Способ экстракции и восстановления битума из битумной пены и применяемый для этого способ противоточной декантации

Способ экстракции и восстановления битума из битумной пены и применяемый для этого способ противоточной декантации

Реферат

 

Использование: нефтепереработка. Сущность: проводят способ экстракции битума из отходов обработки битумной пены, полученной из битуминозных песков. В соответствии с этим способом производят экстракцию битумной пены из битуминозных песков с использованием водного процесса, для осуществления которого не требуется применение каустической соды. Для удаления осажденных асфальтенов, воды и твердых веществ из битумной пены производят обработку битумной пены парафиновым растворителем в контуре противоточной декантации. Получают разведенный битумный продукт, который имеет конечное содержание воды и твердых веществ ориентировочно от 0,01 до 1 вес.%. Это позволяет непосредственно подавать указанный разведенный битумный продукт на гидрокрекинг. Преимуществом предложенного способа является то, что он позволяет избежать образования отходов шлама за счет диспергирования глины. Описывается также способ биообработки отходов обработки битумной пены, позволяющий снизить объем отходов и побочных продуктов. 2 с. и 34 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

Изобретение имеет отношение к созданию способа экстракции, а в частности способа противоточной декантации (CCD), применяемого для экстракции битума из битумной пены, получаемой из битуминозных песков, с использованием водного процесса в сочетании с биообработкой получаемых отходов обработки битумной пены (далее в описании - "хвосты битумной пены").

Во всем мире значительные нефтяные резервы локализованы в виде битуминозных песков. Например, расположенные в северо-восточной Канаде в провинции Alberta залежи битуминозных песков Athabasca являются самыми крупными из четырех основных месторождений этой провинции и содержат резервы нефти, которые превышают 150 биллионов баррелей, на общей территории 32000 квадратных километров. Другие запасы таких битуминозных песков имеются в Треугольнике Битуминозных Песков, который представляет собой зону треугольной формы между реками Dirty Devil River и Colorado River в юго-восточном штате Utah. Залежи резервов нефти в Треугольнике Битуминозных Песков превышают 12-16 биллионов баррелей, на общей территории около 518 квадратных километров. Однако к сожалению нефть в этих залежах присутствует в виде битума, который сильно перемешан с песком, водой и песчанистым алевритом (песчаным илом), что сильно осложняет проблему извлечения нефти и снижает эффективность этого процесса.

Уже были предложены различные способы выделения битума из битуминозных песков в виде единственного компонента. В соответствии с одним из таких способов, отделенный от песка битум подвергают коксованию для получения коксовой фракции, которая позднее может быть подвергнута очистке в соответствии с обычной практикой рафинирования.

В соответствии с альтернативным вариантом необработанные битуминозные пески обрабатывают в автоклаве с подвижным или псевдоожиженным слоем для получения коксовой фракции, из которой выжигают покрывающий песок кокс (нагар) для получения технологической теплоты.

Однако недостатком известных способов является то, что в ходе коксования происходит крекинг коксовой фракции. Несмотря на то, что указанный крекинг может быть желателен для повышения экономичности, обычно он сопровождается некоторым ухудшением качества коксовой фракции.

В патенте США N2871180 уже была сделана попытка преодоления этого недостатка. В указанном патенте описан способ отделения сырой нефти от битуминозных песков в обогащенном гудронированной нефтью слое и в обогащенном асфальтеном слое, который позволяет получать водную суспензию (пульпу) песка в вертикальной зоне экстракции. После этого парафиновый углеводород с низким молекулярным весом (пропан) вводят в зону экстракции, на уровне ниже точки введения водной суспензии битуминозного песка.

