EA043893B1 - METHOD FOR PARTIAL UPGRADING OF HEAVY OIL - Google Patents

METHOD FOR PARTIAL UPGRADING OF HEAVY OIL Download PDF

Info

Publication number
EA043893B1
EA043893B1 EA202092430 EA043893B1 EA 043893 B1 EA043893 B1 EA 043893B1 EA 202092430 EA202092430 EA 202092430 EA 043893 B1 EA043893 B1 EA 043893B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
heavy oil
light hydrocarbon
reactor
gas
line
Prior art date
Application number
EA202092430
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Говард Джемисон
Дэвид Стак
Куньпэн Ван
Original Assignee
ЗЭ ТЕКСЭС А энд М ЮНИВЕРСИТИ СИСТЕМ
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 ЗЭ ТЕКСЭС А энд М ЮНИВЕРСИТИ СИСТЕМ filed Critical ЗЭ ТЕКСЭС А энд М ЮНИВЕРСИТИ СИСТЕМ
Publication of EA043893B1 publication Critical patent/EA043893B1/en

Links

Description

Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross reference to related application

Настоящая заявка испрашивает приоритет в отношении предварительной заявки на патент США № 62/660718 под названием PROCESS FOR PARTIAL UPGRADING OF HEAVY OIL, поданной 20 апреля 2018 г. и включенной в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/660718, entitled PROCESS FOR PARTIAL UPGRADING OF HEAVY OIL, filed April 20, 2018, and incorporated herein by reference in its entirety.

Область техникиField of technology

Настоящий способ в целом относится к процессу крекинга тяжелой нефти и других тяжелых жидких углеводородных материалов с использованием искрового разряда.The present method generally relates to a process for cracking heavy oil and other heavy liquid hydrocarbon materials using a spark discharge.

Уровень техникиState of the art

Тяжелая нефть (включая сверхтяжелую нефть и битум) составляет половину мировых запасов нефти, но на сегодняшний день добыта лишь малая её часть (информационный бюллетень Геологической службы США (USGS) 70-03). В настоящее время на месторождениях тяжелой нефти добываемая тяжелая нефть должна быть немедленно облагорожена или разбавлена более легкими углеводородами (нафта, конденсат природного газа или другие насыщенные углеводороды с более низкой молекулярной массой). Это необходимое разбавление способствует отделению нефти от попутной воды и снижению плотности и вязкости продукта при транспортировке (трубопровод, железная дорога, судно и т.п.). Для разбавления может потребоваться 20-40% от общего объема товарной сырой нефти, при этом разбавитель необходимо закупить и доставить на производственно-технологические предприятия.Heavy oil (including extra-heavy oil and bitumen) accounts for half of the world's oil reserves, but only a small portion has been produced to date (USGS Fact Sheet 70-03). Currently, in heavy oil fields, the heavy oil produced must be immediately upgraded or diluted with lighter hydrocarbons (naphtha, natural gas condensate or other lower molecular weight saturated hydrocarbons). This necessary dilution helps separate oil from produced water and reduce the density and viscosity of the product during transportation (pipeline, railway, ship, etc.). Dilution may require 20-40% of the total volume of marketable crude oil, and the diluent must be purchased and delivered to production facilities.

Северная Америка обладает большими запасами тяжелой нефти и осознает ценность, которую принесет частичное облагораживание для добычи тяжелой нефти. Для удовлетворения спроса на более экономичную добычу тяжелой нефти разрабатываются несколько конкурирующих технологий. Почти все современные способы включают модификации существующей технологии нефтепереработки, таким образом, включают такие же жесткие условия эксплуатации и высокие капитальные/эксплуатационные затраты.North America has large reserves of heavy oil and recognizes the value that partial upgrading will bring to extract heavy oil. Several competing technologies are being developed to meet the demand for more economical extraction of heavy oil. Almost all modern processes involve modifications to existing refining technology and thus involve the same harsh operating conditions and high capital/operating costs.

Существует потребность в способах и устройствах для оптимизации транспортировки и переработки тяжелой нефти с одновременным получением высокоценной, облагороженной нефти и углеводородных продуктов.There is a need for methods and devices to optimize the transportation and processing of heavy oil while simultaneously producing high-value, upgraded oil and hydrocarbon products.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

В одном аспекте предложено устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти. Устройство может содержать линию подачи тяжелой нефти, соединенную с теплообменником, для транспортировки тяжелой нефти через теплообменник. Линия подачи тяжелой нефти может быть непрерывна с первой линией, соединяющей теплообменник с первым регулировочным теплообменником. Устройство также может содержать реактор со второй линией, выполненной с возможностью подачи в него тяжелой нефти. Вторая линия может проходить через первый регулировочный теплообменник и может быть продолжением первой линии. Кроме того, устройство может содержать сепаратор, соединенный с реактором третьей линией. Сепаратор может быть соединен с четвертой линией, которая разветвлена на линию рециркуляции и пятую линию. Линия рециркуляции может сливаться со второй линией. Пятая линия может быть соединена с теплообменником. Шестая линия может быть соединена с сепаратором и может быть разветвлена на линию получения легких жидкостей и седьмую линию. Седьмая линия может соединяться со смесителем. Устройство может дополнительно содержать второй регулировочный теплообменник, соединенный с теплообменником восьмой линией. Восьмая линия может быть непрерывна с пятой линий. Устройство может дополнительно содержать девятую линию, соединяющую смеситель и второй регулировочный теплообменник. Кроме того, устройство может содержать линию облагороженной нефти, соединенную со смесителем, для удаления облагороженной нефти из устройства. Устройство также может содержать компрессор. Десятая линия может быть соединена с сепаратором и может быть разветвлена на линию рециркуляции газа и одиннадцатую линию. Линия рециркуляции газа может соединяться с компрессором, а одиннадцатая линия может соединяться с генератором мощности. Кроме того, устройство может содержать линию подачи легкого углеводородного газа для подачи свежего легкого углеводородного газа в реактор. Устройство может дополнительно содержать двенадцатую линию, соединяющую компрессор с линией подачи легкого углеводородного газа. Устройство может дополнительно содержать линию электропитания, соединяющую генератор мощности с реактором.In one aspect, a device is provided for continuous upgrading of heavy oil. The apparatus may include a heavy oil supply line connected to a heat exchanger for transporting the heavy oil through the heat exchanger. The heavy oil supply line may be continuous with the first line connecting the heat exchanger to the first control heat exchanger. The device may also include a reactor with a second line configured to supply heavy oil. The second line may pass through the first control heat exchanger and may be a continuation of the first line. In addition, the device may contain a separator connected to the reactor by a third line. The separator can be connected to a fourth line, which is branched into a recirculation line and a fifth line. The recirculation line can merge with the second line. The fifth line can be connected to a heat exchanger. The sixth line can be connected to the separator and can be branched into a light liquid line and a seventh line. The seventh line can be connected to a mixer. The device may further comprise a second control heat exchanger connected to the heat exchanger by an eighth line. The eighth line can be continuous with the fifth line. The device may further comprise a ninth line connecting the mixer and the second control heat exchanger. In addition, the device may include a line of upgraded oil connected to a mixer for removing upgraded oil from the device. The device may also include a compressor. The tenth line may be connected to the separator and may be branched into a gas recirculation line and an eleventh line. The gas recirculation line may be connected to the compressor, and the eleventh line may be connected to the power generator. In addition, the device may include a light hydrocarbon gas supply line for supplying fresh light hydrocarbon gas to the reactor. The device may further comprise a twelfth line connecting the compressor to the light hydrocarbon gas supply line. The device may further comprise a power supply line connecting the power generator to the reactor.

В другом аспекте предложено устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти. Устройство может содержать линию подачи тяжелой нефти, соединенную с теплообменником, для транспортировки тяжелой нефти через теплообменник. Линия подачи тяжелой нефти может быть непрерывна с первой линией, соединяющей теплообменник с первым регулировочным теплообменником. Устройство также может содержать сепаратор, соединенный с первым регулировочным теплообменником второй линией, которая может быть продолжением первой линии. Кроме того, устройство может содержать третью линию, соединенную с сепаратором. Третья линия может разветвляться на линию тяжелой нефти и четвертую линию. Линия тяжелой нефти может проходить через теплообменник и может быть продолжена пятой линией, соединенной со вторым регулировочным теплообменником. Четвертая линия может соединяться с реактором. Шестая линия может соединять реактор с сепаратором. Устройство может дополнительно содержать смеситель, соединенный со вторым регулировочным теплообменником седьмой линией. Линия облагороженной нефти для удаления облаго- 1 043893 роженной нефти из устройства может быть соединена со смесителем. Устройство может дополнительно содержать восьмую линию, соединенную с сепаратором. Восьмая линия может разветвляться на линию легкой углеводородной жидкости и линию получаемой легкой жидкости. Линия для жидких легких углеводородов может соединяться со смесителем. Кроме того, устройство может содержать девятую линию, соединенную с сепаратором. Девятая линия может разветвляться на десятую линию и линию рециркуляции газа. Десятая линия может быть подключена к генератору мощности. Линия рециркуляции газа может быть соединена с компрессором, который может быть соединен с одиннадцатой линией. Одиннадцатая линия может сливаться с линией подачи легкого углеводородного газа, которая может быть выполнена с возможностью транспортировки свежего легкого углеводородного газа в реактор. Устройство может дополнительно содержать линию электропитания, соединяющую генератор мощности с реактором.In another aspect, a device is provided for continuously upgrading heavy oil to produce upgraded oil. The apparatus may include a heavy oil supply line connected to a heat exchanger for transporting the heavy oil through the heat exchanger. The heavy oil supply line may be continuous with the first line connecting the heat exchanger to the first control heat exchanger. The device may also include a separator connected to the first control heat exchanger by a second line, which may be a continuation of the first line. In addition, the device may include a third line connected to the separator. The third line can branch into a heavy oil line and a fourth line. The heavy oil line may pass through the heat exchanger and may be extended by a fifth line connected to a second control heat exchanger. The fourth line can connect to the reactor. The sixth line can connect the reactor to the separator. The device may further comprise a mixer connected to the second control heat exchanger via a seventh line. An upgraded oil line for removing upgraded oil from the device can be connected to a mixer. The device may further comprise an eighth line connected to the separator. The eighth line may branch into a light hydrocarbon liquid line and a produced light liquid line. The liquid light hydrocarbon line can be connected to a mixer. In addition, the device may include a ninth line connected to the separator. The ninth line can branch into a tenth line and a gas recirculation line. The tenth line can be connected to a power generator. The gas recirculation line may be connected to a compressor, which may be connected to the eleventh line. The eleventh line may merge with a light hydrocarbon gas supply line, which may be configured to transport fresh light hydrocarbon gas to the reactor. The device may further comprise a power supply line connecting the power generator to the reactor.

В другом аспекте предложен способ непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти с использованием импульсного плазменного реактора. Способ может включать нагнетание тяжелой нефти через линию подачи тяжелой нефти под первым давлением от 0,1 до 10 бар изб. или в качестве альтернативы от 0,9 до 2 бар изб. В межэлектродный промежуток внутри реактора. Линия подачи тяжелой нефти может сначала пропускать тяжелую нефть через теплообменник, чтобы отрегулировать температуру тяжелой нефти, и она поступает в первый регулировочный теплообменник, через который тяжелая нефть проходит и поступает в реактор. Межэлектродный промежуток может быть образован расстоянием между первым концом отрицательного электрода и первым концом положительного электрода. Второй конец положительного электрода и второй конец отрицательного электрода могут быть подключены к генератору мощности посредством линии электропитания. Способ также может включать нагнетание при втором давлении от 0,2 до 20 бар изб. или в качестве альтернативы от 1 до 3 бар изб. легкого углеводородного газа, через линию подачи легкого углеводородного газа, и в реактор для смешивания в нем с тяжелой нефтью с образованием смеси углеводородной жидкости-газа в межэлектродном промежутке. Кроме того, способ может включать создание искрового разряда в межэлектродном промежутке для реагирования смеси углеводородной жидкости-газа. Способ может дополнительно включать поступление прореагировавшей смеси углеводородной жидкости-газа в сепаратор и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти. Способ может дополнительно включать подачу отделенного легкого углеводородного газа из сепаратора в компрессор и сжатие легкого углеводородного газа. Свежий водород и свежий углеводородный газ могут быть добавлены к легкому углеводородному газу для получения газовой смеси водорода и легкого углеводорода и рециркуляции газовой смеси водорода и легкого углеводорода в реактор. Кроме того, способ может включать подачу тяжелой нефти из сепаратора в теплообменник. Тяжелая нефть из сепаратора может объединяться с тяжелой нефтью из линии подачи тяжелой нефти с получением комбинированной тяжелой нефти. Способ также может включать удаление комбинированной тяжелой нефти или смешивание комбинированной тяжелой нефти с жидкими легкими углеводородами для получения облагороженной нефти.In another aspect, a method is provided for continuously upgrading heavy oil to produce upgraded oil using a pulsed plasma reactor. The method may include injecting heavy oil through the heavy oil supply line at a first pressure of 0.1 to 10 barg. or alternatively 0.9 to 2 barg. In the interelectrode gap inside the reactor. The heavy oil supply line may first pass the heavy oil through a heat exchanger to adjust the temperature of the heavy oil, and it enters the first control heat exchanger through which the heavy oil passes and enters the reactor. The interelectrode gap may be formed by a distance between the first end of the negative electrode and the first end of the positive electrode. The second end of the positive electrode and the second end of the negative electrode may be connected to the power generator via a power line. The method may also include injection at a second pressure of 0.2 to 20 barg. or alternatively 1 to 3 barg. light hydrocarbon gas, through the light hydrocarbon gas supply line, and into the reactor for mixing therein with heavy oil to form a hydrocarbon liquid-gas mixture in the interelectrode gap. In addition, the method may include creating a spark discharge in the interelectrode gap to react the hydrocarbon liquid-gas mixture. The method may further include introducing the reacted hydrocarbon liquid-gas mixture into a separator and separating the light hydrocarbon liquid and the light hydrocarbon gas from the heavy oil. The method may further include supplying the separated light hydrocarbon gas from the separator to a compressor and compressing the light hydrocarbon gas. Fresh hydrogen and fresh hydrocarbon gas may be added to the light hydrocarbon gas to produce a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon, and recycle the gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon to the reactor. Additionally, the method may include feeding heavy oil from the separator to a heat exchanger. The heavy oil from the separator may be combined with the heavy oil from the heavy oil supply line to produce a combined heavy oil. The method may also include removing the combined heavy oil or mixing the combined heavy oil with liquid light hydrocarbons to produce an upgraded oil.

В одном или более вариантах воплощения от 1 до 50% объема тяжелой нефти может быть преобразовано в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ с предпочтительным диапазоном от 3 до 30%.In one or more embodiments, from 1 to 50% by volume of the heavy oil may be converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas, with a preferred range of 3 to 30%.

В одном или более вариантах воплощения тяжелая нефть из сепаратора и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти могут быть объединены в соотношении от 1:10 до 20:1 с предпочтительным соотношением от 1:1 до 10:1.In one or more embodiments, the heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil supply line may be combined in a ratio of 1:10 to 20:1, with a preferred ratio of 1:1 to 10:1.

В одном или более вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти может быть отрегулирована до температуры от 25 до 200°С и вязкости от 1 до 1000 сП при входе в реактор с предпочтительной вязкостью от 10 до 200 сП.In one or more embodiments, the combined heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil feed line may be adjusted to a temperature of 25 to 200° C. and a viscosity of 1 to 1000 cP upon entering the reactor, with a preferred viscosity of 10 to 200 cP.

В одном или более вариантах воплощения реактор может содержать множество межэлектродных промежутков. Предпочтительное количество промежутков может линейно увеличиваться с необходимой пропускной способностью варианта применения способа. Вспомогательное оборудование, связанное с реакциями, может иметь соответствующие размеры, и более крупные варианты применения могут обеспечить экономию в масштабе этого оборудования.In one or more embodiments, the reactor may include a plurality of interelectrode spaces. The preferred number of gaps can increase linearly with the required throughput of the method application. Ancillary equipment associated with reactions can be sized accordingly, and larger applications can provide economies of scale for this equipment.

В одном или более вариантах воплощения сепаратор может содержать устройство фракционной перегонки или абсорбер, который может быть абсорбером с переменным давлением.In one or more embodiments, the separator may comprise a fractional distillation device or absorber, which may be a pressure swing absorber.

В одном или более вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость может иметь верхнюю точку кипения от 100 до 300°С.In one or more embodiments, the light hydrocarbon liquid may have an upper boiling point of from 100 to 300°C.

В одном или более вариантах воплощения часть жидкости из легких углеводородов может быть удалена перед смешиванием легкой углеводородной жидкости с комбинированной тяжелой нефтью.In one or more embodiments, a portion of the light hydrocarbon liquid may be removed before mixing the light hydrocarbon liquid with the combined heavy oil.

В одном или более вариантах воплощения свежий водород и/или свежий углеводородный газ может быть добавлен к отделенному легкому углеводородному газу до и/или после его сжатия.In one or more embodiments, fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas may be added to the separated light hydrocarbon gas before and/or after it is compressed.

В одном или более вариантах воплощения состав легких углеводородных газов может быть проанализирован перед подачей в реактор.In one or more embodiments, the composition of the light hydrocarbon gases may be analyzed before entering the reactor.

В одном или более вариантах воплощения сжатый легкий углеводородный газ может быть очищен. Очищенный легкий углеводородный газ может обеспечивать энергией реактор и/или может обеспечи- 2 043893 вать тепло, используемое в процессе. Водород может быть выделен из очищенного легкого углеводородного газа.In one or more embodiments, the compressed light hydrocarbon gas may be purified. The purified light hydrocarbon gas may provide power to the reactor and/or may provide heat used in the process. Hydrogen can be separated from purified light hydrocarbon gas.

В одном или более вариантах воплощения энергию для искрового разряда может обеспечивать микротурбина. Количество свежего водорода, добавляемого к легкому углеводородному газу, может представлять собой количество, достаточное для получения газовой смеси водорода и легкого углеводорода, содержащей концентрацию водорода от 1 до 65% по объему, с предпочтительной концентрацией от 10 до 50% водорода. Газовая смесь водорода и легкого углеводорода может подаваться в реактор со скоростью от 0,01 до 1 л/мин.In one or more embodiments, the energy for the spark discharge may be provided by a microturbine. The amount of fresh hydrogen added to the light hydrocarbon gas may be an amount sufficient to produce a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon containing a hydrogen concentration of 1 to 65% by volume, with a preferred concentration of 10 to 50% hydrogen. A gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon can be fed into the reactor at a rate of 0.01 to 1 l/min.

В одном или более вариантах воплощения облагороженная нефть может иметь улучшенную кривую кипения, на что указывает преобразование. Величина преобразования может быть определена как количество нового материала, кипящего ниже 400°С, которое образуется во время реакций, деленное на общую исходную массу. В некоторых вариантах воплощения преобразование может определяться созданием нового материала, который кипит ниже 300°С или некоторой другой температуры. Облагороженная нефть может также иметь улучшенную плотность в градусах API (Американского нефтяного института, American Petroleum Institute) от 0,1 до 20. Облагороженная нефть может иметь улучшенное содержание асфальтенов от 0 до 10%. Предпочтительные диапазоны преобразования, улучшения плотности в градусах API и уменьшения содержания асфальтенов могут зависеть от конкретного применения и относительных ценностей сырья и продуктов. В одном или более вариантах воплощения тяжелую нефть пропускают в обход теплообменника. В одном или более вариантах воплощения тяжелая нефть может быть пропущена в обход первого регулировочного теплообменника и/или второго регулировочного теплообменника.In one or more embodiments, the upgraded oil may have an improved boiling curve, as indicated by the conversion. The amount of conversion can be defined as the amount of new material boiling below 400°C that is formed during the reactions divided by the total original mass. In some embodiments, the transformation may be defined as creating a new material that boils below 300°C or some other temperature. The upgraded oil may also have an improved API gravity of 0.1 to 20. The upgraded oil may have an improved asphaltene content of 0 to 10%. Preferred ranges for conversion, API gravity improvement, and asphaltene reduction may depend on the specific application and the relative values of the raw materials and products. In one or more embodiments, the heavy oil bypasses the heat exchanger. In one or more embodiments, the heavy oil may bypass the first control heat exchanger and/or the second control heat exchanger.

