CA1107671A - Installation d'alimentation pour des dispositifs d'extraction du petrole de schistes bitumineux - Google Patents

Abstract

Installation d'alimentation pour des dispositifs d'extraction du pétrole de schistes bitumineux comprenant un groupe de fours pourvus chacun d'une goulotte de distribution rotative à angle d'inclinaison ajustable, d'un mécanisme d'entraînement de la goulotte et d'un canal d'alimentation disposé centralement en tête du four au-dessus de la goulotte de distribution Les fours sont disposés de part et d'autre d'une tour centrale de distribution du schiste et au-dessus de chaque four sont montées une ou plusieurs trémies communiquant avec le canal d'alimentation du four en question, ces trémies étant désaxées par rapport à l'axe longitudinal du four. Des bandes transporteuses amènent le schiste de la tour de distribution centrale dans chacune des trémies de chaque four.

Description

11f~7671 La presente invention concerne une installatio~ dlalimentation pour des dispositifs d'extraction du petrole de schistes bitumineux.
Il est bien connu que le schiste, qui est une roche à texture feuil-letée et relativement fragile, contient, suivant les régionst une quantité ~ -relativement importante d'huiles minérales. On a déjà proposé de nombreux dispositifs pour l'extraction de ces huiles minérales en vue de la production de pétrole Une telle extraction peut notamment être réalisée par pyrolyse et distillation de plaquettes de schiste dans un four ou cornue en vue de provoquer la volatilisation de ces huiles minérales, Toutefois, jusqu'à pré
sent la mise en oeuvre de ce procede d'extraction était très limitee à cause du faible pourcentage d'huile minérale contenu dans le schiste, ce qui impli-que la manutention de quantites énormes de matières schisteuses en vue d'une production de petrole à l'echelle industrielle.
Toutefois, à cause des augmentations incessantes du prix du pétrole produit par les moyens classiques, d'une part, et à cause de l~evolution des techniques relatives à la production de petrole par les procedes susmention-nés, d'autre part, ces derniers deviennent de plus en plus rentables. Etant donné en outre que les réserves mondiales en petrole contenues dans des schistes bitumineux sont beaucoup plus importantes que les reserves conte~
nues dans les nappes pétrolifères, la conception d'installations pour l'extrac- -tion du pétrole des schistes bitumineux devient de plus en plus importante.
C~luf'l~lEtJNE #-ze4b~13 Dans une demande de brevet lu~sembe~gaois intitulée: "Procede de traitement de schistes bitumineux en vue d'en extraire les constituants vola-tils et dispositif à cet effet", on propose un procede de production de petrole par pyrolyse et distillation du schiste bitumineux dans un four et dans la-quelle on prévoit un dispositif d'alimentation avec une goulotte de distri-bution rotative et à position angulaire ajustable pour l'introduction des schistes dans le four. Ce dispositif d'alimentation à goulotte rotative permet de deposer le schiste bitumineux de manière arbitraire sur toute la section du four. Grace à ce dispositif on obtient donc une ma~trise parfaite de la distribution dans le four, ce qui est un facteur essentiel en vue d'une exploi-tation optimale du schiste, Pour augmenter la rentabilite dlune telle installation, il faut que celle-ci comporte plusieurs fours d'extraction du petrole? afin de pouvoir traiter de grandes quantites de schiste, ainsi qu'une station d'alimentation de chacun de ces fours permettant le transport de grandes quantites de schiste avec le minimum de moyens mis en oeuvre, . .
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11f~76~1 Etant donné que le schiste bitumineux qui est intro-duit dans les fours d'extraction se présente sous forme de pla-quettes relativement fragiles, l'installation d'alimentation doit être conçue de telle manière que le transport et la mani-pulation de ces plaquettes soient effectués délicatement et que celles-ci subissent le moins possible de chutes afin que la gra-nulométrie du schiste reste homogène en vue d'une répartition homogène dans le four et qu'il se développe le moins possible de poussière qui, non seulement constituent une perte pour l'ex-~10 ploitation, mais encore peuvent être entraînées par les matières volatiles et doivent de ce fait à nouveau être séparés de celles-ci .
