KR101564496B1 - 높은 vcm 코크스 생산 방법 - Google Patents

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바이렌드라 만랄
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Abstract

높은 휘발성 가연성 물질 함량(content)을 가지는 코크스(coke)의 생산을 향상시키는 방법 및 장치를 개시한다. 상기 프로세스는, 예를 들어, 가열된 코커(coker) 공급 재료(feedstock)를 생산하기 위해 코커(coker) 공급 재료(feedstock)를 코킹(cocking) 온도로 가열하는 단계; 가열된 코커 공급 재료의 온도를 감소시키고 급랭된(quenched) 공급 재료를 생산하기 위하여 급랭 수단(quench medium)을 가열된 코커 공급 재료에 접촉시키는 단계; 급랭된 공급 재료를 코킹 드럼에 공급하는 단계; (a) 분해된 기체 제품(cracked vapor product)을 생산하기 위해 급랭된 공급 재료의 부분을 분해하고, (b)ASTM D3175로 측정되는 무게로(by weight) 13%에서 50% 범위의 휘발성 가연성 물질(Volatile Combustible Material; VCM) 농도를 가지는 코크스 제품을 생산하기 위해 급랭된 공급재료를 코킹 드럼 내에서 열 분해(thermal cracking) 하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

높은 VCM 코크스 생산 방법{METHOD FOR PRODUCING HIGH VCM COKE}
여기에 개시된 실시예들은 일반적으로 석유(petroleum) 코킹(coking) 처리 및 장치의 분야에 관련되어 있다. 보다 상세하게는, 여기에 개시된 실시예들은 고 농도의 휘발성 가연성 물질(Volatile Combustible Material; VCM)을 가지는 코크스(높은 VCM 코크스 : High VCM coke)의 생산에 관련되어 있다.
1930년대 중반 이래로 지연된 코킹 처리는 많은 개선들과 함께 점진적으로 발달되고 있다. 필수적으로, 지연된 코킹은 중질 공급재료가 고온으로(900°F 내지 1000°F) 가열되고 대형 코킹 드럼(large coking drum)들로 이동되는 반-연속적(semi-continuous) 처리이다. 완료되기까지 진행하기 위한 열분해 및 코킹 반응을 허용하기 위하여 충분한 체재 시간이 코킹 드럼 내에서 제공된다. 경질(lighter) 탄화수소(hydrocarbon) 및 고체, 석유 코크스를 생산하기 위하여 중질 잔재 원료(heavy residua feed)는 드럼 내에서 열분해된다. 상기 기술에 대한 최초 특허중 하나는(U.S. 특허 번호 1,831,719) “기체(vapor) 단계 분해 동작으로부터의 뜨거운 기체(vapor) 혼합물이, 유리하게, 이의 온도가 950°F 아래로 또는 이상적으로는 1050°F 아래로 떨어지기 전에 코킹 용기(receptacle) 내로 유입되고, 종종 이는, 유리하게, 최대 가능한 온도로 코킹 용기 내로 유입된다.” 코크 드럼 내에 있어서의 “최대 가능한 온도”는 중질 잔재의 열분해를 돕지만, 다운스트림 공급 라인(downstream feed line)들 및 히터 내에 있어서의 코킹의 시작에 더하여 탄화수소 기체(vapor)를 가스들로(부탄 및 그보다 가벼운 것들) 과도하게 열분해 하는 것에 의하여 제한된다. 다른 동작적 변수가 상수로 받아들여지면, “최대 가능한 온도”는 석유 코크스 부산물(by-product) 내에 남아있는 휘발성 물질을 보통 최소화한다. 지연 코킹에 있어서, 석유 코크스에 있어서 휘발성 물질의 하한은 코크스의 경도(hardness)에 따라 결정된다. 즉, 8 wt. % 이하의(<8 wt. %)휘발성 물질을 가진 석유 코크스는 보통 때에는 너무 단단하여, 디코킹(decoking) 주기에서의 드릴링 시간(drilling time)은 터무니없이 확장된다(beyond reason). 다양한 석유 코크스 용도들은 석유 코크스 부산물의 휘발성 물질 함량(content)이 12%이하(<12%)일 것을 요구하는 사양들을 가진다. 그 결과, 석유 코크스 부산물에 있어서 휘발성 물질 함량은 8 내지 12 wt.%의 목적 범위(target range)를 가진다.
