微波促進的原油脫硫的製作方法

2023-05-29 07:41:16 1

專利名稱：微波促進的原油脫硫的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用微波能量加工原油，來降低硫含量。
背景技術：
重質原油的硫含量變化範圍是0. 1_15%，並且主要處於高分子量有機硫化合物的 形式，而任何溶解的元素硫和/或硫化氫僅僅代表了總硫量的一小部分。原油中的含硫化 合物包括如下硫化物，二硫化物，硫醇(噻吩)，苯並噻吩，二苯並噻吩，苯並萘並噻吩和二 萘並噻吩。這些化合物的結構是公知的。原油的脫硫是一種用於提高汽油產品的質量和產 率的重要預備步驟。目前在化學工業中使用的脫硫方法具有基本的局限性，例如能量成本 和材料消耗，苛刻的加工條件和昂貴的催化劑的使用。現有技術中還公開了包括微波照射 的方法。加氫脫硫(HDS)的主要目的是提高重質原油的質量，來滿足它的具體用途所需的 規格。取決於加工條件，HDS方法可以分為「破壞性的」或者「非破壞性的」。破壞性的HDS 方法特徵在於分子分裂和碎片的氫化飽和，來產生低沸點部分，而非破壞性的HDS方法需 要更溫和的條件，通常稱作氫化處理，並且提供了除去簡單的硫化合物的一種手段。HDS方法的結果是將重質原油中的有機硫轉化成為硫化氫，如下所示重質原油硫+H2--------------->H2S+重質原油貧硫。該反應的特徵在於破壞性的氫化，其需要碳_碳鍵分裂，隨後碎片氫化飽和，通過 加氫脫硫和產生低沸點產物而導致產品質量的提高。該加工條件需要高溫和高壓，催化劑 和高的氫氣原油供料比。在上世紀六十年代早期，當僅僅將輕質烴物質用作輻射加工試驗中的模型時，在 原油工業中應用輻射化學收到了明顯的效果。當時輻射被認為是相當昂貴的，並且直到 上世紀九十年代才開發了被稱作烴增進電子束技術(HEET)的技術。更最近的，微波照射 已經被用於石油工業中來檢查盤管和線管，測量多相流動，和浙青質原油的流通。Gimal 和Islam觀察了分子膠質結構中浙青質永久的改變和當曝露於微波照射時粘度的增加，這 歸因於分子結構的重新定位，而非熱分裂。「Alteration ofAsphaltic Crude Rheology with Electromagnetic and Ultrasoundlrradiation，，， Journal of Petroleum Science and Engineering 2000，26，263-272。應當注意的是當曝露於電磁輻射時，浙青質的存在 導致了原油流變性的永久改變，這歸因於浙青質分子的極性性質。Zaykin等人報導了在照 射石蠟油的過程中，石蠟鏈的深度支化和斷裂的證據。「Radiation Thermal Conversion of Paraffinic Oil"RadiationPhysics and Chemistry, 2004, 69, 229-238 ；"Prospects for IrradiationProcessing in the Petroleum Industry，，Radiation Physics andChemistry,2002，63，617—620。在微波照射方法中，由於它低的能量，特別是在缺乏敏化劑時，因此導致難以滿足 HDS破壞性方法的要求。在微波方法中主要的條件通常有利於非破壞性HDS，這歸因於用微 波照射能夠獲得的低溫條件。因為原油吸收了很少的微波輻射，因此可以使用敏化劑和其 他極性溶劑來提高它的吸收率。
