抛光的涡轮机燃料的制作方法

本发明涉及用于燃烧气体驱动的涡轮机的去污染的超净液体燃料，以及用于从原油、炼油厂残油和其它受污染的液体进料生产这种燃料的处理和装置。

背景技术：

需要改进的方法从原油和其它重质液体(诸如炼油厂残油)制备低成本燃烧气体涡轮机燃料。还需要造成较少或没有涡轮机腐蚀、结垢(fouling)和排放的廉价的液体涡轮机燃料。

燃烧气体驱动的涡轮机广泛用在各种单循环和联合循环应用中，用于大规模电力生产。涡轮机燃烧器的燃料供应选择决定了整个工厂的效率、可用性和排放。

对大规模涡轮机驱动的发电厂的投资需要燃料供应的数量和质量的确定性。消费者和企业要求来自涡轮机驱动源的可靠电力供应。

由于燃料污染相关问题引起的涡轮机降级和故障是广泛的。受污染的燃料造成严重的涡轮机结垢、腐蚀和废气排放问题。大量装备故障和到电网的电力供应的长期中断以及对环境的危害都是由于不好的燃料。

为了寻求避免污染的存在，富含甲烷的天然气(ng)(如果有的话)常常被涡轮机设计者选为燃料。但是，ng可以含有夹带的含烃固体和其它污染物(诸如硫化氢或硫化羰)，以及空气、水和影响燃烧的惰性材料(诸如氮气和二氧化碳)。而且，甲烷逸出引起一些人的环境担忧，他们估计甲烷对所谓的大气变暖的潜在影响是co2的二十倍以上。

常常没有ng。某些地区的ng储量有限或着没有实质性的ng储备或面临费用高得负担不起的ng勘探、生产或运输。可以考虑使用ng的气体替代品(诸如液化天然气(lng)和液化石油气(lpg))，但围绕压缩、存储和运输的长期不确定性会给涡轮机驱动的操作带来不可接受的投资风险。类似的因素适用于工业废气(诸如高炉煤气、焦炉煤气、炼油厂燃料气体)的使用，或当地天然衍生的液体(诸如含有来自玉米、甘蔗和其它植物的乙醇的生物燃料或者来自脂肪或其它材料的生物柴油)的使用。

现实情况是，当ng不可用或其它替代品无法满足供应要求时，“以最低成本获得的”液体可用作涡轮机燃料，即使这样会造成腐蚀、结垢、可操作性和排放问题。当燃烧原油或炼油厂残油时涡轮机的可用性由于腐蚀和灰烬形成而与ng的可用性不匹配。

例如，美国夏威夷群岛的ng供应非常有限，并且在现有技术文献中，据报道炼油厂残油已经在夏威夷用作涡轮机燃料。而且，出于各种当地原因和优先事项，在世界某些地区(诸如沙特阿拉伯王国、科威特、伊拉克、非洲部分地区)，大量原油、炼油厂残油或受污染的馏分油被用作涡轮机燃料。

但是，牺牲了能源效率并浪费了燃料btu。对于先进类型的高效涡轮机而言，避免受污染的重质液体燃料，而是仅在较不复杂的低效涡轮机中进行燃烧。而且，对于高效的联合循环工厂而言，避免这种受污染的燃料，这允许废热回收以生成流；因此，使用燃烧原油的旧工艺炉或涡轮机的低效现有单循环工厂转化尚未转化为更高效的联合循环工厂。

原油和残余燃料中的污染物包括各种形式的硫、钠、钒、钙、硅、镍和铝，以及颗粒物质和含碳物质(诸如沥青质和其它高分子、高粘度的像焦油的聚集体)。

污染导致热气路径部件的腐蚀。钠和硫的存在导致硫酸钠腐蚀涡轮机热气路径金属。原油或残油中的其它碱金属(诸如钾)会造成类似的碱-硫酸盐型腐蚀，并且与钠的行为非常相似。这种攻击常常被统称为“硫化”。在热气路径中硫化是迅速的，并且甚至相对低硫的燃料也含有足够的硫，以使得在存在碱金属时能够发生热区腐蚀。可以通过消除所有碱金属的存在来防止硫化腐蚀，但这对于原油或残余燃料的现有技术处理方法是不可能的。

污染造成联合循环工厂的热回收蒸汽发生器(hrsg)腐蚀。硫化合物与氧气反应，形成二氧化硫，后续的氧化形成三氧化硫。三氧化硫与存在的水反应，形成硫酸，硫酸在hrsg废气冷却过程中会凝结。如此形成的硫酸腐蚀hrsg金属和其它表面。使hrsg高于露点温度操作最小化热量回收并降低发电厂的热效率。

污染导致灰烬形成。含有污染(诸如钒、镍、铅或锌)的原油或残油的涡轮燃烧产生金属氧化物复合体(complex)，其在涡轮机叶片上凝结并诱发表面氧化和灰烬沉积。在存在钠或其它碱金属和氧的情况下，诸如钒、铅或锌之类的金属产生混合的金属氧化物复合体，例如钒、铅或锌的钒酸盐。这种复合体可以具有相对低的熔点并且作为灰烬混合物沉积并增强涡轮机腐蚀，而较高熔点的复合体与烟道气一起逸出到大气中并且不会粘附到燃气涡轮机和hrsg部件上。

在燃烧期间形成灰烬微粒物质的污染造成操作问题，这需要改变hrsg构造材料以及增加的装置，以及相关的资金和操作成本。为了说明，灰烬形成驱动hrsg相关的鼓风机的改变以及管道和翅片的改变，这种改变寻求减少灰烬沉积或减少冷却表面上的灰烬收集。

污染造成排放。硫和燃烧器燃烧问题的存在导致sox、nox和颗粒物质排放的形成。监管排放限制常常减少或消除本地可用的液体涡轮机燃料选择。

现有技术的燃料污染物问题显著降低了涡轮机的正常运行时间、维护成本和发电厂可用性并造成重复的停电。

改善污染和灰烬形成问题的现有技术努力包括

(i)频繁的关机，有时甚至每周一次，以便快速清洗和其它清洁受影响的燃烧器、叶片和其它热区元件。

但是，现有技术讨论提到这种频繁的关机、清洁和重启过程造成涡轮机遭受反复的热应力、金属疲劳冲击和过度磨损。这种短暂的周期性清洁通常不允许足够的停机时间进行大型机械维修或更换腐蚀或污染的零件；

(ii)必须存储或具有处于就绪状态的备用单元，以便对受影响的腐蚀和污染的单元进行维护更换。

但是，这种备用系统是资本密集型的，因此非常罕见。而且，恢复受影响的单元仍然会招致显著的成本；

(iii)在涡轮机现场使用水清洗燃料并添加抑制剂。

这种对受污染的液体燃料的现有技术处理包括物理水清洗和分离过程(诸如离心机)，从而寻求除去易溶解或以其它方式除去的那些水溶性污染物。清洗仅解决某些水溶性碱盐和水可提取的颗粒物质。清洗和分离阶段的数量取决于每种不同的未处理燃料类型的燃料量需求和碱含量的量，其目标是满足每种被处理的燃料的合同规格。而且，处理通常包括添加昂贵的化学抑制剂(诸如镁、铬或硅化合物)。目的是减少由清洗后残留在燃料中的油溶性痕量金属造成的腐蚀效应和灰烬沉积，否则会导致燃烧时形成灰烬。抑制剂寻求与污染物反应并改变灰烬的组成，以增加其熔点以使灰烬保持固态，由此寻求避免灰烬熔化并在涡轮机中沉积。

此外，这种现有技术处理不是通用的，相反，每个处理过程必须基于对每个个体涡轮机的未处理的进料和收缩规格的分析，这要使用被处理的进料。如果不是通过分析捕获的，那么进料的意外变化会在小的操作间隔期间造成重大的腐蚀问题。而且，对于以高峰值负荷操作的大型发电设施，燃料进料要求可以相当大并且对有限的处理设施强加压力。

(iv)馏出物分级燃油、煤油型喷气燃料或其它较轻液体燃料的燃烧。

但是，这是一种昂贵的替代方案。这些燃料需求量大并且主要是为用于卡车、公共汽车、飞机、火车、船舶、柴油汽车和其它移动终端的运输市场生产的，在这个市场中，替代品不容易获得。在常规的原油精炼中，这种燃料通常占每桶原油总产量的不到百分之四十。

