JP5798191B2 - 原油の脱硫 - Google Patents
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Description
非適用。
本発明は概して石油から硫黄を除去することに関する。より具体的には、本発明は原油をスウィートニングするためのシステム及び方法に関する。さらにより具体的には、本発明は高せん断を介して石油から硫黄を取り除くシステム及び方法に関する。
本明細書で使用される、‘ディスパージョン(dispersion)’という用語は互いにすぐに混合及び溶解しない、少なくとも2つの区別可能な物質(又は‘相’)を含む、液化した混合物を言う。本明細書で使用される、‘ディスパージョン’は‘連続した’相(又は‘基質(matrix)’)を含み、他の相又は物質の不連続な液滴、気泡、及び/又は粒子をそこに保持する。故にディスパージョンという用語は、液体の連続した相の中に留まる気泡を含む泡、第一液体と混合しない第二液体を含む連続した相の全体に、第一液体の液滴が分散されるエマルジョン、及び、固体粒子が全体に分配される連続した液相を言う。本明細書で使用される、‘ディスパージョン’という用語は、気泡が全体に分配される連続した液相、固体粒子(例えば固体の硫黄又は触媒)が全体に分配される連続した液相、連続した相にほぼ溶解しない第二液体の液滴が全体に分配される第一液体の連続した相、固体粒子、混合しない液滴、及び気泡のうちの1つ又は組み合わせが全体に分配される液体を包含する。よって、ディスパージョンは、組み合わせのために選定された材料の種類に応じて、いくつかの場合においては同質の混合物(例えば液体/液相)、又は異質の混合物(例えば気体/液体、固体/液体、又は気体/固体/液体)として存在することができる。例えばディスパージョンは、ガス(例えばAPI調整ガス)の気泡、及び/又は混合しない相(例えば石油又は脱硫剤)の1つの流体(例えば脱硫剤又は石油)の液滴を含み得る。
概説。本明細書で石油をスウィートニングするためのシステム及び方法が開示される。スウィートニングされる石油は原油又は原油由来の石油である。システムは、反応/混合装置内で制御された環境で反応物質の急速な接触及び混合をもたらすように、外部の高せん断機械装置を含む。開示のシステム及び方法を介して、石油中の硫化水素及び硫黄化合物は乾燥した(またはほぼ乾燥した)形態の硫黄として、望ましくない排出物を生み出すことなく、除去されることが可能である。システム及び方法は油源(例えば坑井現場)で石油から硫黄を除去するために利用され得る。システムは全体がモジュール式及び/又は可動式で、原油の油源に近接してサワー原油をスウィートニングするために利用可能であることが望ましい。実施形態において、システムは閉ループとして操作可能である。
Claims (44)
- 硫黄をサワーオイルから除去する方法であり、
(a)高せん断処理された流れを生み出すために、第一硫黄含有量を有する前記サワーオイルを少なくとも1つの脱硫剤が存在する状態で高せん断にさらすことを含み、
前記少なくとも1つの脱硫剤は、アンモニア水、硫酸アンモニウム、及び水酸化アンモニウムからなる群から選定され、
(b)硫黄を豊富に含む生成物及び、スウィートニングされた石油生成物の両者を、前記高せん断処理された流れから分離することを含み、
前記硫黄を豊富に含む生成物は単体硫黄を含有し、
前記スウィートニングされた石油生成物は前記第一硫黄含有量より少ない第二硫黄含有量を有する、
方法。 - (a)前記サワーオイルを前記少なくとも1つの脱硫剤が存在する状態で高せん断にさらすことは、懸濁液を少なくとも10,000s−1のせん断速度にさらすことを含む、請求項1の方法。
- (a)前記サワーオイルを前記少なくとも1つの脱硫剤が存在する状態で高せん断にさらすことは、前記懸濁液を少なくとも20,000s−1のせん断速度にさらすことを含む、請求項2の方法。
- 前記少なくとも1つの脱硫剤は、硫酸アンモニウム、及び水酸化アンモニウムからなる群から選定される、請求項1の方法。
