專(zhuān)利名稱(chēng)：重油和地瀝青產(chǎn)品的改質(zhì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體而言，本發(fā)明一般性涉及石油加工，具體而言，涉及重油和地浙青產(chǎn)品的改質(zhì)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著原油的常規(guī)獲取的減少，更多重點(diǎn)已被放在設(shè)計(jì)方法以經(jīng)濟(jì)地開(kāi)采豐富的超重油(也稱(chēng)“地浙青”)油藏上，最值得一提的蘊(yùn)藏超重油油藏的國(guó)家有委內(nèi)瑞拉、加拿大和美國(guó)。取決于油藏，這些石油中的一部分不能通過(guò)常規(guī)的途徑開(kāi)采，因?yàn)槠湓诃h(huán)境溫度下不流動(dòng)。在加拿大，尤其是在阿爾伯塔，大多數(shù)地浙青以固體烴及無(wú)機(jī)砂和粘土的半均質(zhì)混合物(稱(chēng)為“油砂”)存在。在加拿大，地浙青的開(kāi)采面臨額外的挑戰(zhàn)，因?yàn)橹赜?地浙青在引入改質(zhì)單元中之前必須首先從砂料中采出。從油砂中采油的一種流行的方法是熱采，熱采涉及油/砂料的原位加熱，所述加熱常使用蒸汽作為加熱介質(zhì)。蒸汽中的熱能使重油/地浙青液化，其然后可被收集和泵送到地表。熱采工藝的實(shí)例包括蒸汽輔助重力驅(qū)油(SAGD) 和周期蒸汽吞吐(CSS)。在地浙青和重油可被引入輕質(zhì)原油煉油基礎(chǔ)設(shè)施之前，對(duì)其進(jìn)行其他加工；這類(lèi)加工稱(chēng)為“改質(zhì)”。改質(zhì)的程度取決于采用標(biāo)準(zhǔn)煉油指標(biāo)進(jìn)行比較時(shí)，待加工的油(“原料”) 偏離輕油有多遠(yuǎn)。在將低品位重油轉(zhuǎn)化為常規(guī)輕油類(lèi)似物的常規(guī)改質(zhì)系統(tǒng)中，原料常被引入在其中常被分離成浙青和非浙青餾分的工廠中。“浙青”在工業(yè)中通常理解為指如用標(biāo)準(zhǔn)的ASTM方法測(cè)得，在約975下以上沸騰的石油餾分。該物理分離不對(duì)石油中的分子引入任何化學(xué)變化，而是把較高品位的油與低品位重油餾分分離開(kāi)。較重的浙青餾分(通常占進(jìn)料混合物的30-50%重量)然后被引入初次改質(zhì)(PUG)設(shè)備中，在這里，其經(jīng)受大分子“裂解”成較小分子的條件，從而產(chǎn)生沸點(diǎn)低于起始物質(zhì)的液體。通常，基于產(chǎn)生常規(guī)下游煉油裝置可接受的原料，產(chǎn)物液體的目標(biāo)沸點(diǎn)低于975 T。作為該加工步驟的一部分，大量的硫從油中釋放。取決于PUG設(shè)備中所采用的技術(shù)，也可向油中引入單質(zhì)氫以除去氮和任何剩余的硫以及提高油的氫含量。除產(chǎn)生在環(huán)境條件下為液體的烴流(“液體產(chǎn)物”)外，PUG 設(shè)備還將產(chǎn)生不凝結(jié)的酸的氣態(tài)烴流(“氣體”)和通常為焦炭的貧氫固體副產(chǎn)物。如果在 PUG設(shè)備中采用催化工藝，則還需要對(duì)其所殘留部分與焦炭的催化劑進(jìn)行吹掃。然后使PUG設(shè)備產(chǎn)生的液體產(chǎn)物在二級(jí)改質(zhì)(SUG)設(shè)備中經(jīng)受二級(jí)改質(zhì)(SUG)。 在該設(shè)備中，以催化方式向液體產(chǎn)物加單質(zhì)氫以提高其中烴的氫含量，并從液體產(chǎn)物中移除硫、氮和金屬。通常，SUG設(shè)備采用固定床催化反應(yīng)器。要支持現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的PUG和SUG設(shè)備，需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施。例如，必須提供蒸汽甲烷重整(SMR)、氣化或其他制氫措施以生成SUG和可能的PUG設(shè)備所需的氫。常規(guī)改質(zhì)系統(tǒng)是能量和資源密集型的，復(fù)雜且濺射和維護(hù)成本高昂。原因包括油砂油藏的遙遠(yuǎn)和局部性質(zhì)導(dǎo)致人工成本高昂；需要使用昂貴的稀釋劑(一種低分子量烴) 來(lái)幫助從最初通過(guò)熱采工藝采至地表的地浙青和水的混合物中分離重油；SAGD、CSS和其他熱采工藝非常耗能，需要高壓蒸汽，而高壓蒸汽通常通過(guò)燃燒天然氣產(chǎn)生。加氫和焦化工藝均已被結(jié)合到加工重油和地浙青的已知系統(tǒng)中。自基于加氫的PUG工藝得到的益處是以大量增加投資和運(yùn)行費(fèi)用為代價(jià)得到的。許多這些成本是引入制氫裝置和工藝、氫設(shè)施中昂貴且復(fù)雜的地浙青/重油轉(zhuǎn)化反應(yīng)器以及伴隨催化劑和增加的制氫原料成本的結(jié)果。實(shí)現(xiàn)SUG的好處將面臨與PUG所伴隨的那些相似的經(jīng)濟(jì)損失。由于這些高花費(fèi)，因此常規(guī)的改質(zhì)(無(wú)論是完全改質(zhì)還是部分改質(zhì))系統(tǒng)僅在通常大約高于 60，000bbl/d的較高生產(chǎn)量下才是經(jīng)濟(jì)的。這限制了與熱采可獲得的整合程度，熱采的生產(chǎn)量通常為 20，000-30, 000bbl/d?！艾F(xiàn)場(chǎng)改質(zhì)”這一概念用來(lái)指相對(duì)小規(guī)模的改質(zhì)，通常鄰近SAGD或其他生產(chǎn)設(shè)施構(gòu)建。