Faits:
A. Par jugement du 20 novembre 2012, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois a rejeté l'appel formé par A.X._ contre le jugement rendu le 20 juin 2012 par le Tribunal criminel de l'arrondissement de Lausanne et a partiellement admis celui du Ministère public. Elle a porté à quinze ans la peine privative de liberté de douze ans fixée par le Tribunal criminel pour infraction grave à la loi fédérale sur les stupéfiants commise par A.X._, sous suite de frais.
B. Cette condamnation repose sur les principaux éléments de fait suivants.
B.a A.X._, né en 1973, était domicilié à Lagos au Nigéria, mais il voyageait fréquemment pour son commerce de pièces détachées de mécanique automobile le et de boissons énergisantes. Il a été interpellé le 30 novembre 2009 en Hollande.
B.b A.X._ était associé avec des nigérians dénommés B._ et C._, non identifiés à ce jour. Il était à la tête d'un réseau international de trafic de cocaïne entre l'Afrique de l'Ouest et certains pays européens. Il achetait de la drogue en Guinée, notamment, qu'il coupait une première fois, avant de recruter des mules pour la transporter. De mai à décembre 2009, A.X._ a organisé, à dix reprises, l'acheminement en Suisse d'une quantité comprise entre treize et quatorze kilos de cocaïne à destination de D._, qui se trouvait à la tête du réseau en Suisse et cédait ensuite cette drogue à des revendeurs, principalement à Lausanne. Lors de ces livraisons, A.X._ a eu des entretiens téléphoniques avec les personnes qui effectuaient le transport, leur donnant des instructions afin de s'assurer que l'opération se déroulat correctement, avec D._ ou avec ses associés B._ et C._. L'argent de la drogue était ensuite rapatrié au Nigéria, notamment par des mules. Après l'arrestation de D._ le 4 octobre 2009, A.X._ a poursuivi ses livraisons de drogue aux successeurs de ce dernier. La drogue qui a pu être saisie présentait à chaque fois un taux de pureté moyen de plus de 50 pour-cent.
B.c A.X._ acheminait également de la drogue en Suisse au moyen d'une filière mise en place au Pays-Bas par E._, qui disposait de son propre réseau de mules approvisionnant D._. A treize reprises du 7 janvier 2009 au 2 août 2009, E._ a fait acheminer depuis les Pays-Bas en Suisse, pour le compte de A.X._, environ 22 kilos kilos de cocaïne par le biais de quatre mules, à savoir F._, G._, H._ et I._. Le 26 mai 2009, G._ a notamment été contrôlée dans un train à destination de Lausanne dans lequel les douaniers avaient trouvé 3,166 kilos de cocaïne cachés dans des briques d'eau minérale. Elle a été relâchée, son implication n'ayant pas pu être établie sur le moment, mais a été condamnée par la suite pour trafic de drogue à une peine de cinq ans de privation de liberté. F._ a été arrêtée le 7 juin 2009 à la gare de Lausanne alors qu'elle transportait 3,108 kilos de cocaïne, également conditionnés dans des briques d'eau minérale, dont le taux de pureté moyen était de 40,2%. Elle a également été condamnée à une peine privative de liberté de cinq ans pour les différents transports de drogue qu'elle a effectués depuis la Hollande. H._ et I._ ont pour leur part été arrêtés le 2 août 2009 dans un hôtel de Lausanne en possession de 2,037 kilos de cocaïne. Cette drogue, qui devait être livrée à D._ et à un tiers, présentait un taux de pureté moyen de 33,2%. Le 1er août 2009, E._ a contacté par téléphone A.X._ pour l'informer de l'arrivée de deux mules à Lausanne et D._ lui a appris leur arrestation.
C. A.X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral. Il conteste avoir participé aux livraisons de drogue effectuées depuis les Pays-Bas ainsi que la quotité de la peine privative de liberté à laquelle il a été condamné. Il conclut à ce que la durée de celle-ci soit fixée à huit ans et, subsidiairement, au renvoi de la cause à l'autorité cantonale. Il sollicite en outre l'octroi de l'assistance judiciaire.
