專利名稱：處理重質(zhì)烴原料以降低其粘度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供降低重質(zhì)烴原料粘度的方法，通過該方法獲得的重質(zhì)烴物流以及重質(zhì)烴物流在管道輸送中的用途。
背景技術(shù)：
重質(zhì)烴原料，如重質(zhì)原油和浙青，特別是從某些地質(zhì)地層如油砂生產(chǎn)的那些，可能是相對粘性的，即可能具有使得它難以通過管道輸送的粘度。重質(zhì)稠粘性烴原料在石油工業(yè)中稱為“低比重”油；高比重油是相對稀疏和相對容易泵送的油。由US 5025863, US 5104516和FRM84603已知用于降低重質(zhì)烴原料粘度的數(shù)種方法和系統(tǒng)。US 6644334中公開了一種方法，所述方法通過在高壓下將氣體或氣體的組合注入原油中，從而降低原油的粘度。特別地，所述方法涉及將二氧化碳(CO2)或更優(yōu)選地0)2和氮的組合注入原油中。該方法的缺點是，通過將氣體或氣體的組合注入原油中降低原油的粘度，必須在高的氣體壓力下進行。二硫化碳已知是用于強化油采收的適合溶劑。例如US 3847221中，公開了利用二硫化碳以通過互溶驅(qū)替強化從油砂的重質(zhì)烴原料采收。該方法涉及將用于可從油砂采收的重質(zhì)烴原料的溶劑混合物的栓體(slug)注入儲層中，該溶劑的密度等于或大于水且包含二硫化碳和芳族烴或脂肪族烴。在溶劑混合物之后，將含水流體引入儲層中，以驅(qū)使溶劑通過儲層。重質(zhì)烴原料和溶劑向著低于溶劑引入位置的位置移動，在那里產(chǎn)出重質(zhì)烴物流。上述現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點是所述方法要求引入儲層中的新鮮溶劑。這種方法對于降低重質(zhì)烴原料粘度而言有效發(fā)揮作用，使得可以更有效地泵送重質(zhì)烴原料，但是是昂貴的且在許多應(yīng)用中是不切實際的。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在不添加任何新鮮溶劑或溶劑混合物的條件下，可以降低重質(zhì)烴原料的粘度。通過將單質(zhì)硫加入重質(zhì)烴和在300-750 V的溫度下加熱，可以有利的降低重質(zhì)烴原料的粘度。這將導(dǎo)致重質(zhì)烴原料與單質(zhì)硫部分轉(zhuǎn)化成二硫化碳和硫化氫。冷卻反應(yīng)混合物將產(chǎn)生其中二硫化碳溶解在重質(zhì)烴原料中的產(chǎn)物。因此，本發(fā)明提供用于降低重質(zhì)烴原料粘度的方法，包括將重質(zhì)烴原料和單質(zhì)硫供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)，在300-750°C的溫度下，一部分重質(zhì)烴原料與單質(zhì)硫在液相中反應(yīng)形成包含重質(zhì)烴物流、二硫化碳和硫化氫的反應(yīng)混合物，隨后冷卻反應(yīng)混合物以提供包含二硫化碳的處理后重質(zhì)烴物流。所述方法的優(yōu)點是在沒有添加新鮮溶劑或溶劑混合物的條件下，重質(zhì)烴原料的粘度降低。以這種方式，本發(fā)明方法的成本充分降低。此外，原位使重質(zhì)烴原料的粘度降低。本發(fā)明還提供可通過所述方法獲得的產(chǎn)物。通過所述方法形成的產(chǎn)物的粘度通常為50-10000mPa/S，優(yōu)選lOO-lOOOmPa/s。以這種方式，改進了重質(zhì)烴物流的流動性。
本發(fā)明還涉及所述方法獲得的產(chǎn)物在管道輸送中的用途。可通過所述方法獲得的產(chǎn)物在管道輸送中的用途的優(yōu)點是制得的產(chǎn)物可以滿足 250cSt (250mPa/s)的粘度的加拿大管道規(guī)格。在本發(fā)明方法中，在300-750°C的溫度下，重質(zhì)烴原料與單質(zhì)硫相進行反應(yīng)。單質(zhì)硫可以以蒸氣相或液相的形式引入。優(yōu)選地，單質(zhì)硫是液體單質(zhì)硫相。液體硫相可以包含&、S8、S m或它們的混合物形式的硫。通常，硫的熔點為96-116°C。將液體硫相和重質(zhì)烴原料加入反應(yīng)區(qū)，其中它們在液相中互相反應(yīng)。反應(yīng)區(qū)可以典型地是反應(yīng)器容器或管?？梢詫⒅刭|(zhì)烴原料供應(yīng)至包含液體單質(zhì)硫相的反應(yīng)區(qū)。重質(zhì)烴原料可以是油砂衍生浙青或通過蒸餾、特別是重質(zhì)原油的減壓蒸餾或油砂衍生浙青的減壓蒸餾獲得的常壓渣油，特別是在二硫化碳中的溶解度為至少99. 5%的渣油浙青。