[发明专利]对重质烃油进行改质的方法

说明书

发明领域

本发明涉及使用超临界水对重质烃例如全馏分重油、沥青等进行改质。

发明背景

由世界各地的大量油储备产生的油简直太重了以至于在环境温度下不能流动。这使得使偏远的重质油资源更接近市场成为挑战。一个典型的例子是Venezuela的Hamaca井田。为使得此类重质油可以流动，本领域已知的最普通的方法之一是通过将重质油与充足的稀释剂混合来降低粘度和密度。所述稀释剂可以是石脑油或具有比所述重质油显著更高的API比重(即低得多的密度)的任何其它物流。

对于例如Hamaca的情况，将稀释了的原油从生产井口经由管线送到改质设备中。在所述改质设备中存在两个关键操作：(1)回收所述稀释剂物流并在单独的管线中将其循环回生产井口，以及(2)用本领域中已知的合适的技术(焦化、加氢裂化、加氢处理等)使所述重质油改质，为市场产生更高值的产品。这些更高值的产品的一些典型特征包括：更低的硫含量、更低的金属含量、更低的总酸值(TAN)、更低的残渣含量、更高的API比重和更低的粘度。通过使所述重质油与氢气在高温和高压下在催化剂存在下反应获得这些想要的特征中的大多数。在Hamaca的情况下，将改质的原油经由槽车进一步输送到终端用户处。

这些稀释剂添加/移除方法和加氢或其它改质方法具有许多缺点：

1.处理、回收和循环稀释剂所需要的基础设施是昂贵的，尤其对于长距离的情况。稀释剂的可获得性是另一个潜在的问题。

2.加氢方法例如加氢处理或加氢裂化在资本和基础设施上需要大量的投资。

3.加氢方法还具有高操作成本，因为产生氢的成本对于天然气的价格是高度敏感的。一些遥远的重质油储备甚至可能不靠近足够量的低成本天然气以支持氢气装置。这些加氢方法还通常需要昂贵的催化剂和资源密集型催化剂处理技术，包括催化剂再生。

4.在某些情况下，距离所述生产场所最近的精炼和/或改质设备可能既不具有接收所述重质油的能力也不具有接收所述重质油的设备。

5.常常在精炼或改质设备中使用焦化技术。在所述焦化过程中丢弃大量的副产物固体焦炭，这导致更低的液体烃收率。此外，来自焦化厂的液体产物常常需要进一步加氢处理。而且，来自焦化过程的产物的体积显著小于原料原油的体积。

根据本发明的方法通过使用超临界水将重质烃原料改质为具有高度合意的性能(低硫含量、低金属含量、更低的密度(更高的API)、更低的粘度、更低的残渣含量等)的改质的烃产物或合成原油克服了这些缺点。所述方法既不需要外部的氢供应也不是必须使用催化剂。此外，本发明的方法不产生可观的焦炭副产物。

与传统的合成原油生产方法相比，通过实施本发明可以获得的优点包括高液体烃收率；不需要外部供应的氢；不需要提供催化剂；大大提高改质的烃产物的API比重；显著降低改质的烃产物的粘度；以及显著减少改质的烃产物中的硫、金属、氮、TAN和MCR(微碳残渣)。

专利文献中公开了使用超临界水处理重质烃的多种方法。实例包括美国专利序号3,948,754；3,948,755；3,960,706；3,983,027；3,988,238；3,989,618；4,005,005；4,151,068；4,557,820；4,559,127；4,594,141；4,840,725；5,611,915；5,914,031和6,887,369和欧洲专利671454。

美国专利序号4,840,725公开了在管式连续反应器中使用超临界水将高沸点液体有机物料转化为更低沸点物料的方法。所述水和烃分别预热并就在进料给所述反应器之前在高压原料泵中混合。

美国专利序号5,914,031公开了三区反应器设计以使得通过控制温度和压力使反应物活性、反应物溶解性和产物的相分离分别最优化。然而，该专利中给出的所有实施例是使用间歇操作获得的。

美国专利序号6,887,369公开了优选在深井反应器中使用氢气或一氧化碳进行的超临界水预处理方法来加氢处理和加氢裂化含碳物料。所述深井反应器改造自地下油井，并且由多个同心管组成。该专利中描述的深井反应器通过将原料物流引入到芯管并在外侧环状部分返回反应器流出物进行操作。