pipeta. Tolueno foi então evaporado do betume na fase de topo em um forno a vácuo. Um rendimento de 5,1 % de betume foi conseguido em areia de petróleo de baixo grau usando a composição de separação de Exemplo 8.

Figura 13 ilustra os espectros infravermelhos de betume e areia residual extraídos obtidos na separação de areias de petróleo de grau baixo usando a composição de separação de Exemplo 8. Foi surpreendentemente verificado que bandas de betume entre 2800 cm'¹ e 3000 cm¹ estão ausentes no espectro dos materiais residuais e bandas de mineral entre 1000 cm¹ e 800 cm¹ estão ausentes no espectro de betume. Portanto, uma separação limpa de areias de petróleo de grau baixo sem areia residual em betume separado e sem betume residual em areia separada foi conseguida.

As areias de petróleo canadense que foram separadas em Exemplos 1-8 foram amostras não consolidadas de areias de petróleo. Areias de petróleo de Utah são formações de tipo rocha consolidada que não podem ser processadas diretamente com os processos de água aquecida de técnica anterior presentemente usados para areias de petróleo não consolidadas. Exemplo 9 é provido para ilustrar a efetividade dos sistemas, métodos e composições aqui descritos em separar areias de petróleo de Utah consolidadas. O exemplo não é destinado a limitar o escopo da presente descrição e não deve ser assim interpretado.

Exemplo 9

Uma composição de 33,3 % em peso do líquido iônico borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio, 50,0 % em peso de tolueno e 16,7 % em peso de areias de petróleo de Utah consolidadas foi misturada em temperaturas de 25°C. Um sistema de três fases foi formado e uma separação limpa de betume a partir das areias de petróleo foi inesperadamente conseguida. A fase de topo consistia de tolueno e betume. A fase de meio consistia de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio com pequenas quantidades de partículas dissolvidas e/ou em suspensão de betume e finos de minerais. A fase de fundo consistia de borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio com areia e argila em suspensão. A fase de topo foi removida usando uma pipeta. O tolueno foi evaporado da fase de topo. O betume foi recuperado após evaporar o tolueno. Um rendimento de mais do que 90 % de betume da amostra original de areias de petróleo foi obtido sem finos de minerais detectáveis no betume.

Exemplo 10

Nesse exemplo, o líquido iônico borotetrafluoreto de 1-butil2,3-dimetil-imidazólio, e tolueno foram usados para separar petróleo de areia em uma amostra de areia contaminada. O líquido iônico borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio, o tolueno e a amostra de areia contaminada foram misturados nas proporções 1:2:3 por peso em 25°C para conseguir a separação de três fases. Outras proporções podem também ser usadas para conseguir separação de três fases.

Figura 14 ilustra um sistema de três fases exemplar formado de misturar líquido iônico (por exemplo, borotetrafluoreto de l-butil-2,3dimetil-imidazólio), solvente orgânico (por exemplo, tolueno) e areia contaminada de acordo com Exemplo 10. A fase de topo 802 continha petróleo e tolueno. A fase de meio 804 continha líquido iônico, montagens residuais de petróleo e finos de minerais. A fase de fundo 806 continha líquido iônico e areia.

As três fases são facilmente separadas no laboratório usando uma pipeta como descrito nos exemplos anteriores. Qualquer arrastamento descuidado de uma fase em outra pode ser minorado lavando a fase com água ou um solvente não polar (por exemplo, tolueno) dependendo da fase que requer purificação. O tolueno é prontamente removido da fase de topo através de destilação. E importante notar que a fase de topo contendo petróleo e tolueno não continha finos de minerais detectáveis. O líquido iônico na fase de fundo foi removido lavando com água. A areia na fase de fundo não continha contaminação detectável de tolueno ou petróleo depois que o líquido iônico foi removido.

Exemplo 11

Nesse exemplo, líquido iônico borotetrafluoreto de l-butil-2,3dimetil-imidazólio, e tolueno foram usados para separar petróleo de cortes de perfuração em uma amostra de cortes contaminados de perfuração. O líquido iônico borotetrafluoreto de l-butil-2,3-dimetil-imidazólio, o tolueno e os cortes contaminados de perfuração foram misturados a 25°C para conseguir separação de três fases. A fase de topo continha petróleo e tolueno. A fase de meio continha líquido iônico, montagens residuais de petróleo, finos de minerais residuais e cortes de perfuração residuais. A fase de fundo continha líquido iônico e cortes de perfuração.

As três fases são prontamente separadas no laboratório usando uma pipeta como descrito nos exemplos anteriores. Qualquer arrastamento descuidado de uma fase em outra pode ser minorado lavando a fase com água ou um solvente não polar (por exemplo, tolueno) dependendo da fase. O tolueno na fase de topo é removido através de destilação. O líquido iônico na fase de fondo foi removido lavando com água.

