KR101777713B1 - The rag layer processing device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 석유화학 정제시설(Refinery)에 설치된 제염기(desalter)에서 발생되는 에멀젼 상태의 래그 레이어(rag layer)를 처리하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 래그 레이어(rag layer) 내에서 유분 및 유용물질을 획득할 수 있도록 불순물 제거를 위한 래그 레이어 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for treating a rag layer in an emulsion state generated in a desalter installed in a petrochemical refinery, and more particularly, to an apparatus for treating an emulsion state rag layer in a rag layer, And a lag layer processing apparatus for removing impurities so as to obtain useful materials.
원유를 크게 전통원유와 비전통원유로 구분할 수 있다.Crude oil can be largely divided into traditional crude oil and non-conventional oil.
비전통원유는 전통원유에 비하여 불순물의 포함이 많아 생산이 이루어지지 않았으나, 전통원유의 매장량에 비하여 많고, 가격 또한 저렴한 한편, 정제기술의 발전 등의 영향에 힘입어 세계적으로 점점 비전통원유의 개발에 힘을 쓰고 있는 실정이다.Unconventional crude oil contains much impurities compared to traditional crude oil, but it is not produced. However, it is more expensive than traditional crude oil reserves, and its price is cheap. On the other hand, due to the development of refining technology, .
즉, 전 세계적으로 원유의 중질화가 가속화됨으로써 중동산 전통원유의 가채매장량이 점차 감소하고, 비전통원유(초중질원유, 고산도원유, 오일샌드)의 매장량이 전체 원유의 30~40%에 이르고 있어, 비전통원유의 효율적인 정제공정이 각광받고 있다. 비전통원유 중 개발이 가장 활발히 이루어지고 있는 캐나다는 오일샌드 개발을 개방하고 투자 기업의 활성화를 위해 인센티브 프로그램을 도입하고 있다. 또한, 고산도원유는 주로 서아프리카, 북해, 중국, 남미 지역에서 생산되고 있으며, 채산성이 확보되면서 고산도원유의 생산량은 점차 증가하고 있는 추세로, 특히 서아프리카와 남미가 고산도원유 생산량 증가를 주도하고 있다. 또한 중국, 인도, 동남아시아 등 신흥국의 급속한 경제개발로 향후 원유 및 석유제품에 대한 수요의 급증 등이 예상됨에 따라 국·내외 주요 국가들은 초중질원유, 고산도원유, 비튜멘, 셰일오일 등 비전통원유 도입을 통한 원유 도입 다변화 정책 및 관련 기술개발을 적극적으로 추진중에 있다.In other words, as the global heavy oil crisis accelerates, the reserves of traditional crude oil from the Middle East gradually decrease and the reserves of non-traditional crude oil (ultra-fine crude oil, high-grade crude oil and oil sands) reach 30 ~ 40% , An efficient refining process for unconventional crude oil is attracting attention. Canada, which is most active in the development of non-traditional crude oil, is opening an oil sands development and introducing incentive programs to encourage investment companies. In addition, high-grade crude oil is mainly produced in West Africa, North Sea, China, and South America. As the production of high-grade crude oil is gradually increasing due to its profitability, especially in West Africa and South America, It is leading. In addition, due to the rapid economic development of emerging countries such as China, India and Southeast Asia, demand for crude oil and petroleum products is expected to surge in the near future. Accordingly, major countries in the country, including major crude oil, high-grade crude oil, bitumen, shale oil, We are actively promoting the policy of diversification of crude oil introduction and development of related technology through introduction.
비전통원유에는 전통원유와는 달리 다양한 성분의 불순물이 과량으로 존재하여, 기존의 정유 공정에 전처리 없이 투입하였을 경우 많은 문제를 야기하게 된다. 비전통원유 중 고산도원유는 API가 22로 아스팔텐을 비롯한 초중질 성분이 포함되어 있을뿐더러 납센산 및 납센산 칼슘이 원유 종류에 따라 2~4 중량% 포함되어 있어, 전산가 (total acid number, TAN)가 4㎎ KOH/g 이상으로 높고, 칼슘(Ca) 함량이 250ppm 이상으로 높기 때문에, 기존 정제 공정에 적절한 전처리 없이 투입하였을 경우 매우 심각한 장치의 부식을 일으키며, 관막힘의 요인이 된다.Unlike conventional crude oil, unconventional crude oil contains a large amount of impurities of various components, which causes a lot of problems when it is added to a conventional refinery without any pretreatment. Among the untreated crude oil, high-grade crude oil has an API value of 22, and it contains not only super-high quality components such as asphaltene, but also lead acid and calcium lead acid are contained in 2 to 4 wt% depending on the kind of crude oil. Thus, total acid number ) Is higher than 4 mg KOH / g and calcium (Ca) content is higher than 250 ppm. Therefore, when it is added without proper pretreatment for the conventional purification process, it causes corrosion of very serious apparatus and clogging.
