TWI227270B - Integrated bitumen production and gas conversion - Google Patents

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1227270 A7 B7 五、發明説明（1) 發明範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於藉氣體轉化法製得的烴和水蒸汽用以促 進瀝青製造和運送的方法。更特別地，本發明係關於天然 氣體轉化成F i s c h e r - T「〇 p s c h合成氣進料的方法，自此，製 得液態烴和水蒸汽以有助於瀝青產製及藉管線將瀝青運送 至純化設備。 發明背景 經濟部智慧財產局B(工消費合作社印製 在如加拿大和委內瑞拉，發現形成非常重質的粗油沉 積物（如：焦油砂）中含有百萬兆桶非常重質的黏稠石油 (通常被稱爲瀝青）。此瀝青的A P I重通常在5。至 1 0 °範圍內’於形成溫度和壓力下的黏度可高至百萬厘泊 。此構成瀝青的含烴分子中的氫少，樹脂和瀝青質含量高 達7 0 %。此使得瀝青難以製造、運送和升級。其黏度必 須於原處（地下）降低以被抽出（製造）。曾建議於原處 以芳族溶劑稀釋瀝青以降低黏度（加拿大專利案第 1 ’ 0 3 4，4 8 5號），通常藉水蒸汽促進瀝青之產製 。水蒸汽促進的瀝青產製法中，向下注入熱水蒸汽以使得 油的黏度降至足以自地下抽出的程度。例如，美國專利案 第4 ’ 6 0 7 ’ 6 9 9號中曾描述此方式。美國專利案第 4 ’ 8 7 4 ’ 0 4 3號提出交替地將水蒸汽和熱水注入地 下。但是’水蒸汽製得的瀝青仍太黏稠而無法藉管線運送 至升級設備。因此’必須以可相配伍、黏度較低的液體以 足以製得黏度低至可藉管線運送之混合物的量稀釋。此爲 本紙張U沒扫標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1227270 A7 B7 五、發明说明（2) 已知，並已揭示於，如：美國專利案第 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 ，0 9 6 ，1 9 2號中。產製瀝青的一個明顯特徵是易 取得的水蒸汽來源，其中的一些於製程中消失或耗損且無 法被回收。另一者是大量供應相配伍的瀝青稀釋劑，在其 以單次全數通過方式使用時更是如此，其以不須下游瀝青 轉化操作以得到稀釋劑時爲佳。美國專利案第 6 ，0 9 6 ，1 9 2號的方法中，藉由形成天然氣冷凝物 之混合物而得到稀釋劑，自瀝青的部分催化性烴轉化而得 到低沸點烴。須要豐富的烴來源使得藉瀝青轉化得到的瀝 青中段餾出燃料升級。希望製備瀝青柴油時，十六烷含量 相當高的摻合組份必須與十六烷瀝青柴油較低者摻合。 經濟部智慧財產局g(工消f合作社印製 氣體轉化法自衍生自天然氣的合成氣製得烴，此爲習 知者。此合成氣體包含Η 2和C〇之混合物，其於有 Fische「-Tropsch觸媒存在時反應而形成烴。曾使用固定床 、流化床和漿料烴合成法，這些皆見諸於各式各樣技巧文 獻和專利案中。合成得到輕和重質烴。除了烴產製以外， 這些方法亦製造水蒸汽和水。如果瀝青產製和氣體轉化能 夠被整合，以利用氣體轉化法的特點促進瀝青產製和產物 ，應可應改善此技術。

SJOEiL 本發明係關於一種方法，其中，天然氣被轉化成合成 氣進料，自此，製得液態烴和水蒸汽以促進瀝青產製及籍 管線運輸至精餾設備。下文中，將天然氣轉化成合成氣及 本紙張尺度適用中國國家標準（€~5)人4規格（210'乂 297公釐）

