用于从含烃材料回收烃的复合原料的制作方法
【专利说明】用于从含烃材料回收烃的复合原料
[0001]相关专利申请
[0002]本专利申请要求提交于2013年7月29日的美国临时申请N0.61/859,679的优先权，该申请以引用方式并入本文中。
【背景技术】
[0003]含烃材料的加工通常可涉及加热原材料来产生和移除烃。可使用各种各样的方法，然而大多数方法本身具有特定挑战，限制了生产率和大规模使用。已经使用地上处理和原位处理这两种方法来加工含烃材料诸如焦油砂和油页岩。已经使用许多技术(诸如煤气化和煤液化)来加工其他含烃材料诸如煤。具体地讲，焦油砂和油页岩加工技术的最新发展持续改善了生产效率并减小了环境影响。然而，除了别的以外，就加工稳定性、环境影响和产率而言，仍然存在各种挑战。
【发明内容】
[0004]在加工期间使含烃材料沉降可减小孔隙度，该孔隙度不利地影响整个材料中的对流热流。沉降对于具有相对较高有机物含量的材料而言特别显著。因此，减少加工期间残余粉碎含烃材料的沉降的方法可包括形成构造的渗透性控制基层结构，该构造的渗透性控制基层结构限定基本包封的空间。该控制基层结构可形成为产生边界包层，在该边界包层上的质量传递可受到控制，并且在一些情况下可基本上消除。可将复合粉碎含烃材料引入到该控制基层结构中以形成可渗透主体。具体地讲，复合含烃材料可包括粉碎的含烃材料和结构材料。然后充分加热可渗透主体以从中移除烃。虽然并不总是需要，但在加热期间除沉陷和沉降之外，含烃材料可通常基本上为静止的。结构材料向可渗透主体提供结构完整性，该结构完整性足以在加热期间维持流体在整个该可渗透主体中的对流流动。
[0005]另外，对应的构造的渗透性控制基层结构可包括渗透性控制蓄积池，该渗透性控制蓄积池限定基本包封的空间以及该包封空间内的复合粉碎含烃材料，形成含烃材料的可渗透主体。复合粉碎含烃材料可类似地包括具有初始孔隙度的粉碎含烃材料和结构材料。在可渗透主体的加热期间，孔隙度通常可随时间推移而减小。然而，结构材料被选择为并且适于在可渗透主体加热期间将可渗透主体的孔隙度维持在目标孔隙度范围内。
[0006]因此，已对本发明的更重要的特征进行了相当广义的概述，以使得可以更好地理解接下来的本发明的【具体实施方式】，并且使得可以更好地认识本发明对本领域的贡献。通过本发明的以下【具体实施方式】结合附图和权利要求，本发明的其他特征将变得更清晰，或者可通过本发明的实践了解到本发明的其他特征。
【附图说明】
[0007]图1为根据本发明一个实施例的方法的流程图。
[0008]图2为根据本发明一个实施例的构造的渗透性控制基层结构的侧剖视图，该构造的渗透性控制基层结构在可渗透主体内具有空隙体积不同的区域。
[0009]图3为根据本发明一个实施例的构造的渗透性控制基层结构的局部侧剖面示意图。
[0010]图4为根据本发明一个实施例的多个渗透性控制蓄积池的俯视平面图，这多个渗透性控制蓄积池形成蓄积池阵列。
[0011 ]图5为根据本发明一个实施例的渗透性控制蓄积池的侧剖面图。
[0012]应该注意，附图仅是本发明的若干实施例的示范，并且由此无意限制本发明的范围。另外，附图通常未按比例绘制，而是为了方便并清晰地图解本发明的各方面而草拟的。
【具体实施方式】
[0013]虽然足够详细地描述了这些示例性实施例以使本领域的技术人员能够实践本发明，但是应当理解，也可以实现其他实施例并且可在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明作出各种改变。因此，如权利要求书所要求的，以下对本发明实施例的更详细的描述并不旨在限制本发明的范围，而是仅出于说明的目的而提供，并且不限于描述本发明的特征和特性，阐述本发明的最佳操作模式，以及充分地使本领域的技术人员能够实践本发明。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求书来限定。
[0014]
[0015]在描述和要求保护本发明时，将使用下面的术语。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个”和“所述”包括复数指代。因此，例如，提及“一个壁”包括提及一个或多个此类结构，“一种可渗透主体”包括提及一种或多种此类材料，“一个加热步骤”是指一个或多个此类步骤。
[0016]如本文所用，“构造的基层结构”和“构造的渗透性控制基层结构”是指基本上完全人造的包封结构，与通过对现有的地层改性或填孔形成的冻结壁、硫壁或其他阻隔相反。构造的渗透性控制基层结构可通常基本上不含原状地层，但该基层结构可与原状地层邻近或直接接触而形成。可通常使用压实土质材料或压实颗粒材料而形成该基层结构。因此，除下层土基之外，基层结构壁通常不具有独立结构完整性。
