TWI548731B - 用於加工原油的方法及系統 - Google Patents

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TWI548731B TW103114807A TW103114807A TWI548731B TW I548731 B TWI548731 B TW I548731B TW 103114807 A TW103114807 A TW 103114807A TW 103114807 A TW103114807 A TW 103114807A TW I548731 B TWI548731 B TW I548731B
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艾倫 大衛 邁特克夫
法蘭克伊斯 勒福斯奎
哈尼夫Ｍ 拉克哈尼
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帷幕公司
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Description

用於加工原油的方法及系統
本發明提供用於加工原油之方法及系統。
在一些原油煉油製程期間，可形成亦稱為「油水界層(rag layer)」或「廢油(slop)」之乳液。此油水界層可包括包含若干物質(包括例如油或烴、鹽水、瀝青烯及/或固體)中之任何一或多者的乳液。固體可包括金屬或粗砂或其他物質之較小固體粒子以及膠狀粒子，且油水界層可造成煉油系統積垢及腐蝕。因此，需要經改良之加工原油的系統及方法。
根據本發明之一態樣，用於加工原油之方法可包含向原油中添加水以產生烴及鹽水及油水界層乳液。方法可進一步包含改良油水界層乳液，包括向乳液中添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者，且使經改良之乳液導向通過端點(dead-end)過濾器總成以移除固體。端點過濾器總成為其中所有流體進入該過濾器總成穿過可滲透或多孔過濾介質之裝置。當經改良之乳液穿過端點過濾器總成之過濾介質時，自經改良之乳液移除所有固體或固體之大體部分。
根據本發明之另一態樣，用於加工原油之系統可包含脫鹽器、混合器及端點過濾器總成。脫鹽器可包括一或多個用於將原油及水引 入脫鹽器中之入口。原油及水在脫鹽器內合併以產生油或烴及鹽水及油水界層乳液。脫鹽器亦可包括用於排出至少一部分烴之第一出口及用於排出油水界層乳液之一或多個額外的出口。可與脫鹽器連接之混合器改良油水界層乳液，包括使乳液與添加至乳液中之額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者混合。端點過濾器總成可與混合器連接以自經改良之乳液中過濾固體。
體現本發明之方法及系統提供許多優勢。舉例而言，體現本發明之方法及系統可藉由移除將以其他方式損害煉油系統之組件的固體，而有利地減少或消除煉油系統中之積垢及/或腐蝕。另外，本發明之方法及系統使油水界層經有效及高效地加工，回收若油水界層不經加工則將以其他方式損失之大量的油水界層烴(包括油)。因此，本發明之方法及系統可有利地增加煉油製程之可靠性、效率及負載。
11‧‧‧脫鹽器
12‧‧‧分離器
13‧‧‧混合器
14‧‧‧端點過濾器總成
15‧‧‧入口
16‧‧‧入口
20‧‧‧原油來源
21‧‧‧水來源
22‧‧‧脫鹽烴出口
23‧‧‧鹽水/乳液出口
24‧‧‧油水界層乳液出口
25‧‧‧鹽水/乳液入口
26‧‧‧鹽水/乳液進料管線
27‧‧‧鹽水出口
28‧‧‧鹽水/乳液出口
29‧‧‧鹽水/乳液入口
30‧‧‧鹽水/乳液進料管線
30A‧‧‧鹽水/乳液進料管線之第一部分
30B‧‧‧鹽水/乳液進料管線之第二部分
31‧‧‧油水界層入口或油水界層乳液入口
32‧‧‧油水界層乳液進料管線
33‧‧‧入口
34‧‧‧額外烴之來源
35‧‧‧去乳化劑之來源
36‧‧‧反向去乳化劑之來源
37‧‧‧凝結劑之來源
38‧‧‧絮凝劑之來源
40‧‧‧再循環出口
41‧‧‧再循環泵
42‧‧‧再循環管線
43‧‧‧再循環入口
44‧‧‧經改良之乳液出口
45‧‧‧經改良之乳液進料管線
46‧‧‧過濾器元件
47‧‧‧外殼
48‧‧‧進料泵
50‧‧‧經改良之乳液入口
51‧‧‧濾液出口
52‧‧‧濾液入口
53‧‧‧濾液再循環管線
54‧‧‧沉降區域
55‧‧‧鹽水捕集器
56‧‧‧經過濾之烴出口
57‧‧‧經過濾之鹽水出口
60‧‧‧聚結器總成
61‧‧‧外殼
62‧‧‧入口
63‧‧‧烴出口
64‧‧‧鹽水出口
65‧‧‧鹽水捕集器
66‧‧‧聚結器元件
67‧‧‧沉降區域
70‧‧‧磁性過濾器
71‧‧‧外殼
72‧‧‧流體入口
73‧‧‧流體出口
74‧‧‧磁性元件
圖1為未按比例繪製的用於加工原油之系統之一個實施例的代表性示意圖。
圖2為未按比例繪製的用於加工原油之系統之另一實施例的代表性示意圖。
圖3為未按比例繪製的用於加工原油之系統之又一實施例的代表性示意圖。
圖4為未按比例繪製的用於加工原油之系統之又一實施例的代表性示意圖。
