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Verfahren zur Trennung und Gewinnung von Erdöl aus Ölsanden, Bitumen
aus Ölkreide, Ölschiefer, Kohlen usw. Auf Erdölgewinnungsstätten, wo das Rohöl aus
Bohrlöchern durch Schöpfbetrieb gewonnen wird, werden auch bedeutende Olsandmengen
gefördert. Je nach der Gebirgsbildung des betreffenden Ölvorkommens enthalten diese
mit Ton und sonstigen Nebengesteinen mehr oder weniger verunreinigten Ölsande, nachdem
sie bereits zutage gefördert wurden, infolge Kapillarität immer noch beträchtliche
Ölmengen, die auf den Halden zum größten Teil in das Erdreich verloren gehen und
zu einem kaum nennenswerten Teil an den Haldenrändern als Sickeröl gewonnen ;-erden.
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ghnlich verhält es sich bei dem bergmännischen Abbau von Ölfeldern,
wobei das abgebaute und zutage geförderte Ölgebirge mit ebenfalls beträchtlichem
Ölgehalt in gleicher Weise wertlos auf Halden geworfen wird.
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Um diesen durch Kapillarität im Ölgebirge festgehaltenen und bisher
fast vollständig verloren gegangenen Ölreichtum restlos der Gewinnung zuzuführen,
dient der nachstehend beschriebene mechanische Waschapparat, welcher in der Hauptsache
aus folgenden Bestandteilen besteht i. Großer schmiedeeiserner Behälter, der durch
eine Scheidewand in die Kammer zum Waschen des Ölsandes und in . die Kammer zum
Klären des ausgewaschenen Öles geteilt wird.
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z. Gußeiserne Waschtrommeln mit Brustschildblechen und selbsttätiger
Kettenschaltvorrichtung.
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3. Selbsttätige Ölsandspeisevorrichtung.
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q.. Pumpenvorrichtung und Bläserrohre zur kontinuierlichen Wasch-
und Heißwasserzirkulation.
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5. Auswurfelevator für den ausgewaschenen Ölsand.
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I. Der große schmiedeeiserne Behälter a wird durch die ebenfalls aus
Eisenblech hergestellte Scheidewand b in die Kammern c und cl geteilt. Dadurch,
daß die Scheidewand b nicht bis auf den Behälterboden reicht und die Oberkante derselben
entsprechend unter der Oberfläche des heißen Waschwassers liegt, wird letzteres
vermittels der unter IV beschriebenen Pumpenvorrichtung aus der Kammer d vom Rohrstutzen
e aus angesaugt und durch die B1äsrrohre f in die Kammer c gedrückt, und zwar so,
daß für den Waschprozeß eine kontinuierliche und möglichst wirkungsvolle Heißwasserzirkulation
aus Kammer d nach Kammer c entsteht. Vor dem Saugrohrstutzen e wird eine in dem
Behälter er, tief hinabreichende Blechschürze g
angebracht, die den Eintritt
von Wasserverunreinigungen in die Pumpenanlage verhindert. In der Kammer c sind
die unter II beschriebenen Waschtrommeln untergebracht, in welcher das ausgewaschene
Öl vermöge seines geringen spezifischen Gewichtes im heißen Wasserbad zunächst hochsteigt,
sich dann auf dem Wasserspiegel ansammelt und schließlich in die Sturzrinne h. überfließt,
um vermittels des angeschlossenen Metallschlauches bei der Ausflußöffnung z auszutreten.
Der Metallschlauch mit in Führung laufender Sturzrinne lt ist verstellbar auf einer
Kette k aufgehängt,.und kann dadurch je nach dem Stand des Ölspiegels höher oder
tiefer eingestellt werden. Die Sturzrinne lt verfolgt den Zweck, daß auch die durch
den Waschprozeß auftretende -Emulsion mit dem abfließenden Öl abgesaugt werden kann.