這對(duì)許多運(yùn)行單個(gè)SAGD設(shè)施或“罐”的小規(guī)模地浙青/重油開(kāi)采商特別有意義。迄今，現(xiàn)場(chǎng)改質(zhì)概念尚未得到商業(yè)應(yīng)用，因?yàn)闆](méi)有哪個(gè)采用PUG技術(shù)的系統(tǒng)在這樣的較小規(guī)模上經(jīng)證實(shí)具有經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的至少部分不足提供解決方案。本發(fā)明的一個(gè)特定目的是提供一種用于對(duì)重油和地浙青進(jìn)行改質(zhì)的改進(jìn)的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種不利用氫化處理對(duì)油藏采出的地浙青進(jìn)行改質(zhì)的方法。所述方法包括如下步驟(a)在分餾器中使所采出的地浙青與來(lái)自流化床反應(yīng)器的經(jīng)加熱的氣體接觸而使所述地浙青和經(jīng)加熱的氣體分餾成分離的產(chǎn)物，所述產(chǎn)物至少包括液體浙青、不穩(wěn)定石腦油餾分和經(jīng)改質(zhì)的液體產(chǎn)物；(b)將所述液體浙青引入所述反應(yīng)器中以產(chǎn)生氣相液體產(chǎn)物，所述反應(yīng)器包含移動(dòng)通過(guò)所述反應(yīng)器的固體顆粒和在轉(zhuǎn)化溫度下流化所述固體顆粒的流化氣體，所述轉(zhuǎn)化溫度適于促進(jìn)至少部分所述液體浙青向所述氣相液體產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化；(c)將包含所述氣相液體產(chǎn)物和流化氣體的經(jīng)加熱的氣體自所述反應(yīng)器引至所述分餾器以與所述地浙青流接觸；和(d)燃燒足夠的所述經(jīng)分離的不穩(wěn)定石腦油餾分，使得在不對(duì)任何剩余的不穩(wěn)定石腦油餾分進(jìn)行氫化處理的條件下所述液體產(chǎn)物和所述任何剩余的不穩(wěn)定石腦油餾分符
合管道規(guī)范。在分餾地浙青和經(jīng)加熱的氣體的步驟過(guò)程中，還可能產(chǎn)生不凝氣體，至少部分不凝氣體被用作反應(yīng)器中的流化氣體。在液體浙青被轉(zhuǎn)化為氣相液體產(chǎn)物時(shí)，反應(yīng)器還可能產(chǎn)生焦炭，在這種情況下，該方法還包括用至少部分所述焦炭產(chǎn)生蒸汽以用于開(kāi)采地浙青。在分餾地浙青和經(jīng)加熱的氣體的步驟過(guò)程中，還可能產(chǎn)生裂化石腦油，在這種情況下，該方法還包括用至少部分所述裂化石腦油產(chǎn)生蒸汽以用于開(kāi)采地浙青。至少部分所述裂化石腦油可作為液體石腦油回收以用作改質(zhì)產(chǎn)物。液體產(chǎn)物中所含裂化石腦油的量取決于該不穩(wěn)定液體的分?jǐn)?shù)以及所得混合物符合管道規(guī)范的能力。地浙青可通過(guò)蒸汽輔助重力驅(qū)油或周期蒸汽吞吐或其他熟知的蒸汽開(kāi)采技術(shù)開(kāi)采。這類(lèi)開(kāi)采技術(shù)所使用的蒸汽可通過(guò)循環(huán)流化床蒸汽發(fā)生器和凈化設(shè)施發(fā)生。在該方法中，至少部分所述焦炭可被部分氧化以生成熱；在這種情況下，作為部分氧化的結(jié)果所生成的煙氣被引至循環(huán)流化床蒸汽發(fā)生器和凈化設(shè)施。硫通過(guò)與石灰接觸而從方法中生成的燃燒氣體中移除。此外，至少部分被部分氧化以生成熱的焦炭可被用來(lái)加熱固體顆粒、流化氣體和低品位蒸汽中的一種或多種。反應(yīng)器輸出和地浙青輸入可選擇為使所產(chǎn)生的焦炭和石腦油的量足以滿(mǎn)足循環(huán)流化床蒸汽發(fā)生器和凈化設(shè)施的所有能量需求。反應(yīng)器輸出可選擇為使所產(chǎn)生的焦炭和石腦油的量還或此外足以滿(mǎn)足充分加熱用于反應(yīng)器中的固體顆粒和流化氣體的所有能量需求。在分餾器中，可使經(jīng)加熱的氣體與地浙青接觸，以降低地浙青中揮發(fā)性物質(zhì)的沸點(diǎn)溫度，從而不使用常壓和真空塔即可實(shí)現(xiàn)分餾，常壓和真空塔是常規(guī)改質(zhì)流程中的要素。根據(jù)本發(fā)明的上述方面的方法和系統(tǒng)通過(guò)消除制氫需求而減少投資范圍以及提供其他益處來(lái)提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)和工藝的優(yōu)勢(shì)，所述其他益處將在下文描述。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于自重油或地浙青產(chǎn)生改質(zhì)石油產(chǎn)品的系統(tǒng)的流程圖。圖2為圖1的系統(tǒng)中使用的錯(cuò)流流化床反應(yīng)器的示意圖。圖3為圖1的系統(tǒng)中使用的分餾工藝的示意圖。
