JP4498929B2 - Methods for converting heavy charges such as heavy crude oil and distillation residues - Google Patents

Methods for converting heavy charges such as heavy crude oil and distillation residues Download PDF

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    • C10G67/0454Solvent desasphalting

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本発明は、新鮮な装入材料及び転化生成物からなる混合流と好適に結合され、供給される3つの処理装置、分散相中で触媒を使用する装入材料の水素転化、蒸留及び脱歴の使用により、重質粗油、オイルサンド由来のタール及び蒸留残渣の内、重質装入材料を転化する方法に関する。
重質粗油、オイルサンド由来のタール及び液体生成物の油残渣の転化は、実質的に二つの方法:一つは排他的に熱的に、他方で水素化処理によってもたらされ得る。
最近の研究は、熱的方法が、副生成物、特にコークス(装入材料に対して、30質量%より高い量でも得られる)の処理及び転化生成物の低品質に関連する問題を有するので、主に水素化処理を対象とする。
水素化処理は、水素及び好適な触媒の存在下で、この装入材料を処理することからなる。
現在市場における水素転化技術は、固定床又はエビュレート(ebullated)床反応器及びシリカ/アルミナ(又は等価な材料)に支持された1種以上の遷移金属(Mo、W、Ni、Co等)から一般的に成る触媒を使用する。
固定床技術は、特に高い割合のヘテロ原子、金属及びアスファルテンを含有する重質装入材料の処理において、多くの問題を有する。というのは、これらの汚染物質が、触媒の迅速な不活性化を生じさせるからである。
エビュレート床技術は、これらの装入材料の処理に対して開発されまた商業化され、興味深い特性を提供するが、複雑で高価である。
The present invention comprises three processing units suitably coupled and fed with a mixed stream consisting of fresh charge and conversion product, hydrogen conversion of the charge using catalyst in the dispersed phase, distillation and history. Of the heavy crude oil, the tar derived from oil sand and the distillation residue, to convert the heavy charge material.
The conversion of heavy crude oil, oil sand tar and liquid product oil residue can be effected in substantially two ways: one exclusively thermally and the other by hydrotreating.
Recent research has shown that thermal methods have problems related to the treatment of by-products, in particular coke (which can also be obtained in amounts higher than 30% by weight with respect to the charge) and the low quality of the conversion product. , Mainly for hydroprocessing.
Hydroprocessing consists of treating this charge in the presence of hydrogen and a suitable catalyst.
Currently, the hydrogen conversion technology on the market is generally from fixed or ebullated bed reactors and one or more transition metals (Mo, W, Ni, Co, etc.) supported on silica / alumina (or equivalent material) A catalyst consisting of
Fixed bed technology has a number of problems, particularly in the processing of heavy charges containing a high proportion of heteroatoms, metals and asphaltenes. This is because these pollutants cause rapid deactivation of the catalyst.
Ebule bed technology has been developed and commercialized for the treatment of these charge materials and provides interesting properties, but is complex and expensive.

分散相中での触媒により操作される水素-処理技術は、固定床又はエビュレート床技術の使用において遭遇するこれらの欠点に対する魅力的な解決法を提供し得る。実際、スラリー方法は、装入材料の広い柔軟性の有利さと、転化及び改善の点での高性能を組み合わせ、また従って、基本的には、技術的な観点からより簡単である。
スラリー技術は、非常に小さい平均寸法を有し、媒体中に有効に分散された触媒の粒子の存在を特徴とし、このため、水素化処理は、この反応器のすべての点においてより簡単で即時的である。コークスの形成が、かなり低減され、また装入材料の改善が高い。
この触媒は、実質的に縮小された寸法を有する粉末として(米国特許第4,303,634号明細書)又は油溶性先駆物質として(米国特許第5,288,681号明細書)装入され得る。この後者の場合、触媒の活性型(一般的に金属スルフィド)は、反応自体の間に又は好適な前処理の後に、使用される化合物の熱分解によって現場で(in situ)形成される(米国特許第4,470,295号明細書)。
分散された触媒の金属成分は、一般的に1種以上の遷移金属(好ましくは、Mo、W、Ni、Co又はRu)である。モリブデン及びタングステンは、ニッケル、コバルト又はルテニウムよりも、またひいてはさらにバナジウム及び鉄よりもさらに満足のゆく性能を有する(N. Panariti et al., Appl. Catal. A: Jan. 2000, 204, 203)。
分散された触媒の使用により、上記技術に対して述べられた問題のほとんどが解決されるが、主に触媒自体のライフサイクル及び得られる生成物の質能に関する不利点がある。
これらの触媒(先駆物質のタイプ、濃度など)の使用についての手順は、実際、経済的な観点からまたさらに環境的影響力の観点から非常に重要である。
Hydro-treatment technology operated by a catalyst in the dispersed phase can provide an attractive solution to these disadvantages encountered in the use of fixed bed or ebulate bed technology. In fact, the slurry process combines the advantages of wide flexibility of the charge with the high performance in terms of conversion and improvement, and is therefore basically simpler from a technical point of view.
Slurry technology has a very small average size and is characterized by the presence of catalyst particles that are effectively dispersed in the medium, so that hydroprocessing is simpler and immediate at all points in the reactor. Is. The formation of coke is significantly reduced and the charge material improvement is high.
The catalyst can be charged as a powder having substantially reduced dimensions (US Pat. No. 4,303,634) or as an oil-soluble precursor (US Pat. No. 5,288,681). In this latter case, the active form of the catalyst (generally a metal sulfide) is formed in situ by pyrolysis of the compounds used during the reaction itself or after a suitable pretreatment (US) Patent No. 4,470,295).
The metal component of the dispersed catalyst is generally one or more transition metals (preferably Mo, W, Ni, Co or Ru). Molybdenum and tungsten have a more satisfactory performance than nickel, cobalt or ruthenium and thus even more than vanadium and iron (N. Panariti et al., Appl. Catal. A: Jan. 2000, 204 , 203). .
Although the use of a dispersed catalyst solves most of the problems mentioned for the above technique, there are disadvantages mainly related to the life cycle of the catalyst itself and the quality of the resulting product.
The procedure for the use of these catalysts (precursor type, concentration, etc.) is actually very important from an economic point of view and even from an environmental impact point of view.