Figura 15 ilustra espectros infravermelhos dos cortes de perfuração contaminados originais, petróleo após separação e material após remoção de petróleo. O espectro dos cortes de perfuração originais é dominado por absorção de silicato (areia) entre 1000 e 1100 cm'¹. Há também uma forte absorção devido a carbonatos próximos a 1450 cm’¹, similar àquela observada no espectro de giz. Minerais absorvem radiação infravermelha muito mais fortemente que petróleo, mas apenas modos de absorção fracos entre 2800 e 3000 cm’¹ são observados. Um inserto expandido em escala de absorção, que revela as bandas devido ao petróleo no espectro dos cortes de perfuração, é também ilustrado em Figura 15. No entanto, essas absorções estão ausentes do espectro dos materiais residuais após remoção do petróleo. Portanto, os materiais residuais incluindo cortes de perfuração são livres de contaminação de petróleo. Pode também ser visto, a partir do espectro de petróleo, que o petróleo foi recuperado livre de minerais e cortes de perfuração.

Formas de realização exemplares foram descritas aqui acima com relação a sistemas, métodos e composições melhorados para a separação e a recuperação de hidrocarbonetos a partir de material particulado. Os sistemas, métodos e composições aqui descritos requerem significantemente menos água e menos energia para recuperar hidrocarbonetos em processos tais como a recuperação de betume a partir das areias de petróleo. Várias modificações e desvios das formas de realização exemplares descritas ocorrerão aos versados na técnica. O assunto que se destina a estar dentro do espírito dessa descrição é especificado nas seguintes reivindicações.

1/3

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para separar um hidrocarboneto de particulado sólido, o método caracterizado pelo fato de compreender:

contatar um material particulado compreendendo pelo menos um hidrocarboneto e pelo menos um particulado sólido com uma composição de separação compreendendo pelo menos um líquido iônico e um solvente orgânico para separar o pelo menos um hidrocarboneto do pelo menos um particulado sólido, em que o pelo menos um líquido iônico é selecionado de pelo menos um composto selecionado dentre o grupo consistindo de: borotetrafluoreto de 1-butil-2,3-dimetil-imidazólio; trifluorometanossulfonato de 1-butil-2,3-dimetil-imidazólio;

trifluorometanossulfonato de 1-butil-3-metil-imidazólio; cloreto de 1-butil-3metil-imidazólio; cloreto de 1-etil-3-metil-imidazólio, sais de tetraalquil amônia; sais à base de pirrolidínio; e permitir o pelo menos um hidrocarboneto, composição de separação e o pelo menos um particulado sólido formarem um sistema multifásico.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender recuperar o pelo menos um hidrocarboneto.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ainda compreender recuperar o pelo menos um particulado sólido.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um líquido iônico forma uma fase separada do pelo menos um hidrocarboneto.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contatar o material particulado compreende contatar o material particulado com o pelo menos um líquido iônico e água.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contatar o material particulado compreende contatar o material

Petição 870180021692, de 19/03/2018, pág. 15/18

2/3 particulado em uma temperatura de menos que ou igual a 100°C.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contatar o material particulado compreende contatar o material particulado em uma temperatura de menos que ou igual a 50^oC.
8. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que recuperar o pelo menos um hidrocarboneto compreende pelo menos uma etapa de recuperação selecionada do grupo consistindo de: decantar pelo menos uma porção do sistema multifásico, evaporar pelo menos uma porção do sistema multifásico, destilar pelo menos uma porção do sistema multifásico, centrifugar pelo menos uma porção do sistema multifásico e filtrar pelo menos uma porção do sistema multifásico.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um hidrocarboneto compreende pelo menos um hidrocarboneto selecionado dentre o grupo consistindo de: betume, petróleo e fluido de perfuração.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um particulado sólido compreende pelo menos um particulado sólido selecionado dentre o grupo consistindo de: areia, terra, lodo, argila, rocha, minerais e cortes de perfuração.
11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de separação separa pelo menos 90% do pelo menos um hidrocarboneto do particulado sólido.
12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema multifásico compreende três fases.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um solvente orgânico é pelo menos um solvente orgânico selecionado dentre o grupo consistindo de: tolueno, nafta, hexano, querosene e solventes parafínicos.
14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado

Petição 870180021692, de 19/03/2018, pág. 16/18

3/3 pelo fato de que o pelo menos um líquido iônico inclui um sal de tetraalquil amônia.

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SOLVENTE ORGÂNICO RECICLADO

LÍQUIDO IÔNICO RECICLADO