U.S. 특허 No. 6,168,709는 고농도 휘발성 가연성 물질(Volatile Combustible Material; VCM)을 가지는 석유 코크스를 생산하는 프로세스를 개시한다. 코크스를 연료로써 사용하기 위한 다른 특징들 중 코크스가 자가 연소를 계속함으로써 높은 VCM 함량이 제공된다. 높은 VCM 코크스를 생성하기 위해, 상기 '709 특허는 코커 공급 재료가 먼저 낮은 온도로 가열되고, 그에 따라 코킹 드럼 동작 온도들에 있어서의 연관된 감소가 야기됨을 교시한다.
고 농도의 휘발성 가연성 물질(Volatile Combustible Material; VCM)을 가지는 코크스(높은 VCM 코크스 : High VCM coke)의 생산을 제공한다.
코크스의 분야, 분해된 탄화수소(hydrocarbon) 제품들, 또는 그 모두는 히터 배출구(outlet)의 온도를 감소시키는 것에 의하여 부정적으로 영향을 받는다. 더하여, 히터 배출구 온도의 감소는 코커 처리량 및 효율에 영향을 미친다. 일반적인 동작 온도에서 공급 히터를 동작시키는 것은 히터 및 코킹 드럼 사이의 전송 라인내에서 코커 공급물을 분해하는 것을 제공하고, 코킹 온도를 감소시키기 위해 가열된 코커 공급 재료를 급랭시키는 것은 바람직한 특성(연소 특성, 다른 크리스탈라인(crystalline) 구조들에 대한 높은 스폰지 코크스 크리스탈라인 구조 비율, 등)을 가지는 높은 VCM 코크스를 생산하는 코킹 드럼의 동작을 제공하는 것으로 알려져 있다.
일 양상에 있어서, 여기에 개시된 실시예들은 코크스 연료를 생산하는 프로세스에 관련되고, 이러한 프로세스는 가열된 코커(coker) 공급 재료(feedstock)를 생산하기 위해 코커 공급 재료를 코킹 온도로 가열하는 단계; 상기 가열된 코커 공급 재료의 온도를 감소시키고 급랭된(quenched) 공급 재료를 생산하기 위해 급랭 수단(quench medium)을 상기 가열된 코커 공급 재료에 접촉시키는 단계; 코킹 드럼(coking drum)에 상기 급랭된 공급 재료를 공급하는 단계; 및 (a) 분해된 기체 제품(cracked vapor product)을 생산하기 위해 상기 급랭된 공급 재료의 일 부분을 분해하고, (b)ASTM D3175로 측정되는 무게로(by weight) 13%에서 50% 범위의 휘발성 가연성(Volatile Combustible Material; VCM) 물질 농도를 가지는 코크스 제품을 생산하기 위해 상기 급랭된 공급재료를 상기 코킹 드럼 내에서 열 분해(thermal cracking) 하는 단계를 포함한다.
