Recupero di bitume da tar sands oil wet

The aim of this thesis is the development of a mathematic model for the description of phenomena involved in the bitumen release process from “oil wet” or mixed tar sands and the planning of an industrial equipment in a continuous operating mode for the big sand's volume. In the beginning, the various phenomena involved are identified and analyzed trying to assign to each of them a distinguishing time. The longer time, typifying the slower phenomenon, fixes what has been defined as "induction time". Its estimation is very important as it enables us to find the prevailing phenomenon among the numerous ones involved, corresponding to the slow stage of bitumen release process. Since the drilling phenomena proved being too fast, this phenomenon has been identified in the grain “undressing” by water and, of course, in the mixing of the two phases: it would not be possible in fact obtaining the undressing if the two phases would not get in contact. Moreover, a new model has been suggested for the description of the diluted bitumen's worm lift trend through the sanding matrix, valid both in the liberation starting phase than in the final one. Thanks to a global material balance able to keep in consideration the proposed theories, the bitumen liberation conducted in extractors of different scale has been simulated. Finally the main parasitic phenomena have been analyzed. They are not shown in the model, but their importance is critical for appropriate design of the extractors and for the equipment located downstream of its.

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato lo sviluppo di un modello matematico per la descrizione dei fenomeni coinvolti nel processo di liberazione del bitume ad alta viscosità da tar sands “oil wet” o miste e la progettazione di un’apparecchiatura industriale a funzionamento continuo per il trattamento di elevati volumi di sabbia. Inizialmente sono stati identificati ed analizzati i diversi fenomeni coinvolti, cercando di attribuire ad ognuno di essi un tempo caratteristico. Il fenomeno più lento determina quello che è stato definito “tempo di induzione”. Esso domina la velocità del processo e quindi corrisponde allo stadio lento del processo di liberazione del bitume. Dal momento che i fenomeni di perforazione sono risultati molto rapidi, il tempo di induzione è risultato legato allo “svestimento” del grano ad opera dell’acqua e, quindi, alla miscelazione delle due fasi: non si potrebbe infatti avere svestimento se le due fasi non fossero a contatto. È stato proposto inoltre un modello per la descrizione della dinamica di risalita del “verme” di DILBIT attraverso la matrice sabbiosa. Grazie ad un bilancio globale di materia in grado di tener conto dei fenomeni individuati, è stata simulata la liberazione del bitume in estrattori di diversa scala. Infine sono stati analizzati i principali fenomeni parassitici, che non compaiono nel modello, ma la cui importanza è cruciale per la progettazione adeguata dell’estrattore e delle apparecchiature poste a valle di esso.