KR100571731B1 - 개선된 수소화공정 방법 및 기존의 수소화공정 반응기를개장하는 방법 - Google Patents

개선된 수소화공정 방법 및 기존의 수소화공정 반응기를개장하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 공급물의 수소화공정 방법에 관한 것이다: (a) 공급물을 수소가 풍부한 기체와 혼합하여 제 1 혼합된 공정 스트림을 수득하는 단계; (b) 상기 제 1 혼합된 공정 스트림을 탄화수소 화합물들의 수소화 분해 활성을 갖는 제 1촉매와 접촉시켜서 제 1촉매 유출물 공정 스트림을 수득하는 단계; (c) 상기 제 1촉매 유출물 공정 스트림을 기상 스트림 및 액상 스트림으로 분리하고, 기상 스트림을 회수하는 단계; (d) 상기 액상 스트림을 수소가 풍부한 기체와 혼합하여 제 2혼합된 공정 스트림을 수득하는 단계; (e) 상기 제 2 혼합된 공정 기체 스트림을 탄화수소 화합물의 수소화 분해 활성을 갖는 제 2 촉매와 접촉시켜서 제 2촉매 유출물 공정 스트림을 수득하는 단계; (f) 상기 제 2 촉매 유출물 스트림을 회수하고 단계 (c)에서 수득된 기상 스트림과 혼합하는 단계; 및 (g) 단계 (f)에서 제공된 혼합된 공정 스트림을 회수하는 단계.
수소화공정

Description

개선된 수소화공정 방법 및 기존의 수소화공정 반응기를 개장하는 방법{Improved Hydroprocesssing Process and Method of Retrofitting Existing Hydroprocessing Reactors}
본 발명은 탄화수소 공급원료(feedstock)의 수소화공정을 위한 개선된 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 수소화된(hydrogenated) 불순물 및 기상의 탄화수소의 제거를 위해서 공정 스트림(process stream)의 기/액상으로의 층간(interbed) 분리를 포함한다.
본 발명은 추가로 상기 개선된 방법에서 이용될 수 있도록 기존의 수소화공정 반응기를 개장(retrofitting) 또는 현대화하는 방법에 관한 것이다.
탄화수소 공급 원료 및 특히 중질 탄화수소는 일반적으로 유기 황 및 질소 화합물들을 포함하고 있는데, 이들은 후속 공정에서 촉매 활성에 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못한 불순물이다. 따라서, 이러한 불순물들은 공급 원료의 뒤이은 수소화공정을 위한 후속 공정에서 처리되기 이전에 황화 수소 및 암모니아로 수소화(hydrogenation)되어야만 한다.
중질 탄화수소 원료의 처리를 위한 많은 공지된 방법들이 공급물, 생성물 및 투자 비용과 관련된 서로 다른 요구 조건들을 만족시키고 있다.
예를 들면, 베라츠터트 등(미국특허 제 5,914,029호)은 수소화공정 반응기, 다수의 열교환기에서의 냉각, 기체/액체 분리 및 액체 탄화수소의 스트리핑(stripping)을 포함하는 방법을 개시하고 있다.
캐쉬(미국특허 제 6,096,190호)는 하나의 반응기에서 공동의 수소 원으로 비롯된 두 개의 서로 다른 공급원료를 수소처리하는 간단한 방법을 언급하고 있다. 냉각 및 분리 후에, 액체 분리기 유출물은 증류탑으로 투입된다.
유사하게, 칸 등(미국특허 제 5,603,824호)은 수소화 분해(hydrocracking) 및 후속 탈왁스를 위해서 중질유(heavy distillate) 및 경질유(light distillate)를 공동의 반응기로 전송한다.
그러나, 상기 방법들 중 어떤 것도 층간 상분리 및 H2S/NH3 제거 및 기상 분리에 의한 층간 생성물의 회수를 포함하지 않는다.
체르베낙 등(미국특허 제 4,221,653호) 및 데베나탄 등(미국특허 제 5,624,642호)은 반응기 내부에서의 기체/액체 분리를 포함하는 탄화수소 처리방법을 개시하고 있지만, 관련된 촉매층은 액상의 재순환을 요구하는 유동층(fluidised bed)이다.
