NL8502655A - Werkwijze voor het terugwinnen van olie uit suspensies, omvattende fijn korrelige anorganische en/of organische deeltjes, en olie en water of andere verdampbare vloeistoffen. - Google Patents

Description

»· i N.0. 33453 1

Werkwijze voor het terugwinnen van olie uit suspensies, omvattende fijn korrelige anorganische en/of organische deeltjes, en olie en water or andere verdampbare vloeistoffen._ 5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het scheiden van olie, water en andere verdampbare vloeistoffen uit boorsuspensie, bleekaarde, slib uit olievaten, olieschalie en dergelijke.

Het probleem samenhangend met het terugwinnen van olie uit op 10 oliebasis gebaseerde boorsuspensie ontstaat door het feit dat het thans steeds belangwekkender wordt om dergelijke boorsuspensies te gebruiken in tegenstelling tot op water gebaseerde boorsuspensie. Dit komt door aanzienlijke technische voordelen bij exploratie boren alsmede bij pro-duktie boren van olieputten zowel bij boorhandelingen op land als bui-15 tengaats.

Door het olieaandeel van de boorsuspensie teruggevoerd uit het -boorgat kan deze boorsuspensie niet vrij in de natuur gebracht worden, en indien dit gedaan zou worden zullen er strenge vereisten bestaan met betrekking tot de behandeling van de boorsuspensie om daaruit enige 20 olie te verwijderen.

In het bijzonder geeft het fijn-korrelige deel van de boorsuspensie problemen. Het grof-korrelige deel wordt op oscillerende zeven uitgezeefd en kan gespoeld worden alvorens gestort te worden, of restolie kan verbrand worden. Heden ten dage wordt deze werkwijze het meest ge-25 volgd bij installaties in de Noordzee.

Het fijn-korrelige deel uit de oscillerende zeven of de spoel werkwijze wordt normaliter behandeld in decanteerinrichtingen of hydrocy-clonen, waar enige olie en water uit de boorsuspensie afgescheiden worden.

30 De restolie wordt door capillaire krachten, oppervlaktespanning en polaire bindingen stevig aan de boorsuspensie gebonden, en dit is de reden waarom er geen bevredigende wijze bestaat voor het behandelen van de boorsuspensie.

Bij de experimentele distillatie van twee soorten boorsuspensie, 35 waarvan een in hoofdzaak omvat zogenaamde snijstoffen die een fijne verdeling van kleiner dan 1000 ju tonen, en de andere bijna uitsluiten bariet omvat met een fijne verdeling van kleiner dan 15 fu, is gebleken dat verrassend hoge temperaturen noodzakelijk waren om olie uit de boorsuspensie te drijven. Door genoemde krachten zal een toename 40 van het kookpunt van 100 tot 200°C ontstaan. Indien het gewenst is om λ ö e e '7 ΐ f 2 olie uit de boorsuspensie te drijven door het op gebruikelijke wijze verwarmen in een distillatie-installatie worden bijgevolg zo hoge temperaturen vereist dat een deel van de olieprodukten gedeeld wordt en nieuwe koolwaterstoffen gevormd worden.

5 Deze omstandigheden zijn bekend uit de Noorse octrooiaanvrage 771 423. Verwezen wordt naar US-PS-3 393 951, volgens welke boorsuspensie getransporteerd wordt op een transporteurband en aan IR-straling blootgesteld wordt voordat de boorsuspensie in zee gestort kan worden. Vanwege de temperatuuromstandigheden is deze werkwijze niet in praktijk 10 uitgevoerd, en olie-in de suspensie kan niet teruggewonnen worden teneinde teruggevoerd te worden.

Hetzelfde geldt met betrekking tot US-PS-2 266 586, waar gasbranders gebruikt worden en de suspensie wordt eveneens met water gespoeld. Naast het bovengenoemde moet vermeld worden dat water gebruikt voor 15 primair spoelen van de suspensie eveneens gereinigd moet worden en daarom een vergroot vermogensverbruik voor later verwarmen tot gevolg heeft.

