KR101937401B1 - Heavy oil reforming apparatus equipped with screws and heavy oil reforming method using the same - Google Patents

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KR101937401B1 KR1020170106126A KR20170106126A KR101937401B1 KR 101937401 B1 KR101937401 B1 KR 101937401B1 KR 1020170106126 A KR1020170106126 A KR 1020170106126A KR 20170106126 A KR20170106126 A KR 20170106126A KR 101937401 B1 KR101937401 B1 KR 101937401B1
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이철위
전영표
송병진
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한국화학연구원
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Abstract

The present invention relates to a heavy oil reforming apparatus provided with a screw, a method for operating the same, and a method for reforming heavy oil using the apparatus in the reforming of heavy oil using hydrocracking reaction. The heavy oil reforming apparatus provided with the screw of the present invention can supply a new catalyst into a reaction unit through the rotation of the screw and simultaneously discharge the waste catalyst used to the outside of the reaction unit. As a result, the catalyst can be continuously replaced without stopping the process, and the activity of the hydrocracking reaction catalyst can be continuously and excellently maintained. Therefore, the quality of the final product is remarkably enhanced, and at the same time, the present invention has a useful effect of continuously producing high quality products even in long-term operation of the apparatus.

Description

스크류가 장착된 중질유 개질 장치 및 이를 이용한 중질유 개질 방법{Heavy oil reforming apparatus equipped with screws and heavy oil reforming method using the same}[0001] The present invention relates to a heavy oil reforming apparatus equipped with a screw and a heavy oil reforming apparatus equipped with the screw,

본 발명은 수소첨가분해반응을 이용한 중질유 개질에 있어서, 스크류가 장착된 중질유 개질 장치, 이의 운전방법, 및 상기 장치를 이용한 중질유 개질 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heavy oil reforming apparatus equipped with a screw, a method of operating the screw, and a method for reforming heavy oil using the apparatus in the reforming of heavy oil using hydrocracking reaction.

현재 세계 각국은 원유의 중질화 및 매장량 감소에 따른 자원문제의 위험에 직면해 있으며, 그로 인해 중질유의 경질화를 통한 고부가화 기술이 부각되고 있다. 특히 고부가화 기술에 의해서 생성되는 휘발유(gasoline), 등유(kerosene), 경유(diesel), 중간 증류유, 나프타 제품과 같은 저 비점의 액상 제품에 대한 수요는 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 최근에는 중질유를 분해하여 경질유를 얻는 방법으로서 수소첨가분해법에 대한 관심이 집중되고 있다. 수소첨가분해에 의하면 가솔린뿐만 아니라 등유(kerosene)나 경유(diesel) 등의 중간 증류 제품도 얻을 수 있고, 또한 운전조건에 따라 생성유의 수율을 변화시킬 수 있으며, 또한 생성유의 품질이 환경에 적합한 고품질이기 때문이다.Currently, countries around the world are facing the risk of resource problems due to heavy crude oil and a decrease in their reserves. As a result, high - priced technologies are emerging through the hardening of heavy oil. In particular, demand for low boiling liquid products such as gasoline, kerosene, diesel, intermediate distillate and naphtha products produced by high-cost technologies is steadily increasing. Recently, attention has been focused on hydrocracking as a method of decomposing heavy oil and obtaining light oil. According to the hydrogenolysis, intermediate distillation products such as kerosene and diesel can be obtained as well as gasoline, and the yield of produced oil can be changed according to the operating conditions. Also, .

현재 중질유 개질을 위해서 다양한 반응기 타입을 이용한 연속식 수소첨가분해 기술이 사용되고 있다. 촉매가 고정된 상태에서 반응이 진행되는 고정 베드(Fixed-bed) 반응기는 초기 설치비용이 낮고 운전과정이 간단하다는 장점이 있지만 반응도중 충진된 촉매층의 교환이 불가능하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 전처리 공정이 포함된 공정(특허문헌 2)이 개발된 바 있지만 이는 추가 비용이 발생하는 단점이 있다. 촉매 유동층 반응기를 사용할 경우 높은 전환율의 장점이 있지만 반응이 진행될수록 잔류 탄소 및 코크 형성의 영향으로 촉매가 뭉쳐져서 가라앉는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 반응기 내의 열점 형성을 야기 시키고 일정한 운전조건(온도, 압력, 촉매와 반응물의 접촉시간, 촉매 유동)을 유지시키기 어렵게 만든다. 생성물의 품질 유지를 위해서는 값비싼 촉매 교환이 자주 이루어져야 하는 단점이 있다. 슬러리 베드 반응기의 경우, 중질유 내에 포함된 아스팔텐 및 불순물이 다량 함유된 원료의 개질이 가능한 장점이 있지만(비특허문헌 1) 반응이 완료된 촉매가 미반응된 잔류물 및 코크와 함께 반응기에 잔류하며 촉매 재사용이 어려운 단점이 있다.Currently, continuous hydrocracking techniques using various reactor types are being used to modify heavy oil. Fixed-bed reactors, in which the reaction proceeds in the fixed state of the catalyst, are advantageous in that the initial installation cost is low and the operation process is simple. However, the catalyst layer can not be replaced during the reaction. In order to overcome such disadvantages, a process including a pretreatment process (patent document 2) has been developed, but it has a disadvantage that additional costs are incurred. The use of a catalytic fluidized bed reactor has the advantage of a high conversion rate, but as the reaction progresses, the catalyst is aggregated and sinks due to the residual carbon and coke formation. This phenomenon causes hot spots in the reactor and makes it difficult to maintain certain operating conditions (temperature, pressure, contact time of catalyst and reactants, catalyst flow). In order to maintain the quality of the product, there is a disadvantage that expensive catalyst exchanges must be frequently performed. In the case of the slurry bed reactor, it is possible to modify raw materials containing a large amount of asphaltenes and impurities contained in the heavy oil (Non-Patent Document 1), but the reaction-completed catalyst remains in the reactor together with unreacted residues and coke It is difficult to reuse the catalyst.

이상에서 살펴본 바와 같이 다양한 반응기를 이용한 중질유의 수소첨가분해반응 기술이 개발되어 왔지만, 여전히 높은 활성을 가진 촉매의 수명연장을 통해서 경제성이 높은 생성물(휘발유, 경유, 중간 증류분)을 생산할 수 있는 기술 개발이 필요하다.As described above, the hydrocracking reaction technology of heavy oil using various reactors has been developed. However, the technology capable of producing highly economical products (gasoline, diesel, and middle distillate) Development is needed.

이에, 본 발명자들은 촉매를 사용한 중질유 개질 공정에 있어서, 반응 중에도 촉매 효율을 관리하여 지속적으로 우수한 개질 효율을 달성할 수 있는 방법을 고안하기 위해 노력하던 중, 본 발명에 따른 스크류가 장착된 중질유 개질 장치가, 스크류 회전으로 반응 중 새로운 촉매 공급과 사용된 폐촉매 배출이 동시에 가능한 바, 적은 비용과 촉매의 소모로 중질유 개질 효율을 현저히 향상시키고, 이를 지속적으로 우수하게 유지하여, 생산물의 품질 또한 우수하게 유지할 수 있음을 규명한 바, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have made efforts to devise a method capable of continuously achieving excellent reforming efficiency by managing the catalyst efficiency during the reaction in the heavy oil reforming process using the catalyst, The apparatus can improve the efficiency of the reforming of the heavy oil due to the low cost and the consumption of the catalyst by continuously rotating the screw and enabling the new catalyst supply and the used catalyst exhaust during the reaction to be simultaneously performed. The present invention has been completed based on this finding.

한국등록특허 제 10-1555000호Korean Patent No. 10-1555000 미국등록특허 제 7517446B2호U.S. Patent No. 7517446B2

M.J.Angeles et al., Catalysis Today, 220, (2014) 274-294M. J. Angels et al., Catalysis Today, 220, (2014) 274-294

본 발명의 목적은 중질유의 수소첨가분해반응 공정에 있어서, 공정의 중단 없이 촉매 교환이 가능하여, 촉매 활성을 우수하게 유지시키고, 동시에 이로부터 제조되는 최종 생성물의 품질을 우수하게 유지시킬 수 있는 중질유 개질 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a process for the hydrocracking reaction of heavy oil which is capable of exchanging the catalyst without interruption of the process and which can maintain the catalytic activity excellently while maintaining the quality of the final product produced therefrom, And to provide a reforming apparatus.

본 발명의 다른 목적은 상기 중질유 개질 장치를 사용한 중질유 개질 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for modifying heavy oil using the heavy oil reforming apparatus.

상기 목적을 달성하기 위해,In order to achieve the above object,

본 발명은 중질유 및 수소 공급부;The present invention relates to a fuel cell system comprising: a heavy oil and a hydrogen supply unit;

촉매 공급부;A catalyst supply unit;

상기 중질유 및 수소 공급부와 상기 촉매 공급부가 연결되며, 중질유의 수소첨가분해반응이 일어나는 스크류가 장착된 반응부; 및A reaction part connected to the heavy oil and the hydrogen supply part and the catalyst supply part and equipped with a screw to cause hydrocracking reaction of the heavy oil; And

상기 반응부와 연결되며 생성물을 수집하는 생성물 수집부;를 포함하는 수소첨가분해반응을 이용한 중질유 개질 장치를 제공한다.And a product collecting part connected to the reaction part and collecting the product. The present invention also provides a heavy oil reforming apparatus using the hydrocracking reaction.

또한, 본 발명은 중질유, 수소 및 촉매를 스크류가 장착된 반응부로 공급하는 단계(단계 1);The present invention also relates to a process for producing a catalyst comprising the steps of: (1) supplying heavy oil, hydrogen and a catalyst to a reaction vessel equipped with a screw;

상기 스크류가 장착된 반응부에서 중질유를 수소첨가분해반응 시키는 단계(단계 2); 및A step of hydrocracking the heavy oil in the reaction part equipped with the screw (step 2); And

상기 단계 2의 반응 후, 수득된 생성물을 수집하는 단계(단계 3)를 포함하는 중질유 개질 방법이되,Comprising the step of collecting the product obtained after the reaction of step 2, step 3,

상기 반응부에 장착된 스크류를 회전시켜 반응부 내로 새로운 촉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 방법을 제공한다.And a new catalyst is supplied into the reaction part by rotating the screw mounted on the reaction part.