(v)较低成本的残余燃油(诸如在熔炉和某些船舶应用中使用的那些)的燃烧。

但是，这增加污染并导致腐蚀、灰烬形成和排放。在常规的精炼过程中，蒸馏的原油进料中发现的污染物浓缩在蒸馏底部残余物中，而不是从这些残油中被除去。这种浓缩机制导致精炼残余物中的污染物水平高于炼油厂蒸馏段的初始原油进料。

(vi)混合以降低总体污染物水平和成本，例如将具有高污染拆分的较低成本的较重残余燃油与具有较低污染物水平的较昂贵馏出物混合。

例如，在现有技术联合循环工厂的描述中，炼油厂残油在被接收并与2号柴油混合时进行测试(根据规格进行测试)，以将用作涡轮机燃料的最终混合物减少至最大2.75％的硫，然后由当地许可证允许。basler,b.和marx,d.，2001，“heavyfueloperationatlimaybataanpowerstation”，proceedingsofasmeigtiturboexpo，neworleans，louisiana，asme论文第2001-gt-0213号。

但是，炼油厂残余物和馏出物(distillate)混合物组分在现货市场上出售。每种残余物和馏出物基于炼油厂配置及其起始原油原料而变化。燃料购买者无法指定炼油厂残余物和馏出物混合物组分的原油和炼油厂来源。每批货的显著交货差异是不可避免的。因此，对于涡轮机燃料应用，没有一致、均匀的残余物和馏出物混合物供应。

对每种这样的混合物组分运输的每次交货的分析是昂贵的并且取样在逻辑上是复杂的。考虑到需要用于燃烧器效率控制和优化的相对稳定的燃料组成，操作具有来自不同炼油厂和来自不同原油来源的许多不同组成的预期混合组分的显著变化的混合工厂是困难的任务。

混合也存在显著的基本技术障碍。混合不同的原油原料或来自从不同原油原料得到的炼油厂残油会破坏天然稳定(例如，将高芳烃与高度链烷烃组合物混合)。由此导致的不稳定性造成沥青质和重质树脂颗粒参与混合物并形成影响存储、进料管道、过滤器、涡轮燃烧器喷嘴和其它装置的沉积物。

而且，混合不能高效地解决混合物中残留的污染物。这些污染仍然有助于腐蚀、灰烬形成和排放。

关于燃料造成的故障的上述背景进一步证实了需要避免在原油和其它重质液体(诸如炼油厂残油)在燃烧气体涡轮机中直接燃烧，并证实需要燃料造成较少的腐蚀、结垢和排放。

常规精炼在美国环境保护局(usepa)的“availableandemergingtechnologiesforreducinggreenhousegasemissionsfromthepetroleumrefiningindustry”的第2.1节中描述。这篇文章和其中引用的参考文献描述了常规原油蒸馏单元(cdu)和其它常规炼油装置、操作和多种产物的板岩(slates)。这篇文章说“有三种基本类型的炼油厂：顶级炼油厂、加氢精炼炼油厂和升级炼油厂(也称为“转化”或“复合体”炼油厂)。顶级炼油厂有原油蒸馏塔并且生产石脑油和其它中间产物，但不生产汽油。美国只有少数顶级炼油厂，主要在阿拉斯加州。加氢精炼炼油厂具有相对温和的转化单元(诸如加氢处理单元和/或重整单元)，以生产成品汽油产物，但它们不升级原油蒸馏塔底部附近的原油的较重组分。一些顶级/加氢精炼炼油厂专门用于处理重质原油以生产沥青。升级/转化炼油厂具有裂化或焦化操作，以将长链、高分子量烃类重质馏分(fractions)转化为可用于生产汽油产物、馏出物以及其它更高价值的产物和石化原料的较小的烃类”。正如这篇文章中所指出的那样，为了生产多种炼油厂产物，这种常规的精炼系统具有许多昂贵的单元、是资本密集型的，并且供电、操作和维护都是昂贵的。原油精炼的长期方法一直专注于将原油分离成多种产物或产物前体流，而不是原油的单一产物，并且在许多下游步骤中处理如此多的流以制备各种等级的汽油、煤油、柴油、喷射航空燃料和用于化学品生产的原料，然后将其它严重污染的残油主要用于沥青和焦炭生产，或者在一些地区应用于环保性较差的材料(诸如用于熔炉或船舶应用的重油或高硫燃油)。

“anoilrefinerywalk-through”，美国化学工程师学会，chemicalengineeringprogress2014年5月，描述了常规的炼油厂操作，包括原油蒸馏单元，其中“大气原油分馏塔的主要目的是基于组分的沸点范围将脱盐原油(指定的进料温度)分离成馏分或切割(cuts)”。这种目标切割点的范围是基于温度并且不是由最终产物规格规定的那样改变，但如果由于单元设计而使用不同的原油进料，那么流速必须改变。每个这样的侧切割汲取(cutdraw)具有目标初始沸点和结束沸点，以匹配下游单元的能力，例如轻质直馏石脑油、重质直馏石脑油、煤油/喷射范围、轻质大气瓦斯油、重质大气瓦斯油，以及馈送到真空蒸馏单元的残油或常压原油(reducedcrude)。每桶原油进料中只有相对小部分的现有技术切割高效地用于涡轮机燃料，而不是基本上整筒。原油蒸馏单元是几乎所有石油炼油厂中的第一个处理单元。原油蒸馏单元常常被称为大气蒸馏单元或分馏塔，因为它在略高于大气压的压力下操作。

用于升级超重质原油的现有技术过程不用于涡轮机燃料生产。这些过程的一般主题是将极差质量的原油馈送到该过程中，以将不太期望的原料升级为可在常规炼油厂中被处理的更加商业期望的原油。这些措施解决将加拿大焦油砂、委内瑞拉莫纳加斯带和其它来源的高粘度油转化为合成或升级原油。这样做的目的是更好地与全球市场上的普通标准等级的商业原油竞争。然后将这些转化后的材料提供给被配置为用于具有普通或典型范围的原油粘度、硫含量等的原油的常规原油炼油厂。说明性的现有技术包括brown等人的美国专利no.4885080，该专利引用brown等人的参考文献和brown等人引用的参考文献。这种升级或合成原油过程预期它们的产物被常规炼油厂消耗消耗，并且不适合用于燃烧气体涡轮机。

通过上述精炼背景证实的这种传统方法在原油和涡轮机燃料的领域中留下了显著的技术和经济空隙。当ng不可用或其它替代品不能满足供应要求时，这种空隙使涡轮机设计者使用“以最低成本可获得的”液体作为涡轮机燃料，即使这种使用造成腐蚀、结垢、可操作性和排放问题。

技术实现要素：

我们已经发现了将原油转化为作为涡轮机或引擎燃料有用的燃料的不太复杂的方法和装置。我们还发现，我们可以从原油生产单一液态碳质涡轮机燃料，而不是以常规的精炼复杂性的方式从原油中提取多种产物。我们发现，根据本发明方法生产的燃料在基于船舶或陆地的引擎、燃烧气体涡轮机或燃烧加热器中是有用的。

我们已经开发出了如何制造清洁燃料的范例转变(shift)，因为我们基于硫含量水平而不是刚性温度切割点或历史悠久的标准多次切割分类来经济地分离原油。我们尽可能少地进行组分切割，并且仅以实际的最小数量和量进一步处理这么少的切割，以满足污染水平的目标燃料规格。用于本发明的燃料的硫和金属目标包括在燃烧位置的监管要求，诸如imo(国际海事组织)关于船沿海和在海上燃烧的规定，以及用于基于陆地的燃烧的当地排放监管机构。

本发明的抛光涡轮机燃料(ptf)是原油衍生物的新组合物类，具有低水平的腐蚀性、污垢和其它污染物，这些污染物对于涡轮机和环境是有问题的。代替在涡轮机中直接燃烧原油，通过本发明抛光原油，以高效地除去有害金属、硫和其它污染，以产生单一产物涡轮机燃料。如在说明书和权利要求书中所使用的，“基本上不含”或“基本上不含金属”是指包括0(零)至100ppmwt总金属的燃料。但是，本发明的方法可以生产仅具有痕量金属含量(诸如100ppbwt或更低)的燃料，并且还可以包括通过在线仪器不能准确测量金属含量(如果有的话)的水平。

