RU2340654C2 - Method and caustic reactor for heavy crude oil and product obtained from it - Google Patents

Method and caustic reactor for heavy crude oil and product obtained from it Download PDF

Info

Publication number
RU2340654C2
RU2340654C2 RU2004126967/04A RU2004126967A RU2340654C2 RU 2340654 C2 RU2340654 C2 RU 2340654C2 RU 2004126967/04 A RU2004126967/04 A RU 2004126967/04A RU 2004126967 A RU2004126967 A RU 2004126967A RU 2340654 C2 RU2340654 C2 RU 2340654C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
heavy oil
gas
reaction chamber
refining
Prior art date
Application number
RU2004126967/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004126967A (en
Inventor
Майкл И. УЭН (US)
Майкл И. УЭН
Original Assignee
Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/657,360 external-priority patent/US20040104147A1/en
Application filed by Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани filed Critical Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Publication of RU2004126967A publication Critical patent/RU2004126967A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2340654C2 publication Critical patent/RU2340654C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/34Hydrogen distribution

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: in the caustic reactor for hydrocarbons the source of oxygen and the source of hydrocarbons are burnt and the obtained synthetic gas is used for initiation of a gas-phase reaction for ennobling heavy crude oil.
EFFECT: ennobling reaction is quickly extinguished after initiation of the gas-phase reaction.
42 cl, 1 ex, 8 tbl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к облагораживанию тяжелой нефти до легкой нефти.The invention relates to the refinement of heavy oil to light oil.

Значительную часть мировых запасов нефти составляют битумы, которые иногда упоминаются как битуминозные песчаники, и тяжелые сырые нефти (вместе "тяжелая нефть"). Тяжелую нефть сложно добывать, а после добычи трудно найти ей место на рынке. Используются ли в качестве транспортной среды трубопроводы или транспортные средства, стоимость транспортировки тяжелой нефти является значительно более высокой, чем стоимость транспортировки легкой нефти. После доставки тяжелой нефти на приемный нефтеперерабатывающий завод требуются более дорогие процессы нефтепереработки для получения продуктов, пригодных для коммерческого сбыта. В результате экономическая ценность тяжелой нефти является более низкой, чем ценность легкой нефти, и по этой причине значительный процент мировых запасов тяжелой нефти остается использованным не полностью.A significant portion of the world's oil reserves are bitumens, sometimes referred to as tar sands, and heavy crude oils (collectively, “heavy oil”). It is difficult to produce heavy oil, and after production it is difficult to find a place for it in the market. Whether pipelines or vehicles are used as a transport medium, the cost of transporting heavy oil is significantly higher than the cost of transporting light oil. After heavy oil is delivered to the receiving refinery, more expensive refining processes are needed to produce products suitable for commercial marketing. As a result, the economic value of heavy oil is lower than the value of light oil, and for this reason a significant percentage of the world's heavy oil reserves remain underutilized.

Для облегчения этой проблемы неполного использования предлагаются многочисленные способы для облагораживания тяжелой нефти. Хотя термины "тяжелая нефть" и "облагораживание" могут определяться с использованием различных технических параметров, параметр, который часто используется для характеризации качества углеводородов, представляет собой плотность в градусах Американского нефтяного института (АНИ). Тяжелая нефть характеризуется, в целом, низким значением указанной плотности, например, но без ограничения, в диапазоне от 5 до 25 градусов АНИ. Легкие нефти имеют более высокие значения указанных плотностей, например, в диапазоне от 35 до 50 градусов АНИ. Термин "облагораживание" относится к способу увеличения указанной плотности нефти от относительно более низкой плотности до относительно более высокой плотности в градусах АНИ. Например, но без ограничения, качество нефти может быть повышено от 5 до 15 или от 30 до 40 градусов АНИ. Облагораживание представляет собой относительный термин и не является ограниченным конкретным начальным значением или диапазоном значений плотности в градусах АНИ либо конкретным конечным значением или диапазоном плотности в градусах АНИ. Наконец, фраза "реакция облагораживания тяжелой нефти" относится, в целом, к химическим реакциям, которые осуществляются в процессе облагораживания тяжелой нефти.To alleviate this problem of underutilization, numerous methods are proposed for refining heavy oil. Although the terms “heavy oil” and “refinement” can be defined using various technical parameters, the parameter that is often used to characterize the quality of hydrocarbons is the density in degrees of the American Petroleum Institute (ANI). Heavy oil is characterized, in general, by a low value of the indicated density, for example, but without limitation, in the range from 5 to 25 degrees ANI. Light oils have higher values of the indicated densities, for example, in the range from 35 to 50 degrees ANI. The term "refinement" refers to a method of increasing a specified oil density from a relatively lower density to a relatively higher density in degrees ANI. For example, but without limitation, the quality of oil can be increased from 5 to 15 or from 30 to 40 degrees ANI. A refinement is a relative term and is not limited to a specific initial value or range of density values in degrees ANI or a specific final value or range of density in degrees ANI. Finally, the phrase “heavy oil refining reaction” refers generally to chemical reactions that are carried out in the process of refining heavy oil.

Способы облагораживания тяжелой нефти иногда включают стадии предварительной обработки, предназначенные для увеличения эффективности реакции облагораживания тяжелой нефти. Например, патент США № 4294686 описывает предварительную дистилляционную разгонку потока тяжелой нефти на фракцию легкой нефти и фракцию тяжелой нефти. Целью предварительной дистилляции является предотвращение нежелательного крекинга и крекирования до кокса фракции легкой нефти, которые могут осуществляться, если такая фракция присутствует во входном потоке в реактор для облагораживания нефти. Фракция легкой нефти, которая получается, как правило, находится в форме, удовлетворительной либо для промышленного использования в качестве топлива, либо для транспорта на нефтеперерабатывающий завод. Однако предварительная дистилляция добавляет как стоимость, так и сложность способу облагораживания тяжелой нефти в целом и является полезной только тогда, когда известно, что тяжелая нефть содержит значительный объем легких углеводородов.Heavy oil refining methods sometimes include pre-treatment steps to increase the effectiveness of the heavy oil refining reaction. For example, US Pat. No. 4,294,686 describes the preliminary distillation distillation of a heavy oil stream into a light oil fraction and a heavy oil fraction. The purpose of pre-distillation is to prevent unwanted cracking and cracking prior to coke of the light oil fraction, which can be carried out if such a fraction is present in the input stream to the refining reactor. The fraction of light oil, which is obtained, as a rule, is in a form satisfactory either for industrial use as a fuel or for transport to an oil refinery. However, pre-distillation adds both cost and complexity to the refinement of heavy oil in general and is only useful when it is known that heavy oil contains a significant amount of light hydrocarbons.

Другие предложенные способы облагораживания включают стадию предварительной обработки, смешивания присадки для нефти с тяжелой нефтью. Затем полученную смесь вводят в реактор для облагораживания нефти. Например, патент США № 6059957 описывает создание эмульсии путем смешивания тяжелой нефти и воды. Это описание также предусматривает необязательное включение поверхностно-активного вещества для стабилизации эмульсии. Патент США № 6004453 описывает создание суспензии путем смешивания некаталитической присадки с тяжелой нефтью. Публикация Moll, J.K. и Ng, F.T.T., "A Novel Process for Upgrading Heavy Oil/Bitumen Emulsions Via In Situ Hydrogen", 16th World Petroleum Congress, Calgary, Canada, June 2000 описывает использование эмульсии из водорастворимого диспергированного катализатора. Однако каждый из этих трех способов имеет два общих ограничения. Во-первых, стадия смешивания добавляет как стоимость, так и сложность способу облагораживания нефти в целом. Во-вторых, добавки вызывают во время реакций облагораживания образование материалов отходов, которые должны после этого соответствующим образом обрабатываться и утилизироваться. Эти обработка и утилизация также добавляют стоимость и сложность.Other proposed refinement methods include a pretreatment step, mixing the oil additive with the heavy oil. Then the resulting mixture is introduced into the reactor for refining oil. For example, US patent No. 6059957 describes the creation of an emulsion by mixing heavy oil and water. This description also provides for the optional inclusion of a surfactant to stabilize the emulsion. US patent No. 6004453 describes the creation of a suspension by mixing non-catalytic additives with heavy oil. Publication Moll, J.K. and Ng, F.T.T., "A Novel Process for Upgrading Heavy Oil / Bitumen Emulsions Via In Situ Hydrogen", 16th World Petroleum Congress, Calgary, Canada, June 2000 describes the use of an emulsion of a water-soluble dispersed catalyst. However, each of these three methods has two common limitations. Firstly, the mixing stage adds both cost and complexity to the overall refinement of the oil. Secondly, additives cause the formation of waste materials during refining reactions, which must then be handled and disposed of appropriately. These treatment and disposal also add value and complexity.

Третий набор способов облагораживания тяжелой нефти включает стадию использования реакционной присадки в реакторе облагораживания для облегчения или улучшения эффективности реакции облагораживания. Например, публикация Paez, R., Luzardo, L., and Guitian, J., "Current and Future Upgrading Options for Orinoco Heavy Crude Oils," 16th World Petroleum Congress, Calgary, Canada, June 2000 описывает использование катализаторов на основе кокса или железа в способе облагораживания. Публикация международной заявки WO 00/61705 описывает использование некаталитического теплоносителя в виде частиц. Патент США № 5817229 описывает использование активированного угля в отсутствие добавленного водорода как для понижения содержания нежелательных минералов, так и для облагораживания поступающих исходных материалов. Эти способы имеют оба ограничения способов с использованием присадок для нефти, обсуждаемых выше, а именно добавление стоимости и сложности и повышение требований к обработке материалов отходов.A third set of heavy oil refining methods includes the step of using the reaction additive in the refining reactor to facilitate or improve the efficiency of the refining reaction. For example, Paez, R., Luzardo, L., and Guitian, J., “Current and Future Upgrading Options for Orinoco Heavy Crude Oils,” 16th World Petroleum Congress, Calgary, Canada, June 2000, describes the use of coke catalysts or iron in a refinement method. The publication of international application WO 00/61705 describes the use of non-catalytic heat carrier in the form of particles. US patent No. 5817229 describes the use of activated carbon in the absence of added hydrogen, both to reduce the content of undesirable minerals, and to refine the incoming feed materials. These methods have both limitations of the methods using oil additives discussed above, namely adding value and complexity and increasing requirements for processing waste materials.

В способе гидрирования патента США № 5069775 водород и тяжелая нефть взаимодействуют в течение от пяти минут до четырех часов в предпочтительном диапазоне температур реакции от 800 до 900°F (427-482°C). Патент США № 5269909 описывает способ, в котором газ, обогащенный метаном, взаимодействует с тяжелой нефтью в течение, по меньшей мере, тридцати минут в предпочтительном диапазоне температур от 380 до 420°C (716-788°F). В способе патента США № 5133941 водород и тяжелая нефть протекают сквозь последовательно соединенные реакционные проходы в предпочтительном диапазоне температур от 700 до 900°F (371-482°C). Как будет понятно специалистам в данной области, ограничение этих способов заключается в том, что большие, в целом, продолжительности реакции вызывают значительное увеличение генерации нежелательных материалов отходов, в частности пека, кокса и олефинов. Эти материалы предъявляют значительные требования к перерабатывающему оборудованию и, кроме того, приводят к уменьшению эффективности оборудования.In the hydrogenation process of US Pat. No. 5,069,775, hydrogen and heavy oil are reacted for five minutes to four hours in a preferred reaction temperature range of 800 to 900 ° F (427-482 ° C). US patent No. 5269909 describes a method in which a methane-rich gas is reacted with heavy oil for at least thirty minutes in a preferred temperature range of 380 to 420 ° C (716-788 ° F). In US Pat. No. 5,133,941, hydrogen and heavy oil flow through series-connected reaction passages in a preferred temperature range of 700 to 900 ° F. (371-482 ° C.). As will be understood by those skilled in the art, the limitation of these methods is that long, overall reaction times cause a significant increase in the generation of undesired waste materials, in particular pitch, coke and olefins. These materials impose significant requirements on processing equipment and, in addition, lead to a decrease in the efficiency of the equipment.

Публикация международной заявки WO 00/18854 описывает способ из двух стадий, в котором газообразный водород смешивается с тяжелой нефтью способом, обеспечивающим достижение молекулярного уровня диспергирования водорода в тяжелой нефти. Способ имеет первую реакцию облагораживания, в которой более легкие углеводороды отделяются от тяжелой нефти, и продолжается в виде второй реакции облагораживания во втором реакторе. Вторая реакция облагораживания дополнительно повышает качество тяжелой нефти посредством реакции гидрирования в предпочтительном диапазоне температур от 343 до 510°C (650-950°F). Способ включает дополнительную стадию, предусматривающую подачу внешнего тепла в смесь водорода и тяжелой нефти для дополнительного облегчения реакции во втором реакторе. Недостатками этого способа являются сложность достижения необходимого однородного перемешивания водорода и тяжелой нефти, стоимость и сложность осуществления способа, который требует двух стадий реакции.The publication of international application WO 00/18854 describes a two-stage process in which hydrogen gas is mixed with heavy oil in a manner that achieves a molecular level of hydrogen dispersion in heavy oil. The method has a first refinement reaction in which lighter hydrocarbons are separated from heavy oil, and continues as a second refinement reaction in a second reactor. The second refinement reaction further enhances the quality of the heavy oil through a hydrogenation reaction in a preferred temperature range from 343 to 510 ° C (650-950 ° F). The method includes an additional step comprising supplying external heat to the mixture of hydrogen and heavy oil to further facilitate the reaction in the second reactor. The disadvantages of this method are the difficulty of achieving the necessary uniform mixing of hydrogen and heavy oil, the cost and complexity of the implementation of the method, which requires two stages of the reaction.

Эти и другие способы облагораживания нефти имеют ограничения, отражающиеся на промышленности. С одной стороны, специалистам в данной области хорошо известно, что реакции облагораживания нефти предпочтительно осуществляются при наибольшей возможной температуре реакции, поскольку способы облагораживания нефти являются более эффективными при более высоких температурах. К сожалению, как также хорошо известно специалистам в данной области, высокие температуры реакции могут приводить к значительному нежелательному крекингу и крекированию до кокса молекул тяжелой нефти, если реакции быстро не гасятся. Ни один из этих способов не имеет механизма быстрого гашения реакций, и, по этой причине, они ограничиваются более низкими диапазонами рабочих температур. Однако, с другой стороны, при более низких температурах продолжительность реакций больше, а также хорошо известно, что продолжительная реакция тоже приводит к нежелательному крекингу и крекированию до кокса, и, кроме того, к более низким эффективностям способа из-за дополнительного времени, необходимого для облагораживания. Эти способы по этой причине ограничиваются промежуточным диапазоном температур, который представляет собой компромисс между этими ограничениями.These and other methods of refining oil have limitations affecting the industry. On the one hand, it is well known to those skilled in the art that oil refining reactions are preferably carried out at the highest possible reaction temperature, since oil refining methods are more effective at higher temperatures. Unfortunately, as is well known to those skilled in the art, high reaction temperatures can lead to significant undesired cracking and cracking of heavy oil molecules prior to coke if the reactions are not rapidly quenched. None of these methods has a quick quench mechanism, and, for this reason, they are limited to lower ranges of operating temperatures. However, on the other hand, at lower temperatures, the reaction time is longer, and it is well known that a long reaction also leads to undesired cracking and cracking prior to coke, and, in addition, to lower efficiency of the method due to the additional time required for gentrification. These methods are therefore limited by an intermediate temperature range, which is a compromise between these limitations.

Публикация международный заявки WO 00/23540 описывает способ, в котором струя газа, состоящая в основном из перегретого пара, активирует облагораживание тяжелой нефти. Способ имеет ряд ограничений. Использование пара в качестве механизма гидрирования означает, что в реакциях облагораживания генерируются как водородные, так и кислородно-водородные радикалы. В результате доступно меньшее количество молекул водорода по сравнению со способами, в которых для насыщения радикалов углерода, возникающих при разрыве углеродных связей тяжелой нефти, преимущественно используются газы на основе углеводородов. Кроме того, требуется большой объем перегретого пара. Поскольку генерирование пара является эндотермическим, это ограничение является дорогим, имеющим внутренние ограничения и изначально неэффективным, т.к. топливо употребляется для генерирования пара, но энергия этого пара используется лишь пассивно с целью обеспечения подвода тепла для облагораживания тяжелой нефти. Таким образом, потери энергии происходят как при генерации пара, так и при пассивном облагораживании. Это ограничивает эффективность способа облагораживания.The publication of international application WO 00/23540 describes a method in which a gas stream, consisting mainly of superheated steam, activates the refinement of heavy oil. The method has several limitations. The use of steam as a hydrogenation mechanism means that both hydrogen and oxygen-hydrogen radicals are generated in the refining reactions. As a result, fewer hydrogen molecules are available compared to methods in which hydrocarbon-based gases are predominantly used to saturate the carbon radicals generated by breaking the carbon bonds of heavy oil. In addition, a large volume of superheated steam is required. Since steam generation is endothermic, this limitation is expensive, has internal limitations and is initially inefficient, because fuel is used to generate steam, but the energy of this steam is only used passively in order to provide heat to refine heavy oil. Thus, energy losses occur both in the generation of steam and in passive refinement. This limits the effectiveness of the refinement method.

Другой недостаток способа по указанной публикации заключается в том, что связывание кислородно-водородных радикалов пара с углеродными радикалами тяжелой нефти создает выходной продукт в форме эмульсии. Эмульсии являются менее желательным продуктом на нефтеперерабатывающих заводах из-за необходимости в манипуляциях с увеличенным объемом получаемой воды, которая возникает в способе нефтепереработки. Эмульсии также повышают требования в реакционной камере для обеспечения стабилизации выходящих продуктов. Поскольку сокинг-камеры не могут быстро погасить реакции облагораживания или активно контролировать времена стабилизации, это приводит к образованию пека и других нежелательных материалов отходов.Another disadvantage of the method of this publication is that the binding of oxygen-hydrogen vapor radicals to the carbon radicals of heavy oil creates an output product in the form of an emulsion. Emulsions are a less desirable product in refineries due to the need for manipulations with the increased volume of water produced that occurs in the refining process. Emulsions also increase requirements in the reaction chamber to provide stabilization of the effluent. Since sock cameras cannot quickly quench enrichment reactions or actively monitor stabilization times, this leads to the formation of pitch and other undesirable waste materials.

Наконец, данный способ также является ограниченным использованием пара в качестве главного источника гидрирования для реакций облагораживания. Пар вызывает побочные реакции, которые не могут полностью ингибироваться за исключением узкого диапазона условий давления и температуры. Вне этого диапазона генерируются нежелательные газы и продукты отходов, и выходной продукт страдает потерей стабильности. В результате температуры реакций, в целом, ограничиваются до 500°C (932°F) или ниже, что является другим ограничением эффективности. Относительно дополнительных предпосылок см. патент США № 4298457, Oblad et al. и патент США № 4415431, Matyas et al.Finally, this method is also the limited use of steam as the main source of hydrogenation for enrichment reactions. Steam causes adverse reactions that cannot be completely inhibited except for a narrow range of pressure and temperature conditions. Out of this range, unwanted gases and waste products are generated, and the output product suffers a loss of stability. As a result, reaction temperatures are generally limited to 500 ° C (932 ° F) or lower, which is another limitation of efficiency. For additional background, see US Pat. No. 4,298,457 to Oblad et al. and US patent No. 4415431, Matyas et al.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание эффективных способа и реактора для облагораживания тяжелой нефти, не требующих реакционных присадок, предотвращающих нежелательный крекинг и крекирование до кокса тяжелой нефти, сводящих к минимуму производство нежелательных материалов отходов, не требующих однородного диспергирования водорода или другого поступающего газа в тяжелую нефть или относительно больших длительностей экспонирования для высоких температур поступающего газа в тяжелую нефть, осуществляющих процесс облагораживания нефти при высоких температурах и тем самым способствующих обеспечению малого времени реакции и высокой эффективности облагораживания, имеющих непосредственный механизм переноса поступающего тепла в тяжелую нефть и активный механизм быстрого гашения реакций облагораживания.The technical result of the present invention is the creation of an effective method and reactor for refining heavy oil that does not require reaction additives, preventing unwanted cracking and cracking to coke heavy oil, minimizing the production of unwanted waste materials that do not require uniform dispersion of hydrogen or other incoming gas into heavy oil or relatively long exposure times for high temperatures of the incoming gas into heavy oil, carrying the process of refining oil at high temperatures and thereby contributing to a short reaction time and high refinement efficiency, having a direct mechanism for transferring incoming heat to heavy oil and an active mechanism for quickly quenching refining reactions.

Этот технический результат достигается тем, что реактор для облагораживания тяжелой нефти содержит: реакционную камеру для парциального окисления, пригодную для генерирования синтетического газа, содержащего газообразный водород; реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти, содержащую высокотемпературную реакционную зону, пригодную для термического крекинга, по меньшей мере, части тяжелой нефти в присутствии синтетического газа при температуре, превышающей 1225°F, в течение менее чем 10 секунд с образованием термически крекированной нефти; зону быстрого гашения, пригодную для гашения термически крекированной нефти с помощью гасящей тяжелой нефти в пределах 10 секунд инициирования термического крекинга тяжелой нефти в высокотемпературной реакционной зоне; стабилизационную зону, пригодную для обеспечения времени пребывания для термически крекированной нефти от 1 до 60 минут при пониженной температуре менее 850°F с образованием облагороженной нефтяной смеси; по меньшей мере, одно выпускное сопло, пригодное для приема синтетического газа, образованного в реакционной камере парциального окисления и протекающего через выпускное сопло при скорости, достаточной для выпуска тяжелой нефти из реакционной камеры тяжелой нефти в выпускное сопло, тем самым, приводя в контакт синтетический газ, с, по меньшей мере, частью тяжелой нефти; и проход, пригодный для извлечения, по меньшей мере, части облагороженной нефтяной смеси из реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти.This technical result is achieved in that the reactor for upgrading heavy oil contains: a reaction chamber for partial oxidation, suitable for generating synthetic gas containing hydrogen gas; a heavy oil refining reaction chamber comprising a high temperature reaction zone suitable for thermally cracking at least a portion of the heavy oil in the presence of synthesis gas at a temperature exceeding 1225 ° F for less than 10 seconds to form a thermally cracked oil; a quick quench zone suitable for quenching thermally cracked oil using a quenching heavy oil within 10 seconds of initiating thermal cracking of heavy oil in a high temperature reaction zone; a stabilization zone suitable for providing a residence time for thermally cracked oil from 1 to 60 minutes at a reduced temperature of less than 850 ° F to form a refined oil mixture; at least one outlet nozzle suitable for receiving synthesis gas formed in the partial oxidation reaction chamber and flowing through the outlet nozzle at a speed sufficient to discharge heavy oil from the heavy oil reaction chamber into the outlet nozzle, thereby bringing the synthesis gas into contact with at least a portion of heavy oil; and a passage suitable for recovering at least a portion of the refined oil mixture from the heavy oil refining reaction chamber.

