CN112041415A - 用于加工烃原料的方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于加工烃原料的方法和模块化装置。具体地，本文所公开的方法和模块化装置用于增加可从烃原料获得的轻馏分的量。

Description

用于加工烃原料的方法

技术领域

本发明涉及用于加工烃原料的方法和模块化装置。具体地，本文所公开的方法和模块化装置用于增加可从烃原料获得的轻馏分的量。

背景技术

许多烃原料的粘度格外高，其中API为10或更低。此类原料通常不能通过管道输送，并且需要通过卡车或火车输送到精炼厂，在精炼厂，原料被精炼成各种组分，包含粘度格外低的组分，包含API为约25到30或更高的组分。

当前，为了允许将高粘度原料管道输送到精炼厂，将API非常高的轻烃馏分通过专用管道从精炼厂输送到原料源。在那里，将此组分作为稀释剂引入到高粘度原料中。这导致经过处理的原料的总API充分增加以允许将其管道输送到精炼厂。一旦在精炼厂接收到，如此添加的稀释剂就可以从原料中提取出来并且再次输送到烃原料源中。显而易见的是，使用专用管道仅将稀释剂从精炼源输送到烃原料源外加将原料输送到精炼厂之后回收稀释剂会带来巨大成本。还存在环境风险因素，因为稀释剂管道可能会遭受导致环境破坏的泄漏、火灾等情况。仍进一步地，在将稀释剂输送到烃原料源并且然后再次分离稀释剂方面存在能量需求。

鉴于以上，持续需要可以增加来自原料的轻馏分的量的方法和装置。在一种情况下，此类轻馏分可以用于在不需要添加外源稀释剂的情况下提高原料的API。此类方法和装置将提供显著的环境保护。例如，消除了提供从稀释剂源到烃源的专用稀释剂管道的需要，并且消除了与之相关的环境风险。另外，这还将消除将稀释剂从精炼厂泵送到原料源并且然后在返回到精炼厂时再次将稀释剂与原料分离所需的能量。

发明内容

本发明提供了用于增加可从烃原料获得的轻馏分的量的方法和模块化装置。在一个实施例中，此类方法和装置可以用于增加可以其它方式从原料获得的轻馏分的量。在另一个实施例中，此类方法和装置可以用于在未添加侧馏分稀释剂的情况下使烃原料的API增加至少5个API单位。本文所提供的方法优选地使用易于输送到烃源并且在所述烃源处组装的模块化系统进行，从而允许以本文所描述的方法处理在所述源处产生的原料。

在一个实施例中，本发明提供了一种装置，所述装置包括：蒸馏模块，所述蒸馏模块适合于将烃原料蒸馏成液体组分和气体组分；第一传送通道；以及多个冷凝模块，所述多个冷凝模块沿所述第一传送通道顺序排列以限定上游冷凝模块和下游冷凝模块；

其中所述蒸馏模块的所述气体组分通过所述第一传送通道与所述冷凝模块中的每个冷凝模块连通，所述装置进一步包括：

a)加热元件，所述加热元件用于加热所述蒸馏模块中的所述原料，

b)第二传送通道，所述第二传送通道被定位成将烃

i)从所述第一传送通道的终端移动到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块；

ii)或者从所述下游冷凝模块之一移动到一个或多个上游冷凝模块；

c)任选的泵或鼓风机，所述任选的泵或鼓风机用于将所述烃通过所述第二传送通道移动到一个或多个冷凝模块；

d)引入装置，所述引入装置连接到所述第二传送通道，使得可以在使得所述一个或多个模块中的烃冷凝物的至少一部分裂化的条件下将在所述第二传送通道中输送的烃引入到所述一个或多个冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中；以及

e)收集装置，所述收集装置用于从一个或多个冷凝模块中回收所述冷凝物。

在一个实施例中，一旦在一个或多个冷凝模块中收集到足够的冷凝物，就在通过适当的温度和压力引入到所述模块中之前将从所述第二传送通道128输送并且引入到一个或多个冷凝模块122、124和/或126中或者从下游冷凝模块(例如，126)引入到一个或多个上游冷凝模块(例如，122和/或124)中的烃首先转化成液态。

在另一个实施例中，如以上所输送的烃(例如，当所述烃从第一传送通道114移动到第二传送通道128时)最初呈气态并且在所述第二传送通道128中液化。这些烃的引入在以下条件下进行：其中冷凝物中的烃的至少一部分裂化成较小组分。优选地，在允许在高速下引入烃的压力或其它方式下加热并注入从第二传送通道128如此引入的烃。在不受理论限制的情况下，据信，这种引入将使冷凝物中的烃的一部分裂化。而且，由于经注入的烃包含易挥发的化合物，因此这些化合物一旦引入到液体冷凝物中就将会快速汽化。这进而将允许液体冷凝物中的那些低沸点组分(包含经过裂化的分子)共同汽化并且将所产生的蒸气转移到第一传送通道114中的气流中。在一个优选实施例中，使用安装在冷凝模块上的入口固定件130中的喷嘴将烃引入到冷凝模块中。此工艺允许烃穿过此类冷凝模块重复循环以允许实现显著水平的裂化。这进而增加了可从原料获得的轻馏分的量，所述量高达甚至超过了仅通过蒸馏进行回收的理论极限。

在另一个实施例中，第二传送通道128中的液态烃在注入之前进行加热，其中所述加热可以在所述通道内部或外部进行。加热元件的实例包含任何加热装置，如但不限于微波炉、加热装置(例如，电加热器)、热交换器，或使所述第二传送通道暴露于热废气中。

