EA 008392B1 20070427

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000008392b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

1. Способ смешения тяжелого углеводородного остатка, являющегося результатом каталитического процесса гидроконверсии остатка с высокой степенью превращения, работающего при степени превращения 60-80% фракции выше 524шС+ с получением перекачиваемой смеси, включающий в себя смешивание тяжелого углеводородного остатка с природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, так чтобы в полученной смеси количество тяжелого углеводородного остатка, полученного в упомянутом процессе гидроконверсии остатка, поддерживалось ниже заданной максимальной величины, при этом смешивание предусматривает регулирование состава тяжелого компонента, кипящего выше 524шС+, в смеси таким образом, чтобы смесь содержала меньше чем 40 об.% тяжелых компонентов 524шС+, кипящих при атмосферном давлении, при температуре приблизительно выше 524шС, соотношение между непревращенными тяжелыми компонентами 524шС+, содержащимися в тяжелом углеводородном остатке, и неочищенными компонентами 524шС+, содержащимися в природным битуме, разбавленном разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, являлось таким, чтобы тяжелые компоненты 524шС+ в смеси составляли меньше чем 80% от объема непревращенного тяжелого углеводородного остатка 524шС+, полученного в процессе гидроконверсии остатков.

2. Способ по п.1, в котором смешение включает в себя регулирование содержания в смеси тяжелого компонента, кипящего выше 524шС, таким образом, что эта смесь содержит между 30 и 36 об.% тяжелых компонентов 524шС+.

3. Способ по п.1, в котором смешение включает в себя регулирование соотношения между непревращенными тяжелыми компонентами 524шС+, содержащимися в тяжелом углеводородном остатке, и неочищенным компонентом 524шС+, содержащимся в природном битуме, разбавленном разбавителем, и/или в природной тяжелой сырой нефти, таким образом, что тяжелый компонент 524шС+ в смеси составляет между 45 и 75 об.% непревращенного тяжелого углеводородного остатка 524шС+, полученного в процессе гидроконверсии остатков.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором смесь включает в себя природную тяжелую сырую нефть и/или природный битум, разбавленный углеводородным конденсатом в качестве разбавителя.

5. Способ по п.4, в котором смесь включает в себя природный битум, полученный из месторождений битуминозного песка Peace River и/или Cold Lake, в Канаде, и/или природную тяжелую сырую нефть, добываемую на месторождении нефти Wabasca, в Канаде.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором соотношение между непревращенным тяжелым углеводородным остатком и природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью при их смешивании, определяется на основе протоколов испытаний, таких как протоколы испытаний, известных как тест горячей фильтрации по ASTM, тест Р-параметра и тест загрязнения.

7. Способ по п.6, в котором соотношение между непревращенным тяжелым углеводородным остатком и природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью при их смешивании, определяется таким образом, что смесь имеет показатель теста горячей фильтрации по ASTM менее 0,15 мас.% и в тесте Р-параметра Р больше 1.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, который используют для получения стабильных смесей со стабилизированными асфальтенами, которые могут транспортироваться на дальнее расстояние на суше или в открытом море по трубопроводам, имеющим протяженность больше чем 100 км, в холодном климате.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором смесь содержит до 5 об.% сырья процесса LC-Fining, подаваемого по обводной линии.

10. Перекачиваемая смесь, которую получают по способу согласно любому из предшествующих пунктов.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:
Способ смешения тяжелого углеводородного остатка, являющегося результатом каталитического процесса гидроконверсии остатка с высокой степенью превращения, работающего при степени превращения 60-80% фракции выше 524шС+ с получением перекачиваемой смеси, включающий в себя смешивание тяжелого углеводородного остатка с природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, так чтобы в полученной смеси количество тяжелого углеводородного остатка, полученного в упомянутом процессе гидроконверсии остатка, поддерживалось ниже заданной максимальной величины, при этом смешивание предусматривает регулирование состава тяжелого компонента, кипящего выше 524шС+, в смеси таким образом, чтобы смесь содержала меньше чем 40 об.% тяжелых компонентов 524шС+, кипящих при атмосферном давлении, при температуре приблизительно выше 524шС, соотношение между непревращенными тяжелыми компонентами 524шС+, содержащимися в тяжелом углеводородном остатке, и неочищенными компонентами 524шС+, содержащимися в природным битуме, разбавленном разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, являлось таким, чтобы тяжелые компоненты 524шС+ в смеси составляли меньше чем 80% от объема непревращенного тяжелого углеводородного остатка 524шС+, полученного в процессе гидроконверсии остатков.

10. Перекачиваемая смесь, которую получают по способу согласно любому из предшествующих пунктов.

008392
Область техники, к которой относится изобретение
Это изобретение относится к способу получения перекачиваемой по трубопроводам смеси из тяжелого остатка процесса гидроконверсии и смеси, полученной таким способом.
Предшествующий уровень техники
В последние годы отмечены повышенный интерес и активность в связи с улучшением качества продаваемого сырья из обширных резервов канадских битуминозных песков и натуральных битумов в месторождении штата Северная Альберта. В различных проектах рассматривались варианты как минимального улучшения качества (путем простого разбавления битума конденсатом для перекачки по трубопроводам), так и максимального улучшения качества (с использованием нефтезаводских способов улучшения качества, которые являются сложными и дорогими). При рассмотрении процессов улучшения качества остатков могут быть выбраны варианты с удалением углерода и добавлением водорода в различных установках нефтеперерабатывающего завода для различных ситуаций. Примерами вариантов с удалением углерода являются коксование, деасфальтизация, термический крекинг и газификация. Примерами вариантов с добавлением водорода являются процессы LC-Fining и H-Oil.
При выборе подходящего способа для улучшения качества битумов и непревращенных углеводородных остатков решение принимается с учетом различных технических, экономических и экологических факторов. Например, вариант коксования приводит к образованию кокса, который будет необходимо или складировать, или транспортировать на рынок. В варианте газификации будут возникать экологические проблемы с выбросами диоксида углерода. В случае LC-Fining будут получаться непревращен-ные остатки, которые необходимо транспортировать конечному потребителю.
В случае варианта с добавлением водорода или способов "гидроконверсии" такие процессы, как LC-Fining и H-Oil, являются наиболее экономичными при работе с высокой степенью превращения. Однако в настоящее время степень превращения ограничивается невозможностью получения стабильных продуктов с непревращенными остатками и их транспортирования на рынок. Если непревращенные остатки необходимо транспортировать на достаточно удаленный рынок, требуются большие количества разбавителей, для того чтобы соответствовать требованиям к плотности и вязкости продуктов для трубопроводного транспорта. Однако это смешивание с большими количествами разбавителей может, в свою очередь, дестабилизировать асфальтены, содержащиеся в непревращенных остатках, что может вызвать их осаждение и загрязнение емкостей, трубопроводов и любого оборудования, используемого конечным потребителем.