Высокотемпературная реакционная зона в основном может быть расположена в выпускном сопле или полностью расположена в выпускном сопле.The high temperature reaction zone can mainly be located in the outlet nozzle or completely located in the outlet nozzle.

Зона быстрого гашения в основном может быть расположена в выпускном сопле.The quick blanking zone can mainly be located in the exhaust nozzle.

Реакционная камера облагораживания тяжелой нефти может быть приспособлена для внутреннего рециклирования смеси термически крекированной нефти и гасящей тяжелой нефти в выпускное сопло, тем самым, обеспечивая множество прохождений рециклированной нефти через высокотемпературную реакционную зону реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти.The heavy oil refining reaction chamber can be adapted to internally recycle a mixture of thermally cracked oil and quenching heavy oil into an outlet nozzle, thereby allowing multiple passes of the recycled oil through the high temperature reaction zone of the heavy oil refining reaction chamber.

Выпускное сопло может быть приспособлено для прохождения через него более чем 10 единиц нефти на каждую единицу свежей тяжелой нефти, поступающей в реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти.The exhaust nozzle can be adapted to pass through it more than 10 units of oil for each unit of fresh heavy oil entering the reaction chamber to refine heavy oil.

Реакционная камера парциального окисления может содержать проход для поступления окислительного реагента, пригодный для прохождения окислительного реагента, состоящего в основном из воздуха, в реакционную камеру для парциального окисления.The partial oxidation reaction chamber may comprise an oxidizing reagent passage suitable for passing an oxidizing reagent consisting essentially of air into the partial oxidation reaction chamber.

Реакционная камера для облагораживания тяжелой нефти может быть приспособлена для работы при внутреннем давлении от 200 до 600 фунт/кв.дюйм.The heavy oil refining reaction chamber can be adapted to operate at an internal pressure of 200 to 600 psi.

Реакционная камера для облагораживания тяжелой нефти может быть приспособлена для работы при парциальном давлении газообразного водорода от 40 до 120 фунт/кв.дюйм.The heavy oil refining reaction chamber may be adapted to operate at a partial pressure of hydrogen gas from 40 to 120 psi.

Стабилизационная зона может быть приспособлена для обеспечения времени пребывания для термически крекированной нефти от 20 до 50 минут.The stabilization zone can be adapted to provide a residence time for thermally cracked oil from 20 to 50 minutes.

Высокотемпературная реакционная зона может быть приспособлена для термического крекинга, по меньшей мере, части тяжелой нефти в присутствии синтетического газа при температуре, превышающей 1225°F, в течение менее чем 2 секунд.The high temperature reaction zone may be adapted to thermally crack at least a portion of the heavy oil in the presence of synthesis gas at a temperature in excess of 1225 ° F. for less than 2 seconds.

Реактор может содержать множество проходов выпускных сопел.The reactor may contain multiple passages of exhaust nozzles.

Указанный технический результат достигается и тем, что способ облагораживания тяжелой нефти, обеспечивающий получение, по меньшей мере, 80 мас.% жидких продуктов, содержит следующие стадии:The specified technical result is achieved by the fact that the method of refining heavy oil, providing at least 80 wt.% Liquid products, contains the following stages:

термический крекинг поступающей нефти, содержащей тяжелую нефть, при температуре выше 1225°F в течение менее чем 10 секунд в присутствии газа, содержащего водород, с получением продукта термически крекированной нефти;thermal cracking of the incoming oil containing heavy oil at a temperature above 1225 ° F for less than 10 seconds in the presence of a gas containing hydrogen to produce a thermally cracked oil product;

гашение продукта термически крекированной нефти в пределах 10 секунд инициирования термического крекинга поступающей нефти путем смешивания продукта термически крекированной нефти с гасящей нефтью с образованием продукта гашеной нефти;quenching the thermally cracked oil product within 10 seconds of initiating thermal cracking of the incoming oil by mixing the thermally cracked oil product with the quenching oil to form a quenched oil product;

стабилизация продукта гашеной нефти при температуре менее 850°F в течение от 1 до 60 минут с образованием продукта стабилизированной нефти.stabilization of the slaked oil product at a temperature of less than 850 ° F. for 1 to 60 minutes to form a stabilized oil product.

Продолжительность стадии термического крекинга может составлять менее 2 секунд.The duration of the thermal cracking step may be less than 2 seconds.

Стадия термического крекинга может представлять собой в основном газофазную реакцию термического крекинга.The thermal cracking step may be essentially a gas phase thermal cracking reaction.

Гасящая нефть может содержать тяжелую нефть.Extinguishing oil may contain heavy oil.

Способ может дополнительно включать создание потока свежей тяжелой нефти, поступающей с первым удельным массовым расходом.The method may further include creating a stream of fresh heavy oil arriving at a first specific mass flow rate.

Поступающая нефть для стадии термического крекинга может содержать продукт рециклированной погашенной нефти и/или продукт стабилизированной нефти.The incoming oil for the thermal cracking step may comprise a recycled quenched oil product and / or a stabilized oil product.

Удельный массовый расход поступающей нефти на стадии термического крекинга может быть, по меньшей мере, в 10 раз большим, чем первый удельный массовый расход потока свежей тяжелой нефти.The specific mass flow rate of the incoming oil at the thermal cracking stage may be at least 10 times greater than the first specific mass flow rate of the fresh heavy oil stream.

Нефть могут облагораживать до более легкой нефти как на стадии термического крекинга, так и на стадии стабилизации.Oil can be upgraded to lighter oil both at the thermal cracking stage and at the stabilization stage.

По меньшей мере, 30 процентов общего облагораживания тяжелой нефти можно осуществлять на стадии стабилизации.At least 30 percent of the total upgrading of heavy oil can be done at the stabilization stage.

Способ может обеспечивать получение менее 4 мас.% углеводородов C1-C4 или менее 1 мас.% углеводородов C1-C4.The method can provide less than 4 wt.% C 1 -C 4 hydrocarbons or less than 1 wt.% C 1 -C 4 hydrocarbons.

Продукт погашенной нефти можно стабилизировать в течение от 20 до 50 минут.The quenched oil product can be stabilized within 20 to 50 minutes.

Газ, содержащий водород, может представлять собой синтетический газ, получаемый в основном из воздуха в качестве окислительного реагента и содержащего газообразный водород.The gas containing hydrogen may be a synthetic gas, obtained mainly from air as an oxidizing agent and containing hydrogen gas.

Стадию термического крекинга можно осуществлять при давлении системы от 200 до 600 фунт/кв.дюйм или при парциальном давлении газообразного водорода от 40 до 120 фунт/кв.дюйм.The thermal cracking step can be carried out at a system pressure of 200 to 600 psi, or at a partial pressure of hydrogen gas of 40 to 120 psi.

Получение синтетического газа дополнительно может включать использование пара и газообразных углеводородов, при этом молярное отношение пара к газообразным углеводородам составляет от 0,5:1 до 2,0:1.The production of synthetic gas may additionally include the use of steam and gaseous hydrocarbons, while the molar ratio of steam to gaseous hydrocarbons is from 0.5: 1 to 2.0: 1.

Способ может обеспечивать получение менее чем 1,0 мас.% кокса по отношению к свежей поступающей нефти, или менее чем 0,5 мас.% кокса по отношению к свежей поступающей нефти, или менее чем 0,1 мас.% кокса по отношению к свежей поступающей нефти.The method can provide less than 1.0 wt.% Coke relative to the fresh incoming oil, or less than 0.5 wt.% Coke relative to the fresh incoming oil, or less than 0.1 wt.% Coke relative to fresh incoming oil.

Способ может обеспечивать облагораживание тяжелой нефти при 1050°F большее, чем 30 мас.% или большее, чем 35 мас.%.The method may provide refinement of heavy oil at 1050 ° F greater than 30 wt.% Or greater than 35 wt.%.

Индекс интенсивности реакции стадии стабилизации может составлять менее 300 секунд или менее 200 секунд.The reaction intensity index of the stabilization step may be less than 300 seconds or less than 200 seconds.

Способ может обеспечивать получение, по меньшей мере, 90 мас.% жидких продуктов или, по меньшей мере, 95 мас.% жидких продуктов.The method can provide at least 90 wt.% Liquid products or at least 95 wt.% Liquid products.

Способ может быть некаталитическим способом.The method may be a non-catalytic method.

Поступающая нефть может содержать до 5 мас.% твердых продуктов.The incoming oil may contain up to 5 wt.% Solid products.

Способ может дополнительно включать отделение от продукта стабилизированной нефти фракции тяжелой нефти и рециклирование указанной фракции тяжелой нефти на стадию термического крекинга.The method may further include separating a heavy oil fraction from the stabilized oil product and recycling said heavy oil fraction to a thermal cracking step.

Гасящая нефть может содержать газойль.Extinguishing oil may contain gas oil.

Объектом настоящего изобретения является также продукт стабилизированной нефти, полученный с помощью описанного выше способа.The object of the present invention is also a stabilized oil product obtained using the method described above.

Особенности настоящего изобретения станут более понятными из следующего далее описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:Features of the present invention will become clearer from the following description with reference to the accompanying drawings, which depict the following:

фиг.1 представляет вид в частичном разрезе варианта выполнения инжекторного реактора, который может использоваться в вариантах способа по настоящему изобретению;figure 1 is a view in partial section of a variant of execution of the injection reactor, which can be used in variants of the method of the present invention;

фиг.2 представляет блок-схему, иллюстрирующую один из вариантов способа облагораживания тяжелой нефти по настоящему изобретению;FIG. 2 is a flowchart illustrating one embodiment of a heavy oil refining process of the present invention; FIG.

фиг.3 представляет блок-схему способа облагораживания тяжелой нефти, иллюстрируемого на фиг.1, с подробной иллюстрацией теплообменника и оборудования для разделения;FIG. 3 is a flowchart of a heavy oil refining process illustrated in FIG. 1 with a detailed illustration of a heat exchanger and separation equipment;

фиг.4 представляет блок-схему способа, подобную фиг.3, за исключением того, что на входе в инжекторный реактор способа по настоящему изобретению добавляется рециклированная непрореагировавшая тяжелая нефть;FIG. 4 is a flowchart similar to FIG. 3, except that recycled unreacted heavy oil is added at the inlet of the injection reactor of the method of the present invention;

фиг.5 представляет блок-схему варианта выполнение реактора парциального окисления, который может быть использован в способе по настоящему изобретению, с подробной иллюстрацией теплообменника и оборудования для разделения;5 is a block diagram of an embodiment of a partial oxidation reactor that can be used in the method of the present invention, with a detailed illustration of a heat exchanger and separation equipment;

фиг.6 представляет блок-схему способа, подобную фиг.5, с добавлением рециклированного остаточного газа, в качестве исходного материала для реактора парциального окисления;Fig.6 is a flowchart of a method similar to Fig.5 with the addition of recycled residual gas as a starting material for a partial oxidation reactor;

фиг.7 представляет вид одного из вариантов объединенного реактора с двумя реакционными камерами, содержащего реакционную камеру парциального окисления и реакционную камеру облагораживания тяжелой нефти;Fig. 7 is a view of one embodiment of a combined reactor with two reaction chambers, comprising a partial oxidation reaction chamber and a heavy oil upgrading reaction chamber;

фиг.8 представляет вид изнутри реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти, изображенной на фиг.7, если смотреть снизу на нижнюю часть реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти;Fig. 8 is an inside view of the heavy oil refining reaction chamber shown in Fig. 7, viewed from below at the bottom of the heavy oil refining reaction chamber;

фиг.9 изображает объединенный реактор с двумя реакционными камерами пилотной установки в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения;Fig.9 depicts a combined reactor with two reaction chambers of a pilot plant in accordance with one embodiment of the present invention;

фиг.10 изображает блок-схему упрощенного способа с объединенным реактором, с двумя реакционными камерами, пилотной установки, в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения;figure 10 depicts a block diagram of a simplified method with a combined reactor, with two reaction chambers, a pilot plant, in accordance with one embodiment of the present invention;

фиг.11 представляет вид в частичном разрезе варианта выполнения инжекции, которая может быть использована в некоторых воплощениях способа по настоящему изобретению.11 is a partial cross-sectional view of an embodiment of an injection that may be used in some embodiments of the method of the present invention.

Изменения и модификации в конкретно описанных воплощениях могут осуществляться без отклонения от рамок настоящего изобретения, которое, как предполагается, ограничивается только рамками прилагаемой формулы изобретения.Changes and modifications to the specifically described embodiments may be made without departing from the scope of the present invention, which is intended to be limited only by the scope of the attached claims.

Настоящее изобретение направлено на облагораживание тяжелой нефти и часто упоминается как способ "Partial Crude Upgrading" (парциального облагораживания сырой нефти) ("PCU"). Воплощения этого способа могут альтернативно облагораживать нефть за одну стадию без необходимости в предварительной дистилляции или в присадках для нефти, или в реакционных присадках. Эти преимущества повышают простоту и понижают стоимость указанного способа по сравнению с предложенными ранее технологиями облагораживания тяжелой нефти.The present invention is directed to upgrading heavy oils and is often referred to as a “Partial Crude Upgrading” (“PCU”) process. Embodiments of this method can alternatively refine the oil in one step without the need for pre-distillation or in oil additives or in reaction additives. These advantages increase simplicity and lower the cost of this method compared to previously proposed heavy oil refining technologies.

При осуществлении способа парциального облагораживания нефти быстро нагревают тяжелую нефть, при этом быстро разрывая углеродные связи в молекулах тяжелой нефти. Эта характеристика сокращает время, необходимое для способа облагораживания в целом, и повышает эффективность всего оборудования для облагораживания. Реакции могут быстро гаситься с помощью непрореагировавшей, другими словами, необлагороженной тяжелой нефти. Эта технология активного гашения понижает как величину крекирования до кокса, которое обычно происходит, когда реакции облагораживания не контролируются быстро, так и получение других нежелательных материалов отходов.When implementing the method of partial refinement of oil, heavy oil is quickly heated, while quickly breaking the carbon bonds in the molecules of heavy oil. This characteristic reduces the time required for the refinement process as a whole, and increases the efficiency of all refinement equipment. Reactions can be quickly quenched with unreacted, in other words, unrefined heavy oil. This active quenching technology reduces both the amount of cracking to coke, which usually occurs when enrichment reactions are not quickly controlled, and the production of other undesirable waste materials.

В одном из воплощений реакция облагораживания для указанного способа инициируется путем инжектирования сжатого воздуха и топливной смеси в реакторную емкость. Исключительно высокие температуры реакции получают при поджигании этих газов с помощью зажигателей в инжекторах. Эти температуры возникают из-за экзотермической реакции, которая высвобождает большое количество энергии для испарения молекул тяжелой нефти и крекирования молекулярных связей в них. Облагораживание тяжелой нефти происходит благодаря экспонированию молекул тяжелой нефти для энергии, высвобождаемой благодаря экзотермической реакции. Экзотермическое генерирование энергии представляет собой аспект настоящего изобретения по сравнению с используемыми ранее способами, поскольку при этом становится доступно повышенное количество энергии для разрыва молекулярных связей в тяжелой нефти.In one embodiment, the refinement reaction for the process is initiated by injecting compressed air and fuel mixture into the reactor vessel. Exceptionally high reaction temperatures are obtained when these gases are ignited using igniters in injectors. These temperatures arise due to an exothermic reaction that releases a large amount of energy for the evaporation of heavy oil molecules and the cracking of molecular bonds in them. The refinement of heavy oil takes place by exposing heavy oil molecules to the energy released through an exothermic reaction. Exothermic energy generation is an aspect of the present invention compared to the methods used previously, since this provides an increased amount of energy for breaking molecular bonds in heavy oil.

Энергия способа облагораживания нефти возникает благодаря реакции парциального окисления сжатого воздуха с топливной смесью. Сжатый воздух действует в качестве окислительного агента, а топливная смесь в качестве источника водорода в реакции, которая создает синтетический газ, упоминаемый как синтетический газ. Создание синтетического газа дает возможность для экзотермического создания высоких температур для реакции облагораживания и сокращает времена реакции облагораживания по сравнению с предложенными ранее технологиями облагораживания. Синтетический газ также содержит реакционноспособные газообразные компоненты, которые облегчают реакцию облагораживания, и предпочтительно генерирует избыток водородных радикалов для связывания с углеродными радикалами, образующимися в реакциях облагораживания. Наличие углеродных радикалов, связанных скорее с водородом, чем с другими нежелательными радикалами, результат, который обычно получают при использовании газов, которые состоят в основном из перегретого пара, понижает вероятность того, что выходной продукт будет нежелательной эмульсией или что будут создаваться кокс, пек и нестабильные олефины.The energy of the oil refining process is due to the partial oxidation of compressed air with the fuel mixture. Compressed air acts as an oxidizing agent, and the fuel mixture as a source of hydrogen in the reaction, which creates a synthetic gas, referred to as synthetic gas. The creation of synthetic gas provides an opportunity for exothermic creation of high temperatures for the refining reaction and reduces the refining reaction times in comparison with previously proposed refining technologies. Synthetic gas also contains reactive gaseous components that facilitate the refining reaction, and preferably generates an excess of hydrogen radicals to bind to carbon radicals formed in the refining reactions. The presence of carbon radicals associated with hydrogen rather than with other undesirable radicals, the result that is usually obtained when using gases that consist mainly of superheated steam, reduces the likelihood that the output will be an undesirable emulsion or that coke, pitch and unstable olefins.

Газообразные углеводороды, такие как природный газ, являются предпочтительными топливами для генерирования синтетического газа благодаря высокой концентрации водорода в них. Однако при генерировании синтетического газа могут быть использованы либо жидкие топлива, либо исходные материалы тяжелой нефти. Кроме того, либо воздух, обогащенный воздух (то есть воздух, обогащенный дополнительным кислородом), либо чистый кислород могут использоваться в качестве источника кислорода. Реакторная емкость, внутри которой имеют место крекинг и гашение тяжелой нефти, может работать при давлениях ниже 700 фунт/кв.дюйм (изб.) (4,928 кПа), а более предпочтительно может работать при давлениях ниже 500 фунт/кв.дюйм (изб.) (2,859 кПа).Gaseous hydrocarbons, such as natural gas, are preferred fuels for generating synthetic gas due to the high concentration of hydrogen in them. However, when generating synthetic gas, either liquid fuels or heavy oil feedstocks can be used. In addition, either air enriched in air (i.e., air enriched with additional oxygen) or pure oxygen can be used as an oxygen source. The reactor vessel, within which cracking and quenching of heavy oil takes place, can operate at pressures below 700 psi (4.928 kPa), and more preferably, can operate at pressures below 500 psi (h. ) (2,859 kPa).

Реакции могут гаситься в той же реакторной емкости с использованием непрореагировавшей тяжелой нефти, которая находится при температуре более низкой, чем облагороженная тяжелая нефть. Гашение осуществляют вскоре после экспонирования тяжелой нефти для синтетического газа. Контролирование давлений в реакторе и скорости поступления воздуха, топлива и непрореагировавшей тяжелой нефти обеспечивает способ контролирования скорости, при которой гасятся реакции. Альтернативно для гашения продукта реакции может использоваться рециклированный газойль или газойль из внешнего источника. Например, могут использоваться газойли с диапазоном температур кипения 300-1050°F (149-566°C), альтернативно 350-750°F (177-399°C).Reactions can be quenched in the same reactor vessel using unreacted heavy oil that is at a temperature lower than refined heavy oil. Extinguishing is carried out shortly after exposure to heavy oil for synthesis gas. Monitoring the pressure in the reactor and the flow rate of air, fuel, and unreacted heavy oil provides a way to control the rate at which reactions are quenched. Alternatively, recycled gas oil or gas oil from an external source may be used to quench the reaction product. For example, gas oils with a boiling range of 300-1050 ° F (149-566 ° C), alternatively 350-750 ° F (177-399 ° C), can be used.

Способ парциального облагораживания нефти облегчает синергизм между объединением топлива и тепла и промышленным оборудованием. Топливный газ, получаемый с помощью этого способа, может использоваться для генерирования пара высокого давления, который может использоваться, например, для облегчения производства тяжелой нефти или для предварительного нагрева исходных материалов для реакторной емкости. Альтернативно топливный газ может поступать в газовые турбины с целью генерации энергии для снабжения промышленного оборудования.The method of partial refinement of oil facilitates the synergy between the combination of fuel and heat and industrial equipment. The fuel gas obtained by this method can be used to generate high pressure steam, which can be used, for example, to facilitate the production of heavy oil or to preheat the starting materials for the reactor vessel. Alternatively, fuel gas may be supplied to gas turbines to generate energy for supplying industrial equipment.

