CN101316916A - 加氢处理液体物流以除去堵塞化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供生产一种或多种原油产品的方法，该方法包括：由地下原位热处理法生产地层流体；分离地层流体，生产液体物流和气体物流；提供液体物流到加氢处理单元；在足以除去堵塞位于加氢处理单元下游的一个或多个处理单元的至少部分堵塞组合物的条件下，加氢处理至少部分液体物流；和在一个或多个下游处理单元中处理加氢处理后的液体物流，以形成一种或多种原油产品。

Description

加氢处理液体物流以除去堵塞化合物的方法
技术领域
本发明一般地涉及由各种地下地层例如含烃地层生产烃、氢气和/或其它产品的方法与系统。
背景技术
从地下地层中获得的烃常常用作能源、作为原料和作为消费品。对可获得的烃源耗尽的担心和对所生产的烃的总质量下降的担心已经导致开发了更加有效地采收、加工和/或使用可获得的烃源的方法。可使用原位法从地下地层中移出烃物质。可能需要改变地下地层内的烃物质的化学和/或物理性能，以允许烃物质更加容易地从地下地层中移出。化学和物理变化可包括产生可移出流体、组成变化、溶解度变化、密度变化、相变和/或地层内烃物质的粘度变化的原位反应。流体可以是但不限于气体、液体、乳液、淤浆和/或具有与液体流动类似流动特征的固体颗粒的物流。
使用原位热处理法从地下地层中获得的地层流体可被销售和/或加工以生产商业产品。通过原位热处理法生产的地层流体可具有与通过常规的生产方法获得的地层流体不同的性能和/或组成。使用原位热处理法从地下地层中获得的地层流体可能不满足运输和/或商业应用的工业标准。因此，需要处理从各种含烃地层中获得的地层流体的改进方法与系统。
发明内容
此处所述的实施方案一般地涉及从地下地层中生产的地层流体的处理方法。
在一些实施方案中，本发明提供生产一种或多种原油产品的方法，该方法包括：由地下原位热处理法生产地层流体；分离地层流体，生产液体物流和气体物流；提供至少部分液体物流到加氢处理单元；和在足以除去液体物流内的至少部分堵塞组合物的条件下，加氢处理至少部分液体物流，生产加氢处理后的液体物流。
在进一步的实施方案中，可组合来自具体实施方案的特征和来自其它实施方案的特征。例如来自一个实施方案的特征可与来自任何其它实施方案的特征组合。
在进一步的实施方案中，使用此处所述的任何一种方法、系统或加热器，进行地下地层的处理。
在进一步的实施方案中，可添加附加的特征到此处所述的具体实施方案中。
附图说明
在受益于下述详细说明并参考附图的情况下，本发明的优点对于本领域的技术人员来说将变得显而易见，其中：
图1给出了处理含烃地层的一部分原位热处理系统的实施方案的示意图。
图2描述了处理由原位热处理法生产的混合物用系统的实施方案的示意图。
图3描述了处理由原位热处理法生产的液体物流用系统的实施方案的示意图。
尽管本发明易于进行各种改进和替代形式，但其具体实施方案通过附图内的实施例方式给出，且可在此处详细描述。附图可能不是按比例的。然而，应当理解，附图及其详细说明不打算限制本发明到所公开的特定形式，相反，本发明拟覆盖落在所附权利要求定义的本发明的精神与范围内的所有改进、等价和替代方案。
具体实施方式
下述说明一般地涉及处理地层内的烃的系统与方法。可处理这种地层得到烃产品、氢气和其它产品。
下述说明一般地涉及处理使用原位热处理法由含烃地层生产的地层流体的系统与方法。可处理含烃地层得到烃产品、氢气、甲烷和其它产品。
“烃”通常定义为主要由碳和氢原子形成的分子。烃也可包括其它元素，例如但不限于卤素、金属元素、氮、氧和/或硫。烃可以是但不限于油母质、沥青、焦沥青、油、天然矿物蜡和沥青岩。烃可位于地壳内的矿物母岩内或者与之相邻。母岩可包括但不限于沉积岩、砂子、硅酸盐、碳酸盐、硅藻土和其它多孔介质。“烃流体”是包含烃的流体。烃流体可包含、夹带或者被夹带在非烃流体内，所述非烃流体例如氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、水和氨气。
“地层”包括一层或多层含烃层、一层或多层非烃层、上覆地层和/或下伏地层。“上覆地层”和/或“下伏地层”包括一类或更多不同类的不可渗透材料。例如上覆地层和/或下伏地层可包括岩石、页岩、泥岩或湿/致密碳酸盐。在原位热处理法的一些实施方案中，上覆地层和/或下伏地层可包括一层含烃层或多层含烃层，所述含烃层相对不可渗透且没有经历导致上覆地层和/或下伏地层中含烃层显著特性变化的原位热处理加工过程中的温度。例如下伏地层可包含页岩或泥岩，但不允许加热上覆地层到原位热处理法期间的热解温度下。在一些情况下，上覆地层和/或下伏地层可具有一些渗透性。
“地层流体”是指存在于地层内的流体，且可包括热解流体、合成气、运动流体、减粘流体和水(蒸汽)。地层流体可包括烃流体以及非烃流体。“运动流体”是指作为热处理地层的结果能流动的含烃地层内的流体。“减粘流体”是指作为热处理地层的结果粘度已经降低的流体。
“所生产的流体”是指从地层中移出的地层流体。
“原位转化法”是指由热源加热含烃地层以升高至少一部分地层温度到热解温度以上以便在地层内产生热解流体的方法。
“碳数”是指分子内的碳原子数。烃流体可包含具有不同碳数的各种烃。烃流体可通过碳数分布来描述。可通过真实的沸点分布和/或气液色谱法测定碳数和/或碳数分布。
“热源”是基本通过传导和/或辐射传热提供热量到至少一部分地层的任何系统。例如热源可包括电加热器，例如绝缘导体、伸长构件和/或在导管内布置的导体。热源也可包括通过在地层外部或者内部燃烧燃料生成热的系统。该系统可以是表面燃烧器、井下气体燃烧器、无火焰的分布燃烧器和自然分布的燃烧器。在一些实施方案中，可通过其它能源供应在一个或多个热源内提供或生成的热量。其它能源可直接加热地层，或者可施加能量到传递介质上，所述传递介质直接或间接加热地层。应理解向地层施加热量的一个或多个热源可使用不同的能源。因此，例如对于给定的地层来说，某些热源可由电阻加热器供应热量，某些热源可由燃烧提供热量，而某些热源可由一种或多种其它能源(例如化学反应、太阳能、风能、生物物质或其它可再生的能源)提供热量。化学反应可包括放热反应(例如氧化反应)。热源也可包括提供热量到与加热位置相邻区域和/或在其周围区域例如加热器井的加热器。
“加热器”是在井内或者在附近的井孔区域内生成热的任何系统或热源。加热器可以是但不限于电加热器、燃烧器、与在地层内的材料或者从地层中产生的材料反应的燃烧器、和/或它们的组合。
“原位热处理法”是指采用热源加热含烃地层以升高至少一部分地层温度高于导致运动流体、含烃物质减粘和/或热解的温度的方法，以便在地层内产生运动流体、减粘流体和/或热解流体。
术语“井孔”是指通过在地层内钻探或者插入导管形成的地层内的孔。井孔可具有基本上圆形的截面，或者为其它截面形状。此处所使用的术语“井”和“开口”当是指在地层内的开口时，可与术语“井孔”互换使用。
“热解”是由于施加热量导致的化学键断裂。例如热解可包括通过单独加热将化合物转化成一种或多种其它物质。热量可转移到一部分地层上以引起热解。在一些地层中，一部分地层和/或在地层内的其它材料可通过催化活性促进热解。
“热解流体”或“热解产品”是指基本上在热解烃的过程中产生的流体。通过热解反应产生的流体可与地层内的其它流体混合。该混合物将被视为热解流体或热解产品。此处所使用的“热解区”是指反应了或者正在反应形成热解流体的地层体积(例如相对可渗透的地层，如焦油砂地层)。
“裂化”是指牵涉有机化合物分解和分子重组以产生比最初存在的更多数量分子的工艺。在裂化中，伴随着分子之间氢原子转移发生一系列反应。例如石脑油可经历热裂化反应形成乙烯和H2。
“减粘”是指在热处理过程中流体内分子的解缠结和/或在热处理过程中大分子分解成较小分子，从而导致流体粘度下降。
“可冷凝的烃”是在25℃和1个绝对大气压下冷凝的烃。可冷凝的烃可包含碳数大于4的烃的混合物。“不可冷凝的烃”是在25℃和1个绝对大气压下不冷凝的烃。不可冷凝的烃可包含碳数小于5的烃。