브리짓 등(미국특허 제 4,615,789호)은 세 개의 고정된 촉매층, 하향하는 기체/액체 흐름(flow) 및 최종 층 이전에 기체/액체 분리를 포함하는 수소화공정 반응기를 개시하고 있다. 상기 방법은 액상은 최종 촉매층을 우회하도록 하여, 기상의 공정 스트림은 액체 탄화수소 없이 뒤이은 수소화공정을 진행하도록 한다.
국제공개공보 WO 97/18278호에서, 빅셀 등은 윤활유를 생산하기 위한 오일 공급 원료의 수소화 분해 및 탈왁스 방법을 기술하고 있다. 상기 방법은 두 개의 다단계 탑(multi-stage tower)을 포함하는데, 여기서 공정 스트림은 촉매층 사이에서 수소로 담금질되어 냉각되고, 첫 번째 탑 이후에 공정 스트림의 기상은 상기 첫 번째 탑의 입구로 재순환된다.
올크 등은 미국특허 제 4,111,663호에서 석탄, 오일 및 가스의 슬러리의 상향 흐름(up-flow)을 가지는 반응기를 개시하고 있는데, 여기서 층간의 냉각은 차가운 수소의 첨가 또는 공정 기체 스트림을 회수함, 냉각, 분리, 액체의 제거 및 기상을 반응기 층 사이로 순환시킴으로써 수행된다.
유럽특허공보 제 990,693호에서, 칼네스 등은 통합된 수소처리 및 수소화 분해에 의해서 경질 탄화수소를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 상기 방법에서, 유출물의 액상 및 수소가 풍부한 기체는 뒤이은 공정 후에, 수소화 분해기(hydrocracker)로 순환된다.
독일특허공개 제 2,133,565호에서 융 등은 탄화수소유의 수소화 분해를 위한 방법을 기술하고 있는데, 여기서 제 1 분해기로부터 나온 유출물은 뒤이어 증류에 의해서 처리되고 가장 무거운 분획(fraction)은 증류로 순환되기 전에 추가로 분해된다. 이러한 두 개의 수소화 분해기 탑은 층간 수소 첨가에 의해서 냉각된다.
맥코나지 등에 의한 코크스(coke)의 제조방법이 스웨덴특허공보 제 8,006,852호에 개시되어 있는데, 여기서 탄화수소 공급물은 분해로(cracker furnace)에서 분해된 다음에 분별증류되며, 분별증류기(fractionator)로부터 나온 보다 중질의 탄화수소 중 일부는 분해로 및 분별증류기로 순환되기 전에 추가로 수소화된다.
미국특허공보 제 3,816,296호에서, 해스 등은 더 높은 끓는점을 가진 탄화수소로부터 가솔린 및 중배럴(midbarrel) 연료를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 상기 공급물은 수소-정제, 분해, 기상의 수소-정제 입구로의 되돌림에 의한 분리 및 액상의 재분별증류에 의해서 처리된다. 재분별증류기로부터 나온 가장 무거운 상은 제 2 분해기에서 처리되고, 여기에는 또한 질소 화합물이 첨가되는데, 이는 분해 공정의 선택성을 조절하기 위해서이다. 이러한 제 2 분해기의 유출물은 분리되어서 기상은 제 2 분해기의 입구로 순환시킨다.
수소화공정과 관련된 종래기술의 많은 방법들은 공정 스트림의 상분리를 포함하고 있으며, 기상은 공정으로 순환되거나 공정 스트림이 방금 통과해온 장치의 입구로 재순환된다.
종래 기술은 경질 탄화수소의 과잉 분해를 방지하고 독성물질을 후속 촉매층으로 이송되는 것을 방지하기 위해서, H2S 및 NH3 및 경질 탄화수소를 제거할 목적으로 반응기 내부의 촉매층 사이에서 액상으로부터 기상의 분리 및 액상만을 순환시키는 것을 교시하지 못하고 있다.
발명의 요약
하나의 관점에서, 본 발명은 탄화수소 공급원료의 수소화공정을 위한 개선된 방법을 제공하는데, 여기서 탄화수소 공급 원료는 수소처리 촉매와 접촉시켜서 수소처리되고, 하나 이상의 반응기로 배열된 후속 수소화 분해 촉매의 존재하에서 수소화 분해된다. 수소처리 단계 및 수소화 분해 단계 사이에서 2상(two-phase)의 공정 스트림은 기상 및 액상으로의 상분리를 위해서 수소처리 및 수소화 분해 촉매 사이에서 회수된다. 그 다음 액상에는 새로운 수소가 풍부한 기체가 첨가된 후 수소화 분해 단계로 순환된다. 상분리는 하나 이상의 촉매층을 거친 후에 반복될 수 있다. 이로 인하여 상향 스트림(upstream) 층들은 유기 황, 질소, 방향족 화합물들의 수소화 및 선택적으로 공급 원료에 포함되어 있다면 중질 탄화수소의 수소화 분해 활성을 갖는 촉매로 충진된다. 하향 스트림(downstream) 층들은 수소화 및/또는 수소화 분해 활성을 갖는 촉매를 포함한다.