На фиг.1 показан инжекторный реактор 14, который состоит из внешних стенок 32, верхней стенки 41 и нижней стенки 45, с инжектором-горелкой 30, установленным по центру внутри инжекторного реактора 14. Воплощение на фиг.1 упрощено исключительно для целей описания. Например, инжектор-горелка 30 изображен в увеличенном масштабе по сравнению с инжекторным реактором 14. Как ясно специалистам в данной области, в инжекторном реакторе 14 может использоваться один или несколько инжекторов-горелок для достижения, в целом, однородных реакций облагораживания и гашения реакции, и пространственные пропорции инжектора-горелки 30 по отношению к инжекторному реактору 14 будут определяться предполагаемой пропускной способностью оборудования для облагораживания.Figure 1 shows an injection reactor 14, which consists of external walls 32, an upper wall 41 and a lower wall 45, with a burner injector 30 centered inside the injection reactor 14. The embodiment of Figure 1 is simplified solely for the purpose of description. For example, the injector burner 30 is depicted on an enlarged scale compared to the injection reactor 14. As is clear to those skilled in the art, one or more burner injectors may be used in the injection reactor 14 to achieve generally uniform enrichment and quenching reactions, and the spatial proportions of the injector-burner 30 with respect to the injection reactor 14 will be determined by the estimated throughput of the refining equipment.

Воплощение инжектора-горелки 30 на фиг.1 сходно со смесительным соплом выпускного типа, которое предпочтительно изготавливается из сплавов, стойких к высоким температурам, оно соединяется с расположенным по центру зажигателем 42. Инжектор-горелка 30 содержит стенку 34 инжектора и основание 36 инжектора. Основание 36 инжектора соединено со стенкой 34 инжектора посредством стоек 38 инжектора. В этом воплощении основание 36 инжектора соединено с нижней стенкой 45 инжекторного реактора 14 с помощью резьбового соединения. Ясно, что способ по настоящему изобретению не является ограниченным использованием резьбового соединения или присоединением инжектора-горелки 30 на основании инжекторного реактора 14, или расположением входов 47 и выхода 49, которые обеспечивают поступающий и выходящий поток в верхней и нижней части инжекторного реактора 14, соответственно, и что геометрия на фиг.1 выбрана только для иллюстративных целей. Проход 40 инжектора расположен по центру в основании 36 инжектора. Зажигатель 42, в свою очередь, расположен по центру в проходе 40 инжектора.The embodiment of the injector burner 30 in FIG. 1 is similar to an exhaust type mixing nozzle, which is preferably made of high temperature resistant alloys, and is connected to a centrally located igniter 42. The injector burner 30 comprises an injector wall 34 and an injector base 36. The injector base 36 is connected to the injector wall 34 via injector posts 38. In this embodiment, the injector base 36 is connected to the bottom wall 45 of the injection reactor 14 by a threaded connection. It is clear that the method of the present invention is not limited to the use of a threaded connection or the connection of an injector-burner 30 on the basis of the injection reactor 14, or the arrangement of the inlets 47 and 49, which provide the incoming and outgoing flow in the upper and lower parts of the injection reactor 14, respectively, and that the geometry of FIG. 1 is selected for illustrative purposes only. An injector passage 40 is centrally located at the base of the injector 36. The ignitor 42, in turn, is located centrally in the passage 40 of the injector.

Нагретый сжатый воздух 12 поступает в реакционную камеру 44 сквозь кольцевой вход 39 для воздуха, созданный между проходом 40 инжектора и зажигателем 42. Зажигатель 42 может представлять собой любой зажигатель с раскаленной поверхностью или искровой зажигатель, который обеспечит надежное воспламенение газов. Нагретая топливная смесь 9 поступает в реакционную камеру 44 сквозь кольцевой вход 37 для топлива, создаваемый между основанием 36 инжектора и проходом 40 инжектора. Тяжелая нефть входит в реакционную камеру 44 сквозь входные щели 35, которые представляют собой отверстия между стойками 38 инжектора, обеспечивающие прохождение нефти из наружного кольцевого прохода 33 между наружной стенкой 32 и инжектором-горелкой 30 в реакционную камеру 44.Heated compressed air 12 enters the reaction chamber 44 through an annular air inlet 39 created between the injector passage 40 and the ignitor 42. The ignitor 42 may be any hot-surface igniter or a spark igniter that provides reliable ignition of the gases. The heated fuel mixture 9 enters the reaction chamber 44 through the annular fuel inlet 37 created between the injector base 36 and the injector passage 40. Heavy oil enters the reaction chamber 44 through the inlet slots 35, which are openings between the injector posts 38, allowing oil to pass from the outer annular passage 33 between the outer wall 32 and the burner injector 30 into the reaction chamber 44.

Кончик 43 зажигателя 42 воспламеняет нагретый сжатый воздух 12 и нагретую топливную смесь 9 для создания высокотемпературного синтетического газа в нижней части реакционной камеры 44 вблизи стоек 38. Нагретая тяжелая нефть 2 протекает в инжекторный реактор 14 через входы 47 в нижней стенке 45 и входит в реакционную камеру 44 сквозь входные щели 35 инжектора-горелки 30 и при контакте с высокотемпературным синтетическим газом быстро подвергается реакции облагораживания тяжелой нефти в реакционной камере 44. Поток нагретой тяжелой нефти 2 через входные щели 35 возникает из-за выпускающей силы, создаваемой импульсом, генерируемым от воспламенения газов, которое генерирует синтетический газ. Быстрая реакция облагораживания тяжелой нефти возникает прежде всего из-за испарения части нагретой тяжелой нефти 2, когда воспламеняются нагретый сжатый воздух 12 и нагретая топливная смесь 9, однако реакция облагораживания тяжелой нефти будет осуществляться также в любой неиспаренной тяжелой нефти в реакционной камере 44. Как испаренная, так и любая неиспаренная облагороженная тяжелая нефть выходят из реакционной камеры 44 в смесительную камеру 46, которая представляет собой открытую область в инжекторном реакторе 14 ниже верхней стенки 41, но выше инжектора-горелки 30. Для предотвращения нежелательных вторичных реакций реакция облагораживания тяжелой нефти быстро гасится путем смешивания выходящего потока из реакционной камеры 44 с помощью дополнительной нагретой тяжелой нефти 2 в смесительной камере 46. Дополнительная нагретая тяжелая нефть 2 проходит сквозь кольцевой проход 33 реактора в смесительную камеру 46. Альтернативно, для гашения продукта реакции может использоваться рециклированный газойль или газойль из внешнего источника. Например, могут использоваться газойли с диапазоном температур кипения 300-1050°F (149-566°C), альтернативно, 350-750°F (177-399°C). Полученная смесь 3 облагороженной нефти выходит из верхней стенки 41 инжекторного реактора 14 через выход 49 под действием давления после пребывания в смесительной камере 46 в течение предпочтительно от 1 до 60 минут, а более предпочтительно от 2 до 20 минут, что дополнительно стабилизирует смесь 3 облагороженной нефти. Инжекторный реактор 14 может работать при умеренных давлениях, как правило, ниже 700 фунт/кв.дюйм (изб.) (4,928 кПа), а предпочтительно ниже 400 фунт/кв.дюйм (изб.) (2,859 кПа).The tip 43 of the ignitor 42 ignites the heated compressed air 12 and the heated fuel mixture 9 to create a high-temperature synthetic gas in the lower part of the reaction chamber 44 near the struts 38. The heated heavy oil 2 flows into the injection reactor 14 through the inlets 47 in the lower wall 45 and enters the reaction chamber 44 through the inlet slots 35 of the injector-burner 30 and in contact with high-temperature synthetic gas, it quickly undergoes a refinement of heavy oil in the reaction chamber 44. The flow of heated heavy oil 2 through the inlet slot 35 occurs because produces force generated pulse generated by the ignition of gases that generates the syngas. A quick refinement of heavy oil occurs primarily due to the evaporation of part of the heated heavy oil 2, when heated compressed air 12 and heated fuel mixture 9 are ignited, however, the refinement of heavy oil will also be carried out in any unevaporated heavy oil in the reaction chamber 44. Like evaporated and any unevaporated refined heavy oil exits the reaction chamber 44 into the mixing chamber 46, which is an open area in the injection reactor 14 below the upper wall 4 1, but above the injector-burner 30. To prevent undesirable secondary reactions, the heavy oil refining reaction is quickly quenched by mixing the effluent from the reaction chamber 44 with additional heated heavy oil 2 in the mixing chamber 46. Additional heated heavy oil 2 passes through the annular passage 33 reactor into mixing chamber 46. Alternatively, recycled gas oil or gas oil from an external source can be used to quench the reaction product. For example, gas oils with a boiling range of 300-1050 ° F (149-566 ° C), alternatively 350-750 ° F (177-399 ° C), can be used. The resulting refined oil mixture 3 exits the top wall 41 of the injection reactor 14 through outlet 49 under pressure after being in the mixing chamber 46 for preferably 1 to 60 minutes, and more preferably 2 to 20 minutes, which further stabilizes the refined oil mixture 3 . The injection reactor 14 may operate at moderate pressures, typically below 700 psi (4.928 kPa), and preferably below 400 psi (2.889 kPa).

Синтетический газ, генерируемый в реакционной камере 44, в целом будет, как правило, иметь температуру выше 1200°F (649°C) или 1225°F (662°C), предпочтительно в пределах от 1200 до 3000°F (649-1649°C) или от 1225 до 3000°F (662-1649°C), а более предпочтительно в пределах от 1400 до 2400°F (760-1316°C) для быстрого облагораживания нагретой тяжелой нефти 2. Природный газ является предпочтительным топливом для генерирования синтетического газа благодаря высокому содержанию водорода в нем. Термин природный газ относится в целом к газообразным смесям углеводородов, например содержит такие компоненты, как метан, этан и пропан. Природный газ может также содержать серу и микроколичества различных металлов. Однако любой источник топлива, содержащего водород, такой как сжиженный нефтяной газ или нафта, может использоваться в качестве топлива для генерирования синтетического газа. Альтернативно тяжелые исходные материалы, такие как сама тяжелая сырая нефть, остаточные нефтепродукты и коксы, могут использоваться с целью генерирования синтетического газа для облагораживания.Synthetic gas generated in reaction chamber 44 will generally have a temperature above 1200 ° F (649 ° C) or 1225 ° F (662 ° C), preferably in the range from 1200 to 3000 ° F (649-1649 ° C) or from 1225 to 3000 ° F (662-1649 ° C), and more preferably in the range from 1400 to 2400 ° F (760-1316 ° C), for quickly refining heated heavy oil 2. Natural gas is the preferred fuel for generating synthetic gas due to its high hydrogen content. The term natural gas refers generally to gaseous mixtures of hydrocarbons, for example, containing components such as methane, ethane and propane. Natural gas may also contain sulfur and trace amounts of various metals. However, any source of fuel containing hydrogen, such as liquefied petroleum gas or naphtha, can be used as fuel for generating synthetic gas. Alternatively, heavy feedstocks, such as heavy crude oil itself, residual oil products and coke, can be used to generate synthetic gas for refining.

Время реакции в реакционной камере 44 предпочтительно будет составлять 10 секунд или менее, а более предпочтительно менее чем 2 секунды для ограничения вторичных реакций крекинга. Скорости нагретой топливной смеси 9 и нагретого сжатого воздуха 12 в реакционной камере 44 предпочтительно должны быть относительно высокими для предотвращения повреждения инжектора-горелки 30 из-за реакции горения, в которой создается синтетический газ. Предпочтительной является минимальная скорость, равная 10 фут/сек (3 м/сек), хотя в зависимости от сплава, из которого изготавливают инжектор-горелку 30, могут использоваться и более низкие скорости. В зависимости от используемых скоростей реакционная зона реакции облагораживания тяжелой нефти может простираться выше нижней части реакционной камеры 44 и, возможно, в камеру 46.The reaction time in the reaction chamber 44 will preferably be 10 seconds or less, and more preferably less than 2 seconds, to limit secondary cracking reactions. The speeds of the heated fuel mixture 9 and heated compressed air 12 in the reaction chamber 44 should preferably be relatively high to prevent damage to the injector burner 30 due to the combustion reaction in which the synthesis gas is generated. A minimum speed of 10 ft / s (3 m / s) is preferred, although lower speeds may be used depending on the alloy from which the injector burner 30 is made. Depending on the speeds used, the reaction zone of the heavy oil upgrading reaction may extend above the bottom of the reaction chamber 44 and possibly into chamber 46.

Предпочтительный инжектор-горелка представляет собой инжекторное сопло выпускного типа, как изображено на фиг.1, которое имеет камеру конической формы для облегчения воспламенения как нагретого сжатого воздуха 12, так и нагретой топливной смеси 9, и крекинга молекулярных связей тяжелой нефти. В конструкции, изображенной фиг.1, с зажигателем центрального расположения, установленным в инжекторном сопле, реакция парциального окисления, как предполагается, осуществляется прежде всего в центре реакционной камеры 44, при этом часть нагретой тяжелой нефти 2 проходит вдоль внутренней поверхности стенки 34 инжектора, тем самым служа в качестве защитной пленки для внутренней поверхности стенки 34 инжектора.A preferred injector burner is an exhaust nozzle type, as shown in FIG. 1, which has a conical shape to facilitate ignition of both heated compressed air 12 and heated fuel mixture 9, and cracking the molecular bonds of heavy oil. In the design of FIG. 1, with a centrally located igniter installed in the injection nozzle, the partial oxidation reaction is supposed to be carried out primarily in the center of the reaction chamber 44, with a portion of the heated heavy oil 2 passing along the inner surface of the injector wall 34, thereby serving as a protective film for the inner surface of the injector wall 34.

Ясно, что инжектор 30 и зажигатель 42 необязательно ограничиваются геометрией воплощения, изображенного на фиг.1. Хотя инжектор коаксиально-кольцевого типа является предпочтительным для достижения быстрого воспламенения смеси топлива и воздуха и для предотвращения обратного удара пламени, любой инжекторный зажигатель, который способен генерировать синтетический газ без повреждения инжектора, может использоваться в этом воплощении. Кроме того, вместо введения нагретого сжатого воздуха 12 и нагретой топливной смеси 9 через концентрические круговые отверстия в основании 36 инжектора для поступления нагретого сжатого воздуха 12 и нагретой топливной смеси 9 в реакционную камеру 44 могут использоваться отдельные входные трубопроводы. Подобным же образом нагретая тяжелая нефть 2 может поступать через отдельную неконцентрическую систему ввода. В зависимости от геометрии и длины стенки 34 инжектора нагретая тяжелая нефть 2 может поступать в верхнюю часть реакционной камеры 44 через щели в верхней части стенки 34 инжектора, тем самым дополнительно облегчая гашение реакции. Не каждый из примеров этого параграфа изображен на фиг.1, но они будут понятны специалистам в данной области, которые увидят также другие примеры использования соответствующих инжекторов-горелок, основанные на концепциях настоящего описания.It is clear that the injector 30 and the ignitor 42 are not necessarily limited to the geometry of the embodiment depicted in FIG. Although a coaxial annular type injector is preferred to achieve rapid ignition of the fuel-air mixture and to prevent flame back impact, any injector ignitor that is capable of generating syngas without damaging the injector can be used in this embodiment. In addition, instead of introducing heated compressed air 12 and heated fuel mixture 9 through concentric circular holes in the base 36 of the injector, separate inlet pipelines may be used for heated compressed air 12 and heated fuel mixture 9 to enter reaction chamber 44. In the same way, the heated heavy oil 2 can flow through a separate non-concentric input system. Depending on the geometry and length of the injector wall 34, the heated heavy oil 2 may enter the upper part of the reaction chamber 44 through slots in the upper part of the injector wall 34, thereby further facilitating the quenching of the reaction. Not each of the examples of this paragraph is depicted in figure 1, but they will be clear to experts in this field, who will also see other examples of the use of the respective injector burners, based on the concepts of the present description.

Инжекторное сопло 80, показанное на фиг.11, может использоваться там, где синтетический газ образуется в отдельной реакционной камере для парциального окисления и транспортируется в отдельную реакционную камеру облагораживания тяжелой нефти, как здесь описывается более подробно ниже. Главное отличие между инжекторным соплом 80 на фиг.11 и соплом на фиг.1 заключается в том, что инжекторное сопло 80 на фиг.11 не содержит зажигателя и отдельных входных проходов для топлива и окислителя, как у сопла 30, изображенного на фиг.1. Сопло 80 на фиг.11 содержит один проход 82 для синтетического газа 81 к точке, где такой синтетический газ вступает в контакт с тяжелой нефтью, поступающей через входные щели 35, которые представляют собой отверстия между стойками 38 инжектора.The injection nozzle 80 shown in FIG. 11 can be used where syngas is generated in a separate partial oxidation reaction chamber and transported to a separate heavy oil refining reaction chamber, as described in more detail below. The main difference between the injection nozzle 80 in FIG. 11 and the nozzle in FIG. 1 is that the injection nozzle 80 in FIG. 11 does not contain an igniter and separate inlet passages for fuel and oxidizer, as in the nozzle 30 shown in FIG. 1 . The nozzle 80 in FIG. 11 contains one synthesis gas passage 82 to a point where such syngas comes into contact with heavy oil entering through inlet slots 35, which are openings between the injector posts 38.

В другом воплощении реактор облагораживания тяжелой нефти состоит из двух реакционных камер. Реакционная камера для парциального окисления предназначена для генерирования газа, содержащего водород, например синтетического газа, и реакционная камера облагораживания тяжелой нефти предназначена для облагораживания тяжелой нефти. В одном из воплощений обе реакционные камеры объединяются.In another embodiment, the heavy oil refining reactor consists of two reaction chambers. The partial oxidation reaction chamber is designed to generate a gas containing hydrogen, for example synthetic gas, and the heavy oil refining reaction chamber is designed to refine heavy oil. In one embodiment, both reaction chambers are combined.

Фиг.7 изображает одно из воплощений объединенного реактора 300 облагораживания тяжелой нефти. Реакционная камера 120 для парциального окисления может представлять собой нижнюю секцию и иметь огнеупорную футеровку 130. В реакционной камере 120 для парциального окисления синтетический газ может генерироваться из источника углеводородного топлива 171, воздуха 172 и, необязательно, пара. Верхняя секция может представлять собой реакционную камеру облагораживания тяжелой нефти 110, в которой улучшается качество тяжелой нефти 111, и она может иметь огнеупорную футеровку 353. Две реакционные камеры могут соединяться через один или множество проходов 310 с огнеупорной футеровкой 330.7 depicts one embodiment of a combined heavy oil upgrading reactor 300. The partial oxidation reaction chamber 120 may be a lower section and have a refractory lining 130. In the partial oxidation reaction chamber 120, syngas can be generated from a hydrocarbon fuel source 171, air 172, and optionally steam. The upper section may be a heavy oil refining reaction chamber 110, in which the quality of the heavy oil 111 is improved, and it may have a refractory lining 353. The two reaction chambers may be connected through one or multiple passages 310 to the refractory lining 330.

Синтетический газ может генерироваться в реакционной камере 120 парциального окисления путем сжигания углеводородного топлива 171 вместе с окислительным агентом, например воздухом 172. Реакция парциального окисления может альтернативно включать в себя добавление пара. Альтернативно синтетический газ может генерироваться от парциального окисления смеси углеводородного топлива 171 и пара с помощью воздуха 172 под давлением. Смесь углеводородного топлива 171 и пара может предварительно нагреваться до температуры, находящейся в диапазоне 300-1500°F (149-816°C), альтернативно до 350-1000°F (149-538°C) или 400-600°F (204-316°C). Сжатый воздух или, альтернативно, обогащенный воздух может предварительно нагреваться до 200-1500°F (93-816°C), или, альтернативно, до 225-1000°F (107-538°C), или до 250-750°F (121-399°C) перед взаимодействием с углеводородным топливом 171 и паром в реакционной камере 120 для парциального окисления. Альтернативно часть входного пара может вводиться в систему ввода сжатого воздуха. Как обсуждалось ранее, окислительный реагент может представлять собой, например, воздух, обогащенный воздух или чистый кислород, и топливо может представлять собой любой газообразный или жидкий углеводород, но предпочтительно представляет собой природный газ. Например, углеводородное топливо может представлять собой природный газ, сжиженный природный газ, легкую нафту, нафту или дистиллятное топливо. В одном из воплощений реакция парциального окисления может осуществляться с использованием одного лишь воздуха в качестве окислительного реагента, таким образом уменьшая стоимость окислительного реагента по сравнению с обогащенным воздухом или чистым кислородом. Кроме того, реакция парциального окисления может осуществляться с добавлением меньшего количества пара, чем используется в других системах, таким образом понижая количество сточных вод, производимых способом в целом и приводящих к более высокой температуре синтетического газа. В некоторых воплощениях молярное отношение пара к углеводородному топливу может составлять от 0,25:1 до 10:1. Альтернативно молярное отношение пара к топливу может составлять от 0,25:1 до 3:1, 0,3:1 до 2,5:1, 5:1 до 2:1 или 0,75:1 до 1,5:1.Synthetic gas may be generated in the partial oxidation reaction chamber 120 by burning hydrocarbon fuel 171 together with an oxidizing agent, such as air 172. The partial oxidation reaction may alternatively include the addition of steam. Alternatively, synthesis gas may be generated from the partial oxidation of a mixture of hydrocarbon fuel 171 and steam using air 172 under pressure. A mixture of hydrocarbon fuel 171 and steam can be preheated to a temperature in the range 300-1500 ° F (149-816 ° C), alternatively 350-1000 ° F (149-538 ° C) or 400-600 ° F (204 -316 ° C). Compressed air or, alternatively, enriched air may be preheated to 200-1500 ° F (93-816 ° C), or, alternatively, to 225-1000 ° F (107-538 ° C), or up to 250-750 ° F (121-399 ° C) before reacting with hydrocarbon fuel 171 and steam in the reaction chamber 120 for partial oxidation. Alternatively, part of the inlet steam may be introduced into the compressed air injection system. As previously discussed, the oxidizing reagent may be, for example, air, enriched air or pure oxygen, and the fuel may be any gaseous or liquid hydrocarbon, but is preferably natural gas. For example, the hydrocarbon fuel may be natural gas, liquefied natural gas, light naphtha, naphtha or distillate fuel. In one embodiment, the partial oxidation reaction can be carried out using air alone as the oxidizing agent, thereby reducing the cost of the oxidizing agent as compared to enriched air or pure oxygen. In addition, the partial oxidation reaction can be carried out with the addition of a smaller amount of steam than is used in other systems, thereby reducing the amount of wastewater produced by the process as a whole and resulting in a higher temperature of the synthesis gas. In some embodiments, the molar ratio of steam to hydrocarbon fuel may range from 0.25: 1 to 10: 1. Alternatively, the molar ratio of steam to fuel may be from 0.25: 1 to 3: 1, 0.3: 1 to 2.5: 1, 5: 1 to 2: 1, or 0.75: 1 to 1.5: 1 .

