KR100452253B1

KR100452253B1 - 연속 재순환 가스 흐름의 두개의 스테이지 수소가공 방법

Info

Publication number: KR100452253B1
Application number: KR1019970001782A
Authority: KR
Inventors: 마이클 지. 헌터; 켄네스 괴벨
Original assignee: 더 엠. 더블유. 켈로그 컴파니
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2004-12-17
Also published as: JP4291888B2; CN1160073A; EP0787787B1; DE69718083T2; PL318053A1; US5958218A; EP0787787A3; AU719704B2; MX9700572A; PL184450B1; ZA97286B; EP0787787A2; MY113946A; CN1085241C; CA2195708C; HU223694B1; JPH09194853A; CA2195708A1; RU2174534C2; TW404979B

Abstract

수소가 반응기 사이에서 연속으로 흐르는 동안에, 탄화수소 공급 원료는 병행 반응기에서 수소가공된다. 첫 번째의 탄화수소 공급 원료 및 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림이 첫 번째의 반응기로 도입되는데, 그 반응기에서 첫 번째의 반응기 유출 스트림이 제조되어 첫 번째의 분리기에 공급되고, 그 분리기는 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림과 첫 번째의 수소가공된 생성물 스트림으로 첫 번째의 반응기 유출 스트림을 분리한다. 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림과 두 번째의 탄화수소 공급 원료를 두 번째의 반응기에 도입하는데, 그 반응기에서 두 번째의 유출 스트림을 제조하여 두 번째의 분리기에 공급하는데, 그 분리기는 두 번째의 반응기 유출 스트림을 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림과 두 번째의 수소가공된 생성물 스트림으로 분리한다. 보충 수소 스트림을 두 번째의 수소가 풍부한 가스에 첨가하여, 압축되어 첫 번째 반응기에 도입되는 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림을 형성한다.

Description

연속 재순환 가스 흐름의 두 개의 스테이지 수소가공 방법 {TWO STAGE HYDROPROCESSING PROCESS WITH SERIES RECYCLE GAS FLOW}

본 발명은 석유 정제소 또는 화학 공장에서 탄화수소 스트림의 수소분해와 수소처리를 포함하는 탄화수소 스트림의 수소가공에 관한 것이다.

발명의 배경

탄화수소를 기초로 한 석유와 합성 오일은 원유, 타르 샌드 (tar sands), 셰일유 (shale oil) 그리고 액화된 석탄 기재의 조성물을 포함하는 다양한 최종 공급 원에서 유래한다. 그와 같은 오일은 정제소와 화학 공장에서 가공되어 원하지 않는 성분을 제거하고 화학적으로 탄화수소 기재 오일을 변경시켜 천연적으로 일어나거나 가공 장치에 전달된 스트림보다 더 높은 값을 갖는 스트림을 제조한다. 석유 정제소에서 사용된 두 개의 그와 같은 방법은 수소처리와 수소분해이다.

수소처리 방법은 전형적으로 촉매의 존재하에서 수소를 탄화수소 기재 오일과 반응시켜 유기황 및 질소 화합물을 탄화수소 기재 오일 스트림으로부터 비교적 쉽게 제거될 수 있는 황화 수소 및 암모니아로 각각 전환시킨다. 다양한 다른 반응이 수소첨가를 포함하는 동일한 반응 용기에서 동시에 일어난다.

촉매의 존재에서 마찬가지로 수소분해 방법을 수행하거나, 전형적으로 수소처리에서 사용된 것보다 더 심한 조건에서 수행한다. 특히, 수소분해는 전형적으로수소처리보다 상당히 더 높은압력에서 수행되고, 수소분해의 목적이 큰 분자를 높은 값을 갖는 더 작은 분자로 분해하는 것인 점에서 수소처리와 다르다.

수소는 두 가지 방법에서 사용되는데, 가공 장치가 비교적 고압에서 작동하기 때문에, 자본과 압축용 작동 비용이 상당하다. 각종 발명은 수소 시스템에 대 한, 빈번히 자본과 작동 비용의 감소 목적에 대한 공정 장치의 구조에 관계하였지만, 공정 설비의 유연성을 증가시킨다.