在仍另一个实施例中，通过第二传送通道128引入到冷凝模块中的烃呈其气相并且被注入到上游冷凝模块的液体冷凝物中。在这种实施例中，优选地对蒸气进行加热或过热以促进液体冷凝物的裂化。

在一个实施例中，第二传送通道128具有阀162，针对所述冷凝模块中的每个冷凝模块独立地打开和关闭所述阀以控制烃不流入到所述冷凝模块中或流入到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中。在一个实施例中，提供了在第二传送模块的远端处打开和关闭的另外的阀160。当打开时，所述第二传送通道中的烃的全部或一部分可以被引导到第三传送通道142中。在一个实施例中，第三传送通道142配备有将烃以液态维持或将气态烃转化为液态的鼓风机和/或加热/加压组件(未示出)。这些经过液化的组分可以再循环到蒸馏模块100以任选地以喷射模式注入到烃原料106中和/或用作燃料源以产生蒸馏模块所需的热量。

在一个实施例中，提供了控制蒸馏模块内的绝对气体压力的压力阀110。气体压力阀可以视觉地、机械地或自动地操作。此阀打开和关闭以在将烃蒸气释放到第一传送通道114中的同时还在蒸馏模块100内维持期望压力。

本文所定义的设备任选地含有出口端口150以从第一传送通道114释放低分子量烃，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。在一个实施例中，出口端口150优选地以释放如甲烷、乙烷等低分子烃蒸气的方式附接到第一传送通道114的远端。然后可以将这些烃收集、任选地液化并且用作燃料源。

在一个实施例中，本文所描述的装置允许在未添加侧馏分稀释剂的情况下将具有第一API的初始烃原料转化为具有比所述初始原料高至少5个单位的第二API的转化原料。

在一个实施例中，本发明提供了一种方法，所述方法包括：

a)在被选择成使烃原料106的至少一部分汽化的第一温度和压力下加热蒸馏模块100中的所述烃原料以在气帽108中产生具有多个馏分的馏出物蒸气，其中所述蒸气收集在蒸馏模块100的所述气帽108中，并且进一步地，其中在进行所述加热的同时任选地喷射所述原料以降低待回收的所述馏出物的沸点；

b)使烃蒸气的至少一部分穿过第一传送通道114，所述第一传送通道与包括第一冷凝模块和最后冷凝模块的多个冷凝模块连通，其中所述第一传送通道114在靠近所述蒸馏模块100的端部处具有第一温度，并且在远离所述最后冷凝模块的端部处具有第二且较低温度，使得所述烃蒸气的一部分将贯穿所述第一传送通道的大部分(如果不是全部)冷凝，并且然后收集在所述冷凝模块中；

c)从每个冷凝模块中收集冷凝物以提供彼此分离并且与初始原料分离的冷凝物；

d)产生通过第二传送通道128的烃流，其中所述第二传送通道128能够将烃

i)从所述第一传送通道111的终端输送到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块；

ii)或者从所述下游冷凝模块之一输送到一个或多个上游冷凝模块；

e)在其中所述模块中的烃冷凝物的至少一部分发生裂化的条件下，将来自所述第二传送通道128的所述烃引入到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中；以及

f)继续所述方法，直到回收到期望量的轻液态烃馏分。

在一个实施例中，本文所提供的方法允许冷凝物收集在多个冷凝模块中。在不受理论限制的情况下，冷凝工艺可以产生高分子量组分和低分子量组分的混合物。通过使烃的至少一部分循环通过第二传送通道128进入一个或多个冷凝模块外加裂化和挥发，较低分子量组分的量增加并且将汽化并收集在第一传送通道中。经过重复循环，本发明的方法允许轻馏分的显著增加。

在仍另外的实施例中，优选地将来自下游冷凝模块的烃在提高液体冷凝物中的裂化水平的温度和压力条件下注入到一个或多个上游模块的冷凝物中。在这种实施例中，这种裂化增加了可以从原料中获得的轻馏分的量。在一个实施例中，在所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中包含裂化催化剂的使用以促进烃裂化。如可以评估的，这些实施例允许增加待收集的轻馏分的量。

本发明提供了一种半连续方法，其中当从所述蒸馏模块100中去除经过汽化的原料时向所述模块中添加另外的初始原料。所述工艺是半连续的，因为其一直持续到如沥青质等非可蒸馏组分的堆积需要停止所述工艺并且去除这些组分为止。

在一个实施例中，在完成所述工艺之后并且在去除之前，在其中使残留物内的组分基本上平衡的条件下，将保留在所述蒸馏模块100中的所述残留物维持在所述模块或其它适合的容器内以分离在那之前被捕获在沥青质组分中的组分。在优选实施例中，从所述沥青质组分分离的所述组分之一是柴油组分。

在一个实施例中，通过降低所述蒸馏模块100内的压力以降低所述柴油组分与所述沥青质组分之间的表面张力，从而使所述柴油组分的至少一部分汽化，来分离所述柴油组分。

在一个实施例中，通过将API为25或更大的馏出物产物添加到所述蒸馏模块中来促进所述柴油组分从所述沥青质组分分离。

附图说明

图1展示了可用于本文所描述的装置和方法的本发明的装置的一个实施例。

图2展示了第一传送通道114中的变化，其中多个排放孔140包含在排放件116的上游和/或下游。

图3展示了可用于本文所描述的装置和方法的蒸馏模块100的一个实施例。

图4展示了可用于本文所描述的装置和方法的冷凝模块122的一个实施例。

图5展示了可用于本文所描述的装置和方法的本发明的装置的另一个实施例。

具体实施方式

本发明涉及加工和分离含有轻烃馏分和重烃馏分两者的原油提取物的领域。本发明可以用于增加能够从烃原料中回收的轻馏分的总量。这允许将原料转化为API更高的原料，具体地是适合于管道输送的原料。

