Способ экстракции битума из частиц битуминозного песка (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)

 

Изобретение относится к способу экстракции битума из добытого битуминозного песка с использованием растворителя и звуковой акустической энергии в диапазоне низких частот. Способ извлечения битума из измельченного добытого битуминозного песка, заключающийся в том, что добытый битуминозный песок смешивают с растворителем в присутствии звуковой энергии в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц. В частности, растворитель сначала смешивают с измельченным добытым битуминозным песком, а затем преобразуют эту смесь в суспензию битуминозного песка, взвешенного в растворителе. После этого суспензию битуминозного песка впрыскивают в верхнюю часть расположенной вертикально и имеющей по существу прямоугольную форму полой камеры постоянного поперечного сечения. Свежий растворитель впрыскивают в нижнюю часть акустической камеры, и он течет вверх через элемент. Свежий растворитель впрыскивают в акустическую камеру со скоростью, достаточно низкой для того, чтобы частицы битуминозного песка падали под действием силы тяжести через текущий вверх растворитель. Частицы битуминозного песка и растворитель в акустической камере подвергают воздействию акустической энергии в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц, за счет чего выделяют битум из битуминозного песка и растворяют его в текущий вверх растворитель без кавитации последнего. Битум, растворенный в растворителе, извлекают из верхней части акустической камеры и перекачивают по трубопроводу на находящийся в другом месте нефтеочистительный завод. Частицы песка, из которого экстрагирован битум, извлеченные из нижней части акустической камеры, можно рециркулировать в верхнюю часть акустической камеры, чтобы извлечь дополнительное количество битума, после прерывания впрыскивания суспензии. Технический результат: высокая эффективность извлечения битума. 4 с. и 14 з. п. ф-лы, 2 ил, 5 табл.

Изобретение относится к способу экстракции битума из добытого битуминозного песка с использованием растворителя и звуковой акустической энергии в диапазоне низких частот 0,5-2,0 кГц.

Изобретение относится также к устройству для экстракции битума из битуминозного песка.

Примерно 30 миллиардов баррелей (4,470·10⁹ м³) битума из битуминозного песка в Атабаске (из 625 миллиардов баррелей (99, 367 · 10⁹ м³) в Альберте и часть из 26 миллиардов баррелей (4,134 · 10⁹ м³) в Юте доступны для добычи. Битуминозный песок по существу состоит из кремнистых материалов, таких как песок, песчаник или диатомитовые земные отложения, пропитанных густым, вязким, имеющим низкую плотность битумом, доля которого составляет 5-20 вес. %. Сейчас в промышленности добытый песок обрабатывают с целью извлечения битума способом "промывки горячей водой по Кларку". Судя по оценкам, в области Атабаска на двух дополнительных установках производительностью 125000 баррелей в сутки (19,873 · 10³ м³ в сутки) можно применять этот способ извлечения, это ограничение вытекает из жестких требований, связанных с безопасностью окружающей среды, таких как высокое потребление воды и энергии и удаление хвостов переработки.

Существуют два альтернативных способа извлечения битума: термическая обработка (например, сухая перегонка) и экстракция растворителями. В обоих случаях необходимо высокое энергопотребление, в первом случае - ввиду плохой регенерации выявляемого тепла и сжигания части ресурсов, а во втором - ввиду необходимости разделения растворителя и битума и потерь растворителя ввиду неполной десорбции паром. Настоящий способ позволяет устранить эти недостатки. В конечном счете, битуминозный песок Юты и минеральные ресурсы области Атабаска можно регенерировать этим способом.

