JP6912613B2 - 石油から金属を除去するシステム - Google Patents
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Description
図2に示す構成による実験的規模のプラントにおいて、超臨界水の存在下で石油供給原料を脱金属するためのプロセスを実施した。石油供給原料105は、体積流量0.2リットル/時間(L/時間)の全範囲アラビア軽質原油であった。石油供給原料105の温度は21℃であった。圧力を石油ポンプ5内で圧力25MPaまで上げ、加圧供給原料110を生成した。加圧供給原料110の温度を石油予熱器10内で50℃まで上げ、圧力25MPaのまま加熱供給原料135を生成した。水流115は、温度17℃で体積流量0.6L/時間であった。これを水ポンプ15内で圧力25MPaまで上げ、加圧水120を生成した。加圧水120を水予熱器20内で温度480℃まで加熱し、加熱水流130を生成した。加熱水流130および加熱供給原料135を混合装置30に供給して、混合流140を生成した。次いで、直列の超臨界水反応器40および超臨界水反応器40Aを有する超臨界水ユニットに、混合流140を供給した。超臨界水反応器40の内容積は0.16リットル、流体の滞留時間は1.6分であった。超臨界水反応器40Aの内容積は1.0リットル、流体の滞留時間は9.9分であった。超臨界水反応器40および超臨界水反応器40Aのいずれも温度420℃および圧力25MPaに保持した。2つの反応器を使用すると、混合流140の混合が進んだ。超臨界水反応器40Aの直径に対する長さの比によって激しい乱流が生じ、超臨界水反応器40内を流れる流れの混合が促進された。反応器流出物150が超臨界水ユニットを出るときに温度420℃および25MPaになるように反応条件を保持した。反応器流出物150を冷却装置50に供給し、ここで温度を50℃に下げて、冷却流160を生じさせた。冷却流160を減圧装置70に供給し、ここで圧力を大気圧まで下げて、減圧流172を生じさせた。減圧流172を気液分離器80に供給して、減圧流172を気体生成物202と液相流192に分離した。気液分離器80は500mlの容器であった。次いで、液相流192をバッチ式遠心分離ユニットである油水分離器90に供給し、ここで液相流192を液相石油212と水生成物222に分離した。液相石油212は、液相石油および金属不純物の両方を含んでいた。抽出器92内で10:1のn−ペンタン対石油生成物体積比を用いて、液相石油212をn−ペンタンで抽出した。金属含有留分214を濾過して取り出した後、残った液体をロータリーエバポレーターにかけ、ここでn−ペンタンが除去されて石油生成物210が残った。金属含有留分214は0.9重量%の液相石油212であった。ここでn−ペンタンを含まない石油生成物210のバナジウム含有量は0.5重量ppmであった。石油生成物210中のバナジウム含有量は、残留バナジウムが金属含有留分214に濃縮されたことを示す。油水分離器90内の油/水分離ステップの間に生じた液体の損失を伴い、100%から金属含有留分214を差し引いた石油生成物210の液収率は99.5重量%と測定された。この実施例は、本発明のプロセスが、約75重量%の低い液収率を有する従来の溶剤脱れきプロセスよりも良い液収率を与えることを示す。石油供給原料105および液相石油212の特性を表1に示す。
実施例2は、図3および実施例1を参照して説明した構成にしたがって実施した実験的規模のシミュレーションであった。実施例2では、活性炭対液体生成物重量比1:200で活性炭を液体生成物192に加えた(0.5重量%のカーボンブラックを液体生成物192に加えた)。超音波発生装置96内で混合物に超音波を15分間照射した。次に、混合物を50℃で撹拌した。撹拌した後、油水分離器90内で混合物を遠心分離して、水生成物222および石油212を生成した。試験は、活性炭が水生成物222中にあることを示した。液収率は99重量%であった。石油212のバナジウム含有量は0.4重量ppmであった。実施例2の結果は、リジェクタ(この実施例では、遠心分離機を使用して、遠心分離管の底にスラッジを濃縮した。)および吸着材が、石油供給原料から金属不純物を除去できることを示す。