定义

除非另外定义，否则本文所使用的每个技术术语或科学术语的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。根据所附权利要求和本文所提供的公开，除非另有明确说明，否则以下术语用以下含义进行定义。

如本文所使用的术语“蒸馏”是指蒸馏工艺，其中首先使给定烃原料(包括多种组分)中的至少两种或更多种组分汽化。蒸馏在提供多个馏分或切分的烃蒸气的温度和压力的条件下、在模块或反应容器(蒸馏容器)中进行。优选地，蒸馏在非裂化性条件下进行。

如本文所使用的术语“烃原料”是指在大气条件下呈液态并且通常包括可蒸馏组分和如沥青质等非可蒸馏组分(非馏出物)的混合物的那些烃化合物及其混合物。烃原料106可以具有包含非常少量的硫和其它污染物的悬浮在其中的固体。术语“初始烃原料”由术语烃原料所涵盖并且用于指进料到蒸馏模块100中的原料。一旦蒸馏开始，初始烃原料就会由于其一部分汽化而失去其特性。在一个实施例中，初始烃原料在如油田、平台等烃源处获得，并且在本文中有时被称为“原油原料”或“原油”。

术语“经过改性的烃原料”是指通过本发明的方法(如通过增加其API)来进行改性的原料。一方面，此类方法提供了经过改性的原料，由此其API相比初始烃原料增加了至少5个API单位。

如本文所使用的术语“组分”或“馏分”是指在原油原料中发现的那些烃馏分，其中所述原料包括具有使一种组分区别于另一种组分的本领域公认的沸点或沸点范围的多种组分(例如，馏分)。例如，柴油是原油的组分并且代表在180℃到360℃范围内沸腾的馏分。类似地，石脑油是包括许多不同烃化合物的混合物的组分并且初始沸点为约35℃且最终沸点为约200℃。组分的沸点范围的微小重叠允许分离工艺中的灵活性。显而易见的是，由于原油原料含有具有宽范围的分子量和化学结构的烃，因此存在可作为馏出物回收的众多组分。原油的代表性组分如下：

炼厂气：小分子量气态烃，如甲烷、乙烷、丙烷和丁烷；

汽油：戊烷-辛烷；

石脑油：苯、戊烷、己烷和环烷烃；

汽油/柴油：庚烷和辛烷；

柴油：辛烷-十一烷；

煤油：十二烷-十六烷；

润滑油；

燃料油；以及

沥青(船用燃料油)。

如本文可互换使用的术语“馏分”或“组分”是指在本文所描述的方法期间冷凝并收集在模块中的期望的烃组分。

如本文所使用的术语“轻馏分”一般而言是指API为约25或更高并且优选地为约30或更高的那些烃组分；而“重馏分”是指API为约25或更小的那些烃组分。

如本文所使用的术语“馏出物”是指按照本文所描述的方法能够蒸馏并且在蒸馏模块中汽化的烃原料的化合物。

如本文所使用的术语“非馏出物”是指按照本文所描述的方法不能蒸馏和/或无法在蒸馏模块中蒸馏的烃原料的化合物。

术语“蒸馏模块”是指如反应容器等模块，所述反应容器具有用于进料初始烃原料的输入部分；分配给气帽108的一部分；加热装置102；压力控制机构110等，所述压力控制机构控制流入到与冷凝模块122、124和126连通的第一传送通道114中的流。在一个实施例中，蒸馏模块100的体积可以使得其可以维持高达2,000桶的原料106，并且优选地约500桶的原料和对应的气帽108，并且更优选地高达约300桶的原料。

术语“冷凝模块”是指包含其与第一传送通道114连通的传送导管(如116、118和120)的模块。每个模块(如122、124和126)均维持在一定温度和压力条件下，使得在每个模块上方流动的烃的一部分将作为冷凝物收集在所述冷凝模块中。经过冷凝的烃的所述一部分取决于针对每次冷凝所选择的温度和压力。此类因素处于本领域技术范围内。每个冷凝模块与第一传送通道114连通。在一个实施例中，所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块可以含有本领域熟知适合于裂化的适合的催化剂。

如本文所使用的术语“气帽”是指定位在蒸馏模块100中的原料106上方的空间体积和总体区域。气帽108中的气态烃和其它气体可以通过出口阀110离开模块。在其它实施例中，可以通过进气阀(未示出)将惰性气体引入到气帽106中。所述气体的目的可以是例如使烃蒸气一起移动到出口阀中并且移动到第一传送通道114中。可替代地，所述气体的目的可以是提供热交换以在所述气帽内维持恒定温度。

如本文所使用的术语“惰性气体”是指在模块内部的给定条件下与所述模块中的烃组分接触但不与其反应的气体。例如，甲烷气体可以在其中所述甲烷不会引发裂化/加氢裂化的条件下被引入到蒸馏模块100中的原料106中并且因此在这些条件下被视为惰性气体。其它惰性气体包含并且不旨在限于C₂-C₄烃、二氧化碳、氮气、氩气、氦气等。

