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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsand.
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Große Teile der weltweiten Ölreserven liegen in Form von Ölsand vor. Unter Ölsand versteht man eine Mischung aus Gestein, Ton, Sand, Wasser und Bitumen oder anderer Schwerölen. Nachfolgend soll stellvertretend für Schwer-, Schwerstöle oder allgemein langkettige Kohlenwasserstoffe lediglich von Bitumen gesprochen werden, welche typischerweise mit einer Viskosität von API 5° bis 15° lagerstättenmäßig vorkommen. Durch entsprechende Verfahrenschritte kann das Bitumen in synthetisches Rohöl umgewandelt werden.
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Ölsandvorkommen werden, wenn sie in Erdschichten geringer Tiefe liegen bevorzugt im Tagebau abgebaut. Vielfach liegen Ölsandvorkommen aber in tieferen Erdschichten, die dem Tagebau nicht zugänglich sind bzw. deren Abbau im Tagebau unwirtschaftlich wäre vor. Typischerweise werden Ölsandvorkommen ab Tiefen von etwa 60 m mit sogenannten In-Situ-Verfahren abgebaut. Da bei diesen Verfahren der Abbau der Deckschicht, welche über dem Ölsandvorkommen liegt, nicht notwendig ist.
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Das am weitverbreitete In-Situ-Verfahren ist das Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD). Beim SAGD-Verfahren wird das im Erdreich in einer Lagerstätte vorliegende Bitumen durch Heißdampf erhitzt. Durch die Hitzeinwirkung werden die langkettigen Kohlenwasserstoffe des hochviskosen Bitumens aufgespaltet. Die Erwärmung des Ölsandes führen zu einer Verringerung der Viskosität des Bitumens, welches dadurch fließfähig wird und konventionell aus der Lagerstätte abgepumpt werden kann.
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Die Vorrichtung für das SAGD-Verfahren umfasst mindestens eine Injektionsrohrleitung zum Zuführen des heißen Dampfes in die Lagerstätte und eine Produktionsrohrleitung, durch welche das flüssige Bitumen aus der Lagerstätte an die Erdoberfläche gefördert werden kann. Die Injektionsrohrleitung sowie die Produktionsrohrleitung werden im Wesentlichen parallel zueinander und horizontal übereinander verlaufend innerhalb der Lagerstätte verlegt. Die Injektionsrohrleitung und die Produktionsrohrleitung weisen üblicherweise einen Abstand von etwa 5 m bis 10 m in vertikaler Richtung zueinander auf. In horizontaler Richtung erstrecken sich die Rohre innerhalb der Lagerstätte auf einer Länge zwischen mehreren 100 m und wenigen Kilometern. Die Injektionsrohrleitung befindet sich typischerweise oberhalb der Produktionsrohrleitung. Durch die Erwärmung und die Herabsetzung der Viskosität des Bitumens fließt das Bitumen aufgrund der Schwerkraft nach unten und damit zur Produktionsrohrleitung hin und kann dort auf einfache Weise abgepumpt und an die Erdoberfläche gefördert werden. Die Förderung kann entweder mit Anhebeölpumpen oder durch Einbringen eines Überdrucks in der Lagerstätte erzielt werden. Die Einbringung von Überdruck hat jedoch den wesentlichen Nachteil, dass es in der Umgebung der Lagerstätte zu Verwerfung an der Erdoberfläche (Blowout) kommen kann. Insbesondere dann, wenn die Erdschicht oberhalb der Lagerstätte von geringer Dicke ist. Aus diesem Grund wird üblicherweise der Dampfdruck vor Einleitung in die Lagerstätte mittels einer Drossel oder eines Drosselventils auf einen Druck reduziert, welcher geringer ist als der Gesteinsdruck im Bereich der Lagerstätte. Das Drosselventil ist dabei zwischen dem Dampferzeuger und der Injektionsrohrleitung angeordnet. Da der Dampfdruck ungenutzt im Drosselventil abgebaut wird, ist das Verfahren wenig effektiv.
