CN1500131A - 联合进行沥青生产和气体转化 - Google Patents

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Abstract

一种联合进行的气体转化和沥青生产方法，该方法利用由天然气进料气体转化法生产的水蒸汽和轻质烃类，以便促进沥青生产以及稀释沥青便于管道输送。用于沥青加氢转化和气体转化烃类加氢异构化的氢可由天然气生成的一部分合成气制得。沥青稀释剂优选为气体转化生产的石脑油，以及将稀释的沥青管道输送到沥青改质设备。

Description

联合进行沥青生产和气体转化
技术领域
本发明涉及这样一种方法，在所述的方法中，将气体转化法生产的烃类和水蒸汽用来促进沥青生产和输送。更具体地说，本发明涉及这样一种方法，在所述的方法中，将天然气转化成费-托合成气体进料，由它生产液体烃类和水蒸汽，以便促进沥青生产和通过管道输送到精炼设备。
背景技术
很重的原油沉积物，例如在加拿大和委内瑞拉发现的油砂岩层含有数万亿桶通常称为沥青的很重的粘稠石油。沥青的API重度通常为5°～10°，在岩层的温度和压力下的粘度可高达百万厘泊。构成沥青的烃类分子有较低的氢含量，而胶质和沥青质的含量高达70％。这就使得沥青难以生产、输送和改质。为了将它泵送出地面(生产)，必需在地下就地降低其粘度。虽然已提出为了降低粘度用芳烃溶剂就地稀释沥青(加拿大专利1034485)，但是沥青的生产通常用水蒸汽来促进。在水蒸汽促进的沥青生产中，将热的水蒸汽向下注入岩层，使油的粘度下降到足以泵送出地面的程度。这一点例如在US 4607699中公开。另一方面，US 4874043公开了将水蒸汽和热水泵入地下的方法。但是，水蒸汽生产的沥青仍然太粘稠，以致难以用管道输送到改质设备。所以，必需用能相容的低粘度液体稀释，其用量应足以得到能用管道输送的低粘度混合物。这一点是已知的，例如在US 6096192中公开。沥青生产的一个显著特点是易于利用的水蒸汽源，因为在方法中一部分水蒸汽要损耗或消耗，而不能回收。另一特点是能相容的沥青稀释剂的充裕供应，特别是如果它以一次通过的方式使用和优选不需要下游沥青转化操作来生产稀释剂。在US6096192的方法中，稀释剂由生成天然气凝析油混合物以及沥青部分催化加氢转化得到的低沸点烃类得到。为了改质通过沥青转化生产的沥青中间馏分油燃料，需要充裕的氢源。当希望生产沥青柴油时，需要有相当高十六烷值的调合组分来与较低十六烷值的沥青柴油混合。
正如大家熟悉的，气体转化法由天然气得到的合成气生产烃类。合成气包含H2和CO的混合物，在费-托合成催化剂存在下，它们反应生成烃类。已使用了固定床、流化床和浆液烃类合成法，其中所有的方法都在各种技术文献和专利中描述。合成得到轻质烃类和重质烃类。除了生产烃类外，这些方法还产生水蒸汽和水。如果可将沥青生产和气体转化联合，利用气体转化法的特点增加沥青产量和提高产品质量，这将是一个改进。
发明内容
本发明涉及这样一种方法，在所述的方法中，将天然气转化成合成气体进料，由它生产液体烃类和水蒸汽，以便促进沥青生产和通过管道输送到精炼设备。下文将天然气生成合成气的转化和由合成气生产烃类称为“气体转化”。用来生产合成气的天然气通常并优选来自沥青油田或附近的天然气井。气体转化生成液体烃类、水蒸汽和水。因此，广义上本发明涉及这样一种联合进行的气体转化和沥青生产法，其中气体转化水蒸汽和烃类液体分别用来促进沥青生产和用于输送的稀释。天然气生成合成气的转化用任何一种适合的合成气法来达到。合成气包含H2和CO的混合物，在对于气体中的H2和CO反应并生成烃类(其中至少一部分为液体烃类)有效的反应条件下，合成气与适合的烃类合成催化剂接触。