Π：85ΐ8 ' I 1227270 A7 B7 五、發明説明（3) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部晳达財產局8X消f合作社印製 自合成氣製造烴稱爲”氣體轉化”。用以製造合成氣的天 然氣基本上來自瀝青田或附近的氣井並以此爲佳。氣體轉 化製得液態烴、水蒸汽和水。因此，廣泛言之，本發明係 關於氣體轉化和櫪青產製整合法，其中，氣體轉化水蒸汽 和烴液體分別用於促進瀝青產製和用以運輸的稀釋劑。天 然氣轉化成合成氣藉任何適當合成氣法達成。此合成氣體 包含Η 2和C〇之混合物，其與適當烴合成觸媒於氣體中的 Η 2和C ◦有效反應的條件下接觸而製得烴，其中的至少一 部分是液體。這些液態烴中的一部分（以沸點較低的烴爲 佳，包含石油腦餾份者更佳）用以稀釋此方法製得的瀝青 黏度，使其能夠藉管線被運送至精煉設備。此氣體轉化法 亦製得高和中壓水蒸汽，其中，所有或一部分注入地面以 促進瀝青產製。除了烴以外，烴合成反應製得水，其中所 有或一部分可被加熱以製得用於瀝青產製的水蒸汽。因此 ，本發明中所謂之藉”氣體轉化水蒸汽”或”氣體轉化法 得到或衍生出的水蒸汽”意欲含括（i )氣體轉化法製得 的高和中壓水蒸汽和（i 1 )加熱烴合成反應水得到的水 蒸汽中之任何或所有者。此詳述於下文中。所謂的瀝青產 製是指水蒸汽促進的瀝青產製，其中，水蒸汽注入瀝青形 成處中，以軟化瀝青及降低其黏度，使其可自地面抽出。 烴稀釋劑得以被回收、再利用或循環用於瀝青稀釋， 以一倂通過爲基礎地使用更爲有效，此情況免除自下游瀝 青轉化設備的下游回到瀝青稀釋操作之管線。因此，較佳 實施例中，烴稀釋劑未循環，但以一倂通過爲主。另一實 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公漦） -6 - 1227270 A7 ______B7_ 五、發明説明（4) 施例中，於瀝青精煉設備處回收並循環回到瀝青製造設備 ，於此處再度用以稀釋瀝青以用於管線運輸。本發明的典 型整合法中，藉氣體轉化法合成的一部分烴經升級以製得 合成粗產物或更有用的低沸點產物。此瀝青亦經升級處理 。升級處理包含分餾，基本上是一或多個轉化操作並以此 爲佳。所謂的轉化是指至少一個操作，其中，至少一部分 分子未改變，其可包括或不包括氫作爲反應物。用於瀝青 ’此包括藉裂解而轉化，其可以是非催化性焦化或催化性 裂解’之後進行一或多個氫轉化操作（詳述於下文中）。 本發明的另一實施例中，方法的氣體轉化部分可經調整以 製得額外的氫，此氫可用以轉化瀝青、藉瀝青升級而製得 之沸點較低的烴和/或藉氣體轉化法合成得到的烴。烴合 成製得的尾氣含有甲院和未反應的氫。另一實施例中，此 尾氣可以作爲燃料以製得用於瀝青產製、幫浦或其他製程 設備的水蒸汽。 廣義言之，本發明之氣體轉化與瀝青製造之整合法包 含（1 )以天然氣進料轉化法（其製得水蒸汽和烴，包括 液態烴）得到的水蒸汽促進瀝青之製造，和（i i )以稀 釋劑（包含至少一部分液態烴）稀釋製得的瀝青，以形成 可抽吸之包含瀝青和稀釋劑的流體混合物，及（i丨丨） 以管線將此混合物運送瀝青升級設備。所謂的液態瀝青是 指在標準室溫和壓力條件下爲液體的烴。另一實施例中， 此方法包括將瀝青和至少一部分氣體轉化烴中的至少一者 (以一 爲佳）加以升級。另一實施例中，稀釋劑包含石 本紙張尺度適(CNS) Λ4規格（2ι〇χ 297公釐)~---- m w q 小 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣·

經濟部智慧財產局工消骨合作社印製 I22727〇 A7 B7 、發明説明（5) 油腦餾份，此爲較佳實施例。另一實施例中，用於 須的任何氫的至少一部份製自合成氣。更詳細的實 ’本發明之步驟包含（i )天然氣轉化成合成氣， )自合成氣製造液態烴和水蒸汽，（1 1 1 )使用 读汽製造瀝青，及（1 v )使用一部分液態烴稀 五 水 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 升級所 施例中 (1 1 一部分 釋瀝青 以便其黏度降至能夠藉管線被運送至精煉裝置的程度。更 詳細的實施例中，本發明之方法包含： (i )將天然氣轉化成包含Η 2和C ◦之混合物的熱合 成氣，其藉由與水間接熱交換而製得水蒸汽； (i i )在足以使得氣體中的Η 2和C〇反應而製得熱 、液態烴和包含甲烷和水蒸汽之氣體的反應條件下，使合 成氣與烴合成觸媒於烴合成反應器中接觸； (1 i i )藉由與水間接熱交換而移除烴合成反應器 的熱並製得水蒸汽； (i v )使至少一部分步驟（i )和/或丨i i ) 中製得的水蒸汽通入焦油砂形成處，以施以熱浸及降低瀝 青黏度使其足以自形成處被移出； 經濟部智慈財產局g(工消費合作社印贤 (v )藉由自形成處移出地製造瀝青； (v i )使製得的瀝青與包含一部分步驟（i i )中 製得之液態烴的稀釋劑混合而降低製得的瀝青黏度；及 (v i i )以管線將混合物運送至瀝青升級設備。 另一實施例包括前述者及將步驟（i i )中製得的氣 體和水蒸汽冷卻至冷fejf出並將水予以分離及形成含有甲院 的餾尾氣體（Η 2〇量減少），視情況地使用水形成額外水 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ 297公f ) 018519 -8- 1227270 經濟部智慧財產局工消资合作社印贤 本紙張j A7 B7 五、發明説明（6) 黑汽，餾尾虱體作爲燃料。此氣體紙 、一士 < 〜、44用以形成用以產製 歷同和用於相關程序之水蒸汽。 附圖簡述 附圖1是本發明之瀝青產製和氣體轉化之整合法的簡 單方塊圖。 附·圖I 2是可用以實施本發明之氣體轉化法的方塊圖。 附圖3是可用以實施本發明之瀝青升級法的方塊圖。 t要元件對照表 1〇:氣體轉化設備 12:瀝青產製設備 14:瀝青升級設備 1 6 :管線 1 8 :管線 2 〇 :管線 2 2 :管線 2 4 :管線 2 6 :管線 2 8 :管線 3 〇 :管線 3 2 :合成氣體生成單元 34:烴合成反應器 3 6 :氫化異構化單元 ，國國家標準（CNS )人4規格（210X297公釐）