Considérant en droit:
1. Invoquant la violation du principe in dubio pro reo ainsi que l'arbitraire dans l'appréciation des preuves et l'établissement des faits, le recourant fait valoir que les éléments sur lesquels l'autorité cantonale s'est fondée pour retenir son implication dans un trafic de drogue depuis les Pays-Bas sont insuffisants. Le recourant ne conteste en revanche pas sa participation, en tant que telle, dans l'importation de drogue depuis le Nigéria.
1.1 La présomption d'innocence, garantie par les art. 32 al. 1 Cst., 10 CPP, 14 par. 2 du Pacte ONU II et 6 par. 2 CEDH, ainsi que son corollaire, le principe in dubio pro reo, concernent tant le fardeau de la preuve que l'appréciation des preuves (ATF 120 Ia 31 consid. 2c p. 36 et les références citées). Telle qu'invoquée, à savoir comme règle de l'appréciation des preuves, la présomption d'innocence est violée si le juge du fond se déclare convaincu de faits défavorables à l'accusé sur lesquels, compte tenu des éléments de preuve qui lui sont soumis, il aurait au contraire dû, objectivement, éprouver des doutes (ATF 124 IV 86 consid. 2a p. 88; 120 Ia 31 consid. 2c p. 37). Il importe peu qu'il subsiste des doutes seulement abstraits et théoriques, qui sont toujours possibles, une certitude absolue ne pouvant être exigée. Il doit s'agir de doutes sérieux et irréductibles, c'est-à-dire de doutes qui s'imposent à l'esprit en fonction de la situation objective. Dans cette mesure, la présomption d'innocence se confond avec l'interdiction générale de l'arbitraire (art. 9 Cst.). En bref, pour qu'il y ait arbitraire, il ne suffit pas que la décision attaquée apparaisse discutable ou même critiquable; il faut qu'elle soit manifestement insoutenable et cela non seulement dans sa motivation, mais aussi dans son résultat (ATF 138 V 74 consid. 7 p. 82; 137 I 1 consid. 2.4 p. 5; 136 III 552 consid. 4.2 p. 560).
Lorsque l'autorité cantonale a forgé sa conviction sur la base d'un ensemble d'éléments ou d'indices convergents, il ne suffit pas que l'un ou l'autre de ceux-ci ou même chacun d'eux pris isolément soit à lui seul insuffisant. L'appréciation des preuves doit être examinée dans son ensemble. Il n'y a pas d'arbitraire si l'état de fait retenu pouvait être déduit de manière soutenable du rapprochement de divers éléments ou indices. De même, il n'y a pas d'arbitraire du seul fait qu'un ou plusieurs arguments corroboratifs sont fragiles, si la solution retenue peut être justifiée de façon soutenable par un ou plusieurs arguments de nature à emporter la conviction (arrêt 6B_689/2011 du 1er mars 2012 consid. 1.1; 6B_992/2008 du 5 mars 2009 consid. 1.2).
Le Tribunal fédéral ne connaît de la violation des droits fondamentaux que si un tel moyen est invoqué et motivé par le recourant (art. 106 al. 2 LTF), c'est-à-dire s'il a été expressément soulevé et exposé de manière claire et détaillée (ATF 134 I 83 consid. 3.2). Les critiques de nature appellatoire sont irrecevables (ATF 137 IV 1 consid. 4.2.3 p. 5; 137 II 353 c. 5.1 p. 356).