可以廣泛多種方式組態根據本發明加工原油之方法及系統。用於在煉油系統內加工原油之系統10之許多不同實施例中之一種展示於圖1中。一般而言，系統10可包含脫鹽器11、混合器13及端點過濾器總成14。在所說明之實施例中，系統10亦可包含流體耦接於脫鹽器11與混合器13之間的分離器12。脫鹽器11自原油藉由合併原油及水以產生油或烴、鹽水及油水界層來移除金屬及/或鹽及其他可溶物。油水界層可位於鹽水之上部，例如在鹽水與烴之間的界面，且/或作為鹽水內之液滴或固塊夾帶。油水界層包含至少含烴、鹽水及固體之乳液且亦可包括諸如瀝青烯之其他物質。可將一些或所有油水界層乳液及鹽水導入可移除大部分鹽水之分離器12中。油水界層乳液可自脫鹽器11及/或分離器12中通至混合器13。在混合器13中，額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多種可與乳液混合以產生可有效藉由端點過濾器總成14過濾的經改良之乳液。經改良之乳液可通至端點過濾器總成14以自經改良之乳液中過濾固體。
可不同地組態系統10之組件。舉例而言，可以多種方式中之任一種組態脫鹽器11。脫鹽器可採用包括例如貯槽、器皿或容器之各種形式及形狀，且通常可充當聚結器(例如靜電聚結器)。脫鹽器可包括用於向脫鹽器中供應物質且自脫鹽器移除物質之孔，且此等孔可安置在脫鹽器上之多個位置處，例如位於脫鹽器之頂部、底部或側面。舉例而言，脫鹽器11可包括一或多個用於將原油及水分別自原油之來源20及水之來源21引入脫鹽器11中之入口15、16。或者，原油及水可在脫鹽器上游合併且經 由單個入口引入脫鹽器中。加熱器(未圖示)可與脫鹽器及/或原油及水之來源相關聯，以加熱供應至脫鹽器之原油及水。加熱器可經不同組態，包括例如作為用於注入蒸汽(例如向脫鹽器中直接注入)之熱交換器或機構。可經由額外入口或共用入口將各種其他化學物質(包括例如去乳化劑及/或腐蝕抑制劑)供應至脫鹽器。
在脫鹽器11內，用水洗滌來自油之金屬及/或鹽及其他可溶物以形成鹽水。較稠密之經聚結的鹽水遠離脫鹽器11之上部區域處較不稠密的烴而朝向脫鹽器11之下部區域，且可在鹽水頂部及/或鹽水與烴之間的界面處形成油水界層。油水界層亦可作為鹽水內之液滴或固塊夾帶。油水界層可包含烴、鹽水及固體之乳液且可包括諸如瀝青烯之其他物質。
脫鹽器11可進一步包括一或多個出口，例如用於排出脫鹽油或烴之出口22及用於排出一些或所有油水界層乳液及鹽水之出口23。用於排出脫鹽烴之出口22可例如安置在脫鹽器11之上部區域中且可與脫鹽器11內之脫鹽烴流體連通。脫鹽烴可自脫鹽烴出口22導入煉油系統之其他組件(包括例如分餾器)中用於進一步加工。用於排出油水界層乳液及鹽水之出口23可為例如安置在脫鹽器11之下部區域中且可以與脫鹽器11內之鹽水及油水界層乳液流體連通。所排出之鹽水及油水界層乳液可包括不同量之鹽水及油水界層乳液，自含一些油水界層乳液之大部分鹽水至含一些鹽水之大部分油水界層乳液，對於一些實施例，脫鹽器11可包括用於排出至少一部分油水界層乳液之出口24。此出口24可為例如安置在脫鹽器11之側面上，接近油水界層乳液之位準，且可與脫鹽器11內之油水界層乳液流體連通。
亦可以各種方式組態分離器12。對於許多實施例，可將分離器12組態為塊體分離器且可具有包括貯槽、器皿或容器之若干形狀或形式中之任一種。舉例而言，分離器可包含沉降貯槽、重力分離器或板分離器(諸如聚結板攔截器(CPI)分離器)。對於許多實施例，分離器12可包含購自美國紐約華盛頓港市頗爾公司(Pall Corporation)之商品名LUCID下之板分離器。
分離器可安置於系統中之多個位置處。舉例而言，分離器12可安置在脫鹽器11下游及過濾器總成14上游，例如混合器13上游。分離器可包括一或多個安置於分離器上之多個位置處之入口且可經由一或多個介入組件直接或間接地與脫鹽器耦接。舉例而言，分離器12可包括用於經由鹽水/乳液進料管線26接受來自脫鹽器11之鹽水/乳液出口23之鹽水及油水界層乳液的入口25。在分離器11內，大部分鹽水可與油水界層乳液分離。分離器亦可包括安置於分離器上多個位置處之一或多個出口。舉例而言，用於排出大部分或實質上不含任何乳液之鹽水的出口27可安置於分離器12之下部區域中且可與分離器12內之已分離的鹽水流體連通。自分離器排出之鹽水在排出或再次使用之前可返回至脫鹽器中且/或經處理以移除有害物質。分離器12可進一步包括與分離器12內之油水界層乳液流體連通之出口28且例如安置於分離器12之上部區域中，用於排出含較少鹽水之油水界層乳液。對於一些但非所有實施例，鹽水耗盡之乳液可包含至多約50%水或鹽水。
可以各種不同方式中之任一種組態混合器13且可採用多種形狀及形式中之任一種。舉例而言，混合器可包含連續式混合器或混合槽。 另外，混合器可安置於系統中之多個位置處。舉例而言，混合器可安置在脫鹽器下游及端點過濾器總成上游處。在所說明之實施例中，混合器13可安置在脫鹽器11下游、分離器12之下游及過濾器總成14之上游。另外，混合器可經由一或多個其他組件直接或間接地與系統之一或多個組件流體耦接。舉例而言，混合器13可與分離器12流體耦接，例如直接耦接至分離器12上。對於一些實施例，混合器13或者或另外可直接流體耦接至脫鹽器11上。
混合器可具有一或多個安置於混合器上多個位置處之入口。舉例而言，混合器13可包括例如在混合器13頂部上之入口29，用於例如經由在分離器12之鹽水/乳液出口28與混合器13之鹽水/乳液入口29之間延伸的鹽水/乳液進料管線30，將鹽水耗盡之油水界層乳液引入混合器13中。對於一些實施例，混合器13或者或另外可包括例如安置在混合器13頂部上之入口31，用於例如經由在脫鹽器11之油水界層乳液出口24與混合器13之油水界層乳液入口31之間延伸的油水界層乳液進料管線32，將自脫鹽器11直接將至少一些油水界層乳液引入混合器13中。