将一部分这样的液体烃类、优选低沸点烃类、更优选含石脑油馏分的烃类用来降低用该法生产的沥青的粘度，以便它可通过管道输送到精炼设备。气体转化法还生产高压和中压的水蒸汽，将全部或部分水蒸汽注入地下，以便促进沥青生产。除了烃类外，烃类合成反应还生产水，可将全部或部分水加热，生产用于沥青生产的水蒸汽。因此，本发明中的“气体转化水蒸汽”或“气体转化法得到的水蒸汽”意味着包括(i)气体转化法生产的高压和中压水蒸汽和(ii)加热烃类合成反应水得到的水蒸汽及其任何组合物中的任一个或全部。这一点在下文中详细说明。所谓沥青生产是指水蒸汽促进的沥青生产，其中将水蒸汽注入沥青岩层，以便使沥青软化和使粘度下降，从而可将它泵出地面。
虽然烃类稀释剂可回收并再用于或循环用于沥青生产，但如果在一次通过的基础上使用是更有效的，它避免将稀释剂从下游沥青转化设备泵送回沥青稀释操作。因此，在一优选的实施方案中，烃类稀释剂不循环，而在一次通过的基础上使用。在另一实施方案中，在沥青精炼设备处回收烃类稀释剂，并循环回沥青生产设备再次用于稀释沥青，以便管道输送。在本发明典型的联合法中，将气体转化法合成的一部分烃类改质，生产合成原油或更有用的低沸点产物。沥青也被改质。改质包括分馏以及通常并优选一个或多个转化操作。所谓转化是指至少一个操作，其中至少一部分分子被改变以及操作可包括或不包括氢作为反应物。对于沥青来说，它包括裂化转化，裂化可为非催化的焦化或催化裂化，接着是一个或多个下文更详细说明的加氢转化操作。在本发明另一实施方案中，可调节该法的气体转化部分，以便生产用于沥青转化、沥青改质生产的低沸点烃类和/或气体转化法合成的烃类的额外氢。烃类合成生成含有甲烷和未反应氢的尾气。在另一实施方案中，这种尾气可用作燃料，以便生产用于沥青生产、泵用或其它公用工程的水蒸汽。
在广义上，本发明的联合进行的气体转化和沥青生产法包括(i)用水蒸汽促进沥青的生产，所用水蒸汽由生成水蒸汽和烃类(包括液体烃类)的天然气进料气体转化法得到；(ii)用含有至少一部分液体烃类的稀释剂稀释生产的沥青，以便形成可管道输送的含沥青和稀释剂的流体混合物和(iii)用管道将混合物输送到沥青改质设备。所谓的液体烃类是指在室温和室压的标准条件下为液体的烃类。在另一实施方案中，所述的方法包括将沥青和至少一部分气体转化烃类中至少一种优选两种改质。在另一实施方案中，它为优选的实施方案，稀释剂含有石脑油馏分。在另一实施方案中，由合成气生产至少一部分改质所需的氢。在一更详细的实施方案中，本发明包括以下步骤：(i)将天然气转化成合成气，(ii)由合成气生产液体烃类和水蒸汽，(iii)一部分水蒸汽用于沥青生产，以及(iv)一部分液体烃类用于稀释沥青，以便使它的粘度下降到足以能用管道输送到精炼设备。在一更详细的实施方案中，本发明的方法包括：
(i)将天然气转化成含有H2和CO混合物的热合成气，然后通过与水间接换热进行冷却，以便生产水蒸汽；
(ii)合成气在烃类合成反应器中在使气体中的H2和CO有效反应的反应条件下与烃类合成催化剂接触，并产生热量、液体烃类和含有甲烷和水蒸汽的气体；
(iii)通过与水间接换热从烃类合成反应器中撤热，以便生产水蒸汽；
(iv)将步骤(i)和/或步骤(iii)生产的至少一部分水蒸汽送入油砂岩层中，以便吸入热量并使沥青的粘度降低到足以使它能从岩层中除去；
(v)通过沥青从岩层中除去来生产沥青；
(vi)通过它与含有一部分步骤(ii)生产的液体烃类的稀释剂混合来使生产的沥青的粘度下降；以及
(vii)通过管道将混合物输送到沥青改质设备。
其它一些实施方案除包括上述的那些步骤外，还包括冷却步骤(ii)中生产的气体和水蒸汽，以便冷凝出并分离水，生成水含量减少的含甲烷尾气，水任选用于生产另外的水蒸汽，而尾气用作燃料。气体燃料用于生产用于沥青生产和相关的公用工程的水蒸汽。