Для экстракции синтетического сырья из битуминозного песка до настоящего времени использовали различные способы термической обработки (пиролиза) и способы экстракции растворителем. Известно, что некоторые из термических способов включают в себя использование множества сосудов типа горизонтальной или вертикальной реторты или разновидностей реторты. В частности, в способе Лурги-Рургаса (Lurgi-Rhurgas) используют смешивающую реторту винтового типа, а в способе Такунка (Tacuik) - вращающуюся реторту сушильного типа. Известны некоторые способы экстракции растворителями, называемые способами обработки битуминозного песка из Западных штатов США и описанные в патентах США N 4.054.504 и 4.054.506, которые включают использование ультразвуковой энергии, в способе ЧАГ (САС) (Чарльза-Адамса-Гарбетта (Charles-Adams-Garbett)) используется экстракция водным основанием, а в способе Рэндалла (Randall) - горячая вода. Ранее, практика, как правило, включала использование либо термического способа, либо способа экстракции растворителем.

В рассматриваемой одновременно заявке того же Заявителя, Mobil Dicket, N 7757, под названием "Способ экстракции нефти из загрязненной нефтью почвы" (Method for Extraction Oil From Oil-Contaminated Soil), раскрыт схожий с настоящим изобретением способ экстракции нефти из загрязненной нефтью почвы, при котором используют растворитель и звуковую энергию в диапазоне низких частот 0,5 - 2,0 кГц.

В патентах США N 4.054.505 и 4.054.506 раскрыт способ удаления битума из песка с помощью ультразвуковой энергии.

В патенте США N 4.151.067 раскрыт способ удаления нефти из сланца путем приложения ультразвуковой энергии к суспензии сланца и воды.

В патенте США N 4.374.656 раскрыт способ экстракции нефти из сланца путем использования ультразвуковой энергии.

В патенте США N 4.376.034 раскрыт способ извлечения нефти из сланца с помощью ультразвуковой энергии на частотах 300-3000 МГц.

В патенте США N 4.433.322 раскрыт способ отделения углеводородов от частиц земли и песка с помощью ультразвуковой энергии в диапазоне частот 18-27 кГц.

В патенте США N 4.495.057 раскрыт комбинированный способ термической обработки и экстракции растворителем, при котором операции термической обработки и экстракции растворителем осуществляются параллельно и который включает использование ультразвуковой энергии.

В патентах США NN 4.765.885 и 5.017.281 раскрыты способы извлечения нефти из битуминозного песка с помощью ультразвуковой энергии в диапазоне частот 5-100 кГц и 25-40 кГц, соответственно.

В патенте США N 4.891.131 раскрыт способ извлечения нефти из битуминозного песка с помощью ультразвуковой энергии в диапазоне часто 5-100 кГц.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ экстракции битума из частиц битуминозного песка, включающий введение пульпы битуминозного песка в верхний конец полой камеры, в которую через ее нижний конец подают растворитель, скорость потока растворителя обеспечивает свободное падение частиц битуминозного песка через растворитель, прикладывают ультразвуковую энергию, за счет чего битум удаляется с частиц песка и переходит в растворитель, извлекают очищенные от битума частицы песка из нижней части полой камеры, извлекают растворитель, содержащий битум из верхней части полой камеры. Там же описано устройство для осуществления этого способа, содержащее емкость для битуминозного песка, конвейер для подачи пульпы битуминозного песка в верхний конец полой цилиндрической камеры, полая цилиндрическая камера, имеющая верхний и нижний концы, средство введения растворителя в нижний конец полой камеры, средство регулирования скорости подачи свежего растворителя, трубопровод, предназначенный для вывода растворителя, текущего вверх, средство, предназначенное для вывода очищенного песка из нижнего конца полой камеры, акустический преобразователь, расположенный на наружной поверхности полой камеры (см. US 2973312 A, нкл. 208-11, опубл. 28.02.1961).

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы более эффективно удалять битум из битуминозного песка.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что более низкая звуковая частота (0,5 - 2,0 кГц) является более эффективной, чем ультразвуковые частоты (например, 20 кГц), раскрытые в известном уровне техники. Диапазон частот звуковой энергии является ключевым признаком изобретения. Ни в одном из известных источников информации не раскрыта экстракция битума из битуминозного песка с растворителем путем приложения звуковой энергии с диапазоном частот 0,5 - 2,0 кГц без кавитации растворителя.

