KR101629047B1 - 제트 연료의 어는점을 개선하기 위한 가수소처리 및 탈랍 처리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 케로센 공급물로부터의 제트 원료의 수율 및 특성을 개선하는 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, ZSM-48 촉매를 사용하여 케로센 공급원료를 가수소처리 및 탈랍 처리함으로써, 개선된 수율 및 개선된 특성을 갖는 제트 연료를 제조한다.
Description
본 발명은, 케로센 공급물로부터의 제트 원료의 수율 및 특성을 개선하는 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 케로센 공급원료를 가수소처리 및 탈랍 처리하여, 개선된 특성을 갖는 제트 연료를 제조한다.
제트 연료는, 석유 정제 공정으로부터 제조된다. 제트 연료의 제조는, 간단하게는 조질 분별기로부터 커팅(cutting)하는 것일 수 있다. 더욱 흔히, 제트 연료는 규격(예컨대, 산도, 방향족, 올레핀, 나프탈렌, 연점(smoke point), 황, 머캅탄, 어는점 및 색)을 만족시키기 위해 다양한 처리 단계를 거친다. 요구되는 특정 처리는, 제조되는 제트 연료의 등급의 함수이다. 1등급 제트 연료를 갖는 경질 제트 연료는 일반적으로, 조질물의 증류로부터 생성된 직류(straight run) 케로센이다. 더 높은 등급의 제트 연료, 예를 들어 JP-5 및 JP-8은, 특정 최종 용도 요건을 만족시키기 위해 다양한 첨가제(예컨대, 산화방지제, 부식 억제제, 분산제 등)를 함유한다. 이러한 요건은 제트 연료가 세계 시장에서 사용되기 때문에 국제적일 수 있다.
케로센에 대한 전체 시장은 1970대 이후로 쇠퇴하고 있지만, 제트 연료에 대한 시장은 대부분의 국가에서 확장되고 있다. 따라서, 대부분의 미국 정유 회사들은, 제트 연료에 대한 요구를 비롯하여 연료 소비자들의 연료 요구를 만족시키는 용량에 가깝게 운용되고 있다. 최근(2005 내지 2006년), 미국에서는 하루에 2백만 배럴 약간 미만의 제트 연료를 사용하고 있다. 이의 사용분의 대부분은 미국내에서 제조된 것이며, 단지 소량만 수입된다. 또한, 수출도 적으며, 이의 대부분은 국제 비행에 사용되는 항공기에 탑재되는 연료를 포함한다.
제트 연료에 기초한 케로센의 상당량은, 추운 기후에서 디젤 연료와 블렌딩하기 위해 사용된다. 이러한 사용은, 새로운 초저 황 디젤(ultra-low sulfur diesel; ULSD) 규제 하에 허용되는 것보다 제트 연료가 일반적으로 더 많은 황을 함유하기 때문에 감소할 수 있다. 그러나, 이러한 ULSD 규제의 이행은, 디젤 연료보다 케로센으로부터 황을 제거하기가 더 용이하기 때문에, 정유 회사에서 디젤 블렌드 원료로서 케로센에 대한 수요를 증가시킬 수 있다.
제트 연료의 비용은 항공사 경영자에게 심각한 문제가 되고 있다. 일반적으로, 제트 연료의 비용은 대략 조질 오일의 비용을 따라간다. 따라서, 항공사 경영자는 제트 연료 비용의 상당한 증가를 경험하였다.
케로센으로부터 유도된 고품질 제트 연료의 수율을 최대화할 필요가 있다. 제트 연료를 통제하는 규제의 변화에 비추어, 황, 인화점, 어는점 및 연점과 같은 요인이 고려되어야 한다.
