EA022662B1 - Device for reforming heavy oil and method of reforming heavy oil - Google Patents

Device for reforming heavy oil and method of reforming heavy oil Download PDF

Info

Publication number
EA022662B1
EA022662B1 EA201270444A EA201270444A EA022662B1 EA 022662 B1 EA022662 B1 EA 022662B1 EA 201270444 A EA201270444 A EA 201270444A EA 201270444 A EA201270444 A EA 201270444A EA 022662 B1 EA022662 B1 EA 022662B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
heavy
phase
oil fraction
supercritical water
oil
Prior art date
Application number
EA201270444A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201270444A1 (en
Inventor
Сигеки Нагамацу
Томоки Каюкава
Хикари Егами
Такаеси Фудзимото
Original Assignee
ДжейДжиСи КОРПОРЕЙШН
Джэпэн Ойл, Гэз Энд Металз Нэшнл Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДжейДжиСи КОРПОРЕЙШН, Джэпэн Ойл, Гэз Энд Металз Нэшнл Корпорейшн filed Critical ДжейДжиСи КОРПОРЕЙШН
Publication of EA201270444A1 publication Critical patent/EA201270444A1/en
Publication of EA022662B1 publication Critical patent/EA022662B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/34Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts
    • C10G9/36Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/80Additives
    • C10G2300/805Water

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

A device and method for reforming a heavy oil are provided with which it is possible to control the degree of progress of the thermal cracking of the heavy oil when the heavy oil is reformed using supercritical water. A reactor (1) is kept at a temperature and a pressure which are equal to or higher than the critical points of water. A heavy oil is brought into contact with supercritical water in the reactor (1), and while thermal cracking of the heavy oil is allowed to proceed, the heavy oil is separated into a first phase comprising heavy-oil residual matter obtained by the thermal cracking and supercritical water dissolved in the heavy-oil residual matter, and a second phase comprising supercritical water and light-oil matter extracted in the supercritical water. An interface detector (75) detects the level of the interface between the first phase and the second phase in the reactor. A control unit controls, on the basis of the volume of the first phase determined from the level of the interface, the discharge rate of the mixed fluid composed of the heavy-oil residual matter and the supercritical water dissolved therein, so that the residence time of the heavy-oil matter/supercritical water mixed fluid is a first residence time preset.

Description

Настоящее изобретение относится к технике, применяемой для улучшения характеристик тяжелой нефти с использованием сверхкритической воды.

Предпосылки создания изобретения

Поскольку прогнозируют увеличение потребления сырой нефти, особенно в развивающихся странах, таких как Китай и Индия, а добыча традиционно применяемой легкой природной нефти достигла своего максимума, возрастает и необходимость использования тяжелой сырой нефти или сверхтяжелой сырой нефти, которую прежде почти не применяли. Даже в области сверхтяжелой нефти уже разработаны экономически эффективные технологии добычи и переработки нефтеносных битуминозных песков в Канаде и бассейне Ориноко в Венесуэле, и объемы добычи продолжают увеличиваться.

Эти виды сверхтяжелой сырой нефти имеют исключительно высокую плотность и вязкость. Поэтому для транспортировки таких видов нефти от скважин на участках добычи к перерабатывающим предприятиями и к потребителям нельзя непосредственно использовать трубопроводы. По этой причине для применения на участке нефтедобычи обычно выбирают два способа обработки: разбавление, при котором для уменьшения вязкости подмешивают разбавитель, и способ улучшения характеристик сырой нефти, при котором рядом с участком добычи сооружают предприятие, называемое заводомапгрейдером, и посредством термического крекинга и гидрирования производят легкую синтетическую неочищенную нефть.

Однако со способом разбавления связаны следующие осложнения. В частности, необходимо обеспечивать достаточное количество разбавителя, такого как конденсат; кроме того, возрастают транспортные затраты вследствие того, что разбавление приводит к увеличению транспортируемого количества. Некоторые сложности связаны и со способом апгрейдинга. Так, поскольку на участке скважины необходим крупный завод-апгрейдер, по размеру сравнимый с нефтеочистительным заводом, такая конструкция будет экономически эффективной только по соседству с крупными нефтяными месторождениями. Кроме того, необходимо перерабатывать побочные продукты, такие как кокс и сера, и обеспечивать поставки водорода, требующегося для апгрейдинга.

В качестве способов улучшения характеристик (апгрейдинга) тяжелой нефти в настоящее время доступны способы термического крекинга (такие как те, в которых применяют установки замедленного коксования и коксования в псевдоожиженном слое) и способы гидрокрекинга (такие как процессы Η-Θίΐ и ЬС-Рштдк). В процессе термического крекинга происходит расщепление тяжелой нефти и образуются крекинговое котельное топливо, газ и кокс. Осложнением этого способа является то, что для складирования отходов побочных продуктов, таких как кокс и сера, образующихся в больших количествах, часто необходимо занимать свободные территории.

Процесс гидрокрекинга представляет собой технологию расщепления тяжелой нефти с применением катализатора в условиях высокой температуры и высокого давления водорода. В этом случае требуется большое количество водорода и поэтому необходим карбюрированный или природный газ. Вследствие этого возникает проблема его доставки. Кроме того, следует учитывать и необходимость поставок катализатора и утилизации отработанного катализатора.

Как описано выше в настоящем документе, современная технология имеет осложнения, связанные с переработкой побочных продуктов, производством водорода, снабжением катализатором и переработкой использованных катализаторов.

Для преодоления вышеописанных осложнений авторы настоящей заявки сфокусировали свое внимание на методике улучшения характеристик тяжелой сырой нефти или сверхтяжелой сырой нефти (далее в настоящем документе называемых термином тяжелая нефть) посредством применения сверхкритической воды и на способе производства синтетической сырой нефти, которую можно транспортировать в трубопроводах без применения разбавителя, посредством схемы простого апгрейдинга. Согласно этой методике синтетическая сырая нефть, которую можно транспортировать по трубопроводам, может быть получена посредством параллельного проведения реакции термического крекинга тяжелой нефти, индуцируемой контактом тяжелой нефти со сверхкритической водой, и экстракции легкой нефтяной фракции, образуемой термическим крекингом, в сверхкритическую воду, осуществляемой в реакторе, и отделения и извлечения экстрагированной легкой нефтяной фракции. Тяжелую остаточную нефтяную фракцию, которая не была экстрагирована в сверхкритическую воду, можно применять в виде остаточного нефтепродукта, используемого, например, в качестве котельного топлива.

Например, в качестве способа улучшения характеристик тяжелой нефти посредством применения сверхкритической воды патентный документ 1 описывает способ, при котором тяжелую нефть вводят вертикально в нижнем направлении с верхней части некоторого реактора, в который снизу вводят сверхкритическую (или субкритическую) воду, приводя их внутри реактора в контакт для проведения апгрейдинга, тем самым разделяя тяжелую нефть на легкую нефтяную фракцию, растворенную в сверхкритической воде, и на тяжелую остаточную нефтяную фракцию, которая не была растворена в ней.

Кроме того, патентный документ 2 предлагает аппарат для апгрейдинга, имеющий установку первичного термического крекинга, в которой тяжелую нефть нагревают и смешивают со сверхкритической водой в нижней части внутри вертикального реактора и часть исходного материала расщепляют до лег- 1 022662 кого компонента и газифицируют, и установку вторичного крекинга, подвешенную вертикально внутри реактора над его центральной частью и служащую для дальнейшего расщепления части газифицированного легкого компонента до компонента, подвергнутого апгрейдингу при высокой температуре. В установке первичного термического крекинга внутри реактора предоставлена емкость для термического крекинга, и тяжелая нефть реагирует внутри ее. Жидкость, которая вытекает из этой емкости для термического крекинга, выгружают в виде нефтяного остатка из нижней части реактора. Кроме того, патентный документ 3 раскрывает способ проведения реакции тяжелой нефти со сверхкритической водой внутри реактора с образованием эмульсии нефти, подвергнутой апгрейдингу, и кокса при непрерывном отводе эмульсии нефти, подвергнутой апгрейдингу, и с периодическим извлечением кокса.

Список цитируемых документов

Патентные документы

Патентный документ 1. Японский патент № 4171062: пункт 1, абзацы [0030]-[0033], фиг. 1.

Патентный документ 2. 1Р-Л-2008-208170: пункт 1, абзацы [0012]-[0017], фиг. 1.

Патентный документ 3. 1Р-Л-2007-51224: пункт 1, абзацы [0024]-[0030], фиг. 3.

Сущность изобретения

Задачи, решаемые настоящим изобретением

Применяя способ, описанный в патентном документе 1, приведенном среди вышеуказанных приоритетных материалов, тяжелую нефть приводят в контакт со сверхкритической водой и легкую нефтяную фракцию растворяют в этой сверхкритической воде, тем самым удаляя тяжелые металлы, такие как ванадий, содержащиеся в тяжелой нефти, и получая газотурбинное топливо, которое не вызывает высокотемпературной коррозии. В этом случае тяжелые металлы, содержащиеся в тяжелой нефти, концентрируют в тяжелой остаточной нефтяной фракции, которая не была растворена в сверхкритической воде, и эту тяжелую остаточную нефтяную фракцию применяют в качестве котельного топлива и т.п.

Кроме того, описание патентного документа 1 (абзац [0012]) указывает, что хотя апгрейдинг происходит тогда, когда тяжелую нефть приводят в контакт со сверхкритической водой, эта техника сфокусирована на растворении легкой нефтяной фракции в сверхкритической воде, притом что тяжелую нефть, которая не была растворена в ней, осаждают и отделяют без дальнейшего апгрейдинга. Поэтому патентный документ 1 не раскрывает методику улучшения характеристик тяжелой остаточной нефтяной фракции, которая не была растворена в сверхкритической воде, уменьшения плотности или вязкости и производства синтетической сырой нефти.

Кроме того, в способе, описанном в патентном документе 2, установку первичного термического крекинга нагревают до температуры 380-450°С, а установку вторичного термического крекинга, помещенную над установкой первичного термического крекинга, нагревают до температуры 450-550°С, которая является более высокой, чем температура в установке первичного термического крекинга, вследствие чего крекинг проводят в две стадии: тяжелую нефть, приведенную в контакт со сверхкритической водой, расщепляют до легкой нефтяной фракции, а затем до компонента, подвергнутого апгрейдингу. Однако там, где активно продолжается крекинг легкого компонента, как это имеет место при применении вышеописанного способа, увеличивается количество газа, образуемого вследствие чрезмерно глубокого крекинга (со снижением выхода жидкого продукта), или растет концентрация олефинов в легком компоненте. Следовательно, эта техника не подходит для производства синтетической сырой нефти.

Кроме того, патентный документ 2 (абзац [0018]) указывает, что время реакции тяжелой нефти внутри емкости для термического крекинга, приходящееся на установку первичного термического крекинга, регулируют посредством изменения количества вводимой тяжелой нефти или объема емкости для термического крекинга, а время реакции в установке вторичного термического крекинга регулируют, изменяя скорость потока тяжелой нефти или помещая наполнитель в установку вторичного термического крекинга и меняя ее внутренний объем.

Описание патентного документа 2 не раскрывает, например, расстояние между установкой первичного термического крекинга и установкой вторичного термического крекинга или величину промежутка между емкостью для термического крекинга, помещенной внутри реактора установки первичного термического крекинга, и самим реактором, или температурные условия в нижней части реактора, где удерживают жидкость, перетекающую из емкости для термического крекинга. Однако вышеуказанными способами трудно осуществлять достаточный контроль за реакцией крекинга, реакцией полимеризации легкого компонента, жидкостью, контактирующей со средой, имеющей температуру, достигающую, например, 380-550°С, и ее потоком, который может протекать в этой среде, и реакцией внутри реактора.

Применяя способ, описанный в патентном документе 3, технологические операции проводят в условиях, при которых активно образуется кокс, переработка которого создает определенные осложнения. Кроме того, увеличение образования газа (снижение выхода жидкого продукта), обусловленное чрезмерно глубоким крекингом легкой нефти, и увеличение концентрации олефинов в нефти, подвергнутой апгрейдингу, требует специального внимания, особенно при жестких условиях (таких как условия, вызывающие образование кокса).

Настоящее изобретение было создано для решения вышеописанных задач, и его целью является предоставление аппарата для улучшения характеристик (апгрейдинга) тяжелой нефти и способа апгрей- 2 022662 динга, дающего возможность регулировать степень глубины термического крекинга тяжелой нефти, когда тяжелую нефть подвергают апгрейдингу посредством применения сверхкритической воды.

Средства для решения поставленной задачи

Аппарат для апгрейдинга тяжелой нефти согласно одному аспекту настоящего изобретения включает в себя реактор, который поддерживают при температуре и давлении, соответствующих критическим точкам воды или находящихся выше их, при которых тяжелую нефть и сверхкритическую воду приводят во взаимный контакт, и тяжелую нефть разделяют на первую фазу, состоящую из тяжелой остаточной нефтяной фракции, полученной термическим крекингом, и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и на вторую фазу, состоящую из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду в процессе термического крекинга тяжелой нефти;

блок подачи тяжелой нефти, который поставляет тяжелую нефть в реактор;

блок подачи сверхкритической воды, который поставляет сверхкритическую воду в реактор;

первый блок отведения, который отводит из первой фазы жидкость, смешанную из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды;

второй блок отведения, который отводит из второй фазы жидкость, смешанную из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции;

межфазовый детектор, который детектирует высоту положения границы между первой фазой и второй фазой в реакторе, и блок управления, который находит объем первой фазы по высоте положения межфазовой границы, детектированной межфазовым детектором, и регулирует отводимое количество жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, по величине объема первой фазы, так что время пребывания жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, становится первым временем пребывания, которое устанавливают заранее.

Аппарат для апгрейдинга тяжелой нефти согласно другому аспекту настоящего изобретения включает в себя реактор, который поддерживают при температуре и давлении, равных критическим точкам воды или находящихся выше их, при которых тяжелую нефть и сверхкритическую воду приводят во взаимный контакт, и тяжелую нефть разделяют на первую фазу, состоящую из тяжелой остаточной нефтяной фракции, полученной термическим крекингом, и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и на вторую фазу, состоящую из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду в процессе термического крекинга тяжелой нефти;

блок подачи тяжелой нефти, который поставляет тяжелую нефть в реактор;

блок подачи сверхкритической воды, который поставляет сверхкритическую воду в реактор;

первый блок отведения, который отводит жидкость, смешанную из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, из первой фазы;

второй блок отведения, который отводит жидкость, смешанную из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, из второй фазы, и блок управления, который регулирует отводимое количество жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, по вводимому количеству тяжелой нефти, так что время пребывания жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, становится первым временем пребывания, которое устанавливают заранее.

Вышеописанные аппараты, улучшающие характеристики тяжелой нефти, могут иметь следующие особенности:

(a) для ингибирования коксообразования в тяжелой остаточной нефтяной фракции блок управления регулирует отводимое количество жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, так чтобы первое время пребывания составляло не менее 3 мин и не более 95 мин;

(b) первое время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает в диапазоне, в котором образуемое количество кокса является равным или большим 0 мас.% и равным или меньшим 20 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции;

(c) первое время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает до тех пор, пока кинематическая вязкость тяжелой остаточной нефтяной фракции при температуре 350°С не станет равной или меньшей 3,0 χ 10-5 м2/с;

(ά) блок управления находит объем второй фазы по высоте положения межфазовой границы, детектированной межфазовым детектором, и регулирует вводимое количество сверхкритической воды в расчете на объем второй фазы, так что время пребывания жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду, становится вторым временем пребывания, которое устанавливают заранее;

- 3 022662 (е) блок управления регулирует вводимое количество сверхкритической воды в расчете на вводимое количество тяжелой нефти, так что время пребывания жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду, становится вторым временем пребывания, которое устанавливают заранее;

(ί) чтобы ингибировать чрезмерно глубокий крекинг легкой нефтяной фракции, блок управления регулирует вводимое количество сверхкритической воды, так чтобы второе время пребывания было равным или большим 1 мин и равным или меньшим 25 мин;

(д) второе время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает в диапазоне, в котором количество газа, образованного посредством чрезмерно глубокого крекинга, является равным или большим 0 мас.% и равным или меньшим 5 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции;

(Ь) второе время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает до тех пор, пока кинематическая вязкость легкой нефтяной фракции при температуре 10°С не станет равной или меньшей 5,0 х 10-3 м2/с, и (ί) тяжелая нефть является выбранной из группы тяжелых нефтей, включающей в себя битум нефтеносного песка, битум бассейна Ориноко, атмосферную остаточную фракцию и вакуумную остаточную фракцию.

Способ улучшения характеристик тяжелой нефти согласно еще одному из других аспектов настоящего изобретения включает в себя следующие стадии :

введение тяжелой нефти в реактор; введение сверхкритической воды в реактор;

поддержание внутреннего пространства реактора при температуре и давлении, равных критическим точкам воды или находящихся выше их, приведение тяжелой нефти и сверхкритической воды во взаимный контакт и разделение тяжелой нефти на первую фазу, состоящую из тяжелой остаточной нефтяной фракции, полученной термическим крекингом, и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и на вторую фазу, состоящую из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду в процессе термического крекинга тяжелой нефти;

отведение жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, из первой фазы;

отведение жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, из второй фазы;

детектирование высоты положения межфазовой границы между первой фазой и второй фазой в реакторе и нахождение объема первой фазы по высоте положения межфазовой границы, детектированной межфазовым детектором, и регулирование отводимого количества жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, в расчете на объем первой фазы, так что время пребывания жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, становится первым временем пребывания, которое устанавливают заранее.

Способ улучшения характеристик тяжелой нефти согласно еще одному из других аспектов настоящего изобретения включает в себя следующие стадии :

введение тяжелой нефти в реактор; введение сверхкритической воды в реактор;

поддержание внутреннего пространства реактора при температуре и давлении, равных критическим точкам воды или находящихся выше их, приведение тяжелой нефти и сверхкритической воды во взаимный контакт и разделение тяжелой нефти на первую фазу, состоящую из тяжелой остаточной нефтяной фракции, полученной термическим крекингом, и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и на вторую фазу, состоящую из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду в процессе термического крекинга тяжелой нефти;

отведение жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, из первой фазы;

отведение жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, из второй фазы и регулирование отводимого количества жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, в расчете на вводимое количество тяжелой нефти, так что время пребывания жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, становится первым временем пребывания, которое устанавливают заранее.