抛光的涡轮机燃料可以与天然气和柴油竞争，因为燃烧抛光的涡轮机燃料增加了涡轮机的可用性、降低了维护成本，并且与直接原油燃烧相比降低了排放，其效果接近通过燃烧许多等级的天然气或昂贵的柴油等级而获得的可靠性和排放水平。

因此，我们发现，我们可以以定制的、非常高效的方式对原油进行去污染，以生产适于燃烧涡轮机的超净燃料。

原油的这种唯一燃料产物是用最少的单元操作和装置制备的。通过本文所述的新型原油抛光过程(cpp)生产燃料，该过程具有作为原油抛光复合体(cpc)的低成本装置配置。

因此，与常规的炼油厂复合体相比，本发明的实践使得能够降低资本和操作成本。因为生产单一产物，所以本发明消除了用于精炼原油以生产多个分离流的许多附加装备和附加单元操作。

但是，本发明的cpc显然不是上述美国epa参考文献中讨论的“顶级炼油厂”，也不是“加氢精制炼油厂”，也不是“升级炼油厂”(或“转化”或“复合体”炼油厂)。所有这些炼油厂都生产许多烃类液体产物，而本发明的cpp仅产生一种产物燃料。本发明的装置配置相对简单并且与常规精炼相比非常不同。常规的炼油厂产生许多流，其中只有一些适于用作涡轮机燃料。与此相反，利用一种或多种原油进料，本发明的处理使用新颖的装置仅制备一种液体抛光的涡轮机燃料，其对于作为燃料产物是有用的。

本发明不要求将所有原油进料转化为涡轮机燃料。可以使用一定量的原油来生成操作该过程的公用设施(utilities)。由于本发明提供了从原油中隔离污染并制备抛光的涡轮机燃料的简单方法，因此本发明留下了可用作能源的富含污染物的流，以便为工厂操作和出口供电。例如，氧化系统可以在该过程中接收一部分富含污染物的流。由于这种富含污染物的流具有高燃料价值，因此它们可以替代地用于其它工厂要求。除了公用设施之外，该方法可选地可以生产硫作为副产物。

本发明方法的不同单元操作的操作条件可以基于原油烃测定、或原油的组合或用于操作的所选择进料的其它替代材料来调节，并且每个装置部件的尺寸受到相应的吞吐量和预期操作严重性的影响。

本发明的抛光涡轮机燃料尤其适于作为用于消耗原油、残油、重油和/或高硫燃油(hsfo)的公用设施生产设施的替代燃料，这种设施被配置为简单循环发电厂(scpp)和简单循环电力&水电厂(scpwp)，以使得能够以更低的排放实现更高效的运营。

通过将各种类型的进料引入本发明的过程复合体内的替代位置，本发明的过程的变体可以将任何基本上液态的碳质材料源转化为可用的液体涡轮机燃料。在一个变体中，合适的碳源包括不同原油或单一原油与一种或多种残油或等级的高硫燃油的组合。在另一个变体中，用于这种替代进料位置的合适碳源包括例如具有气化装置的变体，该装置被供以基础分离区底部的浆液或真空渣油与来自其它操作的焦炭、煤、泥炭或灰烬的颗粒混合。而且，可选的碳源可以包括生物质的浆液，并且包括木材、甘蔗、玉米碎片和城市垃圾。

通过使用单一原油作为示例性进料来描述本发明的原油抛光过程的实施例的变体；但是，本发明的其它实施例可以单独地或者与一种或多种原油进料组合来使用一种或多种原油或不同的受污染的烃类液体。本文对“原油”的引用包括受污染的原油以及其它受污染的重质液体，为了说明而非限制，炼油厂残油或高硫燃油。污染物可以包括含有硫、氮、氧的化合物以及作为复合体和盐的金属。如本文所使用的，“硫”是指含有该元素的化合物，为了说明而非限制，选自硫醇(rsh)、硫化物(rsr')、多硫化物(rssr')、噻吩和含有各种数量的芳环多环芳硫杂环的烷基取代的噻吩化合物的异构体(诸如噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并萘噻吩)以及其它含硫烃的一种或多种化合物。

在本发明中，控制操作条件，以基于流出流的硫或其它污染水平来设置目标，而不是通过非污染相关的性能标准。与此相反，常规炼油厂蒸馏目标是用于各种具体不同应用的不同流出流产物性能规格。这种与污染物无关的常规规格包括例如(i)用于汽油、与挥发性相关的蒸汽压力或用于抗爆的辛烷值，(ii)用于2号柴油、用于燃烧速度的十六烷值，或闪点或蒸馏初始沸点，或(iii)用于煤油、烟点、闪点或10％蒸馏最高或最终沸点的温度。

在一个实施例中，将原油馈送到基本分离单元(bsu)。bsu可以是馏单元操作，但cpp的bsu与现有技术的炼油厂大气蒸馏单元(cdu)在许多方面不同，原因有几个。首先，bsu基于目标污染水平将原油分成仅三个基本段：(a)可接受的低污染物水平，优选地取决于bsu操作条件的调节去污至目标水平，(b)轻度污染，例如，硫含量在0.08-4wt.％的范围内，和(c)富含污染物，例如，硫含量在2-8wt.％的范围内。与此相反，常规cdu基于期望馏分的的目标烃组分或操作温度将原油分馏成多个馏出物。其次，控制bsu操作条件，以基于流出流的污染水平设置目标，而不是通过非污染物相关的性能标准。在一个实施例中，具有适于用作涡轮机燃料的低水平污染物的液体燃料是该过程的产物，该过程包括(a)向用作主要去污染器的基本分离区馈送选自一种或多种原油、炼油厂残油、高硫燃油、生物质液体或含有焦炭、煤、泥炭或灰烬颗粒的碳氢化合物浆液的受污染的含碳液体，(b)基于流出流的污染水平的测量，而不基于烃组分、温度范围或其它非污染物相关的分离标准的测量，将所述区中的所述液体进料分离成最小数量的基本段，(c)调节所述分离区的操作条件，以控制进料的分离，以形成具有不同污染水平的段，以形成(1)降低污染水平的段，其无需实质的后续处理，形成燃料组分流，(2)轻度污染的段，在存在催化剂的情况下通过氢处理，以形成一种或多种降低污染水平的燃料组分流，和(3)富含污染的段，其经受一个或多个附加的分离步骤，以形成一种或多种降低污染水平的流，每个流在存在催化剂的情况下通过氢单独或组合处理，以形成一种或多种降低污染水平的燃料组分流，以及(d)组合c.(1)、(2)和(3)的燃料组分流，以形成所述产物燃料。

附图说明

附图是根据本发明的、用于处理原油以产生作为涡轮机燃料有用的单一液体产物的过程布置的示意图。

具体实施方式

在本发明的一个实施例中，通过组合衍生自包括硫化合物的原油的三种液态烃类流动流形成燃料。在优选的变体中，燃料是通过作为流动流的这种流的基本连续组合形成的。如说明书和权利要求书中所使用的，流的“基本连续”组合意味着以使得能够混合的方式或者直接从生产单元或者从个体流的储备存储中组合流，并且“流速”或“流的速率”包括当流流动时分别添加到批次的流量。考虑到其它两个流中的每一个的流速及其相应的硫含量，每个流到该组合的流速由其相应的硫含量和对该组合的总体最终硫含量限制的相对贡献来确定。在一个变体中，通过将存在或不存在添加的蒸汽的原油分馏成至少三种液体馏分f1、f2和f3，形成这种流，作为组合的前体，其中产率切割通过其硫含量来确定，作为原油进料的wt.％或每种馏分的其它测量，使得馏分f1的硫含量小于馏分f2的硫含量，馏分f2的硫含量小于馏分f3的硫含量。随后在存在催化剂的情况下在足以将这些流的硫含量降低到至少目标水平或以下的温度、氢分压、氢流速、催化活性和空间速度的条件下用氢处理馏分f2和f3的全部或部分。

本发明的第一单元操作是基本分离单元，由一个或多个分馏器组成。虽然在优选实施例中优选地在大气压或大气压附近操作并具有蒸馏能力，但是第一单元操作不同于常规炼油厂的大气原油蒸馏单元，其在塔内具有更多级并具有更高的分馏效率。由于本发明的过程的最终产物是单一组合物(抛光的涡轮机燃料)，因此本发明的基本分离单元操作优于典型的原油蒸馏，侧切割的数量以及因此馏出(rundown)的流的数量和质量是不同的。