Claims (11)
- 発電プロセスにおいて使用するための石油供給原料から金属不純物を除去するシステムであって、
前記金属不純物を含み、加熱された供給原料と加熱された水流から混合流を生成するように構成された混合装置であって、前記混合流はアスファルテンと樹脂部分、炭化水素部分および超臨界水部分を含み、前記混合流は400℃未満の温度である混合装置と、
前記混合装置に流体接続された超臨界水反応器であって、前記超臨界水反応器は外部から供給される水素および外部から供給される酸化剤がなく、反応器流出物を生成するように構成され、前記反応器流出物は精製石油部分、変換金属およびある量の固体コークスを含み、脱金属反応および変換反応の1組が前記超臨界水反応器で発生し、前記脱金属反応は金属不純物を変換金属に変換するように操作可能であり、前記変換反応の1組は超臨界水部分の存在下で前記炭化水素部分を精製して精製石油部分を生成するように操作可能である超臨界水反応器と、
前記超臨界水反応器に流体接続された冷却装置であって、前記冷却装置は前記反応器流出物を冷却して冷却流を生成するように構成され、前記冷却流は水の臨界温度未満の温度である冷却装置と、
前記冷却装置に流体接続されたリジェクタ分離プロセス容器であって、前記リジェクタ分離プロセス容器は前記冷却流からスラッジ留分を分離して脱スラッジ流を生成するように構成され、前記リジェクタ分離プロセス容器はリジェクタ温度を有し、前記リジェクタ温度は200℃から350℃の間であり、前記スラッジ留分は前記アスファルテンと樹脂部分および前記変換金属を含むリジェクタ分離プロセス容器と、
前記リジェクタ分離プロセス容器に流体接続された減圧装置であって、前記減圧装置は前記脱スラッジ流の圧力を低下させて減圧生成物を生成するように構成された減圧装置と、
前記減圧装置に流体接続された気液分離器であって、前記気液分離器は減圧生成物を分離して気相生成物と液体生成物を生成するように構成された気液分離器と、
前記気液分離器に流体接続された油水分離器であって、前記油水分離器は前記液体生成物を分離して石油生成物と水生成物を生成するように構成され、前記石油生成物は液体収率を有し、前記石油生成物は前記石油供給原料と比べてアスファルテン含有量が減少し、金属不純物の濃度が低下し、かつ硫黄が減少した石油生成物を生成する油水分離器と
を含むシステム。 - 前記石油供給原料が、全範囲原油、抜頭原油、燃料油、製油所流、製油所流からの残油、原油精製所からの分解生成物流、常圧残油流、減圧残油流、石炭由来の炭化水素、液化石炭、ビチューメン、バイオマス由来の炭化水素および他の石油化学プロセスからの炭化水素流からなる群から選択される石油系炭化水素である、請求項1に記載のシステム。
- 前記金属不純物が、バナジウム、ニッケル、鉄およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記金属不純物が金属ポルフィリンを含む、請求項1に記載のシステム。
- 変換反応の前記組が、アップグレーディング、脱硫、脱窒、脱酸素、クラッキング、異性化、アルキル化、縮合、二量体化、加水分解、水和およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記リジェクタ分離プロセス容器がリジェクタ吸着材を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記リジェクタ分離プロセス容器がリジェクタ溶剤を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記リジェクタ分離プロセス容器が、サイクロン型容器、管状型容器、CSTRおよび遠心分離機からなる群から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記反応器流出物中の固体コークスの量が、石油供給原料の1.5重量%未満である、請求項1に記載のシステム。
- 前記石油生成物中の金属不純物の濃度が2重量ppm未満である、請求項1に記載のシステム。
- 前記石油生成物の前記液収率が96%よりも高い、請求項1に記載のシステム。
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