專利名稱：減少在非常規(guī)油的采收中添加的補(bǔ)水的使用的rf加熱的制作方法
減少在非常規(guī)油的采收中添加的補(bǔ)水的使用的RF加熱
背景技術(shù)：
本公開涉及浙青和油母質(zhì)的分離，浙青和油母質(zhì)是來(lái)自油砂、焦油砂、油頁(yè)巖和與基質(zhì)結(jié)合的其它石油源的非常黏稠的種類的石油，有時(shí)被稱為非常規(guī)石油或油。在北美存在這樣的石油礦石的大量?jī)?chǔ)藏，由于從這些礦床提取可用石油的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本，導(dǎo)致這些儲(chǔ)藏未被充分利用。目前的地表開采工藝采收礦石中的大約91%的浙青。期望改進(jìn)浙青產(chǎn)量且降低生產(chǎn)成本。一種改進(jìn)浙青采收率的方法是對(duì)工藝用水進(jìn)行加熱，從而降低浙青的黏度。通過(guò)將浙青從40°C加熱到67°C，浙青的黏度降低到10%，通過(guò)將浙青從67°C進(jìn)一步加熱到 80°C，浙青的黏度進(jìn)一步降低一半多。隨著溫度升高，用石腦油稀釋的泡沫將經(jīng)歷類似的黏度降低。沉降槽、沉降裝置、離心機(jī)和旋風(fēng)分離器的吞吐速率與黏度成反比。將浙青溫度從 40°C升高到80°C可使沉降速率提高為20倍，或者對(duì)于相同的處理速率，可使提取的最小顆粒的尺寸減小到4. 5分之一。盡管如此，將整個(gè)工藝加熱到80°C在經(jīng)濟(jì)上并不可行，這是因?yàn)檫@種方法對(duì)于每桶提取的碳?xì)浠衔镄枰嗟哪芰?。浙青在工藝中的很多部分中是較少的成分，并且，大量工藝用水被使用。工藝用水中的很多要么作為液體要么作為蒸汽而離開系統(tǒng)，引入的熱量中的很多被損失。目前的技術(shù)將整個(gè)工藝加熱到某個(gè)程度，并且利用蒸汽注入來(lái)升高某些工藝點(diǎn)處的漿料的溫度，在所述工藝點(diǎn)處，較高的溫度可改進(jìn)工藝效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是用于從工藝料流中的油砂分離出浙青的設(shè)備。該設(shè)備包括制漿容器、分離容器、除氣器、顆粒移除器和局部區(qū)域射頻施加器。制漿容器形成油砂礦石在水中的漿料。制漿容器具有礦石入口、水入口和漿料出分離容器從漿料分離出浙青泡沫。分離容器具有漿料入口、浙青泡沫出口、砂出口和中礦出口。除氣器從浙青泡沫移除空氣，從而形成浙青漿料。除氣器具有浙青泡沫入口和浙青漿料出口。顆粒移除器從浙青漿料移除異物顆粒。顆粒移除器具有浙青漿料入口、浙青漿料出口和油渣出口。局部區(qū)域射頻施加器具有RF-AC功率入口和輻射表面，所述輻射表面被配置和定位為選擇性地加熱設(shè)備的局部區(qū)域中的工藝料流。局部區(qū)域可與以下位置相鄰制漿容器的礦石入口 ；制漿容器的漿料出口 ；分離容器的漿料入口 ；分離容器的浙青泡沫出口 ；除氣器的浙青泡沫入口 ；顆粒移除器的浙青漿料入口 ；顆粒移除器的油渣出口 ；或者這些位置中的任何兩個(gè)或更多個(gè)。
本發(fā)明的另一方面是用于處理油砂的浙青泡沫分離設(shè)備。該設(shè)備包括分離容器和局部區(qū)域射頻施加器。分離容器具有漿料入口、底部產(chǎn)物出口、底部產(chǎn)物出口上方的中礦出口和中礦出口上方的浙青泡沫出口。局部區(qū)域射頻施加器位于分離容器的浙青泡沫出口處或者與該浙青泡沫出口相鄰。施加器具有RF-AC功率入口和輻射表面。輻射表面被配置和定位為選擇性地加熱浙青泡沫，而不顯著地加熱中礦。當(dāng)容器包含位于和鄰近中礦出口的水平高度的中礦以及位于和鄰近浙青泡沫出口的水平高度的、中礦上方的浙青泡沫時(shí)，可實(shí)現(xiàn)這個(gè)條件。本發(fā)明的另一方面是用于處理油砂-水漿料的設(shè)備，該設(shè)備包括制漿容器、漿料管和局部區(qū)域射頻施加器。制漿容器被配置為將油砂礦石分散在水中，從而形成堿性油砂-水漿料。制漿容器具有油砂礦石入口、水入口和漿料出口。漿料管具有連接至制漿容器出口的上游部分38和位于制漿容器出口下游的下游部分。局部區(qū)域射頻施加器位于漿料管的外部。施加器具有RF-AC功率入口和輻射表面，所述輻射表面被配置和定位為選擇性地加熱與制漿容器出口相鄰的局部區(qū)域中的漿料管的內(nèi)容物。施加器加熱局部區(qū)域，而不顯著地加熱制漿容器的內(nèi)容物或者漿料管的下游部分的內(nèi)容物。本發(fā)明的又一方面是用于從工藝料流中的油砂分離出浙青的工藝，包括以下步驟形成油砂礦石在水中的漿料；從漿料分離出浙青泡沫；從浙青泡沫移除空氣，從而形成浙青漿料；從浙青漿料移除異物顆粒；以及將射頻電磁能量施加于工藝料流的局部區(qū)域。在具有礦石入口、水入口和漿料出口的制漿容器中形成油砂礦石在水中的漿料。在具有漿料入口、浙青泡沫出口、砂出口和中礦出口的分離容器中從漿料分離出浙青泡沫。在具有浙青泡沫入口和浙青漿料出口的除氣器中從浙青泡沫移除空氣。在顆粒移除器中從浙青漿料移除異物顆粒。顆粒移除器具有浙青漿料入口、浙青漿料出口和油渣出口。射頻電磁能量被施加于工藝料流的局部區(qū)域，以選擇性地加熱局部區(qū)域中的工藝料流。所述局部區(qū)域可與以下位置相鄰制漿容器的漿料出口、分離容器的漿料入口、分離容器的浙青泡沫出口、除氣器的浙青泡沫入口、顆粒移除器的浙青漿料入口或者顆粒移除器的油渣出口。也可以以這種方式加熱與這些位置中的任何兩個(gè)或更多個(gè)相鄰的局部區(qū)域。本發(fā)明的另一方面涉及[具有文章體的改寫的第二個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求]。


