JP6980787B2 - 油を脱瀝するためのシステムおよびプロセス - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１月４日に出願された米国仮特許出願第６２／４４２，０７２号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の実施形態は、油を脱瀝するためのシステムおよびプロセスに関する。具体的には、本開示の実施形態は炭化水素生成物を使用して重質油を改良するためのシステムおよびプロセスに関する。
精製品に対する需要が着実に増加しているため、増え続ける需要を満たすために重質原油への依存が高まっている。重質原油は、軽質スイート原油（硫化水素および二酸化炭素の含有量が低く、通常０．５％未満の硫黄を含有する油）より大幅な割引で入手でき、かつかなり多くの加工可能な残油を生成する可能性がある。
しかしながら、重質原油には不純物が含まれているおそれがあり、かついくつかの工業用途に不適当である金属含有量、硫黄含有量、または芳香族含有量が含まれているおそれがある。これらの理由から、通常はより重質の原油を改良するための前処理ステップが必要とされる。前処理方法は２つの主なグループに分類することができる：溶剤抽出と水素化処理。
溶剤抽出の例は、ケロッグブラウンアンドルート社によって開発されたＲＯＳＥ（登録商標）（残油超臨界抽出）溶剤抽出プロセスを含む。ＲＯＳＥプロセスは、アスファルテンから樹脂留分を分離する溶剤脱瀝（ＳＤＡ）プロセスである。しかしながら、ＲＯＳＥプロセスは減圧残油の低い転化率を示し、従って経済的に実行可能なプロセスではない。具体的には、ＲＯＳＥプロセスによってアラビアンヘビー原油の減圧残油の金属含有量を２５０重量百万分率（重量ｐｐｍ）から９重量ｐｐｍに減少させるために、５０％を超える減圧残油がアスファルテンピッチとして排除される。従って、ＲＯＳＥプロセスは、非常に多くの減圧残油を排除するので、効果的な油脱瀝プロセスではない。
超臨界水プロセスを使用してアスファルテンを減少させるために水素化処理反応を利用することもできる。水素化処理は、後処理プロセスとして触媒および水素の外部供給の存在下での水素化反応を利用する。しかしながら、水素化処理装置は、多大な投資を必要とし、大量の外部から供給される水素を消費する。さらに、油中に存在するアスファルテンは、触媒の細孔を閉塞して、運転上の問題を引き起こし、かつコストを増大させるおそれがある。従って、水素化処理もまた効果的でない油脱瀝プロセスである。
従って、重質原油を改良し脱瀝するための改良されたシステムが必要とされている。
本開示の一実施形態によれば、脱瀝油を製造するプロセスが提供される。このプロセスは、混合装置内で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成するものである。化合供給流を超臨界反応器に導入して改良生成物を製造する。超臨界反応器は、水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動する。改良生成物を減圧して少なくとも一つの軽質留分と一つの重質留分に分離し、ここで重質留分は軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する。軽質留分を分離器に送って少なくとも一つのガス留分、一つのパラフィン留分、および一つの水留分に分離する。少なくとも一つのパラフィン留分を重質留分と化合させてアスファルテンを除去し、それによって脱瀝油を製造する。
本開示の別の実施形態によれば、脱瀝油を製造するための別のプロセスが提供される。このプロセスは、混合装置内で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成するものである。化合供給流を超臨界反応器に導入して改良生成物を製造する。超臨界反応器は、水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動する。改良生成物を減圧して少なくとも一つの軽質留分と一つの重質留分に分離し、ここで重質留分は軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する。軽質留分を油／水分離器に送って脱水軽質留分と水留分とを製造する。脱水軽質留分を蒸留装置に送って少なくとも一つのガス留分、一つの脱水パラフィン留分、および一つの脱水重質油留分に分離する。脱水パラフィン留分を重質油留分と化合させて少なくとも一つの脱瀝油留分を製造する。
本開示の具体的な実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むとよく理解することができる。
図１は、記載される実施形態に係る、油を脱瀝するためのプロセスの概略図である； 図２は、記載された実施形態に係る、追加の分離ステップを含む油を脱瀝するためのプロセスの概略図である； 図３は、記載される実施形態に係る、油／水分離器および水処理装置を含む油を脱瀝するための別のプロセスの概略図である； 図４は、蒸留沸点範囲に基づく留分のパラフィン含有量のグラフである。
本開示の実施形態は、油を脱瀝するためのプロセスに関する。より具体的には、本開示の実施形態は、外部パラフィン溶剤および外部水素などの外部溶剤に対する必要性を除去するかまたは低減しながら、超臨界水を利用して炭化水素系組成物を改良し分離して脱瀝油を製造するためのプロセスに関する。
具体的な実施形態を、図面を参照して説明する。可能な限り、図面全体を通して、同じ参照番号を使用して、同じまたは類似する部分を参照する。
図１は、超臨界水を使用して重質油留分中のアスファルテン含有量を除去するかまたは低減する脱瀝プロセス１０１を概略的に示す。本開示を通して使用されるように、「超臨界」とは異なる相が存在せず、かつ液体のような材料を溶解しながら物質が気体の拡散を示すことができるように、臨界圧力および臨界温度より高い圧力および温度にある物質を指す。従って、超臨界水は、水の臨界温度より高い温度および臨界圧力より高い圧力を有する水である。臨界温度より高い温度および臨界圧力より高い圧力で、水の液相と気相との境界が消え、流体は液体と気体状物質の両方の特性を有する。超臨界水は有機溶剤のように有機化合物を溶解することができ、かつ気体のように拡散性に優れる。温度および圧力を調節することにより、超臨界水の性質をより液体状またはより気体状に継続的に「調整」することができる。超臨界水は、液相亜臨界水と比較して密度が低く極性が小さいため、水中で行うことができる化学の可能な範囲を大幅に拡大する。
超臨界境界に達した超臨界水は、様々な予期せぬ性質を有する。超臨界水は、有機化合物に対する非常に高い溶解性を有し、気体との無限の混和性を有する。さらに、ラジカル種はかご効果（すなわち、一つ以上の水分子がラジカル種を取り囲み、またラジカル種の相互作用を防止する状態）を通して超臨界水により安定化させることができる。理論に制限されることなく、ラジカル種の安定化は、ラジカル間縮合の防止を助け、それによって本実施形態における全体的なコークス生成を減少させる。例えば、コークス生成はラジカル間縮合の結果である可能性がある。特定の実施形態では、超臨界水は水蒸気改質反応および水ガスシフト反応を通して水素ガスを生成し、次いでこれを改良反応に利用可能である。
また、超臨界水の高温高圧により、２７ＭＰａおよび４５０℃で水の密度を１ミリリットル当たり０．１２３グラム（ｇ／ｍＬ）にすることができる。これに対して、圧力を低下させて過熱蒸気を生成した場合、例えば２０ＭＰａ及び４５０℃で蒸気の密度は０．０７９ｇ／ｍＬになる。より炭化水素に近い密度を有する流体は、より優れた溶解能力を有することができる。なお、その密度で、炭化水素は過熱蒸気と相互作用して蒸発し、液相に混合し、加熱時にコークスを生成する可能性のある重質留分を残す。コークスまたはコークス前駆体の形成はラインを閉塞するおそれがあるため、除去されなければならない。従って、超臨界水は、いくつかの用途において蒸気より優れている。