“堵塞”是指妨碍和/或抑制一种或多种组合物通过工艺容器或导管流动。
“烯烃”是包括具有一个或多个非芳族碳碳双键的不饱和烃的分子。
“汽油烃”是指沸程为32℃(90°F)-约204℃(400°F)的烃。汽油烃包括但不限于直馏汽油、石脑油、流化或热催化裂化的汽油、VB汽油和焦化汽油。通过ASTM方法D2887测定汽油烃含量。
“石脑油”是指在0.101MPa下沸程分布为38-200℃的烃组分。通过美国材料试验协会(ASTM)方法D5307测定石脑油含量。
“煤油”是指在0.101MPa下沸程分布为204-260℃的烃。通过ASTM方法D2887测定煤油含量。
“柴油”是指在0.101MPa下沸程分布为260-343℃(500-650°F)的烃。通过ASTM方法D2887测定柴油含量。
“VGO”或“真空瓦斯油”是指在0.101MPa下沸程分布为343-538℃的烃。通过ASTM方法D5307测定VGO含量。
“提质”是指提高烃的质量。例如提高重质烃的质量可导致重质烃API比重度的增加。
“API比重度”是指在15.5℃(60°F)下的API比重度。通过ASTM方法D6822测定API比重度。
“周期表”是指通过国际理论化学和应用化学联合会(I UPAC)2005年10月规定的周期表。
“第X栏金属”或“第X栏的多种金属”是指周期表中第X栏的一种或多种金属，和/或周期表中第X栏的一种或多种金属的一种或多种化合物，其中X相当于周期表的栏数(例如1-12)。例如“第6栏金属”是指周期表的第6栏中的金属，和/或周期表的第6栏中的一种或多种金属的化合物。
“第X栏元素”或“第X栏的多种元素”是指周期表中第X栏的一种或多种元素，和/或周期表中第X栏的一种或多种元素的一种或多种化合物，其中X相当于周期表的栏数(例如13-18)。例如“第15栏元素”是指周期表中第15栏的元素和/或周期表中第15栏的一种或多种元素的化合物。
在本申请的范围内，周期表中金属的重量、周期表中金属化合物的重量、周期表中元素的重量或周期表中元素的化合物的重量均以金属的重量或元素的重量计算。例如若每克催化剂使用0.1g MoO3，则所计算的催化剂内钼金属的重量为0.067g/g催化剂。
“提质”是指提高烃的质量。例如提高重质烃的质量可导致重质烃的API比重度的增加。
“循环油”是指轻质循环油和重质循环油的混合物。“轻质循环油”是指由流化催化裂化系统生产的沸程分布为430°F(221℃)至650°F(343℃)的烃。通过ASTM方法D5307测定轻质循环油含量。“重质循环油”是指由流化催化裂化系统生产的沸程分布为650°F(343℃)至800°F(427℃)的烃。通过ASTM方法D5307测定重质循环油含量。
“辛烷值”是指与标准参考燃料相比，发动机燃料的抗震性能的计算数值表示法。通过ASTM D6730测定计算的辛烷值。
“空心微球”是指当熔融组分通过挥发有机组分吹胀成例如球时在高温下的热过程中形成的中空粒状物。
“物理稳定性”是指在运输流体过程中地层流体不显示出相分离或絮凝的能力。通过ASTM方法D7060测定物理稳定性。
“化学稳定性”是指地层流体被运输时其没有组分反应形成堵塞管线、阀门和/或容器的聚合物和/或组合物的能力。
图1描述了处理含烃地层的一部分原位热处理系统的实施方案的示意图。原位热处理系统可包括屏蔽井200。使用屏蔽井在处理区域周围形成屏蔽层。屏蔽层抑制流体流出和/或流入处理区域。屏蔽井包括但不限于脱水井、真空井、捕集井、注射井、泥浆井、冷冻井或它们的组合。在一些实施方案中，屏蔽井200是脱水井。脱水井可除去液体水和/或抑制液体水进入待加热的一部分地层内或者正在加热的地层内。在图1描述的实施方案中，给出了仅仅沿着热源202的一侧延伸的屏蔽井200，但屏蔽井典型地包围所使用的或者待使用的加热地层的处理区域的全部热源202。
热源202置于至少一部分地层内。热源202可包括加热器，例如绝缘导体、导管内的导体加热器、表面燃烧器、无火焰的分布/或自然分布的燃烧器。热源202也可包括其它类型的加热器。热源202提供热量到至少一部分地层以加热地层内的烃。可通过供应线204供应能量到热源202。供应线204在结构上可以不同，这取决于加热地层所使用的一种热源或多种热源的类型。用于热源的供应线204可传输用于电加热器的电，可运输用于燃烧器的燃料，或者可运输在地层内循环的换热流体。
当加热地层时，输入到地层内的热量可引起地层膨胀和地质力学运动。计算机模拟可模拟地层对加热的响应。可使用计算机模拟开发用于在地层内激活热源的模式和时间序列，以便地层的地质力学运动不会负面地影响热源、生产井和地层内的其它设备的功能。
加热地层可引起地层的渗透率和/或孔隙率增加。渗透率和/或孔隙率增加可源于地层内物料减少，这是因为水的气化和除去、烃的除去和/或产生断裂所致。由于地层的渗透率和/或孔隙率增加，流体在地层的加热部分内可能更容易流动。由于增加的渗透率和/或孔隙率，在地层的加热部分内的流体可通过地层移动相当大的距离。相当大的距离可以是超过1000m，这取决于各种因素，例如地层的渗透率、流体的性能、地层的温度和允许流体移动的压力梯度。流体在地层内行进相当大的距离的能力允许生产井206间隔相对远地布置在地层内。
使用生产井206从地层中除去地层流体。在一些实施方案中，生产井206包括热源。在生产井内的热源可加热在生产井处或其附近的地层的一个或多个部分。在一些原位热处理法实施方案中，以每米生产井计，从生产井供应到地层内的热量小于以每米热源计从加热地层的热源供应到地层的热量。从生产井供应到地层的热量可通过蒸发和除去与生产井相邻的液相流体，和/或通过形成宏观和/或微观断裂增加与生产井相邻的地层的渗透率，从而增加与生产井相邻的地层的渗透率。
多种热源可布置在生产井内。当来自相邻热源的热量叠加加热地层足以削弱生产井加热地层所提供的益处时，可关闭在生产井下部的热源。在一些实施方案中，在生产井下部的热源失活时，在生产井上部的热源可保持工作。在该井上部的热源可抑制地层流体的冷凝和回流。
在一些实施方案中，在生产井206内的热源允许从地层中除去气相地层流体。在生产井处或者通过生产井提供热可以：(1)当生产流体在与上覆地层相邻的生产井内移动时，抑制这种生产流体的冷凝和/或回流，(2)增加输入到地层内的热量，(3)与不具有热源的生产井相比，增加来自生产井的生产率，(4)抑制高碳化合物(C6和以上)在生产井内冷凝，和/或(5)增加在生产井处或其附近地层的渗透率。
地层内的地下压力可相当于在地层内生成的流体压力。当地层的加热部分内的温度增加时，作为增加的流体生成和水的气化的结果，在加热部分内的压力可增加。控制从地层中流体移出的速率可允许控制地层内的压力。可在许多不同位置，例如在生产井处或其附近，在热源处或其附近，或者在监控井处测定在地层内的压力。
在一些含烃地层内，由地层生产烃受到抑制，直到在地层内的至少一些烃被热解。当地层流体具有选择的质量时，可由地层生产地层流体。在一些实施方案中，选择的质量包括至少约20°、30°或40°的API比重度。抑制生产直到至少一些烃被热解可增加重质烃转化成轻质烃的转化率。抑制起始产量可最小化来自地层的重质烃的产量。生产显著大量的重质烃可要求昂贵的设备和/或降低生产设备的寿命。
在一些含烃地层中，可在地层的加热部分内产生显著大的渗透率时，加热地层内的烃到热解温度。最初渗透率不足可抑制所生成的流体输送到生产井206。在起始的加热过程中，在热源202周围在地层内的流体压力可增加。可通过一个或多个热源202来释放、监控、改变和/或控制所增加的流体压力。例如选择的热源202或单独的降压井可包括降压阀，所述降压阀允许从地层中除去一些流体。
在一些实施方案中，可允许通过膨胀在地层内生成的热解流体或其它流体所产生的压力增加，尽管通向生产井206或任何其它散压井的开放通路可能仍未存在于地层内。可允许流体压力朝着静岩压力增加。例如在地层的加热部分内，可从热源202到生产井206形成断裂。在加热部分内产生断裂可释放该部分内的一些压力。在地层内的压力可能必须维持低于选择压力以抑制不想要的生产、上覆地层或下伏地层的断裂，和/或地层内烃的焦化。
