用于從含烴材料回收烴的復合原料的制作方法
【專利說明】用于從含烴材料回收烴的復合原料
[0001]相關專利申請
[0002]本專利申請要求提交于2013年7月29日的美國臨時申請N0.61/859,679的優(yōu)先權，該申請以引用方式并入本文中。
【背景技術】
[0003]含烴材料的加工通常可涉及加熱原材料來產生和移除烴?？墒褂酶鞣N各樣的方法，然而大多數(shù)方法本身具有特定挑戰(zhàn)，限制了生產率和大規(guī)模使用。已經(jīng)使用地上處理和原位處理這兩種方法來加工含烴材料諸如焦油砂和油頁巖。已經(jīng)使用許多技術(諸如煤氣化和煤液化)來加工其他含烴材料諸如煤。具體地講，焦油砂和油頁巖加工技術的最新發(fā)展持續(xù)改善了生產效率并減小了環(huán)境影響。然而，除了別的以外，就加工穩(wěn)定性、環(huán)境影響和產率而言，仍然存在各種挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內容】

[0004]在加工期間使含烴材料沉降可減小孔隙度，該孔隙度不利地影響整個材料中的對流熱流。沉降對于具有相對較高有機物含量的材料而言特別顯著。因此，減少加工期間殘余粉碎含烴材料的沉降的方法可包括形成構造的滲透性控制基層結構，該構造的滲透性控制基層結構限定基本包封的空間。該控制基層結構可形成為產生邊界包層，在該邊界包層上的質量傳遞可受到控制，并且在一些情況下可基本上消除?？蓪秃戏鬯楹瑹N材料引入到該控制基層結構中以形成可滲透主體。具體地講，復合含烴材料可包括粉碎的含烴材料和結構材料。然后充分加熱可滲透主體以從中移除烴。雖然并不總是需要，但在加熱期間除沉陷和沉降之外，含烴材料可通?；旧蠟殪o止的。結構材料向可滲透主體提供結構完整性，該結構完整性足以在加熱期間維持流體在整個該可滲透主體中的對流流動。
[0005]另外，對應的構造的滲透性控制基層結構可包括滲透性控制蓄積池，該滲透性控制蓄積池限定基本包封的空間以及該包封空間內的復合粉碎含烴材料，形成含烴材料的可滲透主體。復合粉碎含烴材料可類似地包括具有初始孔隙度的粉碎含烴材料和結構材料。在可滲透主體的加熱期間，孔隙度通?？呻S時間推移而減小。然而，結構材料被選擇為并且適于在可滲透主體加熱期間將可滲透主體的孔隙度維持在目標孔隙度范圍內。
[0006]因此，已對本發(fā)明的更重要的特征進行了相當廣義的概述，以使得可以更好地理解接下來的本發(fā)明的【具體實施方式】，并且使得可以更好地認識本發(fā)明對本領域的貢獻。通過本發(fā)明的以下【具體實施方式】結合附圖和權利要求，本發(fā)明的其他特征將變得更清晰，或者可通過本發(fā)明的實踐了解到本發(fā)明的其他特征。
【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的方法的流程圖。
[0008]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的構造的滲透性控制基層結構的側剖視圖，該構造的滲透性控制基層結構在可滲透主體內具有空隙體積不同的區(qū)域。
[0009]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的構造的滲透性控制基層結構的局部側剖面示意圖。
[0010]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多個滲透性控制蓄積池的俯視平面圖，這多個滲透性控制蓄積池形成蓄積池陣列。
[0011 ]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的滲透性控制蓄積池的側剖面圖。
[0012]應該注意，附圖僅是本發(fā)明的若干實施例的示范，并且由此無意限制本發(fā)明的范圍。另外，附圖通常未按比例繪制，而是為了方便并清晰地圖解本發(fā)明的各方面而草擬的。
【具體實施方式】
[0013]雖然足夠詳細地描述了這些示例性實施例以使本領域的技術人員能夠實踐本發(fā)明，但是應當理解，也可以實現(xiàn)其他實施例并且可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明作出各種改變。因此，如權利要求書所要求的，以下對本發(fā)明實施例的更詳細的描述并不旨在限制本發(fā)明的范圍，而是僅出于說明的目的而提供，并且不限于描述本發(fā)明的特征和特性，闡述本發(fā)明的最佳操作模式，以及充分地使本領域的技術人員能夠實踐本發(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求書來限定。
[0014]
[0015]在描述和要求保護本發(fā)明時，將使用下面的術語。除非上下文另外明確規(guī)定，否則單數(shù)形式“一個”和“所述”包括復數(shù)指代。因此，例如，提及“一個壁”包括提及一個或多個此類結構，“一種可滲透主體”包括提及一種或多種此類材料，“一個加熱步驟”是指一個或多個此類步驟。