為改良油水界層乳液且使乳液有效地過濾，向來自分離器12及/或脫鹽器11之油水界層乳液中添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者。舉例而言，混合器13可包括一或多個例如安置在混合器13之上部區域中之入口33，用於引入來自額外烴之來源34之額外烴、來自去乳化劑之來源35之去乳化劑、來自反向去乳化劑之來源36之反向去乳化劑、來自凝結劑之來源37之凝結劑及/或來自絮凝劑之來源38之絮凝劑。或者，可向混合器上游之乳液中添加額外烴、去乳化劑、 反向去乳化劑、凝結劑及/或絮凝劑。混合乳液及額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者可促進油水界層乳液之不穩定，且至少部分，甚至實質上引起乳液內乳液及/或物質之崩解及分解，有助於乳液中所結合之烴的移除及回收。舉例而言，額外烴可溶解乳液中之穩定劑(諸如瀝青烯)。額外烴亦可減少乳液之黏度且/或將烴建立為乳液中之連續相。去乳化劑可分解水包油乳液，而反向去乳化劑可分解油包水乳液。凝結劑及絮凝劑可聚集且集塊乳液中之分散粒子，從而形成自乳液沉降出的較大集聚物。藉由使額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者與油水界層乳液混合，混合器13可產生包括實質上已崩解、已分解且較少經乳化之烴、鹽水及固體之混合物的經改良之乳液。對於一些但非所有實施例，經改良之乳液可包含至多約5%水或鹽水。
混合器可具有一或多個安置於混合器上多個位置處之出口。對於一些實施例，混合器13可包括例如在混合器13之下部區域中之再循環出口40，用於向再循環管線42中之再循環泵41排出經改良之乳液。再循環泵41及再循環管線42可使經改良之乳液再循環至例如在混合器13之上部區域中之再循環入口43，促進13內油水界層乳液之進一步崩解及分解。為進一步促進混合器13內乳液之崩解及分解，加熱器(未圖示)可與混合器13或再循環管線42相關聯。對於許多實施例，加熱器可使乳液加熱至至多約300℉或更高之溫度。混合器13亦可包括例如在混合器13之下部區域中的經改良之乳液出口44，用於例如經由經改良之乳液進料管線45中之進料泵48，自混合器13將經改良之乳液排出至端點過濾器總成14中。
端點過濾器總成可以多種方式中之任一種經組態且可具有 包括貯槽、器皿或容器之若干形狀或形式中之任一種。對於許多實施例，過濾器總成14可包括一或多個過濾器元件46，例如外殼47內所含之若干過濾器元件之陣列。外殼47可包括例如安置於外殼47之一個末端區域處用於接受經改良之乳液之入口50，及一或多個安置於外殼47之另一末端區域處用於排出濾液之出口51。外殼47可界定外殼47內入口50與出口51之間的流體流動路徑。在流體流動路徑中，一或多個過濾器元件46(例如複數個過濾器元件46)可安置於外殼47內，且可不同地組態過濾器元件46。對於許多實施例，各過濾器元件可具有中空，通常圓柱形主體，其包括用於自由內向外或由外向內流過過濾器元件之流體移除固體之可滲透過濾介質。廣泛多種過濾介質中之任一種可包括在包括可滲透金屬、陶瓷或聚合介質之過濾器元件中。過濾介質可呈褶狀或螺旋捲繞片或中空，圓柱形塊體或套管形式，且可由滲透膜、纖維或經燒結板或塊體或網板形成。過濾介質可具有多種過濾特徵中之任一者。舉例而言，過濾器介質可具有在約1微米或小於1微米至約100微米或100微米以上之範圍內之移除等級。各過濾器元件可進一步包括圓柱形主體之各軸端上之末端元件(例如端帽)以將液體導入或導出過濾器元件之中空內部，且通常徑向通過過濾介質。對於一些實施例，端點過濾器總成可包含具有聚合纖維過濾介質之過濾器元件，其購自美國紐約華盛頓港市頗爾公司之商品名稱Profile AS下。
端點過濾器總成可安置於系統中之多個位置處。舉例而言，過濾器總成14可安置在脫鹽器11下游、分離器12下游及/或混合器13下游。在所說明之實施例中，端點過濾器總成14可與混合器13流體耦接。舉例而言，混合器13之經改良之乳液出口44可例如經由經改良之乳液進料管 線45及進料泵48與過濾器總成14之經改良之乳液入口50耦接，從而將經改良之乳液導至端點過濾器總成14中。在過濾器總成14內，含烴、鹽水及固體之經改良之乳液可藉由過濾器元件46過濾，從而移除包括膠體及未溶解瀝青烯之固體。包括烴、鹽水及已溶解之瀝青烯的經改良之乳液大體部分作為濾液穿過過濾介質。濾液可經由濾液出口51自過濾器總成14排出。濾液可自濾液出口導入多個組件中之任一者中。舉例而言，濾液可導入分離器下游用於使經過濾之烴與鹽水分離。在所說明之實施例中，濾液可再循環至脫鹽器11，例如經由濾液再循環管線53自端點過濾器總成14之濾液出口51再循環至脫鹽器11之濾液入口52。在脫鹽器11內，烴及鹽水以及經溶解之瀝青烯之濾液混合物可分離成可經由脫鹽烴出口22排出之烴及可經由鹽水/乳液出口23排出之鹽水。
本發明之實施例進一步包括許多用於加工原油之方法。舉例而言，用於加工原油之方法可包含向原油中添加水以產生烴及鹽水及油水界層，該油水界層包括包含烴及鹽水及固體之乳液。方法可進一步包含改良乳液，包括向乳液中添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者，且隨後使經改良之乳液導向通過端點過濾器總成以移除固體。
