无需供应氢的重质和高蜡原油改质法

摘要

在没有外部供应氢和/或催化剂的情况下将重质原油改质以制造具有高API比重、低沥青质含量和高中间馏分油收率、低硫含量、低氮含量和低金属含量的更有价值的原料的连续方法。将具有显著量沥青质和重质组分的重质原油与具有大量石蜡组分的高蜡原油和水在超临界条件下混合以分解沥青质化合物和除去含硫、氮和金属的物质。产物具有更高的API比重、更低的沥青质含量、高中间馏分油收率、更低的硫含量、更低的氮含量和更低的金属含量以适用于传统石油精炼工艺。

说明书

相关申请

本专利申请要求2008年11月28日提交的美国临时专利申请序号No.60/990,662；60/990,648；60/990,658；60/990,670；和60/990,641的优先权，它们都全文经此引用并入本文。

发明技术领域

本发明涉及将重质原油和高蜡原油改质(upgrading)以制造具有更高的API比重；更低的沥青质含量；更低的硫、氮和金属杂质含量；提高的中间馏分油收率；和/或降低的倾点的更有价值的原油原料的连续方法。

发明背景

石油工业长期以来试图找到处理重质原油、高蜡原油和其它石油材料的新方法以满足对石油原料的日益提高的要求和改进精炼工艺中所用的可得原油的品质。

通常，重质原油具有低API比重、高沥青质含量、低中间馏分油收率、高硫含量、高氮含量和高金属含量。这些性质导致难以通过传统精炼法精炼重质原油以制造规格符合严格政府规章的最终石油产品。

许多炼油厂在将原油蒸馏成各种馏分后进行传统加氢处理。各馏分随后单独加氢处理。因此，炼油厂必须利用复杂的单元操作处理各馏分。此外，在传统加氢裂化和加氢处理工艺中在严苛反应条件下使用显著量的氢和昂贵的催化剂提高从重质原油到更有价值的中间馏分油的收率和除去杂质，如硫、氮和金属。

另外，重质原油原料的蒸馏和/或加氢处理产生大量沥青质和重质烃，它们必须进一步裂化和加氢处理才能使用。沥青质和重质馏分的传统加氢裂化和加氢处理法也需要高资本投资和显著加工。

目前，使用大量的氢来调节由传统精炼法制成的馏分的性质以符合最终产品所需的低分子量规格；除去杂质，如硫、氮和金属；和提高基质的氢/碳比。沥青质和重质馏分的加氢裂化和加氢处理是需要大量氢的工艺的实例，这两种工艺造成催化剂具有降低的周期寿命。

已经在添加外部氢源的情况下使用超临界水作为烃裂化用的反应介质。水在大约705°F(374℃)和大约22.1MPa具有临界点。在这些条件以上，对水而言，液体和气体之间的相界消失，所得超临界水表现出对有机化合物的高溶解度和与气体的高混溶性。此外，超临界水使自由基物类稳定。

但是，在不使用外部氢的情况下使用超临界水作为裂化反应介质具有一些缺点，如在超临界水流体中的烃改质过程中发生的成焦。尽管以这种方式改质烃而生成的焦炭量小于通过传统热焦化法生成的焦炭量，但必须将焦化减至最低以提高液体收率和改进工艺操作的总体稳定性。

工业中已知的是，如果氢的可供应性有限且进料烃具有高芳香度，在使用超临界水裂化时发生成焦。已经提出若干建议以向用超临界水流体处理的进料烃供应外部氢。例如，可以将氢气直接添加到进料物流中。也可以将一氧化碳直接添加到进料物流中以经由一氧化碳和水之间的水煤气变换(WGS)反应生成氢。也可以将有机物质，如甲酸添加到进料物流中以通过由加入的有机物质分解产生的一氧化碳和水的WGS反应生成氢。另外，该进料物流中可包含少量氧以使进料基质内氧化生成一氧化碳。这种一氧化碳可随后用在制氢的WGS反应中。但是，将外部气体和/或有机物质进料入液体物流提高了成本和增加该方法的复杂性。