已經公認微波加熱能夠提供優點例如短的啟動時間，快速加熱，能量效率和 精確的加工控制，來提供脫硫加工。通過使用微波能量和添加劑，高硫含量的烴和/ 或主要由重質烴組成的烴能夠製成有用的市售產品，其能夠清潔的燃燒，並且有效的 作為燃料油，如下面的公開了使用微波照射的專利所述USP4148614 (1979-04-10)； USP4749470(1988-06-07) ；USP6824746 ；和 USP4279722(1994-11-15)。本領域中同樣已知的是使用微波能量來反乳化，否則難以破壞油和水的乳液。這 些乳液通常是由油井中產生的，並且必須在原油流能夠進一步加工之前除去和破壞。在一 些這樣的乳液中，水是非常緊密結合的，並且除去它的加工是昂貴的。通常使用化學反乳化 劑，但是這增加了回收油的另外的成本，並且它們的存在會干擾下遊的加工。這些試劑典型 的是親水表面活性劑和合成的或者天然的凝聚劑。例子是季銨矽氧烷，丹寧酸，矽酸鈉，五 水合鈉，和高分子量胺，丙烯胺，丙烯酸，丙烯酸酯，和丙烯酸鹽。術語「原油-水乳液」和「原油乳液」在下面的說明書和權利要求中被方便的用來 表示原油包水乳液。因此本發明的一個目標是提供一種有效的和實用的脫硫方法，其是與原油的反乳 化相結合的。本發明另外一個目標是提供一種用於加氫脫硫的催化方法，其是在相對溫和的溫 度和壓力條件下，通過微波能量來促進的。

發明內容
上述目標和其他的優點是在本發明方法的實踐中獲得的，其包括在充分攪拌下， 將加氫脫硫催化劑加入到原油供料流中，來形成緊緻的或者均勻的混合物，其後在氫氣存 在下，使得該催化劑和原油混合物經受微波能量源，來引發加氫脫硫反應。在該反應基本完 成之後，或者反應預定的時間之後，將催化劑與混合物例如通過重力沉降和/或過濾進行 分離，並且回收含有低硫含量烴的原油和含硫的反應產物流。其後，將該高極性的反應產物 通過任何已知的分離方法來除去，例如通過液體溶劑分離來除去。在該方法中所用的催化劑可以是粉狀鐵，在鐵上的木炭，氧化鈀-二氧化矽基材 料，氧化鈣CaO，鹼金屬氧化物催化劑，傳統的氫化處理催化劑，及其組合。鹼金屬選自元素 周期表的第VIA和VIIIA族，並且可以包括選自下面的至少一種金屬鐵，鈀，鎳，鈷，鉻，釩， 鉬，鎢，和組合的金屬例如鎳_鉬，鈷_鎳-鉬，鈷-鉬，鎳_鎢，和鎳-鎢-鈦。該催化劑可以是納米催化劑的形式。高表面積活性碳和其他已知的微波敏化劑被用來提高微波的效率。本發明的方法可以用微波源來進行，該微波源發射下面頻率和功率水平的輻射 頻率為從200MHz高至大約10000MHz，功率水平為大約100瓦-10000瓦，或者10kw。向微波輻射的曝光時間是由下面的參數決定的功率水平，頻率，所用催化劑，反 應的最佳的最大溫度，供料流的物理形式，例如薄膜或者流通式床，和反應動力學，例如加 氫脫硫反應達到基本完成所需的時間。在微波處理和反應區中將氫氣壓力保持在1大氣壓到400ps i g的範圍內。原油 的溫度範圍可以是80°C _400°C，優選是200°C _250°C。在一種優選的實施方案中，將粉狀鐵作為催化劑與原油混合，並且在氫氣存在下使用微波能量源加熱來進行加氫脫硫反應。在一種特別優選的實施方案中，施加微波能量 來將原油的溫度升高到大約200°C，同時樣品處於50psi的氫氣壓力下。連續的施加該微波 能量大約20分鐘，同時將樣品溫度保持在200°C，這產生了 25%的硫含量降低。在另外一 種優選的實施方案中，微波能量施加的持續時間增加了 50%，例如，將它施加30分鐘，同時 保持200°C的溫度，產生了 27%程度的脫硫。在第二種優選的實施方案中，在氫氣氛下，將原油與氧化鈀催化劑，作為極性添加 劑的二乙醇胺，和敏化劑進行混合，並且用微波進行照射。所形成的處理過的原油樣品硫含 量降低了 16% -39.4%。該方法對下面參數的變化是有響應的氫氣壓力，原油加熱的最終溫度和施加微 波能量時，原油在終點溫度的保持時間。用於優化所述反應的這些參數的確定是在本領域 技術人員能力範圍內的。