在达到热解温度并允许从地层中生产之后，可改变在地层内的压力，以变化和/或控制所生产的地层流体的组成，控制与地层流体内的不可冷凝的流体相比可冷凝的流体的百分数，和/或控制所生产的地层流体的API比重度。例如降低压力可导致产生更多的可冷凝流体组分。可冷凝流体组分可含有较大百分数的烯烃。
在一些原位热处理法实施方案中，可维持地层内的压力足够高，以促进生产API比重度大于20°的地层流体。维持地层内增加的压力可抑制在原位热处理过程中形成沉淀物。维持增加的压力可加速从地层中生产气相流体。气相生产可允许降低输送由地层生产的流体所使用的收集导管的尺寸。维持增加的压力可减少或不需要在表面处压缩地层流体，以便在收集导管内输送流体到处理设施中。
维持地层的加热部分内增加的压力可令人惊奇地允许生产质量提高且分子量相对低的大量烃。可维持压力，以便所生产的地层流体具有最小量的在选择碳数以上的化合物。选择碳数可以是最多25，最多20，最多12，或最多8。一些高碳数的化合物可夹带在地层内的蒸汽中，且可使用蒸汽从地层中移出。维持地层内增加的压力可抑制在蒸汽内夹带高碳数的化合物和/或多环烃化合物。在显著长的时间段内，高碳数化合物和/或多环烃化合物可保留在地层内的液相中。显著的时间段可提供充足的时间以供化合物热解形成较低碳数的化合物。
据认为生成相对低分子量的烃部分是由于在一部分含烃地层内氢气的自动生成和反应所致。例如维持增加的压力可强制在热解过程中生成的氢气进入地层内的液相中。加热该部分到热解温度范围内的温度可热解地层内的烃生成液相热解流体。所生成的液相热解流体组分可包括双键和/或自由基。在液相内的氢气(H2)可减少所生成的热解流体中的双键，从而减少由所生成的热解流体聚合或形成长链化合物的可能性。另外，H2也可中和所生成的热解流体内的自由基。因此，在液相内的H2可抑制所生成的热解流体彼此反应和/或与地层内的其它化合物反应。
由生产井206生产的地层流体可通过收集管道208输送到处理设施210中。也可由热源202生产地层流体。例如可由热源202生产流体，以控制与热源相邻的地层内的压力。由热源202生产的流体可通过管道或管线输送到收集管线208中，或者所生产的流体可通过管道或管线直接输送到处理设施210中。处理设施210可包括加工所生产的地层流体用的分离单元、反应单元、提质单元、燃料电池、涡轮机、储存容器和/或其它系统和单元。处理设施可由地层生产的至少一部分烃形成运输燃料。
在一些实施方案中，由原位热处理法生产的地层流体被输送到分离器，将地层流体分成一个或多个原位处理法的液体流体和/或一个或多个原位热处理法的气体物流。可进一步处理液体物流和气体物流得到所需的产品。
加热一部分地下地层可引起地层的矿物结构变化和形成颗粒。颗粒可分散和/或部分溶解在地层流体内。颗粒可包括周期表第1-2栏和第4-13栏的金属和/或金属的化合物(例如铝、硅、镁、钙、钾、钠、铍、锂、铬、锰、铜、锆等等)。在一些实施方案中，颗粒包括空心微球。在一些实施方案中，颗粒被涂布，例如用地层流体中的烃进行涂布。在一些实施方案中，颗粒包括沸石。
地层流体内颗粒的浓度范围可以是1-3000ppm，50-2000ppm，或100-1000ppm。颗粒尺寸的范围可以是0.5-200微米，5-150微米，10-100微米，或20-50微米。
在一些实施方案中，地层流体可包括颗粒的分布。颗粒的分布可以是但不限于三峰或多峰分布。例如颗粒的三峰分布可包括1-50ppm尺寸为5-10微米的颗粒，2-2000ppm尺寸为50-80微米的颗粒，和1-100ppm尺寸为100-200微米的颗粒。颗粒的双峰分布可包括1-60ppm尺寸为50-60微米的颗粒，和2-2000ppm尺寸为100-200微米的颗粒。
在一些实施方案中，颗粒可接触地层流体并催化形成碳数为最多25、最多20、最多12或最多8的化合物。在一些实施方案中，沸石颗粒可辅助氧化和/或还原地层流体，以生产通常使用常规的生产方法在所生产的流体内通常不会出现的化合物。在沸石颗粒存在下，接触地层流体与氢气可催化地层流体内双键化合物还原。
在一些实施方案中，可从所生产的流体中除去在所生产的流体内的全部或一部分颗粒。可通过使用离心、通过洗涤、通过酸洗、通过过滤、通过静电沉积、通过泡沫浮选和/或通过其它类型的分离方法除去颗粒。
由原位热处理法生产的地层流体可被输送到分离器中，将物流分成原位热处理法液体物流和原位热处理法气体物流。可进一步处理液体物流和气体物流得到所需产品。当使用通常已知的条件处理液体物流生产商业产品时，可负面影响加工设备。例如加工设备可堵塞。生产商业产品的方法的实例包括但不限于烷基化、蒸馏、催化重整、加氢裂化、加氢处理、氢化、加氢脱硫、催化裂化、延迟焦化、气化或它们的组合。在“Refining Processes 2000”，HydrocarbonProcessing，Gulf Publishing Co.，pp.87-142中公开了生产商业产品的方法，该文献在此通过参考引入。商业产品的实例包括但不限于柴油、汽油、烃气体、喷气式发动机燃料、煤油、石脑油、真空瓦斯油(“VGO”)或它们的混合物。
工艺设备可被原位热处理法液体内的组合物堵塞或结垢。堵塞组合物可包括但不限于由原位热处理法生产的烃和/或固体。可在加热原位热处理法液体的过程中形成引起堵塞的组合物。该组合物可粘附到设备部件上并抑制液体物流通过加工单元流动。
引起堵塞的固体可包括但不限于有机金属化合物、无机化合物、矿物、矿物化合物、空心微球、焦炭、半煤灰(semi-soot)和/或它们的混合物。固体的粒度可使得常规的过滤不能从液体物流中除去该固体。引起堵塞的烃可包括但不限于含有杂原子的烃、芳烃、环烃、环二烯烃和/或无环二烯烃。在一些实施方案中，存在于原位热处理法液体内引起堵塞的固体和/或烃部分可溶或者不溶于原位热处理法液体中。在一些实施方案中，在加热之前或之中，常规的过滤液体物流不足和/或不能有效地除去堵塞工艺设备的所有或一些组合物。
在一些实施方案中，通过对液体物流进行洗涤和/或脱盐，至少部分从液体物流中除去堵塞组合物。在一些实施方案中，通过经纳滤系统过滤至少一部分液体物流抑制工艺设备的堵塞。在一些实施方案中，通过加氢处理至少一部分液体物流抑制工艺设备的堵塞。在一些实施方案中，纳滤和然后加氢处理至少一部分液体物流，除去可能堵塞工艺设备和/或使工艺设备结垢的组合物。可进一步加工加氢处理和/或纳滤的液体物流，生产商业产品。在一些实施方案中，将防结垢添加剂加入到液体物流中抑制工艺设备堵塞。在Mansfield等人的美国专利5648305、Wright等人的5282957、Miller等人的5173213、Reid的4840720、Dvoracek的4810397和Fern的4551226中公开了防结垢添加剂，所有这些在此通过参考引入。可商购的添加剂的实例包括但不限于Chimec RO 303、Chimec RO304、Chimec RO305、Chimec RO306、Chimec RO307、Chimec RO308(获自Chimec，Rome，意大利)、GE-BetzThermal Flow 7R29、GE-Betz ProChem 3F28、Ge-Betz ProChem 3F18(获自GE Water and Process Technologies，Trevose，PA，U.S.A.)。