可以多種方式將水添加至原油中。舉例而言，在將水及原油供應至脫鹽器中之前，可將水添加至原油中或可將水添加至脫鹽器中之原油中。在所說明之系統10中，油及水可分別引入脫鹽器11中，例如通過單獨的入口15、16。或者，原油及水可依次或同時通過共用入口供應至脫鹽器。在脫鹽器內，合併水及原油且水可移除來自原油之金屬及/或鹽及其他 可溶物，從而形成鹽水。原油性質(包括原油自身之化學組成及原油中所夾帶及/或溶解之固體及其他物質的量及化學組成)可視許多因素(包括原油之地質來源及所添加以自地質來源提取原油之物質)而廣泛變化。水可以足以移除金屬及/或鹽及其他可溶物之不同量添加至原油中。舉例而言，水可以按體積計約3%或小於3%之水至約10%或大於10%之水的量添加至原油中。可將各種其他化學物質(包括例如去乳化劑及/或腐蝕抑制劑)添加至脫鹽器中之原油、水及/或油或烴及水(鹽水)之混合物以進一步處理原油。
將水添加至原油中亦可包括例如在脫鹽器中加壓及/或加熱原油及/或水。對於許多實施例，烴及鹽水可在脫鹽器中加熱至約200℉或小於200℉至約300℉或大於300℉範圍內(例如在約225℉至約275℉範圍內)之溫度。可在脫鹽器內將烴及鹽水加壓至約10psig或小於10psig至約200psig或大於200psig範圍內之壓力。在一些實施例中，原油及/或水可不經加熱或可不經加壓。
將水添加至原油中可進一步包含在脫鹽器內使烴或油與鹽水分離且產生油水界層。分離鹽水及烴可包括在脫鹽器中使鹽水液滴聚結。舉例而言，可向脫鹽器中之油及鹽水混合物施加電場，該電場誘發鹽水液滴中之偶極且使鹽水液滴聚結。較稠密聚結之鹽水液滴可隨後作為水相收集，例如在脫鹽器之下部區域中，且可收集實質上或大部分不含鹽水之較不稠密經脫鹽之油或烴，例如在脫鹽器之上部區域中。可在鹽水頂部收集油水界層，例如在烴與鹽水之間的界面處，且/或例如在鹽水中可作為較小液滴或固塊夾帶。油水界層可包含若干物質(包括油、鹽水及固體以 及瀝青烯之乳液)中之任一者。油水界層乳液之組成物可視例如供應至脫鹽器之原油的性質而變化。舉例而言，一些油水界層乳液可包含油包水乳液，而其他油水界層乳液可包含水包油乳液。另外，一些油水界層乳液可由諸如瀝青烯之穩定劑以化學方式穩定，而一些油水界層乳液可由乳液中之粒子以粒子方式穩定，且乳液中可包括極少或不包括瀝青烯。油水界層乳液之許多實施例中之一者可包含按重量計約30%至約40%之油或烴、按重量計約30%至約40%之鹽水、按重量計約5%至約20%之固體，及按重量計至多約10%之瀝青烯。此等物質可彼此結合於油水界層之乳液中。
脫鹽烴及包含油水界層乳液之鹽水可分別自脫鹽器排出。脫鹽烴可以約20,000bbl/天或小於20,000bbl/天至約100,000bbl/天或大於100,000bbl/天範圍內之流動速率排出，其中一桶等於42美國加侖(159公升)。包含油水界層之鹽水可以約600bbl/天或小於600bbl/天至約6000bbl/天或大於6000bbl/天範圍內之流動速率排出。脫鹽烴可經由脫鹽烴出口22自脫鹽器11排出且可進一步經加工(例如分餾)。包含油水界層之鹽水可經由鹽水/乳液出口23自脫鹽器11排出。自脫鹽器11排出之鹽水及油水界層乳液可包括不同量之鹽水及乳液，自含油水界層乳液之大部分鹽水至含一些鹽水之大部分油水界層乳液。
對於一些實施例，用於加工原油之方法可進一步包含使至少一些鹽水與自脫鹽器11排出之鹽水及油水界層乳液分離。舉例而言，在實施例中，其中大量鹽水自脫鹽器11連同油水界層乳液一起移除，在分離器12(例如如先前所述之塊體分離器)中進一步分離一些鹽水可為有益的。鹽水及油水界層乳液可例如自脫鹽器11之鹽水/乳液出口23排出且經由鹽 水/乳液進料管線26供應至分離器12之鹽水/乳液入口25。在分離器12內，至少一些較稠密之鹽水可以多種方式與較不稠密之油水界層乳液分離。舉例而言，鹽水可自油水界層乳液沉降於沉降區域中，或鹽水可自油水界層乳液沿板分離器擴散。使鹽水與油水界層乳液分離亦可包括使較大固體與油水界層分離。較大固體(例如具有約20微米或大於20微米粒度之固體)可自乳液沉降至鹽水中，而使含有較細固體及較少鹽水之油水界層乳液留在分離器中。含有或不含有較大固體之鹽水可經由鹽水出口27自分離器12排出。較大固體可隨後例如經過濾自鹽水中移除，且可使一些清潔鹽水(例如至多約50%)返回至脫鹽器11中，而剩餘清潔鹽水可經處理及再使用或自煉油系統排出。鹽水耗盡之油水界層乳液可自分離器12排出且供應至混合器13。舉例而言，按體積計包含至多約50%水或鹽水之鹽水耗盡之油水界層乳液可經由分離器12之鹽水/乳液出口28排出且經由鹽水/乳液進料管線30供應至混合器13上之鹽水/乳液入口29。自分離器12至混合器13中之流動速率可在約6bbl/天或小於6bbl/天至約600bbl/天或大於600bbl/天範圍內。
在所說明之實施例中，在移除分離器12中之一些鹽水之後，油水界層乳液可自脫鹽器11供應至混合器13。在其他實施例中，油水界層乳液(例如含極少鹽水之油水界層乳液)另外或或者可自脫鹽器直接供應至混合器。舉例而言，油水界層乳液可自脫鹽器11上之油水界層乳液出口24排出且經由油水界層乳液進料管線32供應至混合器13之油水界層入口31。