第一单元操作的进料闪蒸区温度优选地被设计为最大化馏分f2的切割，同时最小化重质材料的夹带并最小化来自第一单元底部的馏分f3的量。在优选的变体中，第三馏分f3在第一单元的汽提段中蒸汽汽提，以最小化在第三馏分f3中的轻端(ends)夹带，以避免加载在减小的压力下操作的第二分馏器单元的真空塔顶喷射器系统。在本发明的一个变体的说明中，通过增加第一分馏器沸腾来最大化第一分馏器的塔顶和侧第一馏分f1流速，使其成为与燃料组合的未处理的流s1，具有0.20wt.％硫范围内的硫含量，这超过最终燃料产物硫含量限制，该限制优选地小于0.05wt.％，或在0.05％至0.1wt.％的范围内；但是，在这个变体中，基于s1硫水平，将具有相对低硫含量的流s2和s3的稀释流速加入组合中。取决于条件的严格程度，来自真空瓦斯油(gasoil)加氢处理的s3液体的硫含量可以小于0.18wt.％，但为了避免引起环饱和和热值损失的强烈条件，s3优选地在0.12wt.％至0.18wt.％的范围内。对于温和的条件，来自馏出物加氢处理的s2可以容易地小于0.05wt.％，但是对于加氢处理领域中已知的选定条件，可以达到小于25ppmwt的s2硫含量并且可以达到小于8ppmwt的水平。但优选的s2在6至12ppmwt的范围内。如此处理的s2和s3与基于相应硫含量的适用量的未处理流s1组合，使得最终燃料组合满足产物燃料规格。处理馏分f2和f3的加氢处理器中的过程能耗相对于绕过加氢处理器的任何量的馏分f1而降低。而且，侧切割或馏出的最小化使第一和第二分馏器的资金成本最小化。

与常规原油蒸馏不同，分馏效率或切割的清晰度不是本发明的过程或装置的规格，也不是多个馏出流，因为本发明是为了从进料(诸如原油)制备单一成品燃料产物而不是按不同的沸腾范围分开的多种精细分段的产物。在本发明的分馏器的一个实施例中，分馏器具有上部、中部和下部区，用于将原油进料分离成相应的馏分f1、f2和f3。这种分馏器不基于温度、烃组成或其它非污染物相关分离标准实现用于精确切割的分馏效率，而是基于目标馏分f1、f2和f3的污染水平实现分离，或者作为每个这种馏分的一个切割或者作为组合以形成每个这种馏分的多个切割。当这种分馏器处理相同的原油用于与处理相同原油的常规原油蒸馏比较时，本发明人的分馏器可以在上部区中的较高温度分布曲线下操作。这种不同的温度分布曲线避免了由于局部冷却和相关的压力变化扰动造成汽提蒸汽凝结的使用时产生的过度蒸汽凝结和常规原油蒸馏上部的溢流，并避免了在常规的原油蒸馏中可以发生的过量液体形成和溢流。这个实施例的分馏器使得能够相对于馏分f2和f3最大化所述上部区内的馏分f1的量，如果在常规蒸馏中，馏分f1将包括在轻质塔顶不稳定的全石脑油至煤油范围组分的范围内的物质或其它轻质馏出物的至少一部分。馏分f1的这种最大化将最小化馏分f2中的轻馏出物的量，从而减少馏分f2的加氢处理或其它处理的负荷。它还使得能够将轻质塔顶不稳定全石脑油和煤油范围组分或其它轻质馏出物中的至少一部分的所有这些物质组合成单一切割，从而导致比常规原油蒸馏单元更少的馏出系统，常规原油蒸馏单元具有用于这种范围材料的多个切割。而且，这种分馏器相对于馏分f3最大化所述中间区内的馏分f2的量，如果在常规蒸馏中，馏分f2将包括在一部分剩余的较重馏出物的轻馏出物和中重馏出物的范围内的物质，这最大化能够将单一切割中的所述剩余较重部分的轻质馏出物和中质馏出物和重质馏出物在单一切割中组合，从而导致比常规原油蒸馏单元更少的馏出系统，常规原油蒸馏单元具有用于这种范围材料的多个切割。由于减少的馏出流和减少数量的塔盘，这种更少数量的馏出减小了分馏器塔两端的压降，从而降低了进料闪蒸区压力，并因此降低了闪蒸区温度，相应地降低了塔炉负荷，这降低了与常规原油蒸馏相比的能量消耗。

在一个变体中，馏分f1是流s1的前体，馏分f2是流s2的前体，馏分f3是流s3的前体，并且流s1、s2和s3组合形成对于作为抛光的涡轮燃料有用的燃料，具有最高为0.1wt.％的硫含量，并且总金属含量低于100ppmwt，更优选地总金属含量为0.1-1.0ppmwt。优选的分馏包括可凝结的夹带轻质气体的塔顶部分凝结，以形成馏分f1的至少一部分，而不需要在稳定化步骤中增加投资以去除丁烷和其它更轻组分，其意图是来自原油来源的可液化石油气的可凝结部分成为最终燃料产物的一部分。这种稳定化的添加是允许的变体，但增加了对于主要涡轮机燃料产物的生产不必要的资本成本。优选地，馏分f1的产率切割被最大化，使得当馏分f1随后不进行硫去除或还原处理而是与每个馏分f2和3的至少一部分组合时，其中馏分f2和3的部分被处理以除去或降低硫含量，不超过组合的最终硫含量组合目标规格或硫限制。馏分f1可以基本上不含硫、金属和其它污染，或者可以含有相对低水平的硫。在变体中，馏分2和3的至少一部分各自随后通过加氢处理或其它脱硫手段进行处理，以降低硫含量，使得每个经处理的部分的硫含量小于50ppmwt。在另一个变体中，馏分2和3的至少一部分各自随后通过加氢处理或其它脱硫手段进行处理，以降低硫含量，使得经处理的馏分f2具有在低于10ppmwt或更低的范围内的极低硫，并且经处理的馏分f3具有比馏分f2更高的硫，诸如在大约0.12至0.18wt.％的范围内。有用的常规加氢处理装置、催化剂、过程配置和条件在科罗拉多矿业学院的refining系列的第7章中讨论，加氢处理领域的技术人员可以应用和调节其，以在加氢处理条件下在存在催化剂的情况下利用氢对馏分2和3的适用部分以及来自这些馏分的流进行加氢处理，在本发明的加氢处理方面的实践中，以实现目标流s2和s3降低的硫和金属含量。

除了硫之外，原油还可以包括含有造成腐蚀或形成污垢的金属(诸如钛、镍、铅和锌等)的其它污染物，以及沥青质系列的污垢，并且在本发明的变体中，原油进料速率和分馏条件被调节，使得基本上所有这些污染物都在馏分f3中浓缩。在本发明的一个实施例中，分馏条件被调节，使得(i)馏分f1形成具有硫含量x1并且基本上不含金属的未经处理的流s1，(ii)当在催化剂存在的情况下下随后利用氢处理时的馏分f2被调节，以形成具有降低的硫含量x2并且基本上不含金属的流s2。分馏包括可凝结的夹带轻质气体的顶部部分凝结，但没有添加稳定化步骤以除去丁烷和其它更轻组分、极低水平的硫和几乎零水平的其它污染物，和(iii)馏分f3，其至少一部分在催化剂存在的情况下在比处理馏分f2更严格的条件下利用氢进行处理时形成具有显著降低的硫含量x3并且具有非常低水平的金属的流s3。当这种经加氢处理的流2和3与未处理的流s1组合时，该组合形成适于用作抛光的涡轮机燃料的燃料，具有总硫含量st和由硫含量x1的流s1的流速、硫含量x2的流s2的流速和硫含量x3的流s3的流速确定的流速。在一个变体中，馏分f1的硫含量在大约0.2wt.％至0.25wt.％的范围内以形成流s1，馏分f2在处理之后具有大约小于10ppmwt的硫含量以形成流s2，并且馏分f3在处理之后具有在大约0.12至0.18wt.％范围内的硫含量以形成流s3。