В одном или более вариантах воплощения тяжелая нефть, нагнетаемая через линию подачи тяжелой нефти, может охлаждаться посредством теплообменника и/или первого регулировочного теплообменника.In one or more embodiments, the heavy oil pumped through the heavy oil supply line may be cooled by a heat exchanger and/or a first control heat exchanger.

В одном или более вариантах воплощения линия подачи тяжелой нефти включает тяжелую нефть, не требующую облагораживания. Линия подачи тяжелой нефти может проходить в обход реактора и поступать в сепаратор после прохождения через теплообменник и первый регулировочный теплообменник. Способ может включать отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти. Отделенная тяжелая нефть может быть подана в реактор. В другом аспекте предложен способ непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти с использованием импульсного плазменного реактора. Способ может включать нагнетание тяжелой нефти через линию подачи тяжелой нефти под первым давлением от 0,1 до 10 бар изб. или в качестве альтернативы с диапазоном от 0,9 до 2 бар изб. через теплообменник и первый регулировочный теплообменник в сепаратор и отделение жидких легких углеводородов и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти. Отделенная тяжелая нефть может подаваться в теплообменник для объединения с тяжелой нефтью из линии подачи тяжелой нефти, и/или отделенная тяжелая нефть может подаваться в межэлектродный промежуток, имеющийся в реакторе. Межэлектродный промежуток может быть образован расстоянием между первым концом отрицательного электрода и первым концом положительного электрода. Второй конец положительного электрода и второй конец отрицательного электрода могут быть подключены к генератору мощности посредством линии электропитания. Легкий углеводородный газ может быть подан в компрессор и/или генератор мощности. Легкий углеводородный газ в компрессоре может быть сжат и/или направлен в реактор. Легкая углеводородная жидкость может быть направлена в смеситель и/или собрана. Способ также может включать нагнетание при втором давлении от 0,2 до 20 бар изб. или в качестве альтернативы от 1 до 3 бар изб. легкого углеводородного газа через линию подачи легкого углеводородного газа и в реактор для смешивания в нем с тяжелой нефтью с образованием смеси углеводородной жидкости-газа в межэлектродном промежутке. Кроме того, способ может включать создание искрового разряда в межэлектродном промежутке для реагирования смеси углеводородной жидкости-газа. Способ может дополнительно включать пропускание прореагировавшей смеси углеводородной жидкости-газа в сепаратор и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти. Способ может дополнительно включать объединение отделенной тяжелой нефти и тяжелой нефти из линии подачи тяжелой нефти, и поступление комбинированной тяжелой нефти через второй регулировочный теплообменник в смеситель, а также смешивание комбинированной тяжелой нефти с легкой углеводородной жидкостью для получения облагороженной нефти.In one or more embodiments, the heavy oil supply line includes heavy oil that does not require upgrading. The heavy oil supply line may bypass the reactor and enter the separator after passing through the heat exchanger and the first control heat exchanger. The method may include separating light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from heavy oil. The separated heavy oil can be fed into the reactor. In another aspect, a method is provided for continuously upgrading heavy oil to produce upgraded oil using a pulsed plasma reactor. The method may include injecting heavy oil through the heavy oil supply line at a first pressure of 0.1 to 10 barg. or alternatively with a range of 0.9 to 2 barg. through a heat exchanger and a first control heat exchanger into a separator and separating liquid light hydrocarbons and light hydrocarbon gas from heavy oil. The separated heavy oil may be supplied to a heat exchanger to be combined with heavy oil from the heavy oil supply line, and/or the separated heavy oil may be supplied to an interelectrode gap provided in the reactor. The interelectrode gap may be formed by a distance between the first end of the negative electrode and the first end of the positive electrode. The second end of the positive electrode and the second end of the negative electrode may be connected to the power generator via a power line. The light hydrocarbon gas may be supplied to a compressor and/or power generator. The light hydrocarbon gas in the compressor can be compressed and/or sent to the reactor. The light hydrocarbon liquid may be directed to a mixer and/or collected. The method may also include injection at a second pressure of 0.2 to 20 barg. or alternatively 1 to 3 barg. light hydrocarbon gas through the light hydrocarbon gas supply line and into the reactor for mixing therein with heavy oil to form a hydrocarbon liquid-gas mixture in the interelectrode gap. In addition, the method may include creating a spark discharge in the interelectrode gap to react the hydrocarbon liquid-gas mixture. The method may further include passing the reacted hydrocarbon liquid-gas mixture to a separator and separating the light hydrocarbon liquid and the light hydrocarbon gas from the heavy oil. The method may further include combining the separated heavy oil and the heavy oil from the heavy oil supply line, and passing the combined heavy oil through a second control heat exchanger into a mixer, and mixing the combined heavy oil with the light hydrocarbon liquid to produce an upgraded oil.

В одном или более вариантах воплощения от 1 до 50% объема тяжелой нефти может быть преобразовано в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ с предпочтительным диапазоном от 3 до 30%.In one or more embodiments, from 1 to 50% by volume of the heavy oil may be converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas, with a preferred range of 3 to 30%.

В одном или более вариантах воплощения тяжелая нефть из сепаратора и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти могут быть объединены в соотношении от 1:10 до 20:1 с предпочтительным диапазоном от 1:1 до 1:10. Комбинированная тяжелая нефть может быть доведена до температуры от 25 до 200°С и может иметь вязкость от 1 до 1000 сП после объединения с предпочтительным диапазоном от 10 до 200 сП.In one or more embodiments, the heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil supply line may be combined in a ratio of 1:10 to 20:1, with a preferred range of 1:1 to 1:10. The combined heavy oil can be brought to temperatures from 25 to 200°C and can have a viscosity from 1 to 1000 cP after combining, with a preferred range of 10 to 200 cP.

В одном или более вариантах воплощения реактор может содержать множество межэлектродныхIn one or more embodiments, the reactor may comprise a plurality of interelectrode

- 3 043893 промежутков. Предпочтительное количество промежутков может линейно увеличиваться с необходимой пропускной способностью варианта применения способа. Вспомогательное оборудование, связанное с реакциями, может иметь соответствующие размеры, и более крупные варианты применения могут обеспечить экономию в масштабе этого оборудования.- 3 043893 spaces. The preferred number of gaps can increase linearly with the required throughput of the method application. Ancillary equipment associated with reactions can be sized accordingly, and larger applications can provide economies of scale for this equipment.

В одном или более вариантах воплощения сепаратор может содержать устройство фракционной перегонки и/или абсорбер. Абсорбер может представлять собой абсорбер с переменным давлением.In one or more embodiments, the separator may comprise a fractional distillation device and/or an absorber. The absorber may be a pressure swing absorber.

В одном или более вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость может иметь верхнюю точку кипения от 100 до 300°С.In one or more embodiments, the light hydrocarbon liquid may have an upper boiling point of from 100 to 300°C.

В одном или более вариантах воплощения часть легкой углеводородной жидкости может быть удалена перед ее смешиванием с комбинированной тяжелой нефтью.In one or more embodiments, a portion of the light hydrocarbon liquid may be removed before it is mixed with the combined heavy oil.

В одном или более вариантах воплощения свежий водород и/или свежий углеводородный газ может быть добавлен к отделенному легкому углеводородному газу до и/или после его сжатия.In one or more embodiments, fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas may be added to the separated light hydrocarbon gas before and/or after it is compressed.

В одном или более вариантах воплощения состав легкого углеводородного газа может быть проанализирован перед его подачей в реактор.In one or more embodiments, the composition of the light hydrocarbon gas may be analyzed before it is introduced into the reactor.

В одном или более вариантах воплощения сжатый легкий углеводородный газ может быть очищен. Очищенный легкий углеводородный газ может обеспечивать энергией реактор и/или обеспечивать тепло, используемое в процессе. Водород может быть выделен из очищенного легкого углеводородного газа. В одном или более вариантах воплощения энергию для искрового разряда может обеспечивать микротурбина. Количество свежего водорода, добавляемого к легкому углеводородному газу, может представлять собой количество, достаточное для получения газовой смеси водорода и легкого углеводорода, содержащей концентрацию водорода от 1 до 65% по объему, с предпочтительной концентрацией от 10 до 50% водорода. Газовая смесь водорода и легкого углеводорода может подаваться в реактор со скоростью от 0,01 до 1 л/мин. В одном или более вариантах воплощения облагороженная нефть может иметь улучшенную кривую кипения, на что указывает преобразование. Величина преобразования может быть определена как количество нового материала, кипящего ниже 400°С, которое образуется во время реакций, деленное на общую исходную массу. В некоторых вариантах воплощения преобразование может определяться созданием нового материала, который кипит ниже 300°С или некоторой другой температуры. Облагороженная нефть может также иметь улучшенную плотность в градусах API, от 0,1 до 20. Облагороженная нефть может иметь улучшенное содержание асфальтенов от 0 до 10%. Предпочтительные диапазоны преобразования, улучшения плотности в градусах API и уменьшения асфальтенов могут зависеть от конкретного применения и относительных ценностей сырья и продуктов.In one or more embodiments, the compressed light hydrocarbon gas may be purified. The purified light hydrocarbon gas can power the reactor and/or provide heat used in the process. Hydrogen can be separated from purified light hydrocarbon gas. In one or more embodiments, the energy for the spark discharge may be provided by a microturbine. The amount of fresh hydrogen added to the light hydrocarbon gas may be an amount sufficient to produce a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon containing a hydrogen concentration of 1 to 65% by volume, with a preferred concentration of 10 to 50% hydrogen. A gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon can be fed into the reactor at a rate of 0.01 to 1 l/min. In one or more embodiments, the upgraded oil may have an improved boiling curve, as indicated by the conversion. The amount of conversion can be defined as the amount of new material boiling below 400°C that is formed during the reactions divided by the total original mass. In some embodiments, the transformation may be defined as creating a new material that boils below 300°C or some other temperature. Upgraded oils may also have improved API gravity, from 0.1 to 20. Upgraded oils can have improved asphaltene contents, from 0 to 10%. Preferred ranges for conversion, API gravity improvement, and asphaltene reduction may depend on the specific application and the relative values of the raw materials and products.

В одном или более вариантах воплощения тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти и/или тяжелая нефть из сепаратора может быть пропущена в обход теплообменника.In one or more embodiments, the heavy oil from the heavy oil supply line and/or the heavy oil from the separator may bypass the heat exchanger.

В одном или более вариантах воплощения тяжелая нефть может быть пропущена в обход первого регулировочного теплообменника и/или второго регулировочного теплообменника.In one or more embodiments, the heavy oil may bypass the first control heat exchanger and/or the second control heat exchanger.

В одном или более вариантах воплощения тяжелая нефть, нагнетаемая через линию подачи тяжелой нефти, может охлаждаться посредством теплообменника и/или первого регулировочного теплообменника.In one or more embodiments, the heavy oil pumped through the heavy oil supply line may be cooled by a heat exchanger and/or a first control heat exchanger.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 иллюстрирует устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти, в котором тяжелую нефть сначала подвергают крекингу, затем продукты (легкий углеводородный газ и легкую углеводородная жидкость) отделяют от оставшейся тяжелой нефти, а продукты и оставшуюся тяжелую нефть впоследствии собирают или повторно используют в установке для использования при дальнейшем облагораживании тяжелой нефти.Fig. 1 illustrates a continuous heavy oil upgrading apparatus in which the heavy oil is first cracked, then the products (light hydrocarbon gas and light hydrocarbon liquid) are separated from the remaining heavy oil, and the products and remaining heavy oil are subsequently collected or reused in the plant for use in further upgrading of heavy oil.

Фиг. 2 иллюстрирует устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти, в котором тяжелую нефть сначала разделяют на легкий углеводородный газ, легкую углеводородную жидкость и тяжелую нефть. Затем тяжелую нефть подвергают крекингу в реакторе, а затем компоненты снова разделяют. Легкий углеводородный газ и легкую углеводородную жидкость собирают после разделения или далее повторно используют в устройстве для использования при дальнейшем облагораживании тяжелой нефти.Fig. 2 illustrates a continuous heavy oil upgrading apparatus in which the heavy oil is first separated into light hydrocarbon gas, light hydrocarbon liquid and heavy oil. The heavy oil is then cracked in a reactor and the components are then separated again. The light hydrocarbon gas and light hydrocarbon liquid are collected after separation or further reused in the device for use in further upgrading of heavy oil.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Настоящий способ относится к области переработки жидкостей, содержащих молекулы тяжелых углеводородов, на более легкие жидкие и/или газообразные фракции. Настоящий способ может быть использован для крекинга жидкой тяжелой нефти на более легкие углеводородные фракции с использованием потока газа-носителя, вводимого в жидкую тяжелую нефть для образования смеси, с последующей ионизацией смеси электрическим разрядом. Этот способ может быть с успехом применен для достижения эффективного непрерывного преобразования тяжелой нефти в более ценную товарную облагороженную нефть.This method relates to the field of processing liquids containing heavy hydrocarbon molecules into lighter liquid and/or gaseous fractions. The present method can be used to crack liquid heavy oil into lighter hydrocarbon fractions using a stream of carrier gas introduced into the liquid heavy oil to form a mixture, followed by ionization of the mixture by electrical discharge. This method can be successfully applied to achieve efficient continuous conversion of heavy oil into more valuable marketable upgraded oil.

Способ и устройство для обогащения тяжелой нефти, описанные в настоящем документе, включают крекинг жидких углеводородных материалов на легкие углеводородные фракции с использованием искрового разряда. Способ включает в себя подачу жидкого углеводородного материала через разряднуюThe heavy oil upgrading method and apparatus described herein involves cracking liquid hydrocarbon materials into light hydrocarbon fractions using a spark discharge. The method includes supplying liquid hydrocarbon material through a discharge

- 4 043893 камеру в межэлектродный промежуток внутри разрядной камеры, в которой межэлектродный промежуток образован между парой электродов, расположенных на расстоянии друг от друга. Способ дополнительно включает в себя нагнетание газа-носителя в жидкий углеводородный материал, по мере его поступления в межэлектродный промежуток, в результате чего образуется газожидкостная углеводородная смесь. Пара электродов содержит положительный электрод и отрицательный электрод, причем отрицательный электрод подключен к конденсатору. Конденсатор заряжается до напряжения, равного напряжению пробоя газа-носителя в межэлектродном промежутке, или превышающего его. По мере образования газожидкостной углеводородной смеси она подвергается воздействию тока между электродами при напряжении, достаточном для возникновения искрового разряда. Способ также включает извлечение легких углеводородных газов и жидкостей, образующихся в результате воздействия импульсного искрового разряда на газожидкостную углеводородную смесь.- 4 043893 chamber into the interelectrode gap inside the discharge chamber, in which the interelectrode gap is formed between a pair of electrodes located at a distance from each other. The method further includes injecting a carrier gas into the liquid hydrocarbon material as it enters the interelectrode gap, resulting in the formation of a gas-liquid hydrocarbon mixture. The electrode pair comprises a positive electrode and a negative electrode, the negative electrode being connected to a capacitor. The capacitor is charged to a voltage equal to or greater than the breakdown voltage of the carrier gas in the interelectrode gap. As the gas-liquid hydrocarbon mixture is formed, it is exposed to current between the electrodes at a voltage sufficient to cause a spark discharge. The method also includes the extraction of light hydrocarbon gases and liquids formed as a result of the action of a pulsed spark discharge on a gas-liquid hydrocarbon mixture.

В контексте данного документа, термин тяжелая нефть относится к тем углеводородным соединениям и их смесям, которые находятся в жидком состоянии при атмосферных условиях. Тяжелая нефть необязательно может содержать взвешенные твердые частицы. Тяжелые нефти могут содержать другие обычные добавки, включая, помимо прочего, улучшители текучести, антистатические агенты, антиоксиданты, агенты, препятствующие осаждению парафинов, ингибиторы коррозии, беззольные детергенты, антидетонационные агенты, улучшители воспламенения, дегазаторы, ароматизаторы, вещества, снижающие сопротивление трубопроводов, смазывающие вещества, улучшители цетанового числа, усилители искрообразования, составы для защиты седел клапанов, текучие среды-носители на синтетических или минеральных маслах и противопенные добавки. Иллюстративные тяжелые нефти включают, помимо прочего, минеральное масло; нефтепродукты, включая, помимо прочего, сырую нефть, бензин, керосин и мазут; парафиновые углеводороды с прямой и разветвленной цепью; циклопарафиновые углеводороды; моноолефиновые углеводороды; диолефиновые углеводороды; алкеновые углеводороды; и ароматические углеводороды, включая, помимо прочего, бензол, толуол и ксилол. В контексте данного документа, термин байпас (обход) относится к полному или частичному обходному пути потока жидкости, через который она проходит. Трубопровод или линия подачи тяжелой нефти могут обходить теплообменник или регулировочный теплообменник, без пропускания через них тяжелой нефти, или с отклонением определенного процента потока от прохождения через теплообменник или регулировочный теплообменник.As used herein, the term heavy oil refers to those hydrocarbon compounds and mixtures thereof that are liquid under atmospheric conditions. Heavy oil may not necessarily contain suspended solids. Heavy oils may contain other conventional additives including, but not limited to, flow improvers, antistatic agents, antioxidants, anti-wax agents, corrosion inhibitors, ashless detergents, anti-knock agents, flame improvers, degassers, flavorings, pipeline reducers, lubricants substances, cetane number improvers, spark enhancers, valve seat protectors, synthetic or mineral oil carrier fluids and antifoam additives. Illustrative heavy oils include, but are not limited to, mineral oil; petroleum products including, but not limited to, crude oil, gasoline, kerosene and fuel oil; straight and branched chain paraffinic hydrocarbons; cycloparaffin hydrocarbons; monoolefin hydrocarbons; diolefin hydrocarbons; alkene hydrocarbons; and aromatic hydrocarbons including, but not limited to, benzene, toluene and xylene. In the context of this document, the term bypass refers to the complete or partial bypass of the flow of fluid through which it passes. The heavy oil pipeline or line may bypass the heat exchanger or control heat exchanger without passing the heavy oil through it, or with a certain percentage of the flow diverted from passing through the heat exchanger or control heat exchanger.

В контексте данного документа, термин теплообменник относится к устройству, используемому для теплопередачи между монолитным объектом и текучей средой или между двумя или более текучими средами. Текучие среды могут быть разделены монолитной стенкой для предотвращения смешивания или могут находиться в прямом контакте. В контексте данного документа, термин регулировочный теплообменник относится к теплообменнику, использующему внешние вспомогательные средства, такие как охлаждающая вода, воздух, пар, масляный теплоноситель или какая-либо другая охлаждающая или нагревающая среда, для обеспечения более точной регулировки температуры технологической текучей среды.As used herein, the term heat exchanger refers to a device used to transfer heat between a monolithic object and a fluid or between two or more fluids. The fluids may be separated by a monolithic wall to prevent mixing or may be in direct contact. As used herein, the term control heat exchanger refers to a heat exchanger that uses external auxiliaries, such as cooling water, air, steam, heat transfer oil, or some other cooling or heating medium, to provide more precise temperature control of the process fluid.

В контексте данного документа, термин сепаратор относится к корпусу, содержащему средства для разделения компонентов смеси или их очистки. Такие средства включают перегонные кубы, хроматографические колонки, абсорберы, установки для кристаллизации, сублиматоры, фильтры, центрифуги, жидко-жидкостные экстракторы и активированный уголь.As used herein, the term separator refers to a housing containing means for separating or purifying the components of a mixture. Such means include stills, chromatography columns, absorbers, crystallization units, sublimators, filters, centrifuges, liquid-liquid extractors and activated carbon.

