KR100731950B1 - 석유 잔유 펠릿, 그 제조방법 및 장치 - Google Patents

석유 잔유 펠릿, 그 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

0.1 내지 10 mm 범위의 크기, 본질적으로 0 인 침입도, 약 200 내지 약 400 ℉ 의 연화점 온도, 0.1 내지 10 중량% 의 잔류 물 함량 및, 10 중량% 미만의 황 함량을 가진 실질적으로 구형이며 균질한 석유 잔유 펠릿을 만드는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이 방법은 용해 상태의 물질을 회전 프릴링 헤드로 공급하여, 배출된 물질의 배출 직경보다 큰 직경을 갖는 수직의 펠릿화 용기의 상단부의 자유 공간내로 이 물질을 배출하여, 이 배출된 물질이 부서져 실질적으로 구형의 액체 펠릿을 형성하며, 액체 스프레이 및/또는 욕으로 하향으로 떨어져 펠릿들을 고형화하는 단계를 포함한다. 이 장치는 상부 프릴링 구역, 이 프릴링 구역 아래의 구형 형성 구역, 이 구형 형성 구역 아래의 냉각 구역, 이 냉각 구역 아래의 욕 및, 수직 축선을 따라 회전이 가능하며 용해 물질을 방사상 외측으로 배출하는 복수의 배출 오리피스를 갖는 프릴링 구역내의 프릴링 헤드를 갖는 수직의 수직의 펠릿화 용기를 가진다. 구형 형성 구역의 수직 높이는 프릴링 헤드로부터 배출된 물질이 실질적으로 구형인 액체 펠릿을 형성하기에 충분하다. 노즐은 물을 냉각 구역내측으로 스프레이하여 욕내에 수집된 액체 펠릿들을 냉각시켜 적어도 부분적으로 고형화시키기 위해 구비된다. 또한, 프릴링 헤드로의 공급에 적합한 경질 잔유를 생산하기 위한 공기 산화에 의해 연질 잔유 (200 ℉ 이하의 연화점 온도) 의 사전처리가 개시된다.
석유 잔유

Description

석유 잔유 펠릿, 그 제조방법 및 장치 {PETROLEUM RESID PELLETS, PROCESS AND APPARATUS FOR THEIR PRODUCTION}
도 1 은 본 발명에 따른 경화 석유 잔유를 펠릿화하는 방법의 일 실시예의 공정을 단순화한 흐름도이다.
도 2 는 프릴링 이전에 연질 잔유가 경질 잔유로 변환되도록 연질 잔유의 공기 산화를 포함하는, 도 1 의 방법의 대안적인 실시예의 공정을 단순화한 흐름도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 펠릿화기 (pelletizer) 의 단순 흐름도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 프릴링 헤드의 일 실시예를 단순화한 개략도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 프릴링 헤드의 변경 실시예를 단순화한 개략도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 경질 잔유 12 : 연질 잔유
14 : 공기 산화 16 : 입자화
18 : 저장 20 : 적하
본 발명은 석유 잔유를 펠릿화시키는 방법 및 장치에 관한 것으로, 이 잔유는 회전 프릴링 (prilling) 헤드를 사용하여 용해 상태에서 프릴링되며, 이 프릴링 헤드에 의해 만들어진 잔유의 액체 펠릿이 고형으로 되기전에 구형 (spherical) 으로 형성되며 그리고 나서, 이 구형 펠릿은 실질적으로 구형상으로 냉각되어 (quenching) 고형으로 된다. 또한, 본 발명은 주위 온도에서 저장 및/또는 적하될수 있는 석유 잔유 펠릿에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 주위온도에서 펠릿화 및 저장/적하될 수 있는 경질의 석유 잔유를 형성하기 위해, 고온에서 제어된 공기 산화에 의해 비교적 연질의 석유 잔유를 경화하는 것에 관한 것이다.
석유 증류로부터의 잔유는 도로포장용 아스팔트 및 연료를 포함하여 다양한 용도를 가진다. 도로 건설에 사용되는 도로포장용 등급의 아스팔트는, 최신 SHRP 규격, 점도 (통상적으로 60 ℉ 에서 200 ~ 5000 포아즈(poises)), 침입도 (통상적으로 30 내지 200 dmm 보다 큼), 침입비 15 ℉ / 25 ℉ (통상적으로 대략 0.3 이상), 연성, 온도 민감성 등을 포함하여 다양한 규격을 만족시켜야 한다.
"공기 송풍 방법" 이라 불리는, 상승하는 온도에서 석유의 잔유부와 공기와의 접촉시키는 방법은, 도로포장용 아스팔트로서의 용도에 적합하도록 잔유의 일정 등급의 특성을 향상시키기 위한 종래의 방법이다. 그러나, 이 종래 기술은 저장 및/또는 적하를 위해 펠릿화될 수 있는 상대적으로 경질 잔유를 얻기 위해, 상대적으로 연질 잔유를 공기 송풍하는 실제적인 제품을 개시하고 있어 보이지 않는다. 본 명세서와 청구항에 사용된 바와 같이, "연질 잔유" 또는 "저연화점 온도"는 0 이상의 침입도 및 200 ℉ 이하의 링과 볼 (R&B) 연화점 온도를 가진 석유 잔류물을 설명한다. "경질 잔유" 또는 "고연화점 온도"는 본질적으로 0 의 침입도 및 200 ℉ 이상의 R&B 연화점 온도를 설명한다.
잔유 또는 아스팔트 공기 송풍 장치 방법을 개시하고 있는 대표적인 참조예는, "Roediger" 의 미국특허 제2,616,837호; "Fink" 등의 미국특허 제2,627,498호; "Biribauer" 등의 미국특허 제2,861,939호; "Morris" 등의 미국특허 제2,889,296호; "Fauber" 의 미국특허 제3,462,359호; "Fauber" 의 미국특허 제3,598,716호; "Alexander" 의 미국특허 제3,751,278호; "Forster" 등의 미국특허 제3,779,892호; "Forster" 등의 미국특허 제3,868,315호; "Senolt" 등의 미국특허 제3,935,093호; "Pagen" 등의 미국특허 제3,989,616호; "Cushman" 등의 미국특허 제4,052,290호; "Espenscheid" 등의 미국특허 제4,207,117호; "Clememtoni" 등의 미국특허 제4,283,230호; "Boyer" 의 미국특허 제4,332,671호; "Rankel" 의 미국특허 제4,933,067호; "Begliardi" 등의 미국특허 제4,975,176호; "Moran" 등의 미국특허 제5,228,977호; "Moran" 등의 미국특허 제5,320,739호; "Romine" 등의 미국특허 제5,932,186호; 및 "Gooswillingen" 등의 미국특허 제5,939,474호에 포함되어 있다. 공기 송풍 기술은 예컨대 상표명 "BITUROX" 으로 상용되고 있다.