図１は、超臨界水流１２６を利用することによって脱瀝油２５２を製造するための脱瀝プロセス１０１を示す。簡単に概説すると、脱瀝プロセス１０１は、混合装置１３０内で超臨界水流１２６を加圧加熱された炭化水素系組成物１２４と化合させて化合供給流１３２を生成するものである。化合供給流１３２を、水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動する超臨界改良反応器１５０に導入する。超臨界改良反応器１５０は、減圧されて軽質留分１８４と重質留分１８２とに分離された改良反応器生成物１５２を製造する。軽質留分１８４をガス／油／水分離器１９０に送って、軽質留分１８４をガス留分１９４、パラフィン留分１９２、および水留分１９６に分離する。パラフィン留分１９２を重質留分１８２と化合させて重質留分１８２からアスファルテンを除去し、それによって脱瀝油２５２を製造する。
本開示を通して使用されるように、「アスファルテン」とは、微量のバナジウムおよびニッケルを有する、主に炭素、炭化水素、窒素、酸素および硫黄からなる炭化水素組成物を指す。理論に縛られることなく、アスファルテンとは、パラフィン溶剤に溶解しない石油の部分を指す（溶解する部分はマルテンと呼ばれる）。減圧残油のような高沸点留分は一般的に高濃度のアスファルテンを有する。上述のように、いくつかの実施形態では、化合供給流１３２は、減圧残油、常圧残油、またはそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、減圧残油留分は、留分の１０％が１０５０°Ｆ以上の温度で蒸発する真沸点（ＴＢＰ）を有してもよい。
いくつかの実施形態では、化合供給流１３２は０．１重量パーセント（重量％）より多いｎ−ヘプタンを使用して測定されるアスファルテン含有量を有してもよい。全てがアスファルテンを構成するものに関して様々な定義があるが、ｎ−ヘプタンが大部分のアスファルテン留分を構成する不溶性材料であることの考え方が業界では一般的である。従って、アスファルテンまたはｎ−ヘプタン不溶性物質含有量は、アメリカ標準試験法（ＡＳＴＭ）標準Ｄ３２７９を用いて測定される。いくつかの実施形態では、アスファルテン含有量は１重量％より多くてもよく、５重量％より多くてもよいかまたは１０重量％より多くてもよい。例えば、化合供給流１３２中のアスファルテン含有量は０．１重量％〜１重量％、または０．１重量％〜３重量％、または０．１重量％〜５重量％であってもよい。化合供給流１３２中のアスファルテン含有量は１重量％〜３重量％、または１重量％〜５重量％、または３重量％〜５重量％であってもよい。いくつかの実施形態では、超臨界水流１２６と加圧加熱された炭化水素系組成物１２４との比を操作して５重量％未満の化合供給流１３２中のアスファルテン含有量を生じさせることができる。いくつかの実施形態では、コークス形成の可能性を低減するために、化合供給流１３２中のアスファルテン含有量をアスファルテン５重量％以下に低減することが望ましい場合がある。
いかなる特定の理論にも縛られることを意図しないが、アスファルテンは、原油生産パイプライン中に沈殿し、パイプライン内の流れを妨げるので、処理問題を引き起こすおそれがある。さらに、アスファルテンはまた、高温を受けると容易にコークスに転化されるおそれがあり、これは望ましくない問題となるおそれがある。アスファルテンは、ピッチおよびビチューメンと同義によく用いられ、しかしながら、ピッチおよびビチューメンはアスファルテンを含有するが、それらは他の留分汚染物質（例えば、マルテン、非アスファルテン留分）をも含み得る。
アスファルテンは通常、脂肪族炭素側鎖に結合した芳香族コアを含む。いかなる特定の理論にも縛られることを意図しないが、アスファルテンの芳香族性の増大は、多環化合物を含む他の芳香族化合物との相互作用を引き起こすおそれがある。芳香族結合は、脂肪族炭素−炭素結合より大きな結合エネルギーを示し、従って破壊されにくい。超臨界水の使用は、かご効果を通して分子間反応を抑制するのを助けるが、芳香族部分は、反応温度の制約によって制限されるおそれがある。従って、アスファルテン中に存在する側鎖が芳香族コアから離れる可能性があるが、芳香族部分は変化しない。芳香族部分が積層を開始して、コークスに転化され得る多層芳香族シートを形成するおそれがある。上述のように、コークスは望ましいものではなく、パイプライン内の流れを妨げるかまたは他の処理問題を引き起こすおそれがある。
再び図１を参照すると、いくつかの実施形態では、炭化水素系組成物１０５は、あらゆる種類の原油、抜頭原油、常圧留出物、常圧残油、減圧留出物、減圧残油、分解生成物（軽質サイクル油またはコーカ軽油など）または他の製油所流を含み得る。炭化水素系組成物１０５は、石油、液化石炭、または生体材料から誘導された任意の炭化水素源であってもよい。炭化水素系組成物１０５の可能性のある炭化水素源は、あらゆる種類の原油、蒸留原油、抜頭原油、残滓油、トップド原油、製油所からの生成物流、水蒸気分解プロセスからの生成物流、液化石炭、石油またはタールサンドから回収された液体生成物、ビチューメン、オイルシェール、アスファルテン、バイオマス炭化水素などを含み得る。特定の実施形態では、炭化水素系組成物１０５は、常圧残油、常圧留出物、減圧軽油（ＶＧＯ）、減圧留出物、または減圧残油を含み得る。いくつかの実施形態では、炭化水素系組成物１０５は、製油所からの化合流、生産油、または上流操作からの他の炭化水素流を含み得る。炭化水素系組成物１０５は、デカンテッド油、１０個以上の炭素を含有する油（Ｃ１０＋油）、またはエチレンプラントからの炭素流であってもよい。炭化水素系組成物１０５は、いくつかの実施形態では、バイオ燃料油などの液化石炭または生体材料誘導体であってもよい。
炭化水素系組成物１０５をポンプ１１２で加圧して加圧された炭化水素系組成物１１６を生成することができる。加圧された炭化水素系組成物１１６の圧力は、ほぼ水の臨界圧力である少なくとも２２．１メガパスカル（ＭＰａ）であってもよい。あるいは、加圧された炭化水素系組成物１１６の圧力は２３ＭＰａ〜３５ＭＰａまたは２４ＭＰａ〜３０ＭＰａのような２２．１ＭＰａ〜３５ＭＰａであってもよい。いくつかの実施形態では、加圧された炭化水素系組成物１１６の圧力は２４ＭＰａ〜２８ＭＰａ、または２６ＭＰａ〜３０ＭＰａ、または２５ＭＰａ〜２７ＭＰａであってもよい。
図１に示すように、加圧された炭化水素系組成物１１６を一つ以上の石油予熱器１２０中で加熱して、加圧加熱された炭化水素系組成物１２４を形成することができる。いくつかの実施形態では、加圧加熱された炭化水素系組成物１２４を前述のように水の臨界圧力より高い圧力と１５０℃以下の温度にしてもよい。加圧加熱された炭化水素系組成物１２４の温度は１０℃〜１５０℃、または５０℃〜１５０℃、または１００℃〜１５０℃、または７５℃〜１５０℃、または５０℃〜１００℃であってもよい。石油予熱器１２０は、天然ガス燃焼加熱器、熱交換器、電気加熱器、または当技術分野で知られる任意の種類の加熱器であってもよい。いくつかの実施形態では、加圧加熱された炭化水素系組成物１２４は、プロセスの後半で、二重管熱交換器内で加熱されてもよい。
図１に示すように、水流１１０は、１マイクロジーメンス（μＳ）／センチメートル（ｃｍ）未満の導電率を有する水流１１０などの任意の水源であってもよい。いくつかの実施形態では、水流１１０の導電率を０．１μＳ／ｃｍ未満または０．０５μＳ／ｃｍ未満にしてもよい。水流１１０はさらに脱塩水、蒸留水、ボイラー給水、および脱イオン水を含み得る。少なくとも一つの実施形態では、水流１１０はボイラー給水（ＢＦＷ）流である。図１において、水流１１０をポンプ１１４で加圧して加圧水流１１８を生成する。加圧水流１１８の圧力は少なくとも２２．１ＭＰａであり、それはほぼ水の臨界圧力である。加圧水流１１８の圧力は２２．１ＭＰａ〜３５ＭＰａであってもよい。例えば、２３ＭＰａ〜３５ＭＰａまたは２４ＭＰａ〜３０ＭＰａである。いくつかの実施形態では、加圧水流１１８の圧力は、２４ＭＰａ〜２８ＭＰａ、または２６ＭＰａ〜３０ＭＰａ、または２５ＭＰａ〜２７ＭＰａであってもよい。