본 발명의 스크류가 장착된 중질유 개질 장치는, 스크류의 회전을 통해 반응부 내로 새로운 촉매 공급과, 동시에 반응부 외부로 사용된 폐촉매를 배출할 수 있는 바, 공정의 중단 없이, 연속적으로 촉매를 교환할 수 있고, 또한 수소첨가분해반응 촉매 활성을 지속적으로 우수하게 유지시킬 수 있는 바, 최종 생성물의 품질을 현저히 향상시키며, 동시에 장기간의 장치 운전에도 지속적으로 우수한 품질의 생성물을 생산할 수 있는 유용한 효과가 있다.The heavy oil reforming apparatus equipped with a screw according to the present invention can discharge new catalysts into the reaction part and simultaneously exhaust the waste catalysts used outside the reaction part through the rotation of the screw, And can also maintain the catalytic activity of the hydrocracking reaction continuously, thereby remarkably improving the quality of the final product, and at the same time, producing useful products capable of continuously producing high-quality products even in long-term operation of the apparatus .

도 1은 본 발명 장치를 이용하되, 스크류 수동 조작을 통한 DAO(De Asphalted Oil)의 수소첨가분해 반응 경과일에 따른 생성물의 비점별 함량 그래프이다.
도 2는 본 발명 실시예 1 장치를 사용한 DAO(De Asphalted Oil)의 수소첨가분해 반응 경과일에 따른 생성물의 비점별 함량 그래프이다.
도 3은 본 발명 실시예 2 장치를 사용한 감압 잔사유의 수소첨가분해 반응 경과일에 따른 생성물의 비점별 함량 그래프이다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 스크류가 장착된 중질유 개질 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명 장치 일 구체예의 반응부에 장착되는 스크류 엘리먼트의 개략도이다.
도 6은 본 발명 장치 일 구체예의 반응부에 장착되는 스크류 엘리먼트의 상세 확대 도면이다.
도 7은 본 발명 장치 일 구체예의 촉매 공급부에 장착되는 스크류 엘리먼트의 개략도이다.
1 is a graph showing the boiling point content of products according to the elapsed days of hydrocracking reaction of DAO (De Asphalted Oil) using the apparatus of the present invention.
2 is a graph showing the boiling point content of products according to the elapsed days of hydrocracking reaction of DAO (De Asphalted Oil) using the apparatus of Example 1 of the present invention.
3 is a graph showing the boiling point content of products according to the elapsed days of hydrocracking reaction of reduced-pressure residues using the apparatus of Example 2 of the present invention.
4 is a schematic view of a screw-mounted heavy oil reforming apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view of a screw element mounted in a reaction part according to an embodiment of the present invention.
6 is a detailed enlarged view of a screw element to be attached to a reaction part according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic view of a screw element mounted on a catalyst supply of an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

이하 설명은 발명의 이해를 돕기 위해서 제시하는 것이며, 본 발명이 이하 설명의 내용으로 제한되지 않는다.The following description is provided to assist the understanding of the invention, and the present invention is not limited to the following description.

본 발명은 중질유 및 수소 공급부;The present invention relates to a fuel cell system comprising: a heavy oil and a hydrogen supply unit;

촉매 공급부;A catalyst supply unit;

상기 중질유 및 수소 공급부와 상기 촉매 공급부가 연결되며, 중질유의 수소첨가분해반응이 일어나는 스크류가 장착된 반응부; 및A reaction part connected to the heavy oil and the hydrogen supply part and the catalyst supply part and equipped with a screw to cause hydrocracking reaction of the heavy oil; And

상기 반응부와 연결되며 생성물을 수집하는 생성물 수집부;를 포함하는 수소첨가분해반응을 이용한 중질유 개질 장치를 제공한다.And a product collecting part connected to the reaction part and collecting the product. The present invention also provides a heavy oil reforming apparatus using the hydrocracking reaction.

이하, 본 발명 중질유 개질 장치를 각 구성부로 상세히 설명한다.Hereinafter, the heavy oil reforming apparatus of the present invention will be described in detail with each constituent unit.

본 발명에 따른 중질유 개질 장치에 있어서, 상기 중질유 및 수소 공급부는 중질유 수소첨가분해반응의 반응물인 중질유 및 수소를 반응부로 공급한다.In the heavy oil reforming apparatus according to the present invention, the heavy oil and the hydrogen supplier supply heavy oil and hydrogen, which are reactants of the heavy hydrocracking decomposition reaction, to the reaction section.

여기서, 상기 중질유는 순수한 중질 탄화수소 성분만을 함유한 것일 수 있으나, 일반적으로 중질 탄화수소를 주성분으로 함유하되, 예를 들어, 유황 불순물과 금속 불순물 등의 불순물을 포함하는 중질유일 수 있고, 일반적으로 적어도 0.2, 0.3, 또는 0.5 중량ppm의 금속을 함유하는 중질 탄화수소 유분일 수 있으며, 예를 들어, 감압 증류로부터 얻어질 수 있는 분류로, 감압 유분(VD), 감압 잔사유(De Asphalted oil) 등 일 수 있고, 비점 분포로 예시한다면, 350℃ 이상, 370℃ 이상, 500℃ 이상, 또는 530℃ 이상의 비점을 갖는 중질유일 수 있다.Here, the heavy oil may contain only a pure heavy hydrocarbon component, but may be a heavy oil containing a heavy hydrocarbon as a main component, for example, impurities such as sulfur impurities and metal impurities, and generally at least 0.2 (VD), deasphalted oil (De Asphalted oil), and the like, which can be obtained from, for example, vacuum distillation. And may be a heavy oil having a boiling point of 350 DEG C or higher, 370 DEG C or higher, 500 DEG C or higher, or 530 DEG C or higher, as exemplified by boiling point distribution.

또한, 상기 중질유는 예를 들어 중질 탄화수소를 최소 10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 50 중량% 이상, 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상, 99 중량% 이상으로 함유하는 것일 수 있고, 바람직하게 50 중량% 이상의 중질 탄화수소를 함유하는 혼합물일 수 있다.The heavy oil may contain at least 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%, 40 wt%, 50 wt%, 60 wt%, 70 wt%, 80 wt% heavy hydrocarbons, , At least 90 wt.%, At least 95 wt.%, At least 97 wt.%, At least 99 wt.%, Preferably at least 50 wt.% Of heavy hydrocarbons.

나아가, 상기 중질유는 공급 시 별도의 용매 없이, 또는 용매와 함께 공급될 수 있는데, 여기서, 사용 가능한 용매로는 특별한 제한은 없으나, 일례로, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 테트라-히드로퓨란, 디-클로로메탄, n-헥산, n-펜탄, 트리데칸, 이의 혼합물 등을 사용할 수 있고, 중질유를 반응부로 공급함에 있어 사용될 수 있는 것이라면, 제한 없이 사용 가능하다.Further, the heavy oil may be supplied with no solvent or with a solvent at the time of feeding, and examples of the usable solvent include benzene, toluene, xylene, tetra-hydrofuran, di- Chloromethane, n-hexane, n-pentane, tridecane, mixtures thereof and the like can be used, and any of them can be used without limitation as long as they can be used to supply the heavy oil to the reaction part.

한편, 상기 수소는 수소 기체, 또는 고압 수소 기체이되, 상기 수소 기체는 순수한 수소 기체일 수 있으나, 일반적으로 수소를 주성분으로 함유하는 혼합 수소 기체일 수 있는데, 불순물을 함유한 혼합 기체일 수 있고, 예를 들어, 상기 불순물로는 질소, 산소 등과 같은 수소 기체가 아닌 여타의 기체를 함유할 수 있다.The hydrogen may be a hydrogen gas or a high-pressure hydrogen gas. The hydrogen gas may be a pure hydrogen gas, but may be a mixed hydrogen gas containing hydrogen as a main component. The hydrogen gas may be a mixed gas containing impurities, For example, the impurities may include other gases other than hydrogen gas such as nitrogen, oxygen, and the like.

또한, 상기 공급부에 공급되는 수소, 또는 수소 함유 혼합 기체는 순수한 수소 기체를 최소 10 부피% 이상, 20 부피% 이상, 30 부피% 이상, 40 부피% 이상, 50 부피% 이상, 60 부피% 이상, 70 부피% 이상, 80 부피% 이상, 90 부피% 이상, 95 부피% 이상, 97 부피% 이상, 99 부피% 이상으로 함유하는 것일 수 있고, 바람직하게 95 부피% 이상으로 수소 기체를 함유하는 것을 사용할 수 있다.The hydrogen or the hydrogen-containing mixed gas supplied to the supply unit may contain at least 10 vol%, at least 20 vol%, at least 30 vol%, at least 40 vol%, at least 50 vol%, at least 60 vol% At least 70 vol%, at least 80 vol%, at least 90 vol%, at least 95 vol%, at least 97 vol%, at least 99 vol%, and preferably at least 95 vol% .

다른 한편, 상기 공급부의 중질유 및 수소를 공급함에 있어, 별도의 경로로 반응부로 공급될 수 있고, 또는 하나의 경로를 통하여 반응부에 공급될 수 있다.On the other hand, in supplying the heavy oil and hydrogen of the supply part, it may be supplied to the reaction part through a separate path or may be supplied to the reaction part through one path.

또한, 본 발명 장치의 중질유 및 수소 공급부는 이에 제한되지는 않으나, 예를 들어 본 발명 도 4에 개시되어 있는 개략도와 같이 중질유 주입 용기(11) 및 펌프(12)를 더 포함할 수 있고, 한편 고압 수소를 저장하고 흘려주는 부스터 펌프(13), 저장 압력용기(14), 유량제어장치(15)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 유량제어장치(15)를 조절하여 장치 내로 유입되는 수소를 조절할 수 있고, 바람직하게 연속적으로 수소를 유입시킬 수 있다.In addition, the heavy oil and hydrogen supplier of the apparatus of the present invention is not limited thereto, but may further include a heavy oil injection vessel 11 and a pump 12, for example, as schematically shown in FIG. 4 of the present invention, A booster pump 13 for storing and flowing high-pressure hydrogen, a storage pressure vessel 14, and a flow rate control device 15. Here, the flow control device 15 can be adjusted to regulate the hydrogen introduced into the device, and preferably to continuously introduce hydrogen.

한편, 중질유와 수소가 반응부 내부에 공급되는 공급부 유입측의 반응기 내부와의 온도 편차를 정밀하게 제어하기 위한 가열수단을 더 포함할 수 있는데, 일 예로, 본 발명 도 4와 같이 예비 가열장치(16)를 더 포함할 수 있다.[0030] In the meantime, it is possible to further include a heating means for precisely controlling the temperature deviation between the heavy oil and the hydrogen inside the reactor on the inlet side of the feed portion to be supplied into the reaction portion. For example, 16).

또한, 상기 중질유 및 수소 공급부는 중질유의 무게와 압력 특성을 연속적으로 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.The heavy oil and hydrogen supplier may further include a measuring unit for continuously measuring the weight and pressure characteristics of the heavy oil.