1.2 Pour retenir que le recourant a participé au trafic de drogue organisé depuis les Pays-Bas, la cour cantonale a relevé que l'amie intime de E._, G._, et le recourant avaient été tout deux localisés dans la matinée du 10 juin 2009 à Ouchy, à Lausanne, étant relevé que ce dernier avait séjourné à l'hôtel du Château d'Ouchy durant la nuit précédente. G._ avait par ailleurs déclaré lors de son jugement qu'elle avait rencontré un certain A._, une fois à Paris et une fois dans un hôtel au bord d'un lac, au Château d'Ouchy. Au surplus, G._ avait téléphoné le 1er juillet 2009 à D._ pour évoquer l'arrestation de sa s?ur et se plaindre de ce que le recourant, qu'elle était allée voir en Suisse, n'avait pas envoyé d'argent pour engager un avocat. Cela confirmait, d'une part, que la rencontre à Ouchy était consacrée aux mesures à prendre pour aider F._ à la suite de son arrestation et, d'autre part, que le recourant disposait, dans la hiérarchie du réseau, des moyens financiers nécessaires à la protection judiciaire des mules et du pouvoir d'engager ceux-ci. G._ avait encore déclaré "le problème de F._, c'est son problème", évoquant ainsi la responsabilité du recourant qui, en sa qualité de patron, devait se préoccuper du sort de sa mule, arrêtée parce qu'elle avait pris des risques pour lui. De plus, E._ avait téléphoné au recourant le 1er août 2009 et il y avait eu plusieurs contacts téléphoniques entre ce dernier et D._ entre les 31 juillet et 3 août 2009, alors que H._ et I._ devaient lui livrer deux kilos de cocaïne le 2 août. Ces communications du recourant avec l'expéditeur et le destinataire de la drogue au moment d'une importante livraison établissaient l'implication de celui-ci dans le réseau. Il résultait également de deux conversations entre D._ et un dénommé J._ que le recourant était en affaires avec E._, qu'il avait remis de l'argent pour assurer à celui-ci les services d'un avocat après son arrestation le 28 août 2009 et qu'il détenait ou gérait son argent. Mis en rapport avec le trafic nigérian, ainsi que ses liens avec E._ et sa présence sporadique aux Pays-Bas, les éléments qui précédaient amenaient à retenir, selon la cour cantonale, l'implication du recourant à un échelon supérieur dans le trafic hollandais, sans qu'une quantité plus précise qu'un ordre de grandeur de plusieurs kilos puisse lui être imputé. Enfin, le fait que le recourant était déjà actif avec une filière nigériane n'excluait pas son implication dans celle des Pays-Bas dans la mesure où le recourant, en homme d'affaires international avisé, avait tout intérêt à maintenir plusieurs canaux d'acheminement.
1.3 Le recourant soutient que son implication ne pouvait être déduite de sa présence à Ouchy au même moment que G._ avec laquelle il n'avait eu aucun contact téléphonique. Dès lors qu'elle avait déjà été condamnée, on ne voyait pas quel intérêt elle aurait eu à mentir en affirmant ne pas le reconnaître.
Il n'est pas insoutenable de retenir que le recourant a rencontré G._ à Lausanne alors que celle-ci a elle-même déclaré avoir rencontré un certain A._ dans un hôtel au bord du lac, au Château d'Ouchy, où le recourant a logé, et qu'il est établi qu'ils se trouvaient les deux dans ce quartier au même moment, bien que ni l'un ni l'autre n'habitent en Suisse. Le fait qu'elle a déclaré ne pas le reconnaître à l'audience du Tribunal criminel n'est par ailleurs pas un indice du fait qu'elle ne l'avait jamais rencontré puisqu'elle n'avait rien à gagner à l'admettre, ayant elle-même déjà été condamnée pour trafic de drogue. Enfin, c'est de manière purement appellatoire, et partant irrecevable, que le recourant affirme que même si elle l'avait rencontré pour lui demander son assistance pour trouver un avocat pour sa s?ur, cela démontrerait qu'il n'occupait pas un rang élevé dans le trafic. En définitive, dans la mesure où tant le recourant que G._ étaient actifs dans le trafic de drogue et où aucun autre lien ne les relie, il n'était pas arbitraire de tenir compte du fait qu'ils s'étaient rencontrés, en conjonction avec les autres éléments mentionnés, pour retenir que le recourant avait participé au trafic organisé depuis les Pays-Bas auquel G._ a collaboré.
1.4 Le recourant soutient qu'il ressort de la conversation téléphonique entre G._ et D._ du 1er juillet 2009 que c'est E._ qui ne voulait pas donner d'argent à F._, et non lui-même, et que G._ n'indiquait pas être allée le voir en Suisse.
