重?zé)N的低復(fù)雜性、高產(chǎn)量轉(zhuǎn)化的制作方法
【專利摘要】一種用于由重?zé)N制備適合管道輸送的或適合精煉廠的進料的方法，所述方法使用具有高的局部溶劑對工藝流體比但保持低的總的溶劑對工藝流體比的高效溶劑萃取過程，并通過首先對重?zé)N進行溫和熱裂化，然后從獲得的受熱影響型流體中分離富含瀝青質(zhì)餾分使得所述過程的高劑油比部分僅作用在這些富含瀝青質(zhì)的餾分上，從而制備出作為終產(chǎn)物的干的固態(tài)瀝青質(zhì)。
【專利說明】重?zé)N的低復(fù)雜性、高產(chǎn)量轉(zhuǎn)化

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種優(yōu)化的將重?zé)N諸如浙青改良為輕質(zhì)的更具有流動性的產(chǎn)物，更具 體的，改良為精煉廠即用的且不需要添加稀釋劑即可滿足管道運輸標(biāo)準(zhǔn)的最終烴產(chǎn)物的方 法。產(chǎn)生的固態(tài)浙青質(zhì)副產(chǎn)物易于處理和深加工。本發(fā)明的目的在于改良加拿大浙青，但 也能普遍應(yīng)用于改良任何重?zé)N。

【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)開發(fā)、測試并改良了低復(fù)雜性、高產(chǎn)量的集成方法（integrated process)以 提高將高粘度烴轉(zhuǎn)化為需要的精煉廠原料的可行性和經(jīng)濟性。集成方法的概念之前已在美 國專利申請US 13/037185和US 13/250935中描述，并通過中試工廠（5BPD)和工地試驗階 段規(guī)模（demonstration-scale, 1500BPD)設(shè)備進行了驗證。通過剪切混合對集成方法的改 進已在美國專利申請US61/548915中描述。
[0003] 本發(fā)明描述了使上述集成方法實現(xiàn)最低復(fù)雜度和最高產(chǎn)量的最佳操作條件。所述 集成方法在任何公開的現(xiàn)有技術(shù)工藝范圍之外的溫度、壓力、熱通量、停留時間、掃氣率和 劑油比（solvent to oil ratio)下運行。由于所有這些條件的新的組合，以及溶劑的選擇， 該新的集成方法具有降低的成本和操作費用以及高的液體產(chǎn)物產(chǎn)量，能為任何重油生產(chǎn)商 帶來高的回報機率。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)描述
[0005] 已公開了用于轉(zhuǎn)化和/或調(diào)整油砂浙青成為管道可運輸?shù)囊约盁捰蛷S可接受的 原油的工藝。值得注意的，熱裂化，催化裂化，溶劑脫浙青以及這三者的組合（例如，減粘裂 化和溶劑脫浙青）已被提出用于轉(zhuǎn)化浙青以改良其用于輸送的特性和用作精煉廠原料。
[0006] 熱裂化
[0007] 減粘裂化或破粘裂化，是一種熱裂化形式，是一種眾所周知的石油精煉工藝，在該 工藝中在相對溫和的條件下使重油和/或常壓渣油（reduced crudes)裂解或裂化，以提供 具有更低粘度和傾點（pour point)的產(chǎn)物，由此降低了低粘度混合烴的需要量以及減少了 用于獲得混合烴的成本的增加，所述混合烴已知作為稀釋劑用于提高原油流動性、使所述 原油滿足最低的管道運輸標(biāo)準(zhǔn)（最小19的API比重）。
[0008] 存在兩種基本的減粘裂化配置，盤管減粘裂化裝置（coil-only visbreaker)和 盤管-裂化反應(yīng)室減粘裂化裝置（coil-and-soak visbreaker)。這兩種裂化裝置都需要 加熱器加熱原油，盤管型減粘裂化裝置僅在加熱器管中進行裂化。盤管減粘裂化裝置在約 900° F在加熱器出口處工作，停留時間大約1分鐘。回收瓦斯油（gas oil)以淬滅所述反 應(yīng)。在盤管-裂化反應(yīng)室減粘裂化裝置中，在爐的出口使用一容器以為原油裂化提供額外 的停留時間。所述原油隨著溫度緩慢降低而滯留和繼續(xù)裂化/反應(yīng)。所述盤管-裂化反應(yīng) 室減粘裂化裝置在800° F的加熱器出口溫度下運行。裂化反應(yīng)鼓的溫度在所述出口處降 低到700° F，合計停留時間超過1小時。
[0009] 所述減粘裂化方法的實例在Beuther等人的"Thermal Visbreaking of Heavy Residues"，The Oil and Gas Journal. 57 :46, Nov9,1959, ρρ· 151-157 ;Rhoe 等 人，"Visbreaking :A Flexible Process"，Hydrocarbon Processing, Januaryl979, pp. 131-136 ;以及美國專利申請?zhí)?, 233, 138中描述。每種構(gòu)型的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)近似相同： 1-3%輕餾分，5% (wt)石腦油和15% (vt)瓦斯油。其余仍為重油或浙青。所述產(chǎn)物在蒸 餾塔進行分離用于進一步處理或混合。
