本申請要求2014年5月7日提交的臨時專利申請?zhí)柮绹鴮＠暾埿蛄刑?1/989,665的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容以引用方式并入本文。本發(fā)明
背景技術(shù)：
：本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于結(jié)合燃燒或利用重質(zhì)渣油作為進料的其它方法來處理重質(zhì)渣油的系統(tǒng)和方法。相關(guān)技術(shù)說明重質(zhì)油級分在精煉廠中的各個階段(例如減壓蒸餾、減粘裂化、溶劑脫瀝青和流體催化裂化)生產(chǎn)。這些級分可用作原料用于進一步精煉或轉(zhuǎn)化工藝并且可用作燃料用于燃燒設(shè)備。重質(zhì)油級分顯示出非常高的粘度和高雜質(zhì)(例如硫和金屬)水平。因此，常規(guī)方法要求大量的能量消耗以使得物質(zhì)流體適合燃燒環(huán)境，以使得燃燒效率最大化，燃燒器中的固體保留最小化，并且固體顆粒狀煙道排放最小化。例如，在環(huán)境條件下，通常的減壓渣油可以具有50,000,000厘沱的粘度，相似于在可比環(huán)境條件下的一些固體材料。因此，需要調(diào)節(jié)渣油，通常通過加熱調(diào)節(jié)，來將其轉(zhuǎn)化成適合于泵送和注入至燃燒器的狀態(tài)。加熱重質(zhì)油級分要求能量，所述能量通常是蒸汽和/或電的形式。加熱系統(tǒng)通常包括加熱的儲油罐、泵和加熱的輸送管道。為了將全部的的重質(zhì)油維持在流體狀態(tài)，必要的溫度增加是使用電伴熱或蒸汽實現(xiàn)的。重質(zhì)油的連續(xù)運動也用于避免管道網(wǎng)絡(luò)中的死區(qū)。整個處理系統(tǒng)通常也是分隔的，來避免會導(dǎo)致增加的粘度和堵塞的冷區(qū)(coldzone)。因此，在從燃燒裝置功率輸出中減掉額外的能量消耗時，總效率降低。因此，存在對用于通過降低將材料維持在流體和可流動狀態(tài)所要求的外部熱能的量來處理重質(zhì)渣油原料的更有效方法的需要。還存在對將重質(zhì)渣油進料用于燃燒方法以增加燃燒裝置效率的更有效方法的的需要。還存在對具有降低的CO2排放的燃燒方法的需要。技術(shù)實現(xiàn)要素：依據(jù)一個或多個實施方案，本發(fā)明涉及將CO2用于降低重質(zhì)渣油進料的粘度的方法和系統(tǒng)。依據(jù)一種或多種進一步的實施方案，提供了重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)，包括一個或多個儲油罐和一個或多個泵和氣態(tài)CO2來源，提供所述氣態(tài)CO2來源來使重質(zhì)渣油飽和，以降低渣油粘度，由此降低泵送和/或輸送材料所需的能量。本文描述的方法和系統(tǒng)能夠?qū)O2用于處理重質(zhì)油級分，其不能在環(huán)境條件(例如，約20℃-約25℃，或周圍空氣的其它條件，而沒有外部應(yīng)用加熱或冷卻系統(tǒng))下霧化。在某些實施方案中，獲得了必需的能量的顯著降低，以將這樣的燃料維持在流體形式。來自本文描述的渣油處理系統(tǒng)的能量降低促進了增加的燃燒裝置效率和降低的CO2排放。渣油處理系統(tǒng)可用于利用重質(zhì)渣油作為進料的精煉廠、發(fā)電廠和其它方法。本文描述的集成系統(tǒng)和方法促進了用于將重質(zhì)渣油維持在適合于經(jīng)由管道輸送和/或注入通過燃燒器和相關(guān)的上游系統(tǒng)的流體形式的能量使用的降低。在這樣的燃燒系統(tǒng)中，將一個或多個CO2捕集子系統(tǒng)用于提供捕集的CO2，所述捕集的CO2用于降低重質(zhì)渣油粘度和促進將材料維持在流體狀態(tài)并且具有預(yù)定的流動特征。使用CO2降低粘度允許總渣油處理系統(tǒng)降低蒸汽和/或電消耗。此外，用于霧化燃燒系統(tǒng)中的燃料的蒸汽的溫度和壓力可以降低，導(dǎo)致能量節(jié)約。