0 -9 - 1227270 A7 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（7) 3 8 :分餾管 4〇：氫分離單元 4 2 :管線 4 4 :管線 4 6 :管線 4 8 :管線 5〇：管線 5 2 :管線 5 4 :管線 5 6 :管線 5 8 :管線 6〇：管線 6 2 :管線 6 4 :管線 6 6 ’·管線 6 8 :管線 7〇：管線 7 2 :管線 7 4 :管線 7 6 :管線 7 8 :管線 8 0 :石油腦餾份 8 2 :柴油或中段餾份 8 4 :潤滑油餾份 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） -10- 1227270 A7 B7 五、發明説明（8) 8 6 :管線 8 8 :管線 9 0 :大氣管蒸餾器或滌除器 9 2 :真空分餾器 9 4 :流體煉焦器 9 6 :氣油氫化處理器 9 8 :組合的石油腦和中段餾出物氫化處理器 1 0 0 :餾出物分餾器 1〇2 :管線 1 0 4 :管線 1 0 6 :管線 1 0 8 :管線 1 1〇：管線 112:管線 114:管線 1 1 6 :管線 1 1 8 :管線 1 2 0 :管線 1 2 2 :管線 1 2 4 :管線 1 2 6 :管線 1 2 8 ··管線 發明詳述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐〉 n r 〇 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. 訂 > 經濟部智1財/1局3(工消骨合作社印奴 -11 - 1227270 經濟部智慧財產局a(工消资合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（9) 本發明的氣體轉化法中，藉任何適當合成氣法，天然 氣或任何主要包含甲烷的其他適當氣體的部分氧化反應和 /或水蒸汽重整製得包含Η 2和C〇之混合物的合成氣。以 天然氣爲佳，此乃因其甲烷含量高和相當純淨之故。豐富 的天然氣來源主要見於焦油砂形成物或在接近焦油砂形成 處。此包含Η 2和C 0之混合物的合成氣被用以在一或多個 烴合成反應器中合成烴，其中，在有Fischer-Tropsch型觸 媒存在時’ Η 2和C 0反應而製得烴，包括輕質和重質f留份 。此輕質餾份包含石油腦且基本上亦含柴油餾份。石油腦 黏度最低，希望使用石油腦稀釋用於管線運送的瀝青。稀 釋實驗係藉由經Cold Lake瀝青以C 5 — 2 5 0 °F石油腦和 以2 5 0 — 7〇〇 QF中段餾份（製自Fischer-Tropsch烴合 成法）稀釋地進行。發現將瀝青黏度降低至4 〇 c S t ( 4 0 °C )須要3 1體積％石油腦。反之，以前分別須要 4 0體積％餾份和3 8體積％以前技術的氣體凝結物稀釋 劑才能達到相同黏度。因此，以氣體轉化石油腦稀釋瀝青 所須的稀釋劑量比使用氣體井凝結物作爲稀釋劑時少得多 。此氣體轉化法亦製得高和中壓水蒸汽、尾氣（可作爲燃 料）和水。藉由將離開合成氣反應器的熱合成氣加以冷卻 而製得高壓水蒸汽，藉由將烴合成反應器予以冷卻而製得 中壓水蒸汽。至少一部分高壓水蒸汽和視情況使用的中壓 水蒸汽用於瀝青產製。燃料氣體可用以將水加熱以製得更 多水蒸汽和/或使得高和中壓水蒸汽中的至少一者過熱。 此水蒸汽被循環或連續注入地下焦油砂形成處，對其施熱 本紙張適用中國國家標準fcNS) A4規格（21〇>< 297公釐) 〇185?.9 -12-

