專利名稱：從油砂和頁巖油中提取烴的方法
從油砂和頁巖油中提取烴的方法本發明涉及一種利用太陽能源中的熱能來提取油砂和油頁巖中含有的烴的方法。現有技術涉及使用熱水和/或高溫烴溶劑的提取工藝，采用化石能源(通常是天然氣或石油焦(petcoke))進行適度加熱。這些都是“能量密集型”工藝，根據使用的技術(采出或原位熱回收)，提取每ΙΛ1 的浙青需要300scf到1300scf的天然氣。使用熱水進行提取需要大量的水(0. 3-0. 7m3每bbl浙青)，并且也會產生分離細微物質(精細粉末)的無機顆粒的問題，這意味著尾礦池的使用會對環境產生明顯影響。我們現在已發現了一種方法，通過直接使用太陽能，從而節約來自化石原料的能量(具備經濟和環保的優勢)，并且使得使用對環境產生較小影響的介質流體(有機溶劑， 超臨界CO2，等)成為可能。本方法，也是本發明的目的，是提取油砂和油頁巖中含有的烴，包括將所述油砂和頁巖油加到合適的裝置中，如反應器或提取塔或螺旋輸送器，在該裝置中，利用光學聚焦系統收集的太陽能，對它們進行直接和/或通過合適的介質流體加熱。當是油砂的情況時，可以將其輸送到提取塔，介質流體經過使用光學聚焦系統收集的太陽能進行加熱步驟的預先加熱后，以逆流的方式作為熱提取流體輸入提取塔，這樣在塔底從塔頂物流中分離出砂，其基本不含有機組分，塔頂物流基本由砂中的有機組分以及熱提取流體組成，該塔頂物流進入分離步驟，使有機組分與冷提取流體分離，冷提取流體再循環到加熱步驟。當還是油砂的情況時，可選的，可將其送至提取塔的頂部，介質流體經過使用光學聚焦系統收集的太陽能進行加熱步驟的預先加熱后，以并流的方式作為熱提取流體輸入， 得到*基本由油砂中有機組分和熱提取流體組成的塔底物流，其經過分離步驟將有機組分與冷提取流體分離，冷提取流體再循環到加熱步驟。*和基本不含有機組分的砂，隨后從反應器中排出。
分離步驟可優選為閃蒸。作為提取劑流體的介質流體，優選選自包含堿性劑的水溶液和/或具有環烷烴和 /或芳族堿(aromatic base)的有機流體。包含在流體中或形成流體的水優選pH > 7。提取流體可以在超臨界相下使用，有機分離組分和提取流體，在這種情況下，可以通過調節溫度和壓力條件實現，使得所述流體處于亞臨界條件。當是油頁巖的情況時，可以將其加到操作溫度高于350°C的熱解反應器中以在頂部得到熱解氣產物，在底部得到所述油頁巖的無機組分。油頁巖的加熱使得巖石中含有的煤油裂解，從而使氣體和液態烴與無機組分分
1 O用于實現熱解反應的熱可以通過將光學聚焦系統捕獲的太陽能直接供給熱解反應器，也可以通過高溫、優選高于350°C的介質流體間接供給，該介質流體在利用通過光學聚焦系統收集的太陽能的加熱步驟進行預先加熱。高溫介質流體可選自熔融鹽，更優選硝酸鈉和硝酸鉀的混合物。在兩種情況下，對于砂和油頁巖，預先加熱過的介質流體可以在加熱罐中積聚，當工藝實現時可將介質流體從中移出。主要有三種類型的捕獲太陽能的光學聚焦系統 拋物面槽式(parabolic trough) 碟式光熱發電(dish-engine) 太陽能發電站在拋物面槽式系統中，直接的太陽能輻射通過線性拋物面反射系統集中在位于槽的焦點范圍內的直線收集管束。這個能量用來加熱在收集管束中循環的熱介質流體。碟式光熱發電系統使用拋物面碟來反射在聚焦點設置的收集器上易于出現的太陽光。這些集中器被安裝在圍繞兩個軸旋轉的結構上以跟隨太陽。太陽能發電站系統通過眾多能跟隨太陽的鏡子(日光反射裝置)來操作，通過沿兩個軸的合適運動將太陽光聚焦在位于發電站頂部的單一收集器上。通過收集器收集的熱量用于熱力學能量循環，進而在傳統的渦輪發電機系統中產生電。更進一步的細節可在出版物EPRI-Solar Thermal Electric Technology 2006-December 6，2OO6 (從 2_1 至 2_10 頁)中了解得到。在所附附圖的幫助下對本發明的三個實施方案進行描述，但這并不構成對本發明范圍的限制。