도로포장용 아스팔트에 대조하여, 연료로서 연소되는 연료 등급의 석유 잔유용 규격은 덜 엄격하다. 이 잔유는 통상적으로 석탄과 석유 코크스와 비교하여 더 높은 칼로리값과 더 나은 연소 특성을 가지며, 그런 이유로 잔유가 연소를 돕기 위해 연료 첨가제로서 석탄과 코크스에 부가된다. 그러나, 낮은 연화점 온도를 갖는 중잔유 (heavy resid) 는 상당한 취급 및 포장 조건없이 저장 및/또는 운반하는 것이 어렵다. 심지어 이들 연화점 물질이 주위 조건에서 초기에 고형으로 되어 나타나는 시간을 지나서는, 이들 물질은 상승하는 온도에서 액체 유동 특성을 나타낸다. 이들 물질은 반고형 제품으로서, 깨끗한 액상 제품으로서, 또는 축소 액상 제품으로서 통상적으로 운반되어 왔다. 반고형 형태는 누설 및 유출을 방지하도록 폐쇄 컨테이너에 적하되어야 하며, 사용전에 통상적으로 재가열되며 그리고, 이러한 방법으로 포장 및 취급하는데 사용되는 높은 비용은 상대적으로 작은 체적의 제품에 대한 용도를 제한하게 된다.
깨끗한 액상 제품으로서, 중잔유는 물질이 액상 상태를 유지하기에 충분한 고온에서 유지된다. 이 방법은 또한 값비싸며 실제 응용에 제한을 받는다.
축소된 액상 제품으로서, 중잔유는 경탄화수소와 혼합되어, 낮은 온도에서 이 혼합물을 액상상태로 유지한다. 그 결과, 잔유와 혼합되는 경탄화수소는 실질적으로 그 값이 낮아진다.
고형으로 남아있는 펠릿화된 잔유는 자유 유동이 가능하여 용이하게 저장, 포장, 운반 및 처리될 수 있다. 낮은 연화점 온도를 가진 펠릿화한 잔유에 대한 종래의 시도는 고형 코팅을 가지고 잔유를 캡슐화함에 의존해 왔다. 잔유를 코팅하는 것은 캡슐화 공정을 복잡하게 하여, 조성적으로 이질적인 제품을 초래하게 되며, 코팅 물질의 통상적으로 고가이기 때문에 비용이 증대하며, 코팅의 파열 또는 파손으로 인해 및/또는 코팅이 수용성인 경우 물에 의한 코팅의 용해로 인해 항상 유효한 것은 아니며, 이 코팅은 역으로 잔유의 연소 특성에 영향을 미칠 수 있다. 다양한 캡슐화 장치 및 방법을 설명하는 대표적인 참고예로서, "Somerville" 의 미국특허 제3,015,128호; "Somerville" 의 미국특허 제3,310,612호; "Dannelly" 의 미국특허 제4,123,206호; "Dannelly" 의 미국특허 제4,128,409호; "Sodickson" 의 미국특허 제4,386,895호; 및 "Ross" 의 미국특허 제5,637,350호가 있다.
"Teppo" 등의 미국특허 제4,931,231호에는 연장된 환형 스트림으로서 용해 형태의 아스팔트 물질을 냉각수내로 직접 유동시켜, 이 연장된 스트림을 고형화시켜 분리된 고형 펠릿으로 부숨으로써, 아스팔트 물질의 분리 펠릿을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 부숨의 결과로서 형성된 펠릿은 구형이 아니며, 유동 및/또는 취급 특성이 바람직하지 않다. 예컨대, 펠릿들은 제조시 먼지가 없을 수 있지만, 고르지 않은 에지때문에 취급시 상당한 먼지의 형성을 초래할 수 있다.
"Cerbo" 의 미국특허 제3,877,918호에는 고형의 부수어진 유리 펠릿들을, 회전 용기를 사용하여 비드 노 (beads furnace) 의 통풍 튜브내로 원심 투입시킴으로써 구형 유리 펠릿들을 생산하는 장치를 개시하고 있다. 회전 용기는 고르게 분산된 고형 유리 펠릿 운장물을 형성하며, 유리 펠릿들을 가열하여 표면 장력에 의해 구형을 형성하도록 노의 팽창 챔버내로 상방으로 향해진다.
종래 기술에는 용해 상태의 잔유를 회전하는 프릴링 헤드로 공급함으로써 구형 석유 잔유펠릿을 만들어서, 이 프릴링 헤드로부터 배출된 잔유가 펠릿으로 부수어지며 이 펠릿들이 고온구역을 중력에 의해 관통할 때 용해 잔유의 표면 장력에 기인하여 구로 형성되어서, 다음으로 냉각매체내에서 용해 물질을 냉각시켜 실질적으로 구형 형태로 펠릿들을 고형화하는 방법 또는 장치가 개시되어 있지 않았다. 어떠한 종래 기술에도 높은 연화점 온도를 갖는 실질적으로 구형이며 조성적으로 균질하며 (코팅되지 않은) 석유 잔유 펠릿이 기술되어 있지 않으며, 또한 연료 또는 연료 첨가제로서 연소 공정에서의 용도로 주위온도 저장 및 적하를 위해 구형의 잔유 펠릿을 만드는 방법 또는 장치도 기술되어 있지 않았다.
본 발명은 주위 온도에서는 통상적으로 고형이지만 고온에서는 액화될 수 있는 석유 잔유와 같은 물질로부터 실질적으로 구형인 펠릿을 생산하는 것이다. 본 발명은 최종 사용 이전에 주위 온도 저장 및 적하에 적합한, 조성적으로 균질한 펠릿화된 석유 잔유제품을 생산하는 것이다. 펠릿들은 상대적을 경질이며, 200 ℉ 이상의 연화점 온도를 가져서, 주위의 저장 및 운반 온도에서 함께 고착되지 않는다. 잔유 공급물질이 충분히 경질이지 않으면, 고온에서 공기로 산화에 의해 경화될 수 있다. 잔유는 용해 잔유를 고온의 증기 공간내에 배출하는 회전 프릴링 헤드를 사용하여 용해 온도에서 프릴링된다. 잔유가 프릴링 헤드로부터 배출되어 중력에 의해 떨어짐에 따라, 이 잔유는 작은 조각으로 부수어져 액화동안 구형을 형성한다. 이 구들이 액체 상태에서 형성된 후에, 펠릿들은 예컨대, 구들을 물안개를 통과시켜 수욕 (water bath) 에서 이들을 수집함으로써, 냉각되며 고형화된다.
대체로, 본 발명은 석유 잔유를 펠릿화 하는 공정을 제공한다. 이 공정은 (1) 잔유가 액체 상태가 되는 온도로 잔유를 가열하는 단계, (2) 입구와 액체 연통하는 복수의 방사상으로 배열된 배출 오리피스를 포함하는 원심 프릴링 헤드의 입구로 용해 잔류를 연속적으로 공급하는 단계, (3) 프릴링 헤드를 회전시켜, 잔유를 오리피스로부터, 배출된 잔유의 배출 직경보다 큰 직경을 갖는 펠릿화 용기의 상단부 근처의 자유 공간내로 배출하는 단계, (4) 이 배출된 잔유를 부수어서, 잔유가 액체로 있는 펠릿화 용기의 온도 구역내에서 실질적으로 구형 펠릿을 형성하며, 잔유가 용해되지 않으며 펠릿을 냉각/고형화시키는데 유효한 온도에서 유지되는 냉각매체와 접촉한 상태로 하향으로 떨어지는 단계, (5) 펠릿화 용기로부터 고형화된 펠릿과 냉각매체를 흡출 (withdraw) 시키는 단계 및, (6) 펠릿들을 냉각매체로부터 실질적으로 분리시키는 단계를 포함한다.
