KR100336238B1 - 첨가제블렌딩시스템및방법 - Google Patents

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Abstract

첨가제는 둘 이상의 상이한 첨가제 조성물을 스트림내로 주입하고, 주입된 첨가제 조성물의 주입 속도 및 상대 비율을 조정함으로써 액체 스트림, 예로써 디젤 연료와 블렌딩된다. 이는 첨가제의 소모를 최소화시키면서, 미처리된 액체의 특성값이 변함에도 불구하고 원하는 연료 특성값을 유지시킬 수 있다. 처리 전 및 후의 액체의 특성값을 나타내는 센서들(28, 30)로부터의 신호에 반응하여 주입 속도를 자동 제어기(32)에 의해 조정할 수 있다.

Description

첨가제 블렌딩 시스템 및 방법{ADDITIVE BLENDING SYSTEM AND METHOD}
원유, 윤활유, 가열유 및 기타 증류물 석유 연료, 예를 들면 디젤 연료와 같은 유성 물질은 저온에서 겔 구조물을 생성하는 커다란 왁스 결정으로 침전하는 경향이 있는 알칸을 함유하여서 상기 연료 또는 오일이 그 유동력을 상실한다. 원유, 윤활유 또는 연료유가 여전히 유동되는 가장 저온의 온도가 유동점으로 알려져 있다. 연료의 경우, 연료 온도가 하강하여 유동점에 접근할 때 라인 및 펌프를 통한 연료의 이동에 어려움이 발생한다. 또한, 왁스 결정은 유동점 이상의 온도에서 연료 라인, 스크린 및 여과기를 틀어막는 경향이 있다. 이러한 문제점은 당해 분야에 잘 알려져 있으며, 각종 첨가제가 제안되어서 이들중 다수가 연료유의 유동점을 낮추기 위하여 상업적으로 사용된다. 이와 유사하게, 다른 첨가제가 제안되어서 생성되는 왁스 결정의 크기를 감소시키고 형태를 변경하기 위하여 상업적으로사용된다. 또한, 다른 첨가제도 현탁액 중의 왁스 결정을 보유하고, 이는 유착방지 보조제로 지칭될 수 있다. 또한, 첨가제를 첨가하여서 연료유의 다른 특성을 향상시키는데, 예를 들면 부식방지제 또는 세정제로 작용하거나 침전물 형성을 억제할 수 있다.
본 발명은 첨가제와 액체의 주요 스트림을 블렌딩하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 상기 액체가 유성 액체에 한정되지 않은 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 첨가제 블렌딩 시스템의 개략도이다.
본 발명은 가솔린 범위에서 비등하는 연료유를 포함한 연료유에 관련되지만 이에 한정되지 않으며, 특히 중간 증류물 연료유로 지칭되는 액체에 관련된다. 이러한 연료유는 전형적으로 약 120 내지 약 500℃ 범위에서 비등하며, 대기 증류물 또는 진공 증류물, 또는 분해 가스 오일, 또는 직접 증류물과 분해 증류물의 혼합물을 포함한다. 가장 일반적인 석유 증류물 연료유는 케로센, 분사 연료, 디젤 연료 및 가열유이다. 어느 경우든지, 정제소에서 생성된 액체에 첨가제의 적은 비율, 예를 들면 10 내지 2,000ppm을 첨가하므로써 판매에 적합하고 원하는 규격사항을 충족시키는 연료 또는 오일을 생성하는 것이 거의 언제나 필요하다. 전형적으로 정제자는 모든 연료에 대해 하나의 첨가제 조성물을 사용하거나, 또는 일부 경우에서는 (A) 디젤 연료를 생성하는 경우에 하나의 첨가제 조성물을 사용하거나, (B) 가열유를 생성하는 경우에 또 다른 첨가제 조성물을 사용할 수 있으며, 상기한화학적으로 상이한 형태의 첨가제의 혼합물을 포함하는 각 첨가제 조성물(A 또는 B)을 선택하여서 원하는 규격사항이 충족되도록 한다. 미처리된 연료유의 특성값은 다양하며(예를 들면, 정제 조작에서의 변화 또는 원유에서의 변화에 기인함), 정제자는 첨가되는 첨가제 조성물(예를 들면 A)의 비율을 조정하므로써 원하는 규격사항이 계속 충족되도록 한다. 동일한 방식으로, 정제자는 첨가되는 첨가제 조성물(예를 들면 A)의 비율을 조정하므로써 상이한 규격사항, 예를 들면 상이한 기후에 사용하기 위한 규격사항을 충족시키는 연료유를 생성할 수 있다.