[0017]如本文所用，“土质材料”是指仅通过机械改性从土地回收的天然材料，诸如但不限于粘土(例如，膨润土、蒙脱土、高岭石、伊利石、绿泥石、蛭石，以及其他膨胀性粘土)、砾石、岩石、压实填土、土壤等。例如，砾石可与水泥结合以形成混凝土。通常，粘土改良土壤可与水结合以形成充当流体阻隔的水合粘土层。然而，废油页岩也可用于形成在基层结构壁中使用的土质材料的至少一部分。
[0018]如本文所用，“含烃材料”是指可从其中提取或衍生出烃类产物的含有烃的材料。例如，可直接提取液体烃，通过溶剂提取、直接蒸发或以其他方式从材料中移除烃。然而，许多含烃材料包含油母岩、沥青或其他复杂烃类，其通过加热和热解转变为烃。含烃材料可包括但不限于油页岩、焦油砂、煤、褐煤、沥青、泥煤、生物质和其他富含有机物的岩石。
[0019]如本文所用，“结构材料”是指非含烃或非产烃材料，该材料向可渗透主体提供结构完整性，该结构完整性足以在烃提取期间维持流体在整个可渗透主体中的对流流动。例如，加热期间，可渗透主体的一部分随着烃被释放而移除。可渗透主体含烃部分的剩余材料(例如，二氧化硅和其他矿物)可至少部分地塌缩。塌缩的程度通常对应于矿物与可转化含烃材料(即，油母岩、沥青等)的比例。在周围含烃材料作为烃被移除时，结构材料向可渗透主体提供机械支撑。
[0020]如本文所用，“蓄积池”是指被设计成保持或保留流体和/或固体可移动材料积聚的结构。蓄积池通常通过土质材料获得至少大部分基础和结构支撑。因此，除本发明的控制壁形成时抵靠的土地和/或原生地层之外，该控制壁并非总是具有独立的强度或结构完整性。另外，蓄积池通常利用土质材料以及形成为压实土质材料护台的壁的至少一部分。
[0021]如本文所用，“复合粉碎含烃材料”是指粉碎含烃材料与结构材料的混合物。结构材料具有与粉碎含烃材料不同的组合物，并且与仅使用粉碎含烃材料的可渗透主体相比，结构材料赋予可渗透主体增强的结构完整性。
[0022]如本文所用，“可渗透主体”是指复合粉碎含烃材料的质块，该复合粉碎含烃材料具有相对较高的渗透性，该渗透性超过相同组成的原状固体地层的渗透性。适用于本发明的可渗透主体可具有大于约10%的空隙空间，并且通常具有约20%至50%的空隙空间，但其他范围也可为合适的。允许高渗透性有利于以对流作为主要传热机制对该主体进行加热，同时也大幅降低与压碎成非常小的尺寸(例如小于约2.5至约Icm)相关的成本。特定目标空隙空间可根据具体含烃材料和所需的加工时间或条件而变化。
[0023]如本文所用，“开采的”是指已经将材料从初始的地层或地理位置移到或扰动到第二和不同位置。通常，可通过碎石化、粉碎、爆破引爆、或以其他方式从地层移除材料来生产开米的材料。
[0024]如本文所用，“基本上静止的”是指材料的几乎静止的定位，其对于随着烃从含烃材料移除而沉陷和/或沉降具有一定的容许度。相比之下，例如流化床或旋转蒸馏罐中发现的含烃材料的任何循环和/或流动涉及含烃材料的大量移动和处理。
[0025]如本文所用，“约”是指基于对已识别的特定性能常见的实验误差的一定的偏差度。如果提供范围，术语“约”将取决于具体语境和特定性能并且可易于被本领域的技术人员辨别。术语“约”并非旨在详述或限制等效度，等效度可以被赋予特定值。另外，除非另外指明，否则术语“约”应明确地包括与下文有关范围和数值数据的论述一致的“精确地”。
[0026]如本文所用，“邻近”是指两个结构或元件接近。具体地讲，被识别为“邻近”的元件可邻接或连接。此类元件还可以彼此靠近或接近，而不一定彼此接触。在一些情况下，精确的接近度可以取决于具体情况。
[0027]本文可能以范围格式表示浓度、维度、含量和其他数值数据。应当理解，此类范围格式的使用仅仅出于方便和简洁目的，并且应灵活解读为不仅包括明确引用为范围限值的数值，还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确引用每个数值和子范围。例如，约I至约200的范围应解读为不仅包括明确引用的限值I和约200，还包括诸如2、3、4的单个尺寸，以及诸如10至50、20至100的子范围等。
[0028]如本文所用，为方便起见，多个物品、结构元件、组成元件和/或材料可以在相同列表中表示。然而，这些列表应理解为列表的每个构件独立地识别为单独且唯一的构件。因此，在没有相反指示的情况下，不应单独地基于它们在相同组中的表现，将此类列表的任何单个构件理解为相同列表的任何其他构件的实际等同物。
[0029]任何方法或工艺权利要求中所引用的任何步骤可以按任何顺序执行并且不限于权利要求提供的顺序。只有在对于具体的权利要求限制，所有以下条件均存在于该限制中时，才能使用手段加功能或步骤加功能限制:a)明确引用了“用于...的装置”或“用于...的步骤”；以及b)明确引用了对应的功能。在本文的说明中明确引用了支持手段加功能的结构、材料或行为。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求及其合法等同条件确定，而非由本文给定的描述和例子确定。