CN105368487A - 用于加工烃类的超声波处理 - Google Patents

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Abstract

用于升级或提升重油原料质量的系统和方法。本文描述的系统和方法利用超声作用以发送超声能量(例如，空化力、剪切、微射流、冲击波、微对流、局部热点等)至重油中以在传统不认为适用于处理重油的低压氢气条件下(例如，小于500psig)驱动加氢转化。

Description

用于加工烃类的超声波处理
背景技术
在石油工业中通常需要将较低质量的原料(例如，重质烃油)“升级”为具有较高经济价值的较低沸点烃类。此外，石油工业继续需求可将重质整体石油原油转化为具有重质烃油含量的量大幅减少的较轻原油，特别是沥青质的工艺。通过重质烃油、重质整体石油原油和其它类似的原料，特别是高沸点石油精炼厂残余物的处理得到的其他优势包括加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)、碳渣还原(CRR)、加氢脱金属(hydrodemetallation)(HDM)和沉淀物还原。
较低质量原料的特征为包括相对高数量的具有沸点为524℃(975°F.)或更高的烃类。它们还包含相对高浓度的硫、氮和金属。高沸点部分通常具有高的分子量和/或低的氢/碳比例，它的一个例子是一类统称为“沥青质”的复杂的化合物。沥青质难以加工且通常引起传统催化剂和加氢处理设备的污染。
含相对高浓度的沥青质、硫、氮和金属的较低质量的原料的实例包括重质原油和油砂沥青，和桶的底部沉积物和传统精炼工艺留下的残渣(统称为“重油”)。术语“桶的底部沉积物”和“残渣”(或“渣油”)通常指常压塔底沉积物，其沸点>343℃(650°F.)，或真空塔底部沉积物，其沸点>524℃(975°F.)。术语“渣油沥青”和“真空渣油”通常用于指沸点>524℃(975°F.)的部分。
加氢转化工艺，也已知为并在此称为加氢裂化，通过在过渡金属催化剂的存在下使原料与氢气反应实现上述较低质量原料“升级”的目的，所述过渡金属催化剂例如多相负载型催化剂、微米和纳米尺寸催化剂或均相催化剂，或它们的组合。多相过渡金属催化剂通常负载在高比表面积高熔点氧化物例如氧化铝、二氧化硅、铝-硅酸盐和本领域技术人员已知的其它物质上。这样的催化剂载体具有复杂的表面孔结构，其可包括直径相对小的孔(即，微孔)和直径相对大的孔(即，大孔)，其可影响催化剂的反应特性。对于通过改变孔径、孔径分布、孔径比例和催化剂表面的其它方面来改变加氢转化催化剂的特性已进行了相当大量的研究，这些研究已导致前述加氢转化的多个目的的实现。
Nelson等人的美国专利第5,435,908号中公开了这样的成就的一个优异的实例，其中负载型催化剂实现了良好水平的重烃原料加氢转化为常压沸点小于538℃(1000°F)的产物。同时，公开的所述催化剂和工艺产生常压沸点高于343℃(650°F.)具有低沉淀物含量的液体和常压沸点高于538℃(1000°F.)具有低硫含量的产物。所述催化剂包括负载在氧化铝上的第VIII族非贵金属氧化物和第VI-B族金属氧化物。所述氧化铝载体的特征在于具有150-240m2/g的总表面积，0.7-0.98的总孔体积(TPV)，和具有如下特征的孔直径分布：其中≤20％的TPV以直径小于或等于的初级微孔存在，至少约34％TPV以直径为约 的次级微孔存在，和约26％-46％的TPV以直径为大于的大孔存在。
Aldrich等人的美国专利第5,108,581号公开了另一个基本实现重油原料加氢转化的一些上述目标的方法。正如在'581专利中所公开的，将可分散的或可降解的催化剂前驱体(即，均相的催化剂前驱体)连同氢气，优选含硫化氢的氢气，加入到所述重油原料中，且在压力下加热所述混合物以形成催化剂浓缩物。然后将所述催化剂浓缩物加入被引入加氢转化反应器的重油原料主体中。用于形成所述催化剂浓度的合适的条件包括温度至少260℃(500°F)和从170kPa(10psig)至13,890kPa(2000psig)的高压，示例性条件为380℃(716°F)和9,754kPa(9,754kPa)。正如该公开所教导的，这样的条件的目的是分解所述催化剂前驱体以在其与加氢转化反应器中的重质原料油的主体混合之前形成分散在催化剂浓缩物的烃油中的催化剂颗粒。
然而，尽管这些进步，重质烃油的加氢转化工艺仍需要高的反应器温度(例如，高于315℃(600°F))和高压(例如，高于13,890kPa(2000psig))的含氢气体。由于氢气的高温和高压的组合，由于氢的高消耗，加氢转化反应器的构建和操作成本是相当大的，所述反应器必须非常稳健以承受所述操作压力，且，由于高的操作压力，具有与操作加氢转化反应器相关的相当大的安全问题。
减少这些成本和提高所述反应器的安全性的一个方法是降低所述反应器的压力。然而，降低压力的一个障碍是本领域中已知在低于13,890kPa(2000psig)的压力下操作加氢转化反应器引起反应器中难以处理的残渣的形成和产物流中高水平的沉淀物。反应器和其他工艺系统中残渣和其他沉淀物的收集引起不可预知的和不稳定的反应器条件。如果要避免这些，需要频繁的反应器关机和清洁，这导致产量的损失，因为反应器不是“在线”的。从产品质量的观点、从反应器操作的观点或更重要的从安全的观点考虑，明显不稳定的和不可预知的反应器条件是不满足需要的。
发明内容
本文描述的是用于升级或提升重油原料的质量的系统和方法。重油原料通常具有低的经济价值，然而升级的重油含有较大比例的高价值的、低沸点的成分。本文描述的系统和方法利用超声波法以传送超声能量(例如，空化力、剪切、微射流、冲击波、微对流、局部热点等)至所述重油中并在传统不认为适合于处理重油的条件下驱动加氢转化。例如，本文描述的系统和方法在比传统认为可能的压力低的多的压力下(例如，少于500psig)在加氢裂化反应中利用氢。这提高了安全性并降低了重油升级的成本。
在一个实施方案中，描述了重油升级系统。所述重油升级系统包括超声反应器，其包括重油原料，和压力容器，所述压力容器含被配置用于在所述压力容器中将所述重油原料加热至足以用于加氢裂化的温度的加热器，在小于500psig下分散在所述重油原料中的氢气，和被配置用于升级所述重油原料的催化剂。所述超声反应器进一步包括被放置且被配置用于与所述重油原料、氢气和催化剂接触以传送超声能量的超声发生器。所述超声反应器可流动地与一个或多个下游的分离器结合用于从所述重油原料中回收升级的产物和/或与下游的反应器结合用于进一步反应(即，进一步升级)来自所述超声反应器的重油。
