專利名稱：重油和瀝青改質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了以有效的方式操作的對(duì)用于合成合成原油(synthetic crude oil)和其他有價(jià)值的烴副產(chǎn)物的浙青和重油改質(zhì)(heavy oil upgrading)方法的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
烴需要改質(zhì)以便加以運(yùn)輸或提高銷售價(jià)值。而且，精煉不適于加工重油、浙青等，因此必須改變粘度、密度和存在于這種重質(zhì)材料中的雜質(zhì)含量(如重金屬、硫和氮)以進(jìn)行精煉。改質(zhì)主要集中于降低粘度、浙青中的硫、金屬和浙青質(zhì)含量。
改質(zhì)的一個(gè)問題是必須去除或改性浙青質(zhì)和重餾分以產(chǎn)生價(jià)值和產(chǎn)品收率。典型的改質(zhì)器由于形成石油焦(petcoke)或洛油(residuum)(這導(dǎo)致不期望的廢料)而加劇了該問題。該材料不能容易地通過常規(guī)方法得以轉(zhuǎn)化，且去除該材料降低總收率。數(shù)十年來使用Fischer-Tropsch法協(xié)助從煤、洛油、石油焦和生物質(zhì)制備烴。在過去數(shù)年間，替代能源的轉(zhuǎn)化越來越受到關(guān)注。合成燃料領(lǐng)域中的主要制造商顯著擴(kuò)展了該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)，這通過大量專利的進(jìn)展和公布形式的待審批的申請(qǐng)來體現(xiàn)。在本領(lǐng)域取得的最新進(jìn)展的例子包括在Espinoza等人的美國(guó)專利No. 6，958，363,Bayle 等人的美國(guó)專利 No. 7，214，720,Schanke 等人的在 2004 年 2 月 24 日授權(quán)的美國(guó)專利No. 6，696，501中教導(dǎo)的特征。關(guān)于在該技術(shù)領(lǐng)域獲得的其他進(jìn)展，該技術(shù)不僅在固體碳進(jìn)料的氣化，還在制備合成氣的方法學(xué)、在GTL工廠中氫氣和一氧化碳的管理、氫氣的Fischer-Tropsch反應(yīng)器管理，和生物質(zhì)原料向烴液體運(yùn)輸燃料的轉(zhuǎn)化方面具有顯著進(jìn)步。如下為其他這種參考文獻(xiàn)的代表性列表。其包括美國(guó)專利 Nos. 7，776，114 ;6，765，025 ;6，512，018 ;6，147，126 ；6，133，328 ;7，855，235 ;7，846，979 ;6，147，126 ;7，004，985 ;6，048，449 ;7，208，530 ；6，730，285 ；6, 872, 753，以及美國(guó)專利申請(qǐng)公布 Nos. US2010/0113624 ；US2004/0181313 ；US2010/0036181 ；US2010/0216898 ；US2008/0021122 ;US2008/0115415 和 US2010/0000153。Fischer-Tropsc (FT)法對(duì)浙青改質(zhì)法的一個(gè)益處是其促進(jìn)了在先產(chǎn)生的石油焦和渣油向具有顯著增加的石蠟含量的有價(jià)值的高質(zhì)量合成原油(SCO)的轉(zhuǎn)化。粗浙青向SCO的收率接近或大于100 %，相對(duì)于某些現(xiàn)有改質(zhì)法具有20 %的收率增加。另一益處是不存在石油焦和渣油廢產(chǎn)物來影響環(huán)境，因此改進(jìn)了總的浙青資源利用。FT法應(yīng)用于浙青改質(zhì)器的另外的益處是制得高石蠟含量和高十六烷含量的低硫合成原油(SCO)。FT法的有益的副產(chǎn)物，如石蠟基石腦油和FT蒸汽(如甲烷和液化石油氣(LPG))，在浙青改質(zhì)法和上游單元操作中具有特別的價(jià)值?