다른 양상에 있어서, 여기에 개시된 실시예들은 코크스 연료를 생산하는 장치에 관련되고, 상기 장치는 가열된 코커 공급 재료(coker feedstock)를 생산하기 위하여 코커 공급 재료를 코킹(coking) 온도로 가열하는 히터(heater); 상기 히터로부터 상기 가열된 코커 공급 재료를 회수하기 위한 유체 도관(fluid conduit); 급랭 수단(quench medium)을 보조하기 위한 유체 도관; 상기 가열된 코커 공급 재료의 온도를 감소시키고 급랭된 유출액(effluent)을 생산하기 위해 상기 가열된 코커 공급 재료를 상기 급랭 수단에 접촉시키는 장치; 및 (a)분해된 기체 제품(cracked vapor product)을 생산하기 위해 상기 급랭된 유출액의 일 부분을 분해하고, (b)ASTM D3175로 측정되는 무게로(by weight) 13%에서 50% 범위의 휘발성 가연성 물질(Volatile Combustible Material; VCM) 농도를 가지는 코크스 제품을 생산하기 위해 상기 급랭된 유출액의 열분해를 위한 코킹 드럼(coking drum)으로 상기 급랭된 유출액을 공급하는 유체 도관을 포함한다.
다른 양상 및 장점들은 잇따르는 설명 및 첨부된 청구항들에 의하여 분명해진다.
여기에 설명된 실시예들은 분해 및 높은 VCM 코크스의 생산 모두를 유리하게 제공한다. 코킹 드럼들 내에서의 온도를 제어하기 위한 급랭 수단의 사용으로, 히터 배출구 온도에 대조적으로, 코커 처리량, 액체 탄화수소 수확량, 코크스 제작, 스폰지 코크스 함량 중 하나 또는 그 이상은 긍정적으로 영향을 받는다.
도 1은 여기에 개시된 실시예들에 따른 코킹 프로세스의 단순화된 프로세스 흐름도이다.
관련 출원의 상호참조
35 U.S.C §119(e) 에 따른 본 출원은 2011년 5월 13일에 제출된 U.S 가출원 시리얼 번호(Provisional Application Serial No) 61/485,969에 대한 우선권을 주장한다. 상기 출원은 그 전체로써 여기에 참조로 포함된다.
일 양상에 있어서, 여기에 개시된 실시 예들은 휘발성 가연성 물질의 높은 농도를 가지는 코크스(높은 VCM 코크스)의 생산에 관련된다. 다른 양상에 있어서, 여기에 개시된 실시 예들은 증가된 처리량, 코크스 크리스탈라인 구조, 부드러움, 연소특성 및 무게로 13% 또는 15%이상의 VCM 함량(VCM content)(예를 들어 약 18%에서 20%) 중 하나 또는 이상을 제공하기 위한 코크스 프로세스의 동작을 향상시키는 것과 관련된다.
위에서 설명된 바와 같이 높은 VCM 함량을 가지는 코크스를 생산하기 위해 선행문헌은 비교적 적은 온도에서 코킹 드럼들을 동작시키는 것이 필수적임을 암시하였다. 코킹 드럼 내에서 낮은 동작 온도를 성취하기 위하여, 코커 히터의 배출구에서 공급 재료의 온도를 감소시켜야 하는 것으로 생각되었다.
코커 히터 및 코킹 드럼 사이의 전송 라인 내에서 발생할 수 있는 분해는 바람직한 경질 탄화수소들(lighter hydrocarbons)의 생산을 가능하게 한다. 예를 들어 비교적 높은 온도에서 히터를 가동시키는 것이 바람직하다. 그러나, 높은 VCM 함량을 가지는 코크스의 생산은 낮은 온도에서 코킹 드럼을 동작시키는 것을 요구한다. 분해 및 높은 VCM 코크스 제품의 목적을 달성하기 위하여, 급랭 수단을 사용하여 직접적인 열 교환을 통한 코킹 드럼으로의 공급을 급랭시키는 것이 높은 배출구 온도 및 낮은 코킹 드럼 동작 온도 모두를 제공할 수 있는 것으로 발견되었다.
