ПРОИЗВОДСТВО-ОБОГАЩЕНИЕ БИТУМА С ОБЩИМ ИЛИ РАЗЛИЧНЫМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ Российский патент 2010 года по МПК C10G21/00 C10G21/28 

Уровень техники изобретения

Настоящее изобретение в общем относится к обогащению сырых нефтей и битумов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к процессу обогащения сырых нефтей и битумов, включающему одну или более стадий производства, опреснения, обезвоживания, фракционирования, экстракции растворителем, замедленного коксования, термического крекинга, флюид-каталитического крекинга и гидроочистки и/или гидрокрекинга, чтобы производить потоки смешанного сырья и/или лигроина, дистиллята и газойля.

Специалисты по нефтепереработке продолжают искать усовершенствованные способы переработки и превращения запасов тяжелой нефти в более полезные нефти и конечные продукты. Более тяжелые нефти, которые могут включать битумы, битумы из битуминозных песчаников и другие сырые нефти, ставят проблемы переработки в связи с присутствием солей, металлов и органических кислот. Битумы и сырые нефти являются чрезвычайно вязкими, что приводит в результате к проблемам при транспортировании сырых материалов традиционными средствами. Сырые нефти и битумы часто должны поддерживаться при повышенных температурах, чтобы оставаться текучими, и/или смешиваться с более легким углеводородным разбавителем для транспортирования по трубопроводам. Разбавитель может быть дорогим, и дополнительная стоимость обычно добавляется при его транспортировании к местоположению, где имеет место производство.

Кроме того, встречающаяся в природе в нефтях вода, обычно известная как пластовая вода, содержит соли. Эта вода в некоторых процессах испаряется, чтобы удовлетворить техническим требованиям на трубопроводы по содержанию воды. Соли, таким образом, остаются в нефти и затем транспортируются с сырой нефтью или битумом, или с растворителем, разбавляющим сырую нефть или битум.

Фиг.1 иллюстрирует одну из схем процесса переработки сырой нефти или битума, чтобы превращать их в полезные углеводородные продукты и извлекать их. Сырье 10 тяжелой нефти или битума, добытых из скважины посредством способа добычи на месте происхождения, как, например, посредством стока самотеком с помощью водяного пара (SAGD) или посредством добычи, может быть смешано с разбавителем, чтобы сохранить вязкость смеси в желаемом диапазоне для транспортирования на нефтеперерабатывающий завод или другое оборудование для переработки, и может также включать воду, соли, металлы, алеврит и т.д. Смешанное сырье 10 идеально сначала перерабатывать, чтобы удалить воду и соль из углеводородов в опреснителе 12; вода и соль могут быть извлечены через поток 14.

Углеводороды могут быть извлечены в потоке 16 и поданы в сырую нефть или в атмосферную перегонную установку 18, чтобы извлечь разбавитель 20 и получить прямогонный лигроин, дистилляты, газойль и тому подобное, извлекаемые в потоке 22. Разбавитель 20 может быть извлечен и возвращен в производство сырой нефти или битума или в оборудование для добычи через трубопровод. Остаток 24 отстоя атмосферной колонны (ATB) обычно дополнительно перерабатывается, чтобы увеличить выход более ценных продуктов, например лигроина, дистиллятов и газойля. Остаток 24 АТВ может содержать большую долю углеводородов, кипящих выше 565°C (1050°F), так же, как и азот, серу, и металлорганические соединения, и содержание коксового остатка по Конрадсону (CCR), и может быть трудным для переработки. Часто используется вакуумная перегонная колонна 26, чтобы извлекать дополнительный вакуумный газойль 28 из остатка 24 АТВ. Остаток 30 отстоя вакуумной перегонной колонны (VTB) имеет даже большую концентрацию высококипящих углеводородов, например, обычно кипящих при более чем 565°C (1050°F), так же, как и CCR, серы, азота и металлорганических соединений.

В типичной химической переработке нефти с вакуумной перегонной колонной 26, остаток 30 VTB (и/или остаток 24 АТВ) может быть подан в деасфальтизацию 32 растворителем (SDA). При деасфальтизации 32 растворителем остаток контактирует с пропаном, бутаном, пентаном, гексаном, или их сочетанием, или с подобным растворителем (либо при докритическом, либо при сверхкритическом режиме, например, с остаточной нефтью сверхкритического извлечения или ROSE®; другие процессы SDA могут включать DEMEX и SOLVAHL, или традиционную деасфальтизацию растворителем), чтобы отделить асфальтены 34 от деасфальтизированной нефти (DAO) 36 (и/или смол). DAO 36 имеет более низкие уровни CCR, серы, азота и металлов, чем сырье атмосферного остатка/вакуумного остатка, поскольку эти составляющие непропорционально удерживаются асфальтенами 34.

Продукты 22, 28, полученные из атмосферной колонны 18 и вакуумной колонны 26, так же, как и DAO 36 из деасфальтизации 32 растворителем, могут быть объединены, чтобы образовать поток 38 дистиллята. Поток 38 дистиллята или отдельные потоки продуктов 22, 28, 36 обычно дополнительно перерабатываются, чтобы обогатить углеводороды и удалить дополнительные азот и серу для того, чтобы облегчить переработку в установках для каталитического крекинга, гидроочистки, и установках для гидрокрекинга любого типа и тому подобных, без преждевременного отравления их катализаторов.