；旧喜缓蚧衔锏腇T蒸汽可用作改質(zhì)燃料或用于產(chǎn)生氫的原料以彌補(bǔ)天然氣的需求。主要性質(zhì)為石蠟的FT石腦油也可在氫產(chǎn)生中使用，但另外，由于其獨(dú)特的石蠟性質(zhì)，其也可用作在目前改質(zhì)操作中不易獲得的有效的脫浙青溶劑。已知作為油砂發(fā)泡單元的溶劑的FT石蠟基石腦油改進(jìn)了在降低的稀釋劑與浙青(D/B)之比和相對(duì)較低的蒸汽壓的情況下去除細(xì)尾礦和水的操作和效力。這減小了昂貴的分離器和沉降器的尺寸和成本，并增加了它們的分離性能和容量定額，得到加入改質(zhì)器的基本上干燥的浙青泡沫進(jìn)料(< 0. 5堿性沉積物和底水)，同時(shí)改進(jìn)了對(duì)尾礦池的影響。在改質(zhì)領(lǐng)域中的一個(gè)進(jìn)展是Rettger等人的在2008年8月5日授權(quán)的美國(guó)專利No. 7，407，571的教導(dǎo)。該參考文獻(xiàn)教導(dǎo)了從重?zé)N進(jìn)料制備低硫合成原油的方法。專利權(quán)人指出改質(zhì)重?zé)N以制備包含高硫產(chǎn)物和高碳副產(chǎn)物的餾分進(jìn)料。將副產(chǎn)物氣化以制備合成氣和高硫副產(chǎn)物。該方法進(jìn)一步加氫操作高硫產(chǎn)物以及氫氣以制備氣體和低硫原油。氫氣在回收單元中從合成燃料氣回收。整個(gè)方法非常有效，然而，該方法并未利用合成流(所述合成流可用于引入加氫操作單元以制備合成原油，獨(dú)特的流的再循環(huán)以用于改質(zhì))的轉(zhuǎn)化，而且沒有任何有關(guān)Fischer-Tropsch法的整合的具體教導(dǎo)，或未認(rèn)識(shí)到在工藝流程中使用SMR和/或ATR以最大化SCO收率和減少對(duì)天然氣的依賴的方法的益處。Iqbal等人在2008年6月3日授權(quán)的美國(guó)專利No. 7，381，320中教導(dǎo)了能夠改質(zhì)來自地下油層的原油的方法。將一部分重油或浙青進(jìn)行溶劑脫浙青以形成浙青質(zhì)餾分和脫浙青的油(本領(lǐng)域稱為DA0，其為不含浙青質(zhì)的餾分，并具有降低的金屬含量)。將得自溶 劑脫浙青的浙青質(zhì)懼分提供至浙青質(zhì)轉(zhuǎn)化單元，并將包含DAO懼分的進(jìn)料提供至具有FCC催化劑的流化催化裂化(FCC)單元的反應(yīng)區(qū)以從DAO餾分捕集一部分金屬。烴流出物從具有降低的金屬含量的部分回收。該專利不存在有關(guān)整合Fischer-Tropsch法的具體教導(dǎo)。在Farshid等人的2010年5月4日授權(quán)的美國(guó)專利No. 7，708，877中，存在整合的重油改質(zhì)法和在線加氫精制法的教導(dǎo)。在該方法中，教導(dǎo)了加氫轉(zhuǎn)化漿料反應(yīng)器體系，該體系允許在連續(xù)混合物中的催化劑、未轉(zhuǎn)化的油和轉(zhuǎn)化的油在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)而無對(duì)混合物的限制。該混合物在反應(yīng)器之間部分分離以僅移出轉(zhuǎn)化的油，同時(shí)使得在漿料催化劑中的未轉(zhuǎn)化的油繼續(xù)進(jìn)入下一連續(xù)的反應(yīng)器，在該連續(xù)的反應(yīng)器中一部分未轉(zhuǎn)化的油被轉(zhuǎn)化為較低沸點(diǎn)。另外的加氫操作在另外的反應(yīng)器中發(fā)生以為了完全轉(zhuǎn)化油。所謂的經(jīng)完全轉(zhuǎn)化的油隨后進(jìn)行加氫精制以接近完全去除雜原子，如硫和氮。該文獻(xiàn)主要涉及重?zé)N的加氫轉(zhuǎn)化，而不適于浙青改質(zhì)。