図１において、その後加圧水流１１８を水予熱器１２２内で加熱して超臨界水流１２６を生成する。超臨界水流１２６の温度は、ほぼ水の臨界温度である３７４℃より高い。あるいは、超臨界水流１２６の温度は、３８０℃より高くてもよい。いくつかの実施形態では、温度は３８０℃〜６００℃、または４００℃〜５５０℃、または３８０℃〜５００℃、または４００℃〜５００℃、または３８０℃〜４５０℃であってもよい。
石油予熱器１２０と同様に、適切な水予熱器１２２は、天然ガス燃焼加熱器、熱交換器、および電気加熱器を含み得る。水予熱器１２２は、石油予熱器１２０とは別個の独立した装置であってもよい。
再び図１を参照すると、供給混合機の混合装置１３０内で超臨界水流１２６を加圧加熱された炭化水素系組成物１２４と化合させて化合供給流１３２を生成することができる。混合装置１３０は、超臨界水流１２６と加圧加熱された炭化水素系組成物１２４とを混合することができる任意の種類の混合装置であってもよい。一実施形態では、混合装置１３０は、混合Ｔ字部であってもよい。供給混合機に供給される炭化水素に対する超臨界水の体積流量比は変化し得る。一実施形態では、体積流量比は標準環境温度および圧力（ＳＡＴＰ）で１０：１〜１：１０、または５：１〜１：５、または１：１〜４：１であってもよい。
図１において、その後、化合供給流１３２を、化合供給流１３２を改良するように構成された超臨界改良反応器１５０に導入することができる。超臨界改良反応器１５０は上昇流、下降流、または水平流反応器であってもよい。上昇流、下降流または水平反応器とは、超臨界水および石油系組成物が超臨界改良反応器１５０を通って流れる方向を指す。所望の用途およびシステム構成に基づいて、上昇流、下降流、または水平流反応器を選択することができる。いかなる理論にも縛られることを意図しないが、下降流超臨界反応器では、より大きな密度を有するため重質炭化水素留分が非常に高速で流れるおそれがあり、滞留時間の短縮（チャネリングとして知られる）をもたらす。反応が起こる時間が少ないので、改良を妨げるおそれがある。上昇流超臨界反応器は滞留時間が長くなるが、重質留分中の炭素含有化合物のような大きな粒子が反応器の底部に蓄積するので支障が生じるおそれがある。この蓄積は、改良プロセスを妨げ、反応器を閉塞するおそれがある。上昇流反応器は、一般的に触媒を利用して反応物との接触を増大させ、しかしながら、触媒は、超臨界水の過酷な条件に起因して分解し、コークスを生成するおそれがある不溶性凝集物を形成するおそれがある。水平反応器は、相分離を望むかまたは圧力降下を低減しようとする用途において有用であり得るが、達成される分離は、限られるおそれがある。各種類の反応器流は、適用可能なプロセスに基づいて変化する積極的および消極的な属性を有する。
図１において、化合供給流１３２は、超臨界改良反応器１５０の導入口を通して導入される。いくつかの実施形態では、前述のように、化合供給流１３２は、流れ方向に応じて、超臨界改良反応器１５０の頂部、底部、または超臨界改良反応器１５０の側壁の導入口を通して導入されてもよい。
超臨界改良反応器１５０は、いくつかの実施形態では、等温または非等温反応器であってもよい。反応器は、管形垂直反応器、管形水平反応器、槽型反応器、撹拌機などの内部混合装置を有するタンク型反応器、またはこれらの反応器のいずれかの組み合わせであってもよい。さらに、撹拌棒または撹拌装置などの追加の構成要素も超臨界改良反応器１５０に含むことができる。
超臨界改良反応器１５０は、水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動することができる。一つ以上の実施形態では、超臨界改良反応器１５０を３８０℃〜４８０℃または３９０℃〜４５０℃の温度にしてもよい。
超臨界改良反応器１５０は、式Ｌ／Ｄによって定義される寸法を有することができ、ここで、Ｌは超臨界改良反応器１５０の長さであり、Ｄは超臨界改良反応器１５０の直径である。一つ以上の実施態様において、超臨界改良反応器１５０のＬ／Ｄ値は、０．５メートル（ｍ）／分（ｍｉｎ）より速い流体の空塔速度を達成するのに十分であってもよいか、または１ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎの間の流体の空塔速度を達成するのに十分なＬ／Ｄ値であってもよい。流体の流れは、５０００より大きいレイノルズ数によって定義することができる。
いくつかの実施形態では、超臨界改良反応器１５０内の内部流体の滞留時間は５秒より長くてもよく、例えば１分より長くてもよい。いくつかの実施形態では、超臨界改良反応器１５０内の内部流体の滞留時間は２〜３０分であってもよい。例えば、２〜２０分、５〜１５分、または５〜１０分である。
図１を参照すると、反応器から出ると、超臨界改良反応器１５０の改良反応器生成物１５２の圧力を低減して０．０５ＭＰａ〜２．２ＭＰａの圧力を有し得る減圧流１７２を生成することができる。減圧は、図１に示すような弁１７０のような多くの装置によって達成することができる。任意選択で、改良反応器生成物１５２を、弁１７０の上流にある冷却器（図示せず）内で２００℃未満の温度に冷却することができる。冷却器は熱交換器のような様々な冷却装置が考えられる。
減圧流１７２は、次いで、軽重質分離器１８０に供給されて、減圧流１７２は重質留分１８２と軽質留分１８４に分離される。様々な軽重質分離器１８０が考えられ、例えば、いくつかの実施形態では、軽重質分離器１８０はフラッシュドラムまたは蒸留装置とすることができる。いくつかの実施形態では、軽重質分離器１８０は、減圧流１７２を含む内部流体の温度を制御するための温度制御装置を有してもよい。いくつかの実施形態では、温度制御装置は既製の制御装置とすることができる。いくつかの実施形態では、軽重質分離器１８０は、２００℃〜２５０℃の温度および約１気圧（ＡＴＭ）の圧力を有し得るフラッシュドラムとすることができる。
いくつかの実施形態では、軽質留分１８４中の炭化水素は、重質留分１８２のものより大きいアメリカ石油協会（ＡＰＩ）の比重を有してもよい。ＡＰＩ比重は、水に対する密度（比重としても知られる）に基づいて、石油液体が水と比較したときにどれだけ重いかまたは軽いかの尺度である。ＡＰＩ比重は式１に従って計算することができる：
ＡＰＩ比重＝１４１．５／（（６０°Ｆでの比重）−１３１．５） 式１
ＡＰＩ比重は、度数で表される無次元量であり、ほとんどの石油液体は１０°から７０°の間にある。いくつかの実施形態では、軽質留分１８４中の炭化水素は、３０°以上のＡＰＩ比重を有することができる。軽質留分１８４中の炭化水素は、３０°〜４０°、３０°〜４５°、または３０°〜５０°または３０°〜７０°のＡＰＩ比重を有してもよい。いくつかの実施形態では、軽質留分１８４中の炭化水素は、３１．１°などの３１°以上のＡＰＩ値を有することができる。いくつかの実施形態では、軽質留分１８４中の炭化水素は、４０°〜４５°のＡＰＩ値を有することができ、これは非常に商品価値が高い。いくつかの実施形態では、ＡＰＩ値が４５°より大きくなると分子鎖が短くなり、軽質留分１８４中の炭化水素の商品価値が低くなるため、軽質留分１８４中の炭化水素は４５°未満のＡＰＩ値を有することが望ましい。
重質留分１８２中の炭化水素は、３０°以下のＡＰＩ比重を有してもよい。例えば、重質留分１８２中の炭化水素は３０°未満かつ２０°以上のＡＰＩ比重を有してもよい。重質留分１８２中の炭化水素は、２２．３°〜３０°のＡＰＩ比重を有するか、または２２．３°未満、例えば１０°〜２２．３°、または１０°〜３０°などのＡＰＩ比重を有してもよい。いくつかの実施形態では、重質留分１８２中の炭化水素は５°〜３０°または１°〜３０°など、１０°未満のＡＰＩ比重を有してもよく、ＡＰＩ比重が１０°未満の油が水に沈むので、これは「余分な」重さとみなすことができる。