В заявке на канадский патент 2354734 и в патенте США 6355159 раскрыт способ растворения и стабилизации термически превращенного битума из процесса "мягкой гидроконверсии", частичного улучшения качества при степени превращения остатка в 40-60%, который определяется как фракция, кипящая выше 525°С+, путем обратного добавления самого битума, модифицированного разбавителем. Это позволяет снизить количество нафты и конденсата природного газа, которое требуется для придания битуму необходимых свойств для трубопроводного транспорта от мест производства к центрам нефтепереработки. Однако этот способ не применим для других типов непревращенных остатков, образующихся в способах "гидроконверсии" с повышенной степенью превращения, таких как LC-Fining или H-Oil (степень превращения остатков 60-80%). Эти промышленные процессы отличаются по своей конфигурации и типу используемых катализаторов от процесса "мягкой гидроконверсии", и для них возникают гораздо более серьезные проблемы нестабильности и несовместимости асфальтенов. Кроме того, обычно эти процессы расположены на основных центрах нефтепереработки, где обычно отсутствуют специальные "битумы, модифицированные разбавителем, или тяжелые углеводороды, модифицированные разбавителем". Большинство тяжелых нефтей или разбавленных битумов находятся на терминалах трубопроводов в виде пользующихся спросом материалов, которые соответствуют требованиям трубопроводного транспорта. Любые изменения состава будут приводить к дополнительным затратам. Хотя в указанном выше канадском патенте исследована концепция толуольного эквивалентного числа, в нем не затрагивается проблема загрязнения у конечного потребителя.
Таким образом, существует потребность в способе получения перекачиваемого по трубопроводам сырья из непревращенных остатков, которые будут стабильны в системе трубопроводов и не приведут к проблеме избыточного загрязнения у конечного потребителя. Это представляет собой предмет настоящего изобретения. В таком способе будут решены проблемы нестабильности и несовместимости, связанные с гидроконверсией при более высокой степени превращения, чем в мягкой гидроконверсии, и устранена проблема процессов улучшения качества остатков путем обеспечения их эксплуатации при повышенной степени превращения, с повышенной экономической эффективностью.
Раскрытие сущности изобретения
Согласно изобретению разработан способ смешения тяжелого углеводородного остатка из процесса гидроконверсии остатка с получением перекачиваемой смеси. Этот способ включает в себя смешивание тяжелого углеводородного остатка с природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, так чтобы в полученной смеси количество тяжелого углеводородного остатка, полученного в упомянутом процессе гидроконверсии остатка, поддерживалось ниже заданной максимальной величины, отличающийся тем, что тяжелый углеводородный остаток является результа
- 1 -
008392
том каталитического процесса гидроконверсии остатка с высокой степенью превращения, работающего при степени превращения 60-80% фракции выше 524°С, и тем, что смешивание включает в себя регулирование состава тяжелого компонента, кипящего выше 524°С, в смеси таким образом, чтобы эта смесь содержала меньше чем 40 об.% тяжелых компонентов 524°С+, кипящих при атмосферном давлении, при температуре приблизительно выше 524°С, и тем, что соотношение между непревращенными тяжелыми компонентами 524°С+, содержащимися в тяжелом углеводородном остатке, и неочищенными компонентами 524°С+, содержащимися в природным битуме, разбавленном разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, является таким, чтобы тяжелые компоненты 524°С+ в смеси составляли меньше чем 80% от объема непревращенного тяжелого углеводородного остатка 524°С+, полученного в процессе гидроконверсии остатков.
При использовании в этом описании и формуле изобретения термин компонент 524°С+ означает компонент, кипящий при атмосферном давлении, при температуре приблизительно выше 524°С.
Предпочтительно, чтобы содержание в смеси тяжелого компонента, кипящего выше 524°С, регулировалось таким образом, чтобы эта смесь содержала между 30 и 36 об.% тяжелых компонентов 524°С+.
Более конкретно, предпочтительно, чтобы в смеси тяжелого компонента, кипящего выше 524°С, содержалось между 45 и 75 об.% непревращенного тяжелого углеводородного остатка 524°С+, полученного в процессе гидроконверсии остатков.
В случае использования природного битума в качестве смешивающего агента предпочтительно, чтобы природный битум разбавлялся углеводородным конденсатом в качестве разбавителя. Подходящими природными битумами являются битумы, полученные из месторождений битуминозного песка Peace River и/или Cold Lake в Канаде.
Соотношение между непревращенным тяжелым углеводородным остатком и природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, может быть определено на основе протоколов испытаний, известных как тест горячей фильтрации по ASTM, тест Р-параметра и тест загрязнения.
В таком случае предпочтительно соотношение при смешивании определяется таким образом, чтобы смесь имела показатель теста горячей фильтрации (ТГФ) по ASTM менее 0,15 мас.% и теста Р-параметра больше 1. Р-параметр представляет собой измеряемое соотношение между пептизирующей способностью, или доступной ароматичностью, и флоккулирующим отношением, которое представляет собой ароматичность, необходимую для сохранения асфальтенов в растворе. Тест Р-параметра описан в докладе "Достижения в области смешения углеводородов", представленном F.G.A. van den Berg на 7-й Международной конференции по стабильности и транспорту жидких топлив в г. Грац, Австрия, 24-29 сентября 2000 г. (IASH-2000).
Согласно изобретению способ может быть использован для получения стабильных смесей со стабилизированными асфальтенами, которые могут транспортироваться на дальнее расстояние на суше или в открытом море по трубопроводам, имеющим протяженность больше чем 100 км или даже более 1000 км, в холодном климате, когда температура снаружи трубопровода может быть существенно ниже 0°С или даже ниже -30°С.
Тяжелые углеводородные остатки, используемые в способе согласно настоящему изобретению, могут происходить из процессов каталитической гидроконверсии с высокой степенью превращения, таких как способы, известные как LC-Fining или H-Oil (HRI), работающие при степени превращения, равной 60-80%. Для того чтобы снизить количество (в объемных процентах) природного битума и/или неочищенной сырой нефти, которое необходимо для получения смеси, перекачиваемой по трубопроводам, эта смесь может содержать до 5 об.% сырья SR обводной линии процесса LC-Fining.
Следовательно, этот способ согласно изобретению направлен на применение промышленно доступной тяжелой нефти или разбавленного битума на главных нефтеперерабатывающих центрах, для того чтобы стабилизировать асфальтены из непревращенных тяжелых остатков.
Применимость потенциальных тяжелых нефтей или битумов для любого данного типа непревра-щенных остатков может быть определена с использованием указанного выше параметра ТГФ, Р-пара-метра и протоколов испытания загрязнения. В этих протоколах испытаний определяется, имеют ли данные нефти или битумы характеристики "резерва стабильности" и "ингибитора загрязнения", которые требуются для стабилизации асфальтенов в данном непревращенном остатке. Эти протоколы могут содержать данные ряда испытаний, для того чтобы определить такие свойства, как фильтруемость в горячем состоянии (задание менее 0,15 мас.%), Р-параметр (задание больше 1), а также тесты загрязнения.
