JP2017512638A - 材料を処理する方法 - Google Patents

Abstract

材料から油を回収するために材料を処理するための方法は、油を蒸発させるためにチャンバ内の材料を加熱することと、材料から除去された気相流体から油を分離することとを含み、前記方法は、熱い蒸気を材料と混合することを含む。チャンバ内で処理される材料は、シャフト及び殻竿を回転することにより生成されるチャンバ内の摩擦によって加熱される。熱い蒸気の注入は、処理の効率を向上させ、低い温度で油及び他の蒸発可能な液体を分離する。チャンバ内で生成される熱エネルギーは、材料の液体の大部分の相を変化する際には消費されず、生成されるエネルギーの多くは、材料を加熱するために利用可能であり、固体から油留分を蒸発する。【選択図】図１

Description

本発明は、材料から油を除去し、典型的には回収するための化合物のような材料を処理するための方法に関する。本発明の方法は、特に、炭化水素及び水性液体から炭化水素を回収するために適している。特定の態様では、本発明は、固体（例えば、砂、ガラス及び金属片）、液体（例えば、水を含む液相による、液相炭化水素）及び気体を含む材料の混合物から油を回収するために有益でもありうる。特定の実施例では、本発明の方法は、廃棄材料から油留分の回収に関する。油及びガス井戸から回収されるドリルカッティングから、井戸から生じる産出液体の除去又は回収、又は井戸に加えられる掘削泥の除去又は回収は、典型的だが独占的ではなく、井戸の掘削及び介入作業によって生じる。

廃棄物のような材料から油留分の除去又は回収は、油及びガス井戸掘削により生成される廃棄物の処理において有益である。油又はガス井戸が、回収される価値のある炭化水素を含む構成に掘削されるとき、掘削処理は、井戸の掘削泥の循環により表面から洗い戻され、井戸から回収されるドリルカッティング（岩の小さなチップ等）を生成する。表面に戻るドリルカッティングを洗うことに加えて、掘削泥（掘削流体とも呼ばれる）は、ドリルビットを冷却し、掘削作業中の噴出しに耐えるために用いられる。表面で回収されるドリルカッティングは、通常、リザーバーからの炭化水素により汚染されており、ボアホールを形成するために、掘削される岩に浸透し、井戸の外のカッティングを洗うために穴にポンプでくみ下げられる掘削泥によっても汚染される。カッティングに浸透する掘削泥及び炭化水素によるカッティングの汚染は、オペレーターにとって現在、課題を提示している。なぜなら、環境問題は、カッティングを含む炭化水素が、カッティングが安全に廃棄されうる以前に、閾値を下回って除去される又は低減されなければならないことを決定付けるためである。また、将来のサイクルでの連続的な使用のために使用済みの掘削泥をリサイクルすること、及び他の価値のある産出流体を有する井戸から輸送するためにドリルカッティングでの炭化水素を回収することによって効率的な節約がなされることができる。したがって、カッティングの廃棄前に、廃棄ドリルカッティングを汚染する油性材料を分離及び典型的には回収することができることが役立つ。

ドリルカッティングからの油性汚染の除去のために様々な方法が知られている。以下の先行文献は、本発明を理解するために役立つ：ＵＳ２００４／０１４４４０５；ＵＳ６４８５６３１；ＵＳ５７２４７５１；ＵＳ４８６９８１０；ＵＳ５６０７５５８；ＵＳ６４８５６３１；及びＥＰ０７８１３１３。これらの先行文献の開示は、本明細書に参照により援用される。典型的には、廃棄材料から炭化水素を分離する従来の方法は、回転ミルのチャンバ内の廃棄物を加熱して、ガスとしてカッティングから様々な留分を蒸発し、蒸留により蒸気の混合物から炭化水素を分離するすることを含む。典型的には、分子特性を変化又は炭化水素を「破壊」することを防ぐために、それらの大気沸点よりも低い温度で炭化水素を蒸発することが望ましく、蒸留処理から回収される、価値のある長鎖炭化水素は、下流での処理及び精製のために他の価値のある産出流体に沿って井戸から輸送されうる。

本発明によれば、材料から油を回収するために材料を処理する方法を提供し、前記方法は、油を蒸発させるために材料を加熱することと、材料から気相流体を除去することと、材料から除去された気相流体から油を分離することと、を含み、前記方法は、熱い蒸気を材料と混合することを含む。

