專利名稱：由原位熱處理生產的液體生產烷基化烴的方法
技術領域：
本發明一般地涉及由各種地下地層例如含烴地層生產烴、氫氣和/ 或其它產品的方法與系統。
背景技術：
從地下地層中獲得的烴常常用作能源、作為原料和作為消費品。 對可獲得的烴源耗盡的擔心和對所生產的烴的總質量下降的擔心已經 導致開發了更加有效地采收、加工和/或使用可獲得的烴源的方法。可 使用原位法從地下地層中移出烴物質。可能需要改變地下地層內的烴 物質的化學和/或物理性能，以允許烴物質更加容易地從地下地層中移 出。化學和物理變化可包括產生可移出流體、組成變化、溶解度變化、 密度變化、相變和/或地層內烴物質的粘度變化的原位反應。流體可以 是但不限于氣體、液體、乳液、淤漿和/或具有與液體流動類似流動特 征的固體顆津立的物流。
使用原位熱處理法從地下地層中獲得的地層流體可被銷售和/或 加工以生產商業產品。通過原位熱處理法生產的地層流體可具有與通 過常規的生產方法獲得的地層流體不同的性能和/或組成。使用原位熱 處理法從地下地層中獲得的地層流體可能不滿足運輸和/或商業應用 的工業標準。因此，需要處理從各種含烴地層中獲得的地層流體的改 進方法與系統。

發明內容
此處所述的實施方案一般地涉及從地下地層中生產的地層流體的 處理方法。
在一些實施方案中，本發明提供生產烷基化烴的方法，該方法包
括由地下原位熱處理法生產地層流體；分離地層流體，生產液體物 流和第一氣體物流，其中該第一氣體物流包含烯烴；精餾液體物流，生產至少第二氣體物流，該第二氣體物流包含碳數為至少3的烴；和 將第 一氣體物流及第二氣體物流引入烷基化單元中，生產烷基化烴， 其中第 一 氣體物流中的烯烴強化烷基化。
在一些實施方案中，本發明提供生產烷基化烴的方法，該方法包 括由地下原位熱處理法生產地層流體；分離地層流體，生產液體物 流；在第一催化裂化系統內，催化裂化至少部分液體物流，生產原油 產品；將至少部分原油產品分離成一個或多個烴物流，其中至少一個 烴物流是汽油烴物流；在第二催化裂化系統內，通過接觸汽油烴物流 與催化裂化催化劑而催化裂化至少部分汽油爛物流，生產粗烯烴物流； 和將粗烯烴物流引入烷基化單元，生產一種或多種烷基化爛。
在進一步的實施方案中，可組合來自具體實施方案的特征和來自 其它實施方案的特征。例如來自 一個實施方案的特征可與來自任何其 它實施方案的特征組合。
在進一步的實施方案中，使用此處所述的任何一種方法、系統或 加熱器，進行地下地層的處理。
在進一步的實施方案中，可添加附加的特征到此處所述的具體實 施方案中。


在受益于下述詳細說明并參考附圖的情況下，本發明的優點對于 本領域的技術人員來說將變得顯而易見，其中
圖1給出了處理含烴地層的一部分原位熱處理系統的實施方案的 示意圖。
圖2描述了處理由原位熱處理法生產的混合物用系統的實施方案 的示意圖。
圖3描述了處理由原位熱處理法生產的液體物流用系統的實施方 案的示意圖。
盡管本發明易于進行各種改進和替代形式，但其具體實施方案通 過附圖內的實施例方式給出，且可在此處詳細描述。附圖可能不是按 比例的。然而，應當理解，附圖及其詳細說明不打算限制本發明到所公開的特定形式，相反，本發明擬覆蓋落在所附權利要求定義的本發 明的精神與范圍內的所有改進、等價和替代方案。
具體實施例方式
下述說明一般地涉及處理地層內的烴的系統與方法。可處理這種 地層得到烴產品、氫氣和其它產品。
下述說明一般地涉及處理使用原位熱處理法由含烴地層生產的地 層流體的系統與方法。可處理含烴地層得到烴產品、氫氣、甲烷和其 它產品。
"烴"通常定義為主要由碳和氫原子形成的分子。經也可包括其 它元素，例如但不限于卣素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴可以是但 不限于油母質、瀝青、焦瀝青、油、天然礦物蠟和瀝青巖。烴可位于 地殼內的礦物母巖內或者與之相鄰。母巖可包括但不限于沉積巖、砂 子、硅酸鹽、碳酸鹽、硅藻土和其它多孔介質。"烴流體"是包含烴 的流體。烴流體可包含、夾帶或者被夾帶在非烴流體內，所述非烴流 體例如氫氣、氮氣、 一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、水和氨氣。
"地層"包括一層或多層含烴層、 一層或多層非爛層、上覆地層 和/或下伏地層。"上覆地層"和/或"下伏地層"包括一類或更多不 同類的不可滲透材料。例如上覆地層和/或下伏地層可包括巖石、頁巖、 泥巖或濕/致密碳酸鹽。在原位熱處理法的一些實施方案中，上覆地層 和/或下伏地層可包括一層含烴層或多層含烴層，所述含經層相對不可 滲透且沒有經歷導致上覆地層和/或下伏地層沖含烴層顯著特性變化 的原位熱處理加工過程中的溫度。例如下伏地層可包含頁巖或泥巖， 但不允許加熱上覆地層到原位熱處理法期間的熱解溫度下。在一些情 況下，上覆地層和/或下伏地層可具有一些滲透性。
"地層流體"是指存在于地層內的流體，且可包括熱解流體、合 成氣、運動流體、減粘流體和水(蒸汽)。地層流體可包括烴流體以及 非烴流體。"運動流體"是指作為熱處理地層的結果能流動的含烴地 層內的流體。"減粘流體"是指作為熱處理地層的結果粘度已經降低 的流體。"所生產的流體"是指從地層中移出的地層流體。
"原位轉化法"是指由熱源加熱含烴地層以升高至少 一部分地層 溫度到熱解溫度以上以便在地層內產生熱解流體的方法。
"碳數"是指分子內的碳原子數。經流體可包含具有不同碳數的 各種烴。烴流體可通過碳數分布來描述。可通過真實的沸點分布和/ 或氣液色語法測定碳數和/或碳數分布。
"熱源"是基本通過傳導和/或輻射傳熱提供熱量到至少一部分地 層的任何系統。例如熱源可包括電加熱器，例如絕緣導體、伸長構件 和/或在導管內布置的導體。熱源也可包括通過在地層外部或者內部燃 燒燃料生成熱的系統。該系統可以是表面燃燒器、井下氣體燃燒器、 無火焰的分布燃燒器和自然分布的燃燒器。在一些實施方案中，可通 過其它能源供應在一個或多個熱源內提供或生成的熱量。其它能源可 直接加熱地層，或者可施加能量到傳遞介質上，所述傳遞介質直接或 間接加熱地層。應理解向地層施加熱量的一個或多個熱源可使用不同 的能源。因此，例如對于給定的地層來說，某些熱源可由電阻加熱器 供應熱量，某些熱源可由燃燒提供熱量，而某些熱源可由一種或多種 其它能源(例如化學反應、太陽能、風能、生物物質或其它可再生的能 源)提供熱量。化學反應可包括放熱反應(例如氧化反應)。熱源也可包 括提供熱量到與加熱位置相鄰區域和/或在其周圍區域例如加熱器井 的加熱器。
"加熱器"是在井內或者在附近的井孔區域內生成熱的任何系統 或熱源。加熱器可以是但不限于電加熱器、燃燒器、與在地層內的材 料或者從地層中產生的材料反應的燃燒器、和/或它們的組合。
"原位熱處理法"是指采用熱源加熱含烴地層以升高至少一部分 地層溫度高于導致運動流體、含烴物質減粘和/或熱解的溫度的方法， 以便在地層內產生運動流體、減粘流體和/或熱解流體。
術語"井孔"是指通過在地層內鉆探或者插入導管形成的地層內 的孔。井孔可具有基本上圓形的截面，或者為其它截面形狀。此處所 使用的術語"井"和"開口"當是指在地層內的開口時，可與術語"井孔"互換使用。
"熱解"是由于施加熱量導致的化學鍵斷裂。例如熱解可包括通 過單獨加熱將化合物轉化成一種或多種其它物質。熱量可轉移到一部 分地層上以引起熱解。在一些地層中， 一部分地層和/或在地層內的其 它材料可通過催化活性促進熱解。
"熱解流體"或"熱解產品"是指基本上在熱解烴的過程中產生 的流體。通過熱解反應產生的流體可與地層內的其它流體混合。該混 合物將被視為熱解流體或熱解產品。此處所使用的"熱解區"是指反 應了或者正在反應形成熱解流體的地層體積(例如相對可滲透的地層， 如焦油;少地層)。
"裂化"是指牽涉有機化合物分解和分子重組以產生比最初存在 的更多數量分子的工藝。在裂化中，伴隨著分子之間氫原子轉移發生
一系列反應。例如石腦油可經歷熱裂化反應形成乙烯和H2。
"減粘"是指在熱處理過程中流體內分子的解纏結和/或在熱處理 過程中大分子分解成較小分子，從而導致流體粘度下降。
"可冷凝的烴"是在25X:和1個絕對大氣壓下冷凝的烴。可冷凝
的烴可包含碳數大于4的經的混合物。"不可冷凝的烴"是在25。C和 1個絕對大氣壓下不冷凝的烴。不可冷凝的烴可包含碳數小于5的烴。 "堵塞"是指妨礙和/或抑制一種或多種組合物通過工藝容器或導 管流動。
"烯烴"是包括具有一個或多個非芳族碳碳雙鍵的不飽和烴的分子。