따라서, 본 발명에서는 케로센 공급원료로부터 제트 연료를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
가수소처리(hydrotreating) 조건 하에서 가수소처리 촉매의 존재 하에 케로센 공급원료를 가수소처리하여, 가수소처리된 케로센 공급원료를 제조하는 단계;
탈랍 조건 하에서, 10원 고리 1-D 분자체를 포함하는 촉매의 존재 하에, 상기 가수소처리된 케로센 공급원료를 탈랍시켜, 가수소탈랍된(hydrodewaxed) 케로센 공급원료를 제조하는 단계; 및
상기 가수소탈랍된 케로센 공급원료를 분별하여 제트 연료를 제조하는 단계
를 포함한다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 방법을 수행하기 위한 반응 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
공급원료
하나의 실시양태에서, 본 발명의 방법을 위한 공급원료는 케로센이다. 케로센, 예를 들어 직류 케로센은, 조질물의 분별 또는 조질물 분획의 증류에 사용되는 분별장치로부터 수득될 수 있다. 다른 실시양태에서, 적합한 공급원료는 케로센으로부터 유도된 통상적인 조질 오일뿐만 아니라, 다른 정제 공급원(예컨대, 가수소분해기(hydrocracker))으로부터의 파라핀성 탄화수소를 포함할 수 있다. 또다른 공정 공급물은, 합성 조질 공급원(예컨대, 피셔 트롭쉬 오일)으로부터의 파라핀성 탄화수소[순수(neat) 또는 동시-공급물로서] 및/또는 바이오성분 공급원[예컨대, 트라이글리세라이드 식물성 및 동물성 지방(지방산 메틸 에스터(FAME)와 같은 관련 화합물 포함) 및 오일-생성 조류]으로부터 유도된 탄화수소를 포함할 수 있다. 산소화물(oxygenate)을 함유하는 공급물의 경우, 수소화를 통해 공급물을 전처리하여 산소를 제거하고, 불포화 측쇄를 파라핀성 탄화수소로 전환시키는 것이 바람직하다. 가수소이성질체화를 통해 파라핀성 탄화수소를 제트 연료로 전환하는 것이, 현행 공정 및 개시된 촉매 시스템의 하나의 특징이다.
적합한 공급원료는 ASTM D86 또는 ASTM D2887로 측정시 149℃ 내지 343℃(300℉ 내지 650℉), 바람직하게는 163℃ 내지 316℃(325℉ 내지 600℉)의 비점 범위를 갖는다. 통상적인 케로센에 비해, 비점 범위의 상한의 증가는 제트 연료의 수율을 유지하는 것을 도우며, 비점 범위의 하한의 증가는 인화점의 증가를 돕는다. 비점 범위의 상한이 증가하는 경우, 흐림점 및 어는점이 증가한다.
어는점(왁스 결정화)은 제트 연료 제조의 제한 규격일 수 있다. 주된 제어는, 백 엔드(back end) 수율을 줄이고(중질 왁스 분자를 배제함), 프론트 엔드(front end) 수율을 최대화(백 엔드 중의 중질 분자를 용해시키기 위해 용매를 첨가함)하는 것이다. 왁스 이성질체화는 어는점에 대한 중질 왁스 분자의 영향을 상당히 감소시켜, 상기 분자가 더 많이 포함될 수 있게 하고, 제트 연료의 수율을 증가시킨다. 다른 공급물, 예를 들어 디젤 연료 또는 연료 오일은 너무 중질이어서 제트 연료의 (증발) 성능 요건을 만족시킬 수 없다.
본 발명의 방법의 다른 이점은, 이중적인 목적의 케로센(즉, 시장의 요구에 따라, 겨울철 블렌딩용 1등급 디젤 또는 제트 연료로서 사용될 수 있는 케로센)의 수율을 연장할 수 있다는 것이다.
가수소처리
케로센 공급원료는 전형적으로, 제트 연료에 허용가능하지 않은 양으로 황 및/또는 질소 오염물을 함유한다. 따라서, 이러한 케로센 공급원료를, 황 및/또는 질소 오염물의 적어도 일부를 제거하기에 효과적인 조건 하에 가수소처리 촉매와 접촉시켜, 가수소처리된 케로센을 제조한다. 본원에 사용하기 적합한 가수소처리 촉매는, 하나 이상의 6족 금속(1족 내지 18족을 갖는 IUPAC 원소 주기율표에 기초함) 및 하나 이상의 8 내지 10족 금속(이들의 혼합물 포함)을 함유하는 촉매이다. 바람직한 금속은 Ni, W, Mo, Co 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 금속들 또는 이들의 혼합물은 전형적으로, 내화성 금속 옥사이드 지지체 상의 설파이드 또는 옥사이드로서 존재한다. 또한, 상기 금속들의 혼합물은 벌크 금속 촉매로서 존재할 수도 있으며, 이때 금속의 양은 촉매를 기준으로 30 중량% 이상이다.
