[發明專利]使用射頻電磁波加工烴

無效

• 申請號: 201280016116.3
• 申請日: 2012-04-02
• 公開（公告）號: CN103459768A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: E·F·帕徹
• 申請（專利權）人: 哈里公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;C10G1/00;C10G9/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

技術領域

本發明涉及使用電磁場，特別是射頻電磁場來裂解和改良重烴。改良重烴有利于在烴的提取和加工中變為有價值的燃料。特別地，本發明涉及一種可以用于裂解重烴的有利的射頻(RF)高頻發熱電極和方法。本發明使通常非反應性的芳香分子的碳-碳(C-C)鍵斷裂，其可以用于改良瀝青，降低汽油中的芳香烴的含量，或協助石化合成。

背景技術

隨著世界上標準原油儲備的減少，以及對油的持續需求，導致油價上升，油制造商嘗試由瀝青礦、油砂、瀝青砂、油頁巖和重油田加工烴。這些材料通常存在于沙或粘土的天然存在的混合物中。由于瀝青礦、油砂、油頁巖、瀝青砂和重油(簡稱重烴)的極高粘度，在提取標準原油中使用的鉆井和精煉方法通常不適用。需要提高原油采收率(EOR)的方法。

目前的EOR技術通過使用蒸汽加熱烴地層或有時通過使用RF能量加熱或預加熱地層。蒸汽已經用于提供原位加熱，例如通過蒸汽輔助重力泄油(SAGD)系統。由于表面融化，蒸汽提高采油率可能不適合于永久凍土區，在具有巖石層的分層和薄貯藏區，其中具有不足的蓋層。在井開始運轉時，例如，最初的蒸汽對流可能較慢且不可靠，因為在烴礦中進行加熱緩慢。水資源可能不足以制造蒸汽。

RF加熱方法使用原位原生的水，例如，孔隙水，其通常存在于烴地層中。水通過電磁場容易地被加熱，因而地下天線可以加熱烴地層。

電磁場加熱的孔隙水將傳導地加熱烴。由于電磁場以近光速傳播，RF加熱通過傳導和對流提供了大大增加的速率和穿透性。RF能量還可以穿透不可滲透的巖石以加熱遠處。原位裂解和改良油的射頻電磁裝置是有價值的，特別是伴隨有油井增產措施時。

重烴，例如原油和瀝青，通常包含芳香族分子，其使得油粘稠和沉重，因此難以提取。芳族分子為其中原子以環狀連接在一起的分子，例如苯。使芳香環斷裂，其還已知為裂解，產生成更輕而因此更易于提取的極性烴分子。該過程稱作將油“改良”。芳族分子異常穩定，而因此非常難以裂解。因此，使用射頻磁場以裂解芳族分子是有利的。

RF電磁(EM)場可以與一些分子強烈地相互作用，而與其它分子較弱地作用。在分子混合物中，RF?EM加熱可以增加一類分子的動態能量，而不會增加其它分子類型的動態能量，其導致選擇性加熱。因此，可以實現高局部化的溫度而不會過分加熱整體材料。溫度在確定化學反應發生的速率和程度方面起到非常重要的作用。因此，RF?EM場可以有效引起涉及烴分子的反應。

汽油為用于汽車運輸的普遍的燃料。美國在2005年使用了1400億加侖的汽油。為了滿足這種需求，現代的汽油通常為4至12個碳原子(C4至C12)的烴分子的混合物。許多種類汽油分子，例如，芳族分子，被美國和其它地方規定為有害物質。盡管芳族分子對高辛烷值(苯具有101的辛烷值)有利，但是他們從發動機廢氣中排放出來，以及當泵吸汽油時蒸發。

因此，汽油配方包括選擇烴分子的種類、排放物水平、和這些排放物的毒性水平的折衷。

在1990的US?Clean?Air?Act，苯已經確認為有毒的空氣污染物和潛在的致癌物。在污染的城市大氣中測量量苯已知引起白血病、肺癌和皮膚癌。鑒于這種嚴重的健康影響，在2011年美國環境保護機構制定了將汽油中的苯含量降低至0.62%(Control?of?Hazardous?Air?Pollutants?From?Mobile?Sources,U.S.Environmental?Protection?Agency,2006-03-29.p.15853

(http://www.epa.gov/EPA-AIR/2006/March/Day-29/a2315b.htm))的規定。從汽油中除去芳族分子降低有毒排放，進而減少白血病和其它癌癥的發病率。需要降低苯水平的技術。

現代的汽油是多種精煉方法的產品。流化催化裂化裝置(FCCU)為使大的高沸點范圍的烴斷裂為汽油范圍的產品的方法的實例。FCCU輸出可包含30%的芳香烴。在典型的FCCU中，芳香烴，例如，苯，可能很少裂解。催化石腦油重整裝置(CNRU)將飽和的低辛烷值的烴轉化為包含60%以上的芳香烴的高辛烷值的產品。因此，在CNRU中，實際上產生了有毒的芳香烴，如果在原料中包含C₆，特別是如此。調節FCCU和CNRU的輸出的芳香烴水平的方法是有利的。