一种分级改质稠油的方法技术

本发明专利技术公开了一种分级改质稠油的方法，该方法包括：将稠油与水的混合液加热和增压后，在近临界水反应器内稠油发生热解反应，稠油大分子中易断裂的碳

【技术实现步骤摘要】
一种分级改质稠油的方法


[0001]本专利技术涉及稠油改质的
，具体涉及一种利用近临界水、超临界水和超超临界水分级改质稠油的处理方法。

技术介绍

[0002]全球石油资源中，超过70％的地质储量为稠油资源，随着轻质原油的可采储量不断下降，稠油资源对世界能源安全的逐渐显得更加重要。对于委内瑞拉和加拿大等稠油资源丰富的国家来说，稠油资源的开采、加工和运输技术的开发被高度重视。我国的新疆油田、辽河油田和渤海油田也有大量的稠油资源尚未大规模开采，目前的开采成本高，开采难度大，加工过程存在能耗高、污染环境和掺稀油用量大等问题。稠油资源普遍具有粘度高、硫氮含量高、残炭量高和镍等杂质含量多等特点，这些特点使得稠油在管输和船运之前必须做减粘处理。
[0003]传统的稠油减粘方法主要有加氢和脱碳两种方式，包括减粘热裂化、加氢裂化和掺稀释剂减粘等。掺稀释剂减粘能够显著降低稠油的粘度，但是需要消耗大量的稀释剂或轻质油品，而很多稠油油田缺少稀释剂或轻质油品，同时，掺入稀释剂之后会增大管道输送量，增大输送成本(重油供氢减粘改质技术概述.化工进展2014,33,128
‑
133；重油减黏热裂化工艺研究进展.化学与黏合2015,37,218
‑
221)。
[0004]早在1982年，加拿大学者Hyne率先提出水热裂解反应的概念，发现油砂能与高温水蒸汽发生脱硫、脱氮、加氢、开环和水煤气转换等一系列反应。进一步研究发现稠油中发生水热裂解的化合物主要是有机硫化物，高含硫原油的水热裂解效果更好(Hyne J B,Greidanus J W.Aquathermolysis of heavy oil[J].Proceeding of the 2nd International Conference on Heavy Crude and Tar Sands,1982,12(7):189
‑
193)。
[0005]自上世纪九十年代以来，超临界水技术在稠油改质领域得到了广泛关注，主要因为超临界水与有机质的互溶性强，使传统的多相反应转化为均相反应，增加了反应速度，传质能力强，抑制或减轻热解反应中常见的结焦或积炭现象，同时显著改善产物的选择性和收率。超临界水处理油品可以实现初步改质，脱除部分的金属、残炭、硫和氮等杂质。超临界水对一般的油品或稠油有较好的改质效果，但是，特稠油中含有大量的多环结构，沥青质分子量巨大，在常规的超临界水裂解反应中难以实现快速分解转化为轻质油。用超临界水处理过的超稠油粘度偏高，仍然需要掺稀或改质后才能管输。
[0006]CN109097101运行超临界水石油提质加工系统，向上升流超临界水反应器中引入石油原料、水和辅助原料，提质加工和脱硫的石油产品与石油原料之间的重力差在8度以上。工艺采用超临界水和辅助原料对石油原料进行提质加工，以催化材料、烷烃硫和轻质烃等为辅助原料。CN108495915A公开了一种用于由包含长链芳族化合物的石油基组合物制备链烷烃的方法，包括将超临界水与石油基组合物混合，依次经由在超临界压力和温度下运转的第一反应器和第二反应器发生裂化反应，生产包含链烷烃和短链芳族化合物。上述两个专利中，利用超临界水对石油直接进行改质，反应时间长易造成结焦堵塞反应器，若控制
反应在较短时间内完成会影响转化率和改质效果。
[0007]CN104039434公开了利用含有水和起始烃的引物流来防止设备工艺管线的堵塞，同时用超临界水改质石油原料的方法，反应器维持在介于380℃至550℃的温度，石油原料在反应器中的停留时间介于约10秒至60分钟。在实施例中，采用所述超临界改质工艺处理阿拉伯重质原油，两个串联连接的反应器的温度控制在390℃，在操作过程中，维持约250Bar的压力，最终产物的总硫含量比阿拉伯重质原油原料少30％，并且总金属含量(即，镍和钒的含量之和)降至初始含量的85％，产物的API比重上升了5。此专利通过利用含有水和起始烃的引流物来防止管线堵塞，只是预防了装置正常运转之前可能造成的堵塞，并未解决超临界改质中形成焦碳颗粒造成管线或反应器堵塞的问题。
[0008]可见，关于超临界水热解改质稠油技术，尚无利用近临界水、超临界水和超超临界水的不同热解作用对稠油进行分级处理的工艺技术，并且通过分级处理，缩短了每级反应的停留时间，控制了生焦量。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种利用热解反应进行稠油改质的方法，具体地说，是一种利用近临界水、超临界水和超超临界水分级热解稠油改质的方法。该方法通过三级水热解改质工艺，依次通过串联的三个反应器对稠油进行水热解反应，发生烷基侧链的断链反应和多环芳烃的缩合反应等，可以大幅度轻质化转化稠油，使其粘度显著降低，并且产品油收率高，稠油中的硫、镍和钒等杂质含量也大幅减少，从而提高稠油改质现有技术的经济性。
