专利名称：溶剂脱沥青和气化的联合工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种从油、重油、减压或蒸馏渣油中萃取并气化沥青质的工艺。更具体地说，本发明涉及气化工艺和脱沥青工艺的联合工艺，该工艺能利用气化工艺的废热(在其他情况下是废热)并能将低价值的沥青质转变成高价值的合成气。
背景技术：
许多原油含有大量的沥青质。希望能够将油中的沥青质除去，这是因为沥青质将固化并堵塞随后的加工设备，还因为除去沥青质能够降低油的粘度。将沥青质溶剂萃取加工渣油生成脱沥青油(DA0)，然后将脱沥青油催化裂化，主要生成柴油。通常的脱沥青工艺包括将重油和溶剂接触。溶剂一般是烷烃如丙烷到戊烷。溶剂在重油中的溶解性随温度的升高而降低。选择的温度是使基本上所有的烷烃都溶解，而一部分树脂和沥青质沉淀。因为沥青质在这种溶剂-油混合物中的溶解度低，所以沥青质沉淀并从油中分离。
然后，一般用高压蒸汽或火焰加热器加热脱沥青油-溶剂混合物到足够高的温度。然后不用将溶剂蒸发就可将油与溶剂分离。这相对于将溶剂分离、再回收利用来说可降低能量损耗约20-30％。
溶剂的选择取决于油的质量。当溶剂的分子量增大时，溶剂的需要量减少，但是选择性如对树脂和芳香族化合物的选择性降低。丙烷需要更多的溶剂但也不能萃取同量的芳香族化合物和树脂。用较小分子量的溶剂时，溶剂回收的费用一般比较高。
将烃类物质气化成合成气的工艺和优点在工业上是公知的。已经气化的烃类物质包括固体，液体及其混合物。气化过程包括在一定的条件下混合一定量的含氧气体，以足以使烃类物质部分氧化成一氧化碳和氢气。气化过程放出大量的热。气化反应器中的气体温度常常高于1100℃(2000°F)。通常用水骤冷热的合成气，然后用气体中一部分剩余的显热生产蒸汽。到达一定的温度就不能再生成蒸汽。然后，气体中的余热一般就通过风扇冷却器排放到大气中。
发明概述本发明是在气化区通过部分氧化以气化沥青质的工艺和用溶剂萃取沥青质的工艺的联合工艺。该联合工艺使来自气化反应的低位热(low level heat)能够用于回收从含沥青质的烃类物质中萃取沥青质用的溶剂。从含沥青质的烃类物质中萃取沥青质是通过混合足量的溶剂使至少一部分沥青质沉淀。然后用任何传统的方法将沉淀的沥青质和烷烃物质分离。没有必要使烷烃物质完全和沉淀的沥青质分离。少量的烷烃物质可以和沥青质一起气化。但是，不希望将烷烃物质气化，因为其作为催化裂化原料更有价值。
然后使沉淀的沥青质在气化区气化成合成气。气化过程放出大量的热，离开气化区的合成气非常热。通常用热交换器将合成气骤冷和冷却，在其中产生蒸汽是有利的。可以相继生成高压(或高质量)蒸汽和低压(或低质量)蒸汽。但是，当合成气的温度降低时，蒸汽的质量降低，温度降低到一定值时，就不能再生成蒸汽。
可以直接地或通过低压蒸汽的中间步骤用合成气中的低位热来从烷烃物质(也称为脱沥青油(DAO))中除去和回收溶剂。低位热也可在气化前有利地用来除去沉淀并分离的沥青质中的溶剂，特别是当沥青质中有大量脱沥青后的烃类物质时(如浆液中)。
图1和图2示出本发明不同的实施方案。
发明详述在本申请上下文中，使沥青质沉淀中所用的术语“沉淀”指的是富含沥青质的物质形成第二相，可以是并优选是流体或类似流体的相。在本发明的一个优选实施方案中，沉淀的富含沥青质的物质泵至气化器。由于处理问题，固体的富含沥青质的相是不优选的。
本申请中所用的术语“气化区”指的是反应器中使进入的烃类物质特别是富含沥青质的物质与含氧气体混合并进行部分燃烧的区域。