Типичный процесс по фиг.1 для разделения и обогащения сырья сырой нефти или битума в полезные продукты включает несколько стадий переработки и может потребовать существенного капиталовложения. Дополнительно, сырье битума или сырой нефти может включать разновидности кислот. Любая кислота в сырье битума или сырой нефти может также потребовать использования дорогой металлургии в оборудовании для фракционирования, обычно работающем при выше 232°C (450°F).

В патенте США № 4875998 Rendall раскрывает экстракцию битумных нефтей из битуминозных песчаников горячей водой. Другие процессы экстракции водой или растворителем раскрываются в патентах США №№ 4160718 на имя Rendall; 4347118 на имя Funk и др.; 3925189 на имя Wicks III; и 4424112 на имя Rendall.

Другие представительные ссылки, направленные на производство сырой нефти из битуминозных песчаников, включают заявку на патент Канады 2069515 на имя Kovalsky; патент США 5046559 на имя Glandt; патент США 5318124 на имя Ong и др.; патент США 5215146 на имя Sanchez; и Good, “Shell/Aostra Peace River Horizontal Well Demonstration Project”, 6^th UNITAR Conference on Heavy Crude and Tar Sands (1995).

Экстракция растворителем остаточной нефти была известна, начиная с 1930-ых, как предварительно описано в патенте США № 2940920, на имя Garwin. Другие представительные технологии деасфальтизации растворителем с использованием сверхкритического режима растворителя, описаны, например, в публикациях, как, например, Northup и др., "Advances in Solvent Deasphalting Technology," представленная в 1996 году NPRA Annual Meeting, San Antonio, Texas, March 17-19, 1996, и Nelson et al., "ROSE®: The Energy-Efficient, Bottom-of-the-Barrel Alternative," представленная в 1985 году Spring AIChE Meeting, Houston, Texas, March 24-25, 1985, которые все включены сюда посредством ссылки. Усовершенствованные технологии экстракции растворителем были раскрыты в патенте США № 5843303 на имя Ganeshan. Патент США № 6357526 раскрывает процесс и установку, которые объединяют на участке обогащение сырой нефти или битума и извлечение энергии для производства водяного пара с производством сырой нефти или битума посредством стока самотеком с помощью водяного пара (SAGD), которое поддерживается при повышенной температуре для нагнетания в установку для обогащения.

Сущность изобретения

Способ по настоящему изобретению может уменьшить требуемые капитальные вложения, уменьшить эксплуатационные расходы, улучшить надежность эксплуатации и может значительно упростить стадии переработки, необходимые, чтобы перерабатывать смешанное сырье из сырой нефти или битума из добычи или SAGD, или других способов добычи на месте происхождения. Изобретение может использовать разбавитель, чтобы транспортировать сырую нефть или битум в установку для деасфальтизации растворителем, которая может традиционно использовать разбавитель как растворитель для экстракции деасфальтизированной нефти (DAO). Растворитель, извлеченный из установки для деасфальтизации, затем возвращается на участок производства сырой нефти или битума для использования в качестве разбавителя. Альтернативно, изобретение может использовать смесь растворителей для деасфальтизации нефти, например, когда одним из компонентов смеси может быть разбавитель, используемый для транспортирования сырой нефти или битума. Растворитель может, когда необходимо, быть фракционирован, чтобы извлечь разбавитель для возвращения на участок производства. По настоящему изобретению можно перерабатывать смешанное сырье сырой нефти или битума, таким образом исключая необходимость в опреснении и фракционировании во входном каскаде. Опреснение и отделение воды в одном варианте осуществления может быть произведено в модифицированной операции деасфальтизации растворителем.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает объединенный способ транспортирования и обогащения сырой нефти или битума, содержащий: разбавление сырой нефти или битума разбавителем, содержащим углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода, прежде всего с целью образования перекачиваемой смеси, например, в режиме температуры окружающей среды трубопровода; транспортирование смеси, например, через трубопровод, в установку для деасфальтизации растворителем, которая может быть в отдаленном местоположении; деасфальтизацию растворителем смеси, чтобы извлечь фракцию асфальтенов, фракцию деасфальтизированной нефти, по существу не содержащую асфальтенов, и фракцию растворителя, содержащую указанный разбавитель; рециркуляцию, где требуется часть извлеченного растворителя в качестве разбавителя для сырой нефти или битума.

Сырая нефть или битум может иметь плотность в градусах АНИ от 2 до 15. Сырая нефть или битум может иметь общее кислотное число между 0,5 и 6. Сырая нефть или битум может иметь содержание грязевого отстоя на дне резервуара и воды (BS&W) от 0,1 до 6% по весу. Сырая нефть или битум может содержать более, чем 1,4 г соли хлористоводородной кислоты на м³ (0,5 г на 1000 42-галлонных баррелей сырья), или более, чем 2,85 г/м³ соли хлористоводородной кислоты (1 г на 1000 42-галлонных баррелей сырья) в другом варианте осуществления.

Как использовано здесь, «по существу свободный от» компонента обозначает наличие менее чем 0,1% по весу этого компонента, или менее чем 0,01% по весу в другом варианте осуществления. Например, «по существу свободный от воды» обозначает менее чем 0,1% по весу воды, или менее, чем 0,01% по весу.

