專利名稱：評(píng)估煉油原料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用高處理能力(throughout)實(shí)驗(yàn)評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響的方法。
近年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多高處理能力實(shí)驗(yàn)技術(shù)使得明顯增加了為有用性質(zhì)而合成及測(cè)試催化材料及其他材料的能力。通常，所述技術(shù)集中在儀器和工藝的開(kāi)發(fā)方面，包括越來(lái)越多地使用機(jī)器人和計(jì)算機(jī)以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及使催化劑和材料的制備與測(cè)試自動(dòng)化，使得在較小尺度的樣品上實(shí)現(xiàn)快速并且具有重現(xiàn)性的測(cè)試結(jié)果。例如，已經(jīng)進(jìn)行了很多努力以開(kāi)發(fā)針對(duì)許多類型的材料和材料性質(zhì)(如US 5,776,359中所述)和所關(guān)注的化學(xué)反應(yīng)(如US 5,959,297、US 6,063,633和US6,306,658中所述)的制備和測(cè)試儀器。
高處理能力技術(shù)通常集中在發(fā)現(xiàn)針對(duì)現(xiàn)有工藝的新催化劑和材料。我們現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了高處理能力的方法，其可用于篩選和優(yōu)化煉油工藝的原料，使得能夠進(jìn)行原料(包括原料摻合物)的最佳選擇。
因而，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響的方法，所述方法包括(i)提供煉油原料；(ii)處理所述煉油原料以產(chǎn)生多個(gè)各自代表所關(guān)注的煉油工藝的典型原料的級(jí)分，所述多個(gè)級(jí)分包括至少兩種具有不同性質(zhì)的級(jí)分；(iii)在代表煉油工藝中的實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)條件下處理多個(gè)級(jí)分中的每一個(gè)，所述處理以基本上平行方式進(jìn)行；和(iv)就煉油工藝的各個(gè)級(jí)分確定一個(gè)或多個(gè)性能標(biāo)準(zhǔn)。
煉油原料可以是任何合適的煉油原料，包括原油、合成原油、生物組分、中間物流(如渣油、瓦斯油、減壓瓦斯油、石腦油或裂化原料)和一種或多種所述組分的摻合物(如一種或多種原油的摻合物或一種或多種原油與一種或多種合成原油的摻合物)。
對(duì)于典型的煉油廠，許多不同的煉油原料被加工，諸如許多不同的原油。煉油原料還通常是可獲得的進(jìn)料的摻合物，因此很難預(yù)計(jì)原料對(duì)整個(gè)煉油工藝的影響，包括具體的產(chǎn)品質(zhì)量和收率。典型地，基于先前的操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行許多假設(shè)，但是這些可能通常只提供了近似的預(yù)測(cè)。本發(fā)明能夠估價(jià)不同的原料，包括原料摻合物，使得通過(guò)測(cè)得數(shù)據(jù)針對(duì)煉油工藝和催化劑來(lái)優(yōu)化這些。工藝條件可然后被進(jìn)一步優(yōu)化以進(jìn)一步提高價(jià)值的產(chǎn)生。通過(guò)使用測(cè)得數(shù)據(jù)，獲得了協(xié)同效應(yīng)，這不能由如用于傳統(tǒng)中試裝置和工藝模型中的僅僅有限的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。映射(map)原料組合物對(duì)加工性能和產(chǎn)品質(zhì)量影響的能力使得能夠在給定原料摻合物內(nèi)確定給定原料的價(jià)值。實(shí)際上，本發(fā)明使得產(chǎn)品的質(zhì)量和收率的測(cè)量能夠與原料的估價(jià)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。給定產(chǎn)品的質(zhì)量、工藝的操作條件、產(chǎn)品的收率和給定質(zhì)量的產(chǎn)品與原料的已知日價(jià)，那么能夠使用測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行原料的真實(shí)估價(jià)并且影響原料購(gòu)買決定，按市場(chǎng)要求優(yōu)化產(chǎn)品和使能量消耗最小化。本發(fā)明允許考慮未被常規(guī)工藝模型捕獲的協(xié)同和對(duì)抗效應(yīng)。