图2描述了由原位热处理法液体物流和/或原位热处理法气体物流生产原油产品和/或商业产品的系统的实施方案的示意图。地层流体212进入流体分离单元214并被分成原位热处理法液体物流216、原位热处理法气体218和含水物流220。在一些实施方案中，流体分离单元214包括猝冷区。当所生产的地层流体进入猝冷区时，猝冷流体例如水、非饮用水和/或其它组分可加入到地层流体中猝冷和/或冷却地层流体到适合于在下游加工设备内处理的温度。猝冷地层流体可抑制促进流体的物理和/或化学不稳定性的化合物形成(例如抑制可从下游设备和/或管线的溶液中沉淀、加速腐蚀和/或结垢的化合物形成)。猝冷流体可作为喷雾剂和/或液体物流形式引入到地层流体内。在一些实施方案中，地层流体引入到猝冷流体内。在一些实施方案中，通过使地层流体流经换热器而从地层流体中除去一些热量，从而冷却该流体。当地层流体的温度为或接近于猝冷流体的露点时，可将猝冷流体加入到冷却的地层流体中。在猝冷流体的露点下或者接近其露点时猝冷地层流体可提高可能引起猝冷流体化学和/或物理不稳定性的盐(例如铵盐)溶解。在一些实施方案中，猝冷中所使用的水量最小，以便无机化合物和/或其它组分的盐不会与该混合物相分离。在分离单元214中，至少一部分猝冷流体可与猝冷混合物相分离，并利用最小量的处理循环到猝冷区中。由猝冷所产生的热量可被捕集并用于其它设施中。在一些实施方案中，可在猝冷过程中产生蒸汽。所产生的蒸汽可被输送到气体分离单元222中和/或被输送到其它设施中以供加工。
在原位热处理法中，气体218可进入气体分离单元222，以从原位热处理法气体中分离气体烃物流224。在一些实施方案中，气体分离单元是精馏吸收和高压分馏单元。气体烃物流224包含碳数为至少3的烃。
在原位热处理法中，液体物流216进入液体分离单元226。在一些实施方案中，液体分离单元226不是必须的。在液体分离单元226中，分离原位热处理法的液体物流216产生气体烃物流228和含盐工艺液体物流230。气体烃物流228可包含碳数为至多5的烃。一部分气体烃物流228可与气体烃物流224组合。含盐工艺液体物流230可通过脱盐单元232加工，形成液体物流234。使用已知的脱盐和除水方法，脱盐单元232从含盐工艺液体物流230中除去矿物盐和/或水。在一些实施方案中，脱盐单元232在液体分离单元226的上游。
液体物流234包含但不限于碳数为至少5的烃和/或含有杂原子的烃(例如含有氮、氧、硫和磷的烃)。液体物流234可包含：至少0.001g，至少0.005g，或至少0.01g在0.101MPa下沸程分布为95-200℃的烃；至少0.01g，至少0.005g，或至少0.001g在0.101MPa下沸程分布为200-300℃的烃；至少0.001g，至少0.005g，或至少0.01g在0.101MPa下沸程分布为300-400℃的烃；和至少0.001g，至少0.005g，或至少0.01g在0.101MPa下沸程分布为400-650℃的烃。在一些实施方案中，液体物流234含有最多10wt％的水，最多5wt％的水，最多1wt％的水，或最多0.1wt％的水。
在流出脱盐单元232以后，液体物流234进入过滤系统236内。在一些实施方案中，过滤系统236与脱盐单元的出口相连。过滤系统236从液体物流234中分离至少一部分堵塞化合物。在一些实施方案中，滑动安装过滤系统236。滑动安装过滤系统236可允许过滤系统从一个加工单元移到另一个。在一些实施方案中，过滤系统236包括一个或多个膜分离器，例如一个或多个纳滤膜或一个或多个反向渗透膜。
膜可以是陶瓷膜和/或聚合物膜。陶瓷膜可以是分子量截留值为至多2000道尔顿(Da)、最多1000Da或最多500Da的陶瓷膜。陶瓷膜不必溶胀以便在最佳条件下操作从基质中除去所需的物质(例如从液体物流中除去堵塞组合物)。另外，陶瓷膜可在高温下使用。陶瓷膜的实例包括但不限于中孔氧化钛、中孔γ-氧化铝、中孔氧化锆、中孔二氧化硅及它们的组合。
聚合物膜包括由致密膜制成的顶层和由多孔膜制成的底层(支持层)。可排列聚合物膜允许液体物流(渗透液)首先流经致密膜顶层然后经过底层，以便膜上的压差推动顶层贴合到底层上。聚合物膜是亲有机或疏水的膜，以便在液体物流内存在的水被保留或基本上被保留在渗涂液内。
致密膜层可从液体物流234中分离至少一部分或基本上所有的堵塞组合物。在一些实施方案中，通过在其结构内溶解和通过其结构扩散，致密的聚合物膜的性能使得液体物流234流经膜。至少一部分堵塞颗粒可能不会溶解和/或扩散通过致密膜，因此除去它们。堵塞颗粒可能不会溶解和/或扩散通过致密膜，这是因为堵塞颗粒的结构复杂和/或其分子量高。致密膜层可包括在Schmidt等人的WO96/27430中所述的交联结构，该文献在此通过参考引入。致密膜层的厚度范围可以是1-15微米、2-10微米或3-5微米。
可由聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚八甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚芳族酰胺、聚三甲基甲硅烷基丙炔或它们的混合物制造致密膜。可由提供膜机械强度的材料制造多孔底层，且它可以是超滤、纳滤或反向渗透所使用的任何多孔膜。这种材料的实例是聚丙烯腈、聚酰胺酰亚胺组合二氧化钛、聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或它们的组合。
在从液体物流234中分离堵塞组合物的过程中，膜上的压差范围可以是5-60bar、10-50bar或20-40bar。分离温度范围可以是从液体物流的倾点到100℃、约-20至约100℃、10-90℃、或20-85℃。在连续操作过程中，渗透液的流通量可以是起始流通量的最多50％、起始流通量的最多70％或起始流通量的最多90％。针对原料渗透液的重量回收率范围可以是50-97wt％、60-90wt％或70-80wt％。
过滤系统236可包括一个或多个膜分离器。膜分离器可包括一个或多个膜组件。当使用两个或更多个膜分离器时，它们可按照平行结构排列，以允许来自第一膜分离器的原料(渗余液)流动到第二膜分离器中。膜组件的实例包括但不限于螺旋缠绕的组件、板框组件、中空纤维和管状组件。在Encyclopedia of Chemical Engineering，4thEd.，1995，John Wiley&Sons Inc.，Vol.16，p158-164中公开了膜组件。在例如Boestert等人的WO/2006/040307、Pasternak的美国专利No.5102551、Pasternak的5093002、Feimer等人的5275726、Mannapperuma的5458774和Finkle等人的5150118中公开了螺旋缠绕的组件的实例，所有这些在此通过参考引入。
在一些实施方案中，当致密膜用于过滤系统236中时，使用螺旋缠绕的组件。螺旋缠绕的组件可包括渗透液隔板夹在其间的两个膜片的膜组装件，和所述膜组装件在三侧密封。第四侧与渗透液出口导管相连，以便在膜之间的区域与导管内部流体连通。在一个膜的顶部排列原料隔板(feed spacer)，并围绕渗透液的出口导管卷绕具有原料隔板的组装件，形成基本上圆筒形的螺旋缠绕的膜组件。原料隔板的厚度可以是至少0.6mm、至少1mm或至少3mm，以允许足够的膜表面包装到螺旋缠绕的组件内。在一些实施方案中，原料隔板是织造的原料隔板。在操作过程中，原料混合物可从膜组装件之间的圆筒形组件的一端沿着夹在膜的进料侧之间的原料隔板流过。一部分原料混合物流经任一膜片到达渗透侧。所得渗透液沿着渗透液隔板流入到渗透液出口导管内。
在一些实施方案中，膜分离是连续的工艺。液体物流234由于压差在膜上流过，以获得过滤的液体物流238(渗透液)和/或循环液体物流240(渗余液)。在一些实施方案中，过滤的液体物流238可具有降低的引起下游的加工系统堵塞的组合物和/或颗粒浓度。循环液体物流240经纳滤系统的连续循环可增加过滤的液体物流238的生产量达到液体物流234的起始体积的95％。在不清洁膜的进料侧的情况下，循环液体物流240可通过螺旋缠绕的膜组件连续循环至少10小时、至少1天或至少1周。一旦完成过滤，则废物流242(渗余液)可包含高浓度的可能引起堵塞的组合物和/或颗粒。废物流242流出过滤系统236并被输送到其它加工单元，例如延迟焦化单元和/或气化单元。