該文獻(xiàn)也不能提供任何有關(guān)Fischer-Tropsch法的使用、再循環(huán)流的有用性、對(duì)粗浙青的成功改質(zhì)十分關(guān)鍵的氫產(chǎn)生或其他有價(jià)值和有效的單元操作的教導(dǎo)。該領(lǐng)域中的其他一般相關(guān)的參考文獻(xiàn)包括Calderon等人的在2008年8月19日授權(quán)的美國(guó)專利No. 7，413，647，和Sury等人的在2009年8月13日公布的美國(guó)專利申請(qǐng)公布 No.US2009/0200209。已開發(fā)的在本文所述的技術(shù)帶來了許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)以多種方式實(shí)現(xiàn)，包括i)來自重油或浙青的接近100%或更高的合成原油收率而無石油焦或渣油的浪
費(fèi)產(chǎn)生；ii)合成原油(SCO)板巖為高質(zhì)量低硫輕原油(sweet light crude),其在產(chǎn)物板巖(slate)中具有更多的石臘的和更少的芳族及重瓦斯油(heavy gas oil)組分；iii)需要更少的天然氣以產(chǎn)生用于改質(zhì)的氫，因?yàn)镕T石腦油、FT蒸汽和加氫操作蒸汽可進(jìn)行再循環(huán)以產(chǎn)生富氫合成氣；iv)可使用膜、吸收或變壓吸附單元從富氫合成氣產(chǎn)生純氫以用于加氫操作(加氫裂化、異構(gòu)化、加氫處理)單元；v)Fischer-Tropsch(FT)液體主要性質(zhì)為石臘,從而改進(jìn)了 SCO產(chǎn)物板巖的品質(zhì)和價(jià)值；vi)FT石腦油在目前的改質(zhì)中以任何量得到的可能性很低，并非常優(yōu)選用于在溶劑脫浙青單元(SDA)和油砂發(fā)泡處理單元中進(jìn)行減壓(vacuum)蒸懼殘洛脫浙青；以及vii)濃縮CO2可得自氣化器(XTL)合成氣處理單元，使得改質(zhì)器成為低成本碳捕集現(xiàn)成CO2源，以用于碳捕集與封存(CCS)項(xiàng)目。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供改進(jìn)的重油和浙青改質(zhì)方法以合成具有顯著增加的收率的烴而不產(chǎn)生如石油焦或渣油的廢副產(chǎn)物。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的另一目的是提供改質(zhì)浙青的方法以配制烴副產(chǎn)物，該方法包括
i)提供浙青或重油原料來源；ii)處理所述原料以形成非蒸懼的底部懼分(non-distilled bottomsfraction)；iii)將所述底部餾分進(jìn)料至合成氣產(chǎn)生回路以經(jīng)由非催化部分氧化反應(yīng)配制貧氫合成氣流(hydrogen lean syngas stream),并使所述合成氣(syngas)在Fischer-Tropsch反應(yīng)器中反應(yīng)以合成經(jīng)副產(chǎn)物(hydrocarbon byproduct)；iv)將氫源加入所述貧氫合成氣中以優(yōu)化烴的合成，所述烴的至少一種為合成原油。本技術(shù)緩解了在現(xiàn)有技術(shù)中示例的疏忽。合成粗產(chǎn)品為來自浙青/重油改質(zhì)器設(shè)施的輸出，所述設(shè)施與得自可開采油砂和就地制備的浙青和重油組合使用。其也可指頁巖油，一種來自油頁巖裂解的輸出。合成粗產(chǎn)品的性質(zhì)取決于改質(zhì)中所用的方法。通常，其硫含量低，并具有約30的API比重，適用于常規(guī)的煉廠原料。其也稱為“改質(zhì)粗產(chǎn)品”。 本發(fā)明以在先未被認(rèn)識(shí)的組合將一系列已知單元操作合并為大大改進(jìn)的合成路線以用于合成烴的高收率、高品質(zhì)的制備。