Способ и система для удаления мелких частиц из углеводородсодержащих текучих сред

Номер патента: 23479

Опубликовано: 30.06.2016

Автор: Пэттен Джеймс В.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды, включающий стадии, на которых:

a) готовят слой среды из углеводородного материала в виде частиц;

b) пропускают углеводородсодержащую текучую среду, содержащую мелкие частицы, через слой среды посредством гравитационного протекания, при таком расходе, что часть мелких частиц удерживается в слое среды, чтобы образовать профильтрованную углеводородсодержащую текучую среду, причем указанный расход является достаточным, чтобы поддерживать смачивающую пленку, покрывающую отдельные частицы углеводородного материала, причем смачивающая пленка содержит жидкость из углеводородсодержащей текучей среды на протяжении, по меньшей мере, большей части углеводородного материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой, при этом слой среды является, по существу, неподвижным во время прохождения углеводородсодержащей текучей среды через слой среды; и

c) извлекают профильтрованную углеводородсодержащую текучую среду из слоя среды.

2. Способ по п.1, в котором слой среды представляет собой тот же тип углеводородного материала, из которого получают углеводородсодержащую текучую среду, так что получение углеводородсодержащей текучей среды и удаление мелких частиц происходит одновременно.

3. Способ по п.1, в котором пропускание углеводородсодержащей текучей среды включает введение углеводородсодержащей текучей среды в слой среды после получения углеводородсодержащей текучей среды из углеводородного материала.

4. Способ по п.1, в котором углеводородсодержащую текучую среду получают из углеводородного материала того же типа, что и углеводородный материал в виде частиц слоя среды.

5. Способ по п.1, в котором углеводородный материал в виде частиц выбирают из группы, состоящей из нефтеносного сланца, битуминозных песков, каменного угля и их комбинаций.

6. Способ по п.1, в котором углеводородный материал в виде частиц является нефтеносным сланцем.

7. Способ по п.1, в котором углеводородный материал в виде частиц имеет средний размер частиц от примерно 0,06 мм до примерно 1 м.

8. Способ по п.7, в котором средний размер частиц составляет от примерно 2 см до примерно 1 м.

9. Способ по п.7, в котором средний размер частиц составляет от примерно 0,06 до примерно 5 мм.

10. Способ по п.1, в котором углеводородсодержащую текучую среду выбирают из группы, состоящей из сланцевого масла, отходов битуминозных песков, продукта сжижения каменного угля и их комбинаций.

11. Способ по п.1, в котором смачивающая пленка имеет толщину менее чем примерно 1 мм.

12. Способ по п.1, в котором расход является достаточным для предоставления времени пребывания в слое среды углеводородсодержащей текучей среды от примерно 2 дней до примерно 4 месяцев.

13. Способ по п.1, в котором по меньшей мере часть смачивающей пленки имеет толщину, которая не превышает равновесную толщину пленки.

14. Способ по п.13, в котором указанная часть смачивающей пленки соответствует по меньшей мере 10 об.% углеводородного материала в виде частиц.

15. Способ по п.1, в котором со слоем среды термически связан источник тепла.

16. Способ по п.1, в котором удерживание части мелких частиц в слое среды обусловлено главным образом адсорбцией, а не фильтрацией.

17. Способ по п.1, в котором профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда, по существу, не содержит мелкие частицы.

18. Способ по п.1, в котором слой материала имеет вертикальную глубину от 1 до 40 м.

19. Система для реализации способа удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды по п.1, содержащая:

a) гравитационный фильтрующий слой, включающий, по существу, постоянный слой среды из углеводородного материала;

b) источник углеводородсодержащей текучей среды;

c) впускной канал для подачи текучей среды, выполненный так, чтобы обеспечивать возможность введения углеводородсодержащей текучей среды из источника в слой среды; и

d) выпускной канал для текучей среды, выполненный так, чтобы обеспечивать отбор профильтрованной углеводородсодержащей текучей среды.

20. Система по п.19, в которой углеводородсодержащая текучая среда получена из углеводородного материала того же типа, что и углеводородный материал в виде частиц слоя среды.

21. Система по п.19, в которой углеводородный материал выбран из группы, состоящей из нефтеносного сланца, битуминозных песков, каменного угля и их комбинаций.

22. Система по п.19, в которой углеводородный материал является нефтеносным сланцем.