본 발명의 방법에서 공급 원료의 수소처리 동안에 형성되고 수소화 분해 단계에서 불순물인 H2S 및 NH3를 포함하는 기상은 기상의 탄화수소와 함께 제거되면서, 추가로 이 단계에서 상기 탄화수소의 의도하지 않은 분해를 방지한다.
추가적인 관점에서, 본 발명은 상기 수소화공정 방법에서 이용될 수 있도록 기존의 수소화공정 반응기를 개장하는 방법을 제공한다. 이때, 기존의 수소화공정 반응기는 반응기 외형에는 어떠한 변경 없이 반응기 내부에서의 작은 변경만으로 개조된다. 본 발명의 방법은 내부 파이핑에 연결된 원통형 부품이 전형적인 수소화공정 반응기의 상단 플랜지들 사이에 삽입되고, 입구의 분배기(distributor)는 연장되거나 새것으로 교체되어야하며, 라이저(riser) 및 하강 유로관(downcomer)이 설치되는 것을 포함한다.
도 1은 촉매층 사이에 상분리를 포함하는 중질 탄화수소 공급물의 수소화공정을 위한 본 발명의 일실시예에 따른 공정의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 외부 상 분리 및 하부 촉매층에 새로운 처리 기체 상향 스트림의 첨가를 포함하는 개장된 수소화공정 반응기를 나타낸 것이다.
도 3은 내부 상 분리 및 새로운 처리 기체의 첨가를 포함하는 개장된 수소화공정 반응기를 나타낸 것이다.
도 4는 개장된 반응기의 상단에 있는 층간 공정 스트림을 위한 입/출구 시스템을 나타낸 것이다.
도 5는 개장된 반응기에 라이저/하강 유로관을 연결하는 도관을 포함하고 상단에 설치된 새로운 원통형의 부품을 개시하고 있다.
도 6은 도 5의 도관 및 입/출구 노즐의 횡단면을 나타낸 것이다.
도 7은 수직적 출/입구 도관 및 라이저/하강 유로관 사이의 연결부를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 연결부의 횡단면을 나타낸 것이다.
중질 탄화수소 공급원료는 일반적으로 유기 황, 질소 및 방향족 화합물들을 포함하는데, 이들은 하향 스트림 수소화 분해 공정 및 생성물에 있어서 바람직하지 않다. 본 발명을 실제로 수행할 때, 공급유는 수소를 포함하는 기체와 혼합되고 수소화공정 반응기에 투입되기 전에 반응 온도 250-450℃까지 가열된다.
수소처리 촉매와의 접촉에 의해서 이러한 화합물들은 H2S, NH3 및 포화된 탄화수소로 전환된다. H2S 및 NH3는 촉매 활성에 영향을 미치는 불순물로서, 뒤이은 수소화공정 이전에 액체 및 기체 공정 스트림으로의 상 분리 그리고 불순물 및 경질 탄화수소를 포함하는 기체 스트림의 회수에 의해서 수소처리된 유출물로부터 제거된다. 액체 스트림은 수소화 분해 단계에 진입하기 전에 새로운 처리 기체와 혼합된다.
수소화 분해 단계에서 또는 황 또는 질소 화합물을 포함하지 않는 액체 탄화수소 공급물을 수소화 분해할 때, 액체 스트림은 하나 이상의 촉매층으로 배열된 수소화 분해 촉매와 접촉하게 된다. 다수의 반응기 및/또는 촉매층에서 공정을 수행할 때, 2상(two-phase)의 공정 스트림은 촉매층 및/또는 반응기들 사이에서 회수되고 기상은 위에서 설명한 바와 같이 제거된다. 후속 촉매층에 도입되기 전에 수소가 풍부한 새로운 기체가 액체 공정 스트림에 첨가된다. 이로 인하여 바람직하지 않은 탄화수소의 추가 분해는 기상에서 실질적으로 방지된다. 단지 적은 양의 불순물만이 하향 스트림 촉매층으로 유입되고, 여기서 액체 공정 스트림은 더욱 효과적인 방법 및/또는 더 높은 공간 속도로 저급 탄화수소로 수소화 분해된다. 이리하여 촉매의 수명은 상당히 연장된다.
