BRPI0620706A2

BRPI0620706A2 - método para decompor uma composição, método para extrair um material a base de petróleo; aparelho para decompor uma composição; aparelho para extrair um material a base de petróleo de um composto; e polìmero, negro de fumo, aço, óleo, gás, monÈmero, material a base de petróleo produzidos pelo método da invenção

Info

Publication number: BRPI0620706A2
Application number: BRPI0620706-5A
Authority: BR
Inventors: Frank G Pringle
Original assignee: Mobilestream Oil Inc
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2011-11-22
Also published as: WO2007081493A2; EP1969088A2; AU2006335213B8; US20100111780A1; US20100069688A1; WO2007081493A3; CA2633091A1; AU2006335213B2; US20200399541A1; US20070131591A1; MX2008007748A; US20100025304A1; US20100092350A1; AU2006335213C1; NO20082798L; US7629497B2; US20100096295A1; AU2006335213A1

Abstract

MéTODO PARA DECOMPOR UMA COMPOSIçãO, MéTODO PARA EXTRAIR UM MATERIAL A BASE DE PETRóLEO; APARELHO PARA DECOMPOR UMA COMPOSIçãO; APARELHO PARA EXTRAIR UM MATERIAL A BASE DE PETRóLEO DE UM COMPOSTO; E POLìMERO, NEGRO DE FUMO AçO, óLEO, GáS, MONÈMERO, MATERIAL A BASE DE PETRóLEO PRODUZIDOS PELO MéTODO DA INVENçAO. A presente invenção provê métodos e aparelho para decompor e extrair composições para recuperação de materiais a base de petráleo de compostos que compreendem tais materiais a base de petráleo, que compreende submeter as composições e/ou os compostos à radiação de microonda, sendo que a radiação de microonda deve se encontrar entre cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz. A presente invenção também provê produtos produzidos pelos métodos da presente invenção, e o aparelho usado para realizar os métodos da presente invenção.

Description

"MÉTODO PARA DECOMPOR UMA COMPOSIÇÃO, MÉTODO PARA EXTRAIR UM MATERIAL A BASE DE PETRÓLEO, APARELHO PARA DECOMPOR UMA COMPOSIÇÃO, APARELHO PARA EXTRAIR UM MATERIAL A BASE DE PETRÓLEO DE UM COMPOSTO, POLÍMERO, NEGRO DE FUMO, AÇO, ÓLEO, GÁS, MONÔMERO E MATERIAL A BASE DE PETRÓLEO".

Campo da Invenção

A presente invenção se relaciona a métodos e aparelhos para usar radiação de microondas, e mais particularmente a métodos e aparelhos para decompor composições compreendendo materiais a base de petróleo.

Histórico da Invenção

Materiais a base de petróleo são parte integrante da economia mundial e a demanda por tais produtos é crescente. A medida que a demanda cresce, cresce a necessidade de eficientemente e economicamente extrair materiais a base de petróleo para atender esta demanda. Assim, seria vantajoso não apenas extrair materiais a base de petróleo a partir das camadas geológicas, mas também reciclar produtos para recapturar materiais a base de petróleo.

O consumo mundial de petróleo é estimado em 73 milhões de barris per dia (e crescendo) , assim, há necessidade de suprimentos de óleo em quantidades suficientes para atender a demanda. Areias betuminosas, xisto betuminoso rejeitos de poço, e rejeitos de refinaria contêm grandes quantidades de óleo, no entanto, extrair óleo destes materiais é caro e demanda tempo, e geralmente não produzindo quantidades suficientes de óleo utilizável. Solos contaminados com produtos de petróleo são ambientalmente prejudiciais, e ademais, a descontaminação é cara e demorada.

Ademais, estima-se que 280 milhões de galões de produtos a base de petróleo, tal como plásticos, são lançados em aterros sanitários por dia nos E.U. Seria muito desejável recapturar e reciclar a matéria prima destes produtos. Pneus usados de automóveis e caminhões se constituem um grande problema e seu descarte produz uma série de problemas, incluindo risco de incêndio, sobrecarga de aterros sanitários, e poluição atmosférica. Embora haja várias aplicações para pneus incluindo combustível derivado de pneus, material para construção de estrada, e produtos de borracha, todas estas aplicações são insuficientes frente a quantidade disponível de pneus usados. Os componentes principais constituintes de pneu são aço, negro de fumo, óleos e gases de hidrocarbonetos, todos despertando grande interesse. Assim, seria vantajoso desenvolver um processo de recuperação para estes produtos a partir de pneus usados. Os métodos de técnica anterior de decomposição de pneus usados não produzem negro de fumo em grau comercial e requerem altas temperaturas e longos tempos de exposição para recuperar componentes de hidrocarbonetos.

Esforços para reciclar pneus usados usando tecnologia de microondas estão descritos nas Patentes U.S. N° 5.507.927 e U.S. N° 5.877.395 para Emery. Esforços de recuperar petróleo, a partir de quaisquer meios impregnados de petróleo, estão descritos nas Patentes U.S. N° 4.817.711 e U.S. N° 4.912.971 para Jeambay. Esforços para decompor plásticos usando radiação de microondas estão descritos na Patente U.S. N° 5.084.140 para Holland. Os trabalhos anteriores compreendiam o uso de radiação de microonda de freqüência única. O processo de radiação de microonda usando uma única freqüência, no entanto, é lento e não provê um aquecimento uniforme. Ademais, submeter um material a base de petróleo à radiação de microonda em uma única freqüência, tipicamente provoca o surgimento de arcos nos componentes metálicos.

Daí, requerem-se métodos e aparelhos para reciclar composições a base de petróleo e recuperar materiais a base de petróleo de compostos com materiais a base de petróleo, a quais métodos/aparelho a invenção se refere.

Sumário da Invenção

A presente invenção provê métodos para decomposição de composições compreendendo materiais a base de petróleo compreendendo submeter as composições a uma radiação de microonda por um período de tempo suficiente para pelo menos parcialmente decompor a composição, onde tal radiação compreende pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz. A presente invenção provê métodos para decompor composições compreendendo materiais a base de petróleo compreende submeter as composições a uma radiação de microonda por um período de tempo suficiente para, pelo menos parcialmente, decompor a composição, sendo que a radiação de microonda compreende pelo menos uma componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz.

Ademais, a presente invenção provê métodos para recuperar materiais a base de petróleo a partir de compostos compreendendo estes materiais a base de petróleo. Os métodos da presente invenção incluem submeter o material a uma radiação de microonda por um período de tempo suficiente para extrair o material a base de petróleo, sendo que a radiação de microonda compreende pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz.

A presente invenção também provê uma quantidade de produtos produzidos pelos métodos da presente invenção.

A presente invenção adicionalmente provê aparelhos para decompor composições compreendendo materiais a base de petróleo. Os aparelhos da presente invenção compreendem um gerador de radiação de microonda, que é capaz de emitir uma radiação de microonda que se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz, e pelo menos um recipiente para coletar os componentes decompostos.

A descrição geral, assim como a descrição detalhada que se segue, se refere a exemplos de caráter explicativo que não restringem a invenção, qual invenção será definida apenas pelas reivindicações anexas. Outros aspectos da invenção serão aparentes àqueles habilitados na técnica à luz da descrição detalhada provida nesta. Descrição Resumida dos Desenhos

O resumo, assim como a descrição detalhada que se segue, será mais facilmente entendido se tomado em conexão com os desenhos anexos. Para propósitos de ilustração, nos desenhos se mostram configurações exemplares, no entanto, a presente invenção não se restringe aos métodos, composições, e dispositivos específicos descritos. Ademais, os desenhos não estão necessariamente em escala. Nos quais:

as figuras IA a IG ilustram uma configuração da presente invenção que se destina a processar pedaços de pneus usando microondas para recuperar óleo combustível;

a figura 2A é uma vista em elevação, na direção axial de um reator de microonda adequado para processar rejeitos de poço, de acordo com um aspecto da invenção;

a figura 2B ilustra uma vista em elevação do reator de microonda da figura 2A na direção longitudinal;

a figura 2C ilustra uma vista em elevação de uma 20 sala de controle e dispositivo de microonda adequado para gerar microondas e propagá-las em guias de onda;

as figuras 3A e 3B ilustram diversas configurações da presente invenção para extrair materiais a base de petróleo a partir de rejeitos de refinaria;

- a figura 4A ilustra uma vista em elevação de um sistema de reator de microonda, adequado para processar xisto betuminoso, areias betuminosas, rejeitos de poço, e similares;

a figura 4B provê uma vista em planta da figura 4A;

- a figura 5A é uma ilustração de uma configuração da presente invenção para extrair materiais a base de petróleo de óleo pesado contido em poços de petróleo;

a figura 5B é uma ilustração de uma configuração da presente invenção para extrair materiais a base de petróleo a partir de xisto betuminoso, in si tu;

a figura 6 é uma ilustração de uma configuração da invenção para extrair materiais a base de petróleo a partir de areias betuminosas e rochas de xisto betuminoso;

- a figura 7 é um diagrama esquemático de uma configuração da presente invenção para decompor pneus usados de automóveis e caminhões;

- a figura 8A é uma vista em planta de uma plataforma de petróleo incorporando uma unidade de processamento de microonda de rejeitos de poço;

- a figura 8B ilustra uma vista em elevação da plataforma de petróleo da figura 8A;

- a figura 8C ilustra configurações horizontal e vertical de uma unidade de processamento de microonda de rejeitos de poço, adequada para ser usada na plataforma de petróleo ilustrada na figura 8A;

- a figura 9A é uma representação de uma fotografia de microscópio eletrônico de negro de fumo produzido pelo método da presente invenção;

- a figura 9B é uma representação de uma fotografia de microscópio eletrônico de negro de fumo produzido pelo método da presente invenção;

- a figura 9C é uma representação de uma fotografia de microscópio eletrônico de negro de fumo produzido pelo método da presente invenção;

- as figuras 10A a 10E ilustram uma configuração adicional de um sistema de tambor reator para processar materiais contendo hidrocarbonetos.

Descrição Detalhada das Configurações Ilustrativas

A presente invenção será mais prontamente entendida a partir da descrição detalhada em conexão com os exemplos e figuras anexas que fazem parte da presente especificação. Deve ser entendido que esta invenção não se restringe aos dispositivos, métodos, aplicações, condições, ou parâmetros descritos e/ou mostrados aqui, e que a terminologia usada aqui pretende descrever configurações particulares apenas por meio de exemplo, sem de nenhum modo restringir a invenção reivindicada.

Ademais, na especificação, e nas reivindicações os artigos "o", "a", "um", "uma", e plurais, que fazem referência a um valor particular, inclui pelo menos aquele valor particular, a menos que explicitado de outra forma no contexto. O termo "pluralidade" aqui significa um número maior que um. Quando é expressa uma faixa de valores, uma outra configuração inclui a partir do primeiro valor particular até o segundo valor particular. Similarmente, quando são expressos valores como aproximações, com o termo "cerca de", deve ser entendido que o valor particular forma outra configuração. Todas as faixas sendo inclusivas e combináveis.

Deve ser apreciado que certos aspectos da invenção, visando maior clareza, são descritos nesta especificação no contexto de configurações separadas, mas também poderiam ser providos combinados em uma configuração. Ao contrário, vários aspectos da invenção, com vista a brevidade, são descritos no contexto de uma única configuração, mas também poderiam ser providos separados ou em sub-combinações. Ademais, a referência estabelecida com valores em faixas, inclui cada valor e todos valores dentro destas faixas. "Varredura" como usado aqui, se refere a uma aplicação de uma pluralidade de freqüências de radiação ao longo de um período de tempo. Pulsação" como usado aqui, significa submeter uma composição à radiação de microonda por um período de tempo, ao qual se segue um segundo período de tempo, no qual composição não é submetida à radiação. "Óleo" como usado aqui, se refere a qualquer hidrocarboneto ou óleo a base de petróleo. "Gás" como usado aqui, se refere a qualquer material a base de petróleo em forma de gás a temperatura e pressão atmosférica, inclui, mas não se restringe a, metano, etano, propano, butano, isobutano, e misturas. "Negro de Fumo" (Carbon Black) como usado aqui inclui qualquer negro de fumo comercialmente aceitável, incluindo, mas não se restringindo a, borracha preta. "Areias Betuminosas" (Oil Sands/ Tar Sands) são depósitos de betume - um óleo viscoso preto pesado.

"Xisto Betuminoso" (Oil Shale) é uma rocha sedimentária contendo uma alta proporção de querogênio, que aquecido pode ser convertido em óleo.

"Rejeitos de Refinaria" (Slurry Oil) são rejeitos produzidos pela operação das refinarias.

"Rejeitos de Poço" (Oil Cuttings) são os rejeitos gerados durante a furação e operação de poços de petróleo.

"Hidrocarbonetos" são composições que compreendem carbono e hidrogênio.

"Materiais a Base de Carbono" se referem a materiais que compreendem carbono.

Os termos "Decompor"/ "Decomposição" se referem a um processo onde a matéria prima é reduzida em constituintes menores. Por exemplo, os sólidos são divididos em partículas, em líquidos, vapores, gases, ou uma combinação destes, onde os materiais de borracha podem ser reduzidos a líquido, vapor, gás, ou uma combinação destes; um líquido de alta viscosidade pode ser transformado em um líquido de baixa viscosidade e em vapor, gás, ou em uma combinação destes, um material líquido pode ser transformado em vapor, gás, ou em uma combinação destes, um material composto compreendendo sólidos inorgânicos e materiais orgânicos aprisionados podem se transformar em sólido inorgânico e vapor e gás orgânico, etc.

