RU2074226C1

RU2074226C1 - Method of working bitumen sands

Info

Publication number: RU2074226C1
Application number: RU94008299A
Authority: RU
Inventors: М.У. Кадыров; Д.З. Бикмухаметов; Г.В. Романов; А.А. Газикашев; И.П. Косачев
Original assignee: Институт органической и физической химии им.А.Е.Арбузова РАН
Priority date: 1994-03-05
Filing date: 1994-03-05
Publication date: 1997-02-27

Abstract

FIELD: oil production. SUBSTANCE: bituminous oil is extracted from bitumen sands with alfa-olefin mixture prepared from polyethylene waste and having boiling range 70-435 C followed by distilling alfa-olefin fraction from the extract solution in the boiling range 70-300 C. EFFECT: reduced cost of oil extraction. 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам извлечения тяжелых нефтей (битумов) из битуминозных песчаников экстракцией углеводородными растворителями и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. The invention relates to methods for extracting heavy oils (bitumen) from tar sands by extraction with hydrocarbon solvents and can be used in the oil and oil refining industries.

Известные способы извлечения нефтей из битуминозных песчаников (патент США N 1189354 от 30.10.85; А.С. N 371267 от 15.03.86) основаны на многостадийном извлечении битумов из песчаника с использованием различных углеводородных растворителей. Known methods for the extraction of oils from tar sandstones (US patent N 1189354 from 10.30.85; A.S. N 371267 from 03.15.86) are based on multi-stage extraction of bitumen from sandstone using various hydrocarbon solvents.

Недостатками данных способов являются многостадийность, трудоемкость, нерентабельность и повышенная пожароопасность в работе. The disadvantages of these methods are multi-stage, the complexity, unprofitability and increased fire hazard in the work.

Наиболее близким к предлагаемому относится способ переработки битуминозных песчаников (Старшова И. М. Газизулина Р.Г. Фахриевая А.М. авт. св. N 401699). Closest to the proposed method is the processing of bituminous sandstones (Starshova I.M. Gazizulina R.G. Fakhrieva A.M. auth. St. N 401699).

Согласно описанию изобретения экстрагирование битума из песчаника ведут с использованием бензина или лигроина. Степень извлечения ими тяжелой нефти составляет 80-85% от его максимального содержания в песчанике. После экстракции растворитель регенерируют в обычных испарительных аппаратах и возвращают в цикл для экстракции нефти из новой порции битуминозного песчаника. Растворитель, выделенный при осушке экстрагированного песчаника, также возвращается в цикл. Извлеченная таким способом тяжелая нефть используется по назначению, а порода применяется в качестве сырья для производства строительных материалов. According to the description of the invention, the extraction of bitumen from sandstone is carried out using gasoline or naphtha. The degree of extraction of heavy oil by them is 80-85% of its maximum content in sandstone. After extraction, the solvent is regenerated in conventional evaporation apparatuses and returned to the cycle for oil extraction from a new portion of tar sandstone. The solvent recovered during the drying of the extracted sandstone also returns to the cycle. The heavy oil extracted in this way is used for its intended purpose, and the rock is used as raw material for the production of building materials.

Недостатки прототипа: 1) в качестве растворителей используются ценные и дефицитные нефтяные продукты; 2) данные растворители представляют собой пожароопасные и легковоспламеняющиеся жидкости; 3) из-за быстрой испаряемости растворителей, связанной с низкой температурой их кипения, образуются большие потери; 4) извлекаемая таким способом битумная нефть представляет собой твердые асфальтены, и использование ее в качестве углеводородного сырья для получения бензино-керосиновых фракций и масляных дистиллятов невозможно. The prototype disadvantages: 1) valuable and scarce oil products are used as solvents; 2) these solvents are fire hazardous and flammable liquids; 3) due to the rapid evaporation of solvents associated with a low boiling point, large losses are formed; 4) bitumen oil extracted in this way is solid asphaltenes, and it is impossible to use it as a hydrocarbon feedstock for producing gasoline-kerosene fractions and oil distillates.