Для решения проблемы нестабильности и несовместимости в предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть использован приблизительно 1 объем традиционной тяжелой нефти, которую можно перекачивать, или промышленного разбавленного битума (получен термическим способом на месте), который смешивают приблизительно с 1-2,5 объемами "тяжелой смеси материалов" из процесса гидроконверсии остатков. Эта "тяжелая смесь материалов" из установки улучшения качества путем гидроконверсии представляет собой смесь, содержащую 30-40% непревращенных остатков, а остальное представляет собой легкие гидроочищенные масла или масла без гидроочистки. Содержание фракции, кипящей выше 524°С, в полученной конечной смеси тяжелого сырья предпочтительно должно
- 2 -
008392
быть в диапазоне 30-36 об.%. Необходимое объемное соотношение традиционной тяжелой нефти/разбавленного битума, для того чтобы улучшить качество "тяжелой смеси материалов", может изменяться в зависимости от эффективности/происхождения тяжелых нефтей или разбавленного битума, от степени превращения в процессе гидроконверсии остатков и разбавителя - легкого гидроочищенного масла или масла без гидроочистки. Полученная окончательная смесь тяжелой нефти представляет собой перекачиваемое тяжелое сырье, такое, в котором значительная часть тяжелого компонента, кипящего выше 524°С (определен как фракция 524°С+), предпочтительно 25-55 об.% фракции 524°С+, имеет "природное происхождение" или "непревращенный" остаток (т.е. не крекированный остаток из используемой традиционной тяжелой нефти или разбавленного битума). Если некоторое количество внутреннего вакуумного остатка может быть направлено в обход, непосредственно на стадию смешения (не более чем 5 об.% в полученной окончательной смеси тяжелой нефти), объем традиционной тяжелой нефти или разбавленного битума, в качестве компонентов смешения, может быть снижен до тех пор, пока поддерживается эквивалентный процент непревращенной фракции 524°С+.
Кроме того, изобретение относится к стабильной перекачиваемой смеси, которая может быть получена по способу согласно изобретению. Эта перекачиваемая смесь содержит тяжелые компоненты в количестве меньше заданного максимального значения, причем количество непревращенного тяжелого углеводородного остатка, образовавшегося в указанном процессе гидроконверсии остатков, содержащегося в указанных тяжелых компонентах, составляет меньше заданной максимальной величины. Предпочтительно эта смесь содержит меньше чем 40 об.% тяжелых компонентов, кипящих выше 524°С, причем указанные тяжелые компоненты содержат меньше чем 80 об.% тяжелого углеводородного остатка 524°С+, происходящего из процесса гидроконверсии.
Эти и другие признаки изобретения, преимущества и варианты осуществления способа согласно изобретению станут очевидными из следующих ниже примеров, формулы изобретения, резюме и подробного описания, в котором сделаны ссылки на сопровождающие чертежи.
Краткое описание чертежей
Это изобретение будет описано более подробно с помощью примеров, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой схематическое представление состава перекачиваемой по трубам смеси, полученной согласно изобретению, которая содержит менее 40 об.% фракции 524°С+ и в которой фракция 524°С+ включает в себя менее 80 об.% тяжелого остатка процесса гидроконверсии;
фиг. 2 иллюстрирует, каким образом могут образоваться частицы в нестабильной смеси несовместимых компонентов, которые не обладают значительным параметром ТГФ, путем введения их в смесь, имеющую высокий параметр ТГФ, в результате образуется смесь, не способная к перекачиванию, в которой будет происходить осаждение асфальтенов;
фиг. 3 иллюстрирует определение эффективности трубопроводной системы сырой нефти, проведенное на буровой установке фирмы ALCOR в испытании с последовательным загрязнением при повышенной температуре, с целью установления категории агентов, улучшающих качество сырой нефти, содержащей тяжелый остаток, по сравнению с традиционными природными нефтями.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1 иллюстрирует, что стабильная перекачиваемая по трубам смесь может быть получена из тяжелого остатка процесса гидроконверсии путем смешивания этого тяжелого остатка с природным битумом, таким как битум, добываемый на месторождении битуминозных песков Peace River или Cold Lake в шт. Альберта, Канада, и/или с природной тяжелой сырой нефтью, такой как тяжелое сырье, получаемое из тяжелой нефти месторождения Wabasca, путем контроля содержания фракции 524°С+ в смеси таким образом, что:
1. Смесь содержит меньше чем 40 об.% компонентов 524°С+, т.е. компонентов, которые при атмосферном давлении кипят при температуре выше 524°С+;
2. Фракция 524°С+ в этой смеси содержит меньше чем 80 об.% тяжелого остатка из процесса гидроконверсии.
Настоящее изобретение применимо для тяжелых нефтей или битумов, которые подвергаются "глубокому превращению" в процессе каталитической гидроконверсии остатка.
Используемый термин "глубокое превращение" или "высокая степень превращения" относится к процессу каталитической гидроконверсии остатка, лицензированному фирмой ABB Lummus Global (LC-Fining) или HRI (H-Oil), который проводится в присутствии водорода и в котором приблизительно 60-85% фракции 524°С+ превращаются в продукты с меньшей вязкостью и плотностью. Предпочтительно процесс каталитической гидроконверсии остатка с высокой степенью превращения проводят при температуре от 400 до 450°С, при парциальном давлении водорода от 1500 до 2500 фунт/кв.дюйм (10,7-17,7 МПа) и объемной скорости подачи жидкости от 0,1 до 0,5 л/(л.ч). Обычно используется катализатор (или одноком-понентный, или многокомпонентный) в кипящем слое, в реакторах процесса гидроконверсии остатка. Такой катализатор является промышленно доступным от таких поставщиков катализаторов, как фирма Criterion & Grace. Обычно в процессе время от времени добавляют катализатор, а также ежедневно выводят катализатор в количестве приблизительно 1-5% от его содержания в реакторах.
- 3 -
008392
В качестве примера конфигурации процесса гидроконверсии с "высокой степенью превращения" рассмотрена схема переработки разбавленного битума сначала в установке атмосферной и вакуумной перегонки с целью выделения разбавителя, фракций тяжелого бензина, газойля и вакуумного газойля для последующей гидроочистки. Вакуумный остаток (фактически определяется как фракция 524°С+) направляется в ряд реакторов процесса LC-Fining, в которых он превращается при высокой температуре, высоком давлении водорода и в присутствии катализатора в легкие углеводородные продукты. Обычно поток из реактора подразделяется на потоки легких и тяжелых углеводородов (в некоторых установках также имеются вакуумные колонны). Легкие углеводородные фракции и вакуумные газойли подвергаются дополнительной гидроочистке в последующих установках, для того чтобы получить синтетическое сырье, не содержащее остатка. Если на площадке завода нет установки коксования и отсутствует близкий рынок котельного топлива, то эту тяжелую фракцию (содержащую непревращенные остатки) необходимо направлять на стадию смешивания с получением перекачиваемого тяжелого сырья путем добавления некоторого количества легких углеводородов в качестве разбавителя. В настоящее время существуют следующие технические требования к тяжелому нефтяному сырью, перекачиваемому по трубопроводам:
максимальная плотность при 15°С - 940 кг/м3; максимальная вязкость при 6°С -350 сСт в зимний период; BS &W < 0,5 об.%.
Однако эти интегральные свойства не характеризуют проблему получения стабильных смесей тяжелого сырья. Определение нестабильности и несовместимости может быть описано как "процесс образования частиц в результате смешивания легких углеводородных фракций с тяжелыми фракциями". Этот процесс иллюстрирует фиг. 2: при смешивании компонентов, каждый из которых не обладает существенным значением ТГФ, может образоваться смесь с высоким значением ТГФ. Хотя отсутствуют приемлемые промышленные стандарты для характеристики нестабильности и несовместимости, здесь могут быть усвоены некоторые сведения, полученные при смешивании тяжелого котельного топлива из остатка процесса термического крекинга, причем признаки нестабильности обычно становятся очевидными, когда:
параметр Р <1;
показатель ТГФ смеси по ASTM много больше, чем показатель ТГФ по ASTM для отдельных компонентов.