Le but de la présente invention est de prévoir une installation d'alimentation pour des dispositifs d'extraction de pétrole de schiste bitumineux qui permette le transport et la manutention de grandes quantités de schiste avec des moyens relativement simples et peu onéreux et qui permette de réduire le plus possible les chocs à faire subir aux plaquettes de schiste.
Pour atteindre l'objectif qu'elle s'est fixé, l'ins-- tallation selon la présente invention comporte un groupe de fours pourvus chacun d'une goulotte de distribution rotative à angle d'inclinaison ajustable, d'un mécanisme d'entraînement de la goulotte et d'un canal d'alimentation disposé centralement en tête du four au-dessus de la goulotte de distribution, carac-térisée en ce que les fours sont disposés en ligne droite, de part et d'autre d'une tour centrale de distribution du schiste, en ce qu'au-dessus de chaque four sont montées une ou plusieurs ~ - 2 -.,~,...
' ' , -7~71 trémies communiquant avec le canal d'alimentation du four en question, ces tr~mies étant désaxés par rapport à l'axe longi-tudinal du four et en ce qu'il est prévu des bandes transpor-teuses pour transporter le schiste de la tour de distribution centrale dans chacune des trémies de chaque four.
Selon un mode de réalisation avantageux, chaque four ne comporte qu'une seule trémie. En effet, ceci permet de ré-duire le coût de l'installation et de disposer les trémies de chaque four par rapport aux trémies du four voisin et à l'axe d'alimentation des fours de manière à ce que, selon une autre caractéristique de l'invention, toutes les bandes transporteuses puissent être disposées au même niveau. Ceci permet de réduire la hauteur de toute l'installation et de décharger le schiste des bandes transporteuses dans chaque trémie sans chute et chan-gement de direction intermédiaire. Une telle disposition permet d'amener les plaquettes de schiste jusqu'aux trémies sans leur faire subir beaucoup de chocs.
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7~i71 Dtautres caractéristiques et partiCu~arites ressortiront de 1 description dé~ail~ee d'un mode de réalisation donné ci~apres? à titre d'exemple, en référence aux dessins, dans lesquels la figure 1 montre de façon schematique le dispositif d'alimenta-tion et d'introduction du schiste dans un four;
la figure 2 ~ontre schématiquement une installation complete avec plusieurs fours et une tour centrale de distribution du sc~iste, La figure 1 indique schématiquement la partie supérieure d'un four 4 dans laquelle on procède a l'extraction des matieres volatiles, notam~ent du pétrole contenues dans des plaquettes de schiste bitumineux introduit dans ce four, Ce procédé qui est effectué par pyrolyse et distillation est decrit plus en détail dans la demande de brevet lul~mbourgcoic precitee et on se referera a la description de cette demande pour des détails supple-mentaires en ce qui concerne le procéde. Une goulotte rotative 6 à inclinai-son variable sert à effectuer une distribution controlée et si possibleùniforme des plaquettes de schiste introduites dans le four a travers un canal central 8 traversant la partie supérieure du four. Autour de ce canal d'alimentation 8 se trouve une chambre lO contenant des organes d'entra~ne-ment non montres pour faire tourner la goulotte de distribution 6 autour de l'axe longitudinal et pour regler l'angle d'inclinaison de cette goulotte par rapport a la verticale. Il peut etre avantageux dlintroduire dans cette cha~bre 10 un gaz refroidi pour eviter que les organes d'entra~ne~ent ne subissent un echauffemen, excessif et pour éviter le dépôt et la penétration des poussieres dans cette chambre par une circulation de ce gaz a contresens dirigé vers llintérieur du four. Cette circulation dlun gaz dans la chambre 10 peut etre realisée par un recyclage d'une partie des gaz extraits du four et qui constituent le produit de l'opération, Ceci présente l'avantage de ne pas contaminer la production des gaz par le mélange avec un gaz de refroidissement étranger. Des plaquettes de schiste bitumineux 16 sont déver~ -sées d'une bande transporteuse 14 dans une trémie d'alimentation disposée au-dessus du four 4. Cette trémie d'alimentation lZ comporte un clapet d'étan-chéité supérieur 18 et un clapet d'étanchéité inferieur 20 qui sont actionnés alternativement de manière à ce que la trémie 12 puisse fonctionner comme sas d'égalisation de pression. Lo-s du remplissage de cette trémie 12, le clapet superieur 18 est ouvert tandis que le clapet inférieur 20 est fermé.