Целью изобретения является повышение эффективности способа извлечения битумной нефти из битуминозных песчаников. The aim of the invention is to increase the efficiency of the method of extracting bitumen oil from tar sandstones.

Цель достигается тем, что в способе переработки битуминозных песчаников путем экстракции из последних битумной нефти углеводородным экстрагентом в качестве экстрагента используют смесь α-олефинов, получаемую из полиэтиленовых отходов и выкипающую в интервале температур 70-435^oС, а из экстракта отгоняют фракцию a-олефинов, выкипающую в интервале 70-300^oC.The goal is achieved in that in the method of processing tar sandstones by extraction from the last bituminous oil with a hydrocarbon extractant, an α-olefin mixture obtained from polyethylene waste and boiling in the temperature range of 70-435 ^° C is used as an extractant, and the fraction of a-olefins is distilled from the extract boiling in the range of 70-300 ^o C.

Такое техническое решение позволяет повысить эффективность способа извлечения битумной нефти (БН) из битумосодержащих песчаников (БСП). Повышение эффективности связано с тем, что: 1) смесь a-олефинов, получаемая из полиэтиленовых отходов (патент РФ N 2003653 СI, от 30.11.93, бюл. N 43-44), нетоксична и менее пожароопасная, т.к. температура вспышки паров ее в закрытом тигле 78^oС, что выше аналогичного показателя у бензина, равного 46^oС; 2) применение смеси a-олефинов в качестве растворителя-экстрагента более рентабельно, т.к. себестоимость одной тонны ее по прейскурантам цен 1985 г. составляла 1/3 себестоимости бензина; 3) получаемый экстракт за счет разбавления БН олефинами представляет собой при температуре 20^oС темно-бурую маслянистую жидкость с плотностью 0,84-0,86 г/см³, которую можно перекачивать, переливать, транспортировать по трубопроводу, кроме того, такой экстракт с температурой разгонки 300-550^oС подвергается термодеструкции с получением бензино-керосиновых фракций и масляных дистиллятов, поскольку фракция a-олефинов инициирует процесс расщепления молекул БН; 4) потери смеси a-олефинов от испарения на технологических операциях отсутствуют.Such a technical solution allows to increase the efficiency of the method for extracting bitumen oil (BN) from bitumen-containing sandstones (BSP). The increase in efficiency is due to the fact that: 1) a mixture of a-olefins obtained from polyethylene waste (RF patent N 2003653 CI, dated 30.11.93, bull. N 43-44), is non-toxic and less fire hazard, because the flash point of its vapor in a closed crucible is 78 ^o C, which is higher than that of gasoline, equal to 46 ^o C; 2) the use of a mixture of a-olefins as a solvent-extractant is more cost-effective, because the cost of one ton of it according to the price list of 1985 was 1/3 of the cost of gasoline; 3) the resulting extract due to dilution of BN with olefins is at a temperature of 20 ^o With a dark brown oily liquid with a density of 0.84-0.86 g / cm ³ that can be pumped, poured, transported by pipeline, in addition, such an extract with a temperature of distillation of 300-550 ^o C is subjected to thermal degradation to obtain gasoline-kerosene fractions and oil distillates, since the fraction of a-olefins initiates the process of splitting BN molecules; 4) there are no losses of the mixture of a-olefins from evaporation during technological operations.

Предлагаемый способ, состоящий из операций экстрагирования, отделения и отгонки, осуществляют следующим образом. The proposed method, consisting of extraction, separation and distillation, is as follows.