在一个实施方案中，所述超声发生器可包括位于所述压力容器内与重油原料接触的超声发送器。尽管超声波处理可影响混合，也需要在所述压力容器内包括混合器用于混合与所述超声发送器接触的重油原料。在另一个实施方案中，所述超声发生器可包括与所述压力容器流动结合的循环通道，位于沿着所述循环通道放置的流动池中的超声发送器，和与所述循环通道流动结合的泵，所述泵被配置以从所述压力容器中抽重油原料，经过所述循环通道和所述流动池，并返回至所述压力容器。
在另一个实施方案中，公开了用于升级重油原料的方法。所述方法包括(1)提供重油原料、氢气和被配置用于升级所述重油原料的催化剂，(2)提供超声反应器，所述超声反应器包括压力容器、被配置用于将压力容器中的重油原料加热至足以加氢裂化的温度的加热器和被放置以与所述重油原料接触的超声发生器，和(3)在加氢裂化条件下使氢气、重油原料和催化剂超声反应器结合以将至少部分重油原料转化为较低沸点的烃类，其中所述氢气为小于500psig。所述方法进一步包括(4)传送超声能量至重油原料与重油原料、氢气和催化剂接触以从所述重油原料形成挥发性的升级的产物和非挥发性的升级的产物，和(5)从升级的重油原料中回收挥发性的和非挥发性的升级的产物。
在另一个实施方案中，公开了用于升级重油原料的方法。所述方法包括(1)提供重油原料、氢气和被配置用于升级所述重油原料的催化剂，其中所述催化剂为固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种，(2)提供第一超声反应器，所述第一超声反应器包括压力容器、被配置用于将压力容器中的重油原料加热至足以加氢裂化的温度的加热器和被放置与所述重油原料接触的超声发生器，(3)在加氢裂化条件下使氢气、重油原料和催化剂超声反应器结合以将至少部分重油原料转化为较低沸点的烃类，其中所述氢气为小于500psig，和(4)传送超声能量至重油原料与重油原料、氢气和催化剂接触以形成包括挥发性的升级的产物和非挥发性的升级的产物的升级的重油原料。
所述方法进一步包括步骤(5)：将来自第一超声反应器的升级的重油原料转移至闪蒸分离器，所述闪蒸分离器被配置用于从升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的升级的产物，和步骤(6)：将来自闪蒸分离器的升级的重油原料转移至第一返混鼓泡反应器。所述方法进一步包括步骤(7)：将来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料转移至级间分离器，所述级间分离器被配置用于从来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的烃类，步骤(8)：将来自级间反应器的升级的重油原料转移至第二返混鼓泡反应器，和步骤(9)：从来自第一超声反应器、闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个的升级的重油原料中回收非挥发性的升级的产物。
将理解在不偏离本发明的精神下可改变本文公开的装置和方法中列举的第一超声反应器、闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个的顺序。同样地，将理解在不偏离本发明的精神下可复制本文公开的装置和方法中列举的第一超声反应器、闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的任何一个。
从下面的描述和附加的权利要求中本发明的这些或其他目的将变得更加充分明显，或通过下文提出的本发明的实践而获得。
附图说明
为进一步清楚显示本发明的上述或其他优势和特征，将参考附图中说明的其具体的实施方案进行本发明更详细的描述。应当意识到的是这些附图仅描述本发明的示例性实施方案并不因此被认为限制本发明的范围。将通过附图的使用用附加的特征和细节描述和解释本发明，其中：
图1示出了使用超声反应器升级烃类的工艺流程图；
图2示出了根据本发明的一个实施方案在超声反应器中使用的用于升级烃类的超声发生器；
图3示出了根据本发明的一个实施方案在超声反应器中使用的用于升级烃类的另一个超声发生器；
图4示出了升级烃类的工艺流程图，其中来自超声反应器的升级的产物在至少一个返混鼓泡反应器中被进一步升级；
图5示出了升级烃类的工艺流程图，其包括串联的两个或多个超声反应器；
图6示出了升级烃类的工艺流程图，其包括可用于在进入超声反应器之前将催化剂或氢气中的至少一种混合入重油原料的泵；和
图7示出了升级烃类的工艺流程图，结合泵以在进入超声反应器之前在烃类中分散氢和/或催化剂，和与级间分离器结合在至少两个返混鼓泡反应器中用新鲜的氢下游处理部分升级的烃，和未转化的烃类的回收。
发明详述
I.介绍与定义
本文描述的是用于升级或改善重油原料质量的系统和方法。重油原料通常具有低的经济价值，然而升级的重油含有较大比例的高价值的、低沸点的成分。本文描述的系统和方法利用超声波法以传送超声能量(例如，空化力、剪切、微射流、冲击波、微对流、局部热点等)至重油中并在传统不认为适合于处理重油的条件下驱动加氢转化。例如，本文描述的系统和方法在比传统认为可能的压力低的多的压力下(例如，少于500psig)在加氢裂化反应中利用氢。
重油升级的传统方法是依赖于在催化剂存在下非常高的氢气压力(例如，超过2000psig)和高的温度。然而，由于需要高的氢循环率、回收过量氢的高的成本、高的设备制造成本和高的设备维护成本，这样的系统可能是不经济的。此外，由于需要高的气体压力以完成所述加氢转化反应，这样的系统可涉及值得注意的安全性问题。相反，本文公开的超声反应器系统相比较于传统的反应器能够在低得多的氢气压力下完成加氢转化。这是由于在油/气体/催化剂混合物中超声空化、剪切和其它超声力的有益效果。以前没有注意这些效果的重要性。
在一个实施方案中，采用超声反应器用于升级重油原料。一个示例性的超声反应器系统包括压力容器和超声发生器。在催化剂和氢气存在下在小于500psig下将重油原料供应至超声反应器的压力容器。放置并配置所述超声发生器以传送超声能量与重油原料、氢气和催化剂接触。