本發(fā)明提供了一種用于評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響的方法，該方法允許在煉油原料使用前，有可能甚至在其購(gòu)買前評(píng)估其的潛在價(jià)值。作為這種評(píng)估的一部分，本發(fā)明可以提供一種評(píng)估例如通過(guò)將所述煉油原料與一種或多種其它煉油原料摻合而獲得的協(xié)同效應(yīng)對(duì)所述煉油工藝的影響的方法。因?yàn)闊捰驮系湫偷厥莾煞N或更多種煉油廠可獲得的煉油原料的摻合物，這允許通過(guò)測(cè)量摻合物組成對(duì)工藝的影響來(lái)評(píng)估和估價(jià)以不同比例摻合的效果。
本發(fā)明還可以允許為煉油原料優(yōu)化整個(gè)煉油工藝，包括優(yōu)化各種工藝參數(shù)，并且甚至輔助選擇最合適的應(yīng)在其進(jìn)行原料加工的煉油廠，其中存在一個(gè)以上供選擇的煉油廠。本發(fā)明使用高處理能力技術(shù)，整個(gè)工作流程的處理能力是重要的，其中步驟(ii)中級(jí)分的生產(chǎn)速率優(yōu)選地為至少6/周，例如至少18/周、至少50/周或至少150/周，在步驟(iii)中進(jìn)行的處理數(shù)目?jī)?yōu)選為至少18/天，例如至少54/天、至少150/天或至少450/天。
本發(fā)明的方法可應(yīng)用于任何合適的煉油工藝，例如描述于比如以下文獻(xiàn)中的那些Handbook of Petroleum Refining Processes(第2版)，編輯Robert A Meyers，由McGraw-Hill出版。
本發(fā)明的方法可應(yīng)用于催化和非催化煉油工藝，如本文中所用的，“實(shí)驗(yàn)條件”因此被限定為包括工藝條件如溫度，以及可能需要的任何催化劑(在適當(dāng)?shù)那闆r下)。因而，當(dāng)應(yīng)用于催化煉油工藝時(shí)，“不同組的代表煉油工藝中的那些的實(shí)驗(yàn)條件”可以包括使用不同的催化劑和/或使用不同的工藝條件。與此相反，當(dāng)應(yīng)用于一種非催化煉油工藝時(shí)，“不同組的代表煉油工藝中的那些的實(shí)驗(yàn)條件”僅包括使用不同的工藝條件。
可以應(yīng)用本發(fā)明方法的典型的催化煉油工藝包括加氫處理、選擇性加氫處理、異構(gòu)化、芳烴飽和、加氫異構(gòu)化、加氫裂化、加氫、催化裂化、聯(lián)合裂化、重整、異構(gòu)脫蠟、脫硫(例如Merox工藝)、脫烷基化、烷基轉(zhuǎn)移、醚化、OATS、催化脫氫(例如Oleflex工藝)、C3或C4烯烴二聚(例如Dimersol工藝)、MTBE、Isal、烷基化和Octgain。
煉油廠中典型的非催化工藝包括原油脫鹽、原油蒸餾、減壓蒸餾、膜萃取、溶劑萃取、熱裂化(例如減粘裂化)和氣化。
當(dāng)本發(fā)明的煉油工藝是催化煉油工藝時(shí)，“代表煉油工藝中的那些的條件”可以包括提供多個(gè)合適的催化劑。典型地，多個(gè)合適的催化劑將包括至少7種所述催化劑，優(yōu)選地至少20種所述催化劑?？梢允褂萌魏魏线m的催化劑。催化劑可以是“已知的催化劑”，其含義是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)是這種催化劑適用于所述方法，并且包括這樣的催化劑，其實(shí)際上正在使用或者已被用于煉油廠，其供煉油廠使用和/或其已在出版物中被認(rèn)為適合煉油廠使用。典型的煉油工藝催化劑可例如描述在以下文獻(xiàn)中Handbook of Petroleum RefiningProcesses(第2版)，編輯Robert A Meyers，由McGraw-Hill出版。
可以以任何合適的形式提供多個(gè)已知的催化劑。催化劑可以是固體或液體催化劑。在一種實(shí)施方案中，可以以微型構(gòu)造的催化劑列陣的形式，例如在硅片上，提供多個(gè)已知的催化劑。新的或?qū)嶒?yàn)性催化劑也可存在于多個(gè)催化劑中，但優(yōu)選地大多數(shù)(即大于50％)的催化劑將是“已知的催化劑”。
在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)催化劑可以是多個(gè)不同的催化劑，選擇它們以覆蓋所述工藝的已知的催化劑范圍，使得可以平行評(píng)估許多潛在的催化劑。
或者，在第二種實(shí)施方案中，多個(gè)催化劑可包括全部同樣的催化劑或者可包括僅僅幾種不同的催化劑，如僅僅一種催化劑或者僅僅2-3種不同的催化劑，本發(fā)明方法可(主要)用于評(píng)估工藝條件方面的差異和/或代表典型原料的級(jí)分性質(zhì)方面的差異的影響。這可用于能夠針對(duì)特定的煉油原料對(duì)煉油廠的現(xiàn)有煉油工藝配置的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和優(yōu)化，優(yōu)化煉油廠的原料、原料摻合物或級(jí)分摻合物。
