KR100632536B1

KR100632536B1 - 파울링 제거용 세정제 조성물 및 이의 사용방법

Info

Publication number: KR100632536B1
Application number: KR1020000014075A
Authority: KR
Inventors: 박삼룡; 안영경; 오성구; 박지원
Original assignee: 에스케이 주식회사
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2006-10-09
Also published as: US6187109B1; KR20010092129A

Abstract

본 발명은 파울링 제거용 세정제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 C8 방향족 화합물 0.01∼1중량%, C9 방향족 화합물 75∼85중량% 및 C10 방향족 화합물 14∼24중량%를 포함하는 정유공정 및 석유화학공정의 라인의 파울링 제거용 세정제 조성물과 상기 조성물을 LCO 또는 LGO에 2∼20부피%로 첨가하여 사용하는 파울링 제거용 세정제 조성물의 사용방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 세정제 조성물은 정유공정 및 석유화학공정에서 파울링(fouling)으로 인해 감소된 열교환기 효율을 SOR(Start Of Run) 수준으로 유지 또는 회복시킴과 동시에, 경제성 또한 확보할 수 있는 효과가 있다.

정유공정, 석유화학공정, 파울링, 세정제, 방향족화합물

Description

파울링 제거용 세정제 조성물 및 이의 사용방법{Cleaning composition for removing fouling and a method for using the same}

본 발명은 파울링 제거용 세정제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 정유공정 및 석유화학공정의 라인에서 생성되는 파울링(fouling)에 대한 용매세기가 우수한 파울링 제거용 세정제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.

정유공정 및 석유화학공정에 있어서, 파울링은 열교환기의 열효율을 감소시키고, 이로 인해 에너지 손실이 커지며, 또한 잦은 정기보수를 실시하여야 하기 때문에 효율적인 운전에 최대 장애요인이 되고 있으며, 원유 중의 침전물, 예를 들어 모래/침니(silt)/진흙(clay), FeS의 부식생성물, 및 아스팔텐(asphaltene)와 같은 중질 탄화수소계 성분 등의 유기물로 구성된다.

이러한 파울링의 저감 방안으로서 다양한 세정제 및 세정방법이 사용되어 오고 있다. 예를 들어, 제4,773,357호 및 제5,006,304호에서는 기계적 세정방법이 기재되어 있는데, 즉, 정유공정의 가동을 정지한 후, 열교환기를 개방하고 물분사(Water jetting)를 실시하는 방법이 사용되고 있으며, 이러한 방법은 청소비 용이 과다하게 발생할 뿐만 아니라 장치의 개방으로 인한 가동손실 및 휘발성 유기화합물(Volatile organic compound, VOC) 발생 등으로 인한 환경문제를 야기시킨다.

또한, 미국특허 제5,601,657호 및 제3,667,487호에는, 세정제와 같은 화학약품을 사용하여 세정하는 화학적 세정방법이 기재되어 있으며, 이러한 방법은 정유공정 전체의 시스템에 대해서 적용할 경우, 화학약품이 고가이기 때문에 비용측면에서 경제성이 떨어진다.

이러한 단점을 극복하기 위해, 미국특허 제5,085,710호에서는 오일저장탱크에서 비이온성 계면화성제와 화학적 세정제보다 경제성이 있는 LCO(Light Cycle Oil)을 주입하여 슬러지인 폐기물을 최소화하고 탄화수소를 회수 및 분리하는 공정을 개시하고 있고, 일본특개평 10-316997호에서는 열교환기내의 슬러지, 오염물 등을 제거하기 위해 3-에톡시 프로필렌산에틸 등 LCO을 세정제로 사용하여 부식성 및 폐수처리 문제 발생없이 세정하는 방법을 개시하고 있다. 또한, 일본특개평 6-126262호에서는 LCO을 예열하여 슬러지의 용매세기를 향상시켜 열교환기 세정에 이용 가능한 방법을 개시하고 있다.

아울러, 근래에는 세정제로서 상압증류공정(Crude Distillation Unit, CDU)에서 생산되며, 중간유분인 디젤로서 이용되거나, 또는 벙커C유(bunker C oil) 또는 등유(Kerosene)의 블랜딩 원료로 이용되는 LGO(light gas oil)를 사용하는 방법을 이용하였는데, 상기 LGO는 상압증류공정에서 생산되는 양이 충분하여 값이 저렴하고 또한 이용이 용이하기 때문에 공정 화학세정시 여기에 약 1∼3중량%의 화학약 품을 첨가하여 사용하기도 하였다.