Сырая нефть или битум может содержать воду, и деасфальтизация растворителем может включать извлечение высокосернистой воды, причем фракция деасфальтизированной нефти по существу свободна от воды. Сырая нефть или битум может также содержать соли хлористоводородной кислоты, и деасфальтизация растворителем может включать опреснение ниже по потоку, чем сепаратор асфальтенов, в котором фракция деасфальтизированной нефти по существу свободна от солей хлористоводородной кислоты. В одном варианте осуществления, способ может содержать введение воды в смесь возле деасфальтизации растворителем или выше по потоку, чтобы облегчить опреснение.

В одном варианте осуществления отделения асфальтенов, сепаратор деасфальтизированной нефти и отпаривание растворителем деасфальтизированной нефти в продолжении деасфальтизации растворителем могут иметь место при температуре 232°C (450°F) или менее, уменьшая разъедание органической кислотой и сводя к минимуму потребность в высоколегированных металлах в оборудовании для деасфальтизации растворителем.

Разбавленная сырая нефть или битум может также иметь отношение от 1 до 10 частей по весу разбавителя на часть по весу сырой нефти или битума. Деасфальтизация растворителем может иметь отношение от 1 до 10 частей по весу растворителя на часть по весу сырой нефти или битума.

Растворитель может представлять собой углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода или их сочетание. В другом варианте осуществления, растворитель может представлять собой углеводород, имеющий от 4 до 7 атомов углерода или их сочетание, например лигроин. В другом варианте осуществления, растворитель может представлять собой углеводород, имеющий 5 или 6 атомов углерода или их сочетание. Способ по настоящему изобретению может действовать без опреснения сырой нефти или битума выше по потоку, чем деасфальтизация растворителем. Деасфальтизация растворителем может действовать на смешанном сырье для сырой нефти или битума без любой предварительной переработки.

В другом варианте осуществления, настоящее изобретение обеспечивает способ обогащения смешанного сырья, содержащего сырую нефть или битум, растворителем и водой, содержащий: подачу смешанного сырья в сепаратор асфальтенов в режиме отделения асфальтенов, чтобы производить поток, богатый асфальтенами, и поток, бедный асфальтенами; отпаривание растворителя от потока, богатого асфальтенами, чтобы образовать фракцию асфальтенов, по существу свободную от воды и извлечь первый поток растворителя в установку для извлечения растворителя; отделение потока, бедного асфальтенами, в сепараторе деасфальтизированной нефти, чтобы образовать поток деасфальтизированной нефти и извлечь второй поток растворителя в установку для извлечения растворителя; отпаривание растворителя от потока деасфальтизированной нефти, чтобы образовать фракцию деасфальтизированной нефти, по существу свободную от воды, и извлечь третий поток растворителя в установку для извлечения растворителя; отделение воды из установки для извлечения растворителя; и извлечение воды из сепаратора деасфальтизированной нефти, потока деасфальтизированной нефти или их сочетания.

Смешанное сырье может содержать сырую нефть или битум с плотностью в градусах АНИ от 2 до 15 в расчете на отсутствие растворителя. Смешанное сырье может иметь общее кислотное число между 0,5 и 6 в расчете на отсутствие растворителя. Смешанное сырье может иметь содержание грязевого отстоя на дне резервуара и воды от 0,1 до 6% по весу в расчете на отсутствие растворителя. Смешанное сырье может содержать соли хлористоводородной кислоты.

Извлечение воды может включать охлаждение потока деасфальтизированной нефти и извлечение водной фазы перед отпариванием растворителя из потока деасфальтизированной нефти. В другом варианте осуществления соли хлористоводородной кислоты удаляются с извлеченной водной фазой. В другом варианте осуществления, соли хлористоводородной кислоты извлекаются с фракцией асфальтенов.

Способ по настоящему изобретению может включать рециркуляцию растворителя из установки для извлечения растворителя через трубопровод для рециркуляции растворителя в сепаратор асфальтенов. Установка для извлечения растворителя может включать трубопровод для возврата растворителя из второго потока растворителя, через теплообменник с поперечным током для нагревания потока, бедного асфальтенами, и в трубопровод рециркуляции растворителя.

Извлечение воды может включать охлаждение растворителя в трубопроводе возврата растворителя и извлечение потока воды посредством сепарации фаз выше по потоку, чем трубопровод рециркуляции растворителя. Способ по настоящему изобретению может включать извлечение потока, богатого водой, из сепаратора деасфальтизированной нефти.

Отпаривание растворителя из потока, богатого асфальтенами, и потока деасфальтизированной нефти может содержать отпаривание с помощью водяного пара. Смешанное сырье может включать сероводород, и извлеченная вода, отделенная вода или обе они могут включать сероводород.

Способ по настоящему изобретению может дополнительно включать стадии подачи по трубопроводу растворителя из установки для извлечения растворителя в производство сырой нефти или битума в отдаленном местоположении, разбавления сырой нефти или битума избытком растворителя, чтобы образовать смешанное сырье, и подачи по трубопроводу смешанного сырья в сепаратор асфальтенов.