在蒸汽甲燒重整器(steam methane reformer)(SMR)和 / 或自熱重整器(autothermal reformer) (ATR)中將 Fischer-Tropsch 法與富氫合成氣發(fā)生器整合，導(dǎo)致在不存在石油焦和渣油下配制的優(yōu)良的低硫合成原油，其中所述富氫合成氣發(fā)生器使用FT石腦油和/或FT/改質(zhì)蒸汽作為主要燃料并與天然氣結(jié)合使用。發(fā)現(xiàn)通過使用蒸汽甲烷重整器(SMR)作為富氫合成氣發(fā)生器，當(dāng)與通過非蒸餾的浙青或重油底部的氣化生成的貧氫合成氣共混時(shí)，可獲得顯著的結(jié)果，其中所述富氫合成氣發(fā)生器使用FT石腦油和FT/改質(zhì)蒸汽并與天然氣結(jié)合使用。實(shí)現(xiàn)了在中間餾分合成烴范圍內(nèi)的顯著的產(chǎn)量增加。一般的反應(yīng)如下天然氣+FT石腦油(V) +FT/改質(zhì)蒸汽+蒸汽+熱量一C0+nH2+C02本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，蒸汽甲烷重整可在任何合適的條件下操作以促進(jìn)原料流(如上述等式所示的例子)向氫氣H2和一氧化碳CO、或稱為合成氣或特指為富氫合成氣的轉(zhuǎn)化。顯著的益處導(dǎo)致中間餾分合成烴增加大于30%。加入蒸汽和天然氣以將所需的氫氣與一氧化碳之比優(yōu)化至大約3 : I至6 : I的范圍。也可將水煤氣變換反應(yīng)(watergas shift reaction) (WGS)、變壓吸附(pressure swing adsorption) (PSA)或膜單兀加入SMR合成氣回路的任何部分，以進(jìn)一步濃縮富氫氣流并產(chǎn)生接近純的氫氣流以用于加氫操作。通常，使用天然氣或任何其他合適的燃料為SMR爐提供熱能。蒸汽重整器可包含任何合適的催化劑，一種或多種催化活性組分的例子如鈀、鉬、錯(cuò)、銥、鋨、釕、鎳、鉻、鈷、鋪、鑭或其混合物。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，使用自熱重整器(ATR)作為唯一的富氫合成氣發(fā)生器或?qū)⑵渑cSMR組合或作為ATR/SMR混合組合(稱為XTR)，顯著的益處導(dǎo)致FT中間餾分合成烴的大于200%的增加。用于ATR或XTR的原料流由FT石腦油、FT蒸汽、富H2改質(zhì)蒸汽、CO2、O2和天然氣組成。類似地，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，自熱重整在與輕質(zhì)烴氣體(如天然氣、FT蒸汽和改質(zhì)蒸汽)的反應(yīng)中使用二氧化碳和氧氣、或蒸汽以形成合成氣?？紤]到氧化程序，此為放熱反應(yīng)。當(dāng)自熱重整器使用二氧化碳時(shí)，產(chǎn)生的氫氣與一氧化碳之比為I : 1，當(dāng)自熱重整器使用蒸汽時(shí)，產(chǎn)生的比例為大約2. 5 1，或不尋常地高達(dá)3. 5 I。 包含于自熱重整器中的反應(yīng)如下2CH4+02+C02 — 3H2+3C0+H20+ 熱量。當(dāng)使用蒸汽時(shí)，反應(yīng)等式如下4CH4+02+2H20+熱量—10H2+4C0。使用ATR的多個(gè)顯著益處之一是實(shí)現(xiàn)了氫氣與一氧化碳之比的可變性。在本技術(shù)中，ATR也可被認(rèn)為是富氫合成氣發(fā)生器，如上所述。已發(fā)現(xiàn)將ATR操作加入回路與富氫合成氣發(fā)生回路(例如在上述例子中為蒸汽甲烷重整器(SMR))進(jìn)行組合，對(duì)整個(gè)過程的烴生產(chǎn)率具有顯著的影響。類似地，也可將水煤氣變換反應(yīng)(WGS)、變壓吸附(PSA)或膜單元加A ATR和組合的ATR/SMR或XTR合成氣回路的任何部分，以進(jìn)一步濃縮富氫氣流并產(chǎn)生接近純的氫氣流以用于加氫裂化。通常，使用天然氣或任何其他合適的燃料為ATR、SMR和XTR爐提供熱能。