본 발명에 따른 중질유 개질 장치에 있어서, 상기 촉매 공급부는 중질유의 수소첨가분해반응을 촉진시키기 위한 촉매를 공급하되, 특히, 본 발명 스크류가 장착된 반응부에서는 새로운 촉매를 공급함과 동시에 유기적으로 또는 연속적으로 상기 반응부 외부로 기 사용된 폐촉매를 배출할 수 있게 설계될 수 있다.In the apparatus for reforming heavy oil according to the present invention, the catalyst supply unit supplies a catalyst for promoting hydrocracking reaction of heavy oil. In particular, in the reaction unit equipped with the screw of the present invention, a new catalyst is supplied, Can be designed to discharge spent catalyst outside the reactor.

보다 구체적으로, 본 발명 스크류가 장착된 반응부는 스크류의 회전을 통하여 반응부 내로 촉매를 공급받고, 또한, 운전이 시작되어 촉매의 충진이 완전히 끝난 시점 이후에는 동시에 다른 한편으로 회전을 통하여 이미 사용된 폐촉매를 반응부 외부로 배출시키는 바, 반응 중에도 연속적인 촉매 교환이 가능한 특징이 있다.More specifically, in the reaction part equipped with the screw of the present invention, the catalyst is supplied into the reaction part through the rotation of the screw, and after the start of the operation and the filling of the catalyst is completely finished, The spent catalyst is discharged to the outside of the reaction part, so that the catalyst can be continuously exchanged even during the reaction.

구체적으로 본 발명 도 4와 같이, 촉매 공급부(20)는 촉매를 보관하는 저장 용기를 1개 이상으로 더 포함할 수 있고, 예를 들어 제1 촉매 저장 용기(21) 및 제2 촉매 저장 용기(22)를 더 포함할 수 있다.4, the catalyst supply unit 20 may further include at least one storage container for storing the catalyst, and may include, for example, a first catalyst storage vessel 21 and a second catalyst storage vessel 22).

나아가, 촉매 공급부는 반응기 내의 스크류(31)와 유기적으로 연결시키거나, 또는 그렇지 않을 수 있는데, 촉매 공급과 동시에 스크류가 회전할 수 있도록 설계하는 경우, 예를 들어 촉매 공급부 역시 스크류(23)를 사용할 수 있고, 촉매 공급부의 스크류(23)의 회전과 반응부의 스크류(31) 회전을 동시에 하도록 유기적으로 연결하여 설계할 수 있을 것이다.Further, if the catalyst supply portion is designed to be rotatable with the screw 31 in the reactor, or not at the same time as the catalyst supply, for example, the catalyst supply portion may also be provided with the screw 23 And can be designed to be connected organically so that the rotation of the screw 23 of the catalyst supply part and the rotation of the screw 31 of the reaction part are simultaneously performed.

즉, 촉매 공급부의 스크류를 회전시켜 촉매가 반응부로 유입되게 하고, 상기 촉매 공급부의 스크류의 회전과 동시적으로 반응부의 스크류가 회전될 수 있도록 하여, 유입되는 촉매가 스크류를 따라 반응부 내로 유입되게 하고, 동시에 반응부 스크류의 다른 한편으로 폐촉매가 반응부 외부로 배출되도록 설계할 수 있을 것이다.That is, the screw of the catalyst supply part is rotated to allow the catalyst to flow into the reaction part, and the screw of the reaction part can be rotated simultaneously with the rotation of the screw of the catalyst supply part, so that the introduced catalyst flows into the reaction part along the screw And at the same time, the waste catalyst may be designed to be discharged to the outside of the reaction part on the other side of the reaction part screw.

또한, 상기 촉매 공급부의 스크류(23)는 수동 또는 자동으로 회전할 수 있도록 설계될 수 있고, 스크류의 일 피치 길이는 특별히 제한되지는 않으나, 공급되는 촉매가 스크류 조작이 아닌 작용에 의해, 예상치 못하게 반응부 내로 공급되지 않도록 피치 길이를 적절히 짧게 하여, 되도록 많은 회전수에도, 공급되는 촉매 양과 배출되는 폐촉매 양을 미세하게 조절할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.In addition, the screw 23 of the catalyst supply unit can be designed to be manually or automatically rotated, and the length of one pitch of the screw is not particularly limited. However, the operation of the supplied catalyst is not unexpected It is desirable that the pitch length is appropriately shortened so as not to be supplied into the reaction part so that the amount of the catalyst to be supplied and the amount of the waste catalyst to be discharged can be finely adjusted even at as many revolutions as possible.

다만, 지나치게 피치 길이가 짧아지는 경우, 촉매가 스크류 사이에 뭉쳐 막히거나, 움직이지 않아 고장이 발생할 수 있는 바, 촉매의 형상, 크기 등을 고려하여 피치 길이를 적절히 조절하여 설계할 수 있고, 다른 한편으로 피치 길이를 지나치게 길게 할 경우, 중력과 같이 임의로 조절되지 않는 작용, 또는 힘에 의해 촉매가 예상치 못하게 이동할 수 있는 문제가 있는 바, 상술된 바를 고려하여 적절하게 피치 길이를 선택하는 것이 바람직하다.However, when the pitch length is excessively short, the catalyst may be clogged or clogged between the screws, resulting in malfunction. As a result, the pitch length can be appropriately adjusted in consideration of the shape and size of the catalyst, On the other hand, when the pitch length is excessively long, there is a problem that the catalyst can not be controlled arbitrarily, such as gravity, or that the catalyst can move unexpectedly by force. It is therefore preferable to select the pitch length appropriately in consideration of the above- .

이에 제한되지 않으나, 본 발명 촉매 공급부에 사용되는 스크류로는 도 7에 나타낸 바와 같은 스크류를 사용할 수 있다. 도 7의 스크류는 중심축 직경이 3 내지 6, 4 내지 5, 또는 약 4.8의 비율일 때, 최외각 스크류 직경은 8 내지 14, 9 내지 12, 10 내지 11, 또는 11.3의 비율일 수 있다. 또한, 여기서 스크류 피치 구간은 1 피치당 4 내지 8, 5 내지 7, 또는 6.6 비율로 할 수 있고, 중심축의 총 피치 수는 특별히 제한되지는 않으나, 일례로, 10 내지 30, 15 내지 25, 또는 20 내지 25의 피치 수를 가질 수 있다. 또 다르게 상기 피치 각각은 동일할 수 있고, 상이한 피치 길이를 갖는 것일 수 있으나, 바람직하게 동일한 피치 길이를 갖는 것을 사용할 수 있다. 한편, 촉매 공급부의 스크류의 일부분은 스크류가 아닐 수 있고, 또한, 스크류가 아닌 부분은 손잡이부 또는 스크류 회전 조작부인 것으로 이해될 수 있다.As the screw used in the catalyst supply part of the present invention, a screw as shown in Fig. 7 can be used, though not limited thereto. 7 may have a ratio of 8 to 14, 9 to 12, 10 to 11, or 11.3 when the center axis diameter is in the range of 3 to 6, 4 to 5, or about 4.8. Here, the screw pitch period may be set at a ratio of 4 to 8, 5 to 7, or 6.6 per pitch, and the total number of pitches of the central axis is not particularly limited, but may be 10 to 30, 15 to 25, And may have a pitch number of 20 to 25. [ Alternatively, each of the pitches may be the same and may have different pitch lengths, but preferably those having the same pitch length can be used. On the other hand, it can be understood that a portion of the screw of the catalyst supply portion may not be a screw, and the portion other than the screw may be a handle portion or a screw rotation operation portion.

한편, 스크류의 재질로는, 특별히 제한되지는 않으나, 사용되는 촉매 크기, 촉매의 형상, 촉매의 성분 등을 고려하여, 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 촉매가 스크류를 따라 미끄러지지 않도록 적당한 거칠기를 가지는 재료를 스크류 재질로 사용할 수 있고, 촉매 성분에 영향을 주지 않는 재료를 선정하여 사용할 수 있을 것이다.On the other hand, the material of the screw is not particularly limited, but may be appropriately selected in consideration of the size of the catalyst used, the shape of the catalyst, the components of the catalyst, and the like. For example, a material having an appropriate roughness may be used as a screw material so that the catalyst does not slide along the screw, and a material that does not affect the catalyst component may be selected and used.

다만, 상기 촉매는 중질유의 수소첨가분해반응 촉매로 알려진 것이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 본 기술 분야의 종래 사용되었던 모든 수소첨가분해반응 촉매를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게, 한국 등록특허 10-1555000에서 중질유의 수소첨가분해반응에 적용 가능하다고 확인된 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 하기 본 발명 실시예와 같이 1%Ni-4.5%Mo/Goethite 촉매를 사용할 수 있다.However, the catalyst can be used without limitation as long as it is known as a catalyst for hydrocracking reaction of heavy oil, and all of the hydrocracking catalysts conventionally used in the technical field can be used. More preferably, the catalyst is disclosed in Korean Patent No. 10-1555000 A catalyst confirmed to be applicable to hydrocracking reaction of heavy oil can be used. For example, a 1% Ni-4.5% Mo / Goethite catalyst may be used as in the following embodiments of the present invention.

본 발명에 따른 중질유 개질 장치에 있어서, 상기 스크류가 장착된 반응부는 상기 중질유 및 수소 공급부와 연결되고, 상기 촉매 공급부와 연결된다.In the heavy oil reforming apparatus according to the present invention, the reaction unit equipped with the screw is connected to the heavy oil and the hydrogen supply unit and is connected to the catalyst supply unit.

이러한 연결에 있어서, 그 형태는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어 특히 기체가 아닌 촉매를 반응기로 용이하게 공급하기 위하여, 바람직하게 촉매 공급부가 상단에서 하단의 방향으로 연결되는 형태일 수 있고, 한편, 상기 중질유 및 수소 공급부 역시 상단에서 하단으로 연결될 수 있으나, 측면에서 연결되는 형태일 수도 있다.In this connection, the form is not particularly limited, but may be, for example, a form in which the catalyst supply portion is preferably connected in the direction from the upper end to the lower end in order to easily supply the non-gaseous catalyst to the reactor, The heavy oil and the hydrogen supply unit may be connected to each other from the upper end to the lower end, but they may be connected at the side.

또한, 상기 반응부는 스크류 장착을 채택하는 것으로부터 종래의 중질유 개질 장치와 다르게 촉매의 공급과 배출을 장치 중단 없이 용이하게 조절할 수 있는데, 특히 스크류 회전에 따라 새로운 촉매가 반응부 내로 순차적으로 공급되고, 다른 한편의 기 사용된 폐촉매를 역시 순차적으로 반응부 외부로 배출할 수 있다.In addition, since the reaction part adopts screw mounting, unlike the conventional heavy oil reforming device, the supply and discharge of the catalyst can be easily controlled without stopping the apparatus. In particular, new catalyst is supplied into the reaction part in accordance with the rotation of the screw, The used spent catalyst on the other side can also be discharged sequentially out of the reaction part.