如本文所用，术语“超声能量”或“超声”指频率为从约10kHz至20MHz的机械声波。超声能量通过空穴作用和继发效应将高能量给予反应介质。在空化气泡的传统的动态过程中，产生大量的含溶剂蒸汽的微气泡，所述微气泡生长并由于声能传播穿过液体介质而经历径向运动。这些微气泡生长至约4-300pm的最大直径，且可为稳定的或瞬态的。随着低的声强度，在几个声循环中微气泡的半径周期性地和反复地扩大和收缩(径向振荡)。当声能具有足够的强度时，一些微气泡在仅一个或两个声循环中是不稳定的。当气泡的共振频率高于超声场的共振频率时，气泡在几纳秒内塌陷，这产生特殊的物理和化学效应，增强了热化学反应或处理。
在宽的固体/溶剂界面(>200gm)处气泡的不对称塌陷产生高速度(>100m/s)的朝向固体表面的微射流。气泡的瞬间塌陷还产生可高达103MPa的强的冲击波。流体朝向或远离空化气泡的剧烈运动定义为微对流，其加剧了流体和固体颗粒的运输并导致根据条件可引起乳化或分散的力，而强的冲击波和微射流产生比传统机械方法非常强的剪切力，并能够将液体分散为微小的液滴或将固体颗粒粉碎为细小粉末。
超声的化学效应来自由空穴作用产生的局部热点和非常高的局部压力。在气泡塌陷的时刻，释放大量的能量且这些能量不被立即转移至环境。因此，形成具有非常高的温度(例如，约5000℃)、高压力(例如，约50MPa(7300psi))和在气泡内高的加热和冷却速率(>109℃/s)的局部热点。所述非常高的温度和压力可破坏固体材料的结晶状态，当它们彼此碰撞时引起固体熔化或熔融固体颗粒。在气泡塌陷的时刻超声能量可导致短寿命的反应性自由基例如来自反应物或溶剂分子的氢和羟基自由基的形成。
如本文所用。“重油”指重的和超重原油，包括但不限于渣油、煤、沥青、焦油砂等。重油原料可为液体、半固体和/或固体。本文描述的可被升级的重油原料的实例包括但不限于加拿大焦油砂，来自BrazilianSantos和Campos盆地，EgyptianGulfofSuez、Chad、VenezuelanZulia、Malaysia和IndonesiaSumatra的真空渣油。重油原料的其他实例包括桶的底部沉积物和精炼工艺留下的残渣，包括“桶的底部沉积物”和“残渣”(或“渣油”)--具有至少343℃(650°F.)的沸点的常压塔底部沉积物，或具有至少524℃(975°F.)的沸点的真空塔底部沉积物，或“渣油沥青”和“真空渣油”-其具有524℃(975°F.)或更高的沸点。重油原料的性质可包括，但不限于：TAN至少0.1，至少0.3，或至少1；粘度至少1000cSt；API比重指数在一个实施方案中至多20，在另一个实施方案中至多10，在另一个实施方案中少于5。1g重油原料通常包含至少0.0001g的Ni/V/Fe；至少0.005g的杂原子；至少0.01g的残渣；至少0.04g的C5沥青质；至少0.002g的MCR；每克原油；至少0.00001g的一种或多种有机酸的碱金属盐；和至少0.005g硫。在一个实施方案中，所述重油原料具有至少5wt.％的硫含量和从-5至+5的API比重指数。重油原料包含Athabasca沥青(加拿大)通常具有至少50体积％的真空残渣。Boscan(Venezuela)重油原料可包含至少64体积％的真空渣油。
在一个实施方案中，适用于该反应器的加氢转化过程的重油原料选自蒸汽辅助重力泄油(SAGD)产生的Alberta沥青、中重质含硫原油、常压渣油、真空渣油、来自溶剂脱沥青单元的焦油、常压瓦斯油、真空瓦斯油、脱沥青油、烯烃、来源于沥青砂或沥青的油、来源于煤的油、重质原油和来源于回收的橡胶轮胎、废物和聚合物的油。在所述反应器中，至少部分重油原料(较高沸点的烃类)被转化为较低沸点的烃类，形成升级的产物。
如本文所用，术语“处理”、“处理的”、“升级(upgrade)”、“升级(upgrading)”和“升级的”，当与重油原料结合使用时，描述正在经受或已经经受加氢处理的重油原料，或所得材料或粗制品，具有重油原料的分子量的下降、原料的沸点范围的下降，沥青质浓度的下降，烃自由基浓度的下降，和/或杂质例如硫、氮、氧、卤化物和金属的数量的下降。
重油原料的升级或处理在这里可被通称为“加氢处理”。加氢处理是指在氢存在下实施的任何过程，包括但不限于，加氢转化、加氢裂化、加氢作用、加氢处理、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、加氢脱芳烃、加氢异构化、加氢脱蜡和加氢裂化包括选择性加氢裂化。加氢处理的产物可显示较低的粘度、较好的粘度指数、较高的饱和烃含量、较低的芳香烃含量、低温性质、挥发性和去极化等。
利用重油升级将重油或沥青转化为商业上有价值的较轻的产物，例如，较低沸点的烃类，在一个实施方案中包括液化石油气(LPG)、汽油、煤精(jet)、柴油、真空瓦斯油(VGO)和燃料油。
在重油升级工艺中，通过在氢存在下与催化剂原料接触而处理或升级重油原料并使其转化为较轻的产物。所述催化剂可为负载型催化剂、废催化剂的细颗粒和/或由油溶性有机金属复合物产生的金属硫化物的个体分子。
在重油升级工艺的一个实施方案中，在典型的常用于商业流化床加氢裂化器中的固体非均相催化剂存在下实施所述工艺。
在本发明的方法中使用的固体非均相催化剂可具有如下特征：总孔体积约0.2-约1.2cc/g，例如约0.77cc/g；表面积约50-约500m2/g，例如约280m2/g。
在另一个重油升级工艺的实施方案中，所述工艺使用浆状催化剂。在一个实施方案中，浆状催化剂可包括一种或多种上述非均相催化剂的磨碎颗粒。在另一个实施方案中，所述浆状催化剂可包括由已被混合入烃类原料的油可混溶的有机金属复合物产生的催化剂。
典型的油可混溶或油可溶的催化剂化合物包括，除了别的之外，下面物质的一种或混合物：脂肪族羧酸的金属盐，如硬脂酸钼、棕榈酸钼、豆蔻酸钼、辛酸钼；环烷羧酸的金属盐，如环烷酸钴、环烷酸铁、环烷酸钼；脂环族羧酸的金属盐，例如环己烷羧酸钼；芳香族羧酸的金属盐，如苯甲酸钴、邻甲基苯甲酸钴、间甲基苯甲酸钴、邻苯二甲酸钴(cobaltphthallate)、对甲基苯甲酸钼；磺酸的金属盐，例如苯磺酸钼，对甲苯磺酸钴、二甲苯磺酸铁；亚磺酸的金属盐，苯亚磺酸钼、苯亚磺酸铁；磷酸的金属盐，例如苯基磷酸钼；硫醇的金属盐，例如辛基硫醇铁、己基硫醇钴；酚类化合物的金属盐，例如钴的酚盐、铁的酚盐；多羟基芳香族化合物的金属盐，例如儿茶酚铁(ironcatecholate)、间苯二酚钼；有机金属化合物，例如六羰基钼、六羰基铁、环戊二烯基三羰基钼；金属螯合物，例如乙二胺四羧酸二亚铁盐(ethylenediaminetetracarboxylicacid-di-feroussalt)；和有机胺的金属盐，例如吡咯钴盐。上述化合物优选的例子包括：环烷酸钴、六羰基钼、环烷酸钼、辛酸钼和己酸钼。