Вышеописанные способы, улучшающие характеристики тяжелой нефти, могут иметь следующие особенности:

(ί) первое время пребывания устанавливают в диапазоне от не менее 3 мин до не более 95 мин для ингибирования образования кокса в тяжелой остаточной нефтяной фракции;

- 4 022662 (k) первое время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает в диапазоне, в котором образуемое количество кокса является равным или большим 0 мас.% и равным или меньшим 20 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции;

(l) первое время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает до тех пор, пока кинематическая вязкость тяжелой остаточной нефтяной фракции при температуре 350°С не станет равной или меньшей 3,0 х 10-5 м2/с;

(т) включена стадия нахождения объема второй фазы по высоте положения межфазовой границы, детектированной на стадии детектирования высоты положения межфазовой границы между первой фазой и второй фазой в реакторе, и регулирования вводимого количества сверхкритической воды, так что время пребывания жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду во второй фазе, становится вторым временем пребывания, которое устанавливают заранее;

(п) включена стадия регулирования вводимого количества сверхкритической воды в расчете на вводимое количество тяжелой нефти, так что время пребывания жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду, становится вторым временем пребывания, которое устанавливают заранее;

(о) регулируя второе время пребывания, его устанавливают в диапазоне от не менее 1 мин до не более 25 мин для ингибирования чрезмерно глубокого крекинга легкой нефтяной фракции;

(р) второе время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает в диапазоне, в котором количество газа, образованного посредством чрезмерно глубокого крекинга, является равным или большим 0 мас.% и равным или меньшим 5 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции;

(с|) второе время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает до тех пор, пока кинематическая вязкость легкой нефтяной фракции при температуре 10°С не станет равной или меньшей 5,0 х 10-3 м2/с, и (г) включена стадия снижения температуры и снижения давления жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, и разделения тяжелой остаточной нефтяной фракции и воды;

(δ) включена стадия снижения температуры жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, и получения топлива в состоянии, при котором водная фракция является включенной в тяжелую остаточную нефтяную фракцию;

(ΐ) жидкость, смешанная из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, включает в себя водную фракцию в диапазоне от не менее 3 мас.% до не более 100 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции;

(и) включена стадия снижения температуры и снижения давления жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, которая была отведена из второй фазы, и разделения легкой нефтяной фракции и воды;

(ν) включена стадия извлечения воды, отделенной от тяжелой остаточной нефтяной фракции или легкой нефтяной фракции, для повторного использования в качестве сверхкритической воды, вводимой в реактор;

(те) включены стадии снижения температуры и снижения давления жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, и разделения тяжелой остаточной нефтяной фракции и воды;

снижения температуры и снижения давления жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, которая была отведена из второй фазы, и разделения легкой нефтяной фракции и воды, и смешивания тяжелой остаточной нефтяной фракции и легкой нефтяной фракции после отделения от воды, и (х) тяжелая нефть является выбранной из группы тяжелых нефтей, включающей в себя битум нефтеносного песка, битум бассейна Ориноко, атмосферную остаточную фракцию и вакуумную остаточную фракцию.

Преимущество изобретения

Согласно настоящему изобретению тяжелую нефть и сверхкритическую воду приводят во взаимный контакт внутри реактора, тем самым разделяя эти две жидкости на две фазы - первую фазу (фазу, состоящую из жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции) и вторую фазу (фазу, состоящую из жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду), а отбираемое количество жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, регулируют так, что время пребывания смешанной жидкости, составляющее первую фазу, в самой первой фазе становится первым временем пребывания, которое устанавливают заранее. В результате степень глубины термического крекинга тяжелой остаточной нефтяной фракции,

- 5 022662 происходящего в первой фазе, можно регулировать, а аппарат апгрейдинга может работать в оптимальных условиях; например, максимальный предельный термический крекинг проводят в диапазоне, в котором образование кокса из тяжелой остаточной нефтяной фракции является ингибированным, или термический крекинг проводят так, чтобы кинематическая вязкость тяжелой остаточной нефтяной фракции находилась в желаемом диапазоне.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схему технологического процесса, относящуюся к аппарату апгрейдинга согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет собой пояснительный чертеж, демонстрирующий конфигурацию реактора, предоставленного в аппарате апгрейдинга.

Фиг. 3 представляет собой схему технологического процесса в испытательном аппарате примера.

Фиг. 4 представляет собой пояснительный чертеж, показывающий межфазовую границу между первой фазой и второй фазой, образованную внутри реактора.

Способ осуществления изобретения

Сначала будет дано пояснение к общей конфигурации аппарата для улучшения характеристик (апгрейдинга) тяжелой нефти согласно настоящему изобретению со ссылкой на схему технологического процесса, показанную на фиг. 1. Аппарат апгрейдинга согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения располагают на буровой площадке, где добывают сырую нефть, обладающую высокой плотностью и высокой вязкостью, такую как битум нефтеносных песков или битум бассейна Ориноко; аппарат служит для улучшения характеристик тяжелой нефти с преобразованием ее в синтетическую сырую нефть с низкой плотностью и низкой вязкостью.

Как показано на фиг. 1, аппарат апгрейдинга предоставлен с первым реактором, в котором тяжелую нефть и сверхкритическую воду приводят во взаимный контакт и тяжелую нефть подвергают апгрейдингу и разделяют на тяжелую остаточную нефтяную фракцию и легкую нефтяную фракцию, с сепаратором высокого давления 2, который отделяет нефть от воды в жидкости, смешанной из легкой нефтяной фракции и сверхкритической воды, вытекающей из реактора 1 (например, в условиях давления, идентичного давлению внутри реактора 1), с сепаратором низкого давления 3, который отделяет нефть от воды в жидкости, смешанной из легкой нефти и воды, вытекающей из сепаратора высокого давления 2 (при давлении, более низком, чем в сепараторе высокого давления 2), с испарительным барабаном 4, который отделяет нефть от воды в жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, вытекающей из реактора 1 (при давлении, более низком, чем давление реакции 1), и с резервуаром для оборотной воды 5, повторно используемой после ее отделения от нефти.

В реакторе 1 тяжелую нефть подвергают термическому крекингу, приводя ее в контакт (например, противоточный) со сверхкритической водой при повышенной температуре и повышенном давлении. Реактор служит для разделения легкой нефтяной фракции и тяжелой остаточной нефтяной фракции, полученных в нем, и отведения разделенных фракций. Реактор 1 представляет собой сосуд высокого давления с внутренней полостью, имеющей, например, колоннообразную форму. Питающий трубопровод тяжелой нефти 110, служащий для получения тяжелой нефти из питающего источника тяжелой нефти 11, соединяют, например, с боковой стороной стенки реактора в верхней его части. Питающий источник тяжелой нефти 11 представляет собой, например, резервуар, в котором хранят тяжелую нефть.

На питающем трубопроводе тяжелой нефти 110 установлены питающий насос тяжелой нефти 111, который повышает давление до значения, равного или большего 22,1 МПа, что является критическим давлением для воды (например, до 25-30 МПа), и перекачивает к реактору 1 тяжелую нефть, получаемую из питающего источника тяжелой нефти 11, клапан 112, регулирующий скорость потока, который регулирует поставляемое количество тяжелой нефти, и нагревательное устройство 113, состоящее, например, из нагревательной печи и служащее для нагревания тяжелой нефти, поставляемой к реактору 1 (например, до температуры 300-450°С). Для предупреждения поликонденсации тяжелой нефти в питающем трубопроводе тяжелой нефти 110 или в нагревательном устройстве 113 тяжелую нефть подают при температуре, более низкой, чем температура (например, 374-500°С) внутри реактора 1. Питающий трубопровод тяжелой нефти 110, питающий насос тяжелой нефти 111, клапан 112, регулирующий скорость потока, и нагревательное устройство 113 соответствуют блоку подачи тяжелой нефти данного варианта осуществления настоящего изобретения.

Питающий трубопровод сверхкритической воды 120, служащий для подачи воды, получаемой из питающего источника воды 12, состоящего из резервуара-хранилища или т.п., к реактору 1 в сверхкритическом состоянии, соединяют, например, с боковой стороной стенки реактора в нижней его части. На питающем трубопроводе сверхкритической воды 120 установлены питающий насос сверхкритической воды 121, который повышает давление до значения, равного или большего критического давления воды (22,1 МПа), например до 25-30 МПа, и перекачивает к реактору 1 воду, получаемую из питающего источника воды 12, клапан 122, регулирующий скорость потока, который регулирует поставляемое количество сверхкритической воды, и нагревательное устройство 123, состоящее, например, из нагревательной печи и служащее для нагревания сверхкритической воды, поставляемой к реактору 1, например, до температуры, равной или большей ее критической температуры (374°С), например до 450-600°С. Как описа- 6 022662 но выше в настоящем документе, тяжелую нефть, поставляемую из питающего трубопровода 110, подают при температуре, более низкой, чем температура внутри реактора 1, для предупреждения поликонденсации. Поэтому там, где подают сверхкритическую воду из питающего трубопровода сверхкритической воды 120 при температуре, более высокой, чем температура внутри реактора 1, к реактору подают тепло, необходимое для реакции термического крекинга тяжелой нефти. Питающий трубопровод сверхкритической воды 120, питающий насос сверхкритической воды 121, клапан 122, регулирующий скорость потока, и нагревательное устройство 123 соответствуют блоку подачи сверхкритической воды данного варианта осуществления настоящего изобретения.

Отводящий трубопровод легкой нефтяной фракции 130, служащий для отвода смешанной жидкости, образованной посредством экстракции легкой нефтяной фракции, полученной посредством крекинга тяжелой нефти внутри реактора 1, в сверхкритическую воду, соединяют, например, с верхней частью колонны реактора 1. На отводящем трубопроводе легкой нефтяной фракции 130 установлены охлаждающее устройство 132, состоящее из теплообменника или т.п. и служащее для охлаждения смешанной жидкости, протекающей в отводящем трубопроводе легкой нефтяной фракции 130, до температуры, более низкой, чем критическая температура воды (например, до 200-374°С), и клапан 131, регулирующий давление внутри реактора 1 (например, 25-30 МПа). Отводящий трубопровод легкой нефтяной фракции 130, клапан 131, регулирующий давление, и охлаждающее устройство 132 соответствуют второму отводящему блоку данного варианта осуществления настоящего изобретения.

Сепаратор высокого давления 2, служащий для разделения смешанной жидкости, охлажденной в охлаждающем устройстве 132, на легкую нефтяную фракцию (эта легкая нефтяная фракция также содержит водную фракцию) и воду под давлением, почти равным давлению внутри реактора 1, предоставлен после отводящего трубопровода легкой нефтяной фракции 130. Трубопровод легкой нефтяной фракции 210, по которому легкую нефтяную фракцию отводят и перекачивают к сепаратору низкого давления 3, соединен с верхней частью сепаратора высокого давления 2. На трубопроводе легкой нефтяной фракции 210 установлены охлаждающее устройство 212, состоящее из теплообменника или т.п. и служащее для охлаждения легкой нефтяной фракции до температуры, составляющей примерно 40-100°С, и клапан 211, понижающий давление легкой нефтяной фракции, протекающей в трубопроводе 210, например, до давления, составляющего примерно 0,2-1,0 МПа, которое является более высоким, чем нормальное давление.

Для воды, отделенной при высоком давлении, у нижней стороны сепаратора высокого давления 2 предоставлен трубопровод 220, отводящий воду, отделенную от легкой нефтяной фракции под давлением, составляющим примерно 25-30 МПа, и в условиях температуры 200-374°С. Трубопровод 220 воды, отделенной при высоком давлении, соединен с описанным ниже трубопроводом оборотной воды 510, и отделенная вода из сепаратора высокого давления 2 может быть опять подана в реактор 1. Рециркуляционный насос 221 воды, отделенной при высоком давлении, установленный на трубопроводе 220 воды, отделенной при высоком давлении, служит для перекачивания отделенной воды из сепаратора высокого давления 2.

Ниже следует пояснение к сепаратору низкого давления 3, предоставленному после трубопровода легкой нефтяной фракции 210. Сепаратор низкого давления 3 служит для повторного разделения легкой нефтяной фракции и воды под давлением, составляющим примерно 0,2-1,0 МПа, и в условиях температуры, составляющей примерно 40-100°С, осуществляемого в отношении легкой нефтяной фракции, включающей в себя водную фракцию и вытекающей из сепаратора высокого давления 2. Позиционное обозначение 320 относится к трубопроводу синтетической сырой нефти, который отводит легкую нефтяную фракцию, отделенную от воды, в качестве синтетической сырой нефти в резервуар для синтетической сырой нефти 62.

Трубопровод 330 оборотной воды, отделенной при низком давлении, соединяют, например, с нижней частью сепаратора низкого давления 3. Трубопровод 330 оборотной воды, отделенной при низком давлении, служит для отвода воды, отделенной от легкой нефтяной фракции, и перекачивает отводимую воду в виде сверхкритической воды в резервуар оборотной воды 5 для повторного использования. Кроме того, от трубопровода оборотной воды 330, отделенной при низком давлении, ответвляется трубопровод сточной воды 340, по которому часть воды, которая будет использована повторно, отводят к оборудованию для обработки сточных вод 63, и концентрацию нефтяной фракции или концентрацию солей в оборотной воде, которая обращается внутри аппарата апгрейдинга, можно доводить до значения, не превосходящего заданного значения, увеличивая или уменьшая количество жидкости, перекачиваемой к оборудованию для обработки сточных вод 63. Позиционное обозначение 310, приведенное на фигуре, относится к трубопроводу сбрасываемого газа, служащему для перекачивания газа, испарившегося из легкой нефтяной фракции, в оборудование для обработки сбрасываемого газа 61.

Относительно технологической схемы в системе верхней части колонны вышеописанного реактора 1 можно указать, что трубопровод 140, отводящий тяжелую остаточную нефтяную фракцию, служащий для отведения жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции (которая не была экстрагирована в сверхкритическую воду) и сверхкритической воды (которая не была растворена в тяжелой остаточной нефтяной фракции), от тяжелой нефти, подвергнутой крекингу внутри реактора 1, является

- 7 022662 присоединенным, например, к колонне нижней части реактора 1. На трубопроводе 140, отводящем тяжелую остаточную нефтяную фракцию, установлены охлаждающее устройство 141, состоящее из теплообменника или т.п. и служащее для охлаждения смешанной жидкости, протекающей в трубопроводе 140, до температуры, составляющей примерно 200-350°С, и клапан 142, регулирующий скорость потока и служащий для регулирования количества смешанной жидкости, отводимой из колонны нижней части реактора 1, и для снижения давления смешанной жидкости, протекающей внутри трубопровода 140, отводящего тяжелую остаточную нефтяную фракцию (например, до давления, составляющего примерно 0,2-1,0 МПа, которое является более высоким, чем нормальное давление). Трубопровод 140, отводящий тяжелую остаточную нефтяную фракцию, охлаждающее устройство 140 и клапан 142, регулирующий скорость потока, соответствуют первому отводящему блоку данного варианта осуществления настоящего изобретения.

Клапан 142, регулирующий скорость потока, соединен с испарительным барабаном 4, а испарительный барабан 4 исполняет роль сепаратора, разделяющего тяжелую остаточную нефтяную фракцию и воду, растворенную в тяжелой остаточной нефтяной фракции, в условиях давления, составляющего 0,21,0 МПа, и в условиях температуры, составляющей примерно 200-350°С. Трубопровод 410 для отделенной в барабане воды, предоставленный в испарительном барабане 4, служит для отвода воды, отделенной внутри испарительного барабана 4, к трубопроводу 330 оборотной воды, отделенной при низком давлении, и для повторного использования воды. Трубопровод остаточной нефти 420 служит для отвода тяжелой остаточной нефтяной фракции, отделенной от воды (например, в качестве остаточного нефтяного котельного топлива), в резервуар остаточной нефти 64.

От трубопровода остаточной нефти 420 ответвляется трубопровод 430, смешивающий синтетическую сырую нефть, служащий для смешивания всего количества тяжелой остаточной нефтяной фракции, отведенной из испарительного барабана 4 (или ее части), с легкой нефтяной фракцией, отведенной из сепаратора низкого давления 3, и для перекачивания этой смеси в резервуар синтетической сырой нефти 62. Посредством смешивания тяжелой остаточной нефтяной фракции с легкой нефтяной фракцией можно повысить выход синтетической сырой нефти с добавочной стоимостью, превосходящей стоимость котельного топлива. Количество тяжелой остаточной нефтяной фракции, смешиваемой с легкой нефтяной фракцией, регулируют так, чтобы смешанное количество находилось в диапазоне, в котором после смешивания обеспечивалась бы совместимость синтетической сырой нефти; другими словами, так, чтобы смешанное количество находилось в диапазоне, в котором синтетическая сырая нефть после смешивания не разделялась бы опять на тяжелую и легкую нефтяные фракции.

Например, в качестве индикатора для определения совместимости синтетической сырой нефти можно использовать С11 (Со11о1ба1 ПМаЬППу 1ибех - индекс нестабильности коллоидов), представленный ниже уравнением (1). С11 находят по уравнению (1), проводя, например, анализ §ЛКЛ (§а1ига1е8, Лгоша!1С8, Ке8Ш8 апб ЛкрЬаИепек - насыщенные и ароматические углеводороды, смолы и асфальтены) в отношении синтетической сырой нефти после смешивания тяжелой и легкой нефтяных фракций и измеряя количества насыщенных углеводородов, ароматических углеводородов, смол и асфальтенов, содержащихся в синтетической сырой нефти. Смешанное количество тяжелой остаточной нефтяной фракции регулируют так, чтобы значение С11 стало равным или меньшим 0,5.

С11={(насыщенные углеводороды + асфальтены)/(ароматические углеводороды + смолы)} <0,5 (1)

Ниже будет дано пояснение к системе оборотного водоснабжения.

Резервуар оборотной воды 5, предоставленный после трубопровода оборотной воды 330, отделенной при низком давлении, играет роль приемника воды, отделенной от легкой нефтяной фракции в сепараторе низкого давления 3, и воды, отделенной от тяжелой остаточной нефтяной фракции в испарительном барабане 4, повторно подающего воду, собранную в резервуаре оборотной воды 5, в питающий трубопровод сверхкритической воды 120. На фигурах позиционное обозначение 510 относится к трубопроводу оборотной воды, который соединяет резервуар оборотной воды 5 с питающим трубопроводом сверхкритической воды 120, а позиционное обозначение 511 относится к насосу оборотной воды, служащему для повышения давления воды, выпускаемой из резервуара оборотной воды 5 (например, до давления, составляющего 22,1-40 МПа, которое равняется критическому давлению (22,1 МПа) или превышает его), и для перекачивания воды к питающему трубопроводу сверхкритической воды 120. Кроме того, как описано выше в настоящем документе, трубопровод 220 воды, отделенной при высоком давлении, служащий для повторного использования воды, отделенной в сепараторе высокого давления 2, соединяют с трубопроводом оборотной воды 510. Посредством повторного использования воды, предназначенной для применения в качестве сверхкритической воды, можно уменьшать количество новой воды, требующейся для применения, и легко обеспечивать то количество воды, которое необходимо для улучшения характеристик тяжелой нефти, а также уменьшать нагрузку на окружающую среду.