적합한 금속 옥사이드 지지체는 옥사이드, 예를 들어 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나 또는 티타니아를 포함하며, 바람직하게는 알루미나이다. 바람직한 알루미나는 다공성 알루미나, 예를 들어 감마(gamma) 또는 에타(eta) 알루미나이다. 상기 촉매는 전형적으로, 벌크 촉매에 대해 전술된 범위 내의 금속, 및 하나 이상의 압출제를 포함한다. 지지된 가수소처리 촉매를 위한 금속의 양은, 개별적으로 또는 혼합물로서, 촉매를 기준으로 0.5 내지 35 중량% 범위이다. 6족 금속과 8 내지 10족 금속의 바람직한 혼합물의 경우, 8 내지 10족 금속은 촉매를 기준으로 0.5 내지 5 중량%의 양으로 존재하고, 6족 금속은 5 내지 30 중량%의 양으로 존재한다. 금속의 양은 원자 흡수 분광법, 유도 결합 플라즈마-원자 방출 분광법, 또는 개별적인 금속에 대해 ASTM에서 명시된 다른 방법으로 측정할 수 있다. 적합한 시판되는 가수소처리 촉매의 비제한적인 예는 네불라(NEBULA, 상표명), KF-840, KF-848, KF-757, 및 DN-200을 포함한다. 바람직한 촉매는, 낮은 산도를 가지며 금속 함량이 높은 촉매, 예를 들어 KF-848 및 네불라(상표명)를 포함한다.
가수소처리 촉매와 접촉된 케로센 공급원료는 공급원료의 질소 및/또는 황 함량이 감소된다. 상기 공급원료의 질소 함량은 전형적으로, 10 wppm 이하, 바람직하게는 5 wppm 이하로 감소된다. 상기 공급원료의 황 함량은 전형적으로, 500 wppm 이하, 바람직하게는 300 wppm 이하로 감소된다.
가수소처리 조건은 240℃ 내지 400℃, 바람직하게는 300℃ 내지 380℃ 범위의 온도, 1480 내지 20786 kPa(200 내지 3000 psig), 바람직하게는 2859 내지 13891 kPa(400 내지 2000 psig) 범위의 압력, 0.1 내지 10 LHSV, 바람직하게는 0.1 내지 5 LHSV의 공간 속도, 및 18 내지 890 m3/m3(100 내지 5000 scf/B), 바람직하게는 44 내지 178 m3/m3(250 내지 1000 scf/B)의 수소 처리 기체 속도를 포함한다.
가수소처리는 전형적으로, 케로센 공급원료 중의 질소 및 황 오염물을 각각 암모니아 및 황화수소로 각각 전환시킴으로써 상기 오염물을 감소시킨다. 이러한 기체 오염물은 바람직하게는, 통상적인 기술(예를 들어, 스트리퍼, 녹-아웃(knock-out) 드럼 등)을 사용하여, 가수소처리된 케로센으로부터 분리될 수 있다. 다르게는, 가수소처리기로부터의 전체 기체 및 액체 유출물을 다음 단계로 보낼 수 있다. 단계간 분리가 없는 기존 반응기에 도입하기에는 직접적인 다단계법(direct cascade)이 바람직하다.
가수소처리 반응 단계는, 동일한 가수소처리 촉매의 하나 이상의 촉매층을 포함할 수 있는 하나 이상의 고정층 반응기 또는 반응 대역으로 구성될 수 있다. 다른 유형의 촉매층도 사용될 수 있지만, 고정층이 바람직하다. 이러한 다른 유형의 촉매층은 유동층, 비등층, 슬러리층 및 이동층을 포함한다. 탈황 반응이 일반적으로 발열성이기 때문에, 반응기들 또는 반응 대역들 사이, 또는 동일한 반응기 또는 반응 대역 내의 촉매층들 사이에서 단계간 냉각 또는 가열이 사용될 수 있다. 가수소처리 동안 생성된 열의 일부는 회수될 수 있다. 이러한 열 회수 옵션이 이용가능하지 않은 경우, 냉각수 또는 공기와 같은 냉각 유틸리티를 통해, 또는 수소 급냉 스트림의 사용을 통해 통상적인 냉각을 수행할 수 있다. 이러한 식으로, 최적 반응 온도를 보다 용이하게 유지할 수 있다.