1 Torr = 1 mm Hg = 1 milímetro de mercúrio.

Métodos para decompor composições compreendendo materiais a base de petróleo serão descritos nesta especificação.

A composição usada na invenção contempla qualquer composição de materiais a base de petróleo, a base de carbono, e vários materiais de hidrocarbonetos. Os materiais a base de petróleo estão presentes na composição em quantidades que variam de cerca de 1% a 100% em peso com base no peso da composição. Materiais a base de petróleo podem ser encontrados na composição em quantidades entre cerca de 1% e 100% em peso com base no peso da composição. Preferivelmente, a composição de pneus de automóveis e caminhões. Em outras configurações, a composição é plástico, que inclui, mas não se restringe a, (co)polímero de etileno, (co)polímero de propileno, (co)polímero de estireno, poli (cloreto de vinila), poli (acetato de vinila), policarbonato, tereftalato de polietileno, (co)polímero metacrílico, ou mistura destes. Uma variedade de resinas e borrachas sintéticas e naturais também pode ser decomposta de acordo com os métodos descritos nesta especificação. Vários materiais a base de carbono, que também são processados de acordo com a invenção, incluem tipos de carvão, tal como carvão antracita e carvão betuminoso. Em uma configuração, submete-se a composição à radiação de microondas por um período de tempo suficiente para pelo menos parcialmente prover sua decomposição. A radiação de microonda pode se encontrar na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz. Outras faixas também poderiam ser usadas, tal como, a faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz, e mais pref erivelmente a faixa de cerca de 12 GHz a cerca de 18 GHz. Por exemplo, o carvão pode ser processado em freqüências na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz, e mais preferivelmente na faixa de cerca de 12 GHz a cerca de 18 GHz.

Em uma configuração, irradia-se a composição com uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré- selecionadas. Preferivelmente, a freqüência de radiação de microonda pré-selecionada será a freqüência de microonda de ressonância, i.e. a freqüência de radiação de microonda na qual a composição absorve a máxima quantidade de radiação de microonda. Também se determinou que as diferentes composições da presente invenção absorvem mais ou menos radiação de microonda, dependendo da freqüência da radiação de microonda aplicada. Também se determinou que a freqüência na qual a composição absorve a máxima radiação de microonda é particular para cada composição. Usando métodos conhecidos na técnica, uma composição da invenção pode ser submetida a diferentes freqüências de radiação de microonda, e as quantidades relativas de radiação de microonda podem ser determinadas. Preferivelmente, a radiação de microonda selecionada será a freqüência que produzir comparativamente a maior quantidade de absorção de radiação de microonda. Em uma configuração, a freqüência de radiação de microonda que resulta na absorção máxima comparativa de radiação de microonda pelas composições da invenção se encontra na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12 GHz. Em outras, em especial com respeito a pneus de veículos, a freqüência de radiação de microonda que resulta na absorção máxima comparativa de radiação de microonda pelas composições da invenção se encontra na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 7,2 GHz. Em ainda outras, a freqüência de radiação de microonda que resulta na absorção máxima comparativa de radiação de microonda pela composição da invenção se encontra na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 6,0 GHz.

A invenção também provê métodos para irradiar uma composição a uma faixa de varredura de freqüências de radiação de microonda por um tempo suficiente para pelo menos parcialmente decompô-las. Preferivelmente, microondas de freqüência variável (VFM) são usadas para varrer as composições. As VFM estão descritas na patente

U.S. N0 5.321.222 para Bible et al e na patente U.S. N0 5.521.360 para Johnson et al, incorporadas nesta, por referência, em sua totalidade. Diferentemente de uma radiação de microonda única, a VFM produz uma largura de banda de freqüências de radiação de microonda que são aplicadas seqüencialmente à composição. Conseqüentemente, a distribuição de campo com VFM é substancialmente mais uniforme que a distribuição de campo de radiação de microonda de uma única freqüência. A distribuição de campo mais uniforme de VFM produz poucos pontos quentes, que resulta em um aquecimento mais uniforme da composição. Ademais, geralmente nenhuma freqüência única é aplicada por mais tempo que cerca de 25 μβ. A brevidade de aplicação de cada freqüência não produz nenhuma formação de carga, portanto sem descargas ou formação de arcos, que tipicamente são observadas na irradiação de microonda de uma única freqüência.

Em algumas configurações, particularmente em especial a pneus de automóveis e caminhões, a faixa de freqüências de radiação de microonda varrida se encontra na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz. Em certas configurações, a faixa de freqüências de radiação de microonda varrida se encontra na faixa de cerca de 5,8 GHz a cerca de 7,0 GHz. Em ainda outras, a faixa de freqüências de radiação de microonda varrida se encontra na faixa de freqüência de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz. Em algumas configurações, a faixa de freqüências de radiação de microonda se encontra na faixa de freqüências de banda C, qual faixa de freqüência engloba freqüências de microonda na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 8,0 GHz. Em outras configurações, a faixa de freqüências de radiação de microonda se encontra na faixa de freqüência de banda X, qual faixa de freqüência engloba freqüências de microonda na faixa de cerca de 8,0 GHz a cerca de 12,0 GHz.

Preferivelmente, a varredura da faixa de freqüências de radiação de microonda engloba uma freqüência de radiação de microonda de ressonância pré-selecionada que se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12 GHz. Esta freqüência pode ser selecionada usando os métodos descritos e as técnicas conhecidas na especialidade.

Preferivelmente, a largura de banda da faixa de varredura de radiação de microonda é cerca de 4,0 GHz. Mais preferivelmente, a faixa de freqüências de microonda, com qual a composição é varrida é cerca de ±2 GHz a freqüência de radiação de microonda pré- selecionada. Por exemplo, se a freqüência de radiação de microonda pré-selecionado for 7,2 GHzi a composição será varrida com a faixa de freqüências de radiação de microonda englobando de cerca de 5,2 GHz a cerca de 9,2 GHz. As freqüências de radiação de microonda também podem ser varridas com cerca de ±1,5 GHz a freqüência, ou mesmo cerca de ±1,0 GHz a freqüência, ou ainda cerca de ±0,5 GHz a freqüência de microonda pré-selecionada. Com a decomposição da composição submetida aos métodos e aparelhos da presente invenção, são liberados gases inflamáveis a base de hidrocarbonetos. Para reduzir o risco de ignição é preferível que o método seja realizado em uma atmosfera sem oxigênio. Preferivelmente, a composição é exposta a uma atmosfera com menos que cerca de 12% de oxigênio, preferivelmente, a composição é exposta a uma atmosfera com menos que cerca de 8% de oxigênio, e mais preferivelmente a composição é exposta a uma atmosfera com menos que cerca de 5% de oxigênio. Em uma configuração, a composição é exposta a uma atmosfera de gás inerte, preferivelmente nitrogênio, argônio, ou misturas destes.

Em algumas configurações, a composição é exposta a uma pressão menor que a pressão atmosférica. Preferivelmente, a composição é exposta a uma pressão menor que cerca de 40 Torr, preferivelmente a composição é exposta a uma pressão menor que cerca de 20 Torr, e ainda mais preferivelmente a composição é exposta a uma pressão menor que cerca de 5 Torr. Não se atendo a nenhuma particular teoria de operação, acredita-se que a operação em pressões sub-atmosféricas ajude a recuperar gases a base de hidrocarbonetos, e evitar o superaquecimento.

Em uma configuração, a composição da presente invenção se refere à composição de pneus de automóveis ou caminhões. Usando os métodos da presente invenção, o pneu pode ser decomposto para produzir pelo menos um dentre óleo, gás, enxofre, e negro de fumo.

A sobre-exposição da radiação de microonda e o super- aquecimento da composição da invenção provêem a recuperação de um negro de fumo não comercialmente aceitável. O controle da temperatura da composição durante a irradiação de microonda impede tal sobre- exposição e superaquecimento propiciando um negro de fumo comercialmente aceitável. Preferivelmente, a temperatura da composição não deve exceder cerca de 700°F, mais preferivelmente não deve exceder cerca de 500°F, e ainda mais preferivelmente não deve exceder cerca de 465°F. Em uma configuração, a temperatura da composição pode ser controlada enquanto se realiza o método da invenção pulsando a radiação de microonda. Por exemplo, a radiação de microonda pode ser aplicada até a temperatura da composição chegar a cerca de 465°F, quando então a aplicação da radiação de microonda é interrompida por um tempo suficiente para a composição esfriar a uma temperatura entre cerca de 5 e 25 graus. Com a composição nesta temperatura, se reinicia a aplicação da radiação de microonda. Este processo é repetido tantas vezes quanto necessário, até ser obtida uma decomposição satisfatória da composição.

Os produtos de decomposição obtidos a partir das composições através dos métodos da presente invenção poderão ser refinados e/ou purificados usando técnicas conhecidas na especialidade.

A presente invenção também provê métodos para extrair materiais a bâse de petróleo a partir de compostos que compreendem materiais a base de petróleo, submetendo estes a uma radiação de microonda por um tempo suficiente para extrair o material a base de petróleo pretendido. Preferivelmente, a radiação de microonda se encontra na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz.

Os compostos compreendem qualquer material compreendendo materiais a base de petróleo incluindo, mas não se restringindo a, pelo menos um dentre: areias betuminosas, xisto betuminoso, rejeitos de refinaria, e solos e areias contaminadas com materiais a base de petróleo. Aqui, "compostos" também incluem, mas não se restringem a, produtos de poços de petróleo. Em uma configuração, submete-se o composto a uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré-selecionadas. Preferivelmente, a freqüência de radiação de microonda pré-selecionada será a freqüência de microonda de ressonância, i.e. a freqüência de radiação de microonda na qual o composto absorve a quantidade máxima de radiação de microonda. Determinou-se que diferentes compostos da presente invenção podem absorver mais ou menos radiação de microonda, dependendo da freqüência da radiação de microonda aplicada. Também se determinou que a freqüência na qual a radiação de microonda máxima é absorvida é diferente para cada composto. Usando os métodos conhecidos na técnica, um composto da invenção pode ser submetido a diferentes freqüências de radiação de microonda e as quantidades relativas de radiação de microonda absorvidas são determinadas. Preferivelmente, a radiação de microonda selecionada é a freqüência que comparativamente resulta na maior quantidade de absorção de radiação de microonda. Em uma configuração, a freqüência de radiação de microonda que resulta na absorção máxima comparativa da radiação de microonda pelo composto se encontra na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz. Em outras, a freqüência de radiação de microonda que resulta na absorção máxima comparativa pelo composto da invenção se encontra na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 12,0 GHz. Em outras ainda, a freqüência de radiação de microonda que resulta na absorção máxima comparativa de radiação de microonda pelo composto da presente invenção se encontra na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

A presente invenção também provê métodos para recuperar materiais a base de petróleo submetendo os compostos a uma faixa de varredura em freqüências de radiação de microonda por um tempo suficientemente longo para extrair o material a base de petróleo, e sendo que a faixa de radiação de microonda se encontra na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz. Os compostos podem ser qualquer material compreendendo materiais a base de petróleo incluindo, mas não se restringindo a, pelo menos um dentre areias betuminosas, xisto betuminoso, rejeitos de refinaria, rejeitos de poço, e solos e areias contaminados com materiais a base de petróleo.

Preferivelmente, microondas de freqüência variável (FM) são usadas para varrer os compostos. As VFMs estão descritas na patente U.S. N0 5.321.222 para Bible et al e na patente U.S. N0 5.521.3 60 para Johnson et al, incorporadas nesta por referência em sua totalidade. Diferentemente da radiação de microonda de freqüência única, as VFM produzem uma largura de banda para as freqüências de radiação de microonda, que são aplicadas seqüencialmente ao composto, então com VFM resulta uma distribuição de campo substancialmente mais uniforme que a distribuição de campo provida pela radiação de freqüência de microonda única. A distribuição de campo mais uniforme de VFM produz poucos pontos quentes, que produz um aquecimento mais uniforme do composto. Ademais, geralmente nenhuma freqüência específica é aplicada por um tempo mais longo que cerca de 2 5μβ, ou mais longo que cerca de 2 0 μβ, ou ainda mais longo que cerca de 15 με, ou ainda mais longo que cerca de 10 /ís. A brevidade das freqüências aplicadas não acarreta nenhuma formação de carga, por conseguinte elimina descargas ou formações de arcos, que tipicamente ocorrem durante a irradiação de microonda de freqüência única.

Em certas configurações, a faixa de freqüências de radiação de microonda se encontra na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 12,0 GHz. Em ainda outras, a faixa de freqüências de radiação de microonda se encontra na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz. Em algumas configurações, a faixa de freqüências de radiação de microonda se encontra na faixa de freqüências de banda C, qual faixa engloba freqüências de microonda na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 8,0 GHz. Em outras configurações, a faixa de freqüências de radiação de microonda se encontra na faixa de freqüências de banda X, qual faixa engloba freqüências de microonda na faixa de cerca de 8,0 GHz a cerca de 12,0 GHz.

Preferivelmente, a varredura da faixa de freqüências de radiação de microonda engloba uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré-selecionadas na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz. Esta freqüência pode ser selecionada com os métodos descritos e as técnicas conhecidas na especialidade. Em uma configuração, a freqüência de radiação de microonda pré-selecionado se encontra na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz. Em outras configurações, a largura de banda da faixa de varredura da radiação de microonda é cerca de 4,0 GHz. Mais preferivelmente, a faixa de freqüências de microonda com a qual a composição é varrida é cerca de ±2 GHz a freqüência de radiação de microonda pré- selecionada. Por exemplo, se a freqüência de radiação de microonda pré-selecionado for 7,2 GHz, a composição será varrida com a faixa de freqüências de radiação de microonda de cerca de 5,2 GHz a cerca de 9,2 GHz.