층간 상분리는 반응기 내부 및 외부에서 모두 일어날 수 있다.
후자의 경우에, 경질 생성물에 잔류하는 방향족 화합물을 수소화하기 위해서 선택적으로 촉매층은 기상의 분리기 상단에 설치될 수 있다.
목적한 생성물에 따라, 암모니아가 층간 분리로부터 나온 액상으로 첨가될 수 있다. 이는 후속 촉매층에서 분해 반응을 억제할 것이고 전환율의 변화없이 더 높은 온도에서 조작 가능하게 하는데, 이때 보다 낮은 온도에서 보다 더 중질의 탄화수소가 촉매층 사이에서 기상과 함께 반응기를 이탈하고, 추가적인 분해를 방지함으로써 생성물의 수율을 향상시킬 것이다.
최종 수소화 분해 단계로부터 나온 유출물은 상기 분리 단계에서 수득된 기체 유출물과 혼합된다. 이렇게 형성된 공정 스트림은 냉각되어 액체 중질 탄화수소는 스트림으로부터 분리되는 반면에, 잔류하는 기상은 물과 혼합되고 추가로 냉각되어 분리 유니트로 투입된다. 상기 세정된 공정 스트림은 산성 수상(sour water stream), 액체 경질 탄화수소 상(phase) 및 N 및 S 화합물이 필수적으로 제거된 수소가 풍부한 기체로 분리된다. 상기 수소가 풍부한 스트림은 일정량의 부족량을 메워주는 수소와 혼합되어 상기 수소화공정 단계들 사이에서 액체 공정 스트림으로 혼합될 새로운 처리 기체 스트림을 형성한다.
본 발명은 추가로 본 발명의 방법을 이용할 수 있도록 기존의 수소화공정 반응기를 개장하는 방법을 제공한다. 이러한 방법에 의해서, 선택적으로 추가적인 촉매층, 라이저 및 하강 유로관을 포함하는 기존의 수소화공정 반응기의 내부가, 고가의 반응기 외형을 변경시키지 않으면서, 개장되거나 설치된다. 보다 상세하게는 상기 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
반응기의 상단에 있는 기존의 맨홀 플랜지 사이에 플랜지된 스풀(spool) 부 품을 설치하는 단계;
기존의 믹서 플레이트를 분할 플레이트로 개장하는 단계;
반응기의 상단에서부터 두 개의 촉매층 사이에 분할 플레이트의 상부 표면까지 확장되는 라이저를 설치하고, 반응기의 상단에서부터 분할 플레이트의 하부 표면까지 확장되는 하강 유로관을 설치하는 단계; 및
스풀 부품 상에 있는 노즐들을 라이저 및 하강 유로관과 연결하는 관을 구비하는 단계.
개장된 반응기에서, 촉매 유출물은 반응기로부터 설치된 라이저를 통해서 회수되고 위에서 설명한 바와 같이 유출물을 처리하기 위한 분리기로 유입된다. 분리기에서 수득된 액상은 새로운 처리 기체와 혼합되고 설치된 하강 유로관을 통해서 후속 촉매층으로 재순환된다.
기존 트레이(tray)를 고밀도 패턴의 유연한 트레이(미국특허 제 5,688,455호) 또는 증기 상승 튜브가 구비된 트레이(미국특허 제 5,942,162호)로의 개장은 추가로 공정에서의 수율 및 전환율을 증가시킨다.
내부 상 분리의 경우에, 촉매층 아래에 있는 트레이는 액상이 수집되어 트레이의 중심에 있는 홀을 통해서 다음 촉매층으로 전달되도록 하는 반면에 기상은 라이저를 통해서 제거되도록 설계되어 있다. 트레이의 중심의 상부 및 주변에, 바닥이 개구된, 분리/혼합 장치가 설치되는데, 여기에는 새로운 수소가 풍부한 기체를 함유한 하강 유로관이 연결된다.
