[發明專利]用于石油升級的超臨界反應器系統和工藝

有效

• 申請號: 201680073674.1
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN108472611B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 崔基玄;阿卜杜拉·T·阿拉布杜哈迪;穆罕默德·A·阿拉布杜拉
• 申請（專利權）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: B01J3/00
• 分類號: B01J3/00;C10G75/00;C10G31/08
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 胡少青;郭棟梁

用于升級基于石油的組合物的超臨界升級反應器和反應器系統包括一個或多個催化劑層和在一些實施方案中一個或多個凈化流體入口，其中一個或多個催化劑層至少部分篩分重烴餾分并使其轉化成輕烴餾分以產生升級的超臨界反應器產物。在一些實施方案中，升級反應器系統包括交替變換功能的一個或多個超臨界升級反應器和一個或多個超臨界備用反應器以使得超臨界升級反應器轉換成超臨界備用反應器并且超臨界備用反應器轉換成超臨界升級反應器，其中超臨界升級反應器升級組合的進料流同時超臨界備用反應器將清潔流體遞送至超臨界備用反應器中。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年12月15日提交的美國臨時申請62/267,406的優先權，這個臨時申請以全文引用的方式并入。

技術領域

本公開的實施方案一般涉及升級基于石油的組合物，并且更具體地涉及用于升級基于石油的組合物的超臨界反應器系統、方法和用途。

背景技術

石油是不可缺少的能源；然而，大多數石油是重或酸石油，意味著其含有大量的雜質(包括硫和焦炭，一種高碳石油渣油)。重石油在其成為有商業價值的產品，諸如燃料之前必須升級。

超臨界水的使用有效升級重石油原料。然而，超臨界水反應器基于超臨界水和基于石油的組合物流動的方向一般包括兩種類型，下流式和上流式反應器。在下流式超臨界反應器中，重烴餾分歸因于更高的密度而很快速地流動，導致滯留時間(稱為管道行程)縮短。這對于傾向于滯留在更重餾分中的含更高碳的分子發生的反應來說歸因于縮短的滯留時間而可能阻礙升級。上流式超臨界反應器也可能歸因于在反應器的底部積聚的重餾分而經歷困難，所述重餾分可能影響升級工藝并且可能堵塞反應器。

為了應對這些不足，可以使用催化劑。在各種類型的催化劑當中，水溶性或有機可溶性催化劑可以用于提供與反應物增加的接觸并且提高溫度和滯留時間。然而，催化劑常規地在超臨界水條件下展現極低穩定性。超臨界反應物的苛刻條件常常引起催化劑的分解并且導致不可溶聚集體的形成，這可能成為焦炭形成的種子。焦炭可以堵塞反應器，減緩或停止升級工藝。

發明內容

因此，在用超臨界反應器升級基于石油的組合物的工藝中持續需要升級重餾分同時使預焦化材料的形成降至最低。此外，持續需要從超臨界反應器的催化劑層去除預焦化材料和其它不需要的材料而不會停止或延遲升級反應系統工藝。本發明實施方案利用超臨界反應器來滿足這些需要同時也阻止預焦炭形成并且去除堵塞催化劑層的不需要的材料。

在本公開的一個實施方案中，用于升級基于石油的組合物的工藝包括組合超臨界水流與加壓、加熱的基于石油的組合物以建立組合的進料流。然后將組合的進料流引入包括一個或多個超臨界升級反應器的升級反應器系統中，并且傳送通過第一催化劑層、第二催化劑層或兩者。在超臨界升級反應器中，第二催化劑層垂直安置于第一催化劑層下方并且具有比第一層更大的空隙體積比。催化劑層中的一者或兩者包含含非均相多孔金屬的催化劑。將組合的進料流傳送通過第一催化劑層和第二催化劑層，并且組合的進料流中的輕烴至少部分流過第一催化劑層和第二催化劑層同時組合的進料流中的重烴在第一催化劑層的空隙、第二催化劑層的空隙或兩者中至少部分篩分。第一催化劑層、第二催化劑層或兩者可以使重烴至少部分轉化成輕烴同時組合的進料流中的輕烴至少部分流過一個或兩個催化劑層。然后將包含輕烴和轉化的輕烴的升級產物傳送出超臨界升級反應器。

在另一個實施方案中，用于升級基于石油的組合物的工藝包括組合超臨界水流與加壓、加熱的基于石油的組合物以建立組合的進料流，將所述組合的進料流引入包含至少一個催化劑層的超臨界升級反應器中。至少一個催化劑層是至少部分篩分組合的進料流中的重烴餾分同時允許輕烴餾分流過至少一個催化劑層的具有空隙體積的非均相多孔金屬。這使重烴餾分至少部分轉化成輕烴餾分。將凈化流體通過一個或多個凈化流體入口注射至至少一個催化劑層中并且將升級產物傳送出超臨界升級反應器。