在另一方面，本發明的方法包含處理原油包水乳液，例如由油井中產生的該乳液， 在其中已經侵入有水，或者在這裡原油是一個油_水界面處或者其附近從儲集巖層中抽取 的。在本發明方法的這種另外的實施方案中，原油-水乳液首先經歷微波能量，這導致了基 本上全部的乳液泡沫的破裂以及幾乎大約3%的水的釋放。分離該游離的水用於回收，並且 所形成的原油流包含了大約3%的結合的水；其後，將加氫脫硫催化劑與該原油混合，並將 其在加壓氫氣存在下，如上所述再次經受微波輻射。在預定的反應時間之後，將該處理過的 原油流分離成為三相體系，該體系由水相，含固體相和品質改良的原油相組成，將後者回收 作為期望的最終產物。催化劑也可以回收，並且如果需要，在將它再循環用於所述方法之前 進行處理。


本發明在下面將參考附圖來進一步描述，其中同樣的附圖標記用於相同的或者類 似的元件，和其中圖1是一種示意圖，說明了用於實踐本發明方法的第一種實施方案，和；圖2是一種示意圖，說明了本發明方法的第二種實施方案，其用於處理難以破乳 的水和油乳液。
具體實施例方式參考圖1，這裡示意性說明了用於實踐本發明方法的一種實施方案，其中將原油供 料流10引入到包含微波處理區的容器50中，其裝備有適當的混合裝置52來將原油與經由 供給管線72引入的催化劑70供料進行緊密混合。圖1的示意性說明代表了一種批次性類 型的方法；但是，如同本領域技術人員顯而易見的那樣，該混合和隨後的處理步驟也可以在 流通式反應器中完成。繼續參考圖1，微波能量源60適當地布置在處理區50中。一旦達到了適當的和預 定的混合程度，則使得該催化劑和原油混合物經受預定時間的微波能量。在一種優選的實 施方案中，提供具有適當的探針24和電路22的可編程加工控制器20來測量該混合物的溫 度和控制由源60所施加的微波能量，目的是達到期望的加熱速率，最大溫度和反應曝露於 微波能量的整體時間。
在該反應周期完成和微波能量施加終止之後，停止混合，並且提供時間來使得催化劑70從混合物中沉降到容器50的底部。取決於催化劑材料的性質，重力分離必須用過 濾步驟作為補充，來進行催化劑的回收，用於再循環。其後，一部分或者全部的催化劑經由 出口 54抽出，並且轉移到溼催化劑保持容器74中，在這裡可以將它清洗，或者根據需要進 行另外的加工，來準備將它經由管道76再循環到製備中的存儲容器70中，用於隨後的批次 加工。該品質改良的原油和含硫反應產物經由管線56抽出，用於對該品質改良的原油 產物進行進一步的處理、分離和回收。所述方法的第二種實施方案將參考圖2的示意性說明進行描述，其中將難以破壞 的原油包水乳液110傳遞到第一或者主沉降槽120中，從該槽子中經由管道122將任何遊 離的油回收到油回收容器124中。同樣，經由管道126從第一沉降槽120的底部回收任何 游離的水，用於傳遞給回收容器128。需要對該回收的水進行某些進一步的加工來消除溶解 的汙染物。將剩餘的乳液經由管道129轉移到第二沉降槽130中，在這裡將它曝露於來自 微波源140的預定程度的微波能量。作為這種第一處理的結果，基本上破壞了全部的乳液， 將游離的水從沉降槽130的底部經由管道132回收，用於在容器128中的回收。該微波處理的油包含了大約3%的保留的水，並將該產物經由管道134轉移到容 器50中的第二微波處理區。其後，將該原油與催化劑70混合，並且按照與圖1相關的上述 方法步驟經受微波能量。要注意的是將相同的附圖標記應用於圖2中的不同的共有元件和 加工裝置。在第一種一連串的用於證實本發明方法的測試中，使用了由美國北卡州CEM Corporation of Matthews在商標名Discover System下銷售的科學單模式微波設備。該 系統是以0-300W的可變微波功率來運行的，將微波能量連續的聚焦於l_50ml的樣品上，因 此產生了高的功率密度。