Как показано на фиг. 2, аппарат апгрейдинга включает в себя блок управления 7. Блок управления 7 состоит, например, из компьютера, предоставленного с ЦПУ и запоминающим устройством. Запоминающее устройство имеет записанную в нем программу, включающую в себя группу стадий (регулирующих команд), относящихся к работе аппарата апгрейдинга, т.е. к операциям приведения во взаимный

- 8 022662 контакт тяжелой нефти и сверхкритической воды внутри реактора 1 и проведения термического крекинга, разделения на тяжелую остаточную нефтяную фракцию и легкую нефтяную фракцию, удаления водной фракции, содержащейся в каждой нефтяной фракции, и получения остаточной нефти, состоящей из одной легкой нефтяной фракции, или синтетической сырой нефти, в которой легкая нефтяная фракция смешана с тяжелой остаточной нефтяной фракцией, и тяжелой остаточной нефтяной фракции. Эта программа хранится в запоминающем устройстве (например, на жестком диске, компактном диске, магнитооптическом диске и карте памяти) и с него устанавливается на компьютер.

Аппарат апгрейдинга согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения, для которого вся последовательность технологических операций была схематично описана выше, имеет конфигурацию, которая дает возможность осуществлять регулирование, применяя взаимно независимые операторные переменные: (1) регулятор, который уменьшает кинематическую вязкость тяжелой остаточной нефтяной фракции, одновременно ингибируя образование кокса в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и (2) регулятор, который уменьшает кинематическую вязкость легкой нефтяной фракции, одновременно ингибируя образование газа, сопровождающее чрезмерно глубокий крекинг легкой нефтяной фракции. Эта конфигурация будет более подробно описана ниже.

Фиг. 2 схематично показывает внутреннюю структуру вышеуказанного реактора 1 и конфигурацию системы управления, предоставленной в реакторе 1. Тяжелая нефть, которую нагревают во время ее прохождения по питающему трубопроводу тяжелой нефти 111, подают с верхней стороны реактора 1, а сверхкритическую воду, которую нагревают во время ее прохождения по питающему трубопроводу сверхкритической воды 120, подают с нижней стороны реактора 1. Когда эти две жидкости вступают в контакт, тепло, приносимое сверхкритической водой, стимулирует протекание термического крекинга тяжелой нефти, которая преобразуется в более легкую нефть. Позиционное обозначение 101, показанное на фиг. 2, относится к впускной форсунке тяжелой нефти, а позиционное обозначение 102 относится к впускной форсунке сверхкритической воды.

Кроме того, там, где две жидкости вступают в контакт, сначала легкая нефтяная фракция, содержащаяся в тяжелой нефти, экстрагируется в сверхкритическую воду, а тяжелая остаточная нефтяная фракция, которая остается неэкстрагированной в сверхкритическую воду, подвергается термическому крекингу, и легкая нефтяная фракция, произведенная термическим крекингом, экстрагируется в сверхкритическую воду, в результате чего образуются две фазы: непрерывная фаза (далее в настоящем документе называемая термином вторая фаза), состоящая из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, и непрерывная фаза (далее в настоящем документе называемая термином первая фаза), образованная легкой нефтяной фракцией, которая не была экстрагирована в сверхкритическую воду. Поскольку тяжелая остаточная нефтяная фракция имеет удельный вес, более высокий, чем удельный вес жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, первая фаза образуется в нижней части реактора 1, а вторая фаза образуется в верхней части реактора 1.

В реальности сверхкритическая вода в количестве от примерно 3 до 100 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции (в расчете на сухую массу в состоянии, при котором она не содержит никакой водной фракции) является растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, составляющей первую фазу, причем реальное количество растворенной сверхкритической воды зависит от типа тяжелой нефти и температурных условий и давления в реакторе 1. С этой точки зрения можно утверждать, что первая фаза образована жидкостью, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды. В результате такого растворения сверхкритической воды в тяжелой остаточной нефтяной фракции молекулы воды проникают, например, между молекулами полициклических углеводородов, составляющих тяжелую остаточную нефтяную фракцию, подвергаемую термическому крекингу, и может быть продемонстрирован эффект клетки, который ингибирует образование асфальтенов, происходящее посредством поликонденсации полициклических ароматических углеводородов, и образование кокса, происходящее посредством поликонденсации асфальтенов.

В реакторе 1 согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения сверхкритическую воду подают из впускной форсунки сверхкритической воды 102 в первую фазу, находящуюся в нижней части реактора, а тяжелую нефть подают из впускной форсунки тяжелой нефти 101 во вторую фазу, находящуюся в верхней части. В этом случае экстракция легкой нефтяной фракции в сверхкритическую воду и растворение сверхкритической воды в тяжелой остаточной нефтяной фракции происходит на межфазовой границе со сверхкритической водой (дисперсная фаза), которая поднимается в первой фазе, на межфазовой границе с тяжелой нефтью (дисперсная фаза), которая опускается во второй фазе, и на контактной межфазовой границе между первой фазой и второй фазой.

Авторы настоящего изобретения установили, что скорость подъема сверхкритической воды, которая поднимается в первой фазе, и скорость седиментации тяжелой нефти, которая опускается во второй фазе, являются исключительно высокими и что сверхкритическая вода и тяжелая нефть проходят внутрь первой и второй фаз, например, за время от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Поэтому термический крекинг тяжелой нефти и термический крекинг тяжелой остаточной нефтяной фракции в реальности происходят в первой фазе, а легкая нефтяная фракция, образованная в результате такого термического крекинга, экстрагируется во вторую фазу и термический крекинг легкой нефтяной фракции и

- 9 022662 легкой нефтяной фракции, поступающей из первой фазы, далее протекает во второй фазе.

Смешанную жидкость, составляющую первую фазу, отводят из трубопровода отведения тяжелой остаточной нефтяной фракции 140 и охлаждают в охлаждающем устройстве 141, тем самым останавливая термический крекинг тяжелой остаточной нефтяной фракции. Смешанную жидкость, составляющую вторую фазу, отводят из трубопровода отведения легкой нефтяной фракции 130 и охлаждают в охлаждающем устройстве 132, тем самым останавливая термический крекинг легкой нефтяной фракции.

Согласно вышеописанному механизму термического крекинга степень глубины термического крекинга тяжелой остаточной нефтяной фракции можно регулировать временем пребывания в первой фазе жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в этой тяжелой остаточной нефтяной фракции (ниже в настоящем документе эта смешанная жидкость названа термином эффлюент из первой фазы). Выход легкой нефтяной фракции увеличивается по мере протекания термического крекинга тяжелой нефти. Кроме того, посредством растворения сверхкритической воды в тяжелой остаточной нефтяной фракции и адекватного проведения крекинга тяжелой остаточной нефтяной фракции в условиях, при которых проявляется эффект клетки, уменьшают вязкость тяжелой остаточной нефтяной фракции, и синтетическая сырая нефть становится легкой в обращении при ее использовании в качестве котельного топлива или после смешивания с легкой нефтяной фракцией. Там, где крекинг достигает глубины, при которой исчезает вышеуказанный эффект клетки, в тяжелой остаточной нефтяной фракции образуется кокс.

В соответствии с этим в аппарате апгрейдинга согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения предоставлен механизм, который регулирует время пребывания в первой фазе эффлюента из первой фазы, так чтобы кинематическая вязкость (например, при 350°С) тяжелой остаточной нефтяной фракции, которая становится остаточной нефтью, составляла не более 3,0 х 10-5 м2/с (не более 30 сСт) и чтобы термический крекинг тяжелой остаточной нефтяной фракции продолжался до степени, при которой образование кокса является ингибированным.

В отношении степени глубины термического крекинга легкой нефтяной фракции можно указать, что можно регулировать время пребывания во второй фазе смешанной жидкости (ниже в настоящем документе называемой эффлюентом из второй фазы), состоящей из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду. Кинематическая вязкость легкой нефтяной фракции уменьшается по мере углубления термического крекинга и, например, в регионах с холодным климатом синтетическую сырую нефть можно транспортировать без предоставления специального нагревательного оборудования. Однако при чрезмерно глубоком крекинге увеличивается количество газа, образованного из легкой нефтяной фракции, и уменьшается выход синтетической сырой нефти.

В соответствии с этим аппарат апгрейдинга согласно настоящему изобретению предоставлен с механизмом, который регулирует время пребывания во второй фазе эффлюента из второй фазы, так чтобы получать кинематическую вязкость (например, при 10°С) одной легкой нефтяной фракции или синтетической сырой нефти после смешивания с тяжелой остаточной нефтяной фракцией, составляющую не более 5,0 х 10-3 м2/с (не более 5000 сСт), и чтобы термический крекинг легкой нефтяной фракции продолжался до степени, при которой образование кокса является ингибированным. В этом случае для получения значения кинематической вязкости синтетической сырой нефти после смешивания с тяжелой остаточной нефтяной фракцией, составляющего не более 5,0 х 10-3 м2/с (не более 5000 сСт), второе время пребывания регулируют так, чтобы кинематическая вязкость одной легкой нефтяной фракции, которая будет смешана с тяжелой остаточной нефтяной фракцией, имеющей сравнительно высокую кинематическую вязкость, принимала даже более низкое значение.

Например, если время пребывания эффлюента из первой фазы в первой фазе обозначить 0рнсь, время пребывания эффлюента из второй фазы во второй фазе обозначить 0ц, количество тяжелой нефти, подаваемой в единицу времени из питающего трубопровода тяжелой нефти 110, обозначить Τοίη, количество сверхкритической воды, подаваемой в единицу времени из питающего трубопровода сверхкритической воды 120, обозначить Τ^;η, количество эффлюента из первой фазы, отводимое в единицу времени из трубопровода отведения тяжелой остаточной нефтяной фракции 140, обозначить Ρ^ι+июь а количество эффлюента из второй фазы, отводимое в единицу времени из трубопровода отведения легкой нефтяной фракции 130, обозначить Р^2+и, то баланс подачи и отведения жидкостей в реакторе 1 может быть представлен следующим уравнением (2):

Степень экстракции легкой нефтяной фракции во вторую фазу варьирует в зависимости от состояния тяжелой нефти, а также от температурных условий и давления в реакторе 1 и степени глубины термического крекинга тяжелой остаточной нефтяной фракции. В настоящем примере будет рассмотрен случай, в котором тяжелую нефть применяют так, что фракцию, более легкую, чем УОО (Уаеиитей Оаз Οΐί, вакуумный газойль), с точкой кипения, например, не выше 540°С, экстрагируют в виде легкой нефтяной фракции в сверхкритическую воду, а фракцию, соответствующую УК (Уаеиитей КезЫие, вакуумный остаток) с точкой кипения выше 540°С, отводят в виде тяжелой остаточной нефтяной фракции, которую не экстрагируют в сверхкритическую воду. В данном варианте осуществления настоящего изобре- 10 022662 тения выход УСО (т.е. выход УК) предполагается поддерживать почти постоянным, регулируя 0Р;ц например, в диапазоне отклонений, составляющих примерно ±1 мин от желаемого значения, и регулируя степень глубины термического крекинга в постоянном диапазоне.

Если для тяжелой нефти, подаваемой в реактор 1, скорость потока тяжелой остаточной нефтяной фракции, отводимой из него, обозначить ГР|1сН и скорость потока легкой нефтяной фракции, отводимой из него, обозначить Гц, а для сверхкритической воды, подаваемой в реактор 1, скорость потока сверхкритической воды, растворяющейся в тяжелой остаточной нефтяной фракции и отводимой из первой фазы, обозначить Г^1 и скорость потока сверхкритической воды, экстрагирующей легкую нефтяную фракцию и отводимую из второй фазы, обозначить Р^2, то отводимые количества первой жидкости и второй жидкости могут быть представлены следующими уравнениями (3) и (4):

Ьдо1+рд_£сЬ (3)

Р«2+И;=Ри2+Р’ы: ( 4 )

Если объем первой фазы в реакторе 1 обозначить У1, а объем второй фазы обозначить У2, то время пребывания эффлюента из первой фазы в первой фазе 0Рцс1, и время пребывания эффлюента из второй фазы во второй фазе 0ц можно представить следующими уравнениями (5) и (6):

θρίτσϊι-3/ι/Ενίΐ+ρίτοΗУз./ (ΡΜΙ+ΡρίΤοΙι) (5) θ^=ν2/Ρ„1+βϋ2/ (Ρμ2+Ριχ) (6)

Согласно уравнению (5), когда объем первой фазы У1 является постоянным, время пребывания эффлюента из первой фазы в первой фазе 0Рцс1, можно регулировать, увеличивая или уменьшая отводимое из первой фазы количество эффлюента из первой фазы Г^|.Р|1сН по трубопроводу отведения тяжелой остаточной нефтяной фракции 140. Результаты примеров, описанных ниже, подтвердили, что в аппарате апгрейдинга согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения можно ингибировать образование кокса в тяжелой остаточной нефтяной фракции, а кинематическую вязкость остаточной нефти при температуре 350°С можно доводить до значения, равного или меньшего 3,0 χ 10-5 м2/с (равного или меньшего 30 сСт), устанавливая время пребывания 0Р|1сн в диапазоне 3 мин < 0Р|1сн < 95 мин.

Кроме того, в условиях постоянной температуры и постоянного давления растворимость сверхкритической воды в тяжелой остаточной нефтяной фракции является постоянной. Поэтому при определенной скорости потока (ГРцсь) тяжелой остаточной нефтяной фракции, отводимой из первой фазы, количество (Ρ^ι) сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, принимает постоянное значение. Увеличивая или уменьшая подаваемое количество сверхкритической воды (Г^;п) в этом состоянии, можно увеличивать или уменьшать количество сверхкритической воды, не растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, т.е. количество сверхкритической воды, образующей вторую фазу (Г^2). Количество растворенной сверхкритической воды Г^, отнесенное к количеству вытекающей тяжелой остаточной нефтяной фракции, можно определять, например, предварительными испытаниями.

Вышеописанные взаимоотношения указывают, что когда объем второй фазы У2 является постоянным, величина Г\\2 в уравнении (6) может увеличиваться или уменьшаться, а время пребывания 0ц эффлюента из второй фазы во второй фазе можно регулировать, увеличивая или уменьшая количество сверхкритической воды Г\\И1, подаваемой из питающего трубопровода сверхкритической воды 120. Результаты примеров, описанных ниже, подтвердили, что в аппарате апгрейдинга согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения можно ингибировать образование кокса в тяжелой остаточной нефтяной фракции, а кинематическую вязкость при 10°С одной легкой нефтяной фракции или синтетической сырой нефти после смешивания с тяжелой остаточной нефтяной фракцией можно доводить до значения, равного или меньшего 5,0 χ 10-3 м2/с (равного или меньшего 5000 сСт), устанавливая время пребывания 0ц в диапазоне 1 мин < 0ц < 25 мин.

В соответствии с вышеописанным подходом на трубопроводе отведения тяжелой остаточной нефтяной фракции 140 предоставлен контроллер скорости потока 74, служащий для регулирования отводимого количества Г^|.Р|1сН эффлюента из первой фазы, и значение (Ъ), указанное контроллером скорости потока 74, передается к блоку управления 7. Блок управления 7 по уравнению (5) рассчитывает время пребывания 0К1сЬ и увеличивает или уменьшает скорость потока (е), задаваемую котроллером 74, и степень открытия клапана 142, регулирующего скорость потока, устанавливается так, чтобы 0Р|1сн приняло заданное желаемое значение.

На питающем трубопроводе сверхкритической воды 120 предоставлен контроллер скорости потока 72, служащий для регулирования подаваемого количества Г\\„, (то есть Г^2), и значение (а), указанное контроллером скорости потока 72, передается к блоку управления 7. Блок управления 7 по уравнению (6) рассчитывает время пребывания 0ц и увеличивает или уменьшает скорость потока (ά), задаваемую котроллером 72, и степень открытия клапана 122, регулирующего скорость потока, устанавливается так, чтобы 0ц приняло заданное желаемое значение.

В реакторе 1 предоставлен измеритель уровня межфазовой границы 75 (например, дифференциаль- 11 022662 ный манометр, ультразвуковая или рентгеновская система), который представляет собой блок детектирования межфазовой границы согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения, и сигнал (с), который указывает высокий уровень межфазовой границы или низкий уровень межфазовой границы (т.е. уровень межфазовой границы между первой и второй фазами внутри реактора 1 находится выше или ниже заданного диапазона), передается к блоку управления 7. Блок управления настроен так, чтобы поддерживать постоянным объем первой фазы У1 (т.е. объем второй фазы У2), увеличивая или уменьшая скорость потока (ί), задаваемую контроллером скорости потока 71, предоставленным в питающем трубопроводе тяжелой нефти 110, и регулировать подаваемое количество тяжелой нефти РОш так, чтобы возвращать уровень межфазовой границы к высоте, расположенной в заданном диапазоне. Давление внутри реактора регулирует контроллер давления (не показанный на фигуре), предоставленный на трубопроводе легкой нефтяной фракции 210 сепаратора высокого давления 2, показанного на фиг. 1, посредством открывания и закрывания редукционного клапана давления 211.

Ниже будет описана операция регулирования времени пребывания θρ1ίοΡ и времени пребывания 0Ы в аппарате апгрейдинга, имеющего вышеописанную конфигурацию. Если предполагают, что время пребывания θΡιίο1ι эффлюента из первой фазы в первой фазе превышает заданное значение, θΡιίώ можно уменьшить и вернуть к заданному значению, увеличивая отводимое количество эффлюента из первой фазы ЕРись согласно уравнению (5). Однако при увеличении РР11сЬ понижается уровень межфазовой границы. Поэтому от измерителя уровня межфазовой границы 75 передается сигнал низкий уровень межфазовой границы, приводится в действие клапан 112, регулирующий скорость потока, и увеличивается подаваемое количество тяжелой нефти РОт из питающего трубопровода тяжелой нефти 110.

В увеличении подаваемого количества тяжелой нефти ДРОт часть АЕр11сЬ распределена в первой фазе, а часть АРы распределена во второй фазе. В результате, как следует из уравнения (6), уменьшается θ^, но это изменение можно компенсировать, уменьшая подаваемое количество Ρνιη (т.е. РА2) сверхкритической воды, тем самым увеличивая θ^ и возвращая его к заданному значению.

Если предполагают, что время пребывания θ^ эффлюента из второй фазы во второй фазе превышает заданное значение, 0ц можно уменьшить и вернуть к заданному значению, увеличивая подаваемое количество РА||| (т.е. Ρν2) сверхкритической воды согласно уравнению (6). Даже если увеличивается Ρνιη, увеличивается и количество Р^2+и, отводимое из второй фазы, соответственно увеличению Ρνιην2), например, так, чтобы получать постоянное давление внутри реактора 1, и межфазовая граница между первой фазой и второй фазой поддерживается на постоянном уровне.

