JP6694978B2 - 超臨界水による品質向上させた石油の製造 - Google Patents
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Description
超臨界水石油品質向上システム100は、水および補助原料の両方を使用して、石油原料を脱硫石油生成物に品質向上させる。品質向上システム100は、給水配管102を使用して、品質向上システム100の外側の供給源から水を導入する。品質向上システム100は、石油原料配管104を使用して、品質向上システム100の外側の供給源から石油原料を導入する。品質向上システム100は、補助原料配管106を使用して、品質向上システム100の外側の供給源から補助原料を導入する。石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、水と石油原料の体積流量比が、標準条件(60°F、1気圧)で約10:1〜約1:10の範囲になるように、水および石油原料を品質向上システムに導入するステップを含む。石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、水と石油原料の体積流量比が、標準条件で約10:1〜約1:2の範囲になるように、水および石油原料を品質向上システムに導入するステップを含む。
超臨界水石油品質向上システム200は、超臨界水石油品質向上システム100と同様の品質向上させた脱硫石油生成物に石油原料を品質向上させるために、水および補助原料の両方を使用する。しかし、品質向上システム100と品質向上システム200の運転の間の幾つかの差異は、図1と2の間で容易に明らかになる。
超臨界水石油品質向上システム300は、超臨界水石油品質向上システム100と同様の品質向上させた脱硫石油生成物に石油原料を品質向上させるために、水および補助原料の両方を使用する。品質向上システム300は、下降流超臨界水反応器390を上昇流超臨界水反応器340の下流に備える。
石油原料を品質向上させる方法は、混合流路の一部として石油原料を上昇流超臨界水反応器に導入するステップを含む。「石油原料」は、単一供給源に由来してもよいし、または炭化水素を有する物質のブレンドであってもよい。有用な石油原料の例には、原油、精油所から生じる原油の留出液または留分、蒸留残渣、水素化分解または熱分解設備からの「分解」生成物、天然ガス生産からの凝縮液および他の炭化水素を有する液体、完成した石油製品、液化石炭、瀝青質およびバイオマス変換プロセスからの炭化水素生成物が含まれる。
超臨界水石油品質向上システムは上昇流超臨界水反応器を備える。システムは、混合石油原料を上昇流反応器の下部に導入することが実施可能である。上昇流反応器の内部において、超臨界水は、重質留分の炭化水素成分を低炭素の炭化水素および副生物に分解する。
別々の供給流路としての上昇流超臨界水反応器への補助原料の添加は、幾つかの目的に役立ち、その幾つかは上昇流反応器の配置および運転に関して先に記載された。補助原料は、また、上昇流反応器中の底部近傍の流体に分配および希釈する機能を有する。補助原料は、より高炭素の炭化水素成分の品質向上および変換に有益である上昇流反応器の底部近くの流体に物質を導入することが実施可能である。補助原料は、遊離基を吸着し重合および縮合反応を防止することによって遊離基移動を失活させる化合物を含んでもよい。補助原料は、触媒または触媒前駆体を含み、上昇流反応器の底部近くの流体にそれらを分配して、存在するより重質の炭化水素、とりわけより高炭素の炭化水素の接触分解を支援することができる。補助原料は、水素移動剤を導入して、不飽和炭素結合の飽和を支援し、上昇流反応器中の炭化水素の品質向上を促進することができる。補助原料は、また、上昇流反応器の底部近くの流体中の炭化水素の混和性を増し、全体密度を減少させる物質を導入することができ、底部近くの流体をより浮遊性にし、上昇流反応器中の流体の残りとブレンドすることを可能にする。
石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、超臨界水を含む補助原料を上昇流超臨界水反応器に導入するステップを含む。水は374℃および22.1メガパスカル(MPa)に臨界点を有する。374℃および22.1MPaより高い温度および圧力条件で、液体水とガス状水の間の相境界は消滅する。超臨界水は、非超臨界水に対して有機化合物とのより高い溶解性、およびガスとの無限の混和性を有し、そのため、上昇流反応器の底部近傍の流体に対して希釈効果を有する。超臨界水の密度は、約25MPaの圧力および約380℃〜約450℃の温度範囲で約0.11グラム/ミリリットル(g/mL)〜約0.45g/mLの範囲である。超臨界水はまた、ラジカル間縮合反応を阻止する分子のラジカル化した部分を囲むことによって遊離基を有する炭化水素を安定させることができる特性がある。超臨界水は、また水蒸気変成および水性ガスシフト型反応において水素を解放し、反応流体中の炭化水素およびヘテロ原子種の品質向上を支援することができる遊離水素をもたらすことができる。
石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、芳香族炭化水素を含む補助原料を上昇流超臨界水反応器に導入するステップを含む。そのような実施形態において、芳香族炭化水素は、補助原料の約1重量パーセント(wt.%)〜約75wt.%の範囲で存在する。そのような実施形態において、芳香族炭化水素は、補助原料の約5wt.%〜約50wt.%の範囲で存在する。芳香族炭化水素は、ベンゼン、トルエンおよびキシレンを含む1種または複数のC6−12芳香族およびアルキル芳香族化合物を含む。本方法の実施形態は、本質的にトルエンからなる芳香族炭化水素を導入するステップを含む。