Множество инжекторов 170 может использоваться для введения углеводородного топлива 171, пара и воздуха 172 в реакционную камеру 120 парциального окисления. Предпочтительным является использование инжекторов торцевого смешивания для достижения более низкой температуры пламени и для приспособления к компактному размеру реакционной камеры 120 парциального окисления. Каждый инжектор торцевого смешивания может необязательно содержать множество отверстий для введения множества сопел торцевого смешивания в реакционную камеру 120 парциального окисления. Система зажигания, например зажигатель 320, может быть встроена в камеру 120 для инициирования реакции парциального окисления. Зажигатель 320 может представлять собой, например, искровой зажигатель или зажигатель с раскаленной поверхностью.A plurality of injectors 170 may be used to introduce hydrocarbon fuel 171, steam, and air 172 into the partial oxidation reaction chamber 120. It is preferable to use mechanical mixing injectors to achieve a lower flame temperature and to adapt the partial oxidation to the compact size of the reaction chamber 120. Each mechanical mixing injector may optionally comprise a plurality of holes for introducing a plurality of mechanical mixing nozzles into the partial oxidation reaction chamber 120. An ignition system, such as an ignitor 320, may be integrated into the chamber 120 to initiate a partial oxidation reaction. The igniter 320 may be, for example, a spark igniter or a hot surface igniter.

Поскольку реакторная камера парциального окисления способна работать при отношениях пара к топливу около 1:1, воздух может использоваться в качестве окислительного реагента, в то же время по-прежнему достигая температуры синтетического газа выше 1200°F (649°C) или 1225°F (662°C). В альтернативных воплощениях температура синтетического газа может находиться в пределах от 1200 до 3000°F (649-1649°C), 1225-3000°F (662-1649°C) или в пределах от 1400 до 2400°F (760-1316°C). Воплощения реакции парциального окисления могут осуществляться при давлении ниже 700 фунт/кв.дюйм (изб.) (4,928 кПа), а более предпочтительно ниже 500 фунт/кв.дюйм (изб.) (3,549 кПа).Since the partial oxidation reactor chamber is capable of operating at a steam: fuel ratio of about 1: 1, air can be used as an oxidizing agent, while still achieving a synthesis gas temperature above 1200 ° F (649 ° C) or 1225 ° F ( 662 ° C). In alternative embodiments, the temperature of the synthesis gas may be in the range of 1200 to 3000 ° F (649-1649 ° C), 1225-3000 ° F (662-1649 ° C), or in the range of 1400 to 2400 ° F (760-1316 ° C) Embodiments of the partial oxidation reaction may be carried out at a pressure below 700 psi (4.928 kPa), and more preferably below 500 psi (3.549 kPa).

Синтетический газ может транспортироваться в реакционную камеру 110 облагораживания тяжелой нефти через один или несколько проходов 310, которые могут иметь огнеупорную футеровку 330. Каждый снабженный огнеупорной футеровкой 330 проход 310 может соединяться со столбиком 340 для присоединения выпускного сопла 190. Столбики 340 могут устанавливаться на стальной опорной плите 355, которая может привариваться к оболочке 351 реакционной камеры 120. Опорная плита может быть изогнута под углом, чтобы дать возможность для теплового расширения. Столбик 340 может содержать внутренний проход и может также иметь огнеупорную футеровку, чтобы выдерживать работу при высоких температурах. Входной узел 350 выпускного сопла 190, куда вводится синтетический газ, предпочтительно имеет огнеупорную футеровку для продолжительной работы. Высокотемпературные сплавы могут использоваться в качестве конструкционного материала выпускных сопел 190 без защиты керамической футеровкой, когда температура синтетического газа ниже примерно 2000°F (1093°C).Synthetic gas may be transported to the heavy oil refining reaction chamber 110 through one or more passages 310, which may have a refractory lining 330. Each passage 310 provided with a refractory lining 330 may be connected to a column 340 to connect an outlet nozzle 190. The posts 340 may be mounted on a steel support a plate 355, which can be welded to the shell 351 of the reaction chamber 120. The base plate can be bent at an angle to allow thermal expansion. Column 340 may include an internal passage and may also have a refractory lining to withstand operation at high temperatures. The inlet assembly 350 of the exhaust nozzle 190, into which the synthetic gas is introduced, preferably has a refractory lining for continuous operation. High temperature alloys can be used as the structural material of exhaust nozzles 190 without protection by ceramic lining when the temperature of the synthesis gas is below about 2000 ° F (1093 ° C).

В одном из воплощений выпускные сопла 190 заканчиваются в реакционной камере 110 для облагораживания тяжелой нефти. Выпускные сопла 190 могут полностью или частично располагаться внутри реакционной камеры 110 для облагораживания тяжелой нефти. В одном из воплощений реакционная камера 110 может содержать три зоны. Высокотемпературная реакционная зона 360 осуществляет приведение в контакт поступающей тяжелой нефти с горячим синтетическим газом при температуре, превышающей 1200°F (649°C), или, альтернативно, превышающей 1225°F (662°C), в течение менее чем 10 секунд или, альтернативно, менее чем 2 секунды. В альтернативных воплощениях температура высокотемпературной реакционной зоны 360 может находиться в пределах от 1200 до 3000°F (649-1649°C), от 1225 до 3000°F (662°C-1649°C) или в пределах от 1400 до 2400°F (от 760 до 1316°C). Высокотемпературная реакционная зона 360 может полностью в основном или частично располагаться в выпускном сопле 190.In one embodiment, the exhaust nozzles 190 end in a reaction chamber 110 for refining heavy oil. Outlet nozzles 190 may be wholly or partially located inside the reaction chamber 110 for refining heavy oil. In one embodiment, the reaction chamber 110 may comprise three zones. The high temperature reaction zone 360 brings the incoming heavy oil into contact with the hot synthesis gas at a temperature in excess of 1200 ° F (649 ° C), or alternatively in excess of 1225 ° F (662 ° C), in less than 10 seconds or, alternatively, less than 2 seconds. In alternative embodiments, the temperature of the high temperature reaction zone 360 may range from 1200 to 3000 ° F (649-1649 ° C), from 1225 to 3000 ° F (662 ° C-1649 ° C), or from 1400 to 2400 ° F (from 760 to 1316 ° C). The high temperature reaction zone 360 may be wholly substantially or partially located in the exhaust nozzle 190.

Реакционная камера 110 для облагораживания тяжелой нефти может также содержать зону быстрого гашения 361, в которой термически крекированная нефть из высокотемпературной реакционной зоны 360 быстро гасится с понижением ее температуры и завершением быстрого высокотемпературного термического крекинга поступающей тяжелой нефти. В зоне 361 быстрого гашения температура термически крекированной нефти понижается от более чем 1200°F (649°C) или, альтернативно, более чем 1225°F (662°C) до менее чем 850°F (454°C) и альтернативно менее чем 800°F (427°C) в пределах 10 секунд инициирования высокотемпературного термического крекинга поступающей тяжелой нефти. Зона 361 быстрого гашения может в основном или частично располагаться в выпускном сопле 190 и в основном частично или полностью вне сопла 190, в реакционной камере 110 облагораживания тяжелой нефти. В одном из воплощений непрореагировавшая тяжелая нефть может служить в качестве гасящей среды. В одном из воплощений гасящая среда представляет собой неиспаренную, непрореагировавшую, более холодную тяжелую нефть, которая представляет собой часть тяжелой нефти, поступающей в выпускное сопло 190, но не вступающей в тесный контакт с горячим синтетическим газом и по этой причине неиспаренной. Более холодная, непрореагировавшая поступающая тяжелая нефть может протекать вдоль внутренней стенки выпускного сопла 190 и по этой причине избегать тесного контакта с синтетическим газом. Альтернативно, рециклированный газойль или газойль из внешнего источника может использоваться для гашения продукта реакции. Например, могут использоваться газойли с температурами кипения в диапазоне 300 -1050°F (149-566°C), альтернативно, 350 -750°F (177-399°C).The heavy oil refining reaction chamber 110 may also include a quick quench zone 361, in which thermally cracked oil from the high temperature reaction zone 360 is quickly quenched as its temperature decreases and the fast high temperature thermal cracking of the incoming heavy oil is completed. In the quick quench zone 361, the temperature of the thermally cracked oil drops from more than 1200 ° F (649 ° C) or, alternatively, more than 1225 ° F (662 ° C) to less than 850 ° F (454 ° C) and alternatively less than 800 ° F (427 ° C) within 10 seconds of initiating high temperature thermal cracking of the incoming heavy oil. The quick quench zone 361 may be mainly or partially located in the outlet nozzle 190 and mainly partially or completely outside the nozzle 190 in the heavy oil refining reaction chamber 110. In one embodiment, unreacted heavy oil may serve as a quenching medium. In one embodiment, the quenching medium is an unevaporated, unreacted, colder heavy oil, which is part of the heavy oil entering the exhaust nozzle 190, but not coming into close contact with the hot syngas and therefore unevaporated. Cooler, unreacted incoming heavy oil can flow along the inner wall of the exhaust nozzle 190 and for this reason avoid close contact with the synthesis gas. Alternatively, recycled gas oil or gas oil from an external source may be used to quench the reaction product. For example, gas oils with boiling points in the range of 300-1050 ° F (149-566 ° C), alternatively 350 -750 ° F (177-399 ° C), can be used.

Реакционная камера облагораживания тяжелой нефти 110 может также содержать стабилизационную зону 362, в которой охлажденная термически крекированная нефть, смешанная с гасящей средой, получает возможность для стабилизации в течение от 1 до 60 минут, альтернативно от 20 до 50 минут. Стабилизационная зона 362 может работать ниже 850°F (454°C) и, альтернативно, ниже 800°F (427°C) или 740-790°F (393-421°C), так что быстрый термический крекинг уменьшается или исключается. Однако стабилизационная зона 362 может дополнительно способствовать процессу облагораживания нефти. В воплощениях настоящего изобретения стабилизационная зона 362 может обеспечивать более 30 процентов, альтернативно, более 40 или 50 процентов от всего процесса преобразования тяжелой нефти. Преобразование определяется как мас.% от исходного материала, обрабатываемого в способе, который кипит при температуре выше 1050°F и который преобразуется в материал, который кипит ниже 1050°F. То есть облагораживание или преобразование определяется какThe heavy oil refining reaction chamber 110 may also contain a stabilization zone 362 in which the cooled thermally cracked oil mixed with the quenching medium is allowed to stabilize for 1 to 60 minutes, alternatively 20 to 50 minutes. Stabilization zone 362 may operate below 850 ° F (454 ° C) and, alternatively, below 800 ° F (427 ° C) or 740-790 ° F (393-421 ° C), so that quick thermal cracking is reduced or eliminated. However, stabilization zone 362 may further facilitate the refinement of the oil. In embodiments of the present invention, stabilization zone 362 may provide more than 30 percent, alternatively, more than 40 or 50 percent of the entire heavy oil conversion process. Conversion is defined as wt.% Of the starting material processed in a method that boils at a temperature above 1050 ° F and which is converted to a material that boils below 1050 ° F. That is, refinement or transformation is defined as

Преобразование = ((% массовый исходного материала, 1050°F+) - (% массовый продукта, 1050°F+))/(% массовый исходного материала, 1050°F+).Conversion = ((% mass starting material, 1050 ° F +) - (% mass product, 1050 ° F +)) / (% mass starting material, 1050 ° F +).

Температура и время пребывания влияют на стабильность и облагораживание нефти в стабилизационной зоне 362. Индекс интенсивности реакции (RSI875°F), основанный на эталонной температуре 875°F (468°C), может применяться для отслеживания влияния времени пребывания на стабильность облагороженной нефти. Этот индекс определяется какTemperature and residence time affect the stability and refinement of oil in stabilization zone 362. The reaction rate index (RSI 875 ° F ), based on a reference temperature of 875 ° F (468 ° C), can be used to track the effect of residence time on the stability of refined oil. This index is defined as

RSI875°F = (время стабилизации) x e(E/R)(1/(875+460)-1/(T+460)) RSI 875 ° F = (stabilization time) xe (E / R) (1 / (875 + 460) -1 / (T + 460))

где (время стабилизации) измеряется в секундахwhere (stabilization time) is measured in seconds

E =E = энергия активации (калория/моль)activation energy (calorie / mol) R =R = универсальная газовая константа (калория/(моль-°K)universal gas constant (calorie / (mol- ° K) T =T = температура реакции (°F)reaction temperature (° F)

В воплощениях настоящего изобретения RSI875°F облагороженной сырой нефти может поддерживаться ниже 300 секунд и, альтернативно, ниже 250, 200 или 150 секунд. В воплощениях настоящего изобретения RSI875°F облагороженной сырой нефти может поддерживаться выше 5 секунд и, альтернативно, выше 10 или 20 секунд. По этой причине объем стабилизационной зоны 362 может выбираться с целью обеспечения стабильности облагороженной сырой нефти. Альтернативно, вода 370 может инжектироваться либо в стабилизационную зону 362, либо в выходную трубу 119 реактора для дополнительного охлаждения облагороженной сырой нефти. В случае инжектирования воды является желательным охлаждение облагороженной сырой нефти до температуры ниже 750°F (399°C), а более предпочтительно ниже 700°F (371°C).In embodiments of the present invention, an RSI 875 ° F of refined crude oil may be maintained below 300 seconds and, alternatively, below 250, 200 or 150 seconds. In embodiments of the present invention, an RSI 875 ° F of refined crude oil may be maintained above 5 seconds and, alternatively, above 10 or 20 seconds. For this reason, the volume of stabilization zone 362 may be selected in order to ensure the stability of the refined crude oil. Alternatively, water 370 may be injected into either the stabilization zone 362 or the outlet pipe 119 of the reactor to further cool the refined crude oil. In the case of water injection, it is desirable to cool the refined crude oil to below 750 ° F (399 ° C), and more preferably below 700 ° F (371 ° C).

Реакционная камера 110 для облагораживания тяжелой нефти может работать при различных давлениях, превышающих 1000 фунт/кв.дюйм, или в режиме низких давлений. В режиме низких давлений реакционная камера 110 облагораживания тяжелой нефти работает при давлении ниже 700 фунт/кв.дюйм (изб.) (4,928 кПа) или ниже 500 фунт/кв.дюйм (изб.)(3,549 кПа). Реакционная камера 110 облагораживания тяжелой нефти может, альтернативно, работать в диапазоне от 200 фунт/кв.дюйм (изб.) (1480 кПа) до 600 фунт/кв.дюйм (изб.) (4,238 кПа). При такой работе парциальное давление водорода в реакционной камере может находиться в диапазоне от 20 фунт/кв.дюйм (абс.) (138 кПа) до 200 фунт/кв.дюйм (абс.) (1379 кПа), или, альтернативно, от 40 фунт/кв.дюйм (абс.) (276 кПа) до 120 фунт/кв.дюйм (абс.) (827 кПа), или от 40 фунт/кв.дюйм (абс.) (276 кПа) до 115 фунт/кв.дюйм (абс.) (793 кПа).The heavy oil refining reaction chamber 110 may operate at various pressures in excess of 1000 psi, or under low pressure conditions. At low pressures, the heavy oil refining reaction chamber 110 operates at a pressure below 700 psi (4.928 kPa) or below 500 psi (3.549 kPa). The heavy oil refining reaction chamber 110 may alternatively operate in a range of 200 psi (1480 kPa) to 600 psi (4.238 kPa). In such an operation, the partial pressure of hydrogen in the reaction chamber may range from 20 psi (138 kPa) to 200 psi (1379 kPa), or alternatively from 40 psi (abs.) (276 kPa) to 120 psi (abs.) (827 kPa), or 40 psi (abs.) (276 kPa) to 115 psi inch (abs.) (793 kPa).

Предварительно нагретая тяжелая нефть 111 может поступать в реакционную камеру облагораживания тяжелой нефти 110 через множество входов 371, расположенных в нижней части камеры 110. Фиг.8 изображает три входа 371a, 371b, 371c для тяжелой нефти, расположенные под углом 120° друг к другу, однако количество этих входов для тяжелой нефти не ограничивается тремя. Альтернативно, внутренняя система распределительных труб может использоваться в нижней части реакционной камеры 110 для облагораживания тяжелой нефти для однородного распределения поступающей тяжелой нефти. Температура предварительно нагретой тяжелой нефти 111a, 111b, 111c может изменяться, но предпочтительно находится в пределах между 300 и 800°F (149 и 427°C), а более предпочтительно между 400 и 600°F (204 и 316°C).Preheated heavy oil 111 may enter the heavy oil refining reaction chamber 110 through a plurality of inlets 371 located at the bottom of chamber 110. FIG. 8 depicts three heavy oil inlets 371a, 371b, 371c located at an angle of 120 ° to each other, however, the number of these inputs for heavy oil is not limited to three. Alternatively, an internal distribution pipe system may be used at the bottom of the reaction chamber 110 to refine heavy oil to uniformly distribute incoming heavy oil. The temperature of the preheated heavy oil 111a, 111b, 111c may vary, but is preferably between 300 and 800 ° F (149 and 427 ° C), and more preferably between 400 and 600 ° F (204 and 316 ° C).

Сила естественного притяжения и выпускающая сила, создаваемая инжектируемым синтетическим газом в выпускном сопле, может перемещать часть 20-50% предварительно нагретой тяжелой нефти в выпускных соплах через отверстия, расположенные вблизи нижней части сопел. Эта часть тяжелой нефти быстро крекируется и испаряется после того, как она вступает в контакт с горячим синтетическим газом во внутреннем отделении выпускных сопел. Является вероятным, что определенное количество тяжелой нефти, протекающей вверх вдоль внутренней стенки выпускных сопел, будет подвергаться реакциям крекинга в жидкой фазе; однако предполагается, что большая часть тяжелой нефти в выпускных соплах проходит через реакции крекинга в газовой фазе. Водород в синтетическом газе выполняет функцию захвата радикалов, сводя к минимуму ретрогрессивные реакции, которые образуют кокс. Время пребывания газофазных реакций крекинга предпочтительно является меньшим чем 10 секунд, а более предпочтительно меньшим чем 2 секунды, чтобы свести к минимуму выход легких газообразных углеводородов. Продукты крекинга покидают сопла и немедленно оказываются в контакте с оставшейся частью 50-80% тяжелой нефти и/или рециклированной, охлажденной термически крекированной нефти, которая идет в обход выпускных сопел. Продукты крекинга смешиваются с обошедшей тяжелой нефтью под действием сил турбулентности и быстро охлаждаются в зоне быстрого гашения реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти. Быстрое гашение продуктов крекинга сведет к минимуму вторичные реакции крекинга и крекирование до кокса. Над зоной быстрого гашения находится стабилизационная зона, где продукты крекинга полностью смешиваются с непрореагировавшей тяжелой нефтью, и достигается химическое равновесие.The force of natural attraction and the release force created by the injected synthetic gas in the exhaust nozzle can move a portion of 20-50% of the preheated heavy oil in the exhaust nozzles through openings located near the bottom of the nozzles. This part of the heavy oil rapidly crackes and evaporates after it comes in contact with the hot synthetic gas in the interior of the exhaust nozzles. It is likely that a certain amount of heavy oil flowing upward along the inner wall of the exhaust nozzles will undergo cracking reactions in the liquid phase; however, it is assumed that most of the heavy oil in the exhaust nozzles passes through cracking reactions in the gas phase. Hydrogen in the synthesis gas performs the function of trapping radicals, minimizing the retrogressive reactions that form coke. The residence time of the gas phase cracking reactions is preferably less than 10 seconds, and more preferably less than 2 seconds, in order to minimize the yield of light gaseous hydrocarbons. Cracked products leave the nozzles and immediately come into contact with the remaining 50-80% of the heavy oil and / or recycled, cooled thermally cracked oil, which bypasses the exhaust nozzles. Cracked products are mixed with bypassed heavy oil under the influence of turbulence forces and are rapidly cooled in the zone of rapid quenching of the reaction chamber for refining heavy oil. Rapid quenching of cracked products will minimize secondary cracking reactions and cracking prior to coke. Above the quick quench zone is a stabilization zone where the cracked products are completely mixed with unreacted heavy oil and chemical equilibrium is achieved.

Альтернативно, вся поступающая тяжелая нефть вместе с некоторым количеством текучих сред, содержащихся в реакционной камере облагораживания тяжелой нефти (например, охлажденной термически крекированной нефти, погашенной нефти и/или стабилизированной нефти), может поступать в выпускное сопло благодаря созданию мощной выпускной силы с помощью потока с высокой скоростью синтетического газа в выпускном сопле. В этом воплощении смесь поступающей тяжелой нефти и других текучих сред реактора может служить в качестве гасящей среды внутри выпускного сопла. В различных воплощениях количество рециклируемых в реакционную камеру текучих сред, выпускаемых в выпускное сопло, может изменяться путем регулировки скорости синтетического газа в выпускном сопле и путем регулировки скоростей потока поступления свежей тяжелой нефти и извлечения продукта стабилизированной нефти. Таким образом, некрекированная или частично крекированная тяжелая нефть может рециклироваться несколько раз через выпускное сопло и высокотемпературную реакционную зону для дополнительного облагораживания. В различных воплощениях общая скорость поступления в выпускное сопло (сопла) может в 2, 5 или 10 раз, или больше превышать скорость поступления свежей тяжелой нефти в реакционную камеру тяжелой нефти.Alternatively, all incoming heavy oil, along with a number of fluids contained in the heavy oil refining reaction chamber (e.g., chilled thermally cracked oil, quenched oil and / or stabilized oil), can enter the exhaust nozzle by creating a powerful outlet force by flow with high speed synthetic gas in the exhaust nozzle. In this embodiment, the mixture of incoming heavy oil and other reactor fluids may serve as a quenching medium within the outlet nozzle. In various embodiments, the amount of fluid recirculated to the reaction chamber discharged to the outlet nozzle can be varied by adjusting the speed of the synthetic gas in the outlet nozzle and by adjusting the flow rates of fresh heavy oil and recovering the stabilized oil product. Thus, uncracked or partially cracked heavy oil can be recycled several times through the outlet nozzle and the high temperature reaction zone for further refinement. In various embodiments, the total rate of entry into the outlet nozzle (s) may be 2, 5, or 10 times, or more, greater than the rate at which fresh heavy oil enters the reaction chamber of the heavy oil.