Методика "параметра Р" раскрыта в описанном выше докладе на конференции IASH-2000 и представляет собой способ определения пептизирующей способности образца нефти с целью сохранения ас-фальтенов в растворе, противодействующей тенденции асфальтенов к флоккуляции в этой нефти, которая дестабилизирует эти асфальтены. Эта методика была первоначально разработана для того, чтобы охарактеризовать и обеспечить расчет и прогнозирование стабильности котельных топлив, и сравнительно недавно была использована с целью оценки несовместимости сырьевых смесей. Существует аналогичный, но не эквивалентный метод, который I.A. Wiehe назвал показателем растворимости при смешении и показателем нерастворимости, как описано в докладе "Загрязнения, вызванные почти несовместимыми нефтями", представленном I.A. Wiehe на Симпозиуме по совместимости и стабильности тяжелых нефтей и остатков, организованном Отделением нефтяного химического общества в г.Сан-Диего, шт. Калифорния, 1-5 апреля 2001 г. Оба эти метода отличаются по используемым растворителям и методикам. Для нестабильных нефтей, из которых осаждаются асфальтены, параметр Р имеет значение меньше 1 в соответствии с методикой определения этого параметра.
Методики определения показателя ТГФ по ASTM и параметра Р относятся только к проблемам транспорта и хранения тяжелых остатков, но не к проблемам обработки этих видов сырья в теплообмен-ных и нагревающих устройствах на нефтеперерабатывающих заводах потребителя. Таким образом, определение стабильности тяжелых остатков должно быть расширено с включением оценки характеристик загрязнения в теплообменных и нагревающих устройствах, для того чтобы термин "нестабильное" сырье, в дополнение к параметрам Р и ТГФ, означал: загрязнение больше, чем традиционными видами сырья.
Необходимость в таком дополнительном критерии обусловлена тем, что характеристики загрязнения для материалов гидроконверсии невозможно просто скоррелировать с параметрами Р и ТГФ.
По экономическим соображениям, режим процесса гидроконверсии остатков всегда сдвинут к пределу либо стабильности в реакторе, либо стабильности при смешивании продуктов на следующей стадии. При высокой степени превращения в смеси непревращенных остатков (еще содержащей много ас-фальтенов) и гидроочищенных легких фракций не может оставаться значительный "резерв внутренней стабильности". Поэтому часто такая смесь тяжелых материалов либо имеет граничный показатель стабильности, либо уже нестабильна. Таким образом, до настоящего изобретения ни на одной из промышленных установок не было возможности смешивать стабильное тяжелое сырье с непревращенными остатками с целью подачи смеси в трубопровод.
При рассмотрении параметров Р и ТГФ по ASTM для современных легких, средних и тяжелых сырых нефтей становится очевидным, что традиционные и тяжелые нефти имеют низкие показатели ТГФ и параметр Р больше 1, см. таблицу.
- 4 -
008392
Обзор свойств канадских традиционных и тяжелых сырых нефтей
Нефть
Плотность
ТГФ
Параметр P
MSW
0,830
0,01-0,08
1,30-1,81
LSB
0,853
<0,01
1,20
SUE
0,846
0,01
1,80
SHE
0,849
0,01
2,12
MidaLe
0,898
0,01-0,03
1,62-1,77
Bow
0,934
<0,01
2,56
Смесь Cold Lake
0,927
0,01-0,03
2,05
Смесь Peace River
0,933
0,01
2,05-2,42
Wabasca
0,935
<0,01
2,79
Смесь Lloyd
0,936
0.01
2,58
Кроме того, эти сырые нефти перерабатываются на существующих нефтеперерабатывающих заводах, и какие-либо загрязнения могут быть устранены современными средствами. Это позволяет предположить, что в некоторых остатках традиционных нефтей, в частности в тяжелых нефтях, имеется "резерв стабильности", который может быть использован в настоящем изобретении. Таким образом, замысел настоящего изобретения заключается в использовании промышленно доступной традиционной сырой нефти в качестве смешиваемого компонента с целью улучшения показателей ТГФ и параметра Р от граничных значений (или даже неудовлетворительных) стабильности смесей тяжелого сырья до улучшенных значений. Однако не все остатки обладают одинаковыми характеристиками "резерва стабильности". Остатки легких и средних нефтей обычно нельзя считать ароматическими, и поэтому они не являются хорошими кандидатами в качестве компонентов смешения. Таким образом, остатки тяжелых нефтей являются более подходящими кандидатами для смешения.
Кроме того, поскольку этот компонент смешения представляет собой перекачиваемое тяжелое сырье (уже соответствующее требованиям вязкости и плотности), не возникает потребность в дополнительном разбавителе - легких углеводородных фракциях из установки улучшения качества.
Важным аспектом настоящего изобретения является его нацеленность на процессы гидроконверсии. Могут быть устранены не только ограничения, обусловленные требованиями к остаткам близких конечных пользователей (установки коксования, газификации, рынок котельного топлива), но также может быть существенно увеличена степень превращения, что улучшает экономические показатели процесса улучшения качества остатков.
Ниже приведено описание способа выбора целесообразного кандидата из промышленно доступных тяжелых нефтей в качестве компонента смешения для улучшения качества тяжелой смеси непревращен-ных остатков и легких фракций.
Аспекты качества и протокол испытаний
Для обеспечения понимания характеристик стабильности смесей сырья в программе испытания и поиска решения в настоящем изобретении приняты следующие ключевые цели качества и протокол испытаний для обеспечения получения стабильного перекачиваемого сырья из непревращенных остатков установки улучшения качества:
тест горячей фильтрации (существующий стандарт ASTM D4870) <0,15;
автоматизированный параметр Р> 1 (метод фирмы Shell);
результаты тестов на загрязнения: должны быть на уровне стендовых испытаний для сырых нефтей.
Необходимо отметить, что ни один из вышеупомянутых тестов не входит в технические требования для трубопроводного транспорта. Параметры ТГФ <1 и Р> 1 обоснованы опытом фирмы при работе с котельным топливом и сырьевыми смесями. Параметр Р представляет собой метод, разработанный на фирме Shell. Эта методика подобна методу Wiehe, но определение параметра Р> 1 следует соответственно трансформировать на основе аналогичной базы данных, требующейся для сырья и котельных топлив. Тесты на загрязнения дополнительно описаны ниже.
а) Протокол смешивания.
В лабораторных тестах смешивания было отмечено, что порядок добавления компонентов друг к другу очень важен для того, чтобы обеспечить отсутствие предварительной нестабильности, вызванной несовместимостью некоторых компонентов в соответствующих количествах. Это может повлиять на качество конечной смеси. Таким образом, может быть сформулирован основной принцип проверки проектируемой системы смешивания: "компоненты следует добавлять в порядке их "тяжести" (которая выражается в единицах плотности, вязкости, интервала кипения и природы ароматичности), причем сначала необходимо смешивать вместе самые тяжелые компоненты, а самые легкие компоненты - в последнюю очередь". Это будет способствовать поддержанию растворимости/стабильности асфальтенов в конечной смеси тяжелого сырья. Рекомендуется следующий порядок добавления:
начинать с образца тяжелой фракции, выходящей из сепараторов после реактора (отпарной или ва
- 5 -
008392
куумной колонны);
добавлять по обводной линии, только в случае применимости, некоторое количество необработанного вакуумного остатка;
добавлять промышленно доступные компоненты смешения, т. е. разбавленные битумы или тяжелые нефти; и
добавлять легкие углеводородные компоненты в последовательности от наибольшей до самой низкой степени ароматичности и плотности. б) Протокол тестов на загрязнения.