Применяя аппарат апгрейдинга согласно данному варианту настоящего изобретения, тяжелую нефть и сверхкритическую воду разделяют на две фазы, а именно на первую фазу (фазу, состоящую из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции) и на вторую фазу (фазу, состоящую из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, которая была экстрагирована в сверхкритическую воду), приводя две жидкости в контакт внутри реактора и регулируя отводимое количество смешанной жидкости (эффлюента из первой фазы), состоящей из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, так что время пребывания смешанной жидкости, составляющей первую фазу, в первой фазе становится первым временем пребывания (например, устанавливая заданное значение внутри диапазона от 3 до 95 мин), которое устанавливают заранее. В результате этого можно контролировать степень глубины термического крекинга тяжелой остаточной нефтяной фракции, протекающего в первой фазе, и аппарат апгрейдинга может работать при оптимальных условиях, например, термический крекинг проводят в диапазоне, в котором образование кокса из тяжелой остаточной нефтяной фракции является ингибированным, или термический крекинг проводят так, чтобы кинематическая вязкость тяжелой остаточной нефтяной фракции находилась в желаемом диапазоне.

Кроме того, отводимое количество эффлюента из второй фазы (жидкость, смешанная из легкой нефтяной фракции и сверхкритической воды) регулируют так, что время пребывания смешанной жидкости, составляющей вторую фазу, во второй фазе становится вторым временем пребывания (например, устанавливая заданное значение внутри диапазона от 1 до 25 мин), которое устанавливают заранее. В результате этого можно контролировать степень глубины термического крекинга легкой нефтяной фракции, происходящего внутри второй фазы, и проводить термический крекинг в диапазоне, в котором, например, чрезмерно глубокий крекинг легкой нефтяной фракции является ингибированным, образование газа является также ингибированным и термический крекинг проводится так, что кинематическая вязкость синтетической сырой нефти, полученной из легкой нефтяной фракции, находится в желаемом диапазоне.

В примере, показанном на фиг. 2, предоставляют измеритель уровня межфазовой границы 75, измеряют межфазовую границу между первой и второй фазами и поддерживают постоянные У1 и У2. Однако оснащение аппарата апгрейдинга измерителем уровня межфазовой границы 75 не является обязательным. Например, можно также предварительными испытаниями определять выход легкой фракции и выход УК-фракции из УОО, соответствующие типу, температурным условиям и давлению тяжелой нефти, оценивать уровень межфазовой границы внутри реактора 1 по значениям РОт, Ρνιη, РР1РсЬ, Рц, Р№1 и Ρν2.

- 12 022662 поддерживать постоянными объемы У1? ν2 на основе оценки уровня межфазовой границы и регулировать времена пребывания 0рйсЬ и θΕί по уравнениям (5) и (6).

В примерах, показанных на фиг. 2, регулируя времена пребывания ΘΚιλ и θΕί, поддерживают постоянными объемы ν1, ν2; однако времена пребывания θρι^ и θΕί можно также регулировать и с изменяемыми ν1 и ν2. Например, когда время пребывания θρίι^ эффлюента из первой фазы в первой фазе превосходит заданное значение, уменьшение θρ^ и его возвращение к заданному значению осуществляют, увеличивая отводимое количество РК1сЬ эффлюента из первой фазы и уменьшая объем первой фазы ν1 согласно уравнению (5). В результате увеличивается объем второй фазы ν2 и изменяется время пребывания эффлюента из второй фазы θΕι. Однако θΕί можно возвращать к заданному значению, увеличивая подаваемое количество Р\у сверхкритической воды (т.е. Р^2), чтобы компенсировать увеличение объема ν2.

В вышеописанном примере время пребывания θΡίίΛ эффлюента из первой фазы в первой фазе регулируют отводимым количеством РРйсЬ эффлюента из первой фазы, а время пребывания θΕί эффлюента из второй фазы во второй фазе регулируют подаваемым количеством Ι·\νιιι сверхкритической воды, но эти времена удерживания, очевидно, можно регулировать и другими операторными переменными, показанными в уравнении (5) и в уравнении (6), например подаваемым количеством РОш тяжелой нефти и отводимым количеством Ρ^2+ΕΐΟπΐ эффлюента из второй фазы.

В технологической схеме, показанной на фиг. 1, проиллюстрирован пример, в котором воду отделяют от тяжелой остаточной нефтяной фракции в испарительном барабане 4 и перекачивают в виде остаточной нефти в резервуар остаточной нефти 64, но возможна и конфигурация, не имеющая испарительного барабана 4. Например, когда остаточную нефть применяют в качестве котельного топлива на предприятии, расположенном по соседству с аппаратом апгрейдинга, испарительный барабан 4 можно не применять. Например, получая котельное топливо в состоянии, в котором водная фракция является диспергированной в остаточной нефти, и не снижая давление первой жидкости, можно дополнительно уменьшать вязкость остаточного топлива и облегчать обращение с этим остаточным топливом. Одновременно, под влиянием воды, диспергированной в остаточной нефти, при применении котельного топлива усиливается испарение и может улучшаться его горючесть в бойлере.

В вышеописанном варианте осуществления настоящего изобретения дано пояснение для случая, в котором применяют сверхтяжелую сырую нефть, такую как битум нефтеносных песков или битум бассейна Ориноко, которые подвергают переработке в качестве тяжелой нефти, характеристики которой улучшают в аппарате согласно настоящему изобретению, но тяжелые нефти, которые можно перерабатывать в аппарате апгрейдинга согласно настоящему изобретению, не ограничиваются сырой нефтью. Например, в технический объем настоящего изобретения включена и переработка с улучшением характеристик, производимая с фракцией атмосферного остатка и с фракцией вакуумного остатка.

Примеры

Испытание 1

Испытательный аппарат, показанный на фиг. 3, изготовлен в качестве модели аппарата апгрейдинга, показанного на фиг. 1; испытательный апгрейдинг проводили с тяжелой нефтью.

А. Условия испытаний

Позиционное обозначение 200 на фиг. 3 относится к газожидкостному сепарационному баку, служащему для разделения эффлюента из второй фазы, отводимого из верхней части реактора 1, на газ и смешанную жидкость, состоящую из легкой нефтяной фракции и воды. Позиционное обозначение 143 относится к шаровому клапану, служащему для отведения тяжелой остаточной нефтяной фракции (эффлюента из второй фазы) из нижней части реактора 1. В настоящем аппарате время пребывания ΘΚιλ эффлюента из первой фазы регулировали отводимым количеством РК1сЬ остаточной нефти, а время пребывания θΕί эффлюента из второй фазы регулировали подаваемым количеством Р\у сверхкритической воды. В качестве тяжелой нефти использовали битум нефтеносного песка, добытого в Канаде и имеющего свойства, показанные в табл. 1.

Таблица 1

Пример 1

Испытание проводили при следующих условиях:

реакционная температура в реакторе 1: 430°С;

реакционное давление в реакторе 1: 25 МПа;

массовое отношение вода/нефть: 1,0;

время пребывания θΡίΛ эффлюента из первой фазы: 95 мин;

время пребывания θΕί эффлюента из второй фазы: 2,3 мин.

Пример 2

Испытание проводили при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением реакционная температура в реакторе 1: 450°С;

- 13 022662 время пребывания 0Р11сЬ эффлюента из первой фазы: 4,9 мин;

время пребывания θΕί эффлюента из второй фазы: 11 мин.

Пример 3

Испытание проводили при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением время пребывания θΡιΐΛ эффлюента из первой фазы: 32 мин;

время пребывания θΕΐ эффлюента из второй фазы: 25 мин.

Пример 4

Испытание проводили при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением

Время пребывания θΡιΐΛ эффлюента из первой фазы: 67 мин;

Время пребывания θΕί эффлюента из второй фазы: 1,8 мин.

Сравнительный пример 1

Испытание проводили при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением время пребывания θΡιΐΛ эффлюента из первой фазы: 105 мин;

время пребывания θΕί эффлюента из второй фазы: 1,1 мин.

Условия испытаний, использованные в примерах и в сравнительном примере приведены в табл. 2.

Таблица 2

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Сравнительный пример 1 Температура в реакторе (°С) 430 450 430 430 430 Давление в реакторе (МПа) 25 25 25 25 25 Массовое отношение вода/нефть 1/0 1/0 0,5 1,0 1,0 Время пребывания θρϊϋοΗ. эффлюента из первой фазы (мин) 95 4,9 32 67 105 Время пребывания Вье эффлюента из второй фазы (мин) 2,3 11 25 1, 8 1,1

В. Результаты испытаний

Выходы газа, синтетической сырой нефти (легкой нефтяной фракции) и остаточной нефти (тяжелой нефтяной фракции) в примерах и в сравнительном примере показаны в табл. 3. Свойства синтетической сырой нефти показаны в табл. 4, а свойства остаточной нефти показаны в табл. 5.

Таблица 3

Таблица 4

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Сравнительный пример 1 Плотность (г/см3) 0,916 0,915 0,911 0,918 - Кинематическая вязкость при 10°С (м2/с) 2,бх10-5 2,0х10’5 1,6х10~5 2,8х10'5 -

- 14 022662

Таблица 5

В табл. 6 сравниваются результаты, полученные в примерах 1 и 2, с соотношением выходов каждой фракции, полученных в качестве результата испытательного висбрекинга и замедленного коксования, проведенных с битумом из нефтеносного песка, аналогичным битуму, использованному в примере 1. Результаты примеров 1 и 2 получены комбинированием отношений выходов синтетической сырой нефти и остаточной нефти и преобразованием в УОО-фракцию с точкой кипения не выше 540°С и в УКфракцию с точкой кипения выше 540°С. Поэтому данные результаты иногда не совпадают с соотношением выходов, показанных в табл. 3.

Таблица 6

Согласно результатам примера 1 по мере увеличения первого времени пребывания 0РйсЬ эффлюента из первой фазы в последовательности пример 2 (θΡίίΛ: 4,9 мин) пример 3 (θΡίΛ: 32 мин) пример 1 (0рдсь 95 мин) уменьшается выход остаточной нефти, но увеличивается выход синтетической сырой нефти. Кроме того, в сравнительном примере 1, в котором θΡίΛ составляет 105 мин, наблюдали образование кокса (коксование). Причина более высокого выхода остаточной нефти в примере 4 (θΡίΛ: 67 мин), в котором первое время пребывания θΡί^ является более продолжительным, чем в примере 3, но выход синтетической сырой нефти имеет тот же порядок, что и в примере 3, остается неясной, но, по-видимому, это является результатом эффекта, производимого флуктуационной погрешностью.

В отношении выхода газа можно указать, что, за исключением примера 1, в котором выход газа был наибольшим (θΕί: 2,3 мин), выход газа демонстрирует тенденцию к росту с увеличением второго времени пребывания θρ в ряду пример 4 (θρ: 1,8 мин ) пример 2 (θρ: 11 мин) пример 3 (θρ: 25 мин). Причина достижения самого высокого выхода газа (4 мас.%) в примере 1 при втором по длительности времени пребывания θρ остается неясной, но, по-видимому, это является результатом эффекта, производимого флуктуационной погрешностью.

Согласно результатам, полученным при измерении кинематической вязкости синтетической сырой нефти, показанным в табл. 4, во всех примерах была получена синтетическая сырая нефть с кинематической вязкостью, не вызывавшей никаких практических проблем, т.е. с максимальной кинематической вязкостью, составляющей 2,8 χ 10-5 м2/с (28 сСт) при 10°С (стандартное значение составляет 5,0 χ 10-3 м2/с (5000 сСт)). В этом случае кинематическая вязкость синтетической сырой нефти демонстрирует тенденцию к уменьшению с увеличением второго времени пребывания θΡι в ряду пример 4 (θρ: 1,8 мин) пример 1 (θρ: 2,3 мин) пример 2 (θρ: 11 мин) пример 3 (θρ: 25 мин). Вероятно, это обусловлено тем, что глубина крекинга легкой нефтяной фракции увеличивается с ростом второго времени пребывания. Это можно также подтвердить уменьшением вязкости синтетической сырой нефти, следующим за увеличением второго времени пребывания.

Согласно результатам, полученным при измерении кинематической вязкости остаточной нефти, показанным в табл. 5, во всех примерах была получена остаточная нефть с кинематической вязкостью, не вызывавшей никаких практических проблем, т.е. с максимальной кинематической вязкостью, составляющей 1,8 χ 10-5 м2/с (18 сСт) при 310°С. Кинематическая вязкость дополнительно уменьшалась, когда остаточную нефть нагревали до 350°С. Кинематическая вязкость остаточной нефти демонстрирует тенденцию к увеличению по мере увеличения первого времени пребывания θΡίΛ в ряду пример 2 (θΡίΐΛ: 4,9 мин) пример 3 (θΡίΛ: 32 мин) пример 4 (θΡίΛ: 67 мин) пример 1 θΡίιΛ: 95 мин). Вероятно, это обусловлено тем, что полимеризация тяжелой остаточной нефтяной фракции продолжается против клеточного эффекта сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции. Это можно также подтвердить увеличением вязкости остаточной нефти, следующим за увеличением первого времени пребывания.

- 15 022662

Рассматривая совместно результаты примеров 1-4 и сравнительного примера 1, можно заключить, что когда в качестве исходного материала применяют битум нефтеносных песков, легкую в обращении остаточную нефть с кинематической вязкостью не более 1,8 х 10-5 м2/с (18 сСт) при 310°С с ингибированным образованием кокса получают при условии, что первое время пребывания θΡιΐοΗ находится в диапазоне от 3 до 95 мин. Кроме того, в тех случаях, когда второе время пребывания Од, находится в диапазоне от 1 до 25 мин, образование газа является ингибированным до значения, не превышающего примерно 4 мас.%, и получают синтетическую сырую нефть с кинематической вязкостью, составляющей не более 2,8 х 10 5 м2/с (28 сСт) при 10°.

Согласно результатам, показанным в табл. 6, образование кокса было ингибированным, а отношение выхода фракции УОО было выше значения, полученного при висбрекинге, а в примере 1 отношение выхода фракции УОО было примерно того же порядка, что было получено при замедленном коксовании. Этот результат демонстрирует, что термический крекинг тяжелой нефти, проводимый с применением сверхкритической воды, представляет собой такой способ термического крекинга, при котором может быть получено высокое отношение выхода фракции УОО (легкой нефтяной фракции) при одновременном ингибировании образования кокса и газа, что достигается посредством адекватного регулирования первого и второго времени пребывания.

Пример 2

В реакторе испытательного аппарата, идентичного тому, который применяли в примере 1, было предоставлено смотровое окно, и было подтверждено, что жидкость внутри реактора разделяется на первую фазу и вторую фазу и образуется межфазовая граница. Результаты, полученные при фотографировании внутреннего пространства реактора 1 через смотровое окно, показаны на фиг. 4а, а его схематичный чертеж показан на фиг. 4Ь. Результаты, показанные на фиг. 4а, подтверждают наличие первой фазы, состоящей из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и второй фазы, состоящей из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду, в нижней части реактора 1.

Объяснение позиционных обозначений

110

112

120

130

140

71,

72, 74 реактор питающий трубопровод тяжелой нефти клапан, регулирующий скорость потока клапан, регулирующий скорость потока в питающем трубопроводе сверхкритической воды 122 клапан, регулирующий скорость потока в трубопроводе отведения легкой нефтяной фракции 131 клапан, регулирующий скорость потока в трубопроводе отведения тяжелой остаточной нефтяной фракции 142 сепаратор высокого давления сепаратор низкого давления испарительный барабан резервуар оборотной воды блок управления контроллер скорости потока контроллер давления измеритель уровня межфазовой границы

The present invention relates to a technique used to improve the characteristics of heavy oil using supercritical water.

Background of the invention

Since they forecast an increase in the consumption of crude oil, especially in developing countries such as China and India, and the extraction of traditionally used light natural oil has reached its maximum, the need to use heavy crude oil or super-heavy crude oil, which has almost never been used, is increasing. Even in the field of super heavy oil, cost-effective technologies have been developed for the extraction and processing of tar sands in Canada and the Orinoco basin in Venezuela, and production volumes continue to increase.

These types of super heavy crude oils have extremely high density and viscosity. Therefore, pipelines cannot be directly used to transport these types of oil from wells in production areas to refineries and consumers. For this reason, two treatment methods are usually chosen for use at the oil production site: dilution, in which a diluent is mixed to reduce viscosity, and a method for improving crude oil characteristics, where an enterprise called an anadworker plant is built near the production site, and through thermal cracking and hydrogenation light synthetic crude oil.

However, the following complications are associated with the dilution method. In particular, it is necessary to provide a sufficient amount of a diluent, such as condensate; in addition, transport costs increase due to the fact that dilution leads to an increase in the amount transported. Some of the difficulties associated with the method of upgrading. So, since a large plant-upgrade is needed at the well site, comparable in size to an oil refinery, such a design will be cost-effective only in the vicinity of large oil fields. In addition, it is necessary to process by-products, such as coke and sulfur, and to ensure the supply of hydrogen required for upgrading.

Thermal cracking methods (such as those using a delayed coking and coking unit in a fluidized bed) and hydrocracking methods (such as the Η-Θίΐ and LС-Ршдк) processes are currently available as methods for improving the performance (upgrading) of heavy oil. In the process of thermal cracking, heavy oil is split and cracking fuel oil, gas and coke are formed. A complication of this method is that for storing waste products of by-products, such as coke and sulfur, produced in large quantities, it is often necessary to occupy free territories.

The hydrocracking process is a technology for the decomposition of heavy oil using a catalyst under conditions of high temperature and high hydrogen pressure. In this case, a large amount of hydrogen is required and therefore carburized or natural gas is required. As a result, there is a problem of its delivery. In addition, the need for catalyst supply and disposal of spent catalyst should be taken into account.

As described earlier in this document, modern technology has complications associated with the processing of by-products, the production of hydrogen, the supply of catalyst and the processing of used catalysts.

To overcome the above complications, the authors of this application have focused their attention on the method of improving the characteristics of heavy crude oil or super heavy crude oil (hereinafter referred to as heavy oil) using supercritical water and on the method of producing synthetic crude oil that can be transported in pipelines without using thinner, through a simple upgrade scheme. According to this technique, synthetic crude oil, which can be transported through pipelines, can be obtained by parallelly carrying out a thermal cracking reaction of heavy oil, induced by contact of heavy oil with supercritical water, and extraction of the light oil fraction formed by thermal cracking, into supercritical water, carried out in a reactor , and the separation and extraction of extracted light oil fraction. A heavy residual oil fraction that has not been extracted into supercritical water can be used as a residual oil product, used, for example, as boiler fuel.