具體實(shí)施例方式本說(shuō)明書(shū)中未直接定義的任何術(shù)語(yǔ)均應(yīng)理解為具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)通常所理解的其相關(guān)含義。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案并如圖1-3所示，提供不利于氫注入的重油和地浙青改質(zhì)系統(tǒng)10。由于該系統(tǒng)10不引入與氫注入相關(guān)的裝置、工藝和材料，故該系統(tǒng)10可經(jīng)濟(jì)地用于其中改質(zhì)器進(jìn)料速率約等于單罐油砂熱采設(shè)施如SAGD或CSS的開(kāi)采速率(其通常約為20，000-30，OOObbl/天重油/地浙青原料)的較小規(guī)?！艾F(xiàn)場(chǎng)改質(zhì)”應(yīng)用。將該系統(tǒng)安置在油砂油藏處并用來(lái)提取和改質(zhì)地浙青使之成為符合管道規(guī)范的中間產(chǎn)物，并還可達(dá)到煉油廠規(guī)范以通過(guò)輕質(zhì)原油煉油廠(未示出)進(jìn)行精煉。在此實(shí)施方案中，系統(tǒng)10設(shè)計(jì)為在加拿大阿爾伯塔的一處油砂油藏處運(yùn)行，在其中地浙青用SAGD技術(shù)開(kāi)采，并針對(duì)該具體應(yīng)用給出了系統(tǒng)10中部件的操作參數(shù)、輸入和輸出的詳細(xì)情況；但應(yīng)理解，這樣公開(kāi)的操作參數(shù)、輸入和輸出僅為示意系統(tǒng)10的一個(gè)具體應(yīng)用而給出，可根據(jù)系統(tǒng)10的具體應(yīng)用規(guī)定不同的操作參數(shù)、輸入和輸出?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，地浙青在地浙青生產(chǎn)設(shè)施12中通過(guò)SAGD生產(chǎn)。地浙青由直餾重瓦斯油和浙青的混合物組成。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“地浙青”來(lái)方便地指地浙青和重油二者。SAGD工藝所使用的蒸汽由蒸汽發(fā)生器和氣體凈化設(shè)施(“蒸汽發(fā)生器”)14發(fā)生，蒸汽發(fā)生器14通過(guò)蒸汽管線13與地浙青生產(chǎn)設(shè)施12流體相連。在此實(shí)施方案中，地浙青以20，0001Λ1/天的速率開(kāi)采，這可由熟知的SAGD技術(shù)達(dá)到。但在本發(fā)明的范圍內(nèi)可采用其他地浙青生產(chǎn)技術(shù)如CSS。在此SAGD應(yīng)用中，874，0001b/hr的1，300psig飽和蒸汽通過(guò)垂直注入井筒(未示出)被注入地下。注入井筒改變方向并繼續(xù)水平地穿過(guò)油藏，井筒中的孔允許蒸汽逸出，從而在注入井筒周?chē)a(chǎn)生高溫“蒸汽室”。該蒸汽將提供熔化所述蒸汽室內(nèi)油砂中所含地浙青所需的能量；熔化的地浙青在重力作用下排入與注入井筒平行的收集井筒(未示出)中。為部分顆粒物質(zhì)所污染的地浙青和冷凝蒸汽經(jīng)泵送至地表。水和固體物在重力沉降器((未示出)中與油分離。在混合物進(jìn)入分離容器中之前，以5，0001Λ1/ d的速率向混合物中加入油溶性稀釋劑，以幫助分離?！跋♂寗敝赣脕?lái)稀釋重油以降低其密度和粘度的直餾輕油。然后以25，000bbl/d的速率將稀釋劑/地浙青混合物(“經(jīng)稀釋的地浙青”)進(jìn)料到稀釋劑分離器16，在這里，其通過(guò)與來(lái)自分餾裝置18的輕相重瓦斯油、來(lái)自蒸汽發(fā)生器 14的蒸汽和來(lái)自稀釋劑分離器16的稀釋劑的間接熱交換而被加熱至235°C的溫度(引導(dǎo)這些流體通向稀釋劑分離器16的導(dǎo)管在圖1中未示出)。稀釋劑分離器16包括設(shè)計(jì)以用本領(lǐng)域熟知的方式從經(jīng)稀釋的地浙青流中分離稀釋劑與地浙青的分餾塔(未示出)。來(lái)自蒸汽發(fā)生器14的蒸汽(9，0001b/hr，55psig)被引入分餾塔底部以幫助分離(蒸汽供給導(dǎo)管未示出)。所述塔含如本領(lǐng)域熟知的實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)蒸氣與液體流間的接觸的部件。液體流幾乎完全由烴組成，而蒸氣由水和烴組成。所述塔的部件包括塔頂接收器，在其中，冷凝的蒸汽在重力作用下與冷凝的稀釋劑分離。分離出的液體稀釋劑(約5，000bbl/d)經(jīng)由返回稀釋劑流22再循環(huán)回地浙青生產(chǎn)設(shè)施12以便再次使用。分離出的地浙青(約20，000l3bl/d) 作為液體浙青流20被進(jìn)給分餾裝置18。冷凝的蒸汽返回地浙青生產(chǎn)設(shè)施12以脫油(返水管線未示出)。脫油后，水返回水處理設(shè)施32以純化，然后被輸送至蒸汽發(fā)生器14以轉(zhuǎn)化為蒸汽。分餾裝置18由兩個(gè)主要容器組成洗滌器和分餾塔(圖1中均未示出)。作為選擇，這兩個(gè)容器可被合并成一個(gè)，如工業(yè)中經(jīng)常所做的那樣，但出于方便和布局考慮，在此實(shí)施方案中也可保持分離。輸入的地浙青流20通過(guò)在常規(guī)傳熱裝置中與自分餾塔底部抽出的重瓦斯油泵循環(huán)(pump-around loop) 27 (參見(jiàn)圖3)間接接觸而被預(yù)熱至300°C ；如下文將詳細(xì)描述的，重瓦斯油為來(lái)自初級(jí)改質(zhì)反應(yīng)器M的液體產(chǎn)物，其在分餾裝置18中冷凝。經(jīng)預(yù)熱的地浙青流20然后被引入洗滌容器中，在這里，其被分配到設(shè)計(jì)用于在結(jié)垢環(huán)境中運(yùn)行的內(nèi)部部件的頂部上，所述內(nèi)部部件可以是例如柵板(未示出)。這些內(nèi)部部件設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)相對(duì)重的地浙青流20與被引入到內(nèi)部部件下的洗滌器中的來(lái)自初級(jí)改質(zhì)反應(yīng)器對(duì)的經(jīng)加熱的氣體的接觸。