在該第二種實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例中，其適于現(xiàn)有的煉油廠配置，多個(gè)已知的催化劑可以是全部相同的催化劑，并且相當(dāng)于在煉油廠在適當(dāng)工藝中當(dāng)前正在使用的催化劑。在這種情況下，通過(guò)與多個(gè)催化劑中的每一個(gè)接觸處理具有期望性質(zhì)的多個(gè)級(jí)分，其中在特定情況下，多個(gè)級(jí)分由具有許多不同性質(zhì)的級(jí)分組成和/或多個(gè)級(jí)分與多個(gè)催化劑中的每一個(gè)在許多不同的工藝條件(如溫度)下接觸。在該第二種實(shí)施方案的備選實(shí)例中，除那些相當(dāng)于目前在煉油廠使用的催化劑以外的催化劑也可以存在，例如在催化劑變化時(shí)對(duì)煉油廠可獲得的催化劑進(jìn)行評(píng)估，但通常所存在的大多數(shù)催化劑將相當(dāng)于目前在煉油廠使用的催化劑。
在本發(fā)明的步驟(ii)中，處理煉油原料以產(chǎn)生多個(gè)各自代表所關(guān)注的所述煉油工藝的典型原料的級(jí)分。“代表”的含義是具有至少一些與所述煉油工藝的典型原料相似的化學(xué)和/或物理性質(zhì)。
例如，多個(gè)級(jí)分優(yōu)選地具有對(duì)于煉油廠對(duì)等工藝的原料而言典型的沸點(diǎn)范圍。具有期望的沸點(diǎn)范圍的級(jí)分可以通過(guò)使用合適的分離裝置如蒸餾(例如常壓蒸餾或減壓蒸餾)來(lái)獲得。
對(duì)特定的催化煉油工藝而言原料的化學(xué)及物理性質(zhì)將取決于特定煉油廠的配置，但典型性質(zhì)例如描述在以下文獻(xiàn)中，Handbook ofPetroleum Refining Processes(第2版)，編輯Robert A Meyers，由McGraw-Hill出版。
在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)級(jí)分可以是通過(guò)如下方式產(chǎn)生的處理全部煉油原料來(lái)產(chǎn)生具有期望性質(zhì)的單個(gè)級(jí)分，然后所述單個(gè)級(jí)分被分成多個(gè)各自具有期望性質(zhì)(如相同的沸點(diǎn)范圍)的多個(gè)級(jí)分。
或者，煉油原料可以被最初分開(kāi)以產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)部分，處理各個(gè)部分以產(chǎn)生具有期望性質(zhì)的級(jí)分。這些性質(zhì)彼此不同，例如，可以處理所述部分以產(chǎn)生具有略微不同的沸點(diǎn)范圍(在所述煉油工藝典型的全部范圍內(nèi))的級(jí)分，或者如本文中進(jìn)一步所述那樣，所述部分可以被化學(xué)處理。例如，在一種使用具有在150-250℃范圍內(nèi)的可變沸點(diǎn)范圍的原料可以運(yùn)轉(zhuǎn)的工藝的情況下，可以處理第一部分以產(chǎn)生沸點(diǎn)范圍150℃-250℃的級(jí)分，可以處理第二部分以產(chǎn)生沸點(diǎn)范圍160℃-230℃的級(jí)分。
這些分離的級(jí)分中的一種或多種可隨后被進(jìn)一步分開(kāi)以產(chǎn)生所需數(shù)目的具有期望性質(zhì)的級(jí)分。在一種極端情況中，煉油原料可被分開(kāi)以產(chǎn)生針對(duì)多個(gè)隨后期望的級(jí)分中的每一個(gè)的部分，其中各個(gè)部分被處理以產(chǎn)生具有期望性質(zhì)(如期望的沸點(diǎn)范圍)的級(jí)分。
除了煉油原料的任何其它處理以產(chǎn)生多個(gè)各自代表所述煉油工藝的典型原料的級(jí)分以外，或者任選地作為其備選方案，待評(píng)估的煉油原料的處理可以包括使所述煉油原料與一種或多種其它煉油原料摻合的步驟，特別地，可以包括通過(guò)將部分最初煉油原料與不同的其它煉油原料和/或與其它煉油原料以不同比例摻合而產(chǎn)生不同性質(zhì)的多個(gè)級(jí)分。因而，在本發(fā)明方法的優(yōu)選的實(shí)施方案中，煉油原料可以與一種或多種其它煉油原料摻合，并且摻合的煉油原料用于本發(fā)明方法中。摻合的煉油原料可以典型地包括3-20種不同組分的摻合物，如原油。將被理解的是可以通過(guò)以下方式生成大量有用數(shù)據(jù)將多個(gè)原料摻合在一起；由該摻合物產(chǎn)生多個(gè)級(jí)分；在多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下處理各個(gè)級(jí)分。
通常，任何合適的物理或化學(xué)處理方法可被用來(lái)獲得代表所述煉油工藝典型原料的級(jí)分。例如，對(duì)各個(gè)部分可以使用微型蒸餾塔或微型分餾塔以獲得具有所限定的沸點(diǎn)范圍的級(jí)分。其它技術(shù)可包括溶劑萃取、膜處理、吸附處理和合適的化學(xué)反應(yīng)?？赡芤筮@些技術(shù)的結(jié)合，例如，微型蒸餾繼之以化學(xué)反應(yīng)以進(jìn)行原油蒸餾，隨后是在煉油廠中所關(guān)注的工藝前進(jìn)行的對(duì)所述級(jí)分的常規(guī)處理。例如，催化重整工藝的原料典型地在所述重整工藝前進(jìn)行加氫處理。
