技术领域
[0001] 公开了对石油进行提质的方法。具体而言，公开了通过除去沥青质来对石油进行提质的方法和系统。
背景技术
[0002] 存在若干种类的沥青，如沥青胶结料(asphalt cement)、液态沥青和吹制沥青。吹制沥青可以包含经
氧化的沥青，经氧化的沥青具有比未经氧化的沥青更高的
软化点。吹制沥青适用于遮蔽、管道
隔热、密封和防
水。
[0003] 在流动空气的存在下，沥青的氧化以生产吹制沥青通常在400华氏度(℉)和600℉之间(204摄氏度(℃)至315℃)进行。可以添加诸如五氧化二磷和氯化
铁之类的催化剂以促进氧化。
[0004] 沥青的氧化包括许多反应。主要反应是脱氢、缩聚和偶合，这使得产物具有更高的分子量和更高的软化点。
原油的胶质馏分具有比原油的其他馏分(如饱和
烃、芳烃和沥青质)更多的极性成分，易于通过氧化进行缩聚。
[0005] 生产吹制沥青的方法会经历缓慢的气态氧向粘性沥青基质的传质速率，这会限制氧化的程度。可以使用催化剂来增加低温时的氧化，但催化剂会提高成本并需要敏感的处理。
[0006] 沥青质可以用于生产吹制沥青。不饱和
碳碳键比饱和碳碳键更易于氧化。除非精制工艺为焦化器或其他热裂化单元，否则来自常规精制工艺的普通沥青不包含不饱和键。然而，由于在沥青质基质中存在固体
焦炭，因此来自常规热裂化单元的沥青质不适合作为吹制沥青的原料
发明内容
[0007] 公开了对石油进行提质的方法。具体而言，公开了通过除去沥青质来对石油进行提质的方法和系统。
[0008] 在第一方面，提供了一种生产吹制沥青的方法。该方法包括以下步骤：在混合器中将经加热的烃流和
超临界水混合以产生混合料流，其中经加热的烃流的
温度低于水的
临界温度的温度且压
力在23兆帕斯卡(MPa)和35MPa之间，其中超临界水的温度在水的临界温度和600℃之间且压力为23MPa至35MPa，其中混合料流包含水和具有沥青质馏分的烃；将混合料流引入超临界水反应器；在反应温度和反应压力下运行超临界水反应器一段
停留时间以产生反应器流出物；将反应器流出物引入冷却器；降低冷却器中的反应器流出物的温度以产生冷却的流出物；通过减压装置供给冷却的流出物以产生减压料流；将减压料流引入闪蒸罐；分离闪蒸罐中的减压料流以产生轻质馏分流和重质馏分流，轻质馏分流包含轻质烃和水，重质馏分流包含软沥青馏分、沥青质馏分和水。该方法还包括以下步骤：将重质馏分流引入储罐，储罐配置为储存重质馏分流；从储罐中取出氧化反应器进料，将氧化反应器进料引入氧化反应器；将氧源引入反应器，其中氧源包括分子氧；以及在氧化温度和氧化压力下运行氧化反应器以产生产物流出物，产物流出物包含经氧化的沥青质馏分。
[0009] 在某些方面，该方法还包括以下步骤：将烃原料引入原料
泵；提高烃原料的压力以产生加压原料；将加压原料引入原料交换器；提高加压原料的温度以产生经加热的烃流；将水进料引入水泵；提高水进料的压力以产生加压水；将加压水引入
热水器；以及提高加压水的温度以产生超临界水。在某些方面，该方法还包括以下步骤：将轻质馏分流引入轻质馏分冷却器；降低轻质馏分冷却器中的轻质馏分流的温度以产生冷却的轻质馏分；将冷却的轻质馏分引入蒸气分离器；分离蒸气分离器中的冷却的轻质馏分以产生蒸气流和液体流；将液体流引入
油分离器；以及分离油分离器中的液体流以产生经提质的烃流和水流，其中经提质的烃流包含经提质的烃。在某些方面，该方法还包括以下步骤：在将重质馏分流引入储罐的步骤之前，将重质馏分流引入
溶剂脱沥青单元；分离
溶剂脱沥青单元中的重质馏分流以产生沥青质流和软沥青流；将沥青质流引入储罐；从储罐中取出反应器进料；以及在氧化温度和氧化压力下将反应器进料引入氧化反应器以生产沥青质产物，其中沥青质产物包含经氧化的沥青质馏分。在某些方面，经加热的烃原料的烃原料选自由下列组成的组：全馏分原油、蒸馏后的原油、常压馏分油、常压渣油、减压馏分油、减压渣油、裂化产物流、采出油、澄清油、来自乙烯工厂的重质烃流、