프릴링 헤드내의 배출 오리피스는 복수의 수직으로 이격된 상부 및 하부열내의 프릴링 헤드의 원주에 배열되는 것이 바람직하다. 하부 열 또는 열들은 상부 열 또는 열들보다 프릴링 헤드의 회전 축선으로부터 작은 직경으로 배치될 수 있다. 프릴링 헤드는 오리피스의 최상부 열로부터 최하부 열로 테이퍼진 원주를 가지는 것이 바람직하며, 약 10 내지 약 5000 rpm 으로 회전될 수 있다. 프릴링 헤드는 약 2 인치 내지 약 5 피트의 직경, 약 1/32 인치 내지 약 1 인치의 직경을 가진 오리피스, 약 1 내지 약 1000 lbs/hr 의 오리피스당 잔유의 생산 용량, 약 1 피트 내지 15 피트의 배출 직경 및, 약 0.1 mm 내지 약 10 mm 의 범위의 크기의 펠릿을 가지는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 냉각매체는 물이며, 수욕은 약 40 내지 190 ℉ 의 온도에서 펠릿화 용기내에서 유지된다. 바람직하게는, 물은 구형 펠릿들이 욕에 들어가기 전에 이 구형 펠릿들을 적어도 부분적으로 냉각시키도록 욕 상의 냉각 구역내에서, 내측으로 향해진 스프레이와 같이, 예컨대 미세한 안개상으로 펠릿화 용기내에 도입된다. 바람직하게는, 펠릿화 용기로부터 흡출된 슬러리는 냉각 구역내로 도입된 물보다 따듯한 약 50 ℉ 정도이다. 또한, 이 공정은 분리 단계로부터 물을 수집하는 단계와, 냉각수를 냉각 구역으로 여과, 냉각 및 재순환시키는 단계를 포함한다.
또한, 이 공정은 펠릿화 용기의 상단부 근처에서 증기를 통기시키는 단계 및/또는 이 펠릿화 용기의 상단부를 가열시켜 프릴링 헤드 부근에서 실질적으로 일정한 온도구역을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 이 공정은, 연소 향상제 또는 첨가제로서 코크스 및/또는 석탄에, 연료유용 커터스톡 (cutter stock) 등과 혼합하여, 펠릿들이 연소용으로 사용되는 펠릿화 용기로부터 떨어진 위치로 주위 온도에서 회복된 펠릿들을 운반하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 가열단계로 공급되는 석유 잔유는 본질적으로 0 의 침입도와 200 내지 400 ℉ 의 연화점 온도, 더 바람직하게는 약 230 내지 약 350 ℉ 의 연화점 온도를 가진다. 바람직하게는, 잔유는 용매 탈아스팔트 (solvent deasphalting) 공정으로부터 아스팔테인이 농후한 부분으로서 얻어진다. 바람직하게는, 잔유 공급물 약 350 내지 약 700 ℉ 의 온도로 가열되며, 분리로부터 회복된 펠릿들은 약 0.1 내지 10 중량% 의 잔류 물 함량을 가질 수 있다. 또한, 이 공정은 예컨대, 연소 연료로서, 석탄 및/또는 석유 코크스의 연소의 첨가제로서, 또는 연료유내의 커터스톡과의 혼합조성으로서, 운반된 잔유 펠릿들을 연소시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 공정은 본질적으로 0 으로 잔유의 침입도를 감소시키며 연화점 온도를 200 ℉ 이상으로 증가시키는 시간의 주기동안 약 350 내지 약 700 ℉ 의 온도에서 연화된 석유 잔유를 공기와 접촉시켜, 프릴링용 잔유 공급물로서의 용도에 적합한 경질 잔유를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 연질 잔유는 석유 잔유의 용매 탈아스팔트, 특히 프로판의 탈아스팔트로부터, 상압 증류탑 잔유 또는 아스팔테인이 농후한 부분으로서 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 공기 접촉단계는 약 2 내지 약 5 시간의 시간 주기동안 행해진다.
본 발명의 다른 관점에서, 연화 석유 잔유로부터 석유 잔유 펠릿을 제조하는 공정이 제공된다. 이 공정은 본질적으로 0 인 침입도와 200 ℉ 이상의 연화점 온도를 가지는 경질 잔유를 형성하는 시간동안 약 350 내지 약 700 ℉의 온도에서, 0 이상의 침입도와 약 200 ℉ 이하의 연화점 온도를 갖는 연질 잔유를 공기와 접촉시키는 단계와, 경질 잔유를 펠릿으로 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 이 공정은 예컨대 연료 또는 연료 첨가제로서 펠릿들을 연소시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에서, 주위 온도에서는 통상적으로 고형이지만 고온에서는 액화될 수 있는 석유 잔유와 같은 물질로부터 구형 펠릿을 제조하는 펠릿화기가 제공된다. 펠릿화기는 상부 프릴링 구역, 이 프릴링 구역 아래의 고온의 구형 형성 구역, 이 구형 형성 구역 아래의 냉각 구역 및, 이 냉각 구역 아래의 하부 액체 냉각조를 가지는 수직의 펠릿화기 용기를 포함한다. 프릴링 헤드는 이 프릴링 구역내의 중앙에 배치되며 수직 축선을 따라 회전이 가능하다. 프릴링 헤드는 용해 물질을 방사상 외측으로 배출하는 복수의 배출 오리피스를 가진다. 프릴링 헤드의 배출 직경은 펠릿화 용기의 내경보다 작다. 물질을 프릴링 헤드에 공급하는 공정 라인이 제공된다. 구형 형성 구역의 수직 높이는 프릴링 헤드로부터 배출되는 액체 물질이 액체 상태에 있는 동안 실질적으로 구 형상을 형성하기에 충분하다. 노즐은 액체 냉각매체, 바람직하게는 안개 형상의 물을 냉각 구역내의 내측으로 스프레이하여, 적어도 구의 외부 표면을 냉각시키고 고형화시켜 욕내에 수집하기 위해 구비된다. 펠릿화 용기내의 욕의 비교적 낮은 온도를 유지하도록 노즐과 욕에 물을 공급하는 다른 라인이 제공된다. 욕 물내의 펠릿들의 슬러리를 흡출시키는 다른 라인이 제공된다. 펠릿들을 슬러리로부터 탈수시키는 액상-고상 분리기가 제공된다.
또한, 펠릿화기는 0 이상의 침입도와 바람직하게는, 100 dmm 보다 작은 직경을 갖는 연질 잔유를, 본질적으로 0 으로 잔유의 침입도를 감소시키며 200 ℉ 이상으로 연화점 온도를 증가시켜 프릴링 헤드로의 공급에 적합한 경질 잔유를 형성하는 유효한 시간동안 약 350 내지 약 700 ℉ 의 온도에서 공기와 접촉시키는 산화 용기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 펠릿화기는 석유 잔류물의 용매 탈아스팔트로부터 아스팔테인 부분으로서 연질 잔유를 얻기 위한 용매 탈아스팔트 장치를 더 포함한다.