Baral 에 의해 발행된 미국 특허 제 3,592,757 호는 히드로제네이터 (hydrogenator) 에 공급된 생성물의 분획으로, 수소분해기와 함께, 연속으로 작동하는 히드로파이너 (hydrofiner) (본질적으로 수소처리기와 동일함) 를 나타내고 있다. 가스 오일 공급은 히드로파이너에 보충 수소 및 재순환 수소와 함께 제공된다. 재순환 스트림 및 추가 재순환 수소를 히드로파이너 생성물 스트림에 첨가하고 그 혼합물을 수소분해기에 공급한다. 수소분해기 생성물 스트림을 냉각하고 증기 및 액체 스트림으로 분리한다. 증기 스트림을 히드로파이너로의 재순환용 재순환 수소 압축기로 통과시킨다. 액체 스트림을 상부, 중간 및 하부 스트림으로 분별한다. 하부 스트림은 수소분해기로 재순환된다. 중간 스트림은 보충 수소 압축기로부터의 수소와 혼합되고, 히드로제네이터로 보내진다. 히드로제네이터에서 회수된 수소는 보충 수소 압축기의 스테이지에서 압축되고 히드로파이너로 보내진다.

Haun 등에게 발행된 미국 특허 제 5,114,562 호는 증류액 탄화수소용 두 개 의 스테이지 수소탈황화 (본질적으로 수소처리와 동일) 와 수소첨가 공정을 나타내고 있다. 두 개의 분리된 반응 구역은 연속으로, 즉 첫 번째는 수소탈황화 그리고 두 번째는 수소첨가를 수행하게 된다. 재순환된 수소와 공급물을 혼합해서 탈황화 반응기로 공급한다. 황화 수소는 수소의 역류 흐름에 의한 탈황화 반응기 생성물에서 제거된다. 이 제거 작동으로부터의 액체 생성물 스트림을 비교적 깨끗한 재순환 된 수소와 혼합하고 그 혼합물을 수소첨가 반응 구역에 공급한다. 수소를 수소첨가 반응기에서 회수해서 탈황화 반응기 및 수소첨가 반응기 모두에 분리 스트림으로서 재순환시킨다. 제거 작동으로부터의 수소가 분리기를 통과하고, 수소첨가 반응기로 보내지는 재순환된 수소의 부분과 혼합되고, 압축되고, 처리 단계를 통과하고, 수소첨가 반응기로 재순환된다. 따라서, 비교적 낮은 압력의 수소가 탈화화 단계에 제공되고 비교적 높은 압력의 수소가 수소첨가 단계에 제공되는 동안에, 탄화수소 공급 스트림은 연속으로 탈황화 및 수소첨가 반응기를 통과한다.

Vauk 등에게 발행된 미국 특허 제 5,403,469 호는 유체 촉매 크래킹 장치 (FCCU) 공급 및 중간 증류물의 제조 방법을 나타내고 있다. 진공탑으로부터의 분리 공급 스트림은 수소분해기 및 수소처리기, 수소분해기 중의 비교적 가벼운 공급 스트림과 수소처리기 중의 비교적 무거운 공급 스트림에 의해 병행하여 처리된다. 재순환된 수소화 보충 수소의 통상의 공급원을 수소분해 및 수소처리 단계에 병행하여 공급한다. 수소분해 및 수소처리 단계로부터의 생성물 스트림을 통상의 분리기에서 액체 및 증기 스트림으로 분리한다. 결과적으로, 수소분해 및 수소처리 단계는 동일한 압력에서 작동한다. 이것이 최적 압력보다 더 높은 압력에서 작동하는 수소처리 단계 및/또는 최적 압력보다 더 낮은 압력에서 작동하는 수소분해 단계를필요로 하는 것은 전형적으로 수소분해기가 수소처리기보다 상당히 더 높은 압력에 서 작동하기 때문이다. 압력을 유지하기 위해 첨가된 보충 수소와 함께, 재순환 수소를 통상의 분리기에서 재순환 가스 압축기로 재순환시키는데, 그 압축기는 수소 분해기 및 수소처리기 모두로의 병행 전달 전에 가스를 압축한다. 대안적인 구현예로, 수소분해기로의 공급은 수소처리기 및 수소분해기로부터 조합된 생성물을 분리하는 분별기로부터의 재순환 흐름이다.

