專利名稱：由瀝青生產柴油的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種由瀝青生產柴油和由天然氣合成烴類的聯合方法。更具體地說，本發明涉及這樣一種聯合方法，在所述的聯合方法中，天然氣轉化法生產水蒸汽、高十六烷值柴油餾分和氫，其中水蒸汽用于瀝青生產，氫用于瀝青轉化以及所述的柴油餾分與瀝青生產的低十六烷值柴油餾分調合。
背景技術：
很重的原油沉積物，例如在加拿大和委內瑞拉發現的油砂巖層含有數萬億桶通常稱為瀝青的很重的粘稠石油。瀝青的API重度通常為5°-10°，在巖層的溫度和壓力下的粘度可高達百萬厘泊。構成瀝青的烴類分子有較低的氫含量，而膠質和瀝青質的含量高達70％。這就使得瀝青難以生產、輸送和改質。為了將它泵送出地面(生產)，必需在地下就地降低其粘度；如果要用管道輸送瀝青，那么就需要用溶劑稀釋它，以及其高膠質和瀝青質含量常常得到低正烷烴的烴類。地下的瀝青通常用水蒸汽來促進生產；其中，將熱的水蒸汽向下注入巖層，使油的粘度下降到足以泵送出地面的程度。這一點例如在US 4607699中公開。在US 4874043中，公開了一種將熱水蒸汽和熱水交替泵入地下的方法。水蒸汽促進的瀝青生產的一個顯著特點是易于利用的水蒸汽源，因為在方法中一部分水蒸汽要損耗或消耗，而不能回收。由于瀝青分子有相對低的氫含量，所以用焦化和加氫處理瀝青生產的柴油燃料通常十六烷值較低。因此，當希望生產瀝青柴油時，需要有較高十六烷值的調合組分來與較低十六烷值的瀝青柴油混合。
由天然氣得到的合成氣生產烴類的氣體轉化法是大家熟悉的。合成氣由H2和CO的混合物組成；在費-托合成催化劑存在下，它們反應生成烴類。已使用了固定床、流化床和漿液烴類合成法，其中所有的方法都在各種技術文獻和專利中描述。可合成得到包括相對高十六烷值的柴油餾分在內的輕質烴類和重質烴類。除了生產烴類外，這些方法還生產水蒸汽和水。如果可將瀝青生產和氣體轉化聯合，利用氣體轉化法的特點增加瀝青產量和提高產品質量以及生產比瀝青生產的柴油有更高十六烷值的柴油燃料餾分，這將是一個改進。
發明內容
本發明涉及這樣一種方法，在所述的方法中，將天然氣轉化成合成氣進料，由它合成包括柴油餾分在內的液體烴類并產生水蒸汽，以便促進瀝青生產，提高瀝青生產的柴油的十六烷值。下文將天然氣生成合成氣的轉化和由合成氣生產烴類稱為“氣體轉化”。用來生產合成氣的天然氣通常且優選來自瀝青油田或附近的天然氣井。氣體轉化法生產包括柴油在內的液體烴類、水蒸汽和水。水蒸汽用于促進瀝青生產，而較高十六烷值的氣體轉化柴油與較低十六烷值的瀝青柴油調合，生產柴油燃料原料。因此，廣義上本發明涉及這樣一種聯合氣體轉化和瀝青生產及改質法，其中氣體轉化水蒸汽和柴油餾分烴類液體分別用來促進瀝青生產和改質瀝青得到的柴油餾分。天然氣生成合成氣的轉化用任何一種適合的合成氣法來實現。
由含有H2和CO的混合物的合成氣用來合成烴類。在對于氣體中的H2和CO反應和生成烴類(其中至少一部分為液體烴類和包括柴油餾分)有效的反應條件下，合成氣與適合的烴類合成催化劑接觸。優選合成的烴類主要含有正構烷烴，以便生產有高十六烷值的柴油餾分。這可通過使用含有鈷和/或釕優選鈷催化組分的烴類合成催化劑來達到。將至少一部分氣體轉化合成的柴油餾分通過加氫異構化改質，使其傾點和冰點下降。較高沸點的柴油烴類(例如500-700°F)有最高的十六烷值；優選在緩和條件下加氫異構化，以便維持其十六烷值。所述方法的氣體轉化部分生產高壓和中壓水蒸汽；將全部或部分水蒸汽注入地下，以便促進瀝青生產。