石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、軽質炭化水素を含む補助原料を上昇流超臨界水反応器に導入するステップを含む。「軽質炭化水素」は、標準大気圧および温度条件(即ち60°F、1気圧)で液体である、1種または複数のパラフィン、ナフテン、オレフィンおよび芳香族化合物を含む。軽質炭化水素の初留点(initial boiling point、IBP)および終点(final boiling point、FBP)温度は、約30℃〜約360℃の範囲にある。軽質炭化水素の体積の少なくとも30パーセントは、芳香族炭化水素を含む。有用な軽質炭化水素の例は、原油蒸留ユニットからのナフサおよびディーゼル分級物を含む。そのような分級物は、その芳香族体積含有率が30パーセントを超えるように、先に精製した芳香族炭化水素を補われてもよい。
石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、触媒物質をさらに含む補助原料を上昇流超臨界水反応器に導入するステップを含む。そのような実施形態において、触媒物質は、補助原料の約100ppm wt.%〜約1wt.%の範囲で存在する。触媒物質は、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、タングステン、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選択される1〜5種の活性金属からなる。
石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、パラフィン型硫黄を含む補助原料を上昇流超臨界水反応器に導入するステップを含む。そのような実施形態において、パラフィン型硫黄は、硫黄のみの重量基準で計算して補助原料の約0.05wt.%〜約1wt.%の範囲で存在する。パラフィン型硫黄はパラフィン型チオール化合物を含む。本方法の実施形態は、C1−8の範囲の炭素数を有する1種または複数のチオール化合物を含む補助原料を導入するステップを含む。
補助原料の導入温度は、上昇流反応器の底部近傍に位置する流体に有用な影響を及ぼすことができる。石油原料を品質向上させる方法の実施形態は、上昇流反応器の運転温度より低温で補助原料を上昇流反応器に導入するステップを含む。反応器の運転温度より低温で補助原料を上昇流反応器に導入すると、流体から熱を吸収することによって上昇流反応器の底部近傍の流体中での、コーキングを含む、任意の熱により推進される非接触反応を遅らせることができる。補助原料の組成物に応じて、冷却器の補助原料は、また、導入される上昇流反応器中の流体より密であってもよい。より密な流体は、導入された補助流体から上昇流反応器の底部の流体に流体運動量を移すことができる。補助原料が触媒前駆体を含む、本方法の実施形態において、補助原料の低い温度は、また、触媒物質への触媒前駆体の早すぎる熱崩壊を防止することができる。導入後に補助原料が温度上昇すると、補助原料成分は、上昇流反応器中の流体より密でなく、浮遊性になり得る。全体として上向き方向に動くより浮遊性の流体は、「泡立ち」作用によって上昇流反応器中の流体を上向きに引き上げ得る。
超臨界水石油を品質向上させるシステムの実施形態は、上昇流反応器と直列にその下流に連結した下降流超臨界水反応器を備える。下降流反応器を備えるシステムの実施形態において、システムは、上昇流反応器の出口から下降流反応器の入口に流体を移すことが実施可能である。下降流反応器の内部で、上昇流反応器中の補助原料と共に導入された超臨界水および任意の他の活性コンポーネントは、先に上昇流反応器中で処理されなかった中間および低炭素の炭化水素ならびにヘテロ原子成分を品質向上させるように働く。
記載される方法およびシステムは、コークスおよびコークス前駆体の形成を極小化し、石油原料によってシステムに導入される不溶性物質の量を減少させることが実施可能である。本方法の実施形態は、品質向上させた脱硫石油生成物が、導入された石油原料より不溶性物質の含有が少なくなるように、品質向上システムを運転するステップを含む。本方法の実施形態は、品質向上させた脱硫石油生成物が約3wt.%未満の不溶性物質を有するように品質向上システムを運転するステップを含む。導入された石油原料、または品質向上させた脱硫石油生成物のいずれか、またはその両方のコークス、コークス前駆体および他の不溶性物質の測定は、トルエンまたはテトラヒドロフラン(THF)を使用する当業者に周知理解された試験を使用して遂行することができる。
生成物を含む反応器生成物流路の間の圧力差は、反応器(複数可)の運転圧の5%を超え
るべきでない。入口と出口の管路間の5%を超える圧力低下は、不溶性物質の蓄積を示す
ものであり、入口供給または出口生成物管路、または反応器自体の内部において流体摩擦
の原因となりうる。
システムの実施形態は、記載される装置、プロセス、方法およびシステムを可能にし、実施可能にする多数の追加の標準コンポーネントまたは設備を含む。かかる当業者に公知の標準設備の例は、熱交換、ポンプ、送風機、再沸器、蒸気発生、凝縮液処理、膜、単一および多段圧縮機、分離および分留設備、弁、スイッチ、コントローラ、ならびに圧力、温度、水準および流動感知装置を含む。
Claims (71)
- 超臨界水石油品質向上システムを使用して石油原料を品質向上させる方法であって、
前記超臨界水石油品質向上システムに前記石油原料を導入するステップと;
前記超臨界水石油品質向上システムに水を導入するステップと;