이에, 상기 반응부 스크류의 회전을 통하여 전체적인 반응기 내의 촉매 활성을 컨트롤할 수 있고, 결과적으로, 중질유 수소첨가분해반응을 조절하여, 제조되는 생성물의 생성 효율을 우수하게 유지할 수 있는 효과가 달성된다.Thus, the catalytic activity in the reactor can be controlled through the rotation of the reaction part screw, and as a result, the production efficiency of the produced product can be maintained excellent by controlling the heavy hydrogenolysis reaction.

특히, 종래의 고정층(Fixed bed), 또는 슬러리 형태로 촉매를 사용하는 반응기는 반응 중에 촉매 교환이 불가하고, 교체를 하더라도 비교적 오랜 기간 후에서야, 촉매 효율이 많이 저하된 시점에서, 반응을 중단하고, 사용된 촉매 전부를 교체해야 하는 바, 촉매 소모가 심하고, 비용 소모가 심한 단점이 있었다.Particularly, in a conventional fixed bed or a reactor using a catalyst in the form of a slurry, the catalyst can not be exchanged during the reaction, and the reaction is stopped at a time when the catalyst efficiency is significantly lowered only after a relatively long period of time , All of the used catalysts must be replaced, and there is a disadvantage in that the catalyst is wasted and the cost is wasted.

또한, 장치의 작동 중에 제조되는 생성물의 품질과 촉매의 반응 효율에 있어서도 종래의 장치는 이를 통제할 수 있는 방법과 수단이 없었던 바, 사용 시간이 경과할 수록 품질이 크게 저하되고, 반응 효율 또한 크게 저하되는 단점이 있었다.In addition, there is no method and means for controlling the quality of the product produced during the operation of the apparatus and the reaction efficiency of the catalyst. Conventionally, the quality of the catalyst deteriorates as the use time elapses, .

반면, 본 발명 장치의 스크류가 회전을 통하여, 반응부 내 전체의 촉매 중 스크류 말단 부분에 가장 오래 사용된 촉매, 즉 활성이 가장 저하된 폐촉매를 우선적으로 외부로 배출할 수 있고, 또한, 회전수를 조절하여 미세하게 반응부 내의 촉매 활성을 조절할 수 있는 바, 특히 생성물 품질 관리에 우수한 장점이 있다.On the other hand, through the rotation of the screw of the apparatus of the present invention, the catalyst that has been used for the longest time at the screw end portion of the catalyst among all the catalysts in the reaction portion, that is, the spent catalyst with the lowest activity, can be preferentially discharged to the outside, It is possible to finely control the activity of the catalyst in the reaction part by controlling the number of the catalysts, and thus it is advantageous especially in product quality control.

한편, 본 발명 반응부에 있어서, 스크류를 장착하되, 상기 반응부는 외벽을 갖는 하우징을 포함할 수 있고, 이 외벽 내부로 또 다른 하우징을 1개 이상으로 더 가질 수 있다. 여기서, 스크류가 상기 하우징의 외벽 내로 위치될 수 있고, 바람직하게 하우징 중심에 위치할 수 있다. 나아가, 스크류가 하우징 상단에서 하단까지 연속적으로 위치할 수 있거나, 또는 하우징 내부의 일부분만이 스크류일 수 있고, 또는 스크류의 상단과 하단 중 하나 또는 둘 모두가 하우징 밖으로 돌출되어 있을 수 있다. 한편, 하우징 내부의 스크류를 회전시키기 위하여 별도의 조절 수단을 더 포함하거나, 또는 하우징 외부로 스크류를 돌출시키거나, 스크류의 중심축만을 하우징 외부로 돌출시켜, 이를 조작하여 스크류 회전을 조작할 수 있다.Meanwhile, in the reaction part of the present invention, a screw is mounted, and the reaction part may include a housing having an outer wall, and one or more further housings may be provided inside the outer wall. Here, a screw may be located in the outer wall of the housing, preferably in the center of the housing. Further, the screw may be continuously positioned from the top of the housing to the bottom, or only a portion of the interior of the housing may be a screw, or one or both of the top and bottom of the screw may protrude out of the housing. Meanwhile, it is possible to further include a separate adjusting means for rotating the screw in the housing, or to project the screw to the outside of the housing, or to project only the central shaft of the screw to the outside of the housing, .

다른 한편, 상기 스크류의 중심축 또는 외부로 돌출된 스크류를 상기 촉매 공급부의 또 다른 스크류와 연계적으로 회전할 수 있도록 맞닿게 할 수 있고, 또는 별도의 연계 수단을 더 포함하여, 서로 다른 축을 가지는 스크류가 유기적으로 회전할 수 있도록 연결할 수 있다.On the other hand, the central shaft of the screw or the outwardly protruding screw can be brought into contact with the other screw of the catalyst supply unit so as to be rotatable in connection with each other, or a separate connecting means can be provided, The screw can be connected to rotate organically.

또 다른 한편, 반응부 내의 스크류 피치 길이는, 특별히 제한되지 않으나, 피치 길이가 스크류에 로드되는 촉매가, 중력과 같은 조절되지 않는 힘 또는 작용으로 흐르거나, 움직이지 않을 수 있게 짧게 하는 것이 바람직하다. 다만, 지나치게 피치 길이를 짧게 하는 경우, 촉매가 스크류 사이에 막히거나, 뭉치는 현상이 일어날 수 있는 바, 상술된 바를 고려하여 적절하게 조절할 수 있을 것이다.On the other hand, the screw pitch length in the reaction part is not particularly limited, but it is preferable that the catalyst in which the pitch length is loaded on the screw is shortened so that it flows or does not move due to an uncontrolled force or action such as gravity . However, when the pitch length is excessively shortened, the catalyst may be clogged or clumped between the screws, which may be suitably adjusted in consideration of the above.

다른 한편, 상기 피치 길이를 짧게 하고, 반응부 내의 스크류가 많을수록 보다 미세하게 촉매 공급 및 배출을 조절할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, there is an advantage that the pitch length can be shortened, and the more the screw in the reaction part is, the finer the catalyst supply and discharge can be controlled.

나아가, 상기 스크류는 회전을 수행하여 폐촉매를 반응부의 하단부로 배출하고, 동시에 상단부로는 새로운 촉매가 공급되는 것으로 이해될 수 있으나, 또 다른 양태로는 회전을 수행하여 폐촉매를 반응부의 상단부로 배출하고, 동시에 하단부에서부터 새로운 촉매를 공급할 수 있다.Further, it can be understood that the screw rotates to discharge the waste catalyst to the lower end of the reaction part, and at the same time, a new catalyst is supplied to the upper end. In another embodiment, And at the same time a new catalyst can be supplied from the lower end.

또한, 상기 스크류는 수직으로 세워진 것일 수 있고, 선택적으로 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 또는 70° 이상으로 기울어진 형상일 수 있다. 다른 예로는 수평하게 스크류를 위치시키고, 회전에 의해 역시 좌, 우, 또는 우, 좌의 방향으로 촉매를 공급하고, 동시에 폐촉매를 배출시킬 수 있다.In addition, the screw may be vertically erected and may optionally be shaped at 10, 20, 30, 40, 50, 60, or 70 degrees or more. As another example, it is possible to feed the catalyst in the left, right, or right and left directions by rotating the screw horizontally, and at the same time, to discharge the spent catalyst.

이러한 설계 변경은 반응부 내의 스크류와 하우징 사이의 간극을 고려하여 변경할 수 있고, 바람직하게 촉매가 스크류 사이에 막히는 등의 고장이 일어나지만 않는 설계 변경이라면 제한 없이 본 발명의 범주에 포함된다.Such a design change can be changed in consideration of the gap between the screw and the housing in the reaction section, and is included in the scope of the present invention without limitation if the design change is such that the catalyst does not clog, for example, clogging between the screws.

구체적인 예를 들면 이에 제한되지는 않으나, 본 발명 반응부에 사용되는 스크류로는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같은 스크류를 사용할 수 있다. 도 5의 개략도를 살펴보면, 반응부 스크류의 총 길이가 약 800 내지 1000, 700 내지 900, 800 내지 900, 또는 840의 비율일 때, 스크류 전체 피치 수는 50 내지 100, 60 내지 90, 70 내지 80, 또는 70의 피치수를 가질 수 있고, 하나의 피치 길이는 예를 들어, 8 내지 16, 10 내지 14, 또는 12의 비율일 수 있다. 또 다르게 상기 피치 각각은 동일할 수 있고, 상이한 피치 길이를 갖는 것일 수 있으나, 바람직하게 동일한 피치 길이를 갖는 것을 사용할 수 있다. 한편으로 반응부 스크류는 스크류가 아닌 부분을 가질 수 있는데, 길이 비율로 약 150 내지 200, 160 내지 190, 또는 184의 비율의 길이일 수 있다. 또한, 이 길이 중 일부 또는 전체를 스크류의 손잡이부 또는 조작부인 것으로 이해할 수 있고, 다른 한편으로는 10 내지 30, 또는 21 길이 비율로 손잡이부 또는 조작부인 것으로 설정할 수 있다. 또 다른 한편으로 스크류가 아닌 부분을 상기 촉매 공급부의 스크류와 연계될 수 있도록 설계될 수 있고, 또는 스크류 부분을 상기 촉매 공급부의 스크류와 연계되도록 설계할 수도 있고, 또는 상호 별개의 조작으로 회전할 수 있도록 설계할 수 있다. 본 발명 도 6의 스크류 확대 도면을 살펴보면, 바람직한 스크류 1 피치 길이가 12인 것을 확인할 수 있고, 또한 스크류를 이루는 부분의 두께는 약 0.6 내지 1, 또는 0.7 내지 0.9, 또는 0.85의 비율을 가질 수 있다. 또한, 중심축 직경 대비 최외각 스크류 직경은 약 10 내지 20 : 15 내지 30의 비율로 설정될 수 있고, 도면과 같이 14 : 20.2의 비율일 수 있다.For example, the screw used in the reaction part of the present invention may be a screw as shown in FIG. 5 and FIG. 6, though it is not limited thereto. 5, when the total length of the reaction part screw is about 800 to 1000, 700 to 900, 800 to 900, or 840, the total pitch number of the screw is 50 to 100, 60 to 90, 70 to 80 , Or a pitch number of 70, and one pitch length may be a ratio of, for example, 8 to 16, 10 to 14, or 12. Alternatively, each of the pitches may be the same and may have different pitch lengths, but preferably those having the same pitch length can be used. On the other hand, the reaction part screw may have a non-screw part, which may be a length ratio of about 150 to 200, 160 to 190, or 184 in length. It should be understood that some or all of these lengths may be handles or operating parts of the screw, and on the other hand, they may be handles or operating parts in a length ratio of 10 to 30 or 21. On the other hand, a non-screw portion may be designed to be associated with the screw of the catalyst supply portion, or the screw portion may be designed to be associated with the screw of the catalyst supply portion, . 6, it can be seen that the preferable pitch length of one screw is 12, and the thickness of the screw portion may have a ratio of about 0.6 to 1, or 0.7 to 0.9, or 0.85 . In addition, the outermost screw diameter in relation to the central axis diameter may be set at a ratio of about 10 to 20: 15 to 30, and may be a ratio of 14: 20.2 as shown in the figure.