烴類合成反應還生產水，可將全部或部分水加熱，生產用于瀝青生產和/或公用工程的水蒸汽。因此，本發明中的“氣體轉化水蒸汽”或“氣體轉化法得到的水蒸汽”意味著包括(i)氣體轉化法生產的高壓和中壓水蒸汽和(ii)加熱烴類合成反應水得到的水蒸汽及其任何組合物中的任一個或全部。此外，氣體轉化法還生產富含甲烷的尾氣，它可用作燃料，包括用于公用工程的燃料，用于從合成反應水生產水蒸汽和/或進一步加熱氣體轉化水蒸汽的燃料。所謂瀝青生產是指水蒸汽促進的瀝青生產，其中將水蒸汽注入瀝青巖層，以便使瀝青軟化和粘度下降，從而可將它泵出地面。
改質包括分餾以及一個或多個轉化操作。所謂轉化是指至少一個操作，在其中至少一部分分子被改變以及操作可包括或不包括氫作為反應物。如果氫作為反應物存在，那么轉化通常稱為加氫轉化。對于瀝青來說，轉化包括裂化轉化(裂化可為非催化的焦化或催化裂化)以及加氫轉化，正如已知的和下文更詳細說明的。在本發明另一實施方案中，適用于轉化合成烴類的氫由所述方法的氣體轉化部分中產生的合成氣來生產。烴類合成還生成含有甲烷和未反應氫的尾氣。在另一實施方案中，這種尾氣可用作燃料，以便生產用于瀝青生產、泵用或其它公用工程的水蒸汽。
簡單地說，本發明的方法包括(i)用水蒸汽促進瀝青的生產，所用水蒸汽由生成水蒸汽和柴油烴餾分的天然氣進料氣體轉化法得到；(ii)將瀝青轉化成包括柴油餾分在內的低沸點烴類和(iii)生成氣體轉化柴油餾分和瀝青柴油餾分的混合物。在本發明一更詳細的實施方案中，本發明包括以下步驟(i)用水蒸汽促進瀝青生產，(ii)將瀝青改質成包括含硫的瀝青柴油餾分在內的低沸點烴類，(iii)處理瀝青柴油餾分，以便使其硫含量下降，(iv)用天然氣進料氣體轉化法生產水蒸汽和包括柴油餾分在內的烴類，其中至少一部分水蒸汽用于瀝青生產，以及(v)處理至少一部分氣體轉化柴油餾分，使其傾點下降。然后將兩種經處理的柴油餾分中至少一部分調合，制得柴油原料。在另一更詳細的實施方案中，本發明的方法包括(i)將天然氣轉化成含有H2和CO混合物的熱合成氣，然后通過與水間接換熱進行冷卻，以便生產水蒸汽；(ii)在一個或多個烴類合成反應器中在使氣體中的H2和CO有效反應的反應條件下將合成氣與烴類合成催化劑接觸，并生產熱量、包括柴油燃料餾分在內的液體烴類和含有甲烷和水蒸汽的氣體；(iii)通過與水間接換熱，從一個或多個烴類合成反應器中除去熱量，以便生產水蒸汽；(iv)將至少一部分柴油餾分加氫異構化，使其傾點下降；(v)將步驟(i)和/或(iii)中生產的至少一部分水蒸汽送入油砂巖層，以便吸熱和降低瀝青的粘度；(vi)通過從巖層中將瀝青取出來生產瀝青；(vii)將瀝青改質成包括含有雜原子化合物的柴油燃料餾分在內的低沸點烴類；(viii)將瀝青柴油燃料餾分加氫處理，以便降低其雜原子含量；以及(ix)將每種經處理的柴油燃料餾分中的至少一部分組合。
加氫處理也使不飽和的芳烴和含金屬化合物的數量下降。上述所謂的瀝青柴油餾分是指通過包括焦化和分餾在內的瀝青改質生產的柴油燃料餾分。油砂巖層優選為具有至少一口井穿透的排放區的地下巖層或掩蓋基巖，通過所述的井從巖層中取出瀝青來生產軟化的和粘度下降的瀝青。
圖1為本發明的聯合瀝青生產和氣體轉化法的簡單方塊流程圖。
圖2為適用于本發明實施的氣體轉化法的流程圖。
圖3為適用于本發明實施的瀝青改質法的方塊流程圖。
具體實施例方式