高蜡原油含有显著量的具有升高的沸点和相当大的分子量的石蜡化合物。这些性质造成高倾点以及经由管道和油轮转移原油的能力的困难。因此，高蜡原油被视为非传统石油源。此外，高蜡原油具有极低的不饱和烃含量，这使其不适合作为目前的大多数精炼工艺和石化工艺的原料。例如，从高蜡原油中馏出直馏石脑油要求严格的重整处理以提高芳烃和烯烃含量，从而改进动力汽油的辛烷值。

可以通过传统的热裂化或催化裂化将高蜡原油改质，但这类处理产生显著量焦炭并消耗大量氢和催化剂。除了热和催化裂化外，还可以通过溶剂脱蜡和/或添加倾点下降剂来降低由高蜡原油的高倾点造成的问题。但是，所有这些方法都有缺点。

如上所述，热焦化产生大量固体焦副产物，这表明有价值的烃原料受到损失。催化加氢裂化需要大量氢和定期更换废催化剂。溶剂脱蜡需要蜡处置系统和溶剂回收系统，这增加了复杂性和花费。倾点下降剂是昂贵的并以不合意的方式改变最终产物。

因此，既不需要外部供应氢也不存在外部供应的催化剂的用超临界水流体将重质和高蜡原油改质的改进的方法是合意的。创造能够将全原油而非独立的馏分改质以达到所需品质的连续方法和装置是有利的，以便能够简化精炼工艺和各种辅助设施。此外，不借助复杂设备就能在产地实施的方法是合意的。另外，使该方法以连续方式进行是最合意的。

发明概述

本发明涉及满足这些需要中的至少一个的连续方法。本发明包括在不存在外部供应的氢的情况下将重质原油进料物流改质的连续方法。在本发明的一个实施方案中，重质原油和高蜡油的混合物在水存在下在超过水的超临界点的条件下接触在一起。此外，在该混合步骤中不存在外部供应的氢。使重质原油和高蜡原油在超临界条件下接触时，该混合物内的至少一部分烃发生裂化。然后将该混合物冷却、减压，并分离成气体部分和液体部分。该液体部分随后进一步分离成回收的水和改质的油，由此该改质的油是与重质原油相比具有降低量的含沥青质、硫、氮和金属的物质的改质重质原油。

在本发明的另一实施方案中，该连续方法包括在高蜡原油存在下将重质原油进料与水进料合并以制造改性重质原油/水混合物。保持在超过水临界压力(其为大约22.1MPa)的压力下的改性重质原油/水混合物在反应区中发生温度改变以迫使水进入超临界态，由此在不显著成焦的情况下提供重质原油改质用的反应介质。该反应区包含主反应器的内部部分，该主反应器可操作为承受超过水的临界温度和临界压力的温度和压力，且该反应区基本不含外部提供的催化剂和基本不含外部提供的氢源。该高蜡原油供应足以分解重质原油中所含的大沥青质分子的氢。另外，高蜡原油的存在加速脱硫、脱氮和脱金属工艺。

一旦该改性重质原油/水混合物达到适当的温度和压力，该混合物中的至少一部分烃就发生裂化，从而产生热适应的(adapted)混合物。随后将该热适应的混合物冷却并解除其提高的压力，从而产生减压的适应的混合物。随后将该减压的适应的混合物分离成气体部分和液体部分，其中该液体部分由改质油/水混合物构成。通过使用任何合适的油-水分离器将该改质油/水混合物分离成其两种组分——改质油和回收的水，收集与该重质原油相比具有更高的API比重；降低量的含沥青质、硫、氮或金属的物质；提高的中间馏分油产量的最终改质油产物。