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Aus diesem Grund wird in der nicht vor vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 10 2012 000092.8 mit dem Titel „Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen aus Ölsanden” der Anmelderin vorgeschlagen, zwischen dem Dampferzeuger und der Injektionsrohrleitung wenigstens eine Dampfturbine anzuordnen. Durch die Anordnung der Dampfturbinen zwischen dem Dampferzeuger und der Injektionsrohrleitung kann der Druckabbau, welcher üblicherweise ungenutzt über das Drosselventil erfolgt, zur Energierückgewinnung benutzt werden. Hierzu ist die Dampfturbine vorzugsweise an einen Generator zur Stromerzeugung angeschlossen.
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Ein weiteres gebräuchliches In-Situ-Verfahren ist das Elektro Magnetic Gravity Drainage (EMGD). Beim EMGD-Verfahren erfolgt die Erwärmung der Lagerstätte mit einem elektrischen/elektromagnetischen Heizverfahren, bei dem insbesondere eine induktive Beheizung erfolgt. Das EMGD-Verfahren ist in der
deutschen Patentanmeldung 10 2007 040605.5 mit dem Titel „Vorrichtung zur In-Situ-Förderung von Bitumen oder Schweröl” der Anmelderin offenbart. Auch das EMGD-Verfahren ist mit einem großen Energieaufwand verbunden.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 5 gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten In-Situ-Verfahren derart weiterzubilden, dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung gesteigert wird. Gleichzeitig ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen aufzuzeigen.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 4 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Neben dem hohen Energiebedarf bereitet auch die Aufbereitung der Bitumen-Wasser-Emulsion Probleme. Bei der Aufbereitung kann nicht sichergestellt werden, dass das Wasser vollständig vom Bitumen getrennt wird. Vielmehr muss damit gerechnet werden, dass Rückstände vom Bitumen im Wasser und damit später im Dampf verbleiben. Diese bereiten bei Verwendung einer Dampfturbine erhebliche Probleme, da es zu Verschmutzungen innerhalb der Dampfturbine und damit zu einem geänderten Betriebsverhalten der Dampfturbine kommen kann. Außerdem können die kohlenstoffhaltigen Substanzen das Material der Dampfturbine angreifen, so dass höherwertige und damit teuere Werkstoffe für die Dampfturbine eingesetzt werden müssen.
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Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Problem, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden bereitzustellen, die die zuvor beschriebenen Nachteile vermeidet und die einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden, mittels einer solchen Vorrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 5 gelöst.
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Ausgestaltungen und Weitebildungen der Erfindung die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen aus Ölsanden, umfasst wenigstens zwei getrennte Dampfkreisläufe, wobei:
- – der erste Dampfkreislauf wenigstens einen ersten Dampferzeuger und eine mit dem ersten Dampferzeuger verbundene Dampfturbine mit Zwischendampfentnahme umfasst;
- – der zweite Dampfkreislauf wenigstens einen zweiten Dampferzeuger insbesondere in Form eines ersten Wärmetauschers, eine Injektionsrohrleitung, eine Produktionsrohrleitung und eine Wasseraufbereitungsanlage umfasst, wobei über die Injektionsrohrleitung Dampf in den Ölsand einleitbar ist, über die Produktionsleitung die kohlenstoffhaltigen Substanzen aus dem Ölsand abführbar und in der Wasseraufbereitungsanlage das Bitumen vom Wasser trennbar ist;
- – die Zwischendampfentnahme des ersten Dampfkreislaufs mit dem ersten Wärmetauscher des zweiten Dampfkreislaufs in Wirkverbindung steht.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung mit wenigstens zwei Dampfkreisläufen kann der Dampfkreislauf mit dem die Dampfturbine betrieben wird, als geschlossener Kreislauf betrieben werden, der nicht mit den kohlenstoffhaltigen Substanzen in Berührung kommt. Somit entstehen keine Verunreinigungen im ersten Dampfkreislauf und es muss nicht mit Verunreinigungen und Beschädigungen der Dampfturbine gerechnet werden. Hierdurch erhöht sich die Betriebssicherheit der Dampfturbine und es kann auf den Einsatz von teuren Spezialwerkstoffen, die unempfindlich gegen kohlenstoffhaltige Substanzen sind, verzichtet werden, wodurch sich die Kosten der Dampfturbine reduzieren lassen.