过滤的液体物流238可流出过滤系统236并进入一个或多个工艺单元。此处所述生产原油产品和/或商业产品的工艺单元可以在下述温度、压力、氢气源流量、液体物流流量或它们的组合下操作，或者在其它情况下按照本领域已知的那些条件操作。温度范围为约200-900℃，约300-800℃，或约400-700℃。压力范围为约0.1-20MPa，约1-12MPa，约4-10MPa或约6-8MPa。液体物流的液体时空速度范围为约0.1-30h-1，约0.5-25h-1，约1-20h-1，约1.5-15h-1，或约2-10h-1。
在图2中，过滤的液体物流238和氢源244进入加氢处理单元248。在一些实施方案中，氢源244在进入加氢处理单元248内之前，可加入到过滤的液体物流238中。在一些实施方案中，足够的氢气存在于液体物流234内和不需要氢源244。在加氢处理单元248中，在一种或多种催化剂存在下，过滤的液体物流238与氢源244接触产生液体物流250。可操作加氢处理单元248，以便充分地改变所有或至少一部分的液体物流250，以除去可能堵塞在加氢处理单元248下游布置的设备的组合物和/或抑制形成这种组合物。在加氢处理单元248内所使用的催化剂可以是可商购的催化剂。在一些实施方案中，不需要加氢处理液体物流234。
在一些实施方案中，在一种或多种催化剂存在下，接触液体物流234与氢气，以改变原油原料的一种或多种所需的性能，从而满足输送和/或精炼规格要求。在Bhan等人的公布的美国专利申请20050133414、Wellington等人的20050133405和2006年4月7日提交的标题为“Systems，Methods，and Catalysts for Producing aCrude Product”的美国专利申请序列号11/400542、Bhan于2006年6月6日提交的标题为“Systems，Methods，and Catalysts forProducing a Crude Product”的11/425979、和Wellington等人于2006年6月6日提交的标题为“Systems，Methods，and Catalysts forProducing a Crude Product”的11/425992中公开了改变原油原料的一种或多种所需性能的方法，所有这些在此通过参考引入。
在一些实施方案中，加氢处理单元248是选择氢化单元。在加氢处理单元248中，选择氢化液体物流234和/或过滤的液体物流238，以便二烯烃被还原成单烯烃。例如在DN-200(Criterion Catalysts &Technologies，Houston Texas，U.S.A.)存在下，在100-200℃的温度范围和0.1-40MPa的总压力下，使液体物流234和/或过滤的液体物流238与氢气接触生产液体物流250。相对于液体物流234中的二烯烃和单烯烃含量，液体物流250包含降低量的二烯烃和增加量的单烯烃。在一些实施方案中，在这些条件下，二烯烃转化成单烯烃的转化率为至少50％、至少60％、至少80％或至少90％。液体物流250流出加氢处理单元248并进入在加氢处理单元248下游布置的一个或多个加工单元内。布置在加氢处理单元248下游的单元可包括蒸馏单元、催化重整单元、加氢裂化单元、加氢处理单元、氢化单元、加氢脱硫单元、催化裂化单元、延迟焦化单元、气化单元或它们的组合。
液体物流250可流出加氢处理单元248和进入精馏单元252内。精馏单元252产生一种或多种原油产品。精馏可包括但不限于大气压蒸馏工艺和/或真空蒸馏工艺。原油产品包括但不限于C3-C5烃物流254、石脑油物流256、煤油物流258、柴油物流262和塔底物流264。塔底物流264通常包含在0.101MPa下沸程分布为至少340℃的烃。在一些实施方案中，塔底物流264是真空瓦斯油。在其它实施方案中，塔底物流包含沸程分布为至少537℃的烃。一种或多种原油产品可被销售和/或进一步加工成汽油或其它商业产品。
为了提高由地层流体生产的物流的用途，在精馏液体物流过程中生产的烃和在分离工艺气体过程中生产的烃气体可组合形成具有更高碳数的烃。所生产的烃气体物流可包含烷基化反应可接受的烯烃含量。
在一些实施方案中，加氢处理的液体物流和由馏分生产的物流(例如蒸馏液和/或石脑油)与原位热处理法液体和/或地层流体共混，生产共混的流体。与地层流体相比，该共混流体可具有提高的物理稳定性和化学稳定性。相对于地层流体，共混的流体可具有降低量的反应性物质(例如二烯烃、其它烯烃和/或含氧、硫和/或氮的化合物)，从而提高共混流体的化学稳定性。相对于地层流体，共混的流体可降低沥青质含量，从而提高共混流体的物理稳定性。与原位热处理法生产的地层流体和/或液体物流相比，共混流体可能是更可替代的原料。与地层流体相比，共混的流体可更加适合于运输、在化学加工单元中使用和/或在精炼单元中使用。
在一些实施方案中，通过此处所述的方法由油页岩地层生产的流体可与重质油/焦油砂原位热处理法(IHTP)流体共混。由于油页岩液体基本上是链烷烃，和重质油/焦油砂IHTP流体基本上是芳烃，因此该共混的流体显示出提高的稳定性。在一些实施方案中，原位热处理法流体可与沥青共混获得适合于在精炼单元中使用的原料。共混IHTP流体和/或沥青与所生产的流体可提高共混产品的化学和/或物理稳定性，从而该共混物可运输和/或分配到加工单元中。
由精馏单元252生产的C3-C5烃物流254和烃气体物流224进入烷基化单元266中。在烷基化单元266中，在烃气体物流224内的烯烃(例如丙烯、丁烯、戊烯或它们的组合)与C3-C5烃物流254内的异链烷烃反应，产生烃物流268。在一些实施方案中，在烃气体物流224内的烯烃含量是可接受的，且不需要附加的烯烃源。烃物流268包含碳数为至少4的烃。碳数为至少4的烃包括但不限于丁烷、戊烷、己烷、庚烷和辛烷。在一些实施方案中，由烷基化单元266生产的烃的辛烷值大于70、大于80或大于90。在一些实施方案中，烃物流268适合于不经进一步加工用作汽油。
在一些实施方案中，可加氢裂化塔底物流264生产石脑油和/或其它产品。然而，所得石脑油可能需要重整以改变辛烷值，使得产品在商业上可作为汽油销售。替代地，可在催化裂化器内处理塔底物流264，生产用于烷基化单元的石脑油和/或原料。在一些实施方案中，石脑油物流256、煤油物流258和柴油物流262具有不平衡的链烷烃、烯烃和/或芳烃。这些物流可能不具有在商业产品中使用的合适量的烯烃和/或芳烃。可通过组合至少一部分这些物流形成沸程分布为38℃至约343℃的组合物流266，来改变这种不平衡。催化裂化组合物流266可产生适合于在烷基化单元和/或其它加工单元中使用的烯烃和/或其它物流。在一些实施方案中，加氢裂化石脑油物流256生产烯烃。
在图2中，组合物流266和来自精馏单元252的塔底物流264进入催化裂化单元270中。在控制的裂化条件下(例如控制的温度和压力)，催化裂化单元270产生附加的C3-C5烃物流254′、汽油烃物流272和附加的煤油物流258′。
附加的C3-C5烃物流254′可被输送到烷基化单元266中，与C3-C5烃物流254组合，和/或与烃气体物流224组合，产生适合于销售的汽油。在一些实施方案中，在烃气体物流224中的烯烃含量是可接受的和不需要附加的烯烃源。
在一些实施方案中，所生产的塔底物流(例如VGO)的量太低，以致于无法维持加氢裂化单元或催化裂化单元的操作，和在由精馏单元和/或催化裂化单元(例如由图2中的精馏单元252和/或催化裂化单元270)生产的气体物流内烯烃的浓度可能太低，以致于无法维持烷基化单元的操作。可处理从精馏单元中生产的石脑油，生产烯烃以供在例如烷基化单元内进一步处理。当由原位热处理法液体生产的液体物流用作原料物流时，通过常规的石脑油重整工艺生产的重配汽油可能不满足商业规格要求，例如California Air Resources Board的强制规定。在重整石脑油工艺之前，在常规的加氢处理过程中可使石脑油内的烯烃量饱和。因此，重整所有的加氢处理的石脑油可导致高于用于重配汽油的成品汽油(gasoline pool)内所需的芳烃含量。可通过由烷基化单元生产充足的烷基化物改变在重整的石脑油内烯烃和芳烃含量的不平衡，以生产重配汽油。由精馏和/或裂化石脑油生成的烯烃，例如丙烯和丁烯，可与异丁烷组合生产汽油。另外，已发现，催化裂化在精馏单元内生产的石脑油和/或其它精馏物流要求附加的热量，这是因为相对于在催化裂化单元内所使用的其它原料而言焦炭的生产量下降。