이와 같이, 상기 LGO 또는 LCO의 세정력(Solvent Power)은 톨루엔 같은 고가의 용매에 비해 다소 떨어져 또 다른 화학적 세정제를 첨가하여 사용하지만, 그 또한 용매세기가 우수하지 못하여 LGO 또는 LCO에 첨가하여 사용할 경우에도 용매세기가 우수하고 경제적인 화학적 세정제가 요구되는 실정이다.

이에 본 발명자들은 용매세기가 매우 우수하여 기존의 세정제 조성물의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 개념의 세정제 조성물을 개발하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 세정제 조성물의 문제점을 해결하고, 정유공정 및 석유화학공정에서 파울링(fouling)으로 인해 감소된 열교환기 효율을 SOR(Start Of Run) 수준으로 유지 또는 회복시킴과 동시에, 경제성 또한 확보할 수 있는 파울링 제거용 세정제 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 사용하는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세정제 조성물은 C8 방향족 화합물 0.01∼1중량%, C9 방향족 화합물 75∼85중량% 및 C10 방향족 화합물 14∼24중량%를 포함한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사용방법은 C8 방향족 화합물 0.01∼1중량%, C9 방향족 화합물 75∼85중량% 및 C10 방향족 화합물 14∼24중량%로 구성된 세정제 조성물을 LCO 또는 LGO에 2∼20부피%로 첨가하여 사용하는 것으로 이루어진다.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 세정제 조성물은 탄소수가 8(C8)인 방향족 화합물 0.01∼1중량%, 탄소수가 9(C9)인 방향족 화합물 75∼85중량% 및 탄소수가 10(C10)인 방향족 화합물 14∼24중량%를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 조성물은 무기물과 유기물이 결합된 형태의 파울링 중에서 유기물을 녹여 파울링의 결합을 해체하는 용매의 역할을 하게 되는데, 탄화수소 종류에 따른 용매 세기는 다음과 같다.

이소파라핀 < n-파라핀 < 나프텐 < 방향족 성분

따라서, 본 발명에서는 방향족 성분을 적절하게 조합하여 강력한 용매세기를 나타내는 조성물을 제조할 수 있었다. 상기 C8 방향족 화합물은 바람직하게는 o-크실렌이며, 그 사용량은 0.01∼1중량%이고, 상기 사용량이 0.01중량% 미만이면 세정효과가 미미하고, 1중량%를 초과하면 상대적으로 C9 및 C10 방향족 화합물의 함량이 감소함으로써 세정효과가 감소하는 경향이 있다. 또한, C9 방향족 화합물은 바람직하게는 1,2,4-트리메틸벤젠 및 1-메틸-3-에틸벤젠으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 그 사용량은 75∼85중량%이고, 상기 사용량이 75중량% 미만이면 세정효과가 미미하고, 85중량%를 초과하면 상대적으로 C8 및 C10 방향족 화합물의 함량이 감소함으로써 세정효과가 감소하는 경향이 있다. 아울러, C10 방향족 화합물은 바람직하게는 1-메틸-3-n-프로필벤젠, 1,2-디메틸-4-에틸벤젠 및 1,2,3,5-테트라 메틸벤젠으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 그 사용량은 14∼24중량%이고, 상기 사용량이 14중량% 미만이면 세정효과가 미미하고, 24중량%를 초과하면 상대적으로 C8 및 C9 방향족 화합물의 함량이 감소함으로써 세정효과가 감소하는 경향이 있다.

본 발명에 따르면, 정유공정의 유동촉매 분해공정에서 생산되는 중간유분이고, 벙커-C유 또는 디젤의 블렌딩 원료로 사용되는 LCO, 또는 상압증류공정(Crude Distillation Unit, CDU)에서 생산되며, 중간유분인 디젤로서 이용되거나, 또는 벙커-C유(bunker-C oil) 또는 등유(Kerosene)의 블랜딩 원료로 이용되는 LGO에 상기 조성물을 2∼20부피%로 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 첨가량이 2부피% 미만이면 세정효과가 떨어지게 되고 20부피%를 초과하면 세정작용의 상승효과가 감소하게 된다.