선행 기술에 많은 진보가 있었을지라도, 병행 수소가공 구조의 필요성은 남아있는데, 여기서 병행 반응기는 상이한 수소 분압에서 작동하지만, 자본과 압축의 실용 비용은 적통적인 구조에 비해서 감소한다.

도 1 은 첫 번째와 두 번째의 촉매 반응기에서 탄화수소 공급 원료의 병행 수소처리의 간단한 공정 흐름도인데, 첫 번째와 그 다음 두 번째 반응기를 통한 연속 재순환 루프에서 흐르는 수소를 사용하는데, 그 후, 보충 수소와 함께 압축되 고, 첫 번째 반응기에 재순환된다.

도 2 는 대기 잔류물을 개량하기 위한 적용에서 진공 가스 오일 스트림의 병행 수소분해 및 수소처리용의 단순화된 공정 흐름도이다.

도 3 은 대기 잔류물 또는 진공 가스 오일 스트림을 수소처리하고 수소처리기와 수소분해기의 생성물 스트림의 통상의 분별로부터의 재순환 스트림을 수소분해하기 위한 단순화된 공정 흐름도인데, 그 적용은 중간 증류물의 제조를 강조한 다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

15, 21 촉매 반응기

17, 23, 41, 47, 61, 71 분리기

27, 53, 78 압축기

33 진공탑

39, 59 수소분해기

45, 68 수소처리기

80 분별기

본 발명에서, 탄화수소 공급 원료 스트림은 연속으로 반응기를 통해 흐르는 수소를 갖는 병행 반응기에서 수소가공된다. 첫 번째 탄화수소 공급 원료, 예컨대 가벼운 진공 가스 오일을 첫 번째 반응기, 예컨대 수소분해기에 재순환의 수소가 풍부한 스트림과 함께 공급한다. 첫 번째 반응기 유출액을 첫 번째의 수소가 풍부한 스트림 및 첫 번째의 반응기 생성물 스트림으로 분리한다. 두 번째 탄화수소 공급 원료, 예컨대 무거운 진공 가스 오일을 두 번째 반응기, 예컨대 수소처리기에 첫 번째의 수소가 풍부한 스트림과 함께 공급한다. 두 번째 반응기 유출액을 두 번째의 수소가 풍부한 스트림 및 두 번째의 반응기 생성물 스트림으로 분리한다. 보충 수소를 두 번째의 수소가 풍부한 스트림에 첨가하고, 조합물을 압축하고 재순환시켜 재순환 수소 스트림을 형성한다.

한편으로, 본 발명은 연속 흐름 수소 재순환을 갖는 첫 번째 및 두 번째의 탄화수소 공급 원료의 병행 수소가공 방법을 제공한다. 본 방법은 하기의 단계를 포함한다:

첫 번째의 촉매 반응기 구역에서 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림으로 첫 번째의 탄화수소 공급 원료를 수소가공하여, 첫 번째 반응기 유출 스트림을 형성하고;

첫 번째의 반응기 유출 스트림을 분리하여, 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 및 첫 번째의 수소가공된 생성물 스트림을 형성하고;

첫 번째 반응기 구역보다 더 낮은 수소 분압에서 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림으로 두 번째의 촉매 반응기 구역에서 두 번째의 탄화수소 공급 원료를 수소가공하여, 두 번째 반응기 유출 스트림을 형성하고;

두 번째 반응기 유출 스트림을 분리하여, 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 및 두 번째 수소가공된 생성물 스트림을 형성하고;

두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림을 압축하고;

보충 수소 스트림을 두 번째 수소가 풍부한 가스 스트림에 첨가하여, 첫 번째 반응기 구역에서 수소가공용 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림을 형성한다. 압축 단계의 전 또는 후에 보충 수소 스트림을 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림에 첨가할 수 있다.

하나의 구현예에서, 첫 번째 탄화수소 공급 원료는 약 750 ℉ 이상의 비점을갖는 진공 가스 오일 분획이 바람직하고, 두 번째의 탄화수소 공급 원료는 약 950 ℉ 이하의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획이 바람직하다.