Способ может включать добавление воды в смешанное сырье выше по потоку, чем сепаратор асфальтенов. Растворитель может представлять собой углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода или их сочетание. В других вариантах осуществления, растворитель может представлять собой углеводород, имеющий от 4 до 7 атомов углерода, или от 5 до 6 атомов углерода, или их сочетание.

Настоящее изобретение также обеспечивает устройство для обогащения смешанного сырья, содержащего сырую нефть или битум, растворителем и водой, содержащее: средство для подачи смешанного сырья в сепаратор асфальтенов в режиме отделения асфальтенов, чтобы производить поток, богатый асфальтенами, и поток, бедный асфальтенами; средство для отпаривания растворителя от потока, богатого асфальтенами, чтобы образовать фракцию асфальтенов, по существу свободную от воды, и извлечения первого потока растворителя в установку для извлечения растворителя; средство для отделения потока, бедного асфальтенами, в сепараторе деасфальтизированой нефти, чтобы образовать поток деасфальтизированной нефти и извлечь второй поток растворителя в установку для извлечения растворителя; средство для отпаривания растворителя от потока деасфальтизированной нефти, чтобы образовать фракцию деасфальтизированной нефти, по существу свободную от воды, и извлечь третий поток растворителя в установку для извлечения растворителя; средства для отделения воды из установки для извлечения растворителя; и средство для извлечения воды из сепаратора деасфальтизированной нефти, потока деасфальтизированной нефти или их сочетания.

Краткое описание чертежей

Для более подробного описания иллюстрированных вариантов осуществления по настоящему изобретению, теперь будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 иллюстрирует типичную схему технологического процесса по известному уровню техники для переработки битума и сырой нефти.

Фиг.2 показывает процесс в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения для частичного обогащения исходного сырья сырой нефти или битума, использующий модифицированный процесс ROSE® , чтобы переработать смешанное сырье.

Фиг.3 показывает упрощенную схему технологического процесса модифицированного процесса ROSE® по фиг.2.

Подробное описание изобретения

Способ по настоящему изобретению может уменьшить требуемые капиталовложения, уменьшить эксплуатационные расходы и значительно упростить стадии переработки, требуемые, чтобы перерабатывать смешанное сырье из добычи или производства сырой нефти или битума, как будет легко установить из следующего описания. Способ по настоящему изобретению может исключить опреснитель, атмосферно-вакуумные перегонные установки, таким образом упрощая общую схему переработки и уменьшая капитальные вложения, требуемые при строительстве завода.

Добытая нефть, сырая нефть или битум могут быть смешаны с разбавителем, чтобы производить легко транспортируемую нефть, где разбавитель также является подходящим в качестве растворителя для деасфальтизации растворителем. Разбавитель может представлять собой углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода, или их сочетание. Разбавленные сырая нефть или битум могут иметь отношение от 3 до 10 частей по весу разбавителя на часть по весу сырой нефти или битума.

В некоторых вариантах осуществления, сырая нефть или битум могут иметь содержание грязевого отстоя на дне резервуара и воды (BS&W) от 0 до 6% по весу или более, в расчете на отсутствие разбавителя. В других вариантах осуществления сырая нефть или битум могут включать соли, некоторые из которых представляют собой соли хлористоводородной кислоты, где содержание солей в сырой нефти или битуме больше, чем 0,23 кг (0,5 фунтов) соли на 159 м³ (1000 баррелей) сырой нефти или битума, в расчете на отсутствие разбавителя. В других вариантах осуществления, сырая нефть или битум могут включать сероводород.

Сошлемся на фиг.2 по одному варианту осуществления процесса 100 по настоящему изобретению, смешанное сырье 105 (включая добытую нефть, разбавитель и любую воду, алеврит и соли) может подаваться непосредственно в установку 110 для деасфальтизации растворителем.

Установка 110 для деасфальтизации может разделять смешанное сырье 105 на фракцию 112 воды, фракцию 114 разбавителя, фракцию 116 асфальтенов и фракцию 118 деасфальтизированной нефти. Установка 110 для деасфальтизации растворителем может работать при умеренных температурах (главным образом менее, чем 232°C (450°F), например) и может эффективно уменьшить потребность в высококачественной металлургии. Установка 110 для деасфальтизации растворителем может быть традиционной, использующей оборудование и методологии для деасфальтизации растворителем, которые являются широко доступными в этой области техники, например, под торговыми марками ROSE®, SOLVAHL, DEMEX или тому подобными, или могут быть модифицированным процессом ROSE®, как описано ниже со ссылкой на фиг.3.

Фракция 116 асфальтенов может быть направлена в процесс 120, где асфальтены могут быть обогащены, или иначе они могут быть полезно использованы для выработки энергии. Например, асфальтены 116 могут быть гранулированы, использованы, чтобы производить асфальт, обработаны в установке для коксования, процессе газификации, или сожжены, чтобы производить водяной пар, или переработаны в асфальт для дорожного покрытия. Фракция 118 деасфальтизированной нефти может быть направлена в другие процессы (122) обогащения, как например, гидроочистка, крекинг-установка для флюид-каталитического гидрокрекинга, легкий крекинг и процессы термического крекинга и т.д., или может просто быть смешана с жидким топливом или другими потоками продуктов. Для смешанного сырья 105, имеющего высокое содержание металла, DAO может подаваться в установку для FCC, имеющую катализатор с низкой активностью превращения для удаления металлов (см., например, заявку на патент США серийный № 10/711176, зарегистрированную 30 августа, 2004 года на имя Iqbal и др.).