經濟部智慈財產局g(工消費合作社印製 1227270 A7 ____B7 五、發明説明（_ 並藉此將重油或瀝青黏度降至足以使其被抽離地底的程度 。將此稱爲水蒸汽促進的瀝青。此處所謂”焦油砂”是指 含有類似瀝青之其他重油的量高至使其能夠被經濟地製得 及被精煉或升級成更有用的低沸點產物之砂狀物。本發明 之方法中，來自氣體轉化法的水蒸汽降低瀝青黏度，藉此 促進其產製。瀝青升級包含分餾和一或多個轉化操作。 本發明之方法中，用以降低瀝青黏度之作爲稀釋劑之 沸點較低的液態烴（以石油腦爲佳）可以在瀝青轉化之前 被回收和循環回到瀝青稀釋程序。但以單次通過爲佳，以 免自瀝青升級設備運回瀝青產製井區域。所謂的沸點較低 是指7〇〇T —，以6 0 0 T —爲佳，5 0 0 T —更佳， 石油腦最佳，包括輕質和重質石油腦餾份和它們的混合物 。石油腦餾份黏度最低且可包含沸點範圍由C 5高至4 2 0 一 4 5 0 °F的烴。重質石油腦沸點可由2 7 0 - 4 2 0/ 4 5 0 °F，輕質石油腦沸點基本上是C 5 - 3 2 0 °F。希望 產製最大量的柴油時，氣體轉化製得之富含辛烷的柴油餾 份與經氫化處理之製自瀝青轉化的柴油餾份摻合，未作爲 稀釋劑。此防止氣體轉化柴油被瀝青中的金屬和雜原子化 合物所污染，氣體轉化製得的柴油不須因爲要移除金屬、 芳族物和雜原子而進行氫化處理，這樣的污染則須要之後 的氫化處理。本發明之整合法製造瀝青稀釋劑，同時去除 在稀釋和以管線抽取之前’瀝青之催化性氫化轉化反應以 降低黏度的必要性（美國專利案第6 ’ 0 9 6 ，1 9 2號 所述方法須要此處理）° J紙張通氤標準(〇叫八4規格（21〇'以97公釐） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-13- 1227270 A7 B7 五、發明説明（1) 天然氣通常包含高至9 2 +莫耳％甲烷，餘者主要是 C 2 +烴、氮和C〇2。因此，用於合成氣製備和其量豐富 之理想且相當乾淨的燃料基本上見於有或接近焦油砂形成 處。可以留下存在於氣體中的C 2 - C 5烴以用於合成氣產 衣’匕們基本上依L P G分離’ C 5 +烴冷凝出並被稱爲氣 井冷凝物。分離高碳烴、硫和雜原子化合物之後，留下富 含甲院（一些情況中，亦有氮和C 0 2 )的氣體作爲燃料通 入合成氣生成器中。天然氣轉化成合成氣之前未移除氮時 ，在冷卻之後自合成氣移除H CN和NH3，之後才通入一 或多個烴合成反應器中。在合成氣生成器中，天然氣與氧 和/或水蒸汽反應而形成合成氣，其之後作爲烴合成的進 料。已知之用於合成氣產製的方法包括部分氧化反應、催 化性水蒸汽重整、水氣移轉反應及它們的組合。這些方法 包括氣相部分氧化反應（G Ρ〇X )、自動熱重整（ A T R )、流化床合成氣生成反應（F B S G )、部分氧 化反應（P〇X )、催化性部分氧化反應（C P〇）和水 蒸汽重整。A T R和F B S G使用部分氧化反應和催化性 水蒸汽重整反應。這些方法和其相關優點可見於，如：美 國專利案第5 ，8 8 3 ，1 3 8號。合成氣法大量放熱且 合成氣離開反應氣的溫度，如：高至2 0 0 0 T，壓力爲 5 0大氣壓相當常見。離開反應器的熱合成氣藉與水間接 熱交換而冷卻。此於約4 9〇一 5 3 5 / 6 3 5 -了 〇 0 °F製得實質量的高壓（600 — 900/2000 p s i a )水蒸汽，其可進一步加熱。 本矣#.齐§§^5罔國家標準（匚阳）八4規格（210>< 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 、rs-t» f 經濟部智慈財產局S工消费合作社印製 -14- 1227270 A7 B7 ___ 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 至於下游瀝青升級，一或多個轉化操作將包含藉煉焦 而裂解或催化性裂解和/或一或多個氫化加工操作（其中 ，氫是反應物），如：氫化處理、氫化裂解和異構化反應 。煉焦最常用，無須觸媒存在地將瀝青裂解成低沸點物和 焦炭。其可爲延緩煉焦、流體煉焦或催化煉焦，基本上接 著進行一或多個氫化加工操作。可以在煉焦之前進行部分 氫化加工操作。煉焦製得的低沸點物以氫處理而移除雜原 子和芳族化合物，及在分子中添加氫。因爲瀝青的氫/碳 比低（如：約1 · 4 一 1 · 8 )，所以此須要氫的良好供 經濟部智慧財產局0(工消費合作社印製 應。大部分金屬以部分焦炭形式移出，雜原子化合物（如 :硫）中的低沸點烴多，氫/碳比例低，但比瀝青原料來 得筒。此葛謂源自於煉焦的低沸點液態產物（如··柴油倉留 份）中之正烷烴少。因此，自瀝青升級回收的柴油餾份的 辛院値基本上介於約3 4 - 4 5之間。此可能足以用於大 量道路柴油燃料，但比其他柴油燃料所欲値來得低。因此 ，瀝青衍生的柴油餾份與辛烷値較高的柴油餾份摻合。瀝 青煉焦製得的瀝青柴油餾份被施以氫化處理以移除芳族物 和雜原子化合物（如：硫和氮），以製得經處理的柴油倉留 份’其可作爲摻合物料。氣體轉化法製得之辛烷値較高的 柴油餾份可以與一或多種經處理的柴油餾份摻合，以製得 柴油燃料。藉由形成適當添加物包裝和柴油燃料原料之摻 合物而製得柴油燃料。 下面的附表依沸點列出漿料Fischer-Tropsch烴合成反 應器丨巧典型烴産物分佈，此處使用的觸媒包含載於含二氧 -15 - 本紙張&4^^中家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1227270 化鈦 經濟部智慧財產局8工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（0 氧化矽和氧化鋁載體組份上的鈷催化性組份 漿料烴合成反應器的產物分佈重量％ IBP ( C 5 ) — 3 2 〇·Τ 13 320-500 °F 2 3 500-700 T 19 7 0 0 ~ 1 0 5 0 °F 3 4 1 0 5 0 °F + 11 如附表中所列數據，輕質石油腦餾份佔烴合成反應器 產物總量的1 3重量％，中段餾份（包括柴油）是4 2重 量％。5 0 0 - 7 0 〇 °F高辛烷餾份佔總產物的1 9重量 %，或者是中段餾份的4 5重量％。未列出者，總（C 5 -4 0 〇 °F )餾份約總產物的1 8 — 2 0重量％。石油腦（ 基本上包括重質4 0 0 °F +石油腦）作爲瀝青稀釋劑，藉 管線將瀝青運送至精煉設備中。回收稀釋劑時，一旦程序 達平衡，僅須小部分氣體轉化石油腦補充瀝青稀釋劑，餘 者送至進一步加工用於氣體摻合。 欲製得最大量柴油時’除了藉氣體轉化法製造柴油之 外，藉氣體轉化製得之所有或一部分重質石油腦可以與衍 生自瀝青之經氫化處理的柴油摻合，而非用於稀釋。此處 ，所有或一部分柴油餾份製自氣體轉化（以至少5 0 ◦-7 0 0 °F餾份爲佳），可以與瀝青柴油摻合。將7 0 0下 +蠟石氣體轉化烴轉化成在中段餾出範圍沸騰的烴，藉此 本紙张尺挖巧或國芦:標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 丄 -16 -