本申请中所用的术语“脱沥青后的烃类物质”，“脱沥青油”，DAO和“石蜡油”可互换使用，指的是在脱沥青操作选择的条件下能溶解在选择的脱沥青溶剂中的油。
本发明是用溶剂萃取沥青质的工艺和通过部分氧化进行气化的工艺的联合工艺，其利用气化产生的热回收萃取沥青质所用的溶剂。通过将气化和溶剂脱沥青结合可将平常没有价值的副产品沥青质转变成有价值的合成气。
该工艺适用于含沥青质的烃类物质。这种物质通常是流体如油或重油。在生产轻烃油馏分的精炼厂中大规模进行原油的蒸馏过程中，常常能够得到渣油。该工艺还适用于这种渣油。含沥青质的烃类物质甚至可以看起来象是固体，特别是在通常条件下。在萃取温度下这种含沥青质的烃类物质应当和溶剂至少是部分可溶混的。
用低沸点的溶剂从含沥青质的烃类物质中萃取沥青质是已知的。例如，参见美国专利4391701和3617481，此处引入这些专利作为参考。脱沥青的步骤包括在沥青质萃取器中使溶剂和含沥青质的烃类物质接触。保持温度和压力是有利的，这样可以使含沥青质的烃类物质和低沸点的溶剂是流体或类似流体。为了提高脱沥青的效率可以加入某些添加剂，这些添加剂包括轻油，芳香族洗油，无机酸等。它们的接触可以通过间歇方式，连续的流体-流体逆流方式或任何本领域公知的其它方式进行。沥青质形成晶体，可以利用重力分离，过滤，离心分离或任何本领域公知的其它方式使其与脱沥青后的烃类物质分离。
用金属含量和硫含量表示的脱沥青后的烃类物质的质量与分离出的沥青质和树脂的量成反向变化。例如，除去油中30wt％的沥青质可能使重金属减少约90％，但是，除去油中10wt％的沥青质可能使重金属仅减少约60％。除去并气化的沥青质的量优选是含沥青质的烃类物质的至少约20wt％，更优选至少是约30wt％。
溶剂可以是任何合适的脱沥青溶剂。通常用于脱沥青的溶剂是轻脂族烃即有2-8个碳原子的化合物。烷烃，特别是含有丙烷，丁烷，戊烷或其混合物的溶剂在本发明中是合适的。具体优选的溶剂取决于沥青质的具体性质。较重溶剂适用于较高沥青环球软化点的沥青质。溶剂可含有较小份额的即低于约20％的较高沸点烷烃如己烷或庚烷。
大多数脱沥青溶剂是循环的，因此其通常含有轻烃混合物。优选的溶剂是有3-5个碳原子的烷烃，即含有至少80wt％的丙烷，丁烷，戊烷或其混合物的溶剂。因为从脱沥青后的烃类物质中萃取(蒸发)溶剂用的是相对较低的温度，所以最优选的溶剂含有至少80wt％的丙烷和丁烷，或至少80wt％的丁烷和戊烷。
重油和含烃固体的气化包括将含烃物质即沥青质以及任选地，其它含烃物质和含氧气体在气化区混合，其中的条件是使氧气和含烃物质反应形成合成气。通过气化可以使重油或固体转变成合成气，这是有价值的产品。合成气中的成分氢气和一氧化碳可回收以销售或用在精炼厂中。例如，合成气可用作燃料以替代天然气，或作为各种化学物质如甲醇的前体。
利用热合成气中的显热生成蒸汽也是公知的。例如，参见美国专利4597773，此处引入该专利作为参考。本申请所用的术语“显热”是气体由一温度冷却到另一温度时放出的能量。因此，如果气体中的任何组分事实上确实冷凝，则显热包括组分的冷凝热。生成蒸汽后，合成气中有大量的显热形式的低质能(low quality energy)。从合成气中提取热能生产高压蒸汽能够将气体冷却到约260℃。进一步生产低压蒸汽能够将气体冷却到约170℃。合成气中剩余的显热常常通过风扇冷却器释放到大气中。脱沥青和气化的联合工艺提供了一种利用这种能量的有益的方法。