도 1을 참조하면, 여기에 개시된 실시예들에 따르는 코킹 프로세스가 도시되어 있다. 코커 공급 재료(10)는 코커 기체 스트림(coker vapor stream)(14)에서 응축된 탄화수소들과 결합시키는 코커 분류기(coker fractionator)(12)의 바닥 부분으로 주입된다. 그리고 결과적 혼합물(16)은 코커 공급 재료의 마일드 분해 및 부분적인 기화를 유발하는 바람직한 코킹 온도로(예를들어 850°F 내지 1100°F 사이) 가열되는 코커 히터(18)를 통해 펌프된다. 가열된 코커 공급 재료(20)의 온도는 히터(18)로 공급되는 연료의 양을 조절하는 밸브(26)를 제어하는 신호를 전송하는 온도 센서(24)의 사용에 의하여 측정되고 제어될 수 있다. 필요에 따라, 스팀 또는 보일러 공급수(30)가 튜브(32)내의 코크스 형성을 감소시키기 위해 히터내로 주입될 수 있다.
가열된 코커 공급 재료(20)는 코킹 드럼(36)에 공급하기 위한 기체(vapor)-액체 혼합물로 코커 히터(18)로부터 회수될 수 있다. 동작 주기(코크스 생산, 코크스 회수(디코킹), 다음 코크스 생산 주기를 위한 준비, 반복) 동안 계속되는 동작을 제공하기 위하여, 이러한 분야에서 알려진 바와 같이, 둘 또는 그 이상의 드럼들(36)은 병렬로 사용될 수 있다. 컨트롤 밸브(38)는 가열된 공급 재료를 요구되는 코킹 드럼(36)으로 전환시킨다. 열분해 및 코킹 반응이 완료될 때까지 진행되는 것을 허용하기 위해 코킹 드럼(36)내에서 충분한 체재 시간이 제공된다. 이러한 방법으로, 기체(vapor)-액체 혼합물은 기화되고 플로우 라인(40)을 통해 코크스 드럼을 빠져나가는 경질 탄화수소들을 생산하기 위해 코킹 드럼(36)내에서 열분해된다. 석유 코크스 및 일부 잔재(residuals)(예를 들어, 분해된 탄화수소들)은 코킹 드럼(36)내에 남는다. 코킹 드럼(36)이 코크스로 충분히 가득 차면, 코킹 주기는 종료된다. 그리고 가열된 코커 공급 재료(20)는 제 1 코킹 드럼(36)에서 병렬 코킹 드럼으로 이의 코킹 주기를 시작시키기 위해 스위치된다. 반면에, 제 1 코킹 드럼에서 디코킹 주기가 시작된다.
디코킹 주기에서, 코킹 드럼의 내용물(contents)은 냉각되고, 남아있는 휘발성 탄화수소는 제거되며, 코크스는 코킹 드럼에서부터 드릴되며, 코킹 드럼은 다음 코킹 주기를 위하여 준비된다. 코크스를 냉각시키는 것은 일반적으로 세개의 별개 스테이지에서 발생한다. 제 1 스테이지에서, 코크스에 포함되거나 또는 다른 방식으로 남아있는 회수할 수 있는 탄화수소의 제거를 경제적으로 최대화하기 위해 스팀 또는 다른 스트리핑 수단(42)을 사용하여 코크스는 냉각되고 벗겨진다. 냉각의 제 2 스테이지에서, 코킹 드럼으로의 열 충격(thermal shock)을 회피하는 동안 물 또는 다른 냉각 수단(44)이 코킹 드럼 온도를 감소시키기 위해 주입된다. 상기 냉각 수단으로부터의 기화된 물은 추가적인 기화가능한 탄화수소들의 제거를 더욱 촉진시킨다. 최종 냉각 스테이지에서, 코킹 드럼은 안전한 코크스의 제거를 위한 유리한 상태(conditions)를 위해 코킹 드럼 온도를 빠르게 낮추기 위하여 물 또는 다른 급랭 수단(46)에 의하여 급랭된다. 급랭 단계가 완료되면, 코킹 드럼(36)의 바닥 및 최상단 헤드들(48, 50)은 제거된다. 그리고 석유 코크스(36)는, 일반적으로 수압 분사수(hydraulic water jet)에 의하여, 베어지고 코킹 드럼으로부터 제거된다. 코크스 제거 이후, 코킹 드럼 헤드들(48, 50)은 재위치되고, 코킹 드럼(36)은 예열되고, 다름 코킹 주기를 위해 그외 다른 것들이 준비된다.