[0010] 對加拿大浙青的標(biāo)準(zhǔn)減粘裂化方案的關(guān)注之處在于，操作溫度在上述界限（大約 700° F_720° F)之上，顯著的焦化會影響可操作性（Golden and Bartletta，Designing Vacuum Units(for Canadian heavy crudes)Petroleum Technology Quarterly,Q2,2006, pp. 105)。另外，短時間內(nèi)在加熱器中加入熱量，因此局部的熱通量不均勻并且達到的峰值 大大超過引起焦化的界限；并且所述熱量不會一直維持，使得縮合反應(yīng)發(fā)生。對加拿大浙青 應(yīng)用傳統(tǒng)的減粘裂化的嘗試受到限制，因為具有焦化傾向并且系統(tǒng)無法解決這一問題。
[0011] 在美國專利申請US6, 972, 085的第一部分以及美國專利申請US7, 976, 695中，嘗 試解決這樣的需求，即在較長的時間內(nèi)恒定且持續(xù)地應(yīng)用熱量到原油。主要的是，將所述加 熱器和集油容器（holding vessel)規(guī)并成一個容器以為原油創(chuàng)造持續(xù)的熱浴。在不同的 時間將多種加熱水平應(yīng)用到原油。這是對標(biāo)準(zhǔn)減粘裂化的一個改良但不能消除被加工的原 油中熱點的問題，使得溫度高出上述裂化理想水平而引起焦化。
[0012] 熱/催化裂化和溶劑脫瀝青的聯(lián)合
[0013] 美國專利申請US4, 454, 023中公開了一種處理重質(zhì)粘性烴油的方法，所述方法包 括以下步驟：減粘裂化所述油；分餾減粘裂化油；在一個兩級脫浙青過程中對所述減粘裂 化油的非蒸餾部分進行溶劑脫浙青以制備分離的浙青質(zhì)、樹脂、以及脫浙青的油餾分；將脫 浙青油（"DA0")與所述減粘裂化餾出物混合：回收并且合并來自脫浙青步驟的樹脂與最初 輸送給減粘裂化裝置的原料。美國專利申請US4, 454, 023中提供了對比加拿大浙青更輕的 烴（API比重> 15)進行改質(zhì)的裝置，但該裝置的問題在于，誤用使烴流過度裂化和焦化的 熱裂化技術(shù)，以及從脫浙青油分離樹脂餾分的兩級溶劑脫浙青系統(tǒng)的復(fù)雜性和高成本。另 夕卜，需要回收樹脂流部分，增加了操作成本和操作復(fù)雜性。
[0014] 美國專利申請US 4, 191，636中，通過對重油進行加氫處理以選擇性地裂化浙青 質(zhì)同時去除重金屬諸如鎳和釩，持續(xù)地將重油轉(zhuǎn)化為浙青質(zhì)和不含金屬的油。將液體產(chǎn)物 分離為不含浙青質(zhì)和不含金屬的油的輕餾分和以及含浙青質(zhì)和重金屬的油的重餾分。所述 輕餾分作為產(chǎn)物回收，所述重餾分循環(huán)到加氫處理步驟。使用US 4, 191，636的方法對加拿 大重質(zhì)浙青（API比重< 10)進行催化轉(zhuǎn)化是一個高強度的方法，其常常存在催化劑迅速滅 活而影響選擇性和產(chǎn)量的可靠性問題。
[0015] 在美國專利申請US 4, 428, 824中，溶劑脫浙青裝置安裝在減粘裂化裝置的上游 用于從減粘裂化操作中去除浙青質(zhì)。在這個配置中，因為浙青質(zhì)完全從產(chǎn)流中去除，所述減 粘裂化裝置能在更高的溫度下運行將較重分子轉(zhuǎn)化為較輕的烴分子并沒有結(jié)垢。然而，所 述浙青產(chǎn)量顯著降低（降低了 10-15% )，因為在該過程較早去除浙青質(zhì)抑制了這部分原油 熱轉(zhuǎn)化為可精煉的產(chǎn)物（refinable product)。
[0016] 同美國專利申請US4, 428, 824 -樣，美國專利申請US6, 274, 032中公開了 一種處 理烴進料源的方法，包括用分餾器分離初級原油組分，然后通過溶劑脫浙青（SDA)裝置處 理富含更重質(zhì)原油浙青質(zhì)的組分，以及對非浙青質(zhì)流的溫和熱裂化。在氣化裝置中處理富 含浙青質(zhì)的流，生成合成氣以滿足氫的需求。在熱裂化裝置的上游設(shè)置SDA裝置降低了作 為精煉進料的浙青的總產(chǎn)量，因為原油的浙青質(zhì)部分（含有高達15%的加拿大浙青）-- 考慮到其在原油中包含多種形式--被去除。這導(dǎo)致的產(chǎn)物產(chǎn)量的損失不能通過減粘裂化 裝置內(nèi)提高的裂化得到補償。
[0017] 在美國專利申請US4, 686, 028中公開了一種用于處理全原油（whole crude oil) 的方法，所述方法包括以下步驟，在一個兩級脫浙青過程對高沸程的烴脫浙青以制備分離 的浙青質(zhì)、樹脂、和脫浙青的油餾分，然后通過加氫或減粘裂化僅對樹脂餾分進行改質(zhì)。所 述美國專利申請US4, 686, 028對全原油的所希望的部分應(yīng)用減粘裂化使焦炭的產(chǎn)生最小 化。然而，US4, 686, 028的局限性在于，丟失了一大部分能通過最佳轉(zhuǎn)化獲益的原油，并因 此一大部分的原油不能最終作為不需要輸送稀釋劑的管道產(chǎn)物。
[0018] 美國專利申請US5, 601，697公開了一種處理拔頭原油（topped crude oil)的 方法，所述方法包括以下步驟：真空蒸餾拔頭原油，對來自蒸餾裝置底部的產(chǎn)物進行脫浙 青，對脫浙青油進行催化裂化，混合可蒸餾的催化裂化餾分（大氣壓等效沸點溫度小于 約1100° F)以制備包括運輸燃料、輕氣體、和油漿（slurry oil)的產(chǎn)物。美國專利申請 US5, 601，697的問題在于，將拔頭重質(zhì)原油真空蒸餾到約850° F以及對脫浙青油進行催化 裂化以制備運輸燃料的復(fù)雜性、成本和技術(shù)可行性。