For example, as a method for improving the characteristics of heavy oil through the use of supercritical water, patent document 1 describes a method in which heavy oil is introduced vertically in the lower direction from the top of a reactor, into which supercritical (or subcritical) water is introduced from the bottom, leading them to contact for upgrading, thereby dividing heavy oil into a light oil fraction dissolved in supercritical water, and into a heavy residual oil fraction that would not la dissolved in it.

In addition, Patent Document 2 proposes a machine for upgrading, having a primary thermal cracking unit, in which heavy oil is heated and mixed with supercritical water in the lower part inside a vertical reactor and a part of the source material is split into a light component and gasified, and installation secondary cracking, suspended vertically inside the reactor above its central part and serving to further splitting part of the gasified light component to the component subjected to high temperature. In a primary thermal cracking unit inside the reactor, a thermal cracking tank is provided, and the heavy oil reacts inside it. The liquid that flows from this thermal cracking tank is discharged as an oil residue from the bottom of the reactor. In addition, Patent Document 3 discloses a method for reacting heavy oil with supercritical water inside a reactor to form an emulsion oil that has been upgraded and coke while continuously withdrawing an oil emulsion that has been upgraded and periodically removing coke.

List of cited documents

Patent documents

Patent document 1. Japanese Patent No. 4171062: Clause 1, Paragraphs [0030] - [0033], FIG. one.

Patent document 2. 1Р-Л-2008-208170: paragraph 1, paragraphs [0012] - [0017], FIG. one.

Patent document 3. 1P-L-2007-51224: paragraph 1, paragraphs [0024] - [0030], FIG. 3

Summary of Invention

Problems solved by the present invention

Using the method described in patent document 1 cited among the above priority materials, heavy oil is brought into contact with supercritical water and the light oil fraction is dissolved in this supercritical water, thereby removing heavy metals such as vanadium contained in heavy oil and obtaining gas turbine fuel that does not cause high temperature corrosion. In this case, the heavy metals contained in the heavy oil are concentrated in the heavy residual oil fraction, which has not been dissolved in supercritical water, and this heavy residual oil fraction is used as boiler fuel, etc.

In addition, the description of patent document 1 (paragraph [0012]) indicates that although upgrading occurs when heavy oil is brought into contact with supercritical water, this technique focuses on dissolving the light oil fraction in supercritical water, while heavy oil that is not was dissolved in it, precipitated and separated without further upgrade. Therefore, Patent Document 1 does not disclose a technique for improving the characteristics of a heavy residual oil fraction that has not been dissolved in supercritical water, a decrease in density or viscosity and the production of synthetic crude oil.

In addition, in the method described in patent document 2, the primary thermal cracking unit is heated to a temperature of 380-450 ° C, and the secondary thermal cracking unit placed above the primary thermal cracking unit is heated to a temperature of 450-550 ° C, which is more higher than the temperature in the primary thermal cracking unit; as a result, the cracking is carried out in two stages: the heavy oil brought into contact with supercritical water is split into a light oil fraction, and then into a component, door upgrade. However, where the cracking of the light component is actively continued, as is the case when applying the method described above, the amount of gas generated due to excessively deep cracking (with a decrease in the yield of the liquid product) increases, or the concentration of olefins in the light component increases. Therefore, this technique is not suitable for the production of synthetic crude oil.

In addition, Patent Document 2 (paragraph [0018]) indicates that the reaction time of heavy oil inside a thermal cracking vessel attributable to a primary thermal cracking unit is controlled by changing the amount of heavy oil introduced or the volume of a thermal cracking vessel, and The secondary thermal cracking unit is adjusted by changing the flow rate of the heavy oil or by placing the filler in the secondary thermal cracking unit and changing its internal volume.

The description of patent document 2 does not disclose, for example, the distance between the primary thermal cracking unit and the secondary thermal cracking unit or the gap between the thermal cracking tank placed inside the reactor of the primary thermal cracking unit and the reactor itself, or temperature conditions in the lower part of the reactor, where keep the liquid flowing from the thermal cracking vessel. However, by the above methods it is difficult to exercise sufficient control over the cracking reaction, the polymerization reaction of the light component, the liquid in contact with the medium having a temperature reaching, for example, 380-550 ° C, and its flow, which can proceed in this medium, and the reaction inside the reactor .

Using the method described in patent document 3, technological operations are carried out under conditions where coke is actively formed, the processing of which creates certain complications. In addition, the increase in gas formation (decrease in the yield of the liquid product) due to excessively deep cracking of light oil, and an increase in the concentration of olefins in the upgraded oil, requires special attention, especially under severe conditions (such as conditions causing coke formation).

The present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to provide an apparatus for improving the performance (upgrading) of heavy oil and the method of upgrading, which makes it possible to adjust the degree of thermal cracking of heavy oil when heavy oil is subjected to upgrading through the use of supercritical water .

Means for Solving the Problem

A heavy oil retrofit apparatus according to one aspect of the present invention includes a reactor that is maintained at a temperature and pressure corresponding to or above critical water points, at which heavy oil and supercritical water are brought into mutual contact, and the heavy oil is divided into the first phase consisting of heavy residual oil fraction obtained by thermal cracking and supercritical water dissolved in a heavy residual oil fraction, and in the second phase consisting of supercritical water and light oil fraction, extracted into supercritical water during the process of thermal cracking of heavy oil;

a heavy oil supply unit that supplies heavy oil to the reactor;

a supercritical water supply unit that supplies supercritical water to the reactor;

the first block of discharge, which removes from the first phase the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water;

the second block of discharge, which removes from the second phase a liquid mixed from supercritical water and light oil fraction;

interphase detector that detects the height of the position of the boundary between the first phase and the second phase in the reactor, and the control unit that finds the volume of the first phase along the height of the position of the interphase boundary detected by the interphase detector and regulates the amount of liquid mixed from the heavy residual oil fraction and the supercritical water, the largest volume of the first phase, so that the residence time of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water dissolved in the heavy residual phyto fraction becomes the first residence time, which is set in advance.

An apparatus for upgrading heavy oil according to another aspect of the present invention includes a reactor that is maintained at a temperature and pressure equal to or above critical water points, at which heavy oil and supercritical water are brought into mutual contact, and the heavy oil is divided into the first phase consisting of heavy residual oil fraction obtained by thermal cracking and supercritical water dissolved in a heavy residual oil fraction, and in the second phase consisting of supercrit garlic water and light oil fraction extracted into supercritical water during the thermal cracking of heavy oil;

a heavy oil supply unit that supplies heavy oil to the reactor;

a supercritical water supply unit that supplies supercritical water to the reactor;

a first diversion unit, which drains liquid mixed from heavy residual oil fraction and supercritical water, from the first phase;

the second discharge unit, which discharges liquid mixed from supercritical water and light oil fraction, from the second phase, and a control unit that regulates the discharge amount of liquid mixed from heavy residual oil fraction and supercritical water, according to the input amount of heavy oil, so time the residence of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and the supercritical water dissolved in the heavy residual oil fraction becomes the first residence time that is set in advance.

The above described devices improving the characteristics of heavy oil may have the following features:

(a) to inhibit coke formation in a heavy residual oil fraction, the control unit adjusts the discharge amount of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water so that the first residence time is at least 3 minutes and not more than 95 minutes;

(b) the first residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds in a range in which the amount of coke formed is equal to or greater than 0 wt.% and equal to or less than 20 wt.% of the heavy residual oil fraction;

(c) the first residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds until the kinematic viscosity of the heavy residual oil fraction at a temperature of 350 ° C becomes equal to or less than 3.0 χ 10 -5 m 2 / with;

(ά) the control unit finds the volume of the second phase according to the height of the position of the interphase boundary detected by the interphase detector, and adjusts the input amount of supercritical water based on the volume of the second phase, so that the residence time of the liquid mixed from supercritical water and light oil fraction extracted into the supercritical water becomes the second residence time, which is set in advance;

- 3,022,662 (e) the control unit adjusts the amount of supercritical water injected based on the amount of heavy oil injected, so that the residence time of the liquid mixed from the supercritical water and light oil fraction extracted into the supercritical water becomes the second residence time, which is set in advance;

(ί) in order to inhibit the excessively deep cracking of the light oil fraction, the control unit regulates the amount of supercritical water injected so that the second residence time is equal to or greater than 1 minute and less than or equal to 25 minutes;

(e) the second residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds in a range in which the amount of gas formed by excessively deep cracking is equal to or greater than 0% by weight and equal to or less than 5% by weight heavy residual oil fraction;

(B) the second residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds until the kinematic viscosity of the light oil fraction at 10 ° C is equal to or less than 5.0 x 10 -3 m 2 / s , and (ί) heavy oil is selected from the group of heavy oils, including oil sand bitumen, the Orinoco Basin bitumen, the atmospheric residual fraction and the vacuum residual fraction.

A method for improving the performance of heavy oil in accordance with yet another aspect of the present invention includes the following steps:

the introduction of heavy oil into the reactor; the introduction of supercritical water into the reactor;

maintaining the internal space of the reactor at a temperature and pressure equal to or higher than the critical points of water, bringing heavy oil and supercritical water into mutual contact and separation of heavy oil into the first phase, consisting of heavy residual oil fraction obtained by thermal cracking, and supercritical water, dissolved in a heavy residual oil fraction, and in the second phase, consisting of supercritical water and light oil fraction, extracted into supercritical water during the process nical cracking heavy oil;

removal of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water from the first phase;

removal of liquid mixed from supercritical water and light oil fraction from the second phase;

detecting the height of the position of the interphase boundary between the first phase and the second phase in the reactor and finding the volume of the first phase along the height of the position of the interphase boundary detected by the interphase detector, and adjusting the amount of liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water, calculated on the volume of the first phase so that the residence time of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and the supercritical water dissolved in the heavy residual oil fraction becomes first m the residence time, which is set in advance.

A method for improving the performance of heavy oil in accordance with yet another aspect of the present invention includes the following steps:

the introduction of heavy oil into the reactor; the introduction of supercritical water into the reactor;

maintaining the internal space of the reactor at a temperature and pressure equal to or higher than the critical points of water, bringing heavy oil and supercritical water into mutual contact and separation of heavy oil into the first phase, consisting of heavy residual oil fraction obtained by thermal cracking, and supercritical water, dissolved in a heavy residual oil fraction, and in the second phase, consisting of supercritical water and light oil fraction, extracted into supercritical water during the process nical cracking heavy oil;

removal of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water from the first phase;

removing the liquid mixed from supercritical water and light oil fraction from the second phase and regulating the discharge amount of liquid mixed from heavy residual oil fraction and supercritical water, based on the input amount of heavy oil, so that the residence time of the liquid mixed from heavy residual oil fractions and supercritical water dissolved in heavy residual oil fraction becomes the first residence time, which is set in advance.

The above methods that improve the characteristics of heavy oil may have the following features:

(ί) the first residence time is set in the range of at least 3 minutes to not more than 95 minutes to inhibit the formation of coke in the heavy residual oil fraction;

- 4 022662 (k) the first residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds in a range in which the amount of coke formed is equal to or greater than 0% by weight and equal to or less than 20% by weight of the heavy residual oil fraction ;

(l) The first residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds until the kinematic viscosity of the heavy residual oil fraction at 350 ° C becomes equal to or less than 3.0 x 10 -5 m 2 / with;

(t) the stage of finding the volume of the second phase along the height of the position of the interphase boundary detected at the stage of detecting the height of the position of the interphase boundary between the first phase and the second phase in the reactor, and controlling the amount of supercritical water injected, so that the residence time of the liquid mixed from supercritical water and the light oil fraction, extracted into supercritical water in the second phase, becomes the second residence time, which is set in advance;

(p) the stage of controlling the input amount of supercritical water based on the input amount of heavy oil is included, so that the residence time of the liquid mixed from the supercritical water and the light oil fraction extracted into the supercritical water becomes the second residence time, which is set in advance;

(o) regulating the second residence time, it is set in the range of at least 1 minute to at most 25 minutes to inhibit excessively deep cracking of the light oil fraction;

(p) the second residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds in a range in which the amount of gas formed by excessively deep cracking is equal to or greater than 0% by weight and equal to or less than 5% by weight heavy residual oil fraction;

(c |) the second residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds until the kinematic viscosity of the light oil fraction at a temperature of 10 ° C becomes equal to or less than 5.0 x 10 -3 m 2 / c, and (d) included the stage of lowering the temperature and reducing the pressure of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water, which was withdrawn from the first phase, and separating the heavy residual oil fraction and water;

(δ) included the stage of reducing the temperature of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water, which was withdrawn from the first phase, and obtaining fuel in a state in which the water fraction is included in the heavy residual oil fraction;

(ΐ) the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water that was withdrawn from the first phase includes an aqueous fraction in the range of at least 3% by weight to not more than 100% by weight of the heavy residual oil fraction;

(i) the stage of lowering the temperature and reducing the pressure of the liquid mixed from supercritical water and light oil fraction, which was withdrawn from the second phase, and separating the light oil fraction and water is included;

(ν) included the stage of extraction of water, separated from the heavy residual oil fraction or light oil fraction, for reuse as supercritical water introduced into the reactor;

(those) include the stages of reducing the temperature and reducing the pressure of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water, which was withdrawn from the first phase, and separating the heavy residual oil fraction and water;

lowering the temperature and reducing the pressure of the liquid mixed from supercritical water and light oil fraction, which was removed from the second phase, and separating the light oil fraction and water, and mixing the heavy residual oil fraction and light oil fraction after separation from water, and (x) heavy oil is selected from the heavy oil group, which includes oil sand bitumen, the Orinoco basin bitumen, the atmospheric residual fraction and the vacuum residual fraction.

Advantage of the invention

According to the present invention, heavy oil and supercritical water are brought into mutual contact inside the reactor, thereby separating these two liquids into two phases — the first phase (the phase consisting of a liquid mixed from a heavy residual oil fraction and a supercritical water dissolved in a heavy residual oil fraction ) and the second phase (the phase consisting of a liquid mixed from supercritical water and light oil fraction extracted into supercritical water), and the amount of liquid mixed from the heavy residue internal oil fraction and supercritical water, are adjusted so that the residence time of the mixed liquid constituting the first phase, in the very first phase is the first dwell time which is set in advance. As a result, the degree of thermal cracking depth of the heavy residual oil fraction,

- 5 022662 of what is happening in the first phase, can be adjusted, and the upgrade unit can work in optimal conditions; for example, the maximum thermal limit cracking is carried out in a range in which coke formation from the heavy residual oil fraction is inhibited, or thermal cracking is carried out so that the kinematic viscosity of the heavy residual oil fraction is in the desired range.

Brief Description of the Drawings

FIG. 1 is a flowchart related to the upgrade apparatus of the present invention.

FIG. 2 is an explanatory drawing showing the configuration of the reactor provided in the upgrade apparatus.

FIG. 3 is a flow chart of an example test apparatus.

FIG. 4 is an explanatory drawing showing the interphase boundary between the first phase and the second phase formed inside the reactor.

The method of carrying out the invention

First, an explanation will be given of the overall configuration of the apparatus for improving the performance (upgrading) of heavy oil according to the present invention with reference to the process flow diagram shown in FIG. 1. The upgrading apparatus according to this embodiment of the present invention is located at a well site where crude oil with high density and high viscosity is produced, such as oil sand bitumen or Orinoco basin bitumen; The apparatus serves to improve the performance of heavy oil by converting it into low density, low viscosity synthetic crude oil.

As shown in FIG. 1, the upgrade apparatus is provided with a first reactor in which heavy oil and supercritical water are brought into mutual contact and heavy oil is upgraded and separated into a heavy residual oil fraction and a light oil fraction, with a high pressure separator 2, which separates oil from water in a liquid mixed from the light oil fraction and supercritical water flowing from reactor 1 (for example, under pressure conditions identical to the pressure inside reactor 1), with a low pressure separator 3 that separates oil about t of water in a liquid mixed from light oil and water flowing from a high pressure separator 2 (at a pressure lower than that of high pressure separator 2), with a flash drum 4 that separates oil from water in a liquid mixed from heavy residual oil fraction and supercritical water flowing from reactor 1 (at a pressure lower than reaction pressure 1), and with a reservoir for recycled water 5 reused after its separation from oil.

In reactor 1, heavy oil is subjected to thermal cracking, bringing it into contact (for example, countercurrent) with supercritical water at elevated temperature and elevated pressure. The reactor serves to separate the light oil fraction and the heavy residual oil fraction obtained therein, and to discharge the separated fractions. Reactor 1 is a high pressure vessel with an internal cavity, having, for example, a columnar shape. A heavy oil supply pipeline 110 serving to produce heavy oil from a heavy oil supply source 11 is connected, for example, to the side of the reactor wall in its upper part. The supply source of heavy oil 11 is, for example, a reservoir in which heavy oil is stored.

A heavy oil supply pump 111 is installed on the heavy oil supply pipeline 110, which raises the pressure to a value equal to or greater than 22.1 MPa, which is the critical pressure for water (for example, up to 25-30 MPa) and pumps 1 heavy oil to the reactor received from a heavy oil supply source 11, a valve 112 regulating the flow rate that regulates the supplied quantity of heavy oil, and a heating device 113, consisting, for example, of a heating furnace and serving to heat the heavy oil supplied to reactor 1 (for example, to a temperature of 300-450 ° C). To prevent the polycondensation of heavy oil in the heavy oil supply pipeline 110 or in the heating device 113, heavy oil is supplied at a temperature lower than the temperature (for example, 374-500 ° C) inside the reactor 1. The heavy oil supply pipeline 110, the heavy oil supply pump 111, a flow rate regulating valve 112, and a heating device 113 correspond to the heavy oil supply unit of the present embodiment.

The supply pipe of supercritical water 120, which serves to supply water obtained from a supply source of water 12, consisting of a storage tank or the like, to the reactor 1 in a supercritical state, is connected, for example, with the lateral side of the reactor wall in its lower part. A supercritical water supply pump 121 is installed on the supercritical water supply pipe 120, which increases the pressure to a value equal to or greater than the critical water pressure (22.1 MPa), for example, 25-30 MPa, and pumps 1 water to the reactor water 12, a valve 122 regulating the flow rate that regulates the supplied amount of supercritical water, and a heating device 123 consisting, for example, of a heating furnace and used for heating supercritical water supplied to p Factor 1, for example, to a temperature equal to or greater than its critical temperature (374 ° C), for example, to 450-600 ° C. As described 6 022662, but higher in this document, the heavy oil supplied from supply line 110 is supplied at a temperature lower than the temperature inside reactor 1 to prevent polycondensation. Therefore, where supercritical water is supplied from the supercritical water supply pipeline 120 at a temperature higher than the temperature inside the reactor 1, the heat necessary for the reaction of thermal cracking of heavy oil is supplied to the reactor. The supercritical water supply line 120, the supercritical water supply pump 121, the flow rate regulating valve 122, and the heating device 123 correspond to the supercritical water supply unit of this embodiment of the present invention.