煉油原料的化學(xué)處理也可包括添加劑處理，例如，添加脫鹽添加劑、侵蝕鈍化添加劑(典型地用于蒸餾塔)、抗垢劑(用于各種煉油工藝)。
特別地，本發(fā)明可被用來(lái)評(píng)估添加劑處理(不同的添加劑和/或不同的添加劑濃度)對(duì)煉油工藝中煉油原料的影響。
步驟(ii)中的處理可包括將煉油原料分成多個(gè)部分，隨后處理各個(gè)部分以產(chǎn)生具有通常從煉油廠原油蒸餾裝置中獲得的合適級(jí)分典型的沸點(diǎn)范圍的級(jí)分。例如，在步驟(ii)中的處理可包括將煉油原料分成多個(gè)部分，隨后處理各個(gè)部分以產(chǎn)生沸點(diǎn)范圍為150℃-250℃的級(jí)分(原油的煤油級(jí)分的典型范圍)或沸點(diǎn)范圍為200℃-350℃的級(jí)分(原油的瓦斯油級(jí)分的典型范圍)。
應(yīng)該注意到這些范圍重疊。這是針對(duì)特定后續(xù)工藝在全部可能的范圍內(nèi)改變級(jí)分沸點(diǎn)范圍的有用性的一種實(shí)例。
所述分開(kāi)可以通過(guò)任何合適的方法實(shí)現(xiàn)。例如，所述分開(kāi)可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)噴射器以間歇方式進(jìn)行來(lái)提供多個(gè)部分?；蛘?，可以使用一系列微流控制器或微量閥(microvalve)，其中各個(gè)部分的流動(dòng)通常是連續(xù)的，但使用閥或調(diào)節(jié)器，該流動(dòng)可被啟動(dòng)和終止，并且任選地被改變。作為其它備選方案，可以使用多個(gè)折流板或其它流動(dòng)控制裝置，如板中的孔口，其中對(duì)于各個(gè)部分，流動(dòng)不能被獨(dú)立截流或改變，但其提供了跨越多個(gè)部分的均勻的流動(dòng)分布。
在一種實(shí)施方案中，該部分位于加熱設(shè)備上，然后施加熱以增加樣品溫度，收集在期望范圍之間沸騰的級(jí)分，例如通過(guò)使用合適的閥以收集正確沸程的級(jí)分，其然后被冷卻以冷凝所述級(jí)分。加熱設(shè)備可以是一種加熱的微型振蕩器，如US 5661233所述。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，各個(gè)部分可被放置在包括至少三個(gè)段的封閉式通道中，各個(gè)段由閥或其它合適的隔離物隔開(kāi)，液態(tài)樣品不能通過(guò)，而氣態(tài)樣品可以通過(guò)。因而，各個(gè)部分可被置于通道的第一段中，并且第一段被加熱到所期望的沸點(diǎn)范圍的上限沸點(diǎn)，例如使用加熱激光器以獲得局部加熱，第二段可被維持在環(huán)境溫度(或以下)，使得全部沸點(diǎn)低于所述上限沸點(diǎn)的材料汽化并且從第一段通入第二段中，在所述第二段處，它冷凝。
然后，第二段被加熱到所期望范圍的下限沸點(diǎn)，例如使用加熱激光器以獲得局部加熱，第三段被維持在環(huán)境溫度(或以下)，其中全部沸點(diǎn)低于所述沸點(diǎn)下限的材料汽化并且從第二段通入第三段中，在第二段中，留下了具有期望沸點(diǎn)范圍的級(jí)分。
或者，第二段可全部被維持在較低的沸點(diǎn)，使得沸點(diǎn)在所期望范圍以上的材料保留在段1中，沸點(diǎn)在所期望范圍內(nèi)的材料在段2中被收集，而沸點(diǎn)低于所期望范圍的材料在段3中被收集。多個(gè)通道，其每個(gè)具有至少三段，可以在旋轉(zhuǎn)盤式分離設(shè)備上提供，如WO 01/87485或WO 2004/58406所述。在步驟(iii)中，多個(gè)具有期望性質(zhì)的級(jí)分中的每一個(gè)在表示煉油工藝中的那些的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行處理。
如上所述，如本文中所用的“實(shí)驗(yàn)條件”，通常包括工藝條件，還包括用于催化工藝的催化劑。因而，對(duì)于催化工藝，“處理”將包括使各個(gè)級(jí)分與多個(gè)催化劑中的一個(gè)在合適的反應(yīng)器中在合適的工藝條件下接觸。
通常，在步驟(iii)中的處理將在代表常規(guī)煉油工藝的工藝條件的工藝條件下進(jìn)行。步驟(iii)中的工藝條件將通常是依賴工藝的，并且在該工藝是催化工藝時(shí)，也可以是依賴催化劑的。工藝條件可包括，例如，溫度、接觸時(shí)間/空間速度和/或總壓或特定反應(yīng)物的分壓，例如，氫分壓在加氫處理中是可變的。
對(duì)于溫度，例如，多個(gè)級(jí)分中的每一個(gè)在步驟(iii)中的處理可以全部在相同溫度進(jìn)行，或者對(duì)于至少一些級(jí)分，可以在不同溫度進(jìn)行處理。對(duì)于催化工藝，各個(gè)級(jí)分所用的溫度可以取決于所存在的催化劑。