Парафиновый углеводород с низким молекулярным весом главным образом течет вверх через зону экстракции, в то время как более тяжелая водная суспензия битуминозного песка течет вниз. За счет указанных имеющих противоположное направление потоков формируются фаза дегудронированной нефти и растворителя (то есть фаза продукта), а также фаза асфальтенов, растворенная в меньшем количестве растворителя, водная фаза и главным образом не содержащая нефти песчаная фаза, причем указанные фазы имеют увеличивающийся удельный вес в приведенном порядке следования. Затем полученные фазы подвергают дальнейшей обработке. Однако указанный процесс имеет множество экономических недостатков, которые ограничивают возможность его использования в промышленных масштабах.

Для восстановления битума из песка и других материалов, с которыми он связан, обычно используют процесс экстракции с горячей водой, который позволяет устранить некоторые из недостатков перечисленных здесь ранее способов. После восстановления битума его подвергают обработке для получения из него нефтяных продуктов. Один из примеров такого процесса описан в патенте США N5626743.

В соответствии с указанным патентом проводят процесс водной экстракции, в котором сначала осуществляют кондиционирование (приведение к требуемым характеристикам) битуминозных песков в больших баках для кондиционирования или в опрокидывающихся барабанах, с добавкой каустической соды (NaOH) и воды при температуре около 85^oС. В указанных барабанах предусмотрены средства для введения пара и приложения физического воздействия для интенсивного перемешивания полученной суспензии, что заставляет битум отделяться и аэрироваться с образованием битумной пены.

Суспензию из барабанов затем пропускают через сито (просеивают) для отделения крупных остатков и пропускают через разделительную ячейку, в которой она отстаивается для разделения. При отстаивании суспензии битумная пена всплывает на поверхность, а частицы песка и осадок падают на дно. Отметим, что слой шлама средней вязкости, который содержит диспергированные частицы глины и некоторое количество захваченного битума, не может подняться на поверхность по причине своей высокой вязкости. После отстаивания суспензии пену снимают для дальнейшей обработки, а слой осадка отправляют в пруд-хвостохранилище. Слой шлама средней вязкости часто отправляют на ступень вторичной флотации для дополнительного восстановления битумной пены.

В патенте США N5626743 раскрыт модифицированный способ горячей водной экстракции с применением так называемой системы гидротранспортирования. В этой системе битуминозные пески перемешивают с водой и каустической содой у местоположения рудника и полученную суспензию по большой трубе транспортируют к установке для экстракции. В ходе гидротранспортирования битуминозные пески кондиционируются (доводятся до кондиции) и битум аэрируется с образованием пены. Такая система заменяет ручную или механическую транспортировку битуминозных песков и позволяет в результате исключить применение опрокидывающихся барабанов. Полученная при протекании любого из указанных процессов битумная пена содержит битум, твердые вещества и захваченную воду. Содержащиеся в пене твердые вещества имеют вид глины, ила и некоторого количества песка. Пена содержит около 60% по весу битума, который сам содержит ориентировочно от 10 до 20% по весу асфальтенов, около 30% по весу воды и около 10% по весу твердых веществ. Пену из разделительной ячейки пропускают в резервуар деаэрации и устранения пены, в котором пена нагревается и разрывается с выходом воздуха. Обычно после этого добавляют нафту для сольвации битума, в результате чего плотность битума снижается и облегчается разделение битума от воды и твердых веществ при последующей обработке в центрифуге. Полученный после обработки в центрифуге битум обычно содержит около 5 вес.% воды и твердых веществ и может быть направлен на очистку для повышения качества (обогащения) и последующего гидрокрекинга. Воду и твердые вещества, которые отделяют в ходе обработки в центрифуге, спускают в пруд-хвостохранилище.

Собственная природа битума делает указанный процесс сложным для осуществления, так как битум является комплексной смесью различных органических соединений и содержит около 44 вес.% светлых масел, около 22 вес.% смол, около 17 вес.% темной нефти и около 17 вес.% асфальтена (смотри публикацию Bowman, C.W. "Molecular and Interfacial Properties of Athabasca Tar Sands". (Proceedings of the 7th World Petroleum Congress. Vol. 3 Elsevier Publishing Co. 1967).

