通过超临界水生产提质加工的石油制造技术

一种使用超临界水石油提质加工系统的对石油原料进行提质加工的方法，包括引入石油原料、水和辅助原料。该方法包括运行系统以合并石油原料和水，从而形成混合的石油原料，并分别同时引入上升流超临界水反应器的下部。引入辅助原料使得上升流反应器中所容纳的位于接近底部的部分流体不缺乏流体动量。该方法的一个实施方案包括运行该超临界水石油提质加工系统，以将上升流反应器产品流体引入下降流超临界水反应器的上部。所述超临界水石油提质加工系统包括上升流超临界水反应器和可任选的下降流超临界水反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的
涉及对石油进行提质加工的方法和系统。更具体地说，该领域涉及使用超临界水对石油进行提质加工的方法和系统。
技术介绍
石油是能量和石油类化学品的重要来源；然而，需要对石油中的杂质(尤其是硫)进行处理，以减轻石油消耗对环境的潜在影响。使该问题恶化的是可获得的石油更多是重质石油或高硫石油，这两种石油包含更大量的杂质，必须在用作燃料前减少这些杂质。石油原料“提质加工”的传统方法包括氢化法和热学方法。氢化法包括氢化处理和氢化裂解，使用氢和水合催化剂去除杂质并将石油中的重质馏分转变为轻质或中质范围的产品。氢化法的主要问题包括所需的氢的量和催化剂的量，催化剂在硫存在下相对容易失活。热学方法包括焦化和减黏裂化，无需额外加入氢或催化剂来促进反应。但是，热学过程会产生焦炭副产品，以及烯烃和二烯烃。已知热学过程也不能有效地去除硫和氮杂原子类物质。已知对石油原料应用超临界水是对烃进行提质加工和脱硫的有效技术。虽然抑制了焦炭形成，但是对引入的石油原料有效地进行提质加工所需要的超临界水反应条件和停留时间会导致预焦化和焦化反应，而预焦化和焦化反应会导致反应器及下游单元和附加装置的焦化。在超临界水反应器中延长停留时间提升了提质加工转化和脱硫；然而，烃发生焦化和过度裂解为轻质气体和烯烃的几率也会增加。人们期望获得这样的方法和系统，该方法和系统将石油原料的重质馏分暴露于超临界水，使得重质馏分分解，而将预焦化材料的形成减到最少。通过基团间(inter-radical)反应生成石油类焦炭。基团间反应在石油原料的高碳烃之间产生局部二聚化反应、寡聚反应和高聚反应。在原油的轻质馏分(包括石脑油、煤油和柴油)的热学提质加工处理过程中不常观察到焦化。尽管不想束缚于理论，但据信烃的多环芳烃环(例如，沥青质)通过离域稳定自由基。离域效应导致多环芳烃环上自由基的寿命远长于与烷烃、烯烃或环烷化合物相关的自由基的寿命。原油中含有最大量的多环芳烃环的馏分是重质馏分。此外，即便通常使用超临界水作为烃的强溶剂，但是与石油原料的重质馏分相关的烃也不易与之混溶。人们期望获得这样的方法和系统，该方法和系统将超临界水与重质馏分混合，以支持重质馏分的提质加工。
技术实现思路
使用超临界水石油提质加工系统对石油原料进行提质加工的方法包括引入石油原料、水和辅助原料的步骤。该方法包括运行该系统以将石油原料和水结合从而形成混合的石油原料的步骤。该方法包括运行该系统使得混合的石油原料和辅助原料分别同时引入上升流超临界水反应器(upflowing supercritical water reactor)的下部的步骤。将辅助原料引入上升流反应器中,使得上升流反应器所容纳的流体中位于接近上升流反应器底部的部分不缺乏流体动量。该方法包括运行该上升流反应器以使上升流反应器中所容纳的流体的温度保持在大约为水的临界温度以上、压力保持在大约为水的临界压力以上，并且沿着大致向上的方向移动的步骤。在上升流反应器内的条件下，由上升流反应器内所容纳的流体中的引入水形成超临界水。该方法包括运行该上升流反应器以形成经过提质加工和脱硫的石油产品的步骤。这种经过提质加工和脱硫的石油产品是引入的石油原料与超临界水之间的反应产物，并形成于上升流反应器内所容纳的流体中。该方法包括运行该系统以使上升流反应器产品流体从上升流反应器的上部通过的步骤。该产品流体包括经过提质加工和脱硫的石油产品。上升流反应器产品流体的通过量等于引入的混合石油原料和辅助原料的总量。该方法包括运行该系统以使气相烃产品、经过提质加工和脱硫的石油产品以及液相产品分别选择性地从上升流流体中分离的步骤。使用超临界水石油提质加工系统对石油原料进行提质加工的方法的一个实施方案包括如下步骤：运行超临界水石油提质加工系统，以将上升流反应器产品流体引入下降流超临界水反应器的上部。该实施方案的方法中的超临界水石油提质加工系统还包括下降流超临界水反应器。下降流反应器与上升流反应器的下游通过流体连接，并可将上升流反应器产品流体接收入下降流反应器上部。该方法的实施方案包括如下步骤：运行下降流反应器，以使下降流反应器中所容纳的流体的温度和压力分别保持为水的临界温度和临界压力以上，并且沿着大致向下的方向移动。该方法的实施方案包括运行该系统以使下降流反应器产品流体从下降流反应器的下部通过的步骤。下降流反应器产品流体的通过量等于引入的上升流反应器产品流体的量。