В описываемом изобретении добытый битуминозный песок смешивают с растворителем для получения суспензии песка и растворителя, текущую вверх суспензию растворителя подают в верхнюю часть расположенной вертикально акустической камеры, а свежий растворитель впрыскивают в нижнюю часть акустической камеры, и он течет вверх с регулируемой скоростью, за счет чего частицы битуминозного песка под действием силы тяжести падают через растворитель и подвергаются воздействию звуковой энергии в диапазоне низких частот 0,5 - 2,0 кГц, за счет чего бутим удаляется из растворителя без кавитации последнего.

Способ извлечения битума из частиц добытого битуминозного песка заключается в том, что а) примешивают песок, содержащий битум, к растворителю для образования суспензии частиц битуминозного песка, взвешенных в растворителе; б) впрыскивают суспензию в верхний конец расположенной вертикально полой камеры постоянного поперечного сечения; в) по существу одновременно с операцией б) впрыскивают свежий растворитель в нижний конец полой камеры постоянного поперечного сечения в направлении, противоположном потоку суспензии; г) регулируют скорость потока свежего растворителя таким образом, что частицы добытого песка падают под действием силы тяжести через свежий растворитель; д) прикладывают звуковую энергию в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц к суспензии и растворителю без кавитации последнего в полой камере, за счет чего битум на частицах песка экстрагируется и растворяется растворителем; е) извлекают частицы битуминозного песка из нижней части полой камеры; ж) извлекают растворитель, содержащий битум, из верхней части полой камеры и з) извлекают битум из растворителя.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что использование звуковой энергии в диапазоне низких частот и форма акустической камеры в сочетании с противотоком частиц битуминозного песка и растворителя позволяют более эффективно удалять битум из битуминозного песка.

Сущность изобретения поясняется ниже с помощью чертежей, где: на фиг. 1 приведено схематическое изображение примера способа извлечения битума из битуминозного песка в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 - принципиальная схема, иллюстрирующая лабораторное устройство, используемое в соответствии с настоящим изобретением;
Согласно изобретению, добытый битуминозный песок, содержащий битум, взвешен в растворителе для образования суспензии частиц битуминозного песка в растворителе и подвергания частиц битуминозного песка воздействию звуковой акустической энергии в диапазоне низких частот 0,5 - 2,0 кГц в расположенной вертикально, обладающей прямоугольной формой акустической камере постоянного поперечного сечения.

На фиг. 1 показано, что растворитель, который может быть легкой сырой нефтью или смесью сортов легкой сырой нефти, полученной с близлежащего месторождения или из резервуара, подают по трубопроводу 10 в бак 12, где она смешивается с измельченным добытым битуминозным песком, доставляемым по трубопроводу 14. Отношение добытого битуминозного песка к растворителю зависит от свойств битуминозного песка. Обычно отношение добытого битуминозного песка к растворителю составляет около 0,3-15 об.%, предпочтительно около 8-10 об.%. Растворитель и битум в битуминозном песке взаимно смешиваются. Добытый битуминозный песок измельчают, обычно - до конкретного размера частиц не более чем 1/4 дюйма (6,35 мм), чтобы получить суспензию битуминозного песка и растворителя, которую можно вводить непосредственно в акустическую камеру, подвергающуюся воздействию звуковой энергии. Предпочтительно измельчать битуминозный песок до конкретного размера частиц, совместимого с размером частиц того песка, гранулометрический размер которого присущ многим разновидностям битуминозного песка. Смесь битуминозного песка и растворителя подают по трубопроводу 16 в смеситель 18 суспензии, где битуминозный песок и растворитель тщательно смешиваются с образованием суспензии битуминозного песка, взвешенных в растворителе. При смешивании битуминозного песка и растворителя часть битума, содержащегося в битуминозном песке, растворяется в растворителе, а часть растворителя растворяется в битуме, остающемся в битуминозном песке. Затем суспензию битуминозного песка подают в верхнюю часть расположенной вертикально, обладающей по существу прямоугольной формой акустической камеры 20 постоянного поперечного сечения. В нижнюю часть акустической камеры 20 по трубопроводу 22 вводят свежий растворитель, который течет вверх через акустическую камеру. Свежий растворитель впрыскивают в нижнюю часть акустической камеры с регулируемой скоростью, достаточно низкой для того, чтобы гранулы битуминозного песка в суспензии падали под действием силы тяжести через текущий вверх растворитель. Частицы битуминозного песка и растворитель подвергают воздействию акустической энергии в диапазоне низких частот 0,5 - 2,0 кГц, предпочтительно 1,25 кГц, за счет чего битум отделяется от гранул битуминозного песка и растворяется текущим вверх растворителем без кавитации последнего. Текущая вверх смесь растворителя и битума выходит из верхней части акустической камеры 20 по трубопроводу 24, и ее подают в трубопровод для поставки на находящийся в другом месте нефтеочистительный завод.