Selon la retranscription de la conversation téléphonique litigieuse, G._ a tenu les propos suivants à D._: "il faut dire à E._, ce qu'il fait n'est pas bien! F._ a ce problème maintenant". Elle a encore ajouté: "ton frère ne veut pas donner de l'argent pour l'avocat" et "il m'a dit oui, je vais aller en Suisse pour voir A._ et tout. Ça c'est mon problème mais F._ ce n'est pas mon problème (...). Il devait envoyer l'argent il y a une semaine et il n'a rien fait". S'il peut en être déduit, comme le recourant le soutient, que c'est plutôt E._ qui devait donner de l'argent et aller en Suisse, il n'en demeure pas moins qu'il est fait mention d'un dénommé A._ dans cette conversation, sans que le recourant explique en quoi il était arbitraire de considérer qu'il s'agissait de lui, et que E._ devait aller le trouver à la suite de l'arrestation de F._. Dans la mesure où il n'est pas constaté que celle-ci aurait un lien personnel avec le recourant qui pouvait expliquer qu'il soit consulté après son arrestation, il n'était pas arbitraire de retenir que la conversation téléphonique rapportée constituait un indice de l'implication du recourant dans le réseau néerlandais d'importation de drogue dans lequel l'intéressée était active. Enfin, le fait que E._ devait aller trouver le recourant en Suisse n'exclut pas qu'il avait précédemment rencontré G._ à Lausanne.
1.5 Concernant les contacts téléphoniques à l'époque de la livraison du début du mois d'août 2009, le recourant affirme qu'ils ne signifient pas encore qu'il a pris une part active dans ce réseau. Il s'agit là des seuls contacts établis alors qu'il y a eu treize livraisons. S'il avait été véritablement impliqué dans le réseau hollandais, il y en aurait eu d'autres.
Le fait que le recourant a eu des conversations téléphoniques tant avec D._ que E._ au moment même où une livraison de drogue avait lieu permettait de retenir sans arbitraire que le recourant était impliqué dans celle-ci. Le recourant soutient qu'il est plausible que des nigérians se connaissent par un autre biais, ce qui ne constitue, telle qu'elle est formulée, en l'absence de toute autre explication, qu'une hypothèse purement abstraite et appellatoire. Par ailleurs, pour participer à un trafic de cocaïne, il n'est pas nécessaire de prendre une part active aux livraisons de drogue elles-mêmes. La nature de la participation de chacun varie selon la place occupée dans le réseau. Le seul fait que le recourant n'a pas eu des contacts avérés, au moment des autres livraisons effectuées depuis la Hollande, avec D._, E._ ou même avec les personnes chargées du transport de la drogue ne démontre pas qu'il était arbitraire d'admettre sa participation au réseau mis en place dans ce pays. Au surplus, si comme le recourant l'avance, il connaissait D._ et avait eu des contacts avec lui à d'autres moments, il n'est cependant pas constaté qu'une livraison de drogue par la filière nigériane a eu lieu au début du mois d'août 2009. Enfin, le recourant n'invoque ni ne démontre l'arbitraire de la constatation selon laquelle il a été informé par E._, le 1er août 2009, de l'arrivée de deux mules à Lausanne et par D._ de leur arrestation (cf. jugement attaqué, ch. 3.13 p. 11), ce qui ne peut se comprendre que dans l'hypothèse où le recourant y était partie prenante.
1.6 Le recourant conteste que son implication dans le trafic de cocaïne par la filière hollandaise pouvait être déduite des deux conversations téléphoniques entre D._ et le dénommé J._, qui sont peu compréhensibles. Il fait valoir qu'il semble plutôt que ce dernier tente de se disculper pour n'avoir rien fait pour E._.
En opposant sa propre interprétation des propos du dénommé J._ à celle de la cour cantonale, le recourant ne démontre pas que celle des magistrats cantonaux était arbitraire. Il est par ailleurs purement appellatoire d'affirmer qu'il peut y avoir toute sorte d'avantages à aider un trafiquant dans le besoin, même sans être impliqué dans son trafic. L'affirmation du recourant selon laquelle le fait qu'il aurait cherché un avocat pour E._ n'est pas pénalement répréhensible n'est pas davantage de nature à démontrer que la décision entreprise est arbitraire dans son résultat. Au demeurant, les propos tenus notamment par D._ permettent de corroborer le fait que le recourant était en affaires avec E._, dont les seules activités connues sont celles liées à l'importation de drogue et le recourant n'explique pas quelles autres affaires ils auraient traité ensemble.