"汽油烴"是指沸程為32。C(90。F)-約204°C (400。F)的烴。汽油 烴包括但不限于直餾汽油、石腦油、流化或熱催化裂化的汽油、VB汽 油和焦化汽油。通過ASTM方法D2887測定汽油烴含量。
"石腦油"是指在0. 101MPa下沸程分布為38-200"C的烴組分。 通過美國材料試驗協會(ASTM)方法D5307測定石腦油含量。
"煤油"是指在O. 101MPa下沸程分布為204-260'C的烴。通過ASTM 方法D2887測定煤油含量。"柴油，，是指在0. 101MPa下沸程分布為260-343°C (500-650。F) 的烴。通過ASTM方法D2887測定柴油含量。
"VGO"或"真空瓦斯油"是指在0. l謹Pa下沸程分布為343-538 。C的烴。通過ASTM方法D5307測定VGO含量。
"提質"是指提高烴的質量。例如提高重質烴的質量可導致重質 經API比重度的增加。
"API比重度"是指在15. 5。C (60°F)下的API比重度。通過ASTM 方法D6822測定API比重度。
"周期表"是指通過國際理論化學和應用化學聯合會(IUPAC) 2005 年10月規定的周期表。
"第X欄金屬"或"第X欄的多種金屬"是指周期表中第X欄的 一種或多種金屬，和/或周期表中第X欄的一種或多種金屬的一種或多 種化合物，其中X相當于周期表的欄數(例如1-12)。例如"第6欄金 屬"是指周期表的第6欄中的金屬，和/或周期表的第6欄中的一種或 多種金屬的化合物。
"第X欄元素"或"第X欄的多種元素"是指周期表中第X欄的 一種或多種元素，和/或周期表中第X欄的一種或多種元素的一種或多 種化合物，其中X相當于周期表的欄數(例如13-18)。例如"第15欄 元素"是指周期表中第15欄的元素和/或周期表中第15欄的一種或多 種元素的化合物。
在本申請的范圍內，周期表中金屬的重量、周期表中金屬化合物 的重量、周期表中元素的重量或周期表中元素的化合物的重量均以金 屬的重量或元素的重量計算。例如若每克催化劑使用0. lgMo03，則所 計算的催化劑內鉬金屬的重量為0. 067g/g催化劑。
"提質"是指提高烴的質量。例如提高重質烴的質量可導致重質 烴的API比重度的增加。
"循環油"是指輕質循環油和重質循環油的混合物。"輕質循環 油"是指由流化催化裂化系統生產的沸程分布為430。F(221'C)至 650。F(343'C)的烴。通過ASTM方法D5307測定輕質循環油含量。"重質循環油"是指由流化催化裂化系統生產的沸程分布為650。F(343。C) 至800。F(427。C)的烴。通過ASTM方法D5307測定重質循環油含量。
"辛烷值，，是指與標準參考燃料相比，發動機燃料的抗震性能的 計算數值表示法。通過ASTM D6730測定計算的辛烷值。
"空心微球"是指當熔融組分通過揮發有機組分吹脹成例如球時 在高溫下的熱過程中形成的中空粒狀物。
"物理穩定性"是指在運輸流體過程中地層流體不顯示出相分離 或絮凝的能力。通過ASTM方法D7060測定物理穩定性。
"化學穩定性"是指地層流體被運輸時其沒有組分反應形成堵塞 管線、岡門和/或容器的聚合物和/或組合物的能力。
圖1描述了處理含烴地層的一部分原位熱處理系統的實施方案的 示意圖。原位熱處理系統可包括屏蔽井200。使用屏蔽井在處理區域 周圍形成屏蔽層。屏蔽層抑制流體流出和/或流入處理區域。屏蔽井包 括但不限于脫水井、真空井、捕集井、注射井、泥漿井、冷凍井或它 們的組合。在一些實施方案中，屏蔽井200是脫水井。脫水井可除去 液體水和/或抑制液體水進入待加熱的一部分地層內或者正在加熱的
地層內。在圖l描述的實施方案中，給出了僅僅沿著熱源202的一側 延伸的屏蔽井200，但屏蔽井典型地包圍所使用的或者待使用的加熱 地層的處理區域的全部熱源202。
熱源202置于至少一部分地層內。熱源202可包括加熱器，例如 絕緣導體、導管內的導體加熱器、表面燃燒器、無火焰的分布/或自然 分布的燃燒器。熱源202也可包括其它類型的加熱器。熱源202提供 熱量到至少一部分地層以加熱地層內的烴。可通過供應線204供應能 量到熱源202。供應線204在結構上可以不同，這取決于加熱地層所 使用的一種熱源或多種熱源的類型。用于熱源的供應線204可傳輸用 于電加熱器的電，可運輸用于燃燒器的燃料，或者可運輸在地層內循 環的換熱流體。
當加熱地層時，輸入到地層內的熱量可引起地層膨脹和地質力學 運動。計算機模擬可模擬地層對加熱的響應。可使用計算機模擬開發用于在地層內激活熱源的模式和時間序列，以便地層的地質力學運動 不會負面地影響熱源、生產井和地層內的其它設備的功能。
加熱地層可引起地層的滲透率和/或孔隙率增加。滲透率和/或孔 隙率增加可源于地層內物料減少，這是因為水的氣化和除去、烴的除 去和/或產生斷裂所致。由于地層的滲透率和/或孔隙率增加，流體在 地層的加熱部分內可能更容易流動。由于增加的滲透率和/或孔隙率， 在地層的加熱部分內的流體可通過地層移動相當大的距離。相當大的
距離可以是超過1000m，這取決于各種因素，例如地層的滲透率、流 體的性能、地層的溫度和允許流體移動的壓力梯度。流體在地層內行 進相當大的距離的能力允許生產井206間隔相對遠地布置在地層內。
使用生產井206從地層中除去地層流體。在一些實施方案中，生 產井206包括熱源。在生產井內的熱源可加熱在生產井處或其附近的 地層的一個或多個部分。在一些原位熱處理法實施方案中，以每米生 產井計，從生產井供應到地層內的熱量小于以每米熱源計從加熱地層 的熱源供應到地層的熱量。從生產井供應到地層的熱量可通過蒸發和 除去與生產井相鄰的液相流體，和/或通過形成宏觀和/或微觀斷裂增 加與生產井相鄰的地層的滲透率，從而增加與生產井相鄰的地層的滲透率。
多種熱源可布置在生產井內。當來自相鄰熱源的熱量疊加加熱地 層足以削弱生產井加熱地層所提供的益處時，可關閉在生產井下部的 熱源。在一些實施方案中，在生產井下部的熱源失活時，在生產井上 部的熱源可保持工作。在該井上部的熱源可抑制地層流體的冷凝和回
流o
在一些實施方案中，在生產井206內的熱源允許從地層中除去氣 相地層流體。在生產井處或者通過生產井提供熱可以(l)當生產流體 在與上覆地層相鄰的生產井內移動時，抑制這種生產流體的冷凝和/ 或回流，(2)增加輸入到地層內的熱量，(3)與不具有熱源的生產井相 比，增加來自生產井的生產率，(4)抑制高碳化合物(C6和以上)在生 產井內冷凝，和/或(5)增加在生產井處或其附近地層的滲透率。地層內的地下壓力可相當于在地層內生成的流體壓力。當地層的 加熱部分內的溫度增加時，作為增加的流體生成和水的氣化的結果，
在加熱部分內的壓力可增加。控制從地層中流體移出的速率可允許控 制地層內的壓力。可在許多不同位置，例如在生產井處或其附近，在 熱源處或其附近，或者在監控井處測定在地層內的壓力。
在一些含烴地層內，由地層生產烴受到抑制，直到在地層內的至 少一些烴被熱解。當地層流體具有選擇的質量時，可由地層生產地層
流體。在一些實施方案中，選擇的質量包括至少約20°、 30°或40°的 API比重度。抑制生產直到至少一些烴被熱解可增加重質烴轉化成輕 質烴的轉化率。抑制起始產量可最小化來自地層的重質烴的產量。生 產顯著大量的重質烴可要求昂貴的設備和/或降低生產設備的壽命。
在一些含烴地層中，可在地層的加熱部分內產生顯著大的滲透率 時，加熱地層內的烴到熱解溫度。最初滲透率不足可抑制所生成的流 體輸送到生產井206。在起始的加熱過程中，在熱源202周圍在地層 內的流體壓力可增加。可通過一個或多個熱源202來釋ii、監控、改 變和/或控制所增加的流體壓力。例如選擇的熱源202或單獨的降壓井 可包括降壓閥，所述降壓閥允許從地層中除去一些流體。
在一些實施方案中，可允許通過膨脹在地層內生成的熱解流體或 其它流體所產生的壓力增加，盡管通向生產井206或任何其它散壓井 的開放通路可能仍未存在于地層內。可允許流體壓力朝著靜巖壓力增 加。例如在地層的加熱部分內，可從熱源202到生產井206形成斷裂。 在加熱部分內產生斷裂可釋放該部分內的一些壓力。在地層內的壓力 可能必須維持低于選擇壓力以抑制不想要的生產、上覆地層或下伏地 層的斷裂，和/或地層內烴的焦化。
在達到熱解溫度并允許從地層中生產之后，可改變在地層內的壓 力，以變化和/或控制所生產的地層流體的組成，控制與地層流體內的 不可冷凝的流體相比可冷凝的流體的百分數，和/或控制所生產的地層 流體的API比重度。例如降低壓力可導致產生更多的可冷凝流體組分。 可冷凝流體組分可含有較大百分數的烯經。在一些原位熱處理法實施方案中，可維持地層內的壓力足夠高，