液化煤、
生物材料衍生物以及它们的组合。在某些方面，在SATP下，经加热的烃流的体积流量与超临界水的体积流量之比在1:10和10:1之间。在某些方面，反应温度高于水的临界温度，反应压力在23MPa和35MPa之间，并且停留时间在5秒和30分钟之间。在某些方面，氧化反应器为半间歇反应器。在某些方面，氧化温度在150℃和300℃之间，氧化压力在1psig和100psig之间，并且反应时间在10分钟和240分钟之间。
[0010] 在第二方面，提供了一种生产吹制沥青的系统。该系统包括：混合器，该混合器配置为将经加热的烃流与超临界水混合以产生混合料流；
流体连通至混合器的超临界水反应器，该超临界水反应器配置为产生反应器流出物；流体连通至超临界水反应器的冷却器，该冷却器配置为降低反应器流出物的温度以产生冷却的流出物；流体连通至冷却器的减压装置，该减压装置配置为降低冷却的流出物的压力以产生减压料流；流体连通至减压装置的闪蒸罐，该闪蒸罐配置为分离减压料流以产生轻质馏分流和重质馏分流；流体连通至闪蒸罐的储罐，该储罐配置为储存重质馏分流；以及流体连通至储罐的氧化反应器，该氧化反应器配置为产生产物流出物。
[0011] 在某些方面，该系统还包括：原料泵，该原料泵配置为提高烃原料的压力以产生加压原料；流体连通至原料泵的原料交换器，该原料交换器配置为提高加压原料的温度以产生经加热的烃流；水泵，该水泵配置为提高水进料的压力以产生加压水；以及流体连通至水泵的热水器，该热水器配置为提高加压水的温度以产生超临界水。在某些方面，该系统还包括：流体连通至闪蒸罐的轻质馏分冷却器，该轻质馏分冷却器配置为降低轻质馏分冷却器中的轻质馏分流的温度以产生冷却的轻质馏分；流体连通至轻质馏分冷却器的蒸气分离器，该蒸气分离器配置为分离冷却的轻质馏分以产生蒸气流和液体流；以及流体连通至蒸气分离器的油分离器，该油分离器配置为分离液体流以产生经提质的烃流和水流，其中经提质的烃流包含经提质的烃。在某些方面，该系统还包括流体连通至闪蒸罐的溶剂脱沥青单元，该溶剂脱沥青单元配置为分离重质馏分以产生沥青质流和软沥青流；流体连通至溶剂脱沥青单元的储罐；以及流体连通至储罐的氧化反应器，该氧化反应器配置为产生沥青质产物，其中沥青质产物包含经氧化的沥青质馏分。在某些方面，经加热的烃原料的烃原料选自由下列组成的组：全馏分原油、蒸馏后的原油、常压馏分油、常压渣油、减压馏分油、减压渣油、裂化产物流、采出油、澄清油、来自乙烯工厂的重质烃流、液化煤、生物材料衍生物以及它们的组合。在某些方面，在SATP下，经加热的烃流的体积流量与超临界水的体积流量之比在1:10和10:1之间。在某些方面，其中超临界水反应器中的反应温度高于水的临界温度，超临界水反应器中的反应压力在23MPa和35MPa之间，并且超临界水反应器中的停留时间在5秒和30分钟之间。在某些方面，其中氧化反应器为半间歇反应器。在某些方面，其中氧化反应器中的氧化温度在150℃和300℃之间，氧化反应器中的氧化压力在1psig和100psig之间，并且氧化反应器中的反应时间在10分钟和240分钟之间。
附图说明
[0012] 根据以下描述、
权利要求和附图，将更好地理解本公开的范围的这些和其他特征、方面和优点。然而，应注意，附图仅示出了若干实施方案，因此不应被认为是对本公开的范围的限制，因为本公开可以允许其他等效实施方案。
[0013] 图1提供了本方法的实施方案的
流程图。
[0014] 图2提供了本方法的实施方案的流程图。
[0015] 图3提供了本方法的实施方案的流程图。
具体实施方式
[0016] 虽然将通过若干实施方案来描述本公开的范围，但应理解，相关领域的普通技术人员将理解，对本文描述的装置和方法的许多例证、变化和改变都在本公开的范围和精神之内。因此，在不失一般性且不对实施方案施加限制的情况下阐述所描述的实施方案。本领域技术人员应理解，本公开的范围包括