この触媒は、低濃度で(数百ppm)、「ワンス-スルー(once-through)」形態で使用され得るが、この場合、反応生成物の改善は一般的に不十分である(N. Panariti et al., Appl. Catal. A: Jan. 2000, 204, 203 and 215)。非常に活性な触媒(例えばモリブデン)でかつ、高濃度の触媒で(数千ppmの金属)操作すると、得られる生成物の質能は、大幅に良くなるが、触媒は再循環されなくてはならない。
反応器から出る触媒は、例えばデカンティング、遠心分離法又は濾過のような従来の方法を使用して水素処理(hydro-treatment)(好ましくは、反応器の下流で蒸留カラムの下部から)から得られた生成物から分離されることにより回収され得る。(米国特許第3,240,718号明細書、同4,762,812号明細書)。触媒の一部は、さらに処理せずに水素化処理に再循環される。しかし、既知の水素処理方法を使用して回収された触媒は、通常新鮮な触媒に対して低減した活性を有し、従って好適な再生工程を行って、触媒活性を回復させ、また触媒の少なくとも一部を水素-処理反応器に再循環しなければならない。さらに、触媒のこれらの回収手順は、技術的観点から高価で非常に複雑である。
The catalyst can be used at low concentrations (hundreds of ppm) in “once-through” form, but in this case the improvement of the reaction product is generally insufficient (N. Panariti et al., Appl. Catal. A: Jan. 2000, 204 , 203 and 215). Operating with a very active catalyst (eg molybdenum) and a high concentration of catalyst (thousands of ppm metal), the quality of the resulting product is greatly improved, but the catalyst must be recycled. Don't be.
The catalyst exiting the reactor is obtained from hydro-treatment (preferably from the bottom of the distillation column downstream of the reactor) using conventional methods such as decanting, centrifugation or filtration. Can be recovered by separation from the resulting product. (U.S. Pat. Nos. 3,240,718 and 4,762,812). A portion of the catalyst is recycled to the hydrotreatment without further treatment. However, the catalyst recovered using known hydroprocessing methods usually has reduced activity relative to fresh catalyst, and thus a suitable regeneration step is performed to restore the catalyst activity and at least the catalyst. A portion must be recycled to the hydrotreating reactor. Furthermore, these recovery procedures for the catalyst are expensive and very complex from a technical point of view.

転化方法の化学的記載に関して、安定性概念を導入することは便利であり、粗油又は油残渣について、炭化水素留分での希釈又はクラッキング法、水素化などにより誘導される化学的再配列により、操作条件又は油及び/又はアスファルテンの化学組成物の変化(非相溶性)により生じるアスファルテン成分を析出させる傾向を表す。
規則I-143により規定された標準条件下でn-ヘプタンにより処理された油残渣又は粗油によって析出され得る炭化水素は、従来アスファルテンとして定義される。
定性的観点から、非相溶性現象は、マルテン又は非アスファルテン成分の性質に関して、非常に特性の異なる生成物が、パラフィン粗油と芳香族性粗油との混合又はパラフィン特性のカッターストック(cutter stock)による油残渣の希釈の場合におけるように、(典型的なケースは、わずかな芳香族気体油によるビスブレーキング由来のタールのフラッシングである。)互いに混合されると生じると確認され得る。
油残渣、オイルサンド由来のタール及び重質粗油の蒸留物への転化方法において、最大転化レベルは、生成した残渣の安定性によって制限される。実際、これらの方法により、厳密性(severity)の程度の増加と安定性の連続的な減少とを生じさせる油及びアスファルテンの化学特性を変更する。特定の限界を超えると、この装入材料中に存在するアスファルテンは、相分離(又は沈殿)を起こし、それによってコークス形成工程を活性化させる。
With regard to the chemical description of the conversion process, it is convenient to introduce the concept of stability, with crude oil or oil residues being diluted or cracked in hydrocarbon fractions, by chemical rearrangements induced by hydrogenation, etc. , Represents the tendency to precipitate asphaltene components caused by operating conditions or changes in the chemical composition of oil and / or asphaltenes (incompatible).
Hydrocarbons that can be precipitated by an oil residue or crude oil treated with n-heptane under the standard conditions defined by Regulation I-143 are conventionally defined as asphaltenes.
From a qualitative point of view, the incompatibility phenomenon is the result of a mixture of paraffin crude oil and aromatic crude oil or a paraffinic cutter stock (cutter stock), with respect to the nature of the marten or non-asphalten component. As in the case of dilution of the oil residue by), a typical case is the flushing of tar from visbreaking with a slight aromatic gas oil.
In the process of converting oil residues, oil sand tar and heavy crude oil to distillates, the maximum conversion level is limited by the stability of the resulting residue. In fact, these methods alter the chemical properties of oils and asphaltenes that result in an increased degree of severity and a continuous decrease in stability. Beyond certain limits, asphaltenes present in the charge will cause phase separation (or precipitation), thereby activating the coke forming process.