В контексте данного документа, термин смеситель относится к контейнеру для перемешивания, смешивания, эмульгирования или гомогенизации многокомпонентных жидкостей.As used herein, the term mixer refers to a container for stirring, mixing, emulsifying or homogenizing multi-component liquids.

Если тяжелая нефть содержит сырую нефть, сырая нефть может содержать углеводороды с широким диапазоном молекулярных масс и форм. Например, углеводороды могут включать, но не ограничиваются ими, парафины, ароматические углеводороды, нафтены, циклоалканы, алкены, диены и алкины. Углеводороды могут характеризоваться общим числом атомов углерода (С) и/или количеством одинарных (С-С), двойных (С=С) или тройных (С=С) связей между атомами углерода. Вследствие разнообразия соединений, имеющихся в сырой нефти, это сырье хорошо подходит для описанного способа. Его можно использовать для удобного получения легких углеводородов, включая, помимо прочего, бензин и керосин, или более тяжелых углеводородов, включая, но не ограничиваясь ими, дизельное топливо и мазут. С использованием способов настоящей технологии, сотни различных молекул углеводородов в сырой нефти преобразуются в компонентах, которые могут использоваться в качестве топлива, смазочных материалов и в качестве сырья в других нефтехимических процессах.If heavy oil contains crude oil, the crude oil may contain hydrocarbons with a wide range of molecular weights and forms. For example, hydrocarbons may include, but are not limited to, paraffins, aromatic hydrocarbons, naphthenes, cycloalkanes, alkenes, dienes and alkynes. Hydrocarbons can be characterized by the total number of carbon atoms (C) and/or the number of single (C-C), double (C=C) or triple (C=C) bonds between the carbon atoms. Due to the variety of compounds present in crude oil, this feedstock is well suited for the described process. It can be used to conveniently produce light hydrocarbons, including, but not limited to, gasoline and kerosene, or heavier hydrocarbons, including, but not limited to, diesel fuel and heating oil. Using the methods of this technology, hundreds of different hydrocarbon molecules in crude oil are converted into components that can be used as fuels, lubricants and as feedstocks in other petrochemical processes.

В контексте данного документа, термины легкий углеводородный газ или полученные легкие жидкости относятся к углеводородам, полученным в результате крекинга углеводородов с более высоким содержанием углерода на соединения с более низким содержанием углерода. Легкий углеводородный газ может включать алканы С1-С5. Легкий углеводородный газ также может быть введен в процесс или устройство из свежего источника, внешнего по отношению к устройству или способу, описанному в настоящем документе.As used herein, the terms light hydrocarbon gas or resulting light liquids refer to hydrocarbons produced by cracking higher carbon hydrocarbons into lower carbon compounds. The light hydrocarbon gas may include C1-C5 alkanes. Light hydrocarbon gas may also be introduced into the process or device from a fresh source external to the device or method described herein.

В контексте данного документа, термин линия может относиться к трубе, трубопроводу или направлению для транспортировки жидкости. В контексте настоящего описания линия электропитанияAs used herein, the term line may refer to a pipe, conduit, or path for transporting fluid. In the context of the present description, the power supply line

- 5 043893 передает энергию.- 5 043893 transmits energy.

В контексте данного документа, термин компрессор относится к механическому устройству, которое увеличивает давление газа за счет уменьшения его объема. Не имеющие ограничительного характера примеры включают поршневые компрессоры, поршневые компрессоры с ионной жидкостью, ротационные винтовые компрессоры, роторно-лопастные компрессоры, вращающиеся поршни, спиральные компрессоры, мембранные компрессоры, динамические компрессоры, воздушно-пузырьковые компрессоры, центробежные компрессоры, центробежно-осевые компрессоры или диагональные компрессоры, газоструйные компрессоры, или компрессоры с осевым потоком. В контексте данного документа, термин генератор мощности или источник энергии относится к стандартным процессам генерации энергии, включая огневые нагреватели, газовые турбины, топливные элементы или способы преобразования химической энергии углеводородного газа в электрическую или тепловую энергию. Не ограничиваясь теорией, в любом из вышеуказанных способов или вариантов воплощения тяжелые нефти с высоким содержанием углерода расщепляются на молекулы с более низким содержанием углерода с образованием более легких углеводородных фракций (с точки зрения как молекулярной массы, так и температуры кипения) в среднем, чем более тяжелые нефти в сырье. Кроме того, не ограничиваясь теорией, считается, что расщепление тяжелых молекул происходит за счет разрыва связей С-С. Для этих молекул энергия, необходимая для разрыва связи С-С, составляет приблизительно 261,9 кДж/моль. Это количество энергии значительно меньше, чем энергия, необходимая для разрыва связи С-Н (364,5 кДж/моль).As used herein, the term compressor refers to a mechanical device that increases the pressure of a gas by decreasing its volume. Non-limiting examples include reciprocating compressors, ionic liquid reciprocating compressors, rotary screw compressors, rotary vane compressors, rotary pistons, scroll compressors, diaphragm compressors, dynamic compressors, air bubble compressors, centrifugal compressors, centrifugal axial compressors, or diagonal compressors. compressors, gas jet compressors, or axial flow compressors. As used herein, the term power generator or energy source refers to standard energy generation processes, including fired heaters, gas turbines, fuel cells, or methods for converting the chemical energy of hydrocarbon gas into electrical or thermal energy. Without being limited by theory, in any of the above methods or embodiments, heavy oils with a high carbon content are broken down into molecules with a lower carbon content to produce lighter hydrocarbon fractions (in terms of both molecular weight and boiling point) on average than more heavy oils in raw materials. In addition, without being limited by theory, it is believed that the splitting of heavy molecules occurs due to the cleavage of C-C bonds. For these molecules, the energy required to break a C-C bond is approximately 261.9 kJ/mol. This amount of energy is significantly less than the energy required to break a C-H bond (364.5 kJ/mol).

В настоящей заявке предложены способы и устройства для оптимизации транспортировки и обработки тяжелой нефти одновременно для производства высокоценной, облагороженной нефти и углеводородных продуктов с непрерывной переработкой продуктов, полученных в результате переработки тяжелой нефти. В этом способе используется искровой разряд между электродами для крекинга углеводородов в тяжелой нефти. Подвергаемые крекингу углеводороды смешивают с продуктами крекинга для получения облагороженной нефти с желаемой вязкостью. Перед крекингом тяжелая нефть может быть смешана с легкими углеводородными жидкостями и/или легкими углеводородными газами, которые получают из тяжелой нефти, подвергающейся непрерывному крекингу, и продуктами, которые используются повторно. Легкие углеводородные жидкости и газы также собирают как ценные продукты. Легкие углеводородные газы могут быть повторно использованы из процесса крекинга или введены в свежем виде для смешивания с тяжелой нефтью и образования газожидкостных углеводородных смесей, которые вступают в реакцию посредством искрового разряда.This application provides methods and devices for optimizing the transportation and processing of heavy oil simultaneously to produce high-value, upgraded oil and hydrocarbon products with continuous processing of products obtained from the refining of heavy oil. This method uses a spark discharge between electrodes to crack hydrocarbons in heavy oil. Cracked hydrocarbons are mixed with cracked products to produce upgraded oil with the desired viscosity. Before cracking, the heavy oil may be mixed with light hydrocarbon liquids and/or light hydrocarbon gases that are produced from the continuously cracked heavy oil and products that are recycled. Light hydrocarbon liquids and gases are also collected as valuable products. Light hydrocarbon gases can be reused from the cracking process or introduced fresh to mix with heavy oil to form gas-liquid hydrocarbon mixtures that react via spark discharge.

Легкие углеводородные газы, используемые в процессе крекинга искровым разрядом, содержат атомы водорода. При воздействии на тяжелую нефть искрового разряда образуются свободные радикалы. Свободные радикалы углеводорода притягивают атомы водорода. Используемый в данном способе газ-носитель или легкий углеводородный газ может, таким образом, использоваться в способе в качестве источника атомов водорода. Легкий углеводородный газ отделяют от тяжелой нефти в процессе или устройстве или подают свежим в процесс или устройство из внешнего источника. Подходящие газыносители могут включать, помимо прочего, газы, содержащие атомы водорода. Иллюстративные газыносители могут включать, но не ограничиваются ими, водород, метан, природный газ и другие газообразные углеводороды. В любом из вышеупомянутых вариантов воплощения может быть использована смесь таких иллюстративных газов-носителей.The light hydrocarbon gases used in the spark cracking process contain hydrogen atoms. When heavy oil is exposed to a spark discharge, free radicals are formed. Hydrocarbon free radicals attract hydrogen atoms. The carrier gas or light hydrocarbon gas used in the process can thus be used as a source of hydrogen atoms in the process. Light hydrocarbon gas is separated from heavy oil in the process or device or supplied fresh to the process or device from an external source. Suitable carrier gases may include, but are not limited to, gases containing hydrogen atoms. Exemplary carrier gases may include, but are not limited to, hydrogen, methane, natural gas and other hydrocarbon gases. In any of the above embodiments, a mixture of such illustrative carrier gases may be used.

Поскольку способ должен выполняться непрерывно, различные ступени или стадии способа могут происходить одновременно или последовательно, так что тяжелая нефть непрерывно подается в разрядную камеру или реактор по мере того, как углеводородные фракции продукта выходят из камеры.Since the process must be carried out continuously, the various steps or stages of the process may occur simultaneously or sequentially, such that heavy oil is continuously fed into the discharge chamber or reactor as hydrocarbon product fractions exit the chamber.

Как изложено выше, способ включает в себя создание плазмы искрового разряда в струе газа в межэлектродном промежутке. Напряжение пробоя газа-носителя будет меньше напряжения пробоя жидкости, соответственно можно использовать струю газа при том же уровне напряжения для создания более длинного межэлектродного промежутка. Увеличение межэлектродного промежутка при одновременном снижении коррозионного воздействия способа на электроды увеличивает площадь прямого контакта между плазменным разрядом и обработанной тяжелой нефтью. Не желая ограничиваться какой-либо конкретной теорией, считается, что при контакте плазмы разряда с тяжелой нефтью в межэлектродном промежутке тяжелая нефть быстро нагревается и испаряется с образованием пара. Таким образом, молекулы тяжелой нефти смешиваются с молекулами газа-носителя и частицами плазмы, образующейся в них. Электроны плазмы сталкиваются с молекулами углеводородов, тем самым разбивая их на более мелкие молекулы, имеющие одну ненасыщенную связь и являющиеся по существу свободными радикалами, т.е. фрагментами молекул, имеющих свободную связь. Свободные радикалы также возникают в результате прямого взаимодействия быстро движущихся электронов со стенками жидкости, образованными вокруг плазменного канала, установленного между электродами.As stated above, the method involves creating a spark discharge plasma in a gas stream in the interelectrode gap. The breakdown voltage of the carrier gas will be less than the breakdown voltage of the liquid; therefore, a gas jet can be used at the same voltage level to create a longer interelectrode gap. Increasing the interelectrode gap while simultaneously reducing the corrosive effect of the method on the electrodes increases the area of direct contact between the plasma discharge and the treated heavy oil. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that when the discharge plasma comes into contact with heavy oil in the interelectrode gap, the heavy oil quickly heats up and evaporates to form steam. Thus, heavy oil molecules are mixed with carrier gas molecules and plasma particles formed in them. Plasma electrons collide with hydrocarbon molecules, thereby breaking them into smaller molecules that have one unsaturated bond and are essentially free radicals, i.e. fragments of molecules that have a free bond. Free radicals also arise from the direct interaction of fast-moving electrons with liquid walls formed around a plasma channel installed between the electrodes.

Как отмечено выше, различные газы-носители, известные в данной области техники, могут быть использованы в способах и устройствах по настоящей технологии. Примеры газов-носителей включают, помимо прочего, гелий, неон, аргон, ксенон, метан, углеводороды С1-С5 и водород (Н2). В некоторых вариантах воплощения газ-носитель представляет собой водородсодержащий газ, включающий, помимо прочего, воду, водяной пар, чистый водород, метан, природный газ или другие газообразные углеводороAs noted above, various carrier gases known in the art can be used in the methods and devices of the present technology. Examples of carrier gases include, but are not limited to, helium, neon, argon, xenon, methane, C1- C5 hydrocarbons, and hydrogen ( H2 ). In some embodiments, the carrier gas is a hydrogen-containing gas, including, but not limited to, water, steam, pure hydrogen, methane, natural gas, or other hydrocarbon gases.

- 6 043893 ды. Смеси любых двух или более таких водородсодержащих газов могут быть использованы в любом из описанных вариантов воплощения. Кроме того, газы, не содержащие водород, включая, помимо прочего, гелий, неон, аргон и ксенон, могут быть использованы либо в качестве газов-разбавителей для любого из водородсодержащих газов, либо они могут быть использованы с тяжелыми нефтями, таким образом позволяя свободным радикалам обрывать друг друга, а не атом водорода из газа-носителя. С точки зрения затрат энергии на образование одного свободного атома водорода, чтобы выбрать подходящий газноситель, целесообразно сравнить энергию диссоциации различных газов-носителей или водородсодержащих газов. Так, например, для разрыва связи между атомами водорода в молекуле Н2 потребуется приблизительно 432 кДж/моль. Для водяного пара энергия, необходимая для высвобождения атома водорода, составляет приблизительно 495 кДж/моль, тогда как для удаления атома водорода из молекулы углеводорода, включая, но не ограничиваясь, метан, требуется приблизительно 364,5 кДж/моль.- 6 043893 dy. Mixtures of any two or more such hydrogen-containing gases may be used in any of the described embodiments. In addition, non-hydrogen gases, including but not limited to helium, neon, argon and xenon, can be used either as diluent gases for any of the hydrogen-containing gases, or they can be used with heavy oils, thereby allowing free radicals to tear off each other, rather than the hydrogen atom from the carrier gas. From the point of view of energy expenditure for the formation of one free hydrogen atom, in order to select a suitable carrier gas, it is advisable to compare the dissociation energy of various carrier gases or hydrogen-containing gases. For example, to break the bond between hydrogen atoms in an H2 molecule, approximately 432 kJ/mol will be required. For water vapor, the energy required to release a hydrogen atom is approximately 495 kJ/mol, while the energy required to remove a hydrogen atom from a hydrocarbon molecule, including but not limited to methane, requires approximately 364.5 kJ/mol.

Согласно некоторым вариантам воплощения, газ-носитель представляет собой метан. Использование метана или природного газа выгодно не только с точки зрения энергии, необходимой для разрыва связей, но и из-за его относительно низкой стоимости. Использование метана гарантирует, что связи С-Н разрываются с образованием водородного радикала и метильного радикала, каждый из которых может объединяться с более крупными углеводородными радикалами на стадии обрыва. В некоторых вариантах воплощения газ-носитель представляет собой метан или смесь метана с инертным газом, включая, но не ограничиваясь ими, гелий, аргон, неон или ксенон. В некоторых вариантах воплощения газ-носитель представляет собой смесь метана, водорода (свежего и/или полученного в процессе или устройстве) и, необязательно, легкого углеводородного газа, полученного в раскрытом способе или устройстве.In some embodiments, the carrier gas is methane. Using methane or natural gas is advantageous not only in terms of the energy required to break the bonds, but also because of its relatively low cost. The use of methane ensures that C-H bonds are broken to form a hydrogen radical and a methyl radical, each of which can combine with larger hydrocarbon radicals in the scission step. In some embodiments, the carrier gas is methane or a mixture of methane and an inert gas, including, but not limited to, helium, argon, neon, or xenon. In some embodiments, the carrier gas is a mixture of methane, hydrogen (fresh and/or produced by the process or apparatus), and optionally light hydrocarbon gas produced by the disclosed process or apparatus.

Для создания плазмы в струе газа могут быть использованы различные типы электрических разрядов. Эти разряды могут существовать как в непрерывном, так и в импульсном режиме. Например, в некоторых вариантах воплощения эффективным является использование непрерывных разрядов, включая, но не ограничиваясь этим, дуговой разряд или тлеющий разряд. Однако использование этого типа разряда для крекинга тяжелых углеводородов может быть ограничено тем фактом, что нагрев газовой среды постоянным током может привести к нежелательному повышению температуры внутри разрядной камеры. Такое повышение температуры может привести к увеличению коксования и образования сажи. Кроме того, при использовании непрерывного разряда продукты углеводородной фракции постоянно подвергаются воздействию разряда до тех пор, пока они не выйдут из плазмы. Напротив, использование импульсного разряда, особенно импульсного искрового разряда, может быть желательным для цели производства фракции легких углеводородов из фракций тяжелой нефти, поскольку интервал между импульсами позволяет прекратить образование свободных радикалов и дает время для выхода из плазмы легких углеводородных продуктов. В другом аспекте предложено устройство для превращения жидкой углеводородной среды в продукт углеводородной фракции. Устройство может содержать разрядную камеру, входящую в реактор, для размещения элементов, обеспечивающих искровой разряд, вызывающий преобразование. Разрядная камера, а, следовательно, и устройство, содержит вход, выполненный с возможностью транспортирования тяжелой нефти в разрядную камеру, выход, выполненный с возможностью транспортирования продукта углеводородной фракции из разрядной камеры, отрицательный электрод, имеющий первый конец и второй конец, и положительный электрод, имеющий первый конец и второй конец. В разрядной камере первый конец отрицательного электрода отстоит от первого конца положительного электрода на расстояние, которое определяет межэлектродный промежуток. Чтобы обеспечить способ смешивания тяжелой нефти с газом-носителем, как описано выше, разрядная камера может также содержать газовую струю, выполненную с возможностью ввода газа-носителя вблизи межэлектродного промежутка. Газ-носитель вводят в тяжелую нефть во время закачки в межэлектродный промежуток или непосредственно перед ней. Второй конец отрицательного электрода и второй конец положительного электрода подключены к а, который может содержать конденсатор, и предусмотрен генератор мощности, выполненный с возможностью создания искрового разряда в межэлектродном промежутке.To create plasma in a gas stream, various types of electrical discharges can be used. These discharges can exist in both continuous and pulsed modes. For example, in some embodiments it is effective to use continuous discharges, including, but not limited to, arc discharge or glow discharge. However, the use of this type of discharge for cracking heavy hydrocarbons may be limited by the fact that heating the gaseous medium with direct current can lead to an undesirable increase in temperature inside the discharge chamber. This increase in temperature can lead to increased coking and soot formation. In addition, when using a continuous discharge, the products of the hydrocarbon fraction are constantly exposed to the discharge until they leave the plasma. In contrast, the use of a pulsed discharge, especially a pulsed spark discharge, may be desirable for the purpose of producing light hydrocarbon fractions from heavy oil fractions, since the interval between pulses allows the formation of free radicals to cease and allows time for the light hydrocarbon products to escape from the plasma. In another aspect, a device is provided for converting a liquid hydrocarbon medium into a hydrocarbon fraction product. The device may include a discharge chamber extending into the reactor to accommodate elements that provide the spark discharge that causes the conversion. The discharge chamber, and, consequently, the device, contains an inlet configured to transport heavy oil into the discharge chamber, an outlet configured to transport the hydrocarbon fraction product from the discharge chamber, a negative electrode having a first end and a second end, and a positive electrode, having a first end and a second end. In the discharge chamber, the first end of the negative electrode is spaced from the first end of the positive electrode by a distance that determines the interelectrode gap. To provide a method of mixing heavy oil with a carrier gas as described above, the discharge chamber may also include a gas jet configured to introduce the carrier gas near the interelectrode gap. The carrier gas is introduced into the heavy oil during injection into the interelectrode gap or immediately before it. The second end of the negative electrode and the second end of the positive electrode are connected to a, which may include a capacitor, and a power generator configured to create a spark discharge in the interelectrode gap is provided.