以促進生產API比重度大于20°的地層流體。維持地層內增加的壓力 可抑制在原位熱處理過程中形成沉淀物。維持增加的壓力可加速從地 層中生產氣相流體。氣相生產可允許降低輸送由地層生產的流體所使 用的收集導管的尺寸。維持增加的壓力可減少或不需要在表面處壓縮 地層流體，以便在收集導管內輸送流體到處理設施中。
維持地層的加熱部分內增加的壓力可令人驚奇地允許生產質量提 高且分子量相對低的大量烴。可維持壓力，以便所生產的地層流體具 有最小量的在選擇碳數以上的化合物。選擇碳數可以是最多25,最多 20，最多12，或最多8。 一些高碳數的化合物可夾帶在地層內的蒸汽 中，且可使用蒸汽從地層中移出。維持地層內增加的壓力可抑制在蒸 汽內夾帶高碳數的化合物和/或多環烴化合物。在顯著長的時間段內， 高碳數化合物和/或多環烴化合物可保留在地層內的液相中。顯著的時
據認為生成相對低分子量的烴部分是由于在一部分含烴地層內氬 氣的自動生成和反應所致。例如維持增加的壓力可強制在熱解過程中 生成的氫氣進入地層內的液相中。加熱該部分到熱解溫度范圍內的溫 度可熱解地層內的烴生成液相熱解流體。所生成的液相熱解流體組分
可包括雙鍵和/或自由基。在液相內的氫氣oy可減少所生成的熱解流 體中的雙鍵，從而減少由所生成的熱解流體聚合或形成長鏈化合物的
可能性。另外，H2也可中和所生成的熱解流體內的自由基。因此，在 液相內的H2可抑制所生成的熱解流體彼此反應和/或與地層內的其它 化合物反應。
由生產井206生產的地層流體可通過收集管道208輸送到處理設 施210中。也可由熱源202生產地層流體。例如可由熱源202生產流 體，以控制與熱源相鄰的地層內的壓力。由熱源202生產的流體可通 過管道或管線輸送到收集管線208中，或者所生產的流體可通過管道 或管線直接輸送到處理設施210中。處理設施210可包括加工所生產 的地層流體用的分離單元、反應單元、提質單元、燃料電池、渦輪機、儲存容器和/或其它系統和單元。處理設施可由地層生產的至少一部分 烴形成運輸燃料。
在一些實施方案中，由原位熱處理法生產的地層流體被輸送到分 離器，將地層流體分成一個或多個原位處理法的液體流體和/或一個或 多個原位熱處理法的氣體物流。可進一 步處理液體物流和氣體物流得 到所需的產品。
加熱一部分地下地層可引起地層的礦物結構變化和形成顆粒。顆
粒可分散和/或部分溶解在地層流體內。顆粒可包括周期表第1-2欄和 第4-13欄的金屬和/或金屬的化合物(例如鋁、硅、鎂、鈣、鉀、鈉、 鈹、鋰、鉻、錳、銅、鋯等等)。在一些實施方案中，顆粒包括空心微 球。在一些實施方案中，顆粒被涂布，例如用地層流體中的烴進行涂 布。在一些實施方案中，顆粒包括沸石。
地層流體內顆粒的濃度范圍可以是l-3000ppm， 50-2000ppm，或 100-1000ppm。顆粒尺寸的范圍可以是0.5-200孩i米，5-150孩￡米， 10-100微米,或20-50微米。
在一些實施方案中，地層流體可包括顆粒的分布。顆粒的分布可 以是但不限于三峰或多峰分布。例如顆粒的三峰分布可包括l-50ppm 尺寸為5-10微米的顆粒，2-2000ppm尺寸為50-80孩￡米的顆粒，和 l-100ppm尺寸為100-200孩i米的顆粒。顆粒的雙峰分布可包括1-60ppm 尺寸為50-60 ;微米的顆粒，和2-2000ppm尺寸為100-200孩￡米的顆粒。
在一些實施方案中，顆粒可接觸地層流體并催化形成碳數為最多 25、最多20、最多12或最多8的化合物。在一些實施方案中，沸石 顆粒可輔助氧化和/或還原地層流體，以生產通常使用常規的生產方法 在所生產的流體內通常不會出現的化合物。在沸石顆粒存在下，接觸 地層流體與氫氣可催化地層流體內雙鍵化合物還原。
在一些實施方案中，可從所生產的流體中除去在所生產的流體內 的全部或一部分顆粒。可通過使用離心、通過洗滌、通過酸洗、通過 過濾、通過靜電沉積、通過泡沫浮選和/或通過其它類型的分離方法除 去顆粒。由原位熱處理法生產的地層流體可被輸送到分離器中，將物流分 成原位熱處理法液體物流和原位熱處理法氣體物流。可進一步處理液 體物流和氣體物流得到所需產品。當使用通常已知的條件處理液體物 流生產商業產品時，可負面影響加工設備。例如加工設備可堵塞。生 產商業產品的方法的實例包括但不限于烷基化、蒸餾、催化重整、加 氪裂化、加氫處理、氫化、加氫脫硫、催化裂化、延遲焦化、氣化或
它們的組合。在 "Refining Processes 2000 ，， ， Hydrocarbon Processing, Gulf Publishing Co. ， pp. 87-142中公開了生產商業產品 的方法，該文獻在此通過參考引入。商業產品的實例包括但不限于柴 油、汽油、烴氣體、噴氣式發動機燃料、煤油、石腦油、真空瓦斯油("VG0") 或它們的混合物。
工藝設備可被原位熱處理法液體內的組合物堵塞或結垢。堵塞組 合物可包括但不限于由原位熱處理法生產的爛和/或固體。可在加熱原 位熱處理法液體的過程中形成引起堵塞的組合物。該組合物可粘附到 設備部件上并抑制液體物流通過加工單元流動。
引起堵塞的固體可包括但不限于有機金屬化合物、無機化合物、 礦物、礦物化合物、空心微球、焦炭、半煤灰(semi-soot)和/或它們 的混合物。固體的粒度可使得常規的過濾不能從液體物流中除去該固 體。引起堵塞的烴可包括但不限于含有雜原子的烴、芳烴、環烴、環 二烯烴和/或無環二烯爛。在一些實施方案中，存在于原位熱處理法液 體內引起堵塞的固體和/或烴部分可溶或者不溶于原位熱處理法液體 中。在一些實施方案中，在加熱之前或之中，常規的過濾液體物流不 足和/或不能有效地除去堵塞工藝設備的所有或一些組合物。
在一些實施方案中，通過對液體物流進行洗滌和/或脫鹽，至少部 分從液體物流中除去堵塞組合物。在一些實施方案中，通過經納濾系 統過濾至少一部分液體物流抑制工藝設備的堵塞。在一些實施方案中， 通過加氫處理至少一部分液體物流抑制工藝設備的堵塞。在一些實施 方案中，納濾和然后加氫處理至少一部分液體物流，除去可能堵塞工 藝設備和/或使工藝設備結垢的組合物。可進一步加工加氬處理和/或納濾的液體物流，生產商業產品。在一些實施方案中，將防結垢添加
劑加入到液體物流中抑制工藝設備堵塞。在Mansfield等人的美國專 利5648305、 Wright等人的5282957、 Miller等人的517321 3、 Reid 的4840720、 Dvoracek的4810397和Fern的4551226中公開了防結 垢添加劑，所有這些在此通過參考引入。可商購的添加劑的實例包括 但不限于Chimec R0 303、 Chimec RO304、 Chimec RO305、 Chimec ,06、 Chimec RO307、 Chimec RO308 (獲自Chimec, Rome,意大利)、GE-Betz Thermal Flow 7R29、 GE-Betz ProChem 3F28、 GeBetz ProChem 3F18 (獲 自GE Water and Process Technologies, Trevose， PA， U. S丄)。
圖2描述了由原位熱處理法液體物流和/或原位熱處理法氣體物 流生產原油產品和/或商業產品的系統的實施方案的示意圖。地層流體 212進入流體分離單元214并被分成原位熱處理法液體物流216、原位 熱處理法氣體218和含水物流220。在一些實施方案中，流體分離單 元214包括猝冷區。當所生產的地層流體進入摔冷區時，猝冷流體例 如水、非飲用水和/或其它組分可加入到地層流體中猝冷和/或冷卻地 層流體到適合于在下游加工設備內處理的溫度。猝冷地層流體可抑制 促進流體的物理和/或化學不穩定性的化合物形成(例如抑制可從下游 設備和/或管線的溶液中沉淀、加速腐蝕和/或結垢的化合物形成)。猝 冷流體可作為噴霧劑和/或液體物流形式引入到地層流體內。在一些實 施方案中，地層流體引入到猝冷流體內。在一些實施方案中，通過使 地層流體流經換熱器而從地層流體中除去一些熱量，從而冷卻該流體。 當地層流體的溫度為或接近于摔冷流體的露點時，可將猝冷流體加入 到冷卻的地層流體中。在猝冷流體的露點下或者接近其露點時猝冷地 層流體可提高可能引起猝冷流體化學和/或物理不穩定性的鹽(例如銨 鹽)溶解。在一些實施方案中，猝冷中所使用的水量最小，以便無機化 合物和/或其它組分的鹽不會與該混合物相分離。在分離單元214中， 至少一部分猝冷流體可與猝冷混合物相分離，并利用最小量的處理循 環到猝冷區中。由猝冷所產生的熱量可被捕集并用于其它設施中。在 一些實施方案中，可在猝冷過程中產生蒸汽。所產生的蒸汽可被輸送到氣體分離單元222中和/或被輸送到其它設施中以供加工。
