超声反应器中使用的用于升级控类的 超声发生器；
[0020] 图3示出了根据本发明的一个实施方案在超声反应器中使用的用于升级控类的 另一个超声发生器；
[0021] 图4示出了升级控类的工艺流程图，其中来自超声反应器的升级的产物在至少一 个返混鼓泡反应器中被进一步升级；
[0022] 图5示出了升级控类的工艺流程图，其包括串联的两个或多个超声反应器；
[0023] 图6示出了升级控类的工艺流程图，其包括可用于在进入超声反应器之前将催化 剂或氨气中的至少一种混合入重油原料的累；和
[0024] 图7示出了升级控类的工艺流程图，结合累W在进入超声反应器之前在控类中分 散氨和/或催化剂，和与级间分离器结合在至少两个返混鼓泡反应器中用新鲜的氨下游处 理部分升级的控，和未转化的控类的回收。 阳做]发巧详沐阳0%] I.介绍与定义
[0027] 本文描述的是用于升级或改善重油原料质量的系统和方法。重油原料通常具有低 的经济价值，然而升级的重油含有较大比例的高价值的、低沸点的成分。本文描述的系统和 方法利用超声波法W传送超声能量（例如，空化力、剪切、微射流、冲击波、微对流、局部热 点等）至重油中并在传统不认为适合于处理重油的条件下驱动加氨转化。例如，本文描述 的系统和方法在比传统认为可能的压力低的多的压力下（例如，少于5(K)psig)在加氨裂化 反应中利用氨。
[0028] 重油升级的传统方法是依赖于在催化剂存在下非常高的氨气压力（例如，超过 20(K)psig)和高的溫度。然而，由于需要高的氨循环率、回收过量氨的高的成本、高的设备制 造成本和高的设备维护成本，运样的系统可能是不经济的。此外，由于需要高的气体压力W 完成所述加氨转化反应，运样的系统可设及值得注意的安全性问题。相反，本文公开的超声 反应器系统相比较于传统的反应器能够在低得多的氨气压力下完成加氨转化。运是由于在 油/气体/催化剂混合物中超声空化、剪切和其它超声力的有益效果。W前没有注意运些 效果的重要性。
[0029] 在一个实施方案中，采用超声反应器用于升级重油原料。一个示例性的超声反应 器系统包括压力容器和超声发生器。在催化剂和氨气存在下在小于50化sig下将重油原料 供应至超声反应器的压力容器。放置并配置所述超声发生器W传送超声能量与重油原料、 氨气和催化剂接触。
[0030] 如本文所用，术语"超声能量"或"超声"指频率为从约10曲Z至20MHz的机械声 波。超声能量通过空穴作用和继发效应将高能量给予反应介质。在空化气泡的传统的动态 过程中，产生大量的含溶剂蒸汽的微气泡，所述微气泡生长并由于声能传播穿过液体介质 而经历径向运动。运些微气泡生长至约4-3(K)pm的最大直径，且可为稳定的或瞬态的。随 着低的声强度，在几个声循环中微气泡的半径周期性地和反复地扩大和收缩（径向振荡）。 当声能具有足够的强度时，一些微气泡在仅一个或两个声循环中是不稳定的。当气泡的共 振频率高于超声场的共振频率时，气泡在几纳秒内塌陷，运产生特殊的物理和化学效应，增 强了热化学反应或处理。
[0031] 在宽的固体/溶剂界面（〉200gm)处气泡的不对称塌陷产生高速度（〉100m/s)的 朝向固体表面的微射流。气泡的瞬间塌陷还产生可高达l〇3MPa的强的冲击波。流体朝向 或远离空化气泡的剧烈运动定义为微对流，其加剧了流体和固体颗粒的运输并导致根据条 件可引起乳化或分散的力，而强的冲击波和微射流产生比传统机械方法非常强的剪切力， 并能够将液体分散为微小的液滴或将固体颗粒粉碎为细小粉末。