바람직하게는, 프릴링 헤드의 배출 오리피스는 복수의 수직으로 이격된 상부 및 하부 열내의 프릴링 헤드의 원주에 배열되며, 이 하부 열 또는 열들은 상부 열 또는 열들보다 프릴링 헤드의 회전 축선으로부터 작은 직경으로 배치된다. 프릴링 헤드는 상대적으로 큰 직경의 최상부 열로부터 상대적으로 작은 직경의 최하부 열로, 연속적으로 또는 단계적으로 테이퍼진 원주를 가질 수 있다. 대안적인 일 실시예에 있어서, 바람직하게는, 프릴링 헤드는 오리피스가 각각의 링의 외주에 형성된, 상이한 직경의 복수의 링을 포함하며, 이 링들은 하향 경사지는 형태로 프릴링 헤드에 고정되며, 각각 연속적으로 하부 링은 이전 링보다 작은 직경을 가진다. 바람직하게는, 펠릿화기는 약 10 내지 약 5000 rpm 으로 프릴링 헤드를 회전시키는 구동장치를 가지며, 여기서 프릴링 헤드는 약 2 인치 내지 약 5 피트의 직경을 가지며, 오리피스는 약 1/32 인치 내지 약 1 인치의 직경과, 약 1 내지 약 1000 lbs/hr 의 오리피스당 용해 물질의 생산 용량을 가진다.
바람직하게는, 냉각매체는 물이며, 또한 펠릿화기는 약 40 내지 약 190 ℉ 의 온도로 펠릿화 용기내의 욕을 유지하기 위한 냉각기를 포함하는 것이 바람직하다. 수욕은 소량의 비발포성 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 용기는 슬러리를 흡출 라인내로 공급시키기 위해, 욕을 포함하는 원뿔형 바닥부와 이 원뿔형 바닥부의 하단부에 배출부를 가진다. 필터는 액상-고상 분리기로부터 회수된 물을 여과하기 위해 구비될 수 있으며, 냉각기는 여과된 물을 냉각시키기 위해 구비될 수 있으며 또한, 재순환 라인은 냉각수를 공급 라인으로 재순환시키기 위해 구비될 수 있다.
바람직하게는, 통기 라인은 그 상단부 근처의 펠릿화 용기로부터 증기를 배출시키기 위해 구비된다. 또한, 가열기는 용기의 상단부를 가열시켜, 특히 개시 작동동안, 프릴링 헤드에 인접하는 실질적으로 일정한 온도 구역을 유지하기 위해 구비된다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 증기를 구형 형성 구역내로 도입하기 위한 라인이 구비된다.
바람직하게는, 액상-고상 분리기는 진동 스크린을 포함한다. 펠릿화기는 펠릿들을 진동 스크린으로부터 주위 온도 저장, 포장 및/또는 적하부로 운반하는 컨베이어 벨트를 더 포함할 수 있다.
다른 관점에서, 본 발명은 0.1 내지 10 mm 의 범위의 크기, 실질적으로 0 인 침입도, 약 200 내지 약 400 ℉ 의 연화점 온도, 바람직하게는 약 230 내지 350 ℉ 인 연화점 온도, 0.1 내지 10 중량% 의 잔류 물 함량 및, 10 중량% 미만의 황 함량을 가진 연소에 적합한, 실질적으로 구형이며 균질한 석유 잔유 펠릿들을 제공한다. 잔유 펠릿은 연질 잔유에서 경질 잔유로 변환되는 시간주기, 바람직하게는 2 내지 5 시간동안 고온에서 연질 잔유가 공기와 접촉하는 단계를 포함하는 공정에 의해 생산되는 경질 잔유를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 펠릿화에 적합한 석유 잔유는 아스팔텐이 많은 임의의 물질 특히, "ROSE, DEMEX, SOLVAHL" 등의 상표로 상용되고 있는 용매 탈아스팔트 공정기술에서 실행되는, 프로판 또는 다른 용매를 용매 탈아스팔트한 용매의 아스팔텐 부분이다. 본 명세서와 청구항에서 사용되고 있는 "잔유" 란 용어는 예컨대, 상압 증류탑 바닥물, 진공 증류탑 바닥물, 비스브레이커 잔류물, 열분해기 잔류물, 소커 (soaker) 잔류물, 수소 첨가 처리기 (hydrotreater) 잔류물, 수소 첨가 분리기 잔류물 등과 같은 석유 잔유로부터의 다른 아스팔테인 함유원을 포함한다. 잔유는 0 내지 400 ℉ 의 연화점 온도, 0 내지 100 dmm 의 침입도 및, 0 내지 10 중량% 황 함유량을 가진다. 프로판 탈아스팔트 잔유 및 상압 증류탑 바닥물로부터의 잔유는 통상적으로 200 ℉ 이하의 연화점 온도를 가진다. 대표적인 석유 잔유와 이들 물성치는 하기 표 1 에서와 같다.
(표 1)
잔유 소스 또는 공정 R&B (℉) 침입도 (dmm) 황 (wt%)
아스팔트 대기 진공 비스브로큰 열/촉매 용매 탈아스팔트 프로판 탈아스팔팅 ROSE 공정 DEMEX 공정 SOLVAHL 공정 상압 증류탑 진공 증유탑 비스브레이커 열 분해기 소커 수소 첨가 처리기 수소 첨가 분리기 0 - 400 0 - 200 0 - 400 0 - 400 0 - 400 0 - 200 0 - 400 0 - 400 0 - 400 0 - 400 0 - 400 0 - 400 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 100 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10 0 - 10
석유 잔유는 2 개의 그룹, 즉 ASTM D3461-85 로서 측정되는 R&B 연화점 온도와 ASTM D5 에 의해 측정되는 침입도에 의해 서로 구별되는 연질 잔유 및 경질 잔유로 나누어질 수 있다. 연화잔유의 R&B 연화점 온도는 통상적으로 200 ℉ 미만이며, 침입도는 0 보다 크며; 경질 잔유는 대략 200 ℉ 이상의 R&B 연화점 온도와 본질적으로 0 인 침입도를 가진다. 석유 잔유에 대한 R&B 연화점 온도는 잔유의 점도가 대략 1,000,000cSt이며 고형에서 반고형으로 상변환이 일어나는 온도로서 정의된다. 연질 잔유로부터 생산되는 펠릿들은 함께 고착될 수 있으며, 주위 조건에서 저장 및 운반 능력이 악호될 수 있다. 따라서, 연질 잔유는 통상적으로, 이들 물질을 (공기 산화 또는 다른 적절한 공정에 의해) 화학적으로 변성하거나 불침입성 코팅으로 이에 따른 펠릿들을 캡슐화하도록 미리 처리하지 않으면, 상업적으로 펠릿화에 부적절할 수 있다. 이와 대조적으로, 경질 잔유로부터 생산된 펠릿들은 사전처리없이도 양호한 저장 및 운반 능력을 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 연질 잔유는, 공기를 살포함으로써 온건한 압력 (< 50 psig) 과 온화한 온도 (350 내지 700 ℉) 에서 통상적으로 작동하는 종래의 공기 송풍 반응기내에서 먼저 산화된다. 잔유는 일정한 온도 및 단위 중량당의 공기 유량의 공기 송풍 시간을 가지고 경화된다. 통상의 공기 송풍 시간은 2 내지 5 시간이다. 그러나, 공기 송풍 시간은 온도 및/또는 잔유의 단위 중량당 공기 유량을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 연질 잔유에 나타나는 잔유 중 일부는 산화되어 아스팔트로 변환된다. 잔유와 아스팔트 중 일부는 경질 탄화수소, 경질 탄화수소액 및 배출 가스 (CO, CO2, 기상 탄화수소 및 H2 함유) 로 변환된다. 공기 송풍 공정은 통상적으로 잔유의 발열량을 감소시키지만, 잔유의 R&B 연화점 온도 와 산소 함유량을 증가시킨다. 200 ℉ 이상의 R&B 를 가진 산화 잔유는 펠릿화에 적합하다.