한편, 초중질원유는 API가 12로 매우 낮고 아스팔텐 함량이 10~15 중량%로 매우 높으며, 바나듐(V), 니켈(Ni) 등의 중금속 함량이 200ppm, 황 함량이 6 중량%로 매우 높아서 이동 시 관막힘의 요인이 되며, 초중질 성분으로 원유와 물의 비중이 서로 비슷하여 제염기에서 원유-물간 적절한 유수 분리가 이루어지기 어려워, 제염기에서 원유 분리가 매우 어렵다. 또한, 납센산/납센산 칼슘 및 아스팔텐은 제염기에서 원유와 물의 계면에서 매우 안정한 유중수형(water-in-oil, W/O) 에멀젼(emulsion)을 형성하고, 이러한 에멀젼들이 서로 뭉쳐서 물과 원유의 계면에 존재하는 래그 레이어(rag layer)를 형성한다.On the other hand, crude oil has a very low API value of 12 and a very high asphaltene content of 10 to 15% by weight and a heavy metal content of 200 ppm and a sulfur content of 6% by weight such as vanadium (V) and nickel (Ni) It is very difficult to separate crude oil from the flour base because it is difficult to separate oil and water between the crude oil and the water in the flame-retarder, because the specific gravity of crude oil and water are similar to each other. In addition, lead acid / calcium lead acid and asphaltene form a very stable water-in-oil (W / O) emulsion at the interface between crude oil and water at the base, and these emulsions aggregate with each other to form water Forming a rag layer present at the interface of the crude oil.
래그 레이어에는 물, 납센산, 납센산 칼슘, 아스팔텐 및 원유 성분이 포함되어 있다. 한번 형성된 래그 레이어는 매우 안정하고 과량의 원유가 포함되어 있기 때문에 활용 가능한 원유의 손실을 일으키며, 적절한 방법으로 제거 또는 전환이 이루어지지 않을 경우, 후단의 담지 촉매를 이용한 업그래이딩 공정에서 촉매의 비활성을 일으키는 등 많은 문제를 야기하게 된다.The rag layer contains water, lead sulphate, calcium lead sulphate, asphaltene and crude oil. Once formed, the lag layer is very stable and contains too much crude oil, resulting in a loss of available crude oil, and if the removal or conversion is not done in a proper way, the inactivity of the catalyst in the up- Causing a lot of problems.
본 발명과 관련되는 선행기술문헌으로는 등록특허 10-1726972호인 초임계 알코올을 이용한 래그 레이어의 전환 방법과, 공개특허 10-2014-0001193호인 석유 스트림으로부터 황 화합물의 제거 등과 같은 여러 종류의 기술들이 제공되어 있다.Prior art documents related to the present invention include a variety of techniques such as a method of converting a rag layer using supercritical alcohol as disclosed in Patent No. 10-1726972 and a technique of removing sulfur compounds from a petroleum stream as disclosed in Patent Document 10-2014-0001193 .
상기 선행기술문헌인 등록특허 10-1726972호에서는, 래그 레이어와 알코올 용매를 혼합하는 혼합 단계; 및 상기 알코올 용매의 초임계 알코올 상태에서 상기 래그 레이어를 반응시켜, 상기 래그 레이어에 포함된 납센산, 납센산 칼슘, 아스팔텐, 중금속 및 황을 포함하는 불순물을 제거, 또는 전환, 또는 제거 및 전환하는 반응 단계를 포함하는 초임계 알코올을 이용한 래그 레이어의 전환 방법이 제공되어 있다.In the above prior art document No. 10-1726972, a mixing step of mixing a rag layer and an alcohol solvent; And reacting the rag layer in the supercritical alcohol state of the alcohol solvent to remove or convert or remove and remove impurities including lead acid, calcium lead acid, asphaltene, heavy metal, and sulfur contained in the rag layer A method of converting a rag layer using supercritical alcohol is provided.
본 발명과 관련한 종래기술에는 아래와 같은 기술들이 실시 중에 있다.In the prior art related to the present invention, the following technologies are being implemented.
● ● 무촉매Non-catalyst 납센산Lead acid 전환 기술( Conversion Technology ( 초임계공정Supercritical process ))
현재 개발되고 있는 고산도원유에서 납센산을 제거하는 방법으로는 물리적 방법(블렌딩, 흡착, 추출)과 화학적 방법(가성소다 세척법, 탈카르복실화, 에스테르화)등이 제시되어 있다.Current methods for removing lead acid from high-acid crude oil include physical methods (blending, adsorption, extraction) and chemical methods (caustic soda washing, decarboxylation, esterification).
현재 제시되고 있는 납센산 분리 또는 전환기술은 아래와 같은 문제점이 있으며, 본 발명에서는 이를 탈피한 극성 초임계유체 기반 신개념 무촉매 납센산 전환기술을 개발하여 제공을 하고자 한다. The currently proposed separation or conversion technology of lead acid has the following problems, and in the present invention, it is intended to develop and provide a new concept of non-catalytic conversion of lead acid by polar supercritical fluid.