다른 실시양태에서는, 낮은 수준의 오염물을 갖는 케로센 공급물을 선택할 수 있다. 이러한 실시양태에서는, 상기 가수소처리 단계가 생략될 수 있다. 충분히 낮은 수준의 오염물을 가질 수 있는 케로센 공급물의 예는 가수소분해 케로센 및 피셔-트롭쉬 오일로부터 유도된 케로센을 포함한다.
가수소탈랍
이어서, 가수소처리기로부터의 유출물, 바람직하게는 모든 유출물, 가장 바람직하게는 모든 스트리핑된 유출물을 제 2 반응 단계에서 가수소이성질체화 조건 하에 가수소이성질체화 탈랍 촉매와 접촉시켜, 가수소탈랍된 케로센 공급원료를 제조한다. 상기 탈랍 촉매는 전형적으로, 내화성 금속 옥사이드 상에 지지된 10원 고리 1-D 분자체 및 금속 수소화 성분을 함유할 것이다. 상기 금속 수소화 성분은 바람직하게는 8 내지 10족 금속, 더욱 바람직하게는 귀금속, 가장 바람직하게는 Pd, Pt 또는 이들의 혼합물이다. 상기 금속 성분의 양은 촉매를 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량% 범위이다. 상기 내화성 금속 옥사이드는 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 티타니아, 지르코니아 등이며, 바람직하게는 알루미나이고, 가장 바람직하게는 감마 알루미나이다.
상기 탈랍 촉매 중의 분자체의 양은 촉매를 기준으로 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 40 내지 80 중량%이다. 상기 탈랍 촉매의 나머지는 내화성 지지체 및 금속 수소화 성분이다. 이러한 촉매는, 분무 건조, 압출 등과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 탈랍 촉매는 설파이드화되거나 설파이드화되지 않은 형태로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 설파이드화된 형태이다.
상기 10원 고리 1-D 분자체는 ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, 또는 다른 적합한 분자체일 수 있다. 바람직하게, 상기 분자체는, ZSM-48 중의 실리카:알루미나의 비가 약 110:1 미만인 ZSM-48이다.
상기 하나 이상의 수소화 금속은, 결합제 및/또는 지지체(예컨대, 내화성 금속 옥사이드 지지체)가 분자체에 혼입되기 이전 또는 이후에, 바람직하게는 이후에 상기 촉매 상에 혼입(즉, 침착)된다. 상기 하나 이상의 수소화 금속은, 침착에 효과적인 것으로 공지된 임의의 방법에 의해 침착될 수 있다. 적합한 혼입 방법의 비제한적인 예는 초기(incipient) 습윤, 이온 교환, 금속 옥사이드 전구체(들)와 분자체 및 결합제의 기계적 혼합, 또는 이러한 방법들의 조합을 포함하며, 상기 초기 습윤 기술이 바람직한 방법이다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 효과적인 가수소탈랍 조건 하에 반응 단계에서, 케로센 공급물 스트림을 전술된 가수소탈랍 촉매와 접촉시킨다. 본 발명에 사용되는 가수소탈랍 촉매를 함유하는 반응 단계는, 동일하거나 상이한 촉매의 하나 이상의 촉매층을 포함할 수 있는, 하나 이상의 고정층 반응기 또는 반응 대역으로 구성될 수 있다. 다른 유형의 촉매 층이 사용될 수도 있지만, 고정층이 바람직하다. 이러한 다른 유형의 촉매층은 유동층, 비등층, 슬러리 층 및 이동층을 포함한다. 반응기들 또는 반응 대역들 사이, 또는 동일한 반응기 내의 촉매층들 사이에서 단계간 냉각 또는 가열이 사용될 수 있다. 생성된 임의의 열의 일부를 회수할 수도 있다. 이러한 열 회수 옵션이 이용가능하지 않은 경우, 냉각수 또는 공기와 같은 냉각 유틸리티를 통해, 또는 수소 급냉 스트림의 사용을 통해 통상적인 냉각을 수행할 수 있다. 이러한 식으로, 최적 반응 온도를 보다 용이하게 유지할 수 있다. 상기 탈랍 촉매를 함유하는 반응 단계가 종종 제 2 반응 단계로 지칭됨에 주목해야 한다.