由瀝青改質得到的液體產物例如柴油餾分的正烷烴含量較低。因此，由瀝青改質回收的柴油餾分的十六烷值通常為約35-45。雖然這對于重負荷公路柴油燃料來說是足夠的，但它是低于其它柴油燃料要求的。所以，將瀝青得到的柴油餾分與更高十六烷值的柴油餾分調合組分調合。將瀝青焦化生產的瀝青柴油餾分加氫處理，除去芳烴和雜原子化合物例如硫和氮，以便生產作為調合原料的經處理的柴油餾分。將氣體轉化法生產的高十六烷值柴油餾分與一種或多種經處理的柴油餾分調合，以便生產柴油燃料原料。通過適合的添加劑配方和柴油燃料原料混合來生產柴油燃料原料。這里使用的術語“加氫處理”指這樣的方法，其中氫或含氫處理氣體中的氫與進料在一種或多種對于雜原子(例如硫和氮)和金屬的去除、芳烴飽和以及任選脂族不飽和烴類的飽和等有活性的催化劑存在下反應的方法。這樣的加氫處理催化劑包括任何傳統的加氫處理催化劑，例如在高表面積載體材料例如氧化鋁和氧化硅-氧化鋁上有至少一種第VIII族金屬催化組分、優選Fe、Co和Ni中的至少一種以及優選至少一種第VI族金屬催化組分、優選Mo和W的催化劑。其它適合的加氫處理催化劑包含沸石組分。加氫處理條件是大家熟悉的，包括高達約450℃和3000psig的溫度和壓力，視進料和催化劑而定。由油砂生產瀝青，術語油砂用來描述含有類瀝青、極重質油的砂狀巖層，其數量大到足以使它能在經濟上生產和精煉或改質成更有用的較低沸點產物。在本發明的方法中，通過冷卻合成氣和烴類合成反應器內部分別得到的高壓和/或中壓水蒸汽，用于促進瀝青生產。
瀝青改質包括分餾和一種或多種轉化操作，其中在氫和/或催化劑存在下或沒有氫和/或催化劑下至少一部分分子結構被改變。瀝青轉化包括催化裂化或非催化裂化以及加氫處理操作，例如加氫裂化、加氫處理和加氫異構化，其中氫為反應物。更通常使用焦化，在沒有催化劑存在下，使瀝青裂化成較低沸點的物料以及焦炭。它可為延遲焦化、流化焦化或催化焦化，生產較低沸點烴類，隨后進行一種或多種加氫處理操作。部分加氫處理可在焦化以前。將焦化生產的包括柴油餾分在內的低沸點烴類與氫反應，除去金屬、雜原子化合物和芳烴化合物，以及將氫加到各種分子上。這就需要良好的氫供應，因為由瀝青生產的較低沸點烴類有較高的雜原子化合物(例如硫)含量和有低的氫/碳比(例如～1.4-1.8)。
用于生產合成氣的天然氣通常且優選來自瀝青田或附近的天然氣井。通常可在油砂巖層中或附近找到天然氣的充裕供應。天然氣的高甲烷含量使它成為生產合成氣的理想天然燃料。通常，天然氣含有高達92+％(摩爾)甲烷，其余主要為C2+烴類、氮和CO2。因此，對于合成氣生產來說，它是一種理想的和相對清潔的燃料，通常發現在油砂巖層或其附近有充裕的數量。如果需要，除去雜原子化合物(特別是HCN、NH3和硫)，生成清潔的合成氣，然后將它送入烴類合成氣反應器。雖然對于合成氣生產來說，在天然氣中存在的C2-C5烴類可留在其中，但它們通常作為LPG分離出，同時將C5+烴類冷凝出，并稱為天然氣井凝析油。分離較高碳烴類、硫和雜原子化合物(在某些情況下還有氮和CO2)以后留下的富含甲烷的氣體作為燃料送入合成氣發生器。合成氣生產的已知方法包括部分氧化、催化水蒸汽轉化、水煤氣轉換反應及其組合。這些方法包括氣相部分氧化(GPOX)、自熱轉化(ATR)、流化床合成氣發生(FBSG)、部分氧化(POX)、催化部分氧化(CPO)和水蒸汽轉化。ATR和FBSG采用部分氧化和催化水蒸汽轉化。這些方法的評述及其有關的優點例如可在US 5883138中找到。合成氣法是高度放熱的，反應器排出的合成氣例如通常處于高達2000°F的溫度和50大氣壓的壓力。反應器排出的熱合成氣通過與水間接換熱進行冷卻。這樣就生成大量高壓水蒸汽(例如600-900/2000psia)，其各自的溫度為約490-535/635-700°F，甚至可進一步加熱它們。可將這一水蒸汽送入油砂巖層(如果需要可壓縮)，以便使瀝青加熱、軟化和降低粘度，從而促進瀝青生產。合成氣體反應和烴類生產反應都是高度放熱的。用于冷卻烴類合成反應器的水通常生成中壓水蒸汽，它可用于瀝青生產或本發明方法的整個過程的其它操作。