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Der zweite Dampfkreislauf dient dazu Dampf zu erzeugen, welcher über die Injektionsrohrleitungen in die Lagerstätte der Ölsande geleitet werden kann. Der Dampf erwärmt die Lagerstätte und damit die Ölsande, wodurch es zum Aufspalten der langkettigen Kohlenwasserstoffe kommt. Zudem wird die Viskosität des Bitumens reduziert, wodurch das Bitumen fließfähig wird. Das fließfähige Bitumen sinkt dabei aufgrund er Schwerkraft nach unten und kann anschließend als Bitumen-Wasser-Emulsion zu Tage gefördert werden. Zur Förderung eignen sich beispielsweise einfache Anhebeölpumpen. Die Bitumen-Wasser-Emulsion kann anschließend in einer entsprechenden Aufbereitungsanlage aufbereitet werden wobei das Wasser der Bitumen-Wasser-Emulsion über eine entsprechende Rückführleitungen dem zweiten Dampfkreislauf zugeführt werden kann. Bitumenrückstände im Dampf gelangen aufgrund des getrennten Dampfkreislaufes dabei nicht in die Dampfturbine und führen somit nicht zu Störungen der Dampfturbine. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen aus Ölsanden mit zwei getrennten Dampfkreisläufen liegt somit ein Kreislauf mit „sauberen” Dampf vor, welcher zum Betreiben der Dampfturbine dient, und ein offener Kreislauf mit „verunreinigtem” Dampf zum Aufheizen der Ölsandlagerstätten vor.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der die Dampfturbine abtriebsseitig mit einem ersten Generator zur Stromerzeugung verbunden ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung eine elektrische/elektromagnetische Heizung zum Beheizen der Ölsande umfasst, die mit elektrischem Strom, welcher mittels des ersten Generators erzeugt wird, betreibbar ist. Durch die zusätzliche elektrische/elektromagnetische Heizung ergibt sich eine besonders schnelle und gute Aufheizung der Ölsandlagerstätte, wodurch eine besonders gute Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffe erfolgen und eine rasche Viskositätsherabsetzung ermöglicht wird. Hierdurch kann die Lagerstätte optimal abgebaut werden. Dadurch, dass der erste Generator unmittelbar auf der Antriebsseite der Dampfturbine sitzt, wird der elektrische Strom ohne große Verluste zur elektrischen/elektromagnetischen beheizung eingesetzt, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung wenigstens eine Wärmekraftmaschine, insbesondere eine Gasturbine umfasst, die abtriebsseitig mit einem zweiten Generator zur Stromerzeugung verbunden ist und das der elektrische Strom, welcher mittels des zweiten Generators erzeugt wird, zum gleichzeitigen oder alternativen Beheizen der Ölsande mittels der elektrischen/elektromagnetischen Heizung verwendbar ist. Durch die Verwendung einer Wärmekraftmaschine zur Erzeugung zusätzlichen elektrischen Stroms kann die elektrische/elektromagnetische Heizung entsprechend leistungsfähiger ausgebildet und an die vorhandenen Ölsandvorkommen angepasst werden. Mittels einer geeigneten Schaltung kann die elektrische/elektromagnetische Heizung vorzugsweise ausschließlich durch die Wärmekraftmaschine, ausschließlich durch die Dampfturbine oder sowohl durch die Dampfturbine als auch die Wärmekraftmaschine bzw. deren angeschlossenen Generatoren betrieben werden. Je nach erzeugter elektrischer Leistung und der benötigten elektrischen Leistung der elektrischen/elektromagnetischen Heizung können die Generatoren zusätzlich Strom für Nebenaggregate liefern bzw. Strom in ein elektrisches Netz einspeisen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dampferzeugung im ersten Dampfkreislauf mittels eines zweiten Wärmetauschers erfolgt, wobei das heiße Abgas der Wärmekraftmaschine zur Dampferzeugung im ersten Dampfkreislauf genutzt wird. Durch die Nutzung der Abwärme des Abgases der Wärmekraftmaschine kann der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung gesteigert werden. Die Wärmeabgabe erfolgt dabei vorzugsweise in einem Wärmetauscher, wobei das Abgas den Wärmetauscher im Gegenstrom zum Wasser/Dampf des ersten Dampfkreislaufes durchströmt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen aus Ölsanden, mittels einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- – Erzeugung von Dampf in einem ersten Dampferzeuger des ersten Dampfkreislaufs;