いくつかの実施形態では、軽質留分１８４中の８０％の炭化水素の真沸点（ＴＢＰ）は、１００℃〜２５０℃のように、２５０℃未満としてよい。この沸点範囲は、軽質留分１８４中の炭化水素中により高いパラフィン濃度が存在することを可能にする。いくつかの実施形態では、軽質留分１８４中の９０％の炭化水素のＴＢＰは、１００℃〜２５０℃、または１５０℃〜２５０℃など、２５０℃未満とすることができる。
重質留分１８２中の炭化水素は、軽質留分１８４中のものより高いアスファルテン濃度を有してもよい。いくつかの実施形態では、重質留分１８２中の炭化水素は、軽質留分１８４中のものより少なくとも２５％多いアスファルテンを有してもよく、または軽質留分１８４中のものより少なくとも３０％、少なくとも５０％、または少なくとも７５％多いアスファルテンを有してもよい。重質留分１８２中の炭化水素は、軽質留分１８４中のものより少なくとも１００％、少なくとも２００％、または少なくとも３００％、またはさらに少なくとも５００％多いアスファルテンを有してもよい。軽質留分１８４中の炭化水素中のアスファルテンおよび重質留分１８２中の炭化水素の量は、化合供給流１３２の含有量に依存する。一般に、化合供給流１３２中のｎ‐ヘプタン不溶性留分の含有量によって測定されるアスファルテン含有量は、前述のように、０．１重量％より多く、または１重量％より多く、または５重量％より多いべきである。一般に、化合供給流１３２中の炭化水素中のアスファルテン含有量は、アラビアンライト原油を使用する場合は約１重量％とし、マヤ原油からの減圧残油を使用する場合は約２６重量％としてよい。
いくつかの実施形態では、重質留分１８２は、５重量％以下、例えば３重量％以下、または１重量％以下、または０．１重量％以下の含水量を有してもよい。いくつかの実施形態では、重質留分１８２を脱水してもよい。
再び図１を参照すると、軽質留分１８４を、ガス／油／水分離器１９０に送ってもよい。ガス／油／水分離器１９０は、軽質留分１８４をガス留分１９４、パラフィン留分１９２、および水留分１９６に分離することができる。いくつかの実施形態では、パラフィン留分１９２を重質留分１８２と化合させてアスファルテン２５６を除去し、それによって脱瀝油２５２を生成してもよい。
ガス留分１９４をさらに苛性処理装置（図示せず）に送って、硫化水素（Ｈ２Ｓ）またはメルカプタン（Ｒ‐ＳＨ）などの汚染物質を除去してもよい。いくつかの実施形態では、ガス留分１９４を苛性処理装置によって処理して燃料ガス（図示せず）を生成してもよい。いくつかの実施形態では、苛性処理装置は、水酸化ナトリウムなどのアルカリ液を使用して、ガス留分１９４中に存在する硫黄および他の望ましくない汚染物質の含有量を減らすことができる。本開示を通して使用されるように、「アルカリ液」とは、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどの強アルカリ性溶液を指す。硫化水素は、脱瀝プロセス１０１などの脱瀝プロセス中に発生するおそれがある致命的な臭気ガスである。いかなる特定の理論にも縛られることなく、硫化水素は、１０以上、または１０〜１２のｐＨなどの高ｐＨ条件での溶解性により、苛性溶液に容易に溶解することができる。
図１に示すように、パラフィン留分１９２は抽出器２５０に送られてもよい。抽出器２５０は、パラフィン留分１９２を利用して、重質留分１８２から脱瀝油２５２およびアスファルテン２５６を分離することができる。いくつかの実施形態では、プロセスは、毎時１４キログラム（ｋｇ／ｈｒ）の速度でアスファルテン２５６を生成することができる。アスファルテンは、１０〜１５ｋｇ／時、または１２〜１５ｋｇ／時、または１５〜２０ｋｇ／時、または１５〜３０ｋｇ／時の速度で生成してもよい。
抽出器２５０は、業界で知られている任意の適切な抽出器であってもよい。いくつかの実施形態では、抽出器２５０は、内部流体の温度を制御するための温度制御装置を有してもよい。いくつかの実施形態では、抽出器２５０は、パラフィン留分１９２が液相に存在するように内部流体の温度を維持するための温度制御装置を有してもよい。いくつかの実施形態では、抽出器２５０は、５０℃〜２５０℃の内部流体温度を有してもよい。抽出器２５０は、５０℃〜１２０℃、または７５℃〜１２０℃、または１００℃〜２００℃、または５０℃〜２００℃の内部流体温度を有してもよい。上述のように、温度制御装置を使用して内部流体温度を適切な範囲内、例えば５０℃〜２５０℃に維持してもよい。
いくつかの実施形態では、抽出器２５０は内部混合装置を有してもよい。内部混合装置は、任意の適切な混合装置であってもよい。いくつかの実施形態では、内部混合装置は、アンカー式ブレードを有する回転撹拌機などの回転撹拌機であってもよい。撹拌機は、パラフィン留分１９２と重質留分１８２との間の反応をさらに促進して、脱瀝油２５２およびアスファルテン２５６を生成することができる。
さらに、反応を促進するために、いくつかの実施形態では、パラフィン留分１９２および重質留分１８２は、抽出器２５０内で１分〜８時間の滞留時間を有してもよい。いくつかの実施形態では、パラフィン留分１９２および重質留分１８２は、パラフィン留分１９２が溶剤として作用し、重質留分１８２と反応して脱瀝油２５２を生成するのを可能にするように、抽出器２５０内で少なくとも１０分の滞留時間を有してもよい。重質留分１８２中のアスファルテンが軽質‐重質分離ステップ（軽質留分１８４中の高パラフィン濃度により引き起こされ得る）の後にすでに沈殿している場合、パラフィン留分１９２が重質留分１８２を改良し、脱瀝油２５２を生成することを可能にするように、抽出器内での滞留時間は少なくとも１０分である必要がある。いくつかの実施形態では、滞留時間は１０分〜３０分または１０分〜６０分であってもよい。いくつかの実施形態では、抽出器２５０は、１０分〜４５分、または１０分〜８時間の滞留時間を有してもよい。抽出器２５０は、少なくとも１５分、少なくとも２０分、３０分、少なくとも４５分、または少なくとも１時間の滞留時間を有してもよい。
理論に縛られることなく、超臨界改良反応器１５０は、化合供給流１３２中に存在する芳香族化合物に結合した長いパラフィン鎖を分解して短いパラフィン鎖および芳香族化合物を生成することができる。全体を通して使用されるように、「長いパラフィン鎖」は、１２個以上の炭素を含む炭化水素鎖を指す。全体を通して使用されるように、「短いパラフィン鎖」は、１１個以下の炭素を含む炭化水素鎖を指す。長いパラフィン鎖化合物は２１０℃より高い沸点（例えば、約２１２℃の沸点を有するＣ１２Ｈ２６）を有してもよく、また、０℃未満の融点を有してもよい（Ｃ１２Ｈ２６は約−１０℃の融点を有する）。
いくつかの実施形態では、パラフィン留分１９２は、少なくとも５０体積パーセント（ｖｏｌ％）の短鎖パラフィンの濃度を含み得る。いくつかの実施形態では、パラフィン留分１９２は、少なくとも５０体積％より多いパラフィンを含み得る。いくつかの実施形態では、パラフィン留分１９２は、６０体積％より多く、例えば７０体積％より多く、７５体積％より多く、８０体積％より多く、または９０体積％より多いパラフィンを含み得る。パラフィン留分１９２は、６０体積％〜１００体積％のパラフィン、または５０体積％〜１００体積％のパラフィンを含み得る。パラフィン留分１９２は、重質留分１８２からアスファルテンを除去するための溶剤として使用することができる。従って、いくつかの実施形態では、パラフィン留分１９２中の高パラフィン濃度は、より良好なアスファルテン分離をもたらす可能性がある。パラフィン留分１９２中の高パラフィン濃度は、重質留分１８２からの脱瀝油２５２の生成をよりもたらし、より効率的なプロセスをもたらす可能性がある。