如果需要，經凈化以后，將合成氣送入烴類合成反應器，其中H2和CO在費-托合成型催化劑存在下反應，生成包括輕質餾分和重質餾分在內的烴類。輕質餾分(例如700°F-)含有在柴油燃料范圍沸騰的烴類。柴油燃料餾分可在250-700°F范圍沸騰，在某些應用中優選350-650°F。500-700°F合成柴油燃料烴類有最高的十六烷值、傾點和冰點，而輕質～500°F部分有相對高的含氧化合物含量，它為柴油燃料提供良好的潤滑性。輕質柴油部分加氫異構化將除去含氧化合物，而降低傾點和冰點的重質部分加氫異構化可使十六烷值下降。所以，至少將合成氣生產的500-700°F柴油餾分緩和加氫異構化使其傾點下降，而使十六烷值下降很少。緩和加氫異構化通常在約100-1500psig和500-850°F的溫度和壓力條件下達到。這是已知的，例如在US 5689031中公開，在這里其公開內容引入作為參考。在緩和加氫異構化以后，由費-托合成氣體轉化法烴類產物生產的柴油餾分的十六烷值為65-75+，大部分高十六烷值烴類存在于較高的沸程，即500-700°F烴類。當希望最大量生產柴油時，將所有或大部分氣體轉化柴油餾分，至少氣體轉化生產的富含十六烷值的重質柴油餾分(例如500/550-700°F)與由瀝青生產的加氫處理過的柴油餾分調合。為了在本發明方法中最大量生產柴油，將合成氣生產的重質(例如～700°F+)烴類餾分加氫異構化生成更多柴油燃料范圍沸騰的烴類。
下表說明使用由鈷催化組分/氧化鈦-氧化硅和氧化鋁載體組分組成的催化劑，以沸程表示的漿液費-托烴類合成反應器的典型烴類產物分布。
正如表中數據表明的，整個柴油餾分大于42％(重量)。500-700°F高十六烷值餾分為總產物的19％(重量)，或全部可能的柴油餾分的45％(重量)。雖然未示出，總(C5-400°F)餾分為總產物的約18-20％(重量)。為了最大量生產柴油，將700°F+蠟油餾分轉化成中間餾分油范圍沸騰的烴類。熟悉本專業的技術人員都知道，700°F+蠟油餾分加氫異構化包括緩和加氫裂化(參考US 6080301，其中加氫異構化700°F+餾分50％轉化成較低沸點烴類)。因此，如果需要，所有的或部分的更高的700°F+餾分可加氫裂化和加氫異構化，生成另外的柴油烴類。將參考附圖進一步理解本發明。
參考圖1，氣體轉化設備10緊靠瀝青生產設備12或在它附近，后者由地下巖層生產瀝青并通過管道22將它送至瀝青改質設備14。生產設備12包括地下油砂巖層以及用于將水蒸汽注入巖層、將軟化的瀝青泵出、將氣體和水從生產的瀝青中分離的設備(未示出)。通常，然后用相容的稀釋劑稀釋瀝青，用管道送至改質設備。含甲烷的天然氣與空氣或氧氣分別通過管道16和18送入氣體轉化設備。氣體轉化設備生產合成氣，然后將合成氣在至少一個或兩個烴類合成反應器中轉化成重質和輕質烴類。輕質烴類包括在柴油范圍沸騰的烴類。氣體轉化設備還生產高壓和中壓水蒸汽、水、適用作燃料的尾氣以及任選的氫。將氣體轉化設備得到的高壓水蒸汽通過管道20送入油砂巖層，以便促進瀝青生產。高十六烷值柴油餾分通過管道28從氣體轉化設備取出，并送入管道30。在改質設備中，通過分餾、焦化和加氫處理將瀝青改質，生成柴油餾分，后者通過管道26取出并送入管道30。較高十六烷值氣體轉化柴油餾分和較低十六烷值瀝青柴油在30中混合，生成兩種柴油餾分的混合物。將這一混合物作為柴油原料通過管道32送入儲罐(未示出)。將用于加氫處理的氫通過管道24送入14。為了簡化，其它工藝物流未示出。