該接觸將移除自反應(yīng)器M夾帶走的顆粒固體。高溫反應(yīng)器氣體(77MMSCFD)基本由來(lái)自反應(yīng)器M的流化氣體(56MMSCFD)、未反應(yīng)的氣化浙青、氣化的裂化石腦油、裂化輕瓦斯油、裂化重瓦斯油、不凝氣體、水蒸氣和部分懸浮的焦炭粉中的全部組成。高溫反應(yīng)器氣體是熱的并起到汽提介質(zhì)的作用，從而幫助地浙青流20中浙青與非浙青內(nèi)容物的分離。分離出的呈液體形式的浙青物質(zhì)與部分瓦斯油一道離開(kāi)洗滌器的底部并作為反應(yīng)器進(jìn)料(浙青)流25引入350°C的初級(jí)改質(zhì)反應(yīng)器M中。地浙青流的剩余組分與高溫的反應(yīng)器氣態(tài)產(chǎn)物一起形成非浙青物質(zhì)并包含潛在的液體產(chǎn)物(其在洗滌器中為氣體)。所述潛在的液體產(chǎn)物與不凝氣體和流化氣體一道(81. 5MMSCFD)離開(kāi)洗滌器頂部的洗滌網(wǎng)格(未示出)，并被引入370°C的分餾塔的底部附近。圖3示出流體進(jìn)出分餾器 18的流動(dòng)。對(duì)于非浙青物質(zhì)，分餾塔冷凝所述液體產(chǎn)物并基于沸點(diǎn)將其分離成若干細(xì)分餾分。分餾塔裝配有本領(lǐng)域熟知的針對(duì)此目的的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部部件。蒸汽(3，3001b/hr，55psig) 自蒸汽發(fā)生器14進(jìn)給到分餾塔以幫助分離(圖3中有示出但圖1中未示出)，如常規(guī)方法那樣。還引入了側(cè)流洗滌器(未示出)作為銳化瓦斯油和石腦油餾分間的分餾點(diǎn)的措施。按常規(guī)分餾器設(shè)計(jì)慣例，納入若干泵循環(huán)以捕集盡可能多的能量及達(dá)到所需的分離。分餾裝置18產(chǎn)生7，650bbl/d重瓦斯油和9，650bbl/d輕瓦斯油作為液體產(chǎn)物，這些液體產(chǎn)物作為單個(gè)液體產(chǎn)物流26收集。該合并產(chǎn)物符合對(duì)密度和粘度指標(biāo)的管道規(guī)范， 并從分餾裝置18中作為液體產(chǎn)物流沈排放以用于精煉。離開(kāi)分餾塔頂部的蒸氣被冷卻， 從而使其中所含蒸汽冷凝為水，該水然后經(jīng)由水導(dǎo)管觀再循環(huán)到地浙青生產(chǎn)設(shè)施12進(jìn)行脫油。無(wú)浙青的蒸氣中的小部分石腦油(ΙΟΟΙΛΙ/d)也被冷凝，但由于系統(tǒng)10中存在大量的不凝氣體，故大多數(shù)(> 98% )裂化石腦油將保持氣化。氣化和冷凝的石腦油流二者經(jīng)由裂化石腦油導(dǎo)管30被送到蒸汽發(fā)生器，在這里，其被燃燒而提供能量。由于系統(tǒng)10中無(wú)加氫的能力，故不穩(wěn)定的裂化液體石腦油不通過(guò)氫注入而穩(wěn)定化而符合管道規(guī)范，而是原位燃燒以為改質(zhì)工藝提供能量。離開(kāi)分餾裝置18的瓦斯油產(chǎn)物中所含的熱通過(guò)常規(guī)傳熱裝置被用來(lái)預(yù)熱進(jìn)至稀釋劑分離器16的經(jīng)稀釋的地浙青及進(jìn)給水處理裝置32的水。水處理裝置32用來(lái)凈化水以供蒸汽發(fā)生器14使用(經(jīng)由凈化水導(dǎo)管34)并為此從地浙青生產(chǎn)設(shè)施12以脫油水的形式經(jīng)由管線59及從補(bǔ)充水源36接收水。離開(kāi)分餾裝置18的不凝氣體經(jīng)由不凝氣體導(dǎo)管40送到氣體壓縮機(jī)38。氣體壓縮機(jī)38通過(guò)單級(jí)離心壓縮機(jī)將氣體的壓力從5psig提高至50psig。初級(jí)改質(zhì)反應(yīng)器M中的流化(7. 3MMSCFD)所不需要的不凝氣體經(jīng)由加壓氣體導(dǎo)管42送到蒸汽發(fā)生器14，在這里， 其被燃燒以產(chǎn)生蒸汽。流化所需的氣體經(jīng)由流化氣體導(dǎo)管43供給至改質(zhì)反應(yīng)器M。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，可使用適宜的裝置從所述不凝氣體中回收氣化的石腦油。但由于該餾分的不穩(wěn)定性以及系統(tǒng)10中無(wú)加氫，故該實(shí)施方案的系統(tǒng)10中的投資費(fèi)用是不合理的。因此，超出流化所需的所有不凝氣體和大多數(shù)氣化的裂化石腦油將被燃燒以通過(guò)蒸汽發(fā)生器14生成蒸汽。其余部分(56MMSCFD)被送到加熱器46，在這里，其在插入部分氧化器(POX)容器(未示出)中的管道中被加熱至500°C。在此實(shí)施方案中，所有的裂化石腦油將從管道約束的液體產(chǎn)物流沈中分離；換句話說(shuō)，該液體產(chǎn)物將基本無(wú)不穩(wěn)定餾分。如上面所提到的，分離出的不穩(wěn)定餾分(裂化石腦油)可被燃燒以產(chǎn)生為系統(tǒng)10生成蒸汽所需的能量；自液體產(chǎn)物中分離不穩(wěn)定餾分的另一好處在于確保液體產(chǎn)物具有足夠的穩(wěn)定性以符合管道規(guī)范。但部分當(dāng)前的管道規(guī)范可耐受具有一定量不穩(wěn)定餾分的液體產(chǎn)物；因此可從產(chǎn)物液體分離較少量的液體石腦油和其他不穩(wěn)定餾分，而將剩余的不穩(wěn)定餾分留在待經(jīng)管道輸送的液體產(chǎn)物中，條件是該液體產(chǎn)物符合管道規(guī)范。