附图说明
图1为本发明的联合进行沥青生产和气体转化法的简单方块流程图。
图2为适用于本发明实施的气体转化法的流程图。
图3为适用于本发明实施的沥青改质法的方块流程图。
发明具体实施方式
在本发明方法的气体转化部分中，含有H2和CO混合物的合成气用任何适合的合成气法通过天然气或任何其它主要含有甲烷的适合气体的部分氧化和/或水蒸汽转化来生产。因为天然气的高甲烷含量和相对清洁度，它是优选的。在油砂岩层中或油砂岩层附近通常有充裕的天然气供应。含有H2和CO混合物的合成气用于在一个或多个烃类合成反应器中合成烃类，其中H2和CO在费-托合成型催化剂存在下反应，生成包括轻质馏分和重质馏分在内的烃类。轻质馏分包含石脑油，以及通常还包含柴油馏分。石脑油有最低的粘度，优选用来稀释沥青，以便管道输送。通过用费-托烃类合成反应生产的C5-250°F石脑油和250～700°F中间馏分油馏分稀释冷湖沥青来进行稀释实验。已发现，为了将沥青的粘度降到40cSt(40℃)，需要31％(体积)石脑油。相比，为了达到相同的粘度，分别需要40％(体积)馏分油馏分和38％(体积)先有技术的天然气凝析物稀释剂。用气体转化石脑油稀释沥青比用天然气井凝析油作为稀释剂用量少得多。气体转化法还生产高压和中压水蒸汽、适用作燃料的尾气以及水。通过冷却合成气反应器排出的热合成气来生产高压水蒸汽，而通过冷却烃类合成反应器来生产中压水蒸汽。至少一部分高压水蒸汽任选中压水蒸汽用于沥青生产。燃料气可用来加热水，以便生产更多的水蒸汽和/或使至少一部分高压和中压水蒸汽过热。将这种水蒸汽周期地或连续地注入地下油砂岩层，以便使它加热，从而使重质油或沥青的粘度下降到足以使它泵送出地面。它称为水蒸汽促进生产的沥青。在这里术语“油砂”用来描述含有类沥青、极重质油的砂状岩层，其数量大到足以使它能在经济上生产和精炼或改质成更有用的较低沸点产物。在本发明的方法中，由气体转化法得到的水蒸汽使沥青的粘度下降，从而促进它的生产。沥青改质包括分馏和一个或多个转化操作。
在本发明的方法中，在沥青转化以前，作为稀释剂用来降低沥青粘度的较低沸点的和优选的石脑油液体烃类可回收并循环回沥青稀释。但是，优选在一次通过基础上使用稀释剂，从而不需要将它从沥青改质设备送回沥青生产井区。所谓的较低沸点产物是指700°F-、优选600°F-、更优选500°F-、最优选石脑油，包括轻质石脑油馏分和重质石脑油馏分以及它们的混合物。石脑油馏分有最低的粘度，可包含C5至高达420-450°F范围沸腾的烃类。重质石脑油的沸程为270～420/450°F；而对于轻质石脑油来说，其沸程通常为C5-320°F。当需要生产最大量柴油时，通过气体转化生产的富含十六烷的柴油馏分将与通过沥青转化生产的加氢柴油馏分调合，而不用作稀释剂。这样就避免了沥青中的金属和杂原子化合物污染气体转化柴油，以及这样的污染所需的后加氢处理，因为气体转化生产的柴油不需为脱除金属、芳烃和杂原子进行加氢处理。本发明生产沥青稀释剂的联合方法也不需要在沥青稀释和管道输送以前，进行催化加氢转化，以使其粘度下降，而US 6096192中公开的方法需要进行催化加氢转化。
通常，天然气含有高达92+％(摩尔)甲烷，其余主要为C2+烃类、氮和CO2。因此，对于合成气生产来说，它是一种理想的和相对清洁的燃料，通常发现在油砂岩层或其附近有充裕的天然气。虽然对于合成气生产来说，在天然气中存在的C2-C5烃类可留在其中，但它们通常作为LPG分离出，同时将C5+烃类冷凝出，并称为天然气井凝析油。分离较高碳烃类、硫和杂原子化合物(在某些情况下还有氮和CO2)以后留下的富含甲烷的气体作为燃料送入合成气发生器。如果在天然气转化成合成气以前不从天然气中除去氮，那么在合成气送入一个或多个烃类合成反应器以前，在冷却以后从合成气中除去HCN和NH3。