如本文所使用的术语“反应性气体”是指当在适当的压力和温度条件下引入到模块中的液体组分中时与液态烃接触并反应以将这些烃的一部分裂化成较小片段的气体。例如，在冷凝模块中，可以在适合的温度和压力条件下将来自第二传送通道128的低分子量液态烃引入到一个或多个冷凝模块中的液态烃冷凝物中以与液态烃冷凝物相互作用以引起裂化。因此，通过选择用于将这些低分子量烃引入到冷凝物中的温度和压力，这些烃可以充当惰性气体或反应性气体。选择此类温度和压力使得此类气态低分子量烃充当惰性气体或反应性气体处于本领域技术范围内。

如本文所使用的术语“喷射(sparging/sparge)”是指优选地以高速将惰性气体或轻烃液体组分引入到大量的液体或油中，所述引入的气体或液体组分的密度低于原料106或冷凝物的密度。在不受理论限制的情况下，轻量液态烃将在蒸馏模块100内快速汽化并且产生促进沸点较高的组分汽化的气泡。由于其密度较低，因此一旦引入，由轻烃液体组分引入或形成的气泡就流过原料106并且流入到气帽108中。

如本文所使用的术语“裂化(cracking/crack)”是指烃的均裂裂变反应，其中较大化合物分解成较小化合物。当存在氢气(H₂)时，裂化过程有时被称为加氢裂化。在优选实施例中，当裂化限于如本文所描述的冷凝模块时，这种裂化消除了沥青质和与之相关联的有毒金属产生的问题，因为这些组分保留在蒸馏模块中。如此使如所讨论的“裂化”区别于蒸馏模块中的“裂化”。

术语“第一传送通道”是指在与所述冷凝模块中的每个冷凝模块连通的同时允许受限的烃蒸气和/或冷凝物从蒸馏模块100向下游移动到第一传送通道111的终端的任何装置。

术语“第二传送通道”是指允许受限的烃从第一传送通道114或从冷凝模块(如120)(其中所述第二传送通道128含有打开和关闭一个或多个冷凝模块的一个或多个阀162)移动到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块(如122、124和126)中以提供对烃流入到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块的控制的任何装置。在一个实施例中，提供了在第二传送模块128的远端处打开和关闭的另外的阀160。当打开时，所述第二传送通道128中的烃的全部或一部分可以被引导到第三传送通道142中。

术语“第三传送通道”是指与第二传送通道128的端部处的阀160相适配并且允许将受限的烃作为燃料收集或移动到加热元件102中和/或用作蒸馏模块100中的原料106的喷射源的任何装置。

如本文所使用的术语“出口端口”是指允许低分子量烃(如甲烷以及C2-C4烷烃和烯烃)从第一传送通道114的远端部分释放并且不循环到冷凝模块中的单独出口(如150)。

除非另有说明，否则术语“烃”是指呈液态或气态的烃。

出于本公开的目的并且除非另有说明，否则“一个或一种(a/an)”意指“一个或多个/一个或多种”。有时，权利要求书和公开可以包含如“多个/多种”、“一个或多个/一种或多种”或“至少一个”等术语；然而，不存在此类术语并非旨在意指并且也不应当被解释为意指未设想多个/多种。

如本文所使用的，“约”将被本领域普通技术人员理解，并且将根据其所使用的上下文而在一定程度上有所不同。如果存在对本领域普通技术人员而言不清楚的术语使用，则考虑到其所使用的上下文，“约”将意指相比特定术语高达±10％变化。

本说明书中提及的所有出版物、专利申请、授权专利和其它文献均通过引用整体并入本文，如同每个单独的出版物、专利申请、授权专利或其它文献被具体且单独地指示为通过引用整体并入。如果通过引用并入的文本中含有的定义与本公开中的定义相矛盾，则所述含有的定义被排除在外。

本文中说明性地描述的实施例可以适当地在不存在本文未具体公开的任何一个或多个要素、一个或多个限制的情况下实践。因此，例如，术语“包括”、“包含”、“含有”等应当被广泛地且无限制地理解。另外地，本文所采用的术语和表达是用作描述而非限制的术语，并且此类求语和表达的使用并不旨在排除所示出及所描述的特征的任何等效物或其部分，但应当认识到，在所要求保护的发明的范围内可以进行各种修改。另外地，短语“基本上由……组成”将被理解为包含具体叙述的那些要素和不会实质影响所要求保护的发明的基本和新颖特征的另外的要素。短语“由…组成”排除了任何未指定的要素。

本发明不限于本申请中所描述的特定实施例，所述实施例旨在作为各个方面的说明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行许多修改和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。除了本文所列举的组合物、设备和方法之外，根据前述描述，本公开范围内的功能等效组合物、设备和方法对于本领域技术人员而言是显而易见的。此类修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。本公开仅受所附权利要求的条款以及所述权利要求授权获得的等同物的整个范围的限制。应当理解，本公开不限于当然可能发生变化的特定方法、试剂、化合物、组合物或生物系统。还应当理解，本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。

另外，在以马库西(Markush)组的方式描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，本公开也由此以马库西组中的任何单个成员或成员子组的形式进行描述。

如本领域技术人员将理解的，出于任何和所有目的，特别是在提供书面描述方面，本文所公开的所有范围还涵盖任何和所有可能的子范围及其子范围的组合。任何所列出的范围都可以容易地被识别为充分描述并且使得相同的范围被分解成至少相等的两份、三份、四份、五份、十份等。作为非限制性实例，本文所讨论的每个范围可以容易地分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员还将理解的，如“高达”、“至少”、“大于”、“小于”等所有用语包含所引用的数字并且是指可以随后分解成如以上所讨论的子范围的范围。最后，如本领域的技术人员将理解的，范围包含每个单独的成员。