1227270 Α7 Β7 經濟部智慧財產局資工消骨合作社印製 五、發明説明（ 提高中段餾出物產製。嫻於此技術者知道7 0 0 °F +蠟質 離份的氫化異構化反應包括溫和氫化裂解（請參考美國專 利案第6 ，0 8〇，3 0 1號，其中，7〇〇+餾份的 氫化異構化反應將5 0 %轉化成低沸點烴）。因此，有須 要時，所欲所有或部分較高7 Ο Ο T + |留份被氫化裂解並 被氫化異構化成額外柴油材料。 可參考附圖而進一步瞭解本發明。先參考附圖1 ，氣 體轉化設備1 0位於瀝青產製設備1 2上方、附近或旁邊 ’其經由管線將經稀釋的瀝青運送至瀝青升級設備1 4。 產製設備1 2包含地下焦油砂形成和用以將水蒸汽注入形 成處、抽取軟化的瀝青、自製得的瀝青分離氣體和水及以 石油腦稀釋製得的瀝青以藉管線運送的裝置（未示）。主 要包含甲烷和空氣或氧（以氧爲佳）的天然氣經由管線 1 6和1 8通入氣體轉化設備。氣體轉化設備製造合成氣 、煙、高和中壓水蒸汽、水和作爲燃料的尾氣。石油腦包 含一部分合成的烴。水蒸汽和石油腦分別經由管線2 〇和 2 2自氣體轉化設備通入瀝青產製設備。剩餘的烴經由管 線2 4移出。水蒸汽通入地下焦油砂形成處，促進瀝青產 製，製得的瀝青以石油腦稀釋。所得瀝青和石油腦之混合 物經由管線2 6運送至升級設備丨4。在升級設備中，瀝 H fe为Ιέ (以包括一或多個轉化操作爲佳）而升級。源自 瀝青升級之一或多種經升級的產物經由管線2 8自丄4移 出有识要時，可於1 4經由管線3 〇回收所有或一部分 石油腦稀釋劑回到2 2用於瀝青稀釋。

本纸張八!%^卜f家) Α4規格（2T〇^97^tT (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1Τ Ρ. -17 - 1227270 A7 _B7___