Lorsque la trémie 12 est vidée, c'est le contraire qui se présente, c'est~a~
dire que le clapet supérieur 18 est fermé, tandis que le clapet inférieur 20 ,~
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76~1 est ouvert. Le clapet dletanchéite inferieur 20 sert uniquement a isoler la tremie 12 de llinterieur du four 4 et non a arrêter llécoulement du schiste de cette tremie 12. Pour arrêter et regler le debit de l'ecoulement des pla-quettes de schiste de la tremie 12, il est prevu un clapet doseur 22 à la partie inférieure de la trémie 12. La position de ce clapet doseur 22 déter-mine la quantité de schiste introduite par unite de temps dans le four et par conséquent la duree requise pour vider une trémie de son contenu.
La liaison entre la tremie 12 et le canal d'alimentation vertical 8 est realisée au moyen dlun canal d'ecoulement 24 qui, selon l'une des caractéristiques de l'invention, est dispose obliquement par rapport à la verticale; autrement dit, l'axe longitudinal de la tremie 12 se trouve à une certaine distance de l'axe longitudinal du four et du canal dlalimentation vertical 8. A l'intersection du canal d'ali~entation vertical 8 et du canal d'ecoulement oblique 24 on a prevu un bouchon tubulaire 26 comprenant une partie superieure cylindrique 28 qui pénetre verticalement dans le canal d'écoulement 24 et une partie inferieure 30 de preference tron,conique qui pénètre dans le canal d'alimentation vertical 8. Ce bouchon tubulaire 26 -sert à freiner l'écoulement des plaquettes de schiste en provenance de la trémie 12 et à l'établissement d'un barrage de plaquettes de schiste 32 autour de la partie cylindrique 28 Une premiere fonction de ce bouchon tubulaire 26 est de freiner la descente des plaquettes de schiste et d'éviter des chocs violents sur les parois latérales du canal d'alimentation 8, Cette mesure répond à l'exigence précitée, selon laquelle les plaquettes de schiste sont à manipuler avec précaution. Une seconde fonction de ce bouchon tu~ulaire 26 est de diriger la chute des plaquettes de schiste suivant l'axe central du canal 8 sur la goulotte de distribution 6, afin d'éviter des irrégula-rités de distribution dues à une chute non contr~lée et irrégulière à tra-vers ce canal d'alimentation 8. La chute libre du schiste s'effectue donc à
partir du bord superieur du bouchon tubulaire 26 et non depuis la trémie d'ali-mentation 12.
La disposition des différents éléments sur la figure assure doncune descente verticale et centrale sur la goulotte de distribution 6 tout en réduisant au minimum la trajectoire de chute lîbre. ~n effet, une grande par-tie du trajet de descente du schiste depuis la trémie 12 jusque sur la couche supérieure dans le four 4 s'effectue par glissement, d'abord dans le canal d'écoulement oblique 24, ensuite dans la goulotte de distribution 6, Le -~
schiste est donc depose à l'endroit vise par la goulotte sans subir de chocs et d'impacts importants lors de l'alimentation. --;' ' .
