способ получения углеводородов из содержащего их песка

Формула изобретения

1. Способ получения углеводородов из содержащего их песка с использованием водного раствора реагента, способного эмульгировать углеводороды в водной среде, включающий перемешивание песка с указанным водным раствором реагента с получением смеси песка с водно-углеводородной эмульсией, отличающийся тем, что в качестве реагента используют композицию, содержащую полиэлектролит, неионогенное ПАВ и щелочной агент, способную эмульгировать углеводороды в водной среде с образованием не стойкой эмульсии, используют водный раствор указанной композиции с концентрацией от 2 до 6 мас.% в количестве не менее 1,0 м³ на одну тонну песка, при этом осуществляют гравитационный отстой смеси, полученной на стадии перемешивания песка с водным раствором композиции, с разделением указанной смеси на органическую фазу, содержащую углеводороды, на водную фазу, содержащую водный раствор композиции, и на твердую фазу, а также последующий отбор органической фазы в качестве целевого продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную после гравитационного отстоя смеси твердую фазу перемешивают с водным раствором вышеуказанной композиции, взятым в количестве не менее 1,0 м³ на одну тонну указанной твердой фазы, осуществляют гравитационный отстой вновь полученной смеси с ее разделением на органическую фазу, водную фазу и твердую фазу, при этом отбирают органическую фазу в качестве дополнительно полученного целевого продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, а именно, к способам получения углеводородов из содержащего их песка.

Одним из перспективных сырьевых источников нефти являются так называемые битуминозные (нефтяные, смоляные) пески.

Известен целый ряд способов получения углеводородов из битуминозного песка, основанных на извлечении указанных углеводородов с помощью жидкофазных агентов различной химической природы.

Так, в частности, известны способы получения углеводородов из битуминозного песка, в которых для их извлечения используются низкокипящие малополярные органические растворители (см., например, RU 2408652, RU 96115462, US 2008169222).

Согласно указанным способам осуществляют обработку битуминозного песка органическим растворителем, в ходе которой происходит переход углеводородов в состав органического растворителя. После отделения от песка жидкофазного продукта, содержащего органический растворитель и извлеченные из песка углеводороды, осуществляют отгонку органического растворителя из вышеуказанного жидкофазного продукта с получением в остатке целевого продукта - нефтяных углеводородов.

Необходимость осуществления операции отгонки органического растворителя обуславливает сложность рассматриваемых способов и приводит к дополнительным затратам энергии на операцию отгонки. Кроме того, недостатком указанных способов является то, что используемые в них органические растворители являются взрыво- и пожароопасными веществами.

Известен способ получения углеводородов из битуминозного песка [RU 2337938], в котором для извлечения их из песка используют воду.

Данный способ включает смешивание битуминозного песка с водой с образованием суспензии, содержащей извлеченные из песка углеводороды и частицы песка, и последующее отделение углеводородов от суспензии в две последовательные стадии при помощи одного из известных методов (осаждения, флотации и прочее).

Достоинством способа является то, что в нем не используются пожаро- или взрывоопасные химические реагенты, однако данный способ является сложным, поскольку для отделения углеводородов приходится применять специальные приемы и осуществлять отделение целевых продуктов в две стадии.

В качестве ближайшего аналога авторами выбран способ получения углеводородов из содержащего их песка [СА 2009144], в котором для их извлечения используют водный раствор реагента, способного эмульгировать углеводороды в водной среде с образованием стойкой эмульсии, в частности водный раствор н-бутанола, или изопропилового спирта, или ацетона.

Рассматриваемый способ включает перемешивание песка с водным раствором указанного реагента с получением смеси песка с водно-углеводородной эмульсией. Затем к смеси, полученной на стадии перемешивания песка с водным раствором реагента, добавляют специальный разрушающий эмульсию агент (деэмульгатор). После добавления деэмульгатора осуществляют фазовое разделение полученного эмульгированного продукта одним из известных способов, в частности флотацией, гравитационным отстоем и прочее.

В качестве целевого продукта используют фазу, содержащую извлеченные из песка углеводороды.

В данном способе обеспечивается достаточно полное извлечение углеводородов из битуминозного песка, однако необходимость осуществления операции введения в эмульсию специального разрушающего агента усложняет способ.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение способа получения углеводородов из содержащего их песка.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения углеводородов из содержащего их песка, с использованием водного раствора реагента, способного эмульгировать углеводороды в водной среде, включающем перемешивание песка с указанным водным раствором реагента с получением смеси песка с водно-углеводородной эмульсией, согласно изобретению в качестве реагента используют композицию, содержащую полиэлектролит, неионогенное ПАВ и щелочной агент, способную эмульгировать углеводороды в водной среде с образованием нестойкой эмульсии, водный раствор композиции используют в количестве не менее 1,0 м³ на одну тонну песка, при этом осуществляют гравитационный отстой смеси, полученной на стадии перемешивания песка с водным раствором композиции, с разделением указанной смеси на органическую фазу, содержащую углеводороды, на водную фазу, содержащую водный раствор композиции, и на твердую фазу, а также последующий отбор органической фазы в качестве целевого продукта.