油は、典型的には、材料と混合され、典型的には、材料を汚染する。油の蒸発は、典型的には、油蒸気を生じ、油蒸気は、典型的には、油は、蒸留のようなセパレート分離ステップで気相流体から分離され、典型的には、油の蒸発及び材料から気相流体の除去後に生じる。

典型的には、材料は、任意の比での固体、液体及び／又は気体を含みうる。付加的には、材料は、ドリルカッティング、油汚染土壌、漂白土、オイルタンクからのスラッジ、オイルシェール及び魚廃棄物を含みうる。典型的には、材料は、化合物を含みうる。

典型的には、チャンバで処理される材料は、典型的には、熱い蒸気の注入前、注入中、又は注入後に加熱される。典型的には、チャンバで処理される材料は、チャンバ内の摩擦により加熱される。典型的には、熱い蒸気は、熱エネルギー（例えば、熱い蒸気は、熱エネルギーを損失する）を、チャンバで処理される材料と交換する。

典型的には、熱い蒸気は、液体が気相に相変化するように液体を蒸発することによって形成されうる。蒸気は、典型的には、液体の温度をその沸点に上昇させることにより得られ、液体が沸騰及び蒸発する。典型的には、熱い蒸気は、大気圧、例えば約１０１ｋＰａ及び室温、例えば２５℃で液体形態にあることが典型的である物質から生成される。典型的には、熱い蒸気は、大気圧でのその沸点を超える液体を加熱することにより生成される。典型的には、液体は水であり、典型的には、熱い蒸気は、スチームを含むが、他の液体により形成される他の蒸気は、本発明の異なる実施例で用いられうる。

典型的には、油は、蒸留によりチャンバから除去された気相流体から分離されうる。典型的には、蒸留装置は、チャンバの出口へ接続されることができ、それを通じて気相流体は、付加的に、除去されうる。典型的には、チャンバは、１より多い出口を有することができ、蒸留装置のような同一（又は別々の）分離装置は、付加的に、各出口に接続されうる。

スチーム注入及び／又は他の処理からの他の蒸気及び／又はチャンバへのこの処理からの他の蒸気は、チャンバ内の熱エネルギーを再利用しうる。他の処理からの利用可能な蒸気を再利用し、材料を少ないエネルギー消費で熱することは、処理の効率性を増加させうる。そして、当該処理は、蒸気（又はスチーム）を製造するエネルギーを消費しない。

熱い蒸気を、処理される材料と混合することは、低温で油及び他の蒸発可能な液体を分離するために、処理の効率性を向上させる。処理中の熱い蒸気注入のため、チャンバ内で生成される熱エネルギーは、材料の大量の液体の層を変化する際に消費されず、生成される多くのエネルギーは、材料を熱し、固体から油留分を蒸発するために利用可能である。更に、熱い蒸気を材料と混合することは、ダルトンの法則に従って材料から蒸発される気相油留分の部分圧力を低減し、これは、その温度でこれらの油留分が材料から蒸発する温度、及びそれらが凝縮器で蒸留する温度を低減し、それにより、油留分を蒸発及び凝縮するために必要なエネルギー量を低減する。

油は、炭化水素、有機材料、無機物及び非無機油を含みうる。

付加的には、材料は、触媒、化学物質、固体及び液体のような添加剤と混合され、処理前及び／又は処理中の材料からの油の分離及び／又は回収を向上させる。

材料は、典型的には、１以上のチャンバで処理される。１より多いチャンバが提供される場合、チャンバは、付加的に、並列又は直列に接続されてもよい。処理された材料は、典型的には、チャンバに供給され、所望の温度に加熱される。材料は、チャンバへ供給される前に、予熱されてもよい。材料は、既に水を含んでいてもよく、又は水は、付加的に、チャンバに材料を供給する前に導入されてもよく、又は最適なパラメータを超える場合に、処理温度の減少を補助しうるチャンバに注入されてもよい。熱い蒸気は、典型的には、１以上の注入ポートを通じてチャンバへ注入される。熱い蒸気は、典型的には、その通常沸点を下回る油を蒸発するための処理を開始する。チャンバは、典型的には、全ての相（固体、液体及び気体／蒸気）での供給及び輸送のために、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、を有する。

予熱温度、加熱速度、蒸気流速並びに処理温度及び圧力は、所望の結果に応じて、本発明の異なる実施例において変化されうる。

熱い蒸気は、ボイラーによって生成されうる、又は材料から回収される熱い気相流体から、又は任意の他の処理及び／又は供給源リサイクルされうる。

熱い蒸気は、付加的に、エネルギー効率を最適化する処理及び／又は大気環境内で生成される又はエネルギー効率を最適化する処理及び／又は大気環境から回収されるエネルギーによって生成されてもよい。