본 발명의 개장 방법에 의해서, 반응기 외형의 변형 없이 촉매층 사이에서 공정 스트림을 회수하고 재순환시키는 것이 가능하다. 기존의 수소화공정 반응기의 유입 파이프는 통상적으로 반응기의 상단에 있는 30″ 맨홀의 뚜껑에 연결되어 있다. 이러한 통상적인 수소화공정 반응기를 개장할 때, 원통형 부품이 맨홀의 플랜지 사이에 설치된다. 원통형 부품은 수소화공정 반응기 내부에 라이저/하강 유로관 간의 연결부 및 수소화공정 반응기와 분리기 간의 파이핑을 포함한다.
본 발명의 방법에 의해서, 연장된 촉매 수명 뿐만 아니라 촉매의 더욱 효과적인 이용이 달성된다. 따라서 촉매 부피 요구량이 감소되며, 이는 촉매층 사이에 개장를 위한 공간을 제공하고 또한 더 높은 생성물의 수율을 얻을 수 있다.
도면과 관련해서, 본 발명의 일실시예는 도 1의 간략한 흐름도에 의해서 예시된다. 공급유는 라인 1을 통해서 공정으로 도입되고 펌프 2에 의해서 펌핑된다. 라인 3에서는 순환유, 그 다음 라인 4에서는 수소가 풍부한 기체가 혼합된 후에, 공급 혼합물은 공급물/유출물 열 교환기 5 및 점화된 가열기 6에서 가열된 다음 수소화기 7에 유입된다. 수소화기 7은 두 개의 촉매층 8을 포함하고 있는데, 하나의 촉매층은 공급 혼합물에 함유된 황, 질소 및 방향족 화합물을 포함하는 유기 화합물의 수소화에서, 다른 하나의 촉매층은 탄화수소의 수소화 분해 활성을 갖는 촉매로 충진되어 있다. 수소화 촉매의 온도를 조절하기 위해서, 수소가 풍부한 기체가 촉매층 사이의 라인 9를 통해서 첨가된다.
수소화기 유출물 스트림 10은 분리기 11로 유입되고, 이곳으로부터 H2S, NH3 및 분해된 탄화수소를 포함하는 기상 스트림 12가 회수된다. 액체 분리기 유출물 은 새로운 수소가 풍부한 기체 스트림 13과 혼합되고, 이렇게 혼합된 공정 기체 스트림 14는 수소화 분해기 15로 투입된다. 수소화 분해기 15는 수소화 분해 활성을 갖는 촉매 16으로 충진되어, 세 개의 층으로 배열되어 있다. 촉매층 사이에서 공정 스트림 17 및 18은 반응기로부터 회수되어 분리기 19 및 20으로 도입되고, 이곳으로부터 기상 스트림 21 및 22가 회수된다. 완전한 액체 스트림 17a 및 18a는 라인 23 및 24로부터 새로운 수소가 풍부한 기체와 혼합된 후에 분해 촉매로 재순환된다. 이로 인하여 기체 탄화수소의 분해가 방지되고 모든 촉매층에서 높은 전환율이 달성된다. 필요한 경우에, 제어 가능한 소량의 암모니아가 라인 40을 통해서 액체 스트림 14, 17a 및 18a로 도입되어, 생성물의 선택도(selectivity)를 개선시키고 수소 소비량을 감소시킬 수 있다. 수소화 분해기 유출물 41은 각각 분해기 11, 19 및 20으로부터 나온 기체 공정 스트림 12, 21 및 22와 혼합된다. 상기 혼합된 공정 스트림은 그 다음 공급물/유출물 열 교환기 5 및 25에서 냉각된 후에 분리기 26으로 유입되는데, 여기서 중질 탄화수소 생성물이 회수된다. 기체 분리기 유출물은 물과 혼합되고 추가로 냉각(도시되지 않음)된 다음 분리 유니트 27에 도입되어서 산성수 스트림, 경질 탄화수소 생성물 스트림 및 새로운 수소가 풍부한 처리 기체 스트림으로 된다. 상기 수소가 풍부한 처리 기체 스트림은 부족량을 메워주는 수소와 혼합된다. 이렇게 혼합된 처리 기체 스트림 28은 공급물/유출물 열 교환기 25에서 가열되어서 수소화기 7 및 수소화 분해기 15에서 사용되는 수소가 풍부한 기체로 형성된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 개장된 수소화공정 반응기를 나타낸 것이 다.