方法

在一个实施例中，本发明提供了一种方法，所述方法包括：

a)在被选择成使烃原料106的至少一部分汽化的第一温度和压力下加热蒸馏模块100中的所述原料以产生具有多个馏分的馏出物蒸气，其中所述蒸气收集在蒸馏模块100的所述气帽108中，并且进一步地，其中在进行所述加热的同时任选地喷射所述原料106以降低待回收的所述馏出物的沸点；

b)使烃蒸气的至少一部分穿过第一传送通道114，所述第一传送通道与包括第一冷凝模块和最后冷凝模块的多个冷凝模块连通，其中所述第一传送通道114在靠近所述蒸馏模块100的端部处具有第一温度，并且在远离所述最后冷凝模块111的端部处具有第二且较低温度，使得所述烃蒸气的一部分将贯穿所述第一传送通道114的大部分(如果不是全部的话)冷凝，并且然后收集在所述冷凝模块中；

c)从每个冷凝模块中收集冷凝物以提供彼此分离并且与初始原料分离的冷凝物；

d)产生通过第二传送通道128的烃流，其中所述第二传送通道128能够将烃

i)从所述第一传送通道111的终端输送到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块；或者

ii)从所述下游冷凝模块之一输送到一个或多个上游冷凝模块；

e)在其中所述模块中的所述烃的至少一部分发生裂化的条件下，将来自所述第二传送通道的所述烃引入到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中；以及

f)继续所述方法，直到回收到期望量的轻液态烃馏分。

在部分a)中，通过常规装置将初始烃原料引入到蒸馏模块100中。在一个实施例中，首先将原料106温热到足以使其流入到蒸馏模块100中的温度。如果原料106在环境温度下如此粘稠使得需要加热，则此选项是优选的。一旦位于蒸馏模块100内部，就增加温度并且调整压力以将液态烃的一部分转化成气帽108中的烃蒸气的馏出物，其中所述蒸气在冷凝时包括多种组分或馏分。蒸馏模块中所使用的特定温度和压力取决于期望的汽化馏分的数量。此类因素是技术人员熟知的。

在一个任选实施例中，将喷射气体或烃液引入到经过加热的烃原料106中。优选地，在引入到蒸馏模块100中之前，将喷射气体或烃液加热或维持热。优选地在压力下引入喷射气体或烃液以促进烃原料106蒸馏。在不受理论限制的情况下，设想的是，喷射促进在热源附近捕获的烃气泡移动到气帽108，从而降低了进行这种移动所需的温度。在一个实施例中，注入到原料中的烃液包括由第三传送通道142提供的烃液，所述烃液在所述第三传送通道中、在压力和温度下被维持成呈液态。在不受理论限制的情况下，将此类液体引入到原料106中将导致原料内快速汽化并且产生气泡。这些气泡将快速上升到捕获来自原料106的任何烃气泡的气帽108中，所述原料缺乏足够的能量以到达气帽108。因此，设想的是，添加此类液态低分子量烃将降低原料的可蒸馏部分的沸点。

在一个优选实施例中，烃原料106的温度和压力以及用于喷射的注入气体或烃液的温度和压力被选择成避免原料裂化。因为原料106中存在许多即使在剧烈条件下也高度抗裂化的组分(如沥青质)，所以此阶段的裂化效率低下。因此，这些组分充当能量汇，因为与这些组分碰撞的注入气体或液体不会引发显著的裂化。相反，此类碰撞从注入组分吸收能量，从而降低了其能量水平以及其有效地使可能以其它方式经受裂化的组分裂化的能力。

在一个实施例中，提供了控制蒸馏模块内的绝对气体压力的压力阀110。气体压力阀可以视觉地、机械地或自动地操作。此气体压力阀110操作以在气帽108中维持恒定的压力水平。

本发明的方法的部分b)和c)提供了将冷凝物收集到冷凝模块(如122、124和126)中并且在第一传送通道114中向下游输送烃蒸气。这允许每个冷凝模块收集冷凝物的一部分。

在部分d)中，源自第一传送通道114或冷凝模块(如126)的烃在第二传送通道128中输送。

在部分e)中，将第二传送通道128中的烃的一部分输送到一个或多个冷凝模块(如122、124和126)以引发所述一个或多个模块中的液体冷凝物的裂化。在一个实施例中，第二传送通道128采用促进烃移动穿过通道的泵或鼓风机164。在一个实施例中，第二传送通道128在其中所述通道内的烃呈液态的条件下维持。因此，如果最初进入第二传送通道128的烃呈气态，则第二传送通道128优选地在其中使这些气体在注入到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块之前液化的条件下维持。优选地，将经过液化的烃加热，并且然后在裂化条件下引入到冷凝模块的液相中。

在一个优选实施例中，待注入到上游冷凝模块中的经过液化的烃优选地在压力下通过安装到冷凝模块上的入口端口的喷嘴注入。优选地将经过注入的烃引入到在所述冷凝模块中发现的经过冷凝的液态烃中。所选择的温度和压力使得冷凝模块中的液态烃的至少一部分裂化。

在不受理论限制的情况下，冷凝模块中的裂化去除了在蒸馏模块中以其它方式不利地经受能量汇的蒸馏模块100中的烃的所述一部分。因此，裂化效率有所提高，因为在发生裂化的冷凝模块中不存在原料106的沥青质和其它能量汇组分。此外，在所述工艺的此阶段的裂化可以在多个冷凝模块中进行，使得收集在下游冷凝模块中的、通过本文所描述的方法可获得的轻馏分的量显著增加。另外，当在加氢裂化条件下进行裂化时，产生的分子氢(H₂)可以充当脱硫剂。这允许降低进行加氢裂化的冷凝容器的冷凝物中的硫含量。在一个优选实施例中，可以在所述工艺中采用硫洗涤塔以降低烃的硫含量。在另一个优选实施例中，采用的冷凝模块的数量为2个到10个或更多个不等。