다른 구현예에서, 병행 수소가공 공저은 또한 통상의 분별기 중 첫 번째 및 두 번째의 수소가공된 생성물 스트림의 분별 단계 그리고 첫 번째 촉매 반응기 구역으로 분별기 생성물 스트림의 재순환 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 본 발명은 연속 흐름 수소 재순환의 첫 번째 및 두 번째의 탄화수소 공급 원료의 병행 수소가공용 수소가공 플랜트를 제공한다. 수소가공 플랜트는 하기를 포함한다;

첫 번째 및 두 번째의 탄화수소 공급 원료 스트림;

재순환 수소가 풍부한 가스 스트림의 첫 번째의 탄화수소 공급 원료 스트림의 수소가공용 첫 번째 촉매 반응기 구역;

첫번재의 반응기 구역에서 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 및 첫 번째의 수소가공된 생성물 스트림으로 유출 스트림을 분리하기 위한 첫 번째 분리기 또는 일련의 분리기;

첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림의 두 번째 탄화수소 공급 원료 스트림을 수소가공하기 위한 두 번째의 촉매 반응기 구역;

두 번째의 반응기 구역에서 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 및 두 번째의 수소가공된 생성물 스트림으로 유출 스트림을 분리하기 위한 두 번째 분리기 또는 일련의 분리기;

보충 수소를 두 번째 수소가 풍부한 가스 스트림에 첨가하기 위한 보충 수소스트림;

재순환 수소가 풍부한 가스 스트림으로서 첫 번째 반응기 구역에 두 번째 수소가 풍부한 가스 스트림을 압축하기 위한 압축기.

하나의 구현예로, 수속가공 플랜트는 바람직하게는 하기를 포함한다:

약 750℉ 이상의 비점을 갖는 중(重)분획 및 약 950℉ 이하의 비점을 갖는 경(輕)분획을 제조하기 위한 진공 가스 오일 분별기;

첫 번째 탄화수소 공급 원료 스트림으로서 첫 번째 반응 구역에 경(輕)진공 가스 오일 분획을 공급하기 위한 라인; 및

두 번째 탄화수소 공급 원료 스트림으로서 두 번째 반응 구역에 중(重)진공 가스 오일 분획을 공급하기 위한 라인.

대안적인 구현예로, 수소가공 플랜트는 바람직하게는 하기를 포함한다:

첫 번째와 두 번째의 수소가공 생성물 스트림을 수용해서 복수의 분별기 생성물 스트림으로 분별하기 위한 분별 칼럼; 및

첫 번째 탄화수소 공급 원료 스트림에 하나 이상의 분별기 생성물 스트림을 재순환시키기 위한 라인.

다른 양태에서, 본 발명은 첫 번째 및 두 번째 각각의 반응 구역 중 첫 번째와 두 번째 탄화수소 공급 원료 스트림의 병행 수소가공을 포함하고, 하나 이상의 수소가공된 액체 생성물 및 수소가 풍부한 재순환 가스를 형성하기 위해 반응 구역으로부터 유출물을 분리하는 방법에서의 향상을 제공한다. 향상은 하기를 포함한다:

각각의 첫 번째와 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 및 첫 번째와 두 번째의 수소가공된 액체 생성물 스트림을 형성하기 위해 분리된 첫 번째와 두 번째 분리기에서 수소가공된 유출물을 분리하고,

첫 번째 반응 구역의 수소 분압에 비해 더 낮은 수소 분압에서 두 번째 반응 구역을 작동시키고,

두 번째 반응 구역의 수소 요구를 실질적으로 만족시키기 위해 첫 번째 분리기에서 두 번째 반응 구역으로 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림을 공급하고,

공급용 두 번째 분리기에서 첫 번째 반응 구역으로 두 번째의 수소가 풍부한 가스트림에 보충 수소를 첨가하고 압축한다.

압축기의 흡입 또는 배출면에서 보충 수소를 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림에 첨가할 수 있다.

다른 구현예로, 향상은 바람직하게는 통상의 분별기 중 첫 번째와 두 번째의 수소가공된 생성물 스트림의 분별과 분별기 생성물 스트림의 첫 번째 촉매 반응기 구역으로의 재순환을 포함한다.