チャンバは、シャフトと共に回転するためにシャフトに接続される殻竿（ｆｌａｉｌｓ）、ディスク、プロペラ、アーム及び／又はブレードを備えるシャフトを付加的に有してもよい少なくとも１つのローターを有してもよい。殻竿、ディスク等は、固定、ヒンジ化、取り外し又は調整可能なコネクタによってシャフトに接続されうる、又は一体化された形状となりうる。処理される材料は、典型的には、ローターにより生成される摩擦によって加熱される。チャンバ内の材料は、典型的には、チャンバの内部表面の周りに材料の流動床を形成することができ、熱エネルギーの効率的な伝達のために大きな表面に提供する。例えば流動床を通じる殻竿等の通路は、典型的には、チャンバ内の材料を加熱するために、（例えば、固体粒子と殻竿との間等又は固体粒子自体の間で）摩擦を生成する。加熱は、また、或は代替的に、適切な範囲内の処理温度を維持するために、外部源から供給されてもよい。例えば、ローター／シャフト又はチャンバは、他のソースにより加熱されてもよく、例えば、電気ヒータにより加熱されてもよい、及び／又は供給は、予熱されうる。チャンバにための適切な構造の詳細は、上記で引用した先行文献にみられうる。

チャンバに材料を供給する前に、砂、ガラス又は金属片のような固体を増加した摩擦を、処理される材料に加えることにより、又は付加的に、処理される材料から別々にチャンバに同時に注入することにより摩擦が促進されてもよい。固体は、チャンバ内に留まってもよく又は出口を通じてチャンバから除去されてもよい。典型的には、チャンバは、１より多い出口を有しうる。チャンバ内の材料の保持は、典型的には、処理条件、固体の組成及び所望の結果に依存する。

チャンバは、材料が処理されるときに真空にさらされてもよい。真空は、付加的に別の真空システムを介して付加的にチャンバの出口に接続される真空ポンプにより付加的に生成されうる。処理は、オンショア又はオフショアの別の処理又は装置の一体化された部分と接続されて、又は一体化された部分として、独立に使用されてもよい。

本発明の各種態様は、関連技術の当業者によって理解されるように、単独で、又は１以上の他の態様と組み合わせて実施されうる。本発明の各種態様は、付加的に、本発明の他の態様の付加的な特徴の１以上と組み合わせて提供されうる。また、一態様について説明される付加的な特徴は、典型的には、単独、又は本発明の異なる態様において他の特徴と共に組み合わせられうる。この明細書で説明される発明の内容は、新規な組み合わせを形成するために明細書中の他の発明の内容と組み合わせられうる。

本発明の各種態様は、添付の図面と共に参照され詳細に説明されるであろう。本発明の他の態様、特徴及び利点は、複数の例示的な態様及び実施を示す図面を含むその明細書全体から明示的に明らかである。明細書に記載される発明の内容は、新規な組み合わせを形成するために明細書中の他の発明の内容と組み合わせられうる。本発明は、他の及び異なる実施例及び態様も可能にし、そのいくつかの詳細は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、各種態様で変更されることができる。したがって、図面及び詳細な説明は、本来、例示的なものとしてみなされるべきであり、限定的なものとしてみなされるべきではない。更に、本明細書で用いられる専門用語及び表現は、単に説明の目的のために用いられ、範囲に限定するものとして解釈されるべきではない。「含む」、「備える」、「有する」、「含んで」又は「包含する」等のような文言及びその変化形は、その後に挙げられる本発明の内容、均等物、及び規定されていない追加の発明の内容を広くかつ包含することが意図され、他の添加剤、構成要素、整数又はステップを排除することを意図するものではない。同様に、用語「備える」は、適用可能な法律目的のための用語「含む」又は「包含する」と同意語とみなされる。

文書、活動、材料、装置、物品等の説明は、本発明の文脈を提供する目的のために単独で明細書に含まれる。従来技術の一部を形成するこれらの事柄のいずれか又は全ては、本発明に関連する分野で共通の一般的な知識を基礎とする又は共通の一般的な知識であることは意味されない又は示されない。