Lm das Niederschlagen der Emulsion zii beschleunigen, ist die aus Blech hergestellte
Sturzrinne h mit scharf gezahnten Überlaufkanten und Drahtspitzen zu versehen. Überdies
gewährt die hohe Wassersäule in der Kammer d, daß die geringsten Ölmengen, welche
durch die Wasserzirkulation evtl. mit fortgerissen werden, in dieser Kammer zuverlässig
hochsteigen und im Kreislauf des Waschwassers mitführende schlammige und feinsandige
Verunreinigungen sich am Boden düs Behälter: ^ absetzen, die mit, dem
ausgewaschenen
Sand vermittels des Answurfelevators i auf die Halde zu liegen kommen.
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II. DieAnordnungder@Vaschtrommelrimlbiszra4 und der Brustschildschalen
n1 bis ?a4 in der Behälterkammer c geht aus Abb. i und 3 hervor. Die Kernlöcher
o (Abb. q.) auf den Seitenböden der gußeisemen Trommeln ml bis m4 sind wasserdicht
verschlossen und dadurch die Trommeln als Schwimmkörper ausgebildet, um bei den
Stopfbüchsenlagern P einen möglichst geringen Auflagerdruck zu erhalten. Die Befestigung.
der Trommel auf die Welle geschieht vermittels Klemmschraube q (Abb. q.), welche
mit durch die Öffnung y eingeführtem Steckschlüssel festgeschraubt bzw. gelöst werden
kann. Die auf der einen Seite des Behälters a vorstehenden Trommelwellenzapfen erhalten
nach Abb. ¢ je ein Sperrad s1 bis s4, auf welche finit Sperrklinke t (Abb. ¢ und
5) versehene Gewichtshebel u1 bis % einwirken, die unter Verwendung eines Doppelhebels
v (Abb. 6J durch ein selbsttätiges Kettenschaltwerk gemeinsam betätigt werden. Dieses
Kettenschaltwerk erhält seinen Antrieb vermittels des einarmigen Hebels w, welcher
durch die auf der Vorgelegswelle für den Auswurf= elevator i aufgekeilte Exzenterscheibe
x in schwingende Bewegung gebracht wird und damit dieWaschtrommeln in, bis m4 zur
stoßweisen und langsamen Lmärehung bringt. Zum betriebssicheren Gang des selbsttätigen
Kettenschaltwerkes und um je nach Bedarf die Umdrehungsgeschwindigkeit der einzelnen
Waschtrommeln einstellen zu können, sind sämtliche Hebellängen und auch die Belastungsgewichte
auf zsl bis u4 verstellbar. Wird die Zugstange, welche auf dem einarmigen Hebel
w (Abb. 6) befestigt ist, nach abwärts gezogen und an dem in der Wand festsitzenden
Haken festgelegt, so gelangt der betreffende Hebel aus dem Angriffsbereich des Exzenters
x und damit ganz unabhängig von den übrigen bewegten Maschinenteilen nur das komplette
Kettenschaltwerk in Stillstand. Die von Trommel zu Trommel größer werdenden Umfänge
haben den Zweck, um den Ölsand, je näher er dem Ende des Waschprozesses zugeführt
wird, stufenweise immer mehr und mehr auseinander zu breiten. Aus gleichem Grunde
werden überdies die Trommelflächen mit Stahlstiften y (Abb. q.) in der Anordnung
wie die Zähne bei Pfeilrädern versehen. Deren Zweckmäßigkeit kann aber auch vermittels
ausgesparter Verteilungsleisten aus Winkeleisen auf den Trommelflächen erreicht
werden. Nach Abb. i und 3 wird dadurch der von der obersten auf die zweite Trommel
in, und, fallende Ölsand., gezwungen, sich auszubreiten, während der Olsand
von der zweiten Trommel m2 mehr nach der breiten Mitte der dritten Trommel m3 abgeworfen
wird. Von dieser wird wiederum -wie bei der ersten nzl auf die zweite Trommel vz2
- der Ölsand auf die vierte Trommel m4 ausgebreitet, um von hier aus möglichst auf
die Mitte des Auswurfselevators i abzufallen. Damit der auf den Waschtrommeln ml
bis m4 liegende Ölsand auch von der Seite der Brustschüdschalen nlbis 114 (Abb,
2) vom Waschwasser durchdrungen und bespült wird, werden die Brustschildschalen
bis in die Höhe, wo der Ölsand aufliegt, zweckmäßig perforiert. Im Sinne des Gegenstromprinzips
arbeitet gegen den' von Trommel auf Trommel fallenden Ölsand, der dabei wie
oben geschildert stufenweise immer mehr und mehr ausgebreitet wird, die unter VI
beschriebene kontinuierliche Wasch- und Heißwasserzirkulation, wodurch ein äußerst
intensiver Waschprozeß erzielt und damit das Öl vom Ölsand vollständig getrennt
wird.