在原位熱處理法中，氣體218可進入氣體分離單元222，以從原 位熱處理法氣體中分離氣體烴物流224。在一些實施方案中，氣體分 離單元是精餾吸收和高壓分餾單元。氣體烴物流224包含碳數為至少 3的烴。
在原位熱處理法中，液體物流216進入液體分離單元226。在一 些實施方案中，液體分離單元226不是必須的。在液體分離單元226 中，分離原位熱處理法的液體物流216產生氣體烴物流228和含鹽工 藝液體物流230。氣體烴物流228可包含碳數為至多5的烴。 一部分 氣體烴物流228可與氣體烴物流224組合。含鹽工藝液體物流230可 通過脫鹽單元232加工，形成液體物流234。使用已知的脫鹽和除水 方法，脫鹽單元232從含鹽工藝液體物流230中除去礦物鹽和/或水。 在一些實施方案中，脫鹽單元232在液體分離單元226的上游。
液體物流234包含但不限于碳數為至少5的烴和/或含有雜原子的 烴(例如含有氮、氧、石克和磷的烴)。液體物流234可包含至少0. OOlg， 至少0. 005g，或至少0. Olg在0. 101MPa下沸程分布為95-200匸的烴； 至少O. Olg,至少O. 005g,或至少0. OOlg在0. 101MPa下沸程分布為 200-300。C的經;至少0. OOlg，至少0. G05g，或至少0. Olg在0. 101MPa 下沸程分布為300—0(TC的烴；和至少O. OOlg，至少0. 005g，或至少 0. Olg在0. 101MPa下沸程分布為400-650'C的烴。在一些實施方案中， 液體物流234含有最多10wty。的水，最多5wt。/。的水，最多lwt。/。的水， 或最多0. lwt。/。的水。在流出脫鹽單元232以后，液體物流234進入過濾系統236內。 在一些實施方案中，過濾系統236與脫鹽單元的出口相連。過濾系統 236從液體物流234中分離至少一部分堵塞化合物。在一些實施方案 中，滑動安裝過濾系統236。滑動安裝過濾系統236可允許過濾系統 從一個加工單元移到另一個。在一些實施方案中，過濾系統236包括 一個或多個膜分離器，例如一個或多個納濾膜或一個或多個反向滲透 膜。膜可以是陶瓷膜和/或聚合物膜。陶瓷膜可以是分子量截留值為至
多2000道爾頓(Da)、最多1000Da或最多500Da的陶乾膜。陶資膜不 必溶脹以便在最佳條件下操作從基質中除去所需的物質(例如從液體 物流中除去堵塞組合物)。另外，陶瓷膜可在高溫下使用。陶瓷膜的實 例包括但不限于中孔氧化鈦、中孔Y-氧化鋁、中孔氧化鋯、中孔二氧 化硅及它們的組合。
聚合物膜包括由致密膜制成的頂層和由多孔膜制成的底層(支持 層)。可排列聚合物膜允許液體物流(滲透液)首先流經致密膜頂層然后 經過底層，以便膜上的壓差推動頂層貼合到底層上。聚合物膜是親有 機或疏水的膜，以便在液體物流內存在的水被保留或基本上被保留在 滲涂液內。
致密膜層可從液體物流234中分離至少一部分或基本上所有的堵 塞組合物。在一些實施方案中，通過在其結構內溶解和通過其結構擴 散，致密的聚合物膜的性能使得液體物流234流經膜。至少一部分堵 塞顆粒可能不會溶解和/或擴散通過致密膜，因此除去它們。堵塞顆粒 可能不會溶解和/或擴散通過致密膜，這是因為堵塞顆粒的結構復雜和 /或其分子量高。致密膜層可包括在Schmidt等人的W096/27430中所 述的交聯結構，該文獻在此通過參考引入。致密膜層的厚度范圍可以 是1-15微米、2-10微米或3-5微米。
可由聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚八甲基硅氧烷、聚酰亞胺、 聚芳族酰胺、聚三曱基甲硅烷基丙炔或它們的混合物制造致密膜。可 由提供膜機械強度的材料制造多孔底層，且它可以是超濾、納濾或反 向滲透所使用的任何多孔膜。這種材料的實例是聚丙烯腈、聚酰胺酰 亞胺組合二氧化鈦、聚醚酰亞胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或它們 的組合。
在從液體物流234中分離堵塞組合物的過程中，膜上的壓差范圍 可以是5-60bar、 10-50bar或20-40bar。分離溫度范圍可以是從液體 物流的傾點到100。C、約-20至約100。C、 10-90。C、或20-85。C。在連 續操作過程中，滲透液的流通量可以是起始流通量的最多50%、起始流通量的最多70%或起始流通量的最多90%。針對原料滲透液的重量回 收率范圍可以是50-97wt%、 60-90wt線70-80wt%。
過濾系統236可包括一個或多個膜分離器。膜分離器可包括一個 或多個膜組件。當使用兩個或更多個膜分離器時，它們可按照平行結 構排列，以允許來自第一膜分離器的原料(滲余液)流動到第二膜分離 器中。膜組件的實例包括但不限于螺旋纏繞的組件、板框組件、中空 纖維和管狀組件。在Encyclopedia of Chemical Engineering ， 4th Ed.， 1995， John Wiley & Sons Inc. ， Vol. 16， pl58—164中7〉開了膜組件。 在例如Boestert等人的WO/2006/040307、 Pasternak的美國專利 No. 5102551 、 Pasternak的5093002 、 Feimer等人的5275726 、 Mannapperuma的5458774和Finkle等人的515 0118中公開了螺旋纏 繞的組件的實例，所有這些在此通過參考引入。
在一些實施方案中，當致密膜用于過濾系統236中時，使用螺旋 纏繞的組件。螺旋纏繞的組件可包括滲透液隔板夾在其間的兩個膜片 的膜組裝件，和所述膜組裝件在三側密封。第四側與滲透液出口導管 相連，以便在膜之間的區域與導管內部流體連通。在一個膜的頂部排 列原料隔板(feed spacer),并圍繞滲透液的出口導管巻繞具有原料隔 板的組裝件，形成基本上圓筒形的螺旋纏繞的膜組件。原料隔板的厚 度可以是至少0. 6mm、至少1mm或至少3mm，以允許足夠的膜表面包裝 到螺旋纏繞的組件內。在一些實施方案中，原料隔板是織造的原料隔 板。在操作過程中，原料混合物可從膜組裝件之間的圓筒形組件的一 端沿著夾在膜的進料側之間的原料隔板流過。 一部分原料混合物流經 任一膜片到達滲透側。所得滲透液沿著滲透液隔板流入到滲透液出口 導管內。
在一些實施方案中，膜分離是連續的工藝。液體物流234由于壓 差在膜上流過，以獲得過濾的液體物流238 (滲透液)和/或循環液體物 流W0(滲余液)。在一些實施方案中，過濾的液體物流238可具有降 低的引起下游的加工系統堵塞的組合物和/或顆粒濃度。循環液體物流 240經納濾系統的連續循環可增加過濾的液體物流238的生產量達到液體物流234的起始體積的95%。在不清潔膜的進料側的情況下，循 環液體物流240可通過螺旋纏繞的膜組件連續循環至少10小時、至少 1天或至少1周。 一旦完成過濾，則廢物流242 (滲余液)可包含高濃度 的可能引起堵塞的組合物和/或顆粒。廢物流242流出過濾系統236 并被輸送到其它加工單元，例如延遲焦化單元和/或氣化單元。
過濾的液體物流238可流出過濾系統236并進入一個或多個工藝 單元。此處所述生產原油產品和/或商業產品的工藝單元可以在下述溫 度、壓力、氬氣源流量、液體物流流量或它們的組合下操作，或者在 其它情況下按照本領域已知的那些條件操作。溫度范圍為約200-900 。C，約300-800。C，或約400-700°C。壓力范圍為約0. 1-20MPa,約 l-12MPa，約4-10MPa或約6-8MPa。液體物流的液體時空速度范圍為 約O. l-30h1,約0. 5-25h1，約l-20h1，約1. 5-15h1，或約2-10h—\
在圖2中，過濾的液體物流238和氫源244進入加氫處理單元248。 在一些實施方案中，氫源244在進入加氫處理單元248內之前，可加 入到過濾的液體物流238中。在一些實施方案中，足夠的氫氣存在于 液體物流234內和不需要氬源2"。在加氫處理單元248中，在一種 或多種催化劑存在下，過濾的液體物流238與氫源244接觸產生液體 物流250。可操作加氫處理單元248，以便充分地改變所有或至少一部 分的液體物流"0，以除去可能堵塞在加氫處理單元248下游布置的 設備的組合物和/或抑制形成這種組合物。在加氫處理單元248內所使 用的催化劑可以是可商購的催化劑。在一些實施方案中，不需要加氫 處理液體物流234。