Na extração, são liberados gases inflamáveis a base de hidrocarbonetos. Para reduzir o risco de ignição, é preferível que o método seja realizado em atmosfera livre de oxigênio. Preferivelmente, o composto é exposto a uma atmosfera com menos que cerca de 12% de oxigênio, mais preferivelmente o composto é exposto a uma atmosfera com menos que cerca de 8% de oxigênio, e ainda mais preferivelmente o composto é exposto a uma atmosfera com menos que cerca de 5% de oxigênio.

Em uma configuração, o composto é exposto a uma atmosfera de gás inerte - preferivelmente nitrogênio, argônio, ou uma mistura destes.

Em algumas configurações, o composto é exposto a uma pressão menor que cerca de 40 Torr, preferivelmente a uma pressão menor que cerca de 20 Torr, e ainda mais preferivelmente, a uma pressão menor que cerca de 5 Torr. Em uma configuração, o composto é submetido a uma radiação de microonda suficiente para aquecer o material a base de petróleo até seu ponto de ebulição. A temperatura do ponto de ebulição de materiais a base de petróleo é conhecida na técnica. Reduzir a pressão a qual se submete o composto, reduz a temperatura do ponto de ebulição do material a base de petróleo. Aqueles habilitados na técnica serão capazes de determinar as temperaturas do ponto de ebulição de materiais a base de petróleo para diferentes pressões.

Em algumas configurações, os métodos da presente invenção poderão ser usados in si tu para extrair materiais a base de petróleo a partir de compostos localizados no campo. Em outras configurações, gases inertes poderão ser aplicados aos compostos in si tu. Em uma configuração, a pressão no composto pode ser reduzida para uma pressão menor que a pressão atmosférica.

Usando os métodos da presente invenção, óleos e/ou gases poderão ser recuperados a partir de um composto. O material a base de petróleo extraído com os métodos da presente invenção poderá ser refinado e/ou purificado usando técnicas conhecidas na especialidade. A presente invenção também prove aparelhos para decompor uma composição compreendendo um material a base de petróleo. Em uma configuração, os aparelhos da invenção compreendem um gerador de radiação de microonda, onde este gerador é capaz de aplicar uma radiação de microonda que se caracteriza pelo fato de ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz, e pelo menos um recipiente para coletar os componentes decompostos da composição. Em uma configuração, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma freqüência de radiação de microonda de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz.

Em outras configurações, os aparelhos da invenção compreendem um gerador de radiação de microonda, qual gerador é capaz de aplicar uma faixa de varredura de freqüências, que se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz, e pelo menos um recipiente para coletar os componentes decompostos da composição.

Em outras configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de freqüência de banda C. Em ainda outras configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de freqüência de banda X. Em ainda outras configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de freqüência de banda Ku (cerca de 12 GHz a cerca de 18 GHz). Em configurações adicionais, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de cerca de 5,8 GHz a cerca de 7,0 GHz. Em ainda outras configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

Em outra configuração, a câmara é aberta para a atmosfera enquanto em outras configurações, a câmara é fechada para a atmosfera. Em ainda outra configuração, a câmara tem uma pressão interna menor que a pressão atmosférica.

Preferivelmente, a câmara é capaz de operar a uma pressão menor que cerca de 40 Torr, mais preferivelmente a câmara é realiza de operar a uma pressão menor que cerca de 20 Torr, e ainda mais preferivelmente, a câmara é capaz de operar a uma pressão menor que cerca de 5 Torr.

A presente invenção também provê um aparelho para extrair um material a base de petróleo a partir de um composto compreendendo um material a base de petróleo. Em uma configuração, o aparelho da invenção compreende um gerador de radiação de microonda, sendo que tal gerador é capaz de aplicar uma radiação de microonda que se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz, e pelo menos um recipiente para coletar o material extraído a base de petróleo. Em algumas configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma freqüência de radiação de microonda, que se caracteriza em ter um componente de freqüência na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz.

Em outras configurações, o aparelho da invenção compreende uma freqüência de radiação de microonda, na qual o gerador é capaz de aplicar uma faixa de varredura de freqüências que se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 12,0 GHz e pelo menos um recipiente para coletar o material a base de petróleo extraído. Em algumas configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de freqüência de banda C. Em ainda outras configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de freqüência de banda X. Em configurações adicionais, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de cerca de 5,8 GHz a cerca de 7,0 GHz. Em ainda outras configurações, o gerador de radiação de microonda é capaz de aplicar uma radiação de microonda de varredura na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

Em algumas configurações, um aparelho da invenção pode ser usado in situ para extrair materiais a base de petróleo a partir de compostos localizados no campo.

Em outras configurações, o aparelho adicionalmente compreende pelo menos uma câmara para conter o composto.

Em outra configuração, a câmara é aberta para as condições atmosféricas externas, enquanto em outras configurações, a câmara é fechada à atmosfera externa.

Em ainda outras configurações, a câmara tem uma pressão interna menor que a pressão atmosférica. Preferivelmente, a câmara é capaz de operar a uma pressão menor que cerca de 40 Torr, mais preferivelmente, a câmara é capaz de operar a uma pressão menor que cerca de 20 Torr, ainda mais preferivelmente, a câmara é capaz de operar a uma pressão menor que cerca de 5 Torr.

Em outras configurações, o aparelho adicionalmente compreende pelo menos uma câmara para conter a composição. As composições da invenção podem diminuir de volume durante a decomposição. Em algumas configurações, a câmara pode ter um transportador vazado, de modo que os materiais decompostos possam cair da câmara quando chegam em um determinado tamanho, assim não sobre-expondo os materiais à radiação. 0 transportador pode ser adaptado de modo a ser oscilante.

Uma configuração exemplar da invenção está representada nas figuras IA a IG. As figuras IA a IG mostram um aparelho, no qual fragmentos de pneu são colocados em uma primeira correia transportadora que transporta os pedaços de pneu através de três câmaras de diferentes tamanhos. Na primeira câmara, os pedaços de pneu são expostos à radiação de microonda usando os métodos descritos.

A medida que os fragmentos se decompõem, os pedaços menores caem através de perfurações do primeiro transportador em um segundo transportador. 0 segundo transportador não é exposto à radiação de microonda na primeira câmara. 0 segundo transportador transporta os pedaços de pneu para a segunda câmara, onde são expostos à radiação de microonda usando os métodos descritos. A medida que os pedaços de pneu se decompõem, os pedaços menores caem através das perfurações do segundo transportador em um terceiro transportador.

As perfurações no segundo transportador sendo menores que as perfurações do primeiro transportador. 0 terceiro transportador não sendo exposto à radiação de microonda na segunda câmara. 0 terceiro transportador transporta os pedaços de pneu para uma terceira câmara, onde os pedaços de pneu são expostos à radiação de microonda usando os métodos descritos. A medida que os pedaços de pneu se decompõem, os pedaços menores caem através de perfurações no terceiro transportador para um quarto transportador. As perfurações no terceiro transportador sendo menores que as perfurações do segundo transportador. A decomposição será essencialmente completa, após a exposição na terceira câmara, e o material remanescente no quarto transportador resulta principalmente aço, negro de fumo, e cinzas que poderão ser processadas com técnicas conhecidas na área. A figura 1 compreende as figuras IA a IF junto com o detalhe da figura IG. A orientação das figuras IA a IF é estabelecida no detalhe da figura 1. Referindo-se às figuras IA a 1G, provê-se uma configuração da presente invenção destinada a processar pedaços de pneu com microondas para recuperar óleo combustível. O equipamento de processamento descrito pode ser provido por uma ou mais companhias fabricantes de equipamentos de processo. A figura IA ilustra uma vista em elevação da seção inicial de um leiout de instalação de corte de pneus de acordo com um aspecto da invenção. A ilustração mostra duas linhas de processo de pneu lado a lado em paralelo.

Pneus de automóveis e caminhões são primeiro cortados em pedaços adequados, por exemplo 4" por 4" ou 5" por 5", (não mostrados) . Os pedaços são transportados por um transportador de correia 120 inclinado para o silo 102. Os pedaços de pneu então seguem do silo 102 para uma seção de pré-lavagem 122. Os pedaços daí seguem para um lavador sônico de água quente de pressão 105. Sujeiras, pedras, cascalho, e detritos são retirados dos pedaços para minimizar a contaminação do processo a jusante. Os pedaços de pneu são então secos com um sistema secador de ar forçado 106. A figura IB é uma vista em planta da seção inicial de um leiout de instalação de retalhar pneus, de acordo com a figura IA. Os pedaços de pneu limpos e secos então seguem para outro transportador 12 0, como mostrado nas figuras IC e 1D, mais adiante.

A figura IC é uma vista em elevação da seção média do leiout de instalação de retalhar pneus, como descrito. Os pedaços de pneu limpos e secos são transportados para o silo 112, e daí transportados pelo transportador de correia 12 0 para a sala de microonda 124. Os detalhes da sala de microonda 124 serão descritos em conexão com a figura IG mais adiante. Nesta vista de elevação, um tanque incorporado de parede dupla com trocador de calor de alta capacidade 118 está mostrado com linhas tracejadas. 0 trocador de calor 118 recebe os vapores de hidrocarbonetos produzidos pelos reatores de microonda que ficam dentro da sala de microonda 124. A posição do tanque de parede dupla com o trocador de calor 118 está ilustrada na figura ID.

A figura ID é uma vista em planta da seção média do leiout de instalação de retalha pneus descrito. 0 silo de acumulação 112 supre pedaços de pneu por um transportador de correia 12 0 inclinado e por uma seção de transportador de fuso 117 para uma série de reatores de microonda dentro de uma sala de reator hermeticamente selada, tendo um sistema de filtração e bombas de vácuo.

Os pedaços na seção de fuso 117 são supridos a um primeiro reator de radiação de microonda 150 (figura 1G) dentro da sala de radiação de microonda 116. A sala de radiação de microonda está representada na figura ID contendo dois jogos de reatores de radiação de microonda lado a lado. Mais reatores de microonda também poderiam ser acrescentados. Os vapores de hidrocarbonetos gerados nos reatores de microonda a partir de pedaços de pneu são coletados pela parte de cima de cada reator de microonda. Os vapores de hidrocarboneto então são transportados em vácuo (a uma pressão menor que a pressão ambiente) para o trocador de calor 118. 0 trocador de calor 118 é capaz de adicionalmente separar os vapores de hidrocarboneto em óleo e gases de alto carbono, resfriando para líquido ou vapor, dependendo da temperatura de vaporização dos vapores hidrocarbonetos.

A sala de reator 116 também é representada com um equipamento de refrigeração 123 para manter constante a temperatura da sala. Pedaços de pneu processados saem do reator de microonda 154 (figura 1G) pela seção de fuso de descarga 115. Os pedaços quentes de pneu processados deixam a sala de microonda, e subseqüentemente são resfriados pelo resfriador 114. Os pedaços de pneu processados e resfriados (abaixo de cerca de 110°F) então entram em um sistema de moinho pré-classificador 113, onde os materiais contendo carbono são separados dos materiais metálicos (malha de aço) . Materiais metálicos são separados em um transportador magnético adequado e como mostrado em 121 nas figuras IE e IF. As partículas orgânicas (negro de fumo) adicionalmente podem ser embarcadas em caminhões e/ou vagões graneleiros equipados para trabalhar com partículas finas. As partículas orgânicas são compostas primariamente de carbono. Em algumas configurações as partículas orgânicas podem ser usadas como ativadores de elétron, como descrito. As figuras IE e IF ilustram um sistema de separação de transportador magnético 121 usado para separar partículas metálicas da matéria orgânica não-magnética. O metal é armazenado em uma unidade de armazenamento 14 0, enquanto a matéria orgânica não-magnética (partículas de carbono) é transportada por um transportador inclinado 120 para o silo e moinho 130. As partículas de carbono preparadas para os processos da presente invenção são adequadas para serem usadas como ativadores de elétron para o processamento por radiação de microonda de óleos de refinaria residuais pesados e outros materiais (i.e., o óleo residual que sobra no fundo de um aparelho de destilação de hidrocarbonetos, tradicionalmente não- adequado para tratamento posterior). Em uma configuração, as paredes laterais dos pneus podem ser separadas das bandas de rodagem. As bandas de rodagem tipicamente têm uma quantidade maior de negro de fumo que as paredes laterais. Por conseguinte, a quantidade de negro de fumo recuperada das bandas de rodagem é maior que das paredes laterais. Em um aspecto, o negro de fumo pode ser acumulado para formar um ativador de elétron processando as bandas de rodagem. O ativador de elétron pode ser adicionalmente usado para processar um material de óleo viscoso pesado. Também há um sistema de peneira 111 com retorno para o moinho para prover um material de carbono com tamanho de partícula controlado. O material no silo e moinho 13 0 é transportado por um sistema transportador de tubo pneumático 119 e uma bomba auxiliar 136 para peneira 132, e daí para o classificador 134, e finalmente para um sistema de ensacamento 138. O sistema de entrada de ensacamento 109 é adequado para empilhadeiras. Também é mostrado um gabinete elétrico 108 com painéis de controle, um sistema alimentador classificador centrífugo 110 para trabalhar com partículas finas.