- 물리적 방법인 블렌딩법은, 사용 가능한 고산도원유 함량이 낮고, 고산도원유-전통원유간혼화성이 악화되는 문제점이 있으며, 납센산은 후속 촉매공정에 촉매 비활성화 등 악영향을 미치는 문제점이 있다. The blending method, which is a physical method, has a problem of low crude oil acidity and poor intermixability with high-acid crude oil and traditional crude oil, and has a problem in that the catalytic activity of the catalyst is adversely affected by the subsequent catalyst process.
- 물리적 방법인 흡착법은, 고농도 납센산이 포함된 고산도원유를 다룰 수 있는 장점이 있으나, 흡착 후 환경에 유해한 납센산을 처리하기 위한 공정의 한계를 지니고 있다. - The physical method, the adsorption method, has the advantage of being able to deal with high acidity crude oil containing high concentration of tungsten acid, but it has limitations in the process to treat lead acid which is harmful to the environment after adsorption.
- 물리적 방법인 추출법은, 주로 액-액 계면에서 납센산을 수용성 액체로 추출하는 공정으로 초중질원유내 포함된 납센산 제거에 효과적이지 않고, 안정된 W/O 에멜전이 형성하기 때문에 이로부터 납센산을 분리하는데 한계가 있다. - The physical extraction method is mainly a process of extracting lead acid into a water-soluble liquid at the liquid-liquid interface. It is not effective in removing the lead acid contained in the crude oil and forms a stable W / O emulsion. Therefore, There is a limit in separating the water.
- 화학적 방법인 가성소다 세척법은, 과량의 폐수를 발생시키며 안정한 W/O 에멀전을 형성시켜 처리하기 어려운 문제점이 있다.- The chemical caustic soda washing method generates excessive wastewater and forms a stable W / O emulsion, which is difficult to treat.
- 화학적 방법인 탈카르복실화 및 에스테르화 반응은, 고온·고압 조건에서 금속담지촉매, Co-Mo, Ni-Mo계 촉매, 금속산화물계 촉매를 이용하는 방법으로, 촉매를 활용한 납센산 전환기술은 모델화합물에는 비교적 효과적이나, rag layer에 포함된 불순물(황, 물에 용해된 무기물, unfilterable solid 등)으로 인해 촉매의 활성이 급격히 악화되는 문제점 있어 실제 desalter에서 배출되는 납센산 제거에 효과적이지 않다.- The decarboxylation and esterification reaction, which is a chemical method, is a method using metal supported catalyst, Co-Mo, Ni-Mo based catalyst and metal oxide based catalyst at high temperature and high pressure condition, Is relatively effective for model compounds, but the activity of the catalyst is rapidly deteriorated due to the impurities contained in the rag layer (sulfur, minerals dissolved in water, unfilterable solid, etc.) and is not effective in removing the lead acid released from the actual desalter .
● 극성 ● Polarity 초임계유체내In the supernatant system 고활성 수소를 활용한 Utilizing highly active hydrogen 납센산Lead acid 전환기술 Conversion technology
일부 극성 초임계유체는 자체적으로 발생하는 고활성 수소(radical, hydride, proton)을 발생하여 이를 활용할 경우 외부에서 제공하는 수소 및 촉매를 활용하지 않고서도 효과적인 탈카르복실화 반응 및 에스테르화 반응으로 납센산을 유용물질로 전환할 수 있는 장점이 있다.Some polar supercritical fluids generate self-generated high activity hydrocarbons (radicals, hydrides, and proton), which can be effectively used for decarboxylation and esterification without the use of hydrogen and catalyst provided externally. There is an advantage that the sensate can be converted into a useful substance.
특히 초임계유체는 zero 표면장력, 기체와 같은 침투성, 높은 반응성, 높은 용해성 등으로 물과 유기물질이 혼합된 rag layer에 존재하는 납센산 및 에멀전을 유용물질로 전환하는데 매우 효과적이다.In particular, supercritical fluids are very effective in converting lead acid and emulsion present in a rag layer mixed with water and organic materials into useful materials, such as zero surface tension, gas permeability, high reactivity and high solubility.
본 발명은 전통원유 또는 비전통원유의 정제시 발생하는 래그 레이어 내에 포함되어 있는 유용물질을 분리할 수 있도록 래그 레이어 처리장치를 제공하고자 한다.The present invention is intended to provide a lag layer processing apparatus for separating useful substances contained in a lag layer generated upon purification of conventional crude oil or non-conventional crude oil.
또한, 에멀젼 상태인 래그 레이어가 고점도로 인한 배관라인 및 구성품에 가해지는 부하(부담)로 발생되는 다양한 문제점을 해결할 수 있도록 이루어진 래그 레이어 처리장치를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a lag layer processing apparatus capable of solving various problems caused by a load (burden) applied to piping lines and components due to a high viscosity of a lag layer in an emulsion state.
