JP2014515779A5

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Publication number: JP2014515779A5
Application number: JP2014505467A
Authority: JP
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2031-07-18

Description

フィッシャー・トロプシュ法は、炭化水素合成手法および燃料合成に有意の有用性を見出してきた。当該方法は、石炭、残留物、石油コークスおよびバイオマスのようないくつかの物質からの炭化水素の産出を手助けするために数十年間用いられてきた。ここ数年は、代替エネルギー源の転換が大きな関心事となってきて、汚染に関する環境問題の拡大を考えると、世界的な従来型の炭化水素源の減少、そして尾鉱沈澱池管理に及ぶ関心の増大は、費用対抽出物の増大とともに、重質炭化水素源を高品質化し、精製する。合成燃料の領域における主な生産者は、多数の特許を受けた進歩および継続中の出願を伴って、この技術領域において有意に応用分野を拡大してきた。出願人の同時係属中の米国特許出願第１３／０２４，９２５号は、燃料合成プロトコールを教示する。

この技術領域でなされてきた近年の進歩の例としては、米国特許第６，９５８，３６３（Ｅｓｐｉｎｏｚａ等に発行、２００５年１０月２５日）、米国特許第７，２１４，７２０号，（Ｂａｙｌｅ等、２００７年５月８日発行）、米国特許第６，６９６，５０１号（Ｓｃｈａｎｋｅ等、２００４年２月２４日発行）で教示された特徴が挙げられる。

米国特許第７，７０８，８７７号（Ｆａｒｓｈｉｄ等、２０１０年５月４日発行）では、統合重油高品質化法およびインライン水素仕上げ法が教示されている。当該方法では、混合物を閉じ込めずに反応器全体を通して触媒費転換油および転換油を連続混合物中で循環させる、水素転換スラリー反応器系が教示されている。混合物は、部分的に反応器間に分離されて、転換油のみを除去するが、スラリー触媒中の非転換油は次の連続反応器に引き続き、そこで、非転換油の一部が転換されて低沸点となる。油を完全に転換するために、付加的水素化処理が付加的反応器で起こる。いわゆる完全転換油は、その後、イオウおよび窒素のような異種原子をほぼ完全に除去するために、水素仕上げされる。

本発明の一実施形態のさらなる態様は、炭化水素副産物を産出するためのビチューメンの高品質化方法であって、以下の：
ｉ）ビチューメンまたは重油供給原料の供給源を提供すること；
ｉｉ）前記供給原料を処理して、非蒸留塔底油留分を生成すること；
ｉｉｉ）非触媒的部分酸化反応により水素希薄合成ガス流を産出するために合成ガス発生回路に前記塔底油留分を供給すること、そしてフィッシャー・トロプシュ反応器中で前記合成ガスを反応させて、炭化水素副産物を合成すること；
ｉｖ）その少なくとも１つが合成原油である炭化水素の合成を最適化するために前記水素希薄合成ガスに水素の供給源を付加すること
を包含する方法を提供することである。

本発明の技法は、従来技術参考文献中で例示された手抜かりを軽減する。従来技術は、特許公告、発行済み特許、およびその他の学術的出版物の形態で、すべて、フィッシャー・トロプシュ法、水蒸気メタン改質、自己熱交換改質、炭化水素高品質化、合成油産出、蒸気再循環およびその他の方法の有用性を認識している、という事実にもかかわらず、従来技術は、独立して採用される場合、または寄せ集め的に用いられる場合、残留物および／または石油コークス生成の非存在下でビチューメンおよび重油の効率的高品質化を提供する方法を欠く。

合成原油は、採掘可能オイルサンドおよびｉｎｓｉｔｕ製造からのビチューメンおよび重油と連結して用いられるビチューメン／重油高品質化装置からの生産物である。それは、シェイル油とも呼ばれることがあり、油頁岩熱分解からの生産物である。合成原油の特性は、高品質化で用いられる工程によって決まる。典型的には、それは低イオウで、慣用的精油所供給原料に適した約３０のＡＰＩ重力を有する。それは、「高品質化原油」としても知られている。

したがって、本発明の一実施形態のさらなる態様は、炭化水素副産物を産出するための重油またはビチューメンの高品質化方法であって、以下の：
ｉ）ビチューメンまたは重油供給原料の供給源を提供し、前記供給原料を蒸留処理して、非蒸留塔底油留分を生成すること；
ｉｉ）非触媒的部分酸化反応により水素希薄合成ガス流を産出するために合成ガス発生回路に前記塔底油留分を供給すること；
ｉｉｉ）水性ガスシフト（ＷＧＳ）反応への前記水素希薄合成ガス流を処理して、最適フィッシャー・トロプシュ合成ガスを生成すること；そして
ｉｖ）フィッシャー・トロプシュユニット中で前記最適フィッシャー・トロプシュ合成ガス流を処理して炭化水素副産物を合成すること（この場合、その少なくとも１つは合成原油である）
を包含する方法を提供することである。