圖1A、1B和IC作為組合體是用于從油砂礦石移除浙青的浙青分離工藝的示意圖。圖2是制漿容器的透視圖。圖3是管段和用于加熱該管段的內(nèi)容物的局部區(qū)域RF施加器的隔離圖解透視圖。圖4是管段和用于加熱該管段的內(nèi)容物的局部區(qū)域RF施加器的另一個(gè)實(shí)施例的隔離圖解透視圖。圖5是利茲線(Litz wire)環(huán)路天線(loop antenna)的示意圖。圖6是被部分分解以示出其構(gòu)造的利茲線的透視圖。圖7是沿著圖6的截面線7-7取的截面。圖8是一次分離容器的圖解截面。圖9是具有流槽的一次分離容器的圖解截面。圖10是圖9的容器的圖解俯視圖。圖11是一次分離容器的流槽的截面圖，其示出浸入在浙青泡沫中的環(huán)形-網(wǎng)格 (ring-and-grid) RF 施加器。圖12是類似于圖9的視圖，其示出設(shè)置在一次分離容器內(nèi)的浙青泡沫中的RF施加器。圖13是圖12的容器的圖解俯視圖。圖14是修改的環(huán)路天線的示意圖。圖15是用于執(zhí)行油砂礦石處理的所考慮的工藝的工藝示意圖。圖16是具有流槽的一次分離容器和直接照射RF加熱的圖解截面。圖17是具有流槽的一次分離容器和直接照射RF加熱的另一個(gè)實(shí)施例的圖解截圖18是圖17的實(shí)施例的俯視圖。圖19是用于加熱礦石的RF加熱器的圖解截面。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更充分的描述，在附圖中示出了本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式被實(shí)施，而不應(yīng)該被解釋為限于這里所闡述的實(shí)施例。相反，這些實(shí)施例是本發(fā)明的示例，本發(fā)明具有由權(quán)利要求的用語(yǔ)指示的全部范圍。類似的標(biāo)號(hào)始終指示類似的要素。本發(fā)明的一個(gè)方面是用于從工藝料流中的油砂分離出浙青的設(shè)備。為方便起見， 這里，“浙青”被寬泛地定義為包括油母質(zhì)和與基質(zhì)結(jié)合的其它形式的石油。圖1A、1B和IC中示出了用于從油砂分離出浙青的設(shè)備20的一個(gè)示例。在設(shè)備20 的上游，礦22例如使用挖掘機(jī)從油砂礦被挖掘出來(lái)。礦石22可以例如通過(guò)自卸卡車被傳送到設(shè)備20。設(shè)備20具有破碎機(jī)M，在破碎機(jī)M處，礦石20被粉碎為便于處理的尺寸。 破碎的礦石被放置在傳送器26上，傳送器沈(諸如循環(huán)進(jìn)料器)將破碎的礦石傳送到制漿容器28中。制漿容器28具有礦石入口 30、水入口 32和漿料出口 34。熱水也被傳送到制漿容器觀，在制漿容器觀處，破碎的礦石分散在水中，以形成油砂礦石漿料。用氫氧化鈉處理油砂-水礦石漿料，以促進(jìn)浙青的分離，并將油砂-水礦石漿料傳送到漿料管36。漿料管36具有連接至制漿容器出口的上游部分38和位于制漿容器出口 34的下游的下游部分40。漿料管36的下游部分40為一次分離容器42進(jìn)料。一次分離容器42具有漿料入口 44、底部產(chǎn)物出口 46、底部產(chǎn)物出口 46上方的中礦出口 48和中礦出口 48上方的浙青泡沫出口 50。分離容器42從漿料分離出浙青泡沫和砂以及其它固體尾礦。圖1所示的一次分離容器42是泡沫浮選容器。在操作中，簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D8，中礦52與中礦出口 48的水平高度相鄰地被設(shè)置在分離容器中。中礦52基本上由堿性油砂-水漿料構(gòu)成。浙青泡沫M與浙青泡沫出口 50的水平高度相鄰地被設(shè)置在分離容器中、在中礦52上方。在一次分離容器42中浮選的浙青泡沫討的液態(tài)組分典型地包含大約50-60%浙青、20-30%水和10-20%黏土以及其它固體。 液態(tài)組分具有大量混入空氣。底部產(chǎn)物56(主要是砂)被設(shè)置在分離容器42中、在中礦48 下方，并且位于底部產(chǎn)物出口 46的水平高度，或者與底部產(chǎn)物出口 46的水平高度相鄰。當(dāng)對(duì)礦石進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)中礦52的攪拌引入空氣，空氣形成泡沫。從最初所結(jié)合的砂離開的浙青顆粒粘附到泡沫，并且上升到頂部，以形成浙青泡沫50，并且，砂下降到底部56，在底部56處，砂通過(guò)砂出口 46被移除。重復(fù)圖IA的一次分離容器的圖IB示出一次分離容器42的中礦52可經(jīng)由中礦出口 48被移除并且被進(jìn)一步處理。如將說(shuō)明的那樣，根據(jù)需要移除中礦52(典型地為連續(xù)地)，以使得能夠從漿料管36進(jìn)料，同時(shí)在一次分離容器42的頂部留下足夠的空間，以用于在充足的滯留時(shí)間內(nèi)保持浙青泡沫M，從而在泡沫M中提供浙青的期望比例。從中礦出口 48移除的中礦52被傳遞到一個(gè)或更多個(gè)一次浮選容器(在這里，為一排五個(gè)平行的一次浮選容器60、62、64、66和68)，這些一次浮選容器再次分離上方的浙青泡沫和油砂乳液中礦52下方的尾礦。經(jīng)由導(dǎo)管70排出的一次浮選尾礦可與來(lái)自一次分離容器42的尾礦組合，以用于進(jìn)一步處理。圖IB更詳細(xì)地示出從一次分離容器或單元42的砂出口 46和導(dǎo)管70移除的砂和尾礦可在篩網(wǎng)72處被篩選以移除較大的顆粒，并且被傳遞到二次浮選容器(諸如74、76和 78)，這些二次浮選容器提供附加的浙青泡沫的二次浮選，這些附加的浙青泡沫經(jīng)由二次浙青泡沫線路80被回收到一次分離容器42的輸44。由二次浮選尾礦線路82傳送的來(lái)自二次浮選的尾礦可在一個(gè)或更多個(gè)旋風(fēng)分離器或二次離心機(jī)84中被處理，所述旋風(fēng)分離器或二次離心機(jī)84分離主要是水的溢流86和顆粒油渣底流88。水溢流可在增稠缸90中被清理，所述增稠缸90在將水引向暖水槽92之前進(jìn)一步從水中分離尾礦。被增稠缸90分離的尾礦在尾礦池94中被處理，尾礦池94在將水引向示意性地示為96的回收水池之前進(jìn)一步從水中分離尾礦。在圖IB所示的工藝的部分中，來(lái)自一次分離容器42的浙青泡沫經(jīng)由管道98被傳遞到除氣器100。除氣器100從浙青泡沫移除空氣或其它氣體中的一些。除氣器100具有浙青泡沫口 110和浙青泡沫出口 112。然后，漿料在顆粒移除器中被處理(通常是大量地)，以移除在浮選設(shè)備中沒(méi)有沉降掉的(典型地是)黏土和其它更小的顆粒。顆粒移除器典型地具有浙青漿料入口、浙青漿料出口和油渣出口。許多不同的顆粒移除器是合適的，并且，可使用圖示的顆粒分離器中的一個(gè)或若干個(gè)。參照?qǐng)D1B，所示的第一顆粒移除器是泡沫篩網(wǎng)114。泡沫篩網(wǎng)主要從浙青泡沫移除相對(duì)較大的顆粒。篩網(wǎng)114具有浙青泡沫入口 116和浙青泡沫出口 118。篩網(wǎng)114的油渣“出口”是清理篩網(wǎng)114的另外的裝置(未示出)。還可通過(guò)替換廢篩網(wǎng)來(lái)移除油渣?