나아가, 상기 반응부의 구체적인 일 예로, 본 발명의 도 4에서와 같은 반응부(30)를 들 수 있는데, 반응부는 내부에 설치된 스크류(31) 외에도 다수의 열전대를 포함할 수 있고, 이로부터 반응부 내부의 온도를 고온으로 유지할 수 있다. 또한, 반응부 내부에 수소첨가분해반응이 가장 바람직한 온도 및 압력으로 유지될 수 있도록 별도의 가열수단 또는 압력유지수단을 더 포함할 수 있다.4, the reaction unit 30 may include a plurality of thermocouples in addition to the screw 31 installed therein, and the reaction unit 30 may include a plurality of thermocouples, The internal temperature can be maintained at a high temperature. Further, the reaction section may further include additional heating means or pressure holding means so that the hydrocracking reaction can be maintained at the most preferable temperature and pressure.

여기서, 상기 반응부에서 중질유의 수소첨가분해반응은 이에 제한되는 것은 아니나, 350 내지 500℃, 360 내지 490℃ 온도, 370 내지 480℃ 또는 380 내지 480℃ 온도에서 수행될 수 있고, 한편 수소압력은 70 내지 200 bar, 75 내지 190 bar, 또는 80 내지 170 bar에서 수행될 수 있고, 액체 시간당 공간 속도(liquid hourly space velocity; LHSV)는 0.15 내지 0.55 hr-1의 조건하에서 수행될 수 있으나, 상기의 중질유 수소첨가분해반응(수첨반응)의 반응 조건은 공급 원료, 반응기, 촉매, 등과 같은 변수에 따라, 상이할 수 있고, 수소첨가분해반응이 수행되어 중질유의 비점을 낮추는 반응으로 생성물이 수득될 수 있는 것이라면 제한 없이 본 발명에 포함되고, 특히, 본 발명이 제공하고자 하는 바가 중질유 개질 장치이고, 여기서 촉매의 공급과 배출을 동시에 달성하는 스크류 형태의 반응부(반응기)를 채택하는 점에 있고, 이로부터 현저히 상승된 효율을 달성하고자 하는 것인 바, 통상의 기술자라면, 수소첨가분해반응 자체의 반응조건만을 달리하는 것은 본 발명의 범주에 포함되는 것임을 용이하게 이해할 수 있다.The hydrocracking reaction of the heavy oil in the reaction part can be performed at 350 to 500 ° C, 360 to 490 ° C, 370 to 480 ° C or 380 to 480 ° C, 70 to 200 bar, 75 to 190 bar, or 80 to 170 bar, and the liquid hourly space velocity (LHSV) may be performed under the condition of 0.15 to 0.55 hr -1 , The reaction conditions of the heavy hydrocracking reaction (hydrogenation reaction) may differ depending on the parameters such as the feedstock, the reactor, the catalyst, and the like, and the hydrocracking reaction is performed to lower the boiling point of the heavy oil, In particular, the present invention is intended to provide a heavy oil reforming apparatus, in which a screw-type half- (Reactor), and it is intended to attain a remarkably elevated efficiency. It will be understood by those of ordinary skill in the art that the different reaction conditions of the hydrocracking reaction itself are included in the scope of the present invention It can be easily understood.

본 발명에 따른 중질유 개질 장치에 있어서, 상기 생성물 수집부는 상기 반응부와 연결되며, 중질유 수소첨가분해반응으로 수득되는 생성물을 수집한다.In the heavy oil reforming apparatus according to the present invention, the product collecting unit is connected to the reaction unit and collects the product obtained by the heavy hydrocracking reaction.

여기서, 상기 생성물 수집부는 일 예로 본 발명의 도 4와 같은 생성물 수집부(40)일 수 있고, 생성물 수집부는 수집용기를 1개 또는 2개 이상 포함할 수 있으며, 2개 이상인 경우 병렬, 직렬 또는 이의 혼합된 배열로 연결될 수 있다. 일 예로, 생성물 수집부는 제1 수집용기(41) 및 제2 수집용기(42)를 포함하며, 또 한편으로 생성물 수집 후 정압을 유지시키기 위하여, 정압 유지 레귤레이터(43), 압력 용기 및 부스터 펌프를 더 포함할 수 있다.The product collecting unit may be, for example, a product collecting unit 40 as shown in FIG. 4 of the present invention, and the product collecting unit may include one or two or more collecting containers. In the case of two or more collecting containers, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > For example, the product collecting portion includes a first collecting container 41 and a second collecting container 42, and on the other hand, a static pressure maintaining regulator 43, a pressure vessel, and a booster pump .

한편, 상기 제1 수집용기(41)와 제2 수집용기(42)는 이들 사이에 밸브를 포함할 수 있고, 이를 사용하여 압력을 차단한 후, 제2 수집용기 내의 생성물을 채취할 수 있다. 이후, 압력 용기의 가스를 제2 수집용기로 공급하여, 전체 반응시스템과 동압으로 유지시켜주고, 다시 제1 수집용기와 제2 수집용기 사이의 밸브를 열어 처음과 같은 상태로 유지할 수 있다.Meanwhile, the first collecting container 41 and the second collecting container 42 may include a valve therebetween, and after the pressure is shut off by using the valve, the product in the second collecting container may be collected. Thereafter, the gas in the pressure vessel is supplied to the second collecting vessel to maintain it at the same pressure as the entire reaction system, and the valve between the first collecting vessel and the second collecting vessel can be opened again to maintain the initial state.

다른 한편, 상기 생성물 수집부는 생성물 및 이와 혼합된 폐촉매를 분리하기 위하여 여과부를 별도로 구비하거나, 또는 생성물 수집부의 수집 용기 내에 여과 수단을 포함할 수 있다.On the other hand, the product collecting part may have a filtration part separately for separating the product and the waste catalyst mixed therewith, or may include filtration means in the collection container of the product collecting part.

여기서, 상기 여과부 또는 여과 수단은 반응 직후의 생성물로부터, 바람직하게 비점이 낮아 산업적으로 이용 가치가 높은, 경질유만을 이 외에 폐촉매를 포함하는 불순물과 분리시키기 위한 수단이고, 또는 분리수단부인 것으로 이해될 수 있다. 상기 여과 수단으로는 매쉬 형태의 여과막, 통상적으로 액체 성분의 유용성분과 고체 성분의 불순물을 분리하기 위하여 사용하는 모든 여과 장치를 모두 포함하고, 일 예로, 본 발명 도 4와 같이, 매쉬(Mash) 형태의 여과 수단을 제1 수집용기 및 제2 수집용기 각각에 포함시킬 수 있다.Here, the filtration unit or the filtration means is a means for separating only the light oil, which is industrially useful and has a low boiling point, from the product immediately after the reaction, from the impurities including the waste catalyst, or the separation means . The filtration means includes a filtration membrane in the form of a mesh, and generally includes all the filtration devices used for separating the useful component of the liquid component and the impurity of the solid component. For example, as shown in FIG. 4, May be included in each of the first collecting container and the second collecting container.

또한, 본 발명의 중질유 개질 장치는 상기 생성물 수집부에서 수집한 생성물을 분석하는 연산부를 더 포함할 수 있다.In addition, the heavy oil reforming apparatus of the present invention may further include an operation unit for analyzing the product collected by the product collecting unit.

여기서, 상기 연산부는 생성물의 비점 분포를 분석하는 것일 수 있고, 나아가, 추가적으로 이를 최초의 생성물 비점과 비교하여 변화율을 측정할 수 있고, 나아가, 촉매 활성의 상대적인 감소율을 측정할 수 있을 것이다. 이러한 연산 과정을 수행하는 것으로부터 도출되는 비점 분포의 변화율이 소정의 범위, 예를 들어 최초 대비 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 이상으로 저하되는 것으로 도출될 시에, 혹은 촉매 활성의 변화율이 소정의 범위, 예를 들어 최초의 촉매 활성 대비 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 이상으로 저하되는 것으로 도출될 시에, 상기 촉매 공급부를 조작하여 새로운 촉매를 공급하고, 폐촉매를 배출시킨다.Here, the operation unit may analyze the boiling point distribution of the product, further measure the rate of change by comparing the boiling point of the product with the initial product boiling point, and further measure the relative decrease rate of the catalyst activity. When it is deduced that the rate of change of the boiling point distribution derived from performing this calculation process falls to a predetermined range, for example, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% Or when the rate of change of the catalytic activity is deduced to fall to a predetermined range, for example, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% or more of the initial catalytic activity, To supply a new catalyst, and to discharge the spent catalyst.

나아가, 상기 연산부는 상기 촉매 공급부에 반응부로의 촉매 공급을 지시할 수 있는 기능을 더 포함하거나, 이 기능을 수행할 수 있는 또 다른 장치를 더 포함할 수 있다.Further, the operation unit may further include a function of instructing the catalyst supply unit to supply a catalyst to the reaction unit, or may further include another device capable of performing this function.

다른 한편으로는, 별도의 연산부 없이 단순하게 수집된 생성물을 관리자가 실험적으로 확인하여 임의로 촉매 공급부를 조작할 수도 있고, 또는, 최초 장치의 설정 시점부터 소정의 시간 간격으로 또는 계속하여 연속적으로 촉매가 공급될 수 있도록 자동 설정하는 방법으로 촉매 교환을 달성할 수도 있다.On the other hand, the manager may experimentally confirm the simply collected product without any separate operation unit to arbitrarily operate the catalyst supply unit, or the catalyst may be operated at a predetermined time interval from the setting time of the initial apparatus, Catalyst exchange may also be accomplished by a method of automatically setting to be supplied.