在一些實施方案中，在一種或多種催化劑存在下，接觸液體物流 234與氫氣，以改變原油原料的一種或多種所需的性能，從而滿足輸 送和/或精煉規格要求。在Bhan等人的公布的美國專利申請 20050133414、 Wel 1 ington等人的200501 33405和2006年4月7日提 交的標題為 "Systems，Methods, and Catalysts for Producing a Crude Product"的美國專利申請序列號11/400542、 Bhan于2006年 6月 6曰提交的標題為"Systems, Methods, and Catalysts forProducing a Crude Product"的11/425979、和Wei 1 ington等人于 2006年6月6日提交的標題為"Systems，Methods， and Catalysts for Producing a Crude Product"的11/425992中7>開了改變原油原料 的一種或多種所需性能的方法，所有這些在此通過參考引入。
在一些實施方案中，加氫處理單元248是選擇氫化單元。在加氫 處理單元248中，選擇氫化液體物流234和/或過濾的液體物流238， 以便二烯烴被還原成單烯烴。例如在DN-200 (Criterion Catalysts & Technologies ， Hous ton Texas, U. S. A.)存在下，在100-200。C的溫度 范圍和0. l-40MPa的總壓力下，使液體物流234和/或過濾的液體物流 238與氫氣接觸生產液體物流250。相對于液體物流234中的二烯烴和 單烯烴含量，液體物流250包含降低量的二烯經和增加量的單烯經。 在一些實施方案中，在這些條件下，二烯烴轉化成單烯烴的轉化率為 至少50%、至少60%、至少80%或至少90%。液體物流250流出加氬處 理單元248并進入在加氫處理單元248下游布置的一個或多個加工單 元內。布置在加氫處理單元248下游的單元可包括蒸餾單元、催化重 整單元、加氫裂化單元、加氫處理單元、氫化單元、加氫脫硫單元、 催化裂化單元、延遲焦化單元、氣化單元或它們的組合。
液體物流"0可流出加氫處理單元248和進入精餾單元252內。 精餾單元252產生一種或多種原油產品。精餾可包括但不限于大氣壓 蒸餾工藝和/或真空蒸餾工藝。原油產品包括但不限于C3-C5烴物流 254、石腦油物流256、煤油物流258、柴油物流262和塔底物流264。 塔底物流2"通常包含在0. 101MPa下沸程分布為至少340。C的烴。在 一些實施方案中，塔底物流264是真空瓦斯油。在其它實施方案中， 塔底物流包含沸程分布為至少537'C的烴。 一種或多種原油產品可被 銷售和/或進一步加工成汽油或其它商業產品。
為了提高由地層流體生產的物流的用途，在精餾液體物流過程中 生產的烴和在分離工藝氣體過程中生產的烴氣體可組合形成具有更高 碳數的烴。所生產的烴氣體物流可包含烷基化反應可接受的烯烴含量。
在一些實施方案中，加氫處理的液體物流和由餾分生產的物流(例
22如蒸餾液和/或石腦油)與原位熱處理法液體和/或地層流體共混，生產 共混的流體。與地層流體相比，該共混流體可具有提高的物理穩定性 和化學穩定性。相對于地層流體，共混的流體可具有降低量的反應性 物質(例如二烯烴、其它烯烴和/或含氧、硫和/或氮的化合物)，從而 提高共混流體的化學穩定性。相對于地層流體，共混的流體可降低瀝 青質含量，從而提高共混流體的物理穩定性。與原位熱處理法生產的 地層流體和/或液體物流相比，共混流體可能是更可替代的原料。與地 層流體相比，共混的流體可更加適合于運輸、在化學加工單元中使用 和/或在精煉單元中使用。
在一些實施方案中，通過此處所述的方法由油頁巖地層生產的流
體可與重質油/焦油砂原位熱處理法(IHTP)流體共混。由于油頁巖液體 基本上是鏈烷烴，和重質油/焦油砂IHTP流體基本上是芳烴，因此該 共混的流體顯示出提高的穩定性。在一些實施方案中，原位熱處理法 流體可與瀝青共混獲得適合于在精煉單元中使用的原料。共混IHTP 流體和/或瀝青與所生產的流體可提高共混產品的化學和/或物理穩定 性，從而該共混物可運輸和/或分配到加工單元中。
由精餾單元252生產的C3-C5烴物流254和烴氣體物流224進入烷 基化單元266中。在烷基化單元266中，在烴氣體物流224內的烯烴(例 如丙烯、丁烯、戊烯或它們的組合)與C3-Cs烴物流254內的異鏈烷烴 反應，產生烴物流268。在一些實施方案中，在烴氣體物流224內的 烯烴含量是可接受的，且不需要附加的烯烴源。烴物流268包含碳數 為至少4的烴。碳數為至少4的烴包括但不限于丁烷、戊烷、己烷、 庚烷和辛烷。在一些實施方案中，由烷基化單元266生產的烴的辛烷 值大于70、大于80或大于90。在一些實施方案中，烴物流268適合 于不經進一步加工用作汽油。
在一些實施方案中，可加氫裂化塔底物流264生產石腦油和/或其 它產品。然而，所得石腦油可能需要重整以改變辛烷值，使得產品在 商業上可作為汽油銷售。替代地，可在催化裂化器內處理塔底物流 264，生產用于烷基化單元的石腦油和/或原料。在一些實施方案中，石腦油物流256、煤油物流258和柴油物流262具有不平衡的鏈烷烴、 烯烴和/或芳烴。這些物流可能不具有在商業產品中使用的合適量的烯 烴和/或芳烴。可通過組合至少一部分這些物流形成沸程分布為38°C 至約343。C的組合物流266，來改變這種不平衡。催化裂化組合物流 266可產生適合于在烷基化單元和/或其它加工單元中使用的烯烴和/ 或其它物流。在一些實施方案中，加氫裂化石腦油物流256生產烯烴。
在圖2中，組合物流266和來自精餾單元252的塔底物流264進 入催化裂化單元270中。在控制的裂化條件下(例如控制的溫度和壓 力)，催化裂化單元270產生附加的C3-C5烴物流254'、汽油烴物流 272和附加的煤油物流258'。
附加的C廣Cs烴物流254'可被輸送到烷基化單元266中，與C3-C5 烴物流254組合，和/或與烴氣體物流224組合，產生適合于銷售的汽 油。在一些實施方案中，在烴氣體物流224中的烯烴含量是可接受的 和不需要附加的烯烴源。
在一些實施方案中，所生產的塔底物流(例如VG0)的量太低，以 致于無法維持加氫裂化單元或催化裂化單元的操作，和在由精餾單元 和/或催化裂化單元(例如由圖2中的精餾單元252和/或催化裂化單元 270)生產的氣體物流內烯烴的濃度可能太低，以致于無法維持烷基化 單元的操作。可處理從精餾單元中生產的石腦油，生產烯烴以供在例 如烷基化單元內進一步處理。當由原位熱處理法液體生產的液體物流 用作原料物流時，通過常規的石腦油重整工藝生產的重配汽油可能不 滿足商業規格要求，例如California Air Resources Board的強制 規定。在重整石腦油工藝之前，在常規的加氫處理過程中可使石腦油 內的烯烴量飽和。因此，重整所有的加氫處理的石腦油可導致高于用 于重配汽油的成品汽油(gasoline pool)內所需的芳烴含量。可通過由 烷基化單元生產充足的烷基化物改變在重整的石腦油內烯烴和芳烴含 量的不平衡，以生產重配汽油。由精餾和/或裂化石腦油生成的烯烴， 例如丙烯和丁烯，可與異丁烷組合生產汽油。另外，已發現，催化裂 化在精餾單元內生產的石腦油和/或其它精餾物流要求附加的熱量，這是因為相對于在催化裂化單元內所使用的其它原料而言焦炭的生產量 下降。
圖3描述了處理由原位熱處理法物流生產的液體物流生產烯烴和 /或液體物流的示意圖。在國際公布No. W02006/020547和Mo等人的美 國專利申請公布Nos. 20060191820和20060178546中公開了生產中間 蒸餾液和烯烴的類似方法，所有這些在此通過參考引入。液體物流274 進入催化裂化系統278。液體物流274可包括但不限于來自圖2所述 系統的液體物流234、加氫處理的液體物流250、過濾的液體物流238、 石腦油物流256、煤油物流258、柴油物流262和塔底物流264、沸程 分布為65-800。C的任何烴物流或它們的混合物。在一些實施方案中， 物流276進入催化裂化系統278且可霧化和/或提升液體物流274，以 加強液體物流與催化裂化催化劑的接觸。霧化液體物流274的蒸汽與 原料之比的范圍可以是0. 01-2w/w，或者0. l-lw/w。
