PL233485B1

PL233485B1 - Sposób ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych i urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych

Info

Publication number: PL233485B1
Application number: PL41669716A
Authority: PL
Inventors: Sławomir Posiadało
Original assignee: Biuro Rozwoju I Wdrozen Briw Posiadlo Spolka Jawna
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2019-10-31
Also published as: PL416697A1

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych z jednoczesną termiczną degradacją jej najcięższych frakcji i wykorzystaniem ciepła odpadowego sposobu do produkcji energii elektrycznej na potrzeby sposobu i urządzenia wykorzystywanego do tego celu.

Piaski bitumiczne, których główne pokłady znajdują się w Kanadzie, USA i Wenezueli, są bogate w ropę naftową. W samej Kanadzie ilość surowej ropy naftowej zawartej w piaskach bitumicznych jest porównywalna z zasobami surowej ropy naftowej Arabii Saudyjskiej. Piaski bitumiczne zawierają średnio 8% surowej ropy naftowej, 10% wody i 80% masy mineralno-organicznej i są pozyskiwane metodą odkrywkową.

Sposób ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według wynalazku polega na rozdrobnieniu piasków bitumicznych w procesie zmielenia i wstępnym jego podgrzaniu przy wykorzystaniu ciepła odpadowego procesu z instalacji. Następnie rozdrobniony piasek bitumiczny zostaje załadowany do zbiornika pompy tłokowej za pomocą której piasek bitumiczny wtłaczany jest do pierwszego reaktora w sposób ciągły i powtarzalny. W I reaktorze piasek bitumiczny podgrzewany jest do temperatury 100°C-120°C, w wyniku czego powstaje mieszania gazowa pary wodnej, węglowodorów destylujących do temperatury 120°C i azotu. Ta mieszanina gazowa kierowana jest do własnego układu schładzania. W układzie schładzania I reaktora strumień mieszaniny gazowej ulega schłodzeniu, w wyniku czego kondensuje się para wodna, a węglowodory w postaci gazowej są kierowane rurociągiem do bloku produkcji elektrycznej. Następnie, jednostkowe masy piasku bitumicznego z I reaktora są podawane za pomocą dozownika celkowego do II reaktora. W II reaktorze piasek bitumiczny podgrzewany jest do temperatury około 330°C w wyniku czego strumień mieszaniny gazowej węglowodorów wpływa do własnego układu skraplania, korzystnie wieży rektyfikacyjnej. Z II reaktora jednostkowe masy piasku bitumicznego w temperaturze około 330°C podawane są za pomocą dozownika celkowego do III reaktora. W III reaktorze materiał ogrzewany jest do temperatury około 400°C. W wyniku tego ogrzewania z pozostałej surowej ropy naftowej jednostkowej masy wsadowej część ulega destylacji, a część stanowiąca najcięższe frakcje węglowodorów ulegają degradacji termicznej. Powstała w ten sposób mieszanina gazowa węglowodorów przepływa do własnego układu schładzania w postaci wymiennika z rozfrakcjonowaniem lub kolumny rektyfikacyjnej. Z III reaktora jednostkowe masy piasków bitumicznych, pozbawione surowej ropy naftowej w temperaturze około 400°C za pomocą dozownika celkowego zrzucane są do zbiornika schładzania masy mineralno-organicznej. W wyniku schładzania powstaje para wodna, która kierowana jest do bloku produkcji energii elektrycznej.