本発明の一実施形態のさらなる態様に従って、炭化水素副産物を産出するためのビチューメンの高品質化のための系であって、以下の：
ｉ）前記ビチューメンを蒸留により液体および残留物物質に加工処理するための第一ビチューメン加工処理段階；
ｉｉ）前記残留物物質をガス化し、フィッシャー・トロプシュ生成物を産出するための第二段階；
ｉｉｉ）前記フィッシャー・トロプシュ生成物を水素化処理して、合成原油および過剰量の水素流を生成するための第三段階；
ｉｖ）前記第三段階からの過剰量の水素との組合せのための炭化水素合成のための第四段階（フィッシャー・トロプシュ反応器への供給物として水素対炭素比を最適化するための前記組合せ：これにより合成原油が合成され得る）
を包含する系が提供される。

採掘可能およびｉｎｓｉｔｕ重油およびビチューメンの加工処理のための従来技術で既知の方法の工程流れ図である。当該技術分野で既知のさらなる技法を例証する図１と同様の工程流れ図である。従来技術の技法のさらなる変形を例証する工程流れ図である。従来技術の技法のさらなる変形を例証する工程流れ図である。本発明の一実施形態を例証する工程流れ図である。本発明のさらなる一実施形態を例証する工程流れ図である。本発明のさらに別の実施形態を例証する工程流れ図である。

ここで、図１を参照すると、従来技術に基づいたビチューメン生産流れ図の第一の実施形態が示されている。工程全体を、１０で示す。この工程において、重油またはビチューメン供給源１２は、ビチューメンレザバーを含み得るが、これは採掘可能であるかまたはｉｎｓｉｔｕであり得る。概して、ビチューメンは次に、重油またはビチューメン生産ユニット１４に運搬され、その中に希釈剤または溶媒が、重油またはビチューメン高品質化装置１８からライン１６を介して導入され得る。希釈剤または溶媒は、当業者に周知の任意の適切な物質、一例としては適切な液体アルカンを含み得る。希釈剤がライン１６を介して生産ユニット１４中に一旦導入されると、その結果は、動員可能なビチューメン配合物（ディルビット）である。ディルビットまたは希釈ビチューメン配合物が高品質化装置１８中で一旦加工処理されると、そのように形成された合成原油（全体的に２０で示されている）は、次に、精油所２２中で処理され、ここでは、その後、精製産物が産出される（精製産物は全て２４で示される）。

図２に関しては、ビチューメン高品質化のためのオイルサンド作業工程の模式的工程流れ図が示されている。この流れ図における工程全体を、３０で示す。示された実施形態以外に、当該系は、採掘可能なオイルサンドビチューメン生産工程に関するが、ここでは、採鉱所からの未精製選鉱オイルサンド鉱石（一般的に３２で示される）は、鉱石調製ユニット３６中で水３４と混合され、その後一次抽出プラント（３８で示される）に水力輸送される。抽出プラント３８では、大部分の水３４および粗尾鉱４０を分離して、尾鉱池４２に戻す。