В частном случае осуществления изобретения полученную после гравитационного отстоя смеси твердую фазу перемешивают с водным раствором вышеуказанной композиции, взятым в количестве не менее 1,0 м³ на одну тонну указанной твердой фазы, осуществляют гравитационный отстой вновь полученной смеси с ее разделением на органическую фазу, водную фазу и твердую фазу, при этом отбирают органическую фазу в качестве дополнительно полученного целевого продукта.

Принципиально важным в заявляемом способе является то, что для получения углеводородов из содержащего их песка используют композицию, водный раствор которой при перемешивании с песком эмульгирует содержащиеся в нем углеводороды с образованием нестойкой водно-углеводородной эмульсии, то есть эмульсии, способной быстро самопроизвольно разрушаться.

Благодаря этому в заявляемом способе оказывается возможным осуществить выделение органической фазы, содержащей углеводороды, из смеси, непосредственно полученной на стадии перемешивания песка с водным раствором композиции, содержащей песок и водно-углеводородную эмульсию, путем гравитационного отстоя указанной эмульсии без ее принудительного разрушения с помощью специальных разрушающих агентов или технологических операций, направленных на разрушение эмульсии.

Это обуславливает упрощение заявляемого способа.

Свойства водного раствора композиции образовывать нестойкую эмульсию с углеводородами, то есть быстро эмульгировать и быстро деэмульгировать углеводороды, обеспечиваются за счет использования в ее составе комбинации трех компонентов - полиэлектролита, неионогенного ПАВ и щелочного агента.

Использование в композиции полиэлектролита обуславливает высокий эмульгирующий эффект ее водного раствора при отсутствии отрицательного влияния на скорость и полноту разделения органической и водной фаз при гравитационном отстое смеси.

В качестве полиэлектролита могут быть использованы, в частности, полимеры акриловой кислоты, или ее натриевые соли с молекулярной массой 50000-120000, или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ).

Использование в композиции неионогенного ПАВ обеспечивает хорошую смачиваемость частиц песка водным раствором композиции и его высокий солюбилизирующий эффект по отношению к содержащимся в песке углеводородам.

В качестве неионогенного ПАВ могут быть использованы, в частности, продукты конденсации алкилфенолов или высших жирных кислот и этиленоксида, продукты конденсации пропиленгликоля и этиленоксида или пропиленоксида и другие аналогичные соединения, например, нонилфенилэтиленоксид с количеством оксидных групп от 9 до 12 этиленовый эфир пропиленгликоля.

Использование в композиции щелочного агента способствует эффективному вымыванию водным раствором композиции из массы песка углеводородов и обеспечению баланса эмульгирующих - деэмульгирующих свойств водного раствора композиции.

В качестве щелочного агента могут быть использованы, в частности, карбонат натрия или карбонат натрия в сочетании с карбамидом и/или метасиликатом натрия.

В заявляемом изобретении может быть использован, в частности, водный раствор композиции, состав которой соответствует различным модификациям технического средства "БОК", в частности модификации, описанной в RU 2132367.

Указанное выше количество водного раствора композиции в расчете на одну тонну песка было подобрано авторами экспериментально. При использовании менее 1,0 м³ на одну тонну песка не обеспечивается достаточно полное извлечение углеводородов из песка.

Как показали опытные испытания, заявляемый способ обеспечивает высокую степень извлечения углеводородов из песка, а также высокую полноту разделения фаз.

Это позволяет использовать полученный после гравитационного разделения смеси водный раствор композиции для извлечения углеводородов из другой порции песка. При этом кратность использования указанного водного раствора практически неограниченна, что позволяет исключить необходимость утилизации отработанного раствора или его очистку.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является упрощение способа получения углеводородов из содержащего их песка.

Кроме того, заявляемый способ не оказывает вредного влияния на окружающую среду, поскольку в нем не используются токсичные химические вещества и не образуются загрязненные углеводородами отходы.

Достоинством заявляемого способа является также его экономичность, в том числе за счет возможности многократного использования водного раствора композиции.

В случае, когда содержащий углеводороды песок включает примесь глины, в твердой фазе, полученной после гравитационного отстоя смеси, остается некоторое количество углеводородов. В этой ситуации целесообразно осуществить повторное извлечение углеводородов из указанной твердой фазы, для чего ее перемешивают с водным раствором вышеуказанной композиции, взятым в количестве не менее 1,0 м³ на одну тонну указанной твердой фазы, осуществляют гравитационный отстой вновь полученной смеси с ее разделением на органическую фазу, водную фазу и твердую фазу, при этом отбирают органическую фазу в качестве дополнительно полученного целевого продукта. Это позволяет увеличить выход целевого продукта.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

Для получения углеводородов из содержащего их песка используют водный раствор композиции, способной эмульгировать углеводороды в водной среде с образованием нестойкой эмульсии, и содержащей полиэлектролит, неионогенное ПАВ и щелочной агент.