已发现可通过使用多于一种金属的油可混溶的催化剂化合物扩大油可混溶的催化剂化合物的影响。例如，如果使用钼(例如，作为环烷酸盐)，发现需要添加附加数量的钴(例如，作为环烷酸盐)。这产生对催化剂的脱硫作用和脱金属作用的正的协同促进效应。钴通常以约0.2-约2摩尔每摩尔钼，例如0.4摩尔每摩尔钼的量添加。
基于将被加氢转化的烃油，所述油可混溶的催化剂化合物应以小于约600wppm(即，金属的)例如约1-约200wppm的量存在。在一个实施方案中，基于负载的烃油，所述油可混溶的催化剂化合物应以约15-约100wppm的量存在。
在一个实施方案中，所述浆状催化剂包括平均粒度至少1微米的颗粒(particles)(或颗粒(particulates))。在另一个实施方案中，所述催化剂浆体包括平均粒度为1-20微米的催化剂颗粒。在第三实施方案中，所述催化剂颗粒具有2-10微米的平均粒度。在一个实施方案中，所述浆状催化剂包含平均粒度为胶态的(纳米尺寸)至约1-2微米的平均粒度。在另一个实施方案中，所述浆状催化剂包含具有尺寸为胶态的(即，小于100nm，小于约10nm，小于约5nm，和小于约1nm)分子和/或极小的颗粒的催化剂，形成团聚体，所述团聚体在一个实施方案中具有1-10微米的平均粒径，在另一个实施方案中具有1-20微米的平均粒径，在又一个实施方案中具有小于10微米的平均粒径。
在一个实施方案中，控制反应器条件为在整个超声反应器上是大约均匀的。在一个实施方案中，所述反应器保持在加氢裂化的条件下，即，在达到重油原料的加氢裂化的最小温度下，例如100℃-460℃的总体温度，和1-500psig的压力。然而，将理解的是由于超声发生器的作用，局部温度和压力，例如但不限于空穴位点处，可能会高的多。在本文描述的条件下超声可显著地降低反应温度和压力，以使超声反应器可在比传统低很多的总体温度和压力下操作，同时保持加氢处理或加氢裂化条件。在一个实施方案中，总体反应器温度可为约100℃-约400℃，约200℃-约450℃，小于约440℃，小于约400℃，或在另一个实施方案中，大于约300℃但小于约410℃。
在一个实施方案中，在超声反应器中的反应器压力(例如，氢气压力或氢气分压)可为小于约500psig，小于约450psig，小于约400psig，小于约350psig，小于约300psig，小于约250psig，小于约200psig，小于约150psig，小于约100psig，或小于约50psig。在一个实施方案中，所述反应器压力(例如，氢气压力或氢气分压)可为约5psig-约500psig，约50psig-约450psig，100psig-约400psig，200psig-约350psig，约250psig-约300psig，或前述的任何组合。
在浆状催化剂使用的现有技术中，颗粒是如此的小(例如1-10微米)以使通常不必需使用泵的再循环以产生催化剂的充分移动以得到混流效果。因此，再循环泵通常用在使用挤出催化剂小球(通常直径为1-10，长度为2mm)的工艺中。然而，即使在均相催化剂体系中，再循环用来快速降低反应器流体中的局部热点或不均匀的温度分布以防止反应失控。
在一个实施方案中，所述反应器系统的特征在于具有可允许反应器中液体(浆体)流再循环的再循环系统。在一个实施方案中，所述泵系统使浆体流从反应器顶部(出口)附近再循环返回至底部(入口)。在另一个实施方案中，所述再循环系统包含适当的管路(piping)、管子(tubing)等用于使液体从出口传送至入口。在一个实施方案中，取代或除泵装置外，采用上向流装置。
在一个实施方案中，除了所述再循环系统，所述反应器进一步包括以搅拌器(stirrer)、内部挡板和搅拌器(agitator)等形式的混合器，用于使液体与加入其中的物质(例如，基质、试剂、溶剂、载体液体等)混合。在另一个实施方案中，可将所述混合器配置在再循环系统本身内部，例如其管路(piping)或管子(tubing)内。
可在美国专利号4,134,825、4,066,530、5,372,705、5,868,923、5,622,616、6,136,179和8,236,170的一个或多个中发现可使用具有本文描述的超声反应器系统的多种重油原料处理系统的额外的讨论，包括多种类型的反应器容器和催化剂体系的讨论，其全部通过引用并入本文中。
II.超声反应器系统
将参考附图进一步说明本发明的实施方案。
图1示出了使用超声反应器102用于升级烃类的重油升级系统100的工艺流程图。所述超声反应器102包括压力容器110和被放置和配置以传送超声能量与重油原料、氢气和催化剂接触的超声发生器116。在一个实施方案中，所述催化剂可通过超声由混合在原料中的油溶性前驱体产生。
在一个实施方案中，可将重油原料112(例如，重油、渣油、煤和重油等)供给至具有分散在重油112中的低压氢气114(例如，小于500psig下的氢气)的压力容器110中。在一个实施方案中，可将压力容器110配置为固定床反应器、搅拌床反应器或沸腾床反应器。在另一个实施方案中，在将重油供至压力容器110之前可将浆状催化剂或油溶性催化剂(例如耗费的沸腾床加氢裂化催化剂的粉末，或催化剂前驱体例如环烷酸钼，2-乙基己酸钼，其他油溶形式的环烷酸盐，例如镍、钒或铁环烷酸盐)与重油原料112混合。在这样的一个实施方案中，在将重油112供给至压力容器之前所述压力容器110可配有催化剂体系，或所述浆状或油溶性催化剂可为单独的催化剂。
可将所述压力容器110配置为固定床反应器、搅拌床反应器、沸腾床反应器，或浆态反应器的一种。在一个实施方案中，压力容器110包括被配置用于将压力容器102中的重油原料加热至足以加氢裂化的温度的加热器118。作为一种选择，在将重油供给至压力容器110之前可将所述重油原料加热至选定的温度(例如，约350℃)。
在图1中所示的实施方案中，在在超声反应器102中处理原料后，可将超声反应器102的产物供给至闪蒸分离器120。也通常称为气-液分离器的闪蒸分离器是用于油精炼和处理和其他工业应用以分离气-液混合物的设备。在本情况下，闪蒸分离器120用于从包含升级的烃类的124部分中分离包含未反应的氢和挥发性的烃类(甲烷、乙烷等)的122部分。
现在参照图2和图3，更详细地说明超声反应器的实施方案。在图2所示的实施方案中，超声发生器位于压力容器内。相反，在图3所示的实施方案中，超声发生器位于压力容器外部的流动池中。