23. Система по п.19, в которой углеводородсодержащая текучая среда выбрана из группы, состоящей из сланцевого масла, отходов битуминозных песков, продукта сжижения каменного угля и их комбинаций.

24. Система по п.19, в которой источник углеводородсодержащей текучей среды представляет собой систему нефтеносного сланца, систему битуминозного песка, отстойный пруд для отходов от битуминозного песка или систему сжижения каменного угля.

25. Система по п.19, в которой слой материала имеет глубину в вертикальном направлении от примерно 3 до примерно 40 м.

26. Система по п.19, в которой слой среды, по существу, не содержит синтетические материалы.

27. Система по п.19, которая дополнительно содержит источник тепла, термически связанный со слоем среды.

28. Система по п.27, в которой источник тепла выполнен так, чтобы поддерживать толщину пленки углеводородсодержащей текучей среды на протяжении по меньшей мере 10 об.% грунтового материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой, при этом толщина пленки не превышает равновесную толщину пленки.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ ИЗ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ТЕКУЧИХ СРЕД Способ удаления мелких частиц из углеводородсодержащих текучих сред может включать приготовление слоя среды из углеводородного материала (12) в виде частиц. Углеводородсодержащая текучая среда, содержащая мелкие частицы, при этом может быть пропущена через слой среды (12) при таком расходе, что часть мелких частиц удерживается в слое среды (12) с образованием профильтрованной углеводородсодержащей текучей среды. Расход является достаточным, чтобы поддерживать смачивающую пленку из углеводородсодержащей текучей среды на протяжении, по меньшей мере, большей части углеводородного материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой. Профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда может быть извлечена из слоя среды (12) через подходящий выпускной канал (16) при существенно уменьшенном содержании мелких частиц или полном их устранении. Предпосылки создания изобретения Во многих процессах извлечения углеводородов остаются остаточные мелкие частицы в углеводородном продукте или выходных потоках. Мелкие частицы наиболее заметны в процессах, которые включают непосредственное производство углеводородных текучих сред из добытых ископаемых, таких как нефтеносный сланец, каменный уголь или битуминозные пески. Другие источники мелких частиц могут включать каталитический материал, используемый при гидрогенизации, гидрокрекинге и/или других процессах повышения качества. Эти мелкие частицы часто вредны для последующего применения таких углеводородных текучих сред, содержащих эти мелкие частицы. Типичные методы удаления мелких частиц из этих текучих сред могут включать флоккуляцию, осаждение, фильтрацию и т.п. Однако эффективное удаление мелких частиц из этих текучих сред остается сложной задачей. Например, предпринимаются значительные усилия для удаления мелких частиц из сланцевого масла и других углеводородов,полученных из сырых нефтей, обычно с применением фильтрации. При операциях добычи из битуминозного песка производится большой объем щелочных отходов. Эти отходы включают каустическую соду с некоторым количеством битума и мелких частиц, суспендированных в потоке отходов. В настоящее время для этих отходов единственно предоставляется возможность осаждения в больших отстойных прудах. Эффективное осаждение суспендированных мелких частиц может занимать в некоторых случаях десятилетия или столетия до обезвоживания. Хотя предпринимались некоторые попытки улучшения параметров обработки каустических отходов, экономические эффективные варианты не были разработаны. По этим и другим причинам остается потребность в способах и системах, которые могут предоставлять возможность существенного удаления мелких частиц из углеводородсодержащих текучих сред рентабельным образом. Сущность изобретения Способ удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды может включать приготовление слоя среды из грунтового материала в виде частиц. Углеводородсодержащая текучая среда,содержащая мелкие частицы, при этом может быть пропущена через слой среды при таком расходе, что часть мелких частиц удерживается в слое среды с образованием профильтрованной углеводородсодержащей текучей среды. Расход является достаточным, чтобы поддерживать смачивающую пленку из углеводородсодержащей текучей среды на протяжении, по меньшей мере, большей части грунтового материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой. Профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда может быть извлечена из слоя среды. Слой среды может быть углеводородным материалом, из которого получают углеводородсодержащую текучую среду, так что получение углеводородсодержащей текучей среды и удаление мелких частиц происходит одновременным образом. В качестве альтернативы, в некоторых случаях слой среды может быть сформирован как специальный слой для удаления мелких частиц. В течение такой обработки содержание мелких частиц в углеводородсодержащей текучей среде постепенно уменьшается. Выгодным образом, профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда может иметь существенно уменьшенное содержание мелких частиц или полное их устранение. Дополнительные особенности и преимущества данного изобретения будут видны из приведенного ниже подробного описания, которое иллюстрирует посредством примеров особенности данного изобретения. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет собой вид поперечного сечения системы для удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды при одновременном получении текучей среды. Фиг. 2 представляет собой вид поперечного сечения системы для удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды с последующим получением текучей среды. Размеры, материалы и конфигурации представлены на указанных фигурах только для удобства описания данного изобретения и могут не представлять точные относительные пропорции или альтернативные варианты, которые рассматриваются как часть данного изобретения. Некоторые аспекты могут быть преувеличены или отличаться от вариантов практического осуществления для целей ясности изложения. Подробное описание Теперь будут сделаны ссылки на типичные варианты осуществления, и конкретные формулировки будут использованы для их описания. Тем не менее, должно быть понятно, что этим предполагается ограничение объема изобретения. Изменения и другие модификации особенностей данного изобретения,описанных в данном документе, и дополнительные виды применения принципов данного изобретения,описанных в данном документе, которые могут быть сделаны специалистом в соответствующей области техники и относятся к раскрытию предмета изобретения, должны рассматриваться как находящиеся в пределах объема данного изобретения. Кроме того, перед тем как будут раскрыты и описаны конкретные варианты осуществления данного изобретения, следует понимать, что данное изобретение не ограничивается конкретными процессом и материалами, описанными в данном документе, и как таковые могут варьироваться до некоторой степени. Следует также понимать, что терминология, используемая в данном документе, используется лишь с целью описания конкретных вариантов осуществления и не предна-1 023479 значена для ограничения, поскольку объем данного изобретения будет определяться лишь прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами. Определения В описании и при составлении формулы данного изобретения будет использоваться следующая терминология. Формы единственного числа в данном описании подразумевают также множественное число, если только из контекста не следует ясным образом иное. Соответственно, например, ссылка на "впускной канал" включает ссылку на один или несколько таких конструкционных элементов, "материал в виде частиц" включает ссылку на один или несколько таких материалов, и "стадия пропускания" относится к одной или нескольким таким стадиям. Как использовано в данном документе, "адсорбция" относится к адгезии мелких частиц к материалу посредством поверхностных взаимодействий, в значительной степени обусловленных разницей в поверхностной энергии, и может включать физическую адсорбцию и химическую адсорбцию. Как использовано в данном документе, "фильтрация" относится к удалению мелких частиц из текучей среды посредством вовлечения в поры или отверстия в фильтрующем материале, которые меньше размера мелкой частицы. Как использовано в данном документе, "мелкие частицы" относятся к материалу в виде твердотельных мелких частиц, которые суспендированы в текучей среде и имеют размер менее чем примерно 0,2 мм. Мелкие частицы размером меньше, чем примерно 0,1 мм, имеют склонность высвобождаться или образовываться во время обработки углеводородного материала, из которого создается углеводородная текучая среда. В изобилии часто присутствуют частицы диаметром менее чем 20 мкм. Как использовано в данном документе, "углеводородный материал" относится к любому углеводородсодержащему материалу, из которого углеводородные продукты могут быть извлечены или произведены. Например, углеводороды могут быть извлечены непосредственным образом в качестве жидкости,удаленной посредством экстракции растворителем, непосредственным образом испарены или удалены иным образом из материала. Однако многие углеводородные материалы содержат кероген, битум или различные виды каменного угля, которые могут быть преобразованы в углеводородную жидкость или газ с меньшей молекулярной массой посредством нагревания и пиролиза. Углеводородные материалы могут включать, однако, не ограничиваясь ими, нефтеносный сланец, битуминозные пески, каменный уголь,лигнит, битум, торф и другие органические материалы. Как использовано в данном документе, "пустая порода" или подобная терминология относится к обработанному углеводородному материалу, такому как нефтеносный сланец, битуминозные пески и т.