新的和現(xiàn)有的CO2捕集和隔離技術(shù)可用于降低總CO2排放并且提供激勵例如碳信用并且提供CO2來源作為原材料、冷卻劑等等。在捕集和隔離裝置中，壓縮捕集的CO2并且隔離在地下以避免其釋放至大氣。US5076357和US2623596(其全部以引用方式并入本文)公開了將CO2用于當(dāng)注入地下儲油層時，通過在原油依然地表內(nèi)時降低原油粘度來提高油采收率。本文描述的渣油處理系統(tǒng)適合于燃燒設(shè)備，其中燃燒重質(zhì)渣油來產(chǎn)生電力、蒸汽或熱。此外，渣油處理系統(tǒng)包括某些實施方案，其中使用的全部或部分CO2源自已知的和可商購的來源，并且包括某些實施方案，其中使用全部或部分CO2源自集成CO2捕集和隔離系統(tǒng)，其可以集成在燃燒裝置內(nèi)和/或一個或多個另外的CO2生產(chǎn)方法中，例如，在精煉廠、工業(yè)設(shè)施、商業(yè)或住宅地產(chǎn)加熱系統(tǒng)等內(nèi)。在額外的實施方案中，渣油處理系統(tǒng)可以提供在使用重質(zhì)渣油作為直接或輔助燃料來源的汽車、機車或海洋船只中。在這樣的實施方案中，渣油處理系統(tǒng)可以獲得來自已知的來源的使用的全部或部分CO2，例如可再填充船/車載永久式或便攜式儲油罐。這些示例性方面和實施方案的其它方面、實施方案和優(yōu)點在以下詳細(xì)討論。此外，將要理解上述的信息和以下的詳細(xì)說明都僅僅是各個方面和實施方案的說明性實例，并且意圖提供用于理解要求保護的方面和實施方案的性質(zhì)和特征的概述或框架。包括附圖來提供各個方面和實施方案的展示和進一步的理解，并且將其并入本說明書并且構(gòu)成說明書的一部分。附圖，以及說明書的剩余部分，用于解釋描述和要求保護的方面和實施方案的原則和操作。附圖簡要說明在結(jié)合附圖閱讀時將要最好地理解上述綜述以及以下的詳細(xì)說明。出于展示本發(fā)明的目的，附圖中顯示了本發(fā)明優(yōu)選的實施方案。然而，應(yīng)該理解本發(fā)明不限制于所示的精確的布置和設(shè)備。在附圖中，相同數(shù)字用于指示相同或相似的要素，其中：圖1為本文描述的重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)的工藝流程圖；圖2為本文描述的重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)的另一個實施方案的工藝流程圖；圖3為燃燒系統(tǒng)的工藝流程圖，其包括集成了本文描述的CO2粘度降低方法的渣油處理系統(tǒng)；圖4為燃燒系統(tǒng)的另一個實施方案的工藝流程圖，其包括集成了本文描述的CO2粘度降低步驟的渣油處理系統(tǒng)；和圖5為燃燒系統(tǒng)的另一個實施方案的工藝流程圖，其包括集成了本文描述的CO2粘度降低步驟的重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)。具體實施方式本文描述的本發(fā)明方法和系統(tǒng)提供了以上目標(biāo)和進一步的優(yōu)點，其中利用CO2的添加來降低粘度并且由此來促進作為燃燒燃料或進料至其它工藝的原料的重質(zhì)渣油的處理。本文描述的渣油處理系統(tǒng)可以集成在使用空氣、氧或氧富集空氣燃燒室的燃燒室、其它類型的燃燒方法，或使用重質(zhì)渣油作為原料的重整方法中。圖1為本文描述的重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)8的工藝流程圖。通常，將來自CO2來源12的CO2的物流10與來自儲油罐18中重質(zhì)渣油來源16的重質(zhì)渣油物流14混合。CO2來源12在某些實施方案中可以是適合的外部來源和/或集成CO2捕集子系統(tǒng)。物流10中提供了足夠量的CO2用于在溫度和壓力的適合的操作條件以及與其相容的純度水平下與重質(zhì)渣油物流14混合，以有效地溶解CO2?？