본 발명은 연화 및 경화 석유 잔유로부터 펠릿 또는 프릴 (prill) 을 생산하기 위한 공정이다. 본 발명의 일 실시예에 따라서, 200 ℉ 이상의 초기 R&B 연화점 온도를 가지는 경질 잔유 (10) 는 어떠한 예비 처리없이 직접 펠릿화될 수 있다 (도 1 참조). 바람직하게는, 연질 잔유 (12) 는 고온과 온전한 압력에서 공기 산화 또는 송풍 (14) 을 먼저 행하여, 200 ℉ 이상의 R&B 연화점 온도를 가진 경화된 잔유로 변환되어 펠릿화에 보다 적합하게 된다 (도 2). 경질 및 경화된 연질 잔유 양자의 펠릿화는 원심 프릴링 장치를 채용한 펠릿화 단계 (16) 를 사용하여 수행된다. 원심 프릴링 장치는 높은 프릴링 능력, 다양한 잔유로부터 다양한 크기의 펠릿을 생산하는 유연성, 작동의 용이성, 자기 세척능력 및, 개시 및 종료의 용이성을 가진다.
펠릿화 (16) 는 양호한 저장, 운반 및 연료 특성을 가진 실질적으로 구형인 펠릿들을 생산한다. 펠릿화 (16) 로부터 생산된 펠릿들은 패드 (pad) 상에 또는 피트 (pit), 사일로 (silo), 탱크 또는 드럼내의 저장부 (16) (도 1) 로 선택적으로 보내지며, 저장부는 백, 박스, 드럼 등내의 포장부를 포함할 수 있다. 다음으로, 펠릿들은 트럭, 화물열차, 배, 바지선 등에 의해 적하부 (20) 로 보내질 수 있다. 또한, 펠릿들은 도 2 에 도시된 바와 같이 적하 후에 저장될 수 있다. 바람직하게는, 펠릿들은 열이 통상적으로 회수되는 연도 가스 (24) 를 얻도록 당해 업계에 공지된 바와 같이 잔유 연소용으로 적절히 설계된 종래의 연소 장비 (22) 내에서 공기와 함께 연소된다. 그러나, 본 발명은 펠릿들의 연소에 반드시 한정하는 것은 아니며, 다른 용도를 가질 수 있다.
도 3 을 참조하면, 경질 잔유 (10) (또는 경화된 연질 잔유를 생산할 수 있는 공기 송풍 장치 또는 다른 처리 장치로부터 생산된 경화된 연질 잔유) 는 서지 드럼 (30) 으로 공급된다. 서지 드럼 (30) 의 목적은 (예컨대, 용매 탈아스팔트 공정으로부터 회수된 아스팔텐으로부터의) 잔유내에 함유된 잔류 솔벤트를 제거하여 라인 (32) 내의 천정부상에서 통기시키고, 또한 용적식 펌프 (34)를 위한 양의 흡입 헤드를 제공하는 것이다. 압력 제어 밸브 (38) 와 복귀 라인 (40) 을 포함하는 스필 백 (spill back) 장치 는 서지 드럼 (30) 에서 잔유 레벨을 유지하며 또한, 펠릿 생산시 요동을 조정한다. 용적식 펌프 (34) 로부터의 잔유는 이 잔유가 성공적인 펠릿화를 위한 희망하는 작동 온도로 가열되는 잔유 트림 가열기 (42) 를 통해 유동한다. 잔유 트림 가열기 (42) 로부터의 통상적인 출구 온도는 잔유의 점도 및 R&B 연화점 온도에 따라서, 약 350 내지 약 600 또는 700 ℉ 의 범위에 있다.
고온의 잔유는 라인 (44) 을 통해, 이 잔유가 회전 프릴링 헤드 (46) 내로 통과하는 펠릿화기 용기 (36) 의 상부로 유동한다. 회전 헤드 (46) 는 펠릿화기 용기 (36) 의 상부에 직접 장착되며, 전기 모터 (48) 또는 다른 종래의 구동장치를 사용하여 회전된다. 회전 헤드 (46) 는 약 10 내지 약 5000 RPM 의 범위내의 속도로 회전된다.
회전 헤드 (46) 는 도 4 및 도 5 각각에 도시된 테이퍼진 바스켓 (46a) 또는 다중 직경 헤드 (46b) 를 포함하는 다양한 설계일 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다. 오리피스 (50) 는 삼각 또는 정방형 피치로 하나 이상의 열로 해서 헤드 (46a, 46b) 의 원주상에 균일하게 이격되거나 또는, 하기에 보다 상세히 설명되는 장치상에서 이격된다. 오리피스 (50) 직경은 희망하는 펠릿 크기 및 분포를 생산하도록 약 0.03 내지 약 1 인치 (약 0.8 내지 25 mm) 범위에서 변화될 수 있다. 회전 헤드 (46) 직경, RPM, 오리피스 (50) 크기 및, 유체 온도 (점도) 의 조합은 펠릿 크기 및 크기 분포, 오리피스당 잔유 생산량 및, 펠릿들의 배출 직경을 제어한다. 잔유가 회전 헤드 (46) 로 들어갈 때, 원심력은 잔유의 길고 얇은 실린더를 펠릿화기 용기 (36) 의 자유 공간내로 배출한다. 잔유가 펠릿화기 용기 (36) 를 통해 외측으로 및/또는 하향으로 이동할 때, 잔유는 표면 장력이 점성 및 관성력의 결합을 극복함에 따라 구형 펠릿들로 부수어진다. 펠릿들은 펠릿화기 용기 (36) 의 바람직하게는 원뿔형 바닥부 (54) 내에 유지되는 냉각수조 (52) (도 3) 내에 나선형으로 떨어진다. 회전 헤드 (46) 의 회전 축선과, 펠릿이 헤드 (46) 로부터의 이동을 멈추며 하향으로 떨어지기 시작하는 지점 사이의 수평거리는 배출 (throw-away) 반경이라 불린다. 배출 직경 다시 말해, 배출 반경의 2 배는 펠릿화 용기 (36) 의 내경보다 작아서, 펠릿이 용기 (36) 의 벽에 부딪쳐서 그위에 축적되는 것이 바람직하다.
수증기, 전기 가열 코일 또는 다른 가열 요소 (56) 는 펠릿화기 용기의 상부부 내측에 구비되어, 잔유가 회전 헤드 (46) 로부터 유동하는 동안 헤드 (46) 에 인접한 영역을 고온으로 유지한다. 펠릿화기 용기 (36) 의 상부부 내의 영역의 가열은 우선적으로 운전 개시시에 이용되지만, 또한 정규 작동시에 펠릿화기 용기 (36) 내에서 일정한 증기 온도를 유지하는데 사용될 수 있다. 원한다면, 수증기는 라인 (57) 을 통해 도입되어, 가열 요소 (56) 대신에 또는 이 가열 요소에 부가하여 시동을 위해 용기 (36) 를 가열할 수 있다. 또한, 시동시 수증기의 도입은 바람직하지 않게 잔유 펠릿들을 산화시키는 공기를 펠릿화기 용기 (46) 로부터 이동시키는데 도움을 줄 수 있다. 잔유 공급물 (44) 의 온도에 근접하게 일정한 증기 온도를 유지하는 것은 점성력을 극복하는데 도움을 주며, 잔유의 배출 직경 및 스트링 (stringing) 을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 고온의 잔유에 의해 발생되는 증기 및 증기화된 냉각수로부터의 수증기는 배출 라인을 통해 용기 (36) 의 상부를 떠나, 희망하는 바와 같이 회수되거나 연소된다.