При обработке битума с использованием обычного процесса растворения в нафте и экстракции в центрифуге возникают существенные проблемы, для чего существуют две причины. Прежде всего, растворенный в нафте битумный продукт может содержать до 5 вес.% воды и твердых веществ. Во-вторых, растворение в нафте приводит к сольватированию не только битума, но и нежелательных и загрязненных асфальтенов, которые содержатся в битумной пене. Так как для проведения гидрокрекинга требуется однородный исходный материал с весьма малым содержанием твердых веществ и воды, то растворенный в нафте битумный продукт не может быть непосредственно подан на гидрокрекинг. Для использования разбавленного нафтой битумного продукта его прежде всего следует превратить в кокс для удаления нафтового растворителя и вывода асфальтенов и твердых веществ. К сожалению повышение качества кокса требует огромных капиталовложений и приводит также к потерям 10-15% битума, первоначально имеющегося для гидрокрекинга.

Одним из путей, позволяющих решить проблемы, возникающие при растворении битума в нафте, является использование другого растворителя, такого как парафиновый углеводород. Однако использование парафинового (углеводородного) растворителя приводит к осаждению части асфальтенов из разведенного битума. Поэтому при подводе разбавленного парафинами битума в систему с центрифугой осаждение асфальтена может приводить к закупорке (засору) центрифуги, что повышает расходы по эксплуатации, так как связано с необходимостью останова системы и проведения чистки загрязненной центрифуги. Повышенная стоимость эксплуатации центрифуги снижает производительность и экономические показатели системы. Более того, системы с центрифугами имеют высокую собственную стоимость и высокую стоимость эксплуатации, даже при их нормальной работе.

Полученные при обычном процессе экстракции хвосты создают дополнительные проблемы. Эти хвосты в шламовых прудах-хвостохранилищах главным образом содержат глину, мелкий песок, воду и немного битума. В течение первых лет нахождения в пруду имеет место некоторое осаждение в нижнем слое, в результате чего выделяется некоторое количество захваченной воды. Полученная вода может быть использована повторно в процессе водной обработки битуминозных песков. Однако основная часть хвостов остается в виде шлама неопределенно долгое время. Этот шлам содержит некоторое количество битума и имеет высокий процент твердых веществ, главным образом в виде взвешенных ила и глины.

Пруды-хвостохранилища дорого рыть и эксплуатировать, причем размер таких прудов и их состояние с наличием каустической соды могу создавать серьезные проблемы для окружающей среды. Кроме того, серьезные проблемы создает необходимость использования большого количества воды для проведения экстракции битума, которая остается замкнутой в прудах-хвостохранилищах (исключается из обращения).

Известно, что в ходе первоначального кондиционирования битуминозных песков при помощи каустической соды образуется шлам, так как каустическая сода воздействует на частицы глины. Каустическая сода вызывает разбухание глин, таких как монтмориллонитные глины, и их диспергирование с образованием пластинок, которые удерживаются в суспензии и образуют похожий на гель шлам (пульпу). Так как такой шлам препятствует флотации битумной пены в процессе экстракции, то нижние градации битуминозных песков, которые содержат большие количества разбухающих глин, не могут быть удовлетворительно обработаны с использованием обычного водного процесса с использованием каустической соды.

Следовательно, существует необходимость в создании процесса экстракции, для осуществления которого при кондиционировании битуминозных песков не требуется использование каустической соды, за счет чего снижено образование шлама и поэтому повышено содержание имеющейся для повторного использования воды, что, в свою очередь, уменьшает объем хвостов, которые должны храниться в прудах-хвостохранилищах. Кроме того, крайне желательно также исключить необходимость использования растворителей на основе нафты для экстракции битума, чтобы избежать необходимости повышения качества кокса битумного продукта до проведения гидрокрекинга. Крайне желательно также исключить необходимость использования центрифуг для обработки разведенного парафином битума и снизить тенденцию засора центрифуг асфальтенами. Указанное может быть достигнуто за счет применения менее дорогостоящего способа эффективной обработки разведенного битума, содержащего осажденные асфальтены, что одновременно позволяет поддерживать высокую производительность при низких эксплуатационных расходах, что в результате повышает экономичность процесса. Наконец, желательно создать способ обработки хвостов битумной пены из процесса экстракции битуминозных песков с получением из них. полезного продукта.

