177738. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított minőségű szénhidrogén-termékek kinyerésére
9 177738 10 és legelőnyösebben mintegy 1: 2 és 1:3 közötti érték. Hasonlóan a kátrányhomok, vagy szilárd szén és víz súlyaránya a nagy fajsúlyú víztartalmú fázisban előnyösen mintegy 3: 2 és 1: 10 közötti érték, és legelőnyösebben mintegy 1: 1 és 1: 3 közötti érték. Különösen hasznos, ha a víz valamely szerves vegyülettel, mint bifenillel, piridinnel, részben hidrogénezett aromás olajjal, vagy valamely mono- vagy polihidrált vegyülettel, mint metanollal együtt van jelen. Az ilyen kombináció alkalmazása megnöveli az egyébként korlátozott oldhatóságot, és az oldás sebességét, így ezzel a krakkolás, hidrogénezés, kénmentesítés, fémmentesítés és nitrogénmentesítés még gyorsabban mehet végbe. Továbbá, a nagy fajsúlyú víztartalmú fázisban a vízen kívül alkalmazott más komponensek hidrogénforrásként is szolgálhatnak, például vízzel reagálva. Az eljárás megvalósítható szakaszosan, vagy folyamatosan, vagy félfolyamatosan. A széntartalmú anyag és a nagy fajsúlyú víztartalmú fázis közötti kontakt idő — vagyis, szakaszos eljárás esetén a tartózkodási idő, vagy inverz oldószer-térsebesség az áramlási eljárásban — perc nagyságrendtől egészen 6 óráig terjed, a kinyert szénhidrogének hatásos krakkolásának, hidrogénezésének, kénmentesítésének, fémmentesítésének és nitrogénmentesítésének megfelelően. A találmány szerinti eljárásnál a víztartalmú fluidum és a szilárd kátrányhomok vagy szilárd szén közötti érintkeztetés a víztartalmú fluidum és a kátrányhomok vagy szilárd szén szuszpenziójában valósítható meg. A találmány szerinti eljárást, amennyiben az előbbiek alapján bányászott szilárd kátrányhomokkal vagy szénnel folytatjuk le, akkor a szénhidrogének sokkal gyorsabban nyerhetők ki, ha a bányászott szilárd anyagot előnyösen 13 mm, vagy ennél kisebb szemcseméretre őröljük. Más változatnak megfelelően, a találmány szerinti eljárás in situ is lefolytatható úgy, hogy a víztartalmú fluidumot a föld alatti tárolórétegbe nyomatjuk, és a szénhidrogén-termékeket elválasztásra vagy további feldolgozásra kinyerjük. 1—38. példák Az 1—38. példák a találmány szerinti módszerben az olajpala-, kátrányhomok-nyersanyagok szakaszos feldolgozására vonatkoznak különböző körülmények között és a szénhidrogének kinyerését, krakkolását, kénmentesítését, és — amennyiben a széntartalmú anyag olajpala vagy kátrányhomok, vagy paraffinokat, olefineket, olefin jellegű termékeket, vagy acetiléneket, valamint gyűrűn szubsztituált vegyületeket tartalmazó szénhidrogénfrakciók — fémmentesítését és tetszés szerint még hidrogénezését és nitrogénmentesítését szemléltetik. Amennyiben másképp nincs megadva, mindegyik esetben a következő eljárást alkalmaztuk. Az olajpala-, vagy kátrányhomok-nyersanyagokat, a vizet, és amennyiben alkalmazunk, a katalizátorrendszer komponenseit környezet hőmérsékletén bemérjük egy 300 ml-es Hastelloy C ötvözetből készült Magne-Drive szakaszos működésű autoklávba, melyben a reakcióelegyet keverjük. A katalizátorrendszer komponenseit mint vizes oldatot, vagy a szilárd anyagot, mint vizes szuszpenziót adagoljuk be. ■^mennyiben másképp nincs megadva, mindegyik példában elegendő vizet adagolunk be úgy, hogy a reakció hőmérsékletén és nyomásán, és az alkalmazott reakciótérfogatban, a víz