梢匀芙庠诮o定類型的重質(zhì)渣油中的CO2的量可以容易地由本領(lǐng)域技術(shù)人員在實驗室測試中在各種溫度和壓力的條件下確定。例如，可以提供以下CO2物流：純度為約50％至約100％，在某些實施方案中約70％至約100％和在進一步的實施方案中約90％至約100％；壓力在約5巴至約100巴，在某些實施方案中約20巴至約73巴和在進一步的實施方案中約73巴至約100巴范圍內(nèi)；和溫度在約0℃至約400℃，在某些實施方案中約32℃至約300℃和在進一步的實施方案中約32℃至約200℃范圍內(nèi)。這些條件允許重質(zhì)油被在約5巴至約100巴，在某些實施方案中約20巴至約73巴和在進一步的實施方案中約73巴至約100巴范圍內(nèi)的CO2飽和。在某些實施方案中，基于用作CO2來源的技術(shù)選擇CO2純度，例如對于來源于CO2捕集系統(tǒng)的CO2為大于或等于90％，和70％至90％是可見于離開氧鍋爐(oxyboiler)的煙道氣中的濃度。關(guān)于CO2的壓力，最高20巴代表在其中將CO2儲存在罐(例如20巴罐)中的實施方案中可以適合于油儲存的低壓范圍。在20巴至73巴范圍內(nèi)的壓力水平是適合于將CO2維持在低于超臨界壓力條件的范圍。壓力大于或等于73巴代表在超臨界條件下的CO2。關(guān)于溫度，低于32℃的范圍代表低于CO2臨界點溫度的水平；32℃至300℃的范圍包括來源于具有或不具有冷卻的壓縮機的CO2；大于或等于300℃的范圍包括其中使用較高壓縮或高再循環(huán)溫度的操作。經(jīng)由物流14將重質(zhì)渣油進料供應(yīng)至儲油罐18。儲油罐18中重質(zhì)油和溶解的CO2的混合物的粘度經(jīng)歷了顯著粘度降低。在此階段，通過CO2與重質(zhì)渣油的混合獲得的粘度降低使用于輸送材料的必需的泵能量要求降低。儲油罐ST中重質(zhì)油和CO2混合物的粘度可以在約10厘沱(cSt)至約2000cSt，在某些實施方案中約10cSt至約300cSt和在進一步的實施方案中約10cSt至約100cSt的范圍內(nèi)。在某些實施方案中，適當(dāng)?shù)恼扯人皆?0cSt。本文中使用的粘度范圍可以基于應(yīng)用的類型來選擇。10cSt至100cSt有效用于將油輸送和注入燃燒器噴嘴；10cSt至300cSt是適合于離心泵和儲存的粘度范圍；300cSt至2000cSt是適合于儲存和泵送的粘度范圍。將重質(zhì)油和溶解的CO2的組合物流，物流20，進料至泵22，用于輸送并且如果需要，壓縮CO2來提供重質(zhì)油和溶解的CO2的物流24。取決于重質(zhì)渣油的最終用途所需的最終粘度值，可以加熱混合物以進一步降低粘度。依據(jù)本文的方法，減少了獲得希望的粘度水平所需的加熱的量，并且還減少了必需的泵能量要求和伴熱硬件。例如，在燃燒系統(tǒng)中，希望將該水平降低至適當(dāng)?shù)撵F化粘度，例如，在約10cSt至約2000cSt的范圍內(nèi)，在某些實施方案中約10cSt至約300cSt和在進一步的實施方案中約10cSt至約100cSt。在某些實施方案中，適當(dāng)?shù)恼扯人皆?0cSt。在某些實施方案中，可以將更多的一個單獨的或在線(固定或動態(tài))混合單元提供在，例如，儲油罐18的下游。在進一步的實施方案中，泵22中的壓縮提供了適合的混合以降低重質(zhì)渣油的粘度。壓縮的重質(zhì)渣油/CO2混合物24用作適合的進料，例如，進至如本文描述的燃燒系統(tǒng)的進料，或用于重整或轉(zhuǎn)化方法來將重質(zhì)渣油轉(zhuǎn)化成其它烴產(chǎn)物。圖2為本文描述的重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)108的進一步的實施方案的工藝流程圖。一般，將來自CO2來源112的CO2的第一物流110與來自儲油罐118中重質(zhì)渣油來源116的重質(zhì)渣油物流114混合。CO2來源112在某些實施方案中可以是適合的外部來源和/或集成CO2捕集子系統(tǒng)。