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Sur la figure 1 on a ~eprese~té~ a ~ît~e d'exemple~ deux so~des verticales 34 et 36 servant a déterminer le niveau de c~argement dans le four 4. On peut prevoir plusieurs de ces sondes reparties regulierement au-tour du dispositif dralimentation a la partie superieure du four 4, et éven-tuellement aussi une sonde centrale? non montrée, effectuant le sondage àtravers le canal d'alimentation vertical et le long de la goulotte lorsque celle-ci se trouve dans la position verticale. Ces sondes peuvent ~tre constituées par des ~oyens connus en soi comme~ par exemple, des sondes mécaniques, ou des sondes a rayonnement. A l'aide de ces sondes, on peut, soit déterminer une irrégularité éventuelle de la surface supérieure du contenu du four, afin de pouvoir procéder à la correction de cette irrégu-larité par la distribution avec la goulotte 6~ soit déterminer lraffaisse-ment du contenu du four 4, afin d'enclencher l'opération de chargement pour rétablir le niveau voulu. Si l'on utilise des sondes mécaniques, il est bien entendu que celles-ci sont relevees durant l'opération de chargement~ afin de ne pas gener la rotation de la goulotte de dis~ribution 6, Les données fournies par les sondes verticales peuvent être mémorisées e~ vue d'une uti~
lisation pour la commande automatique du processus de chargement, Il est prévu des moyens~ non montrés? pour procéder a une détermi-nation continue du poids de la trémie 12 ainsi que de son contenu. Ces moyens peuvent etre constitués, par exemple, par trois transducteurs électrostatiques sur lesquels repose la trémie, De tels transducteurs fournissent en perma-nence des signaux électriques proportionnels au poids de ia trémie ou, en cas de calibrage approprié, au poids du contenu de celle~ci. Les signaux de mesure fournis par le pesage du contenu de la trénlie 12 peuvent servir a la commande automatique de la goulotte de distribution 6, On peut égale-ment utiliser les signaux de pesage lors du remplissage de la trémie, afin d'arrêter automatiquement la bande transporteuse 14 lorsque le contenu de la trémie atteint le poids voulu. Si, par exemple~ la goulotte est programmée pour déposer le schiste suivant des cercles concentriques on peut utiliser ces signaux pour changer automatiquement la position angulaire de la goulotte lorsqu'une quantité prédéterminée de schiste a été déposée. En vue d'une telle commande automatique du processus de c~argement, il faut bien entendu tenir compte de différents parametres, comme, par exemple, la vitesse d'écoulement du schiste de la trémie 12, c'est-a-dire la position d'ouverture du clapet de dosage ~2, la granulométrie du schiste, la vitesse de rotation de la goulotte, etc Il est avantageux de regler ces différents parametres de telle maniere que le contenu d'une trémie 12 soit déposé en une couche complete, soit suivant .
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des cercles concentriques, soit suivant une spirale, en commençant - le chargement à la périphérie du four et en terminant le dépôt de ; la couche au centre.
La contenance de la trémie d'alimentation 12 doit être adaptée au volume du four 4. Sa forme n'est liée à aucune exigen-; ce particulière. Au lieu de dresser la trémie 12 verticalement comme c'est le cas sur la figure 1, il est possible de l~incliner légèrement en direction de la bande transporteuse 14 afin que les plaques de schiste 14 glissent dans la trémie 12, ceci toujours en vue d'éviter les chocs et impacts.
Il est possible de prévoir pour chaque four plusieurstrémies d'alimentation. Pour le four 4 on pourrait, par exemple, prévoir une deuxième trémie disposée symétriquement par rapport à
la trémie 12 et par rapport à l'axe longitudinal du four.
On pourrait alors allonger la bande transporteuse 14 de ' manière à ce qu'elle aboutisse entre les deux trémies. Il suffi-rait dans ce cas de prévoir un déflecteur pour dévier le schiste dans l'une ou dans l'autre des deux trémies. En cas d'utilisation de deux trémies, on'peut charger l'une de celles-ci pendant que l'autre est vidée.
La figure 2 montre une installation complète comprenant un groupe de fours disposés en ligne droite de part et d'autre d'une tour centrale 38 pour la distribution du schiste. L'exemple représenté prévoit trois fours, 4, 4a et 4b disposés d'un côté de i la tour 38 et trois fours 4c, 4d et 4e disposés de l'autre côté de la tour 38. Tous ces fours sont identiques entre eux ainsi qu'au ; four 4 représenté sur la figure 1. Ces fours 4, 4a, 4b, 4c, 4d et 4e comportent donc respectivement des trémies 12, 12a, 12b, 12c, 12d, et 12e qui sont respectivement desservies par des bandes transpor-teuses 14, 14a, 14b, 14c, 14d et 14e. Toutes ces bandes transpor-teuses partent de la tour centrale de distribution 38 dans laquelle elles reçoivent les plaquettes de schiste 16 en vue de les déverser dans les trémies correspondantes de chacun des fours. Le schiste traité qui est dégagé à la partie inférieure de chacun des fours ; tombe sur des bandes transporteuses 44, 44a, 44b, 44c et 44d et ; 44e qui évacuent le schiste traité sur une bande transporteuse .j , , . ~ -, .. , .: :, , : , , , ' ". ' ' ' ,: ' ' ' ' ' : .