Следует иметь в виду, что в соответствии с патентами США N4120777 и N5626743 уже были предложены процессы с использованием альтернативных реагентов кондиционирования, отличающихся от каустической соды. В соответствии с первым из указанных патентов предложено использовать вместо каустической соды растворимые бикарбонаты металлов, в то время как в соответствии со вторым из указанных патентов предложено использовать смеси бикарбонатов натрия и калия в присутствии источников ионов кальция и магния. Задачей обоих указанных патентов является исключение использования каустической соды в процессе кондиционирования битуминозных песков горячей водой, для того, чтобы снизить дисперсию глины и последующее образование шлама.

В соответствии с патентом США N4349633 исключено использование реагентов кондиционирования в процессе кондиционирования битуминозных песков и вместо этого предложено использовать суспензию синтезирующих оксидазу метаболизирующих углеводород микроорганизмов для облегчения разделения или освобождения битума от песка, глины и воды в битуминозных песках. Недостатком указанного патента является конверсия и потребление части углеводорода с высоким молекулярным весом.

Однако такие процессы не получили промышленного внедрения по той причине, что они существенно повышают стоимость экстракции битума из битуминозных песков, а также по причине высокой стоимости использованных реагентов. Более того, такие процессы часто приводят к снижению скоростей кондиционирования битуминозных песков и снижают объем выпуска продукции. Наконец, несмотря на то, что такие процессы позволяют избежать образования шлама и связанных с ним проблем, ни в одном из предложенных процессов не решена проблема необходимости повышения качества кокса разбавленного нафтой битума или дополнительная проблема засора центрифуг при использовании разбавленного парафином битума. Кроме того, ни в одном из предложенных процессов не решена проблема биохимической обработки хвостов битумной пены.

На приложенном чертеже приведена блок-схема нового способа в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается уникальный эффективный новый способ экстракции битума из битумной пены, полученной из битуминозных песков. В соответствии с этим способом прежде всего производят экстракцию битумной пены из битуминозных песков с использованием теплой воды. Затем производят обработку битумной пены в контуре декантации в противотоке с использованием парафинового (предельного) углеводорода в качестве растворителя для удаления осажденных асфальтенов, воды и твердых веществ из битумной пены с получением разведенного битумного продукта. Полученные при экстракции битумной пены осажденные асфальтены, вода и твердые вещества затем подвергают биохимической обработке для снижения количества отходов и для получения в качестве продукта биораствора, который может быть использован в исходном процессе кондиционирования битуминозных песков, а также при разработке залежей битуминозных песков.

Удивительным образом настоящее изобретение позволяет получать готовый разведенный битумный продукт, который имеет содержание твердых веществ и воды главным образом менее 5% и в основном ориентировочно от 0,01 до 1,00% по весу, и который может быть непосредственно подан на гидрокрекинг. Для получения указанного продукта применяют усовершенствованный способ, отличающийся от обычного способа разбавления битума нафтой с исключением дорогостоящей операции повышения качества кокса, которую необходимо было проводить перед гидрокрекингом битума.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также альтернативный способ экстракции битума, позволяющий исключить засор центрифуг, который происходит при обработке разведенного парафином битума. В соответствии с настоящим изобретением преимущественно не требуется использование каустической соды для проведения кондиционирования битуминозных песков, что позволяет избежать диспергирования глины и сопутствующего формирования шлама. Более того, при обработке битуминозных песков могут быть использованы температуры намного ниже обычно используемой для обработки битуминозных песков температуры 85^oС. Обычно операцию кондиционирования битуминозных песков в соответствии с настоящим изобретением проводят в диапазоне температур ориентировочно от 25^oС до 55^oС, а преимущественно при температуре около 35^oС. Снижение температуры кондиционирования битуминозных песков в соответствии с настоящим изобретением приводит к снижению энергозатрат и повышает экономичность процесса.