- 前記サワーオイル及び、前記少なくとも1つの脱硫剤が、約50:50の体積割合の比でもたらされる、請求項1の方法。
- 前記第一硫黄含有量は約0.5から6重量パーセントの範囲である、請求項1の方法。
- 前記第二硫黄含有量は前記第一硫黄含有量の50%より少ない、請求項6の方法。
- 前記第二硫黄含有量は前記第一硫黄含有量の10%より少ない、請求項6の方法。
- 前記第二硫黄含有量は0.5重量パーセントより少ない、請求項1の方法。
- (a)前記サワーオイルを前記高せん断にさらすことは、前記サワーオイルと、前記少なくとも1つの脱硫剤とを、少なくとも1つのロータと、少なくとも1つの相補的形状のステータとを含む高せん断装置に導入することを含む、請求項1の方法。
- 前記高せん断は、少なくとも10,000s −1 のせん断速度を含み、
前記せん断速度はせん断間隙で割られる先端速度として規定され、
前記先端速度はπDnとして規定され、Dは前記少なくとも1つのロータの直径であり、nは回転数である、
請求項10の方法。 - 前記高せん断は、少なくとも20,000s −1 の前記せん断速度を含み、
前記せん断速度は前記せん断間隙で割られた前記先端速度として規定され、
前記先端速度はπDnとして規定され、Dは前記少なくとも1つのロータの直径であり、nは回転数である、
請求項11の方法。 - 前記サワーオイルを少なくとも10,000s −1 の前記せん断速度にさらすことは、前記少なくとも1つのロータの先端に、少なくとも約1034.2MPa(150,000psi)の局所的な圧力を生じる、請求項10の方法。
- (a)は、少なくとも約23m/secの前記少なくとも1つのロータの前記先端速度をもたらすことを含み、
前記先端速度はπDnとして規定され、Dは前記少なくとも1つのロータの直径であり、nは回転数である、
請求項10の方法。 - 前記少なくとも1つのロータと、前記少なくとも1つの相補的形状のステータとの間の最小距離である前記せん断間隙は、約5μmより小さい、請求項10の方法。
- (a)は前記サワーオイルを、少なくとも1つのAPI調整ガスが存在する状態で前記高せん断にさらすことを含み、
前記API調整ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、及びエタンからなる群から選定される少なくとも1つの化合物を含む、
請求項1の方法。 - 前記サワーオイルは第一API比重を有し、
前記スウィートニングされた石油生成物は第二API比重を有し、
前記第二API比重は前記第一API比重より大きい、
請求項16の方法。 - 前記API調整ガスは、随伴ガス、非随伴ガス、FCCオフガス、コークスオフガス、熱分解ガス、水素化脱硫オフガス、触媒性分解オフガス、熱分解オフガス、及びそれらの組み合わせからなる群から選定される、請求項16の方法。
- 前記高せん断処理された流れは約5、4、3、2、又は1μm以下の平均直径を有する前記API調整ガスの気泡を含む、請求項18の方法。
- 前記API調整ガスの気泡は約100nm以下の平均直径を有する、請求項19の方法。
- 前記サワーオイルは第一API比重を有し、
前記スウィートニングされた石油は第二API比重を有し、
前記第二API比重は前記第一API比重より大きい、
請求項1の方法。 - 前記サワーオイルは、当該方法が実施される場所に近接した場所で、地中から抽出されたものである、請求項1の方法。
- 前記硫黄を豊富に含む生成物は黄色である、請求項1の方法。
- (b)前記硫黄を豊富に含む生成物及び、前記スウィートニングされた石油生成物を、前記高せん断処理された流れから分離することの後に残るのは、前記少なくとも1つの脱硫剤を含む残留流れであり、
当該方法はさらに(c)前記残留流れ内の前記少なくとも1つの脱硫剤の少なくとも一部を(a)に再循環させることを含む、
請求項1の方法。 - アンモニア水が(a)で始動中に利用され、硫酸アンモニウムが(a)で生成され、(b)で分離され、(c)で脱硫剤として(a)に再循環され、
前記アンモニア水は所望の前記第二硫黄含有量を維持するために必要なときのみ(a)に導入される、