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commune 42 à grande capacité qui évacue le schiste traité de toute l'installation.
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La disposition des fours telle que décrite ci-dessus et montrée sur la figure 2 permet de desservir un grand nombre de fours à l'aide d'une seule tour centrale de distribution du -schiste. Il est évident que le nombre de fours de chaque côté
de la tour 38 n'est pas limité à trois et que l'on peut aisément prévoir un plus grand nombre de fours. On pourrait même prévoir deux séries supplémentaires de fours disposés en ligne droite de part et d'autre de la tour 38 perpendiculairement à l'aligne-ment des fours représentés sur la figure 2 ce qui fournirait une disposition en croix des fours.
Une autre particularité de l'invention est constituée par la disposition des fours en ligne droite. En effet, ceci facilite le transport du schiste bitumineux de la tour vers chacun des fours ainsi que l'évacuation du schiste traité au moyen de bandes transporteuses. Une autre particularité de la disposition selon la présente invention est que les différents fours, quoique identiques et alignés, sont chacun tournés diffé-remment par rapport au four voisin de manière à ce que la posi-tion d~une trémie d'un four d'un caté de la tour corresponde à
la position de la trémie d'un four correspondant de l'autre caté
de la tour 38, tel que montré sur la figure 2. Ceci permet d'associer une bande transporteuse à chaque four et de disposer toutes les bandes transporteuses au même niveau, notamment le niveau le plus bas possible qui permette l'alimentation des trémies. Cette disposition permet en effet de réduire la hauteur totale de l'installation ainsi que le nombre de points de chute des plaquettes de schiste. En effet, si les trémies étaient alignées les uns sur les autres, il faudrait, soit disposer les bandes transporteuses les unes au-dessus des autres, ce qui, non seulement augmenterait la hauteur globale de l'installation, mais ~, i~ encore la hauteur de chute et par conséquent les chocs subis par :. ~
les plaquettes de schiste, soit prévoir une bande transporteuse principale et une série de bandes transporteuses secondaires t" .
disposées perpendiculairement par rapport à la bande transpor-,.', ~ .
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; teuse principale pour dévier la matière de celles-ci dans chacun : des fours de manière semblable à l'évacuation des schistes traités montrés sur la figure 2. Cette solution présente toutefois les ~; inconvénients d'impliquer les dépenses plus élevées, notamment pour le montage et l'entra~nement des bandes transporteuses secondaires, ainsi qu'un point de chute supplémentaire pour le ~ schiste entre la bande principale et la bande secondaire, ce qui, .~ soumet les plaquettes de schiste à davantages d'impacts et chocs.
~ On constate donc que les moyens mis en oeuvre par la présente invention pour réaliser la distribution des plaquettes de schiste vers les différents fours sont réduits au minimum, . mais permettent néanmoins de transporter et manipuler de grandes quantités de schiste. Grâce aux bandes transporteuses et à la suppression ou réduction d'un certain nombre de points de chute aux i~
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changements de direction lors du transport du schiste bitu~ineux on parvient à réduire les c~ocs et i~pacts sur les pla~uettes de schiste, ce ~ui per~et de garder une granulo~etrie ~omogene et une di~in~tion des e~issinns de pous~
4 sières.
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Claims (16)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:-

1. Installation d'alimentation pour des dispositifs d'extrac-tion du pétrole de schiste bitumineux comprenant un groupe de fours pourvus chacun d'une goulotte de distribution rotative à
angle d'inclinaison ajustable, d'un mécanisme d'entraînement de la goulotte et d'un canal d'alimentation disposé centralement en tête du four au-dessus de la goulotte de distribution, caracté-risée en ce que les fours sont disposés en ligne droite, de part et d'autre d'une tour centrale de distribution du schiste, en ce qu'au-dessus de chaque four sont montées une ou plusieurs trémies communiquant avec le canal d'alimentation du four en question, ces trémies étant désaxées par rapport à l'axe longitudinal du four et en ce qu'il est prévu des bandes transporteuses pour transporter le schiste de la tour de distribution centrale dans chacune des trémies de chaque four.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque four comporte une seule trémie qui est désaxée par rapport à l'axe longitudinal du four.

3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque four comporte deux trémies disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du four.

4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque trémie communique avec le canal d'alimentation central du four par un canal d'écoulement incliné par rapport à la ver-ticale.

5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par un bouchon tubulaire disposé à l'intersection du canal d'é-coulement incliné et du canal d'alimentation central et compre-nant une partie cylindrique pénétrant verticalement dans le canal d'écoulement incliné et une partie tronconique inférieure pénétrant verticalement dans le canal d'alimentation.

6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la partie cylindrique du bouchon tubulaire est cons-tituée par un empilement de bagues séparées.

7. Installation selon les revendications 1, 2 ou 3 carac-térisée en ce que chaque trémie est conçue comme sas d'étanché-ité et comporte un clapet d'étanchéité supérieur et un clapet d'étanchéité inférieur.

8. Installation selon la revendication 1, caractérisée par un clapet doseur disposé entre chaque trémie et le canal d'alimentation central et destiné à contrôler le débit de l'é-coulement de la trémie associée.

9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que chaque trémie repose sur un dispositif de pesée qui engendre des signaux proportionnels à la quantité de schiste contenue dans la trémie

10. Installation selon la revendication 8, caractérisée par une ou plusieurs sondes disposées autour et au-dessus du canal d'alimentation central du four et servant à déterminer le niveau supérieur du contenu du four et/ou des irrégularités de ce niveau et conçu pour déclencher des signaux proportionnels à ces mesures.

11. Installation selon la revendication 8, caractérisée par une ou plusieurs sondes disposées dans la partie supérieure de chaque four et destinées à effectuer des mesures thermiques et prendre des échantillons gazeux pour les analyser et engendrer des signaux proportionnels à ces mesures et/ou analyses.

12. Installation selon les revendications 9, 10 ou 11, caractérisée par une unité de traitement d'informations recevant les signaux représentant le contenu des trémies, la position du clapet doseur, le niveau du contenu du four, la température et la composition des gaz dans la partie supérieure du four et des-tinée à émettre des signaux servant à la commande automatique du mouvement de la goulotte de distribution et/ou de la position du clapet doseur.

13. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à chaque four est associée une bande transporteuse amenant le schiste de la tour centrale de distribution dans la trémie du four.

14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les trémies d'un groupe de fours disposés d'un côté
de la tour centrale de distribution sont décalées l'une par rapport à l'autre et par rapport à l'axe d'alignement des fours.

15. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que toutes les bandes transporteuses montées entre la tour centrale de distribution et les trémies des fours sont situées à la même hauteur.

16. Installation selon les revendications 13, 14 ou 15, caractérisée en ce que le mouvement de chaque bande transpor-teuse est commandé automatiquement par le dispositif de pesée associé à la trémie qu'elle dessert.