[0019] 美國專利申請US6, 533, 925,描述了一種涉及溶劑脫浙青工藝和氣化工藝的集成 方法，以及從含有溶劑、脫浙青油（DA0)和樹脂的溶劑溶液中分離樹脂相的改進工藝。在專 利US6, 533, 925中包括樹脂萃取器，其中溶劑溫度的升高高于第一浙青質(zhì)萃取器的溶劑溫 度的升高。處理該浙青質(zhì)流，但在任何熱轉(zhuǎn)化之前將其除去，消除其得到價值提升而成為可 用的精煉廠原料的可能性。影響是降低了原油流潛在的總產(chǎn)量。
[0020] 美國專利申請2007/0125686中，公開了一種方法，其中首先將重?zé)N流通過蒸餾分 離為多種餾分，其中重組分輸送到溫和熱裂化裝置（減粘裂化裝置）。來自溫和熱裂化裝 置的剩余重液體在一個現(xiàn)有技術(shù)的SDA裝置中進行溶劑脫浙青。將分離自SDA的浙青質(zhì)用 作氣化爐的進料。將脫浙青油與濃縮的溫和熱裂化蒸汽混合，以形成混合產(chǎn)物。如專利申 請US4, 454, 023中所描述的，減粘裂化面臨早期產(chǎn)成焦炭的挑戰(zhàn)。特別的，所述專利申請 2007/0125686中解釋了該溫和熱裂化裝置的意圖是為了專門裂化非浙青質(zhì)材料，其同樣不 能應(yīng)用于加拿大浙青。在該申請中，溫和熱裂化裝置在不會增加焦炭形成并因此不會增加 焦炭產(chǎn)量的升高的壓力下操作。另外，蒸餾和萃取步驟需要額外的能量，并且大部分分離的 組分被重新組合用于管道輸送。
[0021] 美國專利申請8, 048, 291中，描述了一種方法，其中常壓塔和/或真空塔的底部 物質(zhì)在溶劑脫浙青裝置中處理，然后通過一些熱裂化或催化裂化方式處理。該專利的目的 是通過將SDA放置在裂解器的上游來減小DA0流裂化的成本。SDA的多個萃取步驟和操作 條件提高了整個工藝的成本，抵消了由較小的裂化裝置所減少的成本的一部分，并且集成 方法會提供更低總產(chǎn)量，除非花費很多成本增加氫來提高產(chǎn)量。SDA裝置去除了包含超過 15%的重浙青流的重浙青質(zhì)，因此將總產(chǎn)量限制到小于85%，除非采用昂貴的催化過程。該 方法的總體結(jié)果是不經(jīng)濟的，并在SDA過程中限制處理的進料大于5API。
[0022] SDA產(chǎn)牛的富含瀝青質(zhì)流的處理
[0023] 美國專利4, 421，639中，溶劑脫浙青方法使用第二個浙青萃取器（2nd asphalt extractor)濃縮浙青質(zhì)材料（并回收更多的脫浙青油）。將濃縮的浙青流輸送過加熱器以 在18psia下達到425° F，并使用閃蒸罐和流汽提塔（stream stripper)從所述浙青流中 分離溶劑（在該情況下為丙烷）。將液態(tài)形式的浙青產(chǎn)物泵送到存儲器中。這種設(shè)置僅在 富含浙青的流在這些情況下是液態(tài)時有效。如果像在富含浙青質(zhì)的流中諸如浙青中一樣存 在任何可察覺的固態(tài)浙青質(zhì)，則將會有堵塞的困擾。
[0024] 在美國專利US3, 847, 751中，將來自SDA裝置的濃縮的浙青質(zhì)產(chǎn)物與溶劑混合作 為液體溶液輸送到噴霧干燥器。噴嘴的設(shè)計和壓力下降表明形成的液滴的尺寸。輕烴（溶 齊U)液滴越小，就越快完全閃蒸成為蒸汽。重?zé)N（浙青質(zhì)）顆粒越小，進行熱轉(zhuǎn)移來冷卻重 液滴的可用表面積就越大，目的是制備干的非粘性固態(tài)顆粒的目的。添加額外的冷氣體到 噴霧干燥器的底部，以通過額外的對流熱傳遞來增強冷卻以及通過減緩液滴下降速率（通 過上升的冷卻氣流）來增加液滴的停留時間，以減小容器（其常常非常大）的尺寸。如果 在所述方法的操作溫度下，從所述萃取器沉淀出的浙青質(zhì)顆粒在溶劑中為固態(tài)形式則不需 要這種設(shè)置。
[0025] 在美國專利US4, 278, 529中，描述了通過減壓將溶劑從浙青材料中分離而不攜帶 浙青材料的方法。將包括浙青材料和溶劑的類流體相穿過減壓閥進行減壓，并引入蒸汽汽 提器。所述減壓蒸發(fā)掉部分的溶劑并將細的浙青顆粒霧分散在所述溶劑中。該方法的顧慮 在于剩余的浙青質(zhì)仍濕潤和有粘性，沒有剩余足夠的溶劑使得重浙青相（具有很多固態(tài)物 質(zhì)）保持可流動性。
[0026] 在美國專利US4, 572, 781中，描述了一種溶劑脫浙青方法，其使用離心潷析器從 重?zé)N材料分離基本上干的高軟化點浙青質(zhì)，以將液相從高度濃縮的固態(tài)浙青質(zhì)漿液中分 離。該方法試圖處理具有固態(tài)顆粒的富含浙青質(zhì)流，但是一個成本昂貴的工藝，因為固體的 分離通過固液分離實現(xiàn)，所述固液分離需要額外的溶劑以使所述材料流到潷析器。不變的 是，所分離的固態(tài)材料仍相對濕潤并需要其他的干燥步驟以回收蒸汽溶劑。所述蒸汽溶劑 需要濃縮后再使用，這是另一個高能耗步驟。