В реакторе искровой разряд образуется в межэлектродном промежутке, когда напряжение (V), приложенное к электродам, равно или больше, чем напряжение пробоя (Vb) в межэлектродном промежутке. Искровой разряд инициируется свободными электронами, которые обычно появляются на положительном электроде в результате автоэлектронной эмиссии или других процессов электронной эмиссии. Свободные электроны ускоряются в электрическом поле, охватывающем промежуток, и, когда газ в промежутке ионизируется, создается искровой плазменный канал. После формирования канала искрового разряда через плазму течет разрядный ток. Напряжение внутри плазменного канала (Vd) ниже, чем напряжение пробоя (Vb). Дуговой разряд возникает, если мощность генератора достаточна для протекания тока в канале разряда в непрерывном режиме. В искровом разряде происходит также нагрев плазмы. Однако регулировать температуру можно не только путем регулировки силы тока разряда, но и путем управления длительностью разряда. В некоторых вариантах воплощения в результате создания плазменного канала в газе температура газа может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия.In a reactor, a spark discharge is formed in the interelectrode gap when the voltage (V) applied to the electrodes is equal to or greater than the breakdown voltage ( Vb ) in the interelectrode gap. A spark discharge is initiated by free electrons, which usually appear at the positive electrode as a result of field emission or other electron emission processes. Free electrons are accelerated in an electric field spanning the gap, and when the gas in the gap is ionized, a spark plasma channel is created. After the spark discharge channel is formed, a discharge current flows through the plasma. The voltage inside the plasma channel (Vd) is lower than the breakdown voltage (Vb). An arc discharge occurs if the generator power is sufficient to allow current to flow in the discharge channel in continuous mode. In a spark discharge, the plasma is also heated. However, you can regulate the temperature not only by adjusting the discharge current, but also by controlling the duration of the discharge. In some embodiments, by creating a plasma channel in the gas, the temperature of the gas can reach several thousand degrees Celsius.

В качестве альтернативы для создания искрового разряда можно использовать другую схему питания. В некоторых вариантах воплощения для зажигания искровых разрядов используют большое количество различных генераторов импульсов. Например, может быть использована схема, разряжающая нако- 7 043893 пительный конденсатор предварительного заряда под нагрузкой. Параметры импульсного напряжения на нагрузке определяются емкостью накопителя, а также параметрами всей разрядной цепи. Потери энергии будут зависеть от характеристик разрядной цепи, в частности, от потерь в переключателе.Alternatively, a different power circuit can be used to create the spark discharge. In some embodiments, a large number of different pulse generators are used to ignite the spark discharges. For example, a circuit can be used that discharges the precharge storage capacitor under load. The parameters of the pulse voltage at the load are determined by the storage capacity, as well as the parameters of the entire discharge circuit. Energy losses will depend on the characteristics of the discharge circuit, in particular, on losses in the switch.

В некоторых вариантах воплощения в качестве нагрузки непосредственно используется искровой выключатель, т.е. плазменный реактор, что снижает потери энергии в разрядной цепи. Кроме того, накопительный конденсатор может быть подключен параллельно искровому разряднику в цепи с минимальной индуктивностью. Пробой промежутка происходит, когда напряжение на накопительном конденсаторе достигает напряжения пробоя, а подвод энергии в плазменную искру происходит во время разряда конденсатора. Следовательно, потери энергии в цепи низкие.In some embodiments, a spark switch is directly used as the load, i.e. plasma reactor, which reduces energy losses in the discharge circuit. In addition, the storage capacitor can be connected in parallel with the spark gap in a circuit with minimal inductance. Gap breakdown occurs when the voltage across the storage capacitor reaches the breakdown voltage, and energy is supplied to the plasma spark during the discharge of the capacitor. Consequently, energy losses in the circuit are low.

В соответствии с любым из вышеупомянутых вариантов воплощения, положительный электрод может иметь форму плоского электрода, либо в виде листа, лезвия, либо плоского вывода, в то время как отрицательный электрод имеет форму трубки, т.е. канюлирован. Отрицательный канюлированный электрод представляет собой полый электрод, через который газ-носитель может вводиться в тяжелую нефть в межэлектродном промежутке. Таким образом, отрицательный канюлированный электрод может служить каналом для газа-носителя. Когда отрицательный электрод канюлирован, проход канюли будет иметь радиус кривизны в отверстии трубки. Высота или длина разрядного электрода обычно измеряется от основания, которое является точкой крепления, до вершины. В некоторых вариантах воплощения отношение радиуса кривизны к высоте или длине катода может быть больше приблизительно 10.According to any of the above embodiments, the positive electrode may be in the form of a planar electrode, either in the form of a sheet, blade or flat terminal, while the negative electrode is in the form of a tube, i.e. cannulated The negative cannulated electrode is a hollow electrode through which a carrier gas can be introduced into the heavy oil in the interelectrode space. Thus, the negative cannulated electrode can serve as a channel for carrier gas. When the negative electrode is cannulated, the cannula passage will have a radius of curvature at the tube opening. The height or length of the discharge electrode is usually measured from the base, which is the attachment point, to the top. In some embodiments, the ratio of the radius of curvature to the height or length of the cathode may be greater than about 10.

Как отмечено выше, межэлектродный промежуток, т.е. расстояние между двумя электродами, влияет на эффективность способа. Межэлектродный промежуток - это характеристика, которая может быть оптимизирована, например, на основании конкретного углеводородного материала, подаваемого в разрядную камеру, введенного газа-носителя и приложенного напряжения и/или тока. Однако могут быть установлены некоторые диапазоны межэлектродного промежутка. Например, в любом из вышеуказанных вариантов воплощения, межэлектродный промежуток может составлять от приблизительно 1-3 мм до приблизительно 100 мм. Сюда может входить межэлектродный промежуток от приблизительно 3 мм до приблизительно 20 мм, при использовании рабочего напряжения 30-50 кВ оптимальная длина промежутка будет от 8 до 12 мм. Отрицательный электрод и положительный электрод могут оба выступать в разрядную камеру.As noted above, the interelectrode gap, i.e. the distance between the two electrodes affects the effectiveness of the method. The interelectrode gap is a characteristic that can be optimized, for example, based on the particular hydrocarbon material supplied to the discharge chamber, the carrier gas introduced, and the applied voltage and/or current. However, certain interelectrode gap ranges can be set. For example, in any of the above embodiments, the interelectrode gap may range from about 1-3 mm to about 100 mm. This may include an interelectrode gap of about 3 mm to about 20 mm, when using an operating voltage of 30-50 kV, the optimal gap length will be from 8 to 12 mm. The negative electrode and the positive electrode may both protrude into the discharge chamber.

Как указано, накопительный конденсатор может заряжаться до напряжения, равного напряжению пробоя газа-носителя или превышающего его, так что возникает искровой разряд. В некоторых вариантах воплощения разряд возникает между положительным электродом и газом-носителем вблизи первого конца положительного электрода. В некоторых вариантах воплощения разряд является непрерывным. В некоторых вариантах воплощения разряд является импульсным. В некоторых вариантах воплощения интенсивность электрического разряда регулируется значением сопротивления в цепи зарядки накопительного конденсатора.As stated, the storage capacitor can be charged to a voltage equal to or greater than the breakdown voltage of the carrier gas such that a spark discharge occurs. In some embodiments, a discharge occurs between the positive electrode and a carrier gas near the first end of the positive electrode. In some embodiments, the discharge is continuous. In some embodiments, the discharge is pulsed. In some embodiments, the intensity of the electrical discharge is controlled by the resistance value in the charging circuit of the storage capacitor.

Генератор мощности подключен ко всей системе, чтобы обеспечить подвод энергии, необходимой для запуска разряда. В некоторых вариантах воплощения в описанном в настоящем документе устройстве можно использовать генератор постоянного тока с рабочим напряжением 15-25 кВ. Генератор мощности зависит от количества промежутков для обработки углеводородной жидкости, от их длины, частоты следования импульсов, расхода жидкости через реактор, расхода газа через каждый промежуток. В настоящем документе описан пример устройства, в котором использованы 12 промежутков. Например, устройство может содержать реактор, в котором используют межэлектродные промежутки длиной 3,5 мм, конденсаторы емкостью 100 пФ, рабочее напряжение 18 кВ и частоту следования импульсов 5 Гц. Потребляемая мощность генератора может составлять от 1 до 2 Вт, а плазма может потреблять мощность приблизительно 0,97 Вт непосредственно в разряде. Оставшаяся мощность может рассеиваться в конденсаторах системы зарядки. В устройство также могут быть включены другие составные элементы. Например, резервуар или трубопроводная система могут соединять линию подачи тяжелой нефти с источником тяжелой нефти и резервуар или трубопроводная система могут быть подключены к выпускным отверстиям для сбора облагороженной нефти, легкого углеводородного газа или легких углеводородных жидких продуктов. Продукты могут быть подвергнуты дальнейшей переработке путем разделения перегонкой компонентов с более низкой молекулярной массой, при этом компоненты с более высокой молекулярной массой возвращаются в реактор для возможной дальнейшей обработки. Система улавливания газа может быть подключена к выпускному отверстию на устройстве, что позволяет улавливать углеводородные газы с низким молекулярным весом, жидкий углеводородный газ и/или газы-носители, причем последний из них повторно используют для повторной закачки в качестве газа-носителя, а первые два собирают для другого использования. Устройство может быть приспособлено для любого конкретного режима обработки тяжелой нефти. Такая адаптивная гибкость обеспечивает удобное управление переработкой сырой нефти, которая может изменяться в широком диапазоне составов и примесей. Управление условиями процесса крекинга тяжелых нефтей возможно путем изменения лишь нескольких рабочих параметров. Например, такие параметры могут включать в себя изменения длины межэлектродного промежутка и/или приложенного напряжения (В). Повышение напряжения может привести к увеличению в квадратной пропорции энергии W=CV2/2, запасенной в конденсаторе. Изменение емкости конденсатораA power generator is connected to the entire system to provide the energy needed to start the discharge. In some embodiments, the apparatus described herein may utilize a DC generator with an operating voltage of 15-25 kV. The power generator depends on the number of intervals for processing the hydrocarbon liquid, their length, pulse repetition rate, liquid flow through the reactor, and gas flow through each interval. An example of a device in which 12 spaces are used is described herein. For example, the device may contain a reactor that uses 3.5 mm long interelectrode gaps, 100 pF capacitors, an operating voltage of 18 kV and a pulse repetition rate of 5 Hz. The power consumption of the generator can be from 1 to 2 W, and the plasma can consume approximately 0.97 W of power directly in the discharge. The remaining power can be dissipated in the charging system capacitors. Other components may also be included in the device. For example, a reservoir or piping system may connect a heavy oil supply line to a source of heavy oil, and the reservoir or piping system may be connected to outlets for collecting upgraded oil, light hydrocarbon gas, or light hydrocarbon liquids. The products can be further processed by separating the lower molecular weight components by distillation, with the higher molecular weight components returning to the reactor for possible further processing. A gas recovery system may be connected to an outlet on the device, allowing the capture of low molecular weight hydrocarbon gases, liquid hydrocarbon gas and/or carrier gases, the latter of which is reused for reinjection as carrier gas, and the first two collected for another use. The device can be adapted to any specific heavy oil processing regime. This adaptive flexibility allows for convenient control of crude oil processing, which can vary over a wide range of compositions and impurities. Control of heavy oil cracking process conditions is possible by changing only a few operating parameters. For example, such parameters may include changes in the length of the interelectrode gap and/or the applied voltage (V). An increase in voltage can lead to an increase in the square proportion of the energy W=CV2/2 stored in the capacitor. Changing the Capacitance of a Capacitor

- 8 043893 прямо пропорционально изменению потребляемой мощности в разряде W. Управление частотой следования импульсов может быть достигнуто путем изменения емкости и сопротивления цепи. В некоторых вариантах воплощения частота следования импульсов составляет от приблизительно 1 импульсов в секунду до приблизительно 1000 импульсов в секунду. В других вариантах воплощения частота следования импульсов составляет от приблизительно 2 импульсов в секунду до приблизительно 7 импульсов в секунду. В любом из указанных вариантов воплощения, частота следования импульсов составляет от приблизительно 3 импульсов в секунду до приблизительно 5 импульсов в секунду.- 8 043893 is directly proportional to the change in power consumption in the W discharge. Control of the pulse repetition rate can be achieved by changing the capacitance and resistance of the circuit. In some embodiments, the pulse rate is from about 1 pulse per second to about 1000 pulses per second. In other embodiments, the pulse rate is from about 2 pulses per second to about 7 pulses per second. In any of these embodiments, the pulse rate is from about 3 pulses per second to about 5 pulses per second.

Изменения электрических характеристик цепи питания являются не единственной причиной изменения процесса крекинга с использованием устройства. Регулирование искрового разряда может быть выполнено путем изменения скорости потока газа-носителя и тяжелой нефти, а также путем регулирования времени обработки жидких углеводородов и продуктов углеводородной фракции в камере. При прочих равных условиях поток газа-носителя в тяжелую нефть оказывает значительное влияние на облагороженную нефть, легкие углеводородные жидкости и легкие углеводородные газовые продукты. В межэлектродном промежутке могут формироваться потоки или струи газа-носителя различного диаметра в зависимости от скорости потока газа и вязкости текучей среды. Плазма искрового разряда не находится в непосредственном контакте с жидкостью, благодаря газовой струе большого диаметра, если она образуется при высоком расходе газа. При малом расходе газа диаметр газовой струи сопоставим с диаметром искры в канале. В таких случаях происходит интенсивное взаимодействие плазмы разряда с окружающей жидкостью. Интенсивное взаимодействие указывает на то, что площадь контакта плазменного канала и жидкости максимальна.Changes in the electrical characteristics of the power circuit are not the only reason for changes in the cracking process using the device. Regulation of the spark discharge can be accomplished by changing the flow rate of carrier gas and heavy oil, as well as by adjusting the processing time of liquid hydrocarbons and hydrocarbon fraction products in the chamber. All other things being equal, the flow of carrier gas into heavy oil has a significant impact on upgraded oil, light hydrocarbon liquids and light hydrocarbon gas products. Streams or jets of carrier gas of various diameters can be formed in the interelectrode gap depending on the gas flow rate and the viscosity of the fluid. The spark discharge plasma is not in direct contact with the liquid due to the large diameter gas jet if it is generated at a high gas flow rate. At low gas flow, the diameter of the gas jet is comparable to the diameter of the spark in the channel. In such cases, intense interaction of the discharge plasma with the surrounding liquid occurs. Intense interaction indicates that the contact area between the plasma channel and the liquid is maximum.

В одном аспекте со ссылкой на фиг. 1 предложено устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти, причем устройство содержит линию (31) подачи тяжелой нефти, соединенную с теплообменником (11) для транспортировки тяжелой нефти через теплообменник (11), при этом линия (31) подачи тяжелой нефти непрерывна с линией (33), соединяющей теплообменник (11) с первым регулировочным теплообменником (12). Устройство содержит реактор (13) с линией (34), выполненной с возможностью подачи в него тяжелой нефти, при этом линия (34) проходит через первый регулировочный теплообменник (12) и непрерывна с линией (33). Устройство содержит сепаратор (14), соединенный с реактором (13) линией (36), при этом сепаратор (14) соединен с линией (44), которая разветвлена на линию (45) рециркуляции и линию (46), при этом линия (45) рециркуляции сливается с линией (34), и линия (46) соединена с теплообменником (11), а линия (37) соединена с сепаратором и разветвлена на линию (38) получаемых легких жидкостей и вторую линию (39), при этом вторая линия (39) соединена со смесителем (18). Устройство содержит второй регулировочный теплообменник (16), соединенный с теплообменником (11) линией (30), при этом линия (30) является продолжением линии (46). Устройство содержит линию (32), соединяющую смеситель (18) и второй регулировочный теплообменник (16). Устройство содержит линию (35) облагороженной нефти, соединенную со смесителем (18). Устройство содержит компрессор (15), при этом линия (40) соединена с сепаратором (14) и разветвлена на линию (42) рециркуляции газа и третью линию (41), причем линия (42) рециркуляции газа соединена с компрессором (15), а третья линия (41) соединена с генератором (17) мощности. Устройство содержит линию (66) подачи легкого углеводородного газа для транспортировки свежего легкого углеводородного газа в реактор (13). Устройство содержит линию (43), соединяющую компрессор (15) с линией (66) подачи легкого углеводородного газа. Устройство содержит линию (47) электропитания, соединяющую генератор (17) мощности с реактором (13).In one aspect, with reference to FIG. 1, a device for continuous upgrading of heavy oil is proposed, the device comprising a heavy oil supply line (31) connected to a heat exchanger (11) for transporting heavy oil through the heat exchanger (11), wherein the heavy oil supply line (31) is continuous with the line (33 ), connecting the heat exchanger (11) with the first control heat exchanger (12). The device contains a reactor (13) with a line (34) configured to supply heavy oil into it, while the line (34) passes through the first control heat exchanger (12) and is continuous with the line (33). The device contains a separator (14) connected to the reactor (13) by a line (36), while the separator (14) is connected to a line (44), which is branched into a recirculation line (45) and a line (46), while the line (45 ) recirculation merges with line (34), and line (46) is connected to the heat exchanger (11), and line (37) is connected to the separator and is branched into a line (38) of the resulting light liquids and a second line (39), while the second line (39) is connected to the mixer (18). The device contains a second control heat exchanger (16) connected to the heat exchanger (11) by line (30), wherein line (30) is a continuation of line (46). The device contains a line (32) connecting the mixer (18) and the second control heat exchanger (16). The device contains a line (35) of upgraded oil connected to a mixer (18). The device contains a compressor (15), with line (40) connected to the separator (14) and branched into a gas recirculation line (42) and a third line (41), with gas recirculation line (42) connected to the compressor (15), and the third line (41) is connected to the power generator (17). The device contains a light hydrocarbon gas supply line (66) for transporting fresh light hydrocarbon gas to the reactor (13). The device contains a line (43) connecting the compressor (15) with the light hydrocarbon gas supply line (66). The device contains a power supply line (47) connecting the power generator (17) to the reactor (13).

В другом аспекте со ссылкой на фиг. 2 предложено устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти, причем устройство содержит линию (48) подачи тяжелой нефти, соединенную с теплообменником (21) для транспортировки тяжелой нефти через теплообменник (21), при этом линия (48) подачи тяжелой нефти непрерывна с линией (49), соединяющей теплообменник (21) с первым регулировочным теплообменником (22). Устройство содержит сепаратор (24), соединенный с первым регулировочным теплообменником (22) линией (50), при этом линия (50) непрерывна с линией (49). Устройство содержит линию (57), соединенную с сепаратором (24), при этом линия (57) разветвлена на линию (59) тяжелой нефти и линию (58), причем линия (59) тяжелой нефти проходит через теплообменник (21) и непрерывна с линией (56), соединенной со вторым регулировочным теплообменником (26), и при этом линия (58) соединена с реактором (23), причем линия (60) соединяет реактор (23) с сепаратором (24). Устройство содержит смеситель (28), соединенный со вторым регулировочным теплообменником (26) линией (54), при этом линия (55) облагороженной нефти соединена со смесителем (28), линия (51) соединена с сепаратором (24), при этом линия (51) разветвлена на линию (53) для жидких легких углеводородов и линию (52) для получаемой легкой жидкости, при этом линия (53) для жидких легких углеводородов соединена со смесителем (28). Устройство содержит линию (61), соединенную с сепаратором (24), при этом линия (61) разветвлена на линию (63) и линию (62) рециркуляции газа, при этом линия (63) соединена с генератором (27) мощности, и при этом линия (62) рециркуляции газа соединена с компрессором (25), при этом компрессор (25) соединен с линией (64), а линия (64) сливается с линией (67) подачи легкого углеводородного газа, при этом линия подачи легкого углеводородного газа выполнена с возможностью транспортировки свежего легкого углеводородного газа в реактор (23). Устройство содерIn another aspect, with reference to FIG. 2, a device is proposed for continuous upgrading of heavy oil to obtain upgraded oil, the device comprising a heavy oil supply line (48) connected to a heat exchanger (21) for transporting heavy oil through the heat exchanger (21), while the heavy oil supply line (48) is continuous with a line (49) connecting the heat exchanger (21) to the first control heat exchanger (22). The device contains a separator (24) connected to the first control heat exchanger (22) by line (50), wherein line (50) is continuous with line (49). The device contains a line (57) connected to the separator (24), wherein the line (57) is branched into a heavy oil line (59) and a line (58), and the heavy oil line (59) passes through the heat exchanger (21) and is continuous with line (56) connected to the second control heat exchanger (26), and wherein line (58) is connected to the reactor (23), and line (60) connects the reactor (23) to the separator (24). The device contains a mixer (28) connected to the second control heat exchanger (26) by a line (54), while the upgraded oil line (55) is connected to the mixer (28), line (51) is connected to the separator (24), and line ( 51) is branched into a line (53) for liquid light hydrocarbons and a line (52) for the resulting light liquid, while line (53) for liquid light hydrocarbons is connected to the mixer (28). The device contains a line (61) connected to a separator (24), while line (61) is branched into a gas recirculation line (63) and a gas recirculation line (62), while line (63) is connected to a power generator (27), and when in this case, the gas recirculation line (62) is connected to the compressor (25), while the compressor (25) is connected to line (64), and line (64) merges with the light hydrocarbon gas supply line (67), while the light hydrocarbon gas supply line configured to transport fresh light hydrocarbon gas into the reactor (23). Container device

- 9 043893 жит линию (65) электропитания, соединяющую генератор (27) мощности с реактором (23).- 9 043893 live power supply line (65) connecting the power generator (27) to the reactor (23).