- – Zuführen des Dampfes zur Dampfturbine;
- – Entspannen eines ersten Teils des Dampfes auf einen ersten Druck und zuführen des ersten kondensierten Teil des Dampfes zum ersten Dampferzeuger;
- – Entnahme eines zweiten Teils des Dampfes an der Zwischendampfentnahme der Dampfturbine und rückführen des zweiten Teil des Dampfes über den ersten Wärmetauscher des zweiten Dampfkreislaufes zum ersten Dampferzeuger;
- – Erzeugen von Dampf im ersten Wärmetauscher des zweiten Dampfkreislaufs;
- – Einleiten des Dampfes des zweiten Dampfkreislaufes über die Injektionsrohrleitung in den Ölsand;
- – Erwärmen des Ölsandes mittels des Dampfes des zweiten Dampfkreislaufes und Aufspalten der langkettigen Kohlenwasserstoffe der kohlenstoffhaltigen Substanzen;
- – Abführen der kohlenstoffhaltigen Substanzen über die Produktionsrohrleitung;
- – Zuführen der kohlenstoffhaltigen Substanzen zur Aufbereitungsanlage und abtrennen des Wassers vom Bitumen;
- – Zuführen des abgetrennten Wassers zum ersten Wärmetauscher des zweiten Dampfkreislaufs.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die kohlenstoffhaltige Substanz insbesondere Bitumen aus dem Ölsand über einen separaten Dampfkreislauf aus dem Ölsandvorkommen bzw. der Ölsandlagerstätten abgebaut und kommt dabei nicht mit dem Dampfkreislauf in Verbindung, welcher zum Betreiben der Dampfturbine dient. Hierdurch liegt ein „verunreinigter” Dampfkreislauf, welcher Bestandteile von Bitumen enthalten kann und ein „sauberer” geschlossener Dampfkreislauf zum Betreiben der Dampfturbine vor. Die beiden voneinander unabhängigen Dampfkreisläufe sorgen für eine hohe Betriebssicherheit und reduzieren die Kosten für die Dampfturbine, da keine Verunreinigung auftreten und damit die Werkstoffe für die Dampfturbine von geringerer Qualität sein können, als die bislang verwendeten.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend in 1 beschrieben. Die Figur zeigt eine schematische und vereinfachte Darstellung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen aus Ölsanden. Die Ölsande befinden sich in Lagerstätten 14, im Erdreich. Wenn die Gesteinsschicht über der Lagerstätte 14 nicht zu groß ist, erfolgt der Abbau der Ölsande im Tagebau. Ab einer bestimmten Tiefe in der Regel größer 60 m ist der Tagebau allerdings nicht mehr wirtschaftlich, so dass die in der Beschreibungseinleitung beschriebenen In-Situ-Verfahren zum Einsatz gelangen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein solches In-Situ-Verfahren umfasst wenigstens zwei getrennte Dampfkreisläufe 1, 5. Der erste Dampfkreislauf 1 umfasst dabei wenigstens einen ersten Dampferzeuger 2 und eine mit dem ersten Dampferzeuger 2 verbundene Dampfturbine 3, welche über eine Zwischendampfentnahme 4 verfügt. Der zweite Dampfkreislauf 5 umfasst wenigstens einen zweiten Dampferzeuger insbesondere in Form eines ersten Wärmetauschers 7, eine Injektionsrohrleitung 8, ein Produktionsrohrleitung 9 und eine Wasseraufbereitungsanlage 10. Die Injektionsrohrleitung 8 und die Produktionsrohrleitung 9 verlaufen üblicherweise horizontal innerhalb der Lagerstätte 14 (nicht dargestellt in 1). Die Injektionsrohrleitung 8 und die Produktionsrohrleitung 9 verlaufen dabei parallel und typischerweise in einem Abstand von ca. 5 m bis 10 m zueinander. In horizontaler Richtung erstrecken sich die Rohre innerhalb der Lagerstätte 14 über eine Länge zwischen mehrere 100 m und wenigen Kilometern. Über die Injektionsrohrleitung 8 kann Dampf in die Lagerstätte 14 und damit in den Ölsand eingeleitet werden. Der heiße Dampf sorgt für eine Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffe und für eine Reduzierung der Viskosität des Bitumen. Durch die Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffe des hochviskosen Bitumens und durch die Verringerung der Viskosität, wird das Bitumen fließfähig. Das fließfähige Bitumen sinkt dabei aufgrund der Schwerkraft nach unten und kann anschließend als Bitumen-Wasser-Emulsion zu Tage gefördert werden. Zur Förderung eignet sich beispielsweise einfache Anhebeölpumpen 15.
