公开了一种用于通过施加射频（“ＲＦ”）能量来加热材料的方法。例如，本公开涉及一种用于对石油矿石进行ＲＦ加热的方法和装置，该石油矿石例如沥青、油砂、油页岩、沥青砂或重油。石油矿石与包含微型偶极子感受体的物质混合，所述微型偶极子感受体例如碳股。提供将足以加热微型偶极子感受器的功率和频率的ＲＦ能量施加于混合物的源。施加ＲＦ能量足够的时间，以使得微型偶极子感受器能够将混合物加热到大于大约２１２°Ｆ（１００℃）的平均温度。可选地，可在实现期望的平均温度之后移除微型偶极子感受体。感受体可为烃的ＲＦ加热提供优点，例如（足以进行蒸馏或热解的）较高温度、无水处理以及更快的速度或效率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种用于通过施加射频(“RF”)能量来加热材料的方法和装置，RF能量也已知为电磁能量。具体地讲，本公开涉及一种用于对诸如石油矿石的具有低或零电耗散因数、磁耗散因数和电导率的材料进行RF加热的有利方法。例如，本公开使得能够高效率高、低成本地加热浙青矿石、油砂、油页岩、浙青砂或重油。
技术介绍
浙青矿石、油砂、浙青砂和重油通常被发现为是砂或粘土与浓并且黏性的石油的天然存在混合物。最近，由于世界油储备耗竭、油价更高和需求增大，所以已经努力萃取和精炼这些类型的石油矿石作为可替换的石油源。然而，由于浙青矿石、油砂、油页岩、浙青砂和重油的黏性极高，所以萃取标准原油中所使用的钻孔(drilling)和精炼方法通常不可利用。因此，浙青矿石、油砂、油页岩、浙青砂和重油通常通过露天采矿(strip mining)来萃取，或者就地技术(in situ technique)被使用来通过在井中注入蒸汽或溶剂来降低黏性，以使得材料可被抽取。然而，在任一种方法的情况下，从这些沉积物(cbposit)萃取的材料可以是不易于以正常油管温度流动的黏性的、固态的、或半固态形式，使得难以输送到市场，并且处理成汽油、柴油和其它产品是昂贵的。通常，通过将热水和苛性钠(NaOH)添加到砂来准备用于输送的材料，这样生成可用管道输送到萃取工厂的浆料，在萃取工厂中，对浆料进行搅拌，并从顶部撇去原浙青油泡沫。另外，通常对材料进行热处理，以将油砂、油页岩、浙青砂或重油分离为更具黏性的浙青原油，并将浙青原油蒸馏、裂化(crack)或精炼为可用的石油产品。加热浙青矿石、油砂、浙青砂和重油的常规方法遭受许多缺点。例如，常规方法通常利用大量水，并且还利用大量能量。而且，使用常规方法，难以实现均勻的、快速的加热， 这限制了浙青矿石、油砂、油页岩、浙青砂和重油的成功处理。由于环境原因和效率/成本原因这二者，可期望的是减少或消除处理浙青矿石、油砂、油页岩、浙青砂和重油中所使用的水的量，并且还可期望提供一种效率高并且环境友好的加热方法，该加热方法适合于浙青、油砂、油页岩、浙青砂和重油的挖掘后处理。一种有可能的可替换加热方法是RF加热。这里，“RF”被最宽泛地定义为包含具有比可见光长的波长的电磁波谱的任何部分。维基百科提供“射频”的定义为包括从3HZ到 300GHz的范围，并定义以下子频率范围名称符号频率波长极低频ELF3-30 Hz10,000-100,000 km超低频SLF30-300 Hz1,000-10,000 km过低频ULF300-3000 Hz100-1,000 km甚低频VLF3-30 kHz10-100 km低频LF30-300 kHz1-10 km中频MF300-3000 kHz100-1000 m高频HF3-30 MHz10-100 m甚高频VHF30-300 MHzI-IOm过高频UHF300-3000 MHz10-100 cm超高频SHF3-30 GHz1-10 cm极高频EHF30-300 GHz1-10 mm这里，“RF加热”则被最宽泛地定义为通过暴露于RF能量对材料、物质或混合物进行加热。例如，微波炉是RF加热的公知示例。RF加热可具有高速、深入的或可调的加热深度或者甚至选择性加热的优点，在选择性加热中，混合物的一种组分比其它组分接收更多的热量。例如，RF能量可穿透木质纤维以固化内部粘接剂，而不烧焦。在一些石油工艺中， 沸水被添加到相对冷的石油矿石，所得的混合物/浆料的温度可能不足。由于在大气压下将水的温度升高到沸点以上是昂贵的，所以RF加热技术可在没有蒸汽或压力器皿的情况下增加浆料热量。RF加热的性质和适合性取决于几个因素。一般而言，大多数材料接受电磁波，但是 RF加热发生的程度极大不同。