，F(xiàn)在參照?qǐng)DIB和1C，離開泡沫篩網(wǎng)114的浙青漿料前進(jìn)到圖IB所示的泡沫進(jìn)給槽120，然后，浙青泡沫被來(lái)自如圖IC所示的稀釋劑流122的附加流體稀釋，并且進(jìn)入斜板沉降器1 的浙青泡沫進(jìn)給口 124，所述斜板沉降器1 也具有浙青泡沫出口 1 和油渣出口 130。斜板沉降器1 還具有絮凝腔室、薄板組(lamella plate packs)、溢流流槽、油渣料斗、耙和絮凝攪動(dòng)器。經(jīng)處理的浙青泡沫經(jīng)由浙青泡沫出口 1 離開斜板沉降器126，并且經(jīng)由浙青泡沫線路132和134被傳送到圓盤式離心機(jī)136，以用于附加的顆粒移除。用于移除小顆粒的二次離心機(jī)在2500g 5000g的范圍中操作，其中，g是其表面處的地球重力。圓盤式離心機(jī)136具有浙青泡沫入口 138、浙青出口 140、稀釋劑出口 142和補(bǔ)水入口 144。在圓盤式離心機(jī)136中，石腦油中的浙青是較輕的餾分。它從離心機(jī)136中上升到浙青出口 140，并且作為精煉浙青而離開設(shè)備。礦物顆粒和水下降到圓盤式離心機(jī)136的底部，并且在出口 142處在噴嘴水中離開。在144處提供補(bǔ)水，以替換噴嘴水。從稀釋劑出口 142所取的離開的噴嘴水被傳送到石腦油(稀釋劑)采收單元148 的入口 146，石腦油(稀釋劑)采收單元148將來(lái)自尾礦的稀釋劑移除到稀釋劑出口 150。 然后，尾礦通過(guò)尾礦出口 152離開，以用于丟棄。經(jīng)由油渣出口 130離開的來(lái)自斜板沉降器126的底流或油渣與稀釋劑流160混合，并被傳遞通過(guò)圖IC所示的且在以下描述的附加的顆粒移除設(shè)備，以從油渣隔離出另外的浙青，所述稀釋劑流160可以是非水熔劑，諸如石腦油。經(jīng)稀釋的油渣被傳遞到螺旋式離心機(jī)162，螺旋式離心機(jī)162具有浙青漿料入口 164、浙青漿料出口 166和尾礦出口 168，所述經(jīng)稀釋的油渣是浙青含量較低的漿料。在螺旋式離心機(jī)162中分離的附加的浙青漿料經(jīng)由出口 166被傳遞通過(guò)過(guò)濾器 170，所述過(guò)濾器170具有浙青漿料入口、浙青或?yàn)V液出口以及油渣出口 176。過(guò)濾器的油渣出口 176可以是可置換或可清潔的過(guò)濾元件，其被移除和/或清潔以去掉油渣。離開過(guò)濾器的浙青出口 174的浙青漿料或?yàn)V液被傳遞到圓盤式離心機(jī)180的浙青漿料入口 178，所述圓盤式離心機(jī)180具有用于通過(guò)輕相的浙青漿料出口 182和用于通過(guò)重相的油渣出口 184，所述輕相可以是例如石腦油中的浙青，所述重相可以是水中的尾礦。通過(guò)其出口 182的浙青漿料與離開斜板沉降器126的浙青漿料組合，并且被遞送到圓盤式離心機(jī)136的浙青漿料入口 138，以用于進(jìn)行如前所述的進(jìn)一步處理。螺旋式離心機(jī)162 (可任選地，過(guò)濾器170)和圓盤式離心機(jī)180的尾礦被組合，并且被傳遞到如前所述的石腦油采收單元148。正在被處理的泡沫或漿料中的浙青非常黏稠，其高黏度使得處理的生產(chǎn)能力低于最佳。如果以相對(duì)較冷的溫度處理浙青，則黏稠的浙青不易于沉降或者排放砂，并且浙青采收率低。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了 可通過(guò)在某些工藝點(diǎn)處對(duì)漿料進(jìn)行加熱以降低浙青的黏度來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。發(fā)明人考慮，在某些工藝點(diǎn)處注入蒸汽進(jìn)行加熱因而降低浙青的黏度的常規(guī)方案具有不希望的副作用。蒸汽注入，特別是當(dāng)被用于加熱泡沫時(shí)，趨于引起下游工藝問(wèn)題。首先，經(jīng)由蒸汽注入來(lái)升高浙青漿料溫度將額外的水添加到漿料進(jìn)一步稀釋了浙青，這要求設(shè)備中處理更多的水，并且最終增加需要從浙青移除的水。由于移除大體積的工藝用水已經(jīng)是個(gè)問(wèn)題，所以增加要被移除的水量使得工藝效率更低。第二，與蒸汽注入相關(guān)聯(lián)的蒸汽流體積和壓力相對(duì)較高。蒸汽注入因而趨于導(dǎo)致混合料中的高剪切，這繼而促進(jìn)工藝漿料或泡沫中形成更穩(wěn)定的(即，難以分離的)油-水乳液。第三，由蒸汽注入貢獻(xiàn)的高剪切趨于粉碎漿料中的砂、黏土等的顆粒。移除這些更小的顆粒更困難且更耗時(shí)。隨著顆粒尺寸減小(對(duì)于小顆粒)，沉降槽、沉降裝置、離心機(jī)和旋風(fēng)分離器的吞吐速率降低。如果加熱工藝創(chuàng)建更多小顆?；蛘呓档推骄w粒尺寸(如在蒸汽注入的高剪切的情況下可能發(fā)生的那樣)，則由于更難以移除顆粒，所以通過(guò)降低浙青黏度而實(shí)現(xiàn)的益處被削弱或喪失。第四，由于泡沫被填充有小的空氣單元因而傳熱差，所以難以以均勻地加熱大多數(shù)泡沫的方式注入蒸汽。最后，礦石在被開采時(shí)包含水，對(duì)于給定的能量輸入，所包含的水降低了加熱的礦石漿料的溫度。對(duì)于具有高的黏土和水含量的礦石，甚至通過(guò)僅將100°C、latm的水添加到工藝而可實(shí)現(xiàn)的漿料混合溫度也趨于有限。由于浙青漿料包含磨料礦物和堿，所以對(duì)工藝設(shè)備的腐蝕性強(qiáng)，因此不添加水的其它加熱方案(諸如從熱水或蒸汽導(dǎo)管交換熱量)也不被發(fā)明人認(rèn)為是有用的。高效率地交換熱量的材料(例如，銅管)不適合曝露于這種極端環(huán)境。發(fā)明人設(shè)想，不是在某些工藝點(diǎn)注入蒸汽以進(jìn)行局部加熱，而是可通過(guò)被饋送有射頻(RF)能量的施加器來(lái)對(duì)工藝點(diǎn)或局部區(qū)域中的一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)行加熱。這里，“射頻” 被最寬泛地定義為包括具有比可見光長(zhǎng)的波長(zhǎng)的電磁頻譜(包括從3Hz到300GHz的范圍) 的任何部分，并且包括以下子頻率范圍
後高頻1'111: 30 >00 C.Hz 1 IOmm 參照?qǐng)D1，可被RF加熱的局部區(qū)域的幾個(gè)示例包括與以下工藝點(diǎn)中的一個(gè)或更多個(gè)相鄰的區(qū)域(對(duì)于本說(shuō)明書來(lái)說(shuō)的與一個(gè)點(diǎn)“相鄰”包括位于該點(diǎn)處的位置以及從該點(diǎn)移開短距離的位置。)