1.7 En définitive, la cour cantonale pouvait retenir sans arbitraire la participation du recourant au trafic de drogue mis en place depuis les Pays-Bas, laquelle résulte suffisamment du rapprochement des divers éléments pris en compte, à savoir des contacts qu'il a entretenus avec plusieurs membres du réseau, actifs à différents niveaux, à savoir G._, E._ et D._, à des moments particuliers, comme l'arrestation d'une mule ou une livraison imminente de drogue, ainsi que d'une conversation téléphonique dont il ressort que le recourant et E._ étaient en affaires, alors qu'il n'est pas constaté que ce dernier aurait eu d'autres activités que le trafic de drogue. Malgré ces éléments qui permettaient de retenir l'implication du recourant dans le réseau néerlandais, celui-ci n'a expliqué d'aucune manière d'où il connaissait E._ et pour quel motif il était en contact avec lui - ce qu'il lui appartenait de faire sans que cela ne constitue un renversement du fardeau de la preuve (cf. arrêt 6B_748/2009 du 2 novembre 2009 consid. 2.1; 6B_148/2011 du 17 mai 2011 consid. 1.1) -, se bornant à indiquer de manière vague qu'il est plausible que des nigérians se connaissent par un autre biais que le trafic de drogue. Enfin, le recourant ne conteste pas que sa présence aux Pays-Bas était également un indice de son implication, étant relevé qu'il n'est pas constaté qu'il voyageait dans ce pays pour ses affaires. Le grief de violation du principe in dubio pro reo et d'arbitraire dans l'appréciation des preuves et l'établissement des faits doit être rejeté.
2. Le recourant critique la quotité de la peine qui lui a été infligée.
2.1 Selon l'art. 47 CP, le juge fixe la peine d'après la culpabilité de l'auteur. Il prend en considération les antécédents et la situation personnelle de ce dernier ainsi que l'effet de la peine sur son avenir (al. 1). La culpabilité est déterminée par la gravité de la lésion ou de la mise en danger du bien juridique concerné, par le caractère répréhensible de l'acte, par les motivations et les buts de l'auteur et par la mesure dans laquelle celui-ci aurait pu éviter la mise en danger ou la lésion, compte tenu de sa situation personnelle et des circonstances extérieures (al. 2).
2.1.1 Les règles générales régissant la fixation de la peine ont été rappelées dans les arrêts publiés aux ATF 136 IV 55 (consid. 5.4 ss) et 134 IV 17 (consid. 2.1). Il suffit d'y renvoyer.
En matière de trafic de stupéfiants, il y a lieu de tenir compte plus spécifiquement des éléments suivants. Même si la quantité de drogue ne joue pas un rôle prépondérant, elle constitue sans conteste un élément important. Elle perd cependant de l'importance au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la limite, pour la cocaïne, de 18 grammes (cf. ATF 138 IV 100 consid. 3.2 p. 103; 120 IV 334 consid. 2a p. 338; 109 IV 143 consid. 3b p. 145) à partir de laquelle le cas doit être considéré comme grave au sens de l'ancien art. 19 ch. 2 let. a LStup, applicable en l'espèce dans la mesure où les nouvelles dispositions entrées en vigueur le 1er juillet 2011, en particulier l'art. 19 al. 2 let. a LStup, ne sont pas plus favorables (art. 2 al. 2 CP; cf ATF 138 IV 100 consid. 3.2 p. 102). Le type de drogue et sa pureté doivent aussi être pris en considération. Si l'auteur sait que la drogue est particulièrement pure, sa culpabilité sera plus grande. En revanche, sa culpabilité sera moindre s'il sait que la drogue est diluée plus que normalement (ATF 122 IV 299 consid. 2c p. 301 s.; 121 IV 193 consid. 2b/aa p. 196). Le type et la nature du trafic en cause sont aussi déterminants. L'appréciation est différente selon que l'auteur a agi de manière autonome ou comme membre d'une organisation. Dans ce dernier cas, il importera de déterminer la nature de sa participation et sa position au sein de l'organisation. L'étendue du trafic entrera également en considération. Un trafic purement local sera en règle générale considéré comme moins grave qu'un trafic avec des ramifications internationales. Enfin, le nombre d'opérations constitue un indice pour mesurer l'intensité du comportement délictueux. Celui qui écoule une fois un kilo d'héroïne sera en principe moins sévèrement puni que celui qui vend cent grammes à dix reprises. S'agissant d'apprécier les mobiles qui ont poussé l'auteur à agir, le juge doit distinguer le cas de celui qui est lui-même toxicomane et agit pour financer sa propre consommation de celui qui participe à un trafic uniquement poussé par l'appât du gain (arrêt 6B_567/2012 du 18 décembre 2012 consid. 3.2; 6B_793/2011 du 26 janvier 2012 consid. 4.1 et les références citées).