在合成气发生器中，天然气与氧和/或水蒸汽反应生成合成气，然后将它作为烃类合成的进料。合成气生产的已知方法包括部分氧化、催化水蒸汽转化、水煤气转换反应及其组合。这些方法包括气相部分氧化(GPOX)、自热转化(ATR)、流化床合成气发生(FBSG)、部分氧化(POX)、催化部分氧化(CPO)和水蒸汽转化。ATR和FBSG采用部分氧化和催化水蒸汽转化。这些方法的评述及其有关的优点例如可在US 5883138中找到。合成气法是高度放热的，反应器排出的合成气例如通常处于高达2000°F的温度和50大气压的压力。反应器排出的热合成气通过与水间接换热进行冷却。这样就生成大量高压水蒸汽(例如600-900/2000psia)，其各自的温度为约490～535°F/635～700°F，甚至可进一步加热它们。
就下游的沥青改质来说，一个或多个转化操作包括焦化裂化或催化裂化，和/或一个或多个其中氢为反应物的加氢处理操作，例如加氢处理、加氢裂化和异构化。更通常使用焦化，在没有催化剂存在下，使沥青裂化成较低沸点的物料以及焦化。它可为延迟焦化、流化焦化或催化焦化，通常随后进行一个或多个加氢处理操作。部分加氢处理可在焦化以前。将焦化生产的低沸点烃类与氢反应，除去杂原子化合物和芳烃化合物，以及将氢加到各种分子上。这就需要良好的氢供应，因为沥青有低的氢/碳比(例如～1.4-1.8)。虽然大部分金属作为焦炭的一部分被除去，但低沸点烃类有高的杂原子化合物(例如硫)和低的氢/碳比，虽然不比原料沥青低。这就意味着，由焦化得到的低沸点液体产物例如柴油馏分有低的正烷烃含量。因此，由沥青改质回收的柴油馏分的十六烷值通常为约35～45。虽然这对于重负荷公路柴油燃料来说是足够的，但它是低于其它柴油燃料要求的。所以，沥青得到的柴油馏分与更高十六烷值的柴油馏分调合。将沥青焦化生产的沥青柴油馏分加氢处理，除去芳烃和杂原子化合物例如硫和氮，以便生产作为调合原料的经处理的柴油馏分。由气体转化法生产的高十六烷值柴油馏分可与一种或多种经处理的柴油馏分调合，以便生产柴油燃料原料。通过适合的添加剂配方和柴油燃料原料混合来生产柴油燃料。
下表说明使用由钴催化组分/氧化钛-氧化硅和氧化铝载体组分组成的催化剂，以沸程表示的浆液费-托烃类合成反应器的典型烃类产物分布。
  浆液烃类合成反应器的产物分布，％(重量)
    初馏点(C5)-320°F     13
    320～500°F     23
    500～700°F     19
    700～1050°F     34
    1050°F+     11
正如表中数据表明的，按烃类合成反应器总产物计，轻质石脑油馏分为13％(重量)，而中间馏分油馏分(包括柴油)为42％(重量)。500～700°F高十六烷值馏分为总产物的19％(重量)，或中间馏分油馏分的45％(重量)。虽然未示出，总(C5-400°F)馏分为总产物的约18-20％(重量)。它为石脑油，任选包含重质400°F+石脑油，它用作沥青的稀释剂，以便通过管道将它输送到精炼设备。如果使用稀释剂循环，在方法中达到一次平衡，只需要小部分气体转化石脑油作为沥青稀释的补充料，其余的送去进一步加工，以便用作车用汽油调合料。
如果需要生产最大量柴油，那么除了气体转化法生产的柴油外，气体转化生产的所有或部分重质石脑油可与沥青得到的加氢处理柴油调合，不用于稀释。在这种情况下，气体转化生产的所有或部分柴油馏分，优选至少500～700°F馏分也可与沥青柴油调合。通过将700°F+蜡油气体转化烃类转化成中间馏分油范围内沸腾的烃类来提高中间馏分油产量。熟悉本专业的技术人员知道，700°F+蜡油馏分加氢异构化包括缓和加氢裂化(参考US 6080301，其中加氢异构化700°F+馏分50％转化成较低沸点烃类)。因此，如果需要，所有的或部分的更高的700°F+馏分可加氢裂化和加氢异构化，生成另外的柴油烃类。