본 발명에 따라 첨가제를 액체의 주요 스트림과 블렌딩시키는 시스템을 제공하며, 이 시스템은 상이한 첨가제 조성물에 사용되는 다수개의 컨테이너, 상기 컨테이너로부터의 첨가제 조성물 둘 이상을 액체의 주요 스트림에 주입하기 위한 수단, 및 조작중에 주입 속도와 주입되는 상이한 첨가제 조성물의 상대 비율을 조정하기 위한 수단을 포함한다.
각 첨가제 조성물은 상기한 바와 같이 화학적으로 상이한 첨가제 하나 이상을 예를 들면 유동점 하강제, 왁스 유착방지제, 왁스 결정화 개질제, 부식 억제제등에서 선택하여 포함할 수 있으며, 첨가제중 한가지 또는 다른 효과를 향상시키는 보조 첨가제를 함유할 수 있다. 이러한 성분은 담체 액체와 혼합될 수 있으며, 예를 들면 불활성 유성 용매중에 용해되거나 또는 분산될 수 있다. 첨가제 조성물중 일부는 하나의 첨가제를 함유할 수 있고, 다른 첨가제 조성물은 여러 상이한 첨가제를 함유할 수 있다. 바람직하게는 주입된 첨가제 조성물은 공통 주입기를 통해 액체 스트림 내에 동시에 주입된다. 다르게는, 주입된 첨가제 조성물은 액체 유동방향을 따라 또는 액체 유동 방향을 가로질러 이격될 수 있는 상이한 주입기를 통해 주입될 수 있다.
조정 수단은 별도의 조정가능한 펌프를 포함하여 상이한 첨가제 조성물을 주입기 수단에 펌핑할 수 있거나, 또는 별도의 유동 제한 밸브를 포함하여 상이한 첨가제 조성물의 유동 속도를 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 시스템은 자동화되고, 전산화된 제어 수단을 포함하여 미처리 액체 또는 연료 성분의 측정된 특성값 또는 측정하고 전산화된 특성값을 나타내는 입력 데이터 및 블렌딩된 액체의 원하는 규격사항을 나타내는 입력 데이터 및 상이한 액체에 대한 상이한 첨가제 조성물의 효과에 관한 데이타베이스에 따라 조정 수단을 조작한다.
상이한 첨가제 조성물의 상대 비율을 조정하므로써, 첨가제의 전체 소모를 감소시킬 수 있고 불필요한 비용을 절약할 수 있다. 이는 주입되는 첨가제 조성물이 상이한 첨가제 조성물의 조정가능한 비율로 이루어지므로써 (a) 예를 들면, 증류물 차단점에서의 변화 또는 원유 형태에 기인한 미처리 액체 특성값의 편차를 수용하고, (b) 각종 상이한 제품 규격사항, 예를 들면 상이한 연료 등급 또는 여름과 겨울 사이에 상이한 필요조건 또는 상이한 제품 형태를 얻도록 최적화시킬 수 있기 때문이다.
이러한 목적은 특정한 상황에서 요구되는 주입 속도보다 더욱 높은 주입 속도로 표준 첨가제 조성물의 일부로서 특정한 첨가제를 주입하는에 포함되는 낭비를 피하면서 이루어질 수 있는데, 이는 단순히 상기 주입 속도가 표준 첨가제 조성물의 또 다른 성분에 대해 필요하기 때문이다. 특히, 본 발명의 첨가제 조성물은 상이한 연료에 대해 최적화된 이산 첨가제가 아니라 동일한 반응계에서 혼합되는 경우에 최소량의 전체 첨가제 소모를 제공하는 첨가제들의 소조립물(sub-assembly)일 수 있다.
바람직하게, 자동화 시스템에서 제어 수단은 또한 처리된 액체의 측정된 특성값을 나타내는 입력 데이터에 대해 반응한다. 상기 시스템은 바람직하게는 미처리 액체와 처리된 액체의 특성값을 측정하고 필요한 입력 데이터를 제어 수단에 공급하는 측정 수단을 포함한다.