現在轉到圖2，在這一實施方案中，氣體轉化設備10包括合成氣發生單元32、包括至少一個烴類合成反應器(未示出)的烴類合成34、重質烴類餾分加氫異構化單元36、柴油餾分加氫異構化單元38、分餾塔40和氫生產單元41。將經處理除去雜原子化合物特別是硫以及C2-C3+烴類的天然氣通過管道42送入合成氣發生器單元32。在一優選的實施方案中，將天然氣進行低溫處理，除了雜原子化合物和C2-C3+烴類外，還除去氮和CO2。將氧或空氣，優選將制氧設備制得的氧通過管道44送入合成氣發生器。任選地，將水或水蒸汽通過管道46送入合成氣發生器。將發生器生成的熱合成氣通過間接換熱(未示出)來冷卻，水通過管道49進入所述單元。它生產高壓水蒸汽，將其中所有的或部分的高壓水蒸汽通過管道50送入瀝青生產設備，以便促進瀝青生產。這種水蒸汽的壓力和溫度可高達2000/2200psia和635/650°F。在用于瀝青生產前，可將這一水蒸汽進一步加熱。將冷合成氣通過管道48從單元32送入烴類合成單元34。通過管道52除去合成氣的滑流，并送入氫生產單元41，在那里由該氣體生產氫，然后通過管道54送入重質烴類加氫異構化單元36。在單元41中，通過(i)物理分離手段例如變壓吸附(PSA)、變溫吸附(TSA)和膜分離以及(ii)化學手段例如水煤氣變換反應器中的一種或多種手段從合成氣生產氫。如果使用變換反應器，由于合成氣發生器的生產能力不足，那么還使用物理分離手段來從變換反應器氣體流出物中分離純的氫氣流。生產氫的物理分離手段通常用于從合成氣中分離氫，不管是否使用化學手段例如水煤氣變換反應，以便得到所需純度的氫(例如至少約90％)。使用分子篩的TSA或PSA可生產純度99+％的氫氣流，而膜分離通常生產至少80％純度的氫。在TSA或PSA中，富CO廢氣有時稱為吸附吹掃氣體，而膜分離的廢氣常常稱為非滲透氣體。在一優選的實施方案中，合成氣發生器通過物理分離手段為烴類合成反應和加氫異構化需要的至少一部分氫生產足夠的合成氣，以致不需要水煤氣變換反應器。用物理分離手段由合成氣生產的氫得到相對純的氫，廢氣含有貧氫和富CO的H2和CO的混合物。這種富CO的廢氣通過管道56從41中取出并用作燃料或送入烴類合成單元34。如果可行，當由合成氣生產氫時，氣體中的H2與CO的摩爾比優選大于化學計量；至少一部分富CO的廢氣通過管道56返回管道48。特別優選這樣調節這一方法，以致送入烴類合成反應器的富CO廢氣足以將送入34的合成氣中的H2/CO摩爾比調節到大約化學計量。這樣就避免了將有價值的CO作為燃料燃燒而浪費掉。通過PSA、TSA、膜分離或水煤氣變換反應中的一種或多種手段由合成氣生產氫是已知的，例如在US 6043288和6147126中公開。在另一優選的實施方案中，將一部分分離的氫通過管道58從管道54取出，并送入(i)瀝青改質設備(如果它足夠靠近)，以便為瀝青的加氫轉化特別是瀝青柴油餾分的加氫處理提供反應氫，(ii)用于至少重質氣體轉化柴油餾分的緩和加氫異構化的加氫異構化設備38中的一個或多個，優選至少送入單元38，以便降低其傾點，同時對十六烷值的影響最小。