说明书中描述的特定特征的所有可能的组合和用途。
[0017] 本文描述了从石油料流中除去沥青质的方法和系统。有利地，所描述的方法和系统不存在链烷烃溶剂，这避免了溶剂浪费的产生。有利地，所描述的方法和系统在温和的条件下除去沥青质，这减少了焦炭的生成。有利地，所描述的方法和系统在低温和
大气压力下运行，从而得到这样一种方法：与除去沥青质的其他方法相比，该方法消耗较少的
能量。有利地，所描述的方法和系统在不使催化剂失活的情况下除去了沥青质。有利地，重质馏分的基质中存在的水改进了分子氧的传质，这提高了吹制沥青的产量。
[0018] 如全文所使用的，“沥青质”是指高分子量多环芳烃的混合物，其主要由碳、氢、氮、氧和硫以及微量的诸如
钒和镍之类的金属组成，并且氢与碳之比为约1.2:1。操作上，沥青质是指
碳质材料的正庚烷不溶、
甲苯可溶的成分。沥青质是蒸馏工艺中的粘的、黑色的、高
粘度的残留物。沥青质包含易于缔合或聚集的高极性物质，这使得对沥青质进行完全分子分析(例如通过质谱法)变得困难。
[0019] 如全文所使用的，“经提质的烃”是指相对于工艺进料流中的烃，具有提高的API重度、降低的诸如硫、氮和金属之类的杂质含量、降低的沥青质含量以及提高的馏分油含量中的一者或全部的烃。本领域技术人员应理解，经提质的烃可以具有相对含义，从而虽然经提质的烃流与另一种烃流相比可以是提质的，但是仍然可以包含不期望的成分，如杂质。
[0020] 如全文所使用的，“半间歇”是指这样一种工艺，其中在反应时间后排空反应器，然后填充新的反应物流体。
[0021] 如全文所使用的，“浸入管”是指这样一段管道，其中出口低于容器中的液面。
[0022] 如全文所使用的，“外部供应的催化剂”是指任何并非来自所述方法的烃原料的人造催化剂源，如反应器中的催化剂床、引入反应器中的催化剂以及与反应器进料混合的催化剂；外部供应的催化剂并不排除烃原料中可能催化该方法中的其他反应的成分，如存在的金属，比如钒、镍和铁。
[0023] 如全文所使用的，“不明显的分离”是指分离中的沸点未受严格控制或者未在多个阶段中得到控制的分离。
[0024] 如全文所使用的，“软沥青”或“软沥青馏分”是指烃的正庚烷溶液馏分。
[0025] 如全文所使用的，“吹制沥青”是指经氧化的沥青质馏分和未经氧化的沥青质馏分的混合物。
[0026] 参照图1，提供了吹制沥青的生产方法的工艺流程图。
[0027] 通过原料泵15将烃原料105输送至原料交换器25。烃原料105可以是包含沥青质馏分且其中至少10％的成分的实沸点大于650华氏度(℉)的任何来源的烃。烃原料105的运动粘度可以为在300℉时小于10,000厘斯(cSt)，或者在300℉时小于1,000cSt，或者在300℉时介于6cSt和1,000cSt之间。烃的实例包括全馏分原油、蒸馏后的原油、常压馏分油、常压渣油、减压馏分油、减压渣油、裂化产物流、采出油、澄清油、来自乙烯工厂的重质烃流、液化煤、生物材料衍生物以及它们的组合。裂化产物流可以包括轻质循环油和焦化
瓦斯油。生物材料衍生物可以包括
生物燃料油。烃原料105的来源可以是来自精炼厂的其他料流。烃原料105的沥青质馏分可以在2重量％和50重量％之间，或者在5重量％和50重量％之间，或者在
10重量％和50重量％之间，或者在2重量％和25重量％之间，或者在5重量％和25重量％之间，或者在10重量％和25重量％之间，或者在2重量％和16重量％之间，或者在5重量％和16重量％之间，或者在10重量％和16重量％之间。烃原料105中的沥青质馏分小于2重量％会使该方法效率低下。大于50重量％的沥青质馏分会导致这样一种超临界水过程，该过程导致增加的焦炭形成。在至少一个实施方案中，烃原料105是来自阿拉伯
轻质原油的减压渣油馏分，其具有2重量％的沥青质馏分。在至少一个实施方案中，烃原料105是来自阿拉伯重质原油的减压渣油馏分，其具有16重量％的沥青质馏分。