现在具体参考图2，所示出的超声反应器200包括压力容器210、被配置以混合包含在压力容器210中的重油原料202的混合器装置、重油源220、氢气源222和被配置用于升级所述重油原料202的催化剂224。催化剂224可为固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种。可配置催化剂224用于促进裂化、氢化、去除重油原料202中的硫、氮、氧和金属的升级反应。压力容器210还包括加热器218，所述加热器可用于保持重油202在足以加氢裂化的温度下。所示出的超声发生器包括与超声换能器220连接的超声发生器222，所述超声换能器反过来与位于压力容器210内与重油原料202接触的超声发送器216连接。如此放置，超声换能器220和超声发送器216能够将超声能量传送至重油202中。
现在参考图3，示出了超声反应器300的另一个实施方案。超声反应器300包括含重油原料302的压力容器310，可用于使重油302保持在足以加氢裂化的温度下的加热器310，重油源330，氢气源332，和被配置用于升级所述重油原料302的催化剂334。催化剂334可为固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种。可配置催化剂334用于促进裂化、氢化、去除重油原料302中的硫、氮、氧和金属的升级反应。超声反应器300进一步包括与压力容器310流动结合的循环通道312和被配置以通过流动通道312抽送重油302的泵314。流通通道312也任选地包括可用于使重油的温度保持在加氢裂化温度的加热器318a。超声反应器300的超声发生器系统包括与超声换能器324连接的超声发生器326，所述超声换能器324反过来与超声发送器322连接。超声发送器322在位于流动通道312中的流动池320中被放置与重油302流体接触。泵314通过流动通道312使油302循环，通过在其中油302被超声处理的流动池320，并返回至压力容器310中。
正如上述更详细描述的，超声能量产生冲击波、空穴等，其产生可在比传统可用于加氢处理的本体温度和氢气压力更低的本体温度和压力下产生加氢裂化条件的非常高的局部压力和温度。同样地，超声发生器的作用可打碎催化剂团聚体，在浆状或油溶性催化剂的情况下，和产生在油、催化剂和氢气之间的更紧密的接触，这可提高或增强反应速率。虽然图2和3各显示一个超声发生器，应理解的是本文描述的超声反应器可包括多个超声发生器，可在不同的脉冲序列和不同的功率和频率设置下操作多个超声发生器，这取决于被升级的油的体积、生产能力和其他设计参数。可并入本文描述的超声反应器的超声发生器装置可从多个供应商商购。超声发生器的一个供应商是德国Teltow的HielscherUltrasonicsGmbH。
现在参考图4，示出了另一个工艺流程图400。首先在超声反应器410中在氢原料气414和催化剂存在下升级重油原料412。正如图1中所示的实施方案，所述超声反应器包括超声发生器416和加热器418。将升级的重油供入闪蒸分离器420，所述闪蒸反应器从升级的重油中去除过量的氢和轻产物422。然后用泵将来自闪蒸分离器420的升级的重油连同新鲜氢气426送入较高压力的返混鼓泡反应器424中。所述返混鼓泡反应器在高温(例如，380℃-460℃)下在催化剂存在下氢压力为500-4000psig下，取决于所需的烃类转化水平和原料性质，使氢气通过重油鼓泡。
可根据本领域已知的加工技术使用常压和真空蒸馏在传统方案中加工来自返混鼓泡反应器424的升级的产品428。未转化的烃类可被循环返回至超声反应器410或返混鼓泡反应器424中的一个中用于进一步升级。未转化的烃可经受溶剂萃取以回收不溶性烃类和催化剂。可在超声反应器410或返混鼓泡反应器424中进一步处理不溶性部分(即，未升级的烃类)。同样地，来自返混鼓泡反应器424的升级的产物428可在一个或多个串联连接的返混鼓泡反应器中进一步加氢裂化。
现在参考图5，示出了用于升级烃类的另一个工艺流程图500。流程图500包括串联连接的第一超声反应器510a和第二超声反应器510b。第一超声反应器510a包括超声发生器516a和加热器518a；第二超声反应器也包括超声发生器516b和加热器518b。虽然图5示出了两个超声反应器510a和510b，应该理解的是重油升级系统可包括多个串联的超声反应器。
在第一超声反应器510a中在氢原料气514和催化剂存在下升级重油原料512。在第一超声反应器510a中处理后，将升级的重油供入第二超声反应器510b用于进一步处理。在第二超声反应器510b中，可添加新鲜氢气和催化剂或所述第二超声反应器510b可使用来自第一超声反应器510a的氢气和催化剂。在第二超声反应器中处理后，将升级的重油供入闪蒸分离器520，所述闪蒸分离器去除过量的氢和轻产物522以产生升级的重油产物524。
现在参考图6，示出了用于升级重油的另一个工艺流程图600。所述流程图600包括超声反应器610，其包括超声发生器616和加热器618；重油612和氢气614首先通过泵615供入超声反应器610。所述重油可在超声反应器610中被加工并供入闪蒸分离器620用于从升级的烃部分624中分离未反应的氢和轻烃622，正如上面所描述的。
在一个实施方案中，可配置泵615以在将油612引入反应器610之前将氢614混合至重油612中。同样地，泵615还可用于在将所述混合物引入反应器610之前将浆状催化剂等混合至重油612中。在一个实施方案中，泵615可为空化泵。空化泵是可用于模仿可加热或混合重油/催化剂和氢气并增强反应速率的超声发生器的一些空化效应(例如，微气泡的空化)的一种特殊型泵。同样地，空化泵可用于在重油中产生氢的微气泡，当所述油被引入超声反应器610中时，所述重油可然后通过超声发生器616起作用。空化泵的一个供应商是罗马的HydroDynamics,Inc.，GA。本文描述的任何工艺流程图中可包括空化泵。
现在参考图7，示出了另一个工艺流程图700。工艺流程图700包括超声反应器710上游的空化泵715，其可用于在将重油混合物供入超声反应器710之前分散重油712中的氢气714和/或催化剂。该工艺流程图700也示出了下游处理方案的一个实施方案，其用于在至少两个返混鼓泡反应器与级间分离器结合中使用新鲜氢气处理部分升级的烃，并回收未转化的烃类。