Como mostrado nas figuras ID e IG, a sala de reator de microonda tem duas séries de três reatores (uma série ilustrada na figura 1G) . Os pedaços de pneu entram no primeiro reator 150 (o maior deles) pelo fuso 117. Os pedaços 4" por 4" ou 5" por 5" são primeiramente expostos à irradiação no primeiro reator 150 pelas antenas por microondas na primeira câmara 160. Neste primeiro estágio, os pedaços de pneu se quebram em pedaços menores quando expostos à irradiação por microondas. Os pedaços menores são separados por uma correia de malha 170 e então levadas para outra correia de tela 172. A malha é projetada para conter as microondas no primeiro reator, de modo a não superaquecer os pedaços de pneu. Tipicamente, a temperatura dos pedaços de pneu é mantida em cerca de 465°F ou menos. O tamanho de malha no reator maior é cerca de 2"; o tamanho de malha no reator médio é cerca de 1/2; e o tamanho de malha no reator menor é cerca de 1/16. As microondas são geralmente geradas fora da sala de microonda e transportadas para a mesma por um guia de microonda adequado, por exemplo, uma tela de aço inoxidável. O projeto e a interconexão dos três reatores de microonda em série são providos de modo que a localização dos pedaços de pneu na zona de radiação de microonda seja mantida, de modo que a temperatura dos pedaços de pneu não exceda 465°F. Inicialmente, os pedaços começam explodir no primeiro reator 150 quando a temperatura destes chega na faixa de cerca de 300°F a cerca de 450°F. Descobriu-se, de modo surpreendente, que quando a temperatura passa de cerca de 450°F, o negro de fumo que resta nos pneus se queima e a eficiência do processo de recuperação diminui drasticamente. Portanto, a temperatura desejavelmente é mantida abaixo de cerca de 465°F, ou mesmo abaixo de cerca de 550°F. Não se atendo a nenhuma teoria de operação em particular, parece que os pedaços de pneu explodem porque os reatores estão em vácuo, e uma grande quantidade de gás nos pedaços de pneu é liberada abruptamente com a irradiação de microondas.

Pressões de operação adequadas se encontram na faixa de até cerca de 20 mm de mercúrio, ou até cerca de 40 mm de mercúrio, ou mesmo até cerca de 100 mm de mercúrio.

Por conseguinte, pedaços de pneu processados no primeiro reator de microonda 150 são então levados para o segundo reator de microonda 152, onde são adicionalmente irradiados em vácuo com antenas de microonda 162.

Os pedaços de pneu têm seu tamanho adicionalmente reduzido, e caem através da tela 174, e então são levados para o terceiro reator de microonda 154. No terceiro reator de microonda 154, os pedaços de pneu processados são adicionalmente irradiados com a antena de microonda 164. Os pedaços de pneu processados são finalmente transportados por uma seção de descarga de fuso 118, e deixam os reatores de microonda pela seção de descarga de fuso 166, através da câmara selada (não mostrada) sobre o transportador 156.

Cada reator de microonda é alimentado com dutos de microonda que terminam em cone ou bocal. 0 primeiro reator de microonda tem mais bocais de microonda 160 pelo fato de ser maior que os demais reatores. 0 segundo reator é mostrado com bocais 162, e o terceiro reator com bocais 164. Cada reator de microondas contém linhas de vácuo 180 para levar os gases de hidrocarbonetos resultantes para o trocador de calor de alta-capacidade (em linhas tracejadas). Também mostrado na sala de microonda 124, o equipamento de refrigeração 123 para manter a temperatura da sala de microonda, e estruturas suporte 58 para suportar os reatores de microonda. Faixas adequadas de microonda para irradiar pedaços de pneu incluem geradores de radiação de microonda banda X (não mostrados) , a radiação de microonda sendo transmitida via dutos em tubos em várias freqüências para cada reator. As freqüências de microonda para processamento de pneus variam de radiação de banda X a banda C. A banda X compreende 5,2 GHz a 10,9 GHz; e a banda C compreende 3,9 GHz a 6,2 GHz. A radiação de banda K também é útil em algumas configurações. A banda K compreende 10,9 GHz a 35 GHz, incluindo as sub-bandas Ku (15,35 GHz a 17,25 GHz) e Ka (33,0 GHz a 36,0 GHz) . Tipicamente, tubos de antena de microonda separados são separados em freqüências de aproximadamente 0,2 GHz. Na configuração da figura 1G, um total de cerca de 36 tubos de antena de microonda é transportado de uma fonte de microonda (não mostrada) para os reatores de microonda. 0 maior reator de microonda 150 tem o maior número de tubos, por exemplo, cerca de 18 tubos, enquanto o segundo reator de microonda 152 tem menos tubos - cerca de 12 tubos, e finalmente o terceiro reator de microonda 154 tem o menor número de tubos - cerca de 6 tubos. Cada tubo é capaz de operar em freqüências diferentes, quais freqüências, em certas configurações preferidas, variam de cerca de 7,0 GHz a 6,4 GHz. As extremidades de cada antena cone emite uma radiação de microonda em uma freqüência separada, tipicamente cerca de 0,2 GHz diferente das outras que irradiam dos reatores de microonda. As microondas tipicamente têm freqüência fixa, mas também são capazes de serem varridas por freqüência variável, por exemplo, usando um gerador de microonda de freqüência variável. Uma quantidade de diferentes combinações de freqüência pode ser prevista, por exemplo, as antenas cone podem ser de freqüência fixa ou variável, ou uma combinação destas. Quando se irradiam pedaços de pneu, vapores de hidrocarbonetos voláteis emanam dos pedaços de pneu e são coletados pela tubulação de vácuo. Os vapores de hidrocarbonetos então são levados para o condensador do trocador de calor. Gases e vapores altamente voláteis não convenientemente liqüefeitos podem ser recuperados separados como gás de alto BTU.

0 leiout de instalação descrito nas figuras IA a IG opera a uma velocidade média (por linha) de cerca de 1s/ min. A produção hora é cerca de 3600 lbs/h ou cerca de 1300 pé3/h, com base em um pneu de automóvel (20 Ibs ou 9,1 kg) ou caminhão de (40 Ibs ou 18,2 kg).

Os tamanhos de pedaços de pneu retalhados podem ser cerca de 3" a cerca de 5". A densidade média dos pedaços é cerca de 24 lbs/pé3 a cerca de 33 lbs/pé3. A quantidade de calor gerada a pressão atmosférica varia de cerca de 12.000 BTU/Lb a cerca de 15.000 BTU/Lb.

A figura 2A é uma vista em elevação na direção axial de um reator de microonda adequado para processar rejeitos de poço de acordo com um aspecto da presente invenção. Rejeitos de poço compreendem depósitos de carbono, água, rocha, sujeiras, detritos, etc.. Os rejeitos de poço são provenientes da furação e operação de poços de petróleo.

As operações de furação incluem furações a partir de uma plataforma de águas profundas, assim como na mineração de depósitos de xisto e carvão. Durante a furação, rochas ricas em hidrocarbonetos são alcançadas tipicamente antes de alcançar a formação de óleo propriamente dita. Estas rochas ricas em óleo são trazidas para a superfície e compreendem até cerca de 15% de óleo, e mesmo até 25% de óleo. A consistência também pode ser similar àquela do xisto betuminoso. Rochas ricas em óleo são altamente poluentes e devem ser descartadas apropriadamente. Estas rochas não podem ser destinadas a aterros, e, por conseguinte, tradicionalmente vem sendo queimadas. Isto é particularmente problemático para plataformas de petróleo localizadas no meio do oceano, onde é proibido fechar um poço de petróleo com quantidades de hidrocarbonetos maiores que 1%. Portanto, o processo da invenção também pode ser usado para recuperar hidrocarbonetos a partir de rejeitos de poço, permitindo que estes sejam colocados de volta no ambiente depois de os hidrocarbonetos substancialmente removidos. Como usado aqui, o termo "substancialmente removido" se refere a uma composição com menos que 1% em peso de hidrocarbonetos. Rejeitos de poço tendo menos que cerca de 0,01% em peso de hidrocarbonetos têm sido produzidos com o processo descrito. Por conseguinte, os métodos adequadamente provêem rejeitos de poço com menos que 1%, ou ainda com menos que 0,5%, ou ainda com menos que 0,2%, ou ainda com menos que 0,1%, ou ainda com menos que 0,05%, ou ainda com menos que 0,02%, ou ainda com menos que 0,01% em peso de rejeitos de poço com base no peso dos rejeitos de poço. Rejeitos de poço adequados entram no sistema pelo sistema de moinho de alimentação 201. Os rejeitos de poço são reduzidos a um tamanho adequado e supridos a uma câmara de reator de microonda (tanque reator selado a vácuo 216) pelo alimentador de fuso 202. O tanque de reator selado a vácuo 216 contém elementos misturadores helicoidais 203 para misturar e agitar rejeitos de poço. O tanque reator é tipicamente preenchido em cerca de 40% de seu volume. As microondas irradiam o conteúdo do reator por antenas orientadas em arranjo orbital emitindo pela parte de cima do reator. As antenas de microonda são desejavelmente flexíveis e irradiam a partir de diversos dutos na parte de cima do reator em direção ao material abaixo. Um misturador helicoidal é acionado pelo motor 210. As microondas que emanam de uma antena cone ou de uma pluralidade de antenas cone (não mostrada) irradiam os rejeitos com uma radiação de microonda adequada. Gases e vapores de hidrocarbonetos seguem pela tubulação de vácuo na parte de cima do reator em direção à bomba de vácuo e são coletados na unidade condensadora de vapor do trocador de calor. Gases de vapor de hidrocarbonetos produzidos pelo processo de irradiação de rejeitos de poço com microonda escapam pelo tubo de descarga de vácuo (não mostrado). Um material geológico residual é descarregado do reator de microonda 216 pela seção de fuso 204 e deixa o sistema pelo sistema de descarga 206. 0 material que deixa o sistema não tem hidrocarbonetos, i.e. é não-poluente. Por exemplo, o material que deixa o reator volta para o mar ou terra. Na invenção também é mostrada uma estrutura suporte de reator 205 para suportar componentes, como estabelecido no sistema.

A figura 2B ilustra uma vista em elevação do reator de microonda da figura 2A na direção longitudinal. Rejeitos de poço adentram o sistema por uma câmara selada 201, e daí são levados ao reator 216 pelo fuso de entrada 202. No diagrama está representado o duto 214 usado para formar vácuo na câmara selada e no tanque de reator selado 216 com o emprego das bombas de vácuo 216. As microondas que emanam de uma antena cone de microonda adequada irradiam os rejeitos no tanque de reator. Um elemento misturador helicoidal 203 gira para misturar e transportar os rejeitos e refletir as microondas no volume da câmara. Após um processamento adequado com microondas dentro de um certo tempo de permanência, os rejeitos reagidos deixam o reator pela seção de descarga de alimentação de fuso 204 e pela câmara selada 206 do sistema de descarga. A estrutura suporte 205 do reator também sendo mostrada.

A figura 2C ilustra uma vista em elevação do dispositivo de microonda e sala de controle para gerar microondas e propagá-las através de guias de banda. O dispositivo de microonda e sala de controle 208 é representado compreendendo um painel e uma série de seis geradores de microonda individuais (222, 226, 230, 234, 238, e 242), sendo que cada gerador é conectado a uma série de antenas de microonda (220, 224, 228, 232, 238, e 240). As antenas são combinadas em um duto de antenas combinadas 212 que sai do dispositivo de microonda e sala de controle 208 e segue para o tanque reator selado a vácuo 216, como mostrado na figura 2B. Microondas adequadas para processar rejeitos de poço têm freqüências na faixa de cerca de 11,2 GHz a cerca de 11,8 GHz, tipicamente cerca de 11,5 GHz. O xisto betuminoso também pode ser processado com o equipamento e os processos descritos em uma freqüência de microonda na faixa de cerca de 10,6 GHz a cerca de 11,2 GHz, e tipicamente de cerca de 10,9 GHz. Areias betuminosas também podem ser apropriadamente processadas usando microondas na faixa de 4 GHz a cerca de 12 GHz, e também podem ser processadas na banda K, preferivelmente na banda Ku. Depósitos de carvão de antracita também podem ser processados na banda Ku. Um vácuo é mantido dentro da câmara de reator de microonda usando um equipamento condensador de vapor de hidrocarbonetos e vácuo adequado, por exemplo pressões menores que cerca de 100 mm de mercúrio, ou ainda pressões menores que cerca de 40 mm de mercúrio, ou ainda pressões menores que cerca de 20 mm de mercúrio. Mantendo tais pressões de operação ajuda a manter as temperaturas abaixo de 465°F, ou ainda abaixo de cerca de 450°F, e impedir um superaquecimento e prover uma eficiente recuperação de vapores. Uma grande quantidade de vapores de hidrocarbonetos pode ser condensada em óleo combustível líquido a temperatura ambiente.

O sistema descrito nas figuras 2A a 2C pode ser adequadamente adaptado e dimensionado para processar rejeitos de poço para uma produção de cerca de 2 tons/h a cerca de 10 tons/h. Deve ser prontamente aparente àqueles habilitados na técnica uma forma de aumentar o tamanho e a potência da câmara de reator de microondas para obter maiores produções.