同樣，多個(gè)級(jí)分中的每一個(gè)在步驟(iii)中的處理可以全部在相同空間速度進(jìn)行，或者對(duì)于至少一些級(jí)分，可以在不同空間速度進(jìn)行。
在步驟(iii)中處理級(jí)分的溫度及其他工藝條件也可以隨著時(shí)間變化，使得能夠確定煉油工藝中各個(gè)級(jí)分的最優(yōu)工藝條件。
在小規(guī)模上進(jìn)行本發(fā)明方法使得能夠快速處理和平行化(parallelisation)。典型地，對(duì)于催化工藝來(lái)說(shuō)，在各個(gè)反應(yīng)器中催化劑的體積為10μl-10ml，如10μl-1ml。
本發(fā)明的步驟(iv)包括確定一個(gè)或多個(gè)相對(duì)于各個(gè)煉油工藝的原料的性能標(biāo)準(zhǔn)。合適的性能標(biāo)準(zhǔn)可以是依賴工藝的，但是通常可包括能量效率、期望的產(chǎn)物收率和產(chǎn)品質(zhì)量，相對(duì)于各個(gè)煉油工藝的原料來(lái)說(shuō)，和/或，具體地對(duì)于催化工藝來(lái)說(shuō)，可包括催化劑壽命、催化劑活性、催化劑選擇性和催化劑(機(jī)械)穩(wěn)定性。
典型地，步驟(iv)包括分析產(chǎn)物物流和/或催化劑(存在的話)以確定一個(gè)或多個(gè)期望的參數(shù)。分析可以通過(guò)任何合適的技術(shù)進(jìn)行。例如，產(chǎn)物物流分析可以通過(guò)氣相色譜、微型氣相色譜(使用微型芯片柱)、質(zhì)譜、微型質(zhì)譜、或使用光譜或微型光譜技術(shù)、或經(jīng)微傳感器進(jìn)行(對(duì)于特定物理或化學(xué)性質(zhì)，例如酸性、密度、傾點(diǎn))。
本發(fā)明的特征在于通過(guò)以基本上平行方式(即基本上同時(shí))處理所述多個(gè)級(jí)分中的每一個(gè)來(lái)評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響。通常，多個(gè)級(jí)分包括至少7種所述平行處理的級(jí)分，如至少20種所述級(jí)分。在煉油工藝是催化工藝的情況下，因此，可提供相應(yīng)數(shù)目的催化劑樣品。
在通過(guò)分析產(chǎn)物物流確定性能標(biāo)準(zhǔn)的情況下，那么這種分析可以完全順序地進(jìn)行，使用快速分析工具如快速GC、微型GC、質(zhì)譜或微型光譜，可以一個(gè)接一個(gè)地分析各個(gè)產(chǎn)物物流?；蛘撸摲治隹梢灾辽俨糠制叫械剡M(jìn)行，即通過(guò)使用兩個(gè)或更多個(gè)對(duì)不同產(chǎn)物物流操作的微型分析裝置。例如，單獨(dú)的分析裝置，例如微型GC、微型光譜儀或微傳感器，可以為各個(gè)產(chǎn)物物流的分析而提供，使得全部產(chǎn)物物流可以被平行分析。
可使用的其它類型的平行分析包括板型(plate-based)液相色譜、板型電泳和/或多傳感器陣列，其中多個(gè)樣品可以在單個(gè)板上被平行分析。
除可在本發(fā)明方法的步驟(iv)中進(jìn)行的產(chǎn)物物流的任何分析以外，在本發(fā)明方法中，可以對(duì)任何合適的物流進(jìn)行用于確定化學(xué)和/或物理性質(zhì)的分析。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，可對(duì)從本發(fā)明方法的處理步驟(ii)中獲得的級(jí)分進(jìn)行分析，使得在步驟(iii)中處理它們之前確定所述物流的一個(gè)或多個(gè)化學(xué)或物理性質(zhì)。所述性質(zhì)(可能是依賴物流的期望性質(zhì))可以包括包括、比重、總酸值(TAN)、總堿值(TBN)、冷流動(dòng)性能(如傾點(diǎn)、冰點(diǎn)和濁點(diǎn))、粘度、烴物種形成(例如芳烴含量)、硫含量、氮含量、鎳含量、釩含量和其組合。可以使用任何合適的分析技術(shù)，包括光譜、色譜和電泳技術(shù)、或特定性質(zhì)傳感器技術(shù)，如前文描述為適于分析來(lái)自步驟(iii)的產(chǎn)物物流。
在本發(fā)明方法中，評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響要求多個(gè)級(jí)分包括至少兩種具有不同性質(zhì)的級(jí)分。典型地，大多數(shù)級(jí)分以不同方式處理，其含義是級(jí)分性質(zhì)和/或?qū)嶒?yàn)條件對(duì)于所測(cè)試的多個(gè)級(jí)分的至少50％、優(yōu)選至少80％是不同的。為確保再現(xiàn)性，可以進(jìn)行一些“相同的”實(shí)驗(yàn)。優(yōu)選地，在本發(fā)明方法中，多個(gè)級(jí)分包括至少四種具有不同性質(zhì)的級(jí)分，如至少八種具有不同性質(zhì)的級(jí)分。