Исходные БСП и смесь a-олефинов (Рас.), выкипающая в интервале температур 70-435^oС, загружают в реактор с мешалкой в соотношении (8-6):(2-4) и при температуре 15-30^oС перемешивают в течение 1 ч. Соотношения БСП и Рас. берут с учетом достижения свободного перемешивания получаемой смеси и максимального извлечения БН и БСП. Поскольку БСП содержит БН обычно от 3 до 15 мас.то по ним и были установлены соответствующие количества растворителя. Так, для 3% БН растворителя берется в количестве 20 мас. от БСП. Данное количество растворителя обеспечивает достаточное перемешивание и максимальное извлечение БН. Для БН в 15% растворителя берется в количестве уже 40% от веса БСП. С окончанием операции экстрагирования перемешивание прекращают и проводят операцию отделения полученного экстракта от породы. Отделяют экстракт от твердых частиц породы фильтрованием при температуре 15-30^oС под вакуумом 20-50 мм рт.ст. в течение 15-20 мин. После окончания операции отделения по результатам материального баланса оценивают степень извлечения БН и БСП и определяют потери растворителя от испарения и количество растворителя, адсорбированное породой. По результатам материального баланса степень извлечения БН из БСП составляет 95-96% потерь растворителя от испарения нет, количество растворителя, адсорбированного породой, составляет 10-16% Затем полученный экстракт подвергают температурной перегонке при атмосферном давлении для отгонки из него фракции a-олефинов, выкипающей в интервале температур 70-300^oС. В результате такой операции получается кубовый остаток экстракта, состоящий из фракции a-олефинов, выкипающей в интервале температур 300-435^oС и БН. Кубовый экстракт представляет собой темно-бурую маслянистую жидкость, близкую по своим физико-химическим свойствам к мазуту (см. табл. 1). Такой кубовый экстракт имеет хорошую текучесть. Наличие в экстракте непредельных соединений a-олефинов способствует проведению термокрекинга (расщеплению) длинных молекул битумной нефти на короткие с получением до 25 мас. бензино-керосиновых фракций и до 45 мас. масляных дистиллятов. Использовать же саму БН без олефинов в качестве сырья для получения светлых нефтепродуктов путем термокрекинга невозможно.The initial BSP and a mixture of a-olefins (Rass.), Boiling in the temperature range 70-435 ^o C, are loaded into the reactor with a stirrer in the ratio (8-6) :( 2-4) and at a temperature of 15-30 ^o C within 1 h. The ratio of BSP and Ras. take into account the achievement of free mixing of the resulting mixture and the maximum extraction of BN and BSP. Since BSP contains BN, usually from 3 to 15 wt. So, for 3% BN solvent is taken in an amount of 20 wt. from BSP. This amount of solvent provides sufficient mixing and maximum extraction of BN. For BN, 15% of the solvent is taken in an amount already 40% of the weight of the BSP. With the end of the extraction operation, the mixing is stopped and the operation of separating the obtained extract from the rock is carried out. The extract is separated from solid rock particles by filtration at a temperature of 15-30 ^o With a vacuum of 20-50 mm Hg within 15-20 minutes After the separation operation is completed, the degree of extraction of BN and BSP is evaluated according to the results of the material balance and the losses of solvent from evaporation and the amount of solvent adsorbed by the rock are determined. According to the results of the material balance, the degree of extraction of BN from BSP is 95-96%; there is no loss of solvent from evaporation; the amount of solvent adsorbed by the rock is 10-16%. Then, the extract obtained is subjected to temperature distillation at atmospheric pressure to distill the a-olefins fraction boiling out of it in the temperature range 70-300 ^o C. As a result of this operation, the bottom residue of the extract is obtained, consisting of the fraction of a-olefins, boiling in the temperature range 300-435 ^o C and BN. VAT extract is a dark brown oily liquid, which is close in its physical and chemical properties to fuel oil (see table. 1). Such a bottoms extract has good fluidity. The presence of unsaturated a-olefin compounds in the extract promotes thermocracking (cleavage) of long molecules of bitumen oil into short ones to obtain up to 25 wt. gasoline-kerosene fractions and up to 45 wt. oil distillates. It is impossible to use BN without olefins as a raw material for obtaining light oil products by thermocracking.

Исходные данные и результаты примеров приводятся в табл. 2. The source data and the results of the examples are given in table. 2.

ПРИМЕР 1. Исходный БСП с содержанием БН 10 мас. Растворитель смесь a-олефинов, полученная из полиэтиленовых отходов и разгоняемая в интервале температур 70-435^oС. Загружают их в реактор с мешалкой в соотношении 3:2 (600 г БСП и 400 г Рас.) и в течение 1 ч при температуре 20^oС перемешивают. Затем на делительной воронке с фильтром отделяют полученный экстракт от породы. Операцию отделения проводят при температуре 20^oС и под вакуумом 20-50 мм рт.ст. Осуществляют расчет материального баланса. Степень извлечения составляет 95 мас. БН. Потерь смеси α-олефинов от испарения нет. Адсорбировалось в породе 10% Рас. Из полученного экстракта отгоняют фракцию смеси α-олефинов, выкипающую в интервале температур 70-300^oC. Полученные результаты по данным операциям приведены в табл. 2. Кубовый остаток экстракта имеет физико-химические значения, близкие значениям мазута (см. табл. 1). Термодеструкция кубового остатка экстракта дает до 25% бензино-керосиновой фракции и до 40% масляных дистиллятов, 10% летучие газы и 15% - крекинг-остаток. Отогнанная фракция a-олефинов используется повторно, как растворитель экстрагент, предварительно смешанная с новой порцией смеси a-олефинов.EXAMPLE 1. The initial BSP with a content of BN 10 wt. The solvent is a mixture of a-olefins, obtained from polyethylene wastes and accelerated in the temperature range of 70-435 ^o C. Load them into the reactor with a stirrer in a ratio of 3: 2 (600 g BSP and 400 g Ras.) And for 1 h at a temperature of 20 ^o With mix. Then, on the separatory funnel with a filter, the obtained extract is separated from the rock. The separation operation is carried out at a temperature of 20 ^o C and under vacuum 20-50 mm Hg Carry out the calculation of material balance. The degree of extraction is 95 wt. Bn. There is no loss of the α-olefin mixture from evaporation. Adsorbed in the rock 10% Ras. From the obtained extract, the fraction of the mixture of α-olefins is distilled off, boiling in the temperature range 70-300 ^o C. The results obtained according to these operations are shown in table. 2. The bottom residue of the extract has physico-chemical values close to the values of fuel oil (see table. 1). Thermal decomposition of the bottoms of the extract gives up to 25% of the gasoline-kerosene fraction and up to 40% of oil distillates, 10% of volatile gases and 15% of the cracked residue. The distilled fraction of a-olefins is reused as a solvent extractant, pre-mixed with a new portion of a mixture of a-olefins.

ПРИМЕР 2. Исходный БСП с содержанием БН 4 мас. Растворитель смесь a-олефинов. Количество их соответственно 750 и 250 г (3:1). Методика проведения экстракции, отделения и отгонки аналогична примеру 1. Полученные результаты приведены в табл. 2. Термокрекинг кубового остатка экстракта дает 24% бензино-керосиновой фракции, 42% масляныех дистиллятов, 16% летучих газов, 18% крекинг-остаток. EXAMPLE 2. The initial BSP with a content of BN 4 wt. The solvent is a mixture of a-olefins. Their number, respectively, 750 and 250 g (3: 1). The method of extraction, separation and distillation is similar to example 1. The results are shown in table. 2. Thermocracking of the bottom residue of the extract gives 24% of the gasoline-kerosene fraction, 42% of oil distillates, 16% of volatile gases, 18% of the cracking residue.