Готовят водный раствор указанной композиции, концентрация которого на практике составляет от 2 до 6 мас.%.

Помещенный в емкость песок перемешивают с указанным водным раствором, взятым в количестве не менее 1,0 м³ на одну тонну песка. Как показывает практика, экономически целесообразным является использование водного раствора композиции в количестве до 4 м ³.

Температура водного раствора композиции составляет 40-80°С. Время перемешивания составляет от 15 до 30 минут. В результате перемешивания получают смесь водно-углеводородной эмульсии с твердой фазой.

Далее осуществляют гравитационный отстой указанной смеси в течение 1-3 часов, в результате чего происходит ее фазовое разделение с образованием слоя, представляющего собой органическую фазу, содержащую извлеченные из песка углеводороды, слоя, представляющего собой водную фазу, содержащую водный раствор композиции, и осевшую на дно емкости твердую фазу.

Верхний слой углеводородов отводят из емкости, например, путем его декантации и направляют в сборник целевого продукта. Оставшийся в емкости водный раствор композиции отделяют от твердой фазы, например, путем откачки. Отделенный от твердой фазы водный раствор композиции может быть повторно использован для получения углеводородов из другой порции песка.

Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполнения.

Пример 1

Получали углеводороды из битуминозного песка без примеси глины, в котором содержание нефти составляло 16 мас.%.

Использовали водный раствор композиции следующего состава:

Полиэлектролит - Na-КМЦ со степенью полимеризации 400 в количестве 2,5 мас.%.

Неионогенное ПАВ - этилан АЛМ-10 в количестве 10,2%

Щелочной агент - кальцинированная сода по ГОСТ 5100-85 - остальное.

В емкость помещали 1 тонну битуминозного песка и 2,0 м³ водного раствора вышеуказанной композиции с концентрацией 2 мас.%. Перемешивали содержимое емкости в течение 20 мин при температуре 60°С. По окончании перемешивания осуществляли фазовое разделение смеси путем ее гравитационного отстоя в течение 1 часа. Полученный после гравитационного отстоя верхний слой, представляющий собой извлеченные из битуминозного песка углеводороды, отводили из емкости в сборник целевого продукта путем декантации.

Количество полученных углеводородов составило 155 кг.

Оставшийся в емкости водный раствор отделяли от твердой фазы путем откачки.

Содержание углеводородов в указанном водном растворе составляло величину менее 0,01 мас.%. Количество углеводородов в оставшейся твердой фазе составило менее 0,5 мас.%.

Пример 2

Получали углеводороды из битуминозного песка с примесью глины, в котором содержание нефти составляло 14 мас.%.

Использовали водный раствор композиции следующего состава:

Полиэлектролит - полиакрилат натрия со степенью полимеризации 400 в количестве 5,0 мас.%.

Неионогенное ПАВ - этилан в количестве 8,0 мас.%,

Щелочной агент - кальцинированная сода по ГОСТ 5100-85 - остальное.

В емкость помещали 1 тонну битуминозного песка и 1,5 м водного раствора вышеуказанной композиции с концентрацией 6 мас.%. Перемешивали содержимое емкости в течение 20 мин при температуре 60°С. По окончании перемешивания осуществляли фазовое разделение смеси путем ее гравитационного отстоя в течение 2 часов. Полученный после гравитационного отстоя верхний слой, представляющий собой извлеченные из битуминозного песка нефтяные углеводороды, отводили из емкости в сборник целевого продукта путем декантации.

Количество полученных нефтяных углеводородов составило 130 кг.

Оставшийся в емкости водный раствор отделяли от твердой фазы путем откачки.

Содержание нефтяных углеводородов в указанном водном растворе составляло величину менее 0,1 мас.%.

Количество нефтяных углеводородов в оставшейся твердой фазе составило 1,0 мас.%.

Указанную твердую фазу перемешивали в течение 30 мин с водным раствором композиции вышеописанного состава с той же концентрацией, взятым в том же количестве.

Осуществляли гравитационный отстой вновь полученной смеси в течение 2 часов, по окончании которого отводили органическую фазу в сборник целевого продукта.

Количество дополнительно полученных нефтяных углеводородов составило 5 кг.

Оставшийся в емкости водный раствор отделяли от твердой фазы путем откачки.

Содержание нефтяных углеводородов в указанном водном растворе составляло величину менее 0,1 мас.%.

Количество нефтяных углеводородов в оставшейся твердой фазе составило 0,5 мас.%.