物流110中提供了足夠量的CO2用于在適合的操作條件以及與其相容的純度水平下與重質(zhì)渣油物流114混合，以有效地溶解CO2，如本文中所公開。經(jīng)由物流114將重質(zhì)渣油進料供應(yīng)至儲油罐118。儲油罐118中重質(zhì)油和CO2的混合物的粘度顯著降低。在此階段，通過CO2與重質(zhì)渣油的混合物獲得的粘度降低使用于輸送材料的必需的泵能量要求降低。將重質(zhì)油和CO2的組合物流，物流122，進料至第一泵132，用于輸送并且如果需要，壓縮CO2。然后將來自第一泵132的壓縮的組合物流126連同來自CO2來源144經(jīng)由物流142的另外CO2進料至一個或多個混合或儲存單元140。在某些實施方案中，單元140為混合罐。在進一步的實施方案中，單元140為在線的固定或動態(tài)混合器。在進一步的實施方案中，單元140為相比于罐118容量較小的儲油罐，其中CO2可以與油重質(zhì)渣油共混物共混。經(jīng)由第二泵134輸送來自單元140的流出物128來提供重質(zhì)渣油/CO2混合物124，其用作適合的進料，例如，進至如本文描述的燃燒系統(tǒng)的進料。一般，希望提供用于泵送的流體，其具有約1000-約2000cSt的粘度值。對于油，通常提供粘度為約100cSt的流體用于泵送。如本文描述的，為了獲得100cSt的希望的水平而不使用本文描述的粘度降低，溫度應(yīng)該處于或高于124℃，然而對于60巴飽和CO2壓力共混物，使用本文描述的方法，溫度可以低如35℃。在某些實施方案中，如上文公開的條件的范圍是有效的。圖3為燃燒系統(tǒng)的工藝流程圖，包括重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)208，例如，其可以與對于圖1所顯示和描述的相同或相似。燃燒系統(tǒng)集成了CO2粘度降低并且通常包括裝配有一個或多個燃燒器252的燃燒室250；一個或多個煙道氣處理單元260；CO2捕集單元270；重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)208，其包括一個或多個儲油罐218和一個或多個泵222；CO2隔離或利用單元280；和用于排出剩余的煙道氣的煙囪(stack)290。連同經(jīng)由物流224的重質(zhì)渣油/CO2混合物和用于燃料霧化的蒸汽物流256，經(jīng)由物流254將空氣、氧或氧富集空氣供應(yīng)至一個或多個燃燒器252，來確保燃料在燃燒室250中適當(dāng)燃燒。在某些替代的實施方案中，可以使用除蒸汽之外的或結(jié)合蒸汽的霧化介質(zhì)，例如CO2或另一適合的霧化氣體。煙道氣經(jīng)由物流262離開燃燒室250以進入一個或多個煙道氣處理單元260。盡管未顯示，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解煙道氣處理單元260可以包括顆粒去除單元、硫氧化物去除單元、重金屬去除單元和氮氧化物去除單元的每一者的一種或多種。將來自(一個或多個)煙道氣處理單元260流出物煙道氣，物流272，進料至CO2捕集單元270，其中從主煙道氣物流中除去必需的量的CO2。源自物流272的煙道氣的一部分可以任選地再循環(huán)至燃燒室來改善燃燒(如虛線中所顯示，物流274所表明的)，特別是在其中燃燒室依賴氧或氧富集空氣的實施方案中。貧CO2煙道氣物流離開CO2捕集單元270，物流292，并且送至煙囪290并且然后經(jīng)由物流294排放到大氣，如已知的。捕集的CO2經(jīng)由物流274離開CO2捕集單元270并且分成進料至CO2隔離或利用單元(CO2-S/U)的物流282和進料至重質(zhì)渣油儲油罐218的物流210。經(jīng)由物流214將重質(zhì)渣油進料供應(yīng)至儲油罐218。將CO2與重質(zhì)渣油混合來降低其粘度，由此減少必需的泵能量要求、伴熱硬件和用于允許共混物達(dá)到適當(dāng)?shù)撵F化粘度，例如，約10cSt至約2000cSt范圍內(nèi)，在某些實施方案中約10cSt至約300cSt和在進一步的實施方案中約10cSt至約100cSt所必需的加熱能量。