The light oil fraction 130 discharge pipe, which serves to drain the mixed liquid formed by extracting the light oil fraction obtained by cracking heavy oil inside reactor 1, into supercritical water, is connected, for example, to the upper part of the reactor column 1. On the light oil discharge pipe 130, a cooling device 132 is installed, consisting of a heat exchanger or the like. and serving to cool the mixed liquid flowing in the light oil discharge pipe 130 to a temperature lower than the critical water temperature (for example, up to 200-374 ° C), and a valve 131 regulating the pressure inside the reactor 1 (for example, 25 -30 MPa). The light oil discharge pipe 130, the pressure regulating valve 131, and the cooling device 132 correspond to the second discharge block of this embodiment of the present invention.

A high pressure separator 2 used to separate the mixed liquid cooled in a cooling device 132 into a light oil fraction (this light oil fraction also contains an aqueous fraction) and water under pressure almost equal to the pressure inside reactor 1 is provided after the light oil fraction 130. The pipeline of light oil fraction 210, through which the light oil fraction is withdrawn and pumped to the low pressure separator 3, is connected to the upper part of the high pressure separator 2. On the pipeline cooling oil 210 is installed cooling device 212, consisting of a heat exchanger or the like. and serving to cool the light oil fraction to a temperature of about 40-100 ° C, and a valve 211 that lowers the pressure of the light oil fraction flowing in line 210, for example, to a pressure of about 0.2 to 1.0 MPa, which is higher than normal pressure.

For water separated at high pressure, a pipeline 220 is provided at the bottom of the high-pressure separator 2, which discharges water separated from the light oil fraction under pressure of about 25-30 MPa and under conditions of temperature 200-374 ° C. The pipeline 220 of water separated at high pressure is connected to the circulating water pipeline 510 described below, and the separated water from the high pressure separator 2 can again be fed to the reactor 1. A recirculation pump 221 of water separated at high pressure installed on the water pipeline 220, separated at high pressure, serves to pump the separated water from the high pressure separator 2.

The following is an explanation of the low pressure separator 3 provided after the light oil fraction 210 pipeline. The low pressure separator 3 serves to re-separate the light oil fraction and water under pressure of about 0.2-1.0 MPa and under the conditions of temperature approximately 40-100 ° C, carried out in relation to the light oil fraction, including the water fraction and flowing from the high-pressure separator 2. Positional designation 320 refers to a pipeline of synthetic crude oil, which divert t light oil fraction, separated from water, as synthetic crude oil in a reservoir for synthetic crude oil 62.

Pipeline 330 circulating water, separated at low pressure, connect, for example, with the lower part of the low pressure separator 3. Pipeline 330 circulating water, separated at low pressure, serves to drain water, separated from the light oil fraction, and pumps the water withdrawn in the form of supercritical water in the circulating water tank 5 for reuse. In addition, from the pipeline of recycled water 330, separated at low pressure, a branch pipe of wastewater 340 is branched, through which part of the water to be reused is diverted to wastewater treatment equipment 63, and the concentration of oil fraction or salt concentration in circulating water, which circulates inside the upgrade unit, it can be brought to a value not exceeding a predetermined value by increasing or decreasing the amount of fluid pumped to wastewater treatment equipment 63. Positional signs Report 310, shown in the figure, refers to a pipeline of discharged gas, which serves to pump gas that has evaporated from the light oil fraction to the equipment for treatment of discharged gas 61.

Regarding the technological scheme in the upper part of the column of the above described reactor 1, it can be indicated that the pipeline 140 diverts the heavy residual oil fraction, which serves to drain liquid mixed from the heavy residual oil fraction (which was not extracted into supercritical water) was dissolved in a heavy residual oil fraction), from the heavy oil cracked inside reactor 1, is

- 7 022662 connected, for example, to the column of the lower part of the reactor 1. A cooling device 141 consisting of a heat exchanger or the like is installed on the pipeline 140 which discharges the heavy residual oil fraction. and serving to cool the mixed liquid flowing in conduit 140 to a temperature of about 200-350 ° C, and a valve 142 regulating the flow rate and serving to control the amount of the mixed liquid withdrawn from the column of the lower part of the reactor 1 and to reduce the pressure a mixed fluid flowing inside the pipeline 140 which discharges a heavy residual oil fraction (for example, to a pressure of about 0.2-1.0 MPa, which is higher than the normal pressure). A conduit 140 for withdrawing a heavy residual oil fraction, a cooling device 140 and a valve 142 regulating the flow rate correspond to the first withdrawal unit of this embodiment of the present invention.

The valve 142 regulating the flow rate is connected to the evaporation drum 4, and the evaporation drum 4 plays the role of a separator separating the heavy residual oil fraction and water dissolved in the heavy residual oil fraction under conditions of pressure of 0.21 MPa and temperature conditions of approximately 200-350 ° C. The pipe 410 for the water separated in the drum, provided in the evaporation drum 4, serves to drain the water separated inside the evaporation drum 4 to the circulating water pipeline 330 separated at low pressure and to reuse the water. The residual oil pipeline 420 serves to drain heavy residual oil fraction separated from water (for example, as residual oil boiler fuel) to the residual oil reservoir 64.

Pipeline 430 branches off the residual oil pipeline 420, mixing synthetic crude oil used to mix the total amount of heavy residual oil fraction withdrawn from the evaporator drum 4 (or its part) with the light oil fraction withdrawn from the low-pressure separator 3 and for pumping this mixture into a reservoir of synthetic crude oil 62. By mixing heavy residual oil fraction with a light oil fraction, it is possible to increase the yield of synthetic crude oil with added value, revoskhodyaschey boiler fuel costs. The amount of heavy residual oil fraction mixed with the light oil fraction is adjusted so that the mixed amount is in the range in which, after mixing, the compatibility of synthetic crude oil is ensured; in other words, so that the mixed quantity is in the range in which the synthetic crude oil after mixing would not be separated again into heavy and light oil fractions.

For example, as an indicator to determine the compatibility of synthetic crude oil, you can use C11 (Co11o1ba1 PMaBPU 1beh - the instability index of colloids), represented by equation (1) below. C11 is found using equation (1), for example, by analyzing GALKL (G1G1E8, Lgosha! 1C8, KE8SH8 apb LcrAypek - saturated and aromatic hydrocarbons, resins and asphaltenes) for synthetic crude oil after mixing heavy and light oil fractions and measuring quantities of saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, resins and asphaltenes contained in synthetic crude oil. The mixed amount of heavy residual oil fraction is adjusted so that the value of C11 becomes equal to or less than 0.5.

C11 = {(saturated hydrocarbons + asphaltenes) / (aromatic hydrocarbons + resins)} <0.5 (1)

Below is an explanation of the water recycling system.

The circulating water reservoir 5 provided after the circulating water pipeline 330, separated at low pressure, plays the role of receiving water separated from the light oil fraction in the low pressure separator 3, and water separated from the heavy residual oil fraction in the evaporation drum 4 re-supplying water collected in the reservoir of circulating water 5, into the supply pipe of supercritical water 120. In the figures, reference numeral 510 refers to the pipeline of recycled water that connects the reservoir of circulating water 5 with it is supercritical water pipeline 120, and reference numeral 511 refers to a circulating water pump used to increase the pressure of water discharged from the circulating water reservoir 5 (for example, to a pressure of 22.1-40 MPa, which is equal to the critical pressure MPa) or exceeds it), and for pumping water to the supercritical water supply pipeline 120. In addition, as described earlier in this document, water pipe 220 separated at high pressure is used to reuse water separated in The high pressure steam generator 2 is connected to the circulating water pipeline 510. By reusing water intended for use as supercritical water, it is possible to reduce the amount of new water required for the application, and it is easy to provide the amount of water that is needed to improve the performance of heavy oil, as well as reduce the burden on the environment.

As shown in FIG. 2, the upgrade apparatus includes a control unit 7. The control unit 7 consists, for example, of a computer provided with a CPU and a storage device. The storage device has a program recorded therein that includes a group of stages (regulatory commands) related to the operation of the upgrade apparatus, i.e. to the operations of reduction in mutual

- 8 022662 contact of heavy oil and supercritical water inside reactor 1 and carrying out thermal cracking, separation into heavy residual oil fraction and light oil fraction, removing the water fraction contained in each oil fraction, and obtaining residual oil consisting of one light oil fraction, or synthetic crude oil, in which the light oil fraction is mixed with the heavy residual oil fraction, and the heavy residual oil fraction. This program is stored in a storage device (for example, on a hard disk, compact disk, a magneto-optical disk and a memory card) and is installed on the computer from it.

The upgrading apparatus according to this embodiment of the present invention, for which the entire process flow has been schematically described above, has a configuration that allows adjustment by applying mutually independent operator variables: (1) a regulator that reduces the kinematic viscosity of a heavy residual oil fraction, simultaneously inhibiting the formation of coke in the heavy residual oil fraction, and (2) a regulator that reduces the kinematic viscosity l soft petroleum fraction, simultaneously inhibiting the formation of gas accompanying the overcracking of light fraction oil. This configuration will be described in more detail below.

FIG. 2 schematically shows the internal structure of the above reactor 1 and the configuration of the control system provided in reactor 1. The heavy oil that is heated during its passage through the heavy oil supply pipeline 111 is supplied from the upper side of the reactor 1, and the supercritical water that is heated during it passing through the feed pipe of supercritical water 120, is supplied from the bottom of reactor 1. When these two liquids come into contact, the heat brought by supercritical water stimulates the flow of heat heavy oil cracking, which is converted to lighter oil. The reference numeral 101 shown in FIG. 2 refers to the heavy oil inlet nozzle, and reference numeral 102 refers to the supercritical water inlet nozzle.

In addition, where the two liquids come into contact, first the light oil fraction contained in the heavy oil is extracted into supercritical water, and the heavy residual oil fraction that remains non-extracted into the supercritical water is subjected to thermal cracking, and the light oil fraction produced thermally cracked, extracted into supercritical water, resulting in the formation of two phases: a continuous phase (hereinafter referred to as the second phase), consisting of supercritical water and light oil fraction, and a continuous phase (hereinafter referred to as the term first phase), formed by a light oil fraction that has not been extracted into supercritical water. Since the heavy residual oil fraction has a specific gravity higher than the specific gravity of the liquid mixed from supercritical water and light oil fraction, the first phase is formed in the lower part of the reactor 1, and the second phase is formed in the upper part of the reactor 1.

In reality, supercritical water in an amount of from about 3 to 100 wt.% Heavy residual oil fraction (calculated on dry weight in a state in which it does not contain any water fraction) is dissolved in the heavy residual oil fraction making up the first phase, and the real The amount of dissolved supercritical water depends on the type of heavy oil and temperature conditions and pressure in the reactor 1. From this point of view, it can be argued that the first phase is formed by a liquid mixed from a heavy residual oil th fraction and supercritical water. As a result of this dissolution of supercritical water in a heavy residual oil fraction, water molecules penetrate, for example, between polycyclic hydrocarbon molecules that make up the heavy residual oil fraction subjected to thermal cracking, and a cell effect can be demonstrated that inhibits the formation of asphaltenes by polycondensation of polycyclic aromatic hydrocarbons , and coke formation occurring through the asphaltenes polycondensation.

In the reactor 1 according to this embodiment of the present invention, supercritical water is supplied from the inlet nozzle of supercritical water 102 to the first phase in the lower part of the reactor, and heavy oil is fed from the inlet nozzle of heavy oil 101 to the second phase in the upper part. In this case, the extraction of the light oil fraction into supercritical water and the dissolution of the supercritical water in the heavy residual oil fraction occurs at the interphase boundary with supercritical water (dispersed phase), which rises in the first phase, at the interphase boundary with heavy oil (dispersed phase), which descends in the second phase, and at the contact interphase boundary between the first phase and the second phase.

The authors of the present invention found that the rate of rise of supercritical water, which rises in the first phase, and the rate of sedimentation of heavy oil, which descends in the second phase, are extremely high and that supercritical water and heavy oil pass inside the first and second phases, for example, during from several seconds to several tens of seconds. Therefore, the thermal cracking of heavy oil and the thermal cracking of heavy residual oil fraction actually occur in the first phase, and the light oil fraction formed as a result of such thermal cracking is extracted into the second phase and the thermal cracking of the light oil fraction and

- 9 022662 light oil fraction coming from the first phase, then proceeds in the second phase.

The mixed liquid constituting the first phase is withdrawn from the pipeline of heavy residual oil fraction 140 and cooled in a cooling device 141, thereby stopping the thermal cracking of the heavy residual oil fraction. The mixed liquid constituting the second phase is withdrawn from the pipeline leading to the light oil fraction 130 and cooled in a cooling device 132, thereby stopping the thermal cracking of the light oil fraction.

According to the thermal cracking mechanism described above, the degree of thermal cracking depth of the heavy residual oil fraction can be controlled by the residence time in the first phase of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water dissolved in this heavy residual oil fraction (hereafter, this mixed liquid is called the term effluent from the first phase). The yield of light oil fraction increases as the thermal cracking of heavy oil proceeds. In addition, by dissolving the supercritical water in the heavy residual oil fraction and adequately cracking the heavy residual oil fraction under conditions where the cell effect is manifested, the viscosity of the heavy residual oil fraction is reduced, and the synthetic crude oil becomes easy to handle when used as a boiler fuel or after mixing with a light oil fraction. Where the cracking reaches the depth at which the above effect of the cell disappears, coke is formed in the heavy residual oil fraction.

Accordingly, in the upgrade apparatus according to this embodiment of the present invention, a mechanism is provided that controls the residence time in the first phase of effluent from the first phase, so that the kinematic viscosity (for example, at 350 ° C) of the heavy residual oil fraction, which becomes the residual oil, was not more than 3.0 x 10 -5 m 2 / s (not more than 30 cSt) and that the thermal cracking of the heavy residual oil fraction continued to the extent that coke formation is inhibited.

Regarding the degree of thermal cracking depth of the light oil fraction, it can be stated that the residence time in the second phase of the mixed fluid (hereinafter referred to as effluent from the second phase) consisting of supercritical water and light oil fraction extracted into supercritical water can be regulated. The kinematic viscosity of the light oil fraction decreases as the thermal cracking deepens and, for example, in regions with a cold climate, synthetic crude oil can be transported without providing special heating equipment. However, with excessively deep cracking, the amount of gas produced from the light oil fraction increases and the yield of synthetic crude oil decreases.

Accordingly, the upgrade apparatus of the present invention is provided with a mechanism that controls the residence time of the second phase effluent from the second phase, so as to obtain the kinematic viscosity (for example, at 10 ° C) of one light oil fraction or synthetic crude oil after mixing with heavy residual oil fraction of not more than 5.0 x 10 -3 m 2 / s (not more than 5000 cSt), and that the thermal cracking of the light oil fraction continued to the extent that coke formation is inhibited . In this case, to obtain the kinematic viscosity of synthetic crude oil after mixing with a heavy residual oil fraction of not more than 5.0 x 10 -3 m 2 / s (no more than 5000 cSt), the second residence time is adjusted so that the kinematic viscosity of one light oil fraction, which will be mixed with heavy residual oil fraction, having a relatively high kinematic viscosity, took an even lower value.

For example, if the residence time of the effluent from the first phase to the first phase, denoted 0rn in g, the residence time of the effluent from the second phase in the second phase denoted 0ts, the amount of heavy oil supplied per unit time from the supply of heavy oil conduit 110 designate Τοίη, the amount of supercritical water supplied per unit of time from the supply pipeline of supercritical water 120, designate Τ ^; η , mark the amount of effluent from the first phase withdrawn per unit of time from the heavy residual oil fraction 140, take out the number of effluent from the second phase, withdrawn per unit time from the light oil discharge section 130, set to P ^ 2 + and, then the balance of supply and discharge of liquids in the reactor 1 can be represented by the following equation (2):

The degree of extraction of the light oil fraction into the second phase varies depending on the state of the heavy oil, as well as on the temperature conditions and pressure in the reactor 1 and the degree of thermal cracking depth of the heavy residual oil fraction. In the present example, a case will be considered in which a heavy oil is used so that a fraction lighter than a DOE (Wheyitey Oaz Οΐί, vacuum gas oil) with a boiling point, for example, not higher than 540 ° C, is extracted as a light oil fraction into supercritical water, and the fraction corresponding to the Criminal Code (Wieiitiei Quasi, vacuum residue) with a boiling point above 540 ° C, is discharged as a heavy residual oil fraction, which is not extracted into supercritical water. In this embodiment of the present invention, the output of the OCR (i.e., the output of the MC) is supposed to be maintained almost constant by adjusting 0 P ; 1c q, for example, in the range of deviations that are approximately ± 1 min from the desired value, and adjusting the degree of thermal cracking depth in a constant range.

If for heavy oil supplied to reactor 1, the flow rate of the heavy residual oil fraction withdrawn from it is marked Г Р | 1сН and the flow rate of the light oil fraction withdrawn from it is marked Hz, and for supercritical water fed to reactor 1, supercritical water flow rate was dissolved in a heavy residual oil fraction and withdrawn from the first phase, denoted T ^ 1 and the flow rate of the supercritical water, extracting a light oil fraction and discharged from the second phase, denoted R ^ 2, the bleed quant CTBA first liquid and the second liquid may be represented by the following equations (3) and (4):

Ldo1 + pd_ £ cb - (3)

P "2 + I; = Pu2 + P'y: (4)

If the volume of the first phase in reactor 1 is designated Y 1 , and the volume of the second phase is designated Y 2 , then the residence time of the effluent from the first phase in the first phase is 0 P c s 1, and the residence time of the effluent from the second phase in the second phase 0ts can be represented by the following equations (5) and (6):

θρίτσϊι - 3 / ι / Ενίΐ + ρίτοΗ - Uz. / (ΡΜΙ + ΡρίΤοΙι) (5) θ ^ = ν 2 / Ρ „ 1 + βϋ = ν 2 / (Ρμ2 + Ριχ) (6)

According to equation (5), when the volume of the first phase Y 1 is constant, the residence time of the effluent from the first phase in the first phase 0 P c s 1 can be adjusted by increasing or decreasing the amount of effluent from the first phase Γ ^ | P | 1CN through the pipeline for the discharge of heavy residual oil fraction 140. The results of the examples described below confirmed that in the upgrading apparatus according to this embodiment of the present invention it is possible to inhibit the formation of coke in the heavy residual oil fraction, and the kinematic viscosity of residual oil at 350 ° C can be adjusted to a value equal to or less than 3.0 χ 10 -5 m 2 / s (equal to or less than 30 cSt) by setting the residence time 0 Р | 1с н in the range of 3 min <0 Р | 1с н <95 min.

