185401. lajstromszámú szabadalom • Eljárás palaolaj, nehézolaj, kerogén vagy kátrány kinyerésére előfordulási közegeiből
185 401 A találmány tárgya eljárás palaolaj, nehézolaj, kerogén kinyerésére olajpala kőzetből, valamint kátrány kinyerése lignitből, barnaszénből, általában fiatalkorú szcnclőfordulásból. A palaolaj telepek általában a talajfelszínhez közeli kőzetrétegekben helyezkednek el és aszfalténtartalmuk miatt értékes vegyipari nyersanyagokat, petrolkémiai alapanyagokat tartalmaznak. A palaolaj, ill. kerogén, valamint nehézolaj kinyerése egyre fontosabb, mert a szénhidrogénkészletek korlátozottak, ugyanakkor a kitermelt szénhidrogének nagy hányadát energiahordozóként használják. Azonban a szénhidrogénkészletek ilyen jellegű felhasználása pazarlógazdálkodást jelent, mivel a szénhidrogének számos értékes vegyipari termék kiinduló anyaga, ezért elégetésük nem tekinthető gazdaságos hasznosulási formának. A kerogén jellegzetes tulajdonsága, hogy a legtöbb ismert és alkalmazott ipari oldószerben, - mint pl. benzinben, - nem, vagy alig oldódik. A kerogén extrakcióját ezen túlmenően megnehezíti az a körülmény, hogy a tárolókőzethez igen erősen tapad, onnan deszorbeálni igen nehéz. Ugyanez mondható el a fiatalkorú szenekben levő kátrányféleségekről is. Az olajat tartalmazó palából az olaj kinyerésére különféle eljárások ismeretesek a szabadalmi irodalomból. Ezeknek az ismert megoldásoknak egy része az olajat tartalmazó kőzet kibányászását és elszállítását kívánja, míg a másik része az olaj kinyerését „in situ” hajtja végre. Ismert eljárás pl. kerogén kinyerésére az olajpala száraz lepárlása melynek során az olajpalát 7-800 K-ra hevítik, a szenet általában 1000 °K körüli hőmérsékleten levegőtől elzártan lepárolják, ezen a hőmérsékleten a szénhidrogének hőbomlást szenvednek és svélgázt, zöldolajat és kátrányt eredményeznek. A lehűtött, hőbomlás során kapott svélgáz zömmel metánból és hidrogénből, valamint szén-(IC)dioxidból áll, melyet fú'tőgázként hasznosítanak. A retortázás, ill. száraz lepárlás igen hőenergia-igényes folyamat, fenntartása a lepárlási gáz jelentős részének elégetésével lehetséges. A palának 800 °K-ra való felmelegítéséhez és a kerogén termikus disszociójához általában a pala tömegének jelentős hányadát kitevő kerogént el kell égetni. Kb, 5 s%-nyi kerogén égéshője fedezi azt az energiamennyiséget, melyet a palának környezethőmérsékletről a retorta hőmérsékletére való emelése megkövetel. Ezrt a retorta-eljárások általában csak 5 s%-ot meghaladó kerogéníartalmú olajpalákra alkalmazhatók. A gyakorlatban tehát a 8-10 s%-nál nagyobb kerogéníartalmú palát tartják feldolgozhatnak. Az ismert és működő üzemek általában 16-60 s% kerogént tartalmazó nyersanyagokra épültek. Figyelembe kell venni, hogy a technikai megvalósítást a kőzet rossz hővezetőképessége is erősen hátráltatja. Száraz lcpárlásos eljárást ismertet a 4,060.479 ljsz. US szabadalmi leírás. Az olajpala, illetve bitumenes homok olajtartalmának kinyerésére alkalmas eljárást a 4.054.505 ljsz.US szabadalmi leírás közöl, amely szerint a bitumen kinyerését oldószeres kezeléssel és ultrahang egyidejű besugárzásával hajtják végre. Ez utóbbi megoldás továbbfejlesztésére vonatkozó 4.054.506 ljsz. US szabadalmi leírás szerint a fenti intézkedésekhez az elegy egyidejű mechanikai keverése is társul. A 4,067.796 ljsz. US szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet bitumen kinyerésére, amely szerves oldószer és vizes oldat elkülönítésén alapszik. A fiatalkorú szenekben, - lignitben, barnaszénben -, levő „széno!aj”-at 350-400 °C hőmérsékleten és 100 5 '00 bar nyomáson touloilal szuperkritikus állapotban extrahálják. (Erdöl u. Kohle, Erdgas, Petrolchemie, 1980. 