本發(fā)明還以在先未被認(rèn)識(shí)的組合合并了一系列已知單元操作以整合Fischer-Tropsch法,使用用于合成氣濃縮的水煤氣變換反應(yīng),得到了在不存在石油焦和洛油下配制的有價(jià)值的低硫合成原油。在上述方法的進(jìn)一步的變化方面，F(xiàn)ischer-Tropsch反應(yīng)可進(jìn)一步用水煤氣變換反應(yīng)(WGS)處理。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的另一目的是提供一種方法，其中水煤氣變換反應(yīng)器(WGS)被富氫合成氣發(fā)生器(XTR)代替，所述富氫合成氣發(fā)生器選自蒸汽甲烷重整器(SMR)、自熱重整器(ATR)或其組合。


圖I為用于可開采和原位重油和浙青的加工的現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法的工藝流程圖；圖2為類似于圖I的工藝流程圖，顯示了現(xiàn)有技術(shù)中已知的另外的技術(shù)；圖3為顯示了現(xiàn)有技術(shù)的另外的變化的工藝流程圖；圖4為顯示了現(xiàn)有技術(shù)的另外的變化的工藝流程圖；圖5為顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的工藝流程圖；圖6為顯示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的工藝流程圖7為顯示本發(fā)明的又一實(shí)施方式的工藝流程圖。在附圖中使用的類似數(shù)字表示類似元件。
具體實(shí)施例方式圖I顯示了由10表示的現(xiàn)有技術(shù)方法。重油或浙青來源12可包括可開采或原位浙青儲(chǔ)層。然后可將浙青運(yùn)輸至制備單元14，可從改質(zhì)器18經(jīng)由管線16向該制備單元中引入稀釋劑或溶劑。所述稀釋劑或溶劑可包括任何合適的材料，如合適的液體烷烴。一旦稀釋劑經(jīng)由管線16被引入，得到可遷移的浙青共混物(dilbit)。一旦經(jīng)稀釋的浙青共混物在改質(zhì)器18中被加工，然后在煉油廠22中處理所形成的合成粗產(chǎn)品20，隨后制得由24表示的精煉產(chǎn)品。制備單元14主要從流中去除水和固體。將溶劑16加入粗浙青以提供必需的遷移和分離參數(shù)，主要提供粘度的降低。在浙青為油砂衍生的浙青的情況中，將水加入原料以提供漿料，從而用于運(yùn)輸至提取和發(fā)泡處理廠和改質(zhì)器18。然后通過管道(未圖示)將脫水 浙青作為稀釋共混物運(yùn)輸至18。將干燥粗浙青進(jìn)行初級(jí)和次級(jí)處理以產(chǎn)生低硫或高硫原油(SCO)。將SCO運(yùn)輸至煉油廠22以進(jìn)一步加工成如上所述的精煉產(chǎn)品24，精煉產(chǎn)品的例子包括運(yùn)輸燃料，如汽油、柴油和航空燃料、潤(rùn)滑油和用于石油化學(xué)轉(zhuǎn)化的其他原料。在圖2中顯示了浙青改質(zhì)的油砂操作的示意工藝流程圖。整個(gè)方法由30表示。該體系涉及可開采油砂浙青制備方法，其中在礦石制備單元36中將來自礦場(chǎng)的粗開采的油砂礦石32與水34混合，隨后水力運(yùn)輸至初級(jí)提取廠38。在廠38中，較大部分的水34與粗尾礦40分離并返回至尾礦池42。將部分脫水的浙青44轉(zhuǎn)移至發(fā)泡處理單元46。在此處將溶劑，通常是高芳族石腦油(衍生自浙青)或石蠟溶劑(衍生自天然氣液)在48加入以分離剩余的水和精煉粘土以及細(xì)尾礦。然后在溶劑回收單元40中處理泡沫以再循環(huán)至發(fā)泡處理單元。尾礦通過尾礦溶劑回收單元50以最終回收溶劑。將細(xì)尾礦轉(zhuǎn)移至尾礦池42。然后將清潔的干燥的泡沫引入浙青改質(zhì)器54，在圖2的虛線中顯示。一般而言，浙青改質(zhì)器54包含兩個(gè)一般步驟初級(jí)和次級(jí)改質(zhì)。初級(jí)改質(zhì)器通常由兩個(gè)加工方法組成。第一，即脫碳或焦化，其中浙青的重餾分作為石油焦被除去。