Различные воплощения настоящего изобретения предусматривают способ, который дает более низкий выход газообразных легких углеводородов, чем другие доступные способы. Например, воплощения настоящего изобретения могут давать менее чем 4% массовых газообразных C1-C4. Альтернативно, воплощения настоящего изобретения дают менее чем 3, 2 или 1% массовый газообразных C1-C4. В дополнение к этому воплощения настоящего изобретения дают меньше, чем 2% массовых кокса, альтернативно, меньше чем 1% массовый, меньше чем 0,5% массового или меньше чем 0,1% массового кокса.Various embodiments of the present invention provide a method that provides a lower yield of gaseous light hydrocarbons than other available methods. For example, embodiments of the present invention may produce less than 4% by weight gaseous C 1 -C 4 . Alternatively, embodiments of the present invention produce less than 3, 2 or 1% by weight gaseous C 1 -C 4 . In addition to this, embodiments of the present invention produce less than 2% by weight coke, alternatively, less than 1% by weight, less than 0.5% by weight, or less than 0.1% by weight of coke.

Фиг.2 изображает упрощенную схему способа по одному из воплощений настоящего изобретения, которое может использоваться вместе с различными конфигурациями реактора, обсуждаемыми здесь. Тяжелая сырая нефть 1 из какого-либо источника предварительно нагревается в теплообменнике 13 с генерированием нагретой тяжелой нефти 2, которая вводится в инжекторный реактор 14 или, альтернативно, в реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти. Температура нагретой тяжелой нефти 2 предпочтительно является достаточно низкой, чтобы свести к минимуму термический крекинг молекул нефти, и для большинства тяжелых нефтей будет находиться в пределах от 300 до 800°F (149-427°C), а более предпочтительно от 400 до 700°F (204-371°C).Figure 2 depicts a simplified diagram of a method according to one of the embodiments of the present invention, which can be used in conjunction with the various configurations of the reactor discussed here. The heavy crude oil 1 from any source is preheated in a heat exchanger 13 to generate heated heavy oil 2, which is introduced into the injection reactor 14 or, alternatively, into the reaction chamber for refining the heavy oil. The temperature of the heated heavy oil 2 is preferably low enough to minimize thermal cracking of the oil molecules, and for most heavy oils it will be in the range of 300 to 800 ° F (149-427 ° C), and more preferably 400 to 700 ° F (204-371 ° C).

Воздух 10 сжимают в воздушном компрессоре 15. Сжатый воздух 11 нагревается в печи 17 предпочтительно до температуры, находящейся в пределах между 200 и 1000°F (93-538°C), а более предпочтительно между 250 и 800°F (121-427°C). Затем нагретый сжатый воздух 12 поступает в инжекторный реактор 14. Как отмечено выше, могут использоваться и другие источники молекул кислорода. Будет понятно, что предварительный нагрев тяжелой сырой нефти 1 или сжатого воздуха 11 не является требованием настоящего изобретения, но является предпочтительным для повышения эффективности реакции облагораживания. Пар 7 создают путем нагрева поступающей из бойлера воды 6 в печи 17. Природный газ 5 смешивается с паром 7 в смесителе 16 и нагревается в печи 17 до температуры, предпочтительно находящейся в пределах между 300 и 1000°F (149-538°C). Полученная нагретая топливная смесь 9 поступает в инжекторный реактор 14 или, альтернативно, в реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти реактора с двумя камерами.Air 10 is compressed in the air compressor 15. Compressed air 11 is heated in the furnace 17, preferably to a temperature between 200 and 1000 ° F (93-538 ° C), and more preferably between 250 and 800 ° F (121-427 ° C) Then, the heated compressed air 12 enters the injection reactor 14. As noted above, other sources of oxygen molecules can be used. It will be understood that the preheating of heavy crude oil 1 or compressed air 11 is not a requirement of the present invention, but is preferable to improve the efficiency of the refinement reaction. Steam 7 is created by heating the water 6 coming from the boiler in the furnace 17. Natural gas 5 is mixed with the steam 7 in the mixer 16 and heated in the furnace 17 to a temperature preferably between 300 and 1000 ° F (149-538 ° C). The resulting heated fuel mixture 9 enters the injection reactor 14 or, alternatively, into the reaction chamber to refine the heavy oil of the two-chamber reactor.

Как описывается выше в связи с фиг.1, воспламенение нагретого сжатого воздуха 12 и нагретой топливной смеси 9 в присутствии нагретой тяжелой нефти 2 может использоваться для инициирования реакции облагораживания или синтетический газ может генерироваться в отдельной реакционной камере для парциального окисления и транспортироваться в горячем виде в отдельную реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти, как здесь описывается. В первом воплощении реактора является предпочтительным, если множество инжекторов-горелок 30 равномерно распределяется внутри инжекторного реактора 14 для достижения максимальной производительности и эффективности оборудования для облагораживания. Точное количество инжекторов-горелок 30 будет зависеть от размера инжекторного реактора 14 и желаемого объема пропускания оборудования для облагораживания. Также как описывается выше, выходным продуктом инжекторного реактора 14 является облагороженная нефтяная смесь 3.As described above in connection with FIG. 1, ignition of heated compressed air 12 and heated fuel mixture 9 in the presence of heated heavy oil 2 can be used to initiate a refining reaction, or synthetic gas can be generated in a separate partial oxidation reaction chamber and transported hot in a separate reaction chamber for refining heavy oil, as described here. In a first embodiment of the reactor, it is preferable if the plurality of injector burners 30 are evenly distributed within the injection reactor 14 to achieve maximum productivity and efficiency of the refining equipment. The exact number of injector burners 30 will depend on the size of the injection reactor 14 and the desired throughput of the refining equipment. Also as described above, the output of the injection reactor 14 is a refined petroleum mixture 3.

Малое количество твердых материалов предпочтительно меньше чем пять процентов массовых может необязательно смешиваться (на чертежах не показано) с нагретой тяжелой нефтью 2 перед ее поступлением в инжекторный реактор 14 или, альтернативно, в реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти двухкамерного реактора для контроля возможных осаждений в инжекторном реакторе 14. Эти твердые продукты могут быть либо инертными, такими как песок, либо реакционноспособными, такими как уголь.A small amount of solid materials, preferably less than five percent by weight, may optionally be mixed (not shown) with the heated heavy oil 2 before entering the injection reactor 14 or, alternatively, into the reaction chamber to refine the heavy oil of a two-chamber reactor to control possible deposition in the injection reactor 14. These solid products can be either inert, such as sand, or reactive, such as coal.

В настоящем воплощении облагороженная нефтяная смесь 3 используется в качестве источника тепла для теплообменника 13. Затем охлажденная облагороженная тяжелая нефть 4 поступает в обычный сепаратор 18, который производит продукт сырой нефти 21, топливный газ 19, продукт 20 серы и сточные воды 2.In the present embodiment, the refined oil mixture 3 is used as a heat source for the heat exchanger 13. Then, the cooled refined heavy oil 4 is fed to a conventional separator 18, which produces a crude oil product 21, fuel gas 19, sulfur product 20 and waste water 2.

Для полного понимания настоящего изобретения полезным является сопоставление способа парциального облагораживания нефти со способами улучшения качества тяжелой нефти, предложенными ранее. Множество предложенных ранее способов направлено на жидкофазную реакцию облагораживания тяжелой нефти, в которой молекулярные связи в тяжелой нефти в жидкой фазе разрываются, и полученные углеродные радикалы объединяются с доступными водородными радикалами для создания стабилизированной облагороженной тяжелой нефти.For a complete understanding of the present invention, it is useful to compare the method of partial refinement of oil with methods for improving the quality of heavy oil proposed earlier. Many of the previously proposed methods are directed to a liquid-phase refining reaction of heavy oil, in which the molecular bonds in the heavy oil in the liquid phase are broken, and the resulting carbon radicals are combined with available hydrogen radicals to create a stabilized, refined heavy oil.

В противоположность этому одно из воплощений способа парциального облагораживания направлено преимущественно на газофазную реакцию облагораживания тяжелой нефти. Конкретно, тепло, высвобождающееся во время образования синтетического газа, испаряет часть тяжелой нефти, тем самым делая возможным осуществление газофазной реакции облагораживания тяжелой нефти. Это испарение и газофазная реакция осуществляются гораздо быстрее, чем это происходит в жидкофазной реакции, причем водород в синтетическом газе является одновременно доступным для связывания с атомами углерода тяжелых нефтей. Хотя этот способ может осуществляться при высоких давлениях, высокие давления не являются необходимыми для облегчения этой газофазной реакции, тем самым появляется возможность для использования более низких давлений, если это желательно. Кроме того, в газовой фазе молекулы водорода и углерода легче связываются, дополнительно способствуя уменьшению времени реакции облагораживания и высокой эффективности способа облагораживания.In contrast, one of the embodiments of the partial refinement method is directed primarily to the gas-phase refinement reaction of heavy oil. Specifically, the heat released during the formation of the synthetic gas evaporates part of the heavy oil, thereby making it possible to carry out a gas-phase reaction for the refinement of heavy oil. This evaporation and gas-phase reaction is carried out much faster than what happens in the liquid-phase reaction, and the hydrogen in the synthetic gas is simultaneously available for binding to carbon atoms of heavy oils. Although this method can be carried out at high pressures, high pressures are not necessary to facilitate this gas-phase reaction, thereby making it possible to use lower pressures, if desired. In addition, in the gas phase, hydrogen and carbon molecules more easily bind, further contributing to a reduction in the time of the refinement reaction and the high efficiency of the refinement method.

Поскольку газофазная реакция облагораживания по указанному способу осуществляется быстро, является также необходимым способ быстрого гашения облагороженной тяжелой нефти. Поскольку разность температур между облагороженной испаренной тяжелой нефтью и необлагороженной тяжелой нефтью является большой, дополнительная облагороженная тяжелая нефть быстро гасит реакцию облагораживания и тем самым предотвращает генерирование нежелательных материалов отходов. В жидкофазных технологиях разность температур является гораздо меньшей, и по этой причине реакции в этих технологиях не могут гаситься настолько же быстро, а нежелательные материалы отходов не могут исключаться до такой же степени, как в способе PCU.Since the gas-phase ennobling reaction by the indicated method is carried out quickly, it is also necessary to quickly quench the ennobled heavy oil. Since the temperature difference between the refined evaporated heavy oil and the non-refined heavy oil is large, the additional refined heavy oil quickly dampens the refining reaction and thereby prevents the generation of unwanted waste materials. In liquid-phase technologies, the temperature difference is much smaller, and for this reason the reactions in these technologies cannot be quenched as quickly, and unwanted waste materials cannot be eliminated to the same extent as in the PCU method.

Воплощения предлагаемого изобретения могут обеспечить преимущества с помощью доступных в настоящее время компонентов для облегчения изготовления надежного оборудования для облагораживания тяжелой нефти. Например, могут использоваться сопла, которые уже давно используются для циркуляции и смешивания текучих сред в закрытых и открытых танках. Одним из примеров сопел, которые могут использоваться или модифицироваться, чтобы они удовлетворяли требованиям к инжектору-горелке или выпускному соплу, используемому в воплощениях настоящего изобретения, представляют собой продукты TurboMix™ от BETE Fog Nozzle, Inc. of Greenfield, MA. Подобным же образом зажигатель 42, используемый в некоторых воплощениях настоящего изобретения, может основываться на зажигателях с раскаленной поверхностью, которые уже давно используются в газовых бытовых приборах. Например, линия продуктов MINI-IGNITER от Saint-Goban/Advanced Ceramics-Norton Igniter of Milford, MA может модифицироваться, чтобы они удовлетворяли потребностям способа PCU. Преимуществами зажигателей с раскаленной поверхностью по сравнению с зажигателями искрового типа являются более низкие требования к электропитанию и более безопасная работа. Способность настоящего изобретения строиться на доступных в настоящее время технологиях и составляющих деталях - в каждом случае из различных и ранее не связанных друг с другом областей промышленности - является уникальной характеристикой способа парциального облагораживания и важным преимуществом перед предложенными ранее способами облагораживания тяжелой нефти.Embodiments of the present invention can provide advantages using currently available components to facilitate the manufacture of reliable heavy oil refining equipment. For example, nozzles that have long been used to circulate and mix fluids in closed and open tanks can be used. One example of nozzles that can be used or modified to suit the burner injector or exhaust nozzle used in embodiments of the present invention are TurboMix ™ products from BETE Fog Nozzle, Inc. of Greenfield, MA. Similarly, the ignitor 42 used in some embodiments of the present invention may be based on hot-surface ignitors that have long been used in gas appliances. For example, the MINI-IGNITER product line from Saint-Goban / Advanced Ceramics-Norton Igniter of Milford, MA can be modified to suit the needs of the PCU process. The advantages of hot-surface ignitors over spark-type ignitors are lower power requirements and safer operation. The ability of the present invention to build on currently available technologies and constituent parts - in each case from different and previously unrelated industries - is a unique characteristic of the partial refinement method and an important advantage over previously proposed heavy oil refinement methods.

Учитывая отличия способа парциального облагораживания от описанных ранее способов, авторы не связаны какой-либо конкретной физической, химической или механической теорией работы. Авторы приводят эти теории в попытке объяснения того, почему и как, как предполагается, работает настоящее изобретение. Эти теории приводятся только для информационных целей и не должны интерпретироваться как ограничивающие каким-либо образом истинный смысл и объем настоящего изобретения.Given the differences between the partial refinement method and the previously described methods, the authors are not bound by any specific physical, chemical or mechanical theory of work. The authors cite these theories in an attempt to explain why and how the present invention is supposed to work. These theories are provided for informational purposes only and should not be interpreted as limiting in any way the true meaning and scope of the present invention.

Второе воплощение способа парциального облагораживания нефти изображено на фиг.3. Это воплощение иллюстрирует эффективность облагораживания, которое связано с применением указанного способа. На фиг.3 работа теплообменника 13, инжекторного реактора 14 или, альтернативно, реакционной камеры для облагораживания тяжелой нефти двухкамерного реактора, воздушного компрессора 15, смесителя 16 и печи 17 является такой, как описано выше.The second embodiment of the method of partial refinement of oil is depicted in figure 3. This embodiment illustrates the refinement efficiency that is associated with the application of this method. In Fig. 3, the operation of a heat exchanger 13, an injection reactor 14, or, alternatively, a reaction chamber for refining heavy oil of a two-chamber reactor, an air compressor 15, a mixer 16, and a furnace 17 is as described above.

В этой конфигурации облагороженная нефтяная смесь 3 поступает во второй теплообменник 50 для дополнительного охлаждения перед поступлением после охлаждения облагороженной тяжелой нефти 4 в сепаратор 51 газовой и жидкой фаз. Эффективность этого варианта заключается в том, что вода 6, поступающая из бойлера, может использоваться в качестве охлаждающей среды для теплообменника 50, при этом нагретая вода 23, которая поступает в бойлер, затем поступает в печь 17. В результате появляется второй источник воды для печи 17, для генерирования пара 7 или, альтернативно, для генерирования отдельной подачи 24 пара высокого давления для таких применений, как повышение добычи нефти.In this configuration, the refined oil mixture 3 enters the second heat exchanger 50 for additional cooling before entering the gas and liquid phases separator 51 after cooling the refined heavy oil 4. The effectiveness of this option is that the water 6 coming from the boiler can be used as a cooling medium for the heat exchanger 50, while the heated water 23, which enters the boiler, then enters the furnace 17. As a result, a second source of water for the furnace appears 17, to generate steam 7 or, alternatively, to generate a separate supply 24 of high pressure steam for applications such as enhanced oil production.

Газы, отделенные в сепараторе 51 газообразной и жидкой фаз, направляются через расширительное устройство, такое как клапан 53 Джоуля-Томсона, и смеситель 54 перед поступлением в виде газа 67 в установку 57 для обработки газа. Выходной материал установки 57 для обработки газа представляет собой топливный газ 19 и продукт 20 серы. В этом воплощении продукт 20 серы с наибольшей вероятностью будет представлять собой газообразный сероводород, как будет понятно специалистам в данной области. В результате продукт 21 сырой нефти будет иметь более низкое содержание серы, чем тяжелая нефть 1. Другая эффективность настоящего воплощения заключается в том, что топливный газ 19 может использоваться в качестве источника энергии для печи 17 и, или как альтернатива, в качестве источника энергии для турбины 60 с генерированием энергии 61.The gases separated in the gas and liquid phase separator 51 are guided through an expansion device, such as a Joule-Thomson valve 53, and a mixer 54 before entering gas 67 into the gas treatment unit 57. The output of the gas treatment plant 57 is fuel gas 19 and sulfur product 20. In this embodiment, the sulfur product 20 is most likely to be gaseous hydrogen sulfide, as will be appreciated by those skilled in the art. As a result, the crude oil product 21 will have a lower sulfur content than heavy oil 1. Another efficiency of the present embodiment is that the fuel gas 19 can be used as an energy source for the furnace 17 and, or as an alternative, as an energy source for power generating turbines 60.

Жидкости, отделенные в сепараторе 51 газообразной и жидкой фаз, направляются через расширительное устройство 52 для генерирования жидкого продукта 66, который поступает в сепаратор 55 жидкостей. Сточные воды 22, если они генерируются, происходят от сепаратора 55 жидкостей. Любой дополнительный газ 74, не отделенный ранее, посылается в смеситель 59, где он смешивается с газом, извлеченным из разделительной колонны 58. Эту смесь сжимают в компрессоре 56 остаточного газа и вводят в смеситель 54. Углеводородные жидкости 65 из сепаратора 55 направляются в разделительную колонну 58 для генерирования продукта 21 сырой нефти.The liquids separated in the separator 51 of the gaseous and liquid phases are guided through an expansion device 52 for generating a liquid product 66, which enters the liquid separator 55. Wastewater 22, if generated, originates from a liquid separator 55. Any additional gas 74 not previously separated is sent to a mixer 59, where it is mixed with the gas recovered from the separation column 58. This mixture is compressed in the residual gas compressor 56 and introduced into the mixer 54. Hydrocarbon liquids 65 from the separator 55 are sent to the separation column 58 to generate a crude oil product 21.

Осуществляют имитационное моделирование процесса для способа парциального облагораживания. Различные программы имитационного моделирования процесса являются коммерчески доступными; один из примеров представляет собой программу HYSYS™, версия 2.2, продукт Hyprotech Ltd., дочерняя компания AEA Technology plc. Другие такие программы известны специалистам в данной области. Таблица 1 приводит типичные рабочие температуры, давления и скорости потока на различных стадиях указанного способа, и она ссылается на позиции, показанные на фиг.3. Для простоты результаты имитационного моделирования процесса, показанные в таблице 1, используют предполагаемую смесь тяжелых парафинов и содержащих серу парафиновых соединений для представления тяжелой нефти 1. Конкретно, тяжелую нефть, как предполагается, представляет смесь 50% n-C30H62 и 50% n-C30H61SH. Имитационное моделирование предполагает, что 40% часть поступающего потока тяжелой нефти взаимодействует с синтетическим газом для завершения преобразования в крекированные продукты посредством следующих двух реакций:A simulation of the process is carried out for the partial refinement method. Various process simulation programs are commercially available; one example is the HYSYS ™ program, version 2.2, a product of Hyprotech Ltd., a subsidiary of AEA Technology plc. Other such programs are known to those skilled in the art. Table 1 lists typical operating temperatures, pressures, and flow rates at various stages of the process, and it refers to the items shown in FIG. 3. For simplicity, the simulation results of the process shown in Table 1 use the proposed mixture of heavy paraffins and sulfur-containing paraffin compounds to represent heavy oil 1. Specifically, heavy oil is supposed to be a mixture of 50% nC 30 H 62 and 50% nC 30 H 61 SH. Simulation assumes that 40% of the incoming heavy oil stream interacts with synthetic gas to complete conversion to cracked products through the following two reactions:

1) n-C30H61SH + H2 → n-C30H62 + H2S1) nC 30 H 61 SH + H 2 → nC 30 H 62 + H 2 S

2) n-C30H62 + x H2 → Крекированные продукты2) nC 30 H 62 + x H 2 → Cracked products

Крекированные продукты, как предполагается, являются смесью соединений, имеющих индивидуальные последовательности атомов углерода, находящиеся в пределах от 1 до 22 молекул углерода в длину. Предполагаемый химический механизм крекинга дает 6,6% газов с одной-четырьмя молекулами углерода, и общее потребление водорода составляет 268 куб.фут/баррель. Осуществляют исследования чувствительности для смесей, имеющих предполагаемые углеродные последовательности, находящиеся в пределах от 1 до 28 молекул в длину, с выходом газа после крекинга 4,7% и с общим потреблением водорода 230 куб.фут/баррель без значительных отличий от результатов, приведенных ниже.Cracked foods are supposed to be a mixture of compounds having individual sequences of carbon atoms ranging from 1 to 22 carbon molecules in length. The estimated chemical cracking mechanism produces 6.6% of gases with one to four carbon molecules, and the total hydrogen consumption is 268 cubic feet / barrel. Sensitivity studies are carried out for mixtures with estimated carbon sequences ranging from 1 to 28 molecules in length, with a gas yield after cracking of 4.7% and with a total hydrogen consumption of 230 cubic feet / barrel without significant differences from the results below .

Имитационное моделирование предполагает, что 10% моноокиси углерода в синтетическом газе взаимодействует с водой с образованием дополнительных молекул водорода для связывания с радикалами тяжелой нефти. Имитационное моделирование предполагает, что непрореагировавшие 60% входного потока тяжелой нефти используются для гашения реакции облагораживания.Simulation suggests that 10% of the carbon monoxide in the synthesis gas interacts with water to form additional hydrogen molecules to bind to the radicals of heavy oil. Simulation suggests that unreacted 60% of the heavy oil input stream is used to quench the gentrification reaction.