Тесты на загрязнения были проведены с использованием стандартной стендовой установки загрязнения фирмы ALCOR. Основной замысел проведения этого испытания заключается в пропускании образца жидкости через трубку теплообменника с оболочкой и электрическим нагревом при регистрации потока, температуры и давления. Образец проходит вертикально вверх в кольцевом пространстве между нагревающей трубкой и ее наружной оболочкой из нержавеющей стали. Через нагревающую трубку пропускают большой переменный ток малого напряжения, чтобы обеспечить электрический нагрев. Для регулирования температуры нагревающей трубки используется регулятор температуры. Полученные профили температуры и связанные с ними температуры на входе и выходе из трубы используются для определения фактора загрязнения, который представляет собой процентное изменение расчетного коэффициента теплопередачи. Это оборудование широко использовалось на фирме Shell в прошлом для оценки загрязнения сырых нефтей. Испытание этого типа также используется в других промышленных центрах, и оно описано в статье L.J. Wachel "Моделирование обмена: руководство к сниженному загрязнению", опубликованной в ноябре 1996 г. в журнале Hydrocarbon Processing, pp. 107-110. Это представляет собой моделирование ускоренного загрязнения теплообменника при достаточно низкой скорости потока жидкости (приблизительно 0,0014 м/с) по сравнению со скоростью в промышленном аппарате (12 м/с). Кроме того, из-за жестких условий испытания разность между температурой наружной оболочки трубы и температурой в массе жидкости обычно велика, приблизительно 100-200°С (для температуры трубы 250-400°С) по сравнению с перепадом температур 50-60°С, который обычно допускается в промышленных теплообменниках с целью минимизации загрязнений. Однако в ускоренных испытаниях необходимо обеспечить измерения загрязнения в течение короткого временного интервала в условиях лаборатории. Таким образом, эти результаты испытаний могут быть использованы с целью сопоставления со стендовыми испытаниями.
Испытания загрязнения, проведенные в этом изобретении, представляют собой испытание с последовательным загрязнением при повышенной температуре. Это означает, что моделируется последовательное загрязнение образца нефти сначала в секции подогрева колонны атмосферной перегонки и затем в нагревателе сырой нефти. Для каждого образца нефти определяют загрязнение при двух температурах. В первом пробеге исследуемый образец обрабатывают при температуре трубки 250°С, отрегулированной на чистой трубке. В конце первого пробега извлекают образовавшуюся жидкость для следующего эксперимента, в котором ее обрабатывают при температуре трубки 400°С, снова отрегулированной на чистой трубке. Для каждого пробега регистрируется начальная температура жидкости на выходе, наряду с процентом загрязнения при каждой температуре.
Для того чтобы сначала установить калибровочную базу данных, в программе испытаний было использовано значительное количество традиционных легких и тяжелых сырых нефтей для контроля характеристик последовательного загрязнения при повышенной температуре на буровой установке фирмы ALCOR. Эти образцы нефти отбирают в различных терминалах трубопроводной системы (Edmonton, Hardisty, Cromer и Kerrobert). Образцы тяжелой нефти отбирают в конце лета, таким образом значение вязкости может быть немного выше чем 350 сСт при 6°С.
Испытанные легкие нефти: Brent и синтетическая смесь Husky.
Испытанные средние нефти: LSB, SLE, Midale.
Испытанные тяжелые нефти: смесь Lloyd Hardisty, смесь Cold Lake, смесь Peace River, Wabasca и Bow River.
Калибровочная линия для сырых нефтей на фиг. 3 используется в настоящем исследовании с целью установления категории агентов, улучшающих качество смесей сырой нефти, таким образом:
"Соответствует" означает, что загрязнение для агента находится ниже этой линии, среди группы традиционных сырых нефтей;
"Не соответствует" означает, что загрязнение для агента находится выше этой линии и больше, чем для традиционных сырых нефтей.
Параметры стабильности
Для того чтобы соответствовать задачам качества для стабильных перекачиваемых сырых нефтей, с использованием рассмотренного выше протокола испытаний, были установлены два важных параметра смешения, которые являются эффективными при регулировании стабильности и загрязнения.
Доля (в %) природного остатка во фракции 524°С+ окончательно полученной тяжелой нефти. По определению, непревращенные или крекированные остатки приходят из тяжелых фракций из сепараторов выходящего реакционного потока, а природные остатки приходят либо из поставляемой тяжелой
- 6 -
008392
фракции/разбавленного битума, либо из обводного потока вакуумного остатка. Лабораторные испытания показали, что для сохранения целевых параметров ТГФ ниже 0,15 мас.% и параметра Р больше 1 необходимо, чтобы больше 1/3 остатка 524°С+ имели природное происхождение. Кроме того, весьма важным является источник остатка, так как некоторые разбавленные битумы или тяжелые нефти являются более эффективными по сравнению с другими как по показателю ТГФ, так и по результатам загрязнения. Таким образом, необходимая доля природного остатка для некоторых тяжелых нефтей или битумов должна быть выше чем 1/3, более целесообразно в диапазоне 40-50% по объему (см. примеры в следующем разделе). С другой стороны, подача некоторого количества вакуумного остатка в обход установки конверсии может способствовать снижению ТГФ. Однако и в этом случае было установлено, что затем, в зависимости от источника, избыточное количество вакуумного остатка, подаваемого по обводной линии (более 5% объемного эквивалента в конечной смеси сырой нефти), вызывает новые проблемы загрязнения. Таким образом, в рецептуре конечной смеси сырой нефти необходимо распознавать различия происхождения природных остатков.
Содержание остаточной фракции 524°С+ в конечной смеси сырой нефти должно быть в диапазоне 30-36% по объему. Это означает, что конечная смесь сырой нефти не может быть слишком тяжелой или слишком легкой по содержанию фракции 524°С+, для того чтобы соответствовать критериям загрязнения. Кроме того, лабораторные испытания при уменьшенном содержании остатка до сих пор не были успешными, и полученные смеси не соответствовали заданному значению ТГФ меньше чем 0,15 мас.%.
Кандидатами в качестве промышленно доступного компонента смешения могут быть тяжелые нефти, подобные нефти Wabasca (типичная натуральная тяжелая нефть), или разбавленный битум из месторождений Peace River или Cold Lake (традиционно добываемый натуральный битум). Некоторые их свойства перечислены ниже:
летний образец Wabasca: плотность = 935 кг/м3, вязкость = 494 сСт при 6°С, параметр Р=2,79, объемная доля остатка 524°С+ = 35-37, содержание серы = 3,5 мас.%;
смесь разбавленного битума Peace River: плотность = 935 кг/м3, вязкость = 329 сСт при 6°С, параметр Р=2,42, объемная доля остатка 524°С+ = 35-37, содержание серы = 4,5 мас.%;
летняя смесь разбавленного битума Cold Lake: плотность = 928 кг/м3, вязкость = 566 сСт при 6°С, параметр Р=2,08, объемная доля остатка 524°С+ = 35-38, содержание серы = 3,68 мас.%.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
В следующих примерах проиллюстрирована эффективность этих тяжелых нефтей и разбавленных битумов для стабилизации непревращенных остатков установки улучшения качества, для того чтобы обеспечить получение стабильных перекачиваемых смесей сырой нефти.