続いて図２を参照すると、他の脱瀝プロセス１０２が示されている。図２において、パラフィン留分１９２は蒸留装置２１０によってさらに処理される。図２のプロセスは、図１を参照して先に説明された実施形態のうちのいずれかに従ってもよいことを理解されたい。図１と同様に、図２は、超臨界改良反応器１５０に供給されて改良反応器生成物１５２を製造する化合供給流１３２を生成するために混合装置１３０内で加圧された超臨界水流１２６と化合する加圧加熱された炭化水素系組成物１２４を示す。生成物を、弁１７０を介して減圧して、軽重質分離器１８０によって少なくとも重質留分１８２と軽質留分１８４に分離される減圧流１７２を生成することができる。軽質留分１８４をガス／油／水分離器１９０に送って、軽質留分１８４をガス留分１９４、パラフィン留分１９２、および水留分１９６に分離してもよい。ガス／油／水分離器１９０は、業界で知られている任意の分離器であってもよい。いくつかの実施形態では、ガス／油／水分離器１９０は、より多くの分離を可能にするように入力流体の滞留時間を長くすることを可能にする複数の出口を有する長いチャンバを有してもよい。いくつかの実施形態では、解乳化剤は、分離を促進するためにガス／油／水分離器１９０に添加されてもよい。
図２において、パラフィン留分１９２は蒸留装置２１０に送られて、少なくとも軽質パラフィン留分２１２と重質パラフィン系留分２１６とを生成することができる。次いで、軽質パラフィン留分２１２は、前述のように、抽出器２５０内で重質留分１８２と化合して、脱瀝油２５２およびアスファルテン２５６を生成することができる。軽質パラフィン留分２１２は、パラフィンの濃度を高めることができ、これにより、軽質パラフィン留分２１２を脱瀝溶剤としてより効果的なものにすることができる。軽質パラフィン留分２１２は、少なくとも８０体積％のパラフィン、少なくとも８５体積％のパラフィン、少なくとも９０体積％のパラフィン、または少なくとも９５体積％のパラフィンを含んでもよい。軽質パラフィン留分２１２は、例えば２００℃未満、１５０℃未満、または１００℃未満など、２５０℃未満の軽質パラフィン留分２１２の８０％のＴＢＰを有してもよい。理論に縛られることなく、軽質パラフィン留分２１２から芳香族化合物を除去することにより、軽質パラフィン留分２１２をより多くの重質留分１８２を脱瀝油２５２に変換するためのより効率的な溶剤にすることができる。蒸留装置２１０は業界で知られている任意の蒸留装置に基づいてよい。
図３は、脱瀝プロセス１０３の別の実施形態を示し、このプロセスは、軽質留分１８４を処理するための油／水分離器２２０および水処理装置２００をさらに含む。図３のプロセスは、図１及び図２を参照して先に説明された実施形態のうちのいずれかに従ってもよいことを理解されたい。図１及び図２と同様に、図３は、超臨界改良反応器１５０に供給されて改良反応器生成物１５２を製造する化合供給流１３２を生成するために混合装置１３０内で加圧された超臨界水流１２６と化合する加圧加熱された炭化水素系組成物１２４を示す。生成物を、弁１７０を介して減圧して、軽重質分離器１８０によって少なくとも重質留分１８２と軽質留分１８４に分離される減圧流１７２を生成することができる。
図３において、脱瀝プロセス１０２は油／水分離器２２０を含む。図３において、軽質留分１８４は、軽質留分１８４から水を除去して脱水軽質留分２２４と水留分２２２を生成する油／水分離器２２０に送られる。水留分２２２は水処理装置２００に送られ、脱水軽質留分２２４は分離装置２４０に送られる。
水処理装置は、任意の既知の水処理方法によって水留分２２２を処理することができる。水処理装置２００は、濾過、脱油、脱塩、および水留分２２２のｐＨの調整を含む、任意の従来の水処理ステップに従って水留分２２２を処理することができる。いくつかの実施形態では、水処理装置２００は、沈殿および濾過などの物理的プロセス、消毒および凝固などの化学的プロセス、緩速砂濾過などの生物学的プロセス、またはこれらの任意の組み合わせを使用して水留分２２２を処理してよい。さらに、水処理装置２００は、塩素化、曝気、凝集、高分子電解質、沈降、または他の既知の技術を利用して水を浄化して水留分２２２を処理することができる。いくつかの実施形態では、水留分２２２は、給水を生成するための処理を受けてもよい。給水を再循環させて他のプロセスで使用しても、または超臨界水流１２６を生成するのに使用してもよい。水処理装置２００は、業界で知られている任意の既知の水処理装置に基づいてよい。
脱水軽質留分２２４は、０．５重量％以下の水または０．１重量％以下の水など、１重量％以下の水の含水量を有してもよい。いくつかの実施形態では、脱水軽質留分２２４は、脱水軽質留分２２４の粘度が３８０センチストークス（ｃＳｔ）以下、例えば１８０ｃＳｔ以下となるような含水量を有してもよい。
図３に示すように、脱水軽質留分２２４は分離装置２４０に送られてもよい。分離装置２４０は、いくつかの実施形態では、蒸留装置または芳香族分離器としてもよい。いくつかの実施形態では、分離装置２４０は脱水軽質留分２２４をガス留分２４４、脱水重質油留分２４２および脱水パラフィン留分２４６に分離することができる。分離装置２４０は、分離装置２４０内の内部流体温度を制御するための温度制御装置を有してもよい。
脱水パラフィン留分２４６は、重質留分１８２と化合してもよい。いくつかの実施形態では、脱水パラフィン留分２４６は、抽出器２５０内で重質留分１８２と化合してもよい。抽出器２５０は、脱水パラフィン留分２４６と重質留分１８２とを化合させて、脱瀝油２５２およびアスファルテン２５６を生成することができる。脱瀝油２５２は製品タンク２６０に送られてもよい。さらに、脱水重油２４２は、図３に示される製品タンク２６０内等で、脱瀝油２５２と化合してもよい。
理論に縛られることなく、極性化合物としての水はアスファルテン２５６の凝集に影響を与えるおそれがある。いくつかの実施形態では、アスファルテン２５６の条件および特性に応じて、水は凝集を促進または防止することができる。アスファルテン２５６は、脱水パラフィン留分２４６およびパラフィン留分１９２などのパラフィン溶剤の存在下で、凝集してマルテンから完全に分離する必要がある。重質留分１８２は、前述のように、２０００重量ｐｐｍ未満などの微量の水のみを含有してもよい。いくつかの実施形態では、重質留分１８２は、１０００重量ｐｐｍ未満の水、または８００重量ｐｐｍ未満の水、または５００重量ｐｐｍ未満の水、または１００重量ｐｐｍ未満の水を含有してもよい。この最小濃度の水はアスファルテン２５６の分離に悪影響を及ぼさない可能性がある。
図４は、摂氏度（℃）での留分の切断終点と比較したパラフィン系体積百分率のグラフである。全体を通して使用されるように、「切断終点」は、累積真沸点曲線から決定された始点および終点に基づく留分の温度限界を指す。
図４に示すように、１００℃未満の真沸点は６８体積％〜７０体積％のパラフィン体積％を生成し、２５０℃未満の真沸点は６０体積％を超えるパラフィン体積％を生成することができる。前述のように、パラフィン留分１９２および軽質パラフィン留分２１２は重質留分１８２からのアスファルテン２５６の適切な溶解度を確保するために、２５０℃未満の真沸点を有し６０体積％を超えるパラフィン体積％を有してもよい。
以下の実施例は、前述のように本開示の一つ以上の実施形態を例示する。実施形態の説明は、本質的に例示的なものであり、その用途または使用の限定を意図するものではない。
以下のシミュレーション例は前述した本開示の一つ以上の実施形態を例示する。具体的には、シミュレーション、例１は、特に図３に示される脱瀝プロセス１０３の実施形態に関し、前述した実施形態に従って実行された。この方法で使用された反応条件および成分特性は、図３で使用された名称および付番の両方によって記載されている表１に記載される。
実施例１は油を脱瀝するプロセスであり、炭化水素系（ＨＣ系）組成物（組成物）１０５をポンプで加圧して、３９０１ポンド／平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）の圧力で加圧（圧力）された炭化水素系組成物１１６を製造した。水流１１０も加圧して、３９０１ｐｓｉｇの圧力に加圧水流１１８を形成した。加圧された炭化水素系組成物１１６を２４℃から１５０℃の温度に予熱した。加圧水流１１８も２０℃の温度から４５０℃の温度に予熱して超臨界水流１２６を形成した。超臨界水流１２６および加圧加熱された炭化水素系組成物１２４を供給混合機内で混合して、超臨界改良反応器に導入されて改良反応器生成物１５２を生成した化合供給流１３２を生成した。改良反応器生成物１５２（圧力３９０１ｐｓｉｇ）を減圧流１７２（圧力２ｐｓｉｇ）内にバルブによって減圧した。減圧流１７２を軽重質分離器１８０、フラッシュドラムに供給して、減圧流１７２を重質留分１８２と軽質留分１８４とに分離した。