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Vor längerer Stillegung des Waschapparates muß die unter IIi beschriebene
Spdisevorrichtung abgestellt und außer dem Kettenschaltwerk auch der Auswurfelevator
i noch kurze Zeit in Betrieb bleiben, damit der im Apparat befindliche Ölsand ausgewaschen
und restlos ausgeworfen wird und nicht etwa auf den Waschtrommeln festbackt oder
den Auswurfelevator i versandet. Zum zuverlässigen Reinigen der Waschtrommeln dienen
die aufsteckbaren Handkurbeln ,z1 bis. N4 (Abb. 3, q. und 5), mit denen man dann
nötigenfalls .die Trommeln schneller, als es das Schaltwerk gestattet, in Umdrehung
bringen kann.
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III. .Aus der Kratzerrinne -i (Abb. i) fällt durch den Verschlußschieber
2 der Ölsand in den Trog 3 der Speisevorrichtung, dessen Verschluß durch die Einwirkung
von zwei zu beiden Seiten des Auslaufes sitzenden dreiarmigen Winkelhebeln erfolgt,
die auf den Enden einer gemeinsamen Spindel q. aufgekeilt und unterhalb der Brust"schildschale
n1 drehbar gelagert sind. Die Schenkel 5 dieser beiden, dreiarmigen Winkelhebel
'sind durch eine gekröpfte Rundeisenstange 6 miteinander starr verbunden, auf die
ein Belastungsgewicht 7 einwirkt und deren vorstehende Enden mit je einer Mitnehmerrolle
8 ausgerüstet sind. Die gegenüberstehenden Schenkelpaare g tragen das Rundschieberabsperrmesser
zum Offnen und Schließen des Trogauslaufes während der automatischen Steuerung,
die Schenkelpaare io hingegen ein solches zum plötzlichen. und dauernden Stillsetzen
der Speisevorrichtung. Die automatische Steuerung der Speisevorrichtung erfolgt
durch zwei zu beiden Seiten der Waschtrommel ml sitzenden Mitnehmerscheiben ii,
welche auf genannte Mitnehmerrollen 8 einwirken. Diese Mitnehmerscheiben ii müssen
leicht auswechselbar sein und daher zweiteilig hergestellt werden, da zur Erzielung
der erforderlich langsamen oder schnelleren automatischen Steuerung für deren Formgebung
und Daumenzahl jeweils die Korngröße und die nähere Beschaffenheit
des
auszuwaschenden Materials maßgebend bleiben.
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Die Hebelstellungen 5 a und 5 b in Abb. i lassen die Speisevorrichtung
in offenem bzw. geschlossenem Zustande während der automatischen Steuerung erkennen.
Wird die Hebelsteuerung vermittels einer auf der Rundeisenstange 6 befestigten Zugkette
in die Stellung 5 c gebracht und dort festgehalten, so gelangt, ohne dabei die übrigen
in Bewegung befindlichen Maschinenteile zu beeinflussen, der Trogauslauf durch das
auf dem Schenkelpaare io sitzende Absperrmesser zum dauernden Verschluß.