本開示では、組成、要素又は要素の群が、移行句「備える」で始まるときはいつでも、同一の組成、要素又は要素の群を、組成、要素又は要素の群の規定の先行する移行句「実質的に〜からなる」、「〜からなる」、「〜からなる群から選択される」、「含む」又は「〜である」と期待すること、及びその逆が理解される。本開示では、文言「典型的に」又は「付加的には」は、ある実施例では存在するが他の実施例では省略されうる本発明の付加的又は本質的でない特徴を示すことを意図されるように理解される。

本開示において全ての数値は、「約」によって変更されると理解される。本明細書に記載される要素又は他の構成要素の全ての単一の形態は、その複数形態及びその逆を含むことが理解される。上側及び下側のような方向及び位置的な記載、及び例えば、「上がる」、「下がる」等の向きは、記載される実施例の文脈で当業者の読者によって解釈され、用語の文字どおりの解釈に本発明を限定するように解釈されるべきではないが、当業者によって理解されるようにすべきである。

図１は、本発明の実施例で用いられるチャンバの概略側面図を示す。 図２は、図１のチャンバにおける処理を示す概略図を示す。 図３は、図１のチャンバにおいて処理される油の蒸発温度でのチャンバ内のスチーム内容物の効果を示すグラフを示す。 図４は、図１のチャンバ内のスチームの異なる内容物の結果として図３における油の蒸発温度のパーセンテージ変化を示すグラフを示す。 図５は、水なし；熱い蒸気の注入なしで１５％の水及び１５％の油；熱い蒸気を注入し、処理において生成されるスチームを５０％リサイクル；処理において生成されるスチームの１００％リサイクル及び再注入、の異なる条件での時間当たりにメートルトンの供給材料を処理するために必要な熱エネルギーの概略的なグラフを示す。 図６は、１５０ｋｇの油を回収し、時間当たりに７００ｋｇの供給を処理するために要求される電力を示す図５と同様の概略図を示す。 図７は、１５０ｋｇの油を回収し、時間当たりに７７５ｋｇの固体を処理するために必要な電力及び処理温度を示す概略図を示す。図７では、ブロックは、左手軸に示されるｋＷでの要求される電力を表し、直線のグラフ及び菱形は、右手軸に示される、対応する処理温度を表す。

図１及び２を参照すると、本発明の処理に用いられる装置は、任意に、上記で識別される前の参照番号で開示されるものと実質的に同様であり、これは、一部が異なり、参照により本明細書に組み込まれる。本発明の実施例で用いられるチャンバの構造的な特徴の目的のために、読者は、これらの構造的かつ動作的な特徴に関する追加の教示にためにこれらの先行文献を付託される。簡潔には、本発明の実施例を実行するために適切なチャンバは図１に概略的に示され、典型的には、ボディ及びエンドプレートを有するリアクタ容器１を備える。異なる構成も可能である。図１の側面図で示される概略図は、モーター１０により回転駆動されるロータアーム又は殻竿１５を支える軸又は駆動シャフト５を備えるロータアセンブリを受け入れる中空穴を示す。ロータアーム又は殻竿（フレイル）１５は、典型的には、上記で引用される先行文献で説明されたものと同様の設計のものである。チャンバ１は、典型的には、チャンバ穴の一端における少なくとも１つの供給入口であて、これは、一端の壁の近傍の、チャンバの上部又は底部にあり、それを通じて処理される材料がチャンバ１に供給される少なくとも１つの供給入口と、少なくとも１つの出口３であって、典型的には、チャンバ穴の反対端、典型的にはチャンバ１の下端に配置され、それを通じて固体がチャンバから出て、処理のリサイクルの終わりに続く、少なくとも１つの出口３と、を有する。チャンバ１は、また、少なくとも１つの蒸気出口又は送気管４を有する。典型的にはチャンバ１の上側に配置され、それを通じてガスがチャンバ１から出て、処理のサイクルの終わりに続く。

これらの特徴に加え、本実施例は、ボイラー２０の形態の蒸気生成器を有し、これは、典型的にはボイラー内のその沸点に液体の水を加熱することによりスチームの形態の熱い蒸気を生成し、注入ライン２１を通じてチャンバ１１への蒸気入口２２へスチームの形態で熱い蒸気を注入し、入口２を通じてチャンバ１へ供給される材料と混合される。典型的には、熱い蒸気と、入口２を通じてチャンバ１へ供給される材料との混合は、シャフト５及びローターアーム１５を備えるローターアセンブリの回転移動により実現される又は少なくとも補助される。任意に、注入ライン２１は、ボイラー２０への注入ライン２１から蒸気の通路を防ぐためにチェックバルブ２３を組み込みうる。ボイラー２０は、任意に、ヒーターコイルを通じて内部的に、又は他の適切な手段で、電気的に加熱されることができ、これは本発明の異なる実施例で変更されうる。