Гранулы песка, из которых экстрагирован битум, падают вниз под действием силы тяжести и текут через акустическую камеру 20 в отстойник 26, содержащий воду, вводимую по трубопроводу 28. Смесь воды и песка, из которого экстрагирован битум, выводят из отстойника 26 по трубопроводу 30. Песок, из которого экстрагировали битум, можно выгрузить в отвал после вывода из отстойника 26 или рециркулировать в акустическую камеру 20.

В другом конкретном варианте воплощения изобретения частицы песка, из которых экстрагирован битум, извлеченные из нижней части акустической камеры, рециркулируют в верхнюю часть акустической камеры. При рециркуляции впрыскивание суспензии битуминозного песка прерывается. Рециркулированные частицы песка, из которого экстрагирован битум, падают через текущий вверх растворитель и подвергаются воздействию звуковой энергии в диапазоне частот 0,54 - 2,0 кГц, так что дополнительное количество битума удаляется и растворяется растворителем. Затем из растворителя извлекают битум. Частицы песка, из которого экстрагирован битум, можно рециркулировать в течение многих циклов до тех пор, пока количество извлеченного битума не перестанет увеличиваться или частицы песка по существу перестанут содержать битум.

В еще одном конкретном варианте воплощения изобретения извлеченные из нижней части акустической камеры частицы песка, из которого экстрагирован битум, можно пропускать во вторую акустическую камеру, эксплуатируемую в тех же самых условиях, что и первая акустическая камера, и во второй камере извлекается дополнительное количество битума. Песок, из которого извлечен битум, подают непосредственно во вторую акустическую камеру без предварительного получения суспензии. Рециркулированные частицы песка, из которого экстрагирован битум, падают под действием силы тяжести через текущий вверх растворитель и одновременно подвергаются воздействию звуковой энергии в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц без кавитации растворителя, так что неэкстрагированный битум, оставшийся на частицах битуминозного песка, удаляется и растворяется растворителем. Растворитель извлекают из верхней части второй акустической камеры и извлекают растворенный битум из растворителя.

Ультразвуковую энергию в акустической камере 20 вырабатывают преобразователи 32 и 34, прикрепленные к среднему участку наружной поверхности одной из более широких сторон акустической камеры. Преобразователи 32 и 34 - это магниторезистивные измерительные преобразователи, поставляемые под товарным знаком "Т"-Мотор ("T"-Motor), фирмой "Соник-Ресеч Корпорейшн" (Sonic Research Corporation) Молин (Moline), штат Иллинойс, США. Подходящие для использования в настоящем изобретении преобразователи раскрыты в патенте США N 4.907.209, который выдан Севаллу и др. (Sewall et al.) 6 марта 1990 г. Этот патент упомянут здесь для справок. Преобразователи запитывают от стандартного генератора частоты и усилителя мощности. В зависимости от частоты резонанса акустических преобразователей, требуемая частота может находиться в диапазоне 0,5-2,0 КГц. Работа на частоте резонанса источника звука желательна ввиду поддержания максимальной амплитуды или мощности сигнала на этой частоте. Обычно эта частота составляет 0,5 - 2,0 кГц для требуемого оборудования, предпочтительно 1,25 кГц.

Акустическая камера 16 состоит из расположенной вертикально, обладающей по существу прямоугольной формой полой камеры постоянного поперечного сечения. Акустическая камера 16 предпочтительно расположена вертикально, выполнена в виде прямоугольной полой камеры постоянного поперечного сечения и имеет первую пару по существу плоских параллельных сторон и вторую пару плоских параллельных сторон, причем первая пара плоских параллельных сторон значительно больше по ширине, чем вторая пара плоских параллельных сторон. Преобразователи, используемые для выработки звуковой энергии, предпочтительно прикреплены к среднему участку наружной поверхности одной из более широких сторон акустической камеры. Форма акустической камеры и местоположение преобразователей позволяют передавать звуковую энергию на низких частотах с максимальной амплитудой или мощностью, без кавитации растворителя, которая была бы возможной помехой осаждению гранул битуминозного песка под действием силы тяжести через текущий вверх растворитель. Кроме того, звуковая энергия в диапазоне низких частот без кавитации растворителя проникают более эффективно в связи зерен битума и песка и сказывается в откреплении битума от зерен песка с последующим его растворением текущим вверх растворителем. Акустическая камера 16 имеет объем, пропорциональный размерам и выходной мощности акустических преобразователей.

Растворитель может быть любым жидким углеводородом, который смешивается с битумом в битуминозном песке. Подходящие растворители включают в себя нафту, легкую сырую нефть, конденсат, неочищенный бензин, керосин, гексан и толуол. Легкую сырую нефть или смесь сортов легкой сырой нефти можно получить из близлежащего месторождения нефти или резервуара. В случае битуминозного песка Атабаски в провинции Альберта, Канада, например, растворитель может быть побочным потоком конденсата, получаемого с газогенераторной станции Харматтан, или легкой сырой нефтью, получаемой с месторождения Пембина или из резервуаров Карсон Крик (месторождение Вивер Хилл Лэйк, расположенное к северо-западу от Эдмонтона) в качестве более легкой сырой нефти.

На фиг. 2 изображено лабораторное устройство для экстракции растворителем. Образец битуминозного песка весом 500 г, содержащий 10-12 вес.% битума, смешивали с 250 мл растворителя - толуола или керосина - в течение 5 минут для получения суспензии. Обращаясь к фиг. 2, отмечаем, что суспензию битуминозного песка, взвешенного в растворителе, вводили в верхнюю часть акустической камеры 36. В нижнюю часть акустической камеры 36 вводили свежий растворитель, текущий вверх через акустическую камеру с регулируемой достаточно низкой скоростью, за счет чего частицы песка падают под действием силы тяжести через текущий вверх свежий растворитель. Частицы битуминозного песка и растворитель в акустической камере 36 подвергают воздействию звуковой энергии на частоте 1,25 кГц при уровне мощности 6,5 без кавитации растворителя. Звуковая энергия вырабатывается преобразователем 40, прикрепленным к наружной поверхности акустической камеры 36. Акустическая камера 36 состоит из вертикально расположенной и выполненной в виде по существу прямоугольной полой камеры постоянного поперечного сечения. Звуковая энергия низкой частоты удаляет битум из частиц битуминозного песка, причем битум растворяется текущим вверх растворителем без кавитации последнего. Смесь растворителя и битума выходит из верхней части акустической камеры 36 по трубопроводу 42. Частицы песка, из которого экстрагирован битум, оседают под действием силы тяжести в колбу 44, содержащую воду, с образованием суспензии взвешенных в воде частиц песка, из которого экстрагирован битум. Суспензию воды и песка выводили из колбы 44 по трубопроводу 46 и фильтровали для удаления воды. Остаточный битум, полученный из песка, собирали в экстракторе Соксхлета (Soxlet) с помощью толуола. В другом варианте образец песка сушили на воздухе с вечера до утра при температуре, примерно соответствующей температуре окружающего воздуха, перед экстракцией по Соксхлету для удаления любого остаточного количества растворителя. Проводили также контрольные опыты без использования звуковой энергии и подачи битуминозного песка непосредственно в акустическую камеру без предварительного образования суспензии.