前記超臨界水石油品質向上システムに補助原料を導入するステップであって、前記補助原料は、超臨界水を含み、前記補助原料は、さらにナフサ改質器からの芳香族炭化水素を含み、ナフサ改質器からの前記芳香族炭化水素は、前記補助原料の約1重量%(wt.%)〜約75wt.%の範囲で存在するステップと;
前記石油原料および前記水が混じり合って混合石油原料を形成するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記混合石油原料および前記補助原料が上昇流超臨界水反応器の下部に別々にかつ同時に導入されるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップであって、
前記上昇流反応器の底部近傍に位置する前記上昇流反応器内に含まれる流体の一部が流体運動量を失わないように、前記補助原料が前記上昇流反応器に導入される、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記上昇流反応器内に含まれる前記流体が、水のほぼ臨界温度またはそれを超える温度、水のほぼ臨界圧またはそれを超える圧力で維持され、全体として上向き方向に動いているように、前記上昇流超臨界水反応器を運転し、その結果、前記上昇流反応器内に含まれる前記流体中の前記導入された水から超臨界水が形成されるステップと;
前記上昇流反応器内に含まれる前記流体中の前記導入された石油原料と前記超臨界水との間の反応生成物として前記品質向上させた脱硫石油生成物が形成されるように前記上昇流超臨界水反応器を運転するステップと;
前記品質向上させた脱硫石油生成物を含む前記上昇流反応器生成物流体が前記上昇流反応器の上部を通過するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転し、通過する上昇流反応器生成物流体の量は、前記導入された混合石油原料と前記補助原料の合計量に等しいステップと;
気相炭化水素生成物、前記品質向上させた脱硫石油生成物および水相生成物が前記上昇流反応器生成物流体から別々に選択的に分離されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップとを含む方法。 - 導入される水と導入される石油原料の体積流量比が標準条件で約10:1〜約1:10の範囲で維持されるように、前記石油原料および前記水が導入される、請求項1に記載の方法。
- 前記混合石油原料に混ぜ合わせる前記石油原料が、約150℃以下の温度および水のほぼ臨界圧またはそれを超える圧力を有するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 周囲温度およびそれぞれの圧力条件で前記補助原料と前記混合石油原料の体積流量比が標準条件で約2:1〜約1:1000の範囲となるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料と前記混合石油原料の間の温度差が約−50℃〜約250℃の範囲で維持されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記上昇流反応器内の前記流体の温度が約380℃〜約600℃の範囲で維持されるように前記上昇流超臨界水反応器を運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記上昇流反応器生成物流体および前記混合石油原料の間の温度差が、約50℃〜約300℃の範囲で維持され、前記上昇流反応器生成物流体の圧力が約3,200psig〜約6,000psigの範囲で維持されるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料が前記反応器中の流体の平均空塔速度より大きい上向きの流体速度を有するように前記補助原料が前記上昇流超臨界水反応器に導入される、請求項1に記載の方法。
- 前記上昇流反応器の下部の前記流体が乱流の流動様式で維持されるように前記補助原料が前記上昇流超臨界水反応器に導入される、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料が触媒物質をさらに含み、前記触媒物質は、前記補助原料の約100ppm wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、タングステン、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選択される1〜5種の活性金属からなる、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料が触媒前駆体をさらに含み、前記触媒前駆体は前記上昇流超臨界水反応器の運転条件で前記触媒物質に変換することが実施可能であり、前記触媒前駆体は、前記補助原料の約100ppm wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、タングステン、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選択される1〜5種の活性金属からなる、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料がまたパラフィン型硫黄を含み、前記パラフィン型硫黄は、硫黄のみの基準で計算して前記補助原料の0.05wt.%〜約1wt.