图3描述了处理由原位热处理法物流生产的液体物流生产烯烃和/或液体物流的示意图。在国际公布No.WO2006/020547和Mo等人的美国专利申请公布Nos.20060191820和20060178546中公开了生产中间蒸馏液和烯烃的类似方法，所有这些在此通过参考引入。液体物流274进入催化裂化系统278。液体物流274可包括但不限于来自图2所述系统的液体物流234、加氢处理的液体物流250、过滤的液体物流238、石脑油物流256、煤油物流258、柴油物流262和塔底物流264、沸程分布为65-800℃的任何烃物流或它们的混合物。在一些实施方案中，物流276进入催化裂化系统278且可雾化和/或提升液体物流274，以加强液体物流与催化裂化催化剂的接触。雾化液体物流274的蒸汽与原料之比的范围可以是0.01-2w/w，或者0.1-1w/w。
在催化裂化系统278中，使液体物流274与催化裂化催化剂接触，生产一种或多种原油产品。催化裂化的催化剂包括选择的催化裂化催化剂、至少一部分用过的再生裂化催化剂物流280、至少一部分再生的裂化催化剂物流282或它们的混合物。用过的再生裂化催化剂280包括在第二催化裂化系统284中使用的再生的裂化催化剂。可使用第二催化裂化系统284裂化烃生产烯烃和/或其它原油产品。提供到第二催化裂化系统284中的烃可包含由生产井生产的C3-C5烃、汽油烃、氢化蜡(hydrowax)、由费托工艺生产的烃、生物燃料或它们的组合。对第二催化裂化系统中使用不同类烃原料的混合物可提高C3-C5烯烃的生产量，以满足烷基化需求。因此，可提高产品与精炼工艺的一体化。第二催化裂化系统284可以是密相单元、固定的流化床单元、提升管、以上提及的单元的组合、或者裂化烃领域中已知的任何单元或结构。
在催化裂化系统278内催化裂化催化剂和液体物流274接触将产生原油产品和废的裂化催化剂。原油产品可包括但不限于沸点分布小于液体物流274的沸点分布的烃、一部分液体物流274或它们的混合物。原油产品和废的催化剂进入分离系统286。分离系统286可包括例如蒸馏单元、汽提器、过滤系统、离心机或本领域已知的能分离原油产品与废催化剂的任何装置。
分离的废裂化催化剂物流288流出分离系统286并进入再生单元290。在再生单元290中，废的裂化催化剂与诸如氧气和/或空气之类的氧源292在碳燃烧条件下接触，产生再生的裂化催化剂物流282和燃烧气体294。可作为除去在催化裂化工艺过程中在催化剂上形成的碳和/或其它杂质的副产物形式形成燃烧气体。
再生单元290内的温度范围可以是约621-760℃或677-715℃。再生单元290内的压力范围可以是从大气压到0.345MPa或0.034-0.345MPa。在再生单元290内分离的废裂化催化剂的停留时间范围是约1-6分钟，或者是约2分钟，或者约2-4分钟，或者是约4分钟。在再生的裂化催化剂上的焦炭含量小于在分离的废裂化催化剂上的焦炭含量。这种焦炭含量小于0.5wt％，其中重量百分数以不包括焦炭含量的的再生裂化催化剂的重量为基准。再生的裂化催化剂中的焦炭含量范围可以是0.01-0.5wt％、0.05-0.3wt％或0.1-0.1wt％。
在一些实施方案中，再生的裂化催化剂物流282可分成两股物流，其中至少一部分再生的裂化催化剂物流282′离开再生单元290并进入第二催化裂化系统284。至少另一部分再生的裂化催化剂物流282离开再生器290并进入催化裂化系统278内。调节用过的再生裂化催化剂与再生的裂化催化剂的相对量，以在催化裂化系统278内提供所需的裂化条件。调节用过的再生裂化催化剂与再生的裂化催化剂之比可辅助控制在催化裂化系统278内的裂化条件。用过的再生裂化催化剂与再生的裂化催化剂的重量比范围可以是0.1∶1到100∶1、0.5∶1到20∶1或1∶1到10∶1。对于在稳态下操作的系统来说，用过的再生裂化催化剂与再生的裂化催化剂的重量比接近于流通到第二催化裂化系统284的至少一部分再生的裂化催化剂和与引入到催化裂化系统278内的液体物流274混合的其余部分的再生裂化催化剂的重量比，因此前述范围也可应用于这一重量比。
原油产品296离开分离系统286并进入液体分离单元298内。液体分离单元298可以是本领域的技术人员已知的回收并分离原油产品成产品物流例如气体物流228′、汽油烃物流300、循环油物流302和塔底物流304的任何系统。在一些实施方案中，塔底物流304被循环到催化裂化系统278中。液体分离单元298可包括组件和/或单元，例如吸收器和汽提器、精馏器、压缩器和分离器或从原油产品回收与分离产品的已知系统的任何组合。在一些实施方案中，至少一部分轻质的循环油物流302离开液体分离单元298并进入第二催化裂化系统278内。在一些实施方案中，没有轻质循环油物流被输送到第二催化裂化系统中。在一些实施方案中，至少一部分汽油烃物流300离开液体分离单元298并进入第二催化裂化系统284内。在一些实施方案中，没有汽油烃物流被输送到第二催化裂化系统内。在一些实施方案中，汽油烃物流300适合于销售和/或在其它工艺中使用。
汽油烃物流306(例如真空瓦斯油)和/或一部分汽油烃物流300和轻质循环油物流302被输送到催化裂化系统284中。在物流276′存在下催化裂化这些物流生产粗烯烃物流308。粗系统物流308可包含碳数为至少2的烃。在一些实施方案中，粗烯烃物流308含有至少30wt％的C2-C5烯烃、40wt％的C2-C5烯烃、至少50wt％的C2-C5烯烃、至少70wt％的C2-C5烯烃或至少90wt％的C2-C5烯烃。循环汽油烃物流300到第二催化裂化系统284内可在整个工艺系统中提供瓦斯油烃物流306转化成C2-C5烯烃的附加转化。
在一些实施方案中，第二催化裂化系统284包括中间反应区和汽提区，二者彼此流体连通且汽提区位于中间反应区下方。与其在中间反应区内速度相比，为了在汽提区内提供高的蒸汽速度，汽提区的截面积小于中间反应区的截面积。汽提区的截面积与中间反应区的截面积之比的范围可以是0.1∶1到0.9∶1、0.2∶1到0.8∶1或者0.3∶1到0.7∶1。
在一些实施方案中，第二催化裂化系统的几何形状使得它通常为圆筒形，汽提区的长径比使得在汽提区内提供所需的高蒸汽速度并在汽提区内提供充足的接触时间以供所需地气提从第二催化裂化系统中移除的用过的再生催化剂。因此，汽提区的长径比范围可以是1∶1到25∶1、2∶1到15∶1或3∶1到10∶1。
在一些实施方案中，独立于催化裂化系统278的操作或控制，操作或控制第二催化裂化系统284。这一独立操作或控制第二催化裂化系统284可改进汽油烃转化成所需产品例如乙烯、丙烯和丁烯的总转化率。采用第二催化裂化系统284的独立操作，可降低催化裂化单元278的裂化深度，优化C2-C5烯烃的产率。在第二催化裂化系统284内的温度范围可以是482℃(900°F)至约871℃(1600°F)、510℃(950°F)-871℃(1600°F)或538℃(1000°F)-732℃(1350°F)。第二催化裂化系统284的操作压力范围可以是大气压到约0.345MPa(50psig)或约0.034-0.345MPa(5-50psig)。
加入到第二催化裂化系统284内的蒸汽276′可辅助第二催化裂化单元的操作控制。在一些实施方案中，不需要蒸汽。在一些实施方案中，相对于其它催化裂化工艺，对于在工艺系统中和在汽油烃裂化中给定的汽油烃转化率来说使用蒸汽可提供改进的C2-C5烯烃产率的选择性，其中增加丙烯和丁烯产率。引入到第二催化裂化系统284内的蒸汽与汽油烃的重量比的范围可以是一直到达或者为约15∶1、0.1∶1到10∶1、0.2∶1到9∶1、或0.5∶1到8∶1。