Рабочие условия и результаты экстракции растворителем при использовании устройства, изображенного на фиг. 2, представлены в табл. 1-4.

В табл. 1 представлены результаты контрольных опытов 1A, 1B, 2 и 3, в которых использовали суспензию и растворитель на основе толуола с приложением звуковой энергии на частоте 1,0 кГц и 1,25 кГц и без приложения звуковой энергии.

В вышеуказанных результатах опыт 2 показывает количество нефти, извлеченной с помощью суспензии и растворителя на основе толуола при использовании звуковой энергии на частоте 1,25 кГц, а опыт 3 показывает результаты в тех же условиях, но при отсутствии воздействия звуковой энергии. Эти результаты показывают, что количество нефти, извлеченной с помощью звуковой энергии, больше, чем при отсутствии воздействия звуковой энергии. Эти результаты также показывают, что толуол очень эффективный растворитель, однако он слишком дорог для промышленного применения. Опыт 1A аналогичен опыту 2, за исключением того, что частота в опыте 1A была 1,0 кГц, а в опыте 2 - 1,25 кГц. Частота 1,24 кГц была частотой резонанса преобразователя, которая является предпочтительной частотой. Эти результаты показывают, что изменение частоты от 1,0 кГц до частоты резонанса 1,25 кГц увеличивает извлечение нефти с 92,7 до 98,2 вес.%. В опыте 1B извлеченные частицы песка, из которого экстрагирована нефть, из опыта 1A рециркулировали в акустическую камеру без образования суспензии и подвергали воздействию тех же условий, что и в опыте 1A, при использовании частоты 1,0 кГц. Опыт 1B демонстрирует, что рециркуляция частиц песка, из которого экстрагирована нефть, в акустическую камеру увеличивает количество извлеченной нефти с 92,7 до 93,9 вес.%.

В табл. 2 представлены результаты контрольных опытов 4 и 5, которые проводились с использованием суспензии и растворителя на основе керосина с приложением звуковой энергии на частоте 1,25 кГц и без приложения звуковой энергии.

^хчастоте 1,0 кГц и 1,25 кГц и без приложения звуковой энергии.

Результаты в табл. 2 показывают, что использование звуковой энергии увеличивает извлечение нефти с 50 до 60,1 вес.%, т.е. извлечение нефти возрастает на 20%. Исходя из современного уровня добычи сырой нефти из битуминозного песка фирмой "Синхруд" ("Syncroe"), комплекса наиболее масштабной добычи и обогащения битуминозного песка в мире, увеличение производительности на 20% должно выразиться в получении дополнительных 1,5 миллиона баррелей (0,238 · 10⁶ м³). Результаты табл. 2 также показывают, что керосин не так эффективен, как толуол в качестве растворителя. Однако, как указано выше, толуол был бы слишком дорог для промышленного применения.

В табл. 3 представлены результаты контрольных опытов 6 и 7, при которых использовали растворитель на основе керосина и звуковую энергию на частоте 1,25 кГц, и также не использовали звуковую энергию, но при этом не проводили предварительное образование суспензии.