하나의 구현예로, 첫 번째의 탄화수소 공급 원료 스트림은 바람직하게는 약 750℉ 이상의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획이고, 두 번째의 탄화수소 공급 원료 스트림은 바람직하게는 약 950 ℉ 이하의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획이다.

추가적인 구현예로, 첫 번째 탄화수소 공급 원료 스트림을 바람직하게는 약 600 ℉ 내지 약 1100 ℉ 의 비점을 갖는 전범위의 진공 가스 오일 분획이고, 두 번째의 탄화수소 공급 원료 스트림은 바람직하게는 용매 탈아스팔트화, 지연된 코우킹, 비스브레이킹, 열분해 등과 같은 하나 이상의 각종 잔류물 가공 방법에서 유래된 중(重) 가스 오일이다.

연속 수소 재순환 루프를 사용하는 병행 수소가공 반응기의 구조는 도 1-3 에 도해되어 있다. 여기에 사용된 "탄화수소"라는 용어는 널리 수소 및 탄소를 함유하는 임의의 화합물을 언급하는데, 원소로 계산된 약 90 중량 % 이상의 수소 및 탄소를 함유하는 액체, 중기 및 그릭 결합된 액체/증기 스트림을 포함한다.

도 1 에 대해서, 병행 수소가공 공정 10 에서, 첫 번째 탄화수소 공급 원료 12 및 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림 14 를 첫 번째 촉매 반응기 구역 15 에 도입한다. 첫 번째 반응기 유출 스트림 16 은 첫 번째 촉매 반응기 구역 15 에서 제조되어 첫 번째 분리기 17 로 공급된다. 첫 번째 분리기 17 은 첫 번째 반응기 유출 스트림 16 을 증기인 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 18 및 액체인 첫 번째의 수소가공된 생성물 스트림 19 로 분리시킨다.

첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 18 및 두 번째의 탄화수소 공급 원료 20 은 두 번째 촉매 반응 구역 21 에 공급된다. 두 번째 반응기 유출 스트림 22 는 두 번째 촉매 반응기 구역 21 에서 제조되어 두 번째 분리기 23 에 공급된다. 두 번째 분리기 23 은 두 번째 반응기 유출 스트림 22 를 증기인 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 24 및 액체인 두 번째의 수소가공된 생성물 스트림 26 으로 분리시킨다.

두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 24 을 압축기 27 에서 압축하고 보충수소 스트림 28 을 첨가해서 첫 번째 촉매 반응기 구역 15 에 공급되는 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림 14 를 형성한다. 대안적으로, 보충 수소 스트림 28 을 압축기 27 의 흡입 면에서 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 24 에 첨가해서 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림 14 를 형성할 수 있다.

첫 번째와 두 번째의 촉매 반응기 구역 15 및 21 은 정제기 및 화학 공장 장치, 예컨대 (수소탈황반응과 수소탈질소반응을 포함하는) 수소처리, 수소분해, 수소첨가, 이성질체화, 방향족포화, 탈왁스 등의 반응기에 전통적으로 사용되는 임의의 수소처리 반응기가 될 수 있다. 첫 번째와 두 번째 촉매 반응기 구역 15 및 21 에서 전환될 수 있는 탄화수소 화합물은 유기황, 유기질소, 그리고 유기금속 화합물, 그리고 올레핀, 방향족, 지방족, 지환족, 아세틸렌계, 알카릴 및 아릴알킬 방향족 화합물 및 그의 유도체를 포함한다. 원한다면, 반응기 구역 15 및 21 은 각 라인 14 와 18 로부터 수소가 풍부한 가스의 스테이지 사이의 주입으로 복수의 스테이지 또는 베드를 포함한다.

통상 도 1 에서 설명된 연속 재순환 가스 흐름의 두개의 스테이지 수소가공 반응 개요는 많은 용도와 이점이 있다. 첫 번째 촉매 반응기 구역 15 및 두 번째 촉매 반응기 구역 21 이 상이한 수소 분압에서 작동하는 것은, 수소가 풍부한 가스가 고압의 첫 번째 촉매 반응기 구역 15 에서 낮은 압력의 두 번째 촉매 반응기 구역 21 로 연속으로 흐르기 때문이다. 이것은 탄화수소 공급 원료와 적당한 수소 분압을 조화시키기 위한 유연성을 제공한다.