%の範囲で存在する、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料がまたパラフィン型硫黄を含み、前記パラフィン型硫黄が、1〜8の範囲の炭素数を有するチオール化合物およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料が軽質炭化水素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料がまたパラフィン型硫黄を含み、前記パラフィン型硫黄は、硫黄のみの基準で計算して前記補助原料の0.05wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、1〜8の範囲の炭素数を有するチオール化合物およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記上昇流反応器生成物流体が下降流超臨界水反応器の上部に導入されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記下降流反応器に含まれる流体が、水の臨界温度および臨界圧またはそれを超える温度および圧力でそれぞれ維持され、全体として下向き方向に移動しているように、前記下降流超臨界水反応器を運転するステップと;
下降流反応器生成物流体が前記下降流超臨界水反応器の下部を通過するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転し、
通過する下降流反応器生成物流体の量は、導入された上昇流反応器生成物流体の量と等しいステップとをさらに含み;
前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップは、前記気相炭化水素生成物、前記品質向上させた脱硫石油生成物および前記水相生成物が、前記上昇流反応器生成物流体の代わりに前記下降流反応器生成物流体の別々の選択的分離によって生じるようなものであり;
前記超臨界水石油品質向上システムはまた前記下降流超臨界水反応器を含み、前記下降流反応器は、前記上昇流超臨界水反応器の下流に流体的に連結され、前記下降流反応器の上部に前記上昇流反応器生成物流体を受け取ることが実施可能である、請求項1に記載の方法。 - 前記下降流反応器に含まれる前記流体の温度が、前記上昇流反応器に含まれる前記流体の温度より約0℃〜約100℃高い範囲の温度で維持されるように前記下降流超臨界水反応器を運転するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記導入された石油原料から前記品質向上させた脱硫石油生成物の間の収率が約92重量パーセントまたはそれを超えるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記品質向上させた脱硫石油生成物と前記導入された石油原料の間のAPI比重の差異が約8度またはそれを超えるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記品質向上させた脱硫石油生成物が約3wt.%未満の不溶性物質を有するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記補助原料が、V字形二重底を通るように複数の注入ポイントを通って前記上昇流反応器に導入される、請求項1に記載の方法。
- 予備加熱された補助原料を形成するために、補助供給流と予備加熱された水部分とを混合すること、および前記予備加熱された補助原料を前記上昇流反応器の前記下部に導入するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 超臨界水石油品質向上システムを使用して石油原料を品質向上させる方法であって、
前記超臨界水石油品質向上システムに前記石油原料を導入するステップと;
前記超臨界水石油品質向上システムに水流を導入するステップと;
前記超臨界水石油品質向上システムに補助原料流を導入するステップと;
前記石油原料の圧力および温度が上昇して予備加熱された石油原料を生成するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記水流の圧力および温度が上昇して予備加熱された水流を生成するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記予備加熱された石油原料と前記予備加熱された水の一部が混合して混合石油原料を形成するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記補助原料流と前記予備加熱された水流の一部が混合して予備加熱された補助原料を形成するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記混合石油原料および前記予備加熱された補助原料が上昇流超臨界水反応器の下部に別々にかつ同時に導入されるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップであって、前記上昇流反応器の底部近傍に位置する前記上昇流反応器内に含まれる流体の一部が流体運動量を失わないように、前記予備加熱された補助原料が前記上昇流反応器に導入される、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記上昇流反応器内に含まれる前記流体が、水のほぼ臨界温度またはそれを超える温度、水のほぼ臨界圧またはそれを超える圧力で維持され、全体として上向き方向に動いているように、前記上昇流超臨界水反応器を運転し、その結果、前記上昇流反応器内に含まれる前記流体中の前記導入された水から超臨界水が形成されるステップと;