Опыт 6 показывает количество нефти, извлеченной с помощью растворителя на основе керосина при использовании звуковой энергии на частоте 1,25 кГц, но без предварительного образования суспензии. Опыт 7 показывает результаты в тех же условиях без использования звуковой энергии. Эти результаты показывают, что без образования суспензии количество извлеченной нефти меньше, чем количество извлеченной нефти в случае предварительного образования суспензии (как показано в табл. 2), однако количество нефти, извлеченной с помощью звуковой энергии, было больше, чем в случае отсутствия звуковой энергии.

В приводимой ниже табл. 4 представлены результаты контрольного опыта 8, который проводили с использованием суспензии и растворителя на основе керосина с приложением звуковой энергии на частоте 1,25 кГц. После прохождения 250 мл растворителя через акустическую камеру частицы песка, из которого экстрагирована нефть, извлекали и рециркулировали через акустическую камеру во второй раз.

Результаты в приведенной выше табл. 4 показывают, что, если битуминозный песок, из которого экстрагирована нефть, извлекают из нижней части акустической камеры и рециркулируют в акустическую камеру после обработки суспензии растворителем в количестве 250 мл, количество извлеченной нефти составило 88,2%. По сравнению с вышеуказанным опытом 4, когда использовали керосин и те же самые условия при наличии только одного прохода через акустическую камеру, рециркуляция частиц песка, из которого экстрагирована нефть, увеличила извлечение нефти с 60,1% до 88,2%. Извлеченные частицы песка, из которого экстрагирована нефть, можно повторно рециркулировать до тех пор, пока количество извлеченной нефти не перестанет увеличиваться.

В приводимой ниже табл. 5 представлены результаты контрольного опыта 9, при проведении которого использовали суспензию и растворитель на основе керосина с приложением ультразвуковой энергии на частоте 20 кГц.

Результаты в табл. 5 показывают, что количество нефти, извлеченной с помощью суспензии и растворителя на основе керосина на частоте резонанса 20 кГц, составляет всего 54,1%, что на 10% ниже количества нефти, извлеченной с приложением звуковой энергии на предложенной Заявителем частоте 1,25 кГц в тех же самых условиях (см. контрольный опыт 4 в табл. 2). Эти результаты недвусмысленно показывают, что более низкая звуковая частота (1,25 кГц), соответствующая настоящему изобретению, эффективнее, чем ультразвуковая частота 20 кГц, предложенная в известном техническом решении.

Хотя настоящее изобретение описано на конкретных вариантах воплощения, должно быть понятно, что возможны модификации и изменения изобретения без изменения объема притязаний, как легко могут установить специалисты в данной области техники. Такие модификации и изменения следует рассматривать как соответствующие объему притязаний и прилагаемой формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ экстракции битума из частиц битуминозного песка, включающий введение пульпы битуминозного песка в верхний конец расположенной вертикально полой камеры постоянного поперечного сечения, в которую через ее нижний конец подают растворитель, при этом скорость потока растворителя обеспечивает свободное падение части битуминозного песка через растворитель, прикладывают ультразвуковую энергию, за счет чего битум удаляется с частиц песка и переходит в растворитель, извлекают очищенные от битума частицы песка из нижней части полой камеры, извлекают растворитель, содержащий битум из верхней части полой камеры, отличающийся тем, что звуковую энергию прикладывают в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц без кавитации растворителя в полой камере и затем отделяют битум от растворителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворитель выбирают из группы, состоящей из нафты, легкой сырой нефти, конденсата, неочищенного бензина, керосина и толуола или их смесей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частота звуковой энергии в полой камере составляет 1,25 кГц.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что доля смешанного с растворителем битуминозного песка составляет 0,3 - 15 об.%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что добытый битуминозный песок измельчают до размера частиц не более 1/4 дюйма (6,35 мм) перед тем, как смешать их с растворителем для образования суспензии.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после прерывания впрыскивания суспензии извлеченные из нижней части полой камеры частицы песка рециркулируют к верхнему концу полой камеры и повторяют цикл операций в камере.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлеченные из нижней части полой камеры частицы песка, из которого экстрагирован битум, пропускают в верхний конец второй, расположенной вертикально полой камеры постоянного поперечного сечения и повторяют цикл операций в камере.