[0028] 原料泵15提高烃原料105的压力以产生加压原料115。原料泵15可以是能够提高烃流的压力的任何类型的泵。在至少一个实施方案中，原料泵15为隔膜
计量泵。加压原料115的压力可以大于水的
临界压力，或者在23MPa和35MPa之间，或者在24MPa和30MPa之间。
[0029] 原料交换器25提高加压原料115的温度以产生经加热的烃流125。原料交换器25可以是能够提高烃流的温度的任何类型的
热交换器。经加热的烃流125的温度低于水的临界温度，或者低于350摄氏度(℃)，或者在100℃和250℃之间。
[0030] 通过水泵10将水进料100输送至热水器20。水进料100可以是电导率低于每厘米1.0微西
门子(μS·cm-1)或小于0.1μS·cm-1的任何软化水。
[0031] 水泵10提高水进料100的压力以产生加压水110。水泵10可以是能够提高水流压力的任何类型的泵。在至少一个实施方案中，水泵10为隔膜计量泵。加压水110的压力可以大于水的临界压力，或者在23MPa和35MPa之间，或者在24MPa和30MPa之间。
[0032] 热水器20提高加压水110的温度以产生超临界水120。热水器20可以是能够提高水流的温度的任何类型的热交换器。在至少一个实施方案中，热水器20为能够从反应器流出物140回收热量以提高加压水110的温度并降低反应器流出物140的温度的交叉热交换器。超临界水120的温度在水的临界温度和600摄氏度(℃)之间，或者在380℃和600℃之间。
[0033] 将超临界水120和经加热的烃流125引入混合器30以产生混合料流130。在标准
环境温度和压力(SATP)下，经加热的烃流125的体积流量与超临界水120的体积流量之比介于1:10至10:1之间，或者在SATP下介于1:5和5:1之间，或者在SATP下介于1:1和1:5之间。在至少一个实施方案中，经加热的烃流125的体积流量小于超临界水120的体积流量，这减少了超临界水反应器40中的氢在烃之间传递的机会。
[0034] 混合器30可以是能够混合超临界水120和经加热的烃流125的任何类型的混合装置。混合器30的实例可以包括超声装置和三通接头。混合器30能够使水和经加热的烃流125中的烃充分混合。可以将混合料流130引入超临界水反应器40。
[0035] 超临界水反应器40可以是能够在超临界条件下维持转化反应的任何类型的反应器。超临界水反应器40的实例可以包括管型立式反应器、管型卧式反应器、容器型反应器和罐型反应器。在超临界水反应器40为容器型反应器或罐型反应器的实施方案中，超临界水反应器40可以包括内部混合装置。在至少一个实施方案中，内部混合装置为搅拌器。超临界水反应器40可以在反应温度和反应压力下运行。反应温度可以高于水的临界温度，或者在380℃和480℃之间，或者在390℃和420℃之间。反应压力可以在23MPa和35MPa之间，或者在
24MPa和30MPa之间。可以通过减压装置55来控制反应压力。流体在超临界水反应器40中的停留时间在5秒和30分钟之间，或者在5秒和10分钟之间。可以通过假设反应器中流体的
密度为反应温度和反应压力下的水的密度来计算超临界水反应器40中的停留时间。
[0036] 反应器流出物140包括含有沥青质的沥青质馏分。在超临界水反应器40的存在下进行反应的结果是，沥青质馏分中的沥青质包含烯键。沥青质馏分可以包含烯烃化合物，如1-烯烃、环烯烃和共轭烯烃。有利地，超临界水反应器生产了具有烯键的沥青质，同时使焦炭的形成最小化。反应器流出物140离开超临界水反应器40。
[0037] 可以将反应器流出物140引入冷却器50以产生冷却的流出物150。冷却器50可以是能够降低反应器流出物140的温度的任何热交换器。冷却的流出物150的温度低于水的临界温度。在至少一个实施方案中，冷却的流出物150的温度在250℃和373℃之间。在至少一个实施方案中，对石油进行提质的方法不使用冷却器50。可以基于闪蒸罐60中期望的条件和反应器流出物140的组成来确定冷却器50和冷却的流出物150的添加。