Примеры
Были проведены лабораторные испытания нескольких рецептур смесей и подтверждено их соответствие критериям стабильности и загрязнения. С целью иллюстрации в настоящем изобретении в качестве примера использована установка улучшения качества Shell Scotford, основанная на процессе LC-Fining с высокой степенью превращения, работающая на сырье - битуме шт. Атабаска, содержащем 9 мас.% ас-фальтенов. Этот битум шт. Атабаска с пониженным содержанием асфальтенов получен в специальном процессе пенной обработки. Была осуществлена экспериментальная программа на пилотной установке LC-Fining с кипящим слоем катализатора при высокой температуре и высоком давлении, с использованием вакуумного остатка, для того чтобы при различной степени превращения получить продукты, используемые в программе смешения. Для подтверждения надежности изобретения также испытывают различное сырье установки улучшения качества с повышенным содержанием асфальтенов С5. Тяжелые фракции, отобранные в опытах на пилотной установке, перегоняют, чтобы получить тяжелую фракцию 427°С+, эквивалентную кубовому остатку отпарной колонны (далее называется КООК). Этот КООК содержит непревращенные остатки. Легкие фракции (кипят ниже 427°С) подвергают гидроочистке в отдельной пилотной установке, расположенной ниже, для того чтобы удалить соединения серы и азота. Легкие фракции гидроочистки, а также немного неочищенных легких фракций используют в качестве разбавителя для того, чтобы получить конечную смесь сырой нефти, соответствующую требованиям к плотности и вязкости продуктов для транспорта в трубопроводах. Протокол испытаний применяется для оценки стабильности смесей сырой нефти и для получения информации о подходящих компонентах смешения (т.е. промышленно доступной тяжелой нефти Wabasca или разбавленных битумов Peace River/Cold Lake).
а) Пример 1.
В отсутствие добавки промышленно доступной тяжелой нефти или разбавленных битумов в качестве компонента смешения с целью стабилизации асфальтенов смеси тяжелого сырья установки улучшения качества являются нестабильными, что иллюстрируется основными показателями качества при трех различных степенях превращения в установке LC-Fining. Значение Т'ГФ является очень высоким, а параметр Р имеет граничное значение вблизи нестабильности (меньше 1). Следует отметить, что использованные легкие фракции представляют собой сочетание гидроочищенных (ГОМ), а также неочищенных материалов (НМ).
- 7 -
008392
Объемная доля компонентов смешения
Смесь тяжелого сырья при степени превращения 77%
Смесь тяжелого сырья при степени превращения 73%
Смесь тяжелого сырья при степени превращения 64%
Смесь тяжелого сырья при степени превращения 64%
Обозначение образца
3171
4111
3091
4171
Легкие фракции
38об.%ГОМи
38,5 об.% ГОМ
38об.%ГОМи НМ
34,5 об.% ГОМ и НМ
коок
62 об.%
61,5 об.%
62 об.%
65,5 об.%
Всего
100 об.%
100 об.%
100об.%
100 об.%
Показатели качества:
Смесь тяжелого сырья при степени превращения 77%
Смесь тяжелого сырья при сгсгени превращения 73%
Смесь тяжелого сырья при степени превращения 64%
Смесь тяжелого сырья при степени превращения 64%
Плотность, кг/м3
936
923
917
941
Вязкость при 6'С, сСт
272
245
201
429
ТГФ, масс.%
0,36
0,20
0,24
0,29
Параметр Р
1,00
нестабильный
1,00
нестабильный
Испытания загрязнения
Проходит
Нет данных
Не проходит
Не проходит
Фракция 524°С+, об.%
34 \ 34
Природная фр. 524°С+
о Го
Ни одну из конечных смесей сырой нефти, полученной в этом примере, нельзя считать стабильной смесью. б) Пример 2.
Этот пример иллюстрирует эффективность различных добавок тяжелой нефти и разбавленных битумов (т.е. природного источника фракции 524°С+) с целью стабилизации асфальтенов из непревращенных остатков установки улучшения качества для случая степени превращения 77% в установке LC-Fining. Кроме того, проведены испытания с вакуумным остатком установки LC-Fining, подаваемым в байпасную линию, непосредственно на смешение (назван как SR байпас из битума шт. Атабаска с 9 мас.% асфальтенов). Легкие фракции представляют собой сочетание гидроочищенных (ГОМ), а также неочищенных материалов (НМ).
Объемная доля компонентов смешения
Смесь тяжелого сырья при 2:1 PR
Смесь тяжелого сырья при 2:1 Wab
Смесь тяжелого сырья при 1,75:1 Wab
Смесь тяжелого сырья при
2:1CL
Смесь тяжелого сырья с 12% SR байпаса
Обозначение образца
3171/PR 2:1
3171/Wab 2:1
3171/Wab 1,75:1
3171/CL
2:1
3175
Легкие фракции
25,4 об.% ГОМ и НМ
25,4 об.% ГОМ и НМ
24,2 об.% ГОМ и НМ
25,4 об.% ГОМ и НМ
47,1 об.% ГОМиНМ
КООК
41,3
41,3
39,4
41,3
41,4
Peace River (PR)
33,3
33,3
Wabasca (Wab)
33,3
36,4
Cold Lake (CL)
SR байпас
11,5
Всего
ЮОоб.%
100 об.%
100 об.%
100 об.%
100 об.%
Показатели качества:
Плотность, кт/м3
937
934
934
937
918
Вязкость при 6"С, сСт
298
276
274
358
11:1
ТГФ, масс.%
0,04
0,07
0,04
0,08
0,19
Параметр Р
1,17
<1
1,04
1,12
1,03
Испытания загрязнения
Проходит
Не проходит
Проходит
Не проходит
Не проходит
Фракция 524"С+, об.%
Природная фракция 524"С+
Можно заметить, что разбавленный битум Peace River является более эффективным при достижении соответствия критериям стабильности, чем Wabasca и Cold Lake в качестве компонента смешения с целью стабилизации асфальтенов в смеси тяжелого сырья установки улучшения качества. Требуемое соотношение при смешении составляет приблизительно 2 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем разбавленного битума Peace River, чтобы получить приблизительно 34% природной фракции 524°С+ Peace River в окончательной смеси тяжелого сырья. В случае применения нефти Wabasca
- 8 -
008392
потребовалось бы большее количество (см. колонку 3 в таблице: приблизительно 37% природной фракции 524°С+ нефти Wabasca), чем в случае битума Peace River. Таким образом, требуемое соотношение при смешении составляет приблизительно 1,75 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем тяжелой нефти Wabasca. Битум Cold Lake не настолько хорош, как Wabasca (см. колонку 4 в таблице), причем дополнительные результаты испытаний представлены в примере 3. Подача некоторого количества вакуумного остатка в обход установки LC-Fining на смешение с конечной тяжелой нефтью (эквивалентно 11,5% по объему) и обратное добавление более легких фракций (гидроочищенных и неочищенных) менее эффективно, чем другие варианты, даже если доля природной фракции 524°С+ является такой же, как в других случаях. в) Пример 3.