0 sistema descrito nas figuras 2A a 2C também pode ser adequadamente dimensionado para processar xisto betuminoso. O processo para xisto betuminoso compreende a etapa de irradiá-lo com radiação microonda adequada com potência suficiente para elevar sua temperatura para a faixa de cerca de 500°C a cerca de 600°C. Não se atendo a nenhuma teoria, acredita-se que estas temperaturas de processo são consideravelmente maiores que a temperatura necessária para pneus, pelo fato de ser preciso aplicar uma quantidade maior de energia ao xisto para volatilizar seus hidrocarbonetos, diferentemente do que acontece com pneus, que têm uma concentração muito mais alta de hidrocarbonetos, que prontamente absorvem a energia das microondas. Por exemplo, o xisto betuminoso é particulado depois de minerado. Por exemplo, o xisto é particulado em partes menores que cerca de 1 pol3, ou ainda em partes menores que cerca de 1/2 pol3, ou ainda em partes menores que cerca de 3/8 de pol3, ou ainda em partes menores que cerca de 1/4 de pol3. Qs hidrocarbonetos do xisto tipicamente contêm hidrocarbonetos tendo cerca de C10 a cerca de C25, ou ainda cerca de C14 a cerca de C22.

O xisto betuminoso pode conter até cerca de 5% em peso de hidrocarbonetos, ou ainda até cerca de 15% em peso de hidrocarbonetos, ou ainda até cerca de 25% em peso de hidrocarbonetos. Em alguns casos, o xisto pode conter até cerca de 70% em peso de hidrocarbonetos.

As figuras 3A e 3B representam diversas configurações da presente invenção para recuperar materiais a base de petróleo e hidrocarbonetos a partir de rejeitos de refinaria. As figuras 3A e 3B são ilustrações esquemáticas de duas configurações de um sistema de microondas para destilar e recuperar materiais remanescentes no fundo de uma instalação de destilação de hidrocarbonetos, i.e. rejeitos de refinaria a partir de uma instalação de destilação. A figura 3A mostra os seguintes elementos de uma instalação tradicional de destilação de hidrocarbonetos: torre de destilação 302; entrada de não-refinado na torre de destilação de gás natural 308; linha de vapor 3 04; linha de gás natural 306; separador de gás 308; bomba 310; linha LPG 314; linha de gasolina 314; linha de combustível (querosene) aeronáutico 316; e detalhe 318: vista fechada (close up) das tampas de contato de vapor líquido com uma torre de destilação. O sistema de destilação pode ser modificado usando o processo de microonda da presente invenção como segue. Um ativador de elétron 320 é adicionado usando uma bomba de ativador de elétron 322 para dentro do óleo residual 362. Uma linha de óleo quente residual (óleo pesado) 3 62 é bombeada para dentro do reator de microonda 330 e atomizada usando um atomizador 334. A antena de guia de onda de microonda 336 é energizada a partir do sistema de controle e sala de microonda 340, qual sistema de controle inclui geradores 342 e guias de onda de microonda 344. As microondas emanam da antena de guia de onda 336 por bocais cônicos no reator de microonda, de modo a irradiar o óleo residual atomizado para cima do atomizador 334. Bombas de vácuo 350 conectadas à linha de vácuo 332 mantêm a pressão em uma pressão menor que cerca de 20 mm de mercúrio, ou ainda em uma pressão menor que cerca de 40 mm de mercúrio, ou ainda em uma pressão menor que cerca de 100 mm de mercúrio. A irradiação do óleo residual atomizado quebra o óleo residual pesado, produzindo vapores de hidrocarbonetos pesados, tal como diesel e óleo de aquecimento 354. No reator de microonda 330, o óleo residual 362 é removido do fundo da torre de destilação 302, em combinação com um ativador de elétron 320, e processado por irradiação de microonda após atomização. Descobriu-se que a adição do ativador de elétron ao óleo residual, por exemplo cerca de 2% em peso com base no óleo residual de pequenas partículas de carbono, provê uma absorção muito rápida e mais eficiente das microondas, produzindo um craqueamento mais eficiente do óleo residual. Por conseguinte, um processamento de pedaços de pneus com microondas como descrito, é útil para fazer ativadores de elétron. Um ativador de elétron adequado é provido em forma de pó fino (de malha 100 ou mais fino). O ativador de elétron pode ser mais grosso que malha 100, dependendo da aplicação específica e dos requisitos de manuseio. Não se atendo a nenhuma teoria de operação em particular, o ativador de elétron melhora a absorção de microondas pelo óleo residual, que provê um processamento mais rápido e mais eficiente de óleo pesado. Em conseqüência, o ativador de elétron que compreende particulados de pó de carbono, é capaz de absorver a radiação de microondas. Partículas sólidas contendo hidrocarbonetos residuais, tal como um ativador de elétron, resulta explosão (como pipoca) quando irradiado. Não se atendo a nenhuma teoria de operação em particular, acredita-se que o efeito "pipoca" das partículas de ativador de elétron no óleo residual melhora o processamento por microonda do óleo residual. Em certas configurações, o ativador de elétron funciona como catalisador para efetuar o craqueamento por microonda.

As faixas de freqüência de radiação de microonda adequadas variam na faixa de cerca de 8,0 GHz a cerca de 8,8 GHz, ou ainda na faixa de cerca de 8,1 GHz a cerca de 8,7 GHz, ou ainda na faixa de cerca de 8,2 GHz a 8,6 GHz, ou ainda na faixa de cerca de 8,3 GHz a cerca de 8,5 GHz, ou ainda cerca de 8,4 GHz. 0 reator de microonda contém uma série de antenas cone de microonda que irradia o óleo residual com microondas. Estas antenas cone de microonda podem receber a mesma freqüência de microonda ou diferentes freqüências de microonda. Quando as freqüências são diferentes, tais freqüências se separam em incrementos de cerca de 0,2 GHz. As faixas de freqüência de microonda são tipicamente úteis para processar o óleo residual atomizado desta maneira. Por conseguinte, múltiplas antenas de microonda 344 recebem microondas geradas pela pluralidade de geradores de microonda 342 provida no sistema de controle de microonda 340. As microondas são transmitidas através das antenas de microonda 344 para o duto de antena de microonda 336. As microondas então entram no reator de microonda. Tipicamente o óleo residual 362 é pré-aquecido a uma temperatura de cerca de 350°C, de modo a ser capaz de fluir sob pressão normal e a ser atomizado. Já foi demonstrado que a aplicação de microondas é efetiva para produzir o craqueamento na cadeia de hidrocarboneto de um óleo residual pesado. A atomização ajuda a aumentar a área superficial do óleo residual e a diminuir o tamanho de partícula, daí efetuando a absorção de microondas e provendo o craqueamento. O óleo residual é adequadamente aquecido a temperaturas suficientes para fluir atomizado sob pressão. Temperaturas adequadas são pelo menos cerca de 250°C, ou ainda pelo menos cerca de 300°C, ou ainda pelo menos cerca de 350°C, ou ainda pelo menos cerca de 400°C, ou ainda pelo menos cerca de 450°C, ou ainda pelo menos cerca de 500°C. O óleo residual pode ser pré-aquecido por qualquer método de aquecimento disponível, i.e. convecção, condução, ou irradiação por microondas. As cadeias de óleo residual pesado são quebradas pelo menos diversas vezes.

Os processos, de acordo com a presente invenção, são capazes de produzir gases combustíveis. Os processos, de acordo com a presente invenção, são também capazes de produzir pelo menos muitos tipos diferentes de óleo.

Estes produtos de óleo podem ter uma quantidade variável de carbono nas cadeias de hidrocarbonetos, que pode variar de cerca de 14 carbonos a cerca de 25 carbonos. Os óleos residuais de início compreendem cadeias de carbono tendo pelo menos 25 carbonos, ou ainda pelo menos 28 carbonos. Os hidrocarbonetos no óleo residual não necessariamente têm cadeias lineares de hidrocarbonetos, também poderiam ser hidrocarbonetos cíclicos e ramificados. Ao invés de atomizado, um fluxo de óleo residual quente pode ser colocado em forma de filme fino e irradiado com microondas, ou ejetado em surtos e irradiado com microondas, ou quebrado em gotas sob pressão e irradiado com microondas. Processos similares relacionados provêem a formação de pequenas gotas de óleo residual. Em certas configurações, o produto de radiação de microonda no reator 330 (figura 3A) pode ser reciclado para a torre de dest ilação 302, para subseqüente processamento.

A figura 3B é um diagrama esquemático de outra configuração de unidade de recuperação e destilação assistida por microonda do óleo pesado remanescente no fundo de uma instalação de destilação, configuração similar àquela descrita na figura 3B com exceção de esta configuração adicionalmente incluir um boiler 348 para aquecer o remanescente de fundo da torre de destilação 302 por uma linha de transferência 370. 0 boiler aquece o óleo remanescente no fundo da instalação de destilação, que é destilado na torre de vácuo 340. O óleo residual 346 da torre de vácuo é combinado com ativador de elétron 320 usando uma bomba de ativador de elétron 322 para prover uma mistura de óleo residual no ativador de elétron 362. Esta mistura do reator de microonda então é atomizada no reator de microonda em 330. A operação do reator de microonda é similar àquela descrita acima na figura 3A.

A figura 4A ilustra uma vista em elevação de um sistema de reator de microonda adequado para processar xisto betuminoso, areias betuminosas, rejeitos de poço, etc. O fuso de alimentação 402 é adequado para transportar xisto e outros materiais contendo hidrocarbonetos e similares para a câmara de reação de microonda 412. Lâminas misturadoras helicoidais 408 são montadas no eixo 406 que é impulsionado por um motor. As lâminas helicoidais misturadoras misturam e transportam um material qualquer, tal como pedaços de xisto, na câmara de reação de microonda 404. As antenas de microonda 410 adentram o interior da câmara de reação 404. O material dentro da câmara de reação 404 é agitado e irradiado. Os vapores são removidos através de um sistema de recuperação a vácuo e de uma unidade condensadora (não mostrados). O material esgotado de vapor de hidrocarbonetos é descarregado do sistema de alimentação 416. Também sendo mostrada a estrutura suporte 414. A figura 4B provê uma vista em planta da figura 4A, onde o material é mostrado entrando na câmara de reação 4 04 através do fuso de alimentação 402. 0 material é misturado na câmara de reação de microonda pelas lâminas misturadoras helicoidais 408, e ao fim deixa a câmara pelo sistema de descarga 416. A figura 4C é uma vista 10 em elevação do sistema de reator de microonda ao longo do eixo geométrico 4 06, qual extremidade proximal é a seção de sistema de alimentação 416. A figura 4D ilustra uma sala de controle de dispositivo de microonda, guias de onda, e bombas de vácuo adequadas para uso no sistema 15 ilustrado na figura 4A. A figura 4E ilustra um elevador de tremonha opcional para levar o material para a seção de alimentação de entrada 402. As figuras 4F e 4G ilustram três sistemas horizontais paralelos de reator de microonda. A figura 4H ilustra geradores de microonda,

2 0 guias de onda, e bombas de vácuo adicionais que operam

os três reatores de microonda horizontais das figuras 4F e 4G. 0 processamento de materiais de hidrocarbonetos, tal como xisto, areias betuminosas, rejeitos de poço, etc. é feito a vácuo, a uma pressão menor que cerca de 25 2 0 mm de mercúrio, ou ainda menor que cerca de 4 0 mm de mercúrio, ou ainda menor que cerca de 100 mm de mercúrio. Os materiais de hidrocarbonetos são aquecidos por microondas e outros meios até atingir uma temperatura de cerca de 350°C, ou ainda até cerca de 30 450°C, ou ainda até cerca de 550°C, ou ainda até cerca de 600°C. Os materiais de hidrocarbonetos são removidos da câmara de reator 4 04 através de uma tubulação a vácuo. Os hidrocarbonetos são removidos por um trocador de calor adequado ou de um sistema condensador (não mostrado).

3 5 A figura 5A representa uma configuração exemplar da

presente invenção para extrair materiais a base de petróleo, a base de carbono, e a base de hidrocarbonetos. Uma sonda para gerar radiação de microondas (através de um mecanismo de uma antena ou bocal cônico), de acordo com os métodos da invenção, pode ser baixada em poços de petróleo. Usando os métodos da presente invenção, os materiais a base de petróleo podem ser vaporizados e coletados ao nível da superfície e processados usando técnicas conhecidas. A figura 5A ilustra uma vista esquemática de um sistema de microonda para recuperar óleo a partir de depósitos geológicos in si tu.

Os depósitos geológicos 526 incluem poços de petróleo, poços de petróleo fechados, depósitos de xisto, depósitos de areias betuminosas, depósitos de carvão, etc..

A ilustração representa uma unidade de recuperação a vácuo 502 (sistema venturi) para recuperar hidrocarbonetos a partir de combustíveis fósseis a partir de poços de petróleo fechados. Este sistema inclui uma camisa 504 que se estende da superfície até o depósito de carbono em 52 6. Um guia de onda de microonda é levado através das colunas de revestimento até o depósito geológico 526. Um bocal de antena de microonda 510 na extremidade do guia de onda de microonda 506 próxima do depósito geológico de carbono, onde as microondas são irradiadas. Na superfície são ilustrados um gerador elétrico portátil 522, um sistema de bombeamento portátil 524, e uma unidade de controle portátil de geração de microondas 52 0. Os vapores de hidrocarbonetos gerados pelas microondas no depósito geológico de carbono 52 6 são transportados a vácuo, em forma de vapor de óleo 508, para a unidade de recuperação a vácuo na superfície. Poços de petróleo tampados contêm hidrocarbonetos que podem ser submetidos a um processo de craqueamento de óleo, obtendo um produto adequado para uso como óleo diesel. Isto compreende abrir um poço fechado, opcionalmente adicionar um ativador de elétron ao poço (para absorver microondas e converter o óleo pesado no poço em vapor de hidrocarbonetos). Uma vez vaporizados, os hidrocarbonetos são prontamente trazidos para superfície através de uma tubulação a vácuo, ou ainda outros tipos de tubulação 528. A unidade de recuperação a vácuo 502 também é capaz de fracionar os hidrocarbonetos em outros produtos de hidrocarbonetos.