如果液體產(chǎn)物被直接輸送到煉油廠，則該液體產(chǎn)物還得符合煉油廠規(guī)范?？烧{(diào)節(jié)分餾裝置18的運(yùn)行以改變從液體產(chǎn)物分離出的不穩(wěn)定餾分的百分?jǐn)?shù)；可使用本領(lǐng)域熟知的溴試驗(yàn)或等價(jià)檢測(cè)方法來(lái)測(cè)定液體產(chǎn)物的穩(wěn)定性和計(jì)算必須從液體產(chǎn)物中分餾和移除的不穩(wěn)定餾分的最小量。來(lái)自分餾裝置18的重浙青流25與部分瓦斯油一道以13，700bbl/d的速率被進(jìn)給到初級(jí)改質(zhì)反應(yīng)器M中。適于與系統(tǒng)10 —道使用的初級(jí)改質(zhì)反應(yīng)器在申請(qǐng)人的加拿大專(zhuān)利2，505，632中公開(kāi)。參見(jiàn)圖2，反應(yīng)器M包含錯(cuò)流流化床50，其接收液體浙青流25。流化床50包含被來(lái)自流化氣體導(dǎo)管43的流化氣體所流化的移動(dòng)的熱固體顆粒51 ；流化床50 中的固體顆粒51可以是焦炭顆粒或沙粒且具有通常垂直于流化氣體的垂直向上流動(dòng)的主體水平速度。流化氣體以56MMSCFD的速率被引入反應(yīng)器M的底部，以便在流化床50中達(dá)到鼓泡條件。如上面所提到的，流化氣體由不凝氣體和裂化石腦油的混合物組成，但還可有小濃度的氣化輕瓦斯油和水。液體浙青流25通過(guò)噴嘴(未示出)引入流化床50中。該液體浙青將吞沒(méi)水平地移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)器M的固體顆粒51。流化的固體中所含的能量將支持浙青向較低沸點(diǎn)烴產(chǎn)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，所述化學(xué)轉(zhuǎn)化將繼續(xù)直至所有進(jìn)料材料被耗盡。固體顆粒51的溫度隨料液反應(yīng)而降低。冷卻的固體顆粒51離開(kāi)反應(yīng)器M并通過(guò)冷卻固體傳輸管線56被輸送至加熱器46。冷卻的固體在加熱器46中受熱并經(jīng)由高溫固體傳輸管線57返回反應(yīng)器M以保持500°C的平均運(yùn)行溫度。含流化氣體、未反應(yīng)的浙青、不凝氣體和在反應(yīng)器條件下呈氣態(tài)的液體產(chǎn)物的高溫反應(yīng)器氣體通過(guò)一系列旋風(fēng)分離器而移除任何夾帶的固體。高溫反應(yīng)器氣體的混合物然后經(jīng)由導(dǎo)管58被送到分餾裝置18的分餾塔。加熱器46的主要功能是將冷卻的固體顆粒51從490°C加熱回反應(yīng)器入口條件下所需的溫度以產(chǎn)生500°C的平均運(yùn)行溫度。在此實(shí)施方案中，加熱器46為部分氧化器(POX) 容器(未示出)，其部分地氧化部分焦炭；或者，也可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的適于加熱固體顆粒的其他加熱器。POX容器為流化容器，在其中，焦炭在限氧條件下于650°C的溫度下被部分燃燒。POX容器也用來(lái)預(yù)熱通往反應(yīng)器M的流化氣體以及部分地滿(mǎn)足過(guò)熱低品位蒸汽(8，7501b/hr，55psig)的現(xiàn)場(chǎng)需要。POX容器裝配了兩組不同的換熱盤(pán)管，流化氣體和蒸汽將通過(guò)這些換熱盤(pán)管循環(huán)和受熱。受熱的固體顆粒51經(jīng)由高溫固體傳輸管線57自 POX容器返回到反應(yīng)器M，而自焦炭的部分燃燒過(guò)程所產(chǎn)生的煙氣(66MMSCFD)在經(jīng)煙氣管線61排放通過(guò)火炬前經(jīng)由煙氣管線59引導(dǎo)進(jìn)入蒸汽發(fā)生器14中以進(jìn)行氣體凈化。反應(yīng)器中生成的在POX容器46中未被消耗的焦炭被引入淘析容器(未示出)中，其將把小于臨界尺寸的固體與較大的顆粒分離開(kāi)來(lái)并將其返回到POX容器。其余的焦炭(12，0001b/hr) 經(jīng)由焦炭管線63被送到蒸汽發(fā)生器14。CFB蒸汽發(fā)生器14有兩個(gè)主要目的產(chǎn)生高質(zhì)量的加壓蒸汽用于系統(tǒng)10中的多個(gè)應(yīng)用及移除自煙氣、焦炭、石腦油和在工藝中燃燒的燃料氣所釋放的硫。在此實(shí)施方案中，蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生901，0001b/hr，1300psig的蒸汽，其中875，0001b/hr被送到SA⑶設(shè)施，27，0001b/hr被送到PUG。當(dāng)然，蒸汽發(fā)生器14的輸出可根據(jù)系統(tǒng)10的需要而異。蒸汽發(fā)生器14包含可從眾多廠商得到的類(lèi)型的循環(huán)流化床鍋爐(CFB)。CFB為流化床單元， 設(shè)計(jì)為燃燒經(jīng)由燃料管線30、42、63和65及煙氣管線(未示出)供給蒸汽發(fā)生器的液體、 氣體或固體形式的大量燃料。一種特別適宜的燃料為天然氣。蒸汽發(fā)生器14的主要特征是·石灰石(14，5001b/hr)經(jīng)由石灰石供給管線62引入蒸汽發(fā)生器14中以將被氧化的硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣；·通過(guò)使經(jīng)處理的水循環(huán)通過(guò)位于流化床中的盤(pán)管而產(chǎn)生高壓蒸汽；·通過(guò)來(lái)自分餾裝置18的燃料氣和小量冷凝石腦油及來(lái)自加熱器46的煙氣 (66MMSCFD)和焦炭的燃燒產(chǎn)生熱。