次いで、軽質留分１８４を油／水分離器に送って、軽質留分１８４を脱水軽質留分２２４と水留分２２２に分離した。脱水軽質留分２２４を分離装置に送ってガス留分１９４、脱水パラフィン留分２４６および脱水重質油留分２４２を生成した。脱水パラフィン留分２４６を抽出器内で重質留分１８２と化合させて、脱瀝油留分２５２およびアスファルテン２５６を生成した。
特に、実施例１は、外部エネルギーをシステムに供給することなく、外部溶剤（外部パラフィンなど）をシステムに供給することなく、また構成成分を冷却し再加熱する必要なしに、脱瀝油を生成することができた。実施例１は、最小濃度の水を消費し、水留分２２２を再利用することができた。化合供給流１３２の非常に多くの、改良され分離された構成要素を利用することによって、実施例１は、より効率的な自立式システムにおいてより多くの燃料を生成することができ、時間と費用を節約した。
Figure 0006980787
表１は、脱瀝プロセス１０３において表記された構成要素の各条件、特性、および構成成分を示す。一部の特性はすべての留分に適用されず、例えば、ＡＰＩおよび他の石油の特性は水留分２２２、および大部分の水（約５６．５％）を含む軽質留分１８４には適用されないことを理解するべきである。
Figure 0006980787
表１の見出しに記載されているように、いくつかの構成要素は、さらなる処理または化合後にサンプリングされ試験された。例えば、脱水重油流２４２の一部は、軽油流内で脱パラフィンされた。同様に、脱水重油流２４２の一部は、脱瀝油流２５２と化合して化合生成物を生成した。軽油および化合生成物の特性は表１に示すとおりである。
本開示の第１の態様は脱瀝油を製造するプロセスに関し、該プロセスは以下を含む：混合装置で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成する；水の臨界温度より高い温度および水の臨界圧力より高い圧力で作動する超臨界反応器に化合供給流を導入して改良生成物を生成する；改良生成物を減圧する；減圧された改良生成物を少なくとも一つの軽質留分および軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する少なくとも一つの重質留分に分離する；軽質留分を分離器に送って少なくとも一つのガス留分、一つのパラフィン留分、および一つの水留分に分離する；パラフィン留分を重質留分と化合させてアスファルテンを除去することによって脱瀝油を製造する。
本開示の第２の態様は第１の態様を含み、ここで、軽質留分中の炭化水素は重質留分中の炭化水素より大きいアメリカ石油協会（ＡＰＩ）比重を有する。
本開示の第３の態様は第１の態様または第２の態様を含み、ここで、重質留分は軽質留分より少なくとも２５％高いアスファルテン濃度を有する。
本開示の第４の態様は第１の態様〜第３の態様のいずれかを含み、ここで、重質留分は軽質留分より少なくとも７５％高いアスファルテン濃度を有する。
本開示の第５の態様は第１の態様〜第４の態様のいずれかを含み、ここで、重質留分は軽質留分より高い沸点を有する。
本開示の第６の態様は第１の態様〜第５の態様のいずれかを含み、減圧ステップの前に改良生成物を冷却することをさらに含む。
本開示の第７の態様は、軽質留分中の炭化水素が３０°以上のＡＰＩ比重を有し、重質留分中の炭化水素が３０°未満のＡＰＩ比重を有する、第１の態様〜第６の態様のいずれかを含む。
本開示の第８の態様は、重質留分中の炭化水素が２０°以上かつ３０°未満のＡＰＩ比重を有する、第１の態様〜第７の態様のいずれかを含む。
本開示の第９の態様は第１の態様〜第８の態様のいずれかを含み、水留分を水処理装置に送って供給水留分を製造することをさらに含む。
本開示の第１０の態様は第１の態様〜第９の態様のいずれかを含み、ここで、減圧された改良生成物を分離することは減圧された改良生成物を少なくとも一つの蒸留装置に送ることを含む。
本開示の第１１の態様は第１の態様〜第１０の態様のいずれかを含み、ここで、減圧された改良生成物を分離することは減圧された改良生成物をフラッシュドラムに送ることを含む。
本開示の第１２の態様は第１の態様〜第１１の態様のいずれかを含み、ここで、パラフィン留分を重質留分と化合させることは抽出器を用いて実行される。
本開示の第１３の態様は第１２の態様を含み、ここで、抽出器は内部流体の温度を制御する温度制御装置を含む。
本開示の第１４の態様は第１２の態様〜第１３の態様のいずれかを含み、ここで、抽出器は５０℃〜２５０℃の内部流体温度を有する。
本開示の第１５の態様は第１２の態様〜第１４の態様のいずれかを含み、ここで、抽出器は内部混合装置を含む。
本開示の第１６の態様は第１５の態様を含み、ここで、内部混合装置はアンカー式ブレードを有する回転撹拌機である。
本開示の第１７の態様は第１２の態様〜第１６の態様のいずれかを含み、ここで、パラフィン留分と重質留分は抽出器内で１分〜８時間の滞留時間で化合する。
本開示の第１８の態様は第１２の態様〜第１７の態様のいずれかを含み、ここで、パラフィン留分と重質留分は抽出器内で少なくとも１０分〜３０分の滞留時間で化合する。
本開示の第１９の態様は第１の態様〜第１８の態様のいずれかを含み、ここで、ガス留分を苛性処理装置に送って燃料ガスを生成する。
本開示の第２０の態様は第１の態様〜第１９の態様のいずれかを含み、ここで、炭化水素系組成物は常圧残油、減圧残油、またはそれらの組み合わせを含む。
本開示の第２１の態様は第１の態様〜第２０の態様のいずれかによるプロセスに関し、パラフィン留分を蒸留装置に送って少なくとも軽質パラフィン留分および重質パラフィン留分を製造すること、および軽質パラフィン留分を重質留分と化合させて脱瀝油留分を製造することをさらに含む。
本開示の第２２の態様は第２１の態様を含み、ここで、軽質パラフィン留分は抽出器内で重質留分と化合する。
本開示の第２３の態様は第２２の態様を含み、ここで、抽出器は内部流体の温度を制御する温度制御装置を含む。
本開示の第２４の態様は第２２の態様または第２３の態様を含み、ここで、抽出器は５０℃〜２５０℃の内部流体温度を有する。
本開示の第２５の態様は第２２の態様〜第２４の態様のいずれかを含み、ここで、抽出器は内部混合装置を含む。
本開示の第２６の態様は第２５の態様を含み、ここで、内部混合装置はアンカー式ブレードを有する回転撹拌機である。
本開示の第２７の態様は第２２の態様〜第２６の態様のいずれかを含み、ここで、パラフィン留分と重質留分は抽出器内で１分〜８時間の滞留時間で化合する。
本開示の第２８の態様は第２２の態様〜第２７の態様のいずれかを含み、ここで、パラフィン留分と重質留分は抽出器内で少なくとも１０分〜３０分の滞留時間で化合する。
本開示の第２９の態様は脱瀝油を製造するプロセスに関し、該プロセスは以下を含む：混合装置で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成する；水の臨界温度より高い温度および水の臨界圧力より高い圧力で作動する超臨界反応器に化合供給流を導入して改良生成物を生成する；改良生成物を減圧する；減圧された改良生成物を少なくとも一つの軽質留分および軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する少なくとも一つの重質留分に分離する；軽質留分を油／水分離器に送って脱水軽質留分および水留分を製造する；脱水軽質留分を蒸留装置に送って脱水軽質留分を少なくとも一つのガス留分、一つの脱水パラフィン留分、および一つの脱水重油留分に分離する；脱水パラフィン留分を重質留分と化合させて少なくとも一つの脱瀝油留分を製造する。
本開示の第３０の態様は第２９の態様を含み、ここで、軽質留分中の炭化水素は重質留分中の炭化水素より大きいＡＰＩ比重を有する。