Здесь проиллюстрирована дальнейшая оптимизация необходимого соотношения при смешении тяжелой нефти и разбавленных битумов (т.е. источник природной фракции 524°С+) с целью стабилизации асфальте-нов из непревращенных остатков установки улучшения качества для случая степени превращения 77% в процессе LC-Fining. Необходимо отметить, что в этом примере легкие фракции представляют собой сочетание только гидроочищенных материалов (ГОМ), таким образом, это приводит к несколько большему расходу нефти Wabasca, чем в примере 2. В этом примере соотношение при смешении может составлять приблизительно 1,65 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем тяжелой нефти Wabasca.
Объемная доля компонентов смешения
Смесь тяжелого сырья при 1,65:1 Wab
Смесь тяжелого сырья при 1,65:1 CL
Смесь тяжелого сырья при 1:1 CL
Смесь тяжелою сырья при 1,75:1 Wab 75/PR25
Смесь тяжелого сырья при 1,65:1 Wab 60/CL 40
Обозначение образца
4146
4147
41471
41411 В
41481
Легкие фракции
25,2 об.% ГОМ
25,2 об.% ГОМ
20,3 об.% ГОМ
25,8 об.% ГОМ
25,2 об.% ГОМ
.....
коок
37,0
29,7
37,8
Битум,
разбавленный Peace River (PR)
9,1
Wabasca (Wab)
37,8
27,3
22,7
Разбавленный битум Cold Lake (CL)
37,8
15,1
Всего
100 об.%
100 об.%
100об.%
100 об.%
100об.%
Показатели качества:
Плотность, кг/м3
939
941
935
940
940
Вязкость при 6'С, сСт
349
488
362
350
372
ТГФ, масс.%
0,04
0,04
0,02
0,11
0,04
Параметр Р
1,02
1,07
1,34
1,04
1,15
Испытания загрязнения
Проходит
Проходит
Проходит
Проходит
Проходит
Фракция
524°С+, об.%
Природная фракция 524"С+
Можно заметить, что разбавленный битум Cold Lake является менее эффективным (необходимо приблизительно 50%+ фракции 524°С+ Cold Lake) при достижении соответствия критериям стабильности среди трех кандидатов в качестве компонента смешения с целью стабилизации асфальтенов в смеси тяжелого сырья установки улучшения качества. Требуемое соотношение при смешении составляет приблизительно 1 объем материалов из установки улучшения качества на 1 объем разбавленного битума Cold Lake. Кроме того, проиллюстрированы соотношения при смешении, когда вместо единственного кандидата в качестве компонента смешения используется сочетание нефти с битумами: Wabasca/Peace River и Wabasca/Cold Lake. Можно отметить, что битум Peace River позволяет снизить количество необходимых закупок: от 1,75 объема материалов из установки улучшения качества до 1 объема сочетания 75/25 Wabasca/Peace River (в сравнении с 1,65:1 для одной нефти Wabasca). Даже если один битум Cold Lake не является настолько эффективным, небольшая добавка нефти Wabasca может это компенсировать, как показано в колонке 5 в сравнении с колонками 2 и 3 в таблице. Этот протокол может быть использован для нахождения подходящих соотношений, если все три кандидата применяются совместно (например, конечная смесь тяжелого сырья, содержащая 1,65 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем сочетания нефти с битумами 50/25/25Wabasca/Peace River/Cold Lake, будет представлять собой стабильное сырье, которое можно перекачивать).
г) Пример 4.
Хотя подача SR в байпасную линию установки LC-Fining на смешение сама по себе не приводит к очень хорошим результатам (как видно из колонки 5 таблицы в примере 2), этот прием еще может быть
- 9 -
008392
использован с целью сбыта некоторого объема закупаемой смеси тяжелой нефти/разбавленного битума для смешения, когда имеется избыток сырья для установки LC-Fining. Это проиллюстрировано здесь для 77% превращения для установки LC-Fining. В этом примере легкие фракции представляют собой сочетание только гидроочищенных материалов.
Объемная доля компонентов смешения
Смесь тяжелого сырья с 5% SR байпаса и 3:1 Wab
Смесь тяжелого сырья с 5% SR байпаса и 3:1 Wab70/CL30
Смесь тяжелого сырья с 5% SR байпаса и 2:1 CL
Обозначение образца
4203
41414
41415
Легкие фракции
31,7 об.%ГОМ
31,7об.%ГОМ
28,7 об.% ГОМ
коок
37,8
37,8
33,3
Разбавленный битум Peace River
Wabasca (Wab)
25,5
17,9
Разбавленный битум Cold Lake (CL)
7,7
SR байпас
Всего
тооб.%
100 об.%
100 об.%
Показатели качества:
Плотность, кг/м3
935
940
940
Вязкость при 6'С, сСт
357
393
465
ТГФ, масс.%
0,02
0,03
0,02
Параметр Р
1,30
1,09
1,33
Испытания загрязнения
Проходит
Проходит
Проходит
Фракция 524°С+, об.%
Природная фракция 524°С+
По сравнению с примером 3 будет необходимо закупать меньше нефти Wabasca или разбавленного битума Cold Lake в качестве компонентов смешения, если имеется некоторый избыток SR байпаса, который можно подавать непосредственно на смешение SR в байпасную линию, поддерживая приблизительно такой же процент природной фракции 524°С+ в конечных смесях сырой нефти. Таким образом, с некоторым количеством, эквивалентным 5% внутреннего SR байпаса, соотношение смешения может составлять 3 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем тяжелой нефти Wabasca. Аналогичное ослабление требований прослеживается для битума Cold Lake с некоторым количеством, эквивалентным 5% внутреннего SR байпаса. Однако не рекомендуется использовать больше, чем эквивалент 5% SR байпаса, поскольку избыточное количество может вызвать проблемы загрязнения, как видно из колонки 5 таблицы в примере 2.
д) Пример 5.
Проиллюстрирован опыт смешения с непревращенными остатками установки LC-Fining при пониженной конверсии. Эти результаты приведены ниже. В этом примере легкие фракции представляют собой сочетание только гидроочищенных материалов.
Объемная доля компонентов смешения
Смесь тяжелого сырья при
конверсии 65% и 2,4:1 Wab
С месь тяжелого сырья при конверсии 73% и 2:1 Wab
Смесь тяжелого сырья при конверсии 73% с 5% SR байпаса и 4:1 Wab
Обозначение образца
4172
4116
414162
Легкие фракции
27,7 об.% ГОМ и НМ
26,4% ГОМ
33,2 об.% ГОМ
КООК
43,2
40,1
41,8
Разбавленный битум Peace River
Wabasca (Wab)
29,2
33,5
Разбавленный битум
Cold Lake (CL)
SR байпас
Всего
100 об.%
100 об.%
ЮОоб.%
Показатели качества:
Плотность, кг/м3
937
926
925
Вязкость при 6'С, сСт
463
256
249
ТГФ, масс.%
0,03
0,01
0,02
Параметр Р
1,14
1,43
1,43
Испытания загрязнения
Проходит
Проходит
Проходит
Фракция 524°С+, об.%
Природная фракция 524°С+
- 10 -
008392
Можно увидеть, что снижение конверсии может в некоторой степени смягчить (требуется меньшее количество природной фракции 524°С+), но не устранить проблему стабильности (см. также пример 1). Таким образом, требуется меньше компонентов смешения (тяжелой нефти или разбавленного битума). При степени превращения в установке LC-Fining, равной 65%, требуется только 30% природной фракции 524°С+ из нефти Wabasca по сравнению с 40% при степени превращения в установке LC-Fining, равной 77%. Таким образом, соотношение смешения при степени превращения 65% может составлять 2,4 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем нефти Wabasca. При степени превращения 73% соотношение смешения будет составлять 2 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем нефти Wabasca. Если имеется некоторое количество, эквивалентное 5% внутреннего SR байпаса, то при степени превращения 73% соотношение смешения будет составлять 4 объема материалов из установки улучшения качества на 1 объем нефти Wabasca.