用於加工原油之方法可進一步包含向來自脫鹽器或分離器 之油水界層乳液中添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者以改良乳液且製備乳液用於過濾。舉例而言，可添加多種烴中之任一者以溶解乳液內之物質(包括瀝青烯)。有助於乳液穩定之瀝青烯可能會迅速弄髒大部分過濾介質。所添加之烴可溶解乳液內之瀝青烯及其他物質且促進乳液分解，使經改良之乳液有效過濾。額外烴亦可降低油水界層乳液之黏度，使乳液之液體組分易於移動通過過濾器元件，且可建立作為乳液之連續相的烴。所添加之烴(其可為芳族或非芳族的)可包括例如重組油、石腦油、製氣油及烴冷凝液中之一或多者。可添加多種去乳化劑及/或反向去乳化劑中之任一者，以至少部分分解乳液且進一步促進乳液過濾。所添加之去乳化劑可包括例如乙氧基化或丙氧基化酸或鹼催化之酚醛樹脂、乙氧基化或丙氧基化多元胺、乙氧基化或丙氧基化二環氧化物及乙氧基化或丙氧基化多元醇中之一或多者。所添加之反向去乳化劑可包括例如有機聚合物(諸如液體陽離子型丙烯醯胺)。亦可添加眾多凝結劑及/或絮凝劑中之任一者以聚集及集塊乳液中之固體，從而使較大集塊固體自乳液沉降。凝結劑可包括液體無機或有機凝固聚合物，包括例如液體有機水溶性低陽離子型第四銨聚電解質。絮凝劑可包括例如具有高分子量及/或低至中等陰離子電荷的液體有機丙烯酸/丙烯醯胺共聚物。
向來自脫鹽器或分離器之油水界層乳液中所添加之額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及/或絮凝劑的量可視多種因素而變化，該等因素包括例如溫度；壓力；pH；剪切量；有機及無機固體之組成；瀝青烯、充分處理之化學物質、石蠟或硫濃度；原油之API比重；鹽水與原油之間的密度差異及乳液之組成及穩定性中之一或多者。對於許多實施 例，烴可以至多約為乳液十倍或更多倍體積之量添加至乳液中。對於一些實施例，油水界層乳液中之穩定劑(例如瀝青烯)之量可為少的且可添加較少的烴(例如為乳液體積的一倍至兩倍至更多倍)。可以油水界層之0%至約1%或大於1%範圍內之量添加去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及/或絮凝劑。
可以多種不同方式中之任一種向來自脫鹽器或分離器之油水界層乳液中添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及/或絮凝劑。對於許多實施例，可向混合器13內之油水界層乳液添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及/或絮凝劑。在混合器內額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者與油水界層乳液混合以產生經改良之乳液，該乳液充分分解成其組分，包括烴、鹽水、固體及已溶解之瀝青烯以使固體有效地自烴及鹽水過濾。使額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者與油水界層乳液混合可隨後包含實質上溶解來自油水界層乳液之一或多種物質(包括瀝青烯)，及/或去穩定化或分解油水界層乳液。舉例而言，包含按體積計至多約5%水之經改良之乳液可自經改良之乳液出口排出。
對於許多實施例，使額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者與油水界層乳液混合可進一步包含使經改良之乳液再循環通過混合器。舉例而言，經改良之乳液可經由再循環出口40自混合器13排出且經由再循環管線42中之再循環泵41通過混合器13再循環，在再循環入口43處再進入混合器13中。再循環經改良之乳液使瀝青烯及其他物質更加澈底地溶解及更加充分地去穩定化及分解乳液，從而促進 乳液中更高量之烴之回收。
加熱乳液可進一步促進溶解諸如瀝青烯之物質及去穩定化及分解乳液。乳液可例如混合器13中、在再循環管線42中或在端點過濾器總成14之途中經加熱至至多約300℉或大於300℉範圍內之溫度。
在混合之後，經改良之乳液可導向穿過端點過濾器總成以移除固體及產生主要包含經過濾之烴及鹽水之濾液。經改良之乳液可自混合器排出且經由一或多個額外組件直接或間接地供應至端點過濾器總成。舉例而言，在所說明之實施例中，經改良之乳液可經由經改良之乳液出口44自混合器13排出且經由經改良之乳液進料管線45中之進料泵48供應至端點過濾器總成14，從而經由經改良之乳液入口50進入端點過濾器總成14。經改良之乳液可以多種流動速率及壓力供應至端點過濾器總成，例如視端點過濾器總成之大小及待加工之經改良之乳液的量而定。對於一些實施例，經改良之乳液至端點過濾器總成中之流動速率可在約12bbl/天gpm或小於12bbl/天gpm至約6000bbl/天gpm或大於6000bbl/天gpm範圍內。壓力可在約10psig或小於10psig至約200psig或大於200psig範圍內。
在端點過濾器總成14內，所有經改良之乳液穿過一或多個過濾器元件46。使經改良之乳液穿過過濾器元件46包括將所有經改良之乳液導向通過過濾器元件46之過濾介質，其中移除固體之至少大體部分。對於許多實施例，將經改良之乳液導向通過過濾介質可包括將經改良之乳液導向通過具有約1微米或小於1微米至約100微米或大於100微米範圍內(例如約1微米或小於1微米至約40微米)之移除等級的過濾介質。經過濾之烴及鹽水以及已溶解之瀝青烯可隨後以來自過濾器元件46之濾液形式出現 且可藉由外殼47導至濾液出口51。濾液可自端點過濾器總成排出至多種組件用於進一步加工。舉例而言，可將濾液排至分離器以使經過濾之烴與經過濾之鹽水分離。經過濾之烴可隨後在煉油系統內進一步加工，例如分餾。在所說明之實施例中，經過濾之烴及鹽水可再循環至脫鹽器。舉例而言，包括經過濾之烴及鹽水二者之濾液及任何已溶解之瀝青烯可自端點過濾器總成14之濾液出口51排出且經由濾液再循環管線53返回至脫鹽器11，從而經由入口中之一個(例如濾液入口52)進入脫鹽器11。在脫鹽器11內，經過濾之烴及鹽水及任何已溶解之瀝青烯與脫鹽器11中之原油及水合併，其中其可開始在油水界層乳液中分解油水界層乳液及溶解物質(包括瀝青烯)之過程。經過濾之烴及鹽水可在脫鹽器11內分離，且可例如分別經由脫鹽烴出口22及鹽水/乳液出口23自脫鹽器11連同脫鹽烴及鹽水一起排出。
