[发明专利]重油改质的一体化水热方法

说明书

一种用于重油改质的一体化水热工艺，其包括如下步骤：将热水料流和热进料在混合器中混合以产生混合料流；将混合料流引入反应器单元以产生包含轻质馏分、重质馏分和水的反应器流出物；在冷却装置中冷却反应器流出物以产生冷却流体；在减压装置中将冷却流体减压以产生减压流体；将减压流体引入闪蒸罐，该闪蒸罐构造为将减压流体分离为轻质馏分料流和重质馏分料流。轻质馏分料流包含轻质馏分和水，重质馏分料流包含重质馏分和水。所述方法还包括将重质馏分料流引入包括催化剂的水重整单元，以产生水重整排出物的步骤。

技术领域

本文披露了石油改质方法。具体而言，披露了采用一体化水热工艺的石油改质方法和系统。

背景技术

超临界水在用于重油改质时具有许多优势。超临界水工艺中的改质程度会受到超临界水中氢的量以及催化剂的不稳定性的限制。

超临界水反应器中的高温会引发诸如碳-硫键和碳-碳键等化学键的热裂解。断裂的键会由其他原子填补或者形成不饱和键。优选的是，断裂的键由氢填补以避免分子间缩合及烯烃和芳香族化合物的生成。虽然烯烃是有价值的化学品，但是不饱和键的低稳定性会通过形成胶质而使产品劣化。尽管来自水分子的氢能够参与裂解反应，但是由于高的氢-氧键能，使得在超临界水条件下水的供氢程度有限。相比于原料石油，由超临界水工艺得到的产品具有更高的芳香度和烯烃度，这会对产品的经济价值产生不利影响。

超临界水工艺中的严苛条件导致催化剂不稳定。在超临界水中常常会观察到非均相催化剂的崩解。均相催化剂(例如有机金属化合物)会在超临界水条件下转化为失活形式。然而，超临界水中催化剂的存在有利于从水中提取氢。

发明内容

本文披露了石油改质方法。具体而言，披露了采用一体化水热工艺的石油改质方法和系统。

第一方面，提供了用于重油改质的一体化水热工艺。一体化水热工艺包括以下步骤：将热水料流和热进料在混合器中混合以产生混合流体，其中热水料流为超临界水，并且热进料的进料温度小于300摄氏度(℃)及进料压力大于水的临界压力；将混合料流引入反应器单元以产生反应器流出物；使反应器单元内发生转化反应，该反应器单元保持温度大于水的临界温度且压力大于水的临界压力，其中该转化反应能够将混合流体中的烃改质，使得反应器流出物包含轻质馏分、重质馏分和水。一体化水热工艺还包括如下步骤：将反应器流出物在冷却装置中冷却以产生冷却流体，该冷却流体的温度低于水的临界温度并且低于反应器流出物的温度；将冷却流体在减压装置中减压以产生减压流体，该减压流体的压力小于冷却流体的温度所对应的蒸汽压力，从而使减压流体中的水以蒸汽形式存在；将减压流体引入闪蒸罐内；在闪蒸罐内将减压流体分离以产生轻质馏分料流和重质馏分料流。轻质馏分料流包含轻质馏分和水，并且重质馏分料流包含重质馏分和水，其中重质馏分料流的水含量在0.1重量％(wt％)和10wt％之间。一体化水热工艺还包括将重质馏分料流引入水重整单元，并在水重整单元中进行改质反应，以产生水重整排出物。水重整单元包括能够在蒸汽存在下催化改质反应的催化剂。相比于石油进料，水重整排出物中含有更高浓度的轻质馏分。