在超声反应器710中处理后，重油被供入闪蒸分离器720用于从升级的烃部分中分离未反应的氢和轻烃722，正如上面所描述的。可将升级的烃部分和新鲜氢气726供入第一返混鼓泡反应器724并进一步对其升级，正如上面所描述的。可将来自第一返混鼓泡反应器724的进一步升级的烃类供入级间分离器用于从重油部分中分离未反应的氢、轻烃类和升级的产物729。然后可将来自级间分离器的升级的烃部分和新鲜氢气732供入第二返混鼓泡反应器730。在第一和第二返混鼓泡反应器724和730之间的级间分离器728通过去除未转化的产物增加了反应器的性能且添加新鲜氢气增加了氢气的分压引起了更高的反应速率。
在第二返混鼓泡反应器730中处理后，可将升级的烃类供入闪蒸分离器734用于从升级的烃部分738中分离未反应的氢气和轻烃类736。可根据本领域已知的处理技术在传统的方案中使用常压和真空蒸馏处理来自闪蒸分离器734的升级的产物738。
来自第一闪蒸分离器720、第二闪蒸分离器734或第二返混鼓泡反应器730的未转化的烃类732可被回收740返回至超声反应器710或第一返混鼓泡反应器724的一个中用于进一步升级。未转化的烃类的回收进一步增加了在第二返混鼓泡反应器730中催化剂的浓度，而且选择性地增加了未转化的烃类的反应时间。未转化的烃类可经受溶剂萃取以回收不溶性烃类和催化剂。可在超声反应器710或返混鼓泡反应器724中进一步处理不溶部分(即，未升级的烃类)。
III.用于升级重油原料的方法
在一个实施方案中，公开了用于升级重油原料的方法。所述方法包括(1)提供重油原料、氢气和被配置用于升级所述重油原料的催化剂；(2)提供超声反应器，所述超声反应器包括压力容器、被配置以将所述重油原料加热足以加氢裂化的温度的加热器和被放置以致与重油原料接触的超声发生器，和(3)在加氢裂化条件下结合氢气、重油原料和催化剂超声反应器以将至少部分重油原料转化为较低沸点的烃类，其中氢气在小于500psig下。所述加热器，通常是气体火焰加热器，可通常放置在压力容器的外部；然而，在一些实施方案中，可将所述加热器或附加的加热器放置在压力容器内。所述方法进一步包括(4)将超声能量传送至重油原料中与重油原料、氢气和催化剂接触以致从重油原料形成挥发性的升级的产物和非挥发性的升级的产物，和(5)从升级的重油原料中回收挥发性的和非挥发性的升级的产物。
在本发明方法的一个实施方案中，所述超声发生器包括位于压力容器中的超声发送器与重油原料接触，且所述压力容器进一步包含用于混合重油原料的与超声发送器接触的混合器。在本发明方法的另一个实施方案中，所述超声发生器包括与压力容器流动连接的循环通道、位于沿着循环通道放置的流动池中的超声发送器和与循环通道流动连接的泵，所述泵被配置以从所述压力容器中抽送重油原料，通过循环通道和流动池，并返回至压力容器。
在本发明方法的一个实施方案中，所述回收包括将升级的重油原料转移至超声反应器下游的闪蒸分离器，其中所述闪蒸分离器被配置用于从升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的升级的产物。
在一个实施方案中，所述方法包括进一步升级重油。所述进一步升级包括将来自闪蒸分离器的升级的重油原料转移至第一返混鼓泡反应器，所述第一返混鼓泡反应器包含由闪蒸分离器分离的升级的烃类、由新鲜氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过升级的重油原料的分布器，将来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料转移至级间分离器，所述级间分离器被配置用于从在第一返混鼓泡反应器中产生的升级的重油原料中分离未反应的氢气和挥发性的烃类，和将来自级间分离器的升级的重油原料转移至第二返混鼓泡反应器。所述进一步的升级还可包括从闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个中回收未转化的重油原料返回至超声反应器。
在一个实施方案中，所述方法可进一步包括在超声反应器上游提供空化泵，和使用空化泵密切混合重油原料和氢气以在将重油原料引入超声反应器之前在重油原料中产生氢气微气泡。
在一个实施方案中，所述方法进一步包括在超声反应器的下游提供第二超声反应器，将来自超声反应器的升级的重油原料转移至第二超声反应器，在加氢裂化的条件下将新鲜氢气与升级的重油原料结合，其中所述新鲜氢气在小于500psig下，和将超声能量传送至升级的重油原料中以进一步升级所述升级的重油原料。
在另一个实施方案中，公开了用于升级重油原料的方法。所述方法包括(1)提供重油原料、氢气和被配置用于升级所述重油原料的催化剂，其中所述催化剂是固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂、浆态催化剂或在重油原料中的通过所述烃可溶性催化剂前驱体的活化作用产生的分子大小的催化剂中的至少一种，(2)提供第一超声反应器，所述第一超声反应器包括压力容器、被配置用于将重油原料加热至足以加氢裂化的温度的加热器和被放置与所述重油原料接触的超声发生器，(3)在加氢裂化条件下使氢气、重油原料和催化剂超声反应器结合以将至少部分重油原料转化为较低沸点的烃类，其中氢气在小于500psig下，和(4)传送超声能量至重油原料中与重油原料、氢气和催化剂接触以形成包括挥发性的升级的产物和非挥发性的升级的产物的升级的重油原料。
所述方法进一步包括步骤(5)：将来自第一超声反应器的升级的重油原料转移至闪蒸分离器，所述闪蒸分离器被配置用于从升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的升级的产物，和步骤(6)：将来自闪蒸分离器的升级的重油原料转移至第一返混鼓泡反应器。所述方法进一步包括步骤(7)：将来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料转移至级间分离器，所述级间分离器被配置用于从来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的烃类，步骤(8)：将来自级间反应器的升级的重油原料转移至第二返混鼓泡反应器，和步骤(9)：从来自第一超声反应器、闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个的升级的重油原料中回收非挥发性的升级的产物。