-與制漿容器觀的漿料出口34相鄰的區(qū)域，諸如190 (關(guān)于漿料容器的放大圖，還參見圖2，關(guān)于所提出的用于加熱漿料容器的漿料管36的RF施加器，還參見圖3 7)；-與一次分離容器42的浙青泡沫出口50相鄰的區(qū)域，諸如192(關(guān)于示例性加熱點(diǎn)和工藝施加器，參見圖8 14和16)；-與一次分離容器42的二次漿料入口80的下游端相鄰的區(qū)域，諸如194(關(guān)于示例性加熱點(diǎn)，參見圖1B，關(guān)于用于加熱該管道加熱點(diǎn)和其它管道加熱點(diǎn)的適合的RF施加器，參見圖3 7)；-與除氣器的浙青泡沫入口110相鄰的區(qū)域，諸如196(關(guān)于示例性加熱點(diǎn)，參見圖 1B)；-與一個(gè)或更多個(gè)顆粒移除器的浙青漿料或泡沫入口相鄰的區(qū)域，諸如198、200、 202或204(參加圖1C)；或者-與這些位置中的任何兩個(gè)或更多個(gè)相鄰的區(qū)域。圖3示出用于加熱管道段(諸如圖2和3的漿料管36)的內(nèi)容物的適合的管道施加器210的示例。在圖2中，局部區(qū)域與制漿容器觀的漿料出口 34相鄰。局部區(qū)域射頻管道施加器210位于漿料管36的外部。施加器210具有RF-AC功率入口 212和輻射表面，所述輻射表面被配置和定位為選擇性地加熱與制漿容器出口相鄰的局部區(qū)域中的漿料管36的內(nèi)容物。施加器210加熱局部區(qū)域，而不顯著地加熱制漿容器 28的內(nèi)容物或者漿料管36的下游部分40的內(nèi)容物。圖3的局部區(qū)域射頻施加器是圓柱形縫隙天線210，并且可根據(jù)授予哈里公司的美國(guó)專利No. 7,079,081中的公開來(lái)構(gòu)造和操作，該美國(guó)專利以引用方式被包含在此。天線210可包括輻射構(gòu)件214。輻射構(gòu)件214可由導(dǎo)電材料制成，所述導(dǎo)電材料例如為銅、黃銅、鋁、鋼、導(dǎo)電鍍層和/或任何其它合適的材料。在本例子中，為了高功率處理能力，考慮薄片或鑄造金屬輻射構(gòu)件214。此外，輻射構(gòu)件214可以基本上是管狀的，以便提供至少部分被導(dǎo)電材料圍住的腔體216。如這里所定義的，術(shù)語(yǔ)管狀描述具有任何截面輪廓的中空結(jié)構(gòu)的形狀。在本示例中，輻射構(gòu)件214具有圓形截面輪廓，然而，本發(fā)明不限于此。 重要的是，輻射構(gòu)件214可具有在其中限定腔體216的任何形狀。另外，輻射構(gòu)件214可以是消逝型的(evanescent)或者諧振型的。輻射構(gòu)件214可包括非導(dǎo)電調(diào)諧縫隙218?？p隙218可從輻射構(gòu)件214的第一部分延伸到輻射構(gòu)件214的第二內(nèi)部部分。輻射構(gòu)件214和/或縫隙218可被設(shè)為用于輻射 RF信號(hào)的尺寸。可通過(guò)使腔體216的在與輻射構(gòu)件214的軸垂直的維度中的截面面積最大化來(lái)增大輻射構(gòu)件214傳播的信號(hào)的強(qiáng)度。此外，可通過(guò)增大縫隙218的長(zhǎng)度來(lái)增大由縫隙218傳播的信號(hào)的強(qiáng)度。因此，可選擇腔體截面的面積和縫隙的長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)期望的輻射 (radiation pattern)。天線210還可包括阻抗匹配器件220，所述阻抗匹配器件220被設(shè)置為使輻射構(gòu)件 214的阻抗與負(fù)載的阻抗匹配。根據(jù)本發(fā)明的一方面，阻抗匹配器件220可以是橫向電磁 (TEM)饋電耦合器。有利的是，TEM饋電耦合器可補(bǔ)償由工作頻率變化而引起的電阻變化， 并且無(wú)論工作頻率如何都可提供恒定的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗。電容器或者其它合適的阻抗匹配器件可被用于使輻射構(gòu)件214的并聯(lián)阻抗與源和/或負(fù)載匹配。如果阻抗匹配器件220是TEM饋電耦合器，則通過(guò)TEM耦合器與輻射構(gòu)件214之間的電(E)場(chǎng)和磁(H)場(chǎng)耦合來(lái)確定TEM耦合器的阻抗匹配性能。E和H場(chǎng)耦合又是TEM 耦合器和輻射構(gòu)件214的各自的尺寸以及這兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間的相對(duì)間隔的函數(shù)。阻抗匹配器件220可經(jīng)由第一導(dǎo)體222可操作地連接到源。例如，第一導(dǎo)體222 可以是合適的電纜的導(dǎo)體，例如同軸電纜的中心導(dǎo)體。第二導(dǎo)體2M可與輻射構(gòu)件214和阻抗匹配器件220之間的間隙2 接近地電連接到輻射構(gòu)件214?？蛇x擇第二導(dǎo)體2 和第一導(dǎo)體222與天線的相應(yīng)部分的電連接的位置，以實(shí)現(xiàn)期望的天線的負(fù)載/源阻抗。在第一導(dǎo)體222與第二導(dǎo)體2 之間流動(dòng)的電流可產(chǎn)生用于將阻抗匹配器件220 和輻射構(gòu)件214耦合的H場(chǎng)。此外，阻抗匹配器件220與輻射構(gòu)件214之間的電勢(shì)差可產(chǎn)生E場(chǎng)耦合。E場(chǎng)和H場(chǎng)耦合的量隨著阻抗匹配器件220與輻射構(gòu)件214之間的間隔增大而減小。因此，可調(diào)整間隙226，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)水平的E場(chǎng)和H場(chǎng)耦合?？蓱{經(jīng)驗(yàn)或者使用包含對(duì)電磁參數(shù)的有限元分析的計(jì)算機(jī)程序來(lái)確定間隙226的尺寸。圖3的局部區(qū)域射頻施加器是環(huán)繞工藝導(dǎo)管36的圓柱形縫隙天線210。該工藝導(dǎo)管36可以是非金屬管道段。它可由例如陶瓷材料制成，陶瓷材料不明顯地衰減通過(guò)它傳輸?shù)降V石砂漿料的RF能量，并且耐磨。