送気管又は蒸気出口４は、典型的には、チャンバ１の穴と接続する凝縮器システムを有し、凝縮器システムは、油収集タンクへ導く第１の出口３１及び付加的な注入ライン３３へ導く第２の出口３２を有する少なくとも１つ（任意には１つよりも多く）の凝縮器３０を備える。

典型的には、処理される材料は、汚染されたドリルカッティングを含み、これは、ドリルカッティングに浸透するオイルベースのドリリング泥及び／又は固有の炭化水素を組み込んでいる。汚染されたドリルカッティングは、入口２、典型的にはコンベアに供給され、チャンバの穴に落ちる一方で、シャフト５及びローター１５を含むローターアセンブリは、モーター１０により回転駆動される。付加的に、ローターアセンブリは、適切な動作温度にチャンバを予熱するために、材料がチャンバに供給される前に、（付加的に、チャンバ内で砂等のような固体の粒子状材料を有する）チャンバ１内で回転されうる又はそれに代えて、チャンバは、電気熱出力（トレース）のような任意の他の方法によって予熱されうる。ローターアセンブリの構成は、典型的には、上記で引用した先行文献に開示されうものであり、読者は、チャンバ１の基本的な構造態様の更なる詳細にためにこれらの公報を参照する。十分な速度でローターアセンブリを駆動することは、チャンバ１の内部穴内の材料の温度を、約２６０から２７０℃、又は処理される材料に適した温度、典型的には材料から除去される油の沸点をわずかに下回る温度に上昇させる。

ボイラー２０からスチームの形態で高温での水蒸気は、チェックバルブ２３及び注入ライン２１を通じて、チャンバ１の入口２２へ注入され、回転ローター１５により処理される材料と混合される。

典型的には、注入されるスチームの温度は、１００℃より高い、つまり、典型的には、スチームは、過熱される。付加的に、スチームは、熱い蒸気からの相対的に少ない追加の熱エネルギーが望まれるが一部の場合に、１２０−１５０℃でチャンバに注入されることができ、このパラメータは、付加的に、油の予測される蒸発温度に従って変化されることができ、一部の場合には、高い温度は、付加的に、注入されたスチームに用いられることができ、例えば、２００℃超、例えば、３００℃以上である。

典型的には、ローターは、先行文献で説明された速度で動作され、その読者は、更なる詳細を参照する。ボイラー２０から追加された熱い蒸気からの熱エネルギーと組み合わせた、ローターアセンブリの回転により生じる摩擦からの熱は、固体のドリルカッティングから気相に油が蒸発するまで、チャンバ１内の温度を増加させる。ボイラー２０から熱い蒸気を導入することによる、いわゆるスチームストリッピング処理（ｓｔｅａｍ ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）のために、典型的には、これは、油の大気沸点を下回って生じる。気相油留分を含む気相成分は、ドリルカッティングから遊離され、付加的な真空ポンプ６により出口を通じて通過又は引き出され、これは、出口４を凝縮器３０に接続するラインに搭載される。付加的に、出口４を凝縮器３０に接続するラインは、また、それらが凝縮器３０に到達する前に、ガスから特定の材料を除去するためのサイクロン７を含んでもよい。チャンバ混合物内の熱い蒸気が存在するために、ガスの一部の圧力は、低減され、それにより、油留分の蒸発温度を低減する。

凝縮器３０内で、熱は、付加的に、凝縮器３０とチャンバ１との間を循環し、凝縮器３０内の気相材料から熱を吸収し、チャンバ１から失われたチャンバ１に熱を運ぶ冷媒と交換され、それにより、システムの熱効率が増加する。チャンバ１からその熱を失った後、冷媒は、低い温度で凝縮器３０に戻ってリサイクルされ、凝縮器３０を通過する気相材料からの熱を再び吸収する。付加的に、熱交換器は、凝縮器とチャンバとの間のラインに設けられうる。凝縮器３０とチャンバ１との間の冷媒回路は、付加的であり、本発明のある実施例から省略されてもよい。また、冷媒回路は、同一の全体的な効率性を改善するために、凝縮器３０を通過するガスから熱を吸収し、当該エネルギーを同一の処理又は異なる処理の別の部分に転送するヒートポンプとして機能するために、凝縮器３０と、同一又は付随する装備の一部の他の構成要素との間に接続されることができる。