Óleos difíceis de recuperar por meios normais podem ser recuperados de acordo com o processo.

A figura 5B representa um aparelho da presente invenção para recuperar materiais a base de petróleo a partir de xisto betuminoso, in si tu. Uma sonda capaz de gerar radiação de microonda de acordo com os métodos da invenção pode ser baixada nos depósitos de xisto. Usando os métodos da presente invenção, os materiais a base de petróleo podem ser vaporizados, coletados na superfície, e processados através de técnicas conhecidas. A figura 5B ilustra uma vista esquemática de um sistema de microonda de recuperação de hidrocarbonetos abaixo do solo. Nesta configuração, são mostradas uma ou mais antenas de microonda, capazes de se deslocarem horizontalmente sob o solo em relação à superfície. As antenas são ilustradas com um ou mais bocais para vaporizar depósitos geológicos de hidrocarbonetos a vácuo. A figura 5B ilustra dois dutos (na porção esquerda da figura), cada duto contendo uma pluralidade de guias de onda, e que terminam em um emissor de bocal ou cone. Emissores cônicos de microondas adequados são comercialmente disponíveis. Este processo pode ser adaptado para recuperar óleo residual de poços fechados, e também de outros depósitos, tal como xisto betuminoso e areias betuminosas. Se o poço de petróleo estiver "seco", e contiver apenas um remanescente de material que consiste principalmente de hidrocarbonetos pesados, a antena de microonda é baixada no poço e sua extremidade colocada em uma ou mais aberturas. Então se direciona a radiação para o material geológico nas proximidades da antena.

Vários depósitos geológicos de hidrocarbonetos podem ser processados no subsolo com esta tecnologia em várias profundidades. Em uma profundidade de cerca de 3000 pés, um diâmetro típico de tubulação é cerca de 6 polegadas. Por exemplo, os depósitos de xisto no oeste dos E.U. são relativamente rasos, i.e. próximos da superfície. Minas de minerar também são rasas, mas outros depósitos podem chegar a uma profundidade de até 2000 pés ou mais. Poços de petróleo já bombeados, freqüentemente têm câmaras de óleo que não são mais acessíveis, que requerem o uso de explosivos ou de operações adicionais de furação. Algumas câmaras também podem ser abertas irradiando as rochas seladas com microondas. Descobriu-se em experiências em laboratório, que o xisto "estoura" e quebra quando irradiado com microondas. Quando o xisto libera hidrocarbonetos (i.e. óleo), o xisto "estoura" como pipoca. Portanto, dirigir as microondas a câmaras geológicas provoca a quebra da formação geológica (i.e., as rochas "estouram", quebram, caem, e preenchem a cavidade). Portanto, as antenas podem ser deslocadas em torno das formações geológicas para recuperar um material de hidrocarbonetos. Em algumas configurações, as antenas de microonda são baixadas a 5000 pés ou mais de profundidade, e então deslocadas horizontalmente cerca de 100 jardas.

Qualquer tipo de material de hidrocarboneto na formação geológica pode ser craqueado em gás e recuperado através de unidades condensadoras de fracionamento. Por exemplo, qualquer produto carbono adequado para obter óleo diesel pode ser obtido irradiando xisto betuminoso. O óleo diesel resultante pode ser adequado para uso como combustível em motores Diesel. Algumas vezes os poços são furados com tecnologia de furação direcional.

Tecnologias adequadas de furação direcional são capazes de executar curvas criando ângulos. Por conseguinte, antenas de microonda flexíveis são adequadas para uso em tais poços. Portanto, o processo inclui abrir um poço fechado, que pode ser realizado furando o tampão de concreto que fecha o poço.

O sistema pode incluir uma série de equipamentos auxiliares na superfície. Tais equipamentos incluem, por exemplo, um equipamento de furação, um caminhão de bomba de vácuo, um caminhão de bomba de combustível, um caminhão de gerador, e um caminhão de controle de microonda que inclui geradores de microonda, guias de onda de microonda, e equipamento associado. O caminhão de bomba de vácuo tem uma bomba de vácuo para prover pulsos intermitentes de vácuo para trazer os gases de hidrocarbonetos à superfície. Os gases de hidrocarbonetos são recuperados e coletados em uma torre de destilação /fracionamento tendo um trocador de calor e uma unidade condensadora. Poços de petróleo e outros depósitos geológicos de hidrocarbonetos no subsolo são acessados por uma tubulação que prove um sistema selado com o caminhão de bomba de vácuo para criar um ambiente de vácuo, que é necessário para recuperar os vapores de hidrocarbonetos. A pressão de vácuo adequado inclui uma pressão absoluta menor que cerca de 20 mm de mercúrio, ou ainda menor que cerca de 40 mm de mercúrio, ou ainda menor que cerca de 100 mm de mercúrio. O caminhão de controle de microonda contém geradores e guias de onda de microonda flexíveis adequados. Tipicamente, a extremidade dos guias de onda de microonda (i.e., antenas) é equipada com um emissor cônico de microonda adequado (i.e., um bocal). As antenas são colocadas em uma zona "mahogany" nas camadas geológicas in situ, e as microondas são usadas para irradiar xisto e areias betuminosas ou outros depósitos. As microondas vaporizam e gaseificam os hidrocarbonetos sólidos e viscosos e fontes de carbono no subsolo. Sendo que poderão ser usadas uma ou mais antenas com um ou mais dispositivos de emissor cônico. Os gases de hidrocarbonetos gerados são levados para uma torre de fracionamento onde são separados. Como ilustrado na figura 5C, um material geológico, tal como areia ou rocha, a partir do qual os hidrocarbonetos foram removidos, sobra na formação geológica. Em algumas configurações, provê-se um processo de microonda in situ. Outras configurações não requerem irradiação de microonda da formação geológica in si tu, por exemplo, um material geológico de hidrocarbonetos minerado e levado por um mecanismo qualquer para um reator de microonda adequado.

Um material geológico, como areia e rocha, pode ser totalmente ou substancialmente gaseificado (i.e., esgotado de hidrocarbonetos e carbonos) de acordo com os processos da invenção, qual material geológico então retorna para o ambiente, substancialmente isento de hidrocarbonetos. Finalmente, combustíveis e outros hidrocarbonetos recuperados, que constituem uma fonte geológica, podem ser armazenados em um caminhão tanque e levados para processamento adicional. Os hidrocarbonetos recuperados também podem ser transportados por oleodutos, vagões tanque, ou similares. Opcionalmente, os vapores de hidrocarboneto recuperado das fontes geológicas podem ser fracionados em uma torre de destilação adequada, como ilustrado na figura 5A. 0 processo de proteção de uma torre de destilação está descrito na figura 5C, onde está mostrada a separação de óleo cru em produtos de componentes em uma torre de fracionamento.

A figura 6 representa uma configuração de extração de materiais a base de petróleo, xisto betuminoso, e areias betuminosas. As areias betuminosas podem ser carregadas pela parte de cima do aparelho, sob pressão reduzida. Por meio de gravidade e agitação, as areias betuminosas se deslocam através do aparelho, enquanto se expõem à radiação de microonda, como descrito na especificação.

Materiais a base de petróleo são vaporizados, capturados, e coletados em tanques separados, e refinados por métodos conhecidos na técnica. 0 material depois de ter passado pelo aparelho, se torna um material essencialmente isento de materiais a base de petróleo. A figura 6 provê uma vista em elevação de um sistema de reator de microonda múltiplo para recuperar grandes volumes de petróleo, carbono, e hidrocarbonetos (diesel) a partir de um material minerado, i.e. de xisto betuminoso, de areias betuminosas e carvão. O sistema está ilustrado incluindo: guias de onda de microonda 602; antenas de microonda 620; linha de gás a vácuo 604; reatores de microonda 606 - um total de cinco reatores em série; tubos 604; reatores de microonda 606; câmara selada de topo 610 adjacente à entrada de xisto e areia superficial; câmara selada 612 adjacente à descarga de material esgotado; chicanas 614 em reatores de microonda verticais 606; estrutura suporte 630 para suportar os reatores de microonda em série e adjacentes à fonte de xisto ou de areias betuminosas. O material minerado entra no sistema através da câmara selada (airlock) 610 que minimiza a quantidade de ar admitida no sistema. O sistema também inclui linhas de gás a vácuo 604 para manter um ambiente de vácuo (o equipamento de vácuo não é mostrado) de até cerca de 20mm de mercúrio, ou ainda até cerca de 40 mm de mercúrio, ou ainda até cerca de 100 mm de mercúrio. O material entra no primeiro reator de microonda 606 adjacente à câmara selada, qual material é levado através das chicanas 614, em qual percurso é irradiado com microonda, através de antenas de microonda 620 (como ilustrado nos segundo e quarto reatores 606).

As microondas irradiam, aquecem, e fracionam os hidrocarbonetos, que deixam o sistema através de uma linha de gás de vácuo (as conexões que ligam os reatores 606 na linha de gás de vácuo 604 não são mostradas). O material geológico deixa o reator de microonda 606 pela parte superior e entra em um primeiro tubo 6 08, qual material, parcialmente reagido, segue para um segundo reator de microonda 606. O processo é repetido, e o material será subseqüentemente deslocado e irradiado com microondas, a medida que avança ao longo dos reatores e tubos. O material processado eventualmente chega no fundo, onde sai do sistema pela câmara selada 612.

Em outra configuração, a invenção está representada na figura 7, que é uma vista esquemática de uma câmara de reator de microonda e de um sistema para recuperar óleo combustível de uma fonte de hidrocarbonetos, tal como pneus usados de automóveis e caminhões. 0 sistema inclui: uma fonte de nitrogênio 702; um regulador de nitrogênio 704; uma válvula de nitrogênio 706; uma entrada de nitrogênio 708 para a câmara de reator 710; uma câmara de reator de microonda 710; um termopar de infravermelho 712 para medir a temperatura média ao longo da área irradiada; medidor de fluxo de nitrogênio 714 para purga de termopar de infravermelho (baixo fluxo); um refletor difusor de microonda 716; um motor 718 do refletor difusor de microonda 716; uma plataforma 72 0 para armazenar materiais de hidrocarbonetos; uma área de irradiação 724; manômetro de vácuo 726; aberturas 728 para antenas de microonda; uma fonte de microonda 73 0 (TVT ou magnetron) ; um medidor de temperatura 732; um tubo de transferência de vapor 734; um tubo condensador 736; um tubo de resfriamento 740; uma bobina helicoidal 740; um coletor de óleo 742; uma válvula de drenagem 744; uma válvula de desvio de vácuo 746; uma bomba de vácuo 748; um medidor de fluxo 75 0 para purga de nitrogênio TWT (fluxo); linhas de alimentação de nitrogênio 752; exaustão 754; um medidor de fluxo de gases de exaustão 756; uma câmara de reator 758; e uma porta de câmara de reator 760.

As figuras 8A, 8B, 8C ilustram uma configuração da presente invenção para incorporar um sistema de processamento de microonda para processar rejeitos de poço em uma plataforma de petróleo. A figura 8A é uma vista em planta de uma plataforma de petróleo exemplar que incorpora uma unidade de processamento de microonda de rejeitos de poço. Provê-se uma instalação adequada da unidade de processamento de microonda (adicionalmente ilustrada na figura 8C) . A figura 8B ilustra uma vista em elevação da plataforma de petróleo na figura 8A.

A figura 8C ilustra configurações horizontal e vertical da unidade de processamento de microonda de rejeitos de poço da plataforma de óleo ilustrada na figura 8A. As figuras 9A a 9C são fotografias de microscópio eletrônico, de acordo com o exemplo 3, usando uma ampliação de materiais de negro de fumo pirolítico, que foram obtidos de acordo com o exemplo 3, através do sistema ilustrado na figura 7. A produção deste material será adicionalmente descrita no exemplo 3, adiante.

As figuras IOA a IOE ilustram uma configuração adicional de um sistema de processamento de materiais de hidrocarbonetos. Materiais adequados incluem rochas de xisto betuminoso, rejeitos de poço, areias betuminosas, materiais poliméricos, materiais reciclados contendo hidrocarbonetos, rejeitos de óleo residual, rejeitos de refinaria, fundos de destilação de hidrocarbonetos, etc..

Estas figuras ilustram: amplificadores; guias de onda; e tubos de microonda 1001; tambor reator 10004; material selado 1002 alimentado através de tambor reator 1004; fuso de alimentação 1003; parafuso de descarga rotativa 1005; painel de controle 1006; bombas de vácuo 1007; sistema de transmissão de acionamento hidráulico para girar o tambor reator 1004; containeres de embarque 1009; suporte de liberação de acionamento hidráulico 1010; selo de rolamento de tambor 1012; rolamentos 1014; porta de vácuo 1016; guias de onda de microonda 1018 que entram no tambor reator 1004; lâminas misturadoras 1020 para misturar materiais no tambor reator 1004; rolamentos 1002 do mecanismo de tambor; eixo de tambor reator rotativo, em torno do qual o mecanismo do tambor reator gira pela ação do centro de transmissão de acionamento hidráulico 1008.

A figura 10A é uma vista em elevação de um sistema de tambor reator rotativo. 0 material entra na entrada de alimentação 1002 por uma fonte adequada, por exemplo uma tremonha que recebe pedaços ou flocos de material.