코킹 드럼(36)으로부터 오버헤드 부분(40)으로 회수된 경질 탄화수소 기체들(lighter hydrocarbon vapors)은 둘 또는 그 이상의 탄화수소 부분으로 분리되고 복원된 코커 기체 스트림(coker vapor stream, 14)으로써 코커 분류기(coker fractionator, 12)로 이동된다(transferred). 예를들어, 중질 코커 가스 오일(heavy coker gas oil; HCGO) 부분(52) 및 경질 코커 가스 오일(light coker gas oil; LCGO) 부분(54)은 바람직한 끓는점 온도 범위에서 분류기로부터 빼내질 수 있다. HCGO는, 예를들어, 650-870°F의 범위내에서 끓는 탄화수소를 포함할 수 있다. LCGO는, 예를들어, 450-650°F의 범위내에서 끓는 탄화수소를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 예를 들어 HCGO 보다 무거운 탄화수소를 포함할 수 있는 급랭 오일 부분(56) 및/또는 워시 오일(wash oil) 부분(57)과 같은 다른 탄화수소 부분들 또한 코커 분류기(12)로부터 회수될 수 있다. 분류기 오버헤드 스트림, 코커 습성 가스 부분(coker wet gas fraction, 58), 은 그가 건조 가스 부분(dry gas fraction, 62), 물/수분을 함유한 부분(water/aqueous fraction, 64) 및 나프타 부분(naphtha fraction, 66)으로 분리되는 선별기(separator, 60)로 전달된다. 나프타 부분(66)은 환류(reflex, 68)로써 분류기로 돌아올 수 있다.
코크스 형성 스테이지 동안 코킹 드럼(36)내의 물질들의 온도는 코크스 크리스탈라인 구조의 유형 및 코크스에 있어서의 휘발성 가연성 물질의 양을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 플로우 라인(40)을 통해 코크스 드럼을 떠나는 기체(vapor)의 온도는 코킹 프로세스 동안 코킹 드럼(36)내의 물질들의 온도를 표현하기 위해 사용되는 중요한 제어 파라미터이다.
중요한 열분해 및 높은 VCM 코크스 형성의 두가지 목적을 이루기 위하여, 코킹 드럼(36)보다 큰 배출구 온도에서 코커 히터(18)를 동작시키는 것이 바람직하다. 분해(흡열성의), 환경적 손실, 및 기타 이유에 인하여, 히터로부터 코킹 드럼으로의 가열된 코커 공급 재료의 이동 동안 일부 열 손실이 자연스럽게 발생하는 반면에, 추가적인 조치(measures) 없이 코킹 드럼은 바람직한 높은 VCM 코크스 제품의 생산을 위해 너무 높은 온도에서 작동될 수 있다. 이에 따라, 코커 히터(18)로부터 회수된 코커 공급 재료는 예를 들어 분해 및 환경적 손실에 따른 오직 평범한 온도 손실과 함께 대부분 코킹 드럼으로 공급된다. 그리고 가열된 코커 공급 재료는 코커 공급의 온도를 감소시키기 위해 코킹 드럼(36)의 급랭 수단(70) 업스트림(upstream)과 접촉된다. 그리고, ASTM D3175로 측정된 무게로 약 13%에서 약 50%의 범위의 범위에 있어서의 VCM 함량을 가지는 코크스 제품을 생산하기에 충분한 온도에서 계속되는 코크스의 분해 및 생산을 위해 급랭된 공급 재료(72)는 코킹 드럼으로 공급될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 무게로 약 15%에서 25%의 범위에 있어서의 VCM 함량을 가지는 코크스 제품 및 또 다른 실시 예들에 있어서 무게로 약 16%에서 약 22%의 범위에 있어서의 VCM 함량을 가지는 코크스 제품들이 있다.