可以通過(guò)重復(fù)本發(fā)明的步驟(ii)-(iv)進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來(lái)強(qiáng)化根據(jù)本發(fā)明方法的評(píng)估。因而，雖然可以通過(guò)選取步驟(ii)中的具有一個(gè)沸點(diǎn)范圍的級(jí)分而針對(duì)多種不同實(shí)驗(yàn)條件，如多個(gè)不同的催化劑，來(lái)評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響，但是可以通過(guò)對(duì)相同初始原料的級(jí)分重復(fù)步驟(ii)-(iv)來(lái)強(qiáng)化整個(gè)評(píng)估，其中所述相同初始原料的級(jí)分卻已經(jīng)以略微不同的方式進(jìn)行處理，例如，使得它具有落在整個(gè)沸點(diǎn)范圍之內(nèi)的不同沸點(diǎn)范圍，所述整個(gè)沸點(diǎn)范圍代表著煉油廠所述方法通?？色@得的級(jí)分典型的沸點(diǎn)范圍。
因?yàn)闊捰蛷S的確具有在一定范圍內(nèi)改變?nèi)绮僮髡麴s塔以對(duì)原料的特定餾分(cut)選擇不同的溫度范圍的能力，所以這可以使本發(fā)明方法能夠提供有關(guān)煉油廠蒸餾塔最優(yōu)操作條件的信息，以及確定所述餾分隨后反應(yīng)的最佳催化劑和工藝條件。
優(yōu)選地，本發(fā)明方法以連續(xù)方式進(jìn)行，其含義是步驟(ii)中用于產(chǎn)生多個(gè)各自代表所述煉油工藝的典型原料的級(jí)分的處理和步驟(iii)中所述級(jí)分的處理以集成連續(xù)的方式進(jìn)行，而不是以間歇方式進(jìn)行。因而，步驟(ii)的處理可包括連續(xù)地將煉油原料進(jìn)料到處理步驟以產(chǎn)生多個(gè)級(jí)分，其作為隨后在步驟(iii)中以直通方式處理的物流。這更接近地代表了通常煉油廠中所發(fā)生的過(guò)程，不同于典型的原油分析測(cè)試，其通常以間歇測(cè)試的方式進(jìn)行。通過(guò)以連續(xù)方式操作，可以實(shí)現(xiàn)更快速的分析，因?yàn)椴恍枰陔S后進(jìn)料到步驟(iii)之前從處理步驟(ii)中獲得特定級(jí)分的大樣品(批料)。
當(dāng)以連續(xù)方式實(shí)施本發(fā)明時(shí)，還可以以連續(xù)或半連續(xù)的方式改變多個(gè)級(jí)分的某些性質(zhì)，例如，研究不同的摻和比或分餾溫度范圍的影響和/或改變接觸條件如步驟(iii)中的溫度。
對(duì)于不同的煉油原料和其摻合物，根據(jù)需要可以重復(fù)本發(fā)明方法。
對(duì)于催化工藝，可以使用所述煉油工藝的多個(gè)催化劑的一個(gè)或多個(gè)更進(jìn)一步的組(列陣)來(lái)重復(fù)本發(fā)明方法。陣列典型地是具有一組區(qū)域的基板(substrate)，材料可駐留在所述區(qū)域中。基板是指具有硬的或半硬的表面的物質(zhì)，在許多實(shí)施方案中，基板的至少一個(gè)表面將基本上是平的，其具有期望數(shù)目的物理上分開(kāi)的用于不同材料的區(qū)域。具有例如窩穴、坑、凸起區(qū)域、蝕刻溝槽等的基板的實(shí)例包括微型滴定板或襯有小玻璃管的微型滴定板。在一些實(shí)施方案中，基板本身包含坑、凸起區(qū)域、蝕刻溝槽等，其形成了所述區(qū)域的全部或部分。
本發(fā)明方法可以單獨(dú)地應(yīng)用于許多不同的煉油工藝。因而，可以適當(dāng)?shù)鼐哂幸粋€(gè)或多個(gè)用于對(duì)煉油原料評(píng)估加氫處理方法的合適的催化劑列陣，一個(gè)或多個(gè)用于對(duì)所述煉油原料評(píng)估催化裂化方法的合適的催化劑列陣，等等，視需要而定。
或者，方法的評(píng)估可以被“關(guān)聯(lián)”。因而，在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，本發(fā)明方法可被用于同時(shí)評(píng)估煉油原料對(duì)兩種或更多種煉油工藝的影響。第二種工藝也可以是催化的或非催化的。
在這種實(shí)施方案的一個(gè)方面中，可以處理煉油原料以產(chǎn)生多個(gè)各自代表第一種煉油工藝的典型原料的級(jí)分和多個(gè)代表第二種煉油工藝的典型原料的級(jí)分，并且在代表相應(yīng)煉油工藝的實(shí)驗(yàn)條件下處理相應(yīng)的多個(gè)級(jí)分。這個(gè)方面的實(shí)例包括將煉油原料分為第一種代表來(lái)自原油蒸餾裝置的煤油級(jí)分的多個(gè)級(jí)分和第二種代表來(lái)自原油蒸餾裝置的瓦斯油級(jí)分的多個(gè)級(jí)分，并且將這些通到相應(yīng)的后續(xù)步驟中。