該設備的工作壓力是0-300psi(0-21bar)。可以使用IOmL或者 SOmL的玻璃容器，最大工作體積分別是5mL和60mL。容器可以用反應性氣體預加壓高至 50psi(3. 5bar)的壓力。在標準的測試中，該設備按照程序設定，使用預定的微波功率來將 反應混合物從室溫加熱到目標溫度。一旦達到，則改變該微波功率來將期望的溫度保持預 定的時間。反應是在厚壁玻璃容器中進行的(容量是IOmL或者80mL，最大工作體積分別是 5mL或者50mL)。該容器是用隔膜密封的，該隔膜具有用於壓力和溫度測量裝置的埠。壓 力是通過直接連接到容器上的測壓元件來控制的。全部反應的壓力界限設定為200psi，超 過該界限時設備關閉。容器內容物的溫度是使用校準的光纖探針來監控的，該探針依靠藍 寶石浸沒孔插入到反應容器中。在全部的情況中，容器的內容物是依靠位於微波腔地板下 面的轉動式磁片和在容器中的特氟綸包覆的磁攪拌棒來進行攪拌的。將氣體直接引入到該 反應容器中，並且將壓力傳感器平行的連接到該容器上。結果，可以實時監控準確的負荷 壓。在放入微波腔中，並且用隔膜密封之前，向反應容器中加入催化劑和原油或者其 他樣品。將該容器用氫氣預加壓。攪拌容器的內容物來徹底混合催化劑與原油或者模擬樣 品。施加微波能量，使用300W的初始微波功率來將所述內容物加熱到目標溫度，並且保持 在該溫度，直到達到期望的反應時間。通過冷卻，除去容器的內容物，將其放置，然後分析硫含量。測試了微波照射對於苯並噻吩和二苯並噻吩的石油醚溶液和原油樣品的作用。選 擇這兩種噻吩化合物作為模擬化合物，因為它們通常是在原油中發現的，並且特別難以脫 硫，被稱作難熔化合物。當用300W的微波能量照射含有每一個這些化合物的溶液(15ml) 時，它們不能有效的被加熱，在微波加熱10分鐘之後僅僅達到了 60°C。當使用15mL原油樣 品來進行同樣的測試時，在微波加熱10分鐘之後溫度達到了 120°C。由於全部材料低的極 性，因此它們不能對微波能量加熱作出有效的響應。因為加入離子材料到另外的非微波吸收劑混合物中能夠明顯的增強加熱特性，因 此測試了使用兩種市售催化劑進行HDS的效果。Molyvan 855是一種含有有機鉬的材料，並 且變化地用作摩擦減阻劑或者抗氧化劑。Katalco 41_6是一種含有鈷/鉬的材料，其在常 規的脫硫方法中具有已知的應用。在含有兩種催化劑備選品中的每一種催化劑的二苯並噻 吩的石油醚溶液上進行了微波照射。觀察到反應混合物的加熱比不存在金屬絡合物時明顯 更有效，這表明該混合物的整體極性更高。在氫氣氛下，用兩種催化劑進行了二苯並噻吩的脫硫測試反應。對於每種測試來 說，向反應容器中仔細加入二苯並噻吩，石油醚和MolyVan855或者Katalco 41_6，並且在 密封之前，用氫氣衝掃兩次，並用氫氣加壓到50psi。將每個反應混合物用300W微波能量照 射來達到150°C的目標溫度，在這裡將它們保持總共20分鐘的時間。通過對產物混合物進 行分析，已經發現出現了較少的脫硫。參見下表1的第1和2項。重複該試驗，使用原油代 替二苯並噻吩作為基本物質，在Molyvan 855的情況中產生了類似的結果，即，有限的脫硫 (表1第3項)。使用Katalco 41-6觀察到5%的脫硫。很顯然低程度的HDS歸因於反應 混合物差的加熱特性和在這些條件下MolyVan855或者KatalC041-6低的活性。為了克服所述混合物差的加熱特性，加入碳化矽被動加熱元件來重複所述反應。 碳化矽(Sic)在微波場中的加熱非常快速和有效。目的是觀察如果提高整體反應溫度，HDS 程度能否提高。使用SiC加熱元件，將反應混合物加熱到目標溫度200°C，但是沒有觀察到 Molyvan855或者KatalC041-6的HDS活性的增加，這表明這些催化劑在這些反應條件下僅 僅表現出低度的活性。