2.1.2 Pour fixer la peine, le juge dispose d'un large pouvoir d'appréciation. Par conséquent, le Tribunal fédéral, qui examine l'ensemble de la question d'office (art. 106 al. 1 LTF), n'intervient que s'il sort du cadre légal, s'il se fonde sur des critères étrangers à l'art. 47 CP, s'il omet de prendre en considération des éléments d'appréciation prévus par cette disposition ou, enfin, si la peine qu'il prononce est exagérément sévère ou clémente au point de constituer un abus du pouvoir d'appréciation (ATF 136 IV 55 consid. 5.6 p. 61; 134 IV 17 consid. 2.1 p. 19).
2.2 La cour cantonale a considéré qu'outre les treize à quatorze kilos bruts de cocaïne, soit six et demi à sept kilos purs, retenus pour le trafic effectué depuis le Nigéria, la quantité exacte trafiquée par le recourant dans le cadre de la filière hollandaise ne pouvait être établie avec précision, mais uniquement un ordre de grandeur de quatre kilos au minimum, soit un kilo pour chaque mule. Cette imprécision n'était cependant pas décisive pour réduire la peine, les quantités en cause demeurant extrêmement élevées. Elle a par ailleurs tenu compte du caractère international du trafic auquel le recourant s'est adonné, qui comportait deux filières ainsi que de nombreux collaborateurs dont la coordination et la surveillance nécessitaient une énergie criminelle considérable. L'intensité du trafic, en terme de nombre de transports sur une période de huit mois, était élevée. Les arrestations n'avaient eu aucun frein sur le trafic, la préoccupation du recourant étant centrée sur la poursuite de ses affaires. Ce dernier occupait un rang hiérarchique élevé. Il n'existait aucun indice de sa subordination à autrui alors qu'à l'inverse, il en existait de nombreux indiquant qu'il occupait un rang élevé dans la hiérarchie. Il en allait ainsi, notamment, de la protection que les autres délinquants lui avait assurée, de la distance qu'il maintenait avec la drogue qu'il commercialisait pour éviter d'être compromis, de l'argent qu'il détenait et gérait, des comptes-rendus qui lui étaient faits, du pouvoir de décision qu'il exerçait dans les situations de crise, comme l'arrestation de mules, et de l'autorité qu'il assumait, autant d'éléments dont il fallait tenir compte pour fixer la peine eu égard à celle infligée à D._. Le recourant n'était par ailleurs pas poussé au crime par la misère. Il était un notable d'âge mûr, jouissant dans son pays d'une situation confortable en sa qualité de commerçant et son mobile apparaissait d'autant plus vil. Il n'avait pas hésité à favoriser l'intoxication de très nombreuses personnes et les risques pris par les mules qui avalaient des quantités énormes de cocaïne très pure le laissaient froid. Enfin, si la collaboration du recourant à l'enquête avait passé du stade de l'inexistence totale à celui des aveux imposés par l'évolution de l'enquête sur un mode minimal, cela ne signifiait aucunement qu'il avait pris conscience de la gravité de ses actes.
2.3 Le recourant conteste la peine qui lui a été infligée à plusieurs égards. Il relève que le jugement attaqué indique que la quantité à lui imputer en relation avec le réseau néerlandais n'était pas connue, mais qu'elle portait à tout le moins sur un kilo par mule, soit quatre kilos. Cette appréciation était arbitraire dans la mesure où, soit son implication dans ce réseau était établie et la quantité totale de 22 kilos de drogue devait être prise en compte, soit elle ne l'était pas et aucune quantité devait l'être.