이러한 본 발명의 목적을 해결하고자 이루어지는 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치는, 유동성을 향상시키고, 고압 펌핑할 수 있도록 이루어진 래그 레이어 공급장치와; 상기 고압의 보조용매를 공급하는 보조용매 공급장치와; 상기 래그 레이어 공급장치와 보조용매 공급장치로부터 래그 레이어와 보조용매를 공급받아 초임계 반응을 시키는 초임계 반응장치와; 상기 초임계 반응장치에서 걸린 초임계 상태를 풀어주는 초임계 해제장치와; 상기 초임계 해제장치를 통해 초임계 상태가 해제된 래그 레이어에서 상분리를 통하여 유용물질을 분리하도록 이루어진 상분리 장치를 포함한다.To solve the object of the present invention, a lag layer processing apparatus for obtaining a useful material in a lag layer includes a lag layer supplying apparatus for improving fluidity and pumping at a high pressure; An auxiliary solvent supply device for supplying the high-pressure auxiliary solvent; A supercritical reaction device for supplying a lag layer and a co-solvent from the lag layer supply device and the co-solvent supply device to perform a supercritical reaction; A supercritical release device for releasing supercritical state in the supercritical reaction device; And a phase separator configured to separate useful material through phase separation in a rag layer whose supercritical state has been released through the supercritical release device.
상기 래그 레이어 공급장치는 유동성을 향상시키고, 고압 펌핑할 수 있도록 이루어진 래그 레이어용 공급펌프장치를 포함하도록 이루어지며,The lag layer supply device is configured to include a feed pump device for a lag layer, which is capable of improving fluidity and pumping at a high pressure,
상기 래그 레이어용 공급펌프장치는, 일측으로 래그 레이어 입구와 래그 레이어 출구가 구비되고 타측으로 플런져 작동용 홀이 구비된 시린저 몸체와, 상기 시린저 몸체 내에 구비되어 왕복이동을 하는 플런져와, 상기 시린저 몸체의 하측에 구비되어 유입된 래그 레이어를 교반시키는 래그 레이어 교반장치와, 상기 시린저 몸체를 감싸도록 설치되어 유입된 래그 레이어를 가열하도록 하는 래그 레이어 가열장치를 포함하여 래그 레이어의 점도를 변화시켜 유동성을 향상시킬 수 있도록 이루어진 래그 레이어용 시린저 펌프와; 상기 래그 레이어용 시린저 펌프의 플런져를 작동시키는 플런져 구동장치를 포함한다.The feed pump device for a lag layer includes a syringe body having a rag layer inlet and a rag layer outlet on one side and a plunger operation hole on the other side, a plunger provided in the syringe body for reciprocating movement, A lag layer stirring device provided at a lower side of the syringe body to stir the introduced lag layer, and a lag layer heating device installed to enclose the syringe body to heat the introduced lag layer, A syringe pump for a lag layer configured to improve fluidity by changing viscosity; And a plunger drive device for operating the plunger of the syringe pump for the lag layer.
이와 같이 이루어진 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치는 래그 레이어를 초임계 처리하여 래그 레이어에 포함되어 있는 유용물질이 상분리를 통하여 획득될 수 있으며, 이로 인하여 비전통원유에서 다량으로 발생하는 래그 레이어의 처리에 대한 문제점을 해결할 수 있는 한편, 비전통원유에서 원유의 생산효율성을 높일 수 있다. In the lag layer processing apparatus for obtaining a useful material in the lag layer having the above-described structure of the present invention, the useful material contained in the lag layer can be obtained through phase separation by performing the supercritical processing of the lag layer, And the production efficiency of crude oil can be increased in non-conventional crude oil.
즉, 비전통원유에서 다량으로 발생하는 래그 레이어 내에는 다량의 원유를 포함하고 있으며, 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치는 비전통원유에서 다량으로 발생하는 래그 레이어 내에는 다량의 원유를 분리할 수 있음으로써 비전통원유에서 원유의 생산효율성을 높일 수 있다.That is, a large amount of crude oil is contained in the lag layer generated in a large amount in the non-traditional crude oil, and a lag layer processing apparatus for obtaining a useful material in the lag layer according to the present invention has a large amount The production efficiency of crude oil can be increased in non-conventional crude oil.
또한, 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치는, 비전통원유의 정제시설에서 전처리 장치로 사용할 수도 있다. 즉, 비전통원유를 전처리함으로써 비전통원유의 유동성을 좋게 하고, 분리가 잘 이루어질 수 있도록 한다. 이는 전통원유를 정제하는 정제시설를 이용하여 비전통원유를 정제시 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.Further, the lag layer processing apparatus for obtaining a useful substance in the lag layer of the present invention may be used as a pretreatment apparatus in a refinery facility of non-traditional crude oil. In other words, preprocessing of non-traditional crude oil improves the fluidity of non-traditional crude oil and makes it possible to separate well. This can solve the problems that occur when refining crude oil using conventional refining facilities.
또한, 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치에 포함되어 있는 래그 레이어용 공급펌프장치에서는 초임계 반응이 발생하도록 래그 레이어를 고압의 상태로 펌핑을 하되, 유동성을 좋게 전환하여 공급함으로써 배관라인과 이에 구비되어 있는 밸브 등과 같은 각종 구성요소에 작용하는 부담을 줄일 수 있으며, 초임계 반응이 잘 발생할 수 있도록 보조용매와 잘 혼합이 이루어질 수 있을 것이다.Further, in the feed pump device for a lag layer included in the lag layer processing device for obtaining a useful substance in the lag layer of the present invention, the lag layer is pumped at a high pressure so that a supercritical reaction occurs, Thereby reducing the burden imposed on various components such as the piping line and the valves provided therein, and can be mixed well with the auxiliary solvent so that the supercritical reaction can occur well.