fajsúlya legalább 0,1 g/ml legyen. Az autoklávot inert argongázzal kiöblítjük, majd lezárjuk. Ilyen inert gázt a reakciórendszer nyomásának növelése céljából is hozzáadunk. A környezet hőmérsékletén az argongáz hozzájárulását az összes nyomáshoz argonnyomásnak nevezzük. A reakciórendszer hőmérsékletét ezután a kívánt szintre növeljük, mellyel nagy fajsúlyú, víztartalmú fluid fázis képződik. Az autokláv szobahőmérsékletről 350 °C hőmérsékletre való felfűtéséhez megközelítőleg 28 perc szükséges. Megközelítőleg 6 perc szükséges a hőmérséklet 350 °C-ról 370 °C-ra, és megközelítőleg újabb 6 perc szükséges a hőmérséklet 370 °C-ról 400 °C-ra való növelésére. Amennyiben a kívánt végső hőmérsékletet elérjük, a hőmérsékletet a kívánt időtartamig, konstans értéken tartjuk. Ezt a végső hőmérsékletet, és ezen a hőmérsékleten az időtartamot, mint a reakció hőmérsékletét, illetve a reakció idejét definiáljuk. A reakció ideje alatt a reakciórendszer nyomása, a reakció előrehaladtával növekszik. A reakció kezdetén a nyomást mint reakciónyomást definiáljuk. A kívánt reakcióidő után, a kívánt reakcióhőmérsékleten, és nyomáson a nagy fajsúlyú, víztartalmú fluid fázist nyomásmentesítjük, és az autoklávból fleshdesztillációval eltávolítjuk a gázt, a vizet és az „olaj”-at, melyben visszamarad a „bitumen", szervetlen maradék, és alkalmazás esetén, a katalizátorrendszer. Az „olaj” a reakció hőmérsékletén, vagy az alatt forró folyékony szénhidrogénfrakció, és a „bitumen” a reakció hőmérséklete fölött forró szénhidrogénfrakció. A szervetlen maradék a használt pala, vagy kátrányhomok. A gázt, vizet és az olajat egy nyomásálló tartályban, folyékony nitrogénnel hűtve, felfogjuk. A gázt a nyomásálló tartály szobahőmérsékletre való felmelegítésével eltávolítjuk, majd tömegspektroszkópiával, gázkromatográfiával, és infravörös-spektroszkópiával vizsgáljuk. A vizet és az olajat ezután a tartályból komprimált gázzal kinyomjuk, és esetleg a tartály melegítésével is. A vizet és az olajat ülepítéssel választjuk el. Az olajat kén- és nitrogéntartalmára röntgensugár-fluoreszcenciával, illetve Kjeldahl módszerrel analizáljuk, és a fajsúlyt, valamint az API fajsúlyt meghatározzuk. A bitument, szervetlen maradékot, és a katalizátorrendszer komponenseit, amennyiben alkalmaztunk, az autoklávból kloroformmal kimossuk, ekkor a bitumen ebben az oldószerben feloldódik. A szilárd maradékot ezután a bitumentartalmú oldattól szűréssel eltávolítjuk. A bitument, az olaj-elemzésnél megadott módszerekkel, kén- és nitrogéntartalmára vizsgáljuk. A szilárd maradékot szervetlen karbonát-tartalomra vizsgáljuk. A szénhidrogének olajpalából való kinyerését illetően, több olajpala-mintát dolgoztunk fel, Coloradóból származó olajpalából. Ezeket a mintákat darabos formában kaptuk, melyeket őröltünk, és őrölve különböző szemcseméretű frakciókká szétválasztottuk. Ezen frakciók bitumentartalmának meghatározása érdekében, mindegyik minta egy részét levegőn, 540 °C hőmérsékleten, 30 percig kalcináljuk, hogy a vizet, és a bitumenszerű széntartalmú anyagot a szervetlen karbonát elbontása nélkül eltávolítsuk. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott olajpala mintáinak szemcseméretét, és mindegyik minta kalcinálás alatti, százalékos súlyveszteségét az 1. táblázatban közöljük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