[0032] 超声的化学效应来自由空穴作用产生的局部热点和非常高的局部压力。在气泡塌 陷的时刻，释放大量的能量且运些能量不被立即转移至环境。因此，形成具有非常高的溫度 (例如，约5000°C)、高压力（例如，约50MPa(7300psU)和在气泡内高的加热和冷却速率 (〉109°C/s)的局部热点。所述非常高的溫度和压力可破坏固体材料的结晶状态，当它们彼 此碰撞时引起固体烙化或烙融固体颗粒。在气泡塌陷的时刻超声能量可导致短寿命的反应 性自由基例如来自反应物或溶剂分子的氨和径基自由基的形成。
[0033] 如本文所用。"重油"指重的和超重原油，包括但不限于渣油、煤、渐青、焦油砂 等。重油原料可为液体、半固体和/或固体。本文描述的可被升级的重油原料的实例包 括但不限于加拿大焦油砂，来自BrazilianSantos和Campos盆地，EgyptianGulfof Suez、Qiad、VenezuelanZulia、Malaysia和IndonesiaSumatra的真空渣油。重油原料 的其他实例包括桶的底部沉积物和精炼工艺留下的残渣，包括"桶的底部沉积物"和"残 渣"（或"渣油具有至少343°C化50°F.)的沸点的常压塔底部沉积物，或具有至 少524°C巧75°F.)的沸点的真空塔底部沉积物，或"渣油渐青"和"真空渣油其具有 524°C巧75。F.)或更高的沸点。重油原料的性质可包括，但不限于：TAN至少0.1，至少 0. 3,或至少1 ;粘度至少lOOOcSt;API比重指数在一个实施方案中至多20,在另一个实施 方案中至多10,在另一个实施方案中少于5。Ig重油原料通常包含至少0.OOOlg的Ni/V/ Fe;至少0. 005g的杂原子；至少0.Olg的残渣；至少0. 04g的巧渐青质；至少0. 002g的 MCR;每克原油；至少0.OOOOlg的一种或多种有机酸的碱金属盐；和至少0. 005g硫。在一个 实施方案中，所述重油原料具有至少5wt. %的硫含量和从-5至巧的API比重指数。重油原 料包含Ath油asca渐青（加拿大）通常具有至少50体积％的真空残渣。Boscan(Venezuela) 重油原料可包含至少64体积％的真空渣油。
[0034] 在一个实施方案中，适用于该反应器的加氨转化过程的重油原料选自蒸汽辅助重 力泄油（SAGD)产生的A化erta渐青、中重质含硫原油、常压渣油、真空渣油、来自溶剂脱渐 青单元的焦油、常压瓦斯油、真空瓦斯油、脱渐青油、締控、来源于渐青砂或渐青的油、来源 于煤的油、重质原油和来源于回收的橡胶轮胎、废物和聚合物的油。在所述反应器中，至少 部分重油原料（较高沸点的控类）被转化为较低沸点的控类，形成升级的产物。
[0035] 如本文所用，术语"处理"、"处理的"、"升级（upgrade)"、"升级（upgrading)"和 "升级的"，当与重油原料结合使用时，描述正在经受或已经经受加氨处理的重油原料，或所 得材料或粗制品，具有重油原料的分子量的下降、原料的沸点范围的下降，渐青质浓度的下 降，控自由基浓度的下降，和/或杂质例如硫、氮、氧、面化物和金属的数量的下降。