효과적인 가수소탈랍 조건은 240℃ 내지 400℃, 바람직하게는 300℃ 내지 380℃ 범위의 온도, 1480 내지 20786 kPa(200 내지 3000 psig), 바람직하게는 2859 내지 13891 kPa(400 내지 2000 psig) 범위의 압력, 0.1 내지 10 LHSV, 바람직하게는 0.1 내지 5 LHSV의 공간 속도, 및 18 내지 890 m3/m3(100 내지 5000 scf/B), 바람직하게는 44 내지 178 m3/m3(250 내지 1000 scf/B)의 수소 처리 기체 속도를 포함한다.
10원 고리 1-D 분자체를 함유하는 촉매의 사용은 저온 특성을 개선하며, 더 저비점의 분획(예컨대, 나프타)으로 전환되는 케로센의 양을 최소화한다. 따라서, 단일 이소-파라핀은 가수소분해되거나, 더욱 바람직하게는 더 분지형 분자로 이성질체화될 수 있다. 이러한 더욱 고도로 분지된 이소-파라핀은 추가의 반응(예컨대, 분해(cracking))로부터 보호된다. 특히, ZSM-48은, 상당한 분해가 일어나지 않고 직쇄 및 단일 분지쇄 이소-파라핀을 가수소이성질체화하기에 좋은 촉매이다. 이는, 제트 연료의 수율을 개선한다. 또한, 전체 공정은, 방향족 화합물을 포화시킴으로써 연점을 허용가능한 수준으로 개선하며, 또한 황- 및 질소-함유 오염물을 허용가능한 수준으로 낮추는 경제적인 방법을 제공한다.
공정
하나의 실시양태에서, 상기 가수소처리 촉매 및 탈랍 촉매는 동일한 반응기 내에서 상이한 고정층을 점유한다. 상기 가수소처리 촉매가 케로센 공급원료와 먼저 접촉하는 것이 바람직하며, 즉 상기 가수소처리 촉매가 상기 탈랍 촉매의 상류에 놓이는 것이 바람직하다. ZSM-48이 분자체로서 선택되는 실시양태에서, 가수소처리에 의해 형성된 H2S/NH3의 양이 과량이 아닌 경우, 상기 가수소처리 단계로부터의 전체 유출물을 상기 탈랍 단계로 보내는 것이 바람직하며, 그 이유는, ZSM-48이 다른 이성질체화 탈랍 촉매에 비해 상기 오염물에 보다 내성을 갖기 때문이다. 그러나, 가수소처리에 의해 형성된 H2S/NH3의 양이 과량인 경우에는, 이어서 상기 가수소처리 단계로부터의 유출물을 스트리핑하여, 상기 오염물을 제거할 수 있다. 상기 반응기를 통과하는 공급원료의 흐름은 병류 또는 역류, 바람직하게는 역류일 수 있다. 수소는, 상기 공급원료 스트림이 상기 반응기에 도입되기 전에 상기 공급원료 스트림에 첨가될 수 있다.
또다른 실시양태에서, 상기 가수소처리 촉매는 별도의 제 1 반응기 내에 존재한다. 상기 제 1 반응기로부터의 유출물은, 경질 탄화수소 및 H2S/NH3와 같은 기체를 제거하기 위해 스트리핑되거나 스트리핑되지 않고, 탈랍 촉매를 함유하는 제 2 반응기로 유도된다. 다시, 단계간 스트리퍼를 우회하는 것에 대한 결정은, 분자체의 성질 및 상기 제 1 반응기로부터의 유출물의 오염 정도의 함수이다. 다르게는, 다른 유형의 분리기를 가수소처리 단계와 탈랍 단계 사이에 사용할 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 탈랍 단계로부터의 유출물은 분리기, 바람직하게는 고압 분리기로 유도되며, 상기 분리기로부터의 액체 유출물은 분별기로 보내져서, 개선된 수율 및 특성을 갖는 목적하는 제트 연료를 생성한다.