Tout d'abord, le recourant ne conteste pas la quantité retenue pour le trafic effectué depuis le Nigéria. De plus, par son argumentation, il cherche à remettre en cause une nouvelle fois sa participation à l'importation de drogue depuis les Pays-Bas. Il a toutefois déjà été considéré qu'il n'était pas arbitraire de l'admettre (cf. supra consid. 1.7). Dans cette mesure, son grief doit être rejeté. Pour le surplus, le recourant reconnaît que la quantité de 22 kilos devrait être retenue si sa participation au réseau hollandais est admise, de sorte qu'il ne peut tirer aucun argument du fait que, dans le cadre de la fixation de la peine, seule une quantité réduite de quatre kilos au minimum a été considérée afin de tenir compte de la nécessaire imprécision à cet égard. En tout état de cause, ainsi que la cour cantonale l'a pertinemment relevé, la quantité exacte de drogue n'est pas déterminante dans la mesure où elle se situe, quoi qu'il en soit, très au-delà de la quantité minimale 18 grammes qui permet de qualifier le cas de grave au sens de l'ancien art. 19 ch. 2 let. a LStup. Le grief doit être rejeté.
2.4 Le recourant conteste la différence entre sa peine et celle de dix ans infligée à D._.
2.4.1 Dans le cadre de la fixation de la peine, le recourant peut faire valoir une inégalité de traitement (sur cette notion, cf. ATF 134 I 23 consid. 9.1 p. 42, 131 I 1 consid. 4.2. p. 6s; 129 I 113 consid. 5.1 p. 125). Compte tenu toutefois des nombreux paramètres qui interviennent dans la fixation de la peine, une comparaison avec des affaires concernant d'autres accusés et des faits différents est d'emblée délicate (ATF 120 IV 136 consid. 3a p. 144 et les arrêts cités). Il ne suffit pas que le recourant puisse citer un ou deux cas où une peine particulièrement clémente a été fixée pour prétendre à un droit à l'égalité de traitement (ATF 120 IV 136 consid. 3a p. 144 et les références citées). Les disparités en cette matière s'expliquent normalement par le principe de l'individualisation des peines, voulu par le législateur. Elles ne suffisent pas en elles-mêmes pour conclure à un abus du pouvoir d'appréciation (ATF 135 IV 191 consid. 3.1 p. 193; arrêt 6B_793/2011 du 26 janvier 2012 consid. 4.3).
2.4.2 La cour cantonale a justifié l'écart entre la peine infligée au recourant et celle de D._ par le fait que le premier avait un rang hiérarchique supérieur au second, ce qui découle, outre les éléments mentionnés à cet égard, du fait que c'était le premier qui approvisionnait le second, et non l'inverse. A cela s'ajoute que le recourant a agi à l'échelon international alors que D._ était actif sur le marché suisse uniquement, ce qui constitue également un élément à prendre en compte pour expliquer la peine plus sévère prononcée à l'encontre du recourant. En outre, après l'arrestation de D._ le 4 octobre 2009, le recourant a poursuivi ses livraisons de drogue à ses successeurs. Celui-ci ne peut en outre être suivi lorsqu'il invoque que le trafic de D._ a porté sur des quantités plus importantes au motif qu'il coupait la marchandise et que dès lors, sa propre peine devrait être inférieure à la sienne. Il n'a pas été constaté que l'intéressé coupait la drogue avant de la céder à des revendeurs. Le recourant s'écarte des faits qui lient le Tribunal fédéral (art. 105 al. 1 LTF) et son argumentation est irrecevable à cet égard. Au demeurant, le critère de la quantité n'est pas déterminant puisque l'activité tant de l'un que de l'autre a porté sur des quantités très éloignées de la limite à partir de laquelle le cas doit être considéré comme grave. Pour le surplus, le recourant ne fait valoir aucun élément qui permettrait de considérer que la situation personnelle de D._ serait comparable à la sienne, par exemple quant à la vileté de son mobile ou son absence de collaboration à l'enquête et de prise de conscience de la gravité de ses actes, autant d'éléments retenus à la charge du recourant. Le grief doit être rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.5 Le recourant conteste la décision cantonale en tant qu'elle a retenu dans le cadre de la fixation de la peine, comme élément à charge, qu'il occupait une place élevée dans la hiérarchie du trafic. Il ne fait pas valoir que ce critère n'est pas pertinent dans le cadre de l'art. 47 CP, mais qu'il n'occupait pas une telle place. Il s'agit là d'une question de fait qui ne peut être revue que sous l'angle de l'arbitraire, lequel doit être démontré par une argumentation qui répond aux exigences de motivation de l'art. 106 al. 2 LTF (cf. supra consid. 1.1).