已經報導了在HDS化學中，除了分子氫之外或者代替分子氫，使用氫氣給體例如 金屬氫化物。金屬氫化物例如氫化鋁鋰(LiAIH4)或者氫化鋇(BaH2)或者氫化鈣(CaH2)已 經用於製備性有機化學中作為還原劑。它們在HDS中用作分子氫的替代品是受限制的，這 歸因於這樣的事實，即，它們必須以化學計量的量來使用。測試反應是在微波促進的HDS反 應中使用LiAlH4和CaH2作為烴給體來進行的。在二苯並噻吩或者原油樣品(表1第5_8 項)中觀察到低度的脫硫。這在原油的情況中可能歸因於這樣的事實，即，金屬氫化物是高 度水敏感的和將原油乾燥到它能夠可靠的用作基礎物質的難度。另外，甚至當與分子氫結 合使用時，金屬氫化物也不太方便用作HDS反應的催化劑。表1 微波促進的HDS，其使用Molyvan 855和Katalco 41-6和作為催化劑備選品 的金屬氫化物。
8 已經報導了當與微波加熱(其包括用短脈衝的高能量微波照射來照射樣品)組合 使用時，金屬粉末能夠有效的作為煤浙青脫硫的試劑。根據本發明，粉狀鐵被發現能夠用作 苯並噻吩的HDS的催化劑。使用300W的初始微波功率進行反應，來達到200°C的目標溫度， 然後保持20分鐘的總反應時間。獲得了 8%的脫硫。數據在下表2中給出。產物混合物 的1H-NMR光譜顯示除了未處理的二苯並噻吩之外，形成了顯著量的芳烴，這表明形成了無 硫化合物。在相同的條件下，使用原油來重複該使用粉狀鐵的反應。獲得了 25%的脫硫。應 當注意的是原油樣品達到目標溫度明顯快於二苯並噻吩的石油醚溶液。原油中初始的硫量 明顯小於二苯並噻吩測試溶液中的硫量，並且原油包含了許多不同的含硫化合物，這些化 合物中的許多會經歷比二苯並噻吩更容易的HDS反應。製備了更大的原油樣品，在其中加入粉狀鐵作為催化劑，並對該樣品的等分部分 進行一系列的測試。表2中報告了改變整體溫度，反應時間和氫氣壓力對於該反應的影響。 初始反應使用了 50psi的氫氣壓力。將該壓力降低到20psi導致了有效的從原油樣品中除 去的硫量的降低。在不存在氫氣時，沒有觀察到明顯的脫硫。這些測試表明最佳的氫氣壓 力是50psi，或者3. 4大氣壓，其明顯的低於常規HDS反應所用壓力。將溫度從250°C升高 對於HDS反應具有較小的影響。將反應時間延長到30分鐘產生了小的，但是可測出的增加 到27%的脫硫度。這些測試證實了本發明的催化加氫脫硫方法能夠在相對溫和的條件下實 現。如上所述，當使用科學微波設備時，將反應混合物加熱到目標溫度，並在此保持預 定的時間。當將混合物從室溫加熱到200°C的目標溫度時，使用了明顯大的微波功率。一旦 達到期望的溫度，則改變該微波功率來將反應混合物保持在恆溫。用於其後將反應混合物 保持在期望的最終溫度的功率取決於該混合物的微波吸收性，並且通常是非常低的。
在文獻中已經報導了反應可以通過反應物達到目標溫度的時間來完成，S卩，大部 分反應是在施加顯著的微波功率的過程中進行的。為了獲得反應動力學方面的數據，重複 HDS反應，使用粉狀鐵作為催化劑，初始微波功率為200W，並且一旦達到200°C的目標溫度 (其在這種情況中是110秒)，停止微波照射。觀察到7%的脫硫，這表明在混合物達到溫度 終點時，已經發生了明顯的HDS。在這個時間內反應沒有完成的事實表明微波功率和整體溫 度在本發明的HDS方法中是重要的因素表2 使用粉狀鐵作為催化劑的微波促進的HDS。 另外一系列測試是在家用微波爐中進行的，對該微波爐進行了改進來適應高溫和 中壓反應器，混合裝置，和用於復原揮發性部分的裝置。還對所述方法的溫度和壓力進行了 監控。將阿拉伯重質原油與一種或多種的氫氣、輕質液烴、極性添加劑、氫化處理催化劑 和微波敏化劑進行混合，並將該樣品在低壓下曝露於不同劑量的微波輻射。