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Behavior of tar sand bitumen with paraffinic solvents and its application to separations for athabasca tar sands

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Abstract

A study was made of the dissolution of tar sand bitumen using low-molecular-weight paraffinic solvents at essentially ambient temperatures. The experimental data were obtained using the spinning disc technique, liquid-fluidized beds, and direct particle-size analysis of the insolubles. The results are consistent with a mechanism where the paraffins leach the soluble oil from the bitumen and leave behind a porous network of insoluble asphaltenes. This phenomenon of oil diffusing through an asphaltene layer was modeled using Fick's law for unsteady-state diffusion. An understanding of the mechanism of bitumen extraction with paraffins and also the effect of fluid mechanics in the tar sand system have been applied to obtain a novel separation of deasphalted oil and asphaltenes from Athabasca tar sands. This new separation technique has the potential of simplifying downstream processing for the bitumen and also of avoiding environmental problems associated with the present tar sand extraction technology.

Abstract

On a étudié la dissolution du bitume des sables bitumineux, en employant des solvants paraffiniques de faibles poids moléculaires à des températures voisines de la température ambiante. On a obtenu les résultats expérimentaux en utilisant la méthode du disque tournant, des lits fluidisés par des liquides et une analyse granulométrique directe des matières insolubles. Les résultats obtenus concordent avec un mécanisme dans lequel les solvants paraffiniques extraient l'huile soluble du bitume en laissant derrière eux un réseau poreux d'asphaltènes insolubles; on a représenté par un modèle ce phénomène de difffusion d'huile à travers une couche d'asphaltènes, en employant la loi de Fick pour diffusion en régime transitoire. On a fait l'application du mécanisme de l'extraction du bitume par des solvants paraffiniques, ainsi que de l'effet de la mécanique des fluides dans le système des sables bitumineux, pour effectuer une nouvelle séparation de l'huile (débarrassée d'asphalte) et des asphaltènes provenant des sables bitumineux de l'Athabasca. La nouvelle méthode offre l'avantage potentiel de simplifier les traitements ultérieurs du bitume et aussi d'éviter les problèmes d'environnement, auxquels on doit faire face dans la technologie actuelle d'extraction des sables bitumineux.

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