Настоящее изобретение направлено на создание способа, в котором хвосты битумной пены, полученные из контура декантации в противотоке (CCD), подвергают биохимической обработке с использованием смешанной бактериальной культуры, имеющейся в битуминозных песках или полученной из неприродного источника. Использование операции биообработки не только приводит к снижению объема отходов за счет расхода асфальтенов, но и позволяет получать биораствор, который может быть использован в исходном процессе кондиционирования битуминозных песков, а также при разработке залежей битуминозных песков и при добыче битума и нефти из нефтяных пластов.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ экстракции битума из битумной пены, полученной из процесса кондиционирования битуминозных песков с использованием воды и без использования каустической соды.

Предложенный способ включает в себя следующие операции: a) обработка концентрата битумной пены углеводородным растворителем в системе декантации в противотоке с получением битумного продукта с существенно сниженным содержанием воды, твердых веществ и осажденных асфальтенов, а также хвостов битумной пены или остатка, которые содержат, изолированно или в хорошо перемешанном состоянии, остаточный битум, растворитель, воду, твердые вещества и осажденные асфальтены; b) проведение первой операции гравитационного разделения хвостов битумной пены, которые содержат сильно разведенный битум, растворитель, воду, твердые вещества и осажденные асфальтены с получением фазы разведенного битума, перемешанной фазы разведенного битума, осажденных асфальтенов и воды, а также фазы воды и твердых веществ; c) рециркуляция указанной фазы разведенного битума, полученной в результате первой операции гравитационного разделения, в систему декантации в противотоке; d) биохимическая обработка фазы растворителя, осажденных асфальтенов и воды, полученной в результате проведения операции b), путем выделения из нее смешанной бактериальной культуры и инокуляции этой бактериальной культуры питательной средой, способствующей росту бактериальной культуры, причем часть указанной фазы растворителя, осажденных асфальтенов и воды образуют инокулят; e) инкубация указанного инокулята с постоянным перемешиванием в изотермической среде в течение времени, достаточного для получения смеси твердых веществ с жидкостью, заключающей в себе фазу биораствора, содержащую биологические поверхностно-активные вещества, растворитель и воду, и содержащей фазу твердых веществ, которая включает в себя пониженное количество осажденных асфальтенов и биомассу; f) разделение указанной смеси твердых веществ с жидкостью, полученной при проведении операции е), с получением отдельного продукта в виде биораствора и хвостов твердого остатка; g) использование части указанного продукта в виде биораствора для проведения исходного кондиционирования битуминозных песков; h) использование части указанного продукта в виде биораствора для проведения разделения асфальтенов; i) использование части указанного продукта в виде биораствора при разработке залежей битуминозных песков за счет прямой накачки биораствора в месторождение битуминозных песков; и j) фильтрация указанной фазы воды и твердых веществ, полученной при проведении операции b), с получением отфильтрованных твердых веществ, которые удаляют в отходы в виде хвостов, и фильтрата воды, который рециркулирует в процесс обработки битуминозных песков.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ экстракции битума из битумной пены, полученной из процесса водного кондиционирования битуминозных песков, в системе декантации в противотоке, который проводят с использованием парафинового углеводорода в качестве растворителя для разбавления битума, из которого в основном удаляют воду, твердые вещества и осажденные асфальтены.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается способ экстракции битума из битумной пены, полученной из процесса водного кондиционирования битуминозных песков, с использованием такого парафинового углеводородного растворителя в системе декантации в противотоке (CCD), который имеет в цепи от 4 до 8 атомов углерода.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ экстракции битума из битумной пены, полученной из содержащих воду битуминозных песков, с использованием такого растворителя, большую часть которого составляет парафиновый углеводород, хорошо перемешанный с меньшей частью такого ароматического растворителя, как циклогексан. Количество ароматического растворителя может достигать ориентировочно до 30 вес. %.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ экстракции битума из битумной пены, полученной из водного процесса кондиционирования битуминозных песков, с использованием такого парафинового углеводородного растворителя в системе декантации в противотоке, который содержит смесь пентана и гексана.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ экстракции битума из битумной пены, полученной из водного процесса кондиционирования битуминозных песков, с использованием такого парафинового углеводородного растворителя в системе декантации в противотоке, который содержит смесь ориентировочно 50 вес.% пентана и 50 вес.% гексана.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ биохимической обработки хвостов битумной пены, полученных при экстракции битума из битумной пены за счет CCD, при котором смешанная бактериальная культура, исходно присутствующая в хвостах битумной пены, дополнительно культивируется при помощи питательного вещества для получения популяции микроорганизмов, полезной для разложения асфальтенов и для сопутствующего получения биораствора, предназначенного для использования при исходном кондиционировании битуминозных песков и при разработке залежей битуминозных песков.