在另一个变体中，通过在加氢处理之前使馏分f3在降低的烃分压下经受真空蒸馏，或者存在添加的蒸汽或者不存在添加的蒸汽，以形成以下一种或多种：(i)轻质或重质真空瓦斯油侧流，或其组合，和(ii)在所述降低的压力下不沸腾的真空渣油。所述(i)轻质或重质真空瓦斯油侧流或其组合中的一种或多种在后续处理之前可以具有在大约0.1-5.0wt.％范围内的硫含量，并且被指引到加氢处理，然后在与馏分f2不同的区中并且在比馏分f2更加强烈的加氢处理条件下被分别加氢处理，以形成流s3，流s3的硫含量在大约0.12至0.18wt.％的范围内并且其基本上不含金属或基本上含有大约0.1ppmwt的基本为零的金属含量。在替代方案中，如果最轻的真空瓦斯油侧流的硫含量在后续处理之前具有小于或在馏分f2的范围内的硫含量，那么这种瓦斯油流可以与馏分f2组合用于后续处理并且有助于流s2。

在一个变体中，将真空渣油指引到溶剂脱沥青，在那里它与一种或多种溶剂(优选地是3至7个碳原子的链烷烃)混合，以使得溶液沥青质或其它残余重质组分沉淀出来，以产生(i)一种或多种具有降低污染物水平的脱沥青油和(ii)含有大部分原油进料的金属、沥青质和其它污染物的高度污染的沥青流。在变体中，将至少一个脱沥青油流或者单独地或者与馈送到馏分f3加氢处理装置的一种或多种真空瓦斯油侧流组合地馈送到馏分f3加氢处理装置中，并进行加氢处理，以形成流s3的一部分。当如此形成的流s3与流1和2组合时，形成作为涡轮机燃料有用的燃料。沥青流对于作为延迟或连续焦化器、气化单元或沥青生产的进料是有用的。在优选的变体中，沥青流被馈送到气化单元，该气化单元将沥青流转化为由氢和一氧化碳组成的合成气体，并净化氢，氢被指引到形成流2和3的组分的氢化。

在授予jossens等人的美国专利6,228,254中描述了加氢处理的“温和条件”的各种条件，并且如本文所使用的，这种术语意味着温度、氢分压、氢流速、催化活性和空间速度的条件被充分调节，以减少硫至低于50ppmwt。加氢处理的更“严格条件”和本文所使用的这种术语是指温度、氢分压、氢流速、催化活性和空间速度的条件被调节到足以将硫减少到比温和条件低得多的水平，以基本上避免环饱和。在fuelchemistrydivisionpreprints2002,47(2),439中song所写的“newapproachestodeepdesulfurizationforultra-cleangasolineanddieselfuels:anoverview”中讨论了硫化合物结构的考虑。通过由xiaoliangma等人在“cleanfuelsandcatalysisprogram,theenergyinstitute,anddepartmentofenergy&geo-environmentalengineering”中讨论的替代路线，非常深的硫去除可以是可能的，宾夕法尼亚州立大学，aad文件控制中心，m/s921-107national能源技术中心，美国能源研究所。但是，如本文所使用的“深度硫去除”水平是指其中加氢处理条件(无论是温和的还是严格的)包括适当的氢量和分压，被调节以将硫水平降低至10ppmwt或更低的范围。ackerson等人的“revampingdieselhydrotreatersforultra-lowsulfurusingisothermingtechnology”讨论了单元设计、催化剂选择、氢消耗以及其它用于通过氢化去除硫的操作条件，以通过使用高活性ni/mo催化剂生产硫含量低于8ppm的产物。advancedrefiningtechnologiescatalagramspecialeditionissueno.113/2013第6页由shiflet等人所写的“optimizinghydroprocessingcatalystsystemsforhydrocrackinganddieselhydrotreatingapplications,flexibilitythroughcatalyst”也讨论了使用高活性como催化剂加氢处理至10ppm或更低水平以去除无阻碍的硫以及高活性nimo催化剂以保留空间受阻的硫。

附图给出了本发明另一个实施例的总体概述，并以简化的形式示出了用于生产适于用作燃料的单一液体产物的过程操作的主要组成部分。在预处理(诸如脱盐)之后，包括硫和金属的受污染的原油流经由管线2进入该过程，这对于原油是优选的。在这个示例中，原油进料2可以是单一原油或一种或多种原油的混合物或原油与高硫燃油的混合物。

将所述原油在存在或不存在添加的蒸汽的情况下分馏成三个液体馏分f1、f2和f3。在附图中所示的实施例中，馏分f1在没有处理的情况下经由管线10到达组合区600。馏分f2经由管线20到达加氢处理单元300，以产生经处理的流s2，该流经由管线60被指引到组合区600。到加氢处理单元300的进料速率和条件被调节，使得经处理的流s2的硫含量小于10ppmwt，总金属含量在小于100ppmwt的范围内，取决于加氢处理的严格程度，其基本上不含金属。馏分f3经由管线30被指引到真空分馏单元200中的附加分离步骤。从基本分离单元100，夹带的轻质气体经由管线4通过塔顶(overhead)，并且在分馏期间发生可凝结夹带的轻质气体的塔顶部分凝结，而没有添加稳定化步骤以除去丁烷和其它更轻组分，并经由管线8与管线10处的流组合，以形成馏分f1的一部分。来自单元100的上部区的管线4的轻质烃气体可以经由管线6浓缩，根据需要分离和分布；例如，通过一系列蒸馏塔分离成湿气(诸如丙烷和丁烷)或液化石油气和干燥气体(诸如乙烷和甲烷)，这些气体中的一种或多种可以被用于燃烧炉子以进行其它过程单元操作。辅助装置细节未示出，但可以包括例如回流罐和相关联的水靴，以去除与塔顶相关联的凝结蒸汽，该凝结蒸汽主要由汽提蒸汽产生，其可选地可以已被馈送到单元100的底部区和任何相关联的侧面剥离器，并且用于通过使用来自这种回流罐的回流调节塔顶温度的温度的回流控制装置。在管线10处，馏分1包括在管线10处在下段而不是在管线4和8处的塔顶段汲取的第一侧切割，从而例如在管线4和6处产生塔顶蒸气，其中第一切割与凝结塔顶8组合。不可凝结的轻质气体经由管线6从塔顶通过，在那里可回收这些气体以用于炉子操作。在附图中所示的变体中，基本分离包括真空分馏，并且馏分f3经由管线30传递并在单元200中在降低的烃分压下接受真空蒸馏，存在或不存在添加的蒸汽，以在管线40处形成至少一个真空瓦斯油流出流和在管线50处形成至少一个真空渣油流。为了调节硫水平，管线30中的馏分f3可以通过混合高硫燃油(未示出)和真空渣油流来补充。在管线50处可以通过混合高硫燃油或来自另一个来源的替代残油(未示出)来补充。

在另一个变体(未示出)中，馏分f3的至少一部分可以直接被传递到加氢处理器400。在附图中所示的变体中，馏分f3的真空瓦斯油流部分经由管线40被指引到加氢处理器400，并在与馏分f2不同的区中并且在比馏分f2更强的加氢处理条件下分别加氢处理，以形成流s3的至少一部分。调节单元200的分馏条件，使得在单元400中的后续处理之前，管线40处的真空瓦斯油流出流的硫含量在大约0.5wt.％至5wt.％的范围内。馏分f3的加氢处理部分经由管线70被指引，以成为加氢处理器流出流s3的一部分，其经由管线70被指引到组合区600。对于流s3，将进料速率调节至单元400的加氢处理条件，以使硫含量在大约0.12至0.18wt.％的范围内，并且总金属含量的范围为大约小于0.1ppmwt至1ppmwt，这基本上不含金属。真空分馏单元200还在管线50处形成馏分f3的真空渣油流出流部分，其在所述降低的烃分压下基本上不沸腾并且经由管线50被指引到溶剂脱沥青单元操作500。在该图中，以使得能够从所述溶液中沉淀出大部分沥青质和其它残余重质组分以形成以下(1)和(2)的方式，真空渣油在单元500中与一种或多种溶剂混合以形成溶液，其中(1)在管线90处含有大部分原始污染的沥青流原始污染原油进料的金属，其经由管线90被指引到其它用途或处置；以及(2)在管线80处具有基本上溶剂可溶的脱沥青油，其具有范围不小于大约2ppmwt且不大于20ppmwt的降低的沥青质含量和总金属含量，经由管线80被传递到加氢处理器400并进行加氢处理，以形成馏分f3的经处理的部分，其形成流s3的至少一部分。在一个变体(未示出)中，将高硫燃油或其它重质残油或者单独地或者与真空渣油一起加入溶剂分离单元中。