本開示の第３１の態様は第２９の態様〜第３０の態様のいずれかを含み、ここで、重質留分は軽質留分より２５％高いアスファルテン濃度を有する。
本開示の第３２の態様は第２９の態様〜第３１の態様のいずれかを含み、ここで、重質留分は軽質留分より７５％高いアスファルテン濃度を有する。
本開示の第３３の態様は第２９の態様〜第３２の態様のいずれかを含み、ここで、重質留分は軽質留分より高い沸点を有する。
本開示の第３４の態様は、軽質留分中の炭化水素が３０°以上のＡＰＩ比重を有し、重質留分中の炭化水素が３０°未満のＡＰＩ比重を有する、第２９の態様〜第３３の態様のいずれかを含む。
本開示の第３５の態様は、重質留分中の炭化水素が２０°以上かつ３０°未満のＡＰＩ比重を有する第２９の態様〜第３４の態様のいずれかを含む。
本開示の第３６の態様は、脱水軽質留分の含水量が１重量％以下である第２９の態様〜第３５の態様のいずれかを含む。
本開示の第３７の態様は、脱水軽質留分の含水量が０．５重量％以下である第２９の態様〜第３６の態様のいずれかを含む。
本開示の第３８の態様は、脱水軽質留分の含水量が０．１重量％以下である第２９の態様〜第３７の態様のいずれかを含む。
本開示の第３９の態様は、脱水軽質留分の粘度が３８０センチストークス（ｃＳｔ）以下である第２９の態様〜第３８の態様のいずれかを含む。
本開示の第４０の態様は、脱水軽質留分の粘度が１８０ｃＳｔ以下である第２９の態様〜第３９の態様のいずれかを含む。
本開示の第４１の態様は第２９の態様〜第４０の態様のいずれかを含み、減圧ステップの前に改良生成物を冷却することをさらに含む。
本開示の第４２の態様は第２９の態様〜第４１の態様のいずれかを含み、水留分を水処理装置に送って供給水留分を製造することをさらに含む。
本開示の第４３の態様は第２９の態様〜第４２の態様のいずれかを含み、ここで、減圧された改良生成物を分離することは減圧された改良生成物を少なくとも一つの蒸留装置に送ることを含む。
本開示の第４４の態様は、減圧された改良生成物を分離することが、減圧された改良生成物をフラッシュドラムに送ることを含む、第２９の態様〜第４３の態様のいずれかを含む。
本開示の第４５の態様は、脱水パラフィン留分と重質留分とが抽出器において化合する、第２９の態様〜第４４の態様のいずれかを含む。
本開示の第４６の態様は、抽出器が内部流体の温度を制御する温度制御装置を含む第４５の態様を含む。
本開示の第４７の態様は、抽出器が５０℃〜２５０℃の内部流体温度を有する、第４５の態様または第４６の態様のいずれかを含む。
本開示の第４８の態様は、抽出器が内部混合装置を含む、第４５の態様〜第４７の態様のいずれかを含む。
本開示の第４９の態様は、内部混合装置がアンカー式ブレードを有する回転撹拌機である第４８の態様を含む。
本開示の第５０の態様は、脱水パラフィン留分と重質留分とが抽出器内で１分間〜８時間の滞留時間で化合する、第２９の態様〜第４９の態様のいずれかを含む。
本開示の第５１の態様は、脱水パラフィン留分と重質留分とが抽出器において１０分間〜３０分間の滞留時間だけ化合する、第２９の態様〜第５０の態様のいずれかを含む。
本開示の第５２の態様は、脱瀝留分が生成物タンクに送られて脱水重油留分と化合してオイル生成物を生成する、第２９の態様〜第５１の態様のいずれかを含む。
本開示の第５３の態様は、ガス留分が苛性処理装置に送られて燃料ガスを生成する、第２９の態様〜第５２の態様のいずれかを含む。
特許請求される主題の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態に対して様々な修正および変更がなされ得ることが当業者には明らかであろう。従って、本明細書に記載される様々な実施形態の修正および変更が添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内に入る場合、本明細書は、このような修正および変更にまで及ぶことが意図される。
全体を通して使用されるように、単数形「ａ（一つ）」、「ａｎ（一つ）」及び「ｔｈｅ（前記）」は、その内容が明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。従って、例えば、「一つ」の構成要素への言及は、その内容が明確に指示しない限り、２つ以上のこのような構成要素を有する態様を含む。
本開示の主題をその特定の実施形態を参照して詳細に説明したが、本明細書に開示された様々な詳細は、本明細書に付随する図面の各々に特定の要素が示されている場合であっても、これらの詳細が本明細書に記載された様々な実施形態の必須構成要素である要素に関係することを意味するものではないことに留意すべきである。また、添付の特許請求の範囲で定義される実施形態を含むが、これらに限定されない本開示の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかである。より具体的には、本開示のいくつかの態様が特に有利であると特定されるが、本開示は必ずしもこれらの態様に限定されないことが考えられる。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
脱瀝油を製造するプロセスであって、
混合装置内で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成することと、
水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動する超臨界反応器に前記化合供給流を導入して改良生成物を生成することと、
前記改良生成物を減圧することと、
前記減圧された改良生成物を、少なくとも一つの軽質留分と、前記軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する少なくとも一つの重質留分とに分離することと、
前記軽質留分を分離器に送って、前記軽質留分を少なくとも一つのガス留分、一つのパラフィン留分、および一つの水留分に分離することと、
前記パラフィン留分を前記重質留分と化合させてアスファルテンを除去することによって、脱瀝油を製造することと、
を含む脱瀝油を製造するプロセス。
実施形態２
前記重質留分が前記軽質留分より少なくとも２５％〜７５％高いアスファルテン濃度を有する、実施形態１に記載のプロセス。
実施形態３
前記軽質留分中の炭化水素が３０°以上のアメリカ石油協会（ＡＰＩ）比重を有し、前記重質留分中の炭化水素が３０°未満のＡＰＩ比重を有する、実施形態１に記載のプロセス。
実施形態４
前記水留分を水処理装置に送って供給水留分を製造することをさらに含む、実施形態１に記載のプロセス。
実施形態５
前記減圧された改良生成物を分離することは、前記減圧された改良生成物を少なくとも一つの蒸留装置またはフラッシュドラムに送ることを含む、実施形態１に記載のプロセス。
実施形態６
前記パラフィン留分を前記重質留分と化合させることは抽出器を用いて実行される、実施形態１に記載のプロセス。
実施形態７
前記抽出器は内部流体の温度を５０℃〜２５０℃に制御する温度制御装置を含む、実施形態６に記載のプロセス。
実施形態８
前記ガス留分は苛性処理装置に送られて燃料ガスを生成する、実施形態１に記載のプロセス。
実施形態９
前記パラフィン留分を蒸留装置に送って少なくとも軽質パラフィン留分および重質パラフィン留分を製造することと、
前記軽質パラフィン留分を前記重質留分と化合させて前記脱瀝油留分を製造することと、をさらに含む、実施形態１に記載のプロセス。
実施形態１０
脱瀝油を製造するプロセスであって、以下を含む：
混合装置内で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成することと、
水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動する超臨界反応器に前記化合供給流を導入して改良生成物を生成することと、
前記改良生成物を減圧することと、