상기 공정을 수행하기 적합한 반응 시스템을 도 1에 개략적으로 도시한다. 도 1에서는, 케로센 공급원료(108)가 제 1 가수소처리 반응기(110)로 도입된다. 수소처리 기체 스트림(115)도 가수소처리 반응기(110)로 도입된다. 상기 케로센 공급원료는, 가수소처리 촉매를 함유하는 하나 이상의 촉매층의 존재 하에 제 1 가수소처리 반응기(110) 내에서 가수소처리 조건에 노출된다. 임의적으로, 처리된 공급원료는 분리기(122)로 유동하며, 여기서 기상 생성물이 액상 생성물로부터 분리된다. 임의적으로, 분리기(122)에 의해 분리된 기상 생성물의 일부는, 재순환된 수소처리 기체 스트림(미도시)으로서 상기 제 1 반응기로 다시 보내질 수 있다. 상기 처리된 공급원료는, 제 1 가수소처리 반응기(110) 및 임의적으로 분리기(122)를 통과한 후, 제 2 수소처리 기체 스트림(125)을 따라 탈랍 반응기(140)로 도입된다. 이어서, 처리된 공급원료는, 제트 연료로서 사용하기 적합한 연료를 분리하기 위한 분리기(142)를 통과할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 상기 가수소처리 및 탈랍 단계가 단일 반응기 내에 함유될 수 있다.
상기 설명은 본 발명의 바람직한 실시양태에 관한 것이다. 당업자는, 본 발명의 진의를 수행하기 위한 동일하게 효과적인 다른 실시양태가 고안될 수 있음을 알 것이다.
하기 실시예는 본 발명의 개선된 효과를 예시하는 것이지만, 이러한 실시예가 어떠한 방식으로든 본 발명을 제한하는 것을 의미하지는 않는다.
[실시예]
케로센 공급원료의 가수소처리 및 탈랍을, 2개의 반응기 시스템에서, 제 1 반응기와 제 2 반응기 사이의 단계간 스트리핑을 사용하지 않고 수행하였다. 제 1 반응기는, 시판되는 (크리테리온(Criterion)) CoMo 가수소처리 촉매를 담지하였다. 제 2 반응기는, Pt/ZSM-48 탈랍 촉매를 담지하였다.
케로센 공급원료는 주로 아라비아 경질 원유로부터 제조하였다[상기 원유를 심도 커팅(deep cutting)하여, 더 중질인 케로센을 제조함]. 일반적인 시판 제트 연료 분획은 300 내지 550℉(149 내지 288℃)의 일반적인 비점 범위를 가졌으며, 케로센 분획은 325 내지 575℉(163 내지 302℃)의 비점 범위를 가졌다. 더 높은 초기 비점을 사용하여 발연점을 증가시켰으며, 더 높은 엔드 포인트를 사용하여, 원유에 대한 총 수율을 동일하게 유지하였다. 공급원료(공급물 #2) 및 특성을 하기 표 1에 요약하였다. 실험 결과는 하기 표 2에 요약하였다.
[표 1]
[표 2]
제트 연료 데이터 요약
MB 330으로 지정된 첫번째 실험에서는, 저온에서 조작함으로써 Pt/ZSM-48 촉매를 "불활성화(turn-off)"시켰다. 이의 결과는, 가수소처리만으로는 어는점을 요구되는 규격으로 낮추기에 효과적인지 않음을 보여준다. 제 2 실험(MB 329)에서는, Pt/ZSM-48 촉매를 650℉(343℃)에서 온-라인으로 도입하여, 90.2 중량%의, 고-인화점 및 초저 황을 갖는 제트 연료를 수득하였다. 마지막 실험(MB 334)은, 더 가혹한 Pt/ZSM-48 촉매 조건(675℉, 357℃)을 사용하여, 높은 인화점 및 우수한 수율(83.0 중량%)을 갖는 매우 낮은 어는점의 제트 연료를 제조할 수 있음을 보여준다. 모든 경우에서 연점 및 방향족 함량이 개선되었다.