物理化学的観点から、相分離現象は、転化反応が進行するに従って、アスファルテン相が、脱アルキル及び縮合反応のためにますます芳香族性を増す事実によって説明され得る。
従って、特定の限界を超えると、このアスファルテンは、もはや、マルテン相に溶解性でなく、これは、その間にマルテン相がより「パラフィン系」になっているからである。
熱的及び/又は触媒転化方法の間、重質装入材料の安定性喪失制御は、従ってコークス及び汚れの形成に関する問題に至らず、最大転化度を得るために必須である。
ワンス-スルー工程において、最適作動条件(主に反応温度及び滞留時間)は、未転化残渣の直接的な測定によって反応器排出液の安定性データに基づいて単に決定される(P 値、熱濾過試験、スポット試験(spot test)など)。
すべてのこれらの方法により、多かれ少なかれ、高転化レベルが、使用される装入材料及び技術のタイプによって到達し、しかし安定性の限度で未転化残渣を生じさせ、これを、我々はこれを特別な場合においてタールと呼び、初期装入材料の30〜85%で変化し得る。この生成物は、燃料油、タールの生成に使用され、タール又はそれは、ガス化工程の装入材料として使用され得る。
残渣クラッキング方法の全転化率を増加させるために、多かれ少なかれ有意な量のタールをクラッキング装置に再循環する工程を含むスキームが提案された。スラリー相に分散された触媒による水素転化方法の場合において、タールの再循環によって触媒の回収も可能とし、このため、同一出願人が、特許出願IT-95A001095において、回収した触媒を水素処理反応器に再循環可能とする方法であって、さらなる再生工程を必要とせず、同時に残渣生成物なしで高品質生成物を得る方法(「ゼロ残渣リファイナリー」)を記載した。
From a physicochemical point of view, the phase separation phenomenon can be explained by the fact that asphaltene phase becomes increasingly aromatic due to dealkylation and condensation reactions as the conversion reaction proceeds.
Thus, beyond a certain limit, the asphaltenes are no longer soluble in the martens phase, during which the marten phase becomes more “paraffinic”.
During the thermal and / or catalytic conversion process, control of loss of stability of the heavy charge is therefore not necessary to achieve maximum conversion without leading to problems with coke and soil formation.
In a once-through process, the optimum operating conditions (mainly reaction temperature and residence time) are simply determined based on the reactor effluent stability data by direct measurement of unconverted residue (P value, hot filtration). Test, spot test, etc.).
With all these methods, more or less high conversion levels are reached depending on the type of charge and technology used, but produce unconverted residues at the limit of stability, which we specialize in In some cases, it is called tar and can vary from 30 to 85% of the initial charge. This product is used to produce fuel oil, tar, which can be used as a charge for the gasification process.
In order to increase the overall conversion of the residue cracking process, a scheme was proposed that included a step of recycling a more or less significant amount of tar to the cracking unit. In the case of a hydroconversion method using a catalyst dispersed in a slurry phase, it is possible to recover the catalyst by recirculating tar. For this reason, in the patent application IT-95A001095, the same applicant uses the recovered catalyst as a hydroprocessing reactor. A process that allows recycle, without the need for further regeneration steps, and at the same time obtaining a high quality product without residual products (“zero residue refinery”) has been described.

本方法は以下の工程、
(1)重質粗油又は蒸留残渣を好適な水素化触媒と混合し、得られた混合物を水素又は水素とH2Sの混合物が装入されている水素処理反応器に送る工程、
(2)分散相中に水素処理反応生成物と触媒を含む流れを最も揮発性のフラクションが分離される蒸留帯に送る工程、
(3)蒸留工程で得られた高沸点フラクションを脱歴工程に送る工程であって、生じる二つの流れ、一つは脱歴油(DAO)からなり、他方はアスファルト、分散相中の触媒及び場合によってコークスからなり、初期装入材料から由来する金属に富む流れを生成する工程、
(4)アスファルト、分散相中の触媒及び場合によればコークスから成り、金属が豊富な、少なくとも60%、好ましくは少なくとも80%の流れを水素処理帯で再循環する工程、
を含む。
The method comprises the following steps:
(1) mixing heavy crude oil or distillation residue with a suitable hydrogenation catalyst and sending the resulting mixture to a hydrotreating reactor charged with hydrogen or a mixture of hydrogen and H 2 S;
(2) sending a stream containing the hydroprocessing reaction product and catalyst in the dispersed phase to a distillation zone where the most volatile fraction is separated;
(3) Sending the high boiling fraction obtained in the distillation process to the desaturation process, the two resulting streams, one consisting of desaturation oil (DAO), the other asphalt, the catalyst in the dispersed phase and Producing a metal-rich stream, optionally made of coke and derived from the initial charge,
(4) recycling at least 60%, preferably at least 80% of the stream, consisting of asphalt, catalyst in the dispersed phase and optionally coke, rich in metal, in the hydrotreating zone;
including.

重質粗油又はオイルサンド由来のタールを錯体炭化水素混合物へ改善して、さらなる蒸留物へさらに転化する工程のための原料として使用する場合、先述の観点から、異なる方法の形態を使用することは便利であり得、それによって以下の利点、
(1)蒸留可能な生成物(大気及び真空蒸留から由来する)、及び脱歴油(DAO)の転化収率の最大化、これは最大で95%を超え得る、
(2)装入材料の改良度合い、すなわち存在する毒物(金属、硫黄、窒素、炭化残渣)の除去の最大化させ、コークスの生成量を最小化する、
(3)存在する炭化水素成分の性質(密度)及び汚染物質のレベルが異なる装入材料の最大柔軟性、
(4)再生を必要とせずに水素化触媒を完全に再循環できる可能性、
が得られる。
本発明の目的である、以下の3つの処理装置、スラリー相の触媒による水素転化(HT)、蒸留又はフラッシュ(D)、脱歴(SDA)の組み合わせ使用によって重質装入材料の転化方法は、この3つの装置が、新鮮な装入材料及び再循環された流れからなる混合流の上で操作され、以下の工程
(1)溶媒の存在下、重質装入材料の少なくとも1つのフラクションを、脱歴部(SDA)に送り、脱歴油(DAO)と、アスファルトとから成る二つの流れを得る工程、
(2)前記アスファルトを好適な水素化触媒及び任意に脱歴部に送られない重質装入材料の残りのフラクションと混合し、得られた前記混合物を水素又は水素とH2Sの混合物が装入されている水素処理反応器(HT)に送る工程、
(3)分散相中の水素処理反応生成物及び触媒を含む上記流れを、1種以上の蒸留又はフラッシュ工程(D)に送り、これによって、水素処理反応において生成されたガスの中で最も揮発性のフラクションを分離する工程、
(4)フラッシュ装置から流出し、分散相に触媒を含み、装入材料の脱金属化によって生成される金属スルフィドに富みかつ場合によってコークスを含む蒸留残渣(タール)又は液体の少なくとも60質量%、好ましくは少なくとも80質量%、より好ましくは少なくとも95%を、脱歴帯へ再循環する工程、
を使用することを特徴とする。
When using heavy crude oil or tar from oil sands as a raw material for the process of converting tar to complex hydrocarbon mixture and further converting to further distillate, use different process forms from the previous point of view. Can be convenient, thereby the following advantages,
(1) Maximizing the conversion yield of distillable products (derived from atmospheric and vacuum distillation), and history oil (DAO), which can exceed up to 95%,
(2) The degree of improvement of the charging material, that is, the removal of existing poisons (metal, sulfur, nitrogen, carbonized residue) is maximized, and the amount of coke produced is minimized.
(3) Maximum flexibility of charge materials with different nature (density) of hydrocarbon components and levels of contaminants,
(4) The possibility of completely recycling the hydrogenation catalyst without the need for regeneration,
Is obtained.
By the combined use of the following three processing units, slurry phase catalyst hydrogen conversion (HT), distillation or flash (D), and history removal (SDA), which is the object of the present invention, The three devices are operated on a mixed stream consisting of fresh charge and recirculated stream to obtain at least one fraction of heavy charge in the presence of the following step (1) solvent: , The process of obtaining two streams consisting of history oil (DAO) and asphalt, sent to the history area (SDA),
(2) mixing the asphalt with a suitable hydrogenation catalyst and optionally the remaining fraction of heavy charge not sent to the degassing section, and mixing the resulting mixture with hydrogen or a mixture of hydrogen and H 2 S Sending it to the hydroprocessing reactor (HT)
(3) The above stream containing the hydroprocessing reaction product and catalyst in the dispersed phase is sent to one or more distillation or flashing step (D), which is the most volatile of the gases generated in the hydroprocessing reaction. Separating the sex fraction,
(4) at least 60% by weight of a distillation residue (tar) or liquid that flows out of the flash unit, contains the catalyst in the dispersed phase, is rich in metal sulfides produced by demetallization of the charge and optionally contains coke, Preferably recycling at least 80% by weight, more preferably at least 95%, to the history zone;
It is characterized by using.