Результаты имитационного моделирования в таблице 1 демонстрируют преимущества способа парциального облагораживания нефти. Отношение пара 7 к природному газу 5, равное 0,6, является более низким, чем требуется в описанных ранее технологиях облагораживания тяжелой нефти. В результате этот способ генерирует низкий объем сточных вод 22. Кроме того, продукт 21 сырой нефти не страдает уменьшениями выходного объема, которые являются типичными для многих технологий облагораживания тяжелой нефти. Продукт 21 сырой нефти, который состоит из смеси 61,8% (молярные проценты) компонентов крекированной тяжелой нефти и 38,2% некрекированной тяжелой нефти, облагораживается на 6,8 в градусах по АНИ, по сравнению с тяжелой нефтью 1.The simulation results in table 1 demonstrate the advantages of the partial refinement of oil. The ratio of steam 7 to natural gas 5, equal to 0.6, is lower than that required in the previously described heavy oil refining technologies. As a result, this method generates a low volume of wastewater 22. In addition, the crude oil product 21 does not suffer output volume reductions that are typical of many heavy oil refining technologies. Crude oil product 21, which consists of a mixture of 61.8% (molar percent) of the components of cracked heavy oil and 38.2% of uncracked heavy oil, is refined at 6.8 degrees ANI, compared to heavy oil 1.

Таблица 1
Результаты имитационного моделирования для воплощения способа парциального облагораживания нефти, показанного на фиг.3
Table 1
The simulation results for implementing the method of partial refinement of oil, shown in figure 3
Материал, участвующий в способеThe material involved in the method Объем потокаFlow volume Объем потока, Кгмоль/часThe volume of flow, Kgmol / hour Температура, °FTemperature ° F Температура, °CTemperature ° C Давление, фунт/кв.дюйм (абс.)Pressure psi (abs.) Давление, КПаPressure, kPa Качество нефти АНИOil Quality ANI Тяжелая нефть 1Heavy oil 1 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 199,5199.5 93,193.1 169169 1,1651,165 32,832.8 Природный газ 5, поступающий в смеситель 16Natural gas 5 entering the mixer 16 9,1 мегакуб.фут /день9.1 megacub.ft / day 453,6453.6 8080 26,726.7 178,5178.5 1,2311,231 Пар 7Par 7 10,810 фунт/час10,810 lbs / hour 272,2272.2 372,8372.8 189,3189.3 178,5178.5 1,2311,231 Горячая вода 23, поступающая в бойлерHot water 23 entering the boiler 551,000 фунт/час551,000 lbs / hour 13,87013,870 357,2357.2 180,7180.7 15201520 10,48010,480 Нагретый сжатый воздух 12Heated compressed air 12 96,400 фунт/час96,400 lbs / hour 1,5181,518 10501050 565,6565.6 177177 1,2201,220 Нагретая топливная смесь 9Heated fuel mixture 9 27,830 фунт/час27,830 lbs / hour 725,8725.8 10501050 565,6565.6 177177 1,2201,220 Синтетический газ, генерируемый в инжекторном реакторе 14Synthetic gas generated in the injection reactor 14 124,230 фунт/час124,230 lbs / hour 2,7682,768 22372237 1,2251,225 167167 1,1511,151 Нагретая тяжелая нефть 2cHeated Heavy Oil 2c 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 500500 260260 167167 1,1511,151 Облагороженная тяжелая нефть 3Refined Heavy Oil 3 635,400 фунт/час635,400 lbs / hour 3,2953,295 752,8752.8 400,2400,2 160160 1,1031,103 Охлажденная облагороженная тяжелая нефть 4Chilled Refined Heavy Oil 4 635,400 фунт/час635,400 lbs / hour 3,2953,295 120120 48,948.9 112,5112.5 776776 Жидкий продукт 66Liquid Product 66 507,600 фунт/час507,600 lbs / hour 1,2551,255 118,9118.9 48,348.3 14,814.8 102102 Сернистая сырая нефть 65Sulfur Crude Oil 65 40,840 баррель/день40.840 barrel / day 846,1846.1 118,9118.9 48,348.3 14,814.8 102102 Природный газ 5, поступающий в разделительную колонну 58Natural gas 5 entering the separation column 58 910 килокуб.фут /день910 kilo cubic feet / day 45,445.4 69,269.2 20,720.7 15,815.8 109109 Газ 67Gas 67 135,600 фунт/час135,600 lbs / hour 2,1472,147 110110 43,343.3 4545 310310 Сточные воды 22Wastewater 22 991 баррель/день991 barrels / day 363,6363.6 118,9118.9 48,348.3 14,814.8 102102 Отработавший газ из печи 17Exhaust gas from the furnace 17 279 мегакуб.фут /день279 megacub.ft / day 13,88013,880 505,8505.8 263,2263.2 14,814.8 102102 Продукт сырой нефти 21Crude oil product 21 40,620 баррель/день40.620 barrel / day 829,3829.3 117,4117.4 47,447.4 15,815.8 109109 39,639.6

Фиг.4 изображает воплощение способа парциального облагораживания, подобное воплощению на фиг.3, за исключением того, что дистилляционная колонна 62 использована вместо разделительной колонны 58, и часть непрореагировавшей тяжелой нефти 25 рециклируется обратно в инжекторный реактор 14 путем смешивания с тяжелой нефтью 1 в смесителе 63. При имитационном моделировании этого воплощения 20% непрореагировавшей тяжелой нефти из дистилляционной колонны 62 рециклируется, хотя это воплощение не является ограниченным рециклированием какого-либо конкретного процента непрореагировавшей тяжелой нефти из дистилляционной колонны. Перед поступлением в инжекторный реактор 14 смешанная тяжелая нефть 26 нагревается в теплообменнике 13. Имитационное моделирование опять предполагает, что 40% нагретой тяжелой нефти 2 взаимодействует с синтетическим газом, а оставшиеся 60% представляют собой гасящий материал. Результаты имитационного моделирования этого воплощения изображены в таблице 2. Заметим, что продукт 21 сырой нефти имеет гораздо более высокую плотность в градусах по АНИ, чем в воплощении фиг.3. В этом воплощении продукт 21 сырой нефти содержит 66,9 молярных процента компонентов крекированной тяжелой нефти.FIG. 4 depicts an embodiment of a partial refinement method similar to that of FIG. 3, except that the distillation column 62 is used in place of the separation column 58 and a portion of the unreacted heavy oil 25 is recycled back to the injection reactor 14 by mixing with the heavy oil 1 in a mixer 63. In the simulation of this embodiment, 20% of the unreacted heavy oil from the distillation column 62 is recycled, although this embodiment is not limited to the recycling of any specific a percent of unreacted heavy oil from a distillation column. Before entering the injection reactor 14, the mixed heavy oil 26 is heated in the heat exchanger 13. Simulation again assumes that 40% of the heated heavy oil 2 interacts with the synthesis gas, and the remaining 60% is a quenching material. The simulation results of this embodiment are shown in table 2. Note that the crude oil product 21 has a much higher density in degrees by API than in the embodiment of FIG. 3. In this embodiment, the crude oil product 21 contains 66.9 molar percent of cracked heavy oil components.

Таблица 2
Результаты имитационного моделирования воплощения способа облагораживания нефти для рециклированной тяжелой нефти, показанного фиг.4
table 2
The results of a simulation of the embodiment of the method of refining oil for recycled heavy oil shown in figure 4
Материал, участвующий в способеThe material involved in the method Объем потокаFlow volume Объем потока, Кгмоль/часThe volume of flow, Kgmol / hour Температура, °FTemperature ° F Температура, °CTemperature ° C Давление, фунт/кв.дюйм (абс.)Pressure psi (abs.) Давление, кПаPressure kPa Качество нефти
АНИ
Oil quality
ANI
Тяжелая нефть 1Heavy oil 1 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 199,5199.5 93,193.1 169169 1,1651,165 32,832.8 Рециклированная тяжелая нефть 25Recycled Heavy Oil 25 5,454 баррель/день5,454 barrel / day 72,072.0 200200 93,393.3 169169 1,1651,165 Природный газ 5, поступающий в смеситель 16Natural gas 5 entering the mixer 16 10,4 мегакуб.фут /день10.4 megacub.ft / day 517,1517.1 8080 26,726.7 178,5178.5 1,2311,231 Пар 7Par 7 12,320 фунт/час12,320 lbs / hour 310,3310.3 372,8372.8 189,3189.3 178,5178.5 1,2311,231 Горячая вода 23, поступающая в бойлерHot water 23 entering the boiler 626,500 фунт/час626,500 lbs / hour 15,77015,770 357,7357.7 180,9180.9 15201520 10,48010,480 Нагретый сжатый воздух 12Heated compressed air 12 109,900 фунт/час109,900 lbs / hour 1,7301,730 10501050 565,6565.6 177177 1,2201,220 Нагретая топливная смесь 9Heated fuel mixture 9 31,730 фунт/час31,730 lbs / hour 827,4827.4 10501050 565,6565.6 177177 1,2201,220 Синтетический газ, генерируемый в инжекторном реакторе 14Synthetic gas generated in the injection reactor 14 141,630 фунт/час141.630 lb / h 3,1553,155 22372237 1,2251,225 167167 1,1511,151 Нагретая тяжелая нефть 2Heated Heavy Oil 2 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 500500 260260 167167 1,1511,151 Облагороженная тяжелая нефть 3Refined Heavy Oil 3 722,500 фунт/час722,500 lbs / hour 3,7543,754 752,9752.9 400,5400,5 160160 1,1031,103 Охлажденная облагороженная тяжелая нефть 4Chilled Refined Heavy Oil 4 722,500 фунт/час722,500 lbs / hour 3,7543,754 120120 48,948.9 112,5112.5 776776 Жидкий продукт 66Liquid Product 66 576,800 фунт/час576,800 lbs / hour 1,4271,427 118,9118.9 48,348.3 14,814.8 102102 Сернистая сырая нефть 65Sulfur Crude Oil 65 556,100 фунт/час556,100 lb / h 961,4961.4 118,9118.9 48,348.3 14,814.8 102102 Природный газ 5, поступающий в разделительную колонну 58Natural gas 5 entering the separation column 58 1,0 мегакуб.фут /день1.0 megacub.ft / day 49,949.9 69,269.2 20,720.7 15,815.8 109109 Газ 67Gas 67 154,400 фунт/час154,400 lbs / hour 2,4472,447 110110 43,343.3 4545 310310 Сточные воды 22Wastewater 22 1,130 баррель/день1,130 barrel / day 414,5414.5 118,9118.9 48,348.3 14,814.8 102102 Отработавший газ из печи 17Exhaust gas from the furnace 17 310 мегакуб.фут /день310 megacub.ft / day 15,58015,580 506,3506.3 263,5263.5 14,814.8 102102 Продукт сырой нефти 21Crude oil product 21 40,710 баррель/день40,710 barrel / day 870,7870.7 118118 47,847.8 15,815.8 109109 56,656.6

Другое воплощение изображено на фиг.5. В этом воплощении инжекторный реактор 14 заменен реактором 75 для парциального окисления и реактором 66 для облагораживания. Парциальное окисление относится к способу ограничения количества кислорода, у которого есть возможность взаимодействовать с топливной смесью, с тем чтобы обеспечить, чтобы выходные продукты представляли собой в основном водород и моноокись углерода, а не двуокись углерода и воду. Реакторы для парциального окисления хорошо известны в области преобразования газа в жидкости, а также в других областях, и настоящее воплощение представляет собой пример применения способа парциального облагораживания нефти с использованием хорошо понятных коммерчески доступных компонентов. Нагретая топливная смесь 9 и нагретый сжатый воздух 12 поступают в реактор 75 для парциального окисления с генерированием синтетического газа 76. Горячий синтетический газ 76 направляется через набор инжекторных сопел (не показаны), расположенных в реакторе для 66 облагораживания. В этом воплощении используется высокое отношение пара к природному газу в нагретой топливной смеси 9 для поддержания синтетического газа 76 при температуре приблизительно 1400°F (760°C). Это предотвращает высокотемпературные повреждения проточных трубопроводов и сопел, используемых для транспортировки синтетического газа 76 в реактор 66 для облагораживания. Эта приблизительная температура не является ограничением настоящего воплощения, но скорее является функцией температурной стойкости материалов, используемых для изготовления компонентов оборудования для облагораживания. Имитационное моделирование этого воплощения опять предполагает, что 40% нагретой тяжелой нефти 2 взаимодействует с синтетическим газом, а оставшиеся 60% представляют собой гасящий материал. Результаты имитационного моделирования этого воплощения приведены в табл.3. Продукт 21 сырой нефти содержит 60,7 молярных процентов крекированной тяжелой нефти и имеет улучшение плотности до 8,4 градусов АНИ.Another embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the injection reactor 14 is replaced by a partial oxidation reactor 75 and a refining reactor 66. Partial oxidation refers to a method of limiting the amount of oxygen that can interact with the fuel mixture in order to ensure that the output products are primarily hydrogen and carbon monoxide, rather than carbon dioxide and water. Partial oxidation reactors are well known in the field of gas to liquid conversion, as well as in other fields, and the present embodiment is an example of the application of a partial oil refining process using well-known commercially available components. The heated fuel mixture 9 and heated compressed air 12 enter the partial oxidation reactor 75 to generate synthesis gas 76. The hot synthesis gas 76 is directed through a set of injection nozzles (not shown) located in the refining reactor 66. In this embodiment, a high steam to natural gas ratio in the heated fuel mixture 9 is used to maintain the synthesis gas 76 at a temperature of approximately 1400 ° F (760 ° C). This prevents high temperature damage to the flow lines and nozzles used to transport the synthetic gas 76 to the refining reactor 66. This approximate temperature is not a limitation of the present embodiment, but rather is a function of the temperature resistance of the materials used to make the components of the refining equipment. Simulation of this embodiment again suggests that 40% of the heated heavy oil 2 interacts with the synthesis gas, and the remaining 60% is a quenching material. The results of simulation modeling of this embodiment are given in table.3. Crude oil product 21 contains 60.7 molar percent of cracked heavy oil and has a density improvement of 8.4 degrees ANI.

Таблица 3
Результаты имитационного моделирования воплощения способа парциального облагораживания нефти для реактора для парциального окисления, показанного на фиг.5
Table 3
The results of the simulation of the embodiment of the partial refinement method of oil for the partial oxidation reactor shown in FIG. 5
Материал, участвующий в способеThe material involved in the method Объем потокаFlow volume Объем потока, Кгмоль/часThe volume of flow, Kgmol / hour Температура, °FTemperature ° F Температура, °CTemperature ° C Давление, фунт/кв.дюйм (абс.)Pressure psi (abs.) Давление, кПаPressure kPa Качество нефти АНИOil Quality ANI Тяжелая нефть 1Heavy oil 1 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 199,5199.5 93,193.1 169169 1,1651,165 32,832.8 Природный газ 5, поступающий в смеситель 16Natural gas 5 entering the mixer 16 20,0 мегакуб.фут/день20.0 megacub.ft / day 997,9997.9 8080 26,726.7 178,5178.5 1,2311,231 Пар 7Par 7 150,600 фунт/час150,600 lbs / hour 3,7923,792 372,8372.8 189,3189.3 178,5178.5 1,2311,231 Горячая вода 23, поступающая в бойлерHot water 23 entering the boiler 930,000 фунт/час930,000 lbs / hour 23,42023,420 450,1450.1 232,3232.3 15201520 10,48010,480 Нагретый сжатый воздух 12Heated compressed air 12 154,200 фунт/час154,200 lbs / hour 2,4292,429 800800 426,7426.7 177177 1,2201,220 Нагретая топливная смесь 9Heated fuel mixture 9 188,050 фунт/час188,050 lbs / hour 4,7904,790 800800 426,7426.7 177177 1,2201,220 Синтетический газ 76Synthetic gas 76 342,250 фунт/час342,250 lb / h 8,2238,223 14011401 760,8760.8 167167 1,1511,151 Нагретая тяжелая нефть 2Heated Heavy Oil 2 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 500500 260260 167167 1,1511,151 Облагороженная тяжелая нефть 3Refined Heavy Oil 3 853,500 фунт/час853,500 lbs / hour 8,7518,751 792,5°F792.5 ° F 422,5422.5 160160 1,1031,103 Охлажденная облагороженная тяжелая нефть 4Chilled Refined Heavy Oil 4 853,500 фунт/час853,500 lbs / hour 8,7518,751 120120 48,948.9 112,5112.5 776776 Жидкий продукт 66Liquid Product 66 626,400 фунт/час626,400 lbs / hour 4,3564,356 119,7119.7 48,748.7 14,814.8 102102 Сернистая сырая нефть 65Sulfur Crude Oil 65 484,500 фунт/час484,500 lbs / hour 818,1818.1 119,7119.7 48,748.7 14,814.8 102102 Природный газ 5, поступающий в разделительную колонну 58Natural gas 5 entering the separation column 58 910 килокуб.фут /день910 kilo cubic feet / day 45,445.4 69,269.2 20,720.7 15,815.8 109109 Газ 67Gas 67 233,400 фунт/час233,400 lbs / hour 4,4904,490 110110 43,343.3 4545 310310 Сточные воды 22Wastewater 22 9,538 баррель/день9.538 barrel / day 3,4993,499 119,7119.7 48,748.7 14,814.8 102102 Отработавший газ из печи 17Exhaust gas from the furnace 17 520,0 мегакуб.фут/день520.0 megacub.ft / day 25,90025,900 507507 263,9263.9 14,814.8 102102 Продукт сырой нефти 21Crude oil product 21 40,170 баррель/день40,170 barrel / day 806,4806.4 119,5119.5 48,648.6 15,815.8 109109 41,241.2

Воплощение, изображенное на фиг.6, подобно воплощению фиг.5, за исключением того, что часть топливного газа 19 рециклируется в реактор 14 для облагораживания. Поскольку топливный газ 19 содержит реакционноспособные газы, водород и моноокись углерода, настоящее воплощение имеет уменьшенную потребность в природном газе 5, находящемся в топливной смеси 9. После того как топливный газ 19 сжимается в компрессоре 71, пар смешивается в смесителе 70 с топливным газом 19 для уменьшения коррозии металла с образованием пыли в печи 77. Смесь 72 нагревается в печи 77 предпочтительно до температуры, находящейся в диапазоне от 1000 до 1500°F (538-816°C), а более предпочтительно в диапазоне от 1200 до 1400°F (649-760°C), и смешивается с синтетическим газом в смесителе 69. В этом воплощении какое-либо количество, но предпочтительно от 0 до 70% топливного газа 19, может рециклироваться в смеситель 70. Имитационное моделирование опять предполагает, что 40% нагретой тяжелой нефти 2 взаимодействует с синтетическим газом, а оставшиеся 60% представляют собой гасящий материал.The embodiment depicted in FIG. 6 is similar to the embodiment of FIG. 5, except that part of the fuel gas 19 is recycled to the refining reactor 14. Since fuel gas 19 contains reactive gases, hydrogen, and carbon monoxide, the present embodiment has a reduced need for natural gas 5 contained in fuel mixture 9. After fuel gas 19 is compressed in compressor 71, steam is mixed in mixer 70 with fuel gas 19 for reduce metal corrosion with the formation of dust in furnace 77. The mixture 72 is heated in furnace 77, preferably to a temperature in the range of 1000 to 1500 ° F (538-816 ° C), and more preferably in the range of 1200 to 1400 ° F (649 -760 ° C) and mixes with si synthetic gas in mixer 69. In this embodiment, some, but preferably from 0 to 70% of the fuel gas 19 may be recycled to the mixer 70. Simulation again assumes that 40% of the heated heavy oil 2 interacts with the synthesis gas, and the remaining 60% are extinguishing material.

Таблица 4 показывает, что использование природного газа 5 понижается на 45% благодаря использованию при имитационном моделировании рециклирования 50% топливного газа 19. Это, в свою очередь, уменьшает требования к объему нагретого сжатого воздуха 12 и пара 7. Эти уменьшения, в свою очередь, приводят к преимуществам понижения выбросов отходящего газа из печи 17 и понижения объема сточных вод 22. Продукт 21 сырой нефти содержит 61,9 молярных процентов компонентов крекированной тяжелой нефти. Альтернативная схема процесса, основывающаяся на этом воплощении, позволила бы рециклированному топливному газу обходить установку обработки газа. Это альтернатива имела бы преимущества уменьшения установки для обработки газа и позволила бы реакционноспособным радикалам сероводорода и водорода в непрореагировавшем топливном газе облегчить реакции облагораживания.Table 4 shows that the use of natural gas 5 is reduced by 45% due to the use of 50% fuel gas 19 in the simulation of recycling. This, in turn, reduces the requirements for the volume of heated compressed air 12 and steam 7. These decreases, in turn, lead to the advantages of reducing exhaust gas emissions from the furnace 17 and lowering the volume of waste water 22. The crude oil product 21 contains 61.9 molar percent of the components of the cracked heavy oil. An alternative process scheme based on this embodiment would allow recycled fuel gas to bypass the gas treatment unit. This alternative would have the advantages of reducing the gas treatment plant and allow the reactive radicals of hydrogen sulfide and hydrogen in unreacted fuel gas to facilitate the refining reactions.