其余能量需求用經(jīng)由天然氣供給管線65引進(jìn)的天然氣 (19，0001b/hr)滿(mǎn)足，這比完全靠天然氣運(yùn)行的常規(guī)蒸汽發(fā)生器要節(jié)省天然氣得多?！ゎw粒物用一系列常規(guī)分離步驟自燃料氣分離并保留在系統(tǒng)10中，取決于廠商， 其可包括U-beams、旋風(fēng)分離器和袋式集塵器；和·定期從CFB移除灰燼。自蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生的大多數(shù)蒸汽經(jīng)由蒸汽供給管線13引至地浙青生產(chǎn)設(shè)施12，小部分用來(lái)加熱稀釋劑分離器16和預(yù)熱進(jìn)入分餾裝置18的經(jīng)稀釋的地浙青(蒸汽供給管線未示出)。提供了水處理設(shè)施32以處理來(lái)自地浙青生產(chǎn)設(shè)施12的水，從而使該水適于用在蒸汽發(fā)生器14中以產(chǎn)生蒸汽。在此實(shí)施方案中，為此目的，提供了降膜蒸發(fā)器技術(shù)；但可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的適于此目的的其他水處理技術(shù)。降膜蒸發(fā)器技術(shù)可從眾多廠商得到并已應(yīng)用于SA⑶環(huán)境中。特別地，此實(shí)施方案中使用了具有單個(gè)蒸氣再壓縮段的三效蒸發(fā)系統(tǒng)，所述單個(gè)蒸氣再壓縮段將提供蒸發(fā)所需的能量。水處理設(shè)施32接收來(lái)自地浙青生產(chǎn)設(shè)施12的脫油水(787，0001b/hr)并通過(guò)管線36接收一定量的新鮮補(bǔ)充水(142，OOOlb/ hr)。混合罐中加了腐蝕和結(jié)垢抑制劑?？諝庠诿摎馊萜?未示出)中移除，其后，水被引入層疊式三效蒸發(fā)器系統(tǒng)中。水處理設(shè)施32生成的凈化水經(jīng)由凈化水供給管線34引入蒸汽發(fā)生器14中，而蒸發(fā)器冷凝物通過(guò)深井灌注被處置。系統(tǒng)10的部分值得一提的特征包括 使用了錯(cuò)流流化床初級(jí)改質(zhì)(PUG)反應(yīng)器M而不是常規(guī)的爐型延遲焦化或充分混合流化床PUG單元。錯(cuò)流流化床PUG反應(yīng)器M將比常規(guī)煉焦技術(shù)產(chǎn)生更多液體產(chǎn)物、產(chǎn)生較少焦炭以及保留更多的原生氫。·錯(cuò)流流化床PUG反應(yīng)器M中產(chǎn)生的焦炭呈易燃的形式，因此可用作產(chǎn)生蒸汽的燃料。 錯(cuò)流流化床PUG反應(yīng)器M所需的流化氣體的量大于其他流化床技術(shù)。當(dāng)惰性氣體與揮發(fā)性物質(zhì)接觸時(shí)，其沸點(diǎn)溫度將降低，這樣的過(guò)程稱(chēng)為“汽提”。本系統(tǒng)中通過(guò)使流化氣體與整桶地浙青接觸來(lái)應(yīng)用汽提原理，從而使浙青餾分與非浙青液體分離開(kāi)來(lái)。這種設(shè)計(jì)消除了對(duì)常規(guī)常壓和真空塔及共同實(shí)現(xiàn)此功能的相關(guān)爐的需要。 系統(tǒng)10中使用了循環(huán)流化床(CFB)蒸汽發(fā)生器和氣體凈化設(shè)施14，其能消耗大量燃料，包括焦炭、烴液和燃料氣。該單元14用來(lái)產(chǎn)生地浙青的熱采所需的高壓蒸汽?！なX油的不穩(wěn)定餾分可在CFB蒸汽發(fā)生器和氣體凈化設(shè)施14中消耗以提供能量，從而提高剩余產(chǎn)物液體的穩(wěn)定性，同時(shí)將不穩(wěn)定液體中的剩余價(jià)值作為蒸汽利用，并減少產(chǎn)生蒸汽所需的天然氣或其他引進(jìn)燃料的量?！ひ允沂鳛槭疫M(jìn)給到CFB蒸汽發(fā)生器和氣體凈化設(shè)施14以捕集系統(tǒng)運(yùn)行所釋放的硫。這使硫的捕集可在單個(gè)兩用單元中實(shí)現(xiàn)。與常規(guī)氣體凈化系統(tǒng)不同，這里不必加氫。在現(xiàn)有技術(shù)方法中，蒸汽發(fā)生和硫化氫回收需要單獨(dú)的單元，還需要兩個(gè)連續(xù)單元用于硫回收?！に鯟FB技術(shù)具有可視為碳捕集貯存所預(yù)留(CCS)的所有要素。 水處理由降膜蒸發(fā)器提供，這種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)整裝鍋爐的使用，從而在最大限度地降低成本的同時(shí)使蒸汽保持高質(zhì)量。與常規(guī)改質(zhì)器系統(tǒng)相比，圖1-3中所示系統(tǒng)10具有如下優(yōu)勢(shì) 引進(jìn)的天然氣的量顯著減少，這將減少最大的運(yùn)行成本動(dòng)因之一。這通過(guò)如下做法實(shí)現(xiàn)使用來(lái)自系統(tǒng)10中的其他部件的可燃副產(chǎn)物作為蒸汽發(fā)生器14的燃料，通過(guò)使用錯(cuò)流流化床PUG 24而不再需要常規(guī)PUG中使用的爐，通過(guò)使用分餾裝置18而不再需要頂部進(jìn)料設(shè)施中的爐，通過(guò)使用組合的蒸汽發(fā)生器和氣體凈化設(shè)施14而不再需要單獨(dú)的氣體凈化設(shè)施，以及不再需要制氫設(shè)施。