體現本發明之方法可進一步包含在過濾器元件變得足夠髒以需要清洗或更換之後，清洗及/或更換端點過濾器總成中之過濾器元件。舉例而言，在過濾器元件46上之壓降上升至預定位準或通過過濾器元件46之流動速率降至預定位準之後，可終止經改良之乳液流過端點過濾器總成14。過濾器元件46可隨後以眾多方式中之任一種清潔。舉例而言，過濾器元件可原位(亦即在過濾外殼內)或非原位(在過濾外殼外)使用多種溶劑浸泡技術(包括熱烴浸泡)及/或具有或不具有氣體輔助之洗滌或逆洗技術清潔。或者，弄髒的過濾器元件46可用新的過濾器元件46更換。隨後可使經改良之乳液重新流過端點過濾器總成14。
儘管已在上述及/或所說明之實施例中揭示本發明，但本發明不限於彼等實施例。舉例而言，可除去或改良實施例之一或多個特徵、 可將一個實施例之一或多個特徵與其他實施例之一或多個特徵組合或可預想具有極其不同特徵之實施例，所有情況均不脫離本發明之範疇。舉例而言，分離器12可自圖1之系統10除去，系統之其餘部分包括如先前所述操作之上述組件。油水界層乳液可自脫鹽器11之油水界層乳液出口24排出且例如經由油水界層乳液進料管線32直接或間接供應至混合器13。含極少或不含油水界層乳液之鹽水可例如經由鹽水/乳液出口23自脫鹽器11移除，處理，且隨後在煉油系統內再使用或自煉油系統排出。
作為另一實施例，用於加工原油之系統可包括經改良之端點過濾器總成14，例如如圖2中所示。系統之其餘部分可包括如先前所述操作之上述組件。經改良之端點過濾器總成14可包括過濾器元件46下游之外殼47內之沉降區域54。在沉降區域54內，較不稠密經過濾之烴連同諸如已溶解之瀝青烯的其他物質可遠離較稠密經過濾之鹽水(例如在外殼47之下部區域中)而例如朝向外殼47之上部區域。外殼47可進一步包括外殼47之下部區域中鹽水捕集器55以收集鹽水。用於排出分離的經過濾之烴以及已溶解之瀝青烯的經過濾之烴出口56可安置在外殼47上，例如在上部區域中，且用於排出經過濾之鹽水的經過濾之鹽水出口57亦可安置在外殼47上，例如在鹽水捕集器55中。所有或一部分排出的經過濾之鹽水可傳送至脫鹽器或煉油系統之任何其他組件或可經處理及自煉油系統排出。所有或一部分排出的經過濾之烴可例如經由濾液再循環管線53返回至脫鹽器或可導入煉油系統之其他組件用於進一步加工，例如分餾。
作為替代方案，圖1之系統10可進一步包括端點過濾器總成14下游之分離器(未圖示)。包括經過濾之烴、經過濾之鹽水及任何已 溶解之瀝青烯之來自端點過濾器總成14的濾液可自濾液出口51排出且直接或間接通至分離器，其中經過濾之烴可與分離器內之經過濾之鹽水分離。分離器可包含如先前所述之塊體分離器或適用於使經過濾之烴與經過濾之鹽水分離的任何其他分離器。經過濾之烴可自分離器排出且傳送至脫鹽器或煉油系統之任何其他組件。經過濾之鹽水可自分離器排出且傳送至脫鹽器或煉油系統之任何其他組件或經處理及自煉油系統排出。
用於加工原油之方法可進一步包含自端點過濾器總成將濾液分離成經過濾之烴以及諸如已溶解之瀝青烯及經過濾之鹽水的其他物質(例如在端點過濾器總成或分離器內)。舉例而言，在所說明之實施例中，分離濾液可包括使濾液傳送至過濾器元件46下游之端點過濾器總成14之外殼47中的沉降區域54中。在沉降區域54中，較稠密的經過濾之鹽水可沉降在外殼47之下部區域中，例如沉降至鹽水捕集器55中，遠離外殼47之上部區域中較不稠密的經過濾之烴。方法可進一步包含例如如先前所述分別經由經過濾之烴出口56及經過濾之鹽水出口57使經過濾之烴及經過濾之鹽水分別自端點過濾器總成14排出。
用於加工原油之系統的另一實施例可進一步包含聚結器總成60，例如如圖3中所示。系統之其餘部分可包括如先前所述操作之上述組件。聚結器總成可例如與端點過濾器總成、圖2之系統之端點過濾器總成14的經過濾之烴出口56或圖1之系統10之端點過濾器總成14的濾液出口51直接或間接流體耦接。在兩個系統中，聚結器總成可用來分解任何剩餘乳液及/或聚結在作為連續相之經過濾之烴中夾帶為不連續相的經過濾之鹽水(包括任何較小滴之經過濾之鹽水)。已聚結之經過濾的鹽水及經過濾 之烴可隨後例如在聚結器總成60中彼此分離。
可採用許多聚結器總成中之任一者。一般而言，聚結器總成60可包括外殼61，例如貯槽、器皿或任何其他容器。外殼61可具有例如安置在外殼61之一端的入口62及一或多個出口。舉例而言，在所說明之實施例中，外殼61可包括例如安置在外殼61之上部區域中之相對端處的烴出口63及例如安置在外殼61之下部區域中之相對端處的鹽水出口64。外殼61可包括用於收集鹽水之鹽水捕集器65，且鹽水出口64可位於鹽水捕集器65上。
聚結器外殼61界定外殼61內之入口62與出口63、64之間的流體流動路徑。一或多個聚結器元件66(例如複數個聚結器元件66)可安置於外殼61內穿過流體流動路徑。可不同地組態各聚結器元件66。對於許多實施例，各聚結器元件可具有中空、通常圓柱形主體，該主體包括用於聚結在作為連續相之經過濾之烴中夾帶為不連續相的較小經過濾之鹽水液滴之可滲透的排列。各聚結器元件可進一步包括圓柱形主體之各軸端之末端元件(例如端帽)以將流體導入或導出聚結器元件之中空內部，且通常徑向通過聚結排列。對於一些實施例，聚結總成可包含購自美國紐約華盛頓港市頗爾公司之商品名稱PhaseSep下的聚結元件。