五、發明説明（A 附圖2中所示氣體轉化設備1 〇包含合成氣生成單元 3 2 、一或多個烴合成反應器3 4、氫化異構化單元3 6 、分餾管3 8和氫分離單元4 0。曾經處理以移除雜原子 化合物（特別是硫）和C 2 - C 3 +烴的天然氣經由管線4 2通入合成氣產生器生成單元3 2。較佳實施例中，天然 氣經冷凍處理以移除氮和C〇2、硫和C 2 - C 3 +烴。來自 氧設備的氧經由管線4 4進入合成氣生成器。視情況地， 水或水蒸汽經由管線4 6通入合成氣生成器。生成器中製 得的熱合成氣藉由與經由管線4 9進入單元的水間接熱交 換（未示）而冷卻。此製得高壓水蒸汽，其全數或一部分 經由管線5 0通入瀝青產製設備以促進瀝青產製。此水蒸 汽的壓力和溫度可高至2〇〇〇/2200ps i a和 6 3 5 / 6 5 0 °F。冷合成氣經由管線4 8自單元3 2通 入烴合成單元3 4。合成氣的漏失流體經由管線5 2移出 並通入氫產製單元40，於此單元中，自氣體製得氫，其 經由管線5 4通入烴氫化異構化單元3 6。在單元4 0中 ，藉（i )物理分離裝置，如：壓力變化吸附（P S A ) 、溫度變化吸附（T S A )和膜分離及（i i )化學裝置 (如：水氣轉移反應器）中之一或多者自合成氣製得氫。 如果因爲合成氣生成器的容量不足而使用轉移反應器，物 理分離裝置仍可用以自轉移反應器流出液分離純淨氫流。 用於氫產製的物理分離裝置基本上用以自合成氣分離氫（ 無論是否使用化學裝置，如水氣轉移反應器），以得到具 所欲純度的氫（如：至少約9 〇 % )。使用分子篩的 本紙張511菇5^[4^準（CNS ) A4規格釐） ^~- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局S(工消費合作社印災 -18- 1227270 A7 -—一- __ _ B7 五、發明説明（# 一一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) T S A或p s A司製得9 9 % +純度氫流，膜分離基本上 製得至少8 0 %純度氫。τ S A或P S A中，有時將富含 C〇的廢氣稱爲吸附滌氣氣體，用於膜分離時，通常是被 稱爲非穿透氣體。較佳實施例中，合成氣生成器製得足量 σ成氣，藉由物理分離裝置，用於（1 )烴合成反應和（ 1 1 )用以產製用於氫化異構化反應所須至少一部分氫， 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 使“水轉移反應器非必要。使用物理分離裝置自合成氣製 造氫可得到純度相當高的氫及廢氣（包含氫量少但c.◦量 多的Η 2和c〇混合物）。此富含C〇的廢氣可以作爲燃料 或可餵至烴合成反應區。如果氫製自合成氣，較佳情況中 ’氣體中Η 2和C ◦莫耳比大於化學計量比，至少一部分在 4 〇中製自氫的c ◦(經分離）經由管線5 6回到管線 4 8 ’較佳情況中，其量足以將通入3 4之合成氣中的η 2 / C〇莫耳比調整至約化學計量。此防止將有價値的c〇 作爲燃料燒掉。已經知道藉P S A、τ S A、膜分離或水 氣轉移反應中的一或多者自合成氣產製氫的方法，其述於 ’如··美國專利案第6 ，〇 4 3 ，2 8 8號。瀝青升級設 備與氫產製單元夠接近’就能夠使得一部分分離的氫經由 會線5 8自管線5 4被移除，並通入瀝青升級設備中以提 供反應氫’以使得已升級的瀝青產物中的一或多者被氫化 轉化’如：使衍生自瀝青的柴油餾份進行氫化處理。 烴合成反應單元3 4中，合成氣中的Η 2和c〇在有適 當烴合成觸媒存在時反應而製得烴，包括輕質餾份和重質 箾份。合成反應高度放熱，一或多個合成反應器內部必須 018520 — — _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公麓） -19- 1227270 經濟部智慈財產局a(工消費合作社印奴 A7 B7 五、發明説明（ 被冷卻。此藉由反應器中的間接熱交換裝置（管）達成， 其中，循環的冷卻·水維持所欲反應溫度。此將冷卻水轉變 成壓力和溫度分別是，如：1 5〇一6〇0 P s 1 a和 2 5 0 — 4 9 0 °F，的中壓水蒸汽。藉此，冷卻水經由管 線6 0進入單元中，冷卻一或多個合成反應器（未示·）內 部並回到中壓水蒸汽（其經由管線6 2通出）。此水蒸汽 全數或一部分亦可用於瀝青產製；用於氣體轉化法，用於 分餾· ·等。如果瀝青升級設備夠接近，此水蒸汽全數或 一部分可以通入瀝青升級單元，可於此處用於能量生成， 以供應分餾所須的熱，使得煉焦器迅速形成焦炭..等。 較佳情況中，將此中壓水蒸汽加熱至超熱品質，之後用於 瀝青產製。烴合成反應製得輕和重質烴，重質烴於合成反 應條件下爲液體。所謂重質是指沸點通常高於5 0 0 -7 0 0 °F。輕質烴以蒸汽形式與未反應的合成氣、c〇2和 水蒸汽通過合成反應器。此蒸汽經由管線6 4進入6 6， 於此處於一或多個階段冷卻，此期間內，水和C 2 - C 3 + 烴凝結成液體且彼此和自剩餘尾氣分離。水經由管線6 8 排出，液態的輕質烴自管線7 0排出。此水可用於冷卻、 水蒸汽形成之類。剩餘的未凝結氣體包含大部分甲烷和約 C 3 -輕質烴、C〇2和未反應的合成氣，其經由管線7 2 移出並作爲燃料以加熱用以製造水蒸汽（用以形成能量、 促進瀝青和升級極及一般程序利用）的煮沸器。自管線 6 8移出的水可以加熱至水蒸汽用於這些目的的任何者， 但因其相對純度之故，以水蒸汽用於櫪青升級和用以產生 本紙《&^綠^货4國家標隼（"〇阳）六4規格（210乂 297公潑了

-20- 1227270 A7 B7 經濟部智^財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1备 能量較佳。合成的重質烴經由管線7 4自烴合成單元移出 並進入氫化異構化單元3 6 ，此單元包含氫化異構化反應、 器，它們於此處裂解，並於適當觸媒存在時，以氫加以氫 化異構化處理，以製得輕質烴及沸點和傾倒點較低的烴。 此實施例中’至少一部分須要的反應氫得自4 〇中製得的 氫且其經由管線5 4進入單元。此經氫化異構化的烴經由 管線7 6通至管線7 8，於此處與合成的烴的液態餾份混 合並通至分餾器3 8中。之後，它們分餾成各種餾份，包 括石油腦餾份8 0、柴油或中段餾份8 2和潤滑油餾份 8 4。存在於分餾器中的任何c 4 -烴以塔頂餾出物形式被 分離並作爲燃料。視情況地，所有或一部分潤滑油餾份可 以經由管線8 8循環回到氫化異構化單元3 6中，並氫化 裂解/氫化異構化至熄滅，以製得更多的中段餾出燃料餾 份，如：柴油和噴射燃料。所有或一部分石油腦餾份（以 包含至少自分餾器經由管線8 2移出的輕質石油腦餾份爲 佳）通至瀝青產製設備1 2用以稀釋瀝青。 瀝青升級單元或設備1 4的一個實施例示於附圖3 ， 其包含大氣管蒸餾器或滌除器9 0、真空分餾器9 2、流 體煉焦器9 4、氣油氫化處理器9 6、組合的石油腦和中 段餾出物氫化處理器9 8及餾出物分餾器1 0 0。瀝青和 石油腦稀釋劑混合物自管線2 2通入第一個分飽器9 〇 ， 於此處，輸入的混合物分離成輕質（6 5 0 — 7 0 〇 °F ) 餾份和重質（6 5 0 - 7 0 0 °F +)餾底餾份。輕質材料 經由管線1 0 2自9 0移出並進入氫化處理器9 8 ，而g (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