処理される重質装入材料は、異なる種類であり得、それらは、重質粗油、蒸留残渣、触媒処理から由来する重質油、例えば触媒クラッキング処理からの重質サイクル油、熱タール(例えばビスブレーキング法又は類似の熱処理に由来する)、オイルサンド由来のタール、種々の石炭及びブラックオイルとして当業界で一般的に既知の炭化水素起源の他のいかなる高沸点装入材料から選択される。
フラッシュ装置から出る蒸留残渣(タール)又は液体の残存部分は、脱歴帯に再循環されず、全体に又は部分的に水素処理部に再循環され得る。
触媒は、容易に分解可能な油溶性先駆物質(金属ナフタレン、ホスホン酸の金属誘導体、金属カルボニル等)から得られるもの又は1種以上の遷移金属、例えば、Ni、Co、Ru、W及びMoから選択され得るものから選択され得、その内、後者が高い触媒活性の点で好ましい。
水素転化反応器に存在する金属の濃度に基づいて定義される触媒の濃度は、350〜10000ppm、好ましくは1000〜8000ppm、より好ましくは1500〜5000ppmの範囲である。
水素処理工程は、370〜480℃、好ましくは380〜440℃の温度範囲で、3〜30MPa、好ましくは10〜20MPaの圧範囲で好ましく実施される。
水素が反応器に供給され、それは、下方流条件、好ましくは上方流条件下で操作し得る。
蒸留工程は、好ましくは、減圧下で、0.001〜0.5MPa、好ましくは0.05〜0.3MPaの範囲の圧で実施される。
水素処理工程は、上記の条件の範囲内で操作される1種以上の反応器から成り得る。第一の反応器で生成する蒸留物の一部は、次の反応器に再循環され得る。
The heavy charge to be processed can be of different types, including heavy crude oil, distillation residue, heavy oil derived from catalyst treatment, eg heavy cycle oil from catalyst cracking treatment, hot tar ( (E.g., derived from visbreaking process or similar heat treatment), tars derived from oil sands, various coals and any other high boiling charge of hydrocarbon origin commonly known in the art as black oil The
Distillation residue (tar) or remaining portion of liquid exiting the flash unit is not recycled to the desaturation zone, but may be wholly or partially recycled to the hydrotreating section.
Catalysts can be obtained from easily decomposable oil-soluble precursors (metal naphthalene, metal derivatives of phosphonic acid, metal carbonyl, etc.) or from one or more transition metals such as Ni, Co, Ru, W and Mo. The latter can be selected, and the latter is preferable from the viewpoint of high catalytic activity.
The concentration of the catalyst defined based on the concentration of metal present in the hydroconversion reactor is in the range of 350 to 10000 ppm, preferably 1000 to 8000 ppm, more preferably 1500 to 5000 ppm.
The hydrotreating step is preferably carried out in the temperature range of 370 to 480 ° C., preferably 380 to 440 ° C., and in the pressure range of 3 to 30 MPa, preferably 10 to 20 MPa.
Hydrogen is fed to the reactor, which can operate under downflow conditions, preferably upflow conditions.
The distillation step is preferably carried out under reduced pressure at a pressure in the range of 0.001 to 0.5 MPa, preferably 0.05 to 0.3 MPa.
The hydroprocessing step can consist of one or more reactors operated within the above conditions. A portion of the distillate produced in the first reactor can be recycled to the next reactor.

炭化水素であってもなくてもよい溶媒(例えば、3〜6個の炭素原子を有するパラフィンで)での抽出によってもたらされる脱歴工程は、一般的に40〜200℃の範囲の温度で、0.1〜7MPaの範囲の圧力で実施される。それは、同一溶媒又は異なる溶媒で操作される1種以上の部から成り得、溶媒は、超臨界条件下回収されて、さらにアスファルトと樹脂の分別を可能にし得る。
脱歴油(DAO)からなる流れは、合成粗油(合成原油)のように、任意に蒸留物と混合して使用され、又はそれは、流動床触媒クラッキング処理又は水素クラッキング用の装入材料として使用され得る。
粗油の特性(金属含有量、硫黄及び窒素含有量、炭化残渣)に依存して、有利に以下の条件で調節することが可能である。
(1)水素処理部(新鮮な装入材料)に送られるべき重質残渣と、脱歴に送られるべき重質残渣間の比率であって、上記比率が、0〜100、好ましくは0.1〜10、より好ましくは1〜5で変化し得る。
(2)脱歴部に送られ得る新鮮な装入材料及びタールの再循環比率であって、この比率が、好ましくは0.1〜100、より好ましくは0.1〜10の範囲で変化する。
(3)水素処理部に送られるべき新鮮な装入材料及びアスファルト間の再循環比率であって、この比率は、先述の比率の変化に関連して変化し得る。
(4)水素処理部に送られるべきタール及びアスファルトの再循環比率であって、この比率は、先述の比率の変化に関連して変化し得る。
The history process resulting from extraction with a solvent that may or may not be a hydrocarbon (e.g., with paraffins having 3 to 6 carbon atoms) is generally at a temperature in the range of 40-200C. It is carried out at a pressure in the range of 0.1-7 MPa. It can consist of one or more parts operated with the same solvent or different solvents, which can be recovered under supercritical conditions to further allow for fractionation of asphalt and resin.
A stream consisting of a history oil (DAO), such as a synthetic crude oil (synthetic crude oil), is optionally used in admixture with a distillate, or as a charge for fluid bed catalytic cracking or hydrogen cracking. Can be used.
Depending on the properties of the crude oil (metal content, sulfur and nitrogen content, carbonization residue), it is possible to adjust advantageously under the following conditions:
(1) The ratio between the heavy residue to be sent to the hydrogen treatment unit (fresh charging material) and the heavy residue to be sent to the history, wherein the ratio is 0 to 100, preferably 0.1 to It can vary from 10, more preferably from 1 to 5.
(2) Recycle ratio of fresh charge material and tar that can be sent to the history part, this ratio preferably changing in the range of 0.1-100, more preferably 0.1-10.
(3) A recycle ratio between fresh charge and asphalt to be sent to the hydrotreater, which ratio can change in relation to the change in ratio described above.
(4) Tar and asphalt recirculation ratio to be sent to the hydrotreating section, which ratio can vary in relation to the aforementioned ratio change.