Так как в соответствии с настоящим изобретением не требуется использование каустической соды в процессе исходного кондиционирования битуминозных песков и применяют контур CCD вместо центрифугирования для восстановления битума из концентрата пены, то битум эффективно экстрагируется из битуминозных песков без получения шлама с диспергированной глиной и без необходимости использования центрифуг, которые подвержены засору осажденными асфальтенами после разбавления. Так как в соответствии с настоящим изобретением используют парафиновый углеводород в качестве растворителя для битума, то получают исключительно чистый разведенный битумный продукт, который содержит ориентировочно от 0,01 до 1,0 вес.% воды и твердых веществ и может быть непосредственно подан на гидрокрекинг, что позволяет исключить необходимость проведения перед гидрокрекингом повышения качества битума при помощи обычного процесса коксования. Так как в соответствии с настоящим изобретением используют ряд стадий гравитационного разделения с последующими несколькими операциями рециркуляции материала в сочетании с процессом биообработки отходов с осажденными асфальтенами, то получают более эффективный и приемлемый для окружающей среды способ обработки битуминозных песков.

Указанные ранее и другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут более ясны из последующего детального описания, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительный чертеж и примеры осуществления изобретения.

На чертеже показана блок-схема способа в соответствии с настоящим изобретением.

Основной задачей настоящего изобретения является получение разбавленного парафином битумного продукта, полученного с использованием системы декантации в противотоке, в котором содержание воды и твердых веществ составляет менее 5 вес.% и главным образом от 0,01 до 1,0 вес.%. Таким образом, разведенный битумный продукт может быть непосредственно подан на гидрокрекинг без промежуточного повышения качества битума (обогащения). Как уже было упомянуто здесь ранее, задачей настоящего изобретения является экстракция битума из битумной пены, полученной из водного процесса кондиционирования битуминозных песков, в котором не требуется использование каустической соды, применяемой в соответствии с известными ранее техническими решениями. Настоящее изобретение позволяет существенно снизить количество хвостовых отходов, если не исключить их полностью, а именно хвостов в виде дипергированной глины. В-третьих, использование ряда стадий гравитационного разделения, в сочетании с новым процессом биообработки и с последующими несколькими операциями рециркуляции материала, для обработки отходов с осажденными асфальтенами, позволяет существенно снизить объем получаемых отходов по сравнению с обычными процессами обработки битуминозных песков и получить полезный продукт в виде биораствора, который может быть использован в исходном процессе кондиционирования битуминозных песков и при разработке залежей битуминозных песков. Однако следует иметь в виду, что настоящее изобретение может быть использовано также для экстракция битума и для обработки хвостов битумной пены, полученных при помощи любого известного способа обработки битумной пены.