여기서, 본 발명이 제공하고자 하는 바가, 반응 중단 없이, 혹은 장치의 중단 없이, 반응부로 촉매의 공급과 동시에 폐촉매 배출을 달성하는 것이고, 이를 수행함에 있어 스크류가 장착된 반응부(반응기)를 채택하는 발명임을 고려할 때, 상기와 같이, 촉매의 교환 시점은 통상의 기술자, 또는 제조되는 생성물의 품질 및 생성 효율(촉매 효율)을 고려하여 설정 또는 변경할 수 있는 점을 당 분야 기술자는 용이하게 이해할 수 있고, 본 발명은 이러한 범주를 모두 포함한다.Here, the present invention aims at achieving the discharge of the spent catalyst at the same time as the supply of the catalyst to the reaction part without stopping the reaction or stopping the operation of the apparatus, and adopting the screwed reaction part (reactor) It can be easily understood by those skilled in the art that the time for exchanging the catalyst can be set or changed in consideration of the quality of the produced product and the production efficiency (catalyst efficiency) And the present invention encompasses all of these categories.

바람직하게, 본 발명 하기 실험예에서는 장치의 생성물 수집부에서 얻은 생성물을 GC-SIMDIS 분석하여 생성물의 비점별 분포를 확인하였는데, 바람직하게 일정한 시점별, 예를 들어, 1일, 2일, 3일, 5일, 또는 7일 경과 시점, 시간 단위로는 1시간, 2시간, 3시간, 5시간, 7시간 12시간, 18시간 또는 20시간 경과시점 등으로 분석하여 생성물의 비점 분포의 변화를 관찰할 수 있고, 이로부터 얻어지는 변화율을 분석하여 생성물 비점이 높아지는 것으로 판단되는 경우, 스크류를 회전시켜 반응기 내 촉매를 교환해주고, 반응기 내 전체 촉매 활성을 관리해 줄 수 있다.Preferably, in the following experimental examples, the product obtained by the product collecting unit of the apparatus was analyzed by GC-SIMDIS to determine the non-point distribution of the product. Preferably, the product was collected at a certain point in time, for example, , 5 days, or 7 days after the start of the test, and the change in the boiling point of the product was analyzed by analyzing the time points at 1 hour, 2 hours, 3 hours, 5 hours, 7 hours, 12 hours, 18 hours, And if the rate of change obtained from this is analyzed to determine that the product boiling point is high, the screw in the screw can be rotated to exchange the catalyst in the reactor and manage the overall catalytic activity in the reactor.

본 발명의 하기 실험예에서는 종래의 반응기와 비교하여 상대적으로 비점이 낮은, 즉 품질이 우수한 생성물을 제공할 수 있음을 확인하였고, 또한, 본 발명 스크류 타입의 장치는 26일 이상으로 지속적으로 운전하여도 여전히 처음과 같은 수준으로 생성물을 제조할 수 있음을 확인하였다(하기 실시예 및 실험예 참조).In the following experimental example of the present invention, it was confirmed that a product having a relatively low boiling point, that is, an excellent quality, can be provided as compared with the conventional reactor, and the screw type apparatus of the present invention was continuously operated for more than 26 days (See Examples and Experimental Examples described below). ≪ tb > < TABLE >

나아가, 본 발명은 중질유, 수소 및 촉매를 스크류가 장착된 반응부로 공급하는 단계(단계 1);Further, the present invention relates to a method for producing a catalyst, comprising the steps of: (1) supplying heavy oil, hydrogen and a catalyst to a reaction vessel equipped with a screw;

상기 스크류가 장착된 반응부에서 중질유를 수소첨가분해반응 시키는 단계(단계 2); 및A step of hydrocracking the heavy oil in the reaction part equipped with the screw (step 2); And

상기 단계 2의 반응 후, 수득된 생성물을 수집하는 단계(단계 3)를 포함하는 중질유 개질 방법이되,Comprising the step of collecting the product obtained after the reaction of step 2, step 3,

상기 반응부에 장착된 스크류를 회전시켜 반응부 내로 새로운 촉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 방법을 제공한다.And a new catalyst is supplied into the reaction part by rotating the screw mounted on the reaction part.

이하, 본 발명의 중질유 개질 방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the heavy oil reforming method of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명에 따른 중질유 개질 방법에 있어서, 상기 단계 1은 중질유, 수소 및 촉매를 스크류가 장착된 반응부로 공급하는 단계이다.In the heavy oil reforming method according to the present invention, step 1 is a step of supplying heavy oil, hydrogen and a catalyst to a reaction unit equipped with a screw.

여기서, 상기 중질유 및 수소는 수소첨가분해반응의 반응물로 이해될 수 있고, 상기 촉매는 수소첨가분해반응(수첨반응)의 촉매이다.Here, the heavy oil and hydrogen can be understood as reactants for hydrocracking reaction, and the catalyst is a catalyst for hydrocracking reaction (hydrogenation reaction).

상기 중질유는 비제한적인 예로, 본 기술 분야에서 인식되는 모든 범주의 중질유, 또는 중질 탄화수소이거나, 이를 주성분으로 포함하는 혼합물이고, 예를 들어, 유황 불순물과 금속 불순물과 같은 불순물을 함유하는 혼합물일 수 있고, 일반적으로는 적어도 0.2, 0.3, 또는 0.5 중량ppm의 금속을 함유하는 중질 탄화수소 유분일 수 있으며, 바람직하게, 감압 증류로부터 얻어질 수 있는 분류로, 감압 유분(VD), 감압 잔사유(De Asphalted oil) 등 일 수 있고, 비점 분포로 예시한다면, 350℃ 이상, 370℃ 이상, 500℃ 이상, 또는 530℃ 이상의 비점을 갖는 중질 탄화수소일 수 있다.The heavy oil is, by way of non-limiting example, a heavy oil or heavy hydrocarbon of all categories recognized in the art, or a mixture comprising it as a major component, for example a mixture containing impurities such as sulfur impurities and metal impurities And may generally be a heavy hydrocarbon oil fraction containing at least 0.2, 0.3, or 0.5 weight ppm of metal, and preferably may be obtained from reduced pressure distillation, such as reduced pressure oil (VD), reduced pressure residues (De Asphalted oil, etc., and may be a heavy hydrocarbon having a boiling point of 350 ° C or more, 370 ° C or more, 500 ° C or more, or 530 ° C or more,

나아가, 상기 중질유는 공급 시 별도의 용매 없이, 또는 용매와 함께 공급될 수 있는데, 여기서, 사용 가능한 용매로는 특별한 제한은 없으나, 일례로, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 테트라-히드로퓨란, 디-클로로메탄, n-헥산, n-펜탄, 트리데칸, 이의 혼합물 등을 사용할 수 있고, 중질유를 반응부로 공급함에 있어 사용될 수 있는 것이라면, 제한 없이 사용 가능하다.Further, the heavy oil may be supplied with no solvent or with a solvent at the time of feeding, and examples of the usable solvent include benzene, toluene, xylene, tetra-hydrofuran, di- Chloromethane, n-hexane, n-pentane, tridecane, mixtures thereof and the like can be used, and any of them can be used without limitation as long as they can be used to supply the heavy oil to the reaction part.

한편, 상기 수소는 순수한 수소 기체, 또는 이를 포함하는 혼합 기체, 예를 들어 수소 기체 이외에 질소, 산소 등의 다른 기체가 혼합된 혼합 기체일 수 있고, 여기서 상기 혼합 기체에서 수소 기체가 주성분인 것이 바람직하고, 예를 들어 수소 기체의 전체 혼합 기체 중 부피 함량이 예를 들어, 50 부피%, 60 부피%, 70 부피%, 80 부피%, 90 부피%, 95 부피%, 97 부피%, 98 부피%, 99 부피% 이상일 수 있다.Meanwhile, the hydrogen may be a pure hydrogen gas or a mixed gas containing the same, for example, a hydrogen gas, or a mixture of other gases such as nitrogen and oxygen, wherein the hydrogen gas is the main component in the mixed gas For example, 50% by volume, 60% by volume, 70% by volume, 80% by volume, 90% by volume, 95% by volume, 97% by volume, 98% by volume, , 99% by volume or more.

다른 한편, 상기 중질유 및 수소의 공급은 각각 별도의 경로를 통해 반응기 내로 공급될 수 있고, 또는 하나의 경로로 함께 또는 순차적으로 공급될 수 있다. 또한, 중질유 및 수소를 공급함에 있어, 바람직하게는 반응기 내에서 수소첨가분해반응이 수월하게 진행될 수 있도록, 공급 전에 고온으로 가열하는 단계를 더 포함하여, 가열 후에 공급될 수 있고, 또한 공급 전에 고압으로 가압하는 단계를 더 포함하여, 가압 후에 공급될 수 있다.On the other hand, the supply of the heavy oil and the hydrogen may be supplied into the reactor through separate routes, respectively, or may be supplied together or sequentially in one route. Further, in the supply of the heavy oil and hydrogen, it is preferable to further include a step of heating to a high temperature before the supply so that the hydrocracking reaction can proceed easily in the reactor, so that it can be supplied after heating, , And may be supplied after pressurization.

또 다른 한편, 상기 촉매는 상기의 중질유 및 수소 공급 이전에 반응기 내부로 공급되어 미리 채워져 있을 수 있고, 또는 중질유 및 수소 공급과 동시에, 혹은 공급 이후에 마지막으로 공급될 수 있다. 또한, 공급되는 촉매는 수소첨가분해반응 촉매라면 모두 사용 가능하고, 일 예로, 한국 등록특허 10-1555000에 개시된 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명 실시예와 같이 1%Ni-4.5%Mo/Goethite 촉매를 사용할 수 있다.On the other hand, the catalyst may be fed into the reactor before the heavy oil and hydrogen feed and prefilled, or may be fed at the same time as the heavy oil and hydrogen feed, or after the feed. The catalyst to be fed may be any hydrocracking reaction catalyst. For example, a catalyst disclosed in Korean Patent No. 10-1555000 may be used. For example, a 1% Ni-4.5% Mo / Goethite catalyst may be used as in the present invention.

나아가, 상기 촉매를 공급함에 있어, 반응기 내의 스크류가 촉매 공급과 함께 회전할 수 있도록, 또는 반응기 내 스크류 회전에 촉매가 공급될 수 있도록 수행하는 것이 바람직한데, 여기서, 촉매의 공급과 스크류(나사골)의 회전이 유기적으로 연결되어야만, 반응기 스크류의 회전을 조작하는 것만으로 반응 중에 장치의 중단 없이 촉매를 용이하게 교환할 수 있다. Further, in supplying the catalyst, it is preferable to perform the operation so that the screw in the reactor can rotate together with the catalyst supply, or the catalyst can be supplied to the screw rotation in the reactor. Here, The catalyst can be easily exchanged without interruption of the apparatus during the reaction simply by manipulating the rotation of the reactor screw.

