Система и способ контроля и оптимизации гидротермального процесса облагораживания тяжелой сырой нефти и битумов - заявка 2016140701 на патент на изобретение в РФ

1. Система облагораживания непрерывного технологического потока, включающего тяжелую сырую нефть (ТСН), содержащая:
маршрут потока жидкости, выполненный с возможностью непрерывной доставки технологического потока по этому маршруту в направлении течения, при этом маршрут потока включает в себя реактор;
реактор, выполненный с возможностью принимать технологический поток вместе с водой при температуре на входе в пределах приблизительно 60-200°С;
реактор, включающий в себя одну или более расходомерных труб, определяющих совокупный поперечный размер потока внутри труб поперек течения, при этом общая длина одной или более расходомерных труб по меньшей мере в 30 раз превышает совокупный внутренний поперечный размер;
реактор, выполненный с возможностью подвода тепла на проходящий через него технологический поток, чтобы постепенно нагревать технологический поток от температуры на входе на входной части реактора до температуры на выходе Т(max)1 в пределах приблизительно 260-400°С на выходной части реактора,
реактор выполнен с возможностью поддерживать давление в технологическом потоке, достаточное для обеспечения того, чтобы технологический поток находился в одной фазе при Т(max)1;
контроллер, выполненный с возможностью выборочно регулировать скорость движения технологического потока через реактор, чтобы сохранять общее время пребывания технологического потока в реакторе в интервале приблизительно от 1 до 25 минут;
отличающийся тем, что упомянутая скорость потока, упомянутые длины расходомерных труб и упомянутый подвод тепла выполнены с возможностью сведения к минимуму или предотвращения коксоообразования; и
регенерационный блок, расположенный на выходной части реактора по маршруту потока, регенерационный блок, включающий в себя один или более сепараторов, выполненных с возможностью отделять воду, легкие углеводороды (ЛУ) и любые другие летучие компоненты, имеющие температуры кипения при атмосферном давлении ниже заданного максимального значения ТК(ЛУ1), отличающийся тем, что технологический поток сохраняет компоненты тяжелых углеводородов (ТУ), имеющие температуры кипения более высокие, чем ТК(ЛУ1) для образования технологического потока ТУ.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что регенерационный блок выполнен с возможностью разделять компоненты, имеющие ТК(ЛУ1) ниже приблизительно 280°С.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что регенерационный блок выполнен с возможностью разделять компоненты, имеющие ТК(ЛУ1) ниже приблизительно 220°С.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что регенерационный блок выполнен с возможностью разделять компоненты, имеющие ТК(ЛУ1) ниже приблизительно 160°С.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что регенерационный блок содержит колонну однократного испарения.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что регенерационный блок выполнен с возможностью регенерировать тепловую энергию и воду из технологического потока, снижать температуру технологического потока, проходящего через регенерационный блок, до упомянутой температуры на входе и уменьшать давление пара технологического потока, проходящего через регенерационный блок.
7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что один или более сепараторов содержит испарительный барабан.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что регенерационный блок выполнен с возможностью контролировать регенерацию тепловой энергии из технологического потока для выборочного регулирования температуры технологического потока, проходящего в испарительный барабан, и способствовать восстановлению ЛУ.
9. Система по п. 6, отличающаяся тем, что один или более сепараторов содержит ректификационную колонну для разделения ЛУ на две или более фракций для получения нефтепродуктовых потоков регенерированных ЛУ, различаемых на основании диапазона температуры кипения их компонентов.
10. Система по п. 1, выполненная с возможностью добавлять один или более материалов в технологический поток перед регенерационным блоком, чтобы образовывать преимущественно однородную дисперсность.
11. Система по п. 10, выполненная с возможностью добавлять один или более материалов в процесс в одной или более точках выше точки, в которой технологический поток достигает температуры в пределах приблизительно 80%-90% от Т(max)1.
12. Система по п. 10, выполненная с возможностью добавлять один или более материалов в реактор.
13. Система по п. 10, содержащая установку предварительного смешивания, расположенную на маршруте потока жидкости перед реактором, установка предварительного смешивания выполнена с возможностью поддерживать и подавать технологический поток в реактор при упомянутой температуре на входе, и далее выполнена с возможностью добавлять один или более материалов в технологический поток.