この柔軟性は、脱歴装置(適当なHDN及び脱芳香族化)及び水素化装置(高HDM及びHDS)の相補的特性をより良く利用するために特に有用である。
粗油のタイプ、問題となっている流の安定性及び得られるべき生成物の品質に依存して(特別な下流にも関連して)、脱歴及び水素処理部に供給される新鮮な装入材料のフラクションは、最も可能な方法で調節され得る。
さらに、これらの工程の最も可能な運転を達成するために、混合されるべき流れの相溶性を保障するか、又は以下の成分、
(1)新鮮な装入材料及びタール
(2)新鮮な装入材料及びアスファルト(場合によって樹脂又はそのアリコートを含む)
(3)タール及びアスファルト(場合によって樹脂又はそのアリコートを含む)
の流れであって、異なる物理化学的特性を有する流れを、すべての工程の相において、アスファルテンの沈殿を予防するような比率で混合することを保証することが望ましい。
本発明の目的である方法は、混合されるべき流れの相溶性に関する限り、アスファルテン、又は新鮮な装入材料、タール及びアスファルトを含む流れ間の再循環が、以下のような比率、
mix/RT)(δasphmix)2<k
(式中、
νmixは、混合物のマルテン成分(すなわち、非アスファルテン)のモル体積(cm3/モル)、
δmixは、混合物のマルテン成分の溶解度パラメータ(cal/cm3)1/2
δasphは、混合物のアスファルテンの溶解度パラメータ(この混合物の二つの成分の値の最高値が考えられる)(cal/cm3)1/2
Rは、気体常数(1.987cal/mol°K)、
Tは、ケルビン度で表した温度である。)
を有するように制御することによりさらに改良され得る。
This flexibility is particularly useful to better utilize the complementary properties of dehistoric devices (appropriate HDN and dearomatization) and hydrogenation devices (high HDM and HDS).
Depending on the type of crude oil, the stability of the stream in question and the quality of the product to be obtained (in connection with the particular downstream), the history and fresh equipment supplied to the hydrotreater The fraction of incoming material can be adjusted in the most possible way.
Furthermore, to achieve the most possible operation of these processes, ensure the compatibility of the streams to be mixed, or
(1) Fresh charge and tar (2) Fresh charge and asphalt (optionally including resin or aliquot thereof)
(3) Tar and asphalt (including resin or aliquots depending on the case)
It is desirable to ensure that streams having different physicochemical properties are mixed in a ratio that prevents precipitation of asphaltenes in all process phases.
As far as the compatibility of the streams to be mixed is concerned, the process which is the object of the present invention has a recirculation between streams containing asphaltenes or fresh charge, tar and asphalt in the following proportions:
mix / RT) (δ asphmix ) 2 <k
(Where
ν mix is the molar volume of the marten component of the mixture (ie non-asphalten) (cm 3 / mol),
δ mix is the solubility parameter (cal / cm 3 ) 1/2 of the marten component of the mixture,
δ asph is the asphaltene solubility parameter of the mixture (the highest value of the two components of this mixture is considered) (cal / cm 3 ) 1/2 ,
R is a gas constant (1.987 cal / mol ° K),
T is the temperature expressed in Kelvin degrees. )
It can be further improved by controlling to have

上述の特性を決定するために参考として使用されるアスファルテンは、不溶性n-ヘプタンフラクション(C7アスファルテン)である。
この式に示される値は、以下のように算出される。
νmixは、マルテン成分のモル体積のモル平均であり、
δmixは、マルテン成分の溶解度パラメータの容量平均であり、
kは、値の範囲が、0.2〜0.5である定数である。
上記の適用は、この方法で生成される複合炭化水素混合物の重質フラクションが、触媒クラッキングプラント、すなわち水素クラッキング(HC)及び流動床触媒クラッキング(FCC)に対する装入材料として使用されなくてはならないときに特に好適である。
実際、触媒水素化装置(HT)と抽出工程(SDA)とを組み合わせた作用により、混入物(金属、硫黄、窒素、炭化残渣)の含有量を減少した脱歴油が生成可能になり、これは、従ってより簡単に触媒クラッキング法で処理され得る。
さらに、全体の複合構造物(complex)の投資コストも、特許出願IT-95A001095に記載のスキームに関して、処理される同一の装入単位に対して、脱歴部の大きさが、増加する一方、水素処理部の大きさ(及び下流蒸留カラム)が、減少するので即ち、この脱歴装置が水素処理装置よりもより低い投資コストを生じるので、全体の複合体の投資コストが結果として節約となり、最小化できる。
本発明の好ましい態様は、添付した図1により提供されるが、本発明の範囲自体の限定として解釈されるべきでない。
Asphaltenes to be used as a reference to determine the above properties is insoluble n- heptane fraction (C 7 asphaltenes).
The value shown in this equation is calculated as follows.
ν mix is the molar average of the molar volume of the marten component,
δ mix is the volume average of the solubility parameter of the marten component,
k is a constant whose value ranges from 0.2 to 0.5.
In the above application, the heavy fraction of the complex hydrocarbon mixture produced in this way must be used as a charge for catalytic cracking plants, i.e. hydrogen cracking (HC) and fluidized bed catalytic cracking (FCC). It is sometimes particularly suitable.
In fact, the combined action of the catalytic hydrogenator (HT) and the extraction process (SDA) makes it possible to produce history oil with a reduced content of contaminants (metal, sulfur, nitrogen, carbonized residue). Can therefore be more easily processed by catalytic cracking.
Furthermore, the investment cost of the entire complex also increases with respect to the same charging unit being processed, while the size of the history part is increased, for the scheme described in patent application IT-95A001095. Since the hydrotreater size (and downstream distillation column) is reduced, that is, this deregistration device results in a lower investment cost than the hydrotreater, resulting in savings in the overall complex investment cost, Can be minimized.
A preferred embodiment of the present invention is provided by the attached FIG. 1, but should not be construed as a limitation on the scope of the invention itself.