п., из которого некоторые или все углеводороды были удалены. Как использовано в данном документе, "грунт, модифицированный бентонитом" или "BAS" относится к опциональному герметизирующему слою, образованному из глины, воды и грунта или заполнителя. Грунт, модифицированный бентонитом, типично содержит, по массе, примерно 6-12% бентонитовой глины; 15-20% воды, смешанной с грунтом или заполнителем. Как использовано в данном документе, "смачивающая пленка" относится к пленке текучей среды,которая смачивает частицу. Смачивающая пленка включает, по меньшей мере, частичное покрытие поверхности. Толщина и степень покрытия является функцией многочисленных переменных, включающих,однако, не ограничиваясь ими, температуру, расходы, свойства текучей среды (например, вязкость),свойства поверхности частиц (например, пористость, поверхностная энергия, шероховатость и т.п.) и свойства поверхности раздела (например, натяжение на поверхности раздела, электростатические взаимодействия и т.п.). Смачивающая пленка также приводит к образованию поровых пространств между некоторыми соседними смоченными частицами, хотя непосредственно прилегающие частицы могут иметь общую пленку. Как использовано в данном документе, "существенный", когда используется в отношении величины или количества материала, или же его конкретной характеристики, относится к количеству или величине,которые достаточны, чтобы предоставить эффект, который материал или характеристика были предназначены предоставить. Точная степень допустимого отклонения может в некоторых случаях зависеть от конкретных обстоятельств. Подобным образом, "по существу не содержащийся" или т.п. относится к отсутствию идентифицированного элемента или агента в составе. В частности, элементы, которые идентифицированы как "по существу не содержащиеся", либо полностью отсутствуют в составе, либо включены лишь в количествах, которые достаточно малы для того, чтобы не оказывать измеримого эффекта на результаты состава. Как использовано в данном документе, "примерно" относится к степени отклонения, основанной на экспериментальной ошибке, типичной для конкретного идентифицированного свойства. Широта, предоставляемая термином "примерно", будет зависеть от конкретных обстоятельств и конкретного свойства и может быть легко понята специалистами в данной области техники. Термин "примерно" не предназначен для расширения или ограничения порядка эквивалентов, которые в противном случае могут иметь конкретную величину. Кроме того, если не указано иное, термин "примерно" должен определенным образом включать "точно" в соответствии с представленным ниже рассмотрением интервалов и численных данных. Концентрации, размеры, количества и другие численные данные могут присутствовать в данном документе в виде интервала. Следует понимать, что такое представление в виде интервала используется лишь для удобства и краткости и должно интерпретироваться гибким образом как включающее не только численные значения, указанные в прямой форме как пределы интервала, но также и как включающее все индивидуальные численные значения или субинтервалы, заключенные в этом интервале, как если бы каждое численное значение и субинтервал указывались в прямой форме. Например, интервал от примерно 1 до примерно 200 должен интерпретироваться как включающий не только указанные в прямой форме пределы 1 и примерно 200, но также включающий и индивидуальные величины, такие как 2, 3, 4, и субинтервалы, такие как от 10 до 50, от 20 до 100 и т.п. Как использовано в данном документе, множество объектов, структурных элементов, композиционных элементов и/или материалов может присутствовать в общем перечне для удобства. Однако эти перечни должны истолковываться, как если бы каждый элемент перечня был бы идентифицирован индивидуальным образом как отдельный и единственный в своем роде элемент. Соответственно, индивидуальный элемент такого перечня не должен истолковываться как фактически эквивалентный любому другому элементу того же самого перечня только лишь на основании его представления в общей группе без указаний на противоположное. Удаление мелких частиц из углеводородсодержащих текучих сред Способ удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды может включать приготовление слоя среды из грунтового материала в виде частиц. Углеводородсодержащая текучая среда,содержащая мелкие частицы, при этом может быть пропущена через слой среды при таком расходе, что часть мелких частиц удерживается в слое среды с образованием профильтрованной углеводородсодержащей текучей среды. Расход является достаточным, чтобы поддерживать смачивающую пленку из углеводородсодержащей