在另一实施方案中，该反应区包含大致垂直取向的反应器的内部，以使该改性重质原油/水混合物向下流经该大致垂直取向的反应器。

在本发明的另一实施方案中，将该改性的重质原油/水混合物在反应区之前进料入加热区，在此将该改性重质原油/水混合物加热至大约150℃至大约350℃的温度以形成预热混合物。然后将该预热混合物引入反应区，其中将该反应区内的温度提高至等于或高于水临界温度的目标温度，以使该预热混合物的至少一些烃发生裂化，从而形成热适应的混合物，该反应器基本不含外部提供的催化剂和不含外部提供的氢源。将该热适应的混合物冷却和减压，以形成减压的适应的混合物。随后将该减压的适应的混合物分离成气体部分和液体部分，其中该液体部分由改质油/水混合物构成。通过使用任何合适的液体分离器将该改质油/水混合物分离成其两种组分——改质油和回收的水，收集与该重质原油相比具有降低量的含沥青质、硫、氮或金属的物质的最终改质油产物。

在本发明的另一些实施方案中，可以将来自最终液体分离阶段的回收的水与水进料再合并。在本发明的另一实施方案中，该回收的水可以在与水进料再合并之前使用氧化步骤在氧化反应器中处理以通过除去任何油残渣或其它杂质来处理该回收的水。在本发明的再一实施方案中，可以捕集来自该反应区和/或氧化反应器的产物物流中所含的热能并在该方法的其它地方用于热交换。此外，不借助任何外部供应的催化剂就可以进行该连续方法。

另外，本发明提供在不形成显著量的焦和不外部供应氢或生成氢的化学品的情况下将高蜡原油转化成具有降低的蜡比例和降低的杂质(如硫、氮和金属)含量的更有价值的烃原料的连续方法。将低价值的高蜡原油改质成具有改进的流动性质以便在管道和油轮中更有效转移的传统原油。

在本发明的另一实施方案中，提供通过超临界水制造改质烃原料的方法。在这种实施方案中，加热该水进料(优选在加热区中加热)以形成加热水物流，以使该加热水物流处于超临界态。在重质原油与该加热水物流合并产生预热混合物之前或之后将该重质原油与高蜡原油混合。该预热混合物随后进入保持在超过水临界压力的压力下的反应区并加热至705°F至1112°F(374℃至600℃)的目标温度。在这种提高的温度和压力下，该混合物中的至少一部分烃发生裂化，以产生热适应的混合物。随后将这种热适应的混合物冷却并解除其提高的压力，以产生减压的适应的混合物。随后将该减压的适应的混合物分离成气体部分和液体部分，其中该液体部分由改质油/水混合物构成。通过使用任何合适的液体分离器将该改质油/水混合物分离成其两种组分——改质油和回收的水，收集与该重质原油相比具有降低量的含沥青质、硫、氮或金属的物质的最终改质油产物。同时，高蜡原油也被改质以产生具有更低倾点和更高的烯烃和芳族化合物浓度的改质油产物。

在另一实施方案中，该反应区包含主反应器的内部部分，其中该主反应器由大致垂直取向的反应器构成，以使该预热混合物向下流经该大致垂直取向的反应器。

该改质油优选与原始重质原油进料相比具有更高的API比重、更低的沥青质含量、更高的中间馏分油收率、更低的硫含量、更低的氮含量和更低的金属含量，以便在传统石油精炼工艺中方便地加工。本发明的实施方案也提供在不形成显著量焦的情况下将重质原油和/或高蜡原油改质的有效方便的方法。

在本发明的一个实施方案中，超临界水流体通过促进质量扩散、热传递、分子内或分子间氢迁移、用于抑制成焦和提高液体收率的自由基化合物的稳定化和除去杂质来提供使原油分解和裂化成低分子量烃所用的改进的反应介质。此外，超临界水流体促进质量传递，这提高了反应速度。在一个实施方案中，该预热混合物在反应区内的停留时间为0.1至10分钟，更优选1至3分钟。

本发明不要求外部供应氢和/或生成氢的化学品，因为高蜡原油的石蜡成分充当氢源。此外，不需要外部催化剂。

另外，本发明的连续方法可以容易地在重质原油或高蜡原油的产地使用，因为该优选实施方案不需要与需要供氢或除焦系统的其它工艺相关的复杂设备或设施。在一个实施方案中，本发明的连续方法位于高蜡原油产地以将初始运输成本降至尽量地低。

在本发明的一个实施方案中，提供在不含外部供应的催化剂或外部供应的氢源的环境中将重质原油改质的连续方法。该连续方法包括在水存在下在超过水的超临界点的条件下接触重质原油和高蜡油的混合物。在这样做时，该重质原油和高蜡油的混合物中的至少一部分烃发生裂化。有利地，可以在不存在外部供应的氢的情况下实现这种裂化。一旦烃裂化，就随后在将该混合物分离成气体部分和液体部分之前将该混合物冷却和减压。该液体部分随后进一步分离成回收的水和改质油，由此该改质油是与重质原油相比具有降低量的含沥青质、硫、氮和金属的物质的改质重质原油。

本发明还涉及在不含外部供应的催化剂或外部供应的氢源的环境中将重质原油和高蜡原油改质的装置。在本发明的一个实施方案中，该装置包括混合区、预热区、高压泵送工具、反应区、压力调节设备、液-气分离器和水-油分离器。在一个实施方案中，该混合区可操作为在略微升高的温度下将重质原油和高蜡原油与水进料合并。略微升高的温度是与环境温度相比略微升高的温度。示例性的升高温度包括50-150℃的温度。该预热区与混合区流体相连；该预热区可操作为将其内容物加热至最多大约350℃的温度。该高压泵送工具可操作为提高该装置内的油/水混合物的压力以超过水的临界压力。该反应区包含主反应器的内部部分。该反应区与预热区流体相连，且该主反应器可操作为承受至少与水临界温度一样高的温度。另外，该主反应器可操作为承受超过水临界压力的压力。在本发明的一个实施方案中，该反应区基本不含外部提供的催化剂和基本不含外部提供的氢源。

附图简述

为了获得和详细理解本发明的上述特征、方面和优点以及可看出的其它特征、方面和优点，可以参照构成本说明书的一部分的附图中所示的其实施方案作出上文概述的本发明的更特定描述。但是，要指出的是，附图仅例示本发明的优选实施方案，因此不应被视为限制本发明的范围，因为本发明可以有其它同样有效的实施方案。

图1显示本发明的一个实施方案。

图2显示包括再循环物流的本发明的一个实施方案。

图3显示本发明的另一实施方案。

图4显示本发明的另一实施方案。

图5显示本发明的另一实施方案。

图6显示本发明的另一实施方案。

图7显示本发明的另一实施方案。

图8显示本发明的另一实施方案。

图9显示本发明的另一实施方案。

图10显示本发明的另一实施方案。

详述

尽管联系一系列实施方案描述了本发明，但要理解的是，不是要将本发明仅局限于这些实施方案。相反，旨在涵盖可包含在权利要求书规定的本发明的精神和范围内的所有替代、修改和等效方案。

本发明的一个实施方案提供将由重质原油和高蜡原油构成的原油原料改质的连续方法，其包括使该原料与热的加压的超临界水接触以制造具有更高API比重、更少沥青质和重质组分、更高中间馏分油收率和降低量的硫、氮和金属组分的改进的原料。该超临界水使自由基分子稳定，这抑制自由基的任何重组，由此减少成焦。不需要外部供应氢、生成氢的化学品或催化剂，就可以形成该改进的原料。

本发明的一个实施方案还提供将高蜡原油改质以使该改质原油具有降低的倾点、降低量的沥青质组分和提高的中间馏分油收率的连续方法。在不形成显著量的焦和不需要外部供应氢或生成氢的化学品或催化剂的情况下实现这一结果。

根据本发明的一个实施方案，将重质原油与高蜡原油在略微升高的温度下混合以制造改性重质原油，该略微升高的温度超过该高蜡原油的倾点。随后优选将该改性重质原油进料经过高压泵以将该改性重质原油的压力提高至超过水临界压力的值。随后优选将该加压的改性重质原油略微加热至50°F至392°F(10℃至200℃)，更优选122°F至322°F(50℃至150℃)的升高的温度。但是，如果该加压的改性重质原油在这种提高的压力下的温度超过302°F(150℃)，在该连续法中可能发生焦化，这极大降低整个生产的效率。因此，对于该加压的改性重质原油，302°F(150℃)的最大温度是最优选的。可以例如通过使该改性重质原油和来自反应器的产物物流经过热交换器流动来实现用于此用途的加热。

可以在与高蜡原油合并之前或之后将水添加到重质原油中；但是，该高蜡原油优选在水之前与重质原油混合。在室温下测得的重质原油和高蜡原油的重量比优选为50∶1至1∶1，更优选20∶1至2∶1。在室温下测得的改性重质原油和水的重量比为10∶1至1∶10，更优选5∶1至1∶5。重质原油、高蜡原油和水的合并产生改性重质原油/水混合物。

在一个实施方案中，随后将保持在超过水临界压力的压力下的改性重质原油/水混合物引入加热区(其优选由加热器和管构成)，以将该改性重质原油/水混合物的温度提高到302°F至662°F(150℃至350℃)并形成预热混合物。该加热区对该连续方法的成功是重要的，因为其有助于降低总体成焦。可以例如通过将该改性重质原油/水混合物与来自反应器的产物物流合并到热交换器中来实现用于此目的的加热。在另一实施方案中，高度加压的水可以在与加压的改性重质原油混合之前独立加热至超过其临界温度的温度。

随后将该预热混合物进料入反应区(其优选被另一加热器围绕)，以在保持高于水临界压力的压力的同时将进料物流的温度提高到大约705°F至1184°F(374℃至640℃)的目标温度，以形成热适应的混合物。随后将该热适应的混合物冷却并通过压力调节设备释放压力，以形成减压的适应的混合物。该压力调节设备优选是背压调节器(BPR)，更优选是并联的多于一个BPR。随后通过一系列合适的分离器将该减压的适应的混合物分离成气体和液体部分。随后通过油-水分离器将该液体部分分离成改质油和回收的水。

任选地，来自该油-水分离器的回收的水在氧化反应器中在超临界条件下用氧处理以除去水相中所含的油性杂质。用于此目的的氧可以由氧气、过氧化氢、有机过氧化物和/或空气供应。来自该氧化反应器的产物具有由氧化反应释放的高热能。在另一些实施方案中，可以捕集该能量并用于经由热交换器加热该预热混合物、该重质原油、该高蜡原油、该改性重质原油、该改性重质原油/水混合物和/或该水进料。

从油-水分离器中回收的改质油相含有比重质原油降低的沥青质、重质和蜡质组分、硫、氮和金属的量。本发明也使根据ASTM D-86测得的蒸馏曲线移向较低温度。

本发明的连续方法可包含下列一个或多个：原油-水混合阶段、加热阶段、反应区阶段、冷却阶段、减压阶段和至少一个分离阶段。来自反应区阶段的产物物流中所含的热能可用于在尺寸合适的经济型设备中处理该进料物流。

另外，回收的水中所含的有机化合物可以在氧存在下用热加压水充分氧化以获得用于再循环的干净水和由氧化反应器释放的热能。

本发明提供将重质原油转化成更有价值的烃原料的方法，后者具有：更高的API比重；更高的中间馏分油蒸馏收率；更低的杂质，如硫、氮和金属的含量；和更低的沥青质和重质馏分含量。这些性质都在不形成显著量的焦和不外部供应氢或生成氢的化学品的情况下实现。通过本发明制成的产物适用于对衍生自重质原油的馏分具有有限的加氢裂化和加氢处理能力的传统精炼法。

通过下列示例性实施方案进一步验证本发明的连续方法，这些实施方案不是要以任何方式限制本发明的连续方法。

示例性实施方案

适用于本发明中公开的方法的重质原油的性质列在表1中。沸点高于1050°F(565.6℃)的残留馏分是全范围重质原油的23.6体积％并具有多达8.2重量％的沥青质。

表1

  性质  值  比重，°API  27.4  硫，总重量％  2.90  雷德蒸气压，psi  6.5  倾点，(Upper)，°F  0

  盐，Lbs.NaCl/1000BBL(PTB)  2  灰分，wt ppm  268  钒，wt ppm  59  微碳残留，重量％  8.1  镍，wt ppm  19  氮，wt ppm  1670  热值，总量，BTU/Lb  18620  Kin粘度，@70°F，SUS  191.97  Kin粘度，@100°F，SUS  68.07  脱丁烷原油比重，°API  26.40  特性比重，°API  27.80

适用于本发明中公开的方法的蜡质原油的性质列在表2中。倾点非常高，105°F(40.6℃)，这意味着该高蜡原油在室温(68°F至86°F(20℃至30℃))下是固态。

表2

  性质  值  比重，°API  34.3  硫，总重量％  1.8  雷德蒸气压，psi  4.1  倾点，(Upper)，°F  105  盐，Lbs.NaCl/1000BBL(PTB)  1  灰分，wt ppm  33

  钒，wt ppm  15  微碳残留，重量％  3.84  镍，wt ppm  4  氮，wt ppm  542  热值，总量，BTU/Lb  19091  Kin粘度，@70°F，SUS  55.18  Kin粘度，@100°F，SUS  42.61  脱丁烷原油比重，°API  33.20  特性比重，°API  28.60

在一个实施方案中，通过本发明的方法加工分别具有表1和表2中列出的性质的重质原油和高蜡原油。用叶轮在158°F(70℃)将重质原油与高蜡原油以5∶1wt/wt的比率混合以形成改性重质原油。使用叶轮，在158°F(70℃)将该改性重质原油与水以1∶5wt/wt的比率混合以形成改性重质原油/水混合物。

随后使用高压泵将这种改性重质原油/水混合物进料入加热区以将其温度升至482°F(250℃)，从而形成预热混合物。随后在保持25MPa的压力和842°F(450℃)的目标温度的同时将该预热混合物引入反应区。该预热混合物在反应区内具有10分钟的停留时间。从该反应区中输出的热适应的混合物随后用于经由热交换器加热该改性重质原油/水混合物，然后通过背压调节器将其释压至大约0.1MPa。在这种压力释放后，随后将该热适应的混合物进料入液-气分离器，其中来自液-气分离器的液体部分随后进料入油-水分离器。然后收集并分析改质油。总液体收率高于95体积％；API比重为45，且该改质油的倾点低于10°F。高于1050°F的残渣中所含的沥青质的转化率高于80重量％。

现在参照图1，在混合区[30]中在高蜡原油[6]存在下将重质原油[4]与水进料[2]合并以产生改性重质原油/水混合物[34]。混合区[30]可以简单地是管路中允许混合的“T”形区，或本领域中已知的其它混合设备。随后将改性重质原油/水混合物[34]进料入主反应器[50]并施以提高的温度和压力(其优选超过水的临界温度和临界压力，分别为大约705°F(374℃)和大约22.1MPa)。在该强热和压力期间，改性重质原油/水混合物[34]发生裂化并形成热适应的混合物[52]，其随后送往压力调节设备[70]。使热适应的混合物[52]降回接近大气压的压力，以产生减压的适应的混合物[72]。随后将含有气体和液体的减压的适应的混合物[72]进料入液-气分离器[80]以从液体部分[84]中除去气体部分[82]。随后将液体部分[84]进料入油-水分离器[90]，其产生改质油[92]和回收的水[94]。改质油[92]是重质原油[4]和高蜡原油[6]的改质形式，与重质原油[4]相比具有降低量的含沥青质、硫、氮或金属的物质。改质油[92]也具有由较低倾点造成的改进的流动性质，这允许使用管道或油轮将改质油[92]输送至其它工艺。

图2显示另一实施方案，其中使用至少一部分回收的水[94]作为再循环物流并与水进料[2]合并。

图3显示进一步实施方案，其中经由氧化反应器[110]从回收的水[94]中除去油性残渣，产生处理过的水物流[112]。随后将处理过的水物流[112]与水进料[2]合并。

图4是另一实施方案，其中将重质原油[4]与高蜡原油[6]合并形成改性重质原油[8]。随后使用改性重油加热器[65](其优选为热交换器)加热改性重质原油[8]，随后送往混合区[30]，在此将其与水进料[2]合并和混合以形成改性重质原油/水混合物[34]。随后在进料入主反应器[50]之前，将改性重质原油/水混合物[34]送往加热区[40]，在此优选将其加热至大约482°F(250℃)的温度。该连续方法此后类似于图3所示，具有使处理过的水物流[112]在与水进料[2]合并之前通过改性重油加热器[65]的附加步骤。虚线代表另一途径，其中处理过的水物流[112a]通过加热区[40]而非改性重油加热器[65]以加热改性重质原油/水混合物[34]而非改性重质原油[8]。

图5显示另一实施方案，其中热适应的混合物[52]中所含的热能用于该液体分离步骤上游的热交换。在一个实施方案中，来自主反应器[50]的热能用于加热区[40]中的加热且由氧化反应器[110]释放的热能用于经由改性重油加热器[65]加热改性重质原油[8]。虚线代表另一途径，其中处理过的水物流[112a]通过加热区[40]而非改性重油加热器[65]，且热适应的混合物[52a]通过改性重油加热器[65]而非加热区[40]。

图6显示图1中所示的实施方案的替代实施方案，其中热适应的混合物[52]中所含的热能用作加热区[40]的热源。虚线代表另一途径，其中该热能用作改性重油加热器[65]而非加热区[40]的热源。

图7显示另一实施方案，其中在进入主反应器[50]之前，使用高压泵[15]将改性重质原油/水混合物[34]进料入加热区[40]以形成预热混合物[42]。在主反应器[50]中，对预热混合物[42]施以优选提高的温度和压力(超过水的临界温度和临界压力，分别为大约705°F(374℃)和大约22.1MPa)。在这一强热和压力期间，预热混合物[42]发生裂化并形成热适应的混合物[52]。热适应的混合物[52]通过加热区[40]以将热能传递至改性重质原油/水混合物[34]。随后将热适应的混合物[52]送往压力调节器[70]，在此将其减压，优选至0.1MPa，以形成减压的适应的混合物[72]。

图8显示如图7中所述的替代实施方案，其中由氧化反应器[110]释放的热能用于该液体分离步骤上游的热交换。在一个实施方案中，来自主反应器[50]的热能用于加热加热区[40]且由氧化反应器[110]释放的热能用于经由改性重油加热器[65]加热水进料[2]、重质原油[4]和高蜡油[6]。虚线代表另一途径，其中处理过的水物流[112a]通过加热区[40]而非改性重油加热器[65]，热适应的混合物[52a]通过改性重油加热器[65]而非加热区[40]。

在图9中，将重质原油[4]与高蜡原油[6]合并到原油混合器[5]中以制造改性重质原油[8]，其中重质原油[4]与高蜡原油[6]的混合比为50∶1wt/wt至1∶1wt/wt，更优选20∶1wt/wt至2∶1wt/wt。另外，原油混合器[5]的温度应优选为50°F至392°F(10℃至200℃)，更优选为122°F至322°F(50℃至150℃)。

在混合区[30]中将改性重质原油[8]与水进料[2]合并以形成改性重质原油/水混合物[34]，其中改性重质原油[8]与水进料[2]的重量比为10∶1wt/wt至1∶10wt/wt，更优选5∶1wt/wt至1∶5wt/wt。随后将改性重质原油/水混合物[34]进料入主反应器[50]，其中对改性重质原油/水混合物[34]施以提高的温度和压力(优选超过水的临界温度和临界压力，分别为大约705°F(374℃)和大约22.1MPa)。在这一强热和压力期间，改性重质原油/水混合物[34]发生裂化并形成热适应的混合物[52]。随后经由液-气分离器[80]将热适应的混合物[52]分离成气体部分[82]和液体部分[84]。液体部分[84]随后运行至油-水分离器[90]，在此将液体部分[84]分离成改质油[92]和回收的水[94]，由此改质油[92]是与重质原油相比具有降低量的含沥青质、硫、氮和金属的物质的改质重质原油。

图10代表一个实施方案，其中水进料[2]在混合区[30]之前预热至超临界条件。在此实施方案中，将水进料[2]进料入储水罐[10]，其中随后使用高压计量水泵[20]将水进料[2]泵入该连续工艺。但是，不先与改性重质原油[8]混合，而是将在超过水临界压力的压力下的水进料[2]在加热区[40]中加热以形成加热的水物流[41]，其中加热的水物流[41]处于超临界态。

将高蜡原油[6]和重质原油[4]进料入原油混合器[5]，其优选是搅拌釜型混合器，并混合在一起以形成改性重质原油[8]。略微加热改性重质原油[8]以便能够充分流动。类似地将改性重质原油[8]进料入改性重质原油储罐[11]，在此随后使用高压计量改性重质原油泵[21]将改性重质原油[8]在混合区[30]处泵入该连续工艺。混合区[30]可以简单地是管路中允许混合的“T”形区，或本领域中已知的其它混合设备。在混合区[30]之前，在超过水临界压力的压力下的改性重质原油[8]处于允许流动的温度；但是，优选不超过150℃。改性重质原油[8]和加热的水物流[41]在混合区[30](其优选接近主反应器[50])中合并，以产生预热混合物[42]。

预热混合物[42]进入主反应器[50]，其中温度和压力接近或超过水的临界点，以使预热混合物[42]的至少一些烃发生裂化，以形成热适应的混合物[52]，主反应器[50]基本不含外部提供的催化剂和基本不含外部提供的氢源。随后使用任何可接受的冷却工具[60]，优选热交换器冷却热适应的混合物[52]，以产生冷却的适应的混合物[62]。冷却的适应的混合物[62]随后通过压力调节设备[70]减压以产生减压的适应的混合物[72]。在一个实施方案中，压力调节设备[70]包含以并联方式连接的至少两个压力调节阀，更优选三个压力调节阀[70a，70b，70c]。该布置有利地在主减压阀堵塞的情况下提供继续运行。减压的适应的混合物[72]随后进入液-气分离器[80]，在此将减压的适应的混合物[72]分离成气体部分[82]和液体部分[84]。随后将液体部分[84]进料入油-水分离器[90]以产生改质油[92]和回收的水[94]。在另一实施方案中，回收的水[94a]可以向高压计量水泵[20]上游再循环。

尽管图4-6和10显示了在引入水进料[2]之前将高蜡原油[6]与重质原油[4]合并的实施方案，但这些仅是优选实施方案。如上所述，水进料[2]可以在与高蜡原油[6]合并之前或之后与重质原油[4]合并。

尽管仅以其一些形式显示或描述本发明，但本领域技术人员显而易见的是，本发明不限于此，而是可以在不背离本发明范围的情况下作出各种变动。例如，步骤可以以不同次序进行以实现相同的所需目标，加热可以以各种方式实施。类似地，该方法可以在不背离本发明范围的情况下作为分批或连续-分批法实施。