在该方法的实施方案中，通过运行该超临界水石油提质加工系统的步骤，从而通过对下降流反应器产品流体、而非上升流反应器产品流体进行选择性分离，从而产生气相烃产品、经过提质加工和脱硫的石油产品以及水相产品。超临界水石油提质加工系统包括上升流超临界水反应器。该上升流反应器具有下部、上部和由封闭的壳限定的内部。该上升流反应器能够有效地将容纳于内部的流体维持在超临界水条件下，并且将混合的石油原料和辅助原料分别分配至上升流反应器的内部中接近上升流反应器下部的位置，以促进流体在内部的向上移动。该下部包括辅助原料口和混合石油原料口，其可单独运行以便沿着下降流反应器下部在内部和外部之间提供流体的流通。上升流反应器能够有效地将辅助原料分配至上升流反应器的下部，使得位于接近上升流反应器下部的流体不缺乏流体动量。上部包括出口，其能够有效地沿着上升流反应器的上部在内部和外部之间提供流体的流通。该系统的一个实施方案包括内部流体分配装置。该内部流体分配装置与辅助原料口通过流体连接，并能够有效地将辅助原料分配至上升流反应器的下部，使得位于接近上升流反应器下部的流体不缺乏流体动量。超临界水石油提质加工系统的一个实施方案包括下降流超临界水反应器。该下降流反应器具有下部、上部和由封闭的壳限定的内部。该实施方案的下降流反应器能够有效地将容纳于内部中的流体维持在超临界水条件下。在该实施方案中，上部包括能够有效地沿着下降流反应器的上部从而在内部和外部之间提供流体的流通的入口，并且下部包括能够有效地沿着下降流反应器的下部从而在内部和外部之间提供流体的流通的出口。该实施方案的下降流反应器在上升流反应器的下游，并且下降流反应器的上部与向上升流反应器的上部通过流体相连。所述用于对石油原料进行提质加工的系统包括上升流超临界水反应器。反应器以及上升流反应器中流体的移动不支持上升流反应器中固体焦炭的形成或所产生的流体中的焦炭前体的形成，这会导致反应器的下游形成焦炭。上升流反应器的垂直流动性质使得引入的石油原料的重质馏分组分比轻质馏分组分的停留时间更长，这就支持了通过更长时间暴露于引入的超临界水来对重质馏分进行提质加工和脱硫。当出现下降流超临界水反应器时，下降流超临界水反应器的性质使得轻质馏分组分比重质馏分组分的停留时间更长，这支持了它们的提质加工和脱硫。所述对石油原料进行提质加工的方法不需要如传统的氢化裂化或加氢处理过程所需的引入氢的方法。水、特别是超临界状态下的水在上升流反应器和下降流反应器(如果存在下降流反应器的话)内起到了氢供体的作用。所述对石油原料进行提质加工的方法也不需要在引入前将石油原料的重质馏分与轻质馏分分离。该方法也不需要在提质加工和脱硫过程中将石油原料与水分离。将单独的辅助原料引入上升流反应器的底部促使较重的石油原料组分从上升流反应器的底部分散回到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用超临界水石油提质加工系统对石油原料进行提质加工的方法，所述方法包括以下步骤：将所述石油原料引入所述超临界水石油提质加工系统；将水引入所述超临界水石油提质加工系统；将辅助原料引入所述超临界水石油提质加工系统；运行所述超临界水石油提质加工系统以将所述石油原料和所述水合并从而形成混合的石油原料；运行所述超临界水石油提质加工系统以将所述混合的石油原料和所述辅助原料分别同时引入上升流超临界水反应器的下部，其中以这样的方式将所述辅助原料引入所述上升流反应器中，使得所述上升流反应器中所容纳的液体中位于接近所述上升流反应器的底部的部分不缺乏流体动量；运行所述上升流超临界水反应器，以使容纳于所述上升流反应器中的流体的温度保持为水的临界温度以上、压力保持为水的临界压力以上，并且所述流体沿着向上的方向移动，从而由容纳于所述上升流反应器中的所述流体中的引入水形成超临界水；运行所述上升流超临界水反应器，以使经过提质加工和脱硫的石油产品形成为所述上升流反应器内所容纳的流体中的引入的所述石油原料与所述超临界水之间的反应产物；运行所述超临界水石油提质加工系统，以使上升流反应器产品流体从所述上升流反应器的上部通过，其中所述产品流体含有所述经过提质加工和脱硫的石油产品，并且其中上升流反应器产品流体的通过量等于所引入的所述混合的石油原料和所述辅助原料的总量；以及运行所述超临界水石油提质加工系统，以便从所述上升流反应器产品流体中选择性地分离出气相烃产品、所述经过提质加工和脱硫的石油产品、以及水相产品。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 US 14/132,2261.