Urządzenie do ekstrakcji ropy naftowej z piasków bitumicznych według wynalazku zawiera reaktory I, II i III, podajnik tłokowy masy wsadowej, dozowniki celkowe lub tłokowe pompy dozujące będące jednocześnie gazowymi zaworami odcinającymi przestrzenie reaktorów między którymi są one zamontowane, zbiornik schładzania masy mineralno-organicznej, zespół urządzeń i aparatów bloku produkcji energii elektrycznej oraz układy schładzania i rektyfikacji mieszanin gazowych węglowodorów, indywidualne dla każdego reaktora. Każdy z reaktorów zbudowany jest z cylindrów zewnętrznego i wewnętrznego. Cylinder zewnętrzny jest rurą z pokrywami, tworząc zespół przestrzeni zamkniętej, hermetycznie gazoszczelnej. Na powierzchni cylindra zewnętrznego zamontowany jest układ grzejny zbudowany z grzałek elektrycznych. W górnej powierzchni jest szczelina zakończona rurą kolektora, którą odprowadzana jest mieszanina gazowa powstająca w trakcie ogrzewania jednostkowych mas wsadowych piasków bitumicznych. W pokrywie górnej cylindra znajduje się króciec wprowadzania mas jednostkowych wsadu. W dolnej powierzchni cylindra w bezpośredniej bliskości pokrywy dolnej znajduje się króciec wyprowadzania mas jednostkowych wsadu. Cylinder zewnętrzny z układem grzejnym jest obudowany warstwą materiału izolacyjnego. Cylinder wewnętrzny jest rurą łożyskowaną wewnątrz cylindra zewnętrznego. Cylinder wewnętrzny obraca się z prędkością regulowaną za pomocą napędu łańcuchowego. Powierzchnia wewnątrz cylindra posiada kierownice umożliwiające transportowanie wewnętrzne, wzdłuż osi cylindra jednostkowych mas materiału wsadowego piasków bitumicznych. Układ grzejny każdego reaktora jest zbudowany z grzałek elektrycznych o łącznej mocy zdolnej do wyemitowania energii potrzebnej by jednostkowa masa materiału wsadowego osiągnęła założoną temperaturę procesową. Podajnik tłokowy masy wsadowej jest pompa tłokowa umożliwiająca powtarzalne dozowanie założonych mas jednostkowych materiału wsadowego w sposób hermetyczny gazoszczelny do cylindra wewnętrznego reaktora. Dozownik jako zawór gazowy jest dozownikiem celkowym, który umożliwia dozowanie mas jednostkowych materiału wsadowego z jednego reaktora do drugiego z zachowaniem szczelności gazowej.

PL 233 485 B1

Zaletą ekstrakcji ropy naftowej z piasków bitumicznych jest jej ekologiczny charakter. Metoda termicznej destylacji i degradacji węglowodorów jest metodą bezodpadową i ekologicznie czystą. Proces technologiczny ekstrakcji jest realizowany w instalacji, której przestrzenie reakcyjne są przestrzeniami zamkniętymi, gazowo szczelnymi. Poszczególne przestrzenie reakcyjne reaktorów i ich układów rektyfikacyjnych są odrębnymi przestrzeniami gazoszczelnymi. Odpad w postaci mieszaniny mineralnoorganicznej jest czysty biologicznie i pozbawiony substancji ropopochodnych. Tym samym są bardzo dobry materiałem mineralnym do rekultywacji wyrobisk górniczych piasków bitumicznych. Poza tym proces technologicznych nie zużywa wody, a wręcz przeciwnie oddaje ją do otoczenia w czystej postaci, odparowaną z naturalnego zawilgocenia piasków bitumicznych. Zapotrzebowanie energetyczne procesu technologicznego wynosi jedynie 0,17 kWh na 1 kg ekstrahowanego piasku bitumicznego. Część z tego zapotrzebowania pokrywana jest energią uzyskaną w bloku produkcji energii z ciepła odpadowego instalacji. Ciepło odpadowe powstaje w zbiorniku schładzania z 400°C masy mineralno-organicznej piasków bitumicznych.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny reaktora.

P r z y k ł a d 1. Procesu ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych.

W pierwszym etapie materiał wsadowy, stanowiący piasek bitumiczny, został mechanicznie rozdrobniony w procesie zmielenia i wstępnie podgrzany przy wykorzystaniu ciepła odpadowego procesu z instalacji. Następnie rozdrobniony piasek bitumiczny został załadowany do zbiornika pompy tłokowej za pomocą której piasek bitumiczny został wtłoczony do pierwszego reaktora. W I reaktorze piasek bitumiczny został podgrzany do temperatury 100°C-120°C, w wyniku czego powstała mieszania gazowa pary wodnej, węglowodorów destylujących do temperatury 120°C i azotu. Ta mieszanina gazowa została skierowana do własnego układu schładzania. W układzie schładzania I reaktora strumień mieszaniny gazowej uległ schłodzeniu, w wyniku czego para wodna uległa kondensacji, a węglowodory w postaci gazowej zostały skierowane rurociągiem do bloku produkcji elektrycznej. Następnie, jednostkowe masy piasku bitumicznego z I reaktora były podawane za pomocą dozownika celkowego do II reaktora. W II reaktorze piasek bitumiczny został podgrzewany jest do temperatury 330°C. Taki strumień mieszaniny gazowej węglowodorów został skierowany do własnego układu skraplania w postaci wieży rektyfikacyjnej. Z II reaktora jednostkowe masy piasku bitumicznego w temperaturze 330°C zostały podawane za pomocą dozownika celkowego do III reaktora. W III reaktorze materiał został ogrzany do temperatury 400°C, w wyniku czego z pozostałej surowej ropy naftowej jednostkowej masy wsadowej część ulega destylacji, a część stanowiąca najcięższe frakcje węglowodorów uległa degradacji termicznej. Powstała w ten sposób mieszanina gazowa węglowodorów przepłynęła do własnego układu schładzania. Z III reaktora jednostkowe masy piasków bitumicznych, pozbawione surowej ropy naftowej w temperaturze 400°C za pomocą dozownika celkowego zostały zrzucone do zbiornika schładzania masy mineralno-organicznej. W wyniku schładzania powstała para wodna, która kierowana była do bloku produkcji energii elektrycznej.