Таблица 4
Результаты имитационного моделирования воплощения способа парциального облагораживания нефти с реактором и рециклированным газом, показанного на фиг.6
Table 4
The results of the simulation of the embodiment of the partial refinement method of oil with a reactor and recycled gas, shown in Fig.6
Материал, участвующий в способе The material involved in the method Объем потокаFlow volume Объем потока, Кгмоль/часThe volume of flow, Kgmol / hour Температура, °FTemperature ° F Температура, °CTemperature ° C Давление, фунт/кв.дюйм (абс.)Pressure psi (abs.) Давление, кПаPressure kPa Качество нефти АНИOil Quality ANI Тяжелая нефть 1Heavy oil 1 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 199,5199.5 93,193.1 169169 1,1651,165 32,832.8 Природный газ 5, поступающий в смеситель 16Natural gas 5 entering the mixer 16 10,5 мегакуб.фут /день10.5 megacub.ft / day 521,6521.6 8080 26,726.7 178,5178.5 1,2311,231 Пар 7Par 7 78,730 фунт/час78,730 lb / h 1,9821,982 372,8372.8 189,3189.3 178,5178.5 1,2311,231 Горячая вода 23, поступающая в бойлер Hot water 23 entering the boiler 579,000 фунт/час579,000 lbs / hour 14,58014,580 596,3596.3 313,5313.5 15201520 10,48010,480 Нагретый сжатый воздух 12Heated compressed air 12 80,630 фунт/час80,630 lb / h 1,2701,270 800800 426,7426.7 177177 1,2201,220 Нагретая топливная смесь 9Heated fuel mixture 9 98,300 фунт/час98,300 lbs / hour 2,5042,504 800800 426,7426.7 177177 1,2201,220 Синтетический газ 76Synthetic gas 76 178,900 фунт/час178,900 lbs / hour 4,2994,299 14011401 760,8760.8 167167 1,1511,151 Рециклированный остаточный газRecycled residual gas 174,300 фунт/час174,300 lbs / hour 3,3833,383 14011401 760,8760.8 167167 1,1511,151 Нагретая тяжелая нефть 2Heated Heavy Oil 2 40,000 баррель/день40,000 barrel / day 528,4528.4 500500 260260 167167 1,1511,151 Облагороженная тяжелая нефть 3Refined Heavy Oil 3 864,400 фунт/час864,400 lbs / hour 8,2098,209 797,6797.6 425,3425.3 160160 1,1031,103 Охлажденная облагороженная тяжелая нефть 4Chilled Refined Heavy Oil 4 864,400 фунт/час864,400 lbs / hour 8,2098,209 120120 48,948.9 112,5112.5 776776 Жидкий продукт 66Liquid Product 66 617,100 фунт/час617,100 lbs / hour 3,9903,990 119,1119.1 48,448,4 14,814.8 102102 Сернистая сырая нефть 65Sulfur Crude Oil 65 490,100 фунт/час490,100 lb / h 849,8849.8 119,1119.1 48,448,4 14,814.8 102102 Природный газ 5, поступающий в разделительную колонну 58Natural gas 5 entering the separation column 58 910 килокуб.фут /день910 kilo cubic feet / day 45,445.4 6969 20,720.7 1616 109109 Газ 67Gas 67 255,700 фунт/час255,700 lbs / hour 4,3334,333 110110 43,343.3 4545 310310 Сточные воды 22Wastewater 22 8,417 баррель/день8,417 barrels / day 3,0883,088 119,1119.1 48,448,4 14,814.8 102102 Отработавший газ из печи 17Exhaust gas from the furnace 17 297 мегакуб.фут /день297 megacub.ft / day 14,78014,780 504,5504.5 262,5262.5 14,814.8 102102 Продукт сырой нефти 21Crude oil product 21 40,680 баррель/день40,680 barrel / day 832,5832.5 117,5117.5 47,547.5 14,814.8 109109 41,941.9

ПримерыExamples

Концепция способа парциального облагораживания нефти с объединенной реакторной системой демонстрируется в установке с непрерывным потоком, как изображено на фиг.9 и 10. Как показано на фиг.9, объединенный реактор 100 состоит из реакционной камеры 110 для облагораживания тяжелой нефти, расположенной поверх реакционной камеры 120 для парциального окисления, которые соединены с помощью фланцевого соединения 140. Реакционная камера 120 для парциального окисления имеет огнеупорную футеровку 130 с внутренним диаметром 150 в 4 дюйма и длиной камеры 160 в 16 дюймов. Природный газ, смешанный с паром 171 и воздухом 172, вводят в реакционную камеру 120 через торцевой смесительный инжектор 170. Зажигатель 180 с раскаленной поверхностью и электронным управлением используется для инициирования термической реакции парциального окисления. Горячий синтетический газ, генерируемый в реакционной камере 120, направляется в реакционную камеру 110 через проход 121 для синтетического газа и через отверстие выпускного сопла 190. Тяжелая сырая нефть 111 поступает в нижнюю часть реакционной камеры 110 через утопленную трубу 112. Нижняя секция реакционной камеры 110 имеет внутренний диаметр 113 в 4,9 дюйма и имеет огнеупорную футеровку 114 для уменьшения потерь тепла. Горячий синтетический газ инжектируется в смесительную камеру 191 выпускного сопла 190, где тяжелая сырая нефть и циркулирующие в реакторе текучие среды сначала вступают в контакт и взаимодействуют. Выходящий поток покидает камеру 191 сопла, и дополнительные реакции облагораживания осуществляются в реакционной камере 110. Облагороженная нефть 118 покидает реакционную камеру 110 через выход 119. Верхняя секция реакционной камеры 110 имеет внутренний диаметр 115 в 3 дюйма и длину 3 фута. Для измерения температуры реакции вдоль верхней части реакционной камеры 110 расположено множество термопар 116a, 116b, 116c, 116d, 116e, 116f, 116g. Гидродинамика реакционной камеры 110 находится под сильным влиянием выпускной силы выпускного сопла 190. В случае очень сильной выпускной силы молекулы тяжелой нефти до выхода из реакционной камеры 110 могут пройти через выпускное сопло 190 множество раз.The concept of a partial refining process for an oil with a combined reactor system is demonstrated in a continuous flow unit as shown in FIGS. 9 and 10. As shown in FIG. 9, the combined reactor 100 consists of a refining chamber 110 for refining heavy oil located on top of the reaction chamber 120 for partial oxidation, which are connected using a flange connection 140. The reaction chamber 120 for partial oxidation has a refractory lining 130 with an inner diameter of 150 to 4 inches and a length of 160 to 16 inches. Natural gas mixed with steam 171 and air 172 is introduced into the reaction chamber 120 through an end mixing injector 170. An electronically controlled ignitor 180 with a hot surface is used to initiate a thermal partial oxidation reaction. The hot synthesis gas generated in the reaction chamber 120 is directed into the reaction chamber 110 through the synthesis gas passage 121 and through the orifice of the exhaust nozzle 190. Heavy crude oil 111 enters the lower part of the reaction chamber 110 through a recessed pipe 112. The lower section of the reaction chamber 110 has The inner diameter is 113 by 4.9 inches and has a refractory lining 114 to reduce heat loss. Hot syngas is injected into the mixing chamber 191 of the exhaust nozzle 190, where the heavy crude oil and the circulating fluids in the reactor first come into contact and interact. The effluent leaves the nozzle chamber 191, and further refining reactions are carried out in the reaction chamber 110. The refined oil 118 leaves the reaction chamber 110 through the outlet 119. The upper section of the reaction chamber 110 has an inner diameter of 115 by 3 inches and a length of 3 feet. To measure the reaction temperature, a plurality of thermocouples 116a, 116b, 116c, 116d, 116e, 116f, 116g are located along the upper part of the reaction chamber 110. The hydrodynamics of the reaction chamber 110 are strongly influenced by the outlet force of the outlet nozzle 190. In the case of a very strong outlet force, heavy oil molecules can pass through the outlet nozzle 190 many times before exiting the reaction chamber 110.

Упрощенная схема способа парциального облагораживания нефти пилотной установки 290 изображена на фиг.10. Облагороженная сырая нефть и газообразный продукт 210 покидают реакционную камеру 110 и поступают в горячий сепаратор 200. Углеводороды и пары воды, покидающие горячий сепаратор 200, конденсируются в холодном сепараторе 220. Дополнительная жидкость из легких углеводородов и вода, содержащаяся в продукте газа, собираются в емкости ловушки 230. Обе жидкости из холодного сепаратора 220 и из емкости ловушки 230 объединяются в сепараторе нефти и воды 231, и легкая нефть 240 отделяется от воды 241. Затем легкая нефть 240 объединяется с тяжелой нефтью 250 из горячего сепаратора 200 с образованием облагороженной сырой нефти 260. Хотя и не изображенный на фиг.10 альтернативный поток процесса должен включать в себя рециклирование тяжелой нефти 250 из горячего сепаратора 200 обратно в реакционную камеру 110. Альтернативно, в реактор 110 может рециклироваться фракция газойлей легкой нефти 240 с получением в целом более легкого жидкого продукта с более высокой плотностью АНИ и с более низкой вязкостью. Газообразный продукт 270 покидает пилотную установку 290 и анализируется online с помощью газового хроматографа 280. Могут осуществляться различные характеризации облагороженной сырой нефти. Примеры двух наборов реакционных условий приводятся для иллюстрации, но не предназначены для ограничения каким-либо образом указанного способа.A simplified diagram of the method of partial refinement of oil pilot installation 290 shown in Fig.10. The refined crude oil and gaseous product 210 leave the reaction chamber 110 and enter the hot separator 200. The hydrocarbons and water vapor leaving the hot separator 200 are condensed in the cold separator 220. Additional liquid from light hydrocarbons and water contained in the gas product are collected in a tank traps 230. Both liquids from the cold separator 220 and from the capacity of the trap 230 are combined in an oil and water separator 231, and the light oil 240 is separated from the water 241. Then the light oil 240 is combined with the heavy oil 250 from the hot about separator 200 to form refined crude oil 260. Although an alternative process stream not shown in FIG. 10 should include recycling heavy oil 250 from hot separator 200 back to reaction chamber 110. Alternatively, a light oil gas oil fraction may be recycled to reactor 110 240 to give a generally lighter liquid product with a higher ANI density and lower viscosity. The gaseous product 270 leaves the pilot unit 290 and is analyzed online using a gas chromatograph 280. Various characterizations of the refined crude oil may be carried out. Examples of two sets of reaction conditions are provided for illustration, but are not intended to limit the process in any way.

Пример 1Example 1

Битум Cold Lake используют в качестве тяжелой сырой нефти для демонстрации концепции способа парциального облагораживания нефти. Скорости потока для различных входных потоков и потоков продуктов и реакционные условия перечислены в таблице 5.Cold Lake bitumen is used as heavy crude oil to demonstrate the concept of a partial refining process. The flow rates for various input streams and product streams and reaction conditions are listed in table 5.

Таблица 5Table 5 Материал, участвующий в способе The material involved in the method Объем потокаFlow volume Массовый поток, грамм/часMass flow gram / hour Температура, °FTemperature ° F Температура, °CTemperature ° C Давление, фунт/кв.дюйм (абс.)Pressure psi (abs.) Давление, кПаPressure kPa Природный газ для парциального окисленияPartial Oxidation Natural Gas 32,57 куб.фут/час32.57 cubic feet / hour 661,8661.8 695,3695.3 368,5368.5 327,1327.1 2,255,42,255,4 Пар для парциального окисленияPartial Oxidation Steam 32,72 куб.фут /час32.72 cubic feet / hour 685,0685.0 695,3695.3 368,5368.5 327,1327.1 2,255,42,255,4 Сжатый воздух для парциального окисленияPartial Oxidation Compressed Air 146,45 куб.фут /час146.45 cubic feet / hour 5,049,95,049,9 711,2711.2 377,4377.4 335,0335.0 2,309,82,309.8 Синтетический газ для парциального облагораживанияPartial refinement synthetic gas 244,22 куб.фут /час244.22 cubic feet / hour 6,396,76,396.7 1,619,61,619,6 882,0882.0 316,3316.3 2,180,92,180,9 Тяжелая сырая нефть для парциального облагораживанияPartial Refining Heavy Oil 1,24 баррель/день1.24 barrel / day 8,248,08,248,0 658,2658.2 347,9347.9 316,3316.3 2,180,92,180,9 Нижняя часть камеры для парциального облагораживанияPartial Enclosure Bottom 14,644,714,644,7 763,3763.3 406,3406.3 316,3316.3 2,180,92,180,9 Средняя часть камеры для парциального облагораживанияPartial Enclosure Part Middle 14,644,714,644,7 756,5756.5 402,5402.5 315,8315.8 2,177,42,177,4 Нижняя часть камеры для парциального облагораживанияPartial Enclosure Bottom 14,644,714,644,7 752,4752.4 400,2400,2 315,3315.3 2,174,02,174,0 C2-C4 в продуктах газовC 2 -C 4 in gas products 54,654.6 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 C5-C9 в продуктах газовC 5 -C 9 in gas products 47,547.5 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 Облагороженная сырая нефтьRefined Crude Oil 1,22 баррель/день1.22 barrel / day 7,967,27,967.2 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 КоксCoke 0,00,0 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 Сточные водыWastewater 0,16 баррель/день0.16 barrel / day 1,047,21,047,2 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 Углеродистый материал в целом = 97,4% массового
Преобразование 1050°F(565,6°C) = 39,6% массового
Carbon material in general = 97.4% by mass
Conversion 1050 ° F (565.6 ° C) = 39.6% by mass

Даже при очень высокой температуре синтетического газа 1619°F (882°C) и низком парциальном давлении водорода (18% от давления синтетического газа) реакции облагораживания не производят продукт кокса. Это может быть связано с очень коротким временем реакции внутри камеры сопла и быстрым гашением текучей средой реактора после того, как выходящий поток реакции покидает камеру сопла. Воплощения настоящего изобретения дают меньше чем 1% массовый кокса по отношению к свежей поступающей нефти, альтернативно, менее чем 0,5% массового или менее чем 0,1% массового кокса. Реактор парциального облагораживания нефти является очень эффективным для сведения к минимуму вторичных реакций крекинга, как показывает очень низкий выход (<1% массового) газообразных легких углеводородов (C1-C4) по отношению к свежей поступающей нефти, как показано выше. Воплощения настоящего изобретения дают менее чем 4% массовых газообразных легких углеводородов (C1-C4) по отношению к свежей поступающей нефти, альтернативно, менее чем 3 или 2% массовых, или менее чем 1% массовый газообразных легких углеводородов (C1-C4). Воплощения настоящего изобретения дают более 80% массовых жидких продуктов. Жидкие продукты представляют собой материалы, которые являются жидкостями при комнатной температуре и не включают газы (C1-C4) и кокс. Воплощения настоящего изобретения обеспечивают получение больше 85, 90 или 95% массовых жидких продуктов.Even at a very high syngas temperature of 1619 ° F (882 ° C) and a low partial hydrogen pressure (18% of the syngas pressure), the refining reactions do not produce a coke product. This may be due to the very short reaction time inside the nozzle chamber and the rapid quenching by the reactor fluid after the effluent from the reaction chamber leaves the nozzle chamber. Embodiments of the present invention produce less than 1% by weight coke relative to fresh incoming oil, alternatively, less than 0.5% by weight or less than 0.1% by weight coke. The partial oil refining reactor is very effective in minimizing secondary cracking reactions, as it shows a very low yield (<1% mass) of gaseous light hydrocarbons (C 1 -C 4 ) with respect to the fresh incoming oil, as shown above. Embodiments of the present invention produce less than 4% by weight gaseous light hydrocarbons (C 1 -C 4 ) with respect to fresh incoming oil, alternatively, less than 3 or 2% by weight, or less than 1% by weight gaseous light hydrocarbons (C 1 -C 4 ). Embodiments of the present invention give more than 80% of the mass liquid products. Liquid products are materials that are liquids at room temperature and do not include gases (C 1 -C 4 ) and coke. Embodiments of the present invention provide more than 85, 90 or 95% by weight of liquid products.

Данные по качеству продукта в сравнении с исходным битумом Cold Lake перечислены в таблице 6. Даже при преобразовании при 1050°F (565,6°C), близком к 40%, облагороженная сырая нефть содержит только небольшую фракцию с температурой кипения ниже 350°F (177°C). Это может быть связано с неадекватным охлаждением выходной части пилотной установки, что может приводить к некоторым потерям фракции C5-C7 легкой нефти. Воплощения настоящего изобретения дают преобразование при 1050°F (565,6°C) по отношению к свежей поступающей нефти, равное более 30% массовых, альтернативно, более 35% массовых или более 37,5% массового. Облагороженная сырая нефть имеет гораздо более низкую вязкость, чем исходный битум, но имеет более высокие содержания углерода по Конрадсону и нерастворимого толуола. Элементный анализ показывает, что облагороженная сырая нефть имеет более высокое содержание водорода, чем исходный битум, при этом бромное число и P-фактор показывают, что облагороженная сырая нефть является очень стабильной.Product quality data compared to the original Cold Lake bitumen are listed in Table 6. Even when converted at 1050 ° F (565.6 ° C) close to 40%, refined crude oil contains only a small fraction with a boiling point below 350 ° F (177 ° C). This may be due to inadequate cooling of the outlet of the pilot plant, which can lead to some losses of the C 5 -C 7 fraction of light oil. Embodiments of the present invention give a conversion at 1050 ° F (565.6 ° C) with respect to fresh incoming oil equal to more than 30% by weight, alternatively, more than 35% by weight or more than 37.5% by weight. Refined crude oil has a much lower viscosity than the original bitumen, but has higher Conradson carbon and insoluble toluene. Elemental analysis shows that the refined crude oil has a higher hydrogen content than the original bitumen, while the bromine number and P-factor indicate that the refined crude oil is very stable.

Таблица 6Table 6 Свойства жидкостиFluid properties ЕдиницаUnit Битум Cold LakeBitumen Cold Lake Облагороженная сырая нефтьRefined Crude Oil Фракция <350°F(176,7°C) Fraction <350 ° F (176.7 ° C) мас.%wt.% 0,000.00 2,592.59 Фракция < 650°F (343,3°C) Fraction <650 ° F (343.3 ° C) мас.%wt.% 15,1715.17 27,3527.35 Фракция < 1050°F (565,6°C) Fraction <1050 ° F (565.6 ° C) мас.%wt.% 52,4952,49 70,3370.33 Фракция > 1050°F (565,6°C) Fraction> 1050 ° F (565.6 ° C) мас.%wt.% 47,5147.51 29,6729.67 Плотность АНИDensity ANI 10,0710.07 11,8311.83 Кинетическая вязкость @40°CKinetic viscosity @ 40 ° C сантистоксcentistokes 7,730,07,730,0 369,00369.00 Кинетическая вязкость @100°CKinetic viscosity @ 100 ° C сантистоксcentistokes 128,00128.00 21,6221.62 MCRTMCRT мас.%wt.% 13,0313.03 13,7813.78 Нерастворимый толуолInsoluble toluene мас.%wt.% 0,090.09 0,200.20 Бромное числоBromine number гBr2/100гgBr 2 / 100g 17,1817.18 16,5216.52 CC мас.%wt.% 84,4284.42 84,8884.88 НN мас.%wt.% 10,0310.03 10,2210.22 NN мас.%wt.% 0,330.33 0,420.42 SS мас.%wt.% 4,734.73 4,264.26 Содержание водыWater content мас.%wt.% 0,150.15 0,260.26 P-факторP factor 2,412.41

Пример 2Example 2

Для этого исследования в качестве тяжелой сырой нефти используется битум Athabasca. Скорости потока для различных входных потоков и потоков продуктов и реакционные условия перечислены в таблице 7.Athabasca bitumen is used as heavy crude oil for this study. Flow rates for various input streams and product streams and reaction conditions are listed in table 7.

Таблица 7Table 7 Материал, участвующий в способе The material involved in the method Объем потокаFlow volume Массовый поток, грамм/часMass flow gram / hour Температура, °FTemperature ° F Температура, °CTemperature ° C Давление, фунт/кв.дюйм (абс.)Pressure psi (abs.) Давление, кПаPressure kPa Природный газ для парциального окисленияPartial Oxidation Natural Gas 30,81 куб.фут час30.81 cubic feet per hour 626,0626.0 615,1615.1 323,9323.9 370,0370.0 2,551,42,551,4 Пар для парциального окисленияPartial Oxidation Steam 33,99 куб.фут час33.99 cubic feet per hour 731,9731.9 615,1615.1 323,9323.9 370,0370.0 2,551,42,551,4 Сжатый воздух для парциального окисленияPartial Oxidation Compressed Air 139,12 куб.фут час139.12 cubic feet per hour 4,797,44,797,4 629,7629.7 332,1332.1 378,5378.5 2,609,82,609.8 Синтетический газ для парциального облагораживанияPartial refinement synthetic gas 226,89 куб.фут час226.89 cubic feet per hour 6,155,36,155,3 1,530,01,530,0 832,2832.2 368,6368.6 2,541,82,541.8 Тяжелая сырая нефть для парциального облагораживанияPartial Refining Heavy Oil 0,91 баррель/день0.91 barrel / day 6,070,46,070,4 580,3580.3 304,6304.6 368,6368.6 2,541,82,541.8 Нижняя часть камеры парциального облагораживанияThe lower part of the partial refinement chamber 12,225,612,225,6 770,5770.5 410,3410.3 368,6368.6 2,541,82,541.8 Средняя часть камеры парциального облагораживанияThe middle part of the partial refining chamber 12,225,612,225,6 763,0763.0 406,1406.1 368,1368.1 2,538,32,538,3 Нижняя часть камеры парциального облагораживанияThe lower part of the partial refinement chamber 12,225,612,225,6 758,8758.8 403,8403.8 367,6367.6 2,534,92,534.9 C2-C4 в продуктах газовC 2 -C 4 in gas products 60,560.5 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 C5-C9 в продуктах газовC 5 -C 9 in gas products 61,761.7 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 Облагороженная сырая нефтьRefined Crude Oil 0,89 баррель/
день
0.89 barrel /
day
5,796,55,796.5 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4
КоксCoke 0,00,0 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4 Сточные водыWastewater 0,17 баррель/
день
0.17 barrel /
day
1,128,11,128,1 80,080.0 26,726.7 14,714.7 101,4101,4
Углеродистый материал в целом = 97,7% массового
Преобразование 1050°F(565,6°C) = 39,1% массового
Carbon material in general = 97.7% by mass
Conversion 1050 ° F (565.6 ° C) = 39.1% by mass

Скорость поступления битума (0,91 баррель/день) и температура синтетического газа (832°C) примера 2 меньше, чем в примере 1. Опять же, продукта кокса не наблюдается при преобразовании при 1050°F (565,6°C), близком к 40%. Для облагороженной сырой нефти достигается очень высокая степень понижения вязкости, как показано в таблице 8. Содержание углерода по Конрадсону облагороженного битума чуть ниже, чем у исходного битума, в то время как нерастворимый толуол поддерживается на том же уровне. Облагороженная сырая нефть имеет большее содержание водорода, чем исходный битум, как в примере 1. Как бромное число, так и P-фактор показывают, что облагороженная сырая нефть является стабильной без необходимости в дальнейшей гидрообработке.The bitumen delivery rate (0.91 barrel / day) and the synthesis gas temperature (832 ° C) of Example 2 are lower than in Example 1. Again, the coke product was not observed during conversion at 1050 ° F (565.6 ° C), close to 40%. For refined crude oil, a very high degree of viscosity reduction is achieved, as shown in Table 8. Conradson's carbon content of refined bitumen is slightly lower than that of the original bitumen, while insoluble toluene is maintained at the same level. Refined crude oil has a higher hydrogen content than the original bitumen, as in Example 1. Both the bromine number and the P-factor indicate that the refined crude oil is stable without the need for further hydroprocessing.