一种使用超临界水石油提质加工系统对石油原料进行提质加工的方法，所述方法包括以下步骤：将所述石油原料引入所述超临界水石油提质加工系统；将水引入所述超临界水石油提质加工系统；将辅助原料引入所述超临界水石油提质加工系统；运行所述超临界水石油提质加工系统以将所述石油原料和所述水合并从而形成混合的石油原料；运行所述超临界水石油提质加工系统以将所述混合的石油原料和所述辅助原料分别同时引入上升流超临界水反应器的下部，其中以这样的方式将所述辅助原料引入所述上升流反应器中，使得所述上升流反应器中所容纳的液体中位于接近所述上升流反应器的底部的部分不缺乏流体动量；运行所述上升流超临界水反应器，以使容纳于所述上升流反应器中的流体的温度保持为水的临界温度以上、压力保持为水的临界压力以上，并且所述流体沿着向上的方向移动，从而由容纳于所述上升流反应器中的所述流体中的引入水形成超临界水；运行所述上升流超临界水反应器，以使经过提质加工和脱硫的石油产品形成为所述上升流反应器内所容纳的流体中的引入的所述石油原料与所述超临界水之间的反应产物；运行所述超临界水石油提质加工系统，以使上升流反应器产品流体从所述上升流反应器的上部通过，其中所述产品流体含有所述经过提质加工和脱硫的石油产品，并且其中上升流反应器产品流体的通过量等于所引入的所述混合的石油原料和所述辅助原料的总量；以及运行所述超临界水石油提质加工系统，以便从所述上升流反应器产品流体中选择性地分离出气相烃产品、所述经过提质加工和脱硫的石油产品、以及水相产品。2.根据权利要求1所述的方法，其中如此引入所述石油原料和水，使得在标准状态下，引入的水与引入的所述石油原料的体积流量比维持在10:1至1:10的范围内。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括如下步骤：运行所述超临界水石油提质加工系统，使得合并至所述混合的石油原料中的所述石油原料的温度不超过150℃并且压力等于或大于水的临界压力。4.根据上述权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括如下步骤：运行所述超临界水石油提质加工系统，以使得在标准状态下，在室温和各自的压力条件下，所述辅助原料和所述混合的石油原料的体积流速比在2:1至1:1000的范围内。5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括如下步骤：运行所述超临界水石油提质加工系统，以使所述辅助原料和所述混合的石油原料之间的温差维持在-50℃至250℃的范围内。6.根据上述权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括如下步骤：运行所述上升流超临界水反应器，以使所述上升流反应器中的流体的温度维持在380℃至600℃的范围内。7.根据上述权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括如下步骤：运行超临界水石油提质加工系统，以使所述上升流反应器产品流体与所述混合的石油原料之间的温差维持在50℃至300℃的范围内，并且所述上升流反应器产品流体的压力维持在3,200psig至6,000psig的范围内。8.根据上述权利要求1至7中任一项所述的方法，其中将所述辅助流体引入所述上升流超临界水反应器中，以使所述辅助流体的向上流体速度大于所述反应器中的流体的平均表观速度。9.根据上述权利要求1至8中任一项所述的方法，其中将所述辅助流体引入所述上升流超临界水反应器中，以使所述上升流反应器的下部中的流体保持为湍流流动方式。10.根据上述权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述辅助原料包含超临界水。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述辅助原料还包含芳香烃，其中所述芳香烃的含量范围为所述辅助原料的1重量百分比(重量％)至75重量％。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述芳香烃包括甲苯。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述辅助原料还包含催化材料，其中所述催化材料的含量为所述辅助原料的100ppm重量％至1重量％，并且所述催化材料由选自由铁、镍、钒、钼、铬、锰、钴、铜、锌、钨、锆和钛所构成的组中的1至5种活性金属构成。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述辅助原料还包含催化剂前体，其中所述催化剂前体能够有效地在所述上升流超临界水反应器的运行条件下转化为催化材料，所述催化剂前体的含量的范围为所述辅助原料的100ppm重量％至1重量％，并且所述催化剂前体由选自由铁、镍、钒、钼、铬、锰、钴、铜、锌、钨、锆和钛所组成的组中的1至5种活性金属构成。15.根据权利要求11所述的方法，其中所述辅助原料还包含烷烃硫，其中仅以硫计算，所述烷烃硫的含量范围为所述辅助原料的0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔基玄，JH·李，穆罕默德·S·贾尔胡斯，阿里·H·阿勒沙里夫，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA