Brevet FR2497220A1 — publié le 19820702

i Procédé et agent pour récupérer des produits pétroliers liquides à partir de matières les contenant. La présente invention concerne un procédé et un agent pour récupérer des produits pétroliers liquides à partir de matières les contenant. De façon générale, l'invention concerne la récupération de produits pétroliers utiles à partir d'une matière naturelle dans laquelle les produits que l'on désire récupérer sont sous forme de matières très visqueuses ou de matières apparemment solides et peuvent être associés à des substrats solides comme c'est par exemple le cas des schistes bitumineux, des sables asphaltiques, des gisements de pétrole brut lourd et de la tourbe. On sait que dans le cas de beaucoup de schistes bitumineux et de sables asphaltiques, on peut réduire fortement la viscosité du produit pétrolier de poids moléculaire élevé par mélange de ces matières avec un solvant de base léger dérivé du pétrole, tel qu'un naphta. Cependant dans la plupart des cas il demeure une proportion importante de matières appelées kérogènes, qui résistent à la solubilisation et qui demeurent associées inextricable- ment aux solides du substrat, si bien que les procédés de récupération proposés utilisant des solvants de base dérivés du pétrole ne sont que partiellement efficaces et sans intérêt économique. la demanderesse a découvert que le pétrole brut très visqueux et les composants kérogènes des schistes bitumineux, des sables asphaltiques et similaires, peuvent être complètement dissociés des substratssolides, tels que la roche et le carbone fixe auxquels ils sont associés, et être récupérés sous forme d'un liquide ou d'une suspension pompables au moyen d'un agent actif que l'on peut appliquer à de telles matières en dispersion dans un solvant de base dérivé du pétrole, si bien qu'il est possible d'obtenir une séparation et une récupération pratiquement complètes des kérogènes bitumineux et des hydrocarbures de matières naturelles contenant du pétrole brut très visqueux et/ou des kérogènes. Selon l'invention, l'agent actif utilisé est un mélange d'acide trichloroisocyanurique et d'un composé donneur de chlore. La triazine chlorée que l'on préfère est l'acide trichloro-isocyanurique. Comme composé donneur de chlore, on préfère utiliser le chlorure de calcium soit sous forme anhydre soit sous forme de son dihydrate. En principe le composé donneur de chlore peut être un chlorure ou hypochlorite de métal alcalin quelconque ou un autre composé de ehlore capable de libérer un excès d'ions chlore en présence d'eau, tel que par exemple des composés minéraux de blanchiment y compris le chlore gazeux libre lui-même. Bien qu'en principe l'action de l'agent actif dans la libération des kérogènes de leur substrat et l'abaisse- ment de la viscosité des composants du pétrole brut qui y sont présents ne semble pas dépendre de proportions relatives particulières de l'acide trichloro-isocyanurique et du composé donneur de chlore, on préfère pour des raisons d'économie utiliser les quantités relatives minimales de l'acide trichloro-isocyanurique qui est le plus coâteux par rapport au composé donneur de chlore, tel que le chlorure de calcium, qui est le moins codteux. Le rapport le plus économique des ingrédients pour une application particulière peut être facilement évaluée par des essais de laboratoire courants auxquels on soumet la matière à traiter dans chaque cas particulier. Un rapport de 60 % en poids de donneur de chlore à 40 % en poids d'acide trichloro-isocyanurique s'est révélé 9tre approprié. Selon l'invention, pour préparer l'agent actif, on mélange les proportions choisies, par exemple de chlorure de calcium, avec l'acide trichloro-isocyanurique puis on ajoute le mélange obtenu en agitant et en chauffant modérément à un solvant de base dérivé du pétrole, tel qu'un naphta. On obtient des résultats favorables, en ajou- tant 40 parties d'agent actif à 60 parties de naphta, en 20 à 30 minutes sous agitation et chauffage modéré à environ 250C, pour obtenir une suspension solvant-agent actif convenant au mélange initial avec la matière première finement broyée contenant des kérogènes. Selon son aspect le plus général, le procédé de l'invention concerne le conditionnement de matières contenant du pétrole brut de viscosité élevée ou des kérogènes, pour en récupérer les produits pétroliers utiles, par mise en contact d'une masse d'une telle matière avec un agent.actif contenant un mélange intime d'une triazine chlorée et d'un donneur de chlore, en présence d'un solvant dérivant du pétrole, pour libérer le pétrole brut b vbcosité élevée et/ou les kérogènes des solides du substrat et produire une phase liquide de viscosité relativement faible contenant les kérogènes en solution et en suspension. Selon des aspects plus particuliers, ce procédé comprend la séparation mécanique ultérieure de la phase liquide des solides du substrat et la récupération de façon classique des divers kérogènes et produits pétroliers utiles qu'elle contient, ainsi que la récupération et le recyclage du solvant. Le procédé convient à l'emploi en continu et un de ses aspects importants est que les fractions légères du pétrole libérées de la matière traitée sous l'effet du solvant et de l'agent actif utilisés, peuvent être utilisées comme solvants dans le procédé, selon la nature de la matière particulière traitée. Donc dans certains cas, après une période initiale de fonctionnement continu, le procédé, dans certaines applications, peut en partie ou en totalité couvrir ses besoins en solvant nécessaire pour maintenir un fonctionnement continu. Bien que les mécanismes de l'action de l'agent actif utilisé dans l'invention ne soient pas entièrement élucidés, il semble que son action comprenne la formation d'intermédiaires réactifs qui attaquent les composants de poids moléculaire élevé en les décomposant en matières de poids moléculaire plus faible, ce qui réduit leur viscosité. En plus de son action dans la libération chimique du pétrole de viscosité élevée et des kérogènes du substrat qui les porte, il semble que l'agent actif décompose égale- ment les constituants de poids moléculaire élevé en substances de poids moléculaire plus faible ayant des viscosités nettement inférieures. Cet aspect est illustré par l'essai suivant effectué sur un échantillon de pétrole brut lourd Lloydminister: ECHANTILIWN VISCOSITE (centipoises à 2400) Brut pur 120 000 Brut + 10 % de naphta 4 350 Brut + 10 % d'agent actif * 1 000 * 60 parties de naphta et 40 parties d'agent actif. - Les exemples suivants illustrent l'emploi de l'agent actif de l'invention et le procédé de l'invention pour la récupération d'hydrocarbures liquides et de kéro- gènes à partir d'un. schiste bitumineux, à l'échelle du laboratoire. EXEDIPIE 1.- On broie en particules passant au tamis de 75 Pm d'ouverture de maille, 200 g de schiste bitumineux provenant de la région de Green River au Colorado (Etats-Unis d'Amérique). Pour préparer l'agent actif, on mélange 2 g 3D d'acide trichloroisocyanurique avec 1 g d'hypochlorite de calcium dans un mélangeur à sec de laboratoire, puis on met le mélange en suspension dans 40 g de naphta dans un bécher de 500 cm3. On ajoute ensuite l'échantillon de schiste bitumineux broyé à la suspension et on agite énergiquement l'ensemble pendant environ 5 minutes. La couleur claire du solvant vire au brun foncé ou au noir. On rajoute du solvant naphta au mélange pour le diluer et lui donner une consistance permettant de le centrifuger et on traite la totalité de la masse avec un centrifugeur de laboratoire, pour produire, d'une part, un résidu solide de schiste et, d'autre part, une suspension liquide huileuse. On soumet la suspension liquide huileuse à une distillation sous vide pour chasser le solvant naphta. On sépare ensuite les kérogènes en suspension et les hydrocarbures liquides par lavages successifs avec du solvant naphta et finalement lavage à l'alcool pour récupérer les kérogènes sous forme d'une poudre sèche. L'opération permet de récupérer 38 des 40 g de naphta utilisés au départ comme solvant, 8 g d'hydrocarbures liquides, 5 g de kérogènes en poudre sèche et 187 g de schiste résiduel épuisé. EXEMPLE 2.- On soumet un échantillon de 200 g de schiste bitumineux de la région de Green River du Colorado (Etats-Unis d'Amérique) aux mêmes opérations que celles indiquées dans l'exemple 1, si ce n'est que pour préparer l'agent actif, on utilise 1 g d'acide trichloro-isocyanurique, 1 g d'hypochlorite de lithium et 50 g de solvant naphta. Après traitement du produit, le procédé fournit 49 g du solvant naphta d'origine, 8 g d'hydrocarbures liquides, 5 g de kérogènes en poudre sèche et 186 g de schiste résiduel épuisé. EXEMPLE 3.- On soumet 200 g de schiste bitumineux (turbanite) de la région de Glen Davis en Australie aux mêmes opérations que celles indiquées dans l'exemple 1, si ce n'est que l'on prépare l'agent actif à partir de 1 g d'acide trichloro- isocyanurique, 1 g d'hypochlorite de calcium et 40 g de solvant naphta. Après traitement des produits, on obtient 38 g du solvant naphta d'origine, 5 g de kérogènes en poudre sèche, g d'hydrocarbures liquides et 155 g de schiste résiduel épuisé. EXEMPIE 4.- On soumet 200 g de schiste bitumineux de l'archipel de la Reine-Charlotte de Colombie britannique, Canada, à des opérations semblables à celles indiquées dans l'exemple 1 si ce n'est que l'on prépare4'agent actif à partir de 1 g d 'acide trichloro-isocyanurique, 1 g de chlorure de calcium anhydre et 50 g de solvant naphta. Après traitement des produits, on obtient 49 g du solvant naphta d'origine, 10 g de kérogènes en poudre sèche, 7 g d'hydrocarbures liquides et 182 g de schiste résiduel épuisé. Le procédé de l'invention appliqué à la récupéra- tion des kérogènes et des produits pétroliers des schistes bitumineux du type général trouvé dans l'archipel de la Reine-Charlotte de Colomhie britannique, Canada, va être décrit en regard de la figure unique annexée qui est un diagramme de fonctionnement du procédé. Comme le montre le diagramme, on introduit du schiste de mine dans un broyeur à marteaux 1 qui le réduit en particules ayant une taille maximale d'environ 75 gm. Pour préparer l'agent actif, on introduit des quantités égales d'acide trichloro-isocyanurique et d'hrpochlorite de calcium dans un mélangeur à sec 2, dont le produit est évacué dans le réservoir de suspension 3 o l'on ajoute également le solvant dérivé du pétrole de façon à obtenir dans le réservoir de suspension 3 un mélange constitué de 2 parties de solides pour 50 parties de solvant dérivant du pétrole. En pratique, on peut faire varier les proportions des solides au solvant dérivant du pétrole dans le réservoir de suspension 3 entre les proportions indiquées et 1 partie de solides pour 200 parties ou plus de solvant dérivant du pétrole, selon la composition de la matière d'alimentation. On conduit le produit du broyeur à marteaux 1 et la suspension du réservoir de suspension 3; à l'entrée du mélangeur à vis 4 e dans les proportions d'environ 1 partie du mélange en suspension pour 4 parties ou plus du produit du broyeur à marteaux, de façon à obtenir à la sortie du mélange 4 un produit ayant une consistance pâteuse. On introduit le produit du mélangeur à vis 4 dans le réservoir de suspension o l'on ajoute également une quantité suffisante de solvant dérivant du pétrole pour obtenir une suspension ayant une consistance permettant de la pomper et de la traiter avec un centrifugeur. De façon générale, dans le réservoir de suspension 5, la suspension contient entre environ 20 % et 0 % de solides. On pompe la suspension du réservoir de suspension au moyen de la pompe 6 dans le centrifugeur 7 qui sépare les particules de schiste relativement lourdes qui sont introduites dans le séchoir sous vide 8, qui rejette les particules sèches de schiste épuisé pour qu'elles soient mises au rebut et qui évapore le solvant pour qu'il soit recyclé. Le liquide du centrifugeur est évacué par la pompe 9 qui le conduit à une unité de distillation sous vide 10 qui en élimine le solvant qui est recyclé dans le procédé et qui laisse un liquide pompable constitué d'hydrocarbures, de kérogènes dissous et de particules solides de kérogènes en suspension que l'on soumet aux opérations d'amélioration suivantes. Le procédé produit un schiste épuisé qui est pratiquement totalement débarrassé de toute matière organique et un produit liquide pompable qui contient pratiquement la totalité des composants organiques du schiste. Les rendements par rapport aux matières organiques présentes à l'origine dans le schiste sont de l'ordre de plus de 98 %. REVENDICATIONS 1. Agent de conditionnement destiné à être utilisé dans la récupération du pétrole brut et des matières kérogènes fixées à ou contenu dans un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend en mélange intime de l'acide trichloro- isocyanurique et un composé donneur de chlore dispersés dans un solvant de base dérivant du pétrole. 2. Agent de conditionnement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le composé donneur de chlore est un composé minéral chloré de blanchiment. 3. Agent de conditionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé donneur de chlore est un chlorure ou hypochlorits de métal alcalin. 4. Agent de conditionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé donneur de chlore est de l'hypochlorite de calcium. 5. Agent de conditionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le solvant de base dérivé du pétrole est un naphta. 6. Proacédé pour le traitement de matières contenant du pétrole brut de viscosité élevée et/ou des kérogènes pour en récupérer les produits pétroliers liquides utiles, caractérisés en ce qu'il comprend: le conditionnement d'une masse de ladite matière avec un agent actif contenant en mélange intime de l'acide trichloro-isocyanurique et un composé donneur de chlore selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 en présence d'un solvant dérivé du pétrole, pour libérer le pétrole brut de viscosité élevée et/ou les kérogènes des solides du substrat et produire une phase liquide huileuse de viscosité relativement faible contenant des kérogènes dissous et dispersés; et la récupération de ladite phase liquide huileuse. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites matières sont constituées d'une masse divisée et en ce que ledit procédé en permet la récupération de produits pétroliers liquides et de kérogènes utiles. 8. Procédé pour le conditionnement de matières contenant du pétrole brut très visqueux et/ou des kérogènes pour en récupérer des produits pétroliers liquides utiles, caractérisé en ce qu'il comprend: la mise en contact d'une masse de ladite matière avec un agent actif contenant de l'acide trichloroisocyanurique et un donneur de chlore selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, en présence d'un solvant dérivé du pétrole pour libérer le pétrole brut de viscosité élevée et/ou les kérogènes des solides du substrat et produire une phase liquide huileuse de viscosité relativement faible contenant des kérogènes dissous et dispersés; et la récupération de ladite phase liquide huileuse. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites matières sont constituées d'une masse divisée et ledit procédé en permet la récupération de produits pétroliers liquides et de kérogènes utiles. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 10, caractérisé en ce que le donneur de chlore, est un composé minéral chloré de blanchiment, le chlorure de calcium ou l'hypochlorite de calcium.