текучей среды на протяжении, по меньшей мере, большей части грунтового материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой. Профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда может быть извлечена из слоя среды. Слой среды может быть углеводородным материалом, из которого получают углеводородсодержащую текучую среду, так что получение углеводородсодержащей текучей среды и удаление мелких частиц происходит одновременно. Фиг. 1 иллюстрирует такой случай, когда система 10 для удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды включает слой 12 с гравитационным протеканием. Слой с гравитационным протеканием имеет слой среды из углеводородного материала, который первоначально обогащен углеводородом. Слой может быть частично или полностью заключен в оболочку. В некоторых видах применения слой среды может находиться при давлениях окружающей среды и/или подвергаться воздействию внешних условий. В качестве альтернативы, слой среды может быть по существу полностью заключен в оболочку посредством подходящего ограждающего барьера 14. Этот барьер может быть любым подходящим барьером, который предотвращает нежелательное протекание текучих сред в слой среды и из него. Неограничивающие примеры подходящих барьеров могут включать грунт,модифицированный бентонитом, бетон, сталь, композиты или т.п. Опциональные дополнительные внутренние слои могут быть также предоставлены, чтобы образовать многослойную систему. Например, дополнительный слой из материала в виде частиц может быть сформирован, чтобы предоставить теплоизолирующий барьер, где пары могут быть охлаждены и сконденсированы внутри внешнего барьерного слоя для текучей среды (например, грунта, модифицированного бентонитом). Когда поддерживаются подходящие условия (т.е. зависящие от вида углеводородного материала),образуется углеводородсодержащая текучая среда, которая протекает через слой среды. Эти условия обычно включают нагревание в течение заданного периода времени. Например, материал из нефтеносного сланца может быть нагрет при температуре от примерно 200F (93C) до примерно 700F (371C). При этих температурах кероген внутри нефтеносного сланца пиролизуется с образованием углеводородов. Подобные условия могут также быть приспособлены и применены к битуминозным пескам, каменному углю и другим углеводородным материалам. Обычно, как газы, так и жидкости образуются во время таких процессов. Однако жидкости будут содержать нежелательные мелкие частицы. Жидкости протекают через слой среды в виде частиц посредством гравитационного протекания к выпускному каналу 16 для текучей среды. Характер этого протекания описывается более подробно ниже, однако оно тщательно регулируется таким образом, чтобы обеспечивать возможность поддерживания смачивающей пленки на протяжении по меньшей мере частей слоя среды. Выпускной канал для текучей среды может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечивать отбор профильтрованной углеводородсодержащей текучей среды для транспортировки и/или дополнительной обработки. Этот подход может быть эффективным методом производства полезного углеводородного продукта и одновременного извлечения проблематичных мелких частиц из углеводородного продукта. В качестве альтернативы, в некоторых случаях слой среды может быть сформирован как специальный слой для удаления мелких частиц. Это может быть применимо, например, когда стадия производства углеводородсодержащей текучей среды не включает подходящий грунтовый материал и/или когда другие факторы обработки препятствуют созданию желательных условий для образования смачивающей пленки. В этих случаях углеводородсодержащая текучая среда вводится в слой среды последовательно после получения углеводородсодержащей текучей среды из соответствующего углеводородного материала. Фиг. 2 иллюстрирует специальную систему 20 для удаления мелких частиц. Источник 22 углеводородсодержащей текучей среды может предоставлять углеводородсодержащую текучую среду, которая проходит через слой среды 24. Впускной канал 26 для подачи текучей среды может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечивать возможность введения углеводородсодержащей текучей среды из источника в слой среды. Хотя это не обязательно, впускной канал может также включать диффузор 28 или другой подобный механизм, чтобы распределять углеводородсодержащую текучую среду поперек слоя среды. Такой диффузор может способствовать увеличению площади поверхности контакта с текучей средой посредством уменьшения местных сквозных потоков и неиспользуемых частей слоя среды. На фиг. 2 выпускной канал 30 может быть использован для отбора текучих сред из слоя среды. Опционально, система может включать барьер 32, который включает скошенное дно, чтобы способствовать отбору текучих сред. Слой среды может быть любым грунтовым материалом в виде частиц, который