Таблица 8Table 8 Свойства жидкостиFluid properties ЕдиницаUnit Битум AthabascaBitumen Athabasca Облагороженная сырая нефтьRefined Crude Oil Фракция <350°F (176,7°C) Fraction <350 ° F (176.7 ° C) мас.%wt.% 0,000.00 2,722.72 Фракция <650°F (343,3°C) Fraction <650 ° F (343.3 ° C) мас.%wt.% 12,2512.25 26,5826.58 Фракция <1050°F (565,6°C) Fraction <1050 ° F (565.6 ° C) мас.%wt.% 54,3054.30 70,8370.83 Фракция >1050°F (565,6°C) Fraction> 1050 ° F (565.6 ° C) мас.%wt.% 45,7045.70 29,1729.17 Плотность АНИDensity ANI 9,169.16 11,8411.84 Кинетическая вязкость @40°CKinetic viscosity @ 40 ° C сантистоксcentistokes 20,900,0020,900.00 228,65228.65 Кинетическая вязкость @100°CKinetic viscosity @ 100 ° C сантистоксcentistokes 205,00205.00 16,3016.30 MCRTMCRT мас.%wt.% 12,9312.93 12,1712.17 Нерастворимый толуолInsoluble toluene мас.%wt.% 0,030,03 0,070,07 Бромное числоBromine number гBr2/100гgBr 2 / 100g 19,1819.18 19,0819.08 CC мас.%wt.% 84,5084.50 84,8784.87 НN мас.%wt.% 10,2610.26 10,7410.74 NN мас.%wt.% 0,360.36 0,330.33 SS мас.%wt.% 4,834.83 4,254.25 Содержание водыWater content мас.%wt.% 0,180.18 0,140.14 P-факторP factor 2,032.03

Должно быть понятно, что все предыдущее описание представляет собой только подробное описание конкретных воплощений настоящего изобретения. Другие воплощения могут использоваться, и многочисленные изменения в описанных воплощениях могут производиться в соответствии с описанием, приведенным здесь, без отклонения от духа или рамок настоящего изобретения. Например, каждое из указанных выше воплощений включает в себя использование отдельного инжекторного реактора или реактора облагораживания. Способ парциального облагораживания нефти не ограничивается таким образом. В частности, воплощения указанного способа, в которых более одного инжекторного реактора или реактора облагораживания используются последовательно, применяются для получения таким образом высоких эффективностей облагораживания. Указанный способ также может использоваться в воплощениях, в которых более одного инжекторного реактора или реактора облагораживания используются параллельно, с тем чтобы могла быть достигнута более высокая объемная пропускная способность при облагораживании тяжелой нефти. Каждое из этих воплощений находится в рамках настоящего изобретения. По этой причине предшествующее описание не предназначено для ограничения рамок настоящего изобретения. Скорее, рамки настоящего изобретения должны определяться только прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.It should be understood that the entire foregoing description is only a detailed description of specific embodiments of the present invention. Other embodiments may be used and numerous changes to the described embodiments may be made as described herein without departing from the spirit or scope of the present invention. For example, each of the above embodiments includes the use of a separate injection or refining reactor. The method of partial refinement of oil is not limited in this way. In particular, embodiments of the process, in which more than one injector reactor or refining reactor are used in series, are used to thereby obtain high refinement efficiencies. The specified method can also be used in embodiments in which more than one injection reactor or refining reactor are used in parallel, so that a higher volumetric throughput for refining heavy oil can be achieved. Each of these embodiments is within the scope of the present invention. For this reason, the foregoing description is not intended to limit the scope of the present invention. Rather, the scope of the present invention should be determined only by the attached claims and their equivalents.

Все документы, цитируемые здесь, полностью включаются в качестве ссылок для всех юрисдикций, в которых такое включение разрешается, и до той степени, когда они уже не согласуются с настоящим описанием. Хотя некоторые зависимые пункты формулы изобретения имеют одиночные зависимости, в соответствии с практикой, принятой в США, каждая из особенностей в любом из зависимых пунктов может объединяться с каждой из особенностей одного или нескольких других зависимых пунктов, зависящих от одного и того же независимого пункта или пунктов. Определенные особенности настоящего изобретения описаны в терминах набора численных верхних пределов и набора численных нижних пределов. Необходимо понять, что пределы, получаемые путем любого объединения этих пределов, находятся в рамках настоящего изобретения, если не указано иного.All documents cited here are fully incorporated by reference for all jurisdictions in which such inclusion is permitted, and to the extent that they are no longer consistent with this description. Although some dependent claims have single dependencies, in accordance with US practice, each of the features in any of the dependent claims may be combined with each of the features of one or more other dependent claims, depending on the same independent claim or claims . Certain features of the present invention are described in terms of a set of numerical upper limits and a set of numerical lower limits. You must understand that the limits obtained by any combination of these limits are within the scope of the present invention, unless otherwise indicated.

Claims (42)

1. Реактор для облагораживания тяжелой нефти, содержащий реакционную камеру для парциального окисления, пригодную для образования синтетического газа, содержащего газообразный водород, реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти, содержащую высокотемпературную реакционную зону, пригодную для термического крекинга, по меньшей мере, части тяжелой нефти в присутствии синтетического газа при температуре, превышающей 1225°F, в течение менее 10 с с образованием термически крекированной нефти, зону быстрого гашения, пригодную для гашения термически крекированной нефти с помощью гасящей тяжелой нефти в течение 10 с инициирования термического крекинга тяжелой нефти в высокотемпературной реакционной зоне, стабилизационную зону, пригодную для обеспечения времени пребывания для термически крекированной нефти от 1 до 60 мин при пониженной температуре менее 850°F с образованием облагороженной нефтяной смеси, и, по меньшей мере, одно выпускное сопло, пригодное для приема синтетического газа, образованного в реакционной камере парциального окисления и протекающего через выпускное сопло со скоростью, достаточной для выпуска тяжелой нефти из реакционной камеры тяжелой нефти в выпускное сопло с обеспечением контакта синтетического газа с, по меньшей мере, частью тяжелой нефти, и проход, пригодный для извлечения, по меньшей мере, части облагороженной нефтяной смеси из реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти.1. A heavy oil refining reactor comprising a partial oxidation reaction chamber suitable for generating a synthetic gas containing hydrogen gas, a heavy oil refining reaction chamber containing a high temperature reaction zone suitable for thermal cracking of at least a portion of the heavy oil in the presence of synthesis gas at a temperature in excess of 1225 ° F for less than 10 s to form thermally cracked oil, a quick quench zone suitable for use thermally cracked oil using quenching heavy oil for 10 s initiating thermal cracking of heavy oil in the high-temperature reaction zone, a stabilization zone suitable for providing a residence time for thermally cracked oil from 1 to 60 minutes at a reduced temperature of less than 850 ° F with the formation of ennobled oil mixture, and at least one outlet nozzle suitable for receiving synthesis gas formed in a partial oxidation reaction chamber and flowing through an effluent a nozzle at a speed sufficient to discharge heavy oil from the reaction chamber of the heavy oil into the exhaust nozzle to ensure that the syngas is in contact with at least a portion of the heavy oil, and a passage suitable for recovering at least a portion of the refined oil mixture from the reaction heavy oil refining chambers. 2. Реактор по п.1, в котором высокотемпературная реакционная зона в основном расположена в выпускном сопле.2. The reactor according to claim 1, in which the high-temperature reaction zone is mainly located in the exhaust nozzle. 3. Реактор по п.2, в котором высокотемпературная реакционная зона полностью расположена в выпускном сопле.3. The reactor according to claim 2, in which the high-temperature reaction zone is completely located in the exhaust nozzle. 4. Реактор по п.3, в котором зона быстрого гашения в основном расположена в выпускном сопле.4. The reactor according to claim 3, in which the quick blanking zone is mainly located in the exhaust nozzle. 5. Реактор по п.2, в котором реакционная камера облагораживания тяжелой нефти приспособлена для внутреннего рециклирования смеси термически крекированной нефти и гасящей тяжелой нефти в выпускное сопло, тем самым обеспечивая множество прохождений рециклированной нефти через высокотемпературную реакционную зону реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти.5. The reactor according to claim 2, in which the heavy oil refining reaction chamber is adapted to internally recycle a mixture of thermally cracked oil and quenching heavy oil to an exhaust nozzle, thereby providing a plurality of passes of the recycled oil through the high temperature reaction zone of the heavy oil refining reaction chamber. 6. Реактор по п.5, в котором выпускное сопло приспособлено для прохождения через него более чем 10 единиц нефти на каждую единицу свежей тяжелой нефти, поступающей в реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти.6. The reactor according to claim 5, in which the exhaust nozzle is adapted to pass through it more than 10 units of oil for each unit of fresh heavy oil entering the reaction chamber for refining heavy oil. 7. Реактор по п.2, в котором реакционная камера парциального окисления содержит проход для поступления окислительного реагента, пригодный для прохождения окислительного реагента, состоящего в основном из воздуха, в реакционную камеру для парциального окисления.7. The reactor according to claim 2, in which the partial oxidation reaction chamber comprises an oxidizing reagent passage suitable for passing an oxidizing reagent consisting essentially of air into the partial oxidation reaction chamber. 8. Реактор по п.2, в котором реакционная камера для облагораживания тяжелой нефти приспособлена для работы при внутреннем давлении от 200 до 600 фунт/кв.дюйм.8. The reactor according to claim 2, in which the reaction chamber for refining heavy oil is adapted to operate at an internal pressure of 200 to 600 psi. 9. Реактор по п.8, в котором реакционная камера для облагораживания тяжелой нефти приспособлена для работы при парциальном давлении газообразного водорода от 40 до 120 фунт/кв.дюйм.9. The reactor of claim 8, in which the reaction chamber for refining heavy oil is adapted to operate at a partial pressure of hydrogen gas from 40 to 120 psi. 10. Реактор по п.2, в котором стабилизационная зона приспособлена для обеспечения времени пребывания для термически крекированной нефти от 20 до 50 мин.10. The reactor according to claim 2, in which the stabilization zone is adapted to provide a residence time for thermally cracked oil from 20 to 50 minutes 11. Реактор по п.2, в котором высокотемпературная реакционная зона приспособлена для термического крекинга, по меньшей мере, части тяжелой нефти в присутствии синтетического газа при температуре, превышающей 1225°F, в течение менее 2 с.11. The reactor according to claim 2, in which the high-temperature reaction zone is adapted for thermal cracking of at least part of the heavy oil in the presence of synthesis gas at a temperature exceeding 1225 ° F for less than 2 s. 12. Реактор по п.2, который содержит множество проходов выпускных сопел.12. The reactor according to claim 2, which contains many passages of the exhaust nozzles. 13. Способ облагораживания тяжелой нефти, осуществляемый в реакторе по п.1, обеспечивающий получение, по меньшей мере, 80 мас.% жидких продуктов и содержащий следующие стадии:13. The method for upgrading heavy oil, carried out in the reactor according to claim 1, providing at least 80 wt.% Liquid products and containing the following stages: термический крекинг поступающей нефти, содержащей тяжелую нефть, при температуре выше 1225°F в течение менее 10 с в присутствии газа, содержащего водород, с получением продукта термически крекированной нефти;thermal cracking of incoming oil containing heavy oil at a temperature above 1225 ° F for less than 10 s in the presence of a gas containing hydrogen to obtain a thermally cracked oil product; гашение продукта термически крекированной нефти в течение 10 с инициирования термического крекинга поступающей нефти путем смешивания продукта термически крекированной нефти с гасящей нефтью с образованием продукта гашеной нефти;quenching the thermally cracked oil product within 10 seconds of initiating thermal cracking of the incoming oil by mixing the thermally cracked oil product with quenching oil to form a quenched oil product; стабилизация продукта гашеной нефти при температуре менее 850°F в течение от 1 до 60 мин с образованием продукта стабилизированной нефти.stabilization of the slaked oil product at a temperature of less than 850 ° F. for 1 to 60 minutes to form a stabilized oil product. 14. Способ по п.13, в котором продолжительность стадии термического крекинга составляет менее 2 с.14. The method of claim 13, wherein the duration of the thermal cracking step is less than 2 s. 15. Способ по п.14, в котором стадия термического крекинга представляет собой в основном газофазную реакцию термического крекинга.15. The method according to 14, in which the stage of thermal cracking is basically a gas-phase reaction of thermal cracking. 16. Способ по п.15, в котором гасящая нефть содержит тяжелую нефть.16. The method according to clause 15, in which the quenching oil contains heavy oil. 17. Способ по п.16, дополнительно включающий создание потока свежей тяжелой нефти, поступающей с первым удельным массовым расходом.17. The method according to clause 16, further comprising creating a stream of fresh heavy oil coming in with a first specific mass flow rate. 18. Способ по п.17, в котором поступающая нефть для стадии термического крекинга содержит продукт рециклированной погашенной нефти и/или продукт стабилизированной нефти.18. The method of claim 17, wherein the incoming oil for the thermal cracking step comprises a recycled off oil product and / or a stabilized oil product. 19. Способ по п.18, в котором общий удельный массовый расход поступающей нефти на стадии термического крекинга превышает, по меньшей мере, в 10 раз первый удельный массовый расход потока свежей тяжелой нефти.19. The method according to p, in which the total specific mass flow rate of the incoming oil at the stage of thermal cracking exceeds at least 10 times the first specific mass flow rate of the flow of fresh heavy oil. 20. Способ по п.16, в котором тяжелую нефть облагораживают до более легкой нефти как на стадии термического крекинга, так и на стадии стабилизации.20. The method according to clause 16, in which the heavy oil is refined to a lighter oil both at the stage of thermal cracking and at the stage of stabilization. 21. Способ по п.20, в котором, по меньшей мере, 30% общего облагораживания тяжелой нефти осуществляют на стадии стабилизации.21. The method according to claim 20, in which at least 30% of the total upgrading of heavy oil is carried out at the stabilization stage. 22. Способ по п.16, который обеспечивает получение менее 4 мас.% углеводородов С14.22. The method according to clause 16, which provides less than 4 wt.% Hydrocarbons With 1 -C 4 . 23. Способ по п.22, который обеспечивает получение менее 1 мас.% углеводородов C1-C4.23. The method according to item 22, which provides less than 1 wt.% Hydrocarbons C 1 -C 4 . 24. Способ по п.16, в котором продукт погашенной нефти стабилизируют в течение от 20 до 50 мин.24. The method according to clause 16, in which the product extinguished oil is stabilized for from 20 to 50 minutes 25. Способ по п.16, в котором газ, содержащий водород, представляет собой синтетический газ, получаемый в основном из воздуха, в качестве окислительного реагента и содержит газообразный водород.25. The method according to clause 16, in which the gas containing hydrogen is a synthetic gas, obtained mainly from air, as an oxidizing reagent and contains hydrogen gas. 26. Способ по п.25, в котором стадию термического крекинга осуществляют при давлении системы от 200 до 600 фунт/кв.дюйм.26. The method according A.25, in which the stage of thermal cracking is carried out at a system pressure of from 200 to 600 psi. 27. Способ по п.26, в котором стадию термического крекинга осуществляют при парциальном давлении газообразного водорода от 40 до 120 фунт/кв.дюйм.27. The method according to p, in which the stage of thermal cracking is carried out at a partial pressure of hydrogen gas from 40 to 120 psi. 28. Способ по п.27, в котором получение синтетического газа дополнительно включает использование пара и газообразных углеводородов, при этом молярное отношение пара к газообразным углеводородам составляет от 0,5:1 до 2,0:1.28. The method according to item 27, in which the synthesis gas further includes the use of steam and gaseous hydrocarbons, the molar ratio of steam to gaseous hydrocarbons is from 0.5: 1 to 2.0: 1. 29. Способ по п.16, который обеспечивает получение менее 1 мас.% кокса по отношению к свежей поступающей нефти.29. The method according to clause 16, which provides less than 1 wt.% Coke in relation to fresh incoming oil. 30. Способ по п.29, который обеспечивает получение менее 0,5 мас.% кокса по отношению к свежей поступающей нефти.30. The method according to clause 29, which provides less than 0.5 wt.% Coke in relation to fresh incoming oil. 31. Способ по п.30, который обеспечивает получение менее 0,1 мас.% кокса по отношению к свежей поступающей нефти.31. The method according to p. 30, which provides less than 0.1 wt.% Coke in relation to fresh incoming oil. 32. Способ по п.16, обеспечивающий облагораживание тяжелой нефти при 1050°F, превышает 30 мас.%.32. The method according to clause 16, providing refinement of heavy oil at 1050 ° F, exceeds 30 wt.%. 33. Способ по п.32, обеспечивающий облагораживание тяжелой нефти при 1050°F, превышает 35 мас.%.33. The method according to p, providing refinement of heavy oil at 1050 ° F, exceeds 35 wt.%. 34. Способ по п.16, в котором индекс интенсивности реакции стадии стабилизации составляет менее 300 с.34. The method according to clause 16, in which the index of the intensity of the reaction of the stabilization stage is less than 300 C. 35. Способ по п.16, в котором индекс интенсивности реакции стадии стабилизации составляет менее 200 с.35. The method according to clause 16, in which the intensity index of the reaction of the stabilization stage is less than 200 C. 36. Способ по п.16, который обеспечивает получение, по меньшей мере, 90 мас.% жидких продуктов.36. The method according to clause 16, which provides at least 90 wt.% Liquid products. 37. Способ по п.36, который обеспечивает получение, по меньшей мере, 95 мас.% жидких продуктов.37. The method according to clause 36, which provides at least 95 wt.% Liquid products. 38. Способ по п.16, который является некаталитическим способом.38. The method according to clause 16, which is a non-catalytic method. 39. Способ по п.16, в котором поступающая нефть содержит до 5 мас.% твердых продуктов.39. The method according to clause 16, in which the incoming oil contains up to 5 wt.% Solid products. 40. Способ по п.16, дополнительно включающий отделение от продукта стабилизированной нефти фракции тяжелой нефти и рециклирование указанной фракции тяжелой нефти на стадию термического крекинга.40. The method according to clause 16, further comprising separating the heavy oil fraction from the stabilized oil product and recycling said heavy oil fraction to a thermal cracking step. 41. Способ по п.15, в котором гасящая нефть содержит газойль.41. The method according to clause 15, in which the quenching oil contains gas oil. 42. Продукт стабилизированной нефти, полученный с помощью способа по п.13.42. The stabilized oil product obtained using the method according to item 13.
RU2004126967/04A 2003-09-08 2004-09-07 Method and caustic reactor for heavy crude oil and product obtained from it RU2340654C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/657,360 US20040104147A1 (en) 2001-04-20 2003-09-08 Heavy oil upgrade method and apparatus
US10/657,360 2003-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004126967A RU2004126967A (en) 2006-02-27
RU2340654C2 true RU2340654C2 (en) 2008-12-10

Family

ID=34273475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004126967/04A RU2340654C2 (en) 2003-09-08 2004-09-07 Method and caustic reactor for heavy crude oil and product obtained from it

Country Status (2)

Country Link
CA (1) CA2475745A1 (en)
RU (1) RU2340654C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527281C1 (en) * 2013-02-18 2014-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма ТИТАН" Procedure for complex oil processing and installation for its implementation
RU2612969C2 (en) * 2012-08-20 2017-03-14 Юоп Ллк Hydrotreatment process and apparatus therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2612969C2 (en) * 2012-08-20 2017-03-14 Юоп Ллк Hydrotreatment process and apparatus therefor
RU2527281C1 (en) * 2013-02-18 2014-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма ТИТАН" Procedure for complex oil processing and installation for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
CA2475745A1 (en) 2005-03-08
RU2004126967A (en) 2006-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2282784C2 (en) Method and device for enriching heavy oil
US4426278A (en) Process and apparatus for thermally cracking hydrocarbons
US20070272538A1 (en) Flash pyrolosis method for carbonaceous materials
JPS601138A (en) Thermal cracking process for selective production of olefin and aromatic hydrocarbon from hydrocarbon
CN108148617A (en) For detaching the method and apparatus of particle from particle-fluid mixture
JPH0421717B2 (en)
US20150165414A1 (en) Methods and reactors for producing acetylene
US9771525B2 (en) Method and apparatus for upgrading heavy oil
JPS6011585A (en) Thermal cracking to produce petrochemicals selectively from hydrocarbon
US4166830A (en) Diacritic cracking of hydrocarbon feeds for selective production of ethylene and synthesis gas
US20150361010A1 (en) Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene
RU2340654C2 (en) Method and caustic reactor for heavy crude oil and product obtained from it
US20040104147A1 (en) Heavy oil upgrade method and apparatus
US10508245B2 (en) Integrated system for bitumen partial upgrading
US20150165411A1 (en) Methods and reactors for producing acetylene
CN105623709B (en) A kind of steam cracking method
WO2005073346A1 (en) Process and installation for high temperature processing of heavy petroleum residues
US7250449B2 (en) High temperature hydrocarbon cracking
US20180282641A1 (en) Integrated method for bitumen partial upgrading
RU2497930C1 (en) Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock
JPS59168091A (en) Thermal cracking process to produce olefin and synthetic cas from hydrocarbon
CN101454425A (en) Flash pyrolysis method for carbonaceous materials
KR870000500B1 (en) Partial oxidation of heavy refinery fractions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090908