[发明专利]原油脱硫

说明书

关于联邦资助的研究或开发的声明不适用。

技术领域

本发明总的来说涉及从石油除硫。更具体来说，本发明涉及用于原油脱硫的系统和方法。更具体来说，本发明涉及用于通过高剪切从石油除硫的系统和方法。

背景技术

原油一般伴有显著量的硫化氢并含有各种其他有机和无机硫化合物。含有显著浓度的硫化合物例如硫化氢、二氧化硫和硫醇的天然化石燃料例如原油和天然气被称为“含硫”的。硫化合物可能随时间推移从化石燃料释放出来，并且这些化合物的释放产生显著的环境和安全性问题。包括硫化氢和二氧化硫在内的各种硫化合物的排放受到管控。由于管控和限制的加强，因此从原油去除硫化合物是合乎需要的。

天然存在的低硫原油越来越短缺。随着越来越强调污染控制以及由此产生的对低硫含量的石油原油的需要，出现了对经济地生产减硫原油的需求。

除了满足加强的管控和限制之外，需要从原油除硫还有其他原因。硫化合物从原油释放出来不仅产生了显著的环境和安全性问题，而且这些化合物还可能攻击油井的金属部件以及管线、储存罐和下游的炼油设备。这种攻击引起金属部件的腐蚀和/或变脆。此外，在炼油厂中，下游过程可能利用对硫的存在敏感的催化剂。

在常规炼油厂中，一般在将原油分馏后除硫。除硫典型地包括利用往往需要极端操作条件的各种脱硫方法，并引入往往伴有高维护费用的昂贵设备。用于常规除硫的现有技术方法的实例可见于美国专利No.1,942,054、1,954,116、2,177,343、2,321,290、2,322,554、2,348,543、2,361,651、2,481,300、2,772,211、3,294,678、3,402,998、3,699,037和3,850,745，出于与本公开不相抵触的所有目的，将所述每个专利的公开内容在此以其全文引为参考。

因此，在工业中对于从原油除硫的系统和方法存在着需求。理想情况下，所述系统和方法允许在将石油从地层取出的地点附近对原油进行脱硫。所述系统和方法还可用于提高原油的API重力，和/或用于从原油去除其他杂质例如重金属。

发明内容

本文中公开了从含硫石油除硫的方法，所述方法包括（a）使具有第一硫含量的含硫石油在至少一种脱硫剂存在下经受高剪切，以产生高剪切处理过的料流，其中所述至少一种脱硫剂选自碱和无机盐；以及（b）从所述高剪切处理过的料流分离富硫产物和脱硫石油产物两者，其中所述富硫产物包含元素硫，并且其中所述脱硫石油产物具有低于所述第一硫含量的第二硫含量。在实施方案中，使所述含硫石油在至少一种脱硫剂存在下经受高剪切（a），包括使浆料经受至少10,000s^-1的剪切速率。在实施方案中，使所述含硫石油在至少一种脱硫剂存在下经受高剪切（a），包括使浆料经受至少20,000s^-1的剪切速率。在实施方案中，至少一种脱硫剂选自氨、氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸铵、碳酸钙、氢气、过氧化氢、单乙醇胺（MEA）、二乙二醇胺（DGA）、二乙醇胺（DEA）、二异丙醇胺（DIPA）和甲基二乙醇胺（MDEA）。在实施方案中，至少一种脱硫剂选自硫酸铵和氢氧化铵。

在实施方案中，以约50体积%：50体积%的比率提供所述含硫石油和所述至少一种脱硫剂。在实施方案中，所述第一硫含量在约0.5至6重量%的范围内。在实施方案中，所述第二硫含量低于所述第一硫含量的50%。在实施方案中，所述第二硫含量低于所述第一硫含量的10%。在实施方案中，所述第二硫含量低于0.5重量%。在实施方案中，使含硫石油经受高剪切（a）包括将所述含硫石油和所述至少一种脱硫剂导入到高剪切装置中，所述高剪切装置包含至少一个转子和至少一个形状互补的定子。高剪切可以包含至少10,000s^-1的剪切速率，其中所述剪切速率被定义为尖端速度除以剪切间隙，并且其中所述尖端速度被定义为πDn，其中D是所述至少一个转子的直径，并且n是旋转频率。在实施方案中，高剪切包含至少20,000s^-1的剪切速率，其中所述剪切速率被定义为尖端速度除以剪切间隙，并且其中所述尖端速度被定义为πDn，其中D是所述至少一个转子的直径，并且n是旋转频率。