급랭 수단은 가급적이면 현실적으로 가능한 한 코킹 드럼에 가까이 가열된 코커 공급 재료에 접촉되고, 높은 히터 배출구 온도에서 더욱 긴 체재 시간을 제공한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 급랭 수단(70)은 전환 밸브(diverter valve, 38)의 업스트림에 즉각적으로 도입될 수 있다. 그렇지 않으면, 급랭수단(70)은 밸브(38) 및 코킹 드럼(36) 사이의 전송 라인(transfer line)과 같이 플로우 라인(74)을 통해 전환밸드(38)의 다운스트림으로 도입될 수 있다.
온도 프로브(80)로 측정되는 코킹 드럼 오버헤드 기체(vapor) 부분(40)의 온도는, 예를 들어, 코킹 프로세스 및 코크스 제품 품질(VCM 함량, 크리스탈라인 구조, 기타)을 모니터하고 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 코킹 드럼으로부터 회수된 기체(vapor) 제품의 온도는, 예를 들어, 디지털 제어 시스템(digital control system; DCS) 또는 다른 프로세스 제어 시스템(76)을 사용함으로써 약 700°F에서부터 약 900°F까지의 범위 내에 존재하도록; 다른 실시 예들에 있어서는 약 725°F에서부터 약 875°F까지의 범위 내에 존재하도록; 다른 실시 예들에 있어서는 약 750°F에서부터 약 850°F까지의 범위 내에 존재하도록; 그리고 또 다른 실시 예들에 있어서는 약 775°F에서부터 약 800°F까지의 범위 내에 존재하도록 제어될 수 있다. 기체(vapor) 배출구(40)의 온도는, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 급랭 수단(70)의 플로우 레이트를 조절함으로써, 급랭 수단의 온도를 조절함으로써(미도시), 또는 분야의 일반적인 기술자로부터 용이하게 구상될 수 있는 다른 대안들 중에서 이러한 것들의 조합들로 제어될 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 코커 히터 배출구 온도는 약 900°F에서 약 1100°F의 범위 내에 존재할 수 있다. 급랭 스텝은 가열된 코커 공급 재료 온도의 적어도 10, 20, 30, 40, 50, 100, 150 또는 200 도 또는 그 이상의 감소를 야기하고, 그렇게 함으로써 바람직한 코킹 드럼 기체(vapor) 배출구 온도를 달성한다. 동작 온도의 차이, 즉, 코커 히터 배출구 온도와 코킹 드럼 배출구 기체(vapor) 온도의 차이, 는 일부 실시 예들에 있어서 약 25°F에서 약 350°F의 범위에 존재하고, 다른 실시 예들에 있어서 약 50°F에서부터 약 200°F의 범위에 존재한다.
코커 공급 재료는 경제적으로 더 이상 증류될 수 없고, 촉매 반응으로 분해될 수 없고, 또는 다른 연료-등급 혼합 스트림들을 위한 다른 처리를 할 수 없는 어떠한 수의 정제 프로세스 스트림들도 포함할 수 있다. 일반적으로, 이러한 물질들은 효소 부착물(catalyst fouling) 및/또는 재 및 메탈들에 따른 불활성화에 인하여 촉매적 동작에 적합하지 않다. 흔한 코커 공급 재료는 공기의 작용에 의한(atmospheric) 증류 잔적층(residuum), 진공(vacuum) 증류 잔적층, 효소 분해기(cracker) 잔재 오일들, 수소화분해기(hydrocracker) 잔재 오일들 및 다른 정재 유닛으로부터의 잔재 오일들을 포함한다.