[0027] 在美國專利US5, 009, 772中的方法涉及一種連續(xù)的，相對低溫的脫浙青方法，其 中在升高的亞臨界溫度和超大氣壓力下，將重?zé)N原料和萃取溶劑在萃取區(qū)接觸以制備輕萃 取相和富含較高分子量經(jīng)組分、康拉遜炭（Conradson carbon)前體和重金屬的重相。專利 US5, 009, 772包括連續(xù)地降低在萃取區(qū)內(nèi)制備的第一輕萃取相上所施加的壓力，暗示了在 SDA裝置中以低于超臨界條件下操作是具有益處的。然而，對整個工藝的進一步改進可以用 于使得更重原油以更簡單、更少花費的方式處理。
[0028] 在美國專利US7, 597, 794中，在通過溶劑萃取分離后在浙青相中引入分散溶劑， 所述浙青相在氣-固分離器中進行迅速的相轉(zhuǎn)化，并在溶劑蒸發(fā)的同時分散進固態(tài)顆粒 中，導(dǎo)致浙青和溶劑的低溫分離并且所述浙青的顆粒大小可以調(diào)節(jié)。對于使用液態(tài)溶劑作 為輸送媒介的閃蒸/噴霧干燥器的挑戰(zhàn)是在該工藝中產(chǎn)生的浙青質(zhì)傾向于在閃蒸干燥階 段之前、過程中以及之后保持濕潤。另外，對于該工藝，在升高的溫度下浙青質(zhì)繼續(xù)液化。濕 的浙青質(zhì)易于粘在設(shè)備所有表面并污染和堵塞設(shè)備。使用該方法降低了可靠性使得該操作 對于具有高浙青質(zhì)含量的重質(zhì)原油而言成本昂貴。該專利中的實施例6使用API為2的重 質(zhì)原油獲得83. 5%的DA0總產(chǎn)量和超過80%的溶劑回收率。這些值表明方法的不經(jīng)濟并 且所述值能被極大改良。
[0029] 在美國專利US7, 749, 378中，列舉了用于輸送和改質(zhì)重油或浙青的方法，包括：在 生產(chǎn)現(xiàn)場用包括具有3-8個碳原子的烴的稀釋劑稀釋重油或浙青以形成混合物；將所述混 合物從生產(chǎn)現(xiàn)場輸送到溶劑脫浙青裝置；在所述溶劑脫浙青裝置中對混合物進行脫浙青以 回收浙青質(zhì)餾分，脫浙青的油餾分基本上不含浙青質(zhì)，以及溶劑餾分；從溶劑脫浙青裝置的 浙青質(zhì)餾分、脫浙青的油餾分和溶劑餾分分離水和鹽；輸送至少部分的所述溶劑餾分到所 述生產(chǎn)現(xiàn)場以稀釋重油或浙青并形成所述混合物。因為萃取器經(jīng)常堵塞導(dǎo)致可靠性低，在 該專利中所述工藝需要限制在2API以上（要求2-15API)的原油，并且在該工藝中所允許 的條件將總產(chǎn)量限制為<85%桶數(shù)，因為重油例如浙青具有超過15%的浙青質(zhì)含量并且 這些分子在該工藝中是被完全摒棄的。
[0030] 在美國專利US7, 964, 090中，公開了使用SDA和氣化法改質(zhì)重質(zhì)浙青原油的方法。 該專利關(guān)注的是，輸送到氣化爐的流是通過將包含一種或多種浙青質(zhì)和一種或多種非浙青 質(zhì)的烴與溶劑混合產(chǎn)生的，其中溶劑與所述烴的比例為大約2 : 1到大約10 : 1。所述富 含浙青質(zhì)的流從SDA轉(zhuǎn)出并輸送到氣化爐作為液流。在輸送過程中使用的大量溶劑在所述 氣化爐中消耗，并被貶值為燃料氣的等效物。因為浙青質(zhì)常常為液態(tài)，以所述量使用溶劑輸 送該材料是可行的。對于固態(tài)浙青質(zhì)，該方法需要多10-20倍的溶劑進行輸送，所述量的昂 貴溶劑被消耗，降低了該溶劑的價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0031] 本質(zhì)上，描述了一種改進的由重質(zhì)原油，例如加拿大油砂浙青制備適合管道輸 送的原油和精煉廠原料的方法，所述方法包括以下步驟：（1)在反應(yīng)器內(nèi)的全浙青流中進 行具有最少的焦炭和廢氣（offgas)的最佳浙青質(zhì)轉(zhuǎn)化，以制備受熱影響型（thermally affected)富含浙青質(zhì)的餾分，最少量的不凝結(jié)的蒸汽流，以及增加的精煉廠原料液流； (2) 將所述受熱影響型富含浙青質(zhì)的餾分脫浙青成為精煉廠原料液流和濃縮的浙青質(zhì)流； (3) 根據(jù)管道規(guī)格的需求選擇性地對特定的烴組分進行加氫處理，并最終混合所有液流以 制備精煉廠進料；以及（4)慣性分離濃縮的固態(tài)浙青質(zhì)流用于在氣化爐中、電廠（power plant)或浙青裝置中進行轉(zhuǎn)化。
[0032] 對所述浙青經(jīng)熱處理，去除和轉(zhuǎn)化/裂化選擇的浙青質(zhì)，這些浙青質(zhì)然后在更有 效的溶劑萃取過程中進行充分分離，減少焦炭的生成并隔離不希望的污染物（如金屬、MCR 和剩余的浙青質(zhì)）。
[0033] 考慮到加拿大浙青的浙青質(zhì)的相對復(fù)雜性以及大量的側(cè)鏈，在本發(fā)明公開的操 作條件下，所述側(cè)鏈優(yōu)先從所述核心浙青質(zhì)分子裂解以使所需的減壓瓦斯油（vacuum gas oil)成為輕烴范圍組分。剩余的受熱影響型多環(huán)芳烴浙青質(zhì)核在超過操作條件的升高的溫 度和壓力下保持固態(tài)，并因此比非受熱影響型浙青質(zhì)更容易分離，使得改進了諸如溶劑脫 浙青（50)和慣性分離（110)的分離過程。