前記上昇流反応器内に含まれる前記流体中の前記導入された予備加熱された石油原料と前記超臨界水との間の反応生成物として前記品質向上させた脱硫石油生成物が形成されるように前記上昇流超臨界水反応器を運転するステップと;
前記品質向上させた脱硫石油生成物を含む前記上昇流反応器生成物流体が前記上昇流反応器の上部を通過するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転し、通過する上昇流反応器生成物流体の量は、前記導入された混合石油原料と前記補助原料の合計量に等しいステップと;
気相炭化水素生成物、前記品質向上させた脱硫石油生成物および水相生成物が前記上昇流反応器生成物流体から別々に選択的に分離されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップとを含む方法。 - 導入される水と導入される石油原料の体積流量比が標準条件で約10:1〜約1:10の範囲で維持されるように、前記石油原料および前記水が導入される、請求項23に記載の方法。
- 前記混合石油原料に混ぜ合わせる前記予備加熱された石油原料が、約150℃以下の温度および水のほぼ臨界圧またはそれを超える圧力を有するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 周囲温度およびそれぞれの圧力条件で前記予備加熱された補助原料と前記混合石油原料の体積流量比が標準条件で約2:1〜約1:1000の範囲となるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記予備加熱された補助原料と前記混合石油原料の間の温度差が約−50℃〜約250℃の範囲で維持されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記上昇流反応器内の前記流体の温度が約380℃〜約600℃の範囲で維持されるように前記上昇流超臨界水反応器を運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記上昇流反応器生成物流体および前記混合石油原料の間の温度差が、約50℃〜約300℃の範囲で維持され、前記上昇流反応器生成物流体の圧力が約3,200psig〜約6,000psigの範囲で維持されるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記予備加熱された補助原料が前記反応器中の流体の平均空塔速度より大きい上向きの流体速度を有するように前記予備加熱された補助原料が前記上昇流超臨界水反応器に導入される、請求項23に記載の方法。
- 前記上昇流反応器の下部の前記流体が乱流の流動様式で維持されるように前記予備加熱された補助原料が前記上昇流超臨界水反応器に導入される、請求項23に記載の方法。
- 前記補助供給流が超臨界水を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記補助供給流の約1重量パーセント(wt.%)〜約75wt.%の範囲で存在する芳香族炭化水素を前記補助供給流がさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 前記芳香族炭化水素が本質的にトルエンからなる、請求項33に記載の方法。
- 前記芳香族炭化水素がナフサ改質器からの改質油を含む、請求項33に記載の方法。
- 前記補助供給流が触媒物質をさらに含み、前記触媒物質は、前記補助供給流の約100ppm wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、タングステン、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選択される1〜5種の活性金属からなる、請求項33に記載の方法。
- 前記補助供給流が触媒前駆体をさらに含み、前記触媒前駆体は前記上昇流超臨界水反応器の運転条件で前記触媒物質に変換することが実施可能であり、前記触媒前駆体は、前記補助供給流の約100ppm wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、タングステン、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選択される1〜5種の活性金属からなる、請求項33に記載の方法。
- 前記補助供給流がまたパラフィン型硫黄を含み、前記パラフィン型硫黄は、硫黄のみの基準で計算して前記補助供給流の0.05wt.%〜約1wt.%の範囲で存在する、請求項33に記載の方法。
- 前記パラフィン型硫黄が、1〜8の範囲の炭素数を有するチオール化合物およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項38に記載の方法。
- 前記補助供給流が軽質炭化水素を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記補助供給流がまたパラフィン型硫黄を含み、前記パラフィン型硫黄は、硫黄のみの基準で計算して前記補助供給流の0.05wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、1〜8の範囲の炭素数を有するチオール化合物およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項40に記載の方法。
- 前記上昇流反応器生成物流体が下降流超臨界水反応器の上部に導入されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記下降流超臨界水反応器である下降流反応器に含まれる流体が、水の臨界温度および臨界圧またはそれを超える温度および圧力でそれぞれ維持され、全体として下向き方向に移動しているように、前記下降流超臨界水反応器を運転するステップと;