В другом аспекте со ссылкой на фиг. 1 предложен способ непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти с использованием импульсного плазменного реактора (13), включающий: нагнетание тяжелой нефти через линию подачи (31) тяжелой нефти под первым давлением от 0,1 до 10 бар изб. (предпочтительно от 0,9 до 2 бар изб.) в межэлектродный промежуток внутри реактора (13), при этом линия (31) подачи тяжелой нефти сначала пропускает тяжелую нефть через теплообменник (11), чтобы отрегулировать температуру тяжелой нефти, и доставляет ее в первый регулировочный теплообменник (12), через который проходит тяжелая нефть, чтобы попасть в реактор (13), и при этом межэлектродный промежуток определяется расстоянием между первым концом отрицательного электрода и первым концом положительного электрода, причем второй конец положительного электрода и второй конец отрицательного электрода подключены к генератору (17) мощности через линию (47) электропитания. Способ дополнительно включает в себя нагнетание при втором давлении от 0,2 до 20 бар изб. (предпочтительно от 1 до 3 бар изб.) легкого углеводородного газа через линию (66) подачи легкого углеводородного газа в реактор (13) для смешивания в нем с тяжелой нефтью с образованием смеси углеводородной жидкости-газа в межэлектродном промежутке. Способ дополнительно включает в себя создание искрового разряда в межэлектродном промежутке для реагирования смеси углеводородной жидкости-газа. Способ дополнительно включает в себя поступление прореагировавшей смеси углеводородной жидкости-газа в сепаратор (14) и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти. Способ дополнительно включает в себя поступление отделенного легкого углеводородного газа из сепаратора (14) в компрессор (15) и сжатие легкого углеводородного газа, при этом свежий водород и/или свежий углеводородный газ добавляют к легкому углеводородному газу для получения газовой смеси водорода и легких углеводородов и рециркуляции газовой смеси водорода и легких углеводородов в реактор (13). Кроме того, способ включает в себя поступление тяжелой нефти из сепаратора (14) в теплообменник (11), в котором тяжелая нефть из сепаратора (14) объединяется с тяжелой нефтью из линии подачи тяжелой нефти с получением комбинированной тяжелой нефти. Способ дополнительно включает в себя удаление комбинированной тяжелой нефти или смешивание комбинированной тяжелой нефти с легкой углеводородной жидкостью для получения облагороженной нефти. В некоторых вариантах воплощения от 1 до 50% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ. В некоторых вариантах воплощения от 1 до 10% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ. В некоторых вариантах воплощения от 10 до 20% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ. В некоторых вариантах воплощения от 20 до 30% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ. В некоторых вариантах воплощения от 30 до 50% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ. В некоторых вариантах воплощения от 50 до 75% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ. В некоторых вариантах воплощения от 75 до 100% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ. В зависимости от применения, предпочтительный диапазон может составлять всего 3%, чтобы быть экономически выгодным, в то время как другие варианты воплощения могут требовать более высокого преобразования за один цикл реакции, чтобы быть конкурентными. Каждый вариант применения будет обладать оптимальным диапазоном преобразования, поскольку увеличение стоимости продукта за счет более высокого преобразования потребует дополнительной энергии. Предпочтительное преобразование при частичном облагораживании тяжелой сырой нефти для транспортировки по трубопроводу составляет от 3 до 10%, тогда как предпочтительное преобразование тяжелого газойля нефтеперерабатывающего завода может составлять от 5 до 30%.In another aspect, with reference to FIG. 1 proposes a method for continuous upgrading of heavy oil to obtain upgraded oil using a pulsed plasma reactor (13), including: injection of heavy oil through the heavy oil supply line (31) under a first pressure of 0.1 to 10 barg. (preferably 0.9 to 2 barg) into the interelectrode gap inside the reactor (13), wherein the heavy oil supply line (31) first passes the heavy oil through the heat exchanger (11) to adjust the temperature of the heavy oil, and delivers it to a first control heat exchanger (12) through which heavy oil passes to enter the reactor (13), and wherein the interelectrode gap is determined by the distance between the first end of the negative electrode and the first end of the positive electrode, and the second end of the positive electrode and the second end of the negative electrode are connected to the power generator (17) via the power supply line (47). The method further includes injection at a second pressure of 0.2 to 20 barg. (preferably 1 to 3 barg) of light hydrocarbon gas through line (66) supplying light hydrocarbon gas to reactor (13) for mixing therein with heavy oil to form a hydrocarbon liquid-gas mixture in the interelectrode gap. The method further includes creating a spark discharge in the interelectrode gap to react the hydrocarbon liquid-gas mixture. The method further includes supplying the reacted hydrocarbon liquid-gas mixture to a separator (14) and separating the light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from the heavy oil. The method further includes supplying the separated light hydrocarbon gas from the separator (14) to the compressor (15) and compressing the light hydrocarbon gas, wherein fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas is added to the light hydrocarbon gas to obtain a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbons and recycling a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbons into the reactor (13). In addition, the method includes supplying heavy oil from the separator (14) to a heat exchanger (11), in which the heavy oil from the separator (14) is combined with the heavy oil from the heavy oil supply line to produce a combined heavy oil. The method further includes removing the combined heavy oil or mixing the combined heavy oil with a light hydrocarbon liquid to produce an upgraded oil. In some embodiments, from 1 to 50% by volume of the heavy oil is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas. In some embodiments, from 1 to 10% by volume of the heavy oil is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas. In some embodiments, 10 to 20% by volume of the heavy oil is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas. In some embodiments, 20 to 30% of the heavy oil volume is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas. In some embodiments, 30 to 50% of the heavy oil volume is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas. In some embodiments, 50 to 75% of the heavy oil volume is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas. In some embodiments, from 75 to 100% by volume of the heavy oil is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas. Depending on the application, the preferred range may be as low as 3% to be economical, while other embodiments may require higher conversion per reaction cycle to be competitive. Each application will have an optimal conversion range, since increasing the cost of the product due to higher conversion will require additional energy. The preferred conversion for partial upgrading of heavy crude oil for pipeline transport is 3 to 10%, while the preferred conversion of refinery heavy gas oil may be 5 to 30%.

В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть из сепаратора (14) и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:10 до 20:1. В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть из сепаратора (14) и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:10 до 1:5. В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть из сепаратора (14) и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:5 до 1:2. В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть из сепаратора (14) и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:2 до 1:1. В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть из сепаратора (14) и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:1 до 2:1. В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть из сепаратора (14) и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 2:1 до 5:1. В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть из сепаратора (14) и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 5:1 до 10:1. Предпочтительное соотношение подачи/рециркуляции нефти составляет от 1 до 10.In some embodiments, the heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:10 to 20:1. In some embodiments, the heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:10 to 1:5. In some embodiments, the heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:5 to 1:2. In some embodiments, the heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:2 to 1:1. In some embodiments, the heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:1 to 2:1. In some embodiments, the heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 2:1 to 5:1. In some embodiments, the heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 5:1 to 10:1. The preferred oil feed/recycle ratio is from 1 to 10.

В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 25 до 200°С. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 15 до 50°С. В некоторых вариантах воплощения комбиIn some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of from 25 to 200°C. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of from 15 to 50°C. In some embodiments, the combi

- 10 043893 нированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 50 до 100°С. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 100 до 150°С. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 150 до 200°С с предпочтительной температурой между 120 и 150°С.- 10 043893 unified heavy oil from the separator (14) and heavy oil from the heavy oil supply line are controlled to a temperature of 50 to 100°C. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of from 100 to 150°C. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of between 150 and 200°C, with a preferred temperature between 120 and 150°C.

В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 1 до 1000 сП на входе в реактор (13). В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 1 до 50 сП на входе в реактор (13). В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 50 до 300 сП на входе в реактор (13). В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 300 до 600 сП на входе в реактор (13). В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 600 до 900 сП на входе в реактор (13). В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 900 до 1250 сП на входе в реактор (13). В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (14) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость, большую 1000 сП на входе в реактор (13). Предпочтительный диапазон вязкости составляет от 10 до 200 сП.In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 1 to 1000 cP at the inlet to the reactor (13). In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 1 to 50 cP at the inlet to the reactor (13). In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 50 to 300 cP at the inlet to the reactor (13). In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 300 to 600 cP at the inlet to the reactor (13). In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 600 to 900 cP at the inlet to the reactor (13). In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 900 to 1250 cP at the inlet to the reactor (13). In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (14) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity greater than 1000 cP at the inlet to the reactor (13). The preferred viscosity range is from 10 to 200 cP.

В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит множество межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит два межэлектродных промежутка. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит три межэлектродных промежутка. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит четыре межэлектродных промежутка. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит пять межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит 5-10 межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит 20-50 межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит 50-100 межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (13) содержит более 100 межэлектродных промежутков. Предпочтительное количество промежутков будет линейно увеличиваться с желаемой пропускной способностью способа согласно заявке. Вспомогательное оборудование, участвующее в реакциях, будет иметь соответствующие размеры, и более крупные варианты применения обеспечат экономию масштаба для этого оборудования.In some embodiments, the reactor (13) includes a plurality of interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains two interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains three interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains four interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains five interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains 5-10 interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains 20-50 interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains 50-100 interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (13) contains more than 100 interelectrode spaces. The preferred number of gaps will increase linearly with the desired process throughput according to the application. Ancillary equipment involved in reactions will be sized accordingly, and larger applications will provide economies of scale for that equipment.

В некоторых вариантах воплощения сепаратор (14) содержит устройство фракционной перегонки или абсорбер. В некоторых вариантах воплощения абсорбер представляет собой абсорбер с переменным давлением.In some embodiments, the separator (14) includes a fractional distillation device or absorber. In some embodiments, the absorber is a pressure variable absorber.

В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 100 до 300°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 90 до 110°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 110 до 130°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 130 до 150°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 150 до 170°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 170 до 190°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 190 до 210°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 210 до 230°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 230 до 250°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 250 до 270°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 270 до 290°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 270 до 310°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения меньшую чем 90°С. В некоторых вариантах воплощения способ дополнительно включает в себя удаление части легкой углеводородной жидкости перед смешиванием с комбинированной тяжелой нефтью. В некоторых вариантах воплощения свежий водород и/или свежий углеводородный газ добавляют к отделенному легкому углеводородному газу перед сжатием и/или после него.In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of from 100 to 300°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 90 to 110°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 110 to 130°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 130 to 150°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 150 to 170°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 170 to 190°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 190 to 210°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 210 to 230°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 230 to 250°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 250 to 270°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 270 to 290°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 270 to 310°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of less than 90°C. In some embodiments, the method further includes removing a portion of the light hydrocarbon liquid before mixing with the combined heavy oil. In some embodiments, fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas is added to the separated light hydrocarbon gas before and/or after compression.

В некоторых вариантах воплощения способ включает анализ состава легкого углеводородного газа перед его подачей в реактор (13). В некоторых вариантах воплощения анализ выполняется методом колориметрического анализа. В некоторых вариантах воплощения анализ выполняется методом газовой хроматографии (gas chromatography, GC). В некоторых вариантах воплощения анализ выполняется методом газовой хроматографии и масс-спектрометрии (gas chromatography mass spectrometry, GCMS). В некоторых вариантах воплощения анализ проводится методом измерения плотности газа, молекулярной массы газа или с помощью других методов измерения для определения состава газа, прямо или косвенно.In some embodiments, the method includes analyzing the composition of the light hydrocarbon gas before it is supplied to the reactor (13). In some embodiments, the analysis is performed by a colorimetric assay. In some embodiments, the analysis is performed by gas chromatography (GC). In some embodiments, the analysis is performed by gas chromatography mass spectrometry (GCMS). In some embodiments, the analysis is performed by measuring gas density, gas molecular weight, or other measurement methods to determine the composition of the gas, directly or indirectly.

- 11 043893- 11 043893

В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ дополнительно включает очистку сжатого легкого углеводородного газа для регулирования давления. В некоторых вариантах воплощения очищенный легкий углеводородный газ обеспечивает питание реактора (13) и/или обеспечивает тепло, используемое в процессе. В некоторых вариантах воплощения водород извлекают из очищенного легкого углеводородного газа. В некоторых вариантах воплощения энергию для искрового разряда обеспечивает микротурбина.In some embodiments, the method further includes treating the compressed light hydrocarbon gas to regulate pressure. In some embodiments, the purified light hydrocarbon gas powers the reactor (13) and/or provides heat used in the process. In some embodiments, hydrogen is recovered from the purified light hydrocarbon gas. In some embodiments, the energy for the spark discharge is provided by a microturbine.

В некоторых вариантах воплощения количество свежего водорода, добавленного к легкому углеводородному газу, представляет собой количество, достаточное для получения газовой смеси водорода и легкого углеводородного газа, имеющей концентрацию водорода от 1 до 50% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 1 до 10% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 10 до 20% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 20 до 30% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 30 до 40% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 40 до 50% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 50 до 60% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 60 до 80% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода больше чем 80% по объему. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,01 до 1 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,01 до 0,2 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,2 до 0,4 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,4 до 0,6 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,6 до 0,8 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,8 до 1 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока, большей чем 1 л/мин.In some embodiments, the amount of fresh hydrogen added to the light hydrocarbon gas is an amount sufficient to produce a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon gas having a hydrogen concentration of from 1 to 50% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is from 1 to 10% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is from 10 to 20% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 20 to 30% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 30 to 40% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 40 to 50% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 50 to 60% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is from 60 to 80% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is greater than 80% by volume. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.01 to 1 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.01 to 0.2 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.2 to 0.4 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.4 to 0.6 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.6 to 0.8 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.8 to 1 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate greater than 1 L/min.

В некоторых вариантах воплощения облагороженная нефть имеет улучшенную кривую кипения, на что указывает преобразование. Величина преобразования определяется как количество нового материала, кипящего ниже 400°С, которое создается во время реакций, деленное на общую начальную массу. В некоторых вариантах воплощения преобразование может определяться созданием нового материала, который кипит ниже 300°С или некоторой другой температуры. Облагороженная нефть также будет иметь улучшенную плотность в градусах API от 0,1 до 20. Облагороженная нефть будет иметь улучшенное содержание асфальтенов, от 0 до 10%. Предпочтительные диапазоны преобразования, улучшения плотности в градусах API и уменьшения асфальтенов будут зависеть от конкретного применения и относительных ценностей сырья и продуктов.In some embodiments, the upgraded oil has an improved boiling curve, as indicated by conversion. The amount of conversion is defined as the amount of new material boiling below 400°C that is created during the reactions divided by the total initial mass. In some embodiments, the transformation may be defined as creating a new material that boils below 300°C or some other temperature. The upgraded oil will also have an improved API gravity, from 0.1 to 20. The upgraded oil will have an improved asphaltene content, from 0 to 10%. Preferred ranges for conversion, API gravity improvement, and asphaltene reduction will depend on the specific application and the relative values of the raw materials and products.

В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть пропускают в обход теплообменника (11). В некоторых вариантах воплощения тяжелую нефть пропускают в обход первого регулировочного теплообменника (12) и/или второго регулировочного теплообменника (16). В некоторых вариантах воплощения тяжелая нефть, нагнетаемая через линию (31) подачи тяжелой нефти, охлаждается теплообменником (11) и первым регулировочным теплообменником (12). В некоторых вариантах воплощения теплообменник (11) охлаждает тяжелую нефть. В некоторых вариантах воплощения теплообменник (11) нагревает тяжелую нефть. В некоторых вариантах воплощения теплообменник (11) может быть обойден проходящей линией.In some embodiments, the heavy oil is bypassed through the heat exchanger (11). In some embodiments, heavy oil is bypassed by the first control heat exchanger (12) and/or the second control heat exchanger (16). In some embodiments, the heavy oil pumped through the heavy oil supply line (31) is cooled by a heat exchanger (11) and a first control heat exchanger (12). In some embodiments, the heat exchanger (11) cools the heavy oil. In some embodiments, the heat exchanger (11) heats the heavy oil. In some embodiments, the heat exchanger (11) may be bypassed by a passing line.

В некоторых вариантах воплощения первый регулировочный теплообменник (12) нагревает тяжелую нефть, проходящую через него. В некоторых вариантах воплощения первый регулировочный теплообменник (12) охлаждает тяжелую нефть, проходящую через него. В некоторых вариантах воплощения второй регулировочный теплообменник (16) нагревает тяжелую нефть, проходящую через него. В некоторых вариантах воплощения второй регулировочный теплообменник (16) охлаждает тяжелую нефть, проходящую через него. В некоторых вариантах воплощения линия подачи тяжелой нефти содержит тяжелую нефть, которая не требует облагораживания, и при этом линия подачи тяжелой нефти проходит в обход реактора (13), чтобы попасть в сепаратор (14) после прохождения через теплообменник (11) и первый регулировочный теплообменник (12), при этом способ включает отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти, причем отделенная тяжелая нефть транспортируется в реактор (13).In some embodiments, the first control heat exchanger (12) heats the heavy oil passing through it. In some embodiments, the first control heat exchanger (12) cools the heavy oil passing through it. In some embodiments, the second control heat exchanger (16) heats the heavy oil passing through it. In some embodiments, the second control heat exchanger (16) cools the heavy oil passing through it. In some embodiments, the heavy oil feed line contains heavy oil that does not require upgrading, and wherein the heavy oil feed line bypasses the reactor (13) to enter the separator (14) after passing through the heat exchanger (11) and the first control heat exchanger (12), the method comprising separating light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from heavy oil, wherein the separated heavy oil is transported to a reactor (13).