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Sollte sich der Ölsand beim großen von der Arbeitsbühne 12 von Hand
aus zu betätigende Rundschieber 13 stauen und die Ausflußöffnung aus irgendeinem
Grunde versetzen, so wird dieser Rundschieber 13 so weit angehoben, bis der Ölsand
zum Ausfließen gelangt und dann wieder in seine frühere Lage herabgedrückt.
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IV. Das im Behälter a stehende Wasserbad, das von der Werksleitung
immer wieder aufgefüllt werden kann, wird vermittels der Bläserrohre f (Abb. i und
3), in welche Abdampf, heiße Luft o. dgl. geleitet wird, bis Maximum unter den Siedepunkt
erhitzt und während des ganzen Waschprozesses dauernd auf dieser Temperatur gehalten.
Nach Abb. i sind die Bläserrohre f paarweise an den. Ventilkopf 1q. der Hauptrohrleitung
15 angeschlossen, der eine unabhängige Regulierung der Stromgeschwindigkeiten in
den Bläserrohrpaaren zuläßt. Diese Wärmezufuhr bewirkt eine kontinuierliche Wasserzirkulation
aus der Kammer d in die Kammer c, welche durch eine zwischen dem Rohrstutzen e und
der Hauptrohrleitung 15 vorgesehene Heißwasserpumpvorrichtung je nach Bedarf
kräftig unterstützt wird. Um einen möglichst großen Wirkungsgrad beim Auswaschen
des Ölsandes zu erzielen, empfiehlt es sich, in der Ölindustrie erprobte Extraktionsmittel
in der heißen Waschwasserströmung zeitweise aufzulösen. Die Länge der einzelnen
Bläserrohre f (Abb.3) ist nahezu gleich der Trommelbreite. Die Bläserrohre f sind
ihrer ganzen Länge nach gelocht, und zwar jeweilig nur nach derjenigen Seite, wo
der Dampf- bzw. Heißwasserstrom auf den von Trommel zu Trommel abfallenden Ölsand
stößt und dadurch das Öl restlos aus dem Sand und sonstigen Verunreinigungen auswäscht.
Damit die Ausflußöffnungen der Bläserrohre f während der abgestellten Heißwasserzirkulation
sich nicht mit dem im Wasserbade infolge seiner Schwere abfallenden Gebirgsmaterial
verstopfen und versanden können, erhalten dieselben Schutzbleche 16 (Abb. i) aufgesetzt.
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V. Bei Herstellung des Apparates ist ein besonderes Augenmerk auf
den geschlossenen Auswurfelevator i (Abb. i) zu richten, in welchem das heiße Waschwasser
kommuniziert und der unbedingt einwandfrei arbeiten muß. Verwendet werden flache
Becher mit runden Böden, die Lager des Elevatortroges erhalten Stopfbüchsenpackung
und müssen leicht auswechselbar eingerichtet werden. Zum Zwecke der leichten Zugänglichkeit
des Elevatorschöpftroges und des Mannloches 17 ist eine entsprechend tiefe Grube
18 vorgesehen, die während des Betriebes mit einem Bohlenhelag abgeschlossen wird.
Damit der ausgewaschene, in den Schöpftrog gefallene Sand oder Tonschlamm usw. auch
zuverlässig von den Bechern aufgeschöpft wird, ist der Zulaufboden nicht tangential
an die tiefste Stelle des Trogbodens, sondern nach Abb. i an eine entsprechend etwas
höhere Stelle desselben anzubringen. Dieser Zulaufboden ist mit einem Mannlochverschluß
17 versehen, um den Ölsandwaschapparat im Bedarfsfalle bequem reinigen zu können,
wobei vorher das Waschwasser und der am Boden des Behälters a angesammelte Schlamm
durch Öffnen des am Rohrstutzen ig sitzenden Absperrschiebers in eine darunter angebrachte
Rinne abgelassen wird. Bei Anwendung des bekannten Spülversatzverfahrens ist der
Boden der Behälterkammer c an Stelle des Elevators i mit einer im Bergbau üblichen
Entnahmevorrichtung für den ausgewaschenen Sand zum Einschlämmen der beim bergmännischen
Olsandabbau entständenen Hohlräume zu versehen.