[0034] 進一步的，浙青中較重的烴也被溫和地裂化為減壓瓦斯油、汽油和餾出物沸程組 分，所有這些需要在精煉廠進行分離和轉(zhuǎn)化。反應(yīng)器中浙青池內(nèi)溫度和熱通量上的任何大 的偏差將導(dǎo)致焦化的發(fā)生和提高的氣體產(chǎn)量，降低的原始浙青的總的原油產(chǎn)量，以及降低 的操作可靠性，提高的設(shè)備的運行成本。
[0035] 本發(fā)明提供了一種用于由重質(zhì)高浙青質(zhì)原油（例如加拿大浙青）和進料制備適合 管道輸送的和適合精煉廠的進料的改進的設(shè)備和方法，用于任何未經(jīng)處理的或經(jīng)預(yù)處理的 烴流，所述方法和設(shè)備包括將工藝流體預(yù)加熱到設(shè)定溫度的預(yù)加熱器，所述設(shè)定溫度為或 接近反應(yīng)器的所需操作溫度；將所述工藝流體移入反應(yīng)器中，通過控制對反應(yīng)器中的工藝 流體所施加的熱量進行工藝流體的轉(zhuǎn)化，使得整個反應(yīng)器中的工藝流體保持基本上均一的 溫度，以制備受熱影響型富含浙青質(zhì)的餾分的流，以及具有最少量的不可凝蒸汽的液態(tài)氫 蒸汽的流。所述蒸汽的流被分為兩個其他流：不可凝蒸汽的流，和輕液態(tài)烴的流。受熱影 響型富含浙青質(zhì)的餾分首先使用高剪切混和器混合，然后使用單級溶劑萃取方法進行脫浙 青，分別成為脫浙青油液體的流和濃縮的浙青質(zhì)的流。將所述方法中制得的脫浙青油流體 和輕液態(tài)烴混合以形成適合管道輸送和適合精煉廠的原料。在慣性分離裝置中處理所述濃 縮的浙青質(zhì)以生成干的固態(tài)浙青質(zhì)副產(chǎn)物。
[0036] 吹掃氣（sweep gas)可以引置（deploy)在反應(yīng)器中，并能被預(yù)加熱以提供除了反 應(yīng)器的加熱器以外的熱通量源，所述吹掃氣還可以輔助去除反應(yīng)器的蒸汽產(chǎn)物。
[0037] 使用最少一個萃取步驟（可以使用多個步驟）和低壓汽提器在任何現(xiàn)有技術(shù)公 開的溶劑萃取方法之外的條件下完成脫浙青。因為初始工藝流體已被熱影響，富含重浙青 質(zhì)的餾分能使用高剪切攪拌機和低復(fù)雜度的單級萃取工藝進一步分離，所述單級萃取工藝 使用比相似的改質(zhì)操作中更低的溶劑-油比、溫度和壓力的組合。在最終萃取步驟之前 進一步濃縮富含浙青質(zhì)的餾分可實現(xiàn)使用甚至更低的總的劑油比對溶劑-萃取性能的進 一步提高，和實現(xiàn)提高的DA0產(chǎn)量。所述工藝使用額外的溶劑萃取柱在（洗滌柱（rinse column))對來自初級溶劑萃取柱的富含浙青質(zhì)的流進行處理以提高管道原油回收率和品 質(zhì)，改進了現(xiàn)有技術(shù)中的溶劑脫浙青過程。
[0038] SDA過程可以使富含重浙青質(zhì)的烴流的一部分被回收并與新鮮進料混合輸送到反 應(yīng)器中。
[0039] 獲得的濃縮的受熱影響型浙青質(zhì)能被成功的在慣性分離器諸如離心收集器或沉 降室中處理以生成干燥的、固態(tài)浙青質(zhì)副產(chǎn)物。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 關(guān)于附圖，其中在不同的視圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同的部件，在附圖中，對 本發(fā)明的多個方面通過示例但非限制性的方式在進行了詳細描述，其中：
[0041] 圖1是由重?zé)N原料形成管道可輸送的烴產(chǎn)物的流程圖；
[0042] 圖2是關(guān)于具體的裂化過程和液體分離過程以及固體分離過程的流程圖；
[0043] 圖3描繪了一個或多個所述實施例的集成的溫和熱裂化和改進的溶劑脫浙青工 藝的示例性應(yīng)用，其中，將剪切混合設(shè)備適當(dāng)設(shè)置在具有真空裝置和/或焦化裝置的現(xiàn)有 的改質(zhì)裝置或精煉裝置之內(nèi)。
[0044] 圖4描繪了一個或多個所述實施例的圖3的集成的溫和熱裂化和改進的溶劑脫浙 青工藝的具體示例性應(yīng)用，所述工藝的進料來自現(xiàn)有的改質(zhì)裝置或精煉裝置的真空裝置底 部流，所述底部流中來自集成的裂化/SDA的多種產(chǎn)物輸送到加氫裂化裝置、渣油加氫裂化 裝置和氣化裝置。

【具體實施方式】
[0045] 以下的關(guān)于附圖的詳細說明應(yīng)理解為是對本發(fā)明不同實施例的描述，而不應(yīng)理解 為只有發(fā)明人所考慮到的這些實施例。所述詳細描述包括用于全面理解本發(fā)明的具體細 節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，沒有這些具體細節(jié)仍可以實施本發(fā)明。
[0046] 應(yīng)理解從以下的具體描述中，本發(fā)明的其他方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得 顯而易見，其中以列舉的方式顯示和描述了本發(fā)明的不同實施例。如將要意識到的，本發(fā)明 可以有其他不同的實施例并且其各個方面的很多具體細節(jié)能夠進行修改，這些均不脫離本 發(fā)明的精神和范圍。因此，各圖和其詳細說明應(yīng)視為說明性質(zhì)的而不是限制性的。