合成原油的收率為約80至約85體積％之間，并將主要由石油焦轉(zhuǎn)化的剩余部分返回至礦場(chǎng)以儲(chǔ)存。而且焦化過程為劇烈的加工方法，并導(dǎo)致在合成原油中更高的芳族含量。第二方法，即氫加成，使用漿料基催化加氫操作體系，其加入氫氣以處理浙青共混物并生成浙青質(zhì)次品和合成原油產(chǎn)品。由于產(chǎn)品溶脹，合成原油的收率通常超過100%。將來自初級(jí)改質(zhì)的烴產(chǎn)品流進(jìn)一步在由加氫處理單元組成的次級(jí)改質(zhì)器中進(jìn)行處理，所述加氫處理單元使用氫氣以穩(wěn)定如56所示的合成粗產(chǎn)品并降低硫和氮雜質(zhì)。天然氣在氫氣單元中使用以產(chǎn)生改質(zhì)器所需的氫氣并共產(chǎn)生電力以用于改質(zhì)器。在浙青改質(zhì)器中的全部操作在虛線內(nèi)顯示，這些操作是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。轉(zhuǎn)向圖3，其顯示了本領(lǐng)域已知的另外的部分改質(zhì)方法，在該配置中，流程圖描繪了原位浙青制備單元。整個(gè)方法由60表示。在這種配置中，將原位重油或浙青暴露于蒸汽以提取油。粗浙青62在常規(guī)SA⑶或CSS廠64中進(jìn)行處理以除去水66。通常將稀釋劑68加入廠64中的粗浙青62中以產(chǎn)生水油分離，并進(jìn)一步提供用于管道運(yùn)輸?shù)慕?jīng)稀釋的共混物，由70表示的“dilbit”?？稍诠艿?未圖示)中在長(zhǎng)距離內(nèi)將dilbit運(yùn)輸至遙遠(yuǎn)的精煉廠，在精煉廠將其與作為原料的常規(guī)粗產(chǎn)物共混。更完整的配置可使用蒸餾、脫浙青或減粘裂化(一種產(chǎn)生接近無殘?jiān)母吡蛑卮之a(chǎn)品以用于進(jìn)料至精煉廠的加工)。該操作產(chǎn)生需要處理的浙青質(zhì)或減壓渣油流。部分改質(zhì)的浙青適于管道運(yùn)輸。Dilbit在浙青部分改質(zhì)器72中進(jìn)行加工，操作在虛線盒內(nèi)顯示。在圖3中，可運(yùn)輸浙青由74表示。應(yīng)了解，現(xiàn)有的浙青和重油制備設(shè)施的圖I至3所示的方法變體或者產(chǎn)生如石油焦或渣油的廢產(chǎn)物(這導(dǎo)致顯著損失)，或者還需要顯著量的氫氣或稀釋劑以改質(zhì)產(chǎn)品來適于作為煉廠原料?，F(xiàn)有方法不提供能夠獲取浙青或重油的全部?jī)?nèi)在價(jià)值的技術(shù)，并導(dǎo)致與不期望的廢產(chǎn)物的處理和管理相關(guān)的環(huán)境影響。轉(zhuǎn)向圖4,其顯不了 Rettger等人的(Ormat Industries Ltd.)加拿大專利No. 2，439，038和美國(guó)專利No. 7，407，571的提高的浙青改質(zhì)方法的現(xiàn)有技術(shù)的另一變體。
整個(gè)方法由80表示。將Dilbit或泡沫70引入常壓蒸餾單元82中，將非蒸餾的重渣油運(yùn)輸并引入溶劑 脫浙青單元(SDA) 84中，隨后將浙青質(zhì)洛油進(jìn)料至氣化器86中，該氣化器在Ormat氣化單元88內(nèi)。將脫浙青材料(deasphalted material) (DAO)轉(zhuǎn)移至加氫操作單元108以用于改質(zhì)為合成原油。任選地，在回路中可存在減壓蒸餾單元110，其可引進(jìn)捕集的減壓瓦斯油以引入到加氫裂化單元108中。類似地，將減壓蒸餾殘?jiān)隨DA 84中以優(yōu)化工藝配置。然后將通過氣化單元產(chǎn)生的高硫合成氣通入合成氣處理器90以除去酸性氣。酸性氣在92處被除去并在硫廠94中處理，至少產(chǎn)生如液體硫96和C0298的產(chǎn)物。然后在水煤氣變換反應(yīng)(WGS)法(圖4)(稱為CO變換反應(yīng)器100)中加工經(jīng)處理的或“低硫”的合成氣。