油中的沥青质使油的远途运输和加工变得困难。为了使重石油润滑油的价值最大化，把油中的沥青组分分离已进行多年。回收非沥青质组分作为有价值的产品销售而剩下无多大价值的沥青质组分。沥青质是适合气化的含烃物质。例如，参见美国专利4391701，此处引入该专利作为参考。
溶剂脱沥青工艺和气化工艺的联合工艺使过程热的特别有用的利用成为可能。溶剂脱沥青工艺需要大量的热以回收和循环萃取沥青中所用的溶剂。用热汽提出轻油和沥青物流中的溶剂使之能够回收并返回到该工艺中。在传统的脱沥青装置中，常常使用火焰加热器或来自沸腾器的高压蒸汽产生脱沥青工艺所必需的热。当利用可从气化器得到的过程热加热溶剂脱沥青装置中的物流时，溶剂脱沥青的资金和操作成本将降低。需要的热减少，消耗很少的燃料来加热该工艺物流。
气化过程是放热的。可用显热生产高压(大于600psi或4140KPa)蒸汽和低压(100-200psi，或约700-1380KPa)蒸汽。申请人发现通过利用生产蒸汽后从低压蒸汽和合成气中回收的能量来回收脱沥青后的烃类物质中的溶剂，可有效地利用合成气中的显热而不是通过风扇冷却器使之浪费。生产高质量或高压蒸汽后的合成气的温度高于约260℃。这种热可直接用来分离脱沥青后的烃类物质中的溶剂。进一步生产低压蒸汽能将气体冷却到约170℃。生产低质量的蒸汽后合成气中的显热用来提供分离脱沥青后的烃类物质中的溶剂的热。低质量的蒸汽可有利地用来完成除去和回收溶剂。
也可以将溶剂和脱沥青后的烃类物质的混合物加压，沥青质萃取的下游允许对多效蒸发有足够的推动力。闪蒸可在不同的温度下进行，在至少蒸发阶段可有利地加上低位能。
作为本发明一部分的溶剂脱沥青技术不同于可商用的其它技术。在溶剂脱沥青和气化的联合工艺中，脱沥青装置使来自合成气的低位热的利用最大化而不使用大量的高质量蒸汽或明火加热器。这就不需要用明火加热器回收DAO中的溶剂。
使脱沥青后的烃类物质和溶剂的混合物暴露于较低质量的热(lower quality heat)，这种热可以是来自生产低质量蒸汽后的合成气，有时可有利地暴露于低压蒸汽或生产高压蒸汽后的合成气就足以将大部分的溶剂从脱沥青后的烃类物质中分离出来。与高温超临界结晶和相分离相反，包括蒸发，分离和回收溶剂的分离步骤可利用真空。但是，更一般的是用蒸汽萃取和除去溶剂因此有效地汽提残余的溶剂。
也可有利地利用来自气化的低位能预热原料以供应到脱沥青油汽提塔和沥青汽提塔。用气化单元产生的过程热预热可使分离溶剂所需的火焰加热器的负载和/或高压蒸汽量最小化。
总的所用的热可能比传统的用高压蒸汽或燃烧室和超临界萃取所用的热多约20％至约40％。但是，该工艺重大的改进在于这种低质量的热是废热，还在于利用这种热常常可省去使用至少一个风扇冷却器。
通常送往风扇冷却器的在气化器中生产的过程热用于加热脱沥青装置中的工艺物流，即原料物流，脱沥青装置本身和产品物流。因此，利用气化器中的低位热能够降低气化器的成本，因为省去风扇冷却器能够降低气化器的资金成本费和操作成本。由于低位能被捕获用在脱沥青装置中，所以气化器的效率也能提高。
在溶剂脱沥青工艺中，用液-液萃取法从含沥青质的烃类物质中分离出的脱沥青后的烃类物质是有价值的催化裂化的原料。另一方面，分离的富含沥青质的物质的价值低得多，因此是理想的气化原料。用液-液萃取法从含沥青质的烃类物质中分离出的催化裂化的原料越多，沥青质的粘度越大。过去，为了在富含沥青质的物质中留下足够多的油以使富含沥青质的物质可泵送，就降低脱沥青装置的产率。为了保持沥青质的粘度而降低有价值的催化裂化的原料的产率将使该单元的利润降低。
