CN115678601A - 一种重质原油的无氢化升级工艺 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种重质原油的无氢化升级工艺，在无外部氢气以及催化剂供应的情况下，对重质原油进行升级以生产更有价值的原油原料的一种连续工艺，该原料具有高API比重、低沥青质含量、高中间馏分油收率、低硫含量、低氮含量和低金属含量的特点。含有大量沥青质和重组分的重质原油与含有大量石蜡组分和水的高蜡原油混合，在超临界条件下分解沥青质化合物并去除硫、氮和含金属物质。

Description

一种重质原油的无氢化升级工艺

技术领域

本发明公开了一种重质原油的无氢化升级工艺，具体而言涉及一种用于升级重质原油和高含蜡原油，以生产具有较高API比重的更有价值的原油原料的工艺。

背景技术

石油工业长期以来一直在寻找处理重质原油、高含蜡原油和其他石油材料的新方法，以满足日益增长的石油原料需求，并提高炼油工艺中可用原油的质量。

一般来说，重质原油API比重低，沥青质含量高，中间馏分产率低，硫含量高，氮含量高，金属含量高。这些性质使得通过常规炼油工艺提炼重质原油很难生产出符合严格政府法规的成品油。许多炼油厂在将原油蒸馏成各种馏分后进行常规加氢处理。然后分别对每个馏分进行加氢处理。因此，炼油厂必须利用复杂的装置操作来处理每一种馏分。在恶劣反应条件下，传统的加氢裂化和加氢处理工艺中使用了大量的氢和昂贵的催化剂，以提高从重质原油到更有价值的中间馏分的产量，并去除硫、氮和金属等杂质。重质原油原料的蒸馏或加氢处理会产生大量沥青质和重烃，必须进一步裂解和加氢处理才能利用。沥青质和重质馏分的传统加氢裂化和加氢处理工艺也需要高资本投资和大量加工。

目前，大量氢气用于调整传统精炼工艺生产的馏分的性质，以满足最终产品所需的低分子量规格；去除硫、氮和金属等杂质；并提高基体的氢碳比。沥青质馏分和重质馏分的加氢裂化和加氢处理是需要大量氢的过程，这两个过程导致催化剂的生命周期缩短。

超临界水已被用作碳氢化合物裂解的反应介质，并添加了外部氢源。水的临界点约为705°F（374°C）和22.1 MPa。在上述条件下，水的液气相界消失，由此产生的超临界水对有机化合物表现出高溶解度，与气体具有高混溶性。此外超临界水可以稳定自由基物种。

发明内容

本发明包括在没有外部供应氢气的情况下升级重质原油进料流的连续工艺。在本发明的一个实施例中，在超过水的超临界点的条件下，重质原油和高含蜡原油的混合物在有水的情况下接触在一起。在此混合步骤中，没有外部供应的氢气。在超临界条件下，在接触重质原油和高含蜡原油时，混合物中至少有一部分碳氢化合物会发生裂解。然后将混合物冷却、减压并分离为气体部分和液体部分。然后液体部分进一步分离为回收水和升级油，从而升级油是一种升级的重质原油，与重质原油相比，其沥青质、硫、氮和含金属物质的含量减少。

在本发明的另一个实施例中，连续工艺包括在高含蜡原油存在的情况下，将重质原油进料与水进料相结合，以形成改性重质原油/水混合物。改性重质原油/水混合物的压力保持在超过水的临界压力（约22.1 MPa）的水平，在反应区进行温度调整，以迫使水进入超临界状态，从而为重质原油的升级提供反应介质，而不会显著形成焦炭。反应区包括主反应器的内部部分，主反应器可以承受超过水的临界温度和临界压力的温度和压力，反应区基本上没有外部提供的催化剂，也基本上没有任何外部提供的氢源。

一旦改性重质原油/水混合物达到适当的温度和压力，混合物中的至少一部分碳氢化合物会发生裂解，从而形成热适应混合物。随后该热适应混合物被冷却并释放其增加的压力，从而形成一种减压适应混合物。然后将减压适应混合物分离为气体部分和液体部分，其中液体部分由升级的油/水混合物组成。最终升级的油品，API比重更高；沥青质、硫、氮或含金属物质含量减少；与重质原油相比，通过使用任何合适的油水分离器将升级后的油水混合物分离为其两种组分，即升级油和回收水，可以收集到更多的中间馏分油产量。