蒸汽在反應(yīng)器100中增加。水煤氣變換反應(yīng)僅僅是從CO至CO2的變換以產(chǎn)生富氫合成氣。然后可在典型的變壓?jiǎn)卧?PSA)或膜單元中進(jìn)一步處理富氫合成氣，在所述單元中氫氣濃縮至大于99%。這在單元104中發(fā)生。由104產(chǎn)生的氫氣106隨后成為用于加氫操作單元108的原料。發(fā)生加氫操作后，得到由116表示的合成原油(SCO)和由114表示的燃料氣。返回單元104，104的副產(chǎn)物為尾氣或低BTU合成氣，其在SAGD熱蒸汽發(fā)生器中用作燃料以彌補(bǔ)作為主要燃料的天然氣的需要。當(dāng)天然氣供應(yīng)短缺等時(shí)，該方法具有優(yōu)點(diǎn)。在圖5中顯示了引入Fischer-Tropsch技術(shù)和氫氣合成的改進(jìn)的浙青改質(zhì)回路方法的第一實(shí)施方式。整個(gè)方法由120表示，且特別有益之處在于低硫富碳合成氣不通過如圖4中的100所表示的水煤氣變換反應(yīng)，而是用外部氫氣138補(bǔ)充以產(chǎn)生優(yōu)化的合成氣組成，通常，氫氣與一氧化碳之比為大于1.8 : I至2. 2 : I,優(yōu)選為2 : I,以作為向Fischer-Tropsch反應(yīng)器的進(jìn)料,用于制備高品質(zhì)石臘Fischer-Tropsch液體。由于對(duì)Fischer-Tropsch反應(yīng)器的認(rèn)可、以及廢石油焦/洛油產(chǎn)生的避免和隨后的氫氣源添加以最大化氣化碳的轉(zhuǎn)化，這使得本方法經(jīng)濟(jì)、便利且高效。在所示的實(shí)施方式中，Ormat氣化單元88被虛線122所示的另外的操作順序(XTL操作)替代。氣化器86通常用氧氣(O2) 124轉(zhuǎn)化非蒸餾的底部渣油以產(chǎn)生貧氫或富碳合成氣88，該合成氣的氫氣與一氧化碳之比為0.5 I至I. 5 1，更具體地為約I : 1，其例子不于表I。表I典型的XTL氣化器貧氫合成氣組成
權(quán)利要求
1.一種改質(zhì)重油或浙青以配制烴副產(chǎn)物的方法，該方法包括 (a)提供重油或浙青原料來源； (b)處理所述原料以形成非蒸餾的底部餾分； (C)將所述底部餾分進(jìn)料至合成氣產(chǎn)生回路以經(jīng)由非催化部分氧化反應(yīng)配制貧氫合成氣流，并使所述合成氣在Fischer-Tropsch反應(yīng)器中反應(yīng)以合成烴副產(chǎn)物； (d)將氫源加入所述貧氫合成氣中以優(yōu)化烴的合成，所述烴的至少一種為合成原油。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述氫源包含由富氫合成氣發(fā)生器制得的富氫合成氣流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述富氫合成氣發(fā)生器選自蒸汽甲烷重整器 (SMR)、自熱重整器(ATR)及其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述富氫合成氣發(fā)生器使用富氫進(jìn)料以產(chǎn)生所述富氫合成氣流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述富氫進(jìn)料選自天然氣、FT蒸汽、FT石腦油、力口氫操作蒸汽及其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括凈化至少一部分所述富氫合成氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述富氫合成氣的凈化通過變壓吸附、膜或液體吸收進(jìn)行。