微波敏化劑是 基於它們的獲自文獻的介電常數來進行選擇的。功率水平和照射強度處於最大的水平，在 微波爐上表示為第10級的功率。最大照射時間是25分鐘。將乙醇胺用作極性添加劑來確 定它們對於脫硫和對於重質原油的微波輻射特性的影響。確定了初始的阿拉伯重質原油(在表中表示為「AH50」)的物理性能。通過液體比 重計所測量的API重力是27. 31，並且硫含量是3. 066%，粘度在25. 2°C時是34. 84cSt。將該重質原油與5和10%的不同比例的烴添加劑，催化劑和微波敏化劑進行混 合。將這些樣品經受不同時間的微波照射。功率水平和照射強度處於最大的功率水平，PL10,並且最大照射時間是25分鐘， 如下表3和4所示。將未照射的樣品同樣用20大氣壓和30大氣壓的純氫氣進行加壓，然 後在高壓鋼質反應器中加熱，並且在鈀-二氧化矽基催化劑上，在84. 5°C和100°C分別保持 30分鐘。硫分析結果在表3中給出了重質原油的結果，表4給出了餾分的結果。
表3 脫硫的AH50的硫含量分析 表4 照射的和未照射的AH50餾分的硫含量分析。
如表3所示，在常規反應器中經歷了高壓氫化反應的樣品的硫含量變化是可忽略 的，1. 8% -2. 3%。考慮到上述的加氫脫硫所需的加工條件，很顯然低溫不能實現重質原油 中硫含量的明顯降低。但是，該結果表明乙醇胺作為酸性原油的脫硫劑是有效的。如表3所 示，該照射的樣品(其含有乙醇胺，敏化劑和催化劑)產生了 16% -39. 4%的硫含量降低。 脫硫不會受到高溫的顯著影響，因為它具有照射時間，這裡對於39. 4%脫硫來說最佳的時 間是10分鐘。將純的原始重質原油AH50的餾分照射10到25分鐘的不同時間，並且具有 乙醇胺和木炭。如表4所示，輕蒸餾物的硫含量降低到39%和48%，而重質蒸餾物的這些 硫含量降低到0.9%和10%。當木炭是敏化劑時，所達到的最高溫度是381. 6°C，使用AH50和10%乙醇胺以及 15%在氧化鐵催化劑上的木炭，並照射25分鐘。該樣品的GC-MS光譜顯示了與純的原油光 譜相比，分子結構的顯著變化。與具有更低溫度的初始重質原油和其他樣品相比，在這種樣品的色譜中存在著明 顯的峰偏移。這些結果表明樣品的分子結構發生了改變，並且通過鍵合形成了更高分子量 的烴鏈。當使用木炭在氧化鐵上的催化劑時，在測試開始後大約10分鐘獲得了 381. 6°C的 最高溫度。一旦達到該溫度，將它在接下來的15分鐘內降低到346. 1°C。該額外的照射時 間使得反應進一步進行，引起烴鍵合和產生更高分子量的材料。很顯然對於該樣品來說，最 佳的微波照射時間是10分鐘，這是達到最高溫度時的時間。更重的烴的分裂可以理論化。這些結果表明在氫氣存在下使用微波能量的原油催化加氫脫硫會受相對溫和的 溫度和壓力條件的影響。本發明的方法還可以有利的與難以破壞的水和油乳液的初步處理 相結合，來獲得含有低百分比保留的水的反乳化的原油供料流，其然後可以經受微波促進 的加氫脫硫加工。本發明的方法有效的從原油的油包水乳液中回收了原油，在這裡存在於原油中的 有機酸、浙青質、含有鹼性硫_和氮_的化合物和固體粒子在水/油界面處形成了薄膜，同 時在一種或多種催化劑和加壓氫氣氛存在下，用微波能量處理該油來降低它的硫含量，並 由此提高它的價值。用於該第二階段微波處理的合適的系統獲自Milestone srl，其在義大利Via Fatebenefratelli 和 25 Controls Drive, Shelton, CT06484 具有辦公室。合適的具有引 導微波裝置的在線原油監控裝置(其具有傳感器來探測上部相和下部相的層厚)是在商 標名 VEGALFX67 下，由澳大利亞 VEGA Australia Pty Ltd, A. B. N. 55003-346-905，398 TheBoulevardKirrawee, NSW2232 銷售的。 已經確定和論證了具體的催化劑和反應條件來說明本發明的方法。根據本說明 書以及隨後的權利要求所確定的本發明的範圍，本領域技術人員很顯然能想到進一步的改進。