在另一个实施例中，反应区包括通常垂直定向的反应器的内部部分，使得改性的重油/水混合物向下流过通常垂直定向反应器。

本发明还涉及在无外部供应催化剂或外部供应氢源的环境中升级重质原油和高含蜡原油的设备。在本发明的一个实施例中，设备包括混合区、预热区、高压泵送装置、反应区、压力调节装置、液气分离器和油水分离器。在一个实施例中，混合区可用于在稍微升高的温度下将重质原油和高含蜡原油与给水结合。轻微升高的温度是指与环境温度相比略微升高的温度。示例性高温包括50-150℃范围内的温度。预热区与混合区流体连接；预热区可将其内容物加热至约350°C。高压泵送装置可将装置内的油/水混合物压力增加至超过临界水压力。反应区包括主反应器的内部部分。反应区与预热区流体连接，主反应器可操作以承受至少与水的临界温度一样高的温度。此外，主反应堆可以承受超过临界水压力的压力。在本发明的一个实施例中，反应区基本上不含外部提供的催化剂，也基本上不含有外部提供的氢源。

附图说明

图1是根据本发明所述的一个实施例。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，重质原油4在混合区30存在高蜡原油6的情况下与给水2结合，形成改性重质原油/水混合物34。混合区30可以只是允许混合或本领域已知的其他混合装置的管线中的“T”。然后将改性重质原油/水混合物34送入主反应器50，并承受升高的温度和压力，其优选地超过水的临界温度和临界压力，分别约为705°F.（374°C.）和22.1 MPa。在这段高温高压期间，改性重质原油/水混合物34发生裂解，形成热适应混合物52。然后送至调压装置70。热适应混合物52被降低到接近大气的压力，从而导致压力降低适应混合物72。然后，将含有气体和液体的减压适配混合物72送入液气分离器80，以从液体部分84中除去气体部分82。然后，液体部分84被送入油水分离器90，产生升级油92和回收水94。升级原油92是重质原油4和高含蜡原油6的升级版本，与重质原油相比，沥青质、硫、氮或含金属物质的含量减少了4。由于较低的倾点，升级后的油92的流动性能也有所改善，这使得升级后的石油92可以通过管道或油轮运输到其他工艺。

Claims (6)

1.一种重质原油的无氢化升级工艺，其特征在于：此工艺包含一种设备，设备内拥有一个混合区，该混合区可用于混合API重力小于30°的重质原油以及一种高含蜡原油，其倾点温度大于室温，API比重大于30°，供水温度略高，以形成改性油/水混合物，其中改性油水混合物不含外部供应的氢；预热区中的加热器和管道，与混合区流体连接，预热区可将改性油水混合物加热至350°C；还包括高压泵送装置，该高压泵送设施可用于将改性油水混合物的压力增加至水的临界压力，以产生预热混合物；还包括反应区，包括主反应器的内部，其中反应区与预热区流体连接；主反应堆能够承受至少与水的临界温度一样高的温度；主反应器能够承受超过临界水压力的压力，反应区基本上没有外部提供的催化剂，也基本上没有任何外部提供的氢源。

2.根据权利要求1所述的一种重质原油的无氢化升级工艺，其中还包括液气分离器，流体连接至压力调节装置，液气分离器可操作以产生液流和气流；油水分离器通过液流与液气分离器流体连接，油水分离器可操作以产生回收的水流和升级的烃流。

3.根据权利要求1所述的一种重质原油的无氢化升级工艺，其特征在于，其中压力调节装置包括以并联方式连接的多个背压调节器。

4.根据权利要求1所述的一种重质原油的无氢化升级工艺，其中回收的水流可以回收并与给水结合。

5.根据权利要求1所述的一种重质原油的无氢化升级工艺，还包括一个氧化反应器，该氧化反应器与回收的水流流体连接，氧化反应器可通过氧化来清洁回收的水流。

6.根据权利要求1所述的一种重质原油的无氢化升级工艺，其中预加热混合物在反应区内的停留时间在0.1到10分钟之间。

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