이에, 촉매의 공급은 반응기 내의 스크류와 유기적으로 연결되는 장치, 예를 들어 또 다른 스크류(나사골)를 사용하여 촉매를 공급할 수 있다.Thus, the supply of the catalyst can be carried out using an apparatus that is organically connected to the screw in the reactor, for example, another screw (threaded screw).

본 발명에 따른 중질유 개질 방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 스크류가 장착된 반응부에서 중질유를 수소첨가분해반응 시키는 단계이다.In the heavy oil reforming method according to the present invention, the step 2 is a step of hydrocracking the heavy oil in the reaction part equipped with the screw.

여기서, 상기 중질유의 수소첨가분해반응은 중질유를 크래킹(cracking) 하는 반응으로, 상대적으로 큰 고 비점 탄화수소를 보다 저 비점의 탄화수소로 전환하는 반응이다.Here, the hydrocracking reaction of the heavy oil is a reaction for cracking heavy oil and is a reaction for converting a relatively high boiling point hydrocarbon to a low boiling point hydrocarbon.

예를 들어, 350℃ 이상, 360℃ 이상, 370℃ 이상의 비점, 500℃ 이상, 510℃ 이상, 또는 520℃ 이상의 고 비점을 가지는 중질 탄화수소를, 380℃ 이하, 370℃ 이하, 360℃ 이하, 350℃ 이하, 340℃ 이하, 300℃ 이하, 200℃ 이하, 150℃ 이하, 140℃ 이하, 100℃ 이하, 90℃ 이하, 80℃ 이하, 70℃ 이하, 50℃ 이하, 40℃ 이하, 30℃ 이하, 또는 실온 수준의 저 비점을 가지는 경질 탄화수소로 전환시키는 반응을 수행하는 것으로 이해될 수 있다.For example, heavy hydrocarbons having a boiling point of 350 ° C or more, 360 ° C or more, 370 ° C or more, 500 ° C or more, 510 ° C or more and 520 ° C or more are heated to 380 ° C or less, 370 ° C or less, C or less, 340 캜 or less, 300 캜 or less, 200 캜 or less, 150 캜 or less, 140 캜 or less, 100 캜 or less, 90 캜 or less, 80 캜 or less, 70 캜 or less, 50 캜 or less, , Or a light hydrocarbon having a low boiling point at room temperature.

특히, 산업적으로 유용한, 휘발유(gasoline), 등유(kerosene), 경유(diesel), 중간 증류유, 나프타 제품과 같은 저 비점의 액상 제품에 사용될 수 있는 저 비점의 탄화수소를 생성물로 수득하기 위한 반응인 것으로 이해될 수 있다.In particular, it is an object of the present invention to provide a process for the production of a low boiling hydrocarbon which can be used industrially and which can be used in low boiling point liquid products such as gasoline, kerosene, diesel, intermediate distillate, ≪ / RTI >

상기 단계 1에서 공급된 중질유를 바람직하게 우수한 효율로 경질유로 전환시키기 위하여, 본 발명에서 채택하는 촉매로는 상기 기재된 바와 같이 한국 등록특허 10-1555000에서 개시된 촉매를 사용하였으나, 이 외에도 이 분야에 수소첨가반응 즉, 수소첨가분해반응의 촉매로 사용되는 모든 촉매를 제한 없이 사용할 수 있다.In order to convert the heavy oil supplied in the step 1 into the light oil preferably with excellent efficiency, the catalyst disclosed in Korean Patent No. 10-1555000 was used as the catalyst employed in the present invention, Any catalyst used as a catalyst for the addition reaction, that is, hydrocracking reaction, can be used without limitation.

한편, 상기 반응기 내의 스크류는, 반응기 전체에 걸쳐 형성될 수 있고, 바람직하게 반응기 상단에서 반응기 하단까지 형성되거나, 또는 반응기 내부의 일 구간에 형성될 수 있을 것이다. 또는, 스크류가 반응기 상단, 하단, 또는 이 둘 모두를 지나 외부로 돌출될 수도 있고, 또는 스크류의 중심축만이 반응기 외부로 돌출되는 형태일 수 있다. 또한, 상기 반응기는 스크류를 포함하는 하나의 하우징일 수 있고, 이를 또 다시 둘러싸는 1개 이상의 하우징이 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 스크류를 덮는 하우징 내부 또는 외부에 반응기 내의 수소첨가분해반응이 수월하게 진행될 수 있도록 계속해서 반응기 내의 고온과 고압을 유지시킬 수 있는 별도의 수단을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the screw in the reactor may be formed throughout the reactor, preferably from the top of the reactor to the bottom of the reactor, or may be formed in one section of the interior of the reactor. Alternatively, the screw may protrude to the outside through the top, bottom, or both of the reactors, or only the central axis of the screw may protrude out of the reactor. In addition, the reactor may be a single housing including a screw, and the housing may further include one or more housings. Further, it may further include an additional means for maintaining a high temperature and a high pressure in the reactor so that the hydrocracking reaction in the reactor can proceed smoothly inside or outside the housing that covers the screw.

한편, 상기 반응기의 스크류는 외부로 돌출된 스크류를 조작 또는 스크류의 중심축을 조작하는 것으로 회전시킬 수 있고, 또는 상기 촉매 공급에 유기적으로 회전하는 스크류로 설계될 수 있다.On the other hand, the screw of the reactor can be rotated by manipulating or manipulating the central axis of the screw projecting outwardly, or can be designed as a screw rotating organically in the catalyst supply.

다른 한편, 반응기 외벽과 스크류 간의 간극은 이에 제한되는 것은 아니나, 간극이 거의 없거나, 있다 하더라도, 나사골의 촉매가 이를 지날 수 없을 정도로 제작될 수 있다.On the other hand, the gap between the outer wall of the reactor and the screw is not limited to this, but even if there is little or no clearance, the catalyst of the screw thread can be made so that it can not pass through.

나아가, 상기 스크류의 회전은 촉매 공급 또는 폐촉매 배출이 요구되는 시점에 회전시키되, 수동의 조작을 통하여 임의로 할 수 있고, 또는 연속적으로 회전되도록 설정할 수 있고, 또는 소정의 시간 간격에 따라 회전되도록 조절할 수 있다.Further, the rotation of the screw may be rotated at a time when catalyst supply or exhaustion of a spent catalyst is required, may be arbitrary through manual operation, or may be set to be continuously rotated, or may be adjusted to be rotated at a predetermined time interval .

한편, 초기에 반응기 내에 촉매가 완전히 충진될 때까지는 촉매만 공급될 수 있으며, 촉매의 충진이 완전히 끝난 시점 이후에는 촉매 공급과 함께 폐촉매는 배출될 수 있다.On the other hand, only the catalyst may be supplied until the catalyst is initially completely filled in the reactor, and after the catalyst is completely filled, the catalyst may be discharged together with the catalyst.

바람직하게, 촉매 효율, 생성물의 품질 등을 고려하여, 스크류를 회전시킨다. 즉, 생성물 품질, 촉매 효율이 특정 범위 이하로 저하되는 경우에, 회전하고, 다시 생성물 품질, 촉매 효율이 특정 범위 이상으로 되는 경우, 회전을 멈춰 촉매 교환을 멈추는 방법으로 수행될 수 있다.Preferably, the screw is rotated in consideration of catalyst efficiency, product quality, and the like. That is, when the product quality and the catalyst efficiency fall below a specific range, the catalyst is rotated, and when the product quality and the catalyst efficiency reach the specific range or more, the rotation can be stopped and the catalyst exchange can be stopped.

본 발명에 따른 중질유 개질 방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2의 반응 후, 수득된 생성물을 수집하는 단계(단계 3)이다.In the heavy oil reforming method according to the present invention, the step 3 is a step (step 3) of collecting the obtained product after the reaction of the step 2.

여기서, 상기 생성물 수집 단계는 예를 들어 반응기에 구비되는 배출구로 배출되는 생성물을 수집하는 단계이고, 여기서, 배출되는 생성물 외에도 여타의 폐촉매, 코크 등의 불순물이 함유되어 있을 수 있다. 이에, 생성물을 수집하는 단계는 추가적으로 배출되는 생성물을 불순물과 분리 또는 여과하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일례로, 폐촉매 등의 고체 불순물을 제거하기 위하여, 매쉬(mash) 형태의 여과 수단을 사용할 수 있고, 이 외에 고체 액체를 분리하기 위하여 사용되는 여과, 또는 분리 수단을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게 생성물을 순수한 형태로 얻기 위하여, 수집 단계는 1회 또는 2회 이상에 걸쳐 수행될 수 있고, 또는 먼저 수득한 생성물의 순도를 향상시키기 위하여 반복적으로 수행한 것과, 분리된 여과물에 남아 있는 유용 성분을 추가적으로 분리하기 위한 수단을 더 적용하여, 후에 이를 합하는 단계를 더 수행할 수 있다.Here, the product collecting step is a step of collecting a product discharged to an outlet provided in the reactor, for example, in addition to the discharged product, other impurities such as spent catalyst, coke and the like may be contained. Thus, the step of collecting the product may further comprise the step of separating or filtering the further discharged product from the impurities. For example, in order to remove solid impurities such as waste catalysts, a mash-type filtration means can be used, and filtration or separation means used for separating solid liquid can be used without limitation. Preferably, in order to obtain the product in pure form, the collecting step may be carried out one or more times or it may be carried out repeatedly to improve the purity of the product obtained earlier, It is possible to further apply the means for further separating the useful component, and then to add them later.

또한, 상기 단계 3 이후, 상기 단계 3에서 수집된 생성물을 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, after the step 3, it may further include analyzing the product collected in the step 3.

상기 생성물 수집부에서 수집한 생성물을 분석하는 것은 생성물의 비점 분포를 분석하는 것일 수 있고, 또한, 추가적으로 이를 최초의 생성물 비점과 비교하여 변화율을 측정할 수 있고, 나아가, 촉매 활성의 상대적인 감소율을 측정할 수 있다. 이러한 분석을 수행하는 것으로부터 도출되는 비점 분포의 변화율이 소정의 범위, 예를 들어 최초 대비 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 이상으로 저하되는 것으로 도출될 시에, 혹은 촉매 활성의 변화율이 소정의 범위, 예를 들어 최초의 촉매 활성 대비 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 이상으로 저하되는 것으로 도출될 시에, 반응기 스크류를 조작하여 새로운 촉매를 공급하고, 폐촉매를 배출시킨다.The analysis of the product collected by the product collecting unit may be to analyze the boiling point distribution of the product, and further, it may be compared with the boiling point of the original product to determine the rate of change. Further, can do. When the rate of change of the boiling point distribution resulting from performing this analysis is deduced to be reduced to a predetermined range, for example, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% Or when the rate of change of the catalytic activity is deduced to fall to a predetermined range, for example, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% or more of the initial catalytic activity, A new catalyst is supplied and the spent catalyst is discharged.