탄화수소 공급 원료와 적당한 수소 분압과의 적당한 조절은 원하는 생성물을얻기 위한 수소의 효율적인 소비를 제공한다. 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림 14 및 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 18 의 상대적인 유속의 균형을 맞추어 재순환 가스 속도를 감소시킬 수 있다.

수소 흐름의 연속 배열은 압축기 투자 자본의 필요성을 감소시킴과 동시에 압축기 조작 비용을 감소시킨다. 단 하나의 압축기는 예를 들어 제어 밸브 전반의 압력의 비능률적인 감소없이 비교적 고압과 높은 순도로 첫 번째의 촉매 반응기 구역에 수소를 제공할 수 있고 비교적 낮은 압력과 낮은 순도로 두 번째 촉매 반응기 구역에 수소를 제공할 수 있다.

작동 조건을 공급 원료에 맞추기 위해 변화시킬 수 있다. 최적 조건은 공급 원료 및 목적 생성물 속성에 의존할 것이다. 반응기의 주된 작동 매개변수는 압력, 온도, 수소와 탄화수소 스트림의 액체 매시간 공간 속도 및 상대적인 유속을 포함한다. 도 1 에 대해서, 첫 번째 및 두 번째의 촉매 반응기 구역 15 및 21 은 전형적으로 50 내지 4000 psig; 100 내지 1000℉; 0.05 내지 25 부피/부피-시간; 그리고 500 내지 15,000 scf 수소/bbl 탄화수소 공급에서 작동한다. 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림 14 에서의 수소 순도는 전형적으로 65 부피 % 이상이고, 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 18 에서, 수소의 순도는 전형적으로 50 부피 % 이상이다.

도 2 에 대해서, 본 발명의 바람직한 구현예를 나타내고 있다. 병행 수소가 공 공정 10a 에서, 공급 32, 예컨대 조 오일 증류로부터의 대기 잔류물은 진공탑 33 으로 공급되는데, 여기서 가벼운 진공 가스 오일 분획 34 및 무거운 진공 가스오일 분획 36 으로 분별된다. 가벼운 진공 가스 오일 분획 34 는 전형적으로 약 950 ℉ 이하의 ASTM 95 % 오프점 (off point) 을 갖고, 무거운 진공 가스 오일 분획 36 은 전형적으로 약 700 ℉ 이상의 ASTM 5 % 오프점을 갖는다.

가벼운 진공 가스 오일 분획 34 및 재순환 수소 스트림 38 은 수소분해기 39 로 공급되어 수소분해기 유출 스트림 40 을 제조하는데, 그 스트림은 수소분해기 유출 분리기 41 로 공급된다. 수소분해기 유출 스트림 40 을 수소분해기 생성물 스트림 42 및 수소분해기 유출 수소 스트림 44 로 분리한다. 수소분해기 유출 수소 스트림 44 를 무거운 진공 가스 오일 분획 36 과 함께 수소처리기 45 로 공급해서 수소처리기 유출 스트림 46 을 제조하는데, 그 스트림을 수소처리기 유출 분리기 47 에 공급한다. 수소처리기 유출 스트림 46 을 수소처리기 생성물 스트림 48 및 수소처리기 유출 수소 스트림 50 으로 분리한다. 보충 수소 스트림 52 를 수소처리기 유출 수소 스트림에 50 에 첨가하고 압축기 53 에서 압축해서 수소분해기 39 로의 재순환용 재순환 수소 스트림 38 을 형성한다. 압력 조절기 (나타나지 않음) 는 보충 수소 스트림 52 를 첨가하기 위해 사용할 수 있다. 대안적으로, 보충 수소 스트림 52 가 충분히 높은 압력에서 이용될 수 있다면, 그 때 압축기 53 의 배출 면에서 수소처리기 유출 수소 스트림 50 에 첨가될 수 있다. 상기 두 경우 중 어느 한 경우에, 수소 순도를 재순환 수소 스트림 38 에서 모니터해서 수소의 분압과 수소 및 탄화수소 스트림의 상대적인 유속을 조절한다.