8. Способ экстракции битума из частиц битуминозного песка, включающий введение битуминозного песка в верхний конец расположенной вертикально полой камеры постоянного поперечного сечения, в которую через нижний конец подают растворитель, при этом скорость потока растворителя обеспечивает свободное падение части битуминозного песка через растворитель, прикладывают ультразвуковую энергию, за счет чего битум удаляется с частиц песка и переходит в растворитель, извлекают очищенные от битума частицы песка из нижней части полой камеры, извлекают растворитель, содержащий битум из верхней части полой камеры, отличающийся тем, что в верхний конец полой камеры подают размолотый битуминозный песок, при этом звуковую энергию прикладывают в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц без кавитации растворителя в полой камере и затем отделяют битум от растворителя.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что растворитель выбирают из группы состоящей из нафты, легкой сырой нефти, конденсата, неочищенного бензина, керосина и толуола или их смесей.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что частота звуковой энергии в полой камере составляет 1,25 кГц.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что отношение добытого битуминозного песка к растворителю составляет 0,3 - 15 об.%.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что добытый битуминозный песок измельчают до размера частиц не более 1/4 дюйма (6,35 мм) перед тем, как смешать их с растворителем.

13. Способ по п.8, отличающийся тем, что после прерывания нагнетания частиц битуминозного песка, извлеченные из нижней части полой камеры частицы песка, из которого экстрагирован битум, рециркулируют к верхнему концу полой камеры и повторяют цикл операций.

14. Способ по п.8, отличающийся тем, что извлеченные из нижней части полой камеры частицы песка, из которого экстрагирован битум, пропускают в верхний конец второй, расположенной вертикально полой камеры постоянного поперечного сечения и повторяют цикл операций в камере.

15. Устройство для экстракции битума из частиц битуминозного песка, содержащее емкость для битуминозного песка, конвейер для подачи пульпы битуминозного песка в верхний конец полой цилиндрической камеры, полую цилиндрическую камеру, имеющую верхний и нижний конец, средство введения растворителя в нижний конец полой камеры, средство регулирования скорости подачи свежего растворителя, трубопровод, предназначенный для вывода растворителя, текущего вверх, средство, предназначенное для вывода очищенного песка из нижнего конца полой камеры, акустический преобразователь, расположенный на наружной поверхности полой камеры, отличающееся тем, что содержит дополнительное средство для отделения битума от раствора, причем акустический преобразователь выполнен с возможностью вырабатывания акустической энергии в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно содержит средство извлечения частиц битуминозного песка из нижнего конца полой камеры и рециркуляции частиц битуминозного песка в верхний конец полой камеры.

17. Устройство для экстракции битума из частиц битуминозного песка, содержащее емкость для битуминозного песка, конвейер для подачи битуминозного песка в верхний конец полой цилиндрической камеры, полую цилиндрическую камеру, имеющую верхний и нижний конец, средство введения растворителя в нижний конец полой камеры, средство регулирования скорости подачи свежего растворителя, трубопровод, предназначенный для вывода растворителя, текущего вверх, средство, предназначенное для вывода очищенного песка из нижнего конца полой камеры, акустический преобразователь, расположенный на наружной поверхности полой камеры, отличающееся тем, что содержит дополнительное средство для отделения битума от раствора, причем акустический преобразователь выполнен с возможностью вырабатывания акустической энергии в диапазоне частот 0,5 - 2,0 кГц.

18. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит средство извлечения частиц битуминозного песка из нижнего конца полой камеры и рециркуляции частиц битуминозного песка в верхний конец полой камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4