펠릿들은 펠릿화기 용기 (36) 의 바닥부내에 유지되는 냉각수조 (52) 로 나적하으로 아래로 이동한다. 바람직하게는, 스프레이 노즐 (60) 에 의해 발생되는 물안개는 펠릿 표면의 즉각적인 냉각 및 경화를 발생시키며, 이 단계에서 용해 코어를 가진다. 표면경화된 펠릿들은, 펠릿화기 용기 (36) 로부터 펠릿들을 제거하며 또한 펠릿들의 추가 냉각을 제공하도록 난류를 제공하는 펠릿화기 용기 (36) 의 바닥부에 물이 들어가는 수조 (52) 내에 떨어진다. "TERGITOL 및 TRITON" 의 상표로 상용되고 있는 제품뿐만 아니라 이에 제한되지 않는 다른 제품들로 부터 하나 이상의 저수준 (20 ppm 미만) 의 비발포성 계면활성제는 구형 펠릿들의 편탄화를 방지하는데 도움을 주도록 펠릿이 용이하게 착상하도록 냉각수내에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 냉각수 유량은, 라인 (62, 64) 을 통한 입구 물 공급부와 출구 라인 (66) 사이에서 약 10 내지 약 50 ℉, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 25 ℉ 범위의 온도 증가를 제공하도록 유지된다.
펠릿들과 냉각수는, 펠릿화기 용기 (36) 로부터 펠릿들이 탈수되는 진동 스크린 (68) 과 같은 분리 장치로 슬러리로서 유동한다. 펠릿들은 약 10 중량% 까지, 바람직하게는 1 또는 심지어는 0.1 중량% 또는 그 이하로 낮은 잔류 물 함량을 가질 수 있다. 펠릿들은 컨베이어 벨트 (70) 에 의해 종래의 사일로, 개방 피트, 수집 장치 또는 트럭 적재 시설 (도시 생략) 로 운반될 수 있다. 물 웅덩이 (72) 는 냉각수 펌프 (74) 에 충분한 양의 흡입 헤드를 제공한다. 냉각수는 예컨대, 미세물과 고형물이 제거되는 필터와 같은 고형 제거 요소 (76) 를 통해 펠릿화기로 되돌려진다. 냉각수는 라인 (80) 을 통한 펠릿화 용기 (36) 로 재순환을 위해, 예컨대, 공기 냉각기 (78) 에 의해, 정제 냉각수 시스템 (도시 생략) 을 가진 열교환기에 의해 또는, 다른 종래의 냉각 수단에 의해 주위 온도로 냉각된다.
도 3 의 펠릿화기의 통상적인 작동 조건은 하기 표 2 에 나타내진다.
(표 2)
통상의 펠릿화기 작동 조건
조건 범위 바람직한 범위
잔유 공급온도 압력 헤드 직경 (in) 헤드 RPM 오리피스 크기 (in) 오리피스 피치 오리피스 용량 배출 직경 도입 냉각수 (℉) 배출 냉각수 (℉) 냉각수 Δt (℉) 펠릿 크기 (mm) 350 내지 700℉ 1 기압 내지 200 psig 2 내지 60 10 내지 5000 0.03 내지 1 삼각형 내지 정방형 오리피스당 1 내지 1000 lbs/hr 1 내지 15 피트 40 내지 165 70 내지 190 10 내지 50 0.1 내지 10 400 내지 600 ℉ 50 psig 미만 2 내지 36 200 내지 3000 0.5 미만 오리피스당 400 lbs/hr 까지 2 내지 10 피트 60 내지 140 75 내지 165 15 내지 25 0.5 내지 5
본 발명은 석유 잔유를 펠릿화하기 위한 원심추출장치 (46) 의 사용을 개시하고 있다. 원심추출장치 (46) 는 잔유를 펠릿화하는데 저비용, 고생산성, 유연성이 있으며 및 자기 세척이 된다. 오리피스 (50) 는 회전 헤드 (46) 의 원주상에 위치된다. 희망하는 생산을 성취하는데 필요한 오리피스 (50) 의 수는 헤드 (46) 직경을 증가시킴으로써 및/또는 일 열내의 오리피스 (50) 와 복수 레벨의 오리피스 (50) 의 축선방향 공간 사이의 거리를 감소시킴으로써 증가된다. 오리피스 (50) 는 삼각형 또는 사각형 피치 또는 다른 형상으로 축선방향으로 이격될 수 있다.
회전 헤드 (46) 는 도 4 및 도 5 각각에 도시된 테이퍼진 바스켓 (46a) 또는 다중 직경 헤드 설계 (46b) 를 포함하는 다양한 설계일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 헤드 (46) 직경과 회전 속도의 조합은 잔유가 원심 헤드 (46) 로부터 추출되게 하는 원심력을 결정한다. 헤드 (46b) 의 상이한 원주에서 오리피스 (50) 를 구비함으로써, 예컨대 상이한 배출 직경으로 되어 있어, 이들 펠릿들이 냉각 및 고형화되기 전에 잔유 펠릿들의 응집을 방지하기 때문에, 용해/고착 펠릿들의 충돌의 경향이 최소화되는 것으로 사료된다. 필요하다면, 헤드 (46b) 내의 상이한 링 (47a - 47c) 은 예컨대, 개별 원주에서 동일한 원심력을 얻도록 상이한 속도로 회전될 수 있다.
헤드 (46) 의 회전 속도 및 직경에 부가하여, 다른 작동 변수로는, 오리피스 (50) 크기, 잔유 온도, 주위 온도, 헤드 (50) 내의 잔유 유동채널 (도시 생략) 의 크기, 점도 및, 잔유의 표면 장력이 있다. 이들 변수들과, 펠릿 크기, 오리피스당 생산율, 배출 직경 및 제트 파손 길이에 대한 관계에 대해 이하에서 설명한다.
오리피스 (50) 크기는 펠릿 크기에 영향을 준다. 보다 큰 오리피스 크기가 주어진 점도 (온도), 회전 속도, 헤드 (46) 의 직경 및 생산량에 대해 더 큰 펠릿들을 생산하는 반면에, 보다 작은 오리피스 (50) 크기는 보다 작은 펠릿들을 생산한다. 배출 직경은 동일한 작동 조건에서 오리피스 (50) 크기의 감소와 함께 증가한다. 회전 속도, 헤드 (46) 의 직경 및 생산량을 조정함으로써, 펠릿들은 변화되는 범위의 크기로 생산될 수 있다. 생산량에 따라서, 오리피스 (50) 의 수는 10 ~ 700 또는 그 이상까지 될 수 있다.
원심 헤드 (46) 의 회전 속도와 직경은 잔유의 추출을 발생시키는 원심력에 영향을 준다. 다른 조건들은 일정하다고 가정하면, RPM 의 증가는 펠릿 크기를 감소시키며 배출 직경을 증가시킨다. 헤드 (46) 직경의 증가는 원심력을 증가시키고, 그리고 일정한 원심력을 유시시키기 위해, RPM 은 헤드 (46) 직경들의 비율의 제곱근에 비례하여 감소될 수 있다. 오리피스 (50) 당 보다 높은 생산률을 위해서는, 보다 큰 회전 속도가 통상적으로 요구된다. 통상적인 RPM 범위는 10 내지 5000 이다. 원심 헤드 (46) 직경은 2 인치 내지 5 피트 범위에서 변화될 수 있다.