도 2 에 대해서, 수소분해기 39 및 수소처리기 45 는 전형적으로 200 내지 4000 psig ; 500 내지 900 ℉; 0.05 내지 10 부피/부피-시간; 그리고 500 내지15,000 scf 수소/bbl 탄화수소 공급에서 작동된다. 재순환 수소 스트림 38 에서의 수소 순도는 전형적으로 65 부피 % 이상이고, 수소분해기 유출 수소 스트림 44 에서, 수소 순도는 전형적으로 50 부피 % 이상이다.

바람직하게는, 수소분해기 39 는 700 내지 2,500 psig; 600 내지 850 ℉; 0.1 내지 5 부피/부피-시간; 그리고 1,000 내지 10,000 scf 수소/bbl 탄화수소 공급에서 작동되고, 수소처리기 45 는 300 내지 1,500 psig; 500 내지 800 ℉; 0.1 내지 5 부피/부피-시간; 그리고 1,000 내지 10,000 scf 수소/bbl 탄화수소 공급에서 작동된다.

도 3 에 대해서, 본 발명의 대안적인 구현예를 나타내고 있다. 병행 수소가공 공정에서 10b, 재순환 공급 스트림 56 및 재순환 수소 스트림 58 을 수소분해기 59 에 공급해서 수소분해기 유출 스트림 60 을 제조하는데, 그 스트림을 수소분해기 유출 분리기 61 에 공급한다. 수소분해기 유출 스트림 60 을 수소분해기 생성물 스트림 62 및 수소분해기 유출 수소 스트림 64 로 분리한다. 유출 수소 스트림 64 및 새로운 공급 스트림 66, 예컨대 조 오일 종류 또는 진공 가스 오일로부터의 대기 잔류물을 수소처리기 68 로 공급해서 수소처리기 유출 스트림 70 을 제조하는데, 그 스트림을 수소처리기 유출 분리기 71 로 공급한다. 수소처리기 유출 스트림 70 을 수소처리기 생성물 스트림 72 및 수소처리기 유출 수소 스트림 74 로 분리한다. 보충 수소 스트림 76 을 수소처리기 유출 수소 스트림 74 에 첨가하고 압축기 78 에서 압축해서 수소분해기 59 로의 재순환용 재순환 수소 스트림 58 을 형성한다. 대안적으로, 보충 수소 스트림 76 을 충분히 높은 압력에서 이용할 수 있다면, 그 때 압축기 78 의 배출 면에서 수소처리기 유출 수소 스트림 74 에 첨가될 수 있다.

수소처리기 생성물 스트림 72 및 수소분해기 생성물 스트림 62 을 분별기 80 과 조합해서 공급한다. 분별기 80 은 공급물을 둘 이상의 분획으로 분리하는데, 분획 중의 하나는 수소분해기 59 에 공급된 재순환 공급 스트림 56 이다. 다른 분획은 생성물 스트림으로서 분별기 80 에서 뽑아낼 수 있다. 예를 들어, 중간 증류 생성물 스트림 82, 예컨대 제트 또는 디젤 연료 그리고 하부 생성물 스트림 84 를 분별기에서 뽑아낼 수 있다. 하부 생성물 스트림 84 는 전형적으로 유체 촉매 크래킹 장치로의 공급에 적합하거나 수소분해기 59 에서 추가 전환을 위해 재순환될 수 있다.

도 3 에서 수소분해기 및 수소처리기의 작동 조건은 대략 도 2 를 참고로 제공된 작동 조건에 상당한다. 도 3 의 공정 구조는 재순환 구조가 1 회 가공에서 보다 높은 수율의 중간 증류물을 제공한다는 점에서 유익하다.