Claims

炭化水素副産物を産出するための重油またはビチューメンの高品質化方法であって、以下の、
（ａ）重油またはビチューメン供給原料の供給源を提供することと、
（ｂ）前記供給原料を処理して、非蒸留塔底油留分を生成することと、
（ｃ）前記塔底油留分を、非触媒的部分酸化反応により水素希薄合成ガス流を産出するために合成ガス発生回路に供給し、フィッシャー・トロプシュ反応器中で前記合成ガスを反応させて、炭化水素副産物を合成することと、
（ｄ）前記水素希薄合成ガスに水素供給源を付加して、その少なくとも１つが合成原油である炭化水素の合成を最適化することと、
を包含する方法。
前記水素供給源が、水素濃化合成ガス発生器から生成される水素濃化合成ガス流を含む請求項１記載の方法。
前記水素濃化合成ガス発生器が、水蒸気メタン改質装置（ＳＭＲ）、自己熱交換改質装置（ＡＴＲ）およびその組合せからなる群から選択される請求項２記載の方法。
前記水素濃化合成ガス発生器が水素濃化供給を用いて前記水素濃化合成ガス流を生じる請求項２記載の方法。
前記水素濃化供給が、天然ガス、ＦＴ蒸気、ＦＴナフサ、水素化処理蒸気およびその組合せからなる群から選択される請求項４記載の方法。
前記水素濃化合成ガスの少なくとも一部分を精製することをさらに包含する請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
前記水素濃化合成ガスの精製が、圧力変動吸着、膜または液体吸着により実施される請求項６記載の方法。
前記ビチューメンを処理することが、常圧蒸留ユニットへの供給のような浮渣または希釈ビチューメン（ディルビット）として前記ビチューメンを提供することを包含する請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記塔底油留分が前記合成ガス発生回路内のガス化装置に供給される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
前記塔底油留分がサワー水素希薄合成ガス流に転換される請求項９記載の方法。
サワー合成ガス処理作業工程への前記流を処理するステップをさらに包含する請求項１０記載の方法。
前記フィッシャー・トロプシュユニット中での反応の前に、一連のユニット作業工程への前記流を処理するステップをさらに包含する請求項１１記載の方法。
前記炭化水素副産物が、フィッシャー・トロプシュ蒸気、パラフィン系ナフサ、軽質フィッシャー・トロプシュ液および重質フィッシャー・トロプシュ液のうちの少なくとも１つを含む請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
水素化処理ユニット中で前記副産物を加工処理するステップをさらに包含する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
水素化処理ユニット中で前記直留蒸留液、減圧ガス油（ＶＧＯ）留分および脱アスファルト油（ＤＡＯ）を加工処理するステップをさらに包含する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
前記水素化処理ユニットが、水素化分解、熱分解、水素化精製、異性化、精留およびその組合せからなる群から選択される少なくとも１つの作業工程を包含する請求項１５記載の方法。
ガスの補助供給源を有する方法を増大するステップをさらに包含する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
水素の前記補助供給源が水素化処理ユニットガスを含む請求項１７記載の方法。
水素の前記補助供給源が、水素化分解装置、熱分解装置、水素化精製装置、異性化ユニット、精留装置およびその組合せからの水素濃化ガスを含む請求項１８記載の方法。
水素の前記補助供給源が天然ガスを含む請求項１７記載の方法。
前記水素発生器が、天然ガス、フィッシャー・トロプシュ蒸気、フィッシャー・トロプシュナフサ、自家燃料ガスおよびその組合せのうちの少なくとも１つを供給原料として受容するために、自己熱交換改質装置、水蒸気メタン改質装置およびその組合せのうちの少なくとも１つを包含する請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
前記ビチューメンがｉｎｓｉｔｕ供給源である請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
前記ビチューメンが採掘可能な供給源である請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
炭化水素副産物を産出するための重油またはビチューメンの高品質化方法であって、以下の、
ｉ）ビチューメンまたは重油供給原料の供給源を提供し、前記供給原料を処理して、非蒸留塔底油留分を生成することと、
ｉｉ）非触媒的部分酸化反応により水素希薄合成ガス流を産出するために合成ガス発生回路に前記塔底油留分を供給することと、
ｉｉｉ）水性ガスシフト（ＷＧＳ）反応への前記水素希薄合成ガス流を処理して、最適フィッシャー・トロプシュ合成ガスを生成することと、
ｉｖ）フィッシャー・トロプシュユニット中で前記最適フィッシャー・トロプシュ合成ガス流を処理して炭化水素副産物を合成することと（この場合、その少なくとも１つは合成原油である）、
を包含する方法。
前記水素濃化合成ガスの少なくとも一部分を精製することをさらに包含する請求項２４記載の方法。
前記水素濃化合成ガスの精製が、圧力変動吸着、膜または液体吸着により実施される請求項２５記載の方法。