Фиг.3 иллюстрирует упрощенную схему технологического процесса одного варианта осуществления модифицированной установки 110 для деасфальтизации растворителем. Смешанное сырье 105 подается в сепаратор 140 асфальтенов. Дополнительный разбавитель или растворитель, если необходимо, может быть введен через трубопроводы 142 и 144 в трубопровод 105 сырья и сепаратор 140 асфальтенов, соответственно. Если желательно, весь растворитель или его часть может быть введен в трубопровод 105 сырья через трубопровод 142. Если желательно, традиционный элемент 146 для смешивания может использоваться, чтобы смешивать растворитель, введенный из трубопровода 142.

Сепаратор 140 асфальтенов содержит традиционные контактные элементы, как, например, колпачковые тарелки, элементы насадки, как, например, кольца или седловидная насадка, структурную насадку, как, например, доступную под торговой маркой ROSEMAX, или тому подобное. В сепараторе 140 асфальтенов смешанное сырье 105 разделяется на фазу растворитель/деасфальтизированная нефть (DAO), и фазу асфальтенов. Более легкая фаза растворитель/DAO проходит вверх, в то время как более тяжелая фаза асфальтенов проходит вниз через сепаратор 140. Фаза асфальтенов собирается со дна сепаратора 140 асфальтенов через трубопровод 148, нагревается в теплообменнике 150 и подается в отпарную колонну или стриппинг-колонну 152 асфальтенов. Фаза асфальтенов отпаривается от растворителя в стриппинг-колонне 152 асфальтенов. Асфальтены извлекаются, как продукт отстоя, в трубопроводе 116, и пар верхнего погона растворителя в трубопроводе 156.

Сепаратор 140 асфальтенов поддерживается при повышенных температуре и давлении, достаточных, чтобы производить разделение смеси остатка от перегонки нефти и растворителя на фазу растворитель/DAO и фазу асфальтенов. Типично, сепаратор 140 асфальтенов может поддерживаться при докритической температуре растворителя и уровне давления, по меньшей мере эквивалентном критическому давлению растворителя.

Фаза растворителя/DAO может быть собрана в верхнем погоне сепаратора 140 асфальтенов через трубопровод 158 и традиционным образом нагрета через теплообменник 160, который может объединять извлечение тепла и традиционный теплообмен, если требуется. Нагретая фаза растворитель/DAO может быть затем подана в сепаратор 162 DAO.

Как хорошо известно, температура и давление фазы растворитель/DAO управляются таким образом, чтобы вызвать отделение фазы DAO от фазы растворителя. Сепаратор 162 DAO поддерживается при повышенных температуре и давлении, достаточных, чтобы производить разделение смеси растворитель/DAO на фазы растворителя и богатую DAO. В сепараторе 162 DAO более тяжелая фаза DAO проходит вниз, в то время как более легкая фаза растворителя проходит вверх. Фаза, богатая DAO, собирается со дна сепаратора 162 DAO через трубопровод 164. Фаза, богатая DAO, подается в отпарную колонну или стриппинг-колонну 166 DAO, где она отпаривается, чтобы получить продукт DAO через трубопровод 118 отстоя и пар растворителя в трубопроводе 168 верхнего погона. Растворитель извлекается в верхнем погоне сепаратора 162 DAO через трубопровод 170. Часть разбавителя, извлеченного в трубопроводе 170, может быть подана в теплообменники 160 через трубопровод 172 и охлаждена в теплообменниках 160, 173 для рециркуляции через насос 174 и трубопроводы 142, 144. Остающийся разбавитель, извлеченный в трубопроводе 170, и разбавитель, извлеченный из трубопроводов 156 и 168 пара, может конденсироваться в теплообменнике 176, накапливаться в уравнительном баке 178 и рециркулировать через насос 180 и трубопровод 182. Любой избыточный разбавитель может быть извлечен через трубопровод 114 и может быть возвращен в производство сырой нефти или битума или в добывающее оборудование через трубопровод.

Сепаратор 162 DAO типично поддерживается при температуре выше, чем температура в сепараторе 140 асфальтенов. Уровень давления в сепараторе 162 DAO поддерживается, по меньшей мере, равным критическому давлению растворителя, когда он поддерживается при температуре, равной или выше критической температуры растворителя. Конкретно, уровень температуры в сепараторе 162 DAO поддерживается выше критической температуры растворителя.

Любые вода и соль, входящие со смешанным сырьем 105, могут быть переработаны в сепараторе 140 асфальтенов. Вода будет распределяться на потоки 148 и 158 на основе растворимости воды в соответствующих фракциях (как функция температуры, давления, типа разбавителя и других). Вода в потоке 148 отстоя сепаратора 140 асфальтенов может быть мгновенно испарена в верхнем погоне стриппинг-колонны 152 асфальтенов и собрана в потоке 156 верхнего погона вместе с любым водяным паром, подаваемым в стриппинг-колонну 152 через трубопровод 184.