실시예

병행 반응기 스테이지에서 진공 가스 오일의 병행 수소분해 및 수소처리의 컴퓨터에 기초한 모의 실험을 비교해서 연구를 수행했다. 첫 번째 디자인은 병형 수소 재순환의 용도 (예컨대, Vauk 등에게 발행된 미국 특허 제 5,403,469 호에 개시)를 포함하고, 두 번째 디자인은 본 발명의 도 1 에 나타나 있는 연속 수소 재순환의 용도를 포함한다. 상업적으로 실행가능한 압력 레벨 하에서 진공 가스 오일의, 수소분해 15,000 배럴/1 일 그리고 진공 가스 오일의, 수소처리 30,000 배럴/1일의 기초로해서 계산을 수행했다. 하기 표에서 나타난 것처럼, 두 디자인 모두는 반응기 입구에서 동등한 수소 대 오일 비를 나타낸다. 전체 압력 강화 요구가 더 높을 지라도 (425 psi 대 255 psi), 본 발명에 기초한 디자인의 결과는 실질적으로 낮은 전체 가스 순환 (100,085 SCFM 대 212,885 SCFM) 그리고 낮은 압축 비용 (3,289 HP 대 3,923 HP) 을 나타낸다. 본 발명에 기초한 디자인의 결과는 또한 수소처리 반응기 스테이지 (1725 psi 대 1500 psi) 의 낮은 반응기 디자인 압력을 나타내고, 시설의 감소된 투자와 설치 비용 그리고 최소화된 수소 소비를 나타낸다. 연구의 결과를 하기 표 1 에 요약한다.

본 발명은 상기의 상세한 설명과 실시예에 의해 서술된다. 각종 수정은 당업자에게 명백할 것이다. 첨부된 청구범위의 범위와 정신 내의 모든 그와 같은 변화가 그것에 의해 포함된다.

Claims

하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연속 흐름 수소 재순환의 첫 번째 및 두 번째의 탄화수소 공급 원료의 병행 수소가공 방법:

첫 번째의 촉매 반응기 구역에서 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림으로 첫 번째 탄화수소 공급 원료를 수소가공하여, 첫 번째의 반응기 유출 스트림을 형성하고;

첫 번째의 반응기 유출 스트림을 분리하여, 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 및 첫 번째의 수소가공된 생성물 스트림을 형성하고 ;

첫 번째 반응기 구역보다 더 낮은 수소 분압에서 첫 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림으로 두 번째의 촉매 반응기 구역에서 두 번째의 탄화수소 공급 원료를 수소가공하여, 두 번째 반응기 유출 스트림을 형성하고 ;

두 번째 반응기 유출 스트림을 분리하여, 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림 및 두 번째 수소가공된 생성물 스트림을 형성하고 ;

두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림을 압축하고 ;

보통 수소 스트림을 두 번째 수소가 풍부한 가스 스트림에 첨가하여, 첫 번째 반응기 구역에서 수소가공용 수소가 풍부한 재순환 가스 스트림을 형성한다.
제 1 항에 있어서, 보충 수소 스트림을 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림에 첨가한 후, 두 번째의 수소가 풍부한 가스 스트림을 압축해서 수소가 풍부한재순환 가스 스트림을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 통상의 분별기 중 첫 번째 및 두 번째의 수소가공된 생성물 스트림의 분별 단계 및 첫 번째의 촉매 반응기 구역으로 분별기 생성물 스트림의 재순환 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 첫 번째의 탄화수소 공급 원료가 약 750 ℉ 이상의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획을 포함하고, 두 번째의 탄화수소 공급 원료가 약 950 ℉ 이하의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 첫 번째의 탄화수소 공급 원료가 약 600 ℉ 내지 약 1100℉ 의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획을 포함하고 두 번째 탄화수소 공급 원료가 용매 탈아스팔트화에서 유래된 중(重) 가스 오일 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 첫 번째의 탄화수소 공급 원료가 약 600 ℉ 내지 약 1100 ℉ 의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획을 포함하고 두 번째의 탄화수소 공급 원료가 코우킹 프로세스에서 유래된 중(重) 가스 오일 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 첫 번째 탄화수소 공급 원료가 약 600 ℉ 내지 약 1100 ℉ 의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획을 포함하고 두 번째 탄화수소 공급 원료가 비스브레이킹에서 유래된 중(重) 가스 오일 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 첫 번째의 탄화수소 공급 원료가 약 600 ℉ 내지 약 1100 ℉ 의 비점을 갖는 진공 가스 오일 분획을 포함하고 두 번째 탄화수소 공급 원료가 열분해에서 유래된 중(重) 가스 오일 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.