使沥青质作为可泵送的流体或浆液保留在脱沥青后的烃类物质中可易于解决通常和沥青质有关的问题。但是，从工艺原料中将溶剂分离和回收通常是有利的。在大多数情况下使送往气化器的脱沥青后的烃类物质的量最小化也是有利的，即，优选至少约90wt％的脱沥青后的烃类物质与沉淀的沥青质物流分离。
在本发明的一个实施方案中，富含沥青质的物质从溶剂汽提塔底部直接泵至气化器。汽提塔底部的富含沥青质的物质是热的，即约170℃至约260℃，该物质的粘度在高温时降低。因此，从高产率操作中生产出的极重的富含沥青质的物质(其中分离出非常高百分量的有价值的催化裂化的原料)仍然是可泵送的。保持这种气化器原料作为可泵送的流体是很有利的。
在这个实施方案中，脱沥青装置的残留物包含富含沥青质的物质，一些剩余溶剂及少量残余石蜡油，在物流送往溶剂汽提塔之前将该底部加热。当溶剂仍然存在时能更有效地加热沥青质。沥青质的热传导性低，并且在很多情况下沥青质的粘度使得其不能有效混合。溶剂更容易吸热。溶剂存在时，富含沥青质的物质的粘度较低。这就使得热在富含沥青质的物质中分布得更有效。因此，加热富含沥青质的物质和溶剂的混合物可以比只加热沥青质更有效。
当溶剂从富含沥青质的物质中汽提出时，残留物中富含沥青质的物质仍处于高温。在这个时间段内可增加热量以保持高温。保持高温可使沥青质有较低的粘度并使富含沥青质的物质是可泵送的。这有利于富含沥青质的物质向气化器的输送。有利的是，气化单元的进料泵置于汽提塔的底部。
气化器接收热的可泵送的富含沥青质的原料。高温原料提高了气化器的操作性能，因为原料能更有效地雾化。这接下来会导致更有效的反应动力学。
在这个实施方案中，重要的是使富含沥青质的物质保持高温。由于沥青质的热传导性低，所以溶剂回收后加热沥青质以达到粘度要求是非常困难的。因此，有利地是使输送富含沥青质的物质到气化器的管道绝热以使富含沥青质的物质在输送期间的冷却最小化，在工艺间断时可以使用附加的加热设备或清洗管道(line-purge)的物质如重油。
本发明的这个实施方案的构造也是有利的，因为汽提塔的操作设备作为气化器的筒式进料机。沥青质不便于以流体储存。如果使富含沥青质的物质冷却，其将成为不可泵送的并最终固化。为了平稳运行气化器，需要筒式进料机。在运行前启动期间使用该进料机循环原料，在正常运行期间使用该进料机吸收给料速度波动，在关闭脱沥青装置期间使用该进料机使气化器保持运行直到另一批原料可以送往该单元。
其它来源的其它含烃物质可以和沥青质一起气化。例如，废烃，重油，煤和焦油可以和沥青质一起气化。如果因为这些其它物质的加入不能形成可泵送的物质而使得这些其它物质不能和富含沥青质的物质混合时，这些附加原料单独注射入气化器是有益的。
从脱沥青后的烃类物流中分离的溶剂，如果可行从分离的或部分分离的沥青质物流中分离的溶剂，被循环和重新利用使更多的含沥青质的烃类物质脱沥青是有利的。回收的溶剂可能需要处理以脱除汽油范围的烃即含有5-10个碳原子的化合物，它是在汽提溶剂时从脱沥青后的烃类物质中汽提出来的。所说的汽油范围的烃可以和脱沥青后的烃类物质混合以降低该物质的粘度，或者使汽油范围的烃可以作为单独的产品处理。汽油范围的烃的量通常少于如果用更多的热来分离和回收溶剂的情况下提取的量。另一种方式是，通过使含沥青质的物质在与溶剂混合之前减压蒸馏能够使所说的烃的量最小化。
还有其它工艺如脱盐工艺，考虑到本发明通常应用的重油的粘度，该工艺在重油与溶剂混合后进行是有益的。