[0038] 可以将冷却的流出物150引入减压装置55以产生减压料流155。减压装置55可以是配置为降低冷却的流出物150的流体压力的任何类型的压力调节器。减压装置55的实例包括背压调节器。在给定温度下，减压料流155的压力低于产生
蒸汽的压力。在至少一个实施方案中，减压料流155的压力小于2MPa。将减压料流155引入闪蒸罐60。
[0039] 闪蒸罐60分离减压料流155以产生轻质馏分流160和重质馏分流162。基于闪蒸罐60中的温度和压力来确定轻质馏分流160的组成和重质馏分流162的组成。可以设定温度和压力以便获得轻质馏分流160中的特定组成或重质馏分流162中的特定组成。轻质馏分流
160包含水和烃的轻质馏分。重质馏分流162包含水和烃的重质馏分。在至少一个实施方案中，重质馏分流162包含水、软沥青馏分和沥青质馏分。
[0040] 闪蒸罐60可以包括内部加热装置或外部加热装置，以相对于减压料流155的温度来提高或维持闪蒸罐60的温度。闪蒸罐60可以包括内部混合装置以增强闪蒸罐60中的液体的混合。
[0041] 在至少一个实施方案中，基于减压料流155的蒸馏物
分馏点来确定温度，使得20体积％的蒸馏物(称为“T20”)的初馏点高于650℉。常压渣油馏分的蒸馏物分馏点为650℉。减压渣油馏分的蒸馏物分馏点为1050℉。因为闪蒸罐具有不明显的分离性能，所以可以将T20作为目标。T20的目标还在于产生可流动的重质馏分流。沥青质可以浓缩在沸点高于1050℉的原油馏分中。为了降低重质馏分流162的粘度，可以使用T20的分馏点，以使重质馏分流162包含一定量的软沥青馏分。重质馏分流162中的水的浓度可以小于10重量％，或者在0.1重量％和10重量％之间，或者在0.5重量％和10重量％之间，或者在0.1重量％和1重量％之间，或者在0.1重量％和5重量％之间。在至少一个实施方案中，重质馏分流162中的水的浓度为0.5重量％。有利地，重质馏分流162中存在的水分散遍布重质馏分流162中的烃。
[0042] 可以将轻质馏分流160引入轻质馏分冷却器65。轻质馏分冷却器65可以降低轻质馏分流160的温度以产生冷却的轻质馏分165。冷却的轻质馏分165的温度可以在10℃和30℃之间的范围内。可以将冷却的轻质馏分165引入一个或以上分离单元。在至少一个实施方案中，将冷却的轻质馏分165引入蒸气分离器80。蒸气分离器80将冷却的轻质馏分165分离成蒸气流180和液体流182。蒸气流180可以包含轻质气体和轻质烃。蒸气流180中存在的轻质烃可以包括甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯以及它们的组合。轻质气体可以包括二氧化碳、水蒸气、
硫化氢、
氨气以及它们的组合。液体流182可以包括石脑油和瓦斯油范围的烃。可以将液体流182引入油分离器90。油分离器90将液体流182分离为水流192和经提质的烃流190。水流192包含液体流182中存在的水。经提质的烃流190包含相对于烃原料105而言经提质的烃。在至少一个实施方案中，可以将冷却的轻质馏分165引入三相分离器，该三相分离器可以产生气体产物流、含水流和含烃流。
[0043] 可以将重质馏分流162引入储罐70。储罐70可以是能够存储半间歇工艺上游的流体的任何类型的容器。超临界水反应器可以是连续反应器，并且氧化反应器为半间歇反应器。可以将氧化反应器进料170从储罐70中取出并引入氧化反应器75。