도 1은 본 발명의 실시 예를 나타낸 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예를 나타낸 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치의 구성 중 래그 레이어 공급장치에 대한 개략도.
도 3은 본 발명의 실시 예를 나타낸 래그 레이어 공급장치의 구성 중 래그 레이어용 시린저 펌프에 대한 단면 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram of a lag layer processing apparatus for obtaining a useful substance in a lag layer showing an embodiment of the present invention. Fig.
Fig. 2 is a schematic view of a lag layer supplying apparatus in a configuration of a lag layer processing apparatus for obtaining a useful substance in a lag layer showing an embodiment of the present invention; Fig.
3 is a schematic cross-sectional view of a syringe pump for a lag layer in a configuration of a lag layer supply device showing an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.It is to be understood that the terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to a conventional or dictionary sense and that the configurations shown in the embodiments and drawings described herein are only the most preferred embodiments of the present invention It is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiments disclosed herein, and that various equivalents and modifications may be made thereto without departing from the scope of the present invention.
본 발명은 석유화학 정제시설(Refinery)에 설치된 제염기(desalter)에서 발생되는 에멀젼 상태의 래그 레이어(rag layer)에서 유분 및 유용물질을 획득할 수 있도록 이루어진 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치이다.The present invention relates to a method for obtaining a useful substance in a rag layer which is capable of acquiring oil and useful materials in a rag layer in an emulsion state generated in a desalter installed in a petrochemical refining facility Lag layer processing apparatus.
즉, 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치는, 초임계 조건하에서 래그 레이어를 반응시켜 래그 레이어에 포함되어 있는 유분 및 유용물질을 층분리하여 획득할 수 있도록 하며, 래그 레이어의 유동성을 좋게 하고, 래그 레이어(rag layer)가 보조용매와 잘 혼합이 이루어진 후 초임계 반응기에 공급될 수 있도록 함으로써 초임계 반응이 잘 이루어질 수 있도록 하였다.That is, the lag layer processing apparatus for obtaining a useful substance in the lag layer according to the present invention reacts with the lag layer under supercritical conditions so that the oil and the useful substance contained in the lag layer can be separated and obtained, The fluidity of the layer is improved and the rag layer is mixed well with the co-solvent and then supplied to the supercritical reactor so that the supercritical reaction can be performed well.
이러한 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치에 대한 실시 예를 나타낸 첨부 도면을 참조하여 설명하도록 하다.An embodiment of a lag layer processing apparatus for obtaining a useful substance in the lag layer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하면,Referring to Figure 1,
본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치는 유동성을 향상시키고, 고압 펌핑할 수 있도록 이루어진 래그 레이어 공급장치(1)와; 상기 고압의 보조용매를 공급하는 보조용매 공급장치(2)와; 상기 래그 레이어 공급장치(1)와 보조용매 공급장치(2)로부터 래그 레이어와 보조용매를 공급받아 초임계 반응을 시키는 초임계 반응장치(3)와; 상기 초임계 반응장치(3)에서 걸린 초임계 상태를 풀어주는 초임계 해제장치(4)와; 상기 초임계 해제장치(4)를 통해 초임계 상태가 해제된 래그 레이어에서 상분리를 통하여 유용물질을 분리하도록 이루어진 상분리 장치(7)를 포함하며,A lag layer processing apparatus for obtaining a useful material in a lag layer according to the present invention comprises: a lag layer supply apparatus (1) configured to improve fluidity and pump at a high pressure; An auxiliary solvent supply device (2) for supplying the high pressure auxiliary solvent; A
상기 래그 레이어 공급장치(1)는 유동성을 향상시키고, 고압 펌핑할 수 있도록 이루어진 래그 레이어용 공급펌프장치(1a)와, 상기 래그 레이어용 공급펌프장치(1a) 전단에 설치되어 펌프로 이송하기 전 교반을 통하여 점도를 낮춰 유동성을 좋게하도록 하는 인라인 믹서(1b)를 포함한다. The lag
상기 초임계 해제장치(4)는, 온도와 압력을 낮추어 래그 레이어의 초임계 상태를 해제하는 장치로 래그 레이어를 냉각시키는 냉각장치(5)와, 상기 초임계 반응장치(3)의 초임계 압력을 제어하도록 하는 컨트롤 밸브(6)를 포함한다.The supercritical release device (4) comprises a cooling device (5) for cooling the lag layer with an apparatus for releasing the supercritical state of the lag layer by lowering the temperature and the pressure, a supercritical pressure And a control valve (6) for controlling the control valve (6).