衣· 訂

本紙張士家標準（CNS ) A4規格—(2j〇X297公釐） -21 - 1227270 A7 —_______ B7 五、發明説明（0 質餾份經由管線1 0 4通至真空分餾器9 2。視情況地， 於石油腦沸騰範圍（如：石油腦稀釋劑）內沸騰的烴可經 由管線1 0 6自9 0分離和移除。真空分餾器9 2中，來 自9 〇的重質6 5 0 - 7 0 〇 °F +瀝青流分離進入 1 0 5 0 °F —(重氣油）餾份和1 〇 5 0 °F +餾底材料中 。此氣油自9 2移出並經由管線1 〇 8和1 1 6進入氫化 處理器9 6。非常重和瀝青質1 〇 5 0 T +餾底材料自 9 2經由管線1 1 0移出並通入流體煉焦器9 4。在9 4 (其爲非催化單元）中，瀝青與熱焦炭顆粒接觸，熱裂解 成低沸點烴和焦炭。此焦炭自底部經由管線1 1 2排出。 圖中未示者，此焦炭部分燃燒以加熱至瀝青裂解溫度（約 9 0 〇 — 1 1 0 〇 °F )。此消耗一部分焦炭，留下的熱焦 炭回到煉焦器，提供熱裂解熱能。煉焦器中製得的低沸點 烴包含石油腦、中段餾份和重質氣油。在石油腦和中段倉留 出範圍中沸騰者（如：C 5 — 6 5 0 / 7 0 0 °F )經由管線 1 1 4和1 0 2通入氫化處理器9 8中。煉焦器中製得的 氣油餾份經由管線1 1 6通入氣油氫化處理器9 6中。氫 或含氫的處理氣經由管線1 1 8和1 2 0通入氫化處理器 。在氫化處理器中，烴與氫在有適當耐硫和芳族物的氫化 處理觸媒存在時反應，移除雜原子（如：硫和氮）化合物 、不飽和芳族物和金屬。經氫化處理的重質氣油經由管線 1 2 8自氫化處理器9 6移出。9 8中製得之此經氫化處 理的石油腦和中段餾份經由管線1 2 2通入分餾器1 〇 〇 。分餾器1 0 0將經氫化處理的烴分離成所欲餾份，如： 本紙國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公废^ 一 ^ -22 - 一^^衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

、1T 經濟部智慈財產局8工消費合作社印製 1227270 kl ____ B7 五、發明説明（2¾ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 蛵質或重質石油腦、柴油燃料、噴射燃料、煤油..等。 用於柴油最高產製，僅輕質石油腦經由管線1 2 4回收， 大部分留下的烴經由管線1 2 6以柴油形式移出。此柴油 的辛烷値相當低。藉由與辛烷値較高的煙（如：氣體轉化 法製得的柴油餾份）混合，可提高其辛烷値。 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 烴α成觸媒爲習知者，可藉由離子父換、浸泡、初潤 、組合或形成熔融態地形成觸媒先質的方式，使催化性金 屬組份與一或多種催化性金屬載體組份（含括或不含括一 或多種適當沸石組份）組合而製得。這樣的觸媒基本上包 括至少一種第V I I I族催化性金屬組份載於至少一種無 機耐火金屬氧化物載體材料（如：氧化鋁、非晶狀二氧化 矽-氧化鋁、沸石之類）上或與載體材料複合之複合物。 此處的元素族是指見於Sargent-Welch Periodic Table of Elements©, 1 968, Sargent-Welch Scientific Company 者 。已經知道包含鈷或鈷和銶催化組份的觸媒（特別是與二 氧化鈦組份複合者）最有利於自合成氣產製脂族煙，已經 知道鐵觸媒可用以製造大量脂族不飽和物。熟知這些和其 他烴合成觸媒及它們的性質和操作條件並討論於文獻和專 利案中。此處所謂”氫化處理”是指氫或含氫的處理氣體 中的氫與進料在有一或多種具有移除雜原子（如：硫和氮 )、金屬、芳族飽和物和脂族不飽和物活性觸媒存在時反 應的方法。這樣的氫化處理觸媒包括任何慣用氫化處理觸 媒，如··包含至少一種第V 1 1 1族金屬催化組份（以 卩e 、C 〇和N 1中之至少一者爲佳），較佳情況中，包 本鈦泉名>&^#國國家標準（〔他）八4規格（210/ 297公釐) ~ 1227270 A7 _____B7 五、發明説明（2) 含至少一種第v I族金屬催化組份（以Μ ◦和w爲佳）在 商表面積載體材料（如：氧化銘）上。其他適當的氮化處 理觸媒包括沸石組份。熟知氫化處理條件，包括溫度和壓 力局至約4 5〇C和3 0 〇 〇 p s i g ，此視進料和觸媒 而定。 在不違背本發明之範圍和目的的情況下，嫻於此技術 者知道且易於進行實施本發明的各式各樣其他實施例和修 飾。據此，所附申請專利範圍的範圍不欲受限於前述描述 ，申請專利範圍意欲含括本發明的所有特徵和可申請專利 的新穎處，包括嫻於此技術者依本發明含括之對等物處理 之所有特徵和實施例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智毯財產局員工消費合作社印奴 -24-