ПРИМЕР 3. Исходный БСП с содержанием БН 10 мас. Растворитель бензин для промышленно-технических целей (с фракционным составом, выкипающим в интервале температур 45-175^oС). Количество их соответственно 600 и 400 г (3:2). Методика проведения экстракции, отделения и отгонки аналогична примеру 1. Полученные результаты приведены в табл. 2. Бензин отгоняется полностью. БН по физико-химическим свойствам соответствует битумной нефти, приведенной в табл. 1.EXAMPLE 3. The initial BSP with a content of BN 10 wt. Solvent gasoline for industrial and technical purposes (with fractional composition, boiling in the temperature range 45-175 ^o C). Their number, respectively, 600 and 400 g (3: 2). The method of extraction, separation and distillation is similar to example 1. The results are shown in table. 2. Gasoline is completely distilled off. BN on physico-chemical properties corresponds to bitumen oil, are given in table. one.

ПРИМЕР 4. Исходный БСП с содержанием БН 4 мас. Растворитель бензин. Соотношение их 3:1 (750 г БСП и 250 г Рас.). Методика работ та же. Результаты приведены в табл. 2. EXAMPLE 4. The initial BSP with a content of BN 4 wt. Solvent gasoline. Their ratio is 3: 1 (750 g of BSP and 250 g of Ras.). The procedure is the same. The results are shown in table. 2.

ПРИМЕР 5. Исходный БСП с содержанием БН 10 мас. Растворитель лигроин с составом, выкипающим в интервале температур 110-240^oС. Соотношение БСП и лигроина 3: 2 (600 г БСП и 400 г Рас.). Методика работ аналогична примеру 1. Полученные результаты приведены в табл. 2. Лигроин отгоняется из экстракта полностью. БН соответствует битумной нефти из табл. 1.EXAMPLE 5. The initial BSP with a content of BN 10 wt. Solvent naphtha with a composition boiling in the temperature range 110-240 ^o C. The ratio of BSP and naphtha 3: 2 (600 g BSP and 400 g Ras.). The method of work is similar to example 1. The results are shown in table. 2. Ligroin is completely distilled from the extract. BN corresponds to bitumen oil from table. one.

ПРИМЕР 6. Исходный БСП с содержанием БН 4 мас. Растворитель лигроин. Количество их 750 и 250 г соответственно (3:1). Методика работ аналогична примеру 1. Результаты приведены в табл. 2. Извлеченная БН имеет значения, близкие значениям БН, приведенным в табл. 1. EXAMPLE 6. The initial BSP with a content of BN 4 wt. Solvent naphtha. Their number is 750 and 250 g, respectively (3: 1). The method of work is similar to example 1. The results are shown in table. 2. The extracted BN has values close to the values of BN given in table. one.

Таким образом, по результатам примеров 1-6, приведенным в табл. 2, видно, что смесь α-олефинов, получаемая из полиэтиленовых отходов, является более эффективным органическим растворителем экстрагентом, чем известные органические растворители. Степень извлечения ею БН из БСП значительно больше, а потерь от испарения нет. Отогнанную фракцию (70-300^oС) a-олефинов можно использовать как растворитель, если предварительно смешать ее с новой порцией смеси a-олефинов в пропорции 2:5. Кроме того, реализация предлагаемого способа позволит решить и ряд экологических задач, связанных с решением утилизации полиэтиленовых отходов.Thus, according to the results of examples 1-6, are given in table. 2, it can be seen that the mixture of α-olefins obtained from polyethylene waste is a more effective organic solvent extractant than known organic solvents. The degree of extraction of BN from BSP by it is much greater, and there are no losses from evaporation. The distilled fraction (70-300 ^o C) of a-olefins can be used as a solvent, if pre-mixed with a new portion of the mixture of a-olefins in a ratio of 2: 5. In addition, the implementation of the proposed method will solve a number of environmental problems associated with the solution of the disposal of plastic waste.

Claims

A method of processing tar sandstones by extraction from the last bituminous oil with a hydrocarbon extractant, characterized in that the extractant is a mixture of α-olefins obtained from polyethylene waste and boiling in the temperature range 70 435 ^o C, and the fraction of the mixture of a-olefins is distilled off from the extract, boiling in the temperature range 70 - 300 ^o C.