請求項24の方法。 - 前記サワーオイルはさらに、重金属及び塩化物からなる群から選定される少なくとも1つの不純物を含む、請求項1の方法。
- 前記少なくとも1つの不純物のうちの少なくとも1つは、前記硫黄を豊富に含む生成物とともに前記高せん断処理された流れから分離される、請求項26の方法。
- 前記少なくとも不純物はバナジウム、水銀、及び塩化物から選定される、請求項27の方法。
- 前記硫黄を豊富に含む生成物はほぼ乾燥した生成物として分離される、請求項1の方法。
- (b)分離することは、遠心分離、濾過、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1の方法。
- サワーオイルの硫黄含有量を削減するためのシステムであり、
少なくとも1つのロータと少なくとも1つの相補的形状のステータとを備えた少なくとも1つの高せん断装置が設けられ、この高せん断装置により脱硫剤が存在する状態で前記サワーオイルを高せん断にさらし、スウィートニングされた石油を含む高せん断処理された流れを生み出すように構成されており、
前記少なくとも1つの高せん断装置は、その中の内容物を少なくとも10,000s −1 のせん断速度にさらすように構成されており、
前記せん断速度は先端速度をせん断間隙で割ったものとして規定され、
前記先端速度はπDnとして規定され、Dは前記少なくとも1つのロータの直径であり、nは回転数であり、
少なくとも1つの分離装置が設けられ、この分離装置により硫黄を豊富に含む生成物及び前記スウィートニングされた石油を前記高せん断処理された流れから分離するように構成され、前記少なくとも1つの分離装置は、遠心分離機及び濾過装置からなる群から選定される、システム。 - 前記少なくとも1つのロータは少なくとも約23m/secの前記先端速度をもたらすように構成される、請求項31のシステム。
- 前記少なくとも1つのロータは少なくとも40m/secの前記先端速度をもたらすように構成される、請求項31のシステム。
- 前記少なくとも1つのロータは、前記少なくとも1つのステータから約5μmより小さい前記せん断間隙によって分離され、
前記せん断間隙は前記少なくとも1つのロータと、前記少なくとも1つのステータとの間の最小距離である、
請求項31のシステム。 - 作動中に前記少なくとも1つのロータの回転によりもたらされる前記せん断速度は、少なくとも20,000s −1 である、請求項31のシステム。
- アンモニア水、硫酸アンモニウム、及び水酸化アンモニウムから選定される少なくとも1つの脱硫剤、
一酸化炭素、二酸化炭素、水素、メタン、及びエタンから選定される少なくとも1つの要素を含む少なくとも1つのAPI調整ガス、又は、
前記脱硫剤及び前記API調整ガスの両者を、
前記少なくとも1つの高せん断装置の上流の前記サワーオイルに、又は前記少なくとも1つの高せん断装置に直接導入するための、1つ以上のラインをさらに含む、
請求項31のシステム。 - 前記少なくとも1つの脱硫剤を、前記少なくとも1つの分離装置から前記少なくとも1つの高せん断装置に再循環させるための再循環ラインをさらに含む、請求項31のシステム。
- 前記少なくとも1つの分離装置はほぼ乾燥した硫黄生成物をもたらすように構成される、請求項31のシステム。
- 前記少なくとも1つの高せん断装置は、少なくとも2つの発生器を含み、前記各発生器は前記ロータ及び前記相補的形状のステータを含む、請求項31のシステム。
- 一方の前記発生器からもたらされる前記せん断速度は、他方の前記発生器からもたらされる前記せん断速度より大きい、請求項39のシステム。
- 前記少なくとも1つの分離装置は前記遠心分離機を含む、請求項31のシステム。
- 当該システムは閉ループのシステムである、請求項31のシステム。
- 可動式ユニット、モジュール式ユニット、またはその両者として構成される、請求項31のシステム。
- 加熱装置、蒸留装置、沈殿槽、及びそれらの組み合わせからなる群から選定される装置を含まない、請求項31のシステム。
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