在分馏单元100中，产量切割(如管线10处的馏分f1、管线20处的f2和管线30处的f3中的每一个的原油进料2的wt.％或其它测量)由其硫含量确定，使得管线10处的馏分f1的硫含量小于管线20处的馏分f2的硫含量，管线20处的馏分f2的硫含量小于管线30处的馏分f3的硫含量。而且，通过调节分馏单元100和200的操作条件，基本上所有金属都在管线50处的馏分f3的部分中浓缩。基于组合产物流600的硫含量最大化管线10处的馏分f1的产量切割，组合产物流600通过组合(i)、(ii)和(iii)的流制备，其中(i)加氢处理的馏分f2的部分，以将硫含量降低至小于约大10ppmwt，以在管线60处形成流s2，(ii)在管线40和80处的馏分f3的一个或多个部分，它们在区400中进行加氢处理，以在管线70处形成具有小于大约0.12-0.18wt.％的降低的硫含量的流s3，以及(iii)未经处理的馏分f1，硫含量小于大约0.2至0.25，以在管线10处形成到组合600的流s1，其中管线10的流s1、管线60的s2和管线70的s3的组合600的最终硫含量不超过总硫含量限制规格或所述燃料的目标。用于快速分析硫含量的合适的在线测量设备是商业上可获得的，为了说明但不限于，诸如“edxrf/xrfforsulfur”和其它可从appliedrigakutechnologies，inc.，austin，texas获得的，其测量范围为0.02至6.0wt.％硫。

在这个实施例的一个变体中，测量管线10处的馏分f1的硫含量，以确保其不超过其操作规格限制，并且馏分f1在没有进一步处理的情况下作为管线10中的流s1连续地被指引到达组合区600。而且，测量管线20和30处未经处理的流的硫含量。为了说明，在测量管线30处的馏分f3的硫含量之后，馏分f3可以被指引到一个或多个附加的分离区200和500，以将馏分f3通过一个或多个过程步骤分离成两个或更多个部分，每个部分可以随后被处理以进行硫去除，处理类型和严格程度基于进料硫含量来选择。在另一个变体中，测量流40和80的硫含量，并调节单元300和400的加氢处理条件，以在管线60处产生目标硫含量小于10ppmwt，优选地在大约5至10ppm范围内的经处理的流s2。以及管线70处目标硫含量小于0.18wt.％、在大约0.12至0.18wt.％范围内的经处理的流s3。管线10处的流s1、管线60处的s2和管线70处的s3以一种方式基本上连续地在所述组合区600中组合，使得(i)考虑到其它两个流中的每一个的流速及其相应的硫含量，每个流到组合的流速由其相应的硫含量和对该组合的总体最终硫含量目标限制的相关贡献来确定；以及(ii)以管线600处的组合的最终硫含量限制不被超过的方式，未经处理的馏分f1的分馏单元100产量切割被最大化。

在图中还示出的变体中，馏分f1的产量切割被最大化，以使得馏分f2和f3的流速和加氢处理单元300上的对应负荷能够降低。原油进料速率2、单元100和200处的分馏条件以及馏分f1、f2和f3的相对流出流速被调节，使得当馏分f1随后不被处理以进行硫去除或还原而是与每个馏分f2和f3的经处理的部分(这些部分在单元300和400中被处理以除去或降低硫含量)组合时，在管线60处形成经处理的流s2和在管线70处形成s3，不超过组合流s1、s2和s3的管线600处的产物燃料的最终硫含量目标规格或硫限制。当考虑流s2和s3的硫含量和流速时，如果超过最终燃料组合600的硫含量或馏分f1的目标硫含量限制，那么调节或者分馏单元100或200的条件或者后续的处理条件，通过溶剂分离无论是加氢处理单元300或400的还是替代处理单元500的条件，这取决于对于实现达到或低于中间和最终目标硫规格限制(诸如大约0.05至0.1wt.％的最终燃料产物总硫含量限制)的硫含量哪种条件调节是最经济的。可替代地，如果馏分f1的硫含量使得最终产物600的硫含量接近或超过其硫限制，那么馏分f1的一部分或形成馏分f1的侧切割之一可以从管线10经由管线14被指引到加氢处理单元300并且加氢处理，以使总体最终产物硫含量600返回其目标。在优选的变体中，加氢处理器300和400各自具有脱金属材料或保护床，其尺寸如本领域技术人员已知的。这种保护床的目的是捕获、减少或削弱污染物，并减少由油溶性痕量金属造成的腐蚀效应和灰烬沉积，这些痕量金属有助于燃烧时形成灰烬。

该图还图示了另一种变体，其中在200处的真空蒸馏将管线30处的馏分f3分离成管线40和管线50处的两个部分，并且50处的这些部分之一进一步通过溶剂分离单元500在管线80处被分离成两个附加部分。将管线40和80处馏分f3的部分指引到加氢处理区400，并对于这些部分调节400的加氢处理条件，以产生硫含量在大约0.12-0.18wt.％的范围内的经处理的流s3。经处理的部分被组合或经由管线70被指引到组合区600，作为流s3的一部分。富含污染物的、形成沥青流90的馏分f3的剩余部分不经过加氢处理并经由管线90被指引到替代处理(诸如用于氢、电力或其它公用设施生成的下游单元)或其它用途(诸如沥青)。

在优选的变体中，当原油包括含有沥青质的污染物时，原油进料速率2以及单元100和200的分馏条件或单元500的替代分离过程条件(诸如溶剂分离或脱沥青)被调节，使得基本上所有这种沥青质或其它被污染的残余物都在管线90处的馏分f3的剩余部分中浓缩，该部分不被指引到加氢处理，以避免加氢处理催化剂的结垢或对其的其它不利影响。而且，对于加氢处理的考虑，馏分f2的一部分可以经由管线44被指引到加氢处理区400，以在管线70处形成流s3的一部分。优选地，沥青流90用作气化单元或沥青生产或者锅炉的进料。在一个变体中，未经加氢处理的馏分f3的部分(无论是作为重质残油还是由溶剂脱沥青产生的较重沥青)用作气化单元的进料，该气化单元将其转化为由co和氢组成的合成气体，其中氢然后被净化并被指引到馏分f2和f3的区300和400中的氢化，从而在管线60处形成流s2和在管线70处形成流s3。在变体中，气化单元操作可以包括酸性气体处理步骤，以回收作为副产物的熔融硫，并且联合循环发电厂使用合成气生产电力。

图中所示实施例的其它变体是本发明的一部分。在一个变体中，分馏单元100可以具有在管线10中形成馏分f1的多个切割或馏出，或在管线20中形成馏分f2的多个馏出或在管线30中形成馏分f3的馏出和底部流。

形成馏分f1的这种多个切割或馏出可以经济地进行，由此与来自基本分离区或分馏单元100和200的其余切割相比，它们基本上不含金属以及非常少量的硫和氮，并且无需进一步处理就可以被直接发送到成品流600。为了说明而非限制，调节单元100或200或两者的分馏条件，最大化上部区低水平污染或去污染的馏分f1的量使得加氢处理器300上受污染的中间范围馏分f2负荷的低沸点部分的量最小化，同时使得f2馏分的高沸点部分最大化，以最小化f3。这种调节促进馏分f2的单侧切割，从而导致更少馏出的系统和多次切割的更低成本。