US-PS-3 658 015 heeft betrekking op een verbandingsoven, waar de olie in de suspensie volledig verbrand wordt. Deze werkwijze zal de 20 suspensie voldoende reinigen om deze af te kunnen voeren naar de omgeving maar de olie wordt niet teruggewonnen voor hercirculatie bij de bereiding van suspensie. Door het explosiegevaar is deze werkwijze niet gebruikt bij olie-installaties. Eveneens is waargenomen dat het nodig is om energie te voeren teneinde de olie in de suspensie te verbranden. 25 Deze werkwijze verschilt bijgevolg niet van hetgeen bekend is bij gebruikelijke droogovens.

US-PS-3 860 091 heeft betrekking op een mechanische werkwijze voor het zuiveren van de suspensie. Deze werkwijze omvat het gebruik van scheidingsorganen om zo veel mogelijk olie te verwijderen, waarbij de 30 restolie door middel van een detergens verwijderd wordt. Deze werkwijze is nuttig maar zeer kostbaar door het gebruik van detergens. Eveneens heeft deze niet het herwinnen van de restolie na centrifugeren door bovengenoemde capillaire krachten tot gevolg.

Uit de bovengenoemde Noorse octrooiaanvrage 771 423 is een werk-35 wijze voor het verdampen van olie uit de suspensie bekend, die getransporteerd wordt door een schroeftransporteur verwarmd door elektrische weerstandselementen en/of door een warmte-overbrengend fluïdum, dat op zijn beurt verwarmd wordt door middel van extra elektrische warmtewisselaars.

40 Deze werkwijze verschilt in hoofdzaak van de werkwijze volgens de 8502 655 * It 3 uitvinding doordat warmte toegevoerd wordt door middel van warmte-wis-selaarmechanismen en dit vindt op zodanige wijze plaats dat de bovengenoemde capillaire krachten niet vernietigd worden. Zoals vermeld vereist dit zeer hoge temperaturen teneinde de olie uit de suspensie te 5 drijven. De temperatuur wordt beschreven als zijnde ongeveer 260-360°C, en dat komt overeen met beproevingen gedaan tijdens het ontwikkelen van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. Dit leidt tot dezelfde problemen die als zeer belangrijk vermeld zijn, d.w.z. oxydatie of uiteen vallen van het afval gas wordt niet vermeden teneinde vorming van 10 nieuwe verbindingen te voorkomen. Volgens bovengenoemde werkwijze worden inspanningen gedaan om dit nadeel te vermijden door de noodzakelijkheid van het gebruik van een neutraal gas in samenhang met de werkwijze te benadrukken. Eveneens wordt vermeld dat een voorwaarde voor succesvol bedrijf is dat alle zuurstof of oxyderende gassen zorgvuldig 15 vermeden worden tijdens de verwarmingsperiode van de suspensie in de houder. Beproevingen uitgevoerd door de uitvinding bevestigen dit.

Na verdamping wordt het afvalgas naar een condensor getransporteerd, die de oliegassen condenseert door het direct besproeien met water. Dit verschilt duidelijk van de werkwijze volgens de uitvinding, 20 waarbij koude olie gebruikt wordt als condensatiemedium. Bij gebruik van water zal in praktijk een aanzienlijk probleem ontstaan met betrekking tot het scheiden van het water/oliecondensaat, en het zal nooit mogelijk zijn te verzekeren dat het afgescheiden water olievrij is.

Aangezien het bij het op olie gebaseerde suspensie wenselijk is 25 koolwaterstoffen te gebruiken die niet zeer toxisch zijn (Kero,

Somentor 31, TSD 2803, of TSD 2832), bestaan er naast het explosiegevaar problemen met het materiaal van de installatie zelf, en roetvor-ming, waarbij het grootste nadeel is dat produkten door uiteen vallen gevormd worden, die als gevaar voor de gezondheid niet gestuurd kunnen 30 worden. Het is een doeleinde van de onderhavige uitvinding om dit probleem te beperken.