在烴類合成反應單元34中，合成氣中的H2和CO在適合的烴類合成催化劑存在下反應，優選為負載的鈷催化劑組分，以便生成包括輕質餾分和重質餾分在內的烴類。合成反應是高度放熱的，必需冷卻反應器的內部。這一點通過反應器內的間接換熱設備例如管子(未示出)來完成，其中用冷卻水來維持所需的反應溫度。這就使冷卻水變成壓力和溫度例如為150-600psia和250-490°F的中壓水蒸汽。因此，冷卻水通過管道60進入所述單元，將合成反應器的內部冷卻(未示出)并轉變成通過管道62流出的中壓水蒸汽。也可將這一水蒸汽的全部或一部分用于瀝青生產，用于氣體轉化法中的公用工程以及用于分餾等。如果瀝青改質設備靠得足夠近，那么可將這一水蒸汽的全部或一部分送入瀝青改質設備，在那里它可用于電力生產，為分餾提供熱量，從焦化塔取出焦炭等。優選在這一中壓水蒸汽用于瀝青生產以前，將它加熱到過熱。將重質烴類餾分(例如700°F+)通過管道74從34取出，并送入加氫異構化單元36，在其中將它加氫異構化和緩和加氫裂化。這樣就使一些重質烴類轉化成包括在柴油范圍內沸騰的烴類在內的輕質烴類。將輕質烴類餾分(700°F-)通過管道64從34取出，并送入緩和加氫異構化單元38。用于加氫異構化反應的氫通過管道37進入38。這一輕質餾分可包含或不包含整個柴油餾分的500°F-烴類，取決于是否需要在該餾分中保留含氧化合物(參見US 5689031)。烴類合成反應的氣體產物包括在石腦油和低柴油沸程內沸騰的烴類在內的C2-C3+烴類、水蒸汽、CO2和未反應的合成氣。這一蒸汽經一段或多段冷卻(未示出)；在這一過程中，水和C2-C3+烴類冷凝，從剩余的尾氣中分離，并通過管道64從反應器排出。水通過管道66取出，而液體輕質烴類通過管道70取出。這些輕質烴類包括在石腦油和柴油范圍內沸騰的烴類，并送入管道80。水可用于包括冷卻熱合成氣在內的冷卻、用于發生水蒸汽等。剩余的未冷凝氣體主要含甲烷、CO2和少量C3-輕質烴類以及未反應的合成氣。將這一氣體通過管道72取出，并用作燃料加熱鍋爐，以便生產用于電力生產、促進瀝青生產和改質等的水。通過管道66排出的所有或部分水也可加熱成用于上述任何目的的水蒸汽，以及如果不能提供充裕的適合水源，那么優選至少冷卻熱合成氣，以便生產用于瀝青生產的高壓水蒸汽。經緩和加氫異構化的柴油料通過管道76從36取出，并送入80。緩和加氫異構化柴油物料通過管道78從38取出，并送入80，在那里它與加氫異構化的重質餾分混合。這一混合物與冷凝的輕質烴類一起從管道70送入分餾塔40。在40中生產的餾分包括石腦油餾分82、柴油餾分84和潤滑油餾分86。在分餾塔中存在的任何C3-烴類通過管道88排出，并用作燃料。任選地，可將全部或部分潤滑油餾分通過管道89循環回加氫異構化單元36，在其中將它轉化成柴油范圍內沸騰的烴類，以便提高整個柴油的產量。
圖3示出用于本發明實施的瀝青改質單元14的一個實施方案，包含常壓管蒸餾塔90、減壓分餾塔92、流化焦化塔94、瓦斯油加氫處理器96、聯合的石腦油和中間餾分油加氫處理器98和餾分油分餾塔100。將瀝青通過管道22從瀝青生產設備送入常壓管蒸餾塔90。在分餾塔90中，將650-750°F-輕質烴類從650-750°F+重質烴類中分離出，并通過管道102送入加氫處理器98。而650-750°F+烴類通過管道104送入減壓分餾塔92。在92中，將90中生產的重質餾分分離成1000°F-重質瓦斯油餾分和1000°F+塔底物料。