본 발명의 제 2 관점에서, 본 발명은 첨가제를 액체의 주요 스트림과 블렌딩시키는 방법을 제공하고, 이 방법은 액체의 주요 스트림에 다수개의 상이한 첨가제 조성물을 주입하고 조작중에 상이한 첨가제 조성물의 주입 속도와 상대 비율을 조정하여 원하는 특성값을 갖는 블렌딩된 액체를 제공하는 것으로 이루어진다.
본 발명은 단지 예 및 첨가제 블렌딩 시스템의 개략도를 나타내는 첨부된 도면에 의해 더욱 구체적으로 설명된다.
도면에 관련하여, 첨가제 블렌딩 시스템(10)은 생산 단위(도시되어 있지 않음)로부터 저장 탱크(도시되어 있지 않음)까지 파이프(12)를 따라가는 화살표에 의해 나타난 방향으로 유동하는 오일/연료 유동액에 첨가제를 주입하는 것에 대해 도시되어 있다. 전형적으로 생산 단위는 오일 정제소일 수 있으며, 유동 액체는 가열유 또는 디젤 연료일 수 있다. 4개의 컨테이너(14)는 파이프(12) 근처에 배치되며, 각각은 전기적으로 조정가능한 밸브(18)와 결합된 출구 튜브(16)를 갖고, 모든튜브(16)는 공통 분기관(20)을 통해 유출 튜브(22)까지 연통된다. 유출 튜브(22)는 전기 펌프(24)와 결합되고 파이프(12)와 연통된다.
센서(28)는 튜브(22)의 파이프(12) 상류부와 연통하며, 센서(30)는 튜브(22)의 파이프(12) 하류부와 연통한다. 센서들(28, 30)은 첨가제의 주입전과 후에 튜브(12)에서 오일/연료의 특성값을 측정하고 전산화된 제어기(32)에 입력 데이터로서 이들 측정 결과를 제공한다. 예를 들면, 센서(28)는 오일/연료의 밀도, 증류 온도 및 혼탁점(cloud point)을 측정하고, 센서(30)는 처리된 오일/연료의 냉온 여과 막힘점(cold filter plugging point: CFPP)을 측정할 수 있다. 제어기(32)는 펌프(24), 및 밸브(28) 각각의 제어 조작에 대해 출력 전기적 신호를 제공한다.
시스템(10)의 사용에서, 각각의 컨테이너(14)는 상이한 첨가제 조성물을 함유한다. 센서(28)로부터의 입력 데이터 및 요구되는 오일/연료에 대한 규격사항에 따라(상기 데이터는 키보드(도시되어 있지 않음)를 사용하여 조작기에 의해 제어기(32)로 제공된다) 제어기(32)는 상이한 첨가제 조성물의 주입 속도가 얼마나 요구되는지를 측정한다. 이어서 제어기(32)는 적절한 신호를 펌프(24) 및 밸브(18)에 공급하여 요구되는 양의 첨가제 조성물을 유출 튜브(22)를 통해 파이프(12)중 오일/연료내로 주입한다. 하류부 센서(30)에서 공급된 입력 데이터로부터 제어기(32)는 원하는 규격사항에 도달되었는지의 여부를 확인할 수 있고, 그렇지 않을 경우, 제어기(32)는 하나 이상의 첨가제 조성물의 주입 속도를 이에 따라 조정할 수 있다.
블렌딩 시스템(10)은 자동으로 조작하고, 미처리 오일/연료와 첨가제의 필수적 조합물을 블렌딩하여 원하는 규격사항을 제공한다. 조작기는 임의의 단계에서 원하는 규격사항을 변경할 수 있고, 예를 들면 겨울용 디젤 연료의 생산에서 여름용 디젤 연료의 생산으로 바뀌고, 시스템(10)은 컨테이너(14)로부터 첨가제 조성물의 상이한 조합(또는 첨가제 조성물의 상이한 상대 비율)을 선택함으로써 첨가제의 필수적 변화를 자동으로 수행한다.