Men zou kunnen aannemen dat indien olie gedistilleerd werd uit de suspensie onder vacuüm voldoende lage kooktemperaturen verkregen zouden worden. Uit experimenten bleek echter dat zelfs vacuüm distil1a-35 tie niet tot voldoende lage temperaturen leidt.

Met de heden ten dage met de bekende distillatiewerkwijzen, zoals hierboven beschreven, zijn kooktemperaturen van ongeveer 350°C noodzakelijk om voldoende olie uit de mineralen te drijven.

Bij studies van de kookwerkwijze tijdens beproevingen met distil-40 latie bleek dat de oppervlaktespanning overwonnen wordt en de polaire §502 85 5 V '*** 4 krachten tussen moleculen door roering voorkomen worden, door het feit ~ dat zo snelle onderlinge beweging ontstaat tussen de moleculen dat voorkomen wordt dat deze aan elkaar hechten. Deze omstandigheden worden bij de onderhavige uitvinding gebruikt. De gehele energie voor het dis-5 tillatieproces wordt door het roeren van de suspensie toegevoerd, waarbij de warmte voor koken verschaft wordt door wrijving in het materiaal. Door het vrijkomen van water met de olie is de kooktemperatuur van een belang zijn olie soort (Somentor 31) 188°C lager dan met overeenkomstig koken in een retort. Dit betekent dat de partiële druk van 10 de olie ongeveer 50¾ van de totale druk van het gasmengsel uitmaakt.

De uitvinding heeft bijgevolg betrekking op een werkwijze voor het distilleren voor het scheiden van olie in water en andere verdampbare vloeistoffen uit boorsuspensie, bleekaarde, slib uit olievaten, olie-schalie en dergelijke, en deze werkwijze wordt gekenmerkt doordat ver-15 damping van de suspensie teweeg gebracht wordt bij een lagere temperatuur dan die van gebruikelijke verdamping, door het feit dat de capillaire krachten die de gescheiden fracties binnen de poriën van de suspensie binden in een wrijvings-verdampingsorgaan vernietigd worden.

De suspensie wordt geslagen en gebroken door slagarmen aangedreven 20 door een draaiende vermogensbron, bijv. een elektrische of verbrandingsmotor, waarbij tegelijkertijd verdamping van kristalwater alsmede vrij water in de suspensie teweeg gebracht wordt, zodat de partiële druk van de oliedamp (damp van andere vloeistoffen) naast de partiële druk van water een totale druk in het gassmengsel vormen met een ont-25 staande vermindering van de verdampingstemperatuur van het gehele gasmengsel die overeenkomt met de verdampingstemperatuur voor de partiele druk van de olie, en energie aan de suspensie toegevoerd wordt uit de energiebron als wrijvingswarmte door de wrijving tussen deeltjes in de suspensie en tussen de deeltjes en de slagarmen.

30 Bovendien heeft de uitvinding betrekking op het afvoeren van condensatiewarmte.

Een injectiecondensor van het gebruikelijk soort of een injector-condensor wordt gebruikt. Het nieuwe kenmerk is dat een gekoeld condensaat gebruikt wordt als koelmiddel. Naast het beperken van de problemen 35 met betrekking tot het scheiden van olie en water is dit een benadering die niet gevoelig is voor stofverontreiniging en eveneens elke verontreiniging van het koelwater voorkomt.

Bovendien kan de meeste warmte van de gedroogde suspensie teruggewonnen worden voor het primair verwarmen van de niet behandelde suspen-40 sie, waardoor het thermisch rendement zo aanzienlijk vergroot kan wor- 8502 65 5

.» A

5 den.

Teneinde bevestiging met betrekking tot de werkwijze te verkrijgen, in het bijzonder of de aanname met betrekking tot de verlaging van de temperatuur juist zal zijn werd een proefinstallatie van 45 kW ge-5 bouwd. Deze bestond uit een verdampingstrommel met een diameter van 550 mm en een lengte van 600 mn, waarbinnen een rotor aanwezig was met slagarmen met een vrije ruimte van ongeveer 10 mm naar de trommelwand.