塔底物料通過管道106送入流化焦化塔94，而重質瓦斯油餾分通過管道108和110送入瓦斯油加氫處理器96。流化焦化塔94為非催化單元，在其中1000°F+餾分與熱焦炭顆粒接觸，使它熱裂化成低沸點烴類和焦炭。通過管道112從塔底取出焦炭。雖然未示出，該焦炭部分燃燒，使它加熱到約900-1100°F的瀝青裂化溫度。這一操作消耗部分焦炭，將剩余的熱焦炭返回焦化塔，以便為熱裂化提供熱量。在焦化塔中生產的低沸點烴類包含石腦油、中間餾分油和重質瓦斯油。包括所需柴油范圍內沸騰的700°F-烴類在內的這些低沸點烴類通過管道114和102送入加氫處理器98。700°F+瓦斯油通過管道110送入瓦斯油加氫處理器96。氫或含氫的處理氣體通過管道116和118送入加氫處理器。在加氫處理器中，在適合的抗硫和抗芳烴的加氫處理催化劑存在下，烴類與氫反應，以便除去雜原子(例如硫和氮)化合物、不飽和的芳烴和金屬。瓦斯油餾分比餾分油燃料餾分含有更多的不希望的化合物，所以需要更苛刻的加氫處理。將加氫處理的瓦斯油從加氫處理器96取出，并通過管道120送入輸送儲罐或進一步改質操作。將加氫處理的700°F-烴類通過管道122從加氫處理器98送入分餾塔100，在其中將它們分離成輕質石腦油和柴油餾分。通過管道124取出石腦油，而通過管道126取出柴油。將氣體轉化設備得到的較高十六烷值柴油從管道84送入管道126，生成兩者的混合物，得到比分餾塔100取出的瀝青柴油餾分有更高十六烷值的柴油燃料原料。該調和的柴油燃料原料送入儲罐。
烴類合成催化劑是大家熟悉的，通過金屬催化組分與一種或多種催化金屬載體組分組合來制備，它可包含或不包含一種或多種適合的沸石組分，通過離子交換、浸漬、初始潤濕、組合或由熔融鹽生成催化劑前體。這樣的催化劑通常包含至少一種第VIII族催化金屬組分，負載在至少一種無機難熔金屬氧化物載體材料例如氧化鋁、無定形氧化硅-氧化鋁、沸石等上或與它組合。這里涉及的元素為Sargent-Welch元素周期表，1968 by the Sargent-Welch ScientificCompany中找到的那些元素。含有鈷或鈷和錸催化組分的催化劑，特別是當它與氧化鈦組分組合時，已知用于從合成氣最大量生產脂族烴類，而已知鐵催化劑得到更高數量的脂族不飽和烴類。這些和其它一些烴類合成催化劑及其性質和操作條件是大家熟悉的，并在許多論文和專利中有所討論。
應當理解，對于熟悉本專業的技術人員來說，在不違背上述本發明的范圍和精神實質的情況下，在本發明的實施中各種其它實施方案和改進是顯而易見的。因此，不打算將附后的權利要求書的范圍限制到上述確切的描述，而認為包含屬于本發明的所有的專利新穎性特點，包括那些被熟悉本專業的技術人員作為同等物和與本發明有關的所有特點和實施方案。
權利要求
1. 一種由瀝青生產柴油燃料餾分的方法，所述的方法包括(i)用水蒸汽促進瀝青的生產，所用水蒸汽由生成水蒸汽和柴油烴餾分的天然氣進料氣體轉化法得到；(ii)將所述的瀝青改質成包括柴油餾分在內的低沸點烴類和(iii)生成兩種所述柴油餾分的混合物。
2.根據權利要求1的方法，其中所述氣體轉化生產的柴油餾分的十六烷值高于所述瀝青生產的所述柴油餾分的十六烷值。
3.根據權利要求2的方法，其中所述的水蒸汽包含(i)高壓水蒸汽和(ii)低壓水蒸汽中至少一種。
4.根據權利要求3的方法，其中由所述的瀝青生產的所述柴油餾分含有雜原子和不飽和芳烴化合物。