在部分f)中，继续执行该方法，直到达到以下目标中的任一个目标：

·增加或最大化可通过本文所公开的工艺回收的轻组分(如汽油和/或柴油)的量。当主要目标是在初始烃源处提供可用燃料时，这是特别有益的。

·获得足够的轻组分，使得当与所述工艺的其它组分(包含来自所述冷凝模块中的每个冷凝模块和蒸馏模块的一些或全部液体组分)聚集时，改性原料的总API增加了至少5个API单位。

·将轻组分中的一种或多种轻组分与单独量的初始原料组合以对其API进行改性以使其可管道输送。在此实施例中，轻组分充当原位产生的稀释剂以使不可以其它方式用于管道输送的初始原料现在适合于管道输送。

在一个实施例中，未转化成液化组分的气态组分可以回收并且富含低分子量烃，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。这些组分优选地被收集并且冷凝成呈液态。此类液体的适合用途包含以下的任一种：

·作为液态烃出售。

·通过第三传送通道142输送以用作用于加热蒸馏模块100的烃能量源。

·通过第三传送通道142输送以用于以液态注入到蒸馏模块100中以引发维持在其中的原料106的喷射。

在一个实施例中，本文所描述的方法可以以分批或半连续工艺进行。在后一种情况下，当从所述蒸馏模块100中去除经过汽化的原料时向所述模块中添加另外的初始原料，使得原料106的量随着时间的推移而维持基本上相同。所述工艺是半连续的，因为随着时间的推移，会存在非可蒸馏组分的堆积，如出现沥青质。这需要停止所述工艺并且去除残留在模块中的这些组分。

在一个实施例中，在其中使所述残留物中的组分基本上平衡的条件下，将所述残留物维持在所述模块或其它适合的容器内以将组分与沥青质组分分离。在优选实施例中，与所述沥青质组分分离的所述组分之一是被捕获在沥青质内的柴油组分。

在一个实施例中，通过降低所述蒸馏容器100内的压力以降低所述柴油组分与所述沥青质组分之间的表面张力，从而使所述柴油组分的至少一部分汽化，来分离这些柴油组分。

在一个实施例中，使所述柴油组分从所述沥青质组分分离包含将API为25或更大的馏出物产物添加到所述蒸馏模块中。

显而易见的是，本文所描述的方法和装置提供了显著的环境保护。例如，此类方法和装置消除了提供从稀释剂源到烃源的稀释剂专用管道的一些或全部需要。如此将降低或消除与之相关联的环境风险。另外，降低部分或全部稀释剂的使用还消除了将稀释剂从精炼厂泵送到原料源并且然后在返回到精炼厂时再次将稀释剂与原料分离所需的一些或全部能量。仍进一步地，由于在冷凝模块中进行裂化，因此去除了在蒸馏模块中发现的那些吸收能量的未裂化组分(能量汇)，并且裂化更有效率。设想如此以提供降低的能量使用。最后，甲烷和其它低分子量烃按照以上收集使用并且避免将这些温室气体释放到大气中。在此方面，要注意的是，甲烷和其它低分子量烃是众所周知的温室气体。

设备

本文所公开的各个实施例的设备提供了用于提高可从烃原料(如重原料)回收的轻馏分的量的装置。这种设备由多个模块形成。每个模块限定储液器，所述储液器被配置成将烃保持为液态和/或气态。在各个实施例中，所述模块通过第一传送通道串联连接，所述第一传送通道提供了气体从一个模块到另一个模块或从一个模块到出口端口的传送。

一方面，本发明提供了一种用于在将烃原料分离成组分的同时增加可从所述原料中回收的轻组分的量的设备。所述设备包括：蒸馏模块100；入口，所述入口被配置成将烃原料104输送到蒸馏模块100以及两个或更多个串联连接的冷凝模块中。在一个优选实施例中，冷凝模块(如122、124和126)被设计成维持其中所维持的气态组分的特定温度范围。如此可以通过内部或外部加热元件或本领域熟知的其它装置实现。

在一些实施例中，用于分离烃原料106的设备可以进一步包含分馏柱(未示出)，如例如金属带、金属卷、金属网、编织金属或复合纤维、或悬浮或安置在第一传送通道114内部或冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中的其它适合的材料。这种柱可以具有低于模块或导管的周围温度的表面温度，并且因此促进在柱上冷凝。

其它组分也可以包含在所述设备中。例如，储液器或管道系统可以将蒸馏模块的入口连接到液态烃油原料源。储液器或管道系统可以连接到如144、146和148等任何模块以收集在所述模块内冷凝的烃馏分产物(即，组分)。

图1示意性地描绘了用于分离烃组分的设备或系统的一个实施例。在所描绘的实施例中，蒸馏模块100包括加热元件102、进气阀104、原料106、气帽108、压力阀110以及任选地导入阀112，所述导入阀与喷嘴113(图3所示出的)相匹配。

蒸馏模块100由限定内部储液器的一个或多个容器壁形成。汽化在内部储液器内执行。具体地，通过原料入口104将烃原料引入到蒸馏模块100中。原料可以例如来自连接的储存容器和/或烃油原料的直接来源。在一个非限制性实施例中，所述烃油原料是原油。当填充有足够体积的烃油原料时，蒸馏模块100由加热元件102以温度T1进行加热或加热到温度T1以从原料产生蒸气V1。在各个实施例中，温度T1高到足以使原料中发现的基本上所有的期望组分汽化。在各个实施例中，在用于蒸馏模块内部的压力下，温度T1大于每个期望组分的沸点。