在催化裂化系統278中，使液體物流274與催化裂化催化劑接觸， 生產 一種或多種原油產品。催化裂化的催化劑包括選擇的催化裂化催 化劑、至少一部分用過的再生裂化催化劑物流280、至少一部分再生 的裂化催化劑物流282或它們的混合物。用過的再生裂化催化劑280 包括在第二催化裂化系統"4中使用的再生的裂化催化劑。可使用第 二催化裂化系統284裂化烴生產烯烴和/或其它原油產品。提供到第二 催化裂化系統284中的烴可包含由生產井生產的C3-C5烴、汽油烴、 氫化蠟(hydrowax)、由費托工藝生產的烴、生物燃料或它們的組合。 對第二催化裂化系統中使用不同類烴原料的混合物可提高C3-C5烯烴 的生產量，以滿足烷基化需求。因此，可提高產品與精煉工藝的一體 化。第二催化裂化系統可以是密相單元、固定的流化床單元、提 升管、以上提及的單元的組合、或者裂化烴領域中已知的任何單元或 結構。
在催化裂化系統278內催化裂化催化劑和液體物流274接觸將產 生原油產品和廢的裂化催化劑。原油產品可包括但不限于沸點分布小 于液體物流274的沸點分布的烴、 一部分液體物流274或它們的混合物。原油產品和廢的催化劑進入分離系統286。分離系統286可包括 例如蒸餾單元、汽提器、過濾系統、離心機或本領域已知的能分離原 油產品與廢催化劑的任何裝置。
分離的廢裂化催化劑物流288流出分離系統286并進入再生單元 290。在再生單元290中，廢的裂化催化劑與諸如氧氣和/或空氣之類 的氧源292在碳燃燒條件下接觸，產生再生的裂化催化劑物流282和 燃燒氣體294。可作為除去在催化裂化工藝過程中在催化劑上形成的 碳和/或其它雜質的副產物形式形成燃燒氣體。
再生單元290內的溫度范圍可以是約621-760。C或677-715。C。再 生單元290內的壓力范圍可以是從大氣壓到0. 345MPa或 0. 034-0. 345MPa。在再生單元290內分離的廢裂化催化劑的4f留時間 范圍是約1-6分鐘，或者是約2分鐘，或者約2-4分鐘，或者是約4 分鐘。在再生的裂化催化劑上的焦炭含量小于在分離的廢裂化催化劑 上的焦炭含量。這種焦炭含量小于0. 5wt%，其中重量百分數以不包括 焦炭含量的的再生裂化催化劑的重量為基準。再生的裂化催化劑中的 焦炭含量范圍可以是0. 01-0. 5wt%、 0. 05-0. 3wt。/。或0. 1-0. lwt%。
在一些實施方案中，再生的裂化催化劑物流282可分成兩股物流， 其中至少一部分再生的裂化催化劑物流282'離開再生單元290并進入 第二催化裂化系統284。至少另一部分再生的裂化催化劑物流282離 開再生器290并進入催化裂化系統278內。調節用過的再生裂化催化 劑與再生的裂化催化劑的相對量，以在催化裂化系統278內提供所需 的裂化條件。調節用過的再生裂化催化劑與再生的裂化催化劑之比可 輔助控制在催化裂化系統278內的裂化條件。用過的再生裂化催化劑 與再生的裂化催化劑的重量比范圍可以是0.1:1到100:1、 0.5:1到 20: 1或1: 1到10: 1。對于在穩態下操作的系統來說，用過的再生裂化 催化劑與再生的裂化催化劑的重量比接近于流通到第二催化裂化系統 284的至少一部分再生的裂化催化劑和與引入到催化裂化系統278內 的液體物流274混合的其余部分的再生裂化催化劑的重量比，因此前 述范圍也可應用于這一重量比。原油產品296離開分離系統286并進入液體分離單元298內。液 體分離單元298可以是本領域的技術人員已知的回收并分離原油產品 成產品物流例如氣體物流228'、汽油烴物流300、循環油物流302和 塔底物流304的任何系統。在一些實施方案中，塔底物流304被循環 到催化裂化系統278中。液體分離單元298可包括組件和/或單元，例 如吸收器和汽提器、精餾器、壓縮器和分離器或從原油產品回收與分 離產品的已知系統的任何組合。在一些實施方案中，至少一部分輕質 的循環油物流302離開液體分離單元298并進入第二催化裂化系統 278內。在一些實施方案中，沒有輕質循環油物流被輸送到第二催化 裂化系統中。在一些實施方案中，至少一部分汽油烴物流300離開液 體分離單元298并進入第二催化裂化系統284內。在一些實施方案中， 沒有汽油烴物流被輸送到第二催化裂化系統內。在一些實施方案中， 汽油烴物流300適合于銷售和/或在其它工藝中使用。
汽油烴物流306 (例如真空瓦斯油)和/或一部分汽油烴物流300和 輕質循環油物流302被輸送到催化裂化系統284中。在物流276'存在 下催化裂化這些物流生產粗烯烴物流308。粗系統物流308可包含碳 數為至少2的烴。在一些實施方案中，粗烯烴物流308含有至少30wt% 的C廣Cs烯烴、40wt。/。的C「C5烯烴、至少50w"/。的C廣C5烯經、至少70wt% 的C廣C5烯烴或至少90wt。/。的C廣C5烯烴。循環汽油烴物流300到第二 催化裂化系統284內可在整個工藝系統中提供瓦斯油烴物流306轉化 成C廣C5烯烴的附加轉化。
在一些實施方案中，第二催化裂化系統284包括中間反應區和汽 提區，二者彼此流體連通且汽提區位于中間反應區下方。與其在中間 反應區內速度相比，為了在汽提區內提供高的蒸汽速度，汽提區的截 面積小于中間反應區的截面積。汽提區的截面積與中間反應區的截面 積之比的范圍可以是0. 1: 1到0. 9: 1、 0. 2: 1到0. 8: 1或者0. 3: 1到 0. 7: 1。
在一些實施方案中，第二催化裂化系統的幾何形狀使得它通常為 圓筒形，汽提區的長徑比使得在汽提區內提供所需的高蒸汽速度并在汽提區內提供充足的接觸時間以供所需地氣提從第二催化裂化系統中
移除的用過的再生催化劑。因此，汽提區的長徑比范圍可以是1: 1到 25: 1、 2: 1到15: 1或3: 1到10: 1。
在一些實施方案中，獨立于催化裂化系統278的操作或控制，操 作或控制第二催化裂化系統284。這一獨立操作或控制第二催化裂化 系統284可改進汽油烴轉化成所需產品例如乙烯、丙烯和丁烯的總轉 化率。采用笫二催化裂化系統284的獨立操作，可降低催化裂化單元 278的裂化深度，優化C廣Cs烯烴的產率。在第二催化裂化系統284內 的溫度范圍可以是482 。C (900。F)至約871 °C (1600°F) 、 510°C (950°F)-871°C (1600。F)或5 38°C (1000°F)-7 32°C (1 35 0。F)。第二催化 裂化系統284的操作壓力范圍可以是大氣壓到約0. 345MPa(50psig)或 約0. 034-0. 345MPa (5-50psig)。
加入到第二催化裂化系統284內的蒸汽276'可輔助第二催化裂化 單元的操作控制。在一些實施方案中，不需要蒸汽。在一些實施方案 中，相對于其它催化裂化工藝，對于在工藝系統中和在汽油烴裂化中 給定的汽油烴轉化率來說使用蒸汽可提供改進的C2-C5烯烴產率的選 擇性，其中增加丙烯和丁烯產率。引入到第二催化裂化系統284內的 蒸汽與汽油烴的重量比的范圍可以是一直到達或者為約15:1、 0.1:1 到10: 1、 0. 2: 1到9: 1、或0. 5: 1到8: 1。
粗烯烴物流308進入烯烴分離系統310內。烯烴分離系統310可 以是本領域技術人員已知的回收并分離粗烯烴物流308成C2-C5烯烴產 物物流例如乙烯產物物流312、丙烯產物物流314和丁烯產物物流316 的任何系統。烯烴分離系統310可包括諸如吸收器和汽提器、精悔器、 壓縮器和分離器之類的系統或者已知的提供從流體物流308中回收并 分離C廣Cs烯烴產物的系統或設備的任何組合。在一些實施方案中，烯 烴物流312、 314、 316進入烷基化單元266生成烴物流268。在一些 實施方案中，烴物流268的辛烷值為至少70、至少80或至少90。在 一些實施方案中，物流312、 314、 316中一個或多個的全部或一部分 被輸送到其它加工單元，例如聚合單元中，以供用作原料。在 一 些實施方案中，可組合來自催化裂化系統的原油產品和來自 第二催化裂化系統的粗烯烴物流。組合物流可進入單 一 的分離單元(例
如液體分離系統298和烯烴分離系統310的組合)內。
