一种通过从油原料(102)组成中除去杂原子和/或一种或多种重金属来对油原料(102)进行提质的方法。此方法使油原料(102)与碱金属(108)和提质烃(106)反应。碱金属与杂原子和/或一种或多种重金属中的一部分反应，形成可同有机油原料分离的无机相。提质烃与油原料(102)键合，增加产物中的碳原子数。产物中碳原子数的这种增加使所得油原料(116)的能值增加。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从含硫、氮和金属的页岩油、浙青或重油中除去氮、硫和重金属，使这些物质可用作烃燃料的方法。更具体地，本专利技术涉及从页岩油、浙青或重油中除去氮、硫和重金属，同时对这些材料进行提质，以获得更高的氢-碳比。
技术介绍
对能量(以及产生能量的烃)的需求持续上升。但是，用来提供这种能量的烃原料往往包含难以除去的硫和金属。例如，硫能导致空气污染，能使设计用来从机动车废气中除去烃和氧化氮的催化剂中毒，从而需要采用费用较高的エ艺从烃原料中除去硫，然后才能将其用作燃料。另外，金属(如重金属)也经常存在于烃原料中。这些重金属能使通常用来从烃中除去硫的催化剂中毒。为除去这些金属，还需要进ー步加工烃，从而进ー步增加了费用。目前，人们正持续寻找新能源，以期减少美国对国外石油的依赖。人们已经提出设想，作为油页岩矿干馏得到的石油，大储量的页岩油对于满足本国未来的能量需求将发挥日益重要的作用。在美国科罗拉多州、犹他州和怀俄明州称作绿河地层的较小区域，发现了超过1万亿桶可用的储藏页岩油。随着原油价格上涨，作为替代能源，这些页岩油资源变得越来越有吸引力。为了利用此资源，必须解决ー些具体的技术问题，以便通过低成本、高效率的方式将这种储藏的页岩油用作烃燃料。与这些物质相关的ー个问题是，它们含有较高含量的氮、硫和金属，必须将氮、硫和金属除去，以使这种页岩油能够恰当地发挥烃燃料的作用。同样需要除去硫、氮或重金属的潜在烃燃料的其它例子有浙青(加拿大艾伯塔大量存在)和重油(如委内瑞拉已经发现)。油源如页岩油、浙青和重油(可统称或各自称为“油原料”)中的高含量氮、硫和重金属使这些物质加工困难。一般通过所谓的“加氢处理”或“碱金属脱硫”エ艺精炼这些油原料，除去硫、氮和重金属。加氢处理可通过在升高的温度和升高的压カ下，使用催化剂如Co-Mo/AIA或 Ni-MoAl2O3，用氢气处理所述物质来进行。加氢处理的缺点包括失去碳原子之间的双键而使有机物过饱和，以及重金属污染催化剂而降低加氢处理的效果。另外，加氢处理需要昂贵的氢气。碱金属脱硫是油原料与碱金属(如钠或锂)和氢气混合的过程。此混合物在压カ 下(且通常在升高的温度下)反应。硫和氮原子与油原料中的碳原子形成化学键。在升高的温度和升高的压カ下，反应迫使硫和氮杂原子被碱金属还原为离子盐(如Na2S、Na3N, Li2S等)。但是，为防止结焦(例如形成煤状产物)，反应通常在昂贵的氢气存在下进行。在油原料提质中需要氢气的エ艺的另ー个不利之处是，氢源通常利用蒸汽甲烷重整エ艺，通过烃分子与水反应形成，这产生ニ氧化碳排放物。由于人们对ニ氧化碳排放的日益关注以及这种排放可能对环境造成的影响，许多环保主义者认为，在加氢处理工艺中像这样产生ニ氧化碳是个问题。在许多地方，另ー个问题是生产氢气需要牺牲水资源。例如，在部分页岩油绿河地层所处的西部科罗拉多州和东部犹他州地区，气候干早，用水形成氢气可能很昂贵。因此，虽然常规加氢处理或碱金属脱硫エ艺是已知的，但它们的费用较高，需要大量的资金投入才能建成正常运转的エ厂，并且可能造成不利的环境影响。エ业上需要ー种新エ艺，可用来从油原料中除去杂原子如硫和氮，但与常规处理方法相比费用没有那么高， 并且更加环保。本专利技术公开了这样ー种エ艺。
技术实现思路
