KR101693908B1 - 탄화수소 처리시 오염을 억제하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본일 화합물을 함유하는 탄화수소 매질을 하이드록실아민 및 나프탈렌 설폰에이트와 접촉시키면서, 상기 탄화수소 매질을 염기성 세척액으로 처리하는 단계를 포함하는, 오염 물질의 형성을 억제하는 방법에 관한 것이다.

Description

탄화수소 처리시 오염을 억제하는 방법{PROCESS FOR INHIBITING FOULING IN HYDROCARBON PROCESSING}
본 발명은 탄화수소 처리시 오염(fouling)을 감소시키는 방법, 더욱 특히 탄화수소 처리시 알돌 중합체 오염을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 및 아밀렌 등 올레핀 화합물은, 경질 석유화학물질의 열분해 크래킹으로부터 형성될 수 있다. 상기 크래킹 공정 동안, 2차 반응이 또한 발생하여 알데하이드 및 케톤 등 카본일 화합물을 생성할 수 있다. 결과적으로, 크래킹된 탄화수소 생성물 스트림은 또한 상당량의 알데하이드 및 케톤을 함유할 수 있다.
상기 크래킹된 탄화수소 생성물 스트림은 냉각되어 더 중질의 탄화수소 대부분을 제거하고, 압축되고, 이어서 염기성 세척액(pH>7)으로 처리되어 황화수소 및 이산화탄소 등 오염성 산성 화합물을 제거한다. 상기 탄화수소 스트림이 염기성 세척액을 통과하는 경우, 카본일 화합물, 특히 알데하이드가 염기의 존재 하에서 중합을 일으켜 알돌 중합체 또는 레드 오일(red oil)로서 공지된 축합 중합체를 형성할 것이다. 알돌 중합체는 본질적으로 염기성 세척액 및 탄화수소 매질에 불용성이며, 공정 장치의 내부 표면상에 침착될 수 있다. 이러한 침착물은 장치를 통한 흐름을 제한하여, 처리 용기에 걸쳐 압력 강하를 증가시키고, 용량의 손실 및 조작 비용의 증가를 초래할 수 있다. 오염 성분들로부터의 침착물이 처리되지 않은 채로 남아 있으면 크래킹 조작이 조기에 가동중단될 수 있다.
카본일 소거제 및 분산제가 알돌 형성을 제거하거나 억제하는 데 사용될 수 있지만, 탄화수소 처리 동안 오염 물질의 형성을 억제하고 오염 화합물의 침착을 최소화하는 개선되고 더욱 경제적인 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 카본일 화합물을 함유하는 탄화수소 매질을 하이드록실아민 및 나프탈렌 설폰에이트와 접촉시키면서, 상기 탄화수소 매질을 염기성 세척액으로 처리하는 단계를 포함하는, 오염 물질의 형성을 억제하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다양한 실시양태는 석유화학 처리시 알돌 형성을 감소시키고 오염을 억제하기 위한 개선되고 경제적인 방법을 제공한다.
문맥상 달리 명확히 지시하지 않는 한, 단수는 복수의 지시대상을 포함한다. 동일한 특징을 인용하는 모든 범위의 끝 값들은 독립적으로 조합가능하며, 인용된 끝 값을 포함한다. 모든 참고문헌들을 본원에 참고로 인용한다.
양과 관련하여 사용된 수식 어구 "약"은, 언급된 값을 포함하며, 문맥상 지시된 의미를 갖는다(예를 들어, 특정 양의 측정과 관련된 허용 범위를 포함한다).
"임의의" 또는 "임의로"는, 후속으로 기술되는 사건이나 상황이 일어나거나 일어나지 않을 수 있거나, 또는 후속으로 확인된 물질이 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미하며, 이러한 사건이나 상황이 발생하는 경우 또는 상기 물질이 존재하는 경우, 및 상기 사건이나 상황이 발생하지 않거나 또는 상기 물질이 존재하지 않는 경우를 포함함을 의미한다.
하나의 실시양태에서, 카본일 화합물을 함유하는 탄화수소 매질을 하이드록실아민 및 나프탈렌 설폰에이트와 접촉시키면서, 상기 탄화수소 매질을 염기성 세척액으로 처리하는 단계를 포함하는, 오염 물질의 형성을 억제하는 방법이 제공된다.
