[发明专利]从石油中除去金属的方法

说明书

本发明提供了从用于发电工艺的石油原料中除去金属杂质的方法。该方法包括以下步骤：在混合装置中将加热的原料与加热的水流混合以产生混合流；在不存在外部提供的氢气和外部提供的氧化剂的情况下，将混合流引入超临界水反应器中，以产生包含精炼石油部分的反应器流出物；冷却反应器流出物以产生冷却流；将冷却流供给至被构造为分离淤浆馏分的滤除器中，以产生脱淤浆流；降低脱淤浆流的压力以产生减压产物；分离减压产物以产生气相产物和液体产物；分离液体产物以产生石油产物，该石油产物具有降低的沥青质含量、降低的金属杂质浓度和减少的硫。

技术领域

本发明涉及从石油基烃流中除去金属的方法。

背景技术

基于在某些溶剂中的溶解性，可将诸如原油之类的石油基烃分离成四个馏分：饱和烃、芳香烃、树脂，以及沥青质。沥青质被定义为不溶于正烷烃，尤其是不溶于正庚烷的馏分。其他溶于正烷烃的馏分被称为软沥青(maltene)。

石油基烃中存在许多杂质，包括(例如)金属、硫、氢、碳、以及包含这些杂质的组分。金属主要集中在树脂和沥青质馏分中；其余的馏分可包含少量金属。钒、镍和铁是原油中最常见的金属。通常，沥青质馏分中的钒浓度比树脂馏分中的钒浓度高。

石油基烃中发现的金属可能会在精炼和其他下游工艺(如石油化工生产工艺)中引起严重的问题。例如，对于诸如汽油和柴油之类的精炼产品，金属化合物会使通常用于增强原油加工以满足精炼产品规格的精炼催化剂中毒。烃基液体燃料中的金属化合物(尤其是钒)可能会在烃燃烧工艺(例如，在发电工艺中使用的那些)中引起腐蚀问题。在采用燃气轮机的烃燃烧工艺中，液体燃料中的钒化合物到燃气轮机中可能形成氧化钒，其会对燃气轮机的金属部件造成严重的腐蚀。

当前解决含烃石油流中存在金属的方法包括使用注入有含烃的石油流的添加剂和处理步骤以在发电工艺中使用该料流之前除去金属。在一个应用中，注入添加剂从而在燃烧室中捕集钒化合物。添加剂抑制了钒化合物的腐蚀作用。虽然添加剂在一定程度上是有效的，但其并不能除去金属化合物，因此不能完全抑制由于金属的存在而引起的腐蚀。

在常规处理单元中，将金属化合物从原油本身中除去或从其衍生物(例如炼油厂料流，如渣油流)中除去。在常规加氢处理系统中，通过加氢处理装置来实现金属化合物的除去，其中在该加氢处理装置中，在催化剂的存在下供给氢气。金属化合物通过与氢气反应而分解，而后沉积在催化剂上。在大部分实践中，经过一段时间的运行后，可处理废催化剂。涉及催化剂的常规加氢处理系统的缺点之一是几乎不可能将带有诸如钒和镍之类的沉积金属的废催化剂再生。虽然常规加氢处理能够从烃流中除去大量的金属，但该过程消耗了大量的氢气和催化剂。短的催化剂寿命和巨大的氢气消耗对于与运行加氢处理系统相关的成本造成了显著影响。建造加氢处理装置所需的巨大资本支出加上运行成本使得发电厂难以采用如液体燃料的预处理单元这样复杂的工艺。

可用于从石油基烃中除去金属的另一工艺是溶剂提取工艺。一种这样的溶剂提取工艺是溶剂脱沥青(SDA)工艺。SDA工艺可除去重质渣油中的全部或部分沥青质，从而产生脱沥青油(DAO)。通过除去沥青质，DAO的金属含量比进料重质渣油的金属含量低。金属的高度去除是以液体产率为代价的。例如，能够在SDA工艺中将来自原油的常压渣油的金属含量从百万分之129重量份(重量ppm)降低至3重量ppm；然而，脱金属流的液体产率仅为约75体积百分数(体积％)

可以将金属浓缩到石油产物的某些部分，这些部分的碳氢比高于其他部分。例如，焦炭或焦炭类部分通常含有高浓度的金属。具体而言，当在焦化条件下(通常在高温下)用超临界水处理重质油时，钒可浓缩于焦炭中。虽然形成焦炭有利于从液相油产物中除去金属，但焦炭会引起以下问题：工艺线被焦炭堵塞；液体产率随着焦炭量的增加而降低。