重質装入材料(heavy charge)(1)、又は少なくともその一部(1a)が、脱歴装置(SDA)に送られ、その操作は、溶媒による抽出によって行われる。
脱歴装置(SDA)から2つの流れが得られる。一つの流れ(2)は、脱歴油(DAO)からなり、他方の流れ(3)は、アスファルト及び樹脂から成り、後者は、さらに形成される化合物の二つの群に分離され、樹脂のフラクション(4)は、DAOとアスファルトに分離され得る。
アスファルト及び樹脂(又はこれらのフラクション)からなる流れは、フラッシング流れ(14)に使用される再統合に必要な新鮮な構成触媒(5)と、脱歴部に供給されない重質装入材料(1b)と、任意に蒸留カラム(D)の底部から流れ(15)(本明細書にさらに記載される)と混合され、流れ(6)を形成し、これは、水素(又は水素及びH2Sの混合物)(7)が装入される水素処理反応器に供給される。分散相中に水素化生成物及び触媒を含む流れ(8)は、反応器を出て、蒸留カラム(D)で分別され、そこから、軽質フラクション(9)及び蒸留可能な生成物(10)、(11)及び(12)が分散触媒及びコークスを含む蒸留残渣から分離される。タールと呼ばれるこの流れ(13)は、完全に又は大部分、フラッシング(14)を除き、脱歴反応器(SDA)に再循環される。この一部分(15)は、任意に水素処理装置(HT)に送られ得る。
いくつかの実施例が、その範囲を制限せずに以下に本発明のより良い説明のために提供される。
A heavy charge (1), or at least a part (1a) thereof, is sent to a deregistration device (SDA), the operation of which is performed by extraction with a solvent.
Two streams are obtained from the deregistration device (SDA). One stream (2) consists of de-historic oil (DAO) and the other stream (3) consists of asphalt and resin, the latter being further separated into two groups of formed compounds, the resin fraction (4) can be separated into DAO and asphalt.
A stream consisting of asphalt and resin (or a fraction thereof) consists of fresh constituent catalyst (5) required for reintegration used in the flushing stream (14) and heavy charge (1b ), Optionally from the bottom of the distillation column (D), with stream (15) (described further herein) to form stream (6), which is hydrogen (or hydrogen and H 2 S ) (7) is fed to the hydrotreating reactor charged. The stream (8) containing the hydrogenation product and catalyst in the dispersed phase exits the reactor and is fractionated in a distillation column (D) from which a light fraction (9) and a distillable product (10) , (11) and (12) are separated from the distillation residue containing the dispersed catalyst and coke. This stream (13), referred to as tar, is recirculated to the history reactor (SDA), completely or largely, except for the flushing (14). This portion (15) can optionally be sent to a hydrotreater (HT).
Some examples are provided below for a better illustration of the invention without limiting its scope.

図1に示されるスキームに従って、以下の実施例が実施された。
脱歴工程
・装入材料:ウラル(ural)粗油からの真空残渣300g(表1)
・脱歴剤:液体プロパン(抽出回数3回)2000cc
・温度:80℃
・圧力:0.035MPa(35バール)

表1:ウラル真空残渣の特性500℃+

Figure 0004498929

水素処理工程
・反応器:3000cc、鋼製、適当な形状で磁気攪拌子を備える。
・触媒:先駆物質としてモリブデンナフテネートを使用して添加されたMo/装入材料を3000ppm。
・温度:410℃
・圧力:水素の16MPa
・滞留時間:4時間

フラッシュ工程
・液体蒸発の実験装置によって達成される(T=120℃)。

実験結果
10個の連続した脱歴試験を、それぞれの試験に対して、ウラル真空残渣(純粋な装入材料)と前工程のC3アスファルテンの水素処理反応から得られる大気残渣とからなる装入材料を使用して行い、第一試験の間添加される触媒を完全に再循環できるようにした。各工程において、ウラル真空残渣(新鮮な装入材料)及び脱歴から由来するC3アスファルテンからなる装入材料を、全装入材料質量(新鮮な装入材料+再循環されたC3アスファルテン)を初期値の300gとなるようにオートクレーブに供給した。
これらの操作条件下到達した、新鮮な装入材料の量と再循環された装入材料の量間の比率は、1:1であった。
最後の再循環(装入材料に関する質量%)の後、流出流(out-going)に関するデータは、以下の通りである。
・ガス:7%
・ナフタ(C5-170℃):8%
・大気ガス油(AGO 170-350℃):17%
・脱歴油(VGO+DAO):68%
この試験の最後に回収されたアスファルテン流は、最初に供給されるすべての触媒、水素処理から10回再循環される間に、生成した金属Ni及びVのスルフィド及びコークスを、供給されたウラル残渣の全量に対して約1質量%のオーダーで含む。示された例において、再循環された流れをフラッシング作用にかける必要はなかった。
表2は、得られた生成物の特性を示す。








表2:実施例1の試験反応生成物の特性
Figure 0004498929
The following examples were performed according to the scheme shown in FIG.
Deregistration process and charging material: 300 g of vacuum residue from ural crude oil (Table 1)
・ Dehistoric agent: liquid propane (extraction times 3 times) 2000cc
・ Temperature: 80 ℃
・ Pressure: 0.035 MPa (35 bar)

Table 1 : Characteristics of Ural vacuum residue 500 ℃ +
Figure 0004498929

Hydrogen treatment process / reactor: 3000cc, made of steel, equipped with magnetic stirrer in appropriate shape.
Catalyst: 3000 ppm Mo / charge added using molybdenum naphthenate as precursor.
・ Temperature: 410 ℃
・ Pressure: 16MPa of hydrogen
・ Residence time: 4 hours

Achieved by flash process / liquid evaporation experimental equipment (T = 120 ° C).