如图所示，在本发明中，一种目标液体燃料是原油进料的产物。与此相反，在作为成熟炼油厂的一部分的常规原油蒸馏单元中，存在许多产物和相关的许多蒸馏规格，从而需要更多的塔盘以实现分馏效率，这对于实现如此众多的产物切割和规格是必不可少的。由于分馏效率不是本发明重要的焦点，因此本发明的分馏器不需要那么多的塔盘来实现基本的粗切分离或分馏，因此可以具有较少的塔盘以及较不复杂且成本较低的塔盘。较少的分离塔盘对应较短的柱高和较少的所需切割，所有这些都导致较低的资金成本。通过操作本发明的过程和装置以使馏分f1内的第一分馏塔上部区数量最大化，相对于常规原油蒸馏的上部区中的，将包括利用常规蒸馏将是较轻的塔顶不稳定的全石脑油和较重的煤油成分的一部分的材料，其绕过了后续的加氢处理或其它处理。与常规的原油蒸馏单元塔相比，馏分f1内的这种宽范围使得，对于作为对比的相同的经处理的原油，对于在本发明的第一分馏塔在上部区中能够具有更高的温度分布曲线。本发明的这种较高温度分布曲线的另一个优点是，这避免了由于局部冷却和压力扰动造成的常规原油塔上段的凝结，从而导致在常规原油塔的上段中汽提蒸汽凝结。此外，通过避免石脑油稳定柱的成本，进一步降低了资本投资。上部区中的这种较高温度分布曲线使得能够在较低分馏区中不同地切割原油。与常规蒸馏相比，例如，在馏分f1中最大化否则可能落入较轻煤油范围材料中的一部分将使轻质馏出物的量最小化并且使得能够在单一切割中组合馏分f2中剩余的轻质、中质和较重馏出物范围材料，从而与具有多次切割的常规原油蒸馏单元相比，导致更少馏出的系统和更低的成本。而且，具有第一分馏单元的较高温度分布曲线使得能够通过组合中等范围的含硫切割来消除或最小化馏出流及其相关联的泵循环(pumparound)系统和泵循环相关联的塔盘。例如，可能以其它方式在常规原油蒸馏的较重煤油范围材料、轻馏出物、中间和较重馏出物的常规范围内的烃流可以被组合成一个公共的切割中，作为馏分f2，并且这减少了第一分馏器的装备列表并进一步降低了涡轮机燃料产物的资本成本。通过减少侧切割的数量和与其相关联的泵循环，我们由于减少了馏出流而减少了分馏塔两端的压降，因此降低了进料闪蒸区压力以及因此闪蒸区温度，相应地减少了柱炉的负荷，与常规的原油蒸馏相比，这降低了能耗。

优选的最终燃料产物含有0.1wt.％或更少的硫，但是这种燃料硫含量可以通过单元操作调节得或多或少。通过如图所示的组合单元操作的硫去除可以远低于0.1wt.％的硫，或者为了满足市场对硫含量超过0.1wt.％硫的燃料的需求，诸如用于硫含量为3.5wt.％或更低的海洋应用。燃料硫含量调节可以通过基于或者本发明的来自燃烧燃料的涡轮机系统的可允许的硫进料含量限制或硫排放水平或者使用这种燃料的这种涡轮机的腐蚀问题来调节本发明性方法的单元操作来进行。

虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解的是，它们仅仅是说明性而不是限制性的。显然，本发明广泛应用于生产具有低水平硫和其它污染物的燃料。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以改变某些特征。因而，本发明不应当被解释为限于所讨论的具体实施例或示例，而是仅如所附权利要求或权利要求的实质等同物中所限定的。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种具有硫含量限制的燃料(600)通过组合三种液态烃质流(10，60，70)形成，其中

a.考虑到其它两个流中的每一个流的流速和它们相应的硫含量，每个流(10，60，70)到组合(600)的流速由其相应的硫含量和对组合的总体最终硫含量限制的相关贡献确定，以及

b.通过在存在或不存在添加的蒸汽的情况下将原油(2)分馏(100)成三个液体馏分f1(10)、f2(20)和f3(30)形成这种流，其中每种馏分的产量切割，作为原油进料的wt.％，由其硫含量确定，使得馏分f1(10)的硫含量小于馏分f2(20)的硫含量，馏分f2(20)的硫含量小于馏分f3(30)的硫含量，

c.随后处理(300)馏分f2(20)，并且随后处理(400)馏分f3(30)的两个部分(40，80)，一个是来自溶剂分离(500)的部分(80)，对于每个经处理的流(60，70)，其硫含量低于燃料硫含量限制，以及

d.相对于馏分f2和f3，馏分f1(10)的产量切割被最大化，在馏分f1中最大化否则可能落在更轻煤油范围材料中的一部分，以最小化馏分f2中的轻质馏出物的量，并保持未处理，并且当与经处理的馏分f2(60)和馏分f3(30)的经处理的部分(70)组合时，不超过组合的最终硫含量限制600。

2.如权利要求1所述形成的燃料，其中通过可凝结夹带的轻质气体的塔顶部分凝结来在从轻质塔顶不稳定的全石脑油至煤油范围组分范围内或其它轻质馏出物的至少一部分最大化馏分f1(10)的所述产量切割，但没有添加稳定化步骤以除去丁烷和其它更轻组分。

3.如权利要求1所述形成的燃料，其中原油包括含有金属或沥青质的污染物，并调节原油进料速率和分馏条件，使得基本上所有这些污染都在馏分f3中浓缩，以及

a.馏分f1形成具有硫含量x1且金属含量小于1ppmwt的未经处理的流s1，

b.然后，在催化剂存在的情况下，在经调节的条件下，用氢处理馏分f2，以形成具有降低的硫含量x2且具有小于1ppmwt的金属的流s2；以及

c.馏分f3，其至少一部分在随后在催化剂存在的情况下在经调节的条件下用氢处理时，形成具有降低的硫含量x3且具有小于1ppmwt金属的流s3；以及

d.其中x1>x2并且x3>x2，并且流s1、s2和s3组合，以形成所述燃料。

4.如权利要求1所述的燃料，所述组合(600)是通过将原油处理成单元操作的单一产物形成的，其中该组合包括未经处理的直接f1和经间接处理的f2和经间接处理的f3。

5.如权利要求1所述的燃料，所述组合包含0.1wt.％的硫或更少，但是这种燃料硫含量可以通过单元操作被调节得更多或更少。

6.如权利要求1所述的燃料，其中馏分f3(30)

a.在降低的烃分压下经受真空蒸馏(200)，或者存在或者不存在添加的蒸汽，以形成：

(i)一种或多种轻质和重质真空瓦斯油侧流(40)，其在后续处理之前的硫含量，原油的质量％，在大约0.1至5wt.％的范围内，该流被指引到加氢处理(400)，然后在与馏分f2不同的区(400)中并且在与馏分f2不同的加氢处理条件下在催化剂存在的情况下用氢分别进行处理，以形成具有小于1ppmwt的金属的流s3(70)；以及

(ii)在所述减小的压力下不沸腾的真空渣油(50)被指引到溶剂脱沥青(500)，在那里与一种或多种链烷烃溶剂混合，沥青质和其它残余重质组分从溶液中沉淀出来，以产生

(a)减少污染的脱沥青油(80)，被馈送到馏分f3加氢处理器(400)，或者单独地或者与上述6.a.1(40)的真空瓦斯油侧流中的一个或多个组合，

(b)高度污染的沥青流(90)，其含有原始原油进料的大部分金属、沥青质和其它污染物(2)；以及

b.如此形成的流s3(70)与流s1(10)和s2(60)组合，以形成所述燃料。

7.如权利要求6所述的燃料，其中所述沥青流被用作气化单元、锅炉或沥青生产的进料。

8.如权利要求6所述的燃料，其中所述沥青流被馈送到气化单元，该气化单元将沥青流转化为由氢和co组成的合成气体，并净化氢，氢被指引到组分的氢化，从而形成流s2和s3。

9.如权利要求6所述的燃料，它是由流s1、s2和s3的组合形成的抛光的涡轮燃料，并且具有最大为0.1wt.％且的硫含量并且含有少于1ppmwt的金属。

10.如根据权利要求1的过程生产的燃料，在基于船舶或陆地的引擎、燃烧气体涡轮机或燃烧加热器中通过燃烧而燃烧受污染的原油时减少腐蚀、灰烬形成和排放。

11.一种在存在或不存在添加的进料蒸汽的情况下将包括硫和金属的污染原油(2)转化为具有硫含量限制的燃料的方法，其特征在于将原油分馏成三个液体馏分f1(10)、f2(20)和f3(30，40)，并且馏分f2(60)的至少一部分和馏分f3的一部分被加氢处理(70)，其中分馏(100，200)和加氢处理(300，400)条件被调节，使得

a.在分馏(100)期间发生可凝结夹带轻质气体(4)的塔顶部分凝结，而没有添加稳定化步骤以除去丁烷和其它更轻组分，以形成馏分f1(8，10)的一部分，

b.原油的每个馏分由其wt.％硫含量确定，使得馏分f1(10)的硫含量小于馏分f2(20)的硫含量，馏分f2(20)的硫含量小于馏分f3(30)的硫含量，

c.基本上所有金属都是浓缩的f3(30)；

d.基于组合产物流的硫含量来最大化馏分f1(10)的产量切割，该组合产物流通过组合以下(i)、(ii)和(iii)来制备，其中(i)馏分f2(20)的一部分，其被加氢处理(300)，以将硫含量降低至小于25ppmwt，以形成流s2(60)，(ii)馏分f3(40，80)的一部分，其被共同加氢处理(400)，以将硫含量降低至小于0.12至0.18wt％，以形成流s3(70)，以及(iii)未经处理的馏分f1，具有小于0.25wt.％的硫含量，以形成流s1(10)，其中流s1(10)、s2(20)和s3(30)的组合(600)的最终硫含量限制不超过所述燃料的总硫含量限制。