在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案的第二方面中，可以對(duì)煉油廠串聯(lián)操作的工藝來(lái)評(píng)估煉油原料。兩個(gè)串聯(lián)工藝(其中兩個(gè)工藝都是催化的)的典型實(shí)例是石腦油級(jí)分的加氫處理和隨后催化重整，其中多個(gè)級(jí)分中的每一個(gè)可被通到已知的加氫處理催化劑，然后通到已知的催化重整催化劑。
所述第一和第二方面的結(jié)合可被用來(lái)同時(shí)評(píng)估煉油廠的許多工藝。這個(gè)實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)在于可以同時(shí)評(píng)估一個(gè)因素(如第一種工藝的一個(gè)級(jí)分的性質(zhì))的變化相對(duì)于其它工藝中的隨后變化(其是所述第一種變化的結(jié)果)的影響。
相當(dāng)大數(shù)目，如至少5種煉油工藝，例如10或更多種煉油工藝，可以以這種“關(guān)聯(lián)”方式進(jìn)行評(píng)估以提供有關(guān)特定原料的最佳煉油廠配置的信息。通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)合適的微型構(gòu)造的陣列上提供任何需要的催化劑和相應(yīng)的加工步驟，這可以被實(shí)現(xiàn)。
因而，本發(fā)明特別的優(yōu)點(diǎn)在于，其能夠?qū)⒎旨?jí)和兩個(gè)或更多個(gè)不同的工藝以連續(xù)方式集成以模擬真實(shí)的煉油廠。工藝和分級(jí)的這種列陣可被配置以模擬特定的煉油廠，其中能夠針對(duì)煉油廠中存在的特定工藝和催化劑估價(jià)不同原料(包括原料摻合物)的價(jià)值，而且可以在所有全部工藝的操作范圍內(nèi)確定最佳工藝操作條件以使所產(chǎn)生的價(jià)值最大化。或者，分級(jí)和工藝的列陣可以被配置以代表不同的煉油廠(在這些煉油廠可以加工原料)使得產(chǎn)生最大價(jià)值的最佳煉油廠被用于加工所述進(jìn)料。
本發(fā)明方法將形成有關(guān)煉油原料在煉油工藝中的影響的大量數(shù)據(jù)。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，該數(shù)據(jù)可被用于開(kāi)發(fā)、更新和/或校驗(yàn)一個(gè)或多個(gè)煉油工藝(單獨(dú)的或“關(guān)聯(lián)”的工藝)的工藝模型。
另外，可以使用建?；蚱渌鼘?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)以產(chǎn)生一種或多種煉油原料(包括摻合物)的一組可變的工藝條件，其中期望對(duì)一個(gè)或多個(gè)工藝模型的開(kāi)發(fā)、更新或校驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估，并且本發(fā)明方法可特別地被用于評(píng)估所述工藝以產(chǎn)生所述工藝模型的所需數(shù)據(jù)，如在所限定工藝條件下的收率和來(lái)自煉油原料或原料的產(chǎn)品質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種用于評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響的方法，所述方法包括(i)提供煉油原料；(ii)處理所述煉油原料以產(chǎn)生多個(gè)各自代表所關(guān)注的煉油工藝的典型原料的級(jí)分，所述多個(gè)級(jí)分包括至少兩種具有不同性質(zhì)的級(jí)分；(iii)在代表煉油工藝中的那些實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)條件下處理多個(gè)級(jí)分中的每一個(gè)，所述處理以基本上平行方式進(jìn)行；和(iv)確定一個(gè)或多個(gè)關(guān)于煉油工藝的各個(gè)級(jí)分的性能標(biāo)準(zhǔn)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該煉油原料是原油、合成原油、生物組分、中間物流、如渣油、瓦斯油、減壓瓦斯油、石腦油或裂化原料，或一種或多種所述組分的摻合物。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中多個(gè)級(jí)分包括至少7個(gè)所述級(jí)分。
4.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中該煉油工藝是非催化的煉油工藝或者催化的煉油工藝，所述非催化的煉油工藝選自原油脫鹽、原油蒸餾、減壓蒸餾、膜萃取、溶劑萃取、熱裂化(例如減粘裂化)和氣化；所述催化的煉油工藝選自加氫處理、選擇性加氫處理、異構(gòu)化、芳烴飽和化、加氫異構(gòu)化、加氫裂化、加氫、催化裂化、聯(lián)合裂化、重整、異構(gòu)脫蠟、脫硫、脫烷基化、烷基轉(zhuǎn)移、醚化、OATS、催化脫氫、C3或C4烯烴二聚、MTBE、Isal、烷基化和Octgain。