前記ビチューメンを処理することが、常圧蒸留ユニットへの供給のような浮渣または希釈ビチューメン（ディルビット）として前記ビチューメンを提供することを包含する請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の方法。
前記塔底油留分が、任意に、脱アスファルトユニットに供給される請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の方法。
前記塔底油留分が前記合成ガス発生回路内のガス化装置に供給される請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の方法。
前記塔底油留分がサワー水素希薄合成ガス流に転換される請求項２９記載の方法。
サワー合成ガス処理作業工程への前記流を処理するステップをさらに包含する請求項３０記載の方法。
前記炭化水素副産物が、ＦＴ蒸気、パラフィン系ナフサ、軽質フィッシャー・トロプシュ液および重質フィッシャー・トロプシュ液のうちの少なくとも１つを含む請求項２４〜３１のいずれか一項に記載の方法。
水素化処理ユニット中で前記副産物を加工処理するステップをさらに包含する請求項３２記載の方法。
前記水素化処理ユニットが、精留、水素化分解、熱分解、水素化精製、異性化およびその組合せからなる群から選択される少なくとも１つの作業工程を包含する請求項３３記載の方法。
ガスの補助供給源を有する方法を増大するステップをさらに包含する請求項２４〜３４のいずれか一項に記載の方法。
ガスの前記補助供給源が水素を含む請求項３５記載の方法。
前記ビチューメンがｉｎｓｉｔｕ供給源である請求項２４〜３６のいずれか一項に記載の方法。
前記ビチューメンが採掘可能な供給源である請求項２４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
炭化水素副産物を産出するためのビチューメンの高品質化のための系であって、以下の、
（ａ）前記ビチューメンを蒸留により液体および残留物物質に加工処理するための第一ビチューメン加工処理段階と、
（ｂ）前記残留物物質をガス化し、フィッシャー・トロプシュ生成物を産出するための第二段階と、
（ｃ）前記フィッシャー・トロプシュ生成物を水素化処理して、合成原油を生成するための第三段階と、
（ｄ）前記第二段階からの水素との組合せのための水素合成のための第四段階（フィッシャー・トロプシュ反応器への供給原料として水素対炭素比を最適化するための前記組合せ：これにより合成原油が合成され得る）と、
を包含する系。
前記第一段階が常圧蒸留を用いて付加希釈物および直留蒸留物を除去する請求項３９記載の系。
前記第一段階からの残留物が減圧蒸留ユニット中で蒸留されて、軽質減圧ガス油および減圧残留物を生成し、前記減圧残留物がアスファルテンを含む請求項４０記載の系。
前記第一段階からの前記減圧残留物が溶媒脱アスファルトユニット中で処理されて、脱アスファルト化油およびアスファルテンを生成する請求項４１記載の系。
前記減圧残留物が前記第二段階のための供給原料を含み、前記第二段階が合成ガスを生成するためのガス化装置および前記合成ガスからのフィッシャー・トロプシュ生成物を含む請求項４１記載の系。
前記アスファルテンが前記第二段階のための供給原料を含み、前記第二段階が合成ガスを生成するためのガス化装置および前記合成ガスからのフィッシャー・トロプシュ生成物を含む請求項４２記載の系。
前記第三段階が、前記フィッシャー・トロプシュ生成物を水素化処理して合成原油および水素濃化ガスを産出することを包含する請求項３９〜４４のいずれか一項に記載の方法。
前記第四段階からの前記水素が、前記第二および第三段階からの前記水素と組み合わされた場合に、合成原油生成を最適化するために前記フィッシャー・トロプシュ反応器中に導入するために２：１の水素対炭素比を生じる請求項４５に記載の系。
前記合成原油の前記生成が、少なくとも１００％の収率で生じ、利用されない石油コークスおよび残留物の非存在下で産出される請求項３９〜４６のいずれか一項に記載の系。
炭化水素副産物を産出するためのビチューメンの高品質化方法であって、以下の、
（ａ）非蒸留塔底油留分の形態で処理済みビチューメンまたは重油供給原料の供給源を提供することと、
（ｂ）非蒸留塔底油留分の非触媒的部分酸化反応から生成される水素希薄合成ガスの反応からフィッシャー・トロプシュ炭化水素を生成することと、
（ｃ）前記水素希薄合成ガスに水素供給源を付加して、その少なくとも１つが合成原油である炭化水素の合成を最適化することと、
を包含する方法。
前記水素供給源が、水素濃化合成ガス発生器から生成される水素濃化合成ガス流を含む請求項４８記載の方法。
前記水素濃化合成ガス発生器が、水蒸気メタン改質装置（ＳＭＲ）、自己熱交換改質装置（ＡＴＲ）およびその組合せからなる群から選択される請求項４９記載の方法。
前記水素濃化合成ガス発生器が水素濃化供給を用いて前記水素濃化合成ガス流を生じる請求項５０記載の方法。
前記水素濃化供給が、天然ガス、ＦＴ蒸気、ＦＴナフサ、水素化処理蒸気およびその組合せからなる群から選択される請求項５１記載の方法。
前記水素濃化合成ガスの少なくとも一部分を精製することをさらに包含する請求項５１記載の方法。
前記水素濃化合成ガスの精製が、圧力変動吸着、膜または液体吸着により実施される請求項５３記載の方法。
前記ビチューメンを処理することが、常圧蒸留ユニットへの供給のような浮渣または希釈ビチューメン（ディルビット）として前記ビチューメンを提供することを包含する請求項４８〜５４のいずれか一項に記載の方法。