14. Система по п. 10, отличающаяся тем, что один или более материалов выбираются из группы, состоящей из воды, пара, углеводородов и их комбинаций.
15. Система по п. 10, отличающаяся тем, что один или более материалов содержит воду.
16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что вода подается в технологический поток, чтобы обеспечить отношение ТСН к воде (ТСН : вода) в пределах около 1:1-20:1.
17. Система по п. 15, отличающаяся тем, что один или более материалов содержит углеводороды.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что соотношение между ТСН, которые не были облагорожены, и углеводородами, добавленными в технологический поток (ТСН : добавленные углеводороды), находится в пределах около 1:2-20:1.
19. Система по п. 17, далее выполненная с возможностью добавлять углеводороды в технологический поток в точке, находящейся перед точкой, где в технологический поток добавляется вода.
20. Система по п. 19, выполненная с возможностью добавлять углеводороды в технологический поток перед точкой, в которой температура технологического потока находится в пределах приблизительно 60%-70% от Т(max)1.
21. Система по п. 17, отличающаяся тем, что углеводороды содержат один или более регенерированных ЛУ, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан, толуол, ксилол, ароматические растворители и их комбинации.
22. Система по п. 17, отличающаяся тем, что регенерационный блок выполнен с возможностью извлекать ЛУ из технологической жидкости для возвращения в технологический поток перед регенерационным блоком.
23. Система по п. 22, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью выборочно регулировать скорость нагрева технологического потока в реакторе.
24. Система по п. 23, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью выборочно регулировать параметры, включая (i) значения Т(max)1 и Т(max)2 и/или (ii) коэффициент рециркуляции, включая процент технологического потока, выходящего из регенерационного блока, который возвращается в технологический поток перед регенерационным блоком; и/или (iii) общее время пребывания технологического потока в реакторе.
25. Система по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний поперечный размер одной или более расходомерных труб соответствует форме внутреннего диаметра, а совокупный поперечный размер внутри труб равен сумме внутренних диаметров любых расходомерных труб, способных направлять технологический поток параллельно один другому.
26. Система по п. 1, отличающаяся тем, что температура на выходе Т(max)1 находится в пределах около 260-325°С.
27. Система по п. 1, отличающаяся тем, что реактор выполнен с возможностью поддерживать технологический поток под давлением, достаточным для того, чтобы существенным образом предотвращать образование газовой фазы отдельно от жидкой фазы в технологическом потоке внутри него.
28. Система по п. 27, отличающаяся тем, что реактор выполнен с возможностью поддерживать технологический поток под давлением в диапазоне приблизительно 1500-3000 фунт/кв. дюйм.
29. Система по п. 28, отличающаяся тем, что реактор выполнен с возможностью поддерживать технологический поток под давлением в диапазоне приблизительно 1500-2000 фунт/кв. дюйм.
30. Система по п. 28, отличающаяся тем, что реактор выполнен с возможностью поддерживать технологический поток под давлением в диапазоне приблизительно 2000-3000 фунт/кв. дюйм.
31. Система по п. 1, отличающаяся тем, что время пребывания рассчитывается как общий объем потока жидкости в реакторе по маршруту, разделенный на скорость проходящего потока.
32. Система по п. 1, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью выборочно регулировать скорость нагрева технологического потока в реакторе.
33. Система по п. 1, содержащая установку предварительного смешивания, расположенную на маршруте потока жидкости перед реактором, установка предварительного смешивания выполнена с возможностью поддерживать и подавать технологический поток в реактор при упомянутой температуре на входе.
34. Система по п. 33, отличающаяся тем, что установка предварительного смешивания выполнена с возможностью поддерживать технологический поток под давлением, достаточным для того, чтобы существенным образом предотвращать образование газовой фазы отдельно от жидкой фазы в технологическом потоке внутри него.
35. Система по п. 33, отличающаяся тем, что установка предварительного смешивания выполнена с возможностью добавлять один или более материалов в технологический поток, чтобы образовывать преимущественно однородную дисперсность.
36. Система по п. 1, отличающаяся тем, что реактор разделен на последовательность подсекций реактора, расположенных через интервалы по маршруту
потока.