權利要求
一種對含硫的原油供料流進行品質改良，來提高API重力和降低硫含量的方法，該方法包含a.將該原油與一種或多種具有反應表面的氫化處理催化劑進行混合，來提供催化劑-原油反應混合物；b.在加壓氫氣存在下，用微波能量照射該原油和一種或多種氫化處理催化劑的混合物，來將該反應混合物的溫度升高到預定程度；c.將該反應混合物的溫度保持預定時間，來形成可溶的硫化合物，並由此降低原油中的硫含量；d.將該照射過的混合物分離成為含催化劑的固體相和品質改良的油相；和e.回收該品質改良的油相。
2.權利要求1的方法，其中該一種或多種催化劑包含粉狀鐵、氧化鈀、氧化鈣、鹼金屬 氧化物催化劑、傳統的氫化處理催化劑及其組合。
3.權利要求1的方法，其中該氫化處理催化劑包含至少一種選自元素周期表的第VIA 和VIIIA族的金屬。
4.權利要求3的方法，其中該至少一種金屬選自鐵、鈀、鎳、鈷、鉻、釩、鉬、鎢、金屬的組 合例如鎳_鉬、鈷-鎳-鉬、鈷_鉬、鎳_鎢和鎳-鎢-鈦。
5.權利要求1的方法，其包括將極性的化合物加入到步驟(a)的原油和催化劑的混合 物中。
6.權利要求5的方法，其中該極性的化合物是乙醇胺。
7.權利要求1的方法，其包括將活性碳加入到步驟(a)的混合物中。
8.權利要求1的方法，其中所述步驟的微波輻射的頻率是大約200MHz-大約 10000MHz。
9.權利要求1的方法，其中該微波能量的功率水平是大約100瓦-大約10000瓦，並且 曝光時間至多30分鐘。
10.權利要求9的方法，其中該功率水平是500瓦-5000瓦，並且曝光時間是20-25分鐘。
11.權利要求1的方法，其中將原油_水乳液預熱到80°C的溫度。
12.權利要求1的方法，其中該氫化反應是在70°C-大約400°C的溫度範圍和1大氣壓 到400psig的氫氣壓力進行的。
13.權利要求12的方法，其中該溫度範圍是80°C-大約200°C。
14.權利要求1的方法，其中該反應是在流通式反應器中，在0.10/小時-10/小時的液 相時空速率進行的。
15.權利要求14的方法，其中該液相時空速率是0.30/小時-3/小時。
16.權利要求1的方法，其中該原油供料流處於油和水乳液的形式，該方法包含另外的 預備步驟i.從靜置的原油-水乳液中分離和回收任何游離的水，來提供僅僅含有結合的水的 油_水乳液；ii.從該乳液中分離任何游離的原油；iii.用微波能量照射該乳液，來基本上破乳；iv.從該油中分離游離的水，來提供含有小於3%水的油，其後進行步驟(a)-(e)。
17.權利要求16的方法，其中在該原油中保留的水充當了主要的微波能量吸收劑。
18.權利要求16的方法，其中將極性的化合物和微波敏化劑加入到原油和催化劑的混 合物中。
19.權利要求16的方法，其至少一部分是在鑽井中，在地下進行的。
全文摘要
通過加氫脫硫(HDS)方法來對高硫含量和粘度的重質原油進行品質改良，該方法包括微波照射酸的重質原油與至少一種催化劑和任選的一種或多種敏化劑的混合物，並且在氫氣的存在下進行照射。該方法還適於在地面上或者地面下對難以破壞的乳液進行微波處理，在這裡初始時形成油包水乳液，隨後通過施加另外的微波能量到該反乳化的原油流上，來促進催化加氫脫硫。
文檔編號C10G25/00GK101861375SQ200880116216
公開日2010年10月13日 申請日期2008年11月14日 優先權日2007年11月14日
發明者E·N·阿爾-沙菲, R·M·罕 申請人:沙烏地阿拉伯石油公司