В последующем описании настоящего изобретения применен термин "парафиновый углеводород", который означает легкий парафиновый углеводород, используемый для экстракция битума из битумной пены.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, легкий парафиновый углеводород, используемый в процессе декантации в противотоке, имеет цепь, которая содержит от 4 до 8 атомов углерода. В соответствии с альтернативным вариантом используемый в процессе декантации в противотоке растворитель имеет большую пропорцию парафинового растворителя, хорошо перемешанного с меньшей пропорцией ароматического растворителя, например циклогексана. В соответствии с предпочтительным вариантом, как уже было упомянуто здесь ранее, легкий парафиновый углеводород, используемый в процессе декантации в противотоке, содержит смесь пентана и гексана, а преимущественно смесь 50 вес.% пентана и 50 вес.% гексана.

Обратимся теперь к рассмотрению чертежа, на котором показана блок-схема способа в соответствии с настоящим изобретением. Необработанные битуминозные пески из залежей битуминозных песков поступают по трубопроводу 2 на смеситель 3 для кондиционирования битуминозных песков, в котором необработанные битуминозные пески перемешиваются с технологической водой, поступающей на смеситель по трубопроводу 1, а также с водой рециркуляции 4. Перемешивание протекает при температуре ориентировочно между 25 и 55^oС, а преимущественно при температуре около 35^oС. Пониженная температура кондиционирования по сравнению с обычной температурой кондиционирования, составляющей около 85^oС, приводит к снижению потерь энергии и повышению экономичности процесса. Более того, так как для проведения кондиционирования битуминозных песков в смесителе 3 не требуется применения каустической соды, то это позволяет существенно снизить, если не исключить полностью, получение шлама за счет диспергирования глины.

После периода времени, достаточного для механического разделения, за счет перемешивания, битума от содержащихся в битуминозных песках твердых веществ и воды, водная суспензия битуминозных песков 5 транспортируется к флотационной камере 6. Воздух, который подается во флотационную камеру по трубопроводу 7, осуществляет аэрацию водной суспензии битуминозных песков с получением битумной пены 9 и хвостов битуминозных песков, которые транспортируются по соответствующему трубопроводу в пруд-хвостохранилище.

Битумная пена 9 с выхода флотационной камеры 6 транспортируется по соответствующему трубопроводу 10 в деаэратор 11, в котором пена нагревается для освобождения из нее захваченного воздуха. Преимущественно деаэрированная битумная пена содержит около 60 вес.% битума, который сам содержит ориентировочно от 10 до 20 вес.% асфальтенов, около 30 вес.% воды и около 10 вес. % твердых веществ. Деаэрированная битумная пена 12 с выхода деаэратора 11 подается на первый смеситель 13, где она перемешивается с полученным от вторичного отстойника 22 вторичным верхним продуктом, который подается на первый смеситель 13 по соответствующему трубопроводу 15. В этот момент может быть полезно объяснить общую концепцию осуществления противоточной декантации (декантации в противотоке) и ее связь с настоящим изобретением.

Первичным способом разделения раствора с наполнителем (то есть разбавленного битума) от пустой породы (то есть от осажденных асфальтенов, воды и твердых веществ, которые суммарно могут быть названы отстоем), в соответствии с настоящим изобретением является противоточная декантация (CCD). Задачей, осуществляемой за счет использования CCD гравитационной седиментации, является увеличение концентрации пустой породы и ее отделение от раствора с наполнителем (Dahlstrohm, D.A. and Emmet, Jr., R.C. "Solid-Liquid Separations". SME Mineral Processing Handbook, Vol. 2, pp.13-26 to 13-33. Society of Mining Engineers. 1985). Однако концентрация нижнего продукта в виде растворенных твердых веществ или отстоя в суспензии обычно лежит в диапазоне от 20 до 60 вес.%, причем отстой содержит большое количество раствора. Поэтому указанную суспензию вновь подвергают растворению и осаждению для выделения дополнительных растворенных веществ. Так как задачей этого в основном гидрометаллургического контура является восстановление 95-99,5% конечного раствора с наполнителем, то эту операцию следует проводить несколько раз. Если при проведении каждой операции разделения используют разбавляющий растворитель, то объем раствора с наполнителем становится достаточно большим, что приводит к увеличению стоимости восстановления и большому расходу химикатов. Поэтому используют способ с противотоком, в котором при проведении множества стадий процесса твердые вещества и жидкость движутся в противоположном направлении. В последней одной или двух стадиях разделения добавляют растворитель. В соответствии с настоящим изобретением растворитель добавляют в одной последней стадии. При прохождении последней стадии разделения повышается концентрация растворенных ценных веществ, в то время как концентрация твердых веществ снижается. Таким образом, разделение достигается за счет разбавления и осаждения твердых веществ при помощи седиментации на каждой стадии.