凝縮器３０を通過する気相材料が、それらの熱が冷媒へ失われるとき、凝縮器３０内の気相材料の油留分は、凝縮器内で液体形態へ戻り凝縮し、出口３１を通じてオイルタンクへ流出される。更なる精製ステップは、回収される所望の留分に応じてオイルタンク３１へ流出する凝縮材料で行われるが、このポイントにおいて、当該油は、効果的であり、元の廃棄材料から効果的に分離及び回収される。油は、タンク３１へ輸送され、必要な場合には更に処理される又は要求に応じて用いられることができる。なぜなら、それは、相対的に低い温度で相を単に変更しているためであり、油の分子構造は、ほとんど影響を受けず、有益な長鎖炭化水素は、より複雑な化学物質の処理のために保持されうる。

凝縮器を通過する気相材料の全てが同一の温度で凝縮するわけではなく、多くの気相材料は、液体の形態に凝縮せずに、凝縮器を通過するであろう。これらは、典型的には、出口３２を通過し、付加的に再注入ライン３３へリサイクルされることができ、典型的には、チェックバルブ２３の下流で注入ライン２１に接続し、それにより、再注入ライン３３及び注入ライン２１を通じて、出口３２からチャンバへの高温気相材料のリサイクルを可能にする。付加的に、高温気相流体がチャンバにリサイクルされる場合、流体は、付加的に、チャンバに再導入される前に、加熱及び／又は加圧されうる。凝縮器から出て、チャンバに戻る高温気相材料のリサイクルは、本発明のある実施例から省略されうる１つのオプションであるが、凝縮器３０から漏れる熱エネルギーが、チャンバ１へ戻ってリサイクルされるため、有利であり、それにより、処理の熱効率が向上し、凝縮器を通過する油の留分を更なる処理のためにリサイクルされる液体形態へ相を再び変化しない。

付加的に、シャフト５は、中空であり得、付加的に、凝縮器３０又はヒートポンプのような別の源、若しくは材料を処理するためのシステムの一部である又は一部ではない装置の異なるピースからの、加熱された流体を受け入れうる。付加的に、チャンバ１は、オイルジャケット８を組み込むことができ、凝縮器３０又は別の熱源からの流体を用いて加熱されうる。

図３及び４を参照すると、３つの異なる油により汚染されたドリルカッティングは、それぞれの場合に、チャンバ１への熱い蒸気として注入されるスチームの異なるｗ％含有量で上記の処理にさらされた。汚染されたカッティングの各サンプルは、各サイクルにおいて異なる量のスチームを用いて異なる処理サイクルで試験された。各実施例において、３つの異なるサイクルは、チャンバ１に注入されるスチームの重量あたりの７．５％、１５％及び３０％を用いて行われた。各実施例において、０％スチーム注入により、異なるサンプルからの３つの油は、スチームが注入されるときに、非常に高い温度でカッティングから全て蒸発した。各場合において、４０００ｋｇのカッティングは、１７．６ｗの推定汚染油含有量で用いられた。一般的に、固体：油：スチームのｗ％での混合比は、約７０：１５：１５（１５％ｗのスチーム実施例）であった。

実施例１
ドリルカッティングは、２３０℃のスチーム注入がない沸点で油１で汚染された。チャンバに７．５ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが１６０℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発された。チャンバに１５ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが１５０℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発され、チャンバに３０ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが１３０℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発された。したがって、処理の一部としてのチャンバへのスチームの注入は、カッティングから油が蒸発した温度を劇的に低減し、それにより、処理の動作及びカッティングから油を分離するために要求される熱エネルギーが低減された。

実施例２
ドリルカッティングは、２５０℃のスチーム注入がない沸点で油２で汚染された。チャンバに７．５ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが１８０℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発された。チャンバに１５ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが１６６℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発され、チャンバに３０ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが１５０℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発された。したがって、処理の一部としてのチャンバへのスチームの注入は、カッティングから油が蒸発した温度を劇的に低減し、それにより、処理の動作及びカッティングから油を分離するために要求される熱エネルギーが低減された。