聚結器總成60可進一步包括聚結器元件66下游之分離區域，用於使已聚結的經過濾之鹽水與經過濾之烴分離。可不同地組態分離區域。舉例而言，分離區域可包括允許組分中之一者(例如經過濾之烴)通過，但阻礙另一組分(例如經過濾之鹽水)通過之可滲透的分離介質。烴出口可隨後與可滲透的分離介質之一側(例如下游側)流體連通，而鹽 水出口則與分離介質之另一側(例如上游側)流體連通。在所說明之實施例中，分離區域可包含聚結器元件66下游之外殼61內的沉降區域67。在沉降區域67內，較不稠密的經過濾之烴以及諸如溶解之瀝青烯的其他物質可與例如外殼61之下部區域中之較稠密的經聚結及經過濾之鹽水分離，例如朝向外殼61之上部區域。聚結之經過濾的鹽水可例如經由鹽水出口64自聚結器總成60排出，且傳送至脫鹽器或煉油系統之任何其他組件或可經處理及自煉油系統排出。經過濾之烴可具有小於約25ppmw自由水且可例如經由烴出口63自聚結器總成60排出。一些或所有排出的烴可自聚結器總成60傳送至脫鹽器11或混合器13。一些或所有排出之烴返回至混合器13使烴能再次使用，降低待添加至混合器13之新鮮額外烴之體積且有助於在經改良之乳液中將烴建立為連續相。對於許多實施例，聚結器總成60因此可有效地分解任何油/鹽水乳液，從而可直接將烴傳送至煉油系統之任何其他組件(例如分餾器)用於進一步加工。
用於加工原油之方法可進一步包含聚結在作為連續相之經過濾之烴中夾帶為不連續相的經過濾之鹽水(包括任何較小滴之經過濾之鹽水)，以及任何已溶解之瀝青烯，且隨後使已聚結之的經過濾之鹽水與經過濾之烴分離。聚結經過濾之鹽水可包括使經過濾之烴及鹽水導向穿過聚結器總成60內之一或多個聚結器元件66，包括聚集較小滴之經過濾之鹽水及產生較大滴或大量經過濾之鹽水。分離已聚結之經過濾之鹽水，經過濾之烴可例如包括在沉降區域67中沉降較稠密的經聚結之鹽水，而遠離較不稠密的經過濾之烴。或者，使鹽水與烴分離可包含使鹽水及烴中之一個而非另一穿過可滲透的分離介質。方法可進一步包含例如如先前所述分別經 由烴出口63及鹽水出口64使經過濾之烴與經過濾之鹽水分別自聚結器總成60排出。自聚結器總成60排出經過濾之烴可包括使一些或所有經過濾之烴返回至脫鹽器11或混合器13或將經過濾之烴傳送至煉油系統之任何其他組件。
加工原油之系統的另一實施例可包含磁性過濾器70，例如如圖4中所示。系統之其餘部分可包括如先前所述操作之圖1、2及/或3之上述組件。磁性過濾器可用來移除磁性固體(例如磁性粒子)且可安置在系統中之多個位置處，包括脫鹽器下游、分離器下游及/或混合器下游。在所說明之實施例中，磁性過濾器70可安置於混合器13之上游以自進入混合器13之乳液移除磁性固體且抑制混合器13之積垢。或者或另外，磁性過濾器可位於混合器之再循環管線中或混合器與端點過濾器總成之間以自經改良之乳液移除磁性固體。
可採用廣泛多種磁性過濾器中之任一者。一般而言，磁性過濾器70可包括具有例如貯槽、器皿或任何其他容器之形狀的外殼71。外殼71可包括流體入口72及流體出口73且可界定入口72與出口73之間的流體流動路徑。在外殼71內之流體流動路徑中，一或多個磁性元件74可經配置以吸引及移除乳液(例如沿磁性過濾器70中之流體流動路徑流動之油水界層乳液或經改良之乳液)中之磁性固體。在所說明之實施例中，磁性過濾器70之流體入口72可經由一或多個其他組件(例如經由鹽水/乳液進料管線之第一部分30A)與分離器12之鹽水/乳液出口28直接或間接流體耦接。磁性過濾器70之流體出口73可例如經由鹽水/乳液進料管線之第二部分30B與混合器13之鹽水/乳液入口29直接或間接流體耦接。因此當乳液 在分離器12與混合器13之間通過時，油水界層乳液可導向穿過磁性過濾器70以移除磁性固體。
用於加工原油之方法可進一步包含以磁性方式自乳液(例如油水界層乳液或經改良之乳液)移除固體。以磁性方式移除固體可包含將乳液導向穿過磁性過濾器，包括使乳液穿過自乳液吸引及移除磁性固體之磁性元件。在所說明之實施例中，使乳液導向穿過磁性過濾器70可包括使油水界層乳液自分離器12之鹽水/乳液出口28沿移除磁性固體之磁性元件74穿至磁性過濾器70之流體入口72中，及自磁性過濾器70之流體出口73穿至混合器13上之鹽水/乳液入口29。在其他實施例中，將乳液導向穿過磁性過濾器可包括使經改良之乳液穿過位於混合器之再循環管線中或位於混合器與端點過濾器總成之間的磁性過濾器。
系統之其他實施例可包括位於系統中之其他地方的其他組件，諸如一或多個額外分離器。舉例而言，混合器可包含可與分離器直接耦接之靜態連續式混合器，該分離器用於在將經改良之乳液饋入至端點過濾器總成之前使額外鹽水及/或固體與經改良之乳液分離。
在其他實施例中，油水界層乳液可例如儲存在槽或其他容器中。在儲存之前或之後可向油水界層乳液中添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者。舉例而言，油水界層乳液可自脫鹽器之油水界層乳液出口或分離器之鹽水/乳液出口導入儲存槽，油水界層乳液可在該儲存槽中儲存一段時間。稍後油水界層乳液可自儲存槽經由系統之其他組件直接或間接供應至混合器。油水界層乳液可隨後如先前所述經改良及經過濾。
因此本發明涵蓋無數實施例而不限於本文已描述、說明及/或提出之特定實施例。確切地說，本發明包括可屬於申請專利範圍之範疇之所有實施例及修改。