12.如权利要求11所述的方法，其中在加氢处理馏分f3的任何部分之前，

基本上全部馏分f3都在降低的烃分压下经受真空蒸馏，在存在或不存在添加的蒸汽的情况下，以形成：

a.至少一个真空瓦斯油流出流(40)，该流在后续处理之前具有在大约0.1wt.％至5wt.％范围内的硫含量，原油的质量％，该流被指引到加氢处理(400)，并且在与馏分f2加氢处理器(300)不同的区中并且在比馏分f2更强烈的加氢处理条件下加氢处理，以形成至少流s3(70)的至少一部分，其具有在0.12wt.％至0.18wt.％范围内的硫含量并且含有少于1ppmwt的金属；以及

b.真空渣油流出流(50)，其在所述降低的烃分压下基本上不沸腾，该渣油被指引到溶剂脱沥青(500)并与一种或多种溶剂混合以形成溶液，以使得沥青质能够从所述溶液和其它残留重质组分中沉淀出来，以形成：

(i)高度污染的沥青流(50)，其含有原始受污染的原油进料的大部分金属；以及

(ii)脱沥青油(80)，其形成流s3(70)的一部分并且或者

(a)与馏分f3的未加氢处理的部分组合，并且这种组合被加氢处理，以形成流s3的至少一部分，或者

(b)被加氢处理并与馏分f3的分开加氢处理的部分组合，以形成流s3的至少一部分。

13.如权利要求11所述的方法，包括：

c.测量馏分f1的硫含量并且不经进一步处理，将馏分f1连续地指引到所述组合，

d.测量馏分f2的硫含量并将馏分f2指引到加氢处理区并调节用于馏分f2的加氢处理条件，以产生其硫含量小于10ppmwt的经处理的流s2并将经处理的流s2全部或部分地连续地指引到所述组合区，

c.测量馏分f3的硫含量并将馏分f3指引到分离区，以通过一个或多个过程步骤将馏分f3分离成两个或更多个部分，

(i)待加氢处理的第一部分，该部分被指引到加氢处理区并调节用于这些部分的加氢处理条件，以产生其硫含量小于0.18wt.％的经处理的流s3并将经处理的流s3连续地指引到所述组合区，以及

(ii)未经加氢处理的第二部分。

d.在所述组合区中连续组合流s1、s2和s3，其中

(i)考虑到其它两个流的流速及其相应的硫含量，每个流到该组合的流速由其相应的硫含量和对该组合的总体最终硫含量限制的相关贡献来确定；以及

(ii)未经处理的馏分f1的产量切割以不超过组合的最终硫含量限制的方式被最大化；

14.如权利要求11所述的方法，其中原油包括含有沥青质的污染物，并且调节原油进料速率和分馏条件，使得基本上所有这些沥青质都在未经加氢处理的馏分f3的最后部分中浓缩。

15.如权利要求11所述的方法，其中所述沥青流被用作气化单元、锅炉或沥青生产的进料。

16.如权利要求11所述的方法，其中所述沥青流被用作气化单元的进料，该气化单元将沥青转化为由co和氢组成的合成气体，氢被指引到馏分f2和f3的部分的氢化，从而形成流s2和s3。

17.如根据权利要求11所述的过程生产的燃料，其具有在燃烧位置处于或低于规定要求选择的硫含量限制。

18.如根据权利要求11所述的过程生产的燃料，其由流s1、s2和s3的组合形成，其对于作为具有最大0.1wt.％硫含量和小于0.1ppmwt金属含量的抛光的涡轮燃料是有用的。

19.如根据权利要求11所述的过程生产的燃料在基于船舶或陆地的引擎、燃烧气体涡轮机或燃烧加热器中的用途。

20.一种生产单一产物液体燃料(600)的过程，包括：

a.向基本分离区馈送受污染的烃类流动进料(2)，该进料选自原油、炼油厂残油、高硫燃油、生物质液体或者含有焦炭、煤、泥炭或灰烬的颗粒的烃油浆液中的一种或多种，该基本分离区作为主要的去污染器，

b.基于流出流的污染水平的测量，而不是基于烃组分、温度范围或其它非污染物相关分离标准的测量，将所述区中的所述液体进料分离成最小数量的基本段(10，20，30)，

c.调节所述分离区(100)的操作条件以控制进料的分离，以形成具有不同污染水平的段，以形成：

(i)减少污染物水平的段(100)，其没有实质的后续处理，形成燃料组分流(10)，

(ii)在催化剂存在的情况下下通过氢被处理(300)以形成一个或多个降低污染水平的燃料组分流(60)的受污染的段(20)，以及

(iii)富含污染的段(30)，其经受一个或多个附加的分离步骤(200，500)，以形成一个或多个降低污染水平的流(40，80)，每个流在催化剂存在的情况下通过氢被处理(400)，或者单独地或者组合地，以形成一个或多个降低污染水平的燃料组分流(70)，以及

d.以其中c.(i)(10)的量相对于经处理的段c.(ii)(60)和c.(iii)(70)被最大化的方式，组合c.(i)(10)、c.(ii)(60)和c.(iii)(70)的燃料组分流，以形成所述燃料(600)，这是通过最大化c.(i)(10)否则可能落入更轻煤油范围材料中的一部分，以最小化段c.(ii)(60)中轻质馏出物的量。

21.如根据权利要求20的过程生产的燃料，在基于船舶或陆地的引擎、燃烧气体涡轮机或燃烧加热器中通过燃烧而燃烧受污染的原油时减少腐蚀、灰烬形成和排放。

22.一种分馏器(100)，具有用于分离原油进料的上部、中部和下部区，其特征在于这种分馏器不实现基于温度、烃组成或其它非污染物相关的分离标准的精确目标切割的分馏效率，而是实现基于目标馏分f1、f2和f3的污染水平将进料分离为相应的馏分f1(10)、f2(20)和f3(30)，或者作为用于每个这种馏分的一个切割或者作为组合以形成每个这种馏分的多个切割，该分馏器在处理相同的原油用于与处理这种相同原油的常规原油蒸馏相比时在上部区中具有更高的温度分布曲线，这

a.避免在常规原油蒸馏的上部经历的过度蒸汽凝结和溢流，这是由于局部冷却和相关的压力变化扰动造成的，从而导致在常规原油蒸馏的上部区中汽提蒸汽凝结和过多的液体形成，

b.相对于馏分f2和f3，在所述上部区内最大化馏分f1的量，如果在常规蒸馏中，馏分f1将包括在轻质塔顶不稳定的全石脑油至煤油范围组分范围内的材料，或其它轻质馏出物的至少一部分，馏分f1的这种最大化将使馏分f2中的轻质馏出物的量最小化

并且使得能够在轻质馏出物不稳定的全石脑油到煤油范围组分内的所有这些材料或者馏分f1中的其它轻质馏出物的至少一部分在单个切割中组合，从而导致比对于这种材料具有多个切割的常规原油蒸馏单元更少的馏出系统，

c.相对于馏分f3，最大化所述中间区中的馏分f2的数量，如果在常规蒸馏中，馏分f2将包括在从轻质馏出物的剩余较重部分以及中质和重质馏出物的一部分范围内的材料，这种最大化使得能够在单个切割中组合馏分f2中轻质馏出物的所述剩余较重部分以及中质和重质馏出物，从而导致比对于这种材料具有多个切割的常规原油蒸馏单元更少的馏出系统，或者

d.由于减少的馏出流和减少的塔盘数量，降低分馏器塔两端的压降，从而降低进料闪蒸区压力并因此降低闪蒸区温度，以及对应地降低塔炉负荷，这与常规原油蒸馏相比降低了能耗。