图1是本发明的一个实施方案的示意图。含沥青质的烃类物质通过管道12进入常压或减压分离室10。该物质可以是加热的(未示出)。轻油从含沥青质的烃类物质中分离并通过管道14从分离室10排出。含沥青质的烃类物质离开常压或减压分离室通过管道16进入沥青质萃取器20。溶剂通过管道82从溶剂冷凝器(80)进入沥青质萃取器(20)。沥青质和一些脱沥青后的烃类物质通过管道22离开沥青质萃取器(20)。加热管道22中的该物流并如所述回收溶剂。富含沥青质的物质在热交换器86中预热，然后通过管道88输入溶剂汽提塔。在这个实施方案中，来自管道84的低压蒸汽用作热源。可替代性地使用高压蒸汽，合成气或系列热交换器。热的富含沥青质的物质通过管道88输至溶剂汽提塔90。在这个实施方案中，通过冷却合成气产生的来自管道44的高压蒸汽用于汽提溶剂。这可能不会用掉所有的高压蒸汽，管道96只表示排出一些蒸汽以作它用，例如汽提石蜡油中的溶剂。热的沥青质通过管道94泵入气化器30。管道94中的物流进入气化区30，在那里它与通过管道32导入的含氧气体混合。气化区30内进行的部分氧化产生的非常热的合成气通过管道34离开气化区。部分冷却气体并除去粒子的水骤冷系统没有示出。热的合成气流经热交换器40，其中管道42中的水转变成管道44中高质量的蒸汽。这种蒸汽是用在脱沥青工艺或其它地方的产品。然后合成气通过管道46离开热交换器40进入第二个热交换器50。热的合成气流经热交换器50，其中管道52中的水转变成管道54中低质量的蒸汽。然后合成气离开热交换器50。合成气中剩余的显热可以提供工艺需要的额外的低位热。一个实施例是将合成气送往和分离柱60相联系的热交换器。这种合成气只用作过程热。它不与脱沥青油，溶剂或沥青质混合。来自沥青质萃取器20的脱沥青后的烃类物质(也称为石蜡)也通过管道24进入分离柱60。通过用热的合成气，蒸汽或二者都作为热源，经热交换器加热该物质。在分离柱60中，脱沥青后的烃类物质和溶剂分离，蒸发的溶剂通过管道64离开。脱沥青后的烃类物质通过管道62离开分离柱60进入第二个分离柱70。来自管道54的低质量的蒸汽用来加热分离柱70中的脱沥青后的烃类物质并可用来汽提脱沥青后的烃类物质中的溶剂。蒸发的溶剂通过管道74离开。脱沥青后的烃类物质通过管道72离开，是用作其它地方的产品，如作为催化裂化的原料。管道64和74中的溶剂蒸汽进入溶剂冷凝器/泵/分离器80，溶剂蒸汽在其中变成压缩液体。溶剂通过管道82离开溶剂冷凝器/泵80进入沥青质萃取器20。分离的水通过管道84除去。
图2是本发明的另一个实施方案。含沥青质的烃类物质通过管道12进入减压分离室(10)。轻油从含沥青质的烃类物质中分离并通过管道14从减压分离室(10)排出。含沥青质的烃类物质离开减压分离室，通过管道16进入沥青质萃取器(20)。溶剂通过管道82从溶剂冷凝器(80)进入沥青质萃取器(20)。沥青质和一些脱沥青后的烃类物质通过管道22离开沥青质萃取器(20)。选择性地是，管道22中的该物流可分离以回收溶剂，但是这个步骤在图中未示出。管道22中的物流进入气化区(30)，在那里它与通过管道32导入的含氧气体混合。气化区(30)进行的部分氧化产生的非常热的合成气通过管道34离开气化区。部分冷却气体并除去粒子的水骤冷系统没有示出。热的合成气流经热交换器(40)，其中管道42中的水转变成管道44中高质量的蒸汽。这种蒸汽是用在其它地方的产品。然后合成气通过管道46离开热交换器(40)，进入第二个热交换器(50)。热的合成气流经热交换器(50)，其中管道52中的水转变成管道54中低质量的蒸汽。