[0044] 氧化反应器75可以是能够容纳烃的氧化反应的任何容器。氧化反应器75可以是半间歇反应器。在至少一个实施方案中，氧化反应器75可以包括内部搅拌器，该内部搅拌器配置为混合氧化反应器75中的流体。在至少一个实施方案中，氧化反应器为半间歇搅拌反应器。可以基于期望的反应时间来设计氧化反应器75的内部容积。反应时间可以在10分钟和240分钟之间，或者在60分钟和120分钟之间。反应时间超过240分钟会导致沥青被过度氧化，从而造成产物流出物的粘度使得产物流出物难以被处理。低于10分钟的反应时间会导致沥青产物流出物无法达到所需的品质目标，包括软化点。氧化反应器75可以具有内部加热元件或外部加热元件，该内部加热元件或外部加热元件配置为维持氧化反应器75中的氧化温度。氧化反应器75中的氧化温度可以在150℃和300℃之间，或者在150℃和250℃之间，或者在150℃和200℃之间，或者在200℃和250℃之间，或者在200℃和300℃之间，或者在
250℃和300℃之间。氧化反应器75的氧化压力可以在每平方英寸1磅表压(psig)和100psig(6.89kPa和689kPa)之间，或者在1psig和50psig(6.89kPa和344kPa)之间，或者在1psig和
10psig(6.89kPa和68.9kPa)之间。可以使用泵在反应压力下引入氧化反应器进料170。氧化反应器75可以没有外部供应的催化剂。来源于烃原料中的金属可以浓缩在重质馏分中，并且可以在氧化反应器中被外部供应的氧而氧化。在氧化反应器中，这样的金属氧化物可以具有催化作用，从而增强烃的氧化反应。
[0045] 氧源174可以是具有分子氧浓度的任何含氧气体。氧源174的实例可以包括空气、富氧空气和纯氧。可以通过一个或以上浸入管将氧源174引入氧化反应器75。浸入管被配置为将含氧气体直接提供给氧化反应器75中的流体。浸入管可以包括气体分配器。气体分配器可以是能够使气体分散到液体中的任何机械装置。气体分配器可以包括
烧结的金属尖端或烧结的
石英。有利地，气体分配器使气体均匀地分散到氧化反应器中的液体中，并且能够增大气体与液体之间的界面。浸入管的使用增加了氧在液体中的分散。可以调节氧源174的流量，从而将废气172中的氧浓度保持在10体积％和50体积％之间。可以由作为反馈回路的一部分的分析仪对废气172中的氧浓度进行监测，以控制氧源174的流量。在氧源174为空气的实施方案中，对于每1千克(kg)氧化反应器进料170，氧源174的流量为至少每分钟1,000标准立方厘米(SCCM)。在氧化反应器75中，氧源174中的分子氧与烃反应以氧化包括沥青质馏分在内的烃。
[0046] 氧化反应器进料170中存在的水起到混溶剂的作用，以增加氧渗透到氧化反应器进料170的沥青质馏分中的扩散。有利地，将超临界水反应器和氧化反应器组合在同一方法中确保了当将沥青质馏分引入氧化反应器时，水与沥青质馏分混合。将水直接引入氧化反应器将不会获得水混合在沥青质馏分中且与沥青质馏分中的沥青质
接触的充分混合的流体。
[0047] 废气172离开氧化反应器75。可以根据需要在反应时间内周期性地释放废气172，以维持氧化反应器75中的氧化压力。可以在反应时间结束时排出废气172。可以对废气172进行处理以满足环境法规，然后释放至大气。在至少一个实施方案中，可以对废气172进行处理，然后再循环至氧化反应器75。
[0048] 在反应时间结束时，可以将氧化反应器75的全部液体体积作为产物流出物175除去。产物流出物175可以包含吹制沥青、经氧化的软沥青馏分、未经氧化的软沥青馏分和水。吹制沥青可以包括经氧化的沥青质馏分和未经氧化的沥青质馏分。可以对产物流出物175进行进一步处理。在至少一个实施方案中，可以将产物流出物175引入溶剂提取单元以除去软沥青馏分。在至少一个实施方案中，可以将产物流出物175引入干燥单元以除去水。在至少一个实施方案中，可以在混合单元中将产物流出物175与添加剂进行混合，然后引入生产产物吹制沥青的单元。