Experimental results Ten consecutive history tests, for each test, were made up of an ural vacuum residue (pure charge) and an atmospheric residue from the hydrotreating reaction of C 3 asphaltenes in the previous step. The material was used so that the catalyst added during the first test could be completely recycled. In each step, Ural vacuum residue (fresh charging material) and the charge material consisting of C 3 asphaltenes deriving from deasphalting, total charge material weight (fresh Charge + recycled C 3 asphaltenes) Was supplied to the autoclave so as to have an initial value of 300 g.
The ratio between the amount of fresh charge and the amount of recycled charge reached under these operating conditions was 1: 1.
After the last recirculation (mass% on charge), the data on out-going is as follows:
・ Gas: 7%
・ Naphtha (C 5 -170 ℃): 8%
・ Atmospheric gas oil (AGO 170-350 ℃): 17%
・ History oil (VGO + DAO): 68%
The asphaltene stream recovered at the end of this test was recirculated 10 times from all initially fed catalyst, hydrotreating, and the metal Ni and V sulfides and coke produced were fed to the Ural residue. In the order of about 1% by mass with respect to the total amount of In the example shown, it was not necessary to subject the recirculated stream to a flushing action.
Table 2 shows the properties of the product obtained.








Table 2 : Properties of the test reaction product of Example 1
Figure 0004498929

試験1に記載された実験と同様の実験を行い、但し、水素処理工程は、420℃で行った。
これらの操作条件下達した新鮮な装入材料の量と、再循環生成物の量との比率は、1:1.5であった。
最後の再循環(装入材料に関する質量%)後、流出流に関するデータは以下の通りである。
・ガス:9%
・ナフタ(C5-170℃):11%
・大気ガス油(AGO 170-350℃):24%
・脱歴油(VGO+DAO):56%
示される実施例において、再循環流に対してフラッシングを行う必要はなかった。
表3は、得られた生成物の特性を提供する。

表3:実施例2の試験反応生成物の特性

Figure 0004498929
Experiments similar to those described in Test 1 were performed, except that the hydrogen treatment step was performed at 420 ° C.
The ratio between the amount of fresh charge reached under these operating conditions and the amount of recycled product was 1: 1.5.
After the last recirculation (mass% on charge), the data on the effluent is as follows:
・ Gas: 9%
・ Naphtha (C 5 -170 ℃): 11%
・ Atmospheric gas oil (AGO 170-350 ℃): 24%
・ History oil (VGO + DAO): 56%
In the example shown, it was not necessary to flush the recycle stream.
Table 3 provides the properties of the resulting product.

Table 3 : Properties of the test reaction product of Example 2
Figure 0004498929

以下の例は、水素処理に付される種々の流れの相溶性限度を評価するために本発明で示される相関関係、
mix/RT)(δasphmix)2<k
の使用を示す。
実施例1及び2に使用される流れは、上記関係式に使用される特性を決定するために特徴付けした。
表4に示される特性からの始動し、上記関係を使用して、パラメータk値を、2つの流れのすべての可能な混合状態で計算した:即ち、第一成分は0%から第二成分は100%から逆の状態まで、すなわち第一成分の100%と、第二成分の0%とである。特性を決定するための参照温度は、140℃である。
得られた値は、図2のグラフに示される。








表4:実施例1及び2で使用される流れの特性

Figure 0004498929
グラフから、二つの別個の流れが安定であり(k≦0.5)、一方、真空残渣装入材料は、再循環流の少量の添加によりすぐに不安定(k値>0.5)となることが分かる。25%より多い再循環された流れの添加に対して、混合物は、再び安定となる(k値≦0.5)。 The following example illustrates the correlation shown in the present invention to evaluate the compatibility limits of various streams subjected to hydroprocessing:
mix / RT) (δ asphmix ) 2 <k
Indicates the use of.
The flow used in Examples 1 and 2 was characterized to determine the characteristics used in the above relation.
Starting from the properties shown in Table 4 and using the above relationship, the parameter k value was calculated for all possible mixing states of the two streams: ie, the first component is 0% and the second component is From 100% to the opposite state, ie 100% of the first component and 0% of the second component. The reference temperature for determining properties is 140 ° C.
The values obtained are shown in the graph of FIG.








Table 4 : Flow characteristics used in Examples 1 and 2
Figure 0004498929
From the graph, it can be seen that two separate streams are stable (k ≦ 0.5), while the vacuum residue charge is immediately unstable (k value> 0.5) with the addition of a small amount of recirculation stream. . For the addition of more than 25% of the recycled stream, the mixture becomes stable again (k value ≦ 0.5).

本転化方法のスキームを示す。The scheme of this conversion method is shown. 混合物の組織に対するkパラメータの変化量を示す。The amount of change of the k parameter with respect to the structure of the mixture is shown.

Claims (18)