[0047] 圖1是顯示由烴進料12形成烴產(chǎn)物160的過程10的工藝流程圖，其中最終烴產(chǎn) 物160具有足夠的滿足最低管道輸送需求的特性（最小19的API比重）和良好的精煉廠 原料。由重?zé)N的進料12形成的工藝流體14可被輸送通過加熱器20以在將該工藝流體14 輸送到反應(yīng)器30之前將其加熱到所需的溫度水平，在所述反應(yīng)器中工藝流體14在被控制 和保持的同時進行溫和的受控裂化過程。在所述溫和裂化過程后，將輕的塔頂餾分32由反 應(yīng)器30輸送到氣液冷凝分離過程40,重的塔底餾分34可被輸送到高效溶劑萃取過程50。 可將一些來自氣液分離過程40的輸出物44與一些來自高效溶劑萃取過程50的輸出物52， 54混合以獲得烴產(chǎn)物160,烴產(chǎn)物160具有足夠的物理性能使得不必將最終烴產(chǎn)物160與 外源稀釋劑混合，或需要與極大降低的體積量的所述稀釋劑混合就能滿足所需的管道輸送 標(biāo)準(zhǔn)。
[0048] 所述進料12可以是重?zé)N（未經(jīng)處理的或經(jīng)預(yù)處理的流），諸如由SAGD (蒸汽輔助 重力泄油）過程獲得的重?zé)N，例如加拿大油砂浙青，或來自任何其他合適的重?zé)N來源的重 烴。在一方面，所述進料12可以具有0-14范圍的API比重。
[0049] 在一方面，從高效溶劑萃取過程50輸出的樹脂流54的回收部分70可與輸入的進 料12混合以形成通過過程10的工藝流體14。在需要進一步的原油產(chǎn)量、和/或更輕的原 油、和/或抑制浙青質(zhì)以滿足被處理的產(chǎn)物特征目標(biāo)的情況下，可將所述樹脂流添加到所 述工藝流體中。通過可調(diào)節(jié)的流動參數(shù)，樹脂回收給操作者提供了靈活性，以滿足生產(chǎn)規(guī) 格，并使得工廠能穩(wěn)健地操控進料的變化。
[0050] 來自溶劑萃取過程50的所述樹脂產(chǎn)物54通常具有相對低的API比重。在一方面， 所述樹脂產(chǎn)物54的API比重可以在0-10之間。根據(jù)進料12的特性和與進料12混合的樹 脂產(chǎn)物54的量，所得的工藝流體14可具有一定范圍的特性并且尤其是一定范圍的API比 重。
[0051] 所述工藝流體14(完全由進料12獲得或由進料12與來自溶劑萃取過程50的樹 脂產(chǎn)物54混合形成）可被輸送到加熱器20,其中在所述工藝流體14通過加熱器20的同時 將其加熱到所需的溫度，之后被輸送到反應(yīng)器30進行溫和熱裂化。通過對整個反應(yīng)器30 均勻施加熱量使其保持一致的流體溫度以使得進行溫和熱裂化而沒有焦化的顧慮或?qū)Ψ?應(yīng)器的操作和/或性能產(chǎn)生危害。
[0052] 在一個方面，所述加熱器20加熱所述工藝流體14到675-775° F的溫度，之后將 所述工藝流體14輸送進所述反應(yīng)器30中。
[0053] 在反應(yīng)器30中，所述工藝流體14 (通過加熱器20加熱到675-775° F之間）進行 溫和受控裂化過程。將加熱器適當(dāng)?shù)胤胖迷诜磻?yīng)器30中以維持需要的由加熱器20產(chǎn)生的 恒定溫度并對流體14施用均一的熱通量。所述加熱器通過任何容易獲得的源（電、傳熱流 體、輻射等）提供熱量。所述反應(yīng)器30可以通過優(yōu)化主要的5個相互關(guān)聯(lián)的過程變量（溫 度、壓力、停留時間、吹掃氣和熱通量）的方式進行操作，以減小或甚至防止在反應(yīng)過程中 形成焦炭，并最小化氣體的生成，同時還提供重?zé)N的部分浙青質(zhì)向適合精煉廠的進料組分 的最優(yōu)轉(zhuǎn)化。
[0054] 第一和第二變量涉及將7000_12000BTU/hr sq. ft之間的均一熱通量應(yīng)用到反應(yīng) 器中的整個工藝流體池，并涉及使反應(yīng)器保持在675-775° F之間的單一的操作溫度。這可 以通過在反應(yīng)器放置適當(dāng)尺寸和位置的加熱設(shè)備實現(xiàn)。所述加熱器的數(shù)量可以通過計算在 兩個加熱器之間的最優(yōu)熱分散進行設(shè)置以使得在整個所述池中具有均一的溫度并避免顯 著高于反應(yīng)器中的目標(biāo)溫度的峰值溫度和熱點溫度（spot temperature)。
[0055] 所述第三反應(yīng)器變量，即在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，可以在40-180分鐘之間。
[0056] 第四反應(yīng)器變量，即操作壓力，可以通過用于可保持操作性能穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力控 制原則，保持在接近大氣壓力，并且在任何情況下小于50psig?？刂扑鰤毫Ψ秶南孪抟?防止烴的過量、過早閃蒸、以防其繞過所述反應(yīng)器，并且限制所述壓力范圍的上限以減少二 次裂化和隨之提高的氣體產(chǎn)量。
[0057] 所述第五反應(yīng)器變量，即熱的吹掃氣36,其與所述工藝流體（675-775° F) 21具有 相同的溫度范圍，以20-80標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/桶（scf/bbl)的范圍添加到反應(yīng)器30內(nèi)的所述 工藝流體14中。