В другом аспекте, со ссылкой на фиг. 2, предложен способ непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти с использованием импульсного плазменного реактора (23), включающий в себя нагнетание тяжелой нефти через линию (48) подачи тяжелой нефти под первым давлением от 0,1 до 10 бар изб. (предпочтительный диапазон 0,9 до 2 бар изб.) через теплообменник (21) и первый регулировочный теплообменник (22) в сепаратор (24), и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти, при этом отделенная тяжелая нефть поступает в теплообменник (21) для объединения с тяжелой нефтью из линии (48) подачи тяжелой нефти, и/или отIn another aspect, with reference to FIG. 2, a method for continuous upgrading of heavy oil is proposed to obtain upgraded oil using a pulsed plasma reactor (23), including injecting heavy oil through a heavy oil supply line (48) at a first pressure of 0.1 to 10 barg. (preferred range 0.9 to 2 barg) through the heat exchanger (21) and the first control heat exchanger (22) to the separator (24), and separating the light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from the heavy oil, wherein the separated heavy oil enters heat exchanger (21) for combining with heavy oil from the heavy oil supply line (48), and/or from

- 12 043893 деленная тяжелая нефть поступает в межэлектродный промежуток, включенный в реактор (23), причем межэлектродный промежуток определяется расстоянием между первым концом отрицательного электрода и первым концом положительного электрода, при этом второй конец положительного электрода и второй конец отрицательного электрода подключены к генератору (27) мощности посредством линии (65) электропитания, и при этом легкий углеводородный газ поступает в компрессор (25) или генератор (27) мощности, при этом легкий углеводородный газ в компрессоре (25) сжимается и направляется в реактор (23), и при этом легкая углеводородная жидкость подается в смеситель (28) или собирается. Способ дополнительно включает в себя нагнетание при втором давлении от 0,2 до 20 бар изб. (предпочтительно в диапазоне от 1 до 3 бар изб.) легкого углеводородного газа через линию (67) подачи легкого углеводородного газа в реактор (23) для смешивания в нем с тяжелой нефтью с образованием смеси углеводородной жидкости-газа в межэлектродном промежутке. Способ дополнительно включает в себя создание искрового разряда в межэлектродном промежутке для реагирования смеси углеводородной жидкости-газа. Способ дополнительно включает в себя поступление прореагировавшей смеси углеводородной жидкости-газа в сепаратор (24) и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти. Способ дополнительно включает в себя объединение отделенной тяжелой нефти и тяжелой нефти из линии подачи тяжелой нефти и поступление комбинированной тяжелой нефти через второй регулировочный теплообменник (26) в смеситель (28), а также смешивание комбинированной тяжелой нефти с легкой углеводородной жидкостью для получения облагороженной нефти.- 12 043893 the divided heavy oil enters the interelectrode gap included in the reactor (23), and the interelectrode gap is determined by the distance between the first end of the negative electrode and the first end of the positive electrode, while the second end of the positive electrode and the second end of the negative electrode are connected to the generator (27 ) power through the power supply line (65), and wherein the light hydrocarbon gas is supplied to the compressor (25) or power generator (27), wherein the light hydrocarbon gas in the compressor (25) is compressed and sent to the reactor (23), and wherein the light hydrocarbon liquid is fed into the mixer (28) or collected. The method further includes injection at a second pressure of 0.2 to 20 barg. (preferably in the range of 1 to 3 barg) of light hydrocarbon gas through line (67) supplying light hydrocarbon gas to reactor (23) for mixing therein with heavy oil to form a hydrocarbon liquid-gas mixture in the interelectrode gap. The method further includes creating a spark discharge in the interelectrode gap to react the hydrocarbon liquid-gas mixture. The method further includes supplying the reacted hydrocarbon liquid-gas mixture to a separator (24) and separating the light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from the heavy oil. The method further includes combining the separated heavy oil and the heavy oil from the heavy oil supply line and passing the combined heavy oil through the second control heat exchanger (26) into the mixer (28), and mixing the combined heavy oil with the light hydrocarbon liquid to obtain an upgraded oil.

В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 25 до 200°С. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 15 до 50°С. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 50 до 100°С. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 100 до 150°С. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти регулируются до температуры от 150 до 200°С с предпочтительной температурой между 120 и 150°С.In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of from 25 to 200°C. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of from 15 to 50°C. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of from 50 to 100°C. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of from 100 to 150°C. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line is controlled to a temperature of between 150 and 200°C, with a preferred temperature between 120 and 150°C.

В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 1 до 1000 сП после объединения. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 1 до 50 сП после объединения. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 50 до 300 сП после объединения. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 300 до 600 сП после объединения. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 600 до 900 сП после объединения. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость от 900 до 1250 сП после объединения. В некоторых вариантах воплощения комбинированная тяжелая нефть из сепаратора (24) и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти имеет вязкость, большую чем 1000 сП после объединения. Предпочтительный диапазон вязкости составляет от 10 до 200 сП.In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 1 to 1000 cP after combining. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 1 to 50 cP after combining. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 50 to 300 cP after combining. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 300 to 600 cP after combining. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 600 to 900 cP after combining. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity of 900 to 1250 cP after combining. In some embodiments, the combined heavy oil from the separator (24) and the heavy oil from the heavy oil supply line has a viscosity greater than 1000 cP after combining. The preferred viscosity range is from 10 to 200 cP.

В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит множество межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит два межэлектродных промежутка. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит три межэлектродных промежутка. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит четыре межэлектродных промежутка. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит пять межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит 5-10 межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит 20-50 межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит 50-100 межэлектродных промежутков. В некоторых вариантах воплощения реактор (23) содержит более 100 межэлектродных промежутков. Предпочтительное количество промежутков будет линейно увеличиваться с желаемой пропускной способностью способа согласно заявке. Вспомогательное оборудование, участвующее в реакциях, будет иметь соответствующие размеры, и более крупные варианты применения обеспечат экономию масштаба для этого оборудования.In some embodiments, the reactor (23) includes a plurality of interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) includes two interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) includes three interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) includes four interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) contains five interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) contains 5-10 interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) contains 20-50 interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) contains 50-100 interelectrode spaces. In some embodiments, the reactor (23) contains more than 100 interelectrode spaces. The preferred number of gaps will increase linearly with the desired process throughput according to the application. Ancillary equipment involved in reactions will be appropriately sized, and larger applications will provide economies of scale for that equipment.

В некоторых вариантах воплощения сепаратор (24) содержит устройство фракционной перегонки или абсорбер. В некоторых вариантах воплощения абсорбер представляет собой абсорбер с переменным давлением.In some embodiments, the separator (24) includes a fractional distillation device or absorber. In some embodiments, the absorber is a pressure variable absorber.

В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 100 до 300°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 90 до 110°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 110 до 130°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеIn some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 100 to 300°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 90 to 110°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 110 to 130°C. In some embodiments, light carbon

- 13 043893 водородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 130 до 150°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 150 до 170°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 170 до 190°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 190 до 210°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 210 до 230°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 230 до 250°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 250 до 270°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 270 до 290°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 270 до 310°С. В некоторых вариантах воплощения легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения меньшую чем 90°С. В некоторых вариантах воплощения способ дополнительно включает в себя удаление части легкой углеводородной жидкости перед ее смешиванием с комбинированной тяжелой нефтью. В некоторых вариантах воплощения свежий водород и/или свежий углеводородный газ добавляют к отделенному легкому углеводородному газу перед сжатием и/или после него.- 13 043893 hydrogen liquid has an upper boiling point of 130 to 150°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 150 to 170°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 170 to 190°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 190 to 210°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 210 to 230°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 230 to 250°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 250 to 270°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 270 to 290°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 270 to 310°C. In some embodiments, the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of less than 90°C. In some embodiments, the method further includes removing a portion of the light hydrocarbon liquid before mixing it with the combined heavy oil. In some embodiments, fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas is added to the separated light hydrocarbon gas before and/or after compression.

В некоторых вариантах воплощения способ включает анализ состава легкого углеводородного газа перед его подачей в реактор (23). В некоторых вариантах воплощения анализ выполняется методом колориметрического анализа. В некоторых вариантах воплощения анализ выполняется методом газовой хроматографии (gas chromatography, GC). В некоторых вариантах воплощения анализ выполняется методом газовой хроматографии и масс-спектрометрии (gas chromatography mass spectrometry, GCMS). В некоторых вариантах воплощения анализ проводится методом измерения плотности газа, молекулярной массы газа или с помощью других методов измерения для определения состава газа, прямо или косвенно.In some embodiments, the method includes analyzing the composition of the light hydrocarbon gas before it is supplied to the reactor (23). In some embodiments, the analysis is performed by a colorimetric assay. In some embodiments, the analysis is performed by gas chromatography (GC). In some embodiments, the analysis is performed by gas chromatography mass spectrometry (GCMS). In some embodiments, the analysis is performed by measuring gas density, gas molecular weight, or other measurement methods to determine the composition of the gas, directly or indirectly.

В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ дополнительно включает очистку сжатого легкого углеводородного газа для регулирования давления. В некоторых вариантах воплощения очищенный легкий углеводородный газ обеспечивает питание реактора (23) и/или обеспечивает тепло, используемое в процессе. В некоторых вариантах воплощения водород извлекают из очищенного легкого углеводородного газа. В некоторых вариантах воплощения энергию для искрового разряда обеспечивает микротурбина.In some embodiments, the method further includes treating the compressed light hydrocarbon gas to regulate pressure. In some embodiments, the purified light hydrocarbon gas powers the reactor (23) and/or provides heat used in the process. In some embodiments, hydrogen is recovered from the purified light hydrocarbon gas. In some embodiments, the energy for the spark discharge is provided by a microturbine.

В некоторых вариантах воплощения количество свежего водорода, добавленного к легкому углеводородному газу, представляет собой количество, достаточное для получения газовой смеси водорода и легкого углеводородного газа, содержащей концентрацию водорода от 1 до 50% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 1 до 10% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 10 до 20% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 20 до 30% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 30 до 40% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 40 до 50% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 50 до 60% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода составляет от 60 до 80% по объему. В некоторых вариантах воплощения концентрация водорода больше чем 80% по объему. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,01 до 1 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,01 до 0,2 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,2 до 0,4 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,4 до 0,6 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,6 до 0,8 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,8 до 1 л/мин. В некоторых вариантах воплощения газовую смесь водорода и легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока, большей чем 1 л/мин.In some embodiments, the amount of fresh hydrogen added to the light hydrocarbon gas is an amount sufficient to produce a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon gas containing a hydrogen concentration of from 1 to 50% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is from 1 to 10% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is from 10 to 20% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 20 to 30% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 30 to 40% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 40 to 50% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is 50 to 60% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is from 60 to 80% by volume. In some embodiments, the hydrogen concentration is greater than 80% by volume. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.01 to 1 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.01 to 0.2 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.2 to 0.4 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.4 to 0.6 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.6 to 0.8 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate of 0.8 to 1 L/min. In some embodiments, a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbon is supplied to the reactor at a flow rate greater than 1 L/min.

В некоторых вариантах воплощения облагороженная нефть имеет улучшенную кривую кипения, на что указывает преобразование. Величина преобразования определяется как количество нового материала, кипящего ниже 400°С, которое создается во время реакций, деленное на общую начальную массу. В некоторых вариантах воплощения преобразование может определяться созданием нового материала, который кипит ниже 300°С или некоторой другой температуры. Облагороженная нефть также будет иметь улучшенную плотность в градусах API от 0,1 до 20. Облагороженная нефть будет иметь улучшенное содержание асфальтенов, от 0 до 10%. Предпочтительные диапазоны преобразования, улучшения плотности в градусах API и уменьшения асфальтенов будут зависеть от конкретного применения и относительных ценностей сырья и продуктов.In some embodiments, the upgraded oil has an improved boiling curve, as indicated by conversion. The amount of conversion is defined as the amount of new material boiling below 400°C that is created during the reactions divided by the total initial mass. In some embodiments, the transformation may be defined as creating a new material that boils below 300°C or some other temperature. The upgraded oil will also have an improved API gravity, from 0.1 to 20. The upgraded oil will have an improved asphaltene content, from 0 to 10%. Preferred ranges for conversion, API gravity improvement, and asphaltene reduction will depend on the specific application and the relative values of the raw materials and products.

В некоторых вариантах воплощения тяжелая нефть из линии (48) подачи тяжелой нефти и/или тяжелая нефть из сепаратора (24) проходит в обход теплообменника (21). В некоторых вариантах воплощения обход первого регулировочного теплообменника (22) и/или второго регулировочного теплооб- 14 043893 менника (26) выполнен за счет пропускания в обход тяжелой нефти из линии (48) подачи тяжелой нефти и/или тяжелой нефти из сепаратора (24).In some embodiments, the heavy oil from the heavy oil supply line (48) and/or the heavy oil from the separator (24) bypasses the heat exchanger (21). In some embodiments, the first control heat exchanger (22) and/or the second control heat exchanger (26) is bypassed by bypassing the heavy oil from the heavy oil supply line (48) and/or the heavy oil from the separator (24). .

В некоторых вариантах воплощения тяжелая нефть, нагнетаемая через линию (31) подачи тяжелой нефти, охлаждается теплообменником (21) и первым регулировочным теплообменником (22). В некоторых вариантах воплощения теплообменник (21) охлаждает тяжелую нефть. В некоторых вариантах воплощения теплообменник (21) нагревает тяжелую нефть. В некоторых вариантах воплощения теплообменник (21) может быть обойден проходящей линией.In some embodiments, the heavy oil pumped through the heavy oil supply line (31) is cooled by a heat exchanger (21) and a first control heat exchanger (22). In some embodiments, the heat exchanger (21) cools the heavy oil. In some embodiments, the heat exchanger (21) heats the heavy oil. In some embodiments, the heat exchanger (21) may be bypassed by a passing line.

В некоторых вариантах воплощения первый регулировочный теплообменник (22) нагревает тяжелую нефть, проходящую через него. В некоторых вариантах воплощения первый регулировочный теплообменник (22) охлаждает тяжелую нефть, проходящую через него. В некоторых вариантах воплощения второй регулировочный теплообменник (26) нагревает тяжелую нефть, проходящую через него. В некоторых вариантах воплощения второй регулировочный теплообменник (26) охлаждает тяжелую нефть, проходящую через него. Устройство и способы, в целом описанные выше, будут лучше понятны со ссылкой на следующие примеры, которые никоим образом не предназначены для ограничения устройства или способов, описанных выше.In some embodiments, the first control heat exchanger (22) heats the heavy oil passing through it. In some embodiments, the first control heat exchanger (22) cools the heavy oil passing through it. In some embodiments, the second control heat exchanger (26) heats the heavy oil passing through it. In some embodiments, the second control heat exchanger (26) cools the heavy oil passing through it. The apparatus and methods generally described above will be better understood with reference to the following examples, which are in no way intended to limit the apparatus or methods described above.

ПримерыExamples

В первом примере со ссылкой на фиг. 1 поток тяжелой перерабатываемой нефти, такой как атмосферный осадок, не прореагировавшая нефть гидрокрекинга и/или другой тяжелый газойль, подают в технологический процесс, а теплообменник и регулировочный теплообменник поддерживают соответствующую температуру сырья в реакторе от 100 до 200°С. Эта температура может изменяться в зависимости от состава жидкости с целью получения достаточно низкой вязкости для поддержания небольшого размера пузырьков. В качестве исходного газа может использоваться любой легкий нефтезаводской газ, не содержащий кислорода и серы. В результате реакций в искровом разряде будут образовываться более легкие топливные продукты, которые могут быть удалены в сепараторе и отправлены на другие установки для дальнейшей обработки и смешивания. Часть тяжелого жидкого продукта из сепаратора также может быть возвращена обратно в реактор для увеличения общего преобразования сырья. Часть рециркулирующего газа из сепаратора может быть удалена для использования в качестве топлива для источника энергии, который обеспечивает электричеством искровые разряды и другое технологическое оборудование.In the first example with reference to FIG. 1 A heavy process oil stream, such as sludge, unreacted hydrocracking oil and/or other heavy gas oil, is introduced into the process, and a heat exchanger and control heat exchanger maintain the appropriate reactor feed temperature from 100 to 200°C. This temperature can be varied depending on the composition of the liquid to obtain a viscosity low enough to maintain small bubble sizes. Any light refinery gas that does not contain oxygen and sulfur can be used as the source gas. As a result of the reactions in the spark discharge, lighter fuel products will be formed, which can be removed in the separator and sent to other plants for further processing and mixing. Some of the heavy liquid product from the separator can also be returned back to the reactor to increase overall feed conversion. Some of the recycle gas from the separator can be removed to be used as fuel for an energy source that provides electricity to spark discharges and other process equipment.

Во втором примере со ссылкой на фиг. 2, поток разбавленной тяжелой сырой нефти подается в технологический процесс через теплообменник и регулировочный теплообменник для поддержания соответствующей температуры в нижней части сепаратора. Существующий легкий материал (разбавитель) удаляется в сепараторе, а тяжелый материал направляется в реактор при температуре, обеспечивающей низкую вязкость жидкости, которая поддерживает небольшой размер пузырьков. Исходный газ может представлять собой природный газ или попутный добытый газ, не содержащий кислорода. В результате реакций в искровом разряде будут образовываться более легкие углеводородные продукты, которые могут быть смешаны для улучшения характеристик транспортировки сырой нефти и/или удалены как легкий продукт. Часть тяжелого жидкого продукта из сепаратора также может быть удалена и смешана для улучшения качества сырой нефти. Часть рециркулирующего газа из сепаратора может быть удалена для использования в качестве топлива для источника энергии, который обеспечивает электричеством искровые разряды и другое технологическое оборудование.In a second example with reference to FIG. 2, the dilute heavy crude oil stream is supplied to the process through a heat exchanger and a control heat exchanger to maintain the appropriate temperature at the bottom of the separator. The existing light material (diluent) is removed in the separator and the heavy material is sent to the reactor at a temperature that produces a low viscosity liquid that maintains small bubble sizes. The feed gas may be natural gas or associated produced gas that does not contain oxygen. The spark discharge reactions will produce lighter hydrocarbon products which can be blended to improve crude oil transport characteristics and/or disposed of as a light product. Some of the heavy liquid product from the separator can also be removed and mixed to improve the quality of the crude oil. Some of the recycle gas from the separator can be removed to be used as fuel for an energy source that provides electricity to spark discharges and other process equipment.

Изобретение дополнительно определяется следующими вариантами воплощения.The invention is further defined by the following embodiments.

Вариант воплощения А. Устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти, содержащее линию подачи тяжелой нефти, соединенную с теплообменником, для транспортировки тяжелой нефти через теплообменник, при этом линия подачи тяжелой нефти непрерывна с первой линией, соединяющей теплообменник с первым регулировочным теплообменником;Embodiment A: An apparatus for continuous upgrading of heavy oil, comprising a heavy oil supply line connected to a heat exchanger for transporting heavy oil through the heat exchanger, wherein the heavy oil supply line is continuous with a first line connecting the heat exchanger to the first control heat exchanger;

реактор со второй линией, выполненной с возможностью подачи в него тяжелой нефти, при этом вторая линия проходит через первый регулировочный теплообменник и непрерывна с первой линией;a reactor with a second line configured to supply heavy oil thereto, the second line passing through the first control heat exchanger and being continuous with the first line;

сепаратор, соединенный с реактором третьей линией, при этом сепаратор соединен с четвертой линией, которая разветвлена на линию рециркуляции и пятую линию, при этом линия рециркуляции сливается со второй линией, а пятая линия соединена с теплообменником, при этом шестая линия соединена с сепаратором и разветвлена на линию получаемых легких жидкостей и седьмую линию, а седьмая линия соединена со смесителем;a separator connected to the reactor by a third line, wherein the separator is connected to a fourth line, which is branched into a recirculation line and a fifth line, wherein the recirculation line merges with the second line, and the fifth line is connected to the heat exchanger, while the sixth line is connected to the separator and is branched to the line of light liquids produced and the seventh line, and the seventh line is connected to the mixer;

второй регулировочный теплообменник, соединенный с теплообменником восьмой линией, причем восьмая линия непрерывна с пятой линией;a second control heat exchanger connected to the heat exchanger by an eighth line, the eighth line being continuous with the fifth line;

девятую линию, соединяющую смеситель и второй регулировочный теплообменник;a ninth line connecting the mixer and the second control heat exchanger;

линию облагороженной нефти, соединенную со смесителем, для удаления облагороженной нефти из установки;an upgraded oil line connected to the mixer for removing upgraded oil from the installation;

компрессор, причем десятая линия соединена с сепаратором и разветвлена на линию рециркуляции газа и одиннадцатую линию, при этом линия рециркуляции газа соединена с компрессором, а одиннадцатая линия соединена с генератором мощности;a compressor, wherein the tenth line is connected to the separator and is branched into a gas recirculation line and an eleventh line, wherein the gas recirculation line is connected to the compressor, and the eleventh line is connected to the power generator;

линию подачи легкого углеводородного газа для подачи свежего легкого углеводородного газа вlight hydrocarbon gas supply line for supplying fresh light hydrocarbon gas to

- 15 043893 реактор;- 15 043893 reactor;

двенадцатую линию, соединяющую компрессор с линией подачи легкого углеводородного газа; и линию электропитания, соединяющую генератор мощности с реактором.a twelfth line connecting the compressor to the light hydrocarbon gas supply line; and a power supply line connecting the power generator to the reactor.