사용된 급랭 수단은 이하의 하나 또는 그 이상의 적어도 한 부분을 포함할 수 있다: 재활용 부분(fraction)(56), HCGO 부분(52), LCGO 부분(54) 및 나프타 부분(66); 코커 분류기의 워시존(wash zone) 내에서 워시 오일의 결과로 생성된 재활용 부분; 및 코커 공급 재료(10). 추가적으로 또는 대체적으로, 급랭 수단은 이하의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다: 원유(crude oil), 대기 기둥 바닥(atmospheric column bottoms), 진공 타워 바닥(vacuum tower bottoms), 슬러리 오일(slurry oil), 미가공(crude) 또는 진공(vacuum) 유닛들로부터의 액체 제품 스트림, 및 일반적으로, 약 500°F에서부터 약 950°F까지의 범위에 있어서는 끓는 점을 가지는 탄화수소들을 포함하는 탄화수소 혼합물.
분야에서 알려진것과 같이, 코커 공급 재료는 코커 분류기(12)의 업스트림에서 처리될 수 있다. 예를들어, 코커 공급 재료는 수소로 처리하는(hydrotreating) 프로세스, 탈염(desalting) 프로세스, 탈금속(demetallization) 프로세스, 탈황(desulfurization) 프로세스, 또는 바람직한 코크스 제품을 생산하기에 유용한 다른 전처리 프로세스를 겪을 수 있다.
다양한 화학적 및/또는 생물학적 물질들(agents)이 샷 코크스(shot coke)의 형성을 억제 및/또는 바람직한 스폰지 코크스(sponge coke)의 형성을 촉진하기 위해 코킹 프로세스에 더해질 수 있다. 특정 실시 예들에 있어서, 실리콘 기반 첨가물과 같은 포밍 방지제(anti-foaming agent)가 더해질 수 있다. 화학적 및/또는 생물학적 물질들은 프로세스의 어떠한 지점에서도 부가될 수 있고, 일부 실시예에서는 급랭 수단(70)을 따라 부가될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 여기에 설명된 실시예들은 분해 및 높은 VCM 코크스의 생산 모두를 유리하게 제공한다. 코킹 드럼들 내에서의 온도를 제어하기 위한 급랭 수단의 사용으로, 히터 배출구 온도에 대조적으로, 코커 처리량, 액체 탄화수소 수확량, 코크스 제작, 스폰지 코크스 함량 중 하나 또는 그 이상은 긍정적으로 영향을 받는다.
본 명세서는 한정된 수의 실시 예를 포함하지만, 본 명세서의 이득을 가지는 본 기술 분야의 기술자들은 제공되는 명세서의 범위를 벗어나지 않고도 다른 실시 예들이 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 오직 첨부되는 청구범위로부터만 제한되어야 한다.

Claims (20)

  1. 가열된 코커(coker) 공급 재료(feedstock)를 생산하기 위해 코커 공급 재료를 코킹 온도로 가열하는 단계;
    상기 가열된 코커 공급 재료의 온도를 감소시키고 급랭된(quenched) 공급 재료를 생산하기 위해 급랭 수단(quench medium)을 상기 가열된 코커 공급 재료에 접촉시키는 단계;
    코킹 드럼(coking drum)에 상기 급랭된 공급 재료를 공급하는 단계; 및
    (a) 분해된 기체 제품(cracked vapor product)을 생산하기 위해 상기 급랭된 공급 재료의 일 부분을 분해하고, (b)ASTM D3175로 측정되는 무게로(by weight) 13%에서 50% 범위의 휘발성 가연성 물질(Volatile Combustible Material; VCM) 농도를 가지는 코크스 제품을 생산하기 위해 상기 급랭된 공급재료를 상기 코킹 드럼 내에서 열 분해(thermal cracking) 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료(coke fuel) 생산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 VCM 농도는 무게로 16% 내지 22%의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 상기 코킹 드럼 인근에서(proximate) 수행되는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코킹 드럼의 배출구(outlet)로부터 상기 분해된 기체(vapor) 제품을 회수하는 단계; 및