하나의 실시양태에서, 하이드록실아민은 이의 수화물 또는 염의 형태일 수 있다. 이러한 염은 무기산(mineral acid), 예를 들어 황산, 염산 또는 질산, 또는 유기산, 예를 들어 아세트산 또는 프로판산으로부터 유도될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 하이드록실아민은 하이드록실아민 설페이트, 하이드록실아민 설파이트, 하이드록실아민 아세테이트, 하이드록실아민 나이트레이트 또는 하이드록실아민 하이드로클로라이드일 수 있다.
나프탈렌 설폰에이트는 햄프셔 케미칼 캄파니(Hampshire Chemical Company)로부터 닥사드(DAXAD®) 14C로서 상업적으로 입수가능하다. 하나의 실시양태에서, 나프탈렌 설폰에이트는 이의 축합물 또는 염의 형태일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 하이드록실아민 대 나프탈렌 설폰에이트의 중량비는 약 0.1:1 내지 약 20:1일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 하이드록실아민 대 나프탈렌 설폰에이트의 중량비는 약 0.1:1 내지 약 10:1일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 중량비는 약 0.4:1 내지 약 5:1일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 중량비는 약 1:1 내지 약 10:1일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 하이드록실아민 대 나프탈렌 설폰에이트의 중량비는 약 1:1 내지 약 8:1일 수 있다.
하이드록실아민 및 나프탈렌 설폰에이트는 알돌 오염을 감소시키기에 효과적인 임의의 양으로 탄화수소 매질과 접촉될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하이드록실아민과 나프탈렌 설폰에이트의 조합된 투입량은 탄화수소 매질의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 1000 중량ppm일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 조합된 투입량은 탄화수소 매질의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 100 중량ppm일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 조합된 투입량은 탄화수소 매질의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 50 중량ppm일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 하이드록실아민은 용액으로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하이드록실아민은 2 내지 50 중량%의 하이드록실아민을 갖는 수용액으로 첨가된다. 또 다른 실시양태에서, 하이드록실아민은 2 내지 25 중량%의 하이드록실아민을 갖는 수용액으로 첨가된다.
하나의 실시양태에서, 나프탈렌 설폰에이트는 용액으로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 나프탈렌 설폰에이트는 2 내지 50 중량%의 나프탈렌 설폰에이트를 갖는 수용액으로 첨가된다. 또 다른 실시양태에서, 나프탈렌 설폰에이트는 2 내지 25 중량%의 나프탈렌 설폰에이트를 갖는 수용액으로 첨가된다.
하나의 실시양태에서, 하이드록실아민은 염기성 세척액과 함께 탄화수소 매질에 첨가될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 하이드록실아민은 탄화수소 매질과 접촉하기 전에 염기성 세척액에 첨가될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 나프탈렌 설폰에이트는 염기성 세척액과 함께 탄화수소 매질에 첨가될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 나프탈렌 설폰에이트는 탄화수소 매질과 접촉하기 전에 염기성 세척액에 첨가될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 하이드록실아민은 회분식 또는 연속식으로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 나프탈렌 설폰에이트는 회분식 또는 연속식으로 첨가될 수 있다.
상기 탄화수소 매질은 임의의 유형의 탄화수소 매질일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 탄화수소 매질은, 탄화수소(예컨대, 석유화학물질)의 열분해로부터의 크래킹된 탄화수소 스트림일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 석유화학물질은 약 1700℉ 이하의 온도에서 열분해적으로 크래킹될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 석유화학물질은 약 1550 내지 약 1670℉ 범위의 온도에서 열분해적으로 크래킹될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 크래킹된 탄화수소 스트림은, 에탄, 프로판, 부탄, 나프타, 경유 또는 이들의 혼합물의 열분해로부터 유래된 것일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 올레핀 화합물은 에틸렌, 프로필렌, 부타다이엔, 아밀렌 또는 이들의 혼합물을 포함하나, 이들에 국한되지 않는다.
상기 카본일 화합물은 산소 원자와 이중 결합된 탄소를 함유하는 작용기를 갖는 임의의 유형의 화합물일 수 있으며, 알데하이드 및 케톤을 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 매질은 임의의 양의 카본일 화합물을 함유할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 탄화수소 매질 중의 카본일 화합물의 농도는 약 0.5 내지 약 500 ppm 범위일 것이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 카본일 화합물은 상기 탄화수소 매질 중에 약 1 내지 약 100 ppm의 양으로 존재한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 카본일 화합물은 상기 탄화수소 매질 중에 약 5 내지 약 50 ppm의 양으로 존재한다.
상기 탄화수소 매질은 염기성 세척액으로 처리된다. 상기 염기성 세척액은 7.0 초과의 pH를 갖는 임의의 알칼리성 세척액일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 염기성 세척액은 가성(caustic) 세척액이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 염기성 세척액은 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 알칸올아민을 포함한다.