O material então entra no fuso de alimentação 1003, que mede o material que entra no tambor reator 1004. O material é agitado e misturado usando lâminas misturadoras 1020. O tambor rotaciona usando um sistema de acionamento hidráulico 1007 e a linha de gás de vácuo. O tambor reator é mantido em vácuo através de bombas de vácuo 1007 e linha de gás de vácuo. O tambor reator é selado a vácuo com um selo de rolamento de tambor 1012, como mostrado no detalhe da figura 10D. As microondas são geradas em 1001 e transmitidas por guias de onda 1018 para o· tambor reator 1004. Os vapores de hidrocarbonetos são removidos através da linha de gás de vácuo e coletados para processamento posterior, como descrito. A figura 10B é uma vista em planta da porção de tambor reator rotativo representado na figura 10A. O tambor reator rotativo 1004 é mostrado com um selo de rolamento de tambor 1012, qual tambor reator gira contra tampas de extremidade que compreendem portas para antena de microonda e conexões de vácuo. O tambor reator gira em rolamentos 1014 montados na tampa superior e na tampa inferior. O tambor reator 1004 se localiza no container de embarque 1008. Transportadores de fuso 1003 introduzem o material no tambor reator 1004. A figura 10C é uma vista em planta de uma configuração alternativa de um sistema de tambor reator rotativo. A figura 10D é uma vista em corte transversal de um selo de rolamento de tambor usado no sistema de tambor reator rotativo. A figura 10E é uma vista em elevação da porção de tambor reator rotativo representado nas figuras 10A a 10E, que adicionalmente ilustra um fuso de entrada 1003 para medir o material suprido ao tambor reator 1004, qual material é agitado e misturado com lâminas misturadoras 1020 a medida que o tambor reator 1004 gira, acionado pelo sistema de acionamento hidráulico 1008. O tambor reator é mantido em vácuo com um selo de rolamento 1012, como mostrado no detalhe da figura 10D. As microondas são geradas em 1001 e transmitidas por guias de onda 1018 para o tambor reator 1004. As lâminas misturadoras 1020 são usadas para misturar materiais no tambor reator rotativo 1004. Os rolamentos 1022 são usados para girar sem atrito o tambor reator, mantendo o vácuo e as conexões de antena de microonda. O tambor reator gira no eixo 1024 pela ação do centro de transmissão de acionamento hidráulico 1008. Os vapores de hidrocarbonetos são removidos através de uma linha de gás de vácuo 1016, e coletados para processamento posterior, como descrito. Materiais substancialmente esgotados de hidrocarbonetos saem para o fuso de descarga 1005. De modo exemplar, um sistema de tambor reator de microonda adequado para extrair hidrocarbonetos de materiais, tal como rejeitos de poço e fluidos, compreendem os equipamentos que se seguem. Um centro de controle de microonda adequado inclui vários geradores de microonda modulares específicos para hidrocarbonetos, amplificadores de alta potência, módulo controlador principal, módulos de potência dedicados, sensores térmicos, dispositivos de entrada/saída de segurança, intertravamentos de fechamento, configuração de manifoldes de guias de onda/janelas, placas adaptadoras, instrumentos medidores de potência de microonda de metrologia térmica, e estações de controle computadorizados, conforme programação.

Uma unidade adequada de tambor rotativo de canal de entrada com 4'-0" de diâmetro com selo de vácuo compreende uma estrutura soldada de aço inoxidável de 3/8" parafusada em canaletas de aço endurecido (substituíveis), é acionada por um servo motor de velocidade variável NEMA-4 de 5 HP (acoplado direto) para levar o produto medido para o fuso de alimentação. Um conjunto de fuso de alimentação de entrada com 2'-6" de diâmetro e 12'-6" de comprimento compreende uma estrutura de aço inoxidável quadrado reforçado de 2" suportando uma cobertura de aço inoxidável de 3/8", compreende um fuso helicoidal endurecido acionado por um servo-motor de velocidade variável NEMA-4 de 2 HP (VFD) para transferir o produto medido para o tanque reator. Um tanque sub-bárico horizontal encamisado de aço inoxidável soldado sem costura com 5'-0" de diâmetro por 3/8 é construído com lâminas internas (cuja extensão varia dependendo da composição do quadro pretendido) com duas seções de tampa de extremidade em aço inoxidável de 24" de comprimento por 3/8" acionado por um motor de velocidade variável, incluindo uma porta de acesso para manutenção, uma tubulação para aquecer a camisa do tanque, um conjunto de antena de microonda, uma porta de vácuo, medidores de fluxo/ pressão e outros medidores, sendo que a transmissão é coberta com uma capa de aço inoxidável. 0 tanque reator e equipamentos periféricos são suportados por canaletas estruturais de aço inoxidável e rolamentos externos reforçados.

Um conjunto de fuso de descarga adequado com 2'-6" de diâmetro e 12'06" de comprimento compreende uma estrutura suporte de tubos quadrados soldados de aço inoxidável de 2" que suporta uma cobertura de aço inoxidável de 3/8" com um fuso helicoidal endurecido acionado por servo-motor de velocidade variável NEMA-4 de 2 HP para levar o produto medido para o tanque reator. Um painel de controle adequado de motor elétrico NEMA-4 480 Volts/ 3 fases/ 60 Hz - com circuitos de controle de 24 Volts para controlar todos motores e dispositivos, é montado diretamente na parede do container, e inclui um PLC Allen Bradley, com tela de toque, componentes de comando VFD, gavetas de entrada/ saída, conduite rígido de especificação marítima, codificados por cor, rotulados e pareados para identificação.

Um sistema de vácuo adequado compreende um sistema de bomba de palheta rotativa lubrificada a óleo de HP Dual para Quad (de acordo com a vazão especificada).

Um sistema de porta de liberação a vácuo sendo montado na seção de fuso de descarga.

Com referência ao ativador de elétron - descobriu-se que a radiação de microonda na faixa de freqüência de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz é útil para seletivamente recuperar materiais de hidrocarbonetos a partir de petróleo geológico e fontes minerais, assim como a partir de materiais manufaturados, tal como pneus de automóveis e caminhões. Ademais, descobriu-se que tais materiais podem compreender partículas de carbono que absorvem energia quando irradiadas com microonda. 0 calor a partir das partículas de carbono energizadas é transferido para os materiais de hidrocarbonetos adjacentes, e quando tiver sido provida uma quantidade suficiente de calor, os hidrocarbonetos reduzem de peso molecular, i.e. "sofrem craqueamento" e se vaporizam. Diferentemente da técnica anterior, a presente descoberta descreve uma particular faixa de freqüência muito eficaz para o aquecimento e a estimulação eletromagnética de partículas de carbono para recuperar hidrocarbonetos, tal como na forma de combustível diesel, a partir de fontes de hidrocarbonetos de difícil recuperação.

Na presente especificação foram descritos métodos para tratamento por irradiação de microondas de materiais de fontes de hidrocarbonetos de difícil recuperação, que compreendem contatar a fonte de hidrocarbonetos com partículas compreendendo carbono e irradiar o material da fonte de hidrocarbonetos a radiação de microonda. Também foram descritos métodos para tratamento de um material fonte de hidrocarbonetos que compreendem contatar o material fonte de hidrocarbonetos com um material tendo uma freqüência de ressonância na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz e irradiar o material fonte de hidrocarbonetos com freqüências de microonda, qual módulo se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência correspondente à freqüência de ressonância do material. Como usado nesta, as partículas de carbono ou o material com freqüência de ressonância correspondente à freqüência de radiação de microonda aplicada, são coletivamente chamadas "ativadores de elétron".

Em configurações preferidas dos métodos da invenção, a radiação de microonda é feita em uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré-selecionadas. Preferivelmente, a freqüência de radiação de microonda pré-selecionada será a freqüência de microonda de ressonância, i.e. a freqüência de radiação de microonda na qual as partículas tendo carbono absorvem a quantidade máxima de radiação de microonda. Determinou-se que composições diferentes da invenção absorvem mais ou menos radiação de microonda dependendo da freqüência da radiação de microonda aplicada. Também se determinou que a freqüência na qual a máxima quantidade de radiação de microonda é absorvida difere a cada composição. Usando os métodos conhecidos na técnica, uma composição da presente invenção pode ser irradiada por diferentes freqüências de radiação de microonda e as quantidades relativas de radiação de microonda absorvidas podem ser determinadas. Preferivelmente, a radiação de microonda selecionada será a freqüência que comparativamente resulta na maior quantidade de absorção de radiação de microonda. Em uma configuração, a freqüência de radiação de microonda pré-selecionada se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz. Em outras configurações, a freqüência de radiação de microonda pré-selecionada se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 5,0 GHz a cerca de 9 GHz, de cerca de 6,0 GHz a cerca de 8,0 GHz, ou de cerca de 6,5 GHz a cerca de 7,5 GHz.

As partículas compreendendo carbono constituem preferivelmente seqüências de carbono tendo uma freqüência de microonda de ressonância na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz. Muitas formas de carbono são conhecidas por aqueles habilitados na técnica, embora não se excluindo outros tipos de carbono, se contempla que qualquer forma de carbono tendo uma freqüência de microonda de ressonância de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz serão incluídas no escopo da presente invenção.

Por exemplo, as partículas compreendendo carbono podem compreender negro de fumo. 0 negro de fumo pode ser descrito como sendo uma mistura de hidrocarbonetos queimada de modo não completo, pela combustão parcial de gás natural ou combustíveis fósseis.

Negros de fumo têm complexos de oxigênio quimio- adsorvidos (por exemplo, grupos fenólicos, lactônicos, quinônicos carboxílicos, e outros) em suas superfícies em diversos graus, dependendo das condições de fabricação.

Estes grupos de oxigênio superficial são coletivamente chamados de "conteúdo de volátil". Na configuração preferida, a presente invenção usa um negro de fumo tendo um conteúdo de volátil moderado. O conteúdo de volátil do negro de fumo preferido pode ser um composto de hidrocarbonetos tendo até cerca de 2 0 átomos de carbono ou ainda até cerca de 3 0 átomos de carbono.

As partes constituintes do ativador de elétron preferivelmente têm uma dimensão característica na faixa micrométrica, conquanto também se utilizem outras partículas ou tamanhos de fragmentos. Em virtude de as partículas de carbono ou partículas compreendendo outro ativador de elétron para uso na presente invenção poderem estar presentes em numerosas configurações e ter um formato irregular, a "dimensão característica" pode se referir a um eixo longo para partículas substancialmente cilíndricas ou oblongas, e a um diâmetro para partículas esféricas. Em algumas configurações, onde as partículas de carbono compreendem negro de fumo, as partículas podem ter uma dimensão característica de cerca de 10 nm a cerca de 250 μττι. Em outras configurações, as partículas podem ter uma dimensão característica de cerca de 100 nm a cerca de 100 μm, ou de cerca de 2 0 nm a cerca de 10 μm.

Preferivelmente, os ativadores de elétron devem ter uma dimensão característica que proporcione a pronta dispersão de materiais de hidrocarbonetos por vaporização. Os ativadores de elétron podem ser contatados com materiais de hidrocarbonetos, introduzindo diretamente os ativadores de elétron em um ambiente de materiais de hidrocarbonetos. Nos sistemas atuais, as partículas de ativador de elétron compreendem qualquer material capaz de absorver pelo menos uma porção da radiação de microonda transmitida gerada pelo gerador de microonda. Em configurações preferidas, o material compreende carbono. As partículas compreendendo carbono preferivelmente são substâncias de carbono tendo uma freqüência de microonda de ressonância de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz. Muitas formas de carbono são conhecidas por aqueles habilitados na técnica, conquanto não se excluindo outros tipos de carbono, contempla-se que qualquer forma de carbono dentro de uma freqüência de microonda de ressonância de 4 GHz a 12 GHz se encontra dentro do escopo da invenção. Por exemplo, as partículas compreendendo carbono podem compreender negro de fumo. O negro de fumo tem complexos de oxigênio quimio-adsorvidos (i.e. grupos carboxílicos, quinônicos, lactônicos, fenólicos, e outros) em graus variados na superfície, em função das condições de fabricação. Estes grupos de oxigênio são coletivamente chamados de "conteúdo de volátil". Em configurações preferidas, a invenção usa um negro de fumo com um conteúdo de volátil moderado, preparado processando pedaços de pneu com radiação de microonda, como descrito. As partes constituintes das partículas preferivelmente têm a dimensão característica na faixa micrométrica, embora possam ser usadas outras partículas, ou tamanhos ou fragmentos de partícula. Em virtude de as partículas de carbono ou que compreendam outro ativador de elétron para uso com a presente invenção poderem estar presentes em numerosas configurações e assumirem formatos irregulares, a "dimensão característica" compreende o comprimento do eixo longitudinal com respeito a partículas substancialmente cilíndricas (ou oblongas), ou o diâmetro com respeito a partículas substancialmente esféricas. Em algumas configurações, onde as partículas de carbono compreendem negro de fumo, as partículas têm a dimensão característica de cerca de 100 μm. Exemplos

Os exemplos são dados a seguir para adicionalmente descrever a invenção, e não restringem o escopo da invenção descrito nas reivindicações. Muitos exemplos usam o aparelho ilustrado e descrito na figura 7.

Exemplo 1

Uma câmara capaz de suportar uma freqüência de radiação de microonda na faixa de 4,0 GHz a 12,0 GHz e dimensionada para suportar uma pressão atmosférica reduzida, foi equipada com um tubo de microonda VFM de 5,8-7,0 GHz/ 700 W (Lambda Technologies Morrisville NC). A câmara foi equipada com um tubo de entrada de gás nitrogênio, um tubo de entrada de vácuo, e um tubo de saída conectado a um trocador de calor e a um tanque de coleta. A câmara também foi equipada com um sensor de temperatura de termopar de infravermelho.