адсорбционным образом связывается с мелкими частицами из углеводородсодержащей текучей среды. Конкретный выбор слоя среды может зависеть от природы углеводородсодержащей текучей среды и связанных с ней условий обработки. Тем не менее, неограничивающие примеры подходящего грунтового материала в виде частиц могут включать нефтеносный сланец, битуминозные пески, каменный уголь, грунт и комбинации этих материалов. В одном из вариантов грунтовый материал в виде частиц может быть нефтеносным сланцем. Может быть подходящим как обедненный (например, использованный), так и неиспользованный материал. Хотя это не всегда требуется, углеводородсодержащая текучая среда может быть получена из углеводородного материала, когда грунтовый материал в виде частиц является материалом того же типа, что и углеводородный материал. Например, сланцевое масло может быть пропущено через нефтеносный сланец, или нефть из нефтеносного песчаника может быть пропущена через битуминозные пески. Грунтовый материал в виде частиц может иметь средний размер частиц, который эффективен для предоставления площади поверхности, через которую может протекать углеводородсодержащая текучая среда. Хотя могут быть подходящими и другие размеры, обычно материал имеет средний размер частиц от примерно 0,06 мм до примерно 1 м. В одном из вариантов средний размер частиц составляет от примерно 2 см до примерно 1 м (например, нефтеносный сланец или каменный уголь). В другом варианте средний размер частиц составляет от примерно 0,06 до примерно 5 мм (например, битуминозный песок). Углеводородсодержащая текучая среда может быть любой углеводородной текучей средой, которая содержит в себе нежелательные мелкие частицы. Неограничивающие примеры углеводородсодержащих текучих сред включают сланцевое масло, отходы битуминозных песков, продукты сжижения каменного угля и их комбинации. Сланцевое масло может быть получено при применении любого подходящего метода, включая, однако, не ограничиваясь им, технологию "In Capsule" (патентная заявка США 12/028569, которая включена в данный документ посредством ссылки), наземную перегонку, in situ или т.п. Отходы битуминозных песков могут быть наиболее обычным способом образованы от хорошо известного процесса с применением щелочной горячей воды. Продукты сжижения каменного угля могут быть получены при применении различных методов, включая, однако, не ограничиваясь ими, экстракцию растворителем, карбонизацию, гидрогенизацию и т.п. Многие из этих продуктов сжижения включают существенное количество мелких частиц кремнезема, высвободившихся из исходного каменного угля во время конверсии. Соответственно, источник углеводородсодержащей текучей среды может представлять собой систему нефтеносного сланца, систему битуминозного песка (или отстойный пруд для отходов от битуминозного песка), систему сжижения каменного угля или любую другую систему добычи и переработки углеводородов, которая оставляет мелкие частицы в углеводородном продукте или потоках других побочных продуктов. Когда углеводородсодержащая текучая среда протекает через слой среды, расход поддерживается таким образом, чтобы сохранялась смачивающая пленка из углеводородсодержащей текучей среды на протяжении грунтового материала в виде частиц. Это может контролироваться посредством регулирования различных параметров, например, размера частиц грунтового материала, расходов при отборе и т.п. В случае одновременного производства и удаления мелких частиц могут быть отрегулированы скорость нагрева, давление и тепловой поток. Аналогичным образом, в случае специальных слоев для удаления могут варьироваться расход текучей среды на входе, размер частиц слоя и температура слоя. При этом смачивающая пленка может покрывать по меньшей мере часть грунтового материала в виде частиц. Хотя для увеличения эффективности обычно желательно использовать как можно большую площадь поверхности, может быть использован не полностью весь слой среды. Обычно, по меньшей мере, большая часть грунтового материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой,может быть покрыта смачивающей пленкой. Хотя толщина пленки может варьироваться в зависимости от места расположения и конкретных условий, толщина пленки и расход вдоль пленки могут быть достаточными, чтобы обеспечить возможность массопереноса мелких частиц к поверхности грунтового материала в виде частиц. Мелкие частицы мигрируют диффузионным образом через пленку к поверхности. Часто мелкие частицы привлекаются к поверхности вследствие электростатических взаимодействий, хотя и другие силы могут вносить вклад в привлечение. Условия внутри грунтового материала в виде частиц могут поддерживаться таким образом,чтобы толщина смачивающей пленки не превышала равновесную толщину пленки. Равновесная толщина пленки соответствует толщине пленки, которая создается, когда не добавляется дополнительная нефть/масло, и пленка находится в установившемся состоянии, т.