반응기를 조작할 때, 중질 탄화수소 공급물 및 수소가 풍부한 기체를 포함하는 공급 스트림 1이 세 개의 촉매층을 포함하는 수소화공정 반응기 2에 도입된다. 두 개의 상부층 3 및 4는 각각 유기 황 및 질소 화합물 및 방향족 화합물의 수소화, 및 수소화 분해의 활성을 갖는 촉매로 충진된다. 하부층 5는 수소화 분해 활성을 갖는 촉매로 충진된다. 두 번째 촉매층으로부터 나온 유출물은 라이저 6을 통해서 회수되는데, 상기 라이저는 반응기의 상단에서부터 두 번째 촉매층 아래에 있는 분획 플레이트 7 위까지 확장된다. 액체 담금질 스트림 8과 혼합된 후에, 공정 스트림 9는 분리기 10으로 유입된다. 액체 분리기 유출물은 새로운 수소가 풍부한 처리 기체 11과 혼합된다. 이 공정 스트림 12는 수소화공정 반응기 2로 도입되어 하강 유로관 13을 통해서 분할 플레이트 7 아래까지, 그러나 세 번째 촉매층 위에 있는 분배 플레이트 14 위까지 통과한다. 촉매층 3 및 4에서 공급물의 수소화에 의해서 형성된 H2S 및 NH3 및 경질 탄화수소는 기체 분리기 유출물 15와 함께 제거된다. 혼합된 액체 공정 스트림 12는 촉매층 5로 유입되는데, 여기서 액체 탄화수소가 수소화 분해된다.
반응기 유출물 16은 후속 공정을 위해서 기상 분리기 유출물 15와 혼합된다.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 개조되고 층간 분리가 반응기 내부에서 일어날 수 있는 전형적인 수소처리기를 나타낸 것이다. 혼합된 중질 탄화수소 공급물 및 수소가 풍부한 기체를 포함하는 공급물 스트림 1은 세 개의 촉매층을 포함하는 수소처리기 2에 도입되는데, 두 개의 상부 층 3 및 4는 유기 황 및 질소 화합물들 및 방향족 화합물들의 수소화에서, 그리고 다소 수소화 분해 활성을 갖는 촉매로 충진되며, 하부 층 5는 수소화 분해 활성을 갖는 촉매로 충진된다. 두 번째 촉매층로부터 나온 유출물은 분리/혼합 장치 8에 의해 트레이 7 위에서 분리된다. 액상은 장치 8 아래로 흘러들어가는데 반해 기상은 라이저 6에 의해서 회수되는데, 상기 라이저는 반응기의 상부에서부터 트레이 7 위까지 확장된다. 새로운 수소가 풍부한 처리 기체 11은 수소처리기 상단에 유입되어 하강유로관 13에 의해서 분리/혼합 장치 8까지 하강하는데, 여기서 이는 액상과 혼합된다. 촉매의 독인 H2S 및 NH3 및 경질 탄화수소가 기체 유출물 15로 제거되고 세정된 공정 스트림은 세 번째 촉매층 5로 유입되는데, 여기서 액체 탄화수소가 수소화 분해된다. 반응기 유출물 16은 후속 공정을 위해서 기체 유출물 15와 함께 혼합된다.
도 4는 반응기 상단에 있는 입/출구 배열의 필수적인 부분을 나타낸 것이다. 반응기 입구 스트림은 본래의 입구 1을 통하여 반응기로 유입되고 입구 분배기 2를 통해서 흘러들어가는데, 상기 입구 분배기가 확장되거나 교체된 것이다. 반응기 외형 3 및 맨홀 뚜껑 4 사이에 스풀 부품 5가 라이저 7 및 하강 유로관 8에 연결되는 도관 6을 포함하도록 설치된다.
도 5는 본래의 반응기 상에 있는 플랜지 1 및 플랜지 1사이에 설치될 플랜지된 스풀 부품 2를 나타낸 것이다. 스풀 부품 상에는, 반응기 및 분리기를 연결하는 노즐 3이 위치한다. 입/출구 및 라이저/하강 유로관을 연결하는 도관 4는 스풀 부품 내부에 용접된 플레이트 5 및 플레이트 5에 용접된 플레이트 6에 의해서 형성된다.
도 6는 도 5의 A-B 선 단면도로서, 여기에는 원통형의 스풀 부품 1, 노즐 2, 도관 3의 외부 플레이트 및 도관 4의 내부 플레이트를 나타내고 있다.