Вариант воплощения В. Устройство для непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти, содержащее линию подачи тяжелой нефти, соединенную с теплообменником для транспортировки тяжелой нефти через теплообменник, причем линия подачи тяжелой нефти непрерывна с первой линией, соединяющей теплообменник с первым регулировочным теплообменником;Embodiment B: An apparatus for continuously upgrading heavy oil to produce upgraded oil, comprising a heavy oil supply line connected to a heat exchanger for transporting heavy oil through the heat exchanger, the heavy oil supply line being continuous with a first line connecting the heat exchanger to the first control heat exchanger;

сепаратор, соединенный с первым регулировочным теплообменником второй линией, причем вторая линия непрерывна с первой линией;a separator connected to the first control heat exchanger by a second line, the second line being continuous with the first line;

третью линию, соединенную с сепаратором, при этом третья линия разветвлена на линию тяжелой нефти и четвертую линию, при этом линия тяжелой нефти проходит через теплообменник и продолжается пятой линией, соединенной со вторым регулировочным теплообменником, при этом четвертая линия соединена с реактором, а шестая линия соединяет реактор с сепаратором;a third line connected to the separator, wherein the third line is branched into a heavy oil line and a fourth line, wherein the heavy oil line passes through the heat exchanger and continues with a fifth line connected to the second control heat exchanger, wherein the fourth line is connected to the reactor, and the sixth line connects the reactor to the separator;

смеситель, соединенный со вторым регулировочным теплообменником седьмой линией, при этом линия облагороженной нефти для удаления облагороженной нефти из устройства соединена со смесителем;a mixer connected to the second control heat exchanger by a seventh line, wherein a line of upgraded oil for removing upgraded oil from the device is connected to the mixer;

восьмую линию, соединенную с сепаратором, при этом восьмая линия разветвлена на линию легкой углеводородной жидкости и линию полученной легкой жидкости, при этом линия легкой углеводородной жидкости соединена со смесителем;an eighth line connected to the separator, wherein the eighth line is branched into a light hydrocarbon liquid line and a produced light liquid line, wherein the light hydrocarbon liquid line is connected to the mixer;

девятую линию, соединенную с сепаратором, при этом девятая линия разветвлена на десятую линию и линию рециркуляции газа, при этом десятая линия соединена с генератором мощности, а линия рециркуляции газа соединена с компрессором, при этом компрессор соединен с одиннадцатой линией, причем одиннадцатая линия сливается с линией подачи легкого углеводородного газа, при этом линия подачи легкого углеводородного газа выполнена с возможностью транспортировки свежего легкого углеводородного газа в реактор; и линию электропередачи, соединяющую генератор мощности с реактором.a ninth line connected to the separator, wherein the ninth line is branched into a tenth line and a gas recirculation line, wherein the tenth line is connected to the power generator, and the gas recirculation line is connected to the compressor, and the compressor is connected to the eleventh line, and the eleventh line merges with a light hydrocarbon gas supply line, wherein the light hydrocarbon gas supply line is configured to transport fresh light hydrocarbon gas to the reactor; and a transmission line connecting the power generator to the reactor.

Вариант воплощения С. Способ непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения нефти высокого качества с использованием импульсного плазменного реактора, включающий нагнетание тяжелой нефти через линию подачи тяжелой нефти под первым давлением от 0,1 до 10 бар изб. (предпочтительный диапазон от 0,9 до 2 бар изб.) в межэлектродный промежуток внутри реактора, при этом линия подачи тяжелой нефти сначала пропускает тяжелую нефть через теплообменник, чтобы отрегулировать температуру тяжелой нефти, и поступает в первый регулировочный теплообменник, через который тяжелая нефть проходит перед поступлением в реактор, и при этом межэлектродный промежуток определяется расстоянием между первым концом отрицательного электрода и первым концом положительного электрода, при этом второй конец положительного электрода и второй конец отрицательного электрода соединены с генератором мощности линией электропитания;Embodiment C: A method for continuously upgrading heavy oil to produce high quality oil using a pulsed plasma reactor, comprising injecting heavy oil through a heavy oil supply line at a first pressure of 0.1 to 10 barg. (preferred range is 0.9 to 2 barg) into the electrode gap inside the reactor, wherein the heavy oil supply line first passes the heavy oil through a heat exchanger to regulate the temperature of the heavy oil, and enters the first control heat exchanger through which the heavy oil passes before entering the reactor, and the interelectrode gap is determined by the distance between the first end of the negative electrode and the first end of the positive electrode, while the second end of the positive electrode and the second end of the negative electrode are connected to the power generator by a power supply line;

нагнетание при втором давлении от 0,2 до 20 бар изб. (предпочтительный диапазон от 1 до 3 бар изб.) легкого углеводородного газа через линию подачи легкого углеводородного газа в реактор для смешивания в нем с тяжелой нефтью с образованием смеси углеводородной жидкости-газа в межэлектродном промежутке;discharge at a second pressure of 0.2 to 20 barg. (preferred range 1 to 3 barg) light hydrocarbon gas through the light hydrocarbon gas supply line into the reactor for mixing therein with heavy oil to form a hydrocarbon liquid-gas mixture in the interelectrode gap;

создание искрового разряда в межэлектродном промежутке для реагирования смеси углеводородной жидкости-газа;creating a spark discharge in the interelectrode gap to react the hydrocarbon liquid-gas mixture;

прохождение прореагировавшей смеси углеводородной жидкости-газа в сепаратор и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти;passing the reacted hydrocarbon liquid-gas mixture into a separator and separating the light hydrocarbon liquid and the light hydrocarbon gas from the heavy oil;

прохождение отделенного легкого углеводородного газа из сепаратора в компрессор и сжатие легкого углеводородного газа, при этом свежий водород и свежий углеводородный газ добавляют к легкому углеводородному газу для получения газовой смеси водорода-легкого углеводорода и рециркуляции газовой смеси водорода-легкого углеводорода в реактор;passing the separated light hydrocarbon gas from the separator to a compressor and compressing the light hydrocarbon gas, adding fresh hydrogen and fresh hydrocarbon gas to the light hydrocarbon gas to produce a hydrogen-light hydrocarbon gas mixture and recycling the hydrogen-light hydrocarbon gas mixture to the reactor;

поступление тяжелой нефти из сепаратора в теплообменник, в котором тяжелая нефть из сепаратора объединяется с тяжелой нефтью из линии подачи тяжелой нефти с получением комбинированной тяжелой нефти; и удаление комбинированной тяжелой нефти или смешивание комбинированной тяжелой нефти с легкой углеводородной жидкостью с получением облагороженной нефти.supplying the heavy oil from the separator to a heat exchanger in which the heavy oil from the separator is combined with the heavy oil from the heavy oil supply line to produce a combined heavy oil; and removing the combined heavy oil or mixing the combined heavy oil with a light hydrocarbon liquid to produce an upgraded oil.

Вариант воплощения D. Способ, согласно варианту воплощения С, в котором от 1 до 50% объема тяжелой нефти превращается в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ с предпочтительным диапазоном от 3 до 30%.Embodiment D. The process of Embodiment C, wherein 1 to 50% by volume of the heavy oil is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas, with a preferred range of 3 to 30%.

Вариант воплощения Е. Способ согласно варианту воплощения С или D, в котором тяжелую нефть из сепаратора и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:10 до 20:1 с предпочтительным соотношением от 1:1 до 10:1.Embodiment E. The method of Embodiment C or D, wherein the heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:10 to 20:1, with a preferred ratio of 1:1 to 10:1.

Вариант воплощения F. Способ согласно любому из вариантов воплощения С-Е, в котором комбинированная тяжелая нефть из сепаратора и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти может бытьEmbodiment F. The method according to any one of embodiments C-E, wherein the combined heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil supply line may be

- 16 043893 отрегулирована до температуры от 25 до 200°С и вязкости от 1 до 1000 сП при входе в реактор с предпочтительной вязкостью от 10 до 200 сП.- 16 043893 is adjusted to a temperature of 25 to 200°C and a viscosity of 1 to 1000 cP when entering the reactor with a preferred viscosity of 10 to 200 cP.

Вариант воплощения G. Способ по любому из вариантов воплощения C-F, в котором реактор содержит множество межэлектродных промежутков.Embodiment G. The method according to any one of embodiments C-F, wherein the reactor contains a plurality of interelectrode spaces.

Вариант воплощения Н. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-G, в котором сепаратор содержит устройство фракционной перегонки или абсорбер.Embodiment H. The method according to any of embodiments C to G, wherein the separator comprises a fractional distillation device or an absorber.

Вариант воплощения I. Способ согласно любому из вариантов воплощения С-Н, в котором абсорбер представляет собой абсорбер с переменным давлением.Embodiment I. The method according to any one of embodiments C-H, wherein the absorber is a pressure swing absorber.

Вариант воплощения J. Способ по любому из вариантов воплощения C-I, в котором легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 100 до 300°С.Embodiment J. The method of any one of Embodiments C-I, wherein the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of 100° C. to 300° C.

Вариант воплощения K. Способ, согласно любому из вариантов воплощения C-J, дополнительно включающий удаление части легкой углеводородной жидкости перед ее смешиванием с комбинированной тяжелой нефтью.Embodiment K. A method according to any one of embodiments C-J, further comprising removing a portion of the light hydrocarbon liquid before mixing it with the combined heavy oil.

Вариант воплощения L. Способ согласно любому из вариантов воплощения С-K, в котором свежий водород и/или свежий углеводородный газ добавляют к отделенному легкому углеводородному газу перед сжатием и/или после него.Embodiment L. The method according to any one of embodiments C-K, wherein fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas is added to the separated light hydrocarbon gas before and/or after compression.

Вариант воплощения М. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-L, дополнительно включающий анализ состава легкого углеводородного газа перед его подачей в реактор.Embodiment M. The method according to any one of embodiments C-L, further comprising analyzing the composition of the light hydrocarbon gas before it is supplied to the reactor.

Вариант воплощения N. Способ согласно любому из вариантов воплощения С-М, дополнительно включающий очистку сжатого легкого углеводородного газа.Embodiment N. The method according to any of embodiments C-M, further comprising purifying the compressed light hydrocarbon gas.

Вариант воплощения О. Способ по любому из вариантов воплощения C-N, в котором очищенный легкий углеводородный газ обеспечивает питание реактора и/или обеспечивает тепло, используемое в процессе.Embodiment O. The method of any one of embodiments C-N, wherein the purified light hydrocarbon gas powers the reactor and/or provides heat used in the process.

Вариант воплощения Р. Способ согласно любому из вариантов воплощения С-О, в котором водород выделяют из очищенного легкого углеводородного газа.Embodiment P. A method according to any one of embodiments C-O, wherein hydrogen is separated from purified light hydrocarbon gas.

Вариант воплощения Q. Способ согласно любому из вариантов воплощения С-Р, в котором энергию для искрового разряда обеспечивает микротурбина.Embodiment Q. The method according to any one of embodiments C-P, wherein the energy for the spark discharge is provided by a microturbine.

Вариант воплощения R. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-Q, в котором количество свежего водорода, добавленного к легкому углеводородному газу, представляет собой количество, достаточное для получения газовой смеси водорода-легкого углеводорода, содержащей концентрацию водорода от 1 до 65% по объему с предпочтительной концентрацией водорода от 10 до 50%.Embodiment R. The method according to any one of embodiments C-Q, wherein the amount of fresh hydrogen added to the light hydrocarbon gas is an amount sufficient to produce a hydrogen-light hydrocarbon gas mixture containing a hydrogen concentration of from 1 to 65% by volume, preferably hydrogen concentration from 10 to 50%.

Вариант воплощения S. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-R, в котором газовую смесь водорода-легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,01 до 1 л/мин.Embodiment S. The method according to any one of embodiments C-R, wherein the hydrogen-light hydrocarbon gas mixture is supplied to the reactor at a flow rate of 0.01 to 1 l/min.

Вариант воплощения Т. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-S, в котором облагороженная нефть имеет улучшенную кривую кипения, на что указывает преобразование.Embodiment T. The method according to any one of embodiments C-S, wherein the upgraded oil has an improved boiling curve as indicated by the conversion.

Вариант воплощения U. Способ согласно любому из вариантов воплощения С-Т, в котором тяжелую нефть пропускают в обход теплообменника.Embodiment U. The method according to any one of embodiments C-T, wherein the heavy oil is bypassed through a heat exchanger.

Вариант воплощения V. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-U, в котором тяжелую нефть пропускают в обход первого регулировочного теплообменника и/или второго регулировочного теплообменника.Embodiment V. The method according to any one of embodiments C-U, wherein the heavy oil is bypassed by the first control heat exchanger and/or the second control heat exchanger.

Вариант воплощения W. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-V, в котором тяжелая нефть, нагнетаемая через линию подачи тяжелой нефти, охлаждается теплообменником и первым регулировочным теплообменником.Embodiment W. The method according to any one of embodiments C-V, wherein the heavy oil pumped through the heavy oil supply line is cooled by the heat exchanger and the first control heat exchanger.

Вариант воплощения X. Способ согласно любому из вариантов воплощения C-W, в котором линия подачи тяжелой нефти содержит тяжелую нефть, которая не требует облагораживания, при этом линия подачи тяжелой нефти проходит в обход реактора, чтобы попасть в сепаратор после прохождения через теплообменник и первый регулировочный теплообменник, при этом способ включает отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти, причем отделенная тяжелая нефть транспортируется в реактор.Embodiment X. The method according to any one of embodiments C-W, wherein the heavy oil supply line contains heavy oil that does not require upgrading, wherein the heavy oil supply line bypasses the reactor to enter the separator after passing through the heat exchanger and the first control heat exchanger The method includes separating light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from heavy oil, wherein the separated heavy oil is transported to a reactor.

Вариант воплощения Y. Способ непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения облагороженной нефти с использованием импульсного плазменного реактора, включающий нагнетание тяжелой нефти через линию подачи тяжелой нефти под первым давлением от 0,1 до 10 бар изб. (предпочтительный диапазон 0,9 до 2 бар изб.) через теплообменник и первый регулировочный теплообменник в сепаратор и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти, при этом отделенная тяжелая нефть поступает в теплообменник для объединения с тяжелой нефтью из линии подачи тяжелой нефти и/или отделенная тяжелая нефть поступает в межэлектродный промежуток, имеющийся в реакторе, при этом межэлектродный промежуток определяется расстоянием между первым концом отрицательного электрода и первым концом положительного электрода, при этом второй конец положительного электрода и второй конец отрицательного электрода соединены с генератором мощности линией электропитания, при этом легкий углеводородный газ подается в компрессор или генератор мощности, при этом легкий углеводородный газ в компрессоре сжима- 17 043893 ется и направляется в реактор, при этом легкая углеводородная жидкость подается в смеситель или собирается; нагнетание, при втором давлении между 0,2 и 20 бар изб. (предпочтительный диапазон от до 3 бар изб.) легкого углеводородного газа через линию подачи легкого углеводородного газа в реактор для смешивания в нем с тяжелой нефтью с образованием смеси углеводородной жидкости-газа в межэлектродном промежутке;Embodiment Y: A method for continuously upgrading heavy oil to produce upgraded oil using a pulsed plasma reactor, comprising injecting heavy oil through a heavy oil supply line at a first pressure of 0.1 to 10 barg. (preferred range 0.9 to 2 barg) through the heat exchanger and the first control heat exchanger into the separator and separating the light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from the heavy oil, with the separated heavy oil entering the heat exchanger to combine with the heavy oil from the heavy oil supply line oil and/or separated heavy oil enters an interelectrode gap provided in the reactor, wherein the interelectrode gap is determined by the distance between the first end of the negative electrode and the first end of the positive electrode, while the second end of the positive electrode and the second end of the negative electrode are connected to the power generator by a power supply line wherein the light hydrocarbon gas is fed to a compressor or power generator, wherein the light hydrocarbon gas in the compressor is compressed and sent to a reactor, wherein the light hydrocarbon liquid is fed to a mixer or collected; discharge, at a second pressure between 0.2 and 20 barg. (preferred range from up to 3 barg) light hydrocarbon gas through the light hydrocarbon gas supply line into the reactor for mixing therein with heavy oil to form a hydrocarbon liquid-gas mixture in the interelectrode gap;

создание искрового разряда в межэлектродном промежутке для реагирования смеси углеводородной жидкости-газа;creating a spark discharge in the interelectrode gap to react the hydrocarbon liquid-gas mixture;

прохождение прореагировавшей смеси углеводородной жидкости-газа в сепаратор и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти;passing the reacted hydrocarbon liquid-gas mixture into a separator and separating the light hydrocarbon liquid and the light hydrocarbon gas from the heavy oil;

объединение отделенной тяжелой нефти и тяжелой нефти из линии подачи тяжелой нефти и прохождение комбинированной тяжелой нефти через второй регулировочный теплообменник в смеситель и смешивание комбинированной тяжелой нефти с легкой углеводородной жидкостью с получением облагороженной нефти.combining the separated heavy oil and the heavy oil from the heavy oil supply line and passing the combined heavy oil through a second control heat exchanger into a mixer and mixing the combined heavy oil with the light hydrocarbon liquid to obtain an upgraded oil.

Вариант воплощения Z. Способ согласно варианту воплощения Y, в котором от 1 до 50% объема тяжелой нефти преобразуется в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ с предпочтительным диапазоном от 3 до 30%.Embodiment Z. The method of Embodiment Y, wherein 1 to 50% by volume of the heavy oil is converted to light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas, with a preferred range of 3 to 30%.

Вариант воплощения АА. Способ согласно варианту воплощения Y или Z, в котором тяжелую нефть из сепаратора и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:10 до 20:1 с предпочтительным соотношением от 1:1 до 1:10.Embodiment AA. The method according to embodiment Y or Z, wherein the heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:10 to 20:1, with a preferred ratio of 1:1 to 1:10.

Вариант воплощения ВВ. Способ, согласно любому из вариантов воплощения Y-AA, в котором комбинированная тяжелая нефть может быть доведена до температуры от 25 до 200°С и имеет вязкость от 1 до 1000 сП после объединения с предпочтительным диапазоном от 10 до 200 сП.Embodiment of BB. A method according to any one of the Y-AA embodiments, wherein the combined heavy oil may be brought to a temperature of 25 to 200° C. and has a viscosity of 1 to 1000 cP after combining, with a preferred range of 10 to 200 cP.

Вариант воплощения СС. Способ по любому из вариантов воплощения Y-BB, в котором реактор содержит множество межэлектродных промежутков.SS embodiment. The method according to any one of the Y-BB embodiments, wherein the reactor contains a plurality of interelectrode spaces.

Вариант воплощения DD. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-CC, в котором сепаратор содержит устройство фракционной перегонки или абсорбер.Embodiment DD. The method according to any of the Y-CC embodiments, wherein the separator comprises a fractional distillation device or absorber.

Вариант воплощения ЕЕ. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-DD, в котором абсорбер представляет собой абсорбер с переменным давлением.Embodiment EE. The method according to any one of the Y-DD embodiments, wherein the absorber is a pressure swing absorber.

Вариант воплощения FF. Способ по любому из вариантов воплощения Y-EE, в котором легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 100 до 300°С.Embodiment FF. The method according to any one of embodiments Y-EE, wherein the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point of from 100 to 300°C.