在一个实施方案中，所述方法包括在第一超声反应器的下游提供至少第二超声反应器。在一个实施方案中，所述方法进一步包括在将重油原料引入第一超声反应器之前使用混合装置将氢气或浆态催化剂中的至少一种混合至重油原料中。在一个实施方案中，所述混合装置包括空化泵，所述空化泵被配置以密切混合至少重油原料和氢气以在其中产生氢微气泡。
在一个实施方案中，所述方法进一步包括从闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个中回收部分转化的原料的残留物部分返回至第一超声反应器。
本发明可体现在其他具体形式中而不偏离它的精神或实质特征。描述的实施方案被认为仅为示例性而非限制本发明的各方面。因此，通过附加的权利要求而不是通过前面描述指示本发明的范围。落入权利要求的含义和等价范围内的所有变化包含在它们的范围内。

Claims (37)

1.一种重油升级系统，包含：
超声反应器，所述超声反应器包括：
重油原料；
压力容器，其包括被配置用于将所述压力容器内的重油原料加热至足以加氢裂化的温度的加热器；
氢气，在小于500psig下分散在重油原料中；
催化剂，其被配置用于促进如下升级反应：裂化，氢化，去除重油原料中的硫、氮、氧和金属；
超声发生器，其被放置和配置以发送超声能量与重油原料、氢气和催化剂接触。
2.根据权利要求1所述的重油升级系统，其中所述超声发生器包括位于压力容器中与重油原料接触的超声发送器，且所述压力容器进一步包含用于混合重油原料与超声发送器接触的混合器。
3.根据权利要求1所述的重油升级系统，其中所述超声发生器包括与压力容器流动连接的循环通道、位于沿着循环通道放置的流动池中的超声发送器和与循环通道流动连接的泵，所述泵被配置以从所述压力容器中抽送重油原料，通过循环通道和流动池，并返回至压力容器。
4.根据权利要求1所述的重油升级系统，其中所述超声发生器在10kHz-200kHz的频率下和100W-2000W功率下操作。
5.根据权利要求1所述的重油升级系统，其中所述催化剂为固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的重油升级系统，其中所述浆态催化剂是粉状的非均相催化剂、油溶性催化剂或油溶性催化剂前驱体化合物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的重油升级系统，其中所述超声能量包括空化力、剪切、微射流、冲击波、微对流或局部热点中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的重油升级系统，进一步在超声反应器的下游包含闪蒸分离器，其中所述闪蒸分离器被配置用于从在超声反应器中产生的升级的烃类中分离未反应的氢和沸点高达400℃的挥发性的烃类。
9.根据权利要求8所述的重油升级系统，在闪蒸分离器的下游进一步包含至少一个返混鼓泡反应器，其中所述至少一个返混鼓泡反应器包含含有由闪蒸分离器分离的升级的烃的液相、由氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过所述液相的分布器和再循环系统，且其中在380℃-460℃的温度下在高达4000psig的氢气分压下操作所述至少一个返混鼓泡反应器。
10.根据权利要求8所述的重油升级系统，在闪蒸分离器的下游进一步包含至少一个固定床反应器，其中所述固定床反应器包括被配置用于从所述重油原料中去除硫的负载型催化剂。
11.根据权利要求9所述的重油升级系统，其中所述至少一个返混鼓泡反应器包含固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的重油升级系统，其中所述固定床催化剂是被配置用于从所述重油原料中去除硫的负载型催化剂。
13.根据权利要求9所述的重油升级系统，其中所述至少一个返混鼓泡反应器进一步包含被配置用于从所述重油原料中去除硫的负载型催化剂。
14.根据权利要求1所述的重油升级系统，进一步包含放置在超声反应器的上游用于在将重油原料引入超声反应器之前使浆态催化剂或氢气中的至少一种与重油原料密切混合的混合装置。
15.根据权利要求14所述的重油升级系统，其中所述混合装置是空化泵，其中所述空化泵被配置以密切混合重油原料和氢气以在其中产生氢微气泡。
16.根据权利要求15所述的重油升级系统，其中所述空化泵被进一步配置以密切混合重油原料、氢气和浆态催化剂。
17.根据权利要求1所述的重油升级系统，在权利要求1的超声反应器的下游进一步包含至少一个第二超声反应器。
18.根据权利要求17所述的重油升级系统，在所述至少一个第二超声反应器的下游进一步包含闪蒸分离器。
19.根据权利要求1所述的重油升级系统，进一步包含：
超声反应器上游的空化泵，所述空化泵被配置以密切混合至少重油原料和氢气以在其中产生氢微气泡；
超声反应器下游的闪蒸分离器，所述闪蒸分离器被配置用于从在超声反应器中产生的升级的烃类中分离未反应的氢和挥发性的烃类；
所述闪蒸分离器下游的第一返混鼓泡反应器，所述第一返混鼓泡反应器包含由闪蒸分离器分离的升级的烃类、由新鲜氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过所述升级的烃类的分布器；
所述第一返混鼓泡反应器下游的级间分离器，所述级间分离器被配置用于从在第一返混鼓泡反应器中产生的升级的烃类中分离未反应的氢和挥发性的烃类；
所述级间分离器下游的第二返混鼓泡反应器，所述第二鼓泡反应器包含由所述级间反应器分离的升级的烃类、由新鲜氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过所述升级的烃类的分布器；和
回收系统，用于从所述闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个中回收未转化的重油。
20.根据权利要求19所述的重油升级系统，其中所述回收系统使未转化的重油返回至所述超声反应器。
21.一种用于升级重油原料的方法，包含：
提供重油原料、氢气和被配置用于升级所述重油原料的催化剂；
提供超声反应器，所述超声反应器包括压力容器、被配置用于将压力容器中的重油原料加热至足以加氢裂化的温度的加热器和被放置与所述重油原料接触的超声发生器；
在加氢裂化条件下使氢气、重油原料和催化剂超声反应器结合以将至少部分重油原料转化为较低沸点的烃类，其中氢气在小于500psig下；