상기 래그 레이어용 공급펌프장치(1a)는 연속식 초임계 공정에서 고점도인 래그 레이어(rag layer)가 고압(350bar)인 초임계 반응장치(3)에 장입 시킬 수 있도록 하며, 점도를 낮추워 유동성을 높이도록 이루어진 구성이다. The
도 2를 참조하면,Referring to Figure 2,
이러한 래그 레이어용 공급펌프장치(1a)는, 일측으로 래그 레이어 입구(11a)와 래그 레이어 출구(11b)가 구비되고 타측으로 플런져 작동용 홀(11c)이 구비된 시린저 몸체(11)와, 상기 시린저 몸체(11) 내에 구비되어 왕복이동을 하는 플런져(12)와, 상기 시린저 몸체(11)의 하측에 구비되어 유입된 래그 레이어를 교반시키는 래그 레이어 교반장치(13)와, 상기 시린저 몸체(11) 내에 구비되어 있는 자성체(14)와, 상기 시린저 몸체(11)를 감싸도록 설치되어 유입된 래그 레이어를 가열하도록 하는 래그 레이어 가열장치(15)를 포함하여 래그 레이어의 점도를 변화시켜 유동성을 향상시킬 수 있도록 이루어진 래그 레이어용 시린저 펌프(10)와; 상기 래그 레이어용 시린저 펌프(10)의 플런져(12)를 작동시키는 플런져 구동장치(20)로 이루어진다.The
상기 래그 레이어용 시린저 펌프(10)는 연속적으로 펌핑이 이루어질 수 있도록 다수개의 고점도 원유펌프(10a, 10b)가 병렬구조로 배치되게 설치된다.A plurality of high viscosity
이러한 상기 래그 레이어용 시린저 펌프(10)는 플런져 작동용 홀(11c)로 유입되고 배출되는 저점용 액체에 의하여 플런져(12)가 상하로 이동하고, 상기 상하로 이동하는 플런져(12)에 의하여 고점도의 래그 레이어가 래그 레이어 입구(11a)로 유입된 후 래그 레이어 출구(11c)를 통하여 배출되게 된다.The
상기 플런져 작동용 홀(11c)로 유입되고 배출되는 저점용 액체는 보통 물을 사용하며, 래그 레이어 출구(11c)를 통하여 배출되는 래그 레이어 배출압력(P2)이 350bar 이상으로 배출될 수 있도록 플런져 작동용 홀(11c)로 유입되는 저점용 액체 유입압력(P3)은 350bar 이상의 압력으로 유입된다.The low point liquid which is introduced into and discharged from the
상기 래그 레이어 입구(11a)로 유입된 고점도의 래그 레이어는 래그 레이어 교반장치(13)와 자성체(14) 및 래그 레이어 가열장치(15)에 의하여 유동이 좋은 저점도 상태의 래그 레이어로 변경되어 배관라인을 따라 래그 레이어가 원활한 이동상태를 보이게 된다.The high viscosity lag layer introduced into the
이와 같이 고점도 상태의 래그 레이어가 저점도 상태의 래그 레이어로 변경되어 배관라인을 따라 이동을 함으로써 고압발생과 밸브 등으로 오작동 및 누수 등과 같은 문제점을 해결할 수 있게 된다.As described above, the lag layer in the high viscous state is changed to the lag layer in the low viscous state and moves along the pipeline line, thereby solving the problems such as malfunction and leakage by high pressure generation and valve.
상기 래그 레이어 교반장치(13)는 시린저 몸체(11) 내에 유입된 래그 레이어를 교반시켜 유동성을 좋게 하는 한편, 래그 레이어 가열장치(15)에 의하여 편중되게 가열되는 것을 방지한다.The lag
상기 자성체(14)는 영구자석 또는 전자석 등을 사용할 수 있다.The
상기 래그 레이어 가열장치(15)는 시린저 몸체(11)를 감싸도록 설치되며, 보통 래그 레이어가 유입되는 하측부분에 설치되는 것이 효과면에서 바람직하며, 통상적으로 전기가열방식을 사용하여 제어장치에 의한 제어가 가능하도록 한다.The rag
상기 플런져 구동수단(20)은 래그 레이어용 시린저 펌프(10)가 래그 레이어를 이동시킬 수 있도록 플런져(12)를 왕복이동 시키기 위한 구성으로, 상기 플런져 구동수단(20)은 시린저 몸체(11)의 상부에 고압(P3)을 발생시켜 고압으로 플런져(12)을 고압으로 밀도록 함으로써 시린저 몸체(11) 내에 유입되어 있는 고점도의 래그 레이어가 고압(P2)의 상태로 배출되도록 한다. The plunger driving means 20 is configured to reciprocate the
도 2에서는 저점도 액체를 이용한 플런져 구동수단(20)의 실시 예를 나타낸 것이다.2 shows an embodiment of the plunger drive means 20 using a low viscosity liquid.