De rotor werd aangedreven door een 45 kW synchroonmotor met een amper-meter die het amperagemat opgebracht op de inlaat. De rotatiesnel heid 10 van de rotor was ongeveer 2000 opm.. Aan de bovenkant van de horizontaal aangebrachte tromnel was een afgasbuis aangebracht die naar een condensor leidde, en een buis voor het toevoeren van suspensie was aanwezig. De olie gebruikt bij boorsuspensie heeft verschillende fracties die bij verschillende temperaturen verdampen. Dit bleek duidelijk tij-15 dens de proeven. De temperatuur steeg snel tot ongeveer 42°C en werd gedurende enkele minuten gehandhaafd, totdat de fractie verplaatst was. Daarna steeg de temperatuur enkele graden en was opnieuw gelijkblijvend totdat de volgende fractie verplaatst was. Op deze wijze bleef de temperatuur met ongeveer 7 temperatuurniveau's stijgen, waarbij ondertus-20 sen olie uit de gecondenseerde gassen afgescheiden werd. De reden voor het niet toenemen van de temperatuur bij verschillende temperatuurni-veaus totdat de onderhavige fracties verdampt waren, is dat de gehele toegevoerde energie gebruikt werd voor het verdampen van de olie.

Indien de temperatuur 172°C bereikt had, volgde een geledelijke 25 toename zonder verdere opmerkelijke temperatuurstappen of oliedamp.

De gedroogde suspensie was een fijn-korrelig poeder met een fletse kleur in tegenstelling tot het onbehandelde materiaal dat zwart was. De kleur en consistentie van de gedroogde suspensie was hetzelfde met snijstoffen en met oliebariet.

30 De volgende resultaten werden in de beproevingen verkregen: 1. Onbehandeld monster 16¾ olie.

2. Onbehandeld monster 13,9¾ olie.

Proef 021084 172°C.

1. Monster 0¾ olie.

35 2. Monster 3,6% olie.

Proef 031084.

1. Monster 3,5%.

Proef 041084 150°C.

1. Monster 3,6% olie.

40 Proef 041084 160°C.

8502 655 J «, 6 1. Monster 2,45¾ olie.

Proef 031084 172°C.

1. Monster 1,8% olie.

De reden voor variatie van de resultaten moet gezocht worden in 5 onnauwkeurigheid van de meetmethode alsmede dat de monsters niet volledig homogeen waren.

De werkwijze zal thans meer gedetailleerd beschreven worden aan de hand van fig. 1 van de tekening.

Suspensie uit suspensievat 12 wordt via een verstelbare pomp 9 10 toegevoerd aan een verdamper gebaseerd op het wrijvingsprincipe en wordt bijgevolg wrijvings-verdamporgaan genoemd. De suspensie zal in de verdamper koken en de damp gaat via stofafscheidingsmiddelen, hier af-gebeeld door een ventilator 2 en een cycloon 3, naar de condensor 4 met direkt contact.

15 Droge suspensie die hier verschijnt als een geflufdiseerd poeder wordt via regel afsluiter 10 vrij van olie verwijderd. Uit uitlaat 10 kan de gedroogde en warme suspensie door een warmtewisselaar 14 geleid worden, terwijl het warmte daarvan zal verliezen om warme olie uit een pomp 15 te verwarmen, die de verwarmde olie naar een warmtewisselaar 16 20 pompt in vat 12 teneinde de onbehandelde suspensie voor te verwarmen.

Voor het verder afwerken van de gedroogde suspensie in de vorm van een poeder kan het poeder tot briketten gevormd worden waaraan normaal cement toegevoegd wordt. Het voordeel daarvan is dat het volume, en bijgevolg het oppervlak van het poeder verminderd wordt, hetgeen aan-25 zien!ijk het gevaar van het vrijkomen van barium uit het bariet (BaS04,) beperkt wanneer het materiaal in de natuur gebracht wordt. De briketten kunnen kubisch, cilindrisch of dergelijke zijn en in een ge-makkelijk hanteerbare vorm van het poeder voorzien dat op passende stortplaatsen of dergelijke gebracht kan worden.