参考附图将进一步理解本发明。首先参考图1，气体转化设备10紧靠沥青生产设备12或在它附近，后者将稀释的沥青通过管道输送到沥青改质设备14。生产设备12包括地下油砂岩层以及用于将水蒸汽注入岩层、将软化的沥青泵出、将气体和水从生产的沥青中分离和用石脑油稀释生产的沥青以便用管道输送的设备(未示出)。主要含甲烷的天然气与空气或氧气优选氧气分别通过管道16和18送入气体转化设备。气体转化设备生产合成气、烃类、高压和中压水蒸汽、水和用作燃料的尾气。石脑油包含一部分合成烃类。将水蒸汽和石脑油分别通过管道20和22从气体转化设备送入沥青生产设备。其余的烃类通过管道24取出。将水蒸汽送入地下油砂岩层，以便促进沥青生产，而生产的沥青用石脑油稀释。将生成的沥青和石脑油的混合物通过管道26送至沥青改质设备14。在改质设备中，通过分馏以及优选包括一个或多个转化操作将沥青改质。将沥青改质得到的一种或多种改质产物通过管道28从14中取出。如果需要，可在14处回收所有的或部分的石脑油稀释剂，并通过管道30循环回22，用于沥青稀释。
图2所示的气体转化设备10包括合成气发生单元32、一个或多个烃类合成反应器34、加氢异构化单元36、分馏塔38和氢分离单元40。将经处理除去杂原子化合物特别是硫以及C2-C3+烃类的天然气通过管道42送入合成气发生器单元32。在一优选的实施方案中，将天然气进行冷冻处理，除了硫和C2-C3+烃类，还除去氮和CO2。将制氧设备的氧通过管道44送入合成气发生器。任选的是，将水或水蒸汽通过管道46送入合成气发生器。将发生器生成的热合成气通过间接换热(未示出)来冷却，水通过管道49进入所述单元。它生产高压水蒸汽，将其中所有的或部分的高压水蒸汽通过管道50送入沥青生产设备，以便促进沥青生产。这种水蒸汽的压力和温度可高达2000/2200psia和635/650°F。将冷合成气通过管道48从单元32送入烃类合成单元34。通过管道52除去合成气的滑流，并送入氢生产单元40，在那里由气体生产氢，然后通过管道54送入烃类加氢异构化单元36。在单元40中，通过(i)物理分离手段例如变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)和膜分离以及(ii)化学手段例如水煤气变换反应器中的一种或多种手段从合成气生产氢。如果使用变换反应器，由于合成气发生器的生产能力不足，那么还使用物理分离手段来从变换反应器气体流出物中分离纯的氢气流。氢气生产中的物理分离手段通常用于从合成气中分离氢，不管是否使用化学手段例如水煤气变换反应，以便得到所需纯度的氢(例如至少约90％)。使用分子筛的TSA或PSA可生产纯度99+％的氢气流，而膜分离通常生产至少80％纯度的氢。在TSA或PSA中，富CO废气有时称为吸附吹扫气体，而膜分离的废气常常称为非渗透气体。在一优选的实施方案中，合成气发生器通过物理分离手段为(i)烃类合成反应和(ii)加氢异构化需要的至少一部分氢生产足够的合成气，以致不需要水煤气变换反应器。用物理分离手段由合成气生产的氢提供相对纯的氢，废气含有贫氢和富CO的H2和CO的混合物。这种富CO的废气可用作燃料或送入烃类合成反应段。如果由合成气生产氢，那么气体中的H2与CO的摩尔比优选大于化学计量；在40中由氢生产的(分离的)至少一部分CO通过管道56返回管道48，优选其数量足以将送入34的合成气中的H2/CO摩尔比调节到大约化学计量。这样就避免了通过作为燃料烧掉，而浪费有价值的CO。通过PSA、TSA、膜分离或水煤气变换反应中的一种或多种手段由合成气生产氢是已知的，例如在US6043288中公开。如果沥青改质设备足够靠近氢气生产单元，那么一部分分离的氢通过管道58从管道54除去，并送入沥青改质设备，以便为一种或多种改质的沥青产物的加氢转化提供反应氢，例如加氢处理由沥青得到的柴油馏分。