実施例３
ドリルカッティングは、２９５℃のスチーム注入がない沸点で油３で汚染された。チャンバに７．５ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが２２０℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発された。チャンバに１５ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが２００℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発され、チャンバに３０ｗ％のスチームを注入すると、油は、チャンバが１９０℃に加熱されたときに、カッティングから蒸発された。したがって、処理の一部としてのチャンバへのスチームの注入は、カッティングから油が蒸発した温度を劇的に低減し、それにより、処理の動作及びカッティングから油を分離するために要求される熱エネルギーが低減された。

図４は、前述の実施例において油が、異なるスチーム注入に応じてチャンバ内で蒸発する温度でのパーセンテージの変化を示す。図４のグラフから見られうるように、カッティングからの油の蒸発温度での最も大きなパーセンテージの変化は、油１で見られ、油２が続き、続いて油３となった。一般的に、油の沸点における劇的な低減は、少量のスチームの注入でも示され、非線形的な応答を示す増加した量のスチーム注入で示されるが、より多くの％ｗでのスチームが処理中のチャンバに注入されると、改善を更に示す。

チャンバ内のスチーム含有量を増加させることにより、低い熱エネルギーを要求する低温でドリルカッティングから油が分離し、した、より効率的なシステムを可能にする。例えば、１５％ｗのスチーム（及び１５％ｗの油）は、３０−３５％までのカッティングから油を出すために要求される処理温度を減少させうる。スチーム含有量が３０％ｗまで増加した場合、処理は、３６−４２％で低い温度で完了されうる。油の大気沸騰温度を下回る処理の温度を低くすることは、油の分子構造を破壊及び変化するリスクが低い重い油の回収を可能にし、したがって、価値が影響されず、処理から輸送され、販売されることができ、それにより、処理全体の効率性を更に増加させる。

スチームがチャンバに注入されるとき、スチームは、熱エネルギーを吸収し、温度が上昇することを防ぐ。低い温度での動作は、低い温度が、チャンバの機械的な構造での処理の要求を低減すると共に、回収される油の品質を向上させるため、技術的に有利である。故に、スチームの注入は、チャンバ内部のより安定な処理を促進する。したがって、より多くのチャンバ構成要素及び機械的な構造は、標準的な品質及び設計のものであり、チャンバの構築及びメンテナンスでのコストを省くことができる。

凝縮器からリサイクルされているスチームの注入は、更なるエネルギー節約及び効率性を提供し、かなりの量のエネルギーを省くことができる。

実施例４
エネルギー節約の実施例は、図５及び６に示される。この例では、油のタイプ２は、固体供給材料と混合され、油：水：固体の異なる比の範囲でチャンバ内で上記のように処理される。第２の列から見られうるように、スチーム注入のない場合、処理を完了するために要求されるエネルギーの量は、１５０ｋＷ／ｈｒを超える。第３及び第４の列で示されるようなスチーム注入により、低いエネルギー率が処理を完了するために要求され、上述されたような出力から入力へのスチームのリサイクルは、要求されるエネルギーを実質的に減少させた。実施例４では、第２から第４の例の構成要素の組成は、１５：１５：７０（油：水：固体）であった。

実施例５
実施例５では、スチームは、チャンバへ供給される供給水含有量に対する異なる比で処理チャンバに注入された。異なる比は、図７の別々の列０、１、２及び４に示される。例えば、列０では、スチームが存在せず；列１では、供給での液体の水に対する注入されたスチームの比は、１：１であり、列２では、比は２：１であり、列４では、比は４：１であった。これらの例では、処理中に到達された処理温度は、直線によって結合されるダイヤモンドマーカーによって表された右手軸に示され、各処理を実行するために必要な電力は、列０、１、２及び４により表される左手軸に示される。これらの実施例の全てでは、本方法に係るスチーム注入は、処理の温度を的激に低減するように見られうる。各場合には、１５０ｋｇの油は、７７５ｋｇの固体供給材料から回収された。しかし、元の水含有量に対する注入されたスチームの比が０から４：１に増加されると、処理中に到達される処理温度は、４：１比の実施例において約４０℃に減少した。より多くのスチームが注入されたときの分離処理の十分な完了のために要求される温度の低減は、低い動作温度がチャンバの構造的な完全性の要求を少なくし、分離が実現されうる動作温度に到達するためにかかる時間を少なくするため、技術的な視点から有益である。また、エネルギーが処理中に節約され、燃料の消費が少ないため、温度の低減は、非常に大きな環境的及びコスト的な利益を有する一方で、固体からの油の同一の分離を実現する。

本発明の範囲から逸脱せずに修正及び改良が組み込まれうる。

Claims (37)