상기 탄화수소 매질은 이를 염기성 용액과 접촉시키기 위한 임의의 적합한 방법 또는 수단으로 세척될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 탄화수소 매질은 트레이형 칼럼 또는 충전 칼럼 내의 염기성 세척액과 접촉된다.
하나의 실시양태에서, 가성 세척 시스템의 상부로 가성 스트림이 도입되고, 상기 탄화수소 매질은 상기 시스템의 하부로 도입된다. 상기 가성 세척 시스템 내로 도입된 가성 물질은 용기를 통해 아래쪽으로 흐르고, 상기 탄화수소 매질은 상기 가성 세척 시스템을 통해 위쪽으로 흐르며, 이에 의해 상기 탄화수소 매질은 상기 가성 물질과 친밀 접촉된다.
당해 분야 숙련자가 본 발명을 더 잘 실시할 수 있도록 하기 실시예를 제한적이 아닌 예시적인 방식으로 제공한다.
[실시예]
실시예 1
20% NaOH 19.75 mL의 샘플 병들을 제조하였다. 서로 다른 샘플 병들에 다양한 처리물질을 가하고(하기 표 1 참조), 잘 혼합되도록 병들을 진탕하였다. 하나의 샘플 병은 블랭크(blank)로 사용하고 어떠한 처리물질도 가하지 않았다. 탈이온수 중의 아세트알데하이드의 50% wt/wt 용액 0.25 mL를 가하고, 완전히 혼합되도록 혼합물을 잘 진탕하였다. 샘플 병들을 실온에서 정치시키고 다양한 시간에서 관찰된 내용들을 기록하였다. 오염에 대한 처리물질의 영향을 용액 중의 색 변화 및 탁도로 평가하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112011087888016-pct00001
Figure 112011087888016-pct00002
오염방지제 샘플 1 내지 9는 비교예 CE-1, CE-2, CE-5, CE-6, CE-7 및 블랭크에 비해 개선된 결과를 나타내었다. 실제로, CE-5, CE-6 및 CE-7은 오염에 대해 어떠한 효능도 보이지 않았다. CE-3은 1 내지 3시간 후에 투명한 결과를 나타냈지만, 다량의 나프탈렌 설폰에이트를 필요로 하였다. 하이드록실아민 및 나프탈렌 설폰에이트의 조합은 알돌 화합물에 의한 오염의 방지에 상승 효과를 나타내었다.
본 발명의 전형적인 실시양태가 예시의 목적으로 개시되었지만, 전술된 설명이 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주해서는 안 된다. 따라서, 본 발명의 진의 및 범주로부터 벗어나지 않고도 당해 분야 숙련자는 본 발명의 다양한 변형, 개조 및 대안을 생각해낼 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 카본일 화합물을 함유하는 탄화수소 매질을 하이드록실아민 및 나프탈렌 설폰에이트와 접촉시키면서, 상기 탄화수소 매질을 염기성 세척액으로 처리하는 단계를 포함하는, 오염(fouling) 물질의 형성을 억제하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이드록실아민이 하이드록실아민 설페이트, 하이드록실아민 설파이트, 하이드록실아민 아세테이트, 하이드록실아민 나이트레이트 및 하이드록실아민 하이드로클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하이드록실아민 대 나프탈렌 설폰에이트의 중량비가 0.1:1 내지 20:1인, 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 중량비가 0.4:1 내지 5:1인, 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    하이드록실아민과 나프탈렌 설폰에이트의 조합된 투입량이 탄화수소 매질의 중량을 기준으로 0.1 내지 1000 중량ppm인, 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이드록실아민이 상기 염기성 세척액과 동시에 상기 탄화수소 매질에 첨가되는, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 나프탈렌 설폰에이트가 상기 염기성 세척액과 동시에 상기 탄화수소 매질에 첨가되는, 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이드록실아민이 상기 탄화수소 매질과 접촉되기 전에 상기 염기성 세척액에 첨가되는, 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 나프탈렌 설폰에이트가 상기 탄화수소 매질과 접촉되기 전에 상기 염기성 세척액에 첨가되는, 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화수소 매질이 탄화수소의 열분해로부터의 크래킹된(cracked) 탄화수소 스트림인, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 크래킹된 탄화수소 스트림이 에탄, 프로판, 부탄, 나프타, 경유 또는 이들의 혼합물의 열분해로부터 유래된 것인, 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 염기성 세척액이 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 알칸올아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
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