在烃类合成反应单元34中，合成气中的H2和CO在适合的烃类合成催化剂存在下反应，生成包括轻质馏分和重质馏分在内的烃类。合成反应是高度放热的，必需冷却一个或多个合成反应器的内部。这一点通过反应器内的间接换热设备(管子)来完成，用循环冷却水来维持反应器中所需的反应温度。这就使冷却水变成压力和温度例如为150～600psia和250～490°F的中压水蒸汽。因此，冷却水通过管道60进入所述单元，将一个或多个合成反应器的内部冷却(未示出)并转变成通过管道62流出的中压水蒸汽。也可将这一水蒸汽的全部或一部分用于沥青生产；在气体转化法中用于公用工程；以及用于分馏等。如果沥青改质设备靠得足够近，那么可将这一水蒸汽的全部或一部分送入沥青改质设备，在那里它可用于电力生产，为分馏提供热量，从焦化塔取出焦炭等。优选在这一中压水蒸汽用于沥青生产以前，将它加热到过热。烃类合成反应生产轻质烃类和重质烃类，在合成反应条件下，重质烃类为液体。所谓的重质烃类通常是指在500-700°F以上沸腾的烃类。轻质烃类作为蒸汽与未反应的合成气、CO2和水蒸汽一起排出合成反应器。这种蒸汽通过管道64从反应器送入66，在那里它进行一段或多段冷却；在这一过程中，水和C2-C3+烃类冷凝成液体，并相互分离以及从剩余的尾气中分离。水通过管道68取出，而液体轻质烃类通过管道70取出。水可用于冷却、生成水蒸汽等。剩余的未冷凝气体主要含甲烷和～C3-轻质烃类、CO2和未反应的合成气，通过管道72取出并用作燃料加热锅炉，以便生产用于电力生产、促进沥青生产和改质以及一般公用工程的水蒸汽。通过管道68排出的水可加热成用于上述任何目的的水蒸汽，但由于它的纯度，优选加热成用于沥青改质和用于电力生产的水蒸汽。重质合成烃类通过管道74从烃类合成单元排出并送入加氢异构化单元36；所述的加氢异构化单元包含加氢异构化反应器，在所述的反应器中在适合催化剂存在下，它们用氢气裂化和加氢异构化，生成轻质烃类和有较低沸点和倾点的烃类。在这一实施方案中，所需的至少一部分反应氢由40中生产的氢得到，它通过管道54送入该单元。将加氢异构化的烃类通过管道76送入管道78，在那里它们与合成烃类的轻质馏分混合，并送入分馏塔38。然后将它们分馏成各种馏分，包括石脑油馏分80、柴油或中间馏分油馏分82和润滑油馏分84。在分馏塔中存在的任何C4-烃类作为塔顶产物排出并用作燃料。任选地，可将全部或部分润滑油馏分通过管道88循环回加氢异构化单元36，并全部加氢裂化/加氢异构化，生产更多的中间馏分油燃料馏分，例如柴油和喷气燃料。全部或部分石脑油馏分，优选至少含有一种轻质石脑油馏分的石脑油通过管道82排出并送入沥青生产设备12，用于沥青稀释。
图3示出沥青改质单元或设备14的一个实施方案，包含常压管蒸馏或汽提塔90、减压分馏塔92、流化焦化塔94、瓦斯油加氢处理器96、联合的石脑油和中间馏分油加氢处理器98和馏分油分馏塔100。将沥青和石脑油稀释剂的混合物从管道22送入第一分馏塔90，在其中将送入的混合物分离成650～700°F-轻质馏分和650-700°F+重质塔底馏分。通过管道102从90中排出轻质物料，并送入加氢处理器98，而重质馏分通过管道104送入减压分馏塔92。任选地，可分离出石脑油沸程的烃类(例如石脑油稀释剂)，并通过管道106从90中排出。在减压分馏塔92中，将90中的650～700°F+重质沥青物流分离成1050°F-(重质瓦斯油)馏分和1050°F+塔底物料。