저점도 액체를 이용하는 플런져 구동수단(20)은, 저점도 액체를 공급하기 위한 저점도 액체 공급용 탱크(21)와, 사용된 액체를 회수하는 폐수탱크(22)와, 상기 저점도 액체 공급탱크(21)의 액체를 래그 레이어용 시린저 펌프(10)에 각각 공급하도록 이루어진 병렬로 설치되는 다수의 저점도 액체 펌프(23)와, 액체가 저점도 액체 공급탱크(21)에서 래그 레이어용 시린저 펌프(10)로 공급된 후 배출되어 폐수탱크(22)로 이동할 수 있도록 이루어진 저점도 액체 배관라인과, 상기 저점도 액체 배관라인에 구비되어 저점도 액체의 이송방향을 제한하는 다수의 체크밸브(24)를 포함한다.A plunger drive means (20) using a low viscosity liquid includes a low viscosity liquid supply tank (21) for supplying a low viscosity liquid, a wastewater tank (22) for recovering the used liquid, A plurality of low viscosity liquid pumps 23 provided in parallel for supplying the liquid in the
상기 저점도 액체 펌프(23)는 래그 레이어용 시린저 펌프(10)의 수와 동일한 수로 설치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the low
상기 보조용매 공급장치(2)는 보조용매를 초임계 반응장치(3)에 장입시키기 위한 장치로써 고압용 액체 펌프를 사용하며, 보조용매는 물 또는 알코올 등을 사용한다.The auxiliary
상기 초임계 반응장치(3)는 초임계 조건인 온도 450℃, 압력 350bar에서 래그 레이어가 보조용매와 반응할 수 있도록 이루어진 구성으로, 상기 초임계 반응장치(3)는 튜브타입으로 가늘고 길게 제작된 초임계 반응기 유닛을 다수 개 배치하고, 이를 직렬로 연결하여 최대한 균일한 에너지 전달이 일어나도록 이루어지며, 불순물에 의한 막힘을 방지할 수 있도록 초임계 반응기 유닛은 길이방향이 지면과 소정 각도(약 15도)로 경사(기울어)지도록 설치된다.The
상기 초임계 반응장치(3)는 다수개의 초임계 반응기 유닛이 1열 또는 복수 열로 구성될 수도 있다.In the
상기 초임계 해제장치(4)는 초임계 반응 후 초임계 상태를 풀어 주는 구성으로, 초임계 상태의 래그 레이어를 냉각시키는 냉각장치(5)와, 래그 레이어의 압력을 조절하는 컨트롤 밸브(6)를 포함한다.The
상기 냉각장치(5)에서는 초임계 반응장치(3)를 통과한 래그 레이어의 온도를 낮추는 구성이다.In the
상기 컨트롤 밸브(6)는 초임계 반응장치(3)에서 초임계 반응이 발생하도록 압력을 조절하는 구성으로, 컨트롤 밸브(6)의 전단부분에서는 초입계 압력이 걸리도록 하며, 후단부분에서는 초입계 압력이 풀어지도록 한다. 즉, 래그 레이어가 컨트롤 밸브(6)를 통과할 경우 대기압으로 압력이 풀리게 된다. The
상기 상분리 장치(7)는 초임계 반응을 한 후 초임계 상태가 풀어진 래그 레이어를 상분리하여 유분 및 유용물을 획득하도록 한 구성으로, 상분리 장치(7)에 구비된 상분리 용기 내에서는 깨끗한 유분 및 유용물질과 첨가물인 보조용매(물 또는 알코올)과 불순물이 층을 형성하여 분리된다.The
상기 보조용매(물 또는 알코올)은 밸브 및 펌프를 사용하여 보조용매 공급장치(2)에 안내하여 재 사용하도록 한다.The auxiliary solvent (water or alcohol) is guided to the auxiliary
이와 같이 이루어지는 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치에서는 초임계 반응장치(3)에 공급되기 전의 래그 레이어가 래그 레이어 공급장치(1)에서 가열 및 교반이 이루어짐으로써 유동성이 좋아지고, 보조용매 공급장치(2)에서 공급되는 용매와의 혼합이 잘 이루어짐으로써 고점도 상태의 래그 레이어가 이동함으로써 발생하는 큰 부하로 인하여 발생할 수 있는 밸브와 같은 구성요소의 오작동 및 파손 등을 방지할 수 있으며, 래그 레이어와 용매와의 혼합이 잘 이루어져 초임계 반응 효율이 향상되게 된다.In the lag layer processing apparatus for obtaining a useful material in the lag layer as described above, the lag layer before being supplied to the
또한, 이러한 본 발명인 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치는 전통원유를 사용하는 정제시설의 전처리 시설로 사용될 수 있으며, 사용시에는 종래의 전통원유 정제시설을 사용하여 비전통원유를 정제할 수도 있을 것으로 예측된다. In addition, the lag layer processing apparatus for obtaining a useful substance in the lag layer of the present invention can be used as a pretreatment facility for refining facilities using traditional crude oil, and when used, refines non-traditional crude oil using conventional conventional crude refining facilities It is predicted that it will be possible.