重質(zhì)烴原料包含烴類化合物，所述烴類化合物具有碳和氫原子和任選的較小量的雜原子例如氧、硫或氮。烴類化合物在應(yīng)用的反應(yīng)條件下是液體。重質(zhì)烴原料的初始沸點可以是;350-850°C。在本發(fā)明方法中，烴類化合物和單質(zhì)硫互相反應(yīng)。整體反應(yīng)方程式為Cx Hy+ (2x+l/2y) S — xCS2+l/2yH2S重質(zhì)烴原料可以包含大于一種烴類化合物。在本發(fā)明方法中，重質(zhì)烴原料和單質(zhì)硫都將通常連續(xù)供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)。適合地，通過使重質(zhì)烴原料與液體硫相預(yù)混合，將重質(zhì)烴原料供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)。加入反應(yīng)區(qū)的單質(zhì)硫量為 l-25wt %，基于重質(zhì)烴物流。重質(zhì)烴原料與液體硫的接觸時間優(yōu)選1-3600秒，優(yōu)選5-600秒。在本發(fā)明方法中，液體單質(zhì)硫相保持在250_750°C的溫度下。在低于250°C的溫度下，液體硫相的高粘度將阻礙適當(dāng)?shù)奶幚?。?yōu)選地，溫度為350-700°C，更優(yōu)選400-650°C。反應(yīng)物互相在足以維持液體單質(zhì)硫相的壓力下進行反應(yīng)。因此，壓力可以強烈取決于反應(yīng)溫度。優(yōu)選地，反應(yīng)區(qū)中的壓力為3-200bar (絕對)，更優(yōu)選4_100bar (絕對)，甚至更優(yōu)選5-30bar (絕對)。在本發(fā)明方法中，形成包含重質(zhì)烴物流、二硫化碳和硫化氫的反應(yīng)混合物。將該反應(yīng)混合物輸送至第二反應(yīng)器容器或管，其中冷卻反應(yīng)混合物從而獲得包含二硫化碳的液體物流。形成的二硫化碳量優(yōu)選l-25wt%，基于重質(zhì)烴的重量。通常，通過本發(fā)明方法獲得的包含二硫化碳的液體物流也包含硫化氫。典型的硫化氫濃度為0. 05-50Wt%，特別是0. 2_10wt%的硫化氫，基于重質(zhì)烴的量。在反應(yīng)完成之后，冷卻混合物，導(dǎo)致重質(zhì)烴粘度降低。包含部分轉(zhuǎn)化的重質(zhì)烴、二硫化碳和硫化氫的產(chǎn)物具有50-10000mPa/S、更優(yōu)選lOO-lOOOmPa/s的降低的粘度。已知重質(zhì)烴和硫之間的反應(yīng)可以在催化劑存在下進行，例如如EP06116866. 2中所述。優(yōu)選地，烴類化合物與硫在不存在催化劑的條件下進行反應(yīng)。優(yōu)選地，本發(fā)明方法包括將重質(zhì)烴原料分成兩個原料(第一和第二原料)，由此第一原料與單質(zhì)硫在反應(yīng)區(qū)中反應(yīng)，和在第二容器或管中將處理后第一物流與第二原料組合。優(yōu)選地，第一原料為l-50Wt%，特別是5-40Wt%，基于重質(zhì)烴原料重量。以這種方式， 僅需要將l-50wt%的重質(zhì)烴原料加熱至300-750°C的溫度，以獲得具有如上所述相同降低的粘度的本發(fā)明產(chǎn)物。在本發(fā)明方法中形成的包含二硫化碳的產(chǎn)物特別適合于通過管道進行輸送，因為它通常將滿足例如對于管道輸送的加拿大規(guī)格的要求。包含二硫化碳的產(chǎn)物可以在通常為5_80°C的溫度下進行輸送。管道的加熱不是必須的。因此，可以通過30-80°C、優(yōu)選40-60°C的溫度降低，而降低輸送溫度。以這種方式， 重質(zhì)烴原料的輸送是經(jīng)濟上可行的。適合地，可以通過氣/液分離從反應(yīng)混合物中去除硫化氫。任選地，在氣/液分離之后，可以通過氣體物流例如氮、二氧化碳或甲烷汽提液體物流，將反應(yīng)混合物進一步純化去除硫化氫。適合地，在管道輸送之后，可以從反應(yīng)混合物中去除硫化氫。任選地，可以將分離的硫化氫轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，例如在Claus法中，和循環(huán)至反應(yīng)區(qū)。從反應(yīng)混合物中去除的硫化氫量為0. 05-40wt%，特別是0. 2-10襯％的硫化氫，基于重質(zhì)烴的量。在管道輸送之后，可以從重質(zhì)烴物流中分離二硫化碳。二硫化碳的分離可以通過任何適合的方法進行，例如蒸餾。分離的二硫化碳優(yōu)選循環(huán)和在混合容器或管中與重質(zhì)烴混合ο因為二硫化碳的形成，重質(zhì)烴物流的粘度可以降低10-99.9%，特別是80-99%， 以mPa/s表不。