본 발명에 따른 세정제 조성물을 LCO 또는 LGO에 일정비로 배합하게 되면 용매세기가 우수한 순수한 톨루엔과 비슷한 용매세기를 갖게 되는데, LCO의 경우는 2∼10부피%를 사용하고, LGO의 경우는 5∼20부피%를 사용하는 것이 세정효율면에서 바람직하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 3

하기 표 1에서 본 발명에 따른 조성물의 성상 및 사용량을 기재하였다. 하기 표 1에서 C8 방향족 화합물은 o-크실렌을 사용하고, C9 방향족 화합물은 1,2,4- 트리메틸벤젠 및 1-메틸-3-에틸벤젠을 사용하였으며, C10 방향족 화합물은 1-메틸-3-n-프로필벤젠을 사용하였다.

조성물 성상
API	28.8	증류(단위: ℃)
C8 방향족 화합물	0.05중량%	초류점	163.0
C9 방향족 화합물	80.78중량%	10%	164.4
C10 방향족 화합물	19.17중량%	20%	164.9
		50%	166.2
		90%	176.7
		95%	199.0
		종류점	220.8

상기 표 1에서 초류점은 초기 비점(initial boiling point)으로서, 100cm³의 오일을 분당 5cc로 일정하게 증류시켜 후단 응축기에서 처음 응축액이 생성될 때의 기체상의 온도를 의미하는 것이며, 종류점은 말기 비점(final boiling point)을 의미하는 것이다.

한편, 상기 조성물을 LCO 및 LGO에 2∼20부피%로 첨가하여 각각 실시예 2 및 실시예 3으로 하여 각 성분의 용매세기를 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.

하기 표 2에는, 톨루엔, LGO, LCO, 상기 조성물(표 2에서 "A"로 표기함) 및 상기 조성물(A)를 첨가한 LCO 및 LGO의 용매세기를, R/C(Residual Crude) 1g을 각각의 평가 대상물에 녹인 후에 공극크기(Pore Size) 0.45㎛의 필터를 사용하여 여과(Filteration)하여 초기 R/C양(W_o)에 대한 잔류 R/C양(W’)의 비(W’/W_o)로 계산하여 측정한 결과를 기재하였다.

용매	용매 세기(W’/W_o)
톨루엔	0.56
LCO	3.15
LGO	6.75
실시예 1(조성물 A)	0.44
실시예 2(LCO + A 10%)	0.50
실시예 3(LGO + A 20%)	0.58

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, LCO 및 LGO의 경우, 순수 방향족 제품, 즉 톨루엔에 비해서는 그 용매세기가 떨어지지만, 본 발명에 따른 조성물 A를 LCO 및 LGO에 일정비로 배합하게 되면 순수한 톨루엔과 비슷한 용매세기를 나타내었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세정제 조성물은 소량만 베이스 오일 (base oil)(LCO 또는 LGO)에 혼합할 경우에도 고가의 용매(예; 톨루엔)와 흡사한 용매세기를 가지게 되므로 세정에 적용시 비용절감 효과를 얻을 수 있으며, 또한 본 발명의 조성물을 적용하여 화학적 세정을 실시할 경우, 정유공정 및 석유화학공정에서 파울링(fouling)으로 인해 감소된 열교환기 효율을 SOR(Start Of Run) 수준으로 유지 또는 회복시키게 되어 경제성을 확보할 수 있게 된다.

Claims

C8 방향족 화합물 0.01∼1중량%, C9 방향족 화합물 75∼85중량% 및 C10 방향족 화합물 14∼24중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유공정 및 석유화학공정의 라인의 파울링 제거용 세정제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 C8 방향족 화합물은 o-크실렌인 것을 특징으로 하는 파울링 제거용 세정제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 C9 방향족 화합물은 1,2,4-트리메틸벤젠 및 1-메틸-3-에틸벤젠으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택됨을 특징으로 하는 파울링 제거용 세정제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 C10 방향족 화합물은 1-메틸-3-n-프로필벤젠, 1,2-디메틸-4-에틸벤젠 및 1,2,3,5-테트라 메틸벤젠으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택됨을 특징으로 하는 파울링 제거용 세정제 조성물.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 따른 정유공정 및 석유화학공정의 라인의 파울링 제거용 세정제 조성물을 LCO 또는 LGO에 2∼20부피%로 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 파울링 제거용 세정제 조성물의 사용방법.
제5항에 있어서, 상기 조성물을 LCO에 첨가할 경우, 2∼10부피%로 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 파울링 제거용 세정제 조성물의 사용방법.
제5항에 있어서, 상기 조성물을 LGO에 첨가할 경우, 5∼20부피%로 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 파울링 제거용 세정제 조성물의 사용방법.