8.一種改質(zhì)重油或浙青以配制烴副產(chǎn)物的方法，該方法包括 i)提供浙青或重油原料來源，使用蒸餾處理所述進(jìn)料以形成非蒸餾的底部餾分； ii)將所述底部餾分進(jìn)料至合成氣產(chǎn)生回路以經(jīng)由非催化部分氧化反應(yīng)配制貧氫合成氣流； iii)處理所述貧氫合成氣流以進(jìn)行水煤氣變換(WGS)反應(yīng)，從而產(chǎn)生最佳的Fischer-Tropsch 合成氣；以及 iv)在Fischer-Tropsch單元中處理所述最佳Fischer-Tropsch合成氣流以合成烴副產(chǎn)物；其中所述烴副產(chǎn)物的至少一種為合成粗產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，該方法還包括凈化至少一部分所述富氫合成氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述富氫合成氣的凈化通過變壓吸附、膜或液體吸收進(jìn)行。
11.一種改質(zhì)浙青以配制烴副產(chǎn)物的體系,該體系包括 (a)通過蒸餾將所述浙青加工成液體和渣油材料的第一浙青加工階段； (b)氣化所述洛油材料并配制Fischer-Tropsch產(chǎn)物的第二階段； (c)加氫操作所述Fischer-Tropsch產(chǎn)物以產(chǎn)生合成粗產(chǎn)品的第三階段；以及 (d)與來自所述第二階段的氫氣合并的合成氫氣的第四階段，所述合并用于優(yōu)化氫與碳之比以作為向Fischer-Tropsch反應(yīng)器的進(jìn)料，由此能夠合成合成原油。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的體系，其中所述第一階段使用常壓蒸餾以除去所添加的稀釋劑和直餾餾分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的體系，其中來自所述第一階段的所述渣油在減壓蒸餾單元中進(jìn)行蒸餾以形成輕減壓瓦斯油和減壓渣油，所述減壓渣油包含浙青質(zhì)。
14.一種改質(zhì)浙青以配制烴副產(chǎn)物的方法，該方法包括 (a)提供非蒸餾的底部餾分形式的經(jīng)加工的浙青或重油原料的來源； (b)從貧氫合成氣的反應(yīng)形成Fischer-Tropsch烴,所述貧氫合成氣由所述非蒸懼的底部餾分的非催化部分氧化反應(yīng)產(chǎn)生；以及 (C)將氫源加入所述貧氫合成氣中以優(yōu)化烴的合成，所述烴的至少一種為合成原油。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述氫源包含由富氫合成氣發(fā)生器制得的富氫合成氣流。
全文摘要
本發(fā)明公開了瀝青和重油改質(zhì)方法和體系用于合成烴，所述烴的一個(gè)例子為合成原油(SCO)。該方法有利地避免了歸因于渣油和/或石油焦形成的廢物，所述廢物對(duì)所產(chǎn)生的烴材料的收率有顯著影響。該方法將Fischer-Tropsch技術(shù)與氣化和富氫氣流產(chǎn)生整合。通過單獨(dú)或組合使用氫源、來自加氫操作的富氫蒸汽和Fischer-Tropsch法、蒸汽甲烷重整器(SMR)和自熱重整器(ATR)或SMR/ATR的組合而便利地實(shí)現(xiàn)了富氫氣體產(chǎn)生。將用于改質(zhì)的原料進(jìn)行蒸餾，將底部餾分氣化并在Fischer-Tropsch反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化。然后使所得貧氫合成氣暴露于富氫氣流以優(yōu)化例如合成原油的形成。貧氫氣流也可通過單獨(dú)的、或與富氫氣流產(chǎn)生組合的、或除了富氫氣流產(chǎn)生之外的水煤氣變換反應(yīng)獲得。用于實(shí)現(xiàn)所述方法的體系也在說明書中被表征。
文檔編號(hào)C01B3/36GK102746869SQ20111018339
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者史蒂夫.克雷斯尼亞克 申請(qǐng)人:史蒂夫.克雷斯尼亞克