[0036] 重油原料的升级或处理在运里可被通称为"加氨处理"。加氨处理是指在氨存在 下实施的任何过程，包括但不限于，加氨转化、加氨裂化、加氨作用、加氨处理、加氨脱硫、加 氨脱氮、加氨脱金属、加氨脱芳控、加氨异构化、加氨脱蜡和加氨裂化包括选择性加氨裂化。 加氨处理的产物可显示较低的粘度、较好的粘度指数、较高的饱和控含量、较低的芳香控含 量、低溫性质、挥发性和去极化等。
[0037] 利用重油升级将重油或渐青转化为商业上有价值的较轻的产物，例如，较低沸点 的控类，在一个实施方案中包括液化石油气（LPG)、汽油、煤精（jet)、柴油、真空瓦斯油 (VG0)和燃料油。
[0038] 在重油升级工艺中，通过在氨存在下与催化剂原料接触而处理或升级重油原料并 使其转化为较轻的产物。所述催化剂可为负载型催化剂、废催化剂的细颗粒和/或由油溶 性有机金属复合物产生的金属硫化物的个体分子。
[0039] 在重油升级工艺的一个实施方案中，在典型的常用于商业流化床加氨裂化器中的 固体非均相催化剂存在下实施所述工艺。
[0040] 在本发明的方法中使用的固体非均相催化剂可具有如下特征：总孔体积约 0. 2-约1. 2cc/g，例如约0. 77cc/g;表面积约50-约SOOmVg，例如约280mVg。
[0041] 在另一个重油升级工艺的实施方案中，所述工艺使用浆状催化剂。在一个实施方 案中，浆状催化剂可包括一种或多种上述非均相催化剂的磨碎颗粒。在另一个实施方案中， 所述浆状催化剂可包括由已被混合入控类原料的油可混溶的有机金属复合物产生的催化 剂。
[0042] 典型的油可混溶或油可溶的催化剂化合物包括，除了别的之外，下面物质的一种 或混合物：脂肪族簇酸的金属盐，如硬脂酸钢、栋桐酸钢、豆違酸钢、辛酸钢；环烧簇酸的金 属盐，如环烧酸钻、环烧酸铁、环烧酸钢；脂环族簇酸的金属盐，例如环己烧簇酸钢；芳香 族簇酸的金属盐，如苯甲酸钻、邻甲基苯甲酸钻、间甲基苯甲酸钻、邻苯二甲酸钻（cobalt 地thallate)、对甲基苯甲酸钢；横酸的金属盐，例如苯横酸钢，对甲苯横酸钻、二甲苯横酸 铁；亚横酸的金属盐，苯亚横酸钢、苯亚横酸铁；憐酸的金属盐，例如苯基憐酸钢；硫醇的金 属盐，例如辛基硫醇铁、己基硫醇钻；酪类化合物的金属盐，例如钻的酪盐、铁的酪盐；多径 基芳香族化合物的金属盐，例如儿茶酪铁（iron catecholate)、间苯二酪钢；有机金属化合 物，例如六幾基钢、六幾基铁、环戊二締基Ξ幾基钢；金属馨合物，例如乙二胺四簇酸二亚铁 盐（ethylene diamine tetra carboxylic acid-di-ferous salt);和有机胺的金属盐，例 如化咯钻盐。上述化合物优选的例子包括：环烧酸钻、六幾基钢、环烧酸钢、辛酸钢和己酸 钢。
[0043] 已发现可通过使用多于一种金属的油可混溶的催化剂化合物扩大油可混溶的催 化剂化合物的影响。例如，如果使用钢（例如，作为环烧酸盐），发现需要添加附加数量的钻 (例如，作为环烧酸盐）。运产生对催化剂的脱硫作用和脱金属作用的正的协同促进效应。 钻通常W约0. 2-约2摩尔每摩尔钢，例如0. 4摩尔每摩尔钢的量添加。 W44] 基于将被加氨转化的控油，所述油可混溶的催化剂化合物应W小于约600wppm(即，金属的）例如约1-约200wppm的量存在。在一个实施方案中，基于负载的控 油，所述油可混溶的催化剂化合物应W约15-约lOOwppm的量存在。 W45] 在一个实施方案中，所述浆状催化剂包括平均粒度至少1微米的颗粒 (particles)(或颗粒（particulates))。在另一个实施方案中，所述催化剂浆