[发明专利]重油和地沥青产品的改质方法

说明书

发明领域

总体而言，本发明一般性涉及石油加工，具体而言，涉及重油和地沥青产品的改质系统。

发明背景

随着原油的常规获取的减少，更多重点已被放在设计方法以经济地开采丰富的超重油(也称“地沥青”)油藏上，最值得一提的蕴藏超重油油藏的国家有委内瑞拉、加拿大和美国。取决于油藏，这些石油中的一部分不能通过常规的途径开采，因为其在环境温度下不流动。在加拿大，尤其是在阿尔伯塔，大多数地沥青以固体烃及无机砂和粘土的半均质混合物(称为“油砂”)存在。在加拿大，地沥青的开采面临额外的挑战，因为重油/地沥青在引入改质单元中之前必须首先从砂料中采出。从油砂中采油的一种流行的方法是热采，热采涉及油/砂料的原位加热，所述加热常使用蒸汽作为加热介质。蒸汽中的热能使重油/地沥青液化，其然后可被收集和泵送到地表。热采工艺的实例包括蒸汽辅助重力驱油(SAGD)和周期蒸汽吞吐(CSS)。

在地沥青和重油可被引入轻质原油炼油基础设施之前，对其进行其他加工；这类加工称为“改质”。改质的程度取决于采用标准炼油指标进行比较时，待加工的油(“原料”)偏离轻油有多远。在将低品位重油转化为常规轻油类似物的常规改质系统中，原料常被引入在其中常被分离成沥青和非沥青馏分的工厂中。“沥青”在工业中通常理解为指如用标准的ASTM方法测得，在约975℉以上沸腾的石油馏分。该物理分离不对石油中的分子引入任何化学变化，而是把较高品位的油与低品位重油馏分分离开。较重的沥青馏分(通常占进料混合物的30-50％重量)然后被引入初次改质(PUG)设备中，在这里，其经受大分子“裂解”成较小分子的条件，从而产生沸点低于起始物质的液体。通常，基于产生常规下游炼油装置可接受的原料，产物液体的目标沸点低于975℉。作为该加工步骤的一部分，大量的硫从油中释放。取决于PUG设备中所采用的技术，也可向油中引入单质氢以除去氮和任何剩余的硫以及提高油的氢含量。除产生在环境条件下为液体的烃流(“液体产物”)外，PUG设备还将产生不凝结的酸的气态烃流(“气体”)和通常为焦炭的贫氢固体副产物。如果在PUG设备中采用催化工艺，则还需要对其所残留部分与焦炭的催化剂进行吹扫。

然后使PUG设备产生的液体产物在二级改质(SUG)设备中经受二级改质(SUG)。在该设备中，以催化方式向液体产物加单质氢以提高其中烃的氢含量，并从液体产物中移除硫、氮和金属。通常，SUG设备采用固定床催化反应器。

要支持现有技术系统中的PUG和SUG设备，需要大量的基础设施。例如，必须提供蒸汽甲烷重整(SMR)、气化或其他制氢措施以生成SUG和可能的PUG设备所需的氢。

常规改质系统是能量和资源密集型的，复杂且溅射和维护成本高昂。原因包括：油砂油藏的遥远和局部性质导致人工成本高昂；需要使用昂贵的稀释剂(一种低分子量烃)来帮助从最初通过热采工艺采至地表的地沥青和水的混合物中分离重油；SAGD、CSS和其他热采工艺非常耗能，需要高压蒸汽，而高压蒸汽通常通过燃烧天然气产生。

加氢和焦化工艺均已被结合到加工重油和地沥青的已知系统中。自基于加氢的PUG工艺得到的益处是以大量增加投资和运行费用为代价得到的。许多这些成本是引入制氢装置和工艺、氢设施中昂贵且复杂的地沥青/重油转化反应器以及伴随催化剂和增加的制氢原料成本的结果。实现SUG的好处将面临与PUG所伴随的那些相似的经济损失。

由于这些高花费，因此常规的改质(无论是完全改质还是部分改质)系统仅在通常大约高于～60,000bbl/d的较高生产量下才是经济的。这限制了与热采可获得的整合程度，热采的生产量通常为～20,000-30,000bbl/d。“现场改质”这一概念用来指相对小规模的改质，通常邻近SAGD或其他生产设施构建。这对许多运行单个SAGD设施或“罐”的小规模地沥青/重油开采商特别有意义。迄今，现场改质概念尚未得到商业应用，因为没有哪个采用PUG技术的系统在这样的较小规模上经证实具有经济性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的至少部分不足提供解决方案。

本发明的一个特定目的是提供一种用于对重油和地沥青进行改质的改进的系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种不利用氢化处理对油藏采出的地沥青进行改质的方法。所述方法包括如下步骤：

(a)在分馏器中使所采出的地沥青与来自流化床反应器的经加热的气体接触而使所述地沥青和经加热的气体分馏成分离的产物，所述产物至少包括液体沥青、不稳定石脑油馏分和经改质的液体产物；