通過以下非限定實施例進一步描述本發(fā)明方法。 實施例Peace River浙青(PR-B)和Peace River長沸程■油(PR-LR)是具有高粘度的重質(zhì)油。使用二硫化碳降低兩種油的粘度。測試了數(shù)種油和二硫化碳的混合物，以測量二硫化碳/油比對粘度的影響。實施例1在玻璃瓶中將一定量的二硫化碳加入31. 1克PR-LIU44. 9mmol)，以制備基于1. 2、 5、10、15和40wt%的二硫化碳的PR-LR樣品。在添加完畢之后，搖動混合物1小時，以使二硫化碳溶解和獲得均勻的液體。在HAAKE粘度測試儀Typle 7R plus (Thermo Electron, GmbH)上，在數(shù)種溫度下的溫度控制浴中測量樣品的粘度。表1顯示了 PR-LR的粘度數(shù)據(jù)。 計算的二硫化碳在油中的％ wt基于油和二硫化碳的總量。表1的結(jié)果顯示，通過添加二硫化碳，PR-LR的粘度降低。增大二硫化碳的量進一步降低了粘度。此外，在不同溫度下，當(dāng)使用類似的PR-LR重量比時，粘度隨著溫度升高而降低。該觀察結(jié)果顯示，二硫化碳在油中的溶解以及粘度對溫度敏感。實施例2在玻璃瓶中將一定量的二硫化碳加入31. 1克PR_B(46. 8mmol)，以制備基于0、 1. 2,6. 2、10. 5和20. Iwt%的二硫化碳的PR-LR樣品。如實施例1中一樣進行相同的程序。 表2顯示了 PR-B的結(jié)果。計算的二硫化碳在油中的％ wt基于油和二硫化碳的總量。表2中的結(jié)果顯示，與利用PR-B獲得的結(jié)果相比，在PR-R中使用二硫化碳獲得類似的結(jié)果。表 1表權(quán)利要求
1.用于降低重質(zhì)烴原料粘度的方法，包括將重質(zhì)烴原料和單質(zhì)硫供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)，在300-750°C的溫度下，一部分重質(zhì)烴原料與單質(zhì)硫在液相中反應(yīng)形成包含重質(zhì)烴物流、二硫化碳和硫化氫的反應(yīng)混合物，隨后冷卻反應(yīng)混合物以提供包含二硫化碳的處理后重質(zhì)烴物流。
2.權(quán)利要求1的方法，其中加入反應(yīng)區(qū)的單質(zhì)硫量為l-25wt%，基于重質(zhì)烴物流。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中形成的二硫化碳量為2-25wt%，基于重質(zhì)烴原料重量， 優(yōu)選 5-20wt%o
4.權(quán)利要求1-3任一項的方法，其中重質(zhì)烴原料是重質(zhì)原油，優(yōu)選殘渣重質(zhì)油。
5.權(quán)利要求1-4任一項的方法，其中重質(zhì)烴原料是浙青。
6.權(quán)利要求1-5任一項的方法，其中通過氣/液分離、任選之后利用氣體物流汽提液體物流，從反應(yīng)混合物中去除形成的硫化氫。
7.權(quán)利要求1-6任一項的方法，其中單質(zhì)硫是液體單質(zhì)硫相。
8.權(quán)利要求1-7任一項的方法，其中將重質(zhì)烴原料分成兩個原料，第一原料與單質(zhì)硫反應(yīng)，和將處理后物流與第二原料組合。
9.權(quán)利要求1-8任一項的方法，其中反應(yīng)區(qū)中的壓力為3-200bara(絕對)，更優(yōu)選 5-30bara (絕對)。
10.可通過權(quán)利要求1-9任一項的方法獲得的產(chǎn)物，優(yōu)選其中所述產(chǎn)物的粘度為 50-10000mPa/s,更優(yōu)選 lOO-lOOOmPa/s。
11.權(quán)利要求10的產(chǎn)物在管道輸送中的用途。
12.權(quán)利要求11的產(chǎn)物用途，在5-80?！鉉的溫度下。
全文摘要
用于降低重質(zhì)烴原料粘度的方法，包括將重質(zhì)烴原料和單質(zhì)硫供應(yīng)至反應(yīng)區(qū)，在300-750℃的溫度下，一部分重質(zhì)烴原料與單質(zhì)硫在液相中反應(yīng)形成包含重質(zhì)烴物流、二硫化碳和硫化氫的反應(yīng)混合物，隨后冷卻反應(yīng)混合物以提供包含二硫化碳的處理后重質(zhì)烴物流。本發(fā)明也涉及可通過上述方法獲得的產(chǎn)物及其在管道輸送中的用途。
文檔編號C01B31/26GK102245505SQ200980150227
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者C·M·A·M·米斯特斯 申請人:國際殼牌研究有限公司