잔유의 점도는 통상적으로 온도의 감소에 지수적으로 증가한다. 2 개의 온도에서 점도가 알려지면, 여러 온도에서의 잔유 점도는 당업자에게 공지된 ASTM 기술을 사용하여 보간함으로써 측정될 수 있다. 점도는 생산된 펠릿들의 크기에 영향을 주어, 다른 조건들이 일정하다면, 잔유의 점도가 커질수록, 더 큰 펠릿들을 생산하게 된다.
실시예 1 과 실시예 2
265 및 292 ℉ 의 R&B 연화점 온도를 가지며, 용매 탈아스팔트로부터 생산된 2 종의 석유 잔유를 가지고 실험이 수행되었다. 실험 구성은 공급 탱크 오븐, 펠릿화기 잔유 펌프, 가열 공급 라인, 잔유를 원심헤드로 공급하기 위한 시일, 다중 오리피스 원심 헤드, 이 헤드를 회전시키기 위한 모터 및 벨트 및, 펠릿 수집 트레이로 이루어졌다. 잔유는 드럼 오븐에서 희망하는 작동 온도로 가열되어, 펠릿화기 잔유펌프에 의해 회전 원심 헤드로 압송되었다. 펠릿화기 잔유 헤드는 5 gpm 까지 압송가능한 기어 펌프이다. 고온 및 적당한 압력 시일은 잔유의 운반동안 공급 라인과 원심 헤드 사이의 정압의 누설방지 연결을 제공한다.
펌프는 각각의 펠릿화 실험이전에 교정되었다. 잔유가 원심헤드로 들어오기 전에, 원심력은 잔유의 길고 얇은 실린더를 펠릿화기의 상부의 자유 공간으로 방출하였다. 잔유가 증기 공간에서 하향으로 이동함에 따라, 잔유는, 표면 장력이 점성 및 관성력의 합력보다 크기 때문에 구형 펠릿으로 부수어진다. 펠릿들은 냉각수조가 유지되는 수집 트레이내로 나선형으로 떨어졌다.
실험의 원심 헤드는 금속 챔버내에 수용되며 이 챔버 내부의 증기는 2 개의 석유 점화 공기 가열기를 사용하여 잔유 공급 온도에 근접하게 유지되었다. 원심 헤드는 유도 코일 가열기를 사용하여 잔유 온도에 근접하게 가열되었다. 금속 챔버는 점성력을 능가하여 구형 펠릿들을 형성하도록 가열되었으며, 이것은 또한 배출 거리를 감소시켰으며 잔유의 스트링화을 방지하였다. 실험은 단일 및 다수의 오리피스를 가지고 수행되었으며 펠릿들은 높은 생산량으로 성공적으로 생산되었다. 다수의 오리피스로 작동하는 동안, 펠릿들은 증기 공간내에서 응집되지 않으며, 또는 펠릿 수집 트레이내로 떨어지는 동안 응집되지 않았다.
예 1 및 예 2 는 본 발명의 원리에 따라 원심 추출 장치을 사용하는 잔유 펠릿화 장치의 작동을 설명하고 있으며, 펠릿들을 성공적으로 생산하기 위한 이 장치의 능력을 설명한다. 잔유 물성치와 작동 변수들은 하기 표 2 에 설명된다.
(표 2)
물성치/변수 예 1 예 2
잔유 물성치 R&B 연화점 (℉) 황 (wt%) 축선하중으로 150℉으로 저장 테스트 깨짐 테스트,미세입자 (wt%) 가열값, 합 (Btu/lb) 펠릿 크기 (mm) 작동 변수 원심 헤드 직경 (인치) 전체 오리피스의 수 사용된 오리피스의 수 오리피스 형상 오리피스 직경 (인치) 배출 직경 (ft) 잔유 공급 온도 (℉) RPM 오리피스당 생산량 (lbs/hr) 265 1.7 통과 < 2 wt% 16,900 0.5 내지 3 2.4 32 1 삼각형 0.03125 3.5 내지 5 500 900 - 1500 195 292 4.1 통과 < 2 wt% 16,730 0.5 내지 3 2.4 32 1 및 4 삼각형 0.03125 3 내지 5 ft 535 900 - 1500 100
본 발명에 따라, 주위 온도에서는 통상적으로 고형이지만, 고온에서는 액화될 수 있는 석유 잔유와 같은 물질로부터 실질적으로 구형인 입자를 생산할 수 있다.

Claims (39)

  1. 잔유가 액체 상태에 있게 되는 온도로 잔유를 가열하는 단계;
    복수의 방사상으로 배열된 배출 오리피스를 포함하는 원심 프릴링 헤드의 입구로 고온의 잔유를 연속적으로 공급하는 단계;
    프릴링 헤드를 회전시켜, 오리피스로부터 배출된 잔유의 배출 직경보다 큰 직경을 갖는 펠릿화 용기의 상단부의 자유 공간으로 고온의 잔유를 배출시키는 단계;
    배출된 잔유가, 이 잔유가 액체로 있는 펠릿화 용기의 고온 구역에서 실질적으로 구형 펠릿으로 부서져 형성되며, 실질적으로 구형 형상으로 펠릿들을 고형화하는 온도로 유지되는 액체 냉각매체의 욕내로 하향으로 떨어지는 단계;
    펠릿화 용기로부터 고형화된 펠릿들의 슬러리와 냉각매체를 흡출하는 단계; 및
    이 펠릿들을 냉각매체로부터 실질적으로 분리시키는 단계를 포함하는 석유 잔유를 펠릿화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 잔유는 실질적으로 0 인 침입도, 200 내지 400 ℉ 의 연화점 온도를 가지며, 이 잔유는 350 내지 700 ℉ 의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 잔유의 침입도를 실질적으로 0 으로 감소시키고 200 ℉ 이상으로 연화점 온도를 증가시키는 유효한 시간동안, 0 보다 큰침입도와 200 ℉ 이하의 연화점 온도를 가진 연질 잔유를 350 내지 700 ℉ 의 공기와 접촉시켜, 가열시 잔유 공급물으로서의 사용에 적합한 경화된 잔유를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 공기 접촉 단계는 2 내지 5 시간동안 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 배출 오리피스는 복수의 수직으로 이격된 상부 및 하부 열들내의 프릴링 헤드의 원주에 배열되며, 상기 하부 열 또는 열들은 상기 상부 열 또는 열들보다 프릴링 헤드의 회전 축선으로부터 더 작은 직경에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프릴링 헤드는 배출 오리피스의 최상부 열로부터 최하부 열로 테이퍼진 원주를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 프릴링 헤드는 10 내지 5000 rpm 으로 회전되며, 상기 프릴링 헤드는 2 인치 내지 5 피트의 직경을 가지며, 상기 오리피스는 1/32 인치 내지 1 인치의 직경과, 오리피스당 용해 물질의 1 내지 1000 lbs/hr 의 생산 용량을 가지며, 배출 직경은 1 내지 15 피트이며, 펠릿들은 0.1 mm 내지 10 mm 범위의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각매체는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 40 내지 190 ℉ 의 온도로 상기 펠릿화 용기에서 욕이 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 욕 위의 냉각 구역에서 내측을 향하는 스프레이로서 물이 펠릿화 용기내에 도입되어, 구형 펠릿들이 욕에 들어가기 전에 이 펠릿들을 적어도 부분적으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 펠릿화 용기로부터 흡출된 슬러리는 상기 냉각 구역내에 도입된 물보다 따뜻한 50 ℉ 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 분리부로부터 물을 회수하여, 이 회수된 물을 여과하고, 냉각시켜, 냉각 구역으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 공급 물질은 230 내지 350 ℉ 의 연화점 온도를 갖는 석유 잔유를 포함하며, 분리부로부터 회수된 펠릿들은 0.1 내지 10 중량% 의 잔류 물 함량을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 펠릿화 용기의 상단부 근처에서 증기를 배출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 펠릿화 용기의 상단부를 가열하여, 개시하는동안 프릴링 헤드에 인접하여 실질적으로 일정한 온도 구역을 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 프릴링 헤드와 욕 사이의 펠릿화 용기내로 수증기를 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 주위 온도로 회수된 펠릿들을 상기 펠릿화 용기로부터 떨어진 위치로 운반하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 9 항에 있어서, 상기 운반된 펠릿들을 연료 또는 연료 첨가제로서 연소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 본질적으로 0 인 침입도와 200 ℉ 이상의 연화점 온도를 갖는 경질 잔유를 형성하는 시간동안, 0 보다 큰 침입도와 200 ℉ 이하의 연화점 온도를 가지는 연질 잔유를 350 내지 700 ℉ 온도의 공기와 접촉시키는 단계; 및
    상기 경질 잔유를 실질적으로 구형 펠릿으로 형성하는 단계를 포함하는 연질 석유 잔유로부터 석유 잔유 펠릿을 생산하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 연료 또는 연료 첨가제로서 상기 펠릿들을 연소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 0.1 내지 10 mm 범위의 크기, 본질적으로 0 인 침입도, 200 내지 400 ℉ 의 연화점 온도, 0.1 내지 10 중량% 의 잔류 물 함량 및, 10 중량% 보다 작은 황 함량를 가지는 연소에 적합한하고, 실질적 구형이며 균질한 조성의 석유 잔유 펠릿.