[0016]如本文所用，“構造的基層結構”和“構造的滲透性控制基層結構”是指基本上完全人造的包封結構，與通過對現(xiàn)有的地層改性或填孔形成的凍結壁、硫壁或其他阻隔相反。構造的滲透性控制基層結構可通?；旧喜缓瓲畹貙?，但該基層結構可與原狀地層鄰近或直接接觸而形成?？赏ǔＪ褂脡簩嵧临|材料或壓實顆粒材料而形成該基層結構。因此，除下層土基之外，基層結構壁通常不具有獨立結構完整性。
[0017]如本文所用，“土質材料”是指僅通過機械改性從土地回收的天然材料，諸如但不限于粘土(例如，膨潤土、蒙脫土、高嶺石、伊利石、綠泥石、蛭石，以及其他膨脹性粘土)、礫石、巖石、壓實填土、土壤等。例如，礫石可與水泥結合以形成混凝土。通常，粘土改良土壤可與水結合以形成充當流體阻隔的水合粘土層。然而，廢油頁巖也可用于形成在基層結構壁中使用的土質材料的至少一部分。
[0018]如本文所用，“含烴材料”是指可從其中提取或衍生出烴類產物的含有烴的材料。例如，可直接提取液體烴，通過溶劑提取、直接蒸發(fā)或以其他方式從材料中移除烴。然而，許多含烴材料包含油母巖、瀝青或其他復雜烴類，其通過加熱和熱解轉變?yōu)闊N。含烴材料可包括但不限于油頁巖、焦油砂、煤、褐煤、瀝青、泥煤、生物質和其他富含有機物的巖石。
[0019]如本文所用，“結構材料”是指非含烴或非產烴材料，該材料向可滲透主體提供結構完整性，該結構完整性足以在烴提取期間維持流體在整個可滲透主體中的對流流動。例如，加熱期間，可滲透主體的一部分隨著烴被釋放而移除。可滲透主體含烴部分的剩余材料(例如，二氧化硅和其他礦物)可至少部分地塌縮。塌縮的程度通常對應于礦物與可轉化含烴材料(即，油母巖、瀝青等)的比例。在周圍含烴材料作為烴被移除時，結構材料向可滲透主體提供機械支撐。
[0020]如本文所用，“蓄積池”是指被設計成保持或保留流體和/或固體可移動材料積聚的結構。蓄積池通常通過土質材料獲得至少大部分基礎和結構支撐。因此，除本發(fā)明的控制壁形成時抵靠的土地和/或原生地層之外，該控制壁并非總是具有獨立的強度或結構完整性。另外，蓄積池通常利用土質材料以及形成為壓實土質材料護臺的壁的至少一部分。
[0021]如本文所用，“復合粉碎含烴材料”是指粉碎含烴材料與結構材料的混合物。結構材料具有與粉碎含烴材料不同的組合物，并且與僅使用粉碎含烴材料的可滲透主體相比，結構材料賦予可滲透主體增強的結構完整性。
[0022]如本文所用，“可滲透主體”是指復合粉碎含烴材料的質塊，該復合粉碎含烴材料具有相對較高的滲透性，該滲透性超過相同組成的原狀固體地層的滲透性。適用于本發(fā)明的可滲透主體可具有大于約10%的空隙空間，并且通常具有約20%至50%的空隙空間，但其他范圍也可為合適的。允許高滲透性有利于以對流作為主要傳熱機制對該主體進行加熱，同時也大幅降低與壓碎成非常小的尺寸(例如小于約2.5至約Icm)相關的成本。特定目標空隙空間可根據(jù)具體含烴材料和所需的加工時間或條件而變化。
[0023]如本文所用，“開采的”是指已經(jīng)將材料從初始的地層或地理位置移到或擾動到第二和不同位置。通常，可通過碎石化、粉碎、爆破引爆、或以其他方式從地層移除材料來生產開米的材料。
[0024]如本文所用，“基本上靜止的”是指材料的幾乎靜止的定位，其對于隨著烴從含烴材料移除而沉陷和/或沉降具有一定的容許度。相比之下，例如流化床或旋轉蒸餾罐中發(fā)現(xiàn)的含烴材料的任何循環(huán)和/或流動涉及含烴材料的大量移動和處理。
[0025]如本文所用，“約”是指基于對已識別的特定性能常見的實驗誤差的一定的偏差度。如果提供范圍，術語“約”將取決于具體語境和特定性能并且可易于被本領域的技術人員辨別。術語“約”并非旨在詳述或限制等效度，等效度可以被賦予特定值。另外，除非另外指明，否則術語“約”應明確地包括與下文有關范圍和數(shù)值數(shù)據(jù)的論述一致的“精確地”。
[0026]如本文所用，“鄰近”是指兩個結構或元件接近。具體地講，被識別為“鄰近”的元件可鄰接或連接。此類元件還可以彼此靠近或接近，而不一定彼此接觸。在一些情況下，精確的接近度可以取決于具體情況。
[0027]本文可能以范圍格式表示濃度、維度、含量和其他數(shù)值數(shù)據(jù)。應當理解，此類范圍格式的使用僅僅出于方便和簡潔目的，并且應靈活解讀為不僅包括明確引用為范圍限值的數(shù)值，還包括涵蓋在該范圍內的所有單個數(shù)值或子范圍，如同明確引用每個數(shù)值和子范圍。例如，約I至約200的范圍應解讀為不僅包括明確引用的限值I和約200，還包括諸如2、3、4的單個尺寸，以及諸如10至50、20至100的子范圍等。
[0028]如本文所用，為方便起見，多個物品、結構元件、組成元件和/或材料可以在相同列表中表示。然而，這些列表應理解為列表的每個構件獨立地識別為單獨且唯一的構件。因此，在沒有相反指示的情況下，不應單獨地基于它們在相同組中的表現(xiàn)，將此類列表的任何單個構件理解為相同列表的任何其他構件的實際等同物。
[0029]任何方法或工藝權利要求中所引用的任何步驟可以按任何順序執(zhí)行并且不限于權利要求提供的順序。只有在對于具體的權利要求限制，所有以下條件均存在于該限制中時，才能使用手段加功能或步驟加功能限制:a)明確引用了“用于...的裝置”或“用于...的步驟”；以及b)明確引用了對應的功能。在本文的說明中明確引用了支持手段加功能的結構、材料或行為。因此，本發(fā)明的范圍應僅由所附權利要求及其合法等同條件確定，而非由本文給定的描述和例子確定。