[0010]本专利技术提供的分级改质稠油的方法，包括：
[0011]1)将稠油加热到60～100℃，增压到1～5MPa，输送至混合器，将去离子水加热到60～80℃并增压到1～5MPa后，分成四路，分别为一路水、二路水、三路水和四路水，一路水的质量流量为稠油的质量流量的0.5～5倍，稠油与一路水在混合器内形成油水混合液，将油水混合液增压到5～22.1MPa，加热到200～374℃，然后输送到近临界水反应器内，稠油在近临界水作用下发生热解反应，稠油在近临界水反应器内的停留时间为10s～30min，近临界水反应器排出流体被旋流分离，得到气相流和重组分油，气相流降温到240～260℃，降压到14～16MPa后输送至热高压分离器；
[0012]2)将步骤1)得到的二路水增压到22.1～30MPa，加热到374～450℃后，与步骤1)中旋分出的重组分油混合，输送到超临界水反应器内，二路水的质量流量为重组分油的质量流量的0.5～5倍，在超临界水反应器内注入供氢剂和催化剂，重组分油在超临界水、供氢剂和催化剂的作用下发生热解反应，重组分油在超临界水反应器内的停留时间为10s～30min，对超临界水反应器排出流体进行旋流分离，得到气相流和混有催化剂的超重组分油，气相流降温到240～260℃，降压到14～16MPa后输送至热高压分离器；
[0013]3)将步骤1)得到的三路水增压30～50MPa，加热到450～600℃后，与步骤2)中旋分出的混有催化剂的超重组分油混合，输送到超超临界水反应器内，三路水的质量流量为超重组分油的质量流量的0.5～5倍，超重组分油在超超临界水的作用下发生热解反应，超重组分油在超超临界水反应器内的停留时间为10s～30min，对超超临界水反应器排出流体进行旋流分离，得到气相流和混有催化剂的残渣，气相流降温到240～260℃和降压到14～16MPa后，输送至热高压分离器；
[0014]4)步骤1)所述的气相流、步骤2)所述的气相流和步骤3)所述的气相流经热高压分离器分离为高分气和热高分油，热高分油连通至冷低压分离器，高分气降温至40～60℃后连通至冷高压分离器，在冷高压分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分级改质稠油的方法，包括：1)将稠油加热到60～100℃，增压到1～5MPa，输送至混合器，将去离子水加热到60～80℃并增压到1～5MPa后，分成四路，分别为一路水、二路水、三路水和四路水，一路水的质量流量为稠油的质量流量的0.5～5倍，稠油与一路水在混合器内形成油水混合液，将油水混合液增压到5～22.1MPa，加热到200～374℃，然后输送到近临界水反应器内，稠油在近临界水作用下发生热解反应，稠油在近临界水反应器内的停留时间为10s～30min，近临界水反应器排出流体被旋流分离，得到气相流和重组分油，气相流降温到240～260℃，降压到14～16MPa后输送至热高压分离器；2)将步骤1)得到的二路水增压到22.1～30MPa，加热到374～450℃后，与步骤1)中旋流分离出的重组分油混合，输送到超临界水反应器内，二路水的质量流量为重组分油的质量流量的0.5～5倍，在超临界水反应器内注入供氢剂和催化剂，重组分油在超临界水、供氢剂和催化剂的作用下发生热解反应，重组分油在超临界水反应器内的停留时间为10s～30min，对超临界水反应器排出流体进行旋流分离，得到气相流和混有催化剂的超重组分油，气相流降温到240～260℃，降压到14～16MPa后输送至热高压分离器；3)将步骤1)得到的三路水增压30～50MPa，加热到450～600℃后，与步骤2)中旋流分离出的混有催化剂的超重组分油混合，输送到超超临界水反应器内，三路水的质量流量为超重组分油的质量流量的0.5～5倍，超重组分油在超超临界水的作用下发生热解反应，超重组分油在超超临界水反应器内的停留时间为10s～30min，对超超临界水反应器排出流体进行旋流分离，得到气相流和混有催化剂的残渣，气相流降温到240～260℃和降压到14～16MPa后，输送至热高压分离器；4)步骤1)所述的气相流、步骤2)所述的气相流和步骤3)所述的气相流经热高压分离器分离为高分气和热高分油，热高分油连通至冷低压分离器，高分气降温至40～60℃后连通至冷高压分离器，在冷高压分离器内分离为冷高分油、裂化气和高分水，冷高分油降压至2～4MPa后连通至冷低压分离器，冷低压分离器排出裂化气和改质油；5)步骤1)得到的四路水加热至650...

【专利技术属性】
技术研发人员：范景新，辛利，李福双，于海斌，臧甲忠，冯钰润，薛同晖，张永惠，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，
类型：发明
国别省市：