S'agissant du réseau néerlandais, il fait valoir qu'il est vaguement fait état de comptes et d'argent gérés par lui et demande quels pièces et documents établissent ces éléments, quels sont les montants en jeu, quelle est leur provenance, comment ils étaient gérés et quelles décisions il aurait pris pour gérer les crises qui sont mentionnées et quand elles l'avaient été. Il n'explique toutefois pas en quoi ces éléments seraient de nature à démontrer le caractère arbitraire de la décision attaquée quant au rôle qu'il a joué dans le réseau néerlandais. Il fait également valoir, concernant le réseau nigérian, que s'il y avait collaboré en ayant des contacts avec les mules, la drogue et l'argent, rien n'indiquait qu'il était à sa tête. Aucune recherche n'avait été entreprise concernant les dénommés B._ et C._ et aucun élément du dossier ne permettait de retenir qu'il aurait été leur associé. Par son argumentation, le recourant ne démontre pas que les éléments pris en compte par la cour cantonale ne seraient pas pertinents et les déductions qu'elle a effectuées sur leur base, insoutenables. Essentiellement appellatoire, le grief est irrecevable. Au demeurant, il est constant que tant dans le réseau néerlandais que nigérian, le recourant n'était pas un simple revendeur de rue ou une mule, mais qu'il y participait à un niveau international, en important en Suisse de la drogue dont le taux de pureté était élevé. Il n'était dès lors pas arbitraire de retenir qu'il se trouvait à un échelon élevé dans l'organisation.
2.6 Le recourant invoque que "l'aggravation" de sa peine à laquelle l'autorité cantonale a procédé, alors que l'autorité de première instance s'était déjà montrée particulièrement répressive, serait arbitraire. La cour d'appel n'avait fait qu'ajouter du poids aux éléments retenus à charge, sans le moindre élément nouveau et sans qu'un quelconque défaut de motivation puisse être reproché aux premiers juges. Le recourant n'invoque la violation d'aucune norme en particulier.
La cour cantonale a tenu compte d'éléments à charge qui n'avaient pas été mentionnés à ce titre par le Tribunal criminel dans le cadre de la fixation de la peine, comme le caractère international et l'intensité du trafic, le rang hiérarchique élevé occupé par le recourant dans l'organisation ou la vileté de son mobile. De tels éléments étaient de nature à alourdir la culpabilité du recourant et justifiaient ainsi une augmentation de la quotité de la peine. Au surplus, l'autorité précédente devait rendre une nouvelle décision fondée sur sa propre appréciation de la faute du recourant (cf. art. 408 CPP).
2.7 En définitive, compte tenu des éléments à prendre en compte, à savoir la quantité de drogue, soit plusieurs kilos, et le taux de pureté élevé de celle-ci, le nombre important de transports organisés, le caractère international du trafic, le rôle joué par le recourant, qui n'était pas qu'un simple revendeur, et son mobile, à savoir l'appât du gain, la cour cantonale, qui est restée dans le cadre légal, n'a pas fait un usage insoutenable de la marge de manoeuvre que lui accorde le droit fédéral en fixant la peine privative de liberté infligée au recourant à quinze ans. Le grief de violation de l'art. 47 CP doit être rejeté dans la mesure où il est recevable.
3. Le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Le recourant a requis le bénéfice de l'assistance judiciaire. Comme ses conclusions étaient dépourvues de chance de succès, celle-ci ne peut être accordée (art. 64 al. 1 LTF). Le recourant devra donc supporter les frais (art. 66 al. 1 LTF), dont le montant sera toutefois arrêté en tenant compte de sa situation financière.
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 1'600 francs, sont mis à la charge du recourant.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 15 mai 2013
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
Le Greffier: Rieben