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Der Antrieb des Elevators erfolgt mit nicht zu kurz ausgeführtem Riemenantrieb
mit Voll-und Leerlaufscheibe, der senkrecht zu der mit Schraubenspindelspannvorrichtung
versehenen oberen Elevatorleitrolle 2o angeordnet sein muß, damit .beim Spannen
der Elevatorkette keine erhebliche Änderung des Abstandes der Riemenscheibenmitten
eintreten kann.
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Der vollständig entölte und gewaschene Sand oder Tonschlamm gelangt
vermittels des Auswurfelevators i aus dem Waschapparat in den Füllrumpf 21 mit durch
Doppelrundschieberverschluß versehener Austragöffnung und von hier durch Überführung
in Schalenkippwagen 22 auf Feldbahngeleis auf die Halde. Vom Elevator i in den Füllrumpf
21 evtl. mitgefördertes `Vaschwasser wird durch das Überlaufrohr 23 in eine Ablaufrinne
abgelassen.
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Entstehen beim Waschen von Ölsanden feuergefährliche und lästige Dämpfe,
so muß der Waschapparat möglichst dicht abgedeckt und mit einem Dampfdom 24. (Abb.
i) versehen werden. Beim Rohrstutzen 25 können dann diese Dämpfe zur nutzbringenden
Verwertung abgezogen werden.
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VI. Anhang. Zur Erzielung einer möglichst verlustlosen Wärmeausnutzung
empfiehlt es sich, tunlichst sämtliche Teile des großen Waschbehälters a durch Umhüllung
gegen Wärmeausstrahlung zu schützen und sämtliche Dampf-bzw.
Heißwasserrohrleitungen
mit schlechten Wärmeleitern zu umhüllen. Aus gleichem Grunde können auch die hohlen
Waschtrommeln ml bis m4 und die im Behälter a eingebaute Scheidewand b als
Heizkörper für überhitzten Dampf oder 'Heizgase u. dgl. ausgebildet werden. Besteht
auf Erdölgewinnungsstätten gleichzeitig eine Raffinerie, in welche das mit den Waschapparaten
gewonnene warme Rohöl zur sofortigen weiteren Verarbeitung übergeleitet werden kann,
so kann erwähnte Wärmeökonomie noch ganz bedeutend gesteigert werden.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß der Waschapparat auch
für eine mehrere Meter betragende Breite gebaut werden kann. Nur müssen dann auch
mehrere Speisevorrichtungen und Auswurfelevatoren paarweise nebeneinander auf dem
gemeinsamen großen Behälter a zweckentsprechend aufmontiert werden. Die schmalen
Waschapparate mit nur einer Speisevorrichtung und einem Auswurfelevator sind aber
dieser breiten Ausführungsart vorzuziehen, da vorkommende Reparaturen leichter auszuführen
sind und in diesen Fällen kein so großer Maschinensatz zum Stillstand kommt.
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Der ausgewaschene Sand bietet eine sehr beachtenswerte Einnahmequelle,
da derselbe zur Ziegelsteinfabrikation und zu Bauten sehr begehrt und gut bezahlt
wird.
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Der Waschapparat läßt sich zur Gewinnung oder Trennung aller Stoffe,
wie Bitumen aus Ölkreide, Ölschiefer, Kohlen, ferner Erdwachs, sonstige Öle und
organische Fettstoffe, aus den verschiedensten Rohmaterialien, Abfallprodukten u.
dgl. verwenden.