[0049] 参照图2，提供了沥青质的生产方法的实施方案。将重质馏分162引入溶剂脱沥青单元62。溶剂脱沥青单元62可以是任何极性-非极性连续分离工艺。溶剂脱沥青单元62将重质馏分162分离成沥青质流262和软沥青流260。将重质馏分162引入氧化反应器75上游的溶剂脱沥青质单元62，使得氧化反应器75的进料不包含软沥青馏分，这产生了具有较少杂质的经氧化的沥青质馏分。在至少一个实施方案中，可以将软沥青流260与经提质的烃流190合并。将沥青质流262引入储罐70。
[0050] 将反应器进料270从储罐70中取出并引入氧化反应器75。氧化反应器75参照图1描述。在反应时间结束时，可以将氧化反应器75的全部液体体积作为沥青质产物275除去。沥青质产物275可以包含吹制沥青和水。可以对沥青质产物275进行进一步处理。在至少一个实施方案中，可以将沥青质产物275引入干燥单元以除去水。在至少一个实施方案中，可以在混合单元中将沥青质产物275与添加剂进行混合，然后引入生产吹制沥青的单元。
[0051] 在至少一个实施方案中，分离沥青质的系统和方法不存在向超临界水反应器添加外部供应的
氧化剂。超临界水反应器中的氧化剂可以产生
一氧化碳和二氧化碳，但由于超临界水反应器中的温度高于水的超临界温度，因此不会产生部分氧化的烃。此外，在超临界水的存在下，任何部分氧化的烃都会分解。超临界水反应器不存在缩聚反应。因此，超临界水反应器上游的氧化反应器的不会得到经氧化的沥青质产物。超临界水反应器为水与烃混合以及渗透整个重质馏分提供了一个途径。水可以通过溶解软沥青并溶胀沥青质而进行混合。添加至氧化反应的水或蒸汽无法与烃混合并渗透重质馏分。在氧化反应器中的条件下，蒸汽对软沥青的溶解有限且对沥青质的溶胀有限。
[0053] 实施例1.基于图3的方法流程图，在中试规模系统中进行实施例1。烃原料105是来自API重度为10.3、硫含量为5.2重量％且沥青质馏分为10重量％的阿拉伯重质原油的常压渣油馏分。烃原料105的实沸点馏分示于表1。
[0054] 表1.实施例1中的烃原料的实沸点馏分
[0055] 蒸馏收率(体积％) 温度(℃)5％ 387
10％ 405
20％ 444
30％ 486
50％ 579
70％ 683
80％ 753
90％ 853
95％ 934
[0056] 从进料罐415中抽出烃原料105，在氮气吹扫除氧的条件下、在100℃下对烃原料105进行储存。从水罐410中抽出水进料100，用氮气吹扫水罐410以除氧。在SATP下，通过水泵10以0.2升/小时(L/hr)的体积流量泵送水进料1000。在SATP下，通过原料泵15以0.2升/小时(L/hr)的体积流量泵送烃原料105。经加热的烃流125与超临界水120的体积流量之比为1:1。原料交换器25为电热丝加热器，并且经加热的烃流125的温度为150℃。热水器20为电预热器，并且超临界水120的温度为450℃。
[0057] 混合器30为三通接头，其内径为2.2毫米(mm)。将超临界水120和经加热的烃流125引入混合器30。如通过靠近混合器30的
热电偶所测得的，混合料流130的温度为360℃。将混合料流130引入超临界水反应器40。
[0058] 超临界水反应器40为一对垂直管式连续流型反应器，其内径为20.2mm且长度为500mm。这两个反应器通过四分之一英寸的管道
串联连接。流体方向为向上升流。由位于各反应器内部的热电偶控制各反应器的温度。将反应温度设定为410℃。通过超临界水反应器
40的停留时间为7分钟。
[0059] 冷却器50为双管式热交换器，其中使15℃的自来
水循环以冷却反应器流出物140。控制
自来水的流量，以使冷却的流出物150的温度维持在370℃。减压装置55为背压调节器，并且减压料流155的压力为0.5MPa。
[0060] 闪蒸罐60的内部容积为120L。闪蒸罐60的温度为155℃的温度且压力为0.5MPa。轻质馏分流160和重质馏分流162的组成示于表2。
[0061] 表2.轻质馏分流和重质馏分流的性质