[0058] 所述吹掃氣36可以是天然氣、氫氣、來自所述過程的生成氣/燃料氣，蒸汽、氮氣 或其他任何非反應(yīng)性的，不會在反應(yīng)器環(huán)境中凝結(jié)為液體的不可凝氣體。
[0059] 以20-80scf/bbl的進料劑量提供吹掃氣以使所述"更輕"烴產(chǎn)物（即甲烷到 < 750° F沸點的烴）一在反應(yīng)器30中形成就被去除，使得可增加氣體生成以及潛在的增 加烯烴石腦油/餾出物產(chǎn)生的二次裂化最小化。
[0060] 所述吹掃氣也可以使得所述反應(yīng)器在接近所需的操作壓力（< 50psig)和溫度下 進行運行。所述吹掃氣36也能為反應(yīng)器30中的工藝流體14提供額外的熱量和/或混合。
[0061] 如針對圖1和2所討論的，在烴于反應(yīng)器30中的整個停留時間（40-180分鐘）內(nèi)， 在希望的溫度（675-775° F)和壓力（小于50psig)下，對所述反應(yīng)器均勻地施加熱能量 流36 (7000-12000BTU/hrsq. ft)，以最小化任何會引發(fā)焦化的局部峰值流體溫度，并由此使 得在更高的本體溫度（bulk temperature)下熱傳遞增加，從而提高反應(yīng)器30內(nèi)的經(jīng)轉(zhuǎn)化。 在這些操作條件下，所述反應(yīng)動力學(xué)有利于浙青質(zhì)的最佳轉(zhuǎn)化，其中優(yōu)先裂解外圍的烴鏈， 以產(chǎn)生想要的用于精煉裝置的烴（VG0和瓦斯油范圍的烴）而不會引起焦化或增加反應(yīng)器 內(nèi)氣體的生成。作為一個例子，表1列舉了用于不同類型原油的浙青質(zhì)的不同的結(jié)構(gòu)。提 出的反應(yīng)器30的操作條件考慮了不同原油的相對復(fù)雜性和高度的側(cè)鏈化。
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種由重質(zhì)、高浙青質(zhì)進料工藝流體制備適合管道輸送的或適合精煉廠的原料和干 的受熱影響型浙青質(zhì)固體的改進的集成方法，所述方法包括： (a) 在加熱器中將工藝流體預(yù)加熱到設(shè)定的溫度； (b) 將所述預(yù)加熱的工藝流體移到反應(yīng)器中，并將所述反應(yīng)器內(nèi)的工藝流中的浙青質(zhì) 最佳轉(zhuǎn)化為受熱影響型富含浙青質(zhì)餾分的第一流，以及蒸汽第二流； (c) 將所述蒸汽第二流分為不可凝蒸汽的第三流和較輕的液態(tài)烴的第四流； (d) 用溶劑萃取過程對第一流的受熱影響型富含浙青質(zhì)餾分進行脫浙青，獲得重質(zhì)脫 浙青油（DAO)的第五流和濃縮的浙青質(zhì)的第六流； (e) 將第五流的重質(zhì)DAO與第四流的液態(tài)烴混合以成為適合管道輸送或適合精煉廠的 進料；以及 (f) 在慣性分離裝置中將濃縮的浙青質(zhì)的第六流分離為干的固浙青質(zhì)的第七流，以及 在所述方法中重新使用的溶劑的第八流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，為一種連續(xù)的方法，其中所述反應(yīng)器是單個的熱轉(zhuǎn)化 反應(yīng)器，所述反應(yīng)器具有頂部分凝器，所述反應(yīng)器在以下參數(shù)范圍內(nèi)操作： (a) 將7000_12000BTU/hr sqft的均一熱通量引入到所述反應(yīng)器中的工藝流體； (b) 20-80scf/bbl (氣體/工藝流體）的吹掃氣引入所述反應(yīng)器； (c) 工藝流體在所述反應(yīng)器中的停留時間為40-180分鐘； (d) 所述反應(yīng)器中675-775° F的基本上均一的操作溫度； (e) 所述反應(yīng)器中接近大氣壓的< 50psig的操作壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，為一種連續(xù)的方法，其中所述溶劑脫浙青裝置是一個 剪切混和器、簡單浙青萃取器和低壓DAO/溶劑回收汽提器，以以下的參數(shù)進行操作： (a) C6-C7范圍的溶劑； (b) 劑油質(zhì)量比在2到4 : 1的范圍； (c) 浙青萃取器的操作溫度在比所述溶劑的臨界溫度低40° F到130° F的范圍； (d) 浙青萃取器的操作壓力在比所述溶劑的臨界壓力低40到240psig的范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟（f)使用慣性分離裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法中的進料具有0到12范圍的API，所得 到溶劑脫浙青步驟的進料具有-8到0范圍的API，并且所得到慣性分離器中的進料在溫度 高于700° F時保持固態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中溶劑為用于輸送浙青進料到現(xiàn)場的稀釋劑（C5-C8 范圍）的餾分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對SDA預(yù)加熱器和SDA裝置之間的流，或?qū)Φ谝?SDA裝置和第二高溶劑強度SDA裝置之間的流進行高剪切混合。