도 7은 라이저/하강 유로관 1 및 도관 2의 굽은 부분(bend)이 서로 어떻게 연결되었는지를 보여주고 있다.
도 7의 A-B 선의 단면도는 도 8에 도시되어 있다.
하기에 있는 표는 비중 0.9272인 진공상태의 경유(gas oil)를 4762.5m3/일(하루에 30,000배럴)로 처리할 수 있는 수소화공정 반응기 유니트에서 촉매층(interbed ProdRec;층간 프로드렉) 사이에서 기상을 회수하는 것이 있는 경우 여부에 따라 공정에 의해서 수득되는 수율을 요약한 것이다.
표 1은 생성물 및 수소의 대략적인 가격, 공급물 흐름 중량의 백분율로서 표현된, 기존의 방법 및 층간 재순환으로 수득한 생성물의 양, 그리고 본 발명의 방법 및 기존 방법에서 소비된 수소 및 수득된 생성물의 가격을 개시하고 있다. 표 1로부터 생성물의 가치가 3.5% 증가하고 수소 소비량은 15% 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
플랜트 수용능력(plant capacity) 4762.5m3/일
비중 0.9272
공급물 플로우 184톤/시간
온-스트림 인자(on stream factor) 0.95
조작 일수/년 347
생성물 가치 비교
개량된 가치 $/톤 수율 생성물
기존층의 경우 층간 프로드렉의 경우 기존층의 경우 MM $/년 층간 프로드렉의 경우 MM $/년
공급 흐림 중량 백분율(%)
LPG 40 2,63 1,92 1,6 1,2
경질 나프타 54 4,88 3,37 4,0 2,8
중질 나프타 49 17,80 8,84 13,4 6,7
제트연료/ -케로센 70 20,11 22,61 21,6 24,3
디젤 54 24,78 36,07 20,5 29,9
UCO 27 29,79 27,19 12,3 11,3
총 100,00 100,00 73,5 76,1
탄화수소 단위 비용 $/톤 소비량 비용
Nm3 M3 MM$/년 MM$/년
500 325 276 24,1 20,5

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  8. (a) 공급물을 수소가 풍부한 기체와 혼합하여 제 1 혼합된 공정 스트림을 수득하는 단계;
    (b) 상기 제 1 혼합된 공정 스트림을 탄화수소 화합물들의 수소화 분해 활성을 갖는 제 1 촉매와 접촉시켜서 제 1 촉매 유출물 공정 스트림을 수득하는 단계;
    (c) 상기 제 1 촉매 유출물 공정 스트림을 기상 스트림 및 액상 스트림으로 분리하고, 기상 스트림을 회수하는 단계;
    (d) 상기 액상 스트림을 수소가 풍부한 기체와 혼합하여 제 2 혼합된 공정 스트림을 수득하는 단계;
    (e) 상기 제 2 혼합된 공정 기체 스트림을 탄화수소 화합물의 수소화 분해 활성을 갖는 제 2 촉매와 접촉시켜서 제 2 촉매 유출물 공정 스트림을 수득하는 단계;
    (f) 상기 제 2 촉매 유출물 공정 스트림을 회수하고 단계 (c)에서 수득된 기상 스트림과 혼합하는 단계 및
    (g) 단계 (f)에서 제공된 혼합된 공정 스트림을 회수하는 단계를 포함한 탄화수소 공급물의 수소화 공정방법에서 이용될 수 있도록 기존 반응기 외형에서
    상기 반응기의 상단에 있는 기존의 맨홀 플랜지 사이에 플랜지된 스풀 부품을 설치하는 단계;
    기존의 믹서 플레이트를 분할 플레이트로 개장하는 단계;
    반응기의 상단에서부터 두 개의 촉매층 사이에 있는 분할 플레이트의 상부 표면까지 확장되는 라이저를 설치하고 반응기의 상단에서부터 분할 플레이트의 하부 표면까지 확장되는 하강 유로관을 설치하는 단계; 및
    스풀 부품 상에 있는 노즐을 라이저 및 하강 유로관과 연결하는 도관을 구비하는 단계를 포함한 기존 수소화공정 반응기를 개장하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 분리/혼합 장치를 포함하는 트레이의 형태로 적어도 하나의 분할 플레이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항 또는 9항에 있어서, 촉매층의 상단에 설치된 적어도 하나의 기존 분배 플레이트가 증기 상승 튜브를 포함하는 분배 플레이트로 대체되는 것을 특징으로 하는 방법.
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