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Die Bitumen-Wasser-Emulsion kann anschließend in einer entsprechenden Aufbereitungsanlage 10 zu Rohöl verarbeitet werden. Das Wasser der Bitumen-Wasser-Emulsion wird in der Aufbereitungsanlage 10 zurück gewonnen und über eine entsprechende Rückfuhrleitung 16 erneut dem zweiten Dampferzeuger 6 zugeführt. Die Zwischendampfentnahme 4 des ersten Dampfkreislaufes 1 steht mit dem ersten Wärmetauscher 7 des zweiten Dampfkreislaufes 5 in Wirkverbindung. Dies bedeutet, dass der heiße Dampf der Zwischendampfentnahme entnommen wird, und Wärmeenergie im ersten Wärmetauscher 7 an das Wasser/Dampf des zweiten Dampfkreislaufs 5 abgibt und dadurch für die Verdampfung des Wassers im zweiten Dampfkreislauf 5 sorgt. Hierbei kommt es zu keinem direkten Kontakt zwischen dem Wasser/Dampf des ersten Dampfkreislaufes 1 und des Wasser/Dampf des zweiten Dampfkreislaufes 5. Der erste Dampfkreislauf 1 wird als geschlossener Dampfkreislauf betrieben. Hierdurch kann es zu keiner Verunreinigung des Wasser/Dampfes im ersten Dampfkreislauf 1 kommen. Eine Verunreinigung des Wasser/Dampfes des ersten Dampfkreislaufes 1 mit Bitumen wird somit ausgeschlossen. Hierdurch nimmt die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Vorrichtungen deutlich zu. Zudem kann die Dampfturbine und die zugehörigen Nebenaggregate und Leitungen aus einfacheren Materialen hergestellt werden, wodurch sich die Kosten für die Dampfturbine reduzieren lassen. Die Dampfturbine 3 ist abtriebsseitig mit einem ersten Generator G1 verbunden. Der Generator G1 erzeugt elektrischen Strom, welcher unmittelbar zum Betreiben einer elektrischen/elektromagnetischen Heizung 11 dient. Die elektrische/elektromagnetische Heizung 11 dient ebenfalls zum Beheizen der Ölsandlagerstätte. Die elektrische/elektromagnetische Heizung 11 ist zusätzlich zu den Injektion- und Produktionsrohrleitungen in der Lagerstätte eingebracht. Durch die zusätzliche elektrische/elektromagnetische Heizung 11 wird eine besonders gute Erwärmung der Lagerstätte erreicht. Hierdurch wird eine gute Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffe und eine starke Erniedrigung der Viskosität des Bitumen erreicht, wodurch die Lagerstätte sehr gut abgebaut werden kann.
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Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Wärmekraftmaschine in Form einer Gasturbine 12 die abtriebsseitig mit einem zweiten Generator G2 verbunden ist. Der Generator G2 erzeugt ebenfalls elektrischen Strom, der zum Betreiben der elektrischen/elektromagnetischen Heizung 11 verwendet werden kann. Vorzugsweise ist eine Schaltung vorgesehen, die es ermöglicht, die elektrische/elektromagnetische Heizung 11 entweder ausschließlich über die Dampfturbine 3, ausschließlich über die Gasturbine 12 oder gleichzeitig über die Gasturbine 12 und die Dampfturbine 3 bzw. deren Generatoren zu betreiben. Je nach benötigter elektrischer Leistung kann die Gasturbine 12 entsprechend ausgelegt werden.