07. sz.p. 314-326.) A 4,067.616 ljsz. US szabadalmi leírásban ismertetett eljárás lényegében átmenetet képez a kerogén „in situ” 10 kitermelése és felszínrehozatala között, mert az eljárás szerint a kerogén viszkozitását megfelelő oldószerrel csökkentve, a kerogént a felszínre hozzák, de az olajtartalmú kőzetréteg fölötti fedőréteget nem távolítják el. A kerogén „in .situ” kinyerésére alkalmas eljárásokra 15 jellemző, hogy a hordozó kőzetben levő kerogén viszkozitását csökkentik és ezáltal annak kiáramlását elősegítik. A 4,045.085. ljsz US szabadalmi leírás berendezést ismertet olajnak olajpalából való „in situ” kinyerésére az olajpala aprításával kialakított retorták alkalmazásával. 20 A 4,066.127 ljsz. US szabadalmi leírás szerinti eljárás alapján a bitumen kinyerését a föld alatti tározó kőzetből forró közeg áramoltatásával kívánják megoldani. Ismeretesek olyan eljárások is olajpala olajtartalmának kinyerésére, amelyek a tároló elektromágneses hul- 25 tárnokkal való felmelegítését javasolják. Ilyen eljárást ismertetnek pl. az 1,260.264 ljsz francia és a 2,257.738 ljsz. US szabadalmi leírások, melyeknek lényege, hogy a kerogént tartalmazó kőzet melegítésére rádiófrekvenciás vagy mikrohullámú elektromágneses besúgd rzást alkalmaz - 30 nak. Ez utóbbi eljárásokon kíván javítást eszközölni az 1,288.621 ljsz. francia szabadalmi leírás szerinti megoldás, melynek lényege, hogy az olajtartalmú kőzetalakulatban képzett fúrólyukban egyidejűleg hőenergiát és nagyfrekvenciás elektromos energiát is fejlesztenek, mi- 35 által a kőzet szénhidrogéntartalmának viszkozitása csökken és kitermelhetővé válik. A 3,104.711 ljsz. US szabadalmi leírásban ismertetett megoldás olyan nagyfrekvenciás melegítőbercndezést javasol, amelyet a termelő kútba építenek be és lehetővé 40 teszi a fúrólyukban felgyülemlett víz által okozott dielektromos veszteség csökkentését. A felsorolt eljárások nem terjedtek el a gyakorlatban, mert a betáplált elektromos energia jelentős hányada igen nagy dielektromos veszteségű vízben nyelődik el, annak melegítésére, el- 45 párologtatására fordítódik. Az elektromágneses energia további nagy része a kőzetet melegíti és csak igen kis hányada szolgálja a kitűzött célt. Az energia elnyelődés megoszlása ugyanis a dielektromos tényezők és az adott közeg tömegrészének szorzatával arányos, így az olaj ki- 50 nyerését szolgáló energia viszonylag kicsi. A felsorolt és ismert megoldások hatékonysága, a szénhidrogénféleségek kinyerési hányada az elméletileg számított optimumot nem éri el, a megoldások nem gazdaságosak, így a gyakorlatban nem is terjedtek el. 55 A találmány célja olyan megoldás biztosítása, mely a szénhidrogénféleségek (pl. palaolaj, nehézolaj, kátrány, kerogén stb.) kinyerési hányadának, egyben gazdaságosságának növelését eredményezi. A találmány szerint a feladatot úgy oldjuk meg, hogy 60 a palaolajat, nehézolajat, kerogént, kátrányt tartalmazó természetes szilárd közeget zárt, nyomás alatti térben mikrohullámú sugárzásnak tesszük ki. A zárt, nyomás alatti térben egyidejűleg kiszorítóközeget is alkalmazunk. A kiszorí tóköze g gáz, vagy folyadékfázisú szén- 65 -(IV)dioxid tartalmú gáz, vagy kevert gáz, vagy egyéb 2