粗烯烃物流308进入烯烃分离系统310内。烯烃分离系统310可以是本领域技术人员已知的回收并分离粗烯烃物流308成C2-C5烯烃产物物流例如乙烯产物物流312、丙烯产物物流314和丁烯产物物流316的任何系统。烯烃分离系统310可包括诸如吸收器和汽提器、精馏器、压缩器和分离器之类的系统或者已知的提供从流体物流308中回收并分离C2-C5烯烃产物的系统或设备的任何组合。在一些实施方案中，烯烃物流312、314、316进入烷基化单元266生成烃物流268。在一些实施方案中，烃物流268的辛烷值为至少70、至少80或至少90。在一些实施方案中，物流312、314、316中一个或多个的全部或一部分被输送到其它加工单元，例如聚合单元中，以供用作原料。
在一些实施方案中，可组合来自催化裂化系统的原油产品和来自第二催化裂化系统的粗烯烃物流。组合物流可进入单一的分离单元(例如液体分离系统298和烯烃分离系统310的组合)内。
在图3中，用过的裂化催化剂物流280离开第二催化裂化系统284并进入催化裂化系统278内。与在再生的裂化催化剂282内的催化剂上的碳浓度相比，用过的裂化催化剂物流280内的催化剂可包含略高的碳浓度。在催化剂上高的碳浓度可使催化裂化催化部分失活，所述催化裂化催化剂提供来自催化裂化系统278的提高的烯烃产率。用过的再生催化剂中的焦炭含量可以是至少0.1wt％或至少0.5wt％。用过的再生催化剂中的焦炭含量范围可以是0.1至约1wt％或0.1-0.6wt％。
在催化裂化系统278和第二催化裂化系统284内所使用的催化裂化催化剂可以是本领域已知的任何可流化的裂化催化剂。可流化的裂化催化剂可包括在多孔的无机耐火氧化物基体或粘合剂内分散的具有裂化活性的分子筛。“分子筛”是指基于其各自的尺寸能分离原子或分子的任何材料。适合于用作裂化催化剂中的组分的分子筛包括柱状粘土、脱层粘土和结晶硅铝酸盐。在一些实施方案中，裂化催化剂包含结晶硅铝酸盐。这种硅铝酸盐的实例包括Y沸石、超稳定的Y沸石、X沸石、沸石β、沸石L、钾沸石、丝光沸石、八面沸石和沸石Ω。在一些实施方案中，在裂化催化剂中使用的结晶硅铝酸盐是X和/或Y沸石。Breck的美国专利No.3130007公开了Y型沸石。
可通过用氢离子、铵离子、多价金属阳离子，例如含稀土元素的阳离子、镁阳离子或钙阳离子，或氢离子、铵离子和多价金属阳离子的组合物交换沸石，从而降低钠含量，直到它小于约0.8wt％，优选小于约0.5wt％和最优选小于约0.3wt％，以Na2O形式计算，来增加用作裂化催化剂中组分的沸石的稳定性和/或酸度。进行离子交换的方法是本领域众所周知的。
在使用之前，组合裂化催化剂中的沸石或其它分子筛组分与多孔的无机耐火氧化物基体或粘合剂，形成成品催化剂。在成品催化剂内的耐火氧化物组分可以是二氧化硅-氧化铝、二氧化硅、氧化铝、天然或合成粘土、柱状或脱层粘土、这些组分中一种或多种的混合物、和类似物。在一些实施方案中，无机耐火氧化物基体包括二氧化硅-氧化铝和粘土例如高岭土、锂蒙脱石、海泡石和硅镁土的混合物。成品催化剂可含有约5-40wt％的沸石或其它分子筛和大于约20wt％的无机耐火氧化物。在一些实施方案中，成品催化剂可含有约10-35wt％的沸石或其它分子筛、约10-30wt％的无机耐火氧化物和约30-70wt％的粘土。
可通过本领域已知的任何合适的方法，其中包括混合、研磨、共混或均化，组合催化裂化催化剂中的结晶硅铝酸盐或其它分子筛组分与多孔的无机耐火氧化物组分或其前体。可使用的前体的实例包括但不限于氧化铝、氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶、氧化锆、氧化铝水凝胶、铝和锆的聚氧阳离子和粒化的氧化铝。在一些实施方案中，组合沸石与硅铝酸盐凝胶或溶胶或其它无机的耐火氧化物组分，并喷雾干燥所得混合物，产生直径范围通常为约40-80微米的成品催化剂颗粒。在一些实施方案中，沸石或其它分子筛可研磨或者在其它情况下与耐火氧化物组分或其前体混合、挤出、然后粉碎成所需的粒度范围。成品催化剂的平均本体密度可以是约0.30-0.90g/cm3，和孔体积为约0.10-0.90cm3/g。
在一些实施方案中，可将ZSM-5添加剂引入到第二催化裂化系统284中的中间裂化反应器内。当在中间裂化反应器内与选择的裂化催化剂一起使用ZSM-5添加剂时，低级烯烃例如丙烯和丁烯的产率提高。ZSM-5的用量范围为引入到第二催化裂化系统284内的再生催化剂重量的最多30wt％、最多20wt％或最多18wt％。引入到第二催化裂化系统284内的ZSM-5添加剂的用量范围可以是引入到第二催化裂化系统284内的再生裂化催化剂重量的1-30wt％、3-20wt％或5-18wt％。
ZSM-5添加剂是选自中孔尺寸的结晶硅铝酸盐或沸石系列的分子筛添加剂。可用作ZSM-5添加剂的分子筛包括但不限于在“Atlas ofZeolite Structure Type s”，Eds.W.H.Meier和D.H.Olson，Butterworth-Heineman，第三版，1992中所述的中孔沸石。中孔沸石的孔径通常为约0.5-0.7nm，和包括例如MFI、MFS、MEL、MTW、EUO、MTT、HEU、FER和TON结构类型的沸石(沸石命名的IUPAC委员会)。这种中孔沸石的非限定性实例包括ZSM-5、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-34、ZSM-35、ZSM-38、ZSM-48、ZSM-50、硅沸石和硅沸石2。在Argauer等人的美国专利3702886和Graven的美国专利No.3770614中描述了ZSM-5，这两篇文献在此通过参考引入。
在Chu的美国专利No.3709979中公开了ZSM-11，Rosinski等人的美国专利No.3832449中公开了ZSM-12，和在Bonacci等人的美国专利No.3948758中公开了ZSM-21和ZSM-38，在Plank等人的美国专利No.4076842中公开了ZSM-23，和在Plank等人的美国专利No.4016245中公开了ZSM-35，所有这些在此通过参考引入。其它合适的分子筛包括硅铝磷酸盐(SAPO)，例如Lok等人的美国专利No.4440871中所述的SAPO-4和SAPO-11；硅铬酸盐；硅酸镓、硅酸铁；磷酸铝(ALPO)，例如在Wilson等人的美国专利No.4310440中所述的ALPO-11；硅铝酸钛(TASO)，例如在Pellet等人的美国专利No.4686029中所述的TASO-45；在Frenken等人的美国专利No.4254297中所述的硼硅酸盐；磷酸铝钛(TAPO)，例如在Lok等人的美国专利No.4500651中所述的TAPO-11；和硅铝酸铁，所有这些文献在此通过参考引入。
Chester等人的美国专利No.4368114(在此通过参考将其引入)详细地公开了可以是合适的ZSM-5添加剂的一组沸石。根据常规方法，ZSM-5添加剂可与催化失活的无机氧化物基体组分保持在一起。
在一些实施方案中，由图2和3所述的单元生产的残渣可用作能源。可气化该残渣产生气体，所述气体被燃烧(例如在涡轮机内燃烧)和/或注入到地下地层内(例如将所产生的二氧化碳注入到地下地层内)。在一些实施方案中，使残渣脱沥青生产沥青。可气化所述沥青。
实施例
以下列出了原位热处理的液体物流的过滤和由原位热处理的液体物流生产烯烃的非限定性实例。
实施例1.原位热处理法液体物流的纳滤
从原位热处理法中获得液体样品(500ml，398.68g)。该液体样品含有0.0069g硫和0.0118g氮/g液体样品。该液体样品的最终沸点为481℃，和液体样品的密度为0.8474。过滤该样品所使用的膜分离单元是实验室的平片膜安装类型的P28，它获自CM CelfaMembrantechnik A.G.(瑞典)。将单一的2微米厚的聚二甲基硅氧烷膜(GKSS Forschungszentrum GmbH，Geesthact，德国)用作过滤介质。过滤系统在50℃下操作，和在膜上的压差为10bar。在渗透液侧的压力接近大气压。收集渗透液并循环通过过滤系统以模拟连续工艺。用氮气幕保护渗透液，防止与环境空气接触。还收集渗余液以供分析。在过滤过程中，2kg/m2/bar/h的平均流通量没有可测量地从起始的流通量起下降。过滤的液体(298.15g，74.7％回收率)含有0.007g硫和0.0124g氮/g过滤的液体；和过滤的液体的密度为0.8459和最终沸点为486℃。渗余液(56.46g，回收率14.16％)含有0.0076g硫和0.0158g氮/g渗余液；以及渗余液的密度为0.8714和最终沸点为543℃。
