[發明專利]碳股射頻加熱感受體

無效

• 申請號: 201080010116.3
• 申請日: 2010-03-01
• 公開（公告）號: CN102341480A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: F·E·帕斯切
• 申請（專利權）人: 哈里公司
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10G1/02;B29C35/08;B29C35/12;H05B6/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 卜榮麗

技術領域

本公開涉及一種用于通過施加射頻(“RF”)能量來加熱材料的方法和裝置，RF能量也已知為電磁能量。具體地講，本公開涉及一種用于對諸如石油礦石的具有低或零電耗散因數、磁耗散因數和電導率的材料進行RF加熱的有利方法。例如，本公開使得能夠高效率高、低成本地加熱瀝青礦石、油砂、油頁巖、瀝青砂或重油。

背景技術

瀝青礦石、油砂、瀝青砂和重油通常被發現為是砂或粘土與濃并且黏性的石油的天然存在混合物。最近，由于世界油儲備耗竭、油價更高和需求增大，所以已經努力萃取和精煉這些類型的石油礦石作為可替換的石油源。然而，由于瀝青礦石、油砂、油頁巖、瀝青砂和重油的黏性極高，所以萃取標準原油中所使用的鉆孔(drilling)和精煉方法通常不可利用。因此，瀝青礦石、油砂、油頁巖、瀝青砂和重油通常通過露天采礦(strip?mining)來萃取，或者就地技術(in?situ?technique)被使用來通過在井中注入蒸汽或溶劑來降低黏性，以使得材料可被抽取。然而，在任一種方法的情況下，從這些沉積物(deposit)萃取的材料可以是不易于以正常油管溫度流動的黏性的、固態的、或半固態形式，使得難以輸送到市場，并且處理成汽油、柴油和其它產品是昂貴的。通常，通過將熱水和苛性鈉(NaOH)添加到砂來準備用于輸送的材料，這樣生成可用管道輸送到萃取工廠的漿料，在萃取工廠中，對漿料進行攪拌，并從頂部撇去原瀝青油泡沫。另外，通常對材料進行熱處理，以將油砂、油頁巖、瀝青砂或重油分離為更具黏性的瀝青原油，并將瀝青原油蒸餾、裂化(crack)或精煉為可用的石油產品。

加熱瀝青礦石、油砂、瀝青砂和重油的常規方法遭受許多缺點。例如，常規方法通常利用大量水，并且還利用大量能量。而且，使用常規方法，難以實現均勻的、快速的加熱，這限制了瀝青礦石、油砂、油頁巖、瀝青砂和重油的成功處理。由于環境原因和效率/成本原因這二者，可期望的是減少或消除處理瀝青礦石、油砂、油頁巖、瀝青砂和重油中所使用的水的量，并且還可期望提供一種效率高并且環境友好的加熱方法，該加熱方法適合于瀝青、油砂、油頁巖、瀝青砂和重油的挖掘后處理。

一種有可能的可替換加熱方法是RF加熱。這里，“RF”被最寬泛地定義為包含具有比可見光長的波長的電磁波譜的任何部分。維基百科提供“射頻”的定義為包括從3Hz到300GHz的范圍，并定義以下子頻率范圍：

這里，“RF加熱”則被最寬泛地定義為通過暴露于RF能量對材料、物質或混合物進行加熱。例如，微波爐是RF加熱的公知示例。RF加熱可具有高速、深入的或可調的加熱深度或者甚至選擇性加熱的優點，在選擇性加熱中，混合物的一種組分比其它組分接收更多的熱量。例如，RF能量可穿透木質纖維以固化內部粘接劑，而不燒焦。在一些石油工藝中，沸水被添加到相對冷的石油礦石，所得的混合物/漿料的溫度可能不足。由于在大氣壓下將水的溫度升高到沸點以上是昂貴的，所以RF加熱技術可在沒有蒸汽或壓力器皿的情況下增加漿料熱量。

RF加熱的性質和適合性取決于幾個因素。一般而言，大多數材料接受電磁波，但是RF加熱發生的程度極大不同。RF加熱取決于電磁能量的頻率、電磁能量的強度、與電磁能量源的接近性和RF能量場的類型。RF加熱材料屬性包含要加熱材料的傳導性、要加熱材料是磁性還是非磁性、以及電介質極化性。純的烴分子基本上是非傳導性的、電介質損耗因數低、磁矩幾乎為零。因此，純的烴分子本身是對于RF加熱的僅僅一般的感受體，比如，它們在存在RF場時僅可緩慢地加熱。例如，在3GHz，航空汽油的耗散因數D可以是0.0001，蒸餾水的耗散因數D可以是0.157，從而RF場對乳液形式的水施加熱量比對油快1570倍。

類似地，水/烴混合物可能不能實現期望的RF加熱。水，甚至是蒸餾水，可以是對于RF加熱的感受體。然而，由于蒸汽相的水(蒸汽)是差的RF感受體，所以RF加熱中的水的使用在大氣壓下限于212°F(100℃)。而且，在一些地區，水資源可能不足，用熱水或蒸汽處理石油礦石可能是有限的或者甚至是不實際的。

發明內容