CN1088740C - 通过热浸湿诱发烃油中的环烷酸分解降低烃油粘度的方法 - Google Patents

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Abstract

通过热处理降低烃原料如原油或原油馏分的粘度的方法。

Description

通过热浸湿诱发烃油中的环烷酸分解降低烃油粘度的方法
本申请是1995年10月20日申请的美国专利申请系列号546,201的部分继续申请。
发明背景
本申请涉及通过加热降低烃油粘度的方法。
大多数的具有ASTM法D664(TAN)测定的通常为2mg KOH/g或更大的高总酸值的原油也都是非常粘稠的，这就增加了例如在采油井处理的问题，因为需要额外的能量来管道输送该原油到港口以便装运。在接近采油现场使用热浸湿来降低粘度，其降低了管道设备的费用和输送到港口的泵送费用。
对于降低接近采油现场的重原油的粘度有一个经济鼓励的问题，因为其促进通过管道装运，管道装运是优选的最初运输的方法。较低粘度的原油可以通过在较低费用的情况下通过管道装运，因为管道直径较小、原油很少加热或不用加热、和/或很小能量的管道泵。
发明概述
本发明是为了降低具有高总酸值(TAN)的原油或原油馏分的粘度的方法。本发明包括在温度至少约400 °F下在处理区中热处理进料一定的时间以便明显地降低该粘度。该热处理明显地降低该原油的酸值。人们知道，酸可能通过例如氢键增加原油的粘度(燃料，1994，73，257-268)。通过这样的处理，酸被分解，因此不再可能参与氢键中，于是，与初始的原油或原油馏分比较，就降低了处理后的产物的粘度。
通常在石油炼厂中加热由减压蒸馏得到的不能蒸馏的渣油到足以降低该渣油的粘度的温度(见例如，石油炼制：技术与经济，J.H.Gary和GlennE.Handwerk第3版，Marcel Dekker，New York，1994，89-94页)。该方法(减粘)通过断键降低渣油的粘度，并且明显地降低了分子的分子量。其也可以明显地改变产物的其它性能例如它的储存稳定性。在本发明中，该处理条件是较缓和的，所以产物的储存稳定性没有受到明显地影响。对于具有高酸值的原油这样就可以达到目的，因为在较键的断裂缓和的条件(较低的温度和/或较短的时间)下就发生酸的分解，从而会明显地降低分子量。在本发明当中，可能有一定的分子量降低，但是，通过酸分解降低粘度是主要目的。
优选实施方案的描述
可以有效的通过该热处理方法处理的原料包括含有环烷酸的原料例如全馏分原油或原油馏分。可以处理的原油馏分是拔头原油(因为在400°F-的石脑油中存在很少的环烷酸)、常压渣油和减压瓦斯油，例如650-1050°F的馏分。优选的原料包括全馏分原油、拔头原油和减压瓦斯油，特别是全馏分原油和拔头原油。
可以在如下的条件下处理该原料：高于常压、常压或负压，例如0.1-100个大气压力，优选小于15个大气压力，更优选1-10个大气压力，并且优选在惰性气氛例如氮气或其它非氧化气体中。因为热处理导致酸分解，所以要适当地排出气态分解产物，即水蒸气、二氧化碳和一氧化碳，以及最少量的裂化产物。特别需要连续地清除在酸分解的过程中产生的水蒸气，或通过生成的水与原料的蒸发最小限度的抑制酸分解过程。通过冷凝可以回收所有的轻馏分或轻的裂化的烃产物，如果需要的话，再与处理的原料混合。在实践中，可以使用带排出设备的裂化反应塔来进行该热处理过程。在优选的实施方案中，CO2和CO也会被清扫掉。这种清扫气体可以是天然气或其它轻烃气体，该轻烃气体一般可以在炼厂或石油装置得到。清扫气体的清扫速度为1-2000每桶原料标准立方英尺(SCF/Bbl)。
虽然这样的处理与时间-温度有关，但是温度优选是500-900°F，更优选700-800°F。处理时间(在该温度的停留时间)可以在很宽的范围内变化，并且与温度成反比，例如30秒-约10小时，优选1-90分钟，更优选30-90分钟。当然，在任何给定的温度下，较长的处理时间一般会导致降低粘度值，而务比不要超过前面所说的裂化量。
如上所述，可以使用裂化反应塔以批量或连续地方式进行该过程。本领域的熟练的工程师将很容易地设想用管式反应进行该过程。
下面的实施例进一步说明本发明，但是不是以任何的方式限制本发明。
实施例实施例1
在一个包括类似于在ASTM D-2892或ASTM D-5236中所述的蒸馏设备的敞开的反应器中进行这些试验(所有的，除了另有注明之外)。把约300克原油的650°F+的馏分样品放在一个蒸馏烧瓶中。(全馏分原油，虽然很容易使用，但不使用，以防止样品的650°F-的馏分的物理损失)。在惰性气氛例如氮气下，把该样品迅速地加热到所需要的温度，并且在该温度下保持直到6小时。通过氮气鼓泡通过该样品进行搅拌，优选通过使用磁力搅拌棒进行搅拌。定期的回收等分试样以便进行粘度测定。
在一系列试验当中，进行热处理的环烷酸的分解是温度和时间的函数。这些试验是在有氮气清扫气的敞开的反应器中完成的，以便除去气体反应产物例如C1-C4烃、H2O、CO2和CO。按照ASTM方法D-445测定在104°F的粘度厘拖(CSt)，按照ASTM方法D-664测定油的总酸值(TAN)mg KOH/g，结果列于表1。
                          表1
      用Bolobo2-4原油的650°F+的馏分进行试验温度           725°F          700°F           675°F