Вода в потоке 158 верхнего погона сепаратора 140 асфальтенов может быть переработана в сепараторе 162 DAO и будет распределена на потоки 170, 164 на основе растворимости воды в соответствующем разбавителе и фракциях DAO. Если рециркуляция разбавителя может привести в результате к достаточной концентрации воды, так что водная фаза может образоваться, вода может быть извлечена через трубопровод 185 из сепаратора 162 DAO; водная фаза может также образоваться в установке для рециркуляции разбавителя (трубопроводы 172, 170), или в потоке отстоя DAO.

Если необходимо, часть воды, остающаяся в потоке 164 отстоя сепаратора DAO, может быть отделена от DAO в сепараторе 186 воды и извлечена через трубопровод 187 перед подачей отстоя сепаратора 162 DAO в стриппинг-колонну 166 DAO. Например, сепаратор 186 воды может быть сепаратором мгновенного испарения или может быть сепаратором жидкость-жидкость, в котором поток 164 отстоя сепаратора DAO охлаждается в теплообменнике 188, и фаза отделяется в сепараторе 186 воды, чтобы извлечь воду и соли хлористоводородной кислоты, если они присутствуют, из DAO через трубопровод 187. Вода может также быть мгновенно испарена в верхнем погоне стриппинг-колонны 166 DAO, объединена с любым водяным паром, введенным через трубопровод 189 в стриппинг-колонну 166 DAO, и извлечена через трубопровод 168.

Любая вода, произведенная в верхнем погоне сепаратора 162 DAO, может быть собрана в потоках 170, 172. Поток 172 может быть охлажден в теплообменниках 160, 173 и, если необходимо или желательно, вода может быть отделена от разбавителя в сепараторе 190 воды и извлечена через трубопровод 191 перед рециркуляцией воды через насос 174. Вода в потоках 156, 168, 170 может быть удалена в уравнительный бак 178 с водой, извлеченной через поток 192.

Потоки 185, 187, 191, 192 загрязненной воды могут быть объединены, чтобы образовать фракцию 112 загрязненной воды (см. фиг.2). Фракция 112 воды может включать соли и сероводород в смешанном сырье 105 так же, как и другие компоненты, такие как небольшое количество растворимых углеводородов, например.

Часто вода удаляется из битума или сырой нефти перед транспортированием по трубопроводам, причем соль по существу остается в битуме или сырой нефти. Если требуется, поток 194 воды-присадки может быть объединен с сырьем битума или сырой нефти, чтобы образовать поток 105 смешанного сырья, облегчая удаление соли. По выбору, поток 194 воды-присадки может быть использован, чтобы добавить дополнительную воду в поток 105 смешанного сырья, чтобы улучшить разделения воды и соли, достигаемые в сепараторах 186, 190 воды.

Как упомянуто выше, произведенная нефть может быть смешана с разбавителем, чтобы производить легко транспортируемую нефть, где разбавитель также подходит как растворитель для процесса 110 деасфальтизации растворителем. Если требуется, исходное сырье или свежий растворитель могут быть добавлены в SDA 110 через трубопровод 196. Там, где разбавитель, подаваемый с произведенной нефтью, отличается по составу или отношению от растворителя, используемого в процессе 110 деасфальтизации, разбавитель может быть заменен, или его качество может быть отрегулировано посредством смешивания с другими углеводорами выше по потоку, или в пределах процесса 110 деасфальтизации, и отношение может быть отрегулировано посредством включения внутреннего потока рециркулирующего растворителя в пределах установки для деасфальтизации.

Как пример процесса, описанного на фиг.3, где поток 172 и относящееся к нему оборудование не включены, смешанное сырье 105, при производительности 15500 м³/день (130000 баррелей (жидкость, США) в сутки), содержит 1 процент по весу воды, 27,5% по весу асфальтенов и 71,5% по весу DAO. Требуемое отношение растворителя к нефти для надлежащей деасфальтизации может быть достигнуто посредством смешивания сырья с потоками 142 и 144 рециркулирующего растворителя, содержащими 2,3% по весу воды и 97,7% по весу C5. Объединенный поток, имеющий 5,4% по весу асфальтенов, 14,1% по весу DAO, 78,4% по весу разбавителя и 2% по весу воды, может быть подан в сепаратор 140 асфальтенов, работающий в диапазоне температур между 149-204°C (300-400°F) и давлении между 2-7 МПа (290-1015 psia), приводя в результате к потоку 148, богатому асфальтенами, и потоку 158, богатому DAO. Поток 148, богатый асфальтенами, может иметь приблизительно 73,8% по весу асфальтенов, 0,007% по весу воды и 25,5% по весу разбавителя. Поток 158, богатый DAO, может иметь приблизительно 15,3% по весу DAO, 2,1% по весу воды и 82,5% по весу разбавителя.

Поток 148, богатый асфальтенами, может быть подан в стриппинг-колонну 152 асфальтенов, работающую в диапазоне температур между 176-288°C (350-550°F) и давлении между 0,05-0,2 МПа (7-29 psia), приводя в результате к потоку 156 верхнего погона стриппинг-колонны асфальтенов, имеющему приблизительно 2,6% по весу воды и 97,4% по весу разбавителя, исключая любой водяной пар, используемый в процессе отпаривания; асфальтены могут быть извлечены в потоке 116, по существу свободном от разбавителя и воды.