е) Пример 6.
В этом примере проиллюстрировано, что концепция закупаемого компонента смешения (тяжелой нефти или разбавленного битума) также может быть использована для других типов сырья установки улучшения качества. В этом случае в качестве альтернативы сырья установки улучшения качества используется разбавленный битум Cold Lake. Достигаемая в установке LC-Fining степень превращения снижается, причем результаты опыта смешения приведены ниже. В этом примере легкие фракции представляют собой сочетание только гидроочищенных материалов.
Смесь тяжелого
сырья при конверсии 60%
Смесь тяжелого
Смесь тяжелого
Объемная доля компонентов смешения
сырья при конверсии 60% и 2,4:1 CL
сырья при конверсии 60% и 3,5:1 Wab
Обозначение образца
50911
50972
50963
Легкие фракции
39,1 об.% ГОМ
27,7об.% ГОМ
30,5 об.% ГОМ
КООК
60,9
42,1
47.3
Разбавленный битум Peace River
Wabasca (Wab)
22,2
Разбавленный битум Cold Lake (CL)
29,2
Всего
100 об.%
100 об.%
100 об.%
Показатели качества:
Плотность, кг/м3
917
921
921
Вязкость при 6"С, сСт
240
257
240
ТГФ, масс.%
0,70
0,08
0,04
Параметр Р
нестабилен
1,18
1,20
Испытания загрязнения
Не проходит
Проходит
Проходит
Фракция 524°С+, об.%
Природная фракция 524"С+
Этот подход и протокол также хорошо применимы для других типов сырья установки улучшения качества с целью нахождения наиболее эффективной тяжелой нефти или разбавленного битума в качестве компонента смешения, чтобы способствовать стабилизации асфальтенов в конечных смесях сырой нефти. Можно увидеть, что для сырья с пониженной конверсией требуется меньше закупаемых компонентов смешения (тяжелой нефти или разбавленного битума), чем в примере 5. Кроме того, и в этом случае оказалось, что сырая нефть Wabasca является более эффективной, чем битум Cold Lake в качестве компонента смешения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ смешения тяжелого углеводородного остатка, являющегося результатом каталитического процесса гидроконверсии остатка с высокой степенью превращения, работающего при степени превращения 60-80% фракции выше 524°С+ с получением перекачиваемой смеси, включающий в себя смешивание тяжелого углеводородного остатка с природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, так чтобы в полученной смеси количество тяжелого углеводородного остатка, полученного в упомянутом процессе гидроконверсии остатка, поддерживалось ниже заданной максимальной величины, при этом смешивание предусматривает регулирование состава тяжелого компонента, кипящего выше 524°С+, в смеси таким образом, чтобы смесь содержала меньше чем 40 об.% тяжелых компонентов 524°С+, кипящих при атмосферном давлении, при температуре приблизительно выше 524°С, соотношение между непревращенными тяжелыми компонентами 524°С+, содержащимися в тяжелом углеводородном остатке, и неочищенными компонентами 524°С+, содержащимися в природным битуме, разбавленном разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью, являлось таким, чтобы тяжелые компоненты 524°С+ в смеси составляли меньше чем 80% от объема непревращен-ного тяжелого углеводородного остатка 524°С+, полученного в процессе гидроконверсии остатков.
- 11 -
008392
2. Способ по п.1, в котором смешение включает в себя регулирование содержания в смеси тяжелого компонента, кипящего выше 524°С, таким образом, что эта смесь содержит между 30 и 36 об.% тяжелых компонентов 524°С+.
3. Способ по п.1, в котором смешение включает в себя регулирование соотношения между непре-вращенными тяжелыми компонентами 524°С+, содержащимися в тяжелом углеводородном остатке, и неочищенным компонентом 524°С+, содержащимся в природном битуме, разбавленном разбавителем, и/или в природной тяжелой сырой нефти, таким образом, что тяжелый компонент 524°С+ в смеси составляет между 45 и 75 об.% непревращенного тяжелого углеводородного остатка 524°С+, полученного в процессе гидроконверсии остатков.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором смесь включает в себя природную тяжелую сырую нефть и/или природный битум, разбавленный углеводородным конденсатом в качестве разбавителя.
5. Способ по п.4, в котором смесь включает в себя природный битум, полученный из месторождений битуминозного песка Peace River и/или Cold Lake, в Канаде, и/или природную тяжелую сырую нефть, добываемую на месторождении нефти Wabasca, в Канаде.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором соотношение между непревращен-ным тяжелым углеводородным остатком и природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью при их смешивании, определяется на основе протоколов испытаний, таких как протоколы испытаний, известных как тест горячей фильтрации по ASTM, тест Р-параметра и тест загрязнения.
7. Способ по п.6, в котором соотношение между непревращенным тяжелым углеводородным остатком и природным битумом, разбавленным разбавителем и/или тяжелой сырой неочищенной нефтью при их смешивании, определяется таким образом, что смесь имеет показатель теста горячей фильтрации по ASTM менее 0,15 мас.% и в тесте Р-параметра Р больше 1.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, который используют для получения стабильных смесей со стабилизированными асфальтенами, которые могут транспортироваться на дальнее расстояние на суше или в открытом море по трубопроводам, имеющим протяженность больше чем 100 км, в холодном климате.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором смесь содержит до 5 об.% сырья процесса LC-Fining, подаваемого по обводной линии.
10. Перекачиваемая смесь, которую получают по способу согласно любому из предшествующих пунктов.
Фракция 524 °С- в смеси тяжелого остатка процесса гидроконверсии с природным битумом, или с тяжелой нефтью
Фракция 524°С+,
полученная из остатка процесса гидроконверсии
Фракция 524°С+, полученная из тяжелой нефти или разбавленного битума меньше 40 об.%
Объемный % в смеси
меньше 80 об.% ---"_
Объемный % во фракции 524 °С+
Фиг. 1
Кубовые остатки отпарной колонны процесса LC-Fining,
ТГФ меньше 0,05
11егкие фракции после гидроочистки или без _Шиши,_
ТГФ = 0
Фиг. 2
Нестабильная смесь тяжелых углеводородов,
ТГФ больше 0,3
- 12 -
008392
Последовательное загрязнение при повышенной температуре (250/400°С) для сырых нефтей
а 2000 COLD LAKE BLD
A 2000MIOALE
- 2001 BOW RIVER
° 2001 HUSKY SYNTHETIC
- 2001 LLOYD HARD
- 200USB
• 2001 PEACE RIVER BLD
x 200) BRENT
_Калибровочная линия для
сыры> Гнефтеи_.
200 2Б0 300 350 400 450 Температура трубы, "С
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 13 -