1 : 래그 레이어 공급장치 2 : 보조용매 공급장치
3 : 초임계 반응장치 4 : 초임계 해제장치
5 : 냉작장치 6 : 컨트롤 밸브
7 : 상분리 장치
10 : 래그 레이어용 시린저 펌프 11 : 시린저 몸체
12 : 플런져 13 : 교반장치
14 : 자성체 15 : 래그 레이어 가열장치
20 : 플런져 구동수단 31 : 저점도 액체 공급탱크
32 : 폐수탱크 33 : 저점도 액체 펌프
34 : 체크밸브1: rag layer supplying device 2: auxiliary solvent supplying device
3: supercritical reactor 4: supercritical reactor
5: Cold working device 6: Control valve
7: phase separator
10: syringe pump for the rag layer 11: syringe body
12: Plunger 13: Stirring device
14: magnetic substance 15: rag layer heating device
20: plunger drive means 31: low viscosity liquid supply tank
32: waste water tank 33: low viscosity liquid pump
34: Check valve
Claims (4)
상기 래그 레이어 공급장치(1)는 유동성을 향상시키고, 고압 펌핑할 수 있도록 이루어진 래그 레이어용 공급펌프장치(1a)를 포함하도록 이루어지며,
상기 래그 레이어용 공급펌프장치(1a)는,
일측으로 래그 레이어 입구(11a)와 래그 레이어 출구(11b)가 구비되고 타측으로 플런져 작동용 홀(11c)이 구비된 시린저 몸체(11)와, 상기 시린저 몸체(11) 내에 구비되어 왕복이동을 하는 플런져(12)와, 상기 시린저 몸체(11)의 하측에 구비되어 유입된 래그 레이어를 교반시키는 래그 레이어 교반장치(13)와, 상기 시린저 몸체(11)를 감싸도록 설치되어 유입된 래그 레이어를 가열하도록 하는 래그 레이어 가열장치(15)를 포함하여 래그 레이어의 점도를 변화시켜 유동성을 향상시킬 수 있도록 이루어진 래그 레이어용 시린저 펌프(10)와;
상기 래그 레이어용 시린저 펌프(10)의 플런져(12)를 작동시키는 플런져 구동장치(20)를 포함함을 특징으로 하는 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치.A lag layer supply device (1) configured to improve fluidity and to pump at a high pressure; An auxiliary solvent supply device (2) for supplying a high pressure auxiliary solvent; A supercritical reaction device 3 for supplying a lag layer and an auxiliary solvent from the lag layer supplying device 1 and the auxiliary solvent supplying device 2 to perform a supercritical reaction; A supercritical release device 4 for releasing supercritical state in the supercritical reaction device 3; And a phase separator (7) configured to separate the useful substance through phase separation in a rag layer whose supercritical state has been released through the supercritical release device (4)
The lag layer supply device 1 is configured to include a feed pump device 1a for a lag layer which is capable of improving fluidity and pumping at a high pressure,
The feed pump apparatus 1a for the lag layer includes:
A syringe body 11 having a rag layer inlet 11a and a rag layer outlet 11b at one side and a plunger operation hole 11c at the other side; A lag layer stirring device 13 which stirs the introduced lag layer provided at the lower side of the syringe lower body 11 and a lag layer stirring device 13 installed to surround the syringe lower body 11 A lag layer syringe pump (10) including a lag layer heating device (15) for heating the introduced lag layer so as to improve the fluidity by changing the viscosity of the lag layer;
And a plunger driving device (20) for operating the plunger (12) of the syringe pump (10) for the lag layer.
상기 래그 레이어용 공급펌프장치(1a)의 전단에는 공급되는 래그 레이어의 유동성이 향상되도록 인라인 믹서(1b)가 설치됨을 특징으로 하는 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치.The method according to claim 1,
Characterized in that an inline mixer (1b) is installed in the front end of the feed pump device (1a) for the lag layer so as to improve the fluidity of the lag layer supplied thereto.
상기 초임계 해제장치(4)는, 온도와 압력을 낮추어 래그 레이어의 초임계 상태를 해제하는 장치로 래그 레이어를 냉각시키는 냉각장치(5)와, 상기 초임계 반응장치(3)의 초임계 압력을 제어하도록 하는 컨트롤 밸브(6)를 포함함을 특징으로 하는 래그 레이어 내에서 유용물질을 획득하기 위한 래그 레이어 처리장치.The method according to claim 1,
The supercritical release device (4) comprises a cooling device (5) for cooling the lag layer with an apparatus for releasing the supercritical state of the lag layer by lowering the temperature and the pressure, a supercritical pressure And a control valve (6) for controlling the operation of the lag layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170052645A KR101777713B1 (en) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | The rag layer processing device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020170052645A KR101777713B1 (en) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | The rag layer processing device |
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KR101777713B1 true KR101777713B1 (en) | 2017-09-12 |
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ID=59926544
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6807849B1 (en) | 2002-10-28 | 2004-10-26 | The University Of Tulsa | Foam generator and viscometer apparatus and process |
KR101726972B1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-04-13 | 성균관대학교산학협력단 | Conversion method of rag layer using supercritical alcohols |
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2017
- 2017-04-25 KR KR1020170052645A patent/KR101777713B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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US6807849B1 (en) | 2002-10-28 | 2004-10-26 | The University Of Tulsa | Foam generator and viscometer apparatus and process |
KR101726972B1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-04-13 | 성균관대학교산학협력단 | Conversion method of rag layer using supercritical alcohols |
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