Поток 158, богатый DAO, может быть нагрет в теплообменнике 160 и подан в сепаратор 162 DAO, работающий в диапазоне температур между 176-260°C (350-500°F) и давлении между 2-7 МПа (290-1015 psia), приводя в результате к потоку 164 отстоя сепаратора DAO, имеющему приблизительно 71,7% по весу DAO, 27,6% по весу разбавителя и 0,7% по весу воды. Поток 170 верхнего погона сепаратора DAO может содержать приблизительно 2,5% по весу воды и 97,5% по весу разбавителя. Поток 164 может быть подан в стриппинг-колонну 166 DAO, работающую в диапазоне температур между 176-260°C (350-550°F) и давлении между 0,05-0,2 МПа (7-29 psia), приводя в результате к потоку 168 верхнего погона стриппинг-колонны DAO, имеющему приблизительно 2,5% по весу воды и 97,5% по весу разбавителя, исключая любой водяной пар, используемый в процессе отпаривания; DAO может быть извлечена в потоке 118, по существу свободном от разбавителя и воды.

Потоки 156, 168, 170, богатые растворителем, могут быть собраны и охлаждены в теплообменнике 176. Получающийся в результате поток может быть получен в сепараторе 178 воды, где фракция воды может быть извлечена, и остающаяся вода и растворитель рециркулируют в потоке 142.

Все патенты, заявки на патенты и другие упомянутые здесь документы таким образом включены посредством ссылки полностью для целей практики патентования изобретений США и других юрисдикций там, где разрешено.

Были раскрыты многочисленные варианты осуществления и их альтернативы. В то время как вышеупомянутое раскрытие включает, насколько известно, способ осуществления изобретения, как предполагают изобретатели, не все возможные альтернативы были раскрыты. По этой причине объем и признаки настоящего изобретения не должны быть ограничены вышеупомянутым раскрытием, но вместо этого должны определяться и толковаться посредством прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Изобретение относится нефтепереработке, а именно к способу обогащения сырых нефтей и битумов. Изобретение касается объединенного способа транспортирования и обогащения сырой нефти или битума, содержащего: разбавление сырой нефти или битума на участке производства разбавителем, содержащим углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода, чтобы образовать смесь; транспортирование смеси от участка производства к установке для деасфальтизации растворителем; деасфальтизацию смеси в установке деасфальтизации растворителем, чтобы извлечь фракцию асфальтенов, фракцию деасфальтизированной нефти, по существу свободную от асфальтенов, и фракцию растворителя; отделение воды и солей из фракции асфальтенов, фракции деасфальтизированной нефти и фракции растворителя в установке деасфальтизации растворителем; и передачу, по меньшей мере, части фракции растворителя к участку производства для разбавления сырой нефти или битума и образования смеси. Также изобретение относится к способу обогащения сырья и устройству для обогащения сырья. Технический результат - упрощение процесса переработки сырой нефти или битума с превращением их в полезные углеводородные продукты. 3 п. и 30 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Объединенный способ транспортирования и обогащения сырой нефти или битума, содержащий:
разбавление сырой нефти или битума на участке производства разбавителем, содержащим углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода, чтобы образовать смесь;
транспортирование смеси от участка производства к установке для деасфальтизации растворителем;
деасфальтизацию смеси в установке деасфальтизации растворителем, чтобы извлечь фракцию асфальтенов, фракцию деасфальтизированной нефти, по существу, свободную от асфальтенов, и фракцию растворителя;
отделение воды и солей из фракции асфальтенов, фракции деасфальтизированной нефти и фракции растворителя в установке деасфальтизации растворителем и
передачу, по меньшей мере, части фракции растворителя к участку производства для разбавления сырой нефти или битума и образования смеси.

2. Способ по п.1, в котором сырая нефть или битум имеет плотность в градусах АНИ от 2 до 15.

3. Способ по п.1, в котором сырая нефть или битум имеет общее кислотное число между 0,5 и 6.

4. Способ по п.1, в котором сырая нефть или битум имеет содержание грязевого отстоя на дне резервуара и воды от 0,1 до 6% по весу.

5. Способ по п.1, дополнительно содержащий введение воды в смесь в установке деасфальтизации растворителем или перед ней, чтобы облегчить удаление хлористоводородных солей.

6. Способ по п.1, в котором режим отделения асфальтенов при деасфальтизации растворителем, сепарации деасфальтизированной нефти и отпаривания растворителя от деасфальтизированной нефти осуществляют при температуре 232°С (450°F) или менее.

7. Способ по п.1, в котором разбавление сырой нефти или битума содержит отношение от 1 до 10 частей по весу разбавителя на часть по весу сырой нефти или битума.

8. Способ по п.1, в котором деасфальтизация растворителем происходит при отношении от 1 до 10 частей по весу растворителя на часть по весу сырой нефти или битума.

9. Способ по п.1, в котором растворитель содержит углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода или их сочетание.

10. Способ по п.1, в котором растворитель содержит углеводород, имеющий от 4 до 7 атомов углерода или их сочетание.

11. Способ по п.1, в котором растворитель содержит углеводород, имеющий 5 или 6 атомов углерода или их сочетание.

12. Способ по п.1, в котором сырая нефть или битум не подвергается опреснению до достижения установки деасфальтизации растворителем или перед установкой деасфальтизации растворителем.