从92排出瓦斯油，并通过管道108和116送入加氢处理器96。通过管道110从92排出很重的和含沥青的1050°F+塔底物料，并送入流化焦化塔94。在非催化单元的94中，沥青与热焦炭颗粒接触，使它热裂化成低沸点烃类和焦炭。通过管道112从塔底取出焦炭。虽然未示出，该焦炭部分燃烧，使它加热到约900～1100°F的沥青裂化温度。这一操作消耗部分焦炭，剩余的热焦炭返回焦化塔，以便为热裂化提供热量。在焦化塔中生产的低沸点烃类含有石脑油、中间馏分油和重质瓦斯油。将石脑油和中间馏分油沸程(例如C5-650/700°F)的馏分通过管道114和102送入加氢处理器98。将焦化塔中生产的瓦斯油馏分通过管道116送入瓦斯油加氢处理器96。氢或含氢的处理气体通过管道118和120送入加氢处理器。在加氢处理器中，在适合的抗硫和抗芳烃的加氢处理催化剂存在下，烃类与氢反应，以便除去杂原子(例如硫和氮)化合物、不饱和芳烃和金属。通过管道128从加氢处理器96中排出经加氢处理的重质瓦斯油。将98中生产的经加氢处理的石脑油和中间馏分油通过管道122送入分馏塔100。分馏塔100将加氢处理的烃类分离成所需的馏分，例如轻质和重质石脑油、柴油燃料、喷气燃料、煤油等。为了生产最大量柴油，只通过管道124回收轻质石脑油，而大部分剩余的烃类通过管道126作为柴油排出。这种柴油有相对低的十六烷值，可通过与较高十六烷值的烃类例如气体转化法生产的柴油馏分调合来提高其十六烷值。
烃类合成催化剂是大家熟悉的，通过金属催化组分与一种或多种催化金属载体组分组合来制备，它可包含或不包含一种或多种适合的沸石组分，通过离子交换、浸渍、初始润湿、组合或由熔融盐生成催化剂前体。这样的催化剂通常包含至少一种第VIII族催化金属组分，负载在至少一种无机难熔金属氧化物载体材料例如氧化铝、无定形氧化硅-氧化铝、沸石等上或与它组合。这里涉及的元素为Sargent-Welch元素周期表，1968 by the Sargent-Welch Scientific Company中找到的那些元素。已知含有钴或钴和铼催化组分的催化剂，特别是当它与氧化钛组分组合时，用于从合成气生产最大量脂族烃类，而已知铁催化剂得到更高数量的脂族不饱和烃类。这些和其它一些烃类合成催化剂及其性质和操作条件是大家熟悉的，并在许多论文和专利中述及。正如这里使用的，术语“加氢处理”指氢或含氢处理气体中的氢与进料在一种或多种对于除去杂原子(例如硫和氮)、金属、使芳烃饱和以及任选使脂族不饱和烃类饱和的活性催化剂存在下反应的方法。这样的加氢处理催化剂包括任何传统的加氢处理催化剂，例如在高表面积载体材料例如氧化铝上有至少一种第VIII族金属催化组分、优选Fe、Co和Ni中的至少一种以及优选至少一种第VI族金属催化组分、优选Mo和W的催化剂。其它适合的加氢处理催化剂包含沸石组分。加氢处理条件是大家熟悉的，包括直到约450℃和3000psig的温度和压力，視进料和催化剂而定。
应当理解，对于熟悉本专业的技术人员来说，在不违背上述本发明的范围和精神实质的情况下，在本发明的实施中各种其它实施方案和改进是显而易见的。因此，不打算将附后的权利要求书的范围限制到上述确切的描述，而认为包含属于本发明的所有的专利新颖性特点，包括那些被熟悉本专业的技术人员作为同等物和与本发明有关的所有特点和实施方案。

Claims (22)

1.一种联合进行的气体转化和沥青生产方法，所述的方法包括(i)用水蒸汽促进沥青的生产，所用水蒸汽由生成水蒸汽和烃类，包括液体烃类的天然气进料气体转化法得到；(ii)用含有至少一部分所述的液体烃类的稀释剂稀释所述的生产的沥青，以便形成可管道输送的含所述沥青和稀释剂的流体混合物和(iii)用管道将所述的混合物输送到沥青改质设备。