In addition, under conditions of constant temperature and constant pressure, the solubility of supercritical water in a heavy residual oil fraction is constant. Therefore, at a certain flow rate (Г Р ц with ь) of the heavy residual oil fraction withdrawn from the first phase, the amount (Ρ ^ ι) of supercritical water dissolved in the heavy residual oil fraction takes a constant value. By increasing or decreasing the supplied amount of supercritical water (r ^ n ) in this state, it is possible to increase or decrease the amount of supercritical water not dissolved in the heavy residual oil fraction, i.e. the amount of supercritical water forming the second phase (G ^ 2 ). The amount of dissolved supercritical water G ^, related to the amount of heavy residual oil fraction flowing out, can be determined, for example, by preliminary tests.

The relationships described above indicate that when the volume of the second phase U 2 is constant, the value of G \\ 2 in equation (6) can increase or decrease, and the residence time 0C effluent from the second phase in the second phase can be adjusted by increasing or decreasing the amount of supercritical water G \\ I1 supplied from the supercritical water supply pipeline 120. The results of the examples described below confirmed that in the upgrade apparatus according to this embodiment of the present invention, it is possible to inhibit the formation of oxa in the heavy residual oil fraction, and the kinematic viscosity at 10 ° C with one light oil fraction or synthetic crude oil after mixing with the heavy residual oil fraction can be adjusted to a value equal to or less than 5.0 χ 10 -3 m 2 / s (equal to or less than 5000 cSt), setting the residence time 0c in the range of 1 min <0c <25 min.

In accordance with the approach described above, a flow rate controller 74 is provided on the pipeline for discharging a heavy residual oil fraction 140, which serves to regulate the outgoing amount of G ^ |. P | 1CN effluent from the first phase, and the value (b) indicated by the flow rate controller 74 is transmitted to the control unit 7. The control unit 7, using equation (5), calculates the residence time 0 К1сЬ and increases or decreases the flow rate (e) specified the controller 74, and the opening degree of the valve 142 regulating the flow rate is set so that 0 P | 1c n takes the desired desired value.

On the supply pipe of supercritical water 120, a flow rate controller 72 is provided, which serves to regulate the supply amount G \\ "(i.e. T ^ 2 ), and the value (a) indicated by the flow rate controller 72 is transmitted to the control unit 7. 7, using equation (6), calculates the residence time 0c and increases or decreases the flow rate (ά) set by the controller 72, and the opening degree of the valve 122 regulating the flow rate is set so that 0c accepts the desired desired value.

In reactor 1, an interface meter 75 (for example, a differential pressure gauge, ultrasonic or X-ray system) is provided, which is an interphase boundary detection unit according to this embodiment of the present invention, and a signal (c) that indicates a high level of interphase border or low level of the interphase boundary (i.e. the level of the interphase boundary between the first and second phases inside the reactor 1 is above or below the specified range), transmitted to the control unit 7. The control unit is configured to keep the volume of the first phase Y 1 constant (i.e. the volume of the second phase Y 2 ), increasing or decreasing the flow rate (ί) set by the flow rate controller 71 provided in the heavy oil supply pipeline 110 , and adjust the delivered amount of heavy oil P Osh so as to return the level of the interphase boundary to a height located in a given range. The pressure inside the reactor controls the pressure controller (not shown in the figure) provided on the pipeline of the light oil fraction 210 of the high pressure separator 2 shown in FIG. 1, by opening and closing the pressure reducing valve 211.

Below will be described the operation of regulating the residence time θρ 1οΡ and the residence time 0 Ы in the upgrade apparatus, having the configuration described above. If assumed that the residence time θ Ριίο1ι effluent from the first phase to the first phase exceeds a predetermined value, θ Ριίώ can be reduced and return to the preset value by increasing the number of allotted effluent from the first stage E R vivo Recording according to the equation (5). However, as P increases, P11c decreases the level of the interphase boundary. Therefore, a low signal from the interphase boundary is transmitted from the interphase boundary gauge 75, the valve 112 is actuated to regulate the flow rate, and the supply of heavy oil P From the heavy oil supply pipeline 110 increases.

The increase from the HLR part AE r11s supply amount of heavy oil is distributed in the first phase, as part of the AP's is distributed in a second phase. As a result, as follows from equation (6), θ ^ decreases, but this change can be compensated by reducing the amount of supercritical water Ρ νιη (ie, P A2 ), thereby increasing θ ^ and returning it to the specified value.

If it is assumed that the residence time θ ^ effluent from the second phase in the second phase exceeds the specified value, 0c can be reduced and returned to the specified value by increasing the amount of PA given ||| (i.e. Ρ ν2 ) of supercritical water according to equation (6). Even if Ρ νιη increases, the amount of P ^ 2 + and increases from the second phase, respectively, increases Ρ νιην2 ), for example, so as to obtain a constant pressure inside reactor 1, and the phase boundary between the first phase and the second phase maintained at a constant level.

Using the upgrade apparatus according to this embodiment of the present invention, the heavy oil and supercritical water are divided into two phases, namely, the first phase (phase consisting of heavy residual oil fraction and supercritical water dissolved in the heavy residual oil fraction) and the second phase (phase consisting of supercritical water and light oil fraction, which was extracted into supercritical water), bringing the two liquids into contact inside the reactor and adjusting the amount of mixed liquid (eff of the first phase) consisting of a heavy residual oil fraction and supercritical water, so that the residence time of the mixed liquid constituting the first phase in the first phase becomes the first residence time (for example, setting the set value within the range from 3 to 95 minutes), which set in advance. As a result, the degree of thermal cracking depth of the heavy residual oil fraction flowing in the first phase can be controlled, and the upgrade unit can operate under optimal conditions, for example, thermal cracking is carried out in a range in which coke formation from the heavy residual oil fraction is inhibited, or thermal the cracking is carried out so that the kinematic viscosity of the heavy residual oil fraction is in the desired range.

In addition, the amount of effluent withdrawn from the second phase (liquid mixed from light oil fraction and supercritical water) is controlled so that the residence time of the mixed liquid constituting the second phase in the second phase becomes the second residence time (for example, setting a predetermined value within the range of 1 to 25 min), which is set in advance. As a result, the degree of thermal cracking depth of the light oil fraction occurring within the second phase can be controlled, and thermal cracking can be carried out in a range in which, for example, excessively deep cracking of the light oil fraction is inhibited, gas formation is also inhibited and thermal cracking is carried out that the kinematic viscosity of synthetic crude oil obtained from the light oil fraction is in the desired range.

In the example shown in FIG. 2, provide a level meter of the interphase boundary 75, measure the interphase boundary between the first and second phases, and maintain the constants Y 1 and Y 2 . However, equipping the upgrade device with a level meter of the interphase boundary 75 is not mandatory. For example, it is also possible to preliminarily determine the yield of the light fraction and the yield of the CC fraction from the DOE, corresponding to the type, temperature conditions and pressure of heavy oil, to assess the level of the interphase boundary inside reactor 1 by the values of P Ot , Ρ νιη , Р Р1РьЬ , Рц , Р № 1 and Ρ ν2 .

- 12 022662 maintain constant volumes of 1? ν 2 on the basis of an estimate of the level of the interphase boundary and regulate the residence times 0 ris and θ Εί according to equations (5) and (6).

In the examples shown in FIG. 2, adjusting the residence times Θ Κ ιλ and θ Εί , maintain constant volumes ν 1 , ν 2 ; however, the residence times θ ρι ^ and θ Εί can also be adjusted with variable ν 1 and ν 2 . For example, when the residence time of θ ρίι ^ effluent from the first phase in the first phase exceeds the specified value, a decrease in θρ ^ and its return to the specified value is performed by increasing the withdrawn amount of P К1сЬ effluent from the first phase and reducing the volume of the first phase ν 1 according to the equation (5 ). As a result, the volume of the second phase ν2 increases and the residence time of the effluent from the second phase θ Ει changes . However θ Εί can be returned to a predetermined value, increasing the supply amount F \ y | n supercritical water (that is, P ^ 2) to compensate for the increased volume ν2.

In the above example, the residence time θ ΡίίΛ effluent from the first phase to the first phase is adjusted bleed amount P Rys effluent from the first phase, and the residence time θ Εί effluent from the second phase in the second phase is controlled supply amount Ι · \ νιιι supercritical water, but the retention times obviously be adjusted operator and other variables shown in equation (5) in equation (6), such as the supply amount F O w heavy oil and the amount of bleed Ρ ^ 2 + ΕΐΟ πΐ effluent from the second phase.

In the flow chart shown in FIG. 1, an example is illustrated in which water is separated from heavy residual oil fraction in an evaporation drum 4 and pumped as residual oil to a residual oil reservoir 64, but a configuration that does not have an evaporation drum is also possible 4. For example, when residual oil is used as a boiler fuel at the plant, located next door to the unit of upgrading, evaporative drum 4 can not be used. For example, obtaining boiler fuel in a state in which the water fraction is dispersed in the residual oil, and without reducing the pressure of the first liquid, it is possible to further reduce the viscosity of the residual fuel and facilitate handling this residual fuel. At the same time, under the influence of water dispersed in the residual oil, when using boiler fuel, evaporation is enhanced and its flammability in the boiler can be improved.

In the above embodiment of the present invention, an explanation is given for the case in which super heavy crude oil is used, such as oil sand bitumen or the Orinoco basin bitumen, which is refined as heavy oil whose characteristics are improved in the apparatus according to the present invention, but the heavy oils can be processed in the machine upgrade according to the present invention, not limited to crude oil. For example, the technical scope of the present invention includes processing with improved performance, produced with a fraction of the atmospheric residue and with a fraction of a vacuum residue.

Examples

Test 1

The test apparatus shown in FIG. 3, is made as a model of the upgrade apparatus shown in FIG. one; test upgrade was performed with heavy oil.

A. Test Conditions

Reference numeral 200 in FIG. 3 relates to a gas-liquid separation tank, which serves to separate the effluent from the second phase discharged from the upper part of the reactor 1 into a gas and a mixed liquid consisting of a light oil fraction and water. Reference numeral 143 refers to a ball valve, which serves for removing the heavy residual oil fraction (effluent from the second phase) from the bottom of the reactor 1. In the present apparatus the residence time Θ Κ ιλ effluent from the first stage was controlled bleed P K1s amount of residual oil, and the residence time θ Εί effluent from the second phase was regulated by the supplied amount P \ y | P of supercritical water. As a heavy oil used bitumen oil-bearing sand, mined in Canada and having the properties shown in table. one.

Table 1

Example 1

The test was carried out under the following conditions:

reaction temperature in the reactor 1: 430 ° C;

the reaction pressure in the reactor 1: 25 MPa;

Water / oil mass ratio: 1.0;

residence time θ ΡίΛ effluent from the first phase: 95 min;

sojourn θ Εί effluent from the second phase: 2.3 min.

Example 2

The test was carried out under the same conditions as in example 1, except for the reaction temperature in the reactor 1: 450 ° C;

- 13 022662 residence time 0 P11cb effluent from the first phase: 4.9 min;

residence time θ Εί effluent from the second phase: 11 min.

Example 3

The test was conducted under the same conditions as in Example 1 except the residence time θ ΡιΐΛ effluent from the first phase for 32 minutes;

residence time θ Εΐ effluent from the second phase: 25 min.

Example 4

The test was carried out under the same conditions as in example 1, except

The residence time of the θ ιΛ effluent from the first phase: 67 min;

Residence time θ Εί effluent from the second phase: 1.8 min.

Comparative Example 1

The test was carried out under the same conditions as in example 1, except for the residence time of the θ эфф effluent from the first phase: 105 min;

residence time θ Εί effluent from the second phase: 1.1 min.

The test conditions used in the examples and in the comparative example are given in table. 2

table 2

Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Comparative Example 1 The temperature in the reactor (° C) 430 450 430 430 430 Pressure in the reactor (MPa) 25 25 25 25 25 Water / oil mass ratio 1/0 1/0 0.5 1.0 1.0 Residence time θρϊϋοΗ. first phase effluent (min) 95 4.9 32 67 105 The residence time Vieux effluent from the second phase (min) 2.3 eleven 25 18 1.1

B. Test results

The outputs of gas, synthetic crude oil (light oil fraction) and residual oil (heavy oil fraction) in the examples and in the comparative example are shown in Table. 3. Properties of synthetic crude oil are shown in Table. 4, and the properties of the residual oil are shown in Table. five.

Table 3

Table 4

Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Comparative Example 1 Density (g / cm 3 ) 0.916 0.915 0.911 0.918 - Kinematic viscosity at 10 ° C (m 2 / s) 2, Bh10 -5 2,0x10 ' 5 1,6x10 ~ 5 2.8x10 ' 5 -

- 14 022662

Table 5

In tab. 6 compares the results obtained in examples 1 and 2 with the ratio of the yields of each fraction obtained as a result of visbreaking and delayed coking, carried out with oil sand bitumen, similar to the bitumen used in example 1. The results of examples 1 and 2 are obtained by combining relations yields of synthetic crude oil and residual oil; and conversion to an UOO fraction with a boiling point not higher than 540 ° C and to a UKfraction with a boiling point higher than 540 ° C. Therefore, these results sometimes do not coincide with the ratio of the outputs shown in Table. 3

Table 6

According to the results of Example 1 by first increasing the residence time of 0 Rys effluent from the first stage in the sequence of Example 2 (θ ΡίίΛ: 4,9 min) Example 3 (θ ΡίΛ: 32 min) Example 1 (v 0rd to 95 min) yield decreases residual oil, but the yield of synthetic crude oil increases. In addition, in comparative example 1, in which θ ΡίΛ is 105 min, the formation of coke was observed (coking). The reason for the higher yield of residual oil in example 4 (θ ΡίΛ : 67 min), in which the first residence time θ Ρί ^ is longer than in example 3, but the yield of synthetic crude oil has the same order as in example 3, remains unclear, but apparently this is a result of the effect produced by the fluctuation error.

With respect to the gas outlet can be noted that, except for Example 1, wherein the gas output was greatest (θ Εί: 2,3 min), a gas outlet shows a tendency to increase with the second residence time in the range of θ ρ Example 4 (θ ρ : 1.8 min) example 2 (θ ρ : 11 min) example 3 (θ ρ : 25 min). The reason for achieving the highest gas yield (4 wt.%) In Example 1 with the second-lasting residence time θ ρ remains unclear, but apparently this is a result of the effect produced by the fluctuation error.

According to the results obtained when measuring the kinematic viscosity of synthetic crude oil, shown in Table. 4, in all the examples, synthetic crude oil with kinematic viscosity was obtained, which did not cause any practical problems, i.e. with a maximum kinematic viscosity of 2.8 χ 10 -5 m 2 / s (28 cSt) at 10 ° С (standard value is 5.0 χ 10 -3 m 2 / s (5000 cSt)). In this case, the kinematic viscosity of synthetic crude oil shows a tendency to decrease with increasing second residence time θ ι in the series example 4 (θ ρ : 1.8 min) example 1 (θ ρ : 2.3 min) example 2 (θ ρ : 11 min) example 3 (θ ρ : 25 min). This is probably due to the fact that the cracking depth of the light oil fraction increases with increasing second residence time. This can also be confirmed by a decrease in the viscosity of synthetic crude oil, following an increase in the second residence time.

According to the results obtained when measuring the kinematic viscosity of residual oil, shown in Table. 5, in all examples, residual oil with kinematic viscosity was obtained, which did not cause any practical problems, i.e. with a maximum kinematic viscosity of 1.8 χ 10 -5 m 2 / s (18 cSt) at 310 ° C. The kinematic viscosity was further reduced when the residual oil was heated to 350 ° C. The kinematic viscosity of the residual oil shows a tendency to increase as the first residence time increases θ ΡίΛ in the series example 2 (θ Λ : 4.9 min) example 3 (θ ΡίΛ : 32 min) example 4 (θ ΡίΛ : 67 min) example 1 θ ΙΛ : 95 min.) This is probably due to the fact that the polymerization of the heavy residual oil fraction continues against the cellular effect of supercritical water dissolved in the heavy residual oil fraction. This can also be confirmed by an increase in the viscosity of the residual oil, following an increase in the first residence time.

- 15 022662

Considering together the results of examples 1-4 and comparative example 1, it can be concluded that when bitumen of oil sands is used as the starting material, easy-to-handle residual oil with a kinematic viscosity of not more than 1.8 x 10 -5 m 2 / s (18 cSt ) at 310 ° С with inhibited formation of coke is obtained under the condition that the first residence time of θ ΡιΐοΗ is in the range from 3 to 95 minutes. In addition, in cases where the second residence time Od is in the range from 1 to 25 minutes, the formation of gas is inhibited to a value not exceeding about 4 wt.%, And synthetic crude oil is obtained with a kinematic viscosity of not more than 2 , 8 x 10 5 m 2 / s (28 cSt) at 10 °.

According to the results shown in the table. 6, coke formation was inhibited, and the yield ratio of the DOE fraction was higher than that obtained with visbreaking, and in Example 1, the output ratio of the DOE fraction was about the same order as was obtained during delayed coking. This result demonstrates that thermal cracking of heavy oil using supercritical water is such a method of thermal cracking, which can result in a high yield ratio of the CCP fraction (light oil fraction) while simultaneously inhibiting the formation of coke and gas, which is achieved by adequate regulation of the first and second time of stay.

Example 2

In the test apparatus reactor, identical to that used in Example 1, a viewing window was provided and it was confirmed that the liquid inside the reactor was divided into the first phase and the second phase and an interphase boundary was formed. The results obtained when photographing the internal space of the reactor 1 through a viewing window are shown in FIG. 4a, and its schematic drawing is shown in FIG. 4b. The results shown in FIG. 4a confirms the presence of a first phase consisting of a heavy residual oil fraction and supercritical water dissolved in a heavy residual oil fraction, and a second phase consisting of supercritical water and a light oil fraction extracted into supercritical water at the bottom of the reactor 1.