Exemplo 2

Uma câmara capaz de suportar uma freqüência de radiação de microonda na faixa de 4,0 a 12,0 GHz e dimensionada para suportar uma pressão atmosférica reduzida, foi equipada com um tubo de microonda VFM de 7,3-8,7 GHz/ 18 0 0 W (Lambda Technologies Morrisville NC). A câmara foi equipada com um tubo de entrada de gás nitrogênio, um tubo de entrada de vácuo, e um tubo de saída conectado a um trocador de calor e a um tanque de coleta. A câmara foi também equipada com um sensor de temperatura de termopar de infravermelho.

Exemplo 3

Um pneu de automóvel 2 0 libras foi retalhado em pedaços de aproximadamente 4" por 4", que foram lavados e secos. Os pedaços foram colocados em uma bandeja e introduzidos na câmara do exemplo 1. Uma pressão de 20 psi de N2 foi aplicada à câmara, e se iniciou a radiação de microonda VFM (700W; 5,8-7,0 GHz). Quando a temperatura chegou a 4 65°F, se suspendeu a radiação, e os pedaços de pneu foram resfriados a 5-25°F, seguindo-se uma nova irradiação. 0 processo foi repetido mais três vezes. A experiência durou cerca de 12 minutos. Os produtos de decomposição então foram analisados.

A experiência produziu 1,2 gls de óleo#4 (tabelas 1 e 2), 7,5 Ibs de negro de fumo, 50 pés3 de gases combustíveis (incluindo metano, etano, propano, butano, e isobutano) e 2 Ibs de aço. As figuras 9A a 9C representam fotografias de microscópio eletrônico das amostras de negro de fumo produzidas por este método. A figura 9C demonstra que o negro de fumo produzido por este método é comparável à borracha preta de grau comercial.

Tabela 1 - Análise de Óleo produzido pelo Exemplo 3

<table>table see original document page 53</column></row><table> As amostras foram testadas por ITS Caleb Brett, Deer Park, TX.

<table>table see original document page 53</column></row><table>

Exemplo 4

Uma amostra de rejeitos de poço, xisto betuminoso, areias betuminosas, rejeitos de refinaria, e/ou um material contaminado com materiais a base de petróleo é colocada no aparelho do exemplo 2. A pressão é reduzida a 20 Torr. A radiação de microonda é aplicada à amostra por um tempo suficiente para vaporizar todo o material a base de petróleo contido na amostra. Em vácuo (20 Torr), os materiais a base de petróleo vaporizam entre cerca de 400°F e 52O0F. Os materiais a base de petróleo vaporizados foram resfriados e coletados em um tanque de coleta. 0 material remanescente na câmara resultou substancialmente isento de material a base de petróleo. Exemplo 5

Colocou-se uma garrafa plástica no aparelho do exemplo 1, e em seguida a garrafa foi irradiada com microonda, que resultou na vaporização completa da garrafa e na recuperação de materiais a base de petróleo.

Quando se utilizam faixas para propriedades físicas, tal como de peso molecular, ou faixas químicas, tal como fórmulas químicas, se consideram incluídas todas combinações e sub-combinações destas faixas para configurações específicas.

As descrições de cada patente, pedido de patente, e publicações citadas ou descritas neste documento foram incorporadas nesta por referência em sua totalidade. Aqueles habilitados na técnica ademais deverão apreciar que muitas mudanças e modificações poderão ser introduzidas às configurações preferidas da invenção, e que tais mudanças e modificações poderão ser feitas com o espírito da invenção. Por conseguinte, se pretende que as reivindicações anexas cubram todas tais variações equivalentes que caiam dentro do verdadeiro espírito e escopo da invenção.

Claims

1. Método para decompor uma composição, compreendendo um material a base de petróleo, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de: - submeter à citada composição à radiação de microonda por um período de tempo suficiente para decompor pelo menos parcialmente a citada composição; - sendo que a citada radiação de microonda compreende pelo menos um componente de freqüência na gama de cerca de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada radiação de microonda compreender uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré-selecionadas.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a citada uma ou mais freqüências de radiação de microonda se encontrarem na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 7,2 GHz.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a citada uma ou mais freqüências de radiação de microonda se encontrarem na faixa de cerca de 4,0 GHz a cerca de 6,0 GHz.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada radiação de microonda compreender uma faixa de varredura de freqüências de radiação de microonda.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a faixa de varredura de freqüências de radiação de microonda englobar uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré-selecionadas.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências de radiação de microonda ser cerca de ± 2 GHz da freqüência de radiação de microonda pré-selecionada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências de radiação de microonda compreender uma largura de banda de cerca de 4 GHz.

9. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de freqüências de Banda C.

10. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de as freqüências da citada radiação se encontrarem na faixa de freqüência de Banda X.

11. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de as freqüências da citada radiação se encontrarem na faixa de cerca de 5,8 GHz a cerca de 7,0 GHz.

12. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de as freqüências da citada radiação se encontrarem na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição ser exposta a menos que cerca de 12% de oxigênio.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição ser exposta a menos que cerca de 8% de oxigênio.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender recuperar um material a base de petróleo decomposto a uma pressão menor que uma atmosfera.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição ser exposta a uma atmosfera de gás inerte.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada radiação de microonda compreender pelo menos um componente de freqüência na faixa de 4,0 GHz a cerca de 12 GHz.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição ser exposta a uma pressão menor que a pressão atmosférica.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição ser exposta a uma pressão de menor que cerca de 40 Torr.

20. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição ser exposta a uma pressão menor que 20 Torr.

21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição ser exposta a uma pressão menor que 5 Torr.

22. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura da citada composição não exceder cerca de 700°F.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura da citada composição não exceder cerca de 500°F.

24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura da citada composição não exceder cerca de 465°F.

25. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição derivar de um pneu.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de a citada composição ser decomposta para formar pelo menos um de óleo, gás, aço, enxofre, e negro de fumo.

27. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada composição compreender plástico.

28. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de o citado plástico compreender (co)polímero de etileno, (co)polímero de propileno, (co)polímero de estireno, (co)polímero de butadieno poli (cloreto de vinila), poli (acetato de vinila), tereftalato de polietileno, (co)polímero metacrílico, ou misturas destes.

29. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de a citada composição ser decomposta para formar pelo menos um monômero.

30. Método para extrair um material a base de petróleo, a partir de uma composição compreendendo o citado material a base de petróleo, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de: submeter à citada composição a uma radiação de microonda por um período de tempo suficiente para extrair o citado material a base de petróleo; sendo que a citada radiação de microonda compreende pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de a citada radiação de microonda compreender uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré-selecionadas.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de as citadas uma ou mais freqüências de radiação de microonda se encontrarem na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

33. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de a radiação de microonda se encontrar em uma faixa de varredura de freqüências de radiação de microonda.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de a faixa de varredura das freqüências de radiação de microonda englobar uma ou mais freqüências de radiação de microonda pré-selecionadas.

35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de a faixa das freqüências de radiação de microonda ser cerca de ± 2 GHz da freqüência de radiação de microonda pré-selecionada.

36. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências de radiação de microonda compreender uma largura de banda de cerca de 4 GHz.

37. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de a citada radiação se encontrar na faixa de freqüência de Banda C.

38. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de a citada radiação se encontrar na faixa de freqüência de Banda X.

39. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de cerca de -5.8 GHz a cerca de 7,0 GHz.

40. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de cerca de -7.9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

41. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser exposto a menos que cerca de 12% de oxigênio.

42. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser exposto a menos que cerca de 8% de oxigênio.

43. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente, recuperar um material a base de petróleo extraído a uma pressão menor que uma atmosfera

44. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser exposto a uma atmosfera de gás inerte.

45. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de a citada radiação de microonda compreender pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 12 GHz.

46. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser exposto a uma pressão menor que a pressão atmosférica.

47. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser exposto a uma pressão menor que 4 0 Torr.

48. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser exposto a uma pressão menor que 2 0 Torr.

49. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser exposto a uma pressão menor que 5 Torr.

50. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto ser aquecido à temperatura do ponto de ebulição do citado material a base de petróleo.

51. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente, coletar o citado material a base de petróleo em pelo menos um tanque de coleta.

52. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto compreender areia betuminosa ou óleo de areia betuminosa.

53. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o composto compreender um xisto betuminoso.

54. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o composto compreender rejeitos de refinaria.

55. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o composto compreender rejeitos de poço.

56. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de o citado composto compreender uma mistura de pelo menos dois de areia betuminosa, xisto betuminoso, rejeitos de refinaria, e rejeitos de poço.

57. Aparelho para decompor uma composição, compreendendo um material a base de petróleo, caracterizado pelo fato de compreender: um gerador de radiação de microonda, sendo que o citado gerador é capaz de aplicar uma radiação de microonda que se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz; e pelo menos um recipiente para coletar componentes decompostos da citada composição.

58. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57 caracterizado pelo fato de o gerador de radiação de microonda ser capaz de aplicar uma freqüência de radiação de microonda entre cerca de 4,0 GHz e cerca de 12,0 GHz.

59. Aparelho, de acordo com a reivindicação 58, caracterizado pelo fato de o gerador de radiação de microonda ser capaz de aplicar uma freqüência de radiação de microonda entre cerca de 4,0 GHz e cerca de 7,2 GHz.

60. Aparelho, de acordo com a reivindicação 58, caracterizado pelo fato de o gerador de radiação de microonda ser capaz de aplicar uma freqüência de radiação de microonda entre cerca de 4,0 GHz e cerca de 6,0 GHz.

61. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de o gerador de radiação de microonda ser capaz de aplicar uma faixa de varredura de freqüências de radiação de microonda entre cerca de -4,0 GHz e cerca de 12,0 GHz.

62. Aparelho, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de freqüência de Banda C.

63. Aparelho, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de freqüência de Banda X.

64. Aparelho, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de cerca de -5,8 GHz a cerca de 7,0 GHz.

65. Aparelho, de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de a freqüência da citada radiação se encontrar na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

66. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos uma câmara para conter a citada composição.

67. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser fechada à atmosfera externa.

68. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser capaz de operar a uma pressão interna menor que cerca de 40 Torr.

69. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser capaz de operar a uma pressão interna menor que cerca de 20 Torr.

70. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser capaz de operar a uma pressão interna menor que cerca de 5 Torr.

71. Aparelho, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de o citado gerador ser capaz de aplicar uma radiação de microonda, que se caracteriza em ter pelo menos um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a GHz 12 GHz.

72. Aparelho para extrair um material a base de petróleo de um composto, compreendendo o citado material a base de petróleo, caracterizado pelo fato de compreender: um gerador de radiação de microonda, sendo que o citado gerador é capaz de aplicar uma radiação de microonda que se caracteriza em ter um componente de freqüência na faixa de cerca de 4 GHz a cerca de 18 GHz;e - pelo menos um recipiente, para conter o citado material a base de petróleo extraído.

73. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de o gerador de radiação de microonda ser capaz de aplicar uma freqüência de radiação de microonda entre cerca de 4,0 GHz e cerca de 12 GHz.

74. Aparelho, de acordo com a reivindicação 73, caracterizado pelo fato de o gerador de radiação de microonda ser capaz de aplicar uma freqüência de radiação de microonda entre cerca de 7,9 GHz e cerca de 8,7 GHz.

75. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de o gerador de radiação de microonda ser capaz de aplicar uma faixa de varredura de freqüências de radiação de microonda na faixa entre cerca de 4,0 GHz e cerca de 12,0 GHz.

76. Aparelho, de acordo com a reivindicação 75, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de freqüência de banda C.

77. Aparelho, de acordo com a reivindicação 75, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de freqüência de banda X.

78. Aparelho, de acordo com a reivindicação 75, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de cerca de 5,8 GHz a cerca de 7,0 GHz.

79. Aparelho, de acordo com a reivindicação 75, caracterizado pelo fato de a faixa de freqüências da citada radiação se encontrar na faixa de cerca de 7,9 GHz a cerca de 8,7 GHz.

80. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos uma câmara para conter a citada composição.

81. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser fechada à atmosfera externa.

82. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser capaz de operar com uma pressão interna menor que cerca de Torr.

83. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser capaz de operar com uma pressão interna menor que cerca de Torr.

84. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de a citada câmara ser capaz de operar com uma pressão interna menor que cerca de Torr.

85. Aparelho, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender um sensor de temperatura para o citado composto.

86. Polímero, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método da reivindicação 25.

87. Negro de Fumo, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 25.

88. Aço, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 25.

89. Óleo, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 25.

90. Gás, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 25.

91. Monômero, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 27.

92. Material a base de petróleo, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 27.

93. Óleo, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 52.

94. Óleo, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método de reivindicação 53.

95. Óleo, caracterizado pelo fato de produzido pelo método de reivindicação 54.

96. Óleo caracterizado pelo fato de produzido pelo método de reivindicação 55.

97. Óleo, caracterizado pelo fato de produzido pelo método de reivindicação 56.

98. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente, transportar o citado produto a base de petróleo a uma pressão menor que uma atmosfera, para pelo menos um recipiente para coletar o material a base de petróleo extraído.

99. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de compreender, adicionalmente, transportar o citado produto a base de petróleo a uma pressão menor que uma atmosfera, e refinar o produto a base de petróleo.

100. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de a composição compreender menos que 1% em peso de hidrocarbonetos, com base na composição em peso depois de o produto a base de petróleo ter sido extraído.