  22. 제 21 항에 있어서, 연질 잔유를 경질 잔유로 변환시키는 시간동안, 200 ℉ 이하의 연화점 온도와 0 보다 큰 침입도를 갖는 연질 잔유를 고온의 공기와 접촉시키는 것을 포함하는 단계에 의해 생산되는 경질 잔유를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔유 펠릿.
  23. 고온에서 용해되어 생산될 수 있는, 통상의 고형 공급 물질로부터 구형 펠릿들을 만드는 펠릿화기로서,
    상부 프릴링 구역, 상기 프릴링 구역 아래의 구형 형성 구역, 상기 구형 형성 구역 아래의 냉각 구역 및, 상기 냉각 구역 아래의 하부 냉각 욕을 갖는 수직 펠릿화 용기;
    수직 축선을 따라 회전이 가능하며 공급 물질을 방사상 외측으로 배출하는 복수의 배출 오리피스를 갖는 프릴링 구역내의 중앙에 배치된 프릴링 헤드로서, 이 헤드의 배출 직경은 펠릿화 용기의 내경보다 작은 프릴링 헤드;
    용해된 공급 물질을 프릴링 헤드에 공급하는 라인;
    상기 프릴링 헤드로부터 배출된 물질이 실질적으로 구형인 액체 펠릿들을 형성하게 하는데 충분한 수직 높이의 구형 형성 구역;
    냉각 구역 내의 내측으로 액체 냉각매체를 스프레이하여 욕내에 수집되는 액체 펠릿들을 냉각시켜 적어도 부분적으로 고형화하는 노즐;
    냉각매체를 노즐과 욕에 공급시켜 펠릿화 용기내의 욕의 깊이를 유지하는 라인;
    냉각매체내의 펠릿의 슬러리를 흡출시키는 라인; 및
    펠릿들을 슬러리로부터 회수하는 액상-고상 분리기를 포함하는 펠릿화기.
  24. 제 23 항에 있어서, 잔유의 침입도를 실질적으로 0 으로 감소시키며 200 ℉ 이상으로 연화점 온도를 증가시키는 시간동안, 0 보다 큰 침입도와 200 ℉ 이하의 연화점 온도를 가진 연질 잔유를 350 내지 700 ℉ 의 온도의 공기와 접촉시켜, 공급 물질로서 프릴링 헤드에 적합한 경질 잔유를 형성하는 산화 용기; 및
    경질 잔유를 용해 공급물 이송 라인에 공급하는 처리 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  25. 제 24 항에 있어서, 석유 잔유의 용매 탈아스팔트로부터, 아스팔텐 부분으로서 연질 잔유를 얻는 용매 탈아스팔트 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 프릴링 헤드에 공급된 물질을 가열하는 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  27. 제 23 항에 있어서, 상기 배출 오리피스는 복수의 수직으로 이격된 상부 및 하부 열들내의 상기 프릴링 헤드의 원주에 배열되며, 상기 하부 열 또는 열들은 상기 상부 열 또는 열들보다 프릴링 헤드의 회전 축선으로부터 더 작은 반경에 배치되는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 프릴링 헤드는 최상부 열로부터 최하부 열로 테이퍼진 원주를 가지는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 프릴링 헤드는 오리피스가 각각의 링의 외주에 형성된, 상이한 직경의 복수의 링을 포함하며, 상기 링들은 각각의 연속하는 하부 링이 이전의 링보다 더 작은 직경을 가지는 경사진 형상으로 프릴링 헤드에 고정되는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  30. 제 23 항에 있어서, 10 내지 5000 rpm 으로 프릴링 헤드를 회전시키는 구동장치를 포함하며, 상기 프릴링 헤드는 2 인치 내지 5 피트의 직경을 가지며, 오리피스는 1/32 인치 내지 1 인치의 직경과 오리피스당 공급 물질의 1 내지 1000 lbs/hr 의 생산용량을 가지는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  31. 제 23 항에 있어서, 상기 냉각매체는 물을 포함하며, 40 내지 190 ℉ 의 온도로 펠릿화 용기내의 욕을 유지하는 냉각기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 욕은 소량의 비발포성 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  33. 제 23 항에 있어서, 상기 용기는 슬러리를 흡출 라인으로 공급하기 위해, 욕을 포함하는 원뿔형 바닥부와 이 원뿔형 바닥부의 하단부에 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  34. 제 33 항에 있어서, 액상-고상 분리기로부터 회수된 냉각매체를 여과하는 필터, 이 회수된 냉각매체를 냉각시키는 냉각기 및, 이 냉각된 냉각매체를 공급 라인으로 재순환시키는 재순환 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  35. 제 23 항에 있어서, 상기 펠릿화 용기의 상단부 부근으로 증기를 흡출시키는 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  36. 제 23 항에 있어서, 상기 용기의 상단부를 가열하여, 상기 프릴링 헤드에 인접하여 실질적으로 일정한 온도 구역을 유지하는 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  37. 제 23 항에 있어서, 상기 액상-고상 분리기는 진동 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  38. 제 23 항에 있어서, 상기 펠릿들을 상기 진동 스크린으로부터 주위 온도 저장부로 운반하는 컨베이어 벨트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
  39. 제 22 항에 있어서, 상기 구형 형성 구역으로 수증기을 도입하는 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿화기.
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