P r z y k ł a d 2. Urządzenie do ekstrakcji ropy naftowej z piasków bitumicznych.

Urządzenie do ekstrakcji ropy naftowej z piasków bitumicznych zawiera reaktory I, II i III, podajnik tłokowy masy wsadowej, dozowniki celkowe lub tłokowe pompy dozujące będące jednocześnie gazowymi zaworami odcinającymi przestrzenie reaktorów między którymi są one zamontowane, zbiornik schładzania masy mineralno-organicznej, zespół urządzeń i aparatów bloku produkcji energii elektrycznej oraz układy schładzania i rektyfikacji mieszanin gazowych węglowodorów, indywidualne dla każdego reaktora. Każdy z reaktorów zbudowany jest z cylindrów zewnętrznego i wewnętrznego. Cylinder zewnętrzny jest rurą z pokrywami, tworząc zespół przestrzeni zamkniętej, hermetycznie gazoszczelnej. Na powierzchni cylindra zewnętrznego zamontowany jest układ grzejny zbudowany z grzałek elektrycznych. W górnej powierzchni jest szczelina zakończona rurą kolektora, którą odprowadzana jest mieszanina gazowa powstająca w trakcie ogrzewania jednostkowych mas wsadowych piasków bitumicznych. W pokrywie górnej cylindra znajduje się króciec wprowadzania mas jednostkowych wsadu. W dolnej powierzchni cylindra w bezpośredniej bliskości pokrywy dolnej znajduje się króciec wyprowadzania mas jednostkowych wsadu. Cylinder zewnętrzny z układem grzejnym jest obudowany warstwą materiału izolacyjnego. Cylinder wewnętrzny jest rurą łożyskowaną wewnątrz cylindra zewnętrznego. Cylinder wewnętrzny obraca się z prędkością regulowaną za pomocą napędu łańcuchowego. Powierzchnia wewnątrz cylindra posiada kierownice umożliwiające transportowanie wewnętrzne, wzdłuż osi cylindra jednostkowych mas materiału wsadowego piasków bitumicznych. Układ grzejny każdego reaktora jest zbu