37. Система по п. 36, отличающаяся тем, что ТСН в технологическом потоке дезагрегируется для образования преимущественно однородной дисперсности при температуре в пределах приблизительно 80-90% от Т(max)1, и одна или более основных подсекций реактора выполнены с возможностью нагрева технологического потока до заданной максимальной температуры Т(max)1, и одна или более дополнительных подсекций реактора выполнены с возможностью нагрева технологического потока до второй заданной максимальной температуры Т(max)2.
38. Система по п. 37, отличающаяся тем, что основные и дополнительные подсекции реактора подают технологический поток параллельно в регенерационный блок.
39. Система по п. 37, отличающаяся тем, что дополнительная подсекция реактора находится за основной подсекцией реактора.
40. Система по п. 37, отличающаяся тем, что регенерационный блок находится за дополнительной подсекцией реактора.
41. Система по п. 40, отличающаяся тем, что часть нефтепродуктового потока ТУ из регенерационного блока возвращается обратно в технологический поток перед дополнительной подсекцией реактора.
42. Система по п. 41, отличающаяся тем, что часть нефтепродуктового потока ТУ подается через установку предварительного смешивания, расположенную перед дополнительной подсекцией реактора.
43. Система по п. 42, отличающаяся тем, что часть нефтепродуктового потока ТУ подается в установку предварительного смешивания, расположенную перед основной подсекцией реактора.
44. Система по п. 41, содержащая другой регенерационный блок, расположенный между основной подсекцией реактора и дополнительной подсекцией реактора.
45. Система по п. 44, отличающаяся тем, что часть нефтепродуктового потока ТУ из другого регенерационного блока возвращается обратно в технологический поток перед дополнительной подсекцией реактора.
46. Система по п. 37, отличающаяся тем, что вторая заданная максимальная температура Т(max)2 приблизительно в 1,0-1,1 раз выше Т(max)1.
47. Система по п. 37, отличающаяся тем, что вторая заданная максимальная температура Т(max)2 приблизительно в 1,1-1,4 раз выше Т(max)1.
48. Система по п. 37, содержащая одну или более ненагреваемых проточных
камер, расположенных на маршруте потока в реакторе на выходе одной или более подсекций реактора, упомянутые одна или более проточные камеры являются изолированными, имеют такой размер и форму, чтобы способствовать кинетике, связанной с дезагрегацией и/или облагораживанием ТСН в технологическом потоке, проходящем через них, за счет увеличения времени пребывания технологического потока приблизительно при температуре на упомянутом выходе или выходах.
49. Система по п. 48, отличающаяся тем, что одна или более проточных камер выполнены с возможностью нагреваться так, чтобы температура технологического потока, идущего от выхода каждой камеры, была приблизительно такой же, что и у входа в нее.
50. Способ облагораживания непрерывного технологического потока, включающего в себя тяжелую сырую нефть (ТСН), содержит подачу технологического потока в систему по п. 1.
51. Способ по п. 50, содержащий смешивание по меньшей мере части регенерированных ЛУ с нефтепродуктовым потоком ТУ для образования синтетической сырой нефти.
52. Способ по п. 51, далее содержащий смешивание по меньшей мере части регенерированных ЛУ и нефтепродуктового потока ТУ с ТСН, которая не была облагорожена для образования синтетической сырой нефти.
53. Способ по п. 50, содержащий смешивание по меньшей мере части регенерированных ЛУ с ТСН, которая не была облагорожена для образования дилбита.
54. Способ по п. 50, содержащий закачивание по меньшей мере части регенерированных ЛУ с паром в нефтеносные пески, чтобы способствовать извлечению ТСН из нефтеносных песков с помощью процесса гравитационного дренирования с применением пара (SAGD), улучшенного ЛУ.
55. Способ по п. 54, отличающийся тем, что регенерированные ЛУ, закачанные с паром в процессе SAGD, улучшенного ЛУ, соединяются с одним или более углеводородов, выбранных из группы, состоящей из этана, пропана, бутанов, пентанов, гексанов и гептанов и их комбинаций.
56. Способ по п. 55, отличающийся тем, что отношение между упомянутыми углеводородами и регенерированными ЛУ находится в пределах приблизительно 1:50-50:1.
Наверх