·投資范圍顯著縮小，其將降低投資成本。這通過(guò)消除對(duì)頂部進(jìn)料設(shè)施、制氫設(shè)施 (因?yàn)椴恍枰獨(dú)浠幚韥?lái)穩(wěn)定不穩(wěn)定的餾分)、SUG的需要以及氣體凈化與蒸汽發(fā)生設(shè)施的整合實(shí)現(xiàn)。通過(guò)本發(fā)明的系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)的投資和運(yùn)行成本的大幅降低可轉(zhuǎn)化為優(yōu)異的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)楹吞烊惠p油相比，所得改質(zhì)產(chǎn)物不僅彌補(bǔ)了潛在的折扣而且節(jié)省費(fèi)用。系統(tǒng)10帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)使其具有在小得多的規(guī)模(可能低至至少20，000bbl/d總地浙青進(jìn)料)下使用的經(jīng)濟(jì)合理性。上文描述了本發(fā)明的系統(tǒng)10在處理來(lái)自加拿大阿爾伯塔Peace River地區(qū)的地浙青中的應(yīng)用。地浙青進(jìn)料由49% (以體積計(jì))的浙青組成。該浙青的MCR含量為23%。采用SA⑶技術(shù)的油藏基礎(chǔ)是汽/油比(SOR)為三。系統(tǒng)10產(chǎn)生三個(gè)液體流石腦油(沸程到177°C )、輕瓦斯油(沸程177°C到343°C )和重瓦斯油(沸程 343 °C 到 5240C )。上述實(shí)施方案通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)行了描述。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很明顯可做若干變化和改變而不偏離本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書(shū)中限定。例如·在上面描述并在附圖1-3中示意的本發(fā)明的實(shí)施方案中，一部分石腦油餾分作為能量而被消耗，因?yàn)樵擆s分若不加氫則不穩(wěn)定，而在系統(tǒng)10中未提供制氫。在某些情況下，石腦油作為液體可能更有價(jià)值。如果例如在附近有可接收液體石腦油的SUG設(shè)施，則情況可能就是這樣。本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及可實(shí)現(xiàn)從氣體回收液體石腦油的其他處理單元的安裝。該裝置是本領(lǐng)域熟知的，包括諸如輕烴回收(LER)等單元?！ぴ谏厦婷枋霾⒃诟綀D1-3中示意的本發(fā)明的實(shí)施方案中，從進(jìn)給反應(yīng)器M的地浙青進(jìn)料產(chǎn)生的替代燃料可能不足以完全滿(mǎn)足SAGD設(shè)施的能量需要，在這樣的情況下仍然需要天然氣。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，改質(zhì)反應(yīng)器M的大小增至反應(yīng)器M所產(chǎn)生的替代燃料足以完全滿(mǎn)足系統(tǒng)10的所有能量需要的點(diǎn)，從而消除了從外部向系統(tǒng)10供給天然氣的需要。實(shí)現(xiàn)這一替代實(shí)施方案所需增加的地浙青在開(kāi)放市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)并引進(jìn)到工藝中。完全消除所有天然氣需要和增加從引進(jìn)的地浙青產(chǎn)出的液體產(chǎn)物這一經(jīng)濟(jì)效應(yīng)在非常少的資金增量下實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)裝置并未改變尺寸。這種簡(jiǎn)單改變將顯著提高方法的經(jīng)濟(jì)性。在上面描述并在附圖1-3中示意的本發(fā)明的實(shí)施方案中，使用了替代燃料來(lái)抵銷(xiāo)天然氣的引進(jìn)。雖然該實(shí)施方案優(yōu)選使用替代燃料，但這樣的使用不是必須的?？沙鲇诃h(huán)境原因，作出不使用替代燃料的決定。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，能量需要用常規(guī)天然氣加熱裝置滿(mǎn)足。固體焦炭副產(chǎn)物被庫(kù)存起來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種不利用氫化處理對(duì)油藏采出的地浙青進(jìn)行改質(zhì)的方法，所述方法包括如下步驟(a)在分餾器中使所采出的地浙青與來(lái)自流化床反應(yīng)器的經(jīng)加熱的氣體接觸而使所述地浙青和經(jīng)加熱的氣體分餾成分離的產(chǎn)物，所述產(chǎn)物至少包括液體浙青、不穩(wěn)定餾分和經(jīng)改質(zhì)的液體產(chǎn)物；(b)將所述液體浙青引入所述反應(yīng)器中以產(chǎn)生氣相液體產(chǎn)物，所述反應(yīng)器包含移動(dòng)通過(guò)所述反應(yīng)器的固體顆粒和在轉(zhuǎn)化溫度下流化所述固體顆粒的流化氣體，所述轉(zhuǎn)化溫度適于促進(jìn)至少部分所述液體浙青向所述氣相液體產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化；(c)將包含所述氣相液體產(chǎn)物和流化氣體的經(jīng)加熱的氣體自所述反應(yīng)器引至所述分餾器以與所述地浙青流接觸；和(d)燃燒足夠的所述經(jīng)分離的不穩(wěn)定餾分，使得在不對(duì)任何剩余的不穩(wěn)定餾分進(jìn)行氫化處理的條件下所述液體產(chǎn)物和所述任何剩余的不穩(wěn)定餾分符合管道規(guī)范。