在圖示的實(shí)施例中，圓柱形縫隙天線210可被形成在管道段36上。圖4 7示出適合于加熱管道段36內(nèi)的工藝料流232的局部區(qū)域射頻施加器230 的另一個(gè)實(shí)施例。這里的施加器是環(huán)繞工藝導(dǎo)管36的環(huán)路天線230。可任選地設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)軸向或徑向隔開的回路天線。在圖示的實(shí)施例中，局部區(qū)域射頻施加器230是利茲環(huán)路天線。可在例如授予哈里公司的美國(guó)專利No. 7，205，947中找到利茲環(huán)路天線的合適構(gòu)造，以引用方式將該美國(guó)專利包含在此。圖4和5的天線可由例如如圖6和7所示的利茲線或多股纜234( —般地稱為利茲線234)形成。術(shù)語(yǔ)利茲線源于德語(yǔ)詞Litzendraht (或Litzendraught)，其含義是編織的或“交織的”線。一般定義，它是由按一致的模式捆成束并且扭曲或編織在一起的各個(gè)薄膜絕緣線構(gòu)成。利茲線構(gòu)造被設(shè)計(jì)為最小化或減小由于趨膚效應(yīng)而在固體導(dǎo)體中表現(xiàn)出的功率損失，所述趨膚效應(yīng)是射頻電流要集中在導(dǎo)體表面的趨勢(shì)。通過(guò)被構(gòu)造為(至少理想上)每一股占據(jù)電纜中的所有可能位置(從中心到外邊緣)，利茲構(gòu)造抵消這種效應(yīng)，這趨向于使磁鏈(flux linkage)相等。這使得電流能夠在電纜的整個(gè)截面上流動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)， 由許多股細(xì)線組成的構(gòu)造對(duì)于頻率較高的應(yīng)用是最佳的，1 2趨膚深度的絞股直徑是特別有效率的。當(dāng)選擇利茲線234用于給定的應(yīng)用時(shí)，要考慮將影響線的性能的一些重要規(guī)格。 這些規(guī)格包括合并到利茲線234中的線股數(shù)量、線的頻率范圍、股的尺寸(通常用AWG-美國(guó)線規(guī)(American Wire Gauge)來(lái)表達(dá))、線的電阻、它的重量和它的形狀(通常為圓形、矩形或辮狀)。各種利茲線構(gòu)造是有用的。例如，束可被編織，電纜可被扭曲。在其它實(shí)例中，可處處使用編織或扭曲。利茲線234可以是有包層的(served)或者無(wú)包層的(unserved)。“有包層的”簡(jiǎn)單地意味著整個(gè)利茲構(gòu)造用尼龍織物、聚氨酯或紗線包裹，以用于增加強(qiáng)度和保護(hù)。無(wú)包層的線不具有包裹材料或絕緣材料。在任一情況下，附加的膠帶或絕緣材料可被用于幫助保護(hù)利茲線234和防御電干擾。由于聚氨酯的低電損和可焊性，聚氨酯是最常用于使各股絕緣的膜。也可使用其它絕緣材料。如圖4和5所示，天線230包括利茲線環(huán)234。利茲線環(huán)234包括拼接部236，所述拼接部236作為用于迫使/調(diào)諧利茲線環(huán)諧振的電容性元件或者調(diào)諧特征。另外，可通過(guò)斷開和/或連接利茲線環(huán)234中的各股來(lái)調(diào)諧天線230的頻率。磁耦合饋電環(huán)238被設(shè)置在導(dǎo)電的利茲線環(huán)234內(nèi)，并且形成用于為磁耦合饋電環(huán)饋電的饋電結(jié)構(gòu)M0。饋電結(jié)構(gòu) 240的引向饋電環(huán)238的部分優(yōu)選為同軸饋電線。可通過(guò)斷開和連接利茲線中的多個(gè)線的被選擇的線而對(duì)環(huán)234進(jìn)行調(diào)諧。例如， 首先通過(guò)測(cè)量耦合饋電環(huán)238處的最低諧振頻率來(lái)確定給定的利茲線環(huán)構(gòu)造的工作頻率。 然后，可通過(guò)隨機(jī)地?cái)嚅_整個(gè)利茲線環(huán)234中的股來(lái)精細(xì)地向上調(diào)整利茲線環(huán)234的工作頻率。在耦合饋電環(huán)238處監(jiān)視利茲線環(huán)234的工作頻率，以確定何時(shí)達(dá)到期望的工作頻率。可通過(guò)重新連接斷開的股來(lái)向下調(diào)整工作頻率。利茲線環(huán)234可以以許多方式被形成。在一種手工技術(shù)中，如制作連續(xù)繩吊索的技術(shù)中常用的那樣，多個(gè)長(zhǎng)拼接部由各個(gè)線束制成。從電纜解開一束，然后將另一束放置到由前一束留下的空隙中。多個(gè)線束的末端位置圍繞利茲線環(huán)234的圓周交錯(cuò)。芯(諸如圖 4的管)可被用作用于利茲線環(huán)234的形式。在操作中，通過(guò)穿過(guò)環(huán)路平面的徑向近場(chǎng)磁(magnetic near fields)的互感，磁耦合饋電環(huán)238對(duì)利茲線環(huán)234起到變壓器初級(jí)的作用，利茲線環(huán)234起到諧振次級(jí)的作用。這種耦合的性質(zhì)是寬帶的。在如圖4和5所示的管道施加器安裝中，饋電環(huán)238和利茲環(huán)234可具有相同的半徑，并且可沿著管段而軸向移置。參照?qǐng)D4和5，局部區(qū)域射頻施加器具有RF-AC功率入口 240和輻射表面M2，所述輻射表面242被配置和定位為選擇性地加熱設(shè)備20的局部區(qū)域中的工藝料流232。如圖4所示的附加施加器可沿著管段36或者設(shè)備20中的其它管段而被放置，以在選定的地方提供附加的加熱。參照?qǐng)D8 14，其它所考慮的實(shí)施例涉及在用于處理油砂的浙青泡沫分離設(shè)備中的浙青泡沫的局部加熱。該設(shè)備包括分離容器42和局部區(qū)域射頻施加器(諸如M4J46、 248,250 或 252)。局部區(qū)域射頻施加器M4、M8、250和252各位于或者鄰近一次分離容器42的浙青泡沫出口 50。在圖示的實(shí)施例中，浙青泡沫出口包括分離容器的堰260或沈2(這里，堰被寬泛地定義為位于容器頂部或者容器頂部下方的任何邊緣，當(dāng)泡沫上升到堰的水平高度上方時(shí)，泡沫在堰的上方溢出，堰諸如是直邊緣、管的唇口等)、流槽(諸如264或沈6)和流槽(諸如沈6)中的排泄部(諸如沈8)中的一個(gè)或更多個(gè)，所述流槽被配置為用于收集從堰溢出的浙青泡沫，所述排泄部用于將浙青泡沫排泄到下游設(shè)備，以用于進(jìn)一步處理。