在圖3中，用過的裂化催化劑物流280離開第二催化裂化系統284 并進入催化裂化系統278內。與在再生的裂化催化劑282內的催化劑 上的碳濃度相比，用過的裂化催化劑物流280內的催化劑可包含略高 的碳濃度。在催化劑上高的碳濃度可使催化裂化催化部分失活，所述 催化裂化催化劑提供來自催化裂化系統278的提高的烯烴產率。用過 的再生催化劑中的焦炭含量可以是至少0. lwt。/。或至少0. 5wtt用過的 再生催化劑中的焦炭含量范圍可以是0. 1至約lwt。/。或0. 1-0. 6wt%。
在催化裂化系統278和第二催化裂化系統284內所使用的催化裂 化催化劑可以是本領域已知的任何可流化的裂化催化劑。可流化的裂
裂化活性的分子篩。"分子篩"是指基于其各自的尺寸能分離原子或 分子的任何材料。適合于用作裂化催化劑中的組分的分子篩包括柱狀 粘土、脫層粘土和結晶硅鋁酸鹽。在一些實施方案中，裂化催化劑包 含結晶硅鋁酸鹽。這種硅鋁酸鹽的實例包括Y沸石、超穩定的Y沸石、 X沸石、沸石P 、沸石L、鉀沸石、絲光沸石、八面沸石和沸石Q。在 一些實施方案中，在裂化催化劑中使用的結晶硅鋁酸鹽是X和/或Y 沸石。Breck的美國專利No. 3130007公開了 Y型沸石。
可通過用氫離子、銨離子、多價金屬陽離子，例如含稀土元素的 陽離子、鎂陽離子或鈣陽離子，或氫離子、銨離子和多價金屬陽離子 的組合物交換沸石，從而降低鈉含量，直到它小于約0. 8wt%，優選小 于約0. 5wt。/。和最優選小于約0. 3wt%,以Na20形式計算，來增加用作 裂化催化劑中組分的沸石的穩定性和/或酸度。進行離子交換的方法是 本領域眾所周知的。
在使用之前，組合裂化催化劑中的沸石或其它分子篩組分與多孔 的無機耐火氧化物基體或粘合劑，形成成品催化劑。在成品催化劑內 的耐火氧化物組分可以是二氧化硅-氧化鋁、二氧化硅、氧化鋁、天然或合成粘土、柱狀或脫層粘土、這些組分中一種或多種的混合物、和 類似物。在一些實施方案中，無機耐火氧化物基體包括二氧化硅-氧化 鋁和粘土例如高呤土、鋰蒙脫石、海泡石和硅鎂土的混合物。成品催
化劑可含有約5-40wt。/。的沸石或其它分子篩和大于約20wt。/。的無機耐 火氧化物。在一些實施方案中，成品催化劑可含有約10-35wt。/。的沸石 或其它分子篩、約10-30wt。/。的無機耐火氧化物和約30-70wt。/。的粘土。 可通過本領域已知的任何合適的方法，其中包括混合、研磨、共 混或均化，組合催化裂化催化劑中的結晶硅鋁酸鹽或其它分子篩組分 與多孔的無機耐火氧化物組分或其前體。可使用的前體的實例包括但 不限于氧化鋁、氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠、氧化鋯、氧化鋁水凝膠、 鋁和鋯的聚氧陽離子和粒化的氧化鋁。在一些實施方案中，組合沸石 與硅鋁酸鹽凝膠或溶膠或其它無機的耐火氧化物組分，并噴霧干燥所 得混合物，產生直徑范圍通常為約40-80微米的成品催化劑顆粒。在 一些實施方案中，沸石或其它分子篩可研磨或者在其它情況下與耐火 氧化物組分或其前體混合、擠出、然后粉碎成所需的粒度范圍。成品 催化劑的平均本體密度可以是約0. 30-0. 90g/cm3，和孔體積為約 0. 10-0. 90cmVg。
在一些實施方案中，可將ZSM-5添加劑引入到第二催化裂化系統 284中的中間裂化反應器內。當在中間裂化反應器內與選擇的裂化催 化劑一起使用ZSM-5添加劑時，低級烯烴例如丙烯和丁烯的產率提高。 ZSM-5的用量范圍為引入到第二催化裂化系統284內的再生催化劑重 量的最多30wt%、最多20wty。或最多18wt%。引入到第二催化裂化系統 284內的ZSM-5添加劑的用量范圍可以是引入到第二催化裂化系統284 內的再生裂化催化劑重量的1-30wt%、 3-20wty。或5-18wt、
ZSM-5添加劑是選自中孔尺寸的結晶硅鋁酸鹽或沸石系列的分子 篩添加劑。可用作ZSM-5添加劑的分子篩包括但不限于在"Atlas of Zeolite Structure Types" ， Eds. W.H.Meier和D. H.Olson ， Butterworth-Heineman,第三版，1992中所述的中孔沸石。中孔沸石 的孔徑通常為約0. 5-0. 7nm，和包括例如MFI、 MFS、 MEL、 MTW、 EUO、
30MTT、 HEU、 FER和TON結構類型的沸石(沸石命名的IUPAC委員會)。 這種中孔沸石的非限定性實例包括ZSM-5、 ZSM-12、 ZSM-22、 ZSM-23、 ZSM-34、 ZSM-35、 ZSM-38、 ZSM-48、 ZSM-50、硅沸石和硅沸石2。在 Argauer等人的美國專利3702886和Graven的美國專利No. 3770614 中描述了 ZSM-5，這兩篇文獻在此通過參考引入。
在Chu的美國專利No. 3709979中公開了 ZSM-ll， Rosinski等人 的美國專利No. 3832449中公開了 ZSM-12，和在Bonacci等人的美國 專利No. 3948758中公開了 ZSM-21和ZSM-38,在Plank等人的美國專 利No. 4076842中公開了 ZSM-23，和在Plank等人的美國專利 No. 4016245中7>開了 ZSM-35,所有這些在此通過參考引入。其它合適 的分子篩包括硅鋁磷酸鹽(SAP0)，例如Lok等人的美國專利 No. 4440871中所述的SAP0-4和SAPO-11;硅鉻酸鹽；硅酸鎵、硅酸鐵； 磷酸鋁(ALPO)，例如在Wilson等人的美國專利No. 4310440中所述的 ALP0-11;硅鋁酸鈦(TASO)，例如在Pellet等人的美國專利No. 4686029 中所述的TAS0-45;在Frenken等人的美國專利No. 4254297中所述的 硼硅酸鹽；磷酸鋁鈦(TAPO)，例如在Lok等人的美國專利No. 4500651 中所述的TAPO-11;和硅鋁酸鐵，所有這些文獻在此通過參考引入。
Chester等人的美國專利No. 4368114 (在此通過參考將其引入)詳 細地公開了可以是合適的ZSM-5添加劑的一組沸石。根據常規方法， ZSM-5添加劑可與催化失活的無機氧化物基體組分保持在一起。
在一些實施方案中，由圖2和3所述的單元生產的殘渣可用作能 源。可氣化該殘渣產生氣體，所述氣體被燃燒(例如在渦輪機內燃燒) 和/或注入到地下地層內(例如將所產生的二氧化碳注入到地下地層 內)。在一些實施方案中，使殘渣脫瀝青生產瀝青。可氣化所述瀝青。
實施例
'—""'、"'，—.'液體物孤的遼《 物流生產烯烴的非限定性實例。
實施例l.原位熱處理法液體物流的納濾從原位熱處理法中獲得液體樣品(500ml， 398. 68g)。該液體樣品 含有0. 0069g疏和0. 0118g氮/g液體樣品。該液體樣品的最終沸點為 48rC,和液體樣品的密度為0.8474。過濾該樣品所使用的膜分離單 元是實驗室的平片膜安裝類型的P28，它獲自CM Celfa Membrantechnik A. G.(瑞典)。將單一的2孩i:米厚的聚二甲基硅氧烷膜 (GKSS Forschungszentrum GmbH, Geesthact ，德國)用作過濾介質。 過濾系統在5(TC下操作，和在膜上的壓差為10bar。在滲透液側的壓 力接近大氣壓。收集滲透液并循環通過過濾系統以模擬連續工藝。用 氮氣幕保護滲透液，防止與環境空氣接觸。還收集滲余液以供分析。 在過濾過程中，2kg/m2/bar/h的平均流通量沒有可測量地從起始的流 通量起下降。過濾的液體(298. 15g， 74.7%回收率)含有0. 007g硫和 0. 0124g氮/g過濾的液體；和過濾的液體的密度為0. 8459和最終沸點 為486°C。滲余液(56. 46g，回收率14. 16%)含有0. 0076g硫和0. 0158g 氮/g滲余液；以及滲余液的密度為0. 8714和最終沸點為543匸。
實施例2.過濾和未過濾的原位熱處理法液體物流的結垢測試
測試實施例1的未過濾和已過濾的液體樣品的結垢行為。使用 Alcor熱結垢測試儀測定結垢行為。Alcor熱結祐測試儀是由1018 鋼制造的小型的管殼式換熱器，其在使用之前用Norton R222砂紙打 磨。在試驗過程中，監控樣品的出口溫度(乙t)同時保持換熱器溫度(Tc) 在恒定值下。若發生結垢且在管道表面上沉積物質，則樣品的耐熱性 增加和因此出口溫度下降。在給定的時間段之后出口溫度下降是結垢 嚴重程度的量度。在操作2小時之后的溫度下降用作結垢嚴重程度的 指示。AT-T。ut(。)-T。u"2h)。 T。ut(。)定義為在試驗開始時獲得的最大(穩定) 出口溫度，在最先注意到出口溫度下降之后2小時或者當出口溫度已 經穩定至少2小時時記錄T自咖。