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Die nicht benötigte elektrische Energie, welcher von den Generatoren G1 und G2 erzeugt wird, kann zusätzlich zum Betreiben von Zusatz- und Nebenaggregaten der Anlage verwendet werden oder in ein elektrisches Netz eingespeist werden.
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Die Dampferzeugung im ersten Dampfkreislauf erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels eines zweiten Wärmetauschers 13. Der Wärmetauscher 13 wird vom heißen Abgas der Wärmekraftmaschine 12 gespeist und das heiße Abgas durchläuft dabei den zweiten Wärmetauscher 13 im Gegenstrom zum Wasser/Dampf des ersten Dampfkreislaufes 1. Der zweite Wärmetauscher 13 kann zusätzlich mit einen Feuerungskessel oder ähnliches beheizt werden.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen aus Ölsanden, mittels der zuvor beschriebenen Vorrichtung kurz erläutert. Zunächst wird im ersten Dampfkreislauf 1 im ersten Dampferzeuger 2 Dampf erzeugt und der Dampfturbine 3 zugeführt. Ein erster Teil des Dampfes wird in der Dampfturbine 3 weitgehend vollständig entspannt und anschließend in einen zusätzlichen Kondensator 16 kondensiert und über zusätzliche Pumpen 17, 18 und einer Entgas-/Entlüftungsungsvorrichtung 19 dem ersten Dampferzeuger 2 zugeführt. Ein zweiter Teil des Dampfes wird der Dampfturbine 3 an der Zwischendampfentnahme 4 entnommen. Der Dampf der der Zwischendampfentnahme 4 entnommen wird und welcher eine höhere Temperatur aufweist, wird über einen ersten Wärmetauscher 7 des zweiten Dampfkreislaufes 5 zum ersten Dampferzeuger 2 des ersten Dampfkreislaufes 1 zurückgeführt. Der Dampf durchströmt dabei den ersten Wärmetauscher 7 im Gegenstrom zum Wasser/Dampf des zweiten Dampfkreislaufes 5 und gibt dabei ein Teil der Wärme an das Wasser/Dampf des zweiten Dampfkreislaufes 5 ab. Hierdurch wird im ersten Wärmetauscher 7 des zweiten Dampfkreislaufes 5 Dampf erzeugt, welches über den Injektionsrohrleitung 8 in den Ölsand eingeleitet wird. Der heiße Dampf erwärmt den Ölsand und sorgt für eine Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffe der kohlenhaltigen Substanzen und führt zu einer Reduzierung der Viskosität. Hierdurch kommt es aufgrund der Schwerkraft zu einem Absinken der Bitumen-Wasser-Emulsion. Über die Produktionsrohrleitung 9 kann die Bitumen-Wasser-Emulsion abgeführt und einer Aufbereitungsanlage 10 zugeführt werden. Hierzu wird eine einfache Anhebeölpumpe 15 verwendet. In der Aufbereitungsanlage 10 wird das Bitumen vom Wasser getrennt. Das Bitumen kann anschließend zu Rohöl verarbeitet werden. Das vom Bitumen getrennte Wasser wird erneut dem ersten Wärmetauscher 7 zugeführt und verdampft. Wasser, welches im Prozess verloren geht, wird ersetzt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch zwei getrennte Dampfkreisläufe aus, wobei ein erster Dampfkreislauf als geschlossener Dampfkreislauf vorliegt und innerhalb des geschlossenen Dampfkreislaufs die Dampfturbine betrieben wird. Der erste, geschlossene, Dampfkreislauf kommt nicht mit den kohlenstoffhaltigen Substanzen in Verbindung, so dass es zu keiner Verunreinigung des ersten Dampfkreislaufes und damit zur Verunreinigung der Dampfturbine kommen kann. Hierdurch wird die Betriebssicherheit der Dampfturbine erhöht und es kann auf den Einsatz hochwertiger Materialien verzichtet werden, wodurch sich eine Kostenreduzierung ergibt. Die Gewinnung der kohlenstoffhaltigen Substanzen aus den Ölsanden erfolgt in einem zweiten offenen Dampfkreislauf. In diesem Kreislauf spielt es keine große Rolle, wenn Rückstände vom Bitumen sich im Dampf befinden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012000092 [0006]
- DE 102007040605 [0007]