8. -種由重?zé)N制備適合管道輸送或適合精煉廠的進料的方法，所述方法使用具有高的 局部溶劑對工藝流體比但保持低的總的溶劑對工藝流體比的高效溶劑萃取過程，并通過首 先對重?zé)N進行溫和熱裂化，然后從獲得的受熱影響型流體中分離富含浙青質(zhì)餾分使得所述 過程的高劑油比部分僅作用在這些富含浙青質(zhì)的餾分上，從而制備出作為終產(chǎn)物的干的固 態(tài)浙青質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中處理所述重?zé)N以分離用于萃取處理的富含浙青質(zhì) 餾分通過下述步驟完成：在工藝流體中加入所述重?zé)N，加熱所述工藝流體到所需溫度，將所 述工藝流體移入反應(yīng)器，調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)的溫度、停留時間、熱通量、壓力和吹掃氣的至少一 個以制備用于進一步處理的富含浙青質(zhì)餾分，從而制備作為終產(chǎn)物的干的固態(tài)浙青質(zhì)。
10. -種用于處理重?zé)N以制備適合管道輸送或適合精煉廠進料的處理裝置，包括： a) 工藝流體制備組件，用于將重?zé)N和其他制備工藝流體需要的物質(zhì)混合； b) 輸送裝置，用于將工藝流體移動到預(yù)加熱器； c) 所述預(yù)加熱器，能加熱所述工藝流體到接近或等于反應(yīng)器的所需操作溫度； d) 輸送裝置，用于將加熱的工藝流體輸送到所述反應(yīng)器； e) 反應(yīng)器，具有熱交換設(shè)備用于為所述工藝流體提供所需的熱通量，并將反應(yīng)器內(nèi)的 工藝流體在基本上均一的所需溫度下保持所需的停留時間； f) 將吹掃氣提供到反應(yīng)器內(nèi)的工藝流體的裝置； g) 用于在所述停留時間的最后從所述反應(yīng)器中去除多種產(chǎn)生的物質(zhì)的裝置，這些物質(zhì) 至少包括： i.不可凝蒸汽
11. 輕的液態(tài)烴 iii.受熱影響型富含浙青質(zhì)餾分 h) 用于從輕液態(tài)烴分離不可凝蒸汽的裝置； i) 將受熱影響型富含浙青質(zhì)餾分輸送到溶劑萃取處理裝置的輸送裝置，或； j) 溶劑萃取處理裝置，具有將萃取產(chǎn)物從受熱影響型富含浙青質(zhì)餾分去除的設(shè)備，這 些產(chǎn)物為： i. 脫浙青油 ii. 樹脂 iii. 濃縮的干的、固態(tài)浙青質(zhì) k) 將適當(dāng)量的脫浙青油、樹脂和輕的液態(tài)烴收集并混合在一起以提供適合管道輸送或 適合精煉廠的原料的裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述反應(yīng)器為具有頂部分凝器的單個熱轉(zhuǎn)化反 應(yīng)器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，在引入到反應(yīng)器中的工藝流體中的7, 000到 12, 000BTU/hr. sq. ft之間的均一熱通量的條件下進行操作。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，在將吹掃氣引入所述反應(yīng)器的條件下進行操作。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中吹掃氣與工藝流體的比例在20到80scf/bbl之 間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述吹掃氣為以下中的至少一種：氮氣、蒸汽、 氫氣或輕烴諸如甲烷、乙烷或丙烷。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，具有加熱器，用于將吹掃氣在引入反應(yīng)器之前加熱。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，在反應(yīng)器中工藝流體的停留時間持續(xù)40到180分鐘 的條件下進行操作。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，為所述反應(yīng)器中的工藝流體提供在675到775° F 之間的基本上均一的溫度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，所述反應(yīng)器中的工藝流體的壓力為或接近大氣壓。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，操作壓力在50psig以下。
21. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，對在g)段從反應(yīng)器去除的受熱影響型浙青質(zhì)進行高 剪切混合。
【文檔編號】C10G1/04GK104114677SQ201280067415
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月17日
【發(fā)明者】湯姆·科斯卡登, 格雷格·迪杜奇, 達米安·霍金, 達留斯·雷梅薩特, 吉姆·卡恩斯 申請人:Meg能源公司