    공급율 및 급랭 수단의 온도 중 적어도 하나를 조절하는 것에 의하여 상기 코킹 드럼의 배출구 인근에서(proximate) 회수된 분해된 기체(vapor) 제품의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는 상기 배출구 인근(proximate) 온도를 750°F에서부터 850°F의 범위 내로 유지하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는 상기 배출구 인근(proximate) 온도를 775°F에서부터 800°F의 범위 내로 유지하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 코킹 온도는 900°F에서부터 1100°F의 범위 내인 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 상기 가열된 코커 공급 재료의 온도를 적어도 10°F 감소시키는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 상기 가열된 코커 공급 재료의 온도를 적어도 50°F 감소시키는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 상기 가열된 코커 공급 재료의 온도를 적어도 100°F 감소시키는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 회수된 분해된 기체(vapor) 제품을 적어도 두개의 탄화수소(hydrocarbon) 부분(fraction)으로 회수하기(recover) 위하여 분별(fractionating)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 두개의 탄화수소 부분은 워시 오일(wash oil) 부분, 급랭 오일(quench oil) 부분, 코커 중질 가스 오일(coker heavy gas oil) 부분, 코커 경질 가스 오일(coker light gas oil) 부분 및 나프타(naphtha) 부분 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 워시 오일(wash oil) 부분, 급랭 오일(quench oil) 부분, 코커 중질 가스 오일(coker heavy gas oil) 부분, 코커 경질 가스 오일(coker light gas oil) 부분 및 그들의 조합 중 적어도 어느 하나 중 적어도 어느 한 부분을 급랭 수단으로 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 급랭 수단은 적어도 하나의 코커 중질 가스 오일, 코커 경질 가스 오일, 코커 공급 재료, 500°F에서 950°F의 범위내에서 끓는 점을 가지는 탄화수소 혼합물 및 그들의 조합 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 방법.
  15. 코크스 연료를 생산하는 장치에 있어서,
    가열된 코커 공급 재료(coker feedstock)를 생산하기 위하여 코커 공급 재료를 코킹(coking) 온도로 가열하는 히터(heater);
    상기 히터로부터 상기 가열된 코커 공급 재료를 회수하기 위한 유체 도관(fluid conduit);
    급랭 수단(quench medium)을 보조하기 위한 유체 도관;
    상기 가열된 코커 공급 재료의 온도를 감소시키고 급랭된 유출액(effluent)을 생산하기 위해 상기가열된 코커 공급 재료을 상기 급랭 수단에 접촉시키는 장치; 및
    (a)분해된 기체 제품(cracked vapor product)을 생산하기 위해 상기 급랭된 유출액의 일 부분을 분해하고, (b)ASTM D3175로 측정되는 무게로(by weight) 13%에서 50% 범위의 휘발성 가연성 물질(Volatile Combustible Material; VCM) 농도를 가지는 코크스 제품을 생산하기 위해 상기 급랭된 유출액의 열분해를 위한 코킹 드럼(coking drum)으로 상기 급랭된 유출액을 공급하는 유체 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 장치는 상기 코킹 드럼 인근에 위치하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 코킹 드럼으로부터 상기 분해된 기체(vapor) 제품을 회수하기 위한 유체 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 코킹 드럼 인근의(proximate) 상기 회수된 분해된 기체(vapor) 제품의 온도를 측정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    공급율 및 상기 급랭 수단의 온도 중 적어도 하나를 조정하여 상기 회수된 분해된 기체(vapor) 제품의 온도를 제어하도록 설정된 처리 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 회수된 분해된 기체(vapor) 제품을 급랭 오일(quench oil) 부분, 워시 오일(wash oil) 부분, 코커 중질 가스 오일(coker heavy gas oil) 부분, 코커 경질 가스 오일(coker light gas oil) 부분 및 나프타(naphtha) 부분 중 적어도 어느 하나 중 적어도 어느 두 부분으로 분류하는 코커 분류기(fractionator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 연료 생산 장치.
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