도면에 도시된 바와 같이, 첨가제는 주입기가 장착된 유출 튜브(22)의 입구를 통해 유동되는 오일/연료에 주입된다. 주입기는 예를 들면 WO 93/18848호에 기술된 바와 같은 분사 배출기 등의 상이한 형태를 취할 수 있음을 이해할 것이다. 시스템(10)은 4개의 컨테이너(14)를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 상이한 수를 가질 수 있음을 이해할 것이고, 바람직하게는 2 내지 8개 이고, 이 수는 단지 제공되는 상이한 첨가제 조성물의 수와 동일하다. 모든 컨테이너(14)는 동일한 크기인 것으로 도시되어 있지만, 보다 많은 양이 사용될 것으로 기대되는 첨가제 조성물을 보다 큰 컨테이너에 저장하는 것이 바람직할 수 있다. 시스템(10)은 추가로 계량기(도시되어 있지 않음)가 제공되어 파이프(12)를 따라 유동하는 오일/연료의 부피를 측정하고, 주입되는 상이한 첨가제 조성물의 부피를 측정하고, 이들 계량된 부피는 또한 데이터로서 제어기(32)내로 공급되어 시스템(10)의 조작이 감지되어 기록될 수 있다.
제어기(32)의 조작 유형은 미처리 오일/연료의 특성값을 첨가제 조성물의 필수적인 첨가와 관련시키는 실험적 계산에 따라 좌우될 수 있거나, 또는 전문 시스템 또는 신경조직망에 의존할 수 있다. 어느 경우에서나, 아주 미비하게 다른 특성값의 오일/연료에 대해 첨가제에 대한 요구가 상당히 다를수 있고, 생산 단위로부터의 미처리된 오일/연료의 특성값이 연속적으로 변하는 것으로 예상할 수 있으므로, 처리된 오일/연료를 감시하고, 이에 따라 처리방법을 개질하는 것이 바람직하다. 이는 센서(30)가 지닌 목적이다. 또한, 파이프(12)에 의해 공급된 저장 탱크중의 오일/연료의 특성값을 감시하여 이것이 규격사항을 충족시키는 지를 확인하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 목적을 위해 추가의 센서 단위(도시되지 않음)를 제공하는 것이 바람직하고, 이의 측정값은 입력 데이터로서 제어기(32)에 공급될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 양태가 상술되었고, 시스템(10)은 본 발명의 범주를 유지하면서 매우 다양한 방식으로 개질될 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (7)

  1. 상이한 첨가제 조성물을 위한 다수개의 컨테이너; 컨테이너로부터 둘 이상의 첨가제 조성물을 액체의 주요 스트림내로 주입하기 위한 수단; 조작중에 주입되는 상이한 첨가제 조성물의 주입 속도 및 상대 비율을 조정하기 위한 수단; 및 첨가제의 주입전에 측정된 액체의 특성값 또는 측정되고 전산화된 액체의 특성값을 나타내는 입력 데이터, 블렌딩된 액체의 원하는 규격사항을 나타내는 입력 데이터 및 상이한 첨가제 조성물의 효과에 관한 데이터베이스에 따라 상기 조정 수단을 조작하는 제어 수단을 포함하는, 유성 액체의 주요 스트림과 첨가제를 블렌딩하기 위한 시스템
  2. 제 1 항에 있어서,
    첨가제 조성물의 동시 주입을 위한 공통 주입 수단을 포함하는 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    첨가제의 주입전 액체의 특성값을 측정하고, 상기 특성값을 나타내는 신호를 입력 데이터로서 제어 수단에 제공하기 위한 센서 수단을 추가로 포함하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    첨가제의 주입후 액체의 특성값을 측정하고, 상기 특성값을 나타내는 신호를 입력 데이터로서 제어 수단에 제공하기 위한 센서 수단을 추가로 포함하는 시스템.
  5. 다수개의 상이한 첨가제 조성물을 액체의 주요 스트림내로 주입하고; 조작중에 상이한 첨가제 조성물의 주입 속도 및 상대 비율을 조정하여 원하는 특성값을 갖는 블렌딩된 액체를 제공하고; 첨가제의 주입전에 측정된 액체의 특성값 또는 측정되고 전산화된 액체의 특성값을 나타내는 입력 데이터, 블렌딩된 액체의 원하는 규격사항을 나타내는 입력 데이터 및 상이한 첨가제 조성물의 효과에 관한 데이터베이스에 따라 상기 조정을 제어하는 것을 포함하는, 유성 액체의 주요 스트림과 첨가제를 블렌딩하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    액체가 연료유인 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    연료유가 중간 증류물 연료유인 방법.
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