传送超声能量至重油原料与重油原料、氢气和催化剂接触以从所述重油原料形成挥发性的升级的产物和非挥发性的升级的产物；和
从升级的重油原料中回收挥发性的和非挥发性的升级的产物。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述超声发生器包括位于所述压力容器内与重油原料接触的超声发送器且所述压力容器进一步包含用于混合重油原料与超声发送器接触的混合器。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述超声发生器包括与压力容器流动连接的循环通道、位于沿着循环通道放置的流动池中的超声发送器和与循环通道流动连接的泵，所述泵被配置以从所述压力容器中抽送重油原料，通过循环通道和流动池，并返回至压力容器。
24.根据权利要求21所述的方法，其中发送超声能量至重油原料中产生空化力、剪切、微射流、冲击波、微对流或局部热点中的一种或多种。
25.根据权利要求21所述的方法，其中所述催化剂是固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述浆态催化剂是粉状的非均相催化剂、油溶性催化剂或油溶性催化剂前驱体化合物中的一种或多种。
27.根据权利要求21所述的方法，其中所述回收包括将升级的重油原料转移至超声反应器下游的闪蒸分离器，其中所述闪蒸分离器被配置用于从升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的升级的产物。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步升级来自闪蒸分离器的升级的重油原料，所述进一步升级包含：
将来自闪蒸分离器的升级的重油原料转移至第一返混鼓泡反应器，所述第一返混鼓泡反应器包含由闪蒸分离器分离的升级的烃类、由新鲜氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过升级的重油原料的分布器；和
将来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料转移至级间分离器，所述级间分离器被配置用于从在第一返混鼓泡反应器中产生的升级的重油原料中分离未反应的氢气和挥发性的烃类。
29.根据权利要求27所述的方法，进一步包含：
将来自级间分离器的升级的重油原料转移至第二返混鼓泡反应器，所述第二返混鼓泡反应器包含由级间分离器分离的升级的烃类、由新鲜氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过升级的烃类的分布器；和
从闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个中回收未转化的重油原料返回至超声反应器。
30.根据权利要求21所述的方法，进一步包含：
在超声反应器的上游提供空化泵；
使用空化泵密切混合重油原料和氢气以在将重油原料引入超声反应器之前在重油原料中产生氢微气泡。
31.根据权利要求21所述的方法，进一步包含：
在超声反应器的下游提供第二超声反应器；
将来自超声反应器的升级的重油原料转移至第二超声反应器；
在加氢裂化的条件下将新鲜氢气与升级的重油原料结合，其中所述新鲜氢气在小于500psig下；和
将超声能量传送至升级的重油原料中以进一步升级所述升级的重油原料。
32.根据权利要求21所述的方法，其中所述重油原料选自常压渣油、真空渣油、来自溶剂脱沥青单元的焦油、常压瓦斯油、真空瓦斯油、脱沥青油、烯烃、来源于沥青砂或沥青的油、来源于煤的油、重质原油、来自Fischer-Tropsch工艺的合成油和来源于回收废物和聚合物的油。
33.用于升级重油原料的方法，包含：
提供重油原料、氢气和被配置用于升级所述重油原料的催化剂，其中所述催化剂为固定床催化剂、搅拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种；
提供第一超声反应器，所述第一超声反应器包括压力容器、被配置用于将压力容器中的重油原料加热至足以加氢裂化的温度的加热器和被放置与所述重油原料接触的超声发生器；
在加氢裂化条件下使氢气、重油原料和催化剂超声反应器结合以将至少部分重油原料转化为较低沸点的烃类，其中氢气在小于500psig下；
传送超声能量至重油原料与重油原料、氢气和催化剂接触以形成包括挥发性的升级的产物和非挥发性的升级的产物的升级的重油原料；
将来自第一超声反应器的升级的重油原料转移至闪蒸分离器，所述闪蒸分离器被配置用于从升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的升级的产物；
将来自闪蒸分离器的升级的重油原料转移至第一返混鼓泡反应器，所述第一返混鼓泡反应器包含来自闪蒸分离器的升级的重油原料、由新鲜氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过升级的烃类的分布器；
将来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料转移至级间分离器，所述级间分离器被配置用于从来自第一返混鼓泡反应器的升级的重油原料中分离未反应的氢和挥发性的烃类；
将来自级间反应器的升级的重油原料转移至第二返混鼓泡反应器，所述第二返混鼓泡反应器包含来自级间分离器的升级的重油原料、由新鲜氢气组成的气相、用于鼓泡所述气相通过升级的烃类的分布器；和
从来自第一超声反应器、闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个的升级的重油原料中回收非挥发性的升级的产物。
34.根据权利要求33所述的方法，进一步包含回收来自闪蒸分离器、第一返混鼓泡反应器、级间分离器或第二返混鼓泡反应器中的一个或多个的非升级的重油原料返回至第一超声反应器。
35.根据权利要求33所述的方法，进一步包含在第一超声反应器的下游提供至少第二超声反应器。
36.根据权利要求33所述的方法，进一步包含在将所述重油原料引入第一超声反应器之前使用混合装置将氢气或浆态催化剂的至少一种混合至重油原料中。
37.根据权利要求36所述的方法，所述混合装置包含空化泵，所述空化泵被配置以密切混合至少重油原料和氢气以在其中产生氢微气泡。
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