30 In de condensor 4 met direct contact wordt de oliedamp geconden seerd door middel van gekoelde olie uit olievat 6, welke olie naar de condensor 4 met direct contact toegevoerd wordt door middel van een circulatiepomp 7.

De olie uit condensor 4 wordt in een warmtewisselaar 5 gekoeld 35 voor terugvoer naar olievat 6. Het verwijderen van warmte uit warmtewisselaar 5 vindt plaats door middel van beschikbaar koelwater toegevoerd door koel pomp 8 voor water.

Indien het kookproces onder vacuüm uitgevoerd moet worden om een verdere vermindering van de kooktemperatuur te verkrijgen, zal het het-40 zij nodig zijn een straal condensor hetzij nodig zijn de afval gassen uit 85 0 2 65 5 7 de condensor te verwijderen via een vacuiimpomp.

Het wrijvings-verdampingsorgaan 1 zal thans aan de hand van fig. 2 van de tekening beschreven worden.

Het wrijvings-verdampingsorgaan omvat een te verdelen cilindrische 5 houder 1 inwendig voorzien van langwerpige slijtribben 2. Binnen de houder 1 draait een rotor omvattende aandrijfas 3, rotorplaat 5 en slagarmen 4.

De slagarmen 4 zijn zoals bekend uit gebruikelijke hamermolens ontworpen, maar deze zijn in het onderhavige geval breder gemaakt ten-10 einde onnodige verpoedering van de suspensiedeeltjes te voorkanen.

Indien de rotor draait (bij 15000/1400 opm) door middel van een elektrische motor, zal de suspensie naar buiten geslingerd worden naar de cilinderwand en zal een roterende ring vormen met aanzienlijke wrijving tussen de deeltjes. Bijgevolg wordt energie door wrijving tussen 15 deeltjes en tussen deeltjes en de slagarmen toegevoerd. Vermeld moet worden dat er geen aanraking zal zijn tussen suspensie en de rotorpla-ten waarop de slagarmen aangebracht zijn. Eveneens is het dit principe dat het mogelijk maakt ander oliehoudende materialen, bijv. olieschalie te verbrijzelen, teneinde olie daaruit te verwijderen.

20 Het vermogen van de elektrische motor wordt als wrijvingswarmte naar de suspensie oyergebracht.

Suspensie wordt door een inlaat 6 in een eindwand van de houder toegevoerd. Indien boorsuspensie continu toegevoerd wordt, zal dit met zodanige snelheid verdampen in het wrijvings-verdampingsorgaan, dat ro-25 terde ring in de houder in hoofdzaak geflufdiseerd droog poeder omvat. Dit poeder kan dan gemakkelijk continu onttrokken worden bij de andere eindwand van de houder via regel afsluiter 7, die bij voorkeur gestuurd wordt door de temperatuur 6 van afvaldamp.

De bevrijde damp zal dan naar het midden van de rotor bewegen en 30 stof in de damp zal zeer doelmatig door het cyclooneffect afgescheiden worden, terwijl de verhoudingsgewijs zuivere damp de verdamper door afval dampuit laat 8 verlaat.

85 0 2 6 5 5

Claims (2)

1. Werkwijze voor het afscheiden van olie, water en andere ver-dampbare vloeistoffen uit boorsuspensie, bleekaarde, slib uit olieva-5 ten, olieschalie en dergelijke, met het kenmerk, dat de suspensie verdampt wordt bij een lagere temperatuur dan bij gebruikelijke verdamping door het feit dat de capilaire krachten die de afzonderlijke fracties in de poriën van de suspensies binden in een wrijvings-verdampingsor-gaan vernietigd worden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de damp uit het wrijvings-verdampingsorgaan gecondenseerd wordt door het koelen van condensaat van hetzelfde soort vloeistof dat de damp en/of een van de vloeistoffen vormt indien de damp uit een mengsel van verschillende soorten vloeistof bestaat. ++++++++++ 8502 65 5