[发明专利]产生超出石油流的预定阈值的分子式分布的系统和方法

说明书

技术领域

本申请总体上涉及用于产生分子式分布和组成模型以适应(accommodate)当前测量方法的限制的系统和方法。例如，此处公开的系统和方法可用于将分子式分布外推超出沸点阈值或类似限制。

背景技术

石油流是含有很多种不同分子物种的复杂烃混合物。这些物流包括来自针对石油分子组成的工艺的多种烃流。例如，直馏的石油原油可含有从高挥发性C4烃到非挥发性沥青质的宽沸点范围的分子。这些物流非常复杂，并且具有众多不同的分子物种。因此，组成的任何分子近似基本上是一种模型，即组成模型(MoC)。对于许多后续工艺的输入，各种沸点的石油组成的分析是必要的。

可联用傅里叶变换离子回旋共振(FTICR)质谱法与合适的电离方法，以构建石油流组成的初始估算。结合FTICR使用的电离方法包括大气压光致电离(APPI)以及负离子和正离子电喷雾(N-，PESI)。

尽管FTICR具有超高分子量分辨率，但单独的这种技术不能提供足够的信息来构建超出特定阈值的精确的组成模型。例如，所指定的电离方法都不能有效电离复杂烃混合物中沸点高于1250℉的分子。因此，已知技术不能提供足够的信息来构建与石油流的所有特征都一致的重烃组成模型(HHMoC)。如此处所用的HHMoC是指减压残油(也称为渣油)物流、即沸点高于1000℉的石油流的组成模型。在至少一些渣油流中，已知至少50重量百分比的分子的沸点高于1250℉。因此，当前的超高分辨率APPI-FTICR-MS(或N-、PESI-FTICR-MS)数据不会得出对于整个渣油或整个渣油级分的分子性质分布的精确估算。基于当前技术的FTICR-MS数据的实例公开于可得文献中。例如参见McKenna,A.M.等,“Heavy Petroleum Composition.1.Exhaustive Compositional Analysis of Athabasca Bitumen HVGO Distillates by Fourier Transform Ion Cyclotron Mass Spectrometry:A Definitive Test of the Doduszynski Model”(重油组成.1.通过傅里叶变换离子回旋质谱对阿萨巴斯卡沥青HVGO馏出物进行详尽的组成分析：确定的Doduszynski模型试验)，Energy&Fuels(能源和燃料)，第24卷，第2429-2938页，2010。

此外，APPI-FTICR-MS对于沸点高于1250℉的分子具有不良的电离效率。相对于高温Simdis测量，FTICR严重低估了沸点高于1250℉的物料的量。因此，FTICR无法检测到渣油的大约40重量百分比的最高沸点的物料并不异常。

因此，需要如下的系统和方法，其将显著部分的FTICR质谱外推至较高沸点以使得其适于HHMoC应用。

发明内容

本申请的目的和优势将阐述于以下描述中并且根据以下描述而变得清楚，以及将通过实践所公开的主题而被获知。将通过所撰写的说明书和其权利要求书中特别指出的方法和装置，以及根据附图，以实现和达到所公开主题的另外的优势。

为实现这些和其它优点并根据如所实施和广泛描述的本申请的目的，所公开的主题包括产生超出石油流的预定阈值的分子式分布的方法。所述方法可包括以下步骤：获得在石油流样品的预定阈值内的初始分子式分布，标识初始分子式分布的两种或更多种分子性质之间的相关性，使用至少一个处理器外推(extrapolate)初始分子式分布超出预定阈值以构建外推的分子分布，和基于从样品获得的重正化(renormalization)数据重正(renormalize)外推的分子式分布以产生重正化分子式分布。

例如，所述两种或更多种分子性质可包括缺氢性、沸点、分子量、分子级分和分子类型。同样，对于所述样品获得的重正化数据可例如是FDMS、BP分布、GC-Simdis或分子类型分布。

根据所公开主题的一个实施方式，使用分析技术来获得初始分子式分布。所述分析技术可例如是高细节烃分析、微烃分析或超高分辨率傅里叶变换离子回旋共振质谱法。该分析技术还可以是多变量分析技术。

根据所公开的主题的另一个实施方式，可以使用建模技术来获得初始分子式分布。所述建模技术可例如是基于组成的过程建模技术、组成合成建模技术或基于理论的建模技术。