下降流反応器生成物流体が前記下降流超臨界水反応器の下部を通過するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転し、
通過する下降流反応器生成物流体の量は、導入された上昇流反応器生成物流体の量と等しいステップとをさらに含み;
前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップは、前記気相炭化水素生成物、前記品質向上させた脱硫石油生成物および前記水相生成物が、前記上昇流反応器生成物流体の代わりに前記下降流反応器生成物流体の別々の選択的分離によって生じるようなものであり;
前記超臨界水石油品質向上システムはまた前記下降流超臨界水反応器を含み、前記下降流反応器は、前記上昇流超臨界水反応器の下流に流体的に連結され、前記下降流反応器の上部に前記上昇流反応器生成物流体を受け取ることが実施可能であるステップを含む、請求項23に記載の方法。 - 前記下降流反応器に含まれる前記流体の温度が、前記上昇流反応器に含まれる前記流体の温度より約0℃〜約100℃高い範囲の温度で維持されるように前記下降流超臨界水反応器を運転するステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記導入された石油原料から前記品質向上させた脱硫石油生成物の間の収率が約92重量パーセントまたはそれを超えるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記品質向上させた脱硫石油生成物と前記導入された石油原料の間のAPI比重の差異が約8度またはそれを超えるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記品質向上させた脱硫石油生成物が約3wt.%未満の不溶性物質を有するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 予備加熱された補助原料が、V字形二重底を通るように複数の注入ポイントを通って前記上昇流反応器に導入される、請求項23に記載の方法。
- 超臨界水石油品質向上システムを使用して石油原料を品質向上させる方法であって、
前記超臨界水石油品質向上システムに前記石油原料を導入するステップと;
前記超臨界水石油品質向上システムに水を導入するステップと;
前記超臨界水石油品質向上システムに補助原料を導入するステップと;
前記石油原料および前記水が混じり合って混合石油原料を形成するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記混合石油原料および前記補助原料が上昇流超臨界水反応器の下部に別々にかつ同時に導入されるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップであって、
前記上昇流反応器の底部近傍に位置する前記上昇流反応器内に含まれる流体の一部が流体運動量を失わないように、前記補助原料がV字形二重底を通って前記上昇流反応器に導入される、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記上昇流反応器内に含まれる前記流体が、水のほぼ臨界温度またはそれを超える温度、水のほぼ臨界圧またはそれを超える圧力で維持され、全体として上向き方向に動いているように、前記上昇流超臨界水反応器を運転し、その結果、前記上昇流反応器内に含まれる前記流体中の前記導入された水から超臨界水が形成されるステップと;
前記上昇流反応器内に含まれる前記流体中の前記導入された石油原料と前記超臨界水との間の反応生成物として前記品質向上させた脱硫石油生成物が形成されるように前記上昇流超臨界水反応器を運転するステップと;
前記品質向上させた脱硫石油生成物を含む前記上昇流反応器生成物流体が前記上昇流反応器の上部を通過するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転し、通過する上昇流反応器生成物流体の量は、前記導入された混合石油原料と前記補助原料の合計量に等しいステップと;
気相炭化水素生成物、前記品質向上させた脱硫石油生成物および水相生成物が前記上昇流反応器生成物流体から別々に選択的に分離されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップとを含む方法。 - 導入される水と導入される石油原料の体積流量比が標準条件で約10:1〜約1:10の範囲で維持されるように、前記石油原料および前記水が導入される、請求項48に記載の方法。
- 前記混合石油原料に混ぜ合わせる前記石油原料が、約150℃以下の温度および水のほぼ臨界圧またはそれを超える圧力を有するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 周囲温度およびそれぞれの圧力条件で前記補助原料と前記混合石油原料の体積流量比が標準条件で約2:1〜約1:1000の範囲となるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記補助原料と前記混合石油原料の間の温度差が約−50℃〜約250℃の範囲で維持されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記上昇流反応器内の前記流体の温度が約380℃〜約600℃の範囲で維持されるように前記上昇流超臨界水反応器を運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記上昇流反応器生成物流体および前記混合石油原料の間の温度差が、約50℃〜約300℃の範囲で維持され、前記上昇流反応器生成物流体の圧力が約3,200psig〜約6,000psigの範囲で維持されるように、前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記補助原料が前記反応器中の流体の平均空塔速度より大きい上向きの流体速度を有するように前記補助原料が前記上昇流超臨界水反応器に導入される、請求項48に記載の方法。