5.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中煉油工藝是催化工藝，并且在步驟(iii)中提供多種所選擇的不同催化劑以涵蓋所述煉油工藝已知的催化劑的范圍。
6.權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)的方法，其中煉油工藝是催化工藝，并且在步驟(iii)中提供多種催化劑，所述多種催化劑包括全部相同的催化劑。
7.權(quán)利要求5或6的方法，其中在步驟(iii)中提供至少7種、優(yōu)選至少20種催化劑。
8.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(ii)中多個(gè)級(jí)分是通過(guò)如下方式產(chǎn)生的處理全部煉油原料來(lái)產(chǎn)生具有期望性質(zhì)的單個(gè)級(jí)分，然后所述單個(gè)級(jí)分被分成多個(gè)各自具有期望性質(zhì)的級(jí)分。
9.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中煉油原料被最初分開(kāi)而產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)部分，處理各個(gè)部分而產(chǎn)生具有期望性質(zhì)的級(jí)分。
10.權(quán)利要求9的方法，其中待在步驟(ii)中評(píng)估的煉油原料的處理包括通過(guò)以下方式產(chǎn)生多個(gè)不同性質(zhì)的級(jí)分將最初的煉油原料部分與不同的其它煉油原料和/或與其它煉油原料以不同的比值摻合。
11.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中待在步驟(ii)中評(píng)估的煉油原料的處理包括使用微型蒸餾塔或微型分餾塔以獲得具有所限定的沸點(diǎn)范圍的級(jí)分。
12.權(quán)利要求11的方法，其中煉油原料的處理包括使用加熱的微型振蕩器加熱。
13.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(iii)中的處理是在代表常規(guī)煉油工藝中的條件的條件下進(jìn)行的。
14.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中本發(fā)明的步驟(iv)包括對(duì)于各個(gè)煉油工藝的原料確定一個(gè)或多個(gè)性能標(biāo)準(zhǔn)，所述性能標(biāo)準(zhǔn)選自催化劑壽命、催化劑活性、催化劑選擇性、催化劑穩(wěn)定性、能量效率、期望的產(chǎn)物收率和產(chǎn)物質(zhì)量。
15.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響包括改變步驟(ii)中產(chǎn)生的多個(gè)級(jí)分的性質(zhì)，如沸點(diǎn)范圍，和/或步驟(iii)中的工藝條件。
16.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，所述方法以連續(xù)方式進(jìn)行。
17.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中該方法被用于同時(shí)評(píng)估煉油原料對(duì)兩種或更多種煉油工藝的影響。
18.權(quán)利要求17的方法，其中針對(duì)煉油廠中串聯(lián)操作的工藝評(píng)估煉油原料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于評(píng)估煉油原料對(duì)煉油工藝的影響的方法，所述方法包括(i)提供煉油原料；(ii)處理所述煉油原料以產(chǎn)生多個(gè)各自代表所關(guān)注的煉油工藝的典型原料的級(jí)分，所述多個(gè)級(jí)分包括至少兩種具有不同性質(zhì)的級(jí)分；(iii)在代表煉油工藝中的那些的實(shí)驗(yàn)條件下處理多個(gè)級(jí)分中的每一個(gè)，所述處理以基本上平行方式進(jìn)行；和(iv)確定一個(gè)或多個(gè)關(guān)于煉油工藝的各個(gè)級(jí)分的性能標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C10G45/00GK101019022SQ200580030936
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2005年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者G·巴特勒, J·W·考弗斯, P·格里諾, N·J·古德, M·G·霍德格斯 申請(qǐng)人:英國(guó)石油國(guó)際有限公司