5.根據權利要求4的方法，其中將由所述的瀝青生產的所述柴油餾分處理，使所述的雜原子和不飽和芳烴化合物的數量降低。
6.根據權利要求5的方法，其中在所述的混合以前進行所述的處理。
7.根據權利要求6的方法，其中所述的處理包含加氫處理。
8.一種由瀝青生產柴油燃料餾分的方法，所述的方法包括以下步驟(i)用水蒸汽促進瀝青生產；(ii)將所述的瀝青改質成包括含硫瀝青柴油餾分在內的低沸點烴類；(iii)處理所述的瀝青柴油餾分，使所述的硫含量下降；和(iv)用天然氣進料氣體轉化法生產水蒸汽和包括柴油餾分在內的烴類，其中至少一部分所述的水蒸汽用于所述的瀝青生產；以及(v)處理至少一部分所述的氣體轉化柴油餾分，使其傾點下降。
9.根據權利要求8的方法，其中將兩種所述的柴油餾分中的至少一部分調合。
10.根據權利要求9的方法，其中在所述的處理以后，將兩種所述的柴油餾分中的至少一部分調合。
11.根據權利要求10的方法，其中所述的瀝青柴油餾分的十六烷值比所述氣體轉化生產的所述柴油餾分要低。
12.根據權利要求11的方法，其中所述調合油的十六烷值高于所述瀝青柴油餾分的十六烷值。
13.根據權利要求12的方法，其中所述的瀝青改質包括焦化和分餾。
14.根據權利要求13的方法，其中所述的處理包括加氫異構化所述的氣體轉化柴油餾分和加氫處理所述的瀝青柴油餾分。
15.根據權利要求14的方法，其中除了脫硫外，所述的加氫處理還使所述的未處理瀝青柴油餾分中存在的其它雜原子、不飽和芳烴和金屬減少。
16.根據權利要求15的方法，其中所述的氣體轉化還生成水和可用作由所述水生產水蒸汽的燃料的尾氣。
17.一種由瀝青生產柴油燃料餾分的方法，所述的方法包括(i)將天然氣轉化成含有H2和CO混合物的熱合成氣，然后通過與水間接換熱進行冷卻，以便生產水蒸汽；(ii)所述的合成氣在一個或多個烴類合成反應器中在使氣體中的H2和CO有效反應的反應條件下與烴類合成催化劑接觸，反應并生產熱量、包括柴油燃料餾分在內的液體烴類和含有甲烷和水蒸汽的氣體；(iii)通過與水間接換熱從所述的一個或多個反應器中除去熱量，以便生產水蒸汽；(iv)將至少一部分所述的柴油餾分加氫異構化，使其傾點下降；(v)將步驟(i)和/或(iii)中生產的至少一部分所述的水蒸汽送入油砂巖層，以便吸熱和降低所述的瀝青的粘度；(vi)通過從所述的巖層中將瀝青取出來生產所述的瀝青；(vii)將所述的瀝青改質成包括含有雜原子化合物的柴油燃料餾分在內的低沸點烴類；(viii)將所述的瀝青柴油燃料餾分加氫處理，以便降低其雜原子含量；以及(ix)將每種所述的經處理的柴油燃料餾分中的至少一部分組合。
18.根據權利要求17的方法，其中將所述的水蒸汽從所述的氣體中除去，以便生產含有甲烷的燃料氣，將所述的燃料氣用于進一步加熱用于所述的促進瀝青生產的水蒸汽。
19.根據權利要求17的方法，其中所述的氫由所述的合成氣生產，并用于所述的加氫異構化。
20.根據權利要求17的方法，其中所述的催化劑含有鈷催化組分。
全文摘要
一種用于由瀝青生產柴油燃料原料的方法分別使用氣體轉化法生產的水蒸汽和加氫異構化的柴油餾分來促進瀝青生產和提高通過瀝青改質生產的加氫處理柴油燃料餾分的十六烷值，以便制得柴油原料。所述的柴油原料用于調合和制成柴油燃料。
文檔編號C10L1/08GK1500137SQ02807381
公開日2004年5月26日 申請日期2002年3月1日 優先權日2001年3月27日
發明者S·M·戴維斯, M·G·馬托洛, S M 戴維斯, 馬托洛 申請人:埃克森美孚研究工程公司