实施例2.过滤和未过滤的原位热处理法液体物流的结垢测试
测试实施例1的未过滤和已过滤的液体样品的结垢行为。使用Alcor热结垢测试仪测定结垢行为。Alcor热结垢测试仪是由1018钢制造的小型的管壳式换热器，其在使用之前用Norton R222砂纸打磨。在试验过程中，监控样品的出口温度(Tout)同时保持换热器温度(Tc)在恒定值下。若发生结垢且在管道表面上沉积物质，则样品的耐热性增加和因此出口温度下降。在给定的时间段之后出口温度下降是结垢严重程度的量度。在操作2小时之后的温度下降用作结垢严重程度的指示。ΔT＝Tout(0)-Tout(2h)。Tout(0)定义为在试验开始时获得的最大(稳定)出口温度，在最先注意到出口温度下降之后2小时或者当出口温度已经稳定至少2小时时记录Tout(2h)。
在每一次试验过程中，液体样品在约3ml/min下连续循环经过换热器。换热器内的停留时间为约10秒。操作条件如下所述：压力40bar，T样品为约50℃，Tc为350℃，和试验时间为4.41小时。未过滤的液体物流样品的ΔT为15℃，过滤样品的ΔT为0。
这一实施例证明，纳滤由原位热处理法生产的液体物流除去至少一部分堵塞组合物。
实施例3.由原位热处理法液体物流生产烯烃
使用实验室规模的中试系统进行实验。该中试系统包括原料供应系统、催化剂负载和转移系统、快速流化的提升管反应器、汽提器、产物分离和收集系统、和再生器。提升管反应器是绝热的提升管，其内径为11-19mm和长度为约3.2m。提升管反应器出口与汽提器流体连通，所述汽提器在与提升管反应器出口流相同的温度下操作且其方式提供基本上100％的汽提效率。再生器是再生废催化剂所使用的多段式连续再生器。将废催化剂以控制的流量进料到再生器中，并在容器内收集再生的催化剂。在每一次实验室试验过程中，在30分钟的时间间隔处获得物料平衡。通过使用在线的气相色谱分析复合气体样品，并收集液体产品样品和分析过夜。通过测量催化剂的流量和通过测量在催化剂上的Δ焦炭(这通过在稳态下操作该单元时，测量在每一次试验获取的废催化剂和再生催化剂样品上的焦炭而获得)，从而测定焦炭的产率。
分馏由原位热处理法生产的液体物流，获得沸程分布为310-640℃的真空瓦斯油(VGO)物流。接触VGO物流与在以上所述的催化系统内含有10％ZSM-5添加剂的流化的催化裂化器E-Cat。提升管反应器温度维持在593℃(1100°F)下。所生产的产物以每克产物计，含有0.1402gC3烯烃、0.137gC4烯烃、0.0897gC5烯烃、0.0152g异C5烯烃、0.0505g异丁烯、0.0159g乙烷、0.0249g异丁烷、0.0089g正丁烷、0.0043g戊烷、0.0209g异戊烷、0.2728gC6烃与沸点最多232℃(450°F)的烃的混合物、0.0881g沸程分布为232-343℃(450-650°F)的烃、0.0769g沸程分布为343-399℃(650-750°F)的烃和0.0386g沸程分布为至少399℃(750°F)的烃和0.0323g焦炭。
这一实施例证明了生产原油产品的方法，该方法通过精馏从地层流体分离液体物流生产的液体物流，从而生产沸点在343℃以上的原油产品；和催化裂化沸点在343℃以上的原油产品，从而生产一种或多种附加的原油产品，其中至少一种附加的原油产品是第二气体物流。
实施例4.由原位热处理法生产的液体物流生产烯烃
使用热裂化的石脑油模拟由原位热处理法生产的沸程分布为30-182℃的液体物流。以每克石脑油计，石脑油含有0.186g萘、0.238g异链烷烃、0.328g正链烷烃、0.029g环烯烃、0.046g异烯烃、0.064g正烯烃和0.109g芳烃。在以上所述的催化裂化系统内，接触石脑油物流与具有10％ZSM-5添加剂的FCC E-Cat，以生产原油产品。提升管反应器温度维持在593℃(1100°F)下。该原油产品包含以每克原油产品计0.1308g乙烯、0.0139g乙烷、0.0966g C4烯烃、0.0343gC4异烯烃、0.0175g丁烷、0.0299g异丁烷、0.0525gC5烯烃、0.0309gC5异烯烃、0.0442g戊烷、0.0384g异戊烷、0.4943gC6烃与沸点最多232℃(450°F)的烃的混合物、0.0201g沸程分布为232-343℃(450-650°F)的烃、0.0029g沸程分布为343-399℃(650-750°F)的烃、和0.00128g沸程分布为至少399℃(750°F)的烃和0.00128g焦炭。C3-C5烯烃的总量为0.2799g/g石脑油。
这一实施例证明了生产原油产品的方法，该方法通过精馏从地层流体分离液体物流生产的液体物流，从而生产沸点在343℃以上的原油产品；和催化裂化沸点在343℃以上的原油产品，从而生产一种或多种附加的原油产品，其中至少一种附加的原油产品是第二气体物流。

Claims (20)

1.生产一种或多种原油产品的方法，该方法包括：
由地下原位热处理法生产地层流体；
分离地层流体，生产液体物流和气体物流；
提供至少部分液体物流到加氢处理单元；和
在足以除去液体物流内的至少部分堵塞组合物的条件下，加氢处理至少部分液体物流，生产加氢处理后的液体物流。
2.权利要求1的方法，其中一种或多种所述堵塞组合物包括原位热处理法生产的固体。
3.权利要求1或2的方法，其中一种或多种所述堵塞组合物包括原位热处理法生产的固体和烃的混合物。
4.权利要求1-3任一项的方法，其中一种或多种所述堵塞组合物包括原位热处理法生产的烯烃和固体。
5.权利要求1-4任一项的方法，其中所述堵塞组合物为二烯烃，和加氢处理将至少部分二烯烃转化为单烯烃。
6.权利要求1-5任一项的方法，其中加氢处理包括在氢存在下使液体物流与一种或多种催化剂接触以生产适合输送和/或精炼应用的产品。
7.权利要求1-6任一项的方法，进一步包括在一个或多个下游处理单元中处理至少部分加氢处理后的液体物流以形成一种或多种原油产品。
8.权利要求7的方法，其中至少一个所述处理单元包括精馏单元。
9.权利要求7或8的方法，其中至少一种原油产品在25℃和0.101MPa下为液体混合物。
10.权利要求7-9任一项的方法，其中至少一种原油产品在25℃和0.101MPa下为气体混合物。
11.权利要求7-10任一项的方法，其中至少一种原油产品在25℃和0.101MPa下为气体混合物，和其中该气体混合物包含碳数为至少3的烃。
12.权利要求7-11任一项的方法，其中至少一种原油产品包括柴油。
13.权利要求7-12任一项的方法，其中至少一种原油产品包括石脑油。
14.权利要求7-13任一项的方法，其中至少一种原油产品为真空瓦斯油。
15.权利要求7-14任一项的方法，其中一种原油产品至少部分与原位热处理法生产的地层流体共混。
16.权利要求1-15任一项的方法，其中原位热处理法包括用一个或多个热源加热含烃地层。
17.权利要求1-16任一项的方法，其中地层流体包括运动流体、减粘液体、热解流体或它们的混合物。
18.权利要求1-17任一项的方法，其中地层包括油页岩，和其中至少一种原油产品与原位热处理法生产的重质油/焦油砂流体共混。
19.制造运输燃料的方法，该方法包括使用权利要求1-18任一项的方法生产的原油产品。
20.运输燃料，它包含通过权利要求1-19任一项的方法生产的一种或多种原油产品。
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