е. не уменьшается. Обычно на протяжении грунтового материала в виде частиц имеют место неравномерные условия. Однако в одном из вариантов равновесная толщина пленки не превышена на протяжении по меньшей мере 10% по объему грунтового материала. В некоторых случаях равновесная толщина пленки не превышена на протяжении по меньшей мере 30% по объему грунтового материала. Смачивающая пленка может обычно иметь толщину менее чем примерно 1 мм и часто менее чем примерно 0,5 мм. Однако подразумевается, что эти толщины могут быть функцией вязкости и других переменных. Кроме того, данный способ может быть сравнительно медленным, чтобы предоставлять большую площадь поверхности контактирования с большими объемами текучей среды. В одном из вариантов расход является достаточным для предоставления времени пребывания углеводородсодержащей текучей среды от примерно 2 дней до примерно 4 месяцев. Эта система может использоваться, когда однократно прошедший поток текучей среды или текучая среда может быть повторно направлена для циркуляции через слой для увеличения степени удаления мелких частиц. В качестве общего правила, поддержание условий, при которых не превышается равновесная толщина пленки, может включать регулируемое медленное первоначальное нагревание грунтового материала. При этом времена медленного нагревания могут находиться в интервале от нескольких недель до нескольких месяцев. Нагревание может выполняться при применении любого подходящего источника нагрева. Обычно источник тепла может быть термически связан со слоем грунтового материала. Неограничивающие примеры подходящих источников нагрева могут включать топочные камеры,теплопроводы, заделанные в слой материала, газовые источники конвекционного тепла, резистивные электронагреватели, комбинации этих источников и т.п. Слой среды может иметь любую форму, которая является функциональной в отношении предоставления возможности контактирования с текучей средой и ее протекания через грунтовый материал в виде частиц. Внутренние перегородки или другие средства могут быть использованы для того, чтобы направлять поток текучей среды и увеличивать площадь поверхности контактирования с грунтовым материалом в виде частиц. Хотя почти любая глубина может быть функциональной, слой среды часто имеет глубину в вертикальном направлении от примерно 1 до примерно 40 м. Кроме того, слой среды может быть по существу неподвижным во время пропускания углеводородсодержащей текучей среды через слой среды. Хотя могут быть использованы добавки, в одном из вариантов слой среды может, по существу, не содержать синтетические материалы. Посредством поддержания смачивающей пленки удерживание части мелких частиц в слое среды обусловлено главным образом адсорбцией, а не фильтрацией. Содержание мелких частиц в углеводородсодержащей текучей среде, в конечном счете, медленно уменьшается. Степень удаления является функцией толщины пленки и времени пребывания помимо прочих факторов. Преимущественно профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда может иметь существенно уменьшенное содержание мелких частиц. В некоторых вариантах профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда может, по существу, не содержать мелкие частицы. Следует понимать, что рассмотренные выше конфигурации представляют собой иллюстрации применения принципов данного изобретения. Соответственно, наряду с тем, что данное изобретение было описано выше в связи с типичными вариантами осуществления изобретения, средним специалистам в данной области техники будет очевидно, что многочисленные модификации и альтернативные варианты могут быть сделаны без отклонения от принципов и сущности данного изобретения, которые определяются формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды, включающий стадии,на которых:a) готовят слой среды из углеводородного материала в виде частиц;b) пропускают углеводородсодержащую текучую среду, содержащую мелкие частицы, через слой среды посредством гравитационного протекания, при таком расходе, что часть мелких частиц удерживается в слое среды, чтобы образовать профильтрованную углеводородсодержащую текучую среду, причем указанный расход является достаточным, чтобы поддерживать смачивающую пленку, покрывающую отдельные частицы углеводородного материала, причем смачивающая пленка содержит жидкость из углеводородсодержащей текучей среды на протяжении, по меньшей мере, большей части углеводородного материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой, при этом слой среды является, по существу, неподвижным во время прохождения углеводородсодержащей текучей среды через слой среды; иc) извлекают профильтрованную углеводородсодержащую текучую среду из слоя среды. 