- 前記上昇流反応器の下部の前記流体が乱流の流動様式で維持されるように前記補助原料が前記上昇流超臨界水反応器に導入される、請求項48に記載の方法。
- 前記補助原料が超臨界水を含む、請求項48に記載の方法。
- 前記補助原料の約1重量パーセント(wt.%)〜約75wt.%の範囲で存在する芳香族炭化水素を前記補助原料がさらに含む、請求項57に記載の方法。
- 前記芳香族炭化水素が本質的にトルエンからなる、請求項58に記載の方法。
- 前記芳香族炭化水素がナフサ改質器からの改質油を含む、請求項58に記載の方法。
- 前記補助原料が触媒物質をさらに含み、前記触媒物質は、前記補助原料の約100ppm wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、タングステン、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選択される1〜5種の活性金属からなる、請求項58に記載の方法。
- 前記補助原料が触媒前駆体をさらに含み、前記触媒前駆体は前記上昇流超臨界水反応器の運転条件で触媒物質に変換することが実施可能であり、前記触媒前駆体は、前記補助原料の約100ppm wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、鉄、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、タングステン、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選択される1〜5種の活性金属からなる、請求項58に記載の方法。
- 前記補助原料がまたパラフィン型硫黄を含み、前記パラフィン型硫黄は、硫黄のみの基準で計算して前記補助原料の0.05wt.%〜約1wt.%の範囲で存在する、請求項58に記載の方法。
- 前記パラフィン型硫黄が、1〜8の範囲の炭素数を有するチオール化合物およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項63に記載の方法。
- 前記補助原料が軽質炭化水素を含む、請求項48に記載の方法。
- 前記補助原料がまたパラフィン型硫黄を含み、前記パラフィン型硫黄は、硫黄のみの基準で計算して前記補助原料の0.05wt.%〜約1wt.%の範囲で存在し、1〜8の範囲の炭素数を有するチオール化合物およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項65に記載の方法。
- 前記上昇流反応器生成物流体が下降流超臨界水反応器の上部に導入されるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップと;
前記下降流反応器に含まれる流体が、水の臨界温度および臨界圧またはそれを超える温度および圧力でそれぞれ維持され、全体として下向き方向に移動しているように、前記下降流超臨界水反応器を運転するステップと;
下降流反応器生成物流体が前記下降流超臨界水反応器の下部を通過するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転し、
通過する下降流反応器生成物流体の量は、導入された上昇流反応器生成物流体の量と等しいステップとをさらに含み;
前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップは、前記気相炭化水素生成物、前記品質向上させた脱硫石油生成物および前記水相生成物が、前記上昇流反応器生成物流体の代わりに前記下降流反応器生成物流体の別々の選択的分離によって生じるようなものであり;
前記超臨界水石油品質向上システムはまた前記下降流超臨界水反応器を含み、前記下降流反応器は、前記上昇流超臨界水反応器の下流に流体的に連結され、前記下降流反応器の上部に前記上昇流反応器生成物流体を受け取ることが実施可能である、請求項48に記載の方法。 - 前記下降流反応器に含まれる前記流体の温度が、前記上昇流反応器に含まれる前記流体の温度より約0℃〜約100℃高い範囲の温度で維持されるように前記下降流超臨界水反応器を運転するステップをさらに含む、請求項67に記載の方法。
- 前記導入された石油原料から前記品質向上させた脱硫石油生成物の間の収率が約92重量パーセントまたはそれを超えるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記品質向上させた脱硫石油生成物と前記導入された石油原料の間のAPI比重の差異が約8度またはそれを超えるように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記品質向上させた脱硫石油生成物が約3wt.%未満の不溶性物質を有するように前記超臨界水石油品質向上システムを運転するステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
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