前記減圧された改良生成物を少なくとも一つの軽質留分および前記軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する少なくとも一つの重質留分に分離することと、
前記軽質留分を油／水分離器に送って脱水軽質留分および水留分を製造することと、
前記脱水軽質留分を蒸留装置に送って前記脱水軽質留分を少なくとも一つのガス留分、一つの脱水パラフィン留分、および一つの脱水重油留分に分離することと、
前記脱水パラフィン留分を前記重質留分と化合させて少なくとも一つの脱瀝油留分を製造すること。
実施形態１１
前記軽質留分中の炭化水素が前記重質留分中の炭化水素より大きいＡＰＩ比重を有する、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１２
前記重質留分が前記軽質留分より少なくとも２５％〜７５％高いアスファルテン濃度を有する、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１３
前記軽質留分中の炭化水素が３０°以上のＡＰＩ比重を有し、前記重質留分中の炭化水素が３０°未満のＡＰＩ比重を有する、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１４
前記脱水軽質留分の含水量が１重量％以下である、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１５
前記脱水軽質留分の粘度が３８０センチストークス（ｃＳｔ）以下である、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１６
前記水留分を水処理装置に送って供給水留分を製造することをさらに含む、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１７
前記減圧された改良生成物を分離することが前記減圧された改良生成物を少なくとも一つの蒸留装置またはフラッシュドラムに送ることを含む、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１８
前記脱水パラフィン留分と前記重質留分は抽出器で化合する、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態１９
前記抽出器は内部流体の温度を５０℃〜２５０℃に制御する温度制御装置を含む、実施形態１８に記載のプロセス。
実施形態２０
前記脱瀝留分を生成物タンクに送って前記脱水重油留分と化合させてオイル生成物を生成する、実施形態１０に記載のプロセス。
実施形態２１
前記ガス留分を苛性処理装置に送って燃料ガスを生成する、実施形態１０に記載のプロセス。

Claims (15)

  1. 脱瀝油を製造するプロセスであって、
    混合装置内で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成することと、
    水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動する超臨界反応器に前記化合供給流を導入して改良生成物を生成することと、
    前記改良生成物を減圧することと、
    前記減圧された改良生成物を、少なくとも一つの軽質留分と、前記軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する少なくとも一つの重質留分とに分離することと、
    前記軽質留分を分離器に送って、前記軽質留分を少なくとも一つのガス留分、一つのパラフィン留分、および一つの水留分に分離することと、
    前記パラフィン留分を前記重質留分と化合させてアスファルテンを除去することによって、脱瀝油を製造することと、
    を含む脱瀝油を製造するプロセス。
  2. 前記重質留分が前記軽質留分より少なくとも２５％〜７５％高いアスファルテン濃度を有する、請求項１に記載のプロセス。
  3. 前記軽質留分中の炭化水素が３０°以上のアメリカ石油協会（ＡＰＩ）比重を有し、前記重質留分中の炭化水素が３０°未満のＡＰＩ比重を有する、請求項１または２に記載のプロセス。
  4. 前記水留分を水処理装置に送って供給水留分を製造することと、
    前記ガス留分を苛性処理装置に送って燃料ガスを生成することと、
    をさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロセス。
  5. 前記減圧された改良生成物を分離することは、前記減圧された改良生成物を少なくとも一つの蒸留装置またはフラッシュドラムに送ることを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロセス。
  6. 前記パラフィン留分を前記重質留分と化合させることは抽出器を用いて実行され、
    前記抽出器は、内部流体の温度を５０℃〜２５０℃に制御する温度制御装置を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロセス。
  7. 前記パラフィン留分を蒸留装置に送って少なくとも軽質パラフィン留分および重質パラフィン留分を製造することと、
    前記軽質パラフィン留分を前記重質留分と化合させて前記脱瀝油留分を製造することと、をさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のプロセス。
  8. 脱瀝油を製造するプロセスであって、
    混合装置内で超臨界水流を加圧加熱された炭化水素系組成物と化合させて化合供給流を生成することと、
    水の臨界温度より高い温度と水の臨界圧力より高い圧力とで作動する超臨界反応器に前記化合供給流を導入して改良生成物を生成することと、
    前記改良生成物を減圧することと、
    前記減圧された改良生成物を少なくとも一つの軽質留分および前記軽質留分より高いアスファルテン濃度を有する少なくとも一つの重質留分に分離することと、
    前記軽質留分を油／水分離器に送って脱水軽質留分および水留分を製造することと、
    前記脱水軽質留分を蒸留装置に送って前記脱水軽質留分を少なくとも一つのガス留分、一つの脱水パラフィン留分、および一つの脱水重油留分に分離することと、
    前記脱水パラフィン留分を前記重質留分と化合させて少なくとも一つの脱瀝油留分を製造することと、
    を含む脱瀝油を製造するプロセス。
  9. 前記軽質留分中の炭化水素が前記重質留分中の炭化水素より大きいＡＰＩ比重を有し、
    前記重質留分が前記軽質留分より少なくとも２５％〜７５％高いアスファルテン濃度を有する、請求項８に記載のプロセス。
  10. 前記軽質留分中の炭化水素が３０°以上のＡＰＩ比重を有し、前記重質留分中の炭化水素が３０°未満のＡＰＩ比重を有する、請求項８または９に記載のプロセス。
  11. 前記脱水軽質留分の含水量が１重量％以下であり、
    前記脱水軽質留分の粘度が３８０センチストークス（ｃＳｔ）以下である、請求項８から１０のいずれか１項に記載のプロセス。
  12. 前記水留分を水処理装置に送って供給水留分を製造することと、
    前記ガス留分を苛性処理装置に送って燃料ガスを生成することと、
    をさらに含む、請求項８から１１のいずれか１項に記載のプロセス。
  13. 前記減圧された改良生成物を分離することが前記減圧された改良生成物を少なくとも一つの蒸留装置またはフラッシュドラムに送ることを含む、請求項８から１２のいずれか１項に記載のプロセス。
  14. 前記脱水パラフィン留分と前記重質留分は抽出器で化合し、
    前記抽出器は内部流体の温度を５０℃〜２５０℃に制御する温度制御装置を含む、請求項８から１３のいずれか１項に記載のプロセス。
  15. 前記脱瀝留分を生成物タンクに送って前記脱水重油留分と化合させてオイル生成物を生成する、請求項８から１４のいずれか１項に記載のプロセス。
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