2.根据权利要求1的方法，其中在用作所述气体转化法的进料以前，所述的天然气经处理除去含硫化合物以及任选除去CO2和/或氮。
3.根据权利要求2的方法，包括改质所述的沥青。
4.根据权利要求3的方法，其中所述的稀释剂包含石脑油或重质石脑油。
5.根据权利要求4的方法，其中用于促进所述的沥青生产的所述水蒸汽包括在所述的气体转化法中冷却由所述的经处理的天然气生成的热合成气得到的高压水蒸汽。
6.根据权利要求4的方法，其中氢由所述的合成气生产。
7.根据权利要求5的方法，其中所述的氢用于加氢处理至少一部分用所述的气体转化法生产的所述烃类。
8.根据权利要求6的方法，其中一部分所述的稀释剂从所述的输送沥青回收，并循环回所述的沥青生产，以便稀释所述的沥青以便所述的输送。
9.一种联合进行气体转化和沥青生产的方法，所述的方法包括(i)将天然气转化成热合成气，(ii)在至少一个烃类合成反应器中由所述的合成气生产液体烃类和水蒸汽，(iii)一部分所述的水蒸汽用于生产沥青，以及(iv)一部分所述的液体烃类用于稀释所述的沥青，以便使它的粘度下降到足以能使它用管道输送到改质设备。
10.根据权利要求8的方法，其中在转化成所述的合成气以前，所述的天然气经处理除去含硫化合物以及任选除去CO2和/或氮。
11.根据权利要求9的方法，包括将所述的沥青改质成低沸点物料。
12.根据权利要求10的方法，其中所述的稀释剂包含石脑油或重质石脑油。
13.根据权利要求11的方法，其中用于促进所述的沥青生产的所述水蒸汽包括(i)通过冷却所述的热合成气得到的水蒸汽和(ii)通过冷却所述的烃类合成反应器得到的水蒸汽中的至少一种。
14.根据权利要求13的方法，其中氢由所述的合成气生产。
15.根据权利要求16的方法，其中所述的氢用于加氢处理至少一部分用所述的气体转化法生产的所述烃类。
16.根据权利要求14的方法，其中一部分所述的稀释剂从所述的输送沥青回收，并循环回所述的沥青生产，以便稀释所述的沥青便于所述的输送。
17.一种联合进行的气体转化和沥青生产法，所述的方法包括：(i)将天然气转化成含有H2和CO混合物的热合成气，然后通过与水间接换热进行冷却，以便生产高压水蒸汽；(ii)所述的冷合成气在至少一个烃类合成反应器中在使气体中的H2和CO有效反应的反应条件下与烃类合成催化剂接触，以便反应并生产热量、包括石脑油馏分在内的液体烃类和含有甲烷和水蒸汽的气体；(iii)通过与水间接换热从所述的反应器中除去所述的热量，以便生产中压水蒸汽；(iv)将步骤(i)和/或步骤(iii)生产的所述水蒸汽中至少一部分送入有通过井渗透的沥青排出区的地下油砂岩层中，以便加热所述的沥青并使沥青的粘度降低到足以使它通过所述的井除去；(v)通过从所述的井中除去沥青来生产所述的沥青；(vi)通过与含有所述的石脑油馏分的稀释剂混合来使所产的所述沥青的粘度下降，以便生成可泵送的混合物；以及(vii)通过管道将所述的混合物输送到沥青改质设备。
18.根据权利要求17的方法，其中在转化成所述的合成气以前，所述的天然气经处理除去含硫化合物以及任选除去CO2和/或氮。
19.根据权利要求18的方法，其中所述的石脑油包含轻质石脑油。
20.根据权利要求19的方法，其中将含有所述的甲烷和水蒸汽的所述气体冷却，生成含甲烷的尾气和水。
21.根据权利要求20的方法，其中所述的尾气用作产生水蒸汽或电力的燃料，所述水蒸汽或电力用于(i)所述的沥青生产和(ii)所述的气体转化至少一种。
22.根据权利要求21的方法，其中将所述的水加热，以便生产用于(i)所述的促进沥青生产或(ii)用于所述的沥青生产或气体转化的电力中至少一个的水蒸汽。
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