在某些實施方案中，適當(dāng)?shù)恼扯人皆?0cSt。重質(zhì)渣油/CO2混合物經(jīng)由泵222抽吸管線220離開儲油罐218。使物流224在壓力下進料至(一個或多個)燃燒室燃燒器252。圖4為燃燒系統(tǒng)的另一個實施方案的工藝流程圖，包括渣油處理系統(tǒng)308，例如，其可以與對于圖2所顯示和描述的相同或相似。燃燒系統(tǒng)集成了CO2粘度降低并且通常包括裝配有一個或多個燃燒器352的燃燒室350；一個或多個煙道氣處理單元360；多個CO2捕集單元370和375；重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)308，其包括一個或多個儲油罐318、一個或多個混合或儲存單元340和多個泵(332和334)；CO2隔離或利用單元380；和用于排出剩余的煙道氣的煙囪390。如以上對于圖3所描述的，連同經(jīng)由物流324的重質(zhì)渣油/CO2混合物和用于燃料霧化以確保燃料在燃燒室350中適當(dāng)燃燒的蒸汽物流356，經(jīng)由物流354將空氣、氧或氧富集空氣供應(yīng)至一個或多個燃燒器352，并且煙道氣經(jīng)由物流362離開燃燒室350以進入一個或多個煙道氣處理單元360。在某個替代的實施方案中，可以使用除蒸汽之外或結(jié)合蒸汽的霧化介質(zhì)，例如CO2或另一適合的霧化氣體。將來自(一個或多個)煙道氣處理單元360的流出物煙道氣，物流372，進料至第一CO2捕集單元370。從主煙道氣物流中除去必需的量的CO2，物流310，用于引入至儲油罐318以維持其中的平衡。從第一CO2捕集單元370中移出的量由粘度降低的必需量和工藝經(jīng)濟考量(例如，成本)或超過預(yù)定水平的CO2除去量來確定。CO2捕集率處于對于方法經(jīng)濟性和設(shè)計有效的水平并且可以取決于所選擇的CO2捕集技術(shù)。進一步地，考慮從系統(tǒng)370中經(jīng)由物流310除去以降低油的粘度的CO2的量。CO2捕集率可以為約40％至約100％，在某些實施方案中為約70％至約99.9％和在進一步的實施方案中為約90％至約99％。關(guān)于再循環(huán)至罐318的CO2的量，該量可以取決于所選擇的燃料和取決于所選擇的CO2捕集率。壓縮CO2(未顯示)至如上文所討論的希望的壓力并且經(jīng)由物流310輸送至儲油罐318。將CO2與來自物流314的重質(zhì)渣油混合來降低其粘度，由此減少必需的泵能量要求、伴熱硬件和確保共混物達(dá)到希望的霧化粘度，例如，約10cSt至約2000cSt范圍內(nèi)，在某些實施方案中約10cSt至約300cSt和在進一步的實施方案中約10cSt至約100cSt所必需的加熱能量。在某些實施方案中，適當(dāng)?shù)恼扯人皆?0cSt。源自物流372的煙道氣的一部分可以任選地再循環(huán)的至燃燒室350以改善燃燒(如虛線中所顯示，物流374所表明的)，特別是在其中燃燒室依賴氧或氧富集空氣的實施方案中。剩余的貧CO2煙道氣物流離開第一CO2捕集單元370，物流371，并且送至第二CO2捕集單元375，其中回收CO2并且壓縮至所需壓力。貧CO2煙道氣物流392離開第二CO2捕集單元375并且送至煙囪390并且然后經(jīng)由物流394排放至大氣，如已知的。捕集的CO2經(jīng)由物流374離開第二CO2捕集單元375并且分成進料至CO2隔離或利用單元380的物流382和進料至單元340的物流342。在某些實施方案中，單元340是固定或動態(tài)混合器。在進一步的實施方案中，單元340是相比于罐318容量相對較小的儲油罐，其中CO2與油重質(zhì)渣油共混物共混。經(jīng)由物流314將重質(zhì)渣油進料供應(yīng)至儲油罐318。將CO2與重質(zhì)渣油混合以降低其粘度，由此減少必需的泵能量要求、伴熱硬件和確保共混物達(dá)到希望的粘度所必需的加熱能量。