除非本文另外指明或明顯與上下文矛盾，否則在描述本發明之情形下(尤其在以下申請專利範圍之情形下)使用術語「一(a/an)」及「該(the)」及「至少一個(at least one)」及類似指示物應理解為涵蓋單個與複數個。除非本文另外指明或與上下文明顯矛盾，否則使用後接一或多個項目之列表(例如「A及B中之至少一者(at least one of A and B)」)的術語「至少一個(at least one)」應理解為意謂選自所列項目之一個項目(A或B)或所列項目之兩種或兩種以上之任何組合(A及B)。除非另外指出，否則術語「包含(comprising)」、「具有(having)」「包括(including)」及「含有(containing)」應理解為開放性術語(亦即意謂「包括(但不限於)(including,but not limited to)」。除非本文另外指示，否則本文中數值範圍之敍述僅意欲充當個別提及屬於該範圍內之各獨立值之速記方法，且各獨立值併入本說明書中，如同在本文中個別敍述一般。除非本文另外指出或與上下文明顯矛盾，否則本文所述之所有方法可以任何適合順序進行。除非另外主張，否則本文所提供之任一及所有實施例或例示性語言(例如「諸如(such as)及「例如(e.g.)」)之使用僅意欲更好地闡明本發明且並不對本發明之範疇形成限制。本說明書中之語言不應視作指明任一未主張之要素對於實踐本發明必不可少。
本發明之較佳具體實例描述於本文中，包括本發明人已知之用於實施本發明之最佳模式。在閱讀前文描述之後，彼等較佳具體實例之 變化對於一般熟習此項技術者可變得顯而易見。本發明人期望熟習此項技術者適當時採用該等變化，且本發明人意欲以不同於本文中特定所述之方式來實踐本發明。因此，若適用法律允許，則本發明包括隨附於本文之申請專利範圍中所述之標的物的所有修改及等效物。此外，除非本文另外指出或另外明顯與上下文矛盾，否則本發明涵蓋上述要素在其所有可能變化中之任何組合。
11‧‧‧脫鹽器
12‧‧‧分離器
13‧‧‧混合器
14‧‧‧端點過濾器總成
15‧‧‧入口
16‧‧‧入口
20‧‧‧原油來源
21‧‧‧水來源
22‧‧‧脫鹽烴出口
23‧‧‧鹽水/乳液出口
24‧‧‧油水界層乳液出口
25‧‧‧鹽水/乳液入口
26‧‧‧鹽水/乳液進料管線
27‧‧‧鹽水出口
28‧‧‧鹽水/乳液出口
29‧‧‧鹽水/乳液入口
30‧‧‧鹽水/乳液進料管線
31‧‧‧油水界層入口或油水界層乳液入口
32‧‧‧油水界層乳液進料管線
33‧‧‧入口
34‧‧‧額外烴之來源
35‧‧‧去乳化劑之來源
36‧‧‧反向去乳化劑之來源
37‧‧‧凝結劑之來源
38‧‧‧絮凝劑之來源
40‧‧‧再循環出口
41‧‧‧再循環泵
42‧‧‧再循環管線
43‧‧‧再循環入口
44‧‧‧經改良之乳液出口
45‧‧‧經改良之乳液進料管線
46‧‧‧過濾器元件
47‧‧‧外殼
48‧‧‧進料泵
50‧‧‧經改良之乳液入口
51‧‧‧濾液出口
52‧‧‧濾液入口
53‧‧‧濾液再循環管線

Claims (10)

  1. 一種加工原油之方法，其包含：向原油中添加水以產生烴及鹽水及包括包含烴及鹽水及固體之乳液的油水界層；改良該乳液，包括向該乳液中添加額外烴，以及去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者；及將該經改良之乳液導向穿過端點過濾器總成以移除固體。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含在改良該乳液之前使該鹽水之一部分與該乳液分離。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中向該原油中添加水包括使原油及水通至脫鹽器中，該方法進一步包含使濾液自該過濾器總成再循環至該脫鹽器。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含將濾液自該過濾器總成導入聚結器總成及個別地自該聚結器總成萃取經過濾之烴及鹽水。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，當該濾液包括經過濾之烴及鹽水時，該方法進一步包含使該鹽水之一部分與該經過濾之烴分離及將該經過濾之烴導入該聚結器總成。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含在將該經改良之乳液導向穿過該過濾器總成之前，將該乳液或該經改良之乳液導向穿過磁性過濾器。
  7. 一種用於加工原油之系統，該系統包含：脫鹽器，其包括用於將原油及水引入該脫鹽器中之一或多個入口，該 脫鹽器產生烴及鹽水及包括包含烴及鹽水及固體之乳液的油水界層，該脫鹽器進一步包括用於排出該烴之至少一部分的第一出口及用於排出鹽水及該乳液之一或多個額外出口；該脫鹽器與混合器耦接以改良該乳液，改良該乳液包括向該乳液中添加額外烴、去乳化劑、反向去乳化劑、凝結劑及絮凝劑中之一或多者；及該混合器與端點過濾器總成耦接以自該經改良之乳液過濾固體。
  8. 如申請專利範圍第7項之系統，其進一步包含與該脫鹽器耦接的分離器，以使該鹽水之至少一部分與該排出之乳液分離，其中該混合器與該分離器耦接。
  9. 如申請專利範圍第7項之系統，其進一步包含與該端點過濾器總成耦接之聚結器總成，以自該過濾器總成將濾液分離成經過濾之烴及鹽水。
  10. 如申請專利範圍第7項之系統，其進一步包含安置於該端點過濾器總成上游之磁性過濾器以移除磁性固體。
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