例如，圖9 11的實(shí)施例在流槽266中提供局部區(qū)域加熱，所述流槽266從堰262 收集浙青泡沫溢出物270。如圖所示的施加器248或250被浸在浙青泡沫中，但是也考慮在泡沫附近、但是在泡沫外部的配置。圖12和13的實(shí)施例的施加器252與堰262相鄰地在分離容器自身的泡沫中提供局部區(qū)域加熱。泡沫M中的大部分或全部在到達(dá)堰262之前不久通過(guò)施加器252的附近 (徑向地在施加器252的內(nèi)部或外部)，從而垂直地和水平地減小了泡沫M的被加熱體積272，并且縮短了用于給定體積的泡沫的加熱時(shí)間，因而將來(lái)自泡沫M的熱損失保持為最作為另一個(gè)示例，管道加熱器(諸如圖3至5所示的任何實(shí)施例)可被應(yīng)用于從一次浮選容器60 68和二次浮選容器74 78到進(jìn)入一次分離容器42的主漿料線路36 的泡沫回程80的下游部分。在44處輸入的整個(gè)油砂漿料可被加熱，但是由于已經(jīng)通過(guò)將 32處的熱水引入到循環(huán)進(jìn)料器中對(duì)從循環(huán)進(jìn)料器30到一次分離容器42的流進(jìn)行了加熱， 所以這可以是不必要的。從浮選容器60 68和/或64 68起的泡沫回程可以是距最近施加熱量處的相當(dāng)遠(yuǎn)的下游。圖9和10的安裝有流槽的天線248可以是如圖10或12所示的管狀或?qū)嵭沫h(huán)形施加器，或者如圖5所示的利茲環(huán)路天線，或者如圖11所示的環(huán)形-網(wǎng)格天線。如圖11所示的環(huán)形-網(wǎng)格天線或施加器250包括導(dǎo)電管、環(huán)形或環(huán)形段274、網(wǎng)格 276、非導(dǎo)電支承件278以及非導(dǎo)電外部防護(hù)和支撐裝置觀0，所述環(huán)形或環(huán)形段274例如可以為利茲線，所述網(wǎng)格276在這里被示出為圍繞環(huán)形274的管形網(wǎng)格，所述非導(dǎo)電支承件 278將環(huán)形段保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且使它與其它裝置隔離，所述非導(dǎo)電外部防護(hù)和支撐裝置280使環(huán)形274和支承件278與浙青泡沫和其它工藝條件隔離，并且保護(hù)環(huán)形274和支承件278不受浙青泡沫和其它工藝條件的影響。取決于要被加熱的泡沫的性質(zhì)、要使用的頻率以及流槽266和網(wǎng)格276的幾何形狀，圖11的環(huán)形或中心導(dǎo)體274可替換地可被配置為TEM腔體或環(huán)路天線。TEM工作的截止頻率由介質(zhì)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率決定。關(guān)于使環(huán)形274與非圓形槽(trough)或網(wǎng)格截面匹配，環(huán)形274的截面形狀可以是非圓形，諸如橢圓形、矩形或任意形狀。網(wǎng)格276是機(jī)械排除網(wǎng)格(mechanical exclusion grid)，并且具有諸如282的開口，這些開口相對(duì)于所施加的RF能量的波長(zhǎng)是小的以容納RF場(chǎng)，但是大得足以使得浙青泡沫能夠容易地進(jìn)入和離開流槽以及由網(wǎng)格包圍的空間。作為替換方案，扁平網(wǎng)格(正如頂部284那樣)可被設(shè)置在環(huán)形的上方，但是優(yōu)選地橫跨流槽沈6的整個(gè)寬度，以防止RF泄漏。網(wǎng)格276可以接地到洗滌槽(launder trough)，或者與洗滌槽共通。如通過(guò)電源引線286和觀8以及RF-AC源以向圖11的施加器250提供電力，RF能量可被引入到中心導(dǎo)體或環(huán)形274以及浙青泡沫。合適的RF環(huán)形天線的示例是圖14所示的修改的環(huán)形天線，該環(huán)形天線在授予 Harris公司的美國(guó)專利No. 6，992，630中被進(jìn)一步描述。以引用方式將該專利包含在此。參照?qǐng)D14，天線292包括基片(未示出)上的導(dǎo)電圓環(huán)四4，并且可被認(rèn)為是具有固有諧振的大約一半波長(zhǎng)的周長(zhǎng)的回路天線。導(dǎo)電圓環(huán)294包括用于迫使/調(diào)諧導(dǎo)電圓環(huán)294諧振的電容性元件296或調(diào)諧特征，所述電容性元件296或調(diào)諧特征作為導(dǎo)電圓環(huán)四4的環(huán)形結(jié)構(gòu)的一部分并且優(yōu)選位于與天線被饋電的地方沿直徑相對(duì)處。這樣的電容性元件296可以是分立器件(諸如微調(diào)電容器)或者導(dǎo)電圓環(huán)四4中的具有電容性耦合的間隙。這樣的間隙會(huì)是小的，以給予期望的電容并且建立期望的諧振。導(dǎo)電圓環(huán)294還包括驅(qū)動(dòng)或饋電點(diǎn)四8，所述驅(qū)動(dòng)或饋電點(diǎn)四8也由導(dǎo)電圓環(huán)四4中的間隙限定。天線292包括設(shè)置在導(dǎo)電環(huán)四4內(nèi)的磁耦合饋電環(huán)300。磁耦合饋電環(huán)300中具有用于為其限定饋電點(diǎn)四8的間隙，并且該間隙與電容性元件四6或者導(dǎo)電圓環(huán)四4中的間隙沿直徑相對(duì)。在此實(shí)施例中，內(nèi)部磁耦合饋電環(huán)300起到寬帶耦合器的作用，并且是非諧振的。外部導(dǎo)電環(huán)四4’是諧振的并且進(jìn)行輻射。此外，外部屏蔽環(huán)302可圍繞導(dǎo)電環(huán)四4并且與導(dǎo)電環(huán)四4分隔開。屏蔽環(huán)302 中具有第三間隙304。外部屏蔽環(huán)302和導(dǎo)電環(huán)294兩者都進(jìn)行輻射，并且彼此起到差動(dòng)式負(fù)載電容器的作用。外部屏蔽環(huán)302與導(dǎo)電環(huán)294之間的分布電容通過(guò)屏蔽來(lái)自相鄰的電介質(zhì)、人、結(jié)構(gòu)等的電磁場(chǎng)而使調(diào)諧穩(wěn)定。此外，可添加附加的屏蔽環(huán)302以增大頻帶和帶寬。饋電導(dǎo)體306和308被設(shè)置用于將RF功率饋送給施加器。