然后合成气离开热交换器(50)，送往分离柱(60)。来自沥青质萃取器(20)的脱沥青后的烃类物质也通过管道24进入分离柱(60)。在分离柱(60)中，加热脱沥青后的烃类物质，蒸发的溶剂通过管道64离开。合成气是用在其它地方的产品。脱沥青后的烃类物质通过管道62离开分离柱(60)进入第二个分离柱(70)。来自管道54的低质量的蒸汽用来加热分离柱(70)中的脱沥青后的烃类物质。蒸发的溶剂通过管道74离开。脱沥青后的烃类物质通过管道72离开，是用作其它地方的产品。管道64和74中的溶剂蒸汽进入溶剂冷凝器/泵(80)，溶剂在其中变成压缩液体。溶剂通过管道82离开溶剂冷凝器/泵(80)，进入沥青质萃取器(20)。
权利要求
1.一种在气化区气化沥青质的工艺，其包括a)在一定的条件下使溶剂与含沥青质的烃类物质混合，以使至少一部分沥青质沉淀，因此生成脱沥青后的烃类物质和沉淀的沥青质；b)将至少一部分脱沥青后的烃类物质与沉淀的沥青质分离并将脱沥青后的烃类物质供给分离柱；c)将至少一部分沉淀的沥青质供给气化区；d)气化沥青质以形成合成气；和e)用来自合成气的显热分离脱沥青后的烃类物质中的溶剂。
2.权利要求1的工艺，其中的溶剂含有丙烷，丁烷，戊烷，己烷，庚烷或其混合物。
3.权利要求2的工艺，其中的溶剂含有至少80wt％的丙烷，丁烷，戊烷或其混合物。
4.权利要求2的工艺，其中的溶剂含有至少80wt％的丙烷和丁烷。
5.权利要求1的工艺，还包括在利用合成气中剩余的显热分离脱沥青后的烃类物质中的溶剂前生产蒸汽。
6.权利要求5的工艺，其中生产中压和低压蒸汽。
7.权利要求6的工艺，其中至少一部分低压蒸汽用来分离脱沥青后的烃类物质中的溶剂。
8.权利要求1的工艺，其中至少约20wt％的含沥青质的烃类物质沉淀为沥青质。
9.权利要求1的工艺，其中步骤(b)中至少约90wt％的脱沥青后的烃类物质从沉淀的沥青质中除去。
10.权利要求1的工艺，还包括将其它含烃物质加至气化区中。
11.权利要求1的工艺，其中至少一部分溶剂与脱沥青后的烃类物质的分离在减压下进行。
12.权利要求7的工艺，其中至少一部分蒸汽从脱沥青后的物质中汽提溶剂。
13.权利要求1的工艺，还包括利用合成气的显热使溶剂与沥青质分离。
14.权利要求13的工艺，其中至少一部分溶剂通过汽提从沥青质中除去。
15.权利要求1的工艺，还包括重新利用从步骤(a)中的脱沥青后的烃类物质中分离的溶剂。
16.权利要求13的工艺，还包括重新利用与沥青质分离的溶剂。
17.权利要求13的工艺，还包括在使溶剂与沥青质分离之前将沉淀的沥青质加热到约170℃至约260℃，其中沉淀的沥青质作为可泵送的流体供给气化区。
全文摘要
本发明是在气化区通过部分氧化以气化沥青质的工艺和用溶剂萃取沥青质的工艺的联合工艺。该联合工艺使来自气化反应的低位热能够用于回收从含沥青质的烃类物质中萃取沥青质用的溶剂。从含沥青质的烃类物质中萃取沥青质是通过混合足量的溶剂使至少一部分沥青质沉淀。然后使沉淀的沥青质在气化区气化成合成气。气化过程放出大量的热,可以在气化前直接地或通过低压蒸汽的中间步骤用合成气中的低位热来从脱沥青后的烃类物质和从沥青质中除去和回收溶剂。
文档编号C10G21/00GK1330696SQ99810542
公开日2002年1月9日 申请日期1999年7月27日 优先权日1998年7月29日
发明者R·W·巴克利, K·A·约翰森, J·L·卡斯巴姆, P·S·撒克, P·S·华莱士 申请人:德士古发展公司