1. 材料から油を分離するために前記材料を処理するための方法であって、前記方法は、前記油を蒸発させるためにチャンバ内の前記材料を加熱することを含み、前記チャンバは、ローターを有し、前記ローターは、シャフトに接続された殻竿を有する前記シャフトを有し、前記殻竿は、前記シャフトを回転するように構成され、前記材料は、前記チャンバ内の前記ロータ、前記シャフト及び前記殻竿の回転により生じる摩擦によって前記方法の間に加熱され、前記方法は、前記材料から気相流体を除去することと、前記材料から除去された前記気相流体から前記油を分離することと、を含み、前記方法は、熱い蒸気を前記チャンバへ注入することと、注入された前記熱い蒸気を前記チャンバ内の前記材料と混合することと、を含む、方法。
2. 前記油は、前記材料と混合される請求項１に記載の方法。
3. 前記油は、前記材料を汚染する請求項１に記載の方法。
4. 前記油の蒸発は、油の蒸気を生じ、前記油の蒸気は、前記気相流体と共に前記材料から除去される請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記油は、セパレート分離ステップにおいて前記気相流体から分離される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記セパレート分離ステップは、蒸留ステップを含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記セパレート分離ステップは、前記油の蒸発及び前記材料から前記気相流体の除去後に生じる請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記材料は、固体、液体及び／又は気体を含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記材料は、ドリルカッティング、油汚染された土壌、漂白土、オイルタンクからのスラッジ、オイルシェール又は魚廃棄物を含む請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記材料は、化合物を含む請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記チャンバ内で処理される前記材料は、前記熱い蒸気の注入前、注入中又は注入後に加熱される請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記熱い蒸気は、熱エネルギーを前記チャンバ内で処理される前記材料と交換する請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記熱い蒸気は、前記チャンバ内で処理される前記材料へ熱エネルギーを失う請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記熱い蒸気は、液体が気体に変化するように前記液体を加熱及び気化することによって形成される請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記熱い蒸気は、前記熱い蒸気を前記チャンバに注入する前に、液体が沸騰及び蒸発するように、液体の温度をその沸点まで上昇させることにより得られる請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記熱い蒸気は、大気圧及び室温で液体の形態にある物質から生成される請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記熱い蒸気は、大気圧で液体をその沸点を超えて加熱することにより生成される請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記液体は水であり、前記熱い蒸気はスチームである請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記油は、蒸留により前記チャンバから除去された前記気相流体から分離される請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 蒸留装置は、それを通じて前記気相流体が除去される前記チャンバの出口に接続される請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記チャンバの出口からの前記熱い蒸気は、前記チャンバへ再注入される請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 別の処理から副生成物として生成される前記熱い蒸気は、前記チャンバへ注入される請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記油は、炭化水素、有機材料、無機物又は非無機物油を含む請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記材料は、前記材料からの前記油の分離及び／又は回収を向上させるために添加剤と混合され、前記添加剤は、前記処理前及び／又は前記処理中に前記材料と混合される請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記材料は、１つより多いチャンバで連続的に処理される請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記材料は、前記チャンバへ供給される前に予熱される請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記熱い蒸気は、前記チャンバ内の１以上の注入ポートを通じて前記チャンバへ注入される請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記チャンバへ注入される前記熱い蒸気の少なくとも一部は、ボイラーによって生成される請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記熱い蒸気は、前記処理内で生成されるエネルギー又は前記処理から回収されたエネルギーによって生成される請求項１から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 処理される前記材料は、前記チャンバの内部表面の周りに材料の流動床を形成し、前記流動床を通じる前記殻竿の通路は、前記チャンバ内の前記材料を加熱するために摩擦を生成する請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記材料は、適切な範囲内に処理温度を維持するために、外部源から加熱される請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記シャフトは加熱される請求項３１に記載の方法。
33. 供給は、前記チャンバへの供給前に予熱される請求項１から３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記ローターを回転し、前記チャンバ内の前記材料への固体を増加する摩擦を加えることにより、前記チャンバ内に摩擦が生成される請求項１から３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 前記チャンバは、前記材料が処理されるときに真空にさらされる請求項１から３４のいずれか一項に記載の方法。
36. 真空ポンプは、前記チャンバに真空を加えるために、前記チャンバ上の出口に接続される請求項１から３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 分離された前記油は、タンクに回収され、前記処理から輸送される請求項１から３６のいずれか一項に記載の方法。

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