Если сравнить применение CCD контура в соответствии с настоящим изобретением с проведенным объяснением, то можно сказать, что его функцией является увеличение концентрации осажденных асфальтенов, твердых веществ и воды при одновременной промывке битума за счет разведения растворителем осажденных асфальтенов, твердых веществ и воды, которые содержатся в битумной пене. Однако настоящее изобретение отличается от проведенного объяснения в том, что каждая ступень разделения (или отстойник) объединена со смесителем. Это сделано для того, чтобы обеспечить надлежащую промывку и разделение разведенного битума от имеющих высокую вязкость осажденных асфальтенов и управление кинетикой осаждения асфальтенов (в том числе рециркуляцией присадки асфальтена), нижнего продукта или отстоя в каждом отстойнике, которые должны перемешиваться в последующих смесителях (кроме хвостов битумной пены с третичного отстойника 27).

Вновь обратимся к рассмотрению блок-схемы. Как уже было упомянуто здесь ранее, деаэрированная битумная пена 12 с выхода деаэратора 11 подается на первичный смеситель 13, где она перемешивается с подаваемым по трубопроводу 15 вторичным верхним продуктом, полученным от вторичного отстойника 22 и содержащим большую пропорцию разведенного битума и растворителя. В ходе перемешивания в первичном смесителе 13 верхний продукт вторичного отстойника 22, который содержит разведенный битум и растворитель, сольватирует часть содержащегося в битумной пене битума и осаждает часть содержащихся в ней асфальтенов. Полученная смесь затем по трубопроводу 14 поступает в первичный отстойник 16, в котором пустая порода, которая содержит некоторое количество битума, осажденных асфальтенов, воды и твердых веществ, отделяется от разведенного битума, который по трубопроводу 17 выдается в виде разведенного битумного продукта.

Удивительным образом обнаружили, что разведенный битумный продукт содержит ориентировочно от 0,01 до 1 вес.% твердых веществ и воды, что позволяет подавать его непосредственно на гидрокрекинг, минуя дорогостоящую операцию обогащения за счет коксования.

Как правило, разведенный битумный продукт главным образом не имеет (существенного количества) воды, твердых веществ и осажденных асфальтенов и содержит ориентировочно от 500 до 10 000 частей на миллион твердых веществ, а преимущественно от 500 до 1000 частей на миллион твердых веществ.

Следует также указать, что разведенный битумный продукт имеет отношение растворителя к битуму около 2 к 1. За счет изменения отношения растворителя к битуму в нижнем продукте в диапазоне от 1:1 до 100:1 можно управлять осаждением асфальтенов таким образом, чтобы основной объем грязных асфальтенов осаждался и удалялся из разведенного битумного продукта, в то время как асфальтены с более низким молекулярным весом, которые повышают ценность битума, сохраняются в разведенном битумном продукте, что способствует полному восстановлению нефти из битуминозных песков.

Предложенный механизм разведения битума и осаждения асфальтенов легко может быть понят, если принять во внимание тот факт, что битум представляет собой тяжелое углеводородное сырье. Битум главным образом представляет собой смесь растворителя, образованного легкими углеводородами и ароматическими веществами, и тяжелых углеводородов, содержащих асфальтены, которые удерживаются в растворе с легкими углеводородами за счет ароматических веществ. При добавлении легкого парафинового углеводорода, такого как пентан или гексан, который имеет низкую растворяющу