在一些实施例中，为了增加蒸馏模块100内的汽化工艺的速度和/或减小其温度，可以喷射蒸馏模块100内的烃油原料。喷射可以从单个端口或从多个端口以任何对齐方式进行。在所示出的实施例中，展示了单个端口112，并且所述单个端口采用气体或液体来喷射待蒸馏的原料106。

压力阀110将蒸馏模块内的气体压力维持在预选值，所述预选值被选择成以最小的能量成本使蒸馏最大化。在一些实施例中，压力可以是低于大气压的压力，并且在其它实施例中，压力可以是多个大气压。当气体压力超过预选值时，阀110打开，并且气帽108内的气体流入到传送通道114中。相对于待释放气体的所述一部分来选择压力阀110和传送通道114在蒸馏模块中的位置。在一个实施例中，压力阀110可以定位在液体原料106的正上方以确保流入到第一传送通道114中的气体含有较高分子量组分和较低分子量组分的混合物。可替代地，可以使用任何适合的装置(包含风扇、喷射气体等)混合气帽108以使其中的烃蒸气均匀化。

第一传送通道114固定到蒸馏模块100中的阀110，并且流入的气体为第一温度T1。第一传送通道114允许气体向下游流动到具有第二温度T2的远端点111，其中T2小于T1。当气体在从第一传送通道114的近端横穿到蒸馏端111期间冷却时，冷凝物形成并且由多个排放件116、118和120引导，每个排放件分别与单独的冷凝模块122、124和126相关联。这些排放件的设计可以从单个端口到连接到如图2所示出的单个排放管116的多个端口140(每个端口由单条虚线指示)显著不同。

冷凝模块122、124和126中的一个或多个含有用于将烃导入到其中含有的冷凝物中的入口端口130。入口端口130的定位在冷凝模块的底部任意地示出，但是可以根据需要定位在其它地方。所述经过导入的烃从第二传送通道128流出。在优选实施例中，输入装置132与所述第二传送通道的出口端口130相匹配(图4)。所述冷凝模块122、124和126中的每一个分别含有允许从每个模块收集冷凝物的冷凝物排放件144、146和148。在图1所展示的一个任选实施例中，冷凝物排放件148可以进料到第二传送通道128中以提供用于使任何冷凝模块中的冷凝物裂化的另外的液态烃。随着此工艺继续进行，任何或全部冷凝模块中的冷凝物的API均会随着裂化的进行而增加。在一个实施例中，所述工艺继续进行，直到已经获得API足够高的液态烃，使得这些烃可以与低API原料共混以使所述原料的API提高约5个API单位或更多。

在所描绘的实施例中，终端排放件120的端部部分限定第一传送通道114的远端部分111和第二传送通道128的近端部分。这两个通道之间的区别包含但不限于以下：

·第一传送通道114含有排放件116、118和120，所述排放件允许冷凝物分别收集在冷凝模块122、124和126中，而第二传送通道不允许。

·第二传送通道128包括出口端口132(图4)，所述出口端口优选地与冷凝模块122、124和126中的每一个一起发现，所述出口端口固定或匹配到这些冷凝模块上的入口端口130。优选地，入口端口130定位在冷凝模块的底部附近以促进将烃注入到冷凝物中。

·第二传送通道128在阀或封闭件160中终止。当第二传送通道128在阀160中终止时，所述阀打开到第三传送通道142，所述第三连通通道将烃进料到加热元件102和/或引入到蒸馏模块100中的烃原料106中。在图1所示出的实施例中，第三传送通道142用于使在循环之后残留的烃穿过第一传送通道114和第二传送通道128作为用于引入到蒸馏模块中的喷射液体或气体。

应当理解，第二传送通道128可以开始于下游冷凝模块之一，如冷凝模块126。如图5所示出的，可以通过将出口148进料到第二传送通道128中或者通过在位于冷凝模块126中的冷凝物正上方的气体中启动第二传送通道128来从冷凝模块126中去除烃(液体或蒸气或两者)。在图5中，描绘了两个选项，但是应当理解，这2个选项中仅需要1个。一旦烃位于第二传送通道128内部，这些烃就优选地通过适当的温度和压力以液态维持或转化成液态。然后，将烃循环用于注入到一个或多个冷凝模块122、124和/或126，或可替代地，进料到如以上所描述的第三传送通道142中。

尽管未示出，但是第二传送通道128和第三传送通道142分别任选地含有泵或鼓风机，并且任选地含有加热装置以在适合的压力和温度下将烃转化成其液态。将优选地经过加热的这些液态烃在裂化条件下引入到冷凝模块122、124和/或126中的一个或多个中、或用作用于加热元件102的燃料或作为喷射液体引入到液态烃106中。

图4展示了冷凝容器上的匹配装置130与第二传送通道中的对应装置132相匹配以允许将第二传送通道128中的烃连接引入到冷凝模块的冷凝物150中。匹配装置130优选地能够在高压和高温下将烃注入到液体冷凝物150中。附接到每个冷凝模块122、124和126的每个匹配装置130具有彼此独立地操作的打开和关闭定位，使得可以在一个、两个或三个冷凝模块中同时地或顺序地或仅在其子集中进行裂化。

图5展示了针对本发明的装置和方法的替代性设计。在图5中，第一传送通道114在排放件120和出口端口150中终止。出口端口150位于第一传送通道114的终端并且被设计成允许低分子量烃离开所述通道。优选地，这些低分子量烃被捕获并且液化以用作能量源。