以下の3つの処理装置:水素処理装置、蒸留又はフラッシュ装置及び脱歴装置の組み合わせ使用による、重質粗油、蒸留残渣、触媒処理由来の重質油、熱タール、オイルサンド由来のタール、種々の石炭又はブラックオイルとして既知の炭化水素源の他の高沸点装入材料から選択される重質装入材料の転化方法であって、以下の工程、
(1)炭化水素溶媒の存在下、新鮮な重質装入材料のフラクションを、脱歴装置に送り、脱歴油からなる流れと、アスファルトからなる流れとの二つの流れを得る工程、
(2)前記アスファルトからなる流れを、好適な水素化触媒と、脱歴部に送られない重質装入材料の残りのフラクションと混合し、混合物を得る工程、
(3)得られた前記混合物を、水素又は水素とH2Sとの混合物が装入されている水素処理装置に送り、分散相中に水素処理反応生成物及び触媒を含む流れを得る工程、
)分散相中に水素処理反応生成物及び触媒を含む前記流れを1種以上の蒸留又はフラッシュ装置に送り、もって、水素処理反応において生成されたガスの中で最も揮発性のフラクションを分離し、蒸留又はフラッシュ装置から流出し、分散相中の触媒を含み、装入材料の脱金属化によって生成される金属スルフィドに富みかつ場合によってコークスを含む蒸留残渣(タール)又は液体からなる流れを得る工程、
前記蒸留残渣(タール)又は液体の少なくとも60質量%の流れを、脱歴装置へ再循環する工程、
の使用により、前記3つの装置が、新鮮な装入材料及び再循環された流れからなる混合流に対して操作されることを特徴とする方法。
The following three treatment devices: heavy crude oil, distillation residue, heavy oil derived from catalyst treatment, hot tar, tar derived from oil sand, various by using a combination of hydrogen treatment device, distillation or flash device and history history device, various A method of converting a heavy charge selected from other high boiling charge of a hydrocarbon source known as coal or black oil of the following steps:
(1) sending a fresh heavy charge fraction in the presence of a hydrocarbon solvent to a de-history device to obtain two streams , a stream consisting of de-history oil and a stream consisting of asphalt;
(2) mixing the asphalt stream with a suitable hydrogenation catalyst and the remaining fraction of heavy charge that is not sent to the degassing section to obtain a mixture;
(3) the resulting said mixture, Ri sent to hydrotreater where a mixture of hydrogen or hydrogen and H 2 S is charged, Ru obtain a stream comprising hydrogen treatment reaction product and the catalyst in the dispersed phase Process,
( 4 ) The stream containing the hydrotreating reaction product and catalyst in the dispersed phase is sent to one or more distillation or flash devices to separate the most volatile fraction of the gas produced in the hydrotreating reaction. A stream consisting of a distillation residue (tar) or liquid that exits the distillation or flash unit, contains the catalyst in the dispersed phase, is rich in metal sulfides, and optionally contains coke, produced by demetalization of the charge. The resulting Ru process,
( 5 ) recirculating at least 60% by weight of the distillation residue (tar) or liquid to a de-history device ;
The method is characterized in that the three devices are operated on a mixed stream consisting of fresh charge and recirculated stream.
前記フラッシュ装置に出る前記蒸留残渣又は液体の少なくとも80質量%が、脱歴帯に再循環される請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein at least 80% by weight of the distillation residue or liquid exiting the flash unit is recycled to the history zone. 前記フラッシュ装置に出る前記蒸留残渣又は液体の少なくとも95質量%が、脱歴帯に再循環される請求項2に記載の方法。  3. The method of claim 2, wherein at least 95% by weight of the distillation residue or liquid exiting the flash unit is recycled to the history zone. 前記フラッシュ装置から流出し脱歴帯に再循環されない前記蒸留残渣(タール)又は液体の残り部分の少なくとも一部が、水素処理部に再循環される請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein at least a part of the distillation residue (tar) or the remaining portion of the liquid that flows out of the flash unit and is not recycled to the history zone is recycled to the hydrotreating section. 前記蒸留工程が、0.001〜0.5MPaの範囲で実施される請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the distillation step is performed in the range of 0.001 to 0.5 MPa. 前記蒸留工程が、0.05〜0.3MPaの範囲で実施される請求項に記載の方法。The method according to claim 5 , wherein the distillation step is carried out in the range of 0.05 to 0.3 MPa. 前記水素処理工程が、370℃〜450℃の温度範囲で、かつ3〜30MPa(30〜300atm)の範囲の圧で実施される請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the hydrotreating step is performed at a temperature in the range of 370 ° C. to 450 ° C. and at a pressure in the range of 3 to 30 MPa (30 to 300 atm). 前記水素処理工程が、380℃〜440℃の温度範囲で、かつ10〜20MPa(100〜200atm)の範囲の圧で実施される請求項に記載の方法。The method according to claim 7 , wherein the hydrotreating step is carried out at a temperature in the range of 380 ° C. to 440 ° C. and at a pressure in the range of 10 to 20 MPa (100 to 200 atm). 前記脱歴工程が、40℃〜200℃の範囲の温度で、かつ0.1〜7MPa(1〜70atm)の範囲の圧で実施される請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the history removal step is performed at a temperature in the range of 40 ° C. to 200 ° C. and at a pressure in the range of 0.1 to 7 MPa (1 to 70 atm). 前記脱歴溶媒が、3〜6個の炭素原子を有する軽質パラフィンである請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the history solvent is light paraffin having 3 to 6 carbon atoms. 前記脱歴工程が、超臨界相で操作される溶媒抽出により実施される請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the history step is performed by solvent extraction operated in a supercritical phase. 前記脱歴油(DAO)からなる流れが、従来の蒸留により分別される請求項1に記載の方法。  The process according to claim 1, wherein the stream consisting of history oil (DAO) is fractionated by conventional distillation. 前記脱歴油(DAO)からなる流れが、濃縮後、フラッシュ工程において分離された生成物と混合される請求項1に記載の方法。  The process according to claim 1, wherein the stream comprising the desaturated oil (DAO) is mixed with the product separated in a flash step after concentration. 前記水素化触媒が、容易分解性の先駆物質又は1種以上の遷移金属をベースとする予め形成された化合物である請求項1に記載の方法  The process according to claim 1, wherein the hydrogenation catalyst is an easily decomposable precursor or a preformed compound based on one or more transition metals. 前記遷移金属が、モリブデンである請求項14に記載の方法。The method of claim 14 , wherein the transition metal is molybdenum. 存在する金属の濃度に基づき定義される前記水素転化反応器中の触媒の濃度が、350〜10000ppmである請求項1に記載の方法。  The process according to claim 1, wherein the concentration of catalyst in the hydroconversion reactor, defined on the basis of the concentration of metal present, is between 350 and 10,000 ppm. 前記水素転化反応器中の触媒濃度が、1000〜8000ppmである請求項16に記載の方法。The process according to claim 16 , wherein the catalyst concentration in the hydroconversion reactor is 1000 to 8000 ppm. 前記水素転化反応器中の触媒濃度が、1500〜5000ppmである請求項17に記載の方法。The process according to claim 17 , wherein the catalyst concentration in the hydroconversion reactor is 1500 to 5000 ppm.
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