Claims (20)
- 케로센 공급원료로부터 제트 연료를 제조하는 방법으로서,
가수소처리(hydrotreating) 조건 하에서 가수소처리 촉매의 존재 하에, 163 내지 302 ℃ (325 내지 575 ℉)의 비점 범위를 갖는 케로센 공급원료를 가수소처리하여, 가수소처리된 케로센 공급원료를 제조하는 단계;
탈랍(dewaxing) 조건 하에서, 10원 고리 1-D 분자체를 포함하는 촉매의 존재 하에, 상기 가수소처리된 케로센 공급원료의 실질적으로 전부를 탈랍시켜, 가수소탈랍된(hydrodewaxed) 케로센 공급원료를 제조하는 단계; 및
상기 가수소탈랍된 케로센 공급원료를 분별(fractionating)하여 제트 연료를 제조하는 단계를 포함하되,
상기 탈랍 조건이 300 내지 380 ℃ (572 내지 716 ℉) 범위의 온도, 791 내지 20786 kPa(100 내지 3000 psig) 범위의 압력, 0.1 내지 10 hr-1의 액체 시공간 속도, 및 45 내지 1780 m3/m3(250 내지 10000 scf/B)의 수소 처리 기체 속도를 포함하고;
상기 제트 연료가 37 내지 51의 API 비중, -52 ℃(-61.6 ℉) 미만의 어는점, 37.8 ℃(100 ℉) 초과의 인화점 및 18 mm 초과의 연점을 가지며;
상기 가수소탈랍된 케로센 공급원료의 수율이 상기 케로센 공급원료 기준으로 83.2 중량% 이상인, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가수소처리 조건이 280 내지 400℃ 범위의 온도, 1480 내지 20786 kPa(200 내지 3000 psig) 범위의 압력, 0.1 내지 10 LHSV의 공간 속도, 및 89 내지 1780 m3/m3(500 내지 10000 scf/B)의 수소 처리 기체 속도를 포함하는, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가수소처리 촉매가 하나 이상의 6족 금속, 하나 이상의 8 내지 10족 금속, 또는 이들의 혼합물을 함유하는, 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 가수소처리 촉매가 지지된 것이거나 지지되지 않은 것일 수 있는, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 10원 고리 1-D 분자체가 ZSM-48인, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 탈랍 촉매가 하나 이상의 금속 수소화 성분을 함유하는, 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 금속 수소화 성분이 Pt, Pd 또는 이들의 혼합물인, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가수소처리 촉매 및 상기 탈랍 촉매가 반응기 내에서 별도의 층을 점유하는, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가수소처리 촉매 및 상기 탈랍 촉매가 별도의 반응기에 함유되는, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 케로센 공급원료가 적어도 부분적으로 바이오성분 공급원으로부터 유도된 것인, 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 케로센 공급원료가 적어도 부분적으로 트라이글리세라이드 식물유로부터 유도된 것인, 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 케로센 공급원료가 적어도 부분적으로 지방산 메틸 에스터로부터 유도된 것인, 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 케로센 공급원료가 적어도 부분적으로 동물성 지방으로부터 유도된 것인, 제조 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 케로센 공급원료가 적어도 부분적으로 오일-생성 조류(alga)로부터 유도된 것인, 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
탈랍 전에, 가수소처리된 케로센 공급원료의 분리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 분리가, 가수소처리된 케로센 공급원료를 스트리핑하는 것을 포함하는, 제조 방법. - 케로센 공급원료로부터 제트 원료를 제조하는 방법으로서,
탈랍 조건 하에서, 10원 고리 1-D 분자체를 포함하는 촉매의 존재 하에, 163 내지 302 ℃ (325 내지 575 ℉)의 비점 범위를 갖는 케로센 공급원료를 탈랍시켜 가수소탈랍된 케로센 공급원료를 제조하는 단계; 및
상기 가수소탈랍된 케로센 공급원료를 분별(fractionating)하여 제트 연료를 제조하는 단계를 포함하되,
상기 탈랍 조건이 300 내지 380 ℃ (572 내지 716 ℉) 범위의 온도, 791 내지 20786 kPa(100 내지 3000 psig) 범위의 압력, 0.1 내지 10 hr-1의 액체 시공간 속도, 및 45 내지 1780 m3/m3(250 내지 10000 scf/B)의 수소 처리 기체 속도를 포함하고;
상기 제트 연료가 37 내지 51의 API 비중, -52 ℃(-61.6 ℉) 미만의 어는점, 37.8 ℃(100 ℉) 초과의 인화점 및 18 mm 초과의 연점을 가지며;
상기 가수소탈랍된 케로센 공급원료의 수율이 상기 케로센 공급원료 기준으로 83.2 중량% 이상인, 제조 방법.
를 포함하는, 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 10원 고리 1-D 분자체가 ZSM-48인, 제조 방법. - 삭제
- 삭제
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