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在分餾所述地浙青和經(jīng)加熱的氣體的步驟過(guò)程中，還產(chǎn)生了不凝氣體，至少部分所述不凝氣體用作所述反應(yīng)器中的所述流化氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述液體浙青被轉(zhuǎn)化為所述氣相液體產(chǎn)物時(shí)，所述反應(yīng)器將產(chǎn)生焦炭，所述方法還包括利用至少部分所述焦炭產(chǎn)生蒸汽以用于地浙青的開(kāi)采中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述燃燒不穩(wěn)定餾分的步驟中產(chǎn)生蒸汽以用在地浙青的開(kāi)采中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述不穩(wěn)定餾分包括裂化石腦油，至少部分所述裂化石腦油作為液體石腦油回收以作為改質(zhì)的液體產(chǎn)物使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其中所述地浙青通過(guò)蒸汽輔助重力驅(qū)油或周期蒸汽吞吐進(jìn)行開(kāi)采。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其中所述蒸汽通過(guò)循環(huán)流化床蒸汽發(fā)生器和凈化設(shè)施產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，所述方法還包括部分地氧化至少部分所述焦炭以生成熱， 將由于所述部分氧化而生成的煙氣弓I至所述循環(huán)流化床蒸汽發(fā)生器和凈化設(shè)施，并使所述煙氣與石灰接觸以?xún)艋鰺煔狻?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，所述方法還包括部分地氧化至少部分所述焦炭以生成熱， 其中所述熱被用來(lái)加熱所述固體顆粒、流化氣體和低品位蒸汽中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述反應(yīng)器輸出選擇為使所產(chǎn)生的焦炭或石腦油的量足以滿(mǎn)足所述循環(huán)流化床蒸汽發(fā)生器和凈化設(shè)施的所有能量需求。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述反應(yīng)器輸出選擇為使所產(chǎn)生的焦炭或石腦油的量足以滿(mǎn)足充分加熱用于所述反應(yīng)器中的所述固體顆粒和流化氣體的所有能量需求。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述分餾器中，使所述經(jīng)加熱的氣體與所述地浙青接觸，以降低所述地浙青中揮發(fā)性物質(zhì)的沸點(diǎn)溫度，從而不使用常壓和真空塔即可實(shí)現(xiàn)分溜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中從油砂油藏采油。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)器為錯(cuò)流流化床反應(yīng)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所有所述不穩(wěn)定餾分均被燃燒，僅留下符合管道規(guī)范的液體產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不利于制氫對(duì)油藏采出的地瀝青進(jìn)行改質(zhì)的方法，所述方法在現(xiàn)場(chǎng)改質(zhì)應(yīng)用中特別有用。在該方法中，所采出的地瀝青進(jìn)入分餾器并與來(lái)自流化床反應(yīng)器的經(jīng)加熱的氣體接觸。所述地瀝青和經(jīng)加熱的氣體分餾成分離的產(chǎn)物，所述產(chǎn)物至少包括液體瀝青、不穩(wěn)定餾分和經(jīng)改質(zhì)的液體產(chǎn)物。將所述液體瀝青引入反應(yīng)器中以產(chǎn)生氣相液體產(chǎn)物；所述反應(yīng)器包含移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)器的固體顆粒和在轉(zhuǎn)化溫度下流化所述固體顆粒的流化氣體，所述轉(zhuǎn)化溫度適于促進(jìn)至少部分液體瀝青向氣相液體產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。將包含所述氣相液體產(chǎn)物和流化氣體的經(jīng)加熱的氣體自反應(yīng)器引向分餾器以與地瀝青流接觸。在此方法中，足夠的經(jīng)分離的不穩(wěn)定餾分被燃燒，使得在不對(duì)任何剩余的不穩(wěn)定餾分進(jìn)行氫化處理的條件下液體產(chǎn)物和任何剩余的不穩(wěn)定餾分符合管道規(guī)范。
文檔編號(hào)C10B53/06GK102245740SQ200880132322
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者斯蒂芬·波爾特, 杰勒德·莫納漢, 羅伯特·蘇吉亞馬, 羅斯·霍盧克, 韋恩·布朗 申請(qǐng)人:Etx系統(tǒng)有限公司