Вариант воплощения GG. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-FF, дополнительно включающий удаление части легкой углеводородной жидкости перед ее смешиванием с комбинированной тяжелой нефтью.Embodiment GG. The method according to any one of the Y-FF embodiments, further comprising removing a portion of the light hydrocarbon liquid before mixing it with the combined heavy oil.

Вариант воплощения НН. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-GG, в котором свежий водород и/или свежий углеводородный газ добавляют к отделенному легкому углеводородному газу перед сжатием и/или после него.NN embodiment. The method according to any of the Y-GG embodiments, wherein fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas is added to the separated light hydrocarbon gas before and/or after compression.

Вариант воплощения II. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-HH, дополнительно включающий анализ состава легкого углеводородного газа перед его подачей в реактор.Embodiment II. The method according to any one of the Y-HH embodiments, further comprising analyzing the composition of the light hydrocarbon gas before it is supplied to the reactor.

Вариант воплощения JJ. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-II, дополнительно включающий очистку сжатого легкого углеводородного газа.Embodiment JJ. The method according to any one of embodiments Y-II, further comprising purifying the compressed light hydrocarbon gas.

Вариант воплощения KK. Способ по любому из вариантов воплощения Y-JJ, в котором очищенный легкий углеводородный газ обеспечивает питание реактора и/или обеспечивает тепло, используемое в процессе.Embodiment KK. The method of any one of embodiments Y-JJ, wherein the purified light hydrocarbon gas provides power to the reactor and/or provides heat used in the process.

Вариант воплощения LL. Способ, согласно любому из вариантов воплощения Y-KK, в котором водород выделяют из очищенного легкого углеводородного газа.Embodiment LL. A method according to any one of embodiments Y-KK, wherein hydrogen is separated from purified light hydrocarbon gas.

Вариант воплощения ММ. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-LL, в котором энергию для искрового разряда обеспечивает микротурбина.MM embodiment. The method according to any one of the Y-LL embodiments, wherein the energy for the spark discharge is provided by a microturbine.

Вариант воплощения NN. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-MM, в котором количество свежего водорода, добавленного к легкому углеводородному газу, представляет собой количество, достаточное для получения газовой смеси водорода-легкого углеводорода, содержащей концентрацию водорода от 1 до 65% по объему с предпочтительной концентрацией водорода от 10 до 50%.Embodiment NN. A method according to any one of Y-MM embodiments, wherein the amount of fresh hydrogen added to the light hydrocarbon gas is an amount sufficient to produce a hydrogen-light hydrocarbon gas mixture containing a hydrogen concentration of from 1 to 65% by volume with a preferred hydrogen concentration from 10 to 50%.

Вариант воплощения OO. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-NN, в котором газовую смесь водорода-легкого углеводорода подают в реактор со скоростью потока от 0,01 до 1 л/мин.OO embodiment. A method according to any one of the Y-NN embodiments, wherein a hydrogen-light hydrocarbon gas mixture is supplied to the reactor at a flow rate of 0.01 to 1 L/min.

Вариант воплощения PP. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-OO, в котором облагороженная нефть имеет улучшенную кривую кипения, на что указывает преобразование.Embodiment PP. The method according to any one of the Y-OO embodiments, wherein the upgraded oil has an improved boiling curve, as indicated by the conversion.

Вариант воплощения QQ. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-PP, в котором тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти и/или тяжелая нефть из сепаратора проходит в обход теплообменника.Embodiment QQ. The method according to any one of the Y-PP embodiments, wherein the heavy oil from the heavy oil supply line and/or the heavy oil from the separator bypasses the heat exchanger.

Вариант воплощения RR. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-QQ, в котором тяжелую нефть пропускают в обход первого регулировочного теплообменника и/или второго регулировочного теплообменника.Embodiment RR. The method according to any of the Y-QQ embodiments, wherein the heavy oil is bypassed by the first control heat exchanger and/or the second control heat exchanger.

- 18 043893- 18 043893

Вариант воплощения SS. Способ согласно любому из вариантов воплощения Y-RR, в котором тяжелая нефть, нагнетаемая через линию подачи тяжелой нефти, охлаждается теплообменником и первым регулировочным теплообменником.Embodiment SS. The method according to any one of the Y-RR embodiments, wherein the heavy oil pumped through the heavy oil supply line is cooled by the heat exchanger and the first control heat exchanger.

Для целей настоящего раскрытия и, если не указано иное, неопределенное количество означает один или более.For the purposes of this disclosure and unless otherwise indicated, indefinite number means one or more.

В контексте данного документа термин приблизительно будет понятен специалистам в данной области техники и будет изменяться до некоторой степени в зависимости от контекста, в котором он используется. Если имеются варианты использования термина, которые не ясны специалистам в данной области техники, учитывая контекст, в котором он используется, приблизительно будет означать до плюс или минус 10% от значения конкретной величины.As used herein, the term will roughly be understood by those skilled in the art and will vary to some extent depending on the context in which it is used. If there are uses of a term that are not clear to those skilled in the art, given the context in which it is used, it will approximately mean up to plus or minus 10% of the value of a particular quantity.

Все публикации, заявки на патенты, выданные патенты и другие документы, упомянутые в данном описании, включены в настоящий документ посредством ссылки, как если бы каждая отдельная публикация, заявка на патент, выданный патент или другой документ были специально и отдельно указаны как включенные посредством ссылки в полном объеме. Определения, содержащиеся в тексте, включенном посредством ссылки, исключаются в той степени, в которой они противоречат определениям в настоящем описании.All publications, patent applications, issued patents and other documents referred to herein are incorporated herein by reference as if each individual publication, patent application, issued patent or other document were specifically and separately identified as being incorporated by reference. in full. Definitions contained in the text incorporated by reference are excluded to the extent that they conflict with the definitions herein.

Варианты воплощения, иллюстративно описанные в настоящем документе, могут подходящим образом применяться на практике при отсутствии какого-либо элемента или элементов, ограничения или ограничений, конкретно не раскрытых в настоящем документе. Таким образом, например, термины содержащий, включающий, содержащийся и т.п. следует толковать широко и без ограничений. Кроме того, используемые в настоящем документе термины и выражения, использовались как описательные, а не ограничивающие, и при использовании таких терминов и выражений отсутствует намерение исключать какие-либо эквиваленты показанных и описанных признаков или их частей, но признается, что в рамках заявленного способа возможны различные изменения. Кроме того, выражение состоящий по существу из следует понимать как включающее в себя те элементы, которые конкретно изложены, и те, дополнительные элементы, которые существенно не влияют на основные и новые характеристики заявленного способа. Выражение состоящий из исключает любой неуказанный элемент.The embodiments illustratively described herein may be suitably practiced in the absence of any element or elements, limitation or limitations not specifically disclosed herein. Thus, for example, the terms containing, including, contained, etc. should be construed broadly and without limitation. In addition, the terms and expressions used herein are intended to be descriptive and not limiting, and the use of such terms and expressions is not intended to exclude any equivalents of the features shown and described, or portions thereof, but it is recognized that it is possible within the scope of the claimed method various changes. In addition, the expression consisting essentially of should be understood as including those elements that are specifically set forth and those additional elements that do not significantly affect the basic and novel characteristics of the claimed method. The expression consisting of excludes any unspecified element.

Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами воплощения, описанными в данной заявке, которые предназначены только для иллюстрации различных аспектов. Многие модификации и изменения могут быть выполнены без отклонения от его сущности и объема, что будет очевидно специалистам в данной области техники. Функционально эквивалентные составы, устройства и способы, входящие в объем настоящего изобретения, в дополнение к перечисленным в данном документе, будут очевидны специалистам в данной области техники из предшествующего описания. Предполагается, что такие модификации и изменения попадают в объем прилагаемой формулы изобретения. Настоящее изобретение должно быть ограничено только условиями прилагаемой формулы изобретения вместе с полным объемом эквивалентов, на которые такая формула изобретения имеет право. Должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничено конкретными способами, реагентами, составами соединений или биологическими системами, которые, естественно, могут изменяться. Также следует понимать, что используемая в настоящем документе терминология предназначена только для описания конкретных вариантов воплощения и не предназначена для их ограничения. Кроме того, если признаки или аспекты изобретения описаны в терминах групп Маркуша, специалисты в данной области техники поймут, что изобретение, таким образом, также описывается в терминах любого отдельного члена или подгруппы членов группы Маркуша. Как будет понятно специалисту в данной области техники, для любых и всех без исключения целей, в частности, с точки зрения представления письменного описания, все диапазоны, раскрытые в данном документе, также охватывают любые и все возможные поддиапазоны и их комбинации. Любой перечисленный диапазон может быть вполне очевиден как достаточно описывающий и позволяющий разбить один и тот же диапазон по меньшей мере на равные половины, трети, четверти, пятые, десятые и т.п. В качестве не имеющего ограничительного характера примера каждый описанный в настоящем документе диапазон может быть легко разбит на нижнюю треть, среднюю треть и верхнюю треть и т.п. Как также будет понятно специалисту в данной области техники, все термины, включая, помимо прочего, до, по меньшей мере, больше, чем, меньше, чем и т.п., включают указанное число и относятся к диапазонам, которые впоследствии могут быть разбиты на поддиапазоны, как описано выше. Наконец, как будет понятно специалисту в данной области техники, диапазон включает каждый отдельный элемент.The present invention is not limited to the specific embodiments described herein, which are intended only to illustrate various aspects. Many modifications and changes can be made without departing from its spirit and scope, as will be apparent to those skilled in the art. Functionally equivalent compositions, devices and methods included within the scope of the present invention, in addition to those listed herein, will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description. It is intended that such modifications and changes fall within the scope of the appended claims. The present invention shall be limited only by the terms of the appended claims together with the full scope of equivalents to which such claims are entitled. It should be understood that the present invention is not limited to specific methods, reagents, compound compositions or biological systems, which, of course, may vary. It should also be understood that the terminology used herein is intended to describe specific embodiments only and is not intended to be limiting thereof. Moreover, if features or aspects of the invention are described in terms of Markush groups, those skilled in the art will understand that the invention is thus also described in terms of any individual member or subgroup of members of the Markush group. As will be appreciated by one skilled in the art, for any and all purposes, particularly in terms of providing a written description, all ranges disclosed herein also include any and all possible sub-ranges and combinations thereof. Any range listed may be quite obvious as sufficiently descriptive to allow the same range to be broken down into at least equal halves, thirds, quarters, fifths, tenths, etc. As a non-limiting example, each range described herein can be easily broken down into a lower third, a middle third, an upper third, and the like. As will also be understood by one skilled in the art, all terms, including, but not limited to, up to at least more than, less than, etc., include the number indicated and refer to ranges that can subsequently be broken down into subbands as described above. Finally, as one skilled in the art will appreciate, the range includes each individual element.

Несмотря на то что были проиллюстрированы и описаны определенные варианты воплощения, следует понимать, что в них могут быть внесены изменения и модификации, выполняемые обычными специалистами в данной области техники, без отклонения от способа в его более широких аспектах, определенных в следующей формуле изобретения.While certain embodiments have been illustrated and described, it should be understood that changes and modifications thereto may be made by those of ordinary skill in the art without departing from the method in its broader aspects as defined in the following claims.

--

Claims (16)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ непрерывного облагораживания тяжелой нефти для получения нефти высокого качества с использованием импульсного плазменного реактора, включающий нагнетание тяжелой нефти через линию подачи тяжелой нефти под первым давлением от 0,1 до 10 бар изб. (предпочтительно от 0,9 до 2 бар изб.) в межэлектродный промежуток внутри реактора, при этом линия подачи тяжелой нефти сначала пропускает тяжелую нефть через теплообменник, чтобы отрегулировать температуру тяжелой нефти, и доставляет ее в первый регулировочный теплообменник, через который проходит тяжелая нефть, чтобы попасть в реактор, и при этом межэлектродный промежуток определяется расстоянием между первым концом отрицательного электрода и первым концом положительного электрода, причем второй конец положительного электрода и второй конец отрицательного электрода подключены к генератору мощности через линию электропитания;1. A method for continuously upgrading heavy oil to produce high quality oil using a pulsed plasma reactor, comprising injecting heavy oil through a heavy oil supply line at a first pressure of 0.1 to 10 barg. (preferably 0.9 to 2 barg) into the electrode gap inside the reactor, wherein the heavy oil supply line first passes the heavy oil through a heat exchanger to regulate the temperature of the heavy oil, and delivers it to the first control heat exchanger through which the heavy oil passes to enter the reactor, and wherein the interelectrode gap is determined by the distance between the first end of the negative electrode and the first end of the positive electrode, the second end of the positive electrode and the second end of the negative electrode being connected to the power generator through a power supply line; нагнетание при втором давлении от 0,2 до 20 бар изб. (предпочтительно в диапазоне от 1 до 3 бар изб.) легкого углеводородного газа через линию подачи легкого углеводородного газа в реактор для смешивания в нем с тяжелой нефтью с образованием смеси углеводородной жидкости-газа в межэлектродном промежутке;discharge at a second pressure of 0.2 to 20 barg. (preferably in the range of 1 to 3 barg) light hydrocarbon gas through a light hydrocarbon gas supply line into a reactor for mixing therein with heavy oil to form a hydrocarbon liquid-gas mixture in the interelectrode gap; создание искрового разряда в межэлектродном промежутке для реагирования смеси углеводородной жидкости-газа;creating a spark discharge in the interelectrode gap to react the hydrocarbon liquid-gas mixture; поступление прореагировавшей смеси углеводородной жидкости-газа в сепаратор и отделение легкой углеводородной жидкости и легкого углеводородного газа от тяжелой нефти;entering the reacted hydrocarbon liquid-gas mixture into the separator and separating the light hydrocarbon liquid and light hydrocarbon gas from the heavy oil; поступление отделенного легкого углеводородного газа из сепаратора в компрессор и сжатие легкого углеводородного газа, при этом свежий водород и свежий углеводородный газ добавляют к легкому углеводородному газу для получения газовой смеси водорода и легких углеводородов и рециркуляции газовой смеси водорода и легких углеводородов в реактор;supplying the separated light hydrocarbon gas from the separator to the compressor and compressing the light hydrocarbon gas, adding fresh hydrogen and fresh hydrocarbon gas to the light hydrocarbon gas to produce a gas mixture of hydrogen and light hydrocarbons and recycling the gas mixture of hydrogen and light hydrocarbons to the reactor; поступление тяжелой нефти из сепаратора в теплообменник, при этом тяжелая нефть из сепаратора объединяется с тяжелой нефтью из линии подачи тяжелой нефти для получения комбинированной тяжелой нефти; и удаление комбинированной тяжелой нефти или смешивание комбинированной тяжелой нефти с легкой углеводородной жидкостью для получения облагороженной нефти.supplying heavy oil from the separator to the heat exchanger, wherein the heavy oil from the separator is combined with the heavy oil from the heavy oil supply line to obtain a combined heavy oil; and removing the combined heavy oil or mixing the combined heavy oil with a light hydrocarbon liquid to produce an upgraded oil. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что от 1 до 50% объема тяжелой нефти преобразуется в легкую углеводородную жидкость и/или легкий углеводородный газ с предпочтительным диапазоном от 3 до 30%.2. The method according to claim 1, characterized in that from 1 to 50% of the heavy oil volume is converted into light hydrocarbon liquid and/or light hydrocarbon gas, with a preferred range from 3 to 30%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что тяжелую нефть из сепаратора и тяжелую нефть из линии подачи тяжелой нефти объединяют в соотношении от 1:10 до 20:1 с предпочтительным соотношением от 1:1 до 10:1.3. The method of claim 1, wherein the heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil supply line are combined in a ratio of 1:10 to 20:1, with a preferred ratio of 1:1 to 10:1. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что комбинированная тяжелая нефть из сепаратора и тяжелая нефть из линии подачи тяжелой нефти может быть отрегулирована до температуры от 25 до 200°С и вязкости от 1 до 1000 сП при входе в реактор с предпочтительной вязкостью от 10 до 200 сП.4. The method of claim 1, wherein the combined heavy oil from the separator and the heavy oil from the heavy oil supply line can be adjusted to a temperature of 25 to 200° C. and a viscosity of 1 to 1000 cP upon entering the reactor with a preferred viscosity from 10 to 200 cP. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что реактор содержит множество межэлектродных промежутков.5. The method according to claim 1, characterized in that the reactor contains a plurality of interelectrode gaps. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сепаратор содержит устройство фракционной перегонки или абсорбер.6. The method according to claim 1, characterized in that the separator contains a fractional distillation device or absorber. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что абсорбер представляет собой абсорбер с переменным давлением.7. The method according to claim 6, characterized in that the absorber is a pressure-variable absorber. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что легкая углеводородная жидкость имеет верхнюю точку кипения от 100 до 300°С.8. The method according to claim 1, characterized in that the light hydrocarbon liquid has an upper boiling point from 100 to 300°C. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает удаление части легкой углеводородной жидкости перед смешиванием ее с комбинированной тяжелой нефтью.9. The method according to claim 1, characterized in that it further includes removing part of the light hydrocarbon liquid before mixing it with the combined heavy oil. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что свежий водород и/или свежий углеводородный газ добавляют к отделенному легкому углеводородному газу перед сжатием и/или после него.10. The method according to claim 1, characterized in that fresh hydrogen and/or fresh hydrocarbon gas is added to the separated light hydrocarbon gas before and/or after compression. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает анализ состава легкого углеводородного газа перед его подачей в реактор.11. The method according to claim 1, characterized in that it additionally includes an analysis of the composition of light hydrocarbon gas before it is fed into the reactor. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает очистку сжатого легкого углеводородного газа.12. The method according to claim 1, characterized in that it additionally includes purification of compressed light hydrocarbon gas. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что очищенный легкий углеводородный газ обеспечивает питание реактора и/или обеспечивает тепло, используемое в процессе.13. The method according to claim 12, characterized in that the purified light hydrocarbon gas provides power to the reactor and/or provides heat used in the process. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что водород выделяют из очищенного легкого углеводородного газа.14. The method according to claim 12, characterized in that hydrogen is isolated from purified light hydrocarbon gas. 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергию для искрового разряда обеспечивает микротурбина.15. The method according to claim 1, characterized in that the energy for the spark discharge is provided by a microturbine. 16. Способ по п.10, отличающийся тем, что количество свежего водорода, добавленного к легкому16. The method according to claim 10, characterized in that the amount of fresh hydrogen added to the light --
EA202092430 2018-04-20 2019-04-19 METHOD FOR PARTIAL UPGRADING OF HEAVY OIL EA043893B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/660,718 2018-04-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043893B1 true EA043893B1 (en) 2023-06-30

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9988579B2 (en) Process for cracking of liquid hydrocarbon materials by pulsed electrical discharge and device for its implementation
US20230340337A1 (en) Process for partial upgrading of heavy oil
JP6133902B2 (en) Integrated solvent history and steam pyrolysis process for direct processing of crude oil
RU2408656C1 (en) Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure
EA043893B1 (en) METHOD FOR PARTIAL UPGRADING OF HEAVY OIL
US20230050244A1 (en) Efficient circuit in pulsed electrical discharge processing
RU2289607C1 (en) Method and the installation (versions) for reprocessing of the petroleum tailings
US11390815B2 (en) Submerged methane and hydrogen mixture discharge in liquid hydrocarbons
WO2013009218A2 (en) Method and apparatus for reprocessing heavy petroleum feedstock
EA044982B1 (en) ELECTRIC DISCHARGE IN A MIXTURE OF METHANE AND HYDROGEN IMMEDIED IN LIQUID HYDROCARBONS
JP7436121B2 (en) Synthesis gas and aromatic hydrocarbon production method
CN112585245A (en) Large-scale expansion of heavy oil cracking device by utilizing multiple discharge modules
RU2188224C2 (en) Plant for oil product distillation
RU2263702C1 (en) Liquid hydrocarbon medium distillation process
EA035887B1 (en) Method for processing heavy hydrocarbon feedstock
RU46444U1 (en) PLANT FOR PROCESSING HYDROCARBON RAW MATERIAL IN FRACTION
Yavorovsky et al. Activation of gases and dispersed liquids with electric discharge treatment