Claims (1)

1227270 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 附件二：第9 1 1 04 1 89號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國1 ¥管I遍灸^修正 補充 1 · 一種氣體轉化與瀝青製造之整合方法，其特徵爲 其包含（i )以天然氣進料轉化法（其製得水蒸汽和烴， 包括液態烴）得到的水蒸汽促進瀝青之製造，和（1 i ) 以稀釋劑（包含至少一部分該液態烴）稀釋該製得的瀝青 ’以形成可抽吸之包含該瀝青和稀釋劑的流體混合物，及 (i i i )以管線將該混合物運送瀝青升級設備。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中在作爲該氣 體轉化法中之進料之前，該天然氣經處理以移除硫化合物 和視情況地移除C 0 2和/或氮。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中包括使該瀝 青升級。 4 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中該稀釋劑包 含石油腦或重質石油腦。 5 ·如申請專利範圍第4項之方法，其中該用以促進 该渥青產製的該水蒸汽包含將在該氣體轉化法中由該處理 的天然熟製得的熱合成氣加以冷卻而得之高壓水蒸汽。 6 ·如申請專利範圍第4項之方法，其中氫製自該合 成氣。 7 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中該氫用於氫 化處理至少一部分該氣體轉化法製得的該烴。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八如見格（210χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1227270 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 8 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中一部分的該 稀釋劑回收自該運送的瀝青並循環回到該瀝青產製，以稀 釋該瀝青利於該運送。 9 · 一種氣體轉化與瀝青製造之整合方法，其特徵爲 其包含（1)天然氣轉化成熱合成氣，（11)在至少一 個烴合成反應器中，自該合成氣製造液態烴和水蒸汽，（ i i i)使用一部分該水蒸汽製造瀝青，及（iv)使用 一部分該液態烴稀釋該瀝青以使其黏度降至能夠藉管線被 運送至升級裝置的程度。 1 0 ·如申請專利範圍第8項之方法，其中在轉化成 該合成氣之前，該天然氣經處理以移除硫化合物和視情況 地移除C〇2和/或氮。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之方法’其中包括使該 瀝青升級至低沸點材料。 1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項之方法’其中該稀釋 劑包含石油腦或重質石油腦。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之方法’其中該用以 促進該瀝青產製的該水蒸汽包含 (i )將該熱合成氣加以冷卻而得的水蒸汽和1 ( 1 1 )使該烴合成反應器冷卻而得的水蒸汽中之g # ° 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之方法’其中M M自 該合成氣。 1 5 .如申請專利範圍第1 6項之方法’其Ψ @ S $ 於氫化處理至少一部分藉該氣體轉化法製得@ @ ^ ° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）一 2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經齊部智慧財產局員工消費合作社印製 1227270 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 1 6 ·如申請專利範圍第i 4項之方法，其中一部分 的該稀釋劑回收自該運送的瀝青並循環回到該瀝青產製， 以稀釋該瀝青利於該運送。 1 7 · —種氣體轉化與瀝青製造之整合方法，其特徵 爲其包含： (i )將天然氣轉化成包含Η 2和C〇之混合物的熱合 成氣’其藉由與水間接熱交換而製得高壓水蒸汽； (1 1 )在足以使得該氣體中的該Η 2和C〇反應而製 得熱、液態烴（其包括石油腦）和包含甲烷和水蒸汽之氣 體的反應條件下’使該冷合成氣與烴合成觸媒於烴合成反 應器中接觸； (i 1 :)藉由與水間接熱交換而移除來自反應器的 該熱並製得中壓水蒸汽； (i v )使至少一部分步驟（i )和/或（丨丨i ) 中製得的該水蒸汽通入焦油砂形成處，此焦油砂形成處具 有以井穿透的瀝青排放區域，以加熱該瀝青並使瀝青黏度 降低至足以經由該井移除的程度； (v )藉由自該烴移出地製造該瀝青； (v i )使該製得的瀝青與包含該石油腦餾份的稀釋 劑混合地降低該製得的瀝青黏度而製得管線可抽吸的混合 物；及 (V i i )以管線將該混合物運送至瀝青升級設備。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中在轉化 成該合成氣之前，該天然氣經處理以移除硫化合物和視情 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1227270 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 4 況地移除C〇2和/或氮。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之方法，其中該石油 腦包含輕質石油腦。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之方法，其中包含該 甲烷和水蒸汽的該氣體冷卻形成含甲烷的尾氣和水。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項之方法，其中該尾氣 作爲生成水蒸汽或能量的燃料用於（1 )該瀝青產製和（ i i)該氣體轉化中之至少一者。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項之方法，其中該水受 熱以製得水蒸汽，用於（1 )促進該瀝青或（i i )該瀝 青產製或氣體轉化動力中之至少一者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 4-