在每一次試驗過程中，液體樣品在約3ml/min下連續循環經過換 熱器。換熱器內的停留時間為約10秒。操作條件如下所述壓力40bar， T樣品為約5(TC， T。為350'C，和試驗時間為4. 41小時。未過濾的液體 物流樣品的AT為15。C ,過濾樣品的AT為0。這一實施例證明，納濾由原位熱處理法生產的液體物流除去至少 一部分堵塞組合物。
實施例3.由原位熱處理法液體物流生產烯烴
使用實驗室規模的中試系統進行實驗。該中試系統包括原料供應 系統、催化劑負載和轉移系統、快速流化的提升管反應器、汽提器、 產物分離和收集系統、和再生器。提升管反應器是絕熱的提升管，其 內徑為11-19隨和長度為約3. 2m。提升管反應器出口與汽提器流體連 通，所述汽提器在與提升管反應器出口流相同的溫度下操作且其方式 提供基本上100%的汽提效率。再生器是再生廢催化劑所使用的多段式 連續再生器。將廢催化劑以控制的流量進料到再生器中，并在容器內 收集再生的催化劑。在每一次實驗室試驗過程中，在30分鐘的時間間 隔處獲得物料平衡。通過使用在線的氣相色鐠分析復合氣體樣品，并 收集液體產品樣品和分析過夜。通過測量催化劑的流量和通過測量在 催化劑上的△焦炭(這通過在穩態下操作該單元時，測量在每一次試 驗獲取的廢催化劑和再生催化劑樣品上的焦炭而獲得)，從而測定焦炭 的產率。
分餾由原位熱處理法生產的液體物流，獲得沸程分布為310-640 。C的真空瓦斯油(VGO)物流。接觸VGO物流與在以上所述的催化系統內 含有10%ZSM-5添加劑的流化的催化裂化器E-Cat。提升管反應器溫度 維持在593。C (1100。F)下。所生產的產物以每克產物計，含有0. 1402g C3烯爛、0. 137gC,烯烴、0. 0897gCs烯烴、0. 0152g異C5烯烴、0. Q505g 異丁烯、0. 0159g乙烷、0. 0249g異丁烷、0. 0089g正丁烷、0. 0043g 戊烷、0. 0209g異戊烷、0. 2728g"烴與沸點最多232°C (450°F)的烴的 混合物、0.0881g沸程分布為232_343°C (450-650。F)的經、0. 0769g 沸程分布為343-399'C (650-750°F)的烴和0. 0386g沸程分布為至少 399'C (750°F)的烴和0. 0323g焦炭。
這一實施例證明了生產原油產品的方法，該方法通過精餾從地層 流體分離液體物流生產的液體物流，從而生產沸點在343。C以上的原 油產品；和催化裂化沸點在343。C以上的原油產品，從而生產一種或多種附加的原油產品，其中至少一種附加的原油產品是第二氣體物流。
實施例4.由原位熱處理法生產的液體物流生產烯烴 使用熱裂化的石腦油模擬由原位熱處理法生產的沸程分布為 30-182。C的液體物流。以每克石腦油計，石腦油含有0. 186g萘、0. 238g 異鏈烷烴、0.328g正鏈烷烴、0. 029g環烯烴、0. 046g異烯烴、0. 064g 正烯烴和0. 109g芳烴。在以上所述的催化裂化系統內，接觸石腦油物 流與具有10%ZSM-5添加劑的FCC E-Cat,以生產原油產品。提升管反 應器溫度維持在593°C (1100。F)下。該原油產品包含以每克原油產品 計0.1308g乙烯、0. 0139g乙烷、0. 0966g C4烯烴、0. 0343gC4異烯 烴、0. 0175g丁烷、0. 0299g異丁烷、Q. 0525gC5烯烴、0. 0309gC5異 烯烴、0. 0442g戊烷、0. 0384g異戊烷、0. 4943g(V烴與沸點最多232 。C (450。F)的烴的混合物、0. 0201g沸程分布為232-343。C (450-650。F) 的烴、0. 0029g沸程分布為343-399°C (650-750叩)的烴、和0. 00128g 沸程分布為至少399'C (750。F)的經和0. 00128g焦炭。C廣Cs烯烴的總 量為0. 2799g/g石腦油。
這一實施例證明了生產原油產品的方法，該方法通過精鎦從地層 流體分離液體物流生產的液體物流，從而生產沸點在343。C以上的原油 產品；和催化裂化沸點在343。C以上的原油產品，從而生產一種或多種 附加的原油產品，其中至少一種附加的原油產品是第二氣體物流。
權利要求
1.生產烷基化烴的方法，該方法包括由地下原位熱處理法生產地層流體；分離地層流體，生產液體物流和第一氣體物流，其中該第一氣體物流包含烯烴；精餾液體物流，生產至少第二氣體物流，該第二氣體物流包含碳數為至少3的烴；和將第一氣體物流及第二氣體物流引入烷基化單元中，生產烷基化烴，其中第一氣體物流中的烯烴強化烷基化。
2. 權利要求1的方法，其中第一氣體物流中的烯烴包含碳數為至 少3的烴。
3. 權利要求1或2的方法，其中第一和第二氣體物流中的烯烴包 含丙烯、丁烯、戊烯或它們的組合。
4. 權利要求1-3任一項的方法，其中烷基化烴包含碳數為至少4的烴。
5. 權利要求1-4任一項的方法，其中烷基化烴包含丁烷、戊烷、 己烷、庚烷或它們的混合物。
6. 權利要求1-5任一項的方法，其中精餾液體物流生產包含碳數 為至少5的烴的烴物流。
7. 權利要求1-6任一項的方法，其中精餾液體物流生產包含碳數 為至少5的烴的烴物流，和進一步包括提供至少部分該烴物流到烷基化 單元。
8. 權利要求1-7任一項的方法，其中精餾液體物流生產通過ASTM 方法D2887測定初始沸點為至少343。C的烴物流。
9. 權利要求l-7任一項的方法，其中精餾液體物流生產通過ASTM 方法D2887測定初始沸點為至少343。C的烴物流，和該方法進一步包括 如下步驟催化裂化塔底物流，生產包含碳數為3-5的烴的烴物流；和提供至少部分該C3-C5烴物流到烷基化單元。
10. 權利要求1-9任一項的方法，其中精餾液體物流生產石腦油， 和該方法進一步包括將石腦油與地層流體共混以生產共混流體。
11. 生產烷基化烴的方法，該方法包括 由地下原位熱處理法生產地層流體； 分離地層流體，生產液體物流；在第一催化裂化系統內，催化裂化至少部分液體物流，生產原油產 ，將至少部分原油產品分離成一個或多個烴物流，其中至少一個烴物流是汽油烴物流；在第二催化裂化系統內，通過接觸汽油烴物流與催化裂化催化劑而 催化裂化至少部分汽油烴物流，生產粗烯經物流；和將粗烯烴物流引入烷基化單元，生產一種或多種烷基化烴。
12. 權利要求11的方法，其中烯烴物流包含碳數為3-5的烴。
13. 權利要求11或12的方法，其中烯烴物流包含乙烯、丙烯、丁 烯、異丁烯或它們的混合物。
14. 權利要求11-13任一項的方法，其中烯烴物流包含至少50wt% 的碳數為至多5的烯烴。
15. 權利要求11-14任一項的方法，其中催化裂化至少部分液體物 流生產氣體物流，其中該氣體物流包含碳數為至少3的烴。
16. 權利要求11-15任一項的方法，其中催化裂化至少部分汽油烴 物流生產用過的催化裂化催化劑物流，和該方法進一步包括提供該用過 的催化裂化催化劑物流到第 一催化裂化系統。
17. 權利要求11-16任一項的方法，進一步包括提供初始沸點為 343。C以上的烴物流到第二催化裂化系統，其中所述沸點通過ASTM方法 D2887測定。
18. 權利要求1-17任一項的方法，進一步包括在足以除去堵塞組 合物的條件下加氫處理至少部分液體物流。
19. 制造運輸燃料的方法，該方法包括使用權利要求1-18任一項的方法生產的一種或多種烷基化產品。
20.運輸燃料，它包含使用權利要求1-19的方法生產的一種或多種 烷基化產品。
全文摘要
本發明提供生產烷基化烴的方法，該方法包括由地下原位熱處理法生產地層流體；分離地層流體，生產液體物流和第一氣體物流，精餾液體物流生產至少第二氣體物流，和將第一氣體物流及第二氣體物流引入烷基化單元中以生產烷基化烴。第一氣體物流可包含烯烴，和第一氣體物流中的烯烴可以強化烷基化。第二氣體物流可包含碳數為至少3的烴。
文檔編號C10G1/02GK101316913SQ200680044144
公開日2008年12月3日 申請日期2006年10月20日 優先權日2005年10月24日
發明者A·W·M·羅斯, M·S·M·穆伊勒, R·H·芒德瑪, V·奈爾, W·毛 申請人:國際殼牌研究有限公司