Explanation of reference designations

110

112

120

130

140

71,

72, 74 reactor supplying heavy oil pipeline valve regulating the flow rate valve regulating the flow rate in the supply pipeline of supercritical water 122 valve regulating the flow rate in the pipeline leading light oil fraction 131 valve regulating the flow rate in the pipeline leading heavy residual oil fraction 142 separator high pressure low pressure separator evaporating drum circulating water tank control unit flow rate controller pressure controller meter l level interphase boundary

Claims (17)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ термического крекинга тяжелой нефти, включающий в себя стадии: введение тяжелой нефти в реактор; введение сверхкритической воды в реактор;1. The method of thermal cracking of heavy oil, which includes stages: the introduction of heavy oil into the reactor; the introduction of supercritical water into the reactor; поддержание внутреннего пространства реактора при температуре и давлении, равных критической точке воды или находящихся выше нее, приведение тяжелой нефти и сверхкритической воды во взаимный контакт за счет указанного одновременного введения тяжелой нефти и сверхкритической воды в реактор и разделение продуктов крекинга тяжелой нефти на первую фазу, состоящую из тяжелой остаточной нефтяной фракции, полученной термическим крекингом, и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и на вторую фазу, состоящую из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду в процессе термического крекинга тяжелой нефти;maintaining the internal space of the reactor at a temperature and pressure equal to or above the critical point of water, bringing heavy oil and supercritical water into mutual contact due to said simultaneous introduction of heavy oil and supercritical water into the reactor and separating the products of cracking of heavy oil into the first phase consisting from the heavy residual oil fraction obtained by thermal cracking, and supercritical water dissolved in the heavy residual oil fraction, and in the second phase, consisting from supercritical water and light oil fraction extracted into supercritical water during the thermal cracking of heavy oil; отведение жидкости из первой фазы; отведение жидкости из второй фазы;discharge of fluid from the first phase; fluid withdrawal from the second phase; - 16 022662 детектирование высоты положения межфазовой границы между первой фазой и второй фазой в реакторе, нахождение объема первой фазы по высоте положения межфазовой границы, детектированной межфазовым детектором, и регулирование отводимого количества жидкости из первой фазы таким образом, чтобы текущее время пребывания жидкости в первой фазе соответствовало заданным пределам значений первого времени пребывания, и нахождение объема второй фазы по высоте положения межфазовой границы и регулирование вводимого количества сверхкритической воды таким образом, чтобы текущее время пребывания жидкости во второй фазе соответствовало заданным пределам значений второго времени пребывания.- 16 022662 detecting the height of the position of the interphase boundary between the first phase and the second phase in the reactor, finding the volume of the first phase along the height of the position of the interphase boundary detected by the interphase detector, and adjusting the amount of liquid withdrawn from the first phase so that the current residence time of the liquid in the first phase corresponded to the specified limits of the values of the first residence time, and finding the volume of the second phase along the height of the position of the interphase boundary and controlling the input quantity Coy water so that the actual liquid residence time in the second phase corresponds to a predetermined limit values of the second residence time. 2. Способ термического крекинга тяжелой нефти, включающий в себя стадии: введение тяжелой нефти в реактор;2. The method of thermal cracking of heavy oil, which includes stages: the introduction of heavy oil into the reactor; введение сверхкритической воды в реактор;the introduction of supercritical water into the reactor; поддержание внутреннего пространства реактора при температуре и давлении, равных критической точке воды или находящихся выше нее, приведение тяжелой нефти и сверхкритической воды во взаимный контакт за счет указанного одновременного введения тяжелой нефти и сверхкритической воды в реактор и разделение продуктов крекинга тяжелой нефти на первую фазу, состоящую из тяжелой остаточной нефтяной фракции, полученной термическим крекингом, и сверхкритической воды, растворенной в тяжелой остаточной нефтяной фракции, и на вторую фазу, состоящую из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, экстрагированной в сверхкритическую воду в процессе термического крекинга тяжелой нефти;maintaining the internal space of the reactor at a temperature and pressure equal to or above the critical point of water, bringing heavy oil and supercritical water into mutual contact due to said simultaneous introduction of heavy oil and supercritical water into the reactor and separating the products of cracking of heavy oil into the first phase consisting from the heavy residual oil fraction obtained by thermal cracking, and supercritical water dissolved in the heavy residual oil fraction, and in the second phase, consisting from supercritical water and light oil fraction extracted into supercritical water during the thermal cracking of heavy oil; отведение жидкости из первой фазы; отведение жидкости из второй фазы,оценка высоты положения межфазовой границы между первой фазой и второй фазой в реакторе на основе растворимости сверхкритической воды в тяжелой остаточной нефтяной фракции, количества тяжелой нефти, вводимой в единицу времени, и выходов легкой нефтяной фракции и тяжелой остаточной нефтяной фракции;discharge of fluid from the first phase; discharging liquid from the second phase, estimating the height of the position of the interphase boundary between the first phase and the second phase in the reactor based on the solubility of supercritical water in the heavy residual oil fraction, the amount of heavy oil introduced per unit time, and the yields of the light oil fraction and the heavy residual oil fraction; нахождение объема первой фазы и второй фазы на основе оцененной высоты положения межфазовой границы;finding the volume of the first phase and the second phase based on the estimated height of the position of the interphase boundary; регулирование отводимого количества жидкости из первой фазы таким образом, чтобы текущее время пребывания жидкости в первой фазе соответствовало заданным пределам значений первого времени пребывания; и регулирование вводимого количества сверхкритической воды таким образом, чтобы текущее время пребывания жидкости во второй фазе соответствовало заданным пределам значений второго времени пребывания.regulation of the withdrawn amount of fluid from the first phase so that the current residence time of the fluid in the first phase corresponds to the specified limits of the values of the first residence time; and adjusting the amount of supercritical water injected so that the current residence time of the liquid in the second phase corresponds to the specified limits of the second residence time values. 3. Способ по п.1 или 2, где первое время пребывания устанавливают в диапазоне от не менее 3 мин до не более 95 мин для ингибирования образования кокса в тяжелой остаточной нефтяной фракции.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the first residence time is set to at least 3 minutes to not more than 95 minutes to inhibit the formation of coke in the heavy residual oil fraction. 4. Способ по п.1 или 2, где первое время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает в диапазоне, в котором образуемое количество кокса является равным или большим 0 мас.% и равным или меньшим 20 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции.4. The method according to claim 1 or 2, wherein the first residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds in a range in which the amount of coke formed is equal to or greater than 0 wt.% And equal to or less than 20 wt. % heavy residual oil fraction. 5. Способ по п.1 или 2, где первое время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает до тех пор, пока кинематическая вязкость тяжелой остаточной нефтяной фракции при температуре 350°С не станет равной или меньшей 3,0х10-5 м2/с.5. The method according to claim 1 or 2, where the first residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds until the kinematic viscosity of the heavy residual oil fraction at 350 ° C becomes equal to or less than 3, 0x10 -5 m 2 / s. 6. Способ по п.1 или 2, где регулируя второе время пребывания, его устанавливают в диапазоне от не менее 1 мин до не более 25 мин для ингибирования чрезмерно глубокого крекинга легкой нефтяной фракции.6. The method according to claim 1 or 2, where adjusting the second residence time, it is set in the range from at least 1 minute to at most 25 minutes to inhibit excessively deep cracking of the light oil fraction. 7. Способ по п.1 или 2, где второе время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает в диапазоне, в котором количество газа, образованного посредством чрезмерно глубокого крекинга, является равным или большим 0 мас.% и равным или меньшим 5 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции.7. The method according to claim 1 or 2, wherein the second residence time is a residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds in a range in which the amount of gas formed by excessively deep cracking is equal to or greater than 0% by weight and equal to or less than 5 wt.% heavy residual oil fraction. 8. Способ по п.1 или 2, где второе время пребывания представляет собой время пребывания, в течение которого термический крекинг тяжелой нефти протекает до тех пор, пока кинематическая вязкость легкой нефтяной фракции при температуре 10°С не станет равной или меньшей 5,0х 10-3 м2/с.8. The method according to claim 1 or 2, where the second residence time is the residence time during which the thermal cracking of heavy oil proceeds until the kinematic viscosity of the light oil fraction at a temperature of 10 ° C becomes equal to or less than 5.0x 10 -3 m 2 / s. 9. Способ по п.1 или 2, включающий в себя стадию снижения температуры и снижения давления жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, и разделения тяжелой остаточной нефтяной фракции и воды.9. The method according to claim 1 or 2, comprising a step of lowering the temperature and reducing the pressure of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water, which was withdrawn from the first phase, and separating the heavy residual oil fraction and water. 10. Способ по п.1 или 2, включающий в себя стадию снижения температуры жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, и получения топлива в состоянии, при котором водная фракция является включенной в тяжелую остаточную нефтяную фракцию.10. The method according to claim 1 or 2, comprising the step of lowering the temperature of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water that was withdrawn from the first phase, and producing fuel in a state in which the water fraction is included in the heavy residual oil fraction. - 17 022662- 17 022662 11. Способ по п. 9, где жидкость, смешанная из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, включает в себя водную фракцию в диапазоне от не менее 3 мас.% до не более 100 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции.11. A method according to claim 9, where the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water, which was withdrawn from the first phase, includes an aqueous fraction in the range from at least 3 wt.% To not more than 100 wt.% Heavy residual oil fraction. 12. Способ по п.10, где жидкость, смешанная из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, отведенной из первой фазы, включает в себя водную фракцию в диапазоне от не менее 3 мас.% до не более 100 мас.% тяжелой остаточной нефтяной фракции.12. The method of claim 10, where the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and the supercritical water withdrawn from the first phase includes an aqueous fraction in the range from at least 3 wt.% To not more than 100 wt.% Heavy residual oil fractions. 13. Способ по п.1 или 2, включающий в себя стадию снижения температуры и снижения давления жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, которая была отведена из второй фазы, и разделения легкой нефтяной фракции и воды.13. The method according to claim 1 or 2, comprising the step of lowering the temperature and reducing the pressure of the liquid mixed from supercritical water and light oil fraction, which was withdrawn from the second phase, and separating the light oil fraction and water. 14. Способ по п.9, включающий в себя стадию извлечения воды, отделенной от тяжелой остаточной нефтяной фракции или легкой нефтяной фракции, для повторного использования в качестве сверхкритической воды, предназначенной для введения в реактор.14. The method according to claim 9, comprising a stage of extracting water separated from the heavy residual oil fraction or light oil fraction, for reuse as supercritical water intended for introduction into the reactor. 15. Способ по п.13, включающий в себя стадию извлечения воды, отделенной от тяжелой остаточной нефтяной фракции или легкой нефтяной фракции, для повторного использования в качестве сверхкритической воды, предназначенной для введения в реактор.15. The method according to item 13, which includes the stage of extraction of water separated from the heavy residual oil fraction or light oil fraction, for reuse as supercritical water, intended for introduction into the reactor. 16. Способ по п.1 или 2, включающий в себя стадии:16. The method according to claim 1 or 2, which includes stages: снижение температуры и снижение давления жидкости, смешанной из тяжелой остаточной нефтяной фракции и сверхкритической воды, которая была отведена из первой фазы, и разделение тяжелой остаточной нефтяной фракции и воды;reducing the temperature and reducing the pressure of the liquid mixed from the heavy residual oil fraction and supercritical water, which was withdrawn from the first phase, and separating the heavy residual oil fraction and water; снижение температуры и снижение давления жидкости, смешанной из сверхкритической воды и легкой нефтяной фракции, которая была отведена из второй фазы, и разделение легкой нефтяной фракции и воды, и смешивание тяжелой остаточной нефтяной фракции и легкой нефтяной фракции после отделения от воды.lowering the temperature and lowering the pressure of the liquid mixed from supercritical water and light oil fraction, which was withdrawn from the second phase, separating the light oil fraction and water, and mixing the heavy residual oil fraction and light oil fraction after separation from water. 17. Способ по п.1 или 2, где тяжелая нефть является выбранной из группы тяжелых нефтей, включающей в себя битум нефтеносного песка, битум бассейна Ориноко, атмосферную остаточную фракцию и вакуумную остаточную фракцию.17. The method according to claim 1 or 2, wherein the heavy oil is selected from the group of heavy oils, including oil sand bitumen, the Orinoco basin bitumen, the atmospheric residual fraction and the vacuum residual fraction.
EA201270444A 2009-10-20 2009-12-14 Device for reforming heavy oil and method of reforming heavy oil EA022662B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009241766A JP2011088964A (en) 2009-10-20 2009-10-20 Apparatus and method for modifying heavy oil
PCT/JP2009/006855 WO2011048642A1 (en) 2009-10-20 2009-12-14 Device for reforming heavy oil and method of reforming heavy oil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201270444A1 EA201270444A1 (en) 2012-09-28
EA022662B1 true EA022662B1 (en) 2016-02-29

Family

ID=43899896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201270444A EA022662B1 (en) 2009-10-20 2009-12-14 Device for reforming heavy oil and method of reforming heavy oil

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP2011088964A (en)
CA (1) CA2774062C (en)
CO (1) CO6511243A2 (en)
EA (1) EA022662B1 (en)
EC (1) ECSP12011824A (en)
WO (1) WO2011048642A1 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8894846B2 (en) 2010-12-23 2014-11-25 Stephen Lee Yarbro Using supercritical fluids to refine hydrocarbons
CA2772095C (en) * 2011-04-19 2015-05-05 Jgc Corporation Method for producing upgraded oil, and apparatus for producing upgraded oil
US9644455B2 (en) 2013-02-28 2017-05-09 Aduro Energy Inc. System and method for controlling and optimizing the hydrothermal upgrading of heavy crude oil and bitumen
US10900327B2 (en) 2013-02-28 2021-01-26 Aduro Energy, Inc. System and method for hydrothermal upgrading of fatty acid feedstock
US9783742B2 (en) 2013-02-28 2017-10-10 Aduro Energy, Inc. System and method for controlling and optimizing the hydrothermal upgrading of heavy crude oil and bitumen
US10144874B2 (en) 2013-03-15 2018-12-04 Terrapower, Llc Method and system for performing thermochemical conversion of a carbonaceous feedstock to a reaction product
US9771527B2 (en) * 2013-12-18 2017-09-26 Saudi Arabian Oil Company Production of upgraded petroleum by supercritical water
RU2687072C2 (en) * 2014-03-18 2019-05-07 Адуро Энерджи, Инк. System and method for monitoring and optimizing hydrothermal process of refining heavy crude oil and bitumen
US11035839B2 (en) 2015-06-08 2021-06-15 Schlumberger Technology Corporation Automated method and apparatus for measuring saturate, aromatic, resin, and asphaltene fractions using microfluidics and spectroscopy
US10577546B2 (en) * 2017-01-04 2020-03-03 Saudi Arabian Oil Company Systems and processes for deasphalting oil
CN110461810B (en) 2017-03-24 2022-05-13 泰拉能源公司 Method and system for recycling pyrolysis tail gas by conversion to formic acid
US10787610B2 (en) 2017-04-11 2020-09-29 Terrapower, Llc Flexible pyrolysis system and method
US11414606B1 (en) 2018-11-08 2022-08-16 Aduro Energy, Inc. System and method for producing hydrothermal renewable diesel and saturated fatty acids
US10920158B2 (en) 2019-06-14 2021-02-16 Saudi Arabian Oil Company Supercritical water process to produce bottom free hydrocarbons
CN111701276B (en) * 2020-08-19 2021-01-05 白婷婷 Supercritical carbon dioxide extraction kettle
US11905470B1 (en) 2023-04-03 2024-02-20 Saudi Arabian Oil Company Methods for reducing coke formation in heavy oil upgrading using supercritical water

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626909A (en) * 1992-07-10 1994-02-04 Japan Tobacco Inc Method and device for controlling contact interface position in pressure vessel
JPH10314765A (en) * 1997-05-21 1998-12-02 Japan Organo Co Ltd Supercritical water reaction apparatus
JP2003049180A (en) * 2001-08-07 2003-02-21 Hitachi Ltd Method for converting heavy oil to light oil
JP2007051224A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Chubu Electric Power Co Inc Method and apparatus for modifying heavy oil
JP2008163346A (en) * 2008-02-25 2008-07-17 Hitachi Ltd Method for treating heavy oil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626909A (en) * 1992-07-10 1994-02-04 Japan Tobacco Inc Method and device for controlling contact interface position in pressure vessel
JPH10314765A (en) * 1997-05-21 1998-12-02 Japan Organo Co Ltd Supercritical water reaction apparatus
JP2003049180A (en) * 2001-08-07 2003-02-21 Hitachi Ltd Method for converting heavy oil to light oil
JP2007051224A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Chubu Electric Power Co Inc Method and apparatus for modifying heavy oil
JP2008163346A (en) * 2008-02-25 2008-07-17 Hitachi Ltd Method for treating heavy oil

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Shin'ichiro KAWASAKI et al. "Mizu o Tsukatta Jushitsuyu Shori Cho Rinkaisui no Seishitsu", J. Jpn. Inst. Energy, 2009 Nen 3 Gatsu, 88(3), pages 176 to 179 *

Also Published As

Publication number Publication date
CO6511243A2 (en) 2012-08-31
CA2774062A1 (en) 2011-04-28
CA2774062C (en) 2014-06-17
WO2011048642A1 (en) 2011-04-28
JP2011088964A (en) 2011-05-06
ECSP12011824A (en) 2012-07-31
EA201270444A1 (en) 2012-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA022662B1 (en) Device for reforming heavy oil and method of reforming heavy oil
JP5514118B2 (en) Method to improve the quality of whole crude oil with hot pressurized water and recovered fluid
US9676684B2 (en) Process and unit for solvent recovery from solvent diluted tailings derived from bitumen froth treatment
US20090166261A1 (en) Upgrading heavy hydrocarbon oils
US8197670B2 (en) Process for upgrading hydrocarbons and device for use therein
CA2772095C (en) Method for producing upgraded oil, and apparatus for producing upgraded oil
US20140224491A1 (en) System and process for recovering hydrocarbons using a supercritical fluid
WO2018235113A1 (en) Heavy oil hydroconversion system and method using a slurry catalyst bubble column reactor, in a single reaction stage and recycling, with improved capacity and reduced catalyst consumption by extraction of reaction liquid from the reactor bubbling zone
WO2014180969A2 (en) Method
CA3181320C (en) Hydrocarbon stream separation system and method
US9687808B2 (en) Method and system for controlling a hydrocracker and fractionator
KR101584564B1 (en) System and method for upgrading heavy oil using solvent deasphalting process
US20220154081A1 (en) Hydrocarbon stream separation system and method
WO2014006169A1 (en) A system and a method of recovering and processing a hydrocarbon mixture from a subterranean formation
CN110753744A (en) Conversion of carbon-rich hydrocarbons to carbon-lean hydrocarbons
US20220170354A1 (en) System and process for producing diluent from dilbit, transportation, and treatment of heavy oil
CA3042920C (en) Partial upgrading of bitumen with subsurface solvent deasphalting and at-surface thermal treatment
CA3057120C (en) System and method for shortened-path processing of produced fluids and steam generation
CA3016971A1 (en) Processes for treating hydrocarbon recovery produced fluids
Takeuchi et al. The role of supercritical water on on-site bitumen upgrading system
JP2009073906A (en) Solvent deasphalting device
BR102015002629A2 (en) process for treating refinery oily waste in coke drums of retarded coking units
CA2816133A1 (en) A method to improve the characteristics of pipeline flow

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ

PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment
TC4A Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent