KR100322490B1 - 석유증류잔류물로부터철불순물을제거하는방법 - Google Patents

Abstract

고구배 자기 분리기가 일반적으로 평평하거나 굽은 시이트-유형 스트립의 형태로 강자성 충전기의 팩을 혼입하는 석유 중류 잔류물로 부터 철 불순물, 특히 철 또는 철 화합물을 제거하는 방법이 공개된다. 강자성 충전기는 선택된 조성물의 Fe - Cr합금이고, 스트립은 강자성 충전기의 세척 전 및 후에 작업의 분리 양식을 통해 철 불순물의 제거 속도가 실질적으로 최대에서 유지될 수 있도록 선택된 기하학적 특징을 가진다.

Description

석유 증류 잔류물로부터 철 불순물을 제거하는 방법

본 발명은 석유 증류 잔류물 또는 중유(heavy oil)로부터 철 불순물을 제거하는 방법에 관한 것이다. 보다 특별하게, 본 발명은 석유 증유로부터 철 함유물을 제거하기 위해 석유 중유를 자기적으로 처리하는 상기 방법에 관한 것이다.

석유 정제의 분야에서 일반적으로 실시되어온 바와 같이, 원유를 대기 또는 진공 증류로 하여 얻은 잔류 오일을, 화학적 공정을 위한 출발 공급원료 또는 다양한 석유 제품으로 만들기 위해 고온 및 고압하에 고정-베드(fixed-bed) 촉매를 이용하여 수소처리시킨다.

대부분의 경우에, 상기 잔류 오일은 원유를 선적 탱커로부터 저장 탱크 및 수송 파이프 라인을 거쳐 증류 플랜트로 운송하는 중에 나오거나, 또는 상기 증류플랜트 장치의 부식 또는 마모에 의해 생기는, 약 0.1-100 μ인, 상당량의 철 입자 또는 철 화합물, 전형적으로 황화물을 함유한다. 약 10-100중량 ppm으로 종종 축적되는 상기 철 불순물은 촉매베드 위에 퇴적되거나 개개의 촉매 입자들 사이에서 퇴적되어 반응기를 막거나 또는 촉매를 열화시키는 경향이 있다. 막힌 반응기는 종종 플랜트 작업이 중단되는 정도로까지 압력 강하를 바람직하지 않게 증가시킬 것이다.

미합중국 특허 제 4,836,914 호 및 일본 공개 특허 공보 제 62-54790호에는, 원심 분리기와 비교하였을 때 중유로부터 철 불순물을 훨씬 더 효과적으로 제거하는 강자성 충전기가 장치된 고 구배 자기 분리기의 사용을 게시한다. 그러나, 그 자기 분리 방법은, 강자성 충전기상에 퇴적될 수 있는 철 불순물의 양에 대한 문자그대로의 제한 때문에, 처리될 매우 많은 양의 잔류 중유를 취급할 때 강자성 물질의 교대 가압 및 탈가압의 반복된 주기를 요구할 것이라는 점에서 단점을 가진다.

주기가 빈번하면 할수록, 철 불순물의 제거 속도는 더 느려진다.

앞서 언급한 선행 기술의 단점을 고려하여, 본 발명은 철 불순물의 세척을 위한 탈가압 및 철 불순물의 축적에 대해 요구된 자기 가압의 주기수와 관계없이, 상기 철 불순물의 제거 효능 및 지속된 효능을 확증할, 석유 증류 잔류물로부터 전형적으로 바람직하지 않은 철 불순물을 자기적으로 제거하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 상기 목적은 고 구배 자기 분리기내 충전될 강자성 금속 스트립의 특정 형상(Shape) 및 그를 위한 특정 물질의 선택에 의해 성취될 수 있다는 것이 이제 발견되었다.

본 발명에 따라, 여러 두께의 분포 및 두 다른 표면적을 가진 시이트-유형스트립 내에 주요량의 철, 5-25중량%의 크롬, 0.5-2 중량%의 규소, 2 중량% 이하의 탄소로 구성되는 철-크롬 합금으로부터 형성되는 강자성 충전기와 증류 잔류물을 접촉시키는 것으로 구성되는 석유 증류 잔류물로부터 철 불순물을 제거하는 방법이 제공되는데, 상기 시이트-유형 스트립의 두 다른 표면적중 보다 큰 면적은 0.1-4 mm 범위의 직경(R)의 정확한 원형의 면적과 같고, 상기 스트립의 최대 두께(d)에 대한 상기 직경(R)의 비는 2-20 의 범위이다.

여기서 사용된 용어 석유 증류 잔류물 또는 잔류 오일은 원유, 혼합물, 또는 그의 탈아스팔트된 제품의 대기 또는 진공 증류 잔류 오일을 지적한다. 상기 증류잔류 오일은, 약 10-100 ppm 만큼 높게 농축되는 경향이 있고 특정 크기가, 0.1-100μ, 주로 20 μ 이하의 범위인, 운송 또는 저장중에 황화철 또는 산화철같은 미세한 입자의 철 또는 철 화합물을 포획하는 경향이 있다.

고 구배 자기 분리기 또는 달리 챙해지는 자기 충전기는 강자성 금속 스트립 충전기를 가압하기 위해 여자 코일을 사용하는 강자석 유형 및 영구 자기 유형으로 크게 분류된다. 양 유형의 자기 분리기가 본 발명에서 사용될 수 있다.

본 발명의 한 중요한 면은 주요량의 철, 5-25 중량%, 바람직하게 8-20 중량%의 크롬, 0.5-2 중량%의 규소 및 2 중량% 이하의 탄소로 구성되는 철-크롬(Fe-Cr) 합금을 강자성 금속 스트립에 대해 사용한다는 데에 있다.

Fe-Cr 합금은 낮은 비용, 성형능력, 우수한 내부식성 및 내마모성, 및 높은 자기 감수율에 있어서 우수성을 가져서, 고 구배 자기 분리기에 대한 강자성 충전기 물질로서 만족스럽게 적용된다는 것을 발견했다. 합금은 제 1 도에 도시되는 바와 같이 일반적으로 크롬 함량이 낮을수록 보다 높으나, 8 중량% 아래로는 쉽게 알아볼 수 있게 변하지 않는 자기 감수율을 보인다. 반면, 크롬 함량이 너무 적으면 성형능력, 및 내식성 및 내마모성이 감소될 것이다. 5-25 중량% 범위의 크롬 함량이 Fe-Cr 합금에 대한 이들 특성을 최상으로 유지하는데 가장 바람직하다는 것이 이제 알려졌다.

0.5-2중량% 범위인 것으로 명기된 규소 함량은 Fe-Cr합금의 점도 및 내산화성을 개선시키는 데에 도움이 된다.

2 중량% 이하, 바람직하게 0.01-1 중량%로 유지되는 탄소 함량은 Fe-Cr 합금의 경도 및 내마모성을 개선시키는 데에 도움이 된다.

Fe-Cr 합금의 대부분을 구성하는 철 함량은 바람직하게 76-94 중량%, 보다 바람직하게 75-90 중량% 범위이어야 한다.

본 발명에 따른 Fe-Cr 합금은 또한 임의로 Mn, Ni, Cu, Nb, Ti 및 Zr을 단독으로 또는 조합하여 함유할 수 있다.

본 발명의 또 다른 중요한 면에 따라, 상기 조성물의 강자성 금속 스트립은여러 두께의 두 다른 표면을 가지는 비교적 평평하거나 굽은 시이트-유형 몸체의 형태내 포획되고, 상기 보다 큰 표면은 면적이 직경 R = 0.1 - 4 mm, 바람직하게 1- 4 mm를 가지는 정확한 원형의 면적과 같으며, 스트립의 최대 두께(d)에 대한 직경(R)의 비는 2-20, 바람직하게 10-20 범위의 R/d 이다.

강자성 금속 스트립은 그의 앞 및 뒷면상에 임의로 불연속된 마루 및 홈을 가진다. 제 2b 도는 단면에서 보이는 바와 같이 일반적으로 비교적 평평한 시이트-유형 몸체의 형태로의 스트립을 예시적으로 설명한다. 제 3b 도는 단면적으로 굽은, 또는 구형의 시이트-유형 몸체의 형태로의 스트립을 설명한다. 상기 스트립은 임의로 원형, 타원형, 활모양, 직사각형, 별모양, 꽃잎-모양등 같은 평면의 형상을 가진다.

본 발명의 자기 분리 방법은 탈아스팔트화를 위해 예비처리될 수 있는 5 ppm 이상의 철 불순물을 함유하는 대기 또는 진공 증류 잔류 오일같은 석유-기재 중유의 처리에 적용가능하다. 고려중인 중유는 니켈, 바나듐, 황, 질소, 또는 아스팔텐같은 다른 불순물을 또한 함유할 수 있다.

고 구배 자기 분리기를 위한 최적 작동 파라미터는 자기장 강도, 오일 선속도 및 오일 온도에 의존하여 선택될 수 있다. 강자성 충전기 둘레에 생성되는 자기장의 강도는 일반적으로 500-25,000, 바람직하게 1,000-10,000, 보다 바람직하게 2,000-6,000 가우스의 범위이다. 분리기가 작업의 세척 양식으로 있을 때 자기장 강도는 0 가우스로 있다.

자기 분리기내로 도입될 오일 또는 세척액의 온도는 일반적으로 작업의 분리양식 중에 실온-400℃, 바람직하게 150℃-350℃의 범위이고, 작업의 세척 양식중에 실온-350℃, 바람직하게 100℃-250℃의 범위이어야 한다. 적당한 처리 온도를 유지하기 위해, 적합한 냉각 또는 가열 장치가 제공될 수 있다.

여기서 언급된 오일 선속도는 강자성 급속 스트립으로 패킹된 분리기의 영역을 통과하는 오일 또는 세척액의 선속도를 지적한다. 분리 양식을 위한 속도는 일반적으로 0.1-50 cm/초, 바람직하게 1.0-5 cm/초의 범위이고, 분리될 철 불순물의 입자 크기가 작을수록, 또는 그의 자기속도가 느릴수록 더 낮게 유지되어야 한다. 세척 양식을 위한 속도는 0.1-50 cm/초, 바람직하게 1-10 cm/초의 범위내이다.

본 발명에서 사용되는 세척액을 대기 또는 진공 증류 잔류 오일, 그의 수소화물, 또는 상기 수소화물의 증류 잔류물같은 여러 가지 석유-기재 광유로부터 선택될 수 있다. 세척 시간 길이는 1분-6시간, 바람직하게 1-30분 범위이다. 세척액은 바람직하게 스트립이 교반하에 유체 상태로 유지되도록 강자성 금속 스트립 팩의 영역을 통해 및 상향으로 방향지어져야 한다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 또한 서술될 것이다.

본 발명의 실시예 1과 2, 및 비교 실시예 1

실시예 1

본 실시예에서 사용되는 강자성 충전기는 하기 표 1에서 확인한다.

[표 1]

본 발명의 실시예 1 및 2에서 사용되는 굽은 시이트-유형 금속 스트립(제 3a 및 3b 도)은 0.2 mm의 최대 두께(d) 및 3 mm의 직경(R)을 가지는, 그래서 R/d=15인 원의 면적과 같은 큰 표면적을 가진다.

공급원료 오일, 즉 30 ppm의 철 불순물을 함유하는 석유 진공 오일을 하기 조건하에 고 구배 전기 분리기 "FEROSEP"(등록상표)의 사용으로 처리한다 :

자기장의 강도 : 3.0 킬로가우스

선속도 : 2.5 cm/초

온도 : 250℃

철 불순물의 분리 또는 제거 속도는 작업의 분리 양식의 초리 단계에서 약 60% 였으나, 몇 시간이 경과한 후에 약 40%로 저하되어 공급원료 오일의 공급이 중단되었다. 그리고나서, 강자성 충전기를 하기 조건하에 세척한다 :

세척액의 선속도 : 2.0 cm/초

세척액의 온도 : 150℃

세척의 시간 : 10 분

분리기 작업의 분리 양식을 이렇게 깨끗해진 강자성 충전기로 다시 시작한다.

공급원료 오일로부터 철 불순물의 제거비가 하기 표 2 에서 지시하는 바와같이 관찰된다.

[표 2]

본 발명의 실시예 2의 강자성 충전기와 비교 실시예 1의 강자성 충전기를 비교한 결과, 양 충전기가 같은 조성을 가짐에도 불구하고, 특정 기하학적 특징을 갖는 본 발명의 충전기가 같은 공급 원료 오일의 자기 처리의 초기 및 후속 단계 모두에서 철 분순물의 제거 속도에 있어서 비교 충전기를 능가함을 알 수 있다.

본 발명의 실시예 2에서 보다 적은 크롬을 함유하는 본 발명의 실시예 1 에서와 같은 강자성 충전기를 사용하면 철 불순물-함유 석유 중유를 처리하는데에 보다 효과적이다는 것을 알 것이다.

제 1 도는 자기화의 속도에 대해 도식된 철-크롬 합금내 크롬의 함량을 설명하는 그래프이다.

제 2a도는 비교적 평평한 시이트-유형 강자성 금속 스트립의 평면도이다.

제 2b 도는 비교적 평평한 시이트-유형 강자성 금속 스트립의 단면도이다.

제 3a도는 굽은 시이트-유형 강자성 금속 스트립의 평면도이다.

제 3b도는 굽은 시이트-유형 강자성 금속 스트립의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

d : 스트립의 최대 두께

Claims (6)

1. 두 다른 표면중 보다 큰 면적이 0.1-4 mm 범위의 직경 (R)의 정확한 원형의 면적과 같고, 스트립의 최대 두께 (d)에 대한 상기 직경 (R)의 비가 2-20의 범위인, 두 다른 표면적 및 여러 두께 분포를 가지는 시이트-유형 스트립내에 주요량의 철, 5-25 중량%의 크롬, 0.5-2 중량%의 규소, 2 중량% 이하의 탄소로 구성되는 철-크롬 합금으로 부터 형성되는 강자성 충전기와 증류 잔류물을 접촉시키는 것으로 구성되는 석유 증류 잔류물로 부터 철 불순물을 제거하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 합금내 철의 함량이 71-94 중량%의 범위인 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 시이트-유형 스트립이 횡단면으로 일반적으로 편평한 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 시이트-유형 스트립이 횡단면으로 굽은 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 강자성 충전기가 Mn, Ni, Cu, Nb, Ti 및 Zr 군의 적어도 한 금속을 함유하는 방법.
6. 두 다른 표면적중 보다 큰 면적이 0.1-4 mm 범위의 직경 (R)의 정확한 원형의 면적과 같고, 스트립의 최대 두께 (d)에 대한 상기 직경 (R)의 비가 2-20의 범위인, 두 다른 표면적 및 여러 두께 분포를 가지는 시이트-유형 스트립내에 주요량의 철, 5-25 중량%의 크롬, 0.5-2 중량%의 규소, 2 중량% 이하의 탄소로 구성되는 철-크롬 합금으로 부터 형성되며, 500-25,000 가우스의 자기장 강도로 가압되는 강자성 충전기의 팩을 통해 0.1-50 cm/초의 선속도 및 바람직하게 150℃-350℃ 에서 증류 잔류물을 통과시키고, 정상의 불순물 제거 용량을 회복하기 위해 상기 강자성 충전기의 팩을 세척하고, 상기 강자성 충전기의 팩을 통해 상기 증류잔류물의 통과를 다시 시작하는 것으로 구성되는 석유 증류 잔류물로 부터 철 불순물을 제거하는 방법.