       ％粘度  ％TAN    ％粘度  ％TAN    ％粘度  ％TAN处理时间    降低   降低      降低    降低      降低   降低0.5小时      56     54        23       9        4      31.0小时      73     82        39       31       10     442.0小时      92     84        70       54       32     49在104°F的初始粘度＝4523cSt初始TAN＝6.12mg KOH/g油
从表1看出，粘度降低跟踪TAN降低，并且随着热处理温度和/或时间的增加这些百分数增加。
实施例2
在另一系列试验当中，热处理的环烷酸分解是在高压釜中进行的，使用全馏分原油，其是温度和清扫气体速度的函数。在试验1和2中，使用氦气以1275 SCF/Bbl的速度连续地清扫掉产生的气体，而在试验3中，产物气体保留，以至于最大的压力升到100psig。测定在104°F的粘度和TAN，结果列于表2。
                            表2
        用脱水的Kome+Bolobo原油的混合物作原料进行试验
                  (在104°F的初始粘度＝911cSt)实验号    热处理温度    最大压力    惰性气体清扫速度    在104°F     ％TAN降低
         (°F)        (psig)         (SCF/Bbl)        的粘度(cSt)
1         750          45             1275              277            86.3
2         725          45             1275              377            84.9
3         725          100            0                 467            44.3
结果表明，对于全馏分原油(试验1与2)，较高的处理温度导致较低的粘度和TAN。这些结果还表明，反应区的清扫气体降低反应器压力，并且导致较低的粘度和较大的TAN降低(试验2与3)。
实施例3
进行下面的一系列试验，以评价通过热处理，水蒸气、CO2和CO对粘度降低的影响。
                         表3
       用脱水的Kome+Bolobo原油的混合物作原料进行试验
               (在104°F的初始粘度＝911cSt)
实验号             1           2          3           4
CO2+CO，psia     0.45        0.36       0.34        0.38
加入的CO2，psia   --          --        12.3         --
加入的CO，psia     --          --        --           12.1
加入的H2O，psia   --          27        16.6         16.4
加入的H2O，克/分钟--          0.13      0.08         0.08
在104°F的粘度(cSt)178         202       193          203
％TAN降低          87.6        76.3      72.7         78.7
在试验1中，没有加水蒸气，仅由环烷酸的分解产生氧化碳，测得最低的粘度，相应于最大的TAN降低(87.6％)。在试验2中，仅加水蒸气到清扫气中，其表示较高的粘度和较低的％TAN降低。当CO2和CO的分压代替某些水的分压时，在试验3和4中也分别观察到比较高的粘度和较低的％TAN降低的结果，由此表明，CO2或CO增强了水的抑制作用。

Claims (9)

1.一种降低具有TAN高于2mg KOH/gm的烃原料的粘度的方法，其包括(a)在温度至少205℃(400°F)下，在处理区中热处理该原料一定的时间，以便足以明显地降低粘度，(b)同时在所述热处理步骤期间从处理区除去气态反应产物以降低所述烃原料的粘度值。
2.权利要求1的方法，其中处理温度至少是315℃(600°F)。
3.权利要求1的方法，其中处理温度是315℃-482℃(600-900°F)。
4.权利要求1的方法，其中处理时间是1分钟-10小时。
5.权利要求1的方法，其中该原料是全馏分原油。
6.权利要求1的方法，其中该原料是拔头原油。
7.权利要求1的方法，其中处理压力是105-106帕(1-10大气压)。
8.权利要求1的方法，其中所述方法产生在所述热处理步骤同时从处理区除去的气态反应产物、CO、CO2和水蒸汽。
9.权利要求1的方法，其中所述方法产生在所述热处理步骤同时从处理区除去的气态反应产物、CO、CO2、水蒸汽和轻质烃。
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