RF加热取决于电磁能量的频率、电磁能量的强度、与电磁能量源的接近性和RF能量场的类型。RF加热材料属性包含要加热材料的传导性、要加热材料是磁性还是非磁性、以及电介质极化性。纯的烃分子基本上是非传导性的、电介质损耗因数低、磁矩几乎为零。因此，纯的烃分子本身是对于RF加热的仅仅一般的感受体，比如，它们在存在RF场时仅可缓慢地加热。例如，在3GHz，航空汽油的耗散因数D可以是0.0001，蒸馏水的耗散因数D可以是0. 157，从而RF场对乳液形式的水施加热量比对油快1570倍。类似地，水/烃混合物可能不能实现期望的RF加热。水，甚至是蒸馏水，可以是对于RF加热的感受体。然而，由于蒸汽相的水(蒸汽)是差的RF感受体，所以RF加热中的水的使用在大气压下限于212° F(IOO0C)0而且，在一些地区，水资源可能不足，用热水或蒸汽处理石油矿石可能是有限的或者甚至是不实际的。
技术实现思路
本专利技术的一方面是用于对具有低或零电耗散因数、磁耗散因数和电导率的材料进行RF加热的方法和装置。例如，本专利技术可用于对石油矿石进行RF加热，石油矿石诸如为浙青矿石、油砂、浙青砂、油页岩或重油。本专利技术尤其适合于100°C以上的石油矿石的RF加热，在100°C以上，在普通的大气压下，液态水不能存在。本方法的示例性实施例包括首先将体积为大约10%到大约99%的诸如石油矿石的物质与体积为大约到大约50%的包含微型偶极子感受体的物质进行混合。然后以引起微型偶极子感受体的加热的方式使混合物经受射频。可施加射频足够的时间，以使得微型偶极子感受体能够通过传导加热周围的物质， 以使得混合物的平均温度可大于大约212° F(IOO0C)0在混合物实现期望的温度之后，可终止射频，并且可选地可移除基本上所有的微型偶极子感受体，从而得到基本上可不含有在RF加热处理中使用的微型偶极子感受体的被加热物质。从本公开，本专利技术的其它方面将是清楚的。附图说明图1是描绘用于使用微型偶极子感受体对石油矿石进行RF加热的工艺和设备的流程图。图2示出分布在石油矿石中的微型偶极子和相关感受体结构(未按比例绘制)与相关联的RF设备。具体实施例方式现在将对本公开的主题进行更充分的描述，并显示本专利技术的一个或多个实施例。 然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，不应被理解为限于这里所阐述的实施例。相反， 这些实施例是本专利技术的示例，本专利技术具有由权利要求的语言所指示的充分范围。在示例性方法中，提供一种用于使用RF能量对石油矿石进行加热的方法，石油矿石诸如为浙青矿石、油砂、浙青砂、油页岩或重油。石油矿石本公开方法可被用于在蒸馏、裂化或分离处理之前对从地面萃取的石油矿石进行加热，或者可被用作蒸馏、裂化或分离工艺的一部分。石油矿石可包括例如已通过露天采矿或钻孔萃取的浙青矿石、油砂、浙青砂、油页岩或重油。如果萃取的石油矿石是固态的或者包含体积大于大约ι立方厘米的固体，则可在RF加热之前将石油矿石压碎、研磨或碾细为浆料、粉末或小颗粒状态。石油矿石可包含水，但是可替换地，含有体积小于10%、小于5% 或小于的水。更优选地，由于本专利技术提供在不存在任何水的情况下进行RF加热的手段， 所以石油矿石可以基本上没有添加的水。本公开尤其适合于没有水乳液的烃的RF加热和 IOO0C以上的RF加热，在100°C以上，在没有压力器皿的情况下，液态水可能不能作为乳化的感受体使用。本方法中所使用的石油矿石通常是非磁性的或者低磁性的并且非传导性的或者低传导性的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于加热石油矿石的方法，包含以下步骤：（ａ）提供体积为大约１０％到大约９９％的第一物质和体积为大约１％到大约５０％的第二物质的混合物，所述第一物质包含石油矿石，所述第二物质包含微型偶极子感受体；（ｂ）将足以加热所述微型偶极子感受体的功率和频率的射频能量施加于所述混合物；和（ｃ）持续施加所述射频能量足够的时间，以使得所述微型偶极子感受体能够将所述混合物加热到大于大约２１２°Ｆ（１００℃）的平均温度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·E·帕斯切，
申请(专利权)人：哈里公司，
类型：发明
国别省市：US
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