在兩步粘度降低方案中，進行第一步中的粘度降低以獲得約50cSt至約2000cSt范圍內(nèi)，在某些實施方案中約50cSt至約1000cSt和在進一步的實施方案中約50cSt至約300cSt的粘度水平。重質(zhì)渣油/CO2混合物經(jīng)由泵332抽吸管線322離開儲油罐318并且壓縮，并且經(jīng)由物流326轉(zhuǎn)移至單元340。將重質(zhì)渣油/CO2混合物物流326與經(jīng)由物流342的另外的CO2混合來提供另外的粘度降低并且進一步減少加熱硬件和用于允許共混物達(dá)到適當(dāng)?shù)撵F化粘度(例如，約10cSt至約2000cSt范圍內(nèi)，在某些實施方案中約10cSt至約300cSt和在進一步的實施方案中約10cSt至約100cSt)的能量要求。在某些實施方案中，適當(dāng)?shù)恼扯人皆?0cSt。重質(zhì)渣油/CO2混合物經(jīng)由泵334抽吸管線328離開單元340并且壓縮，并且經(jīng)由物流324轉(zhuǎn)移至(一個或多個)燃燒室燃燒器352。圖5為燃燒系統(tǒng)的另一個實施方案的工藝流程圖，包括渣油處理系統(tǒng)408，例如，其可以與對于圖2所顯示和描述的相同或相似。燃燒系統(tǒng)集成了CO2粘度降低并且通常包括裝配有一個或多個燃燒器452的燃燒室450；一個或多個煙道氣處理單元460；多個CO2捕集單元(470和475)；重質(zhì)渣油處理系統(tǒng)408，其包括一個或多個儲油罐418、一個或多個混合或儲存單元440和多個泵(432和434)；CO2隔離或利用單元480；和用于排出剩余的煙道氣的煙囪490。如對于圖3所描述的，連同經(jīng)由物流424的重質(zhì)渣油/CO2混合物和用于燃料霧化以確保燃料在燃燒室450中適當(dāng)燃燒的蒸汽物流456，經(jīng)由物流454將空氣、氧或氧富集空氣供應(yīng)至一個或多個燃燒器452，并且煙道氣經(jīng)由物流462離開燃燒室450以進入一個或多個煙道氣處理單元460。在某些替代的實施方案中，可以使用除蒸汽之外或結(jié)合蒸汽的霧化介質(zhì)，例如CO2或另一適合的霧化氣體。將來自(一個或多個)煙道氣處理單元460的流出物煙道氣，物流472，進料至第一CO2捕集單元470。廢氣物流經(jīng)由物流492離開第一CO2捕集單元470至煙囪490并且然后經(jīng)由物流494至大氣。注意，廢氣物流492相比于本文中描述的物流476是相對貧CO2的。例如，廢氣物流492可以包含55％CO2并且比可以包含99％CO2的物流476更貧。然而，可以認(rèn)為該物流相比于其它物流富CO2。源自物流472的煙道氣的一部分可以任選地再循環(huán)至燃燒室來改善燃燒(如虛線中所顯示，物流474所表明的)，特別是在其中燃燒室依賴氧或氧富集空氣的實施方案中。捕集的CO2經(jīng)由物流476離開第一CO2捕集單元470以經(jīng)由物流482為CO2隔離或利用單元480進料，經(jīng)由物流410為重質(zhì)渣油儲油罐418進料，并且經(jīng)由物流471為第二CO2處理單元475進料。經(jīng)由物流414將重質(zhì)渣油供應(yīng)至儲油罐418。將來自第一CO2捕集單元470經(jīng)由物流410的CO2進料與重質(zhì)渣油混合。將CO2與重質(zhì)渣油混合以降低其粘度，由此減少必需的泵能量要求、伴熱硬件和確保燃料達(dá)到希望的粘度所必需的加熱能量。在兩步粘度降低方案中，進行第一步中的粘度降低以獲得約50cSt至約2000cSt范圍內(nèi)，在某些實施方案中約50cSt至約1000cSt和在進一步的實施方案中約50cSt至約300cSt的粘度水平。重質(zhì)渣油/CO2混合物經(jīng)由泵432抽吸管線422離開儲油罐418并且壓縮，并且經(jīng)由物流426轉(zhuǎn)移至單元440。在某些實施方案中，單元440為固定或動態(tài)混合器。在進一步的實施方案中，單元440為與相比于罐418容量相對較小的儲油罐，其中CO2與油重質(zhì)渣油共混物共混。將重質(zhì)渣油/CO2混合物物流426與另外的CO2混合以實現(xiàn)另外的粘度降低，并且進一步減少加熱硬件和用于確保共混物達(dá)到適當(dāng)?shù)撵F化粘度，例如，約10cSt至約2000cSt范圍內(nèi)，在某些實施方案中約10cSt至約300cSt和在進一步的實施方案中約10cSt至約100cSt)的能量要求。在某些實施方案中，適當(dāng)?shù)恼扯人皆?0cSt范圍內(nèi)。CO2物流471進入第二CO2捕集單元475以壓縮至單元440所需的壓力并且然后經(jīng)由物流442離開第二CO2捕集單元475以為單元475進料。重質(zhì)渣油/CO2混合物經(jīng)由泵434抽吸管線428離開單元440并且壓縮，并且經(jīng)由物流424轉(zhuǎn)移至(一個或多個)燃燒室燃燒器452。在某些實施方案中，重質(zhì)渣油/CO2混合物粘度可以獲得粘度霧化水平而不需要外部加熱。在這樣的情況中，機械霧化燃料噴射器或非輔助霧化流體可以替代蒸汽霧化噴射器，或結(jié)合蒸汽霧化噴射器，用于保存蒸汽(例如，來自本文描述的物流256、356和456)。在某些實施方案中，蒸汽和/或另一適合的霧化氣體可以結(jié)合機械霧化噴射器使用，并且主要目的為控制燃燒器溫度以避免或最小化焦化的可能性，而非霧化(如在其中不使用機械霧化燃料噴射器的實施方案中)。就該簡化示意圖和說明的目的，沒有包括通常采用的并且對本文描述的單元操作的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說所公知的多個閥門、溫度傳感器、電子控制器等等。此外，未顯示包括燃燒方法的單元操作中伴隨的組件，例如，空氣或氧供應(yīng)和煙道氣處理。有利地，如本文中描述地使用CO2解決了減少在燃燒這樣的渣油的燃燒設(shè)備中處理重質(zhì)渣油所需的能量的量的問題。事實上，在使用重質(zhì)渣油作為燃料的常規(guī)燃燒設(shè)備中，燃料處理要求使用電或蒸汽形式的另外的能量。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法允許通過將CO2用于減少燃料粘度并且確保其適當(dāng)處理而顯著降低能量。在本文中進一步的實施方案中，用于重質(zhì)渣油處理的CO2源自集成CO2捕集系統(tǒng)。在使用重質(zhì)渣油作為燃料的常規(guī)CO2捕集和隔離方法中，將CO2注入地下用于儲存，同時將另外的能量用于燃料處理。將本發(fā)明的系統(tǒng)和方法用于集成了CO2捕集的燃燒設(shè)備中允許將部分的捕集的CO2用于促進有效的原料處理并且最小化用于這樣的處理所必需的另外的能量。用于以上描述的設(shè)備和方法的初始原料可以是由各種來源獲得的原油或部分地精煉的油產(chǎn)品。原料的來源可以是原油、合成原油、瀝青、油砂、頁巖油、煤合成油，或包括上述的來源之一的組合。例如，原料可以是直餾瓦斯油或其它精煉廠中間體物流例如減壓瓦斯油、由溶劑脫瀝青方法獲得的脫瀝青油和/或脫金屬油、由焦化方法獲得的輕質(zhì)焦化瓦斯油或重質(zhì)焦化瓦斯油、由單獨于本文描述的集成FCC方法的FCC方法獲得的循環(huán)油、由減粘裂化方法獲得的瓦斯油，或上述的產(chǎn)品的任何組合。在某些實施方案中，減壓瓦斯油是用于集成方法的適合的原料。適合的原料包含沸點為約36℃-約650℃并且在某些實施方案中約350℃-約565℃的烴。實施例1在該預(yù)先的實施例中考慮通常的油重質(zhì)渣油以顯示在將本文描述的方法用于燃燒重質(zhì)渣油的輸出為600兆瓦特的電輸出(MWe)的發(fā)電裝置中時所獲的潛在的收益。作為對比實施例，25℃下初始重質(zhì)渣油的密度為1020kg/m3并且50℃下的粘度為13280cSt。表1顯示了常規(guī)系統(tǒng)的不同粘度下的重質(zhì)渣油溫度，和當(dāng)根據(jù)本文中的系統(tǒng)和方法在第一實施例中在20巴CO2的壓力下和在第二實施例中在60巴CO2的壓力下使油飽時獲得相同粘度的所需溫度。表1-不同粘度下油重質(zhì)渣油以℃計的溫度粘度(cSt)201001000原始油的溫度(℃)18012480在20巴CO2飽和下重質(zhì)渣油的溫度(℃)1409354在60巴CO2飽和下重質(zhì)渣油的溫度(℃)7535<Tamb*＊Tamb：環(huán)境溫度如表1中顯示的，將CO2添加至重質(zhì)渣油降低了其在特定溫度下的粘度。因此在添加CO2時可以在較低溫度下達(dá)到相同的共混物粘度。特別地，表1顯示了在基礎(chǔ)情況情節(jié)下，用于重質(zhì)渣油的適合的儲存溫度高于124℃，而其在20巴飽和CO2壓力共混物的情況中可以降低至93℃并且在60巴飽和CO2壓力共混物的情況中可以降低至35℃。因此，用于維持重質(zhì)渣油溫度的伴熱要求降低，和因此其粘度降低，降低至低如沒有伴熱要求(在60巴CO2飽和下)。在燃燒器處為了促進適合的燃料霧化和因此完全和有效的燃燒，通常要求20cSt的粘度。根據(jù)常規(guī)方法，為了獲得該粘度降低，要求180℃的溫度，而其在20巴CO2飽和下降低至140℃并且在60巴CO2飽和下降低至75℃。所需的蒸汽特征因此得以改變。例如，在沒有本文描述的粘度降低的情況下，需要使用例如在10巴和230℃的蒸汽。相反，可以在CO2飽和為20巴時在6巴和160℃下使用蒸汽，并且可以在CO2飽和為60巴時蒸汽在2巴和120℃下使用蒸汽。這因此導(dǎo)致了對蒸汽循環(huán)中蒸汽加熱和較高的蒸汽操作來說減少的能量使用，因此，導(dǎo)致對發(fā)電裝置來說較高的凈輸出。在600MWe范圍的發(fā)電裝置的通常的實例中，油重質(zhì)渣油質(zhì)量流量為大約37.5kg/s并且燃料霧化所需的蒸汽為燃料質(zhì)量流量的30％，因此，為大約11.25kg/s。蒸汽品質(zhì)/條件的區(qū)別將允許在CO2飽和為20巴時1328千瓦特電(kWe)的凈節(jié)約以及在CO2飽和為60巴時3300kWe的凈節(jié)約。如果考慮到達(dá)20和60巴的CO2和油重質(zhì)渣油的壓縮能量，對20巴和60巴的CO2飽和水平來說凈功率節(jié)約分別為1183kWe和2798kWe。注意，考慮到以上情況，為霧化考慮的蒸汽壓力低于重質(zhì)渣油/CO2混合物物流。在該情況下，考慮了較高的蒸汽壓力或優(yōu)選在噴射器內(nèi)添加中間膨脹步驟以允許在所考慮的溫度和壓力下霧化重質(zhì)燃料油。此外，如果使用機械霧化噴射器，可以保留全部的霧化蒸汽能量，因為重質(zhì)燃料油/CO2混合物是在高壓下提供的。實施例2除了對用于霧化燃料的蒸汽量的節(jié)約，通過燃料從儲存溫度(例如，100cSt粘度)至燃燒器(20cSt粘度)的必需加熱的降低，可以實現(xiàn)顯著的節(jié)約，因為加熱通過從蒸汽循環(huán)提取的蒸汽進行。在該實施例中，對三種情況來說，儲存溫度視為相同，即，120℃，其是對比實施例所需的儲存溫度。在基礎(chǔ)情況下，重質(zhì)渣油應(yīng)該加熱至180℃，而在20巴CO2飽和下，其應(yīng)該加熱至140℃，并且60巴下的CO2飽和不要求另外的加熱。對燃料加熱而言蒸汽要求的節(jié)約增加，對20巴飽和CO2情況而言將為1335kWe并且對60巴飽和CO2情況而言將為1856kWe，導(dǎo)致在20巴飽和CO2情況中2518kWe的總凈節(jié)約以及在60巴飽和CO2情況中4654kWe的總凈節(jié)約。這些節(jié)約分別為0.4％和0.77％的凈電力輸出，等同于發(fā)電裝置的凈效率分別增加0.17和0.32個點。以上和附圖中已經(jīng)描述了本發(fā)明的方法和系統(tǒng)；然而，修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是明顯的并且對本發(fā)明而言的保護范圍將由所附權(quán)利要求限定。當(dāng)前第1頁1 2 3