PL 233 485 B1 dowany z grzałek elektrycznych o łącznej mocy zdolnej do wyemitowania energii potrzebnej by jednostkowa masa materiału wsadowego osiągnęła założoną temperaturę procesową. Podajnik tłokowy masy wsadowej jest pompa tłokowa umożliwiająca powtarzalne dozowanie założonych mas jednostkowych materiału wsadowego w sposób hermetyczny gazoszczelny do cylindra wewnętrznego reaktora. Dozownik jako zawór gazowy jest dozownikiem celkowym, który umożliwia dozowanie mas jednostkowych materiału wsadowego z jednego reaktora do drugiego z zachowaniem szczelności gazowej.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Proces ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych, znamienny tym, że w pierwszym etapie piasek bitumiczny ulega rozdrobnieniu w procesie zmielenia i wstępnemu podgrzaniu, a następnie rozdrobniony piasek bitumiczny podgrzewany jest do temperatury 100°C-120°C dla wyekstrahowania w wyniku czego powstaje mieszanina gazowa pary wodnej, węglowodorów destylujących do temperatury 120°C i azotu, a następnie jednostkowe masy piasku bitumicznego są podgrzewane do temperatury około 310°C-350°C, a następnie jednostkowe masy piasku bitumicznego ogrzewane są do temperatury 380°C-420°C, po czym jednostkowe masy piasków bitumicznych, pozbawione surowej ropy naftowej zrzucane są do schładzania masy mineralno-organicznej, przy czym podczas podgrzewania mas piasku bitumicznego zapewniony jest odbiór ropy naftowej w postaci gazów.
2. Proces ekstrakcji według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina gazowa pary wodnej, węglowodorów destylujących do temperatury 120°C i azotu kierowana jest do własnego układu schładzania, w którym strumień mieszaniny gazowej ulega schłodzeniu, w wyniku czego kondensuje się para wodna, a węglowodory w postaci gazowej są kierowane do dalszego wykorzystania.
3. Proces ekstrakcji według zastrz. 1, znamienny tym, że strumień mieszaniny gazowej węglowodorów po podgrzaniu jednostkowych mas piasku bitumicznego do temperatury około 310°C-350°C wpływa do własnego układu skraplania.
4. Proces ekstrakcji według zastrz. 1, znamienny tym, że w wyniku ogrzewania jednostkowych mas piasku bitumicznego do temperatury 380°C-420°C z pozostałej surowej ropy naftowej jednostkowej masy wsadowej część ulega destylacji, a część stanowiąca najcięższe frakcje węglowodorów ulega degradacji termicznej.
5. Proces ekstrakcji według zastrz. 4, znamienny tym, że mieszanina gazowa węglowodorów przepływa do własnego układu schładzania.
6. Proces ekstrakcji według zastrz. 1, znamienny tym, że pozbawione surowej ropy naftowej jednostkowe masy piasku bitumicznego w temperaturze 400°C zrzuca się do schładzania masy mineralno-organicznej, a powstała w wyniku schładzania para wodna kierowana jest do wykorzystania w produkcji energii elektrycznej.
7. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych, znamienne tym, że zawiera reaktory I, II i III, podajnik tłokowy masy wsadowej, dozowniki celkowe lub tłokowe pompy dozujące, zbiornik schładzania masy mineralno-organicznej, zespół urządzeń i aparatów bloku produkcji energii elektrycznej oraz układy schładzania i rektyfikacji mieszanin gazowych węglowodorów, indywidualne dla każdego reaktora.
8. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 7, znamienne tym, że każdy z reaktorów I, II i III zbudowany jest z cylindrów zewnętrznego i wewnętrznego.
9. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 8, znamienne tym, że cylinder zewnętrzny jest rurą z pokrywami, tworząc zespół przestrzeni zamkniętej, hermetycznie gazoszczelnej.
10. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 8 albo 9, znamienne tym, że na powierzchni cylindra zewnętrznego zamontowany jest układ grzejny zbudowany z grzałek elektrycznych.
11. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 9 albo 10, znamienne tym, że w górnej powierzchni cylindra jest szczelina zakończona rurą kolektora, którą odprowadzana jest mieszanina gazowa powstająca w trakcie ogrzewania jednostkowych mas wsadowych piasków bitumicznych.

PL 233 485 Β1
12. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 8 albo 9, albo 10, albo 11, znamienne tym, że w pokrywie górnej cylindra zewnętrznego znajduje się króciec wprowadzania mas jednostkowych wsadu.
13. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 8 albo 9, albo 10, albo 11, znamienne tym, że w dolnej powierzchni cylindra znajduje się króciec wyprowadzania mas jednostkowych wsadu.
14. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 8 albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, znamienne tym, że cylinder zewnętrzny z układem grzejnym jest obudowany warstwą materiału izolacyjnego.
15. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 6, znamienne tym, że cylinder wewnętrzny jest rurą łożyskowaną wewnątrz cylindra zewnętrznego.
16. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 15, znamienne tym, że cylinder wewnętrzny obraca się z prędkością regulowaną za pomocą napędu łańcuchowego.
17. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 15 albo 16, znamienne tym, że powierzchnia wewnątrz cylindra wewnętrznego posiada kierownice umożliwiające transportowanie wewnętrzne, wzdłuż osi cylindra jednostkowych mas materiału wsadowego piasków bitumicznych.
18. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 7, znamienne tym, że podajnik tłokowy masy wsadowej jest pompą tłokową.
19. Urządzenie do ekstrakcji surowej ropy naftowej z piasków bitumicznych według zastrz. 7, znamienne tym, że dozownik jako zawór gazowy jest dozownikiem celkowym.