2. Способ по п.1, в котором слой среды представляет собой тот же тип углеводородного материала,из которого получают углеводородсодержащую текучую среду, так что получение углеводородсодержащей текучей среды и удаление мелких частиц происходит одновременно. 3. Способ по п.1, в котором пропускание углеводородсодержащей текучей среды включает введение углеводородсодержащей текучей среды в слой среды после получения углеводородсодержащей текучей среды из углеводородного материала. 4. Способ по п.1, в котором углеводородсодержащую текучую среду получают из углеводородного материала того же типа, что и углеводородный материал в виде частиц слоя среды. 5. Способ по п.1, в котором углеводородный материал в виде частиц выбирают из группы, состоящей из нефтеносного сланца, битуминозных песков, каменного угля и их комбинаций. 6. Способ по п.1, в котором углеводородный материал в виде частиц является нефтеносным сланцем. 7. Способ по п.1, в котором углеводородный материал в виде частиц имеет средний размер частиц от примерно 0,06 мм до примерно 1 м. 8. Способ по п.7, в котором средний размер частиц составляет от примерно 2 см до примерно 1 м. 9. Способ по п.7, в котором средний размер частиц составляет от примерно 0,06 до примерно 5 мм. 10. Способ по п.1, в котором углеводородсодержащую текучую среду выбирают из группы, состоящей из сланцевого масла, отходов битуминозных песков, продукта сжижения каменного угля и их комбинаций. 11. Способ по п.1, в котором смачивающая пленка имеет толщину менее чем примерно 1 мм. 12. Способ по п.1, в котором расход является достаточным для предоставления времени пребывания в слое среды углеводородсодержащей текучей среды от примерно 2 дней до примерно 4 месяцев. 13. Способ по п.1, в котором по меньшей мере часть смачивающей пленки имеет толщину, которая не превышает равновесную толщину пленки. 14. Способ по п.13, в котором указанная часть смачивающей пленки соответствует по меньшей мере 10 об.% углеводородного материала в виде частиц. 15. Способ по п.1, в котором со слоем среды термически связан источник тепла. 16. Способ по п.1, в котором удерживание части мелких частиц в слое среды обусловлено главным образом адсорбцией, а не фильтрацией. 17. Способ по п.1, в котором профильтрованная углеводородсодержащая текучая среда, по существу, не содержит мелкие частицы. 18. Способ по п.1, в котором слой материала имеет вертикальную глубину от 1 до 40 м. 19. Система для реализации способа удаления мелких частиц из углеводородсодержащей текучей среды по п.1, содержащая:a) гравитационный фильтрующий слой, включающий, по существу, постоянный слой среды из углеводородного материала;b) источник углеводородсодержащей текучей среды;c) впускной канал для подачи текучей среды, выполненный так, чтобы обеспечивать возможность введения углеводородсодержащей текучей среды из источника в слой среды; иd) выпускной канал для текучей среды, выполненный так, чтобы обеспечивать отбор профильтрованной углеводородсодержащей текучей среды. 20. Система по п.19, в которой углеводородсодержащая текучая среда получена из углеводородного материала того же типа, что и углеводородный материал в виде частиц слоя среды. 21. Система по п.19, в которой углеводородный материал выбран из группы, состоящей из нефтеносного сланца, битуминозных песков, каменного угля и их комбинаций. 22. Система по п.19, в которой углеводородный материал является нефтеносным сланцем. 23. Система по п.19, в которой углеводородсодержащая текучая среда выбрана из группы, состоящей из сланцевого масла, отходов битуминозных песков, продукта сжижения каменного угля и их комбинаций. 24. Система по п.19, в которой источник углеводородсодержащей текучей среды представляет собой систему нефтеносного сланца, систему битуминозного песка, отстойный пруд для отходов от битуминозного песка или систему сжижения каменного угля. 25. Система по п.19, в которой слой материала имеет глубину в вертикальном направлении от примерно 3 до примерно 40 м. 26. Система по п.19, в которой слой среды, по существу, не содержит синтетические материалы. 27. Система по п.19, которая дополнительно содержит источник тепла, термически связанный со слоем среды. 28. Система по п.27, в которой источник тепла выполнен так, чтобы поддерживать толщину пленки углеводородсодержащей текучей среды на протяжении по меньшей мере 10 об.% грунтового материала в виде частиц, который контактирует с углеводородсодержащей текучей средой, при этом толщина пленки не превышает равновесную толщину пленки.

МПК / Метки

МПК: B01D 53/02, B01D 24/10

Метки: углеводородсодержащих, мелких, частиц, сред, способ, удаления, текучих, система

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-23479-sposob-i-sistema-dlya-udaleniya-melkih-chastic-iz-uglevodorodsoderzhashhih-tekuchih-sred.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и система для удаления мелких частиц из углеводородсодержащих текучих сред</a>

Похожие патенты