[0062]
[0063] 储罐70为储藏瓶，并且将重质馏分流162收集在其中。氧化反应器的进料为约50毫升(ml)或48克(g)的重质馏分，并被放置在氧化反应器75中。氧化反应器75是内部容积为500ml的
高压釜式反应器。氧源174是由放置在反应器内部的浸入管提供的空气。在SATP下，将氧源174的流量调节至100ml/min。氧化反应器75中的压力由氧源174控制为每平方英寸
50磅表压(psig)。氧化反应器75具有设定为以每分钟500转(rpm)旋转的搅拌器以混合内部流体。在1小时内，使氧化反应器75中的温度从室温升高至230℃，然后在该温度下保持1小时。然后通过将反应器主体置于保持在15℃的水浴中，从而使反应器内部冷却回室温。用正庚烷提取来自氧化反应器75的产物，从而留下具有表3中的性质的吹制沥青。[在实施例的吹制沥青中获得了沥青质？]
[0064] 表3.实施例1的吹制沥青的性质
[0065]性质 吹制沥青
来自反应产物的回收率 19重量％
210℉时的粘度 590cSt
软化点(ASTM D-36) 65℃
25℃时的渗透(ASTM D-5 0.3mm
[0066] 实施例2.该实施例为比较例。在相同的条件下，包括运行温度、反应时间、空气流量和反应压力，将与实施例1中相同的来自API重度为10.3、硫含量为5.2重量％且沥青质馏分为10重量％的阿拉伯重质原油的常压渣油馏分的烃添加至作为氧化反应器75的与实施例1中所用的相同的高压釜式反应器中，而不先对烃进行超临界
水处理。
[0067] 如实施例1中那样，用正庚烷提取来自高压釜式反应器的产物，从而留下具有表4中的性质的吹制沥青。
[0068] 表4.实施例2的吹制沥青的性质
[0069] 性质 吹制沥青来自反应产物的回收率 12重量％
210℉时的粘度 580cSt
软化点(ASTM D-36) 59℃
25℃时的渗透(ASTM D-5 0.3mm
[0070] 与实施例1中的吹制沥青相比，实施例2中回收了较少的沥青质馏分。超临界水反应器和氧化反应器的组合获得了较高的吹制沥青质的回收(率)和具有较高软化点的吹制沥青，这是有利的。
[0071] 虽然进行了详细描述，但是应当理解，在不脱离本公开的原理和范围的情况下，可以在此做出各种改变、替换和更改。因此，本公开的范围应由以下权利要求及其适当的合法等同方式来确定。除非另有说明，否则所描述的各种元件可以与本文所述的所有其他元件组合使用。
[0072] 除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物。
[0073] 可选的或可选地是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生。该描述包括事件或情况发生的实例以及事件或情况没有发生的实例。
[0074] 在本文中，范围可以表达为从大约一个特定值和/或到大约另一特定值。当表达这样的范围时，应当理解，另一实施方案是从一个特定值和/或到另一特定值，以及在所述范围内的所有组合。
[0075] 贯穿本
申请，在引用
专利或出版物的情况下，旨在通过引用的方式将这些参考文献的公开内容并入本申请，以便更全面地描述
现有技术，除非这些参考文献与本文所作的表述相互矛盾。
[0076] 如在本文和在所附权利要求中所使用的，词语“包含”、“具有”和“包括”以及它们的所有语法变体各自旨在具有开放的、非限制性的含义，其不排除另外的要素或步骤。
[0077] 如本文所使用的，诸如“第一”和“第二”之类的术语是任意分配的，并且仅旨在对设备的两个或以上组件之间进行区分。应当理解，词语“第一”和“第二”不具有其他目的，并且既不是组件的名称的一部分也并非对组件的描述，也不必然地定义组件的相对
位置或
定位。此外，应当理解，仅仅使用术语“第一”和“第二”并不要求存在任何“第三”组件，尽管在本公开的范围内可以预期该可能性。