本专利技术的实施方式包括一种对油原料提质的方法。所述方法包括获得一定量的油原料，所述油原料包含至少ー个碳原子和杂原子以及/或者ー种或多种重金属。在ー个实施方式中，所述量的油原料与碱金属和提质烃(upgradant hydrocarbon)反应。所述提质烃可包括至少ー个碳原子和至少ー个氢原子。碱金属与杂原子和/或重金属反应，形成一种或多种无机产物。提质烃与油原料反应，生成经过提质的油原料，其中经过提质的油原料中的碳原子数大于油原料中的碳原子数。然后，从经过提质的油原料中分离无机产物。油原料、碱金属和提质烃分子的反应可在不使用氢气的情况下进行。在一些实施方式中，碱金属包括锂、钠和/或锂与钠的合金。提质烃可包括天然气、页岩气和/或它们的混合物。在其它的实施方式中，提质烃包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、 戊烷、乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、ニ烯、前述物质的异构体和/或它们的混合物。所述反应可发生在约250-2500psi的压カ和/或室温至约450°C的温度下。在其它的实施方式中，所述反应发生在高于碱金属的熔点但低于450°C的温度下。在其它的实施方式中，所述反应发生在约150-450°C的温度下。其它的实施方式可在反应中使用催化剂。所述催化剂可包括钼、镍、钴或其合金，氧化钼、氧化镍或氧化钴，以及它们的組合。所述エ艺中采用的分离过程可发生在分离器中，其中无机产物形成一相，该相可与包含经过提质的油原料和/或未反应的油原料的有机相分离。为便于这种分离，可向分离器中加入助熔剂。分离后，无机产物中的碱金属可再生和再利用。反应产生的经过提质的油原料可具有大于油原料的氢-碳比。反应产生的经过提质的油原料还可具有大于油原料的能值。此外，经过提质的油原料的杂原子-碳比可小于油原料的杂原子-碳比。可使用反应器对油原料进行提质。所述反应器包含一定量的油原料，其中所述油原料具有至少ー个碳原子和杂原子以及/或者ー种或多种重金属。所述反应器还可包含碱金属。在一个实施方式中，所述反应器包含提质烃，所述提质烃可包含至少ー个碳原子和至少ー个氢原子。碱金属与杂原子和/或重金属反应，形成ー种或多种无机产物。提质烃与油原料反应，生成经过提质的油原料。经过提质的油原料中的碳原子数大于油原料中的碳原子数，经过提质的油原料的杂原子-碳比小于油原料的杂原子-碳比。所述反应器不需要利用氢气。附图说明图1是展示对油原料进行提质的方法的一个实施方式的流程图；图2呈现了用来对原料进行提质的化学反应的ー个实施方式的图示；以及图3显示了在本专利技术的实施方式所述的反应前后，页岩油的沸点温度与重量分数损失的关系曲线。具体实施例方式如上文所解释，加氢处理是处理油原料，以除去杂原子如氮、硫和/或重金属的エ 艺。氢与油原料中原来跟杂原子键合的碳原子成键。但是，常规加氢处理工艺可能费用较高，原因简单，即此反应所需的氢气是昂贵的用品。但是，设计用来对油原料进行提质的本专利技术实施方式不需要使用氢气，也不会向大气排放ニ氧化碳，使得对油原料进行提质的此 エ艺极大地降低了生产成本，并且没有有害的ニ氧化碳副产物。类似地，本专利技术实施方式不需要用水作反应物，因此，此エ艺非常适合干旱气候；在这种气候下，水是高价资源。由于避免了ニ氧化碳排放和减少了所述エ艺中的用水量，本专利技术实施方式是环保的，并且具有高成本效率。因此，本专利技术实施方式包括一种对油原料(如重油、页岩油、浙青等)进行提质的方法，所述方法将油原料与碱金属和提质烃物料混合起来。运行此反应，可除去油原料中包含的硫、氮和/或重金属。但是，此エ艺中使用的提质烃不是氢气(H2)，而是烃。可用的所述烃的例子包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、乙烯、丙烯、丁烷、戊烯、ニ烯，及其异构体。也可使用其它的烃(如辛烷，或者其它包含ー个或多个碳原子的含碳化合物)。烃气体也可由烃气体的混合物組成(如天然气，或者页岩气——干馏油页岩产生的气体)。在许多实施方式中，烃气体可以是源自天然气的甲烷，因为此组分不贵、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·戈登，
申请(专利权)人：塞拉麦泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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