圖14的實(shí)施例的方法方面包括通過(guò)形成導(dǎo)電圓環(huán)294來(lái)制作天線四2，包括將導(dǎo)電圓環(huán)的外徑形成為小于工作波長(zhǎng)的1/10，因此天線相對(duì)于波長(zhǎng)是電小的 (electrically small)；將導(dǎo)電圓環(huán)的內(nèi)徑形成為在外徑的π/6 π/2倍的范圍內(nèi)。如果圖8 14的施加器適于浸入在工藝料流的浙青泡沫或其它部分中，則可例如將這些施加器裝入電介質(zhì)的、耐腐蝕且耐磨損的材料(諸如陶瓷)的管狀環(huán)中，和/或?qū)⑦@些施加器裝備以抵抗涂層(諸如碳化物或化學(xué)氣相沉積的金剛石)。在每種情況下，施加器具有RF-AC功率入口和輻射表面。所述輻射表面被配置和定位為選擇性地加熱浙青泡沫，而不顯著地加熱中礦。當(dāng)容器包含與中礦出口的水平高度相鄰的中礦和與浙青泡沫出口的水平高度相鄰的、中礦上方的浙青泡沫時(shí)，可實(shí)現(xiàn)這個(gè)條件。參照?qǐng)D8 13，施加器可以至少大體上與容器同中心。局部區(qū)域射頻施加器可以是被定位為浸在工藝料流中的圓環(huán)形天線。參照?qǐng)D8 11和16，施加器可以至少部分地在一次分離容器42的外部。參照?qǐng)D12 13，施加器可以至少部分地在一次分離容器42的內(nèi)部。圖16示出用于浙青泡沫M的局部RF加熱的裝置的另一個(gè)實(shí)施例-非接觸式照射加熱。在此實(shí)施例中，通過(guò)懸掛在一次分離容器42上方的RF施加器340和342，RF照射指向浙青泡沫M的頂部表面338。RF施加器340和342可以旨在總體上加熱頂部表面338， 或者加熱頂部表面338的規(guī)定部分，諸如頂部表面338的邊緣附近，以用于正好在浙青泡沫的收集之前進(jìn)行加熱。RF施加器340和342還可以或者可替換地指向浙青泡沫溢出物270 或者流槽沈6中的浙青泡沫54，以正好在浙青泡沫M正在離開一次分離容器42時(shí)加熱浙青泡沫Μ。可選擇RF施加器340和342的頻率和其它特性，以加熱浙青泡沫M中的水， 浙青泡沫討可包含20 30%的水。浙青泡沫M的空氣和浙青碳?xì)浠衔飳?duì)于大部分RF 輻射是相對(duì)透明的，但是水是良好的感受體(susceptor)，特別是在水包含提高其傳導(dǎo)率的溶解固體(諸如氫氧化鈉)的情況下。泡沫中的水可被加熱，并且，該熱量可容易地被傳導(dǎo)到與浙青泡沫M中的水緊密接觸的浙青。例如在圖15中所公開的又一個(gè)方面是用于從工藝料流中的油砂分離出浙青的工藝，其包括以下步驟形成油砂礦石在水中的漿料(示為320)；從漿料分離出浙青泡沫(示為32 ；從浙青泡沫移除空氣(示為324)；形成浙青漿料(示為326)；從浙青泡沫和/或漿料移除異物顆粒(示為328)；將射頻電磁能量施加于工藝料流的局部區(qū)域(示為330)； 對(duì)如此局部加熱的浙青漿料或泡沫工藝料流進(jìn)行處理(示為332)。射頻電磁能量被施加于工藝料流的局部區(qū)域，以選擇性地加熱局部區(qū)域中的工藝料流。所述局部區(qū)域可以是例如前面所示出的那些區(qū)域中的任何區(qū)域。也可以以這種方式加熱與這些位置中的任何兩個(gè)或更多個(gè)位置相鄰的局部區(qū)域。RF加熱的這種使用提供不增加任何水的、工藝兼容的、易于控制的加熱方法，并且其消除或緩解與蒸汽輸送和注入相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題中的至少一些?，F(xiàn)在參照?qǐng)D17和18，示出了非接觸式直接照射RF照射設(shè)備的第二實(shí)施例，該RF 照射設(shè)備被安裝以用于在其它方面與圖16的實(shí)施例類似地與一次分離容器42 —起使用。 圖17和18所示的這種直接照射實(shí)施例再次提供不需要與泡沫接觸的泡沫加熱，這可減少或者完全消除與RF天線粘上泡沫相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。在此實(shí)施例中，施加器350包括大體上環(huán)形的天線352，所述天線352位于浙青泡沫表面338上方但是與浙青泡沫表面338相鄰，所述浙青泡沫表面338與一次分離容器42 的邊緣相鄰。天線352被容納在包括RF透明照射窗3M和法拉第屏蔽件356的封裝件中。 為了安全，該封裝件保護(hù)天線352并且包含RF場(chǎng)。在浙青泡沫M的頂部表面338處加熱對(duì)泡沫進(jìn)行加熱，以使一次分離容器42下游的顆粒分離容易一些，而且還使得泡沫更自由地流到收集槽。取決于系統(tǒng)所應(yīng)用于的系統(tǒng)詳細(xì)情況，天線350可以是多種類型天線(包括離散偶極)的陣列、輻射元件的平面陣列、諧振腔陣列、哈里斯縫隙天線(Harris slot antenna) 或者具有形成為如所示出的環(huán)形的線狀拋物線反射器的線狀拋物線反射天線。天線設(shè)計(jì)、 工作頻率的選擇以及電介質(zhì)介電常數(shù)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分與頻率之間的對(duì)應(yīng)的知識(shí)可被用于改裝天線350，以提供受控的加熱深度，并且導(dǎo)致主要加熱泡沫54，或者主要加熱泡沫M的上部分，諸如泡沫M內(nèi)的深度358上方的區(qū)域358。為了開發(fā)用于這種用途的合適的天線350和RF源362，作為負(fù)載的泡沫M的特性可被預(yù)先表征以提供選擇合適的工作頻率、設(shè)計(jì)用于適當(dāng)照射的天線和執(zhí)行操作工作系統(tǒng)所需的自動(dòng)阻抗橋接功能所需的數(shù)據(jù)。這種類型的天線350還可應(yīng)用于加熱流槽沈6中的浙青泡沫的頂部表面，或者可以以線狀方式應(yīng)用于任何形式的輸送槽。圖19示出直接礦石RF加熱設(shè)備368，其可被用于當(dāng)破碎的礦石370從傳送器沈傳遞到圖IA的循環(huán)進(jìn)料器30的途中加熱所述破碎的礦石370。在此實(shí)施例中，在制漿之前已經(jīng)存在于破碎的礦石370中的水可被用作接收RF能量的感受體，直接加熱破碎的礦石 370中的水，從而間接加熱破碎的礦石370中的浙青。該設(shè)備368可包括從諸如沈的傳送器接收材料的進(jìn)料斜槽372、RF透明管段或套管374、天線376、RF發(fā)射器378和輸出斜槽380，所述輸出斜槽380用于將加熱的礦石370 發(fā)送到另外的工藝設(shè)備(諸如循環(huán)進(jìn)料器30)。