Claims (27)

1.一种装置，其包括：蒸馏模块，所述蒸馏模块适合于将烃原料蒸馏成液体组分和气体组分；第一传送通道；以及多个冷凝模块，所述多个冷凝模块沿所述第一传送通道顺序排列以限定上游冷凝模块和下游冷凝模块；

其中所述蒸馏模块的所述气体组分通过所述第一传送通道与所述冷凝模块中的每个冷凝模块连通，所述装置进一步包括：

a)加热元件，所述加热元件用于加热所述蒸馏模块中的所述原料，

b)第二传送通道，所述第二传送通道被定位成将烃

i)从所述第一传送通道的终端移动到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块；

ii)或者从所述下游冷凝模块之一移动到一个或多个上游冷凝模块；

c)任选的泵或鼓风机，所述任选的泵或鼓风机用于将所述烃通过所述第二传送通道移动到一个或多个冷凝模块；

d)引入装置，所述引入装置连接到所述第二传送通道，使得能够在使得所述一个或多个模块中的烃冷凝物的至少一部分裂化的条件下将在所述第二传送通道中输送的烃引入到所述一个或多个冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中；以及

e)收集装置，所述收集装置用于从一个或多个冷凝模块中回收所述冷凝物。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二传送通道被配置成将其中含有的所述烃转化或维持为液态。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第二传送通道被配置成将所述烃引入到所述一个或多个冷凝模块中的一个或多个冷凝模块的烃液冷凝物中。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述引入装置是允许将烃液从所述第二传送通道注入到所述冷凝模块的所述冷凝物中的喷嘴。

5.根据权利要求1所述的装置，其中加热所述第二传送通道中的液体。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述液体由加热元件加热。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述加热元件位于所述第二传送通道的外部。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述加热元件选自由微波炉、电子加热器、热交换器组成的组或使所述传送通道暴露于热废气中。

9.根据权利要求6所述的装置，其中所述加热元件位于所述传送通道的内部。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二传送通道被配置成将其中含有的所述烃转化或维持为气态。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述通道的所述终端通过阀连接到第三传送通道，其中所述第三传送通道被设计成将燃料提供给所述加热元件和/或提供烃以喷射所述蒸馏模块中的所述原料。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述引入装置是允许将烃气从所述第二传送通道注入到所述冷凝模块的所述冷凝物中的喷嘴。

13.根据权利要求1所述的装置，其中加热所述第二传送通道中的气体。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述气体由加热元件加热。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述加热元件位于所述第二传送通道的外部。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述加热元件选自由微波炉、电加热器、热交换器组成的组或使所述传送通道暴露于热废气中。

17.根据权利要求14所述的装置，其中所述加热元件位于所述第二传送通道的内部。

18.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括压力阀，所述压力阀位于所述蒸馏模块的气帽与第一冷凝模块之间。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述压力阀控制所述蒸馏模块内的绝对气体压力。

20.根据权利要求1或18所述的装置，其中所述装置进一步包括所述第一传送通道中的气体出口端口。

21.一种方法，其包括：

a)在被选择成使烃原料的至少一部分汽化的第一温度和压力下加热蒸馏模块中的所述烃原料以在气帽中产生具有多个馏分的馏出物蒸气，其中所述蒸气收集在蒸馏模块的所述气帽中，并且进一步地，其中在进行所述加热的同时任选地喷射所述原料以降低待回收的所述馏出物的沸点；

b)使烃蒸气的至少一部分穿过第一传送通道，所述第一传送通道与包括第一冷凝模块和最后冷凝模块的多个冷凝模块连通，其中所述第一传送通道在靠近所述蒸馏模块的端部处具有第一温度，并且在远离所述最后冷凝模块的端部处具有第二且较低温度，使得所述烃蒸气的一部分将贯穿所述第一传送通道的大部分(如果不是全部的话)冷凝，并且然后收集在所述冷凝模块中；

c)从每个冷凝模块中收集冷凝物以提供彼此分离并且与初始原料分离的冷凝物；

d)产生通过第二传送通道的烃流，其中所述第二传送通道能够将烃

i)从所述第一传送通道的终端输送到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块；

ii)或者从下游冷凝模块之一输送到一个或多个上游冷凝模块；

e)在其中所述模块中的烃冷凝物的至少一部分发生裂化的条件下，将来自所述第二传送通道的所述烃引入到所述冷凝模块中的一个或多个冷凝模块中；以及

f)继续所述方法，直到回收到期望量的轻液态烃馏分。

22.根据权利要求21所述的方法，其中在所述蒸馏模块中维持的条件是非裂化性条件。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述方法提供了当从所述蒸馏模块中去除经过汽化的原料时向所述蒸馏模块中添加另外的初始原料。

24.根据权利要求21所述的方法，其中在工艺终止之后，在其中使残留物内的组分基本上平衡的条件下，将保留在所述蒸馏模块中的所述残留物维持在所述模块或其它适合的容器内以分离在那之前被捕获在沥青质组分中的组分。

25.根据权利要求24所述的方法，其中从所述沥青质组分分离的所述组分之一是柴油组分。

26.根据权利要求25所述的方法，其中通过降低反应容器内的压力以降低所述柴油组分与所述沥青质组分之间的表面张力，从而使所述柴油组分的至少一部分汽化，来分离所述柴油组分。

27.根据权利要求26所述的方法，其中通过将API为30或更大的馏出物产物添加到所述蒸馏模块中来促进所述柴油组分从所述沥青质组分分离。

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