圖1給出了在油砂的情況時本發明工藝目的的一個實施方案。油砂從上部進料到提取塔(E)中，熱提取流體(1)從塔底進入，在塔底得到了基本不含有機組分(浙青)的砂(S)，塔頂得到了基本由提取得到的有機組分以及熱提取流體組成的物流O)，物流( 進入分離步驟，通過閃蒸(F)在塔底分離得到有機物質，浙青，在塔頂得到冷提取流體(3)。冷提取流體( 再循環并在加熱步驟中使用通過光學聚焦系統(C)收集的太陽能進行加熱，并且在熱罐(T)中積聚以便接下來的移除。圖2給出了在油砂的情況時本發明目的工藝的另一個實施方案。油砂和隨后加壓的熱提取流體(1)以并流的方式加入固定床反應器(R)的頂部。 包含浙青和熱提取流體的物流( 在反應器底部收集。將砂隨后從反應器中排出。流出物流( 被送至分離器(G)并在其頂部提取冷流體，冷流體再循環(3)，在加熱步驟中使用光學聚焦系統(C)收集的太陽能進行加熱，并在熱罐(T)中積聚以隨后被移除。浙青在分離器(G)的底部收集得到。圖3給出了在油頁巖的情況時本發明目的工藝的一個實施方案。油頁巖加入熱解反應器(P)中，在高于350°C的溫度下操作，在頂部得到所述油頁巖中的熱解有機組分(熱解油)，在底部得到相同(I)的無機組分。提供給反應器熱解所需的熱量是通過光學聚焦系統收集到的太陽能得到的，可以直接供給，或通過所述光學聚焦系統(C)加熱并在熱罐(T)中積聚以隨后被移除的高溫介質流體(4)間接供給。離開反應器的介質流體(5)被再循環到加熱步驟。
權利要求
1.一種提取油砂和油頁巖中含有的烴的方法，包括將所述油砂或油頁巖加到合適的裝置中，在該裝置中，利用通過光學聚焦系統收集的太陽能，直接和/或通過合適的介質流體加熱所述油砂或油頁巖。
2.依照權利要求1的方法，其中將油砂加到提取塔中，介質流體經過使用光學聚焦系統收集的太陽能進行加熱步驟的預先加熱后，以逆流的方式作為熱提取流體輸入，這樣在塔底從塔頂物流中分離出砂，其基本不含有機組分，塔頂物流基本由砂中的有機組分以及熱提取流體組成，該塔頂物流進入分離步驟，使有機組分與冷提取流體分離，冷提取流體再循環到加熱步驟。
3.依照權利要求1的方法，其中油砂加到提取塔的頂部，預先加熱的介質流體以并流的方式輸入，加熱在利用光學聚焦系統收集到的太陽能的加熱步驟期間實現，流體充當熱提取劑，得到*基本由砂中的有機組分以及熱提取流體組成的塔底物流，該塔底物流進入分離步驟， 使有機組分與冷提取流體分離，冷提取流體再循環到加熱步驟；*和基本不含有機組分的砂，隨后從反應器中排出。
4.依照權利要求2或3的方法，其中的分離步驟是閃蒸步驟。
5.依照權利要求2或3的方法，其中作為提取劑流體的介質流體選自包含堿性劑的水和/或具有環烷烴和/或芳族堿的有機流體。
6.依照權利要求5所述的方法，其中水的pH值>7。
7.依照權利要求2或3的方法，其中提取劑流體在超臨界相下使用，有機組分和提取劑流體的分離通過調節溫度和壓力條件實現，使得所述流體呈現亞臨界條件。
8.依照權利要求1的方法，其中油頁巖加入操作溫度高于350°C的熱解反應器中，從而在頂部得到熱解氣產物，在底部得到所述油頁巖的無機組分。
9.依照權利要求8的方法，其中用于實現熱解反應的熱量通過光學聚焦系統收集到的太陽能直接供給熱解反應器。
10.依照權利要求8的方法，其中用于實現熱解反應的熱量通過高溫介質流體間接供給，所述高溫介質流體在通過光學聚焦系統收集太陽能的加熱步驟期間進行預先加熱。
11.依照權利要求10的方法，其中高溫介質流體選自熔融鹽。
12.依照權利要求2、3或8的方法，其中預先加熱的介質流體在熱罐中積聚，從熱罐中收集所述預先加熱的介質流體。
全文摘要
一種提取油砂和頁巖油中含有的烴的方法，包括將所述油砂或油頁巖加到合適的裝置中，在該裝置中，利用光學聚焦系統收集的太陽能，直接和/或通過合適的介質流體加熱所述油砂或油頁巖。
文檔編號C10B49/02GK102459514SQ201080027472
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月14日 優先權日2009年6月19日
發明者A·戴爾比安科, G·德蓋托 申請人:艾尼股份公司