13. Способ обогащения сырья, содержащего сырую нефть или битум, смешанного с растворителем и водой, содержащий:
подачу сырья в сепаратор асфальтенов в режиме отделения асфальтенов, чтобы производить поток, богатый асфальтенами, и поток, бедный асфальтенами;
отпаривание растворителя от потока, богатого асфальтенами, чтобы образовать фракцию асфальтенов, по существу, свободную от воды, и извлечь первый поток растворителя в установку для извлечения растворителя;
отделение потока, бедного асфальтенами, в сепаратор деасфальтизированной нефти, чтобы образовать поток деасфальтизированной нефти, и извлечь второй поток растворителя в установку для извлечения растворителя;
отпаривание растворителя от потока деасфальтизированной нефти, чтобы образовать фракцию деасфальтизированной нефти, по существу, свободную от воды, и извлечь третий поток растворителя в установку для извлечения растворителя;
отделение воды из установки для извлечения растворителя и
извлечение воды из сепаратора деасфальтизированной нефти, потока деасфальтизированной нефти.

14. Способ по п.13, в котором сырье содержит сырую нефть или битум с плотностью в градусах АНИ от 2 до 15 в расчете на отсутствие растворителя.

15. Способ по п.13, в котором сырье имеет общее кислотное число между 0,5 и 6 в расчете на отсутствие растворителя.

16. Способ по п.13, в котором сырье имеет содержание грязевого отстоя на дне резервуара и воды от 0,1 до 6% по весу в расчете на отсутствие растворителя.

17. Способ по п.13, в котором извлечение воды содержит охлаждение потока деасфальтизированной нефти и извлечение водной фазы перед отпариванием растворителя от потока деасфальтизированной нефти.

18. Способ по п.17, в котором сырье содержит соли хлористоводородной кислоты.

19. Способ по п.18, в котором соли хлористоводородной кислоты удаляются с извлеченной водной фазой.

20. Способ по п.18, в котором соли хлористоводородной кислоты извлекаются с фракцией асфальтенов.

21. Способ по п.15, в котором режим отделения асфальтенов при деасфальтизации растворителем, сепарации деасфальтизированной нефти и отпаривания растворителя от деасфальтизированной нефти осуществляют при температуре 232°С (450°F) или менее.

22. Способ по п.13, содержащий рециркуляцию растворителя из установки для извлечения растворителя через трубопровод для рециркуляции растворителя в сепаратор асфальтенов.

23. Способ по п.22, в котором установка для извлечения растворителя включает трубопровод возврата растворителя из второго потока растворителя через теплообменник с поперечным током для нагревания потока, бедного асфальтенами, и в трубопровод для рециркуляции растворителя.

24. Способ по п.23, в котором извлечение воды содержит охлаждение растворителя в трубопроводе возврата растворителя и извлечение потока воды посредством разделения фаз выше по потоку, чем трубопровод для рециркуляции растворителя.

25. Способ по п.13, содержащий извлечение потока, богатого водой, из сепаратора деасфальтизированной нефти.

26. Способ по п.13, в котором отпаривание растворителя от потока, богатого асфальтенами, и потока деасфальтизированной нефти содержит отпаривание с помощью водяного пара.

27. Способ по п.13, в котором сырье содержит сероводород и извлеченная вода, отделенная вода или обе они включают сероводород.

28. Способ по п.13, дополнительно содержащий стадии подачи по трубопроводу избытка растворителя из установки для извлечения растворителя в производство сырой нефти или битума в отдаленном местоположении, разбавления сырой нефти или битума избытком растворителя, чтобы образовать смешанное сырье, и подачи по трубопроводу сырья в сепаратор асфальтенов.

29. Способ по п.13, содержащий добавление воды в сырье выше по потоку, чем сепаратор асфальтенов.

30. Способ по п.13, в котором растворитель содержит углеводород, имеющий от 3 до 8 атомов углерода или их сочетание.

31. Способ по п.13, в котором растворитель содержит углеводород, имеющий от 4 до 7 атомов углерода или их сочетание.

32. Способ по п.13, в котором растворитель содержит углеводород, имеющий 5 или 6 атомов углерода или их сочетание.

33. Устройство для обогащения сырья, содержащего сырую нефть или битум, смешанного с растворителем и водой, содержащее:
сепаратор асфальтенов для отделения асфальтенов от сырья, смешанного с водой и растворителем, чтобы производить поток, богатый асфальтенами, и поток, бедный асфальтенами;
отпарную колонну для отпаривания растворителя от потока, богатого асфальтенами, чтобы образовать фракцию асфальтенов, по существу, свободную от воды, и извлечь поток первого растворителя в установку для извлечения растворителя;
сепаратор деасфальтизированной нефти для отделения потока, бедного асфальтенами, чтобы образовать поток деасфальтизированной нефти и извлечь второй поток растворителя в установку для извлечения растворителя;
отпарную колонну для отпаривания растворителя от потока деасфальтизированной нефти, чтобы образовать фракцию деасфальтизированной нефти, по существу, свободную от воды, и извлечь третий поток растворителя в установку для извлечения растворителя;
средство отвода отделенной воды из установки для извлечения растворителя и
средство отвода для извлечения воды из сепаратора деасфальтизированной нефти, потока деасфальтизированной нефти.