套管374可由耐用的并且RF透明的合適材料(例如陶瓷)制成?？梢砸愿鞣N合適的形式提供天線376，包括哈里斯利茲天線、縫隙陣列天線、圓形諧振腔陣列或其它配置。發(fā)射器378包括輸出功率級(jí)382，以及天線耦合單元 384、天線接口 386和發(fā)射線路388。在某些情形下，發(fā)射線路388的功能可由波導(dǎo)來(lái)提供， 但是設(shè)想在平常情況下，將使用發(fā)射線路388。如此，已在某些實(shí)施例中對(duì)可提供以下可任選的優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)、裝置和工藝進(jìn)行了描述?？稍谠O(shè)備的所選區(qū)域中升高工藝溫度，從而提供更好的浙青采收，而不添加附加的水。這節(jié)省了否則會(huì)被用于移除附加的水的能量，并且減小了通過(guò)加熱附加的工藝用水所花費(fèi)的能量的量。還可升高工藝溫度，而不會(huì)如使用蒸汽注入時(shí)發(fā)生的那樣引入高剪切流或者產(chǎn)生不期望的穩(wěn)定乳液?？扇芜x地，可在加熱裝置與工藝漿料或泡沫之間接觸或不接觸的情況下加熱工藝管道。在考慮均勻加熱的情形下，機(jī)械打開的TEM腔可被用作施加器，從而使得能夠?qū)φ麄€(gè)材料塊體基本上均勻地加熱。作為可替換方案，RF加熱使得能夠選擇性地將熱量施加于在一次分離容器的頂部處漂浮的泡沫的表面層，而無(wú)需加熱整個(gè)容器及其中礦和砂的內(nèi)容物。提供了利茲線天線以用于管中的浙青和浙青泡沫的渦流加熱。提供了縫隙天線以用于管中的浙青漿料的感應(yīng)加熱和介電損耗加熱。
權(quán)利要求
1.一種用于從工藝料流中的油砂分離出浙青的設(shè)備，包括制漿容器，用于形成油砂礦石在水中的漿料，所述制漿容器具有礦石入口、水入口和漿料出口 ；分離容器，用于從所述漿料分離出浙青泡沫，所述分離容器具有漿料入口、浙青泡沫出口、砂出口和中礦出口 ；除氣器，用于從所述浙青泡沫移除空氣，從而形成浙青漿料，所述除氣器具有浙青泡沫入口和浙青漿料出口 ；和顆粒移除器，用于從所述浙青漿料移除異物顆粒，所述顆粒移除器具有浙青漿料入口、 浙青漿料出口和油渣出口， 改進(jìn)點(diǎn)包括局部區(qū)域射頻施加器，具有RF-AC功率入口和輻射表面，所述輻射表面被配置和定位為選擇性地加熱與選自以下位置的位置相鄰的局部區(qū)域中的處理工藝料流 制漿容器的礦石入口； 制漿容器的漿料出口 ； 分離容器的漿料入口； 分離容器的浙青泡沫出口； 除氣器的浙青泡沫入口； 顆粒移除器的浙青漿料入口 ；或者這些位置中的任何兩個(gè)或更多個(gè)。
2.一種從工藝料流中的油砂分離出浙青的工藝，包括在制漿容器中形成油砂礦石在水中的漿料，所述制漿容器具有礦石入口、水入口和漿料出口 ；在分離容器中從所述漿料分離出浙青泡沫，所述分離容器具有漿料入口、浙青泡沫出口、砂出口和中礦出口 ；在除氣器中從所述浙青泡沫移除空氣，從而形成浙青漿料，所述除氣器具有浙青泡沫入口和浙青漿料出口；在顆粒移除器中從所述浙青漿料移除異物顆粒，所述顆粒移除器具有浙青漿料入口、 浙青漿料出口和油渣出口 ；和將射頻電磁能量施加于所述工藝料流的局部區(qū)域，以選擇性地加熱與選自以下位置的位置相鄰的局部區(qū)域中的工藝料流 制漿容器的漿料出口 ； 分離容器的漿料入口； 分離容器的浙青泡沫出口； 除氣器的浙青泡沫入口； 顆粒移除器的浙青漿料入口 ；或者這些位置中的任何兩個(gè)或更多個(gè)。
3.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的發(fā)明，其中，所述分離容器為泡沫浮選容器。
4.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的發(fā)明，其中，所述顆粒移除器是沉降器、離心機(jī)或過(guò)濾ο
5.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的發(fā)明，其中，所述局部區(qū)域射頻施加器是環(huán)繞工藝導(dǎo)管的環(huán)路天線、利茲環(huán)路天線、環(huán)形天線、圓柱形縫隙天線或者被定位為照射浙青泡沫的非接觸式照射RF加熱器。
6.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的發(fā)明，其中，工藝導(dǎo)管限定制漿容器與分離容器之間的路徑的至少一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的發(fā)明，其中，所述工藝導(dǎo)管是非金屬管道段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中，所述圓柱形縫隙天線被形成在所述非金屬管道段上。
9.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的發(fā)明，其中，所述浙青泡沫出口包括以下中的至少一個(gè)分離容器的堰、被配置用于收集從所述堰溢出的浙青泡沫的流槽、所述流槽中的用于將浙青泡沫排出到用于進(jìn)一步處理的下游設(shè)備的排泄部。
10.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的發(fā)明，其中，所述施加器是以下中的至少一個(gè)大體上與所述容器同心、至少部分在所述容器內(nèi)，或者至少部分在所述容器外部。
全文摘要
公開了用于從工藝料流中的油砂分離出瀝青的設(shè)備和工藝。所述設(shè)備包括幾個(gè)處理容器和一個(gè)或多個(gè)局部區(qū)域射頻施加器，所述局部區(qū)域射頻施加器用于選擇性地加熱所述設(shè)備的局部區(qū)域中的工藝料流。所述局部區(qū)域可與所述設(shè)備的部件的輸入或輸出相鄰。此外，公開了用于處理油砂-水漿料的設(shè)備，其包括制漿容器、漿料管和局部區(qū)域射頻施加器。所述局部區(qū)域射頻施加器位于漿料管的外部，加熱局部區(qū)域，而不顯著地加熱制漿容器或者漿料管的下游部分的內(nèi)容物。
文檔編號(hào)C10G1/04GK102341482SQ201080010131
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者D·T·埃雷斯曼, F·E·帕斯科, J·懷特, M·E·布盧, V·埃爾南德斯 申請(qǐng)人:哈里公司