이러한 촉매의 교환은 단순하게 수집된 생성물을 관리자가 실험적으로 확인하여 임의로 촉매 공급을 결정하여 수행될 수도 있고, 또는, 단계 시작 설정 시점부터 소정의 시간 간격으로 또는 계속하여 연속적으로 촉매가 공급되는 방법으로 촉매 교환을 달성할 수도 있다.The exchange of such a catalyst may be performed simply by experimentally confirming the collected product by the administrator and arbitrarily determining the catalyst supply, or may be performed at a predetermined time interval from the start of the start of the step or continuously To achieve catalyst exchange.

여기서, 본 발명이 제공하고자 하는 바가, 반응 중단 없이, 혹은 장치의 중단 없이, 반응부로 촉매의 공급과 동시에 폐촉매 배출을 달성하는 것이고, 이를 수행함에 있어 스크류가 장착된 반응부(반응기)를 채택하는 발명임을 고려할 때, 상기와 같이, 촉매의 교환 시점은 통상의 기술자, 또는 제조되는 생성물의 품질 및 생성 효율(촉매 효율)을 고려하여 설정 또는 변경할 수 있는 점을 당 분야 기술자는 용이하게 이해할 수 있고, 본 발명은 이러한 범주를 모두 포함한다.Here, the present invention aims at achieving the discharge of the spent catalyst at the same time as the supply of the catalyst to the reaction part without stopping the reaction or stopping the operation of the apparatus, and adopting the screwed reaction part (reactor) It can be easily understood by those skilled in the art that the time for exchanging the catalyst can be set or changed in consideration of the quality of the produced product and the production efficiency (catalyst efficiency) And the present invention encompasses all of these categories.

바람직하게, 본 발명 하기 실험예에서는 장치의 생성물 수집부에서 얻은 생성물을 GC-SIMDIS 분석하여 생성물의 비점별 분포를 확인하였는데, 바람직하게 일정한 시점별, 예를 들어, 1일, 2일, 3일, 5일, 또는 7일 경과 시점, 시간 단위로는 1시간, 2시간, 3시간, 5시간, 7시간 12시간, 18시간 또는 20시간 경과시점 등으로 분석하여 생성물의 비점 분포의 변화를 관찰할 수 있고, 이로부터 얻어지는 변화율을 분석하여 생성물 비점이 높아지는 것으로 판단되는 경우, 스크류를 회전시켜 반응기 내 촉매를 교환해주고, 반응기 내 전체 촉매 활성을 관리해 줄 수 있다.Preferably, in the following experimental examples, the product obtained by the product collecting unit of the apparatus was analyzed by GC-SIMDIS to determine the non-point distribution of the product. Preferably, the product was collected at a certain point in time, for example, , 5 days, or 7 days after the start of the test, and the change in the boiling point of the product was analyzed by analyzing the time points at 1 hour, 2 hours, 3 hours, 5 hours, 7 hours, 12 hours, 18 hours, And if the rate of change obtained from this is analyzed to determine that the product boiling point is high, the screw in the screw can be rotated to exchange the catalyst in the reactor and manage the overall catalytic activity in the reactor.

본 발명의 하기 실험예에서는 종래의 반응기와 비교하여 상대적으로 비점이 낮은, 즉 품질이 우수한 생성물을 제공할 수 있음을 확인하였고, 또한 본 발명 스크류 타입의 장치는 26일 이상으로 지속적으로 운전하여도 여전히 처음과 같은 수준으로 생성물을 제조할 수 있음을 확인하였다(하기 실시예 및 실험예 참조).In the following experimental example of the present invention, it was confirmed that a product having a relatively low boiling point, that is, an excellent quality, can be provided as compared with the conventional reactor, and the screw type apparatus of the present invention can be operated continuously for 26 days or more It was confirmed that the product could still be produced at the same level as the first (see Examples and Experimental Examples described below).

본 발명에 따른 중질유 개질 방법에 있어서, 상기 스크류가 장착된 반응부를 조작하여 반응부로 새로운 촉매가 공급되도록 하며, 촉매가 반응기 전체에 충진이 된 후에는 동시에 기 사용된 폐 촉매는 반응부 외부로 배출되도록 촉매를 교환한다.In the heavy oil reforming method according to the present invention, the reaction part equipped with the screw is operated to supply a new catalyst to the reaction part. After the catalyst is filled in the reactor, the spent catalyst is discharged to the outside of the reaction part The catalyst is exchanged as much as possible.

여기서, 상기 촉매 공급 또는 교환은 임의 시점에 선택적으로 조작할 수도 있고, 상기 단계 3의 생성물을 분석하여, 예를 들어 GC-SIMDIS 분석을 수행하여, 생성물의 비점 분포를 활용한 후, 생성물 품질 분석, 또는 촉매의 활성 분석을 통하여, 소정의 범위 이하로, 예를 들어 최초 생성물 품질 대비 평균 비점 분포가 5%, 10%, 15%, 20% 또는 30% 이상으로 상승하는 경우, 또는 예를 들어 최종 반응기 내 촉매 활성 대비 98%, 95%, 90%, 80%, 70%, 60%, 또는 50% 이하로 저하되는 경우에만, 반응기 스크류를 회전시켜 촉매를 교환할 수도 있을 것이다.Here, the catalyst supply or exchange may be selectively operated at any time, and the product of step 3 may be analyzed to perform, for example, GC-SIMDIS analysis to utilize the boiling point distribution of the product, , Or by analyzing the activity of the catalyst, it may be determined that the average boiling point relative to the initial product quality rises below a predetermined range, for example, 5%, 10%, 15%, 20% or 30% The catalyst may be exchanged by rotating the reactor screw only when it is lowered to 98%, 95%, 90%, 80%, 70%, 60%, or 50% or less of the catalyst activity in the final reactor.

본 발명은 상기 스크류가 장착된 반응부를 채택하여 전체 반응의 중단 없이, 원하는 임의의 시점에, 또는 소정의 경과 시간 또는 기간 후의 시점에서, 또는 별도의 자동화 방법으로 상기 반응기 내부로 새로운 촉매를 반응기가 스크류를 회전시켜 공급되고, 동시에 상기 회전에 의하여 반응기 스크류 말단의 사용된 폐촉매가 반응기 외부로 배출될 수 있게 한다. 결과적으로 촉매 교환이 용이한 장점이 있고, 반응기 내의 촉매 중 폐촉매만을 일부 교환할 수 있어, 촉매 소모가 적고, 반응 관리가 수월하다. 또한, 생성물 품질 관리가 용이한 바, 산업적으로 유용하다.The present invention adopts a reaction unit equipped with the screw, so that a new catalyst can be introduced into the reactor at any desired time, at a desired time, or after a predetermined elapsed time or after a certain period of time, And at the same time, the used spent catalyst at the end of the reactor screw can be discharged to the outside of the reactor by the rotation. As a result, there is an advantage that the catalyst can be easily exchanged, and only a part of the spent catalyst can be exchanged in the catalyst in the reactor, so that the catalyst consumption is small and the reaction management is easy. Further, since the product quality control is easy, it is industrially useful.

이하, 본 발명에 따른 중질유 개질 장치 및 중질유 개질 방법을 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 설명하기 위한 하나의 예시로 이해되어야 하며, 본 발명이 이에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the heavy oil reforming apparatus and the heavy oil reforming method according to the present invention will be described in detail. It should be understood, however, that the following examples and experimental examples are illustrative of the invention and are not to be construed as limitations thereof.

본 발명에 따른 중질유 개질 장치의 운전 방법을 설명한다. 반응부(30)에 충진 되는 촉매는 보관 용기(22)에 저장하며 촉매 공급 스크류(23)의 회전에 의해서 반응기 내부에 충진 된다. 반응 온도는 반응부(30)에 장착된 퍼니스와 다수의 열전대를 통해서 460℃로 가열 및 유지된다. 부스터 펌프(13)에 의해서 압력용기(14)에 저장된 수소는 유량제어장치(15)를 통해서 반응기 내부에 공급한다. 반응압력(130 bar) 도달 후에 일정하게 공급되는 수소는 정압 유지 레귤레이터(43)를 통해서 외부로 배출됨으로서 수소첨가분해반응 중에 연속적인 수소공급이 이루어진다. 상기의 과정을 통한 촉매 충진, 반응온도 및 압력이 안정화되면 원료가 되는 중질유를 중질유 주입용기(11)에 넣고 정량 펌프(12)를 통해서 반응기 내부에 공급한다. 이러한 과정을 통해서 진행되는 수소첨가분해반응의 생성물은 제2 생성물 수집용기(42)에 저장된다. 생성물의 실시간 수집을 위하여 제1 생성물 수집용기(41)와 제2 생성물 수집용기(42)를 이어주는 밸브를 사용하여 제2 생성물 수집용기와 전체 시스템 간의 압력을 차단한다. 제2 생성물 수집용기에 저장되어 있는 생성물 채취 후에 압력용기에 저장되어 있는 수소로 제2 생성물 수집용기의 압력을 전체 반응시스템의 압력과 동압으로 유지시킨다. 제1 생성물 수집용기(41)와 제2 생성물 수집용기(42) 사이의 밸브를 열어 주어 생성물 수집 이전과 같은 상태로 만든다. 실시간으로 수집되는 생성물의 분석을 통해서 촉매활성의 감소가 확인되면 반응부(30)내의 스크류(31)를 회전시켜서 활성이 떨어진 촉매를 배출하는 동시에 촉매 공급 스크류(23)를 이용하여 반응부 내에 새로운 촉매를 주입한다.A method of operating the heavy oil reforming apparatus according to the present invention will be described. The catalyst charged in the reaction part 30 is stored in the storage container 22 and filled in the reactor by the rotation of the catalyst supply screw 23. [ The reaction temperature is heated and maintained at 460 DEG C through the furnace and the plurality of thermocouples mounted in the reaction section 30. [ The hydrogen stored in the pressure vessel 14 by the booster pump 13 is supplied to the inside of the reactor through the flow rate control device 15. Hydrogen supplied constantly after reaching the reaction pressure (130 bar) is discharged to the outside through the constant pressure maintaining regulator (43), so that continuous hydrogen supply is performed during the hydrogenolysis reaction. When the catalyst filling, the reaction temperature, and the pressure are stabilized through the above process, the heavy oil as a raw material is fed into the reactor 11 through the metering pump 12. The product of the hydrocracking reaction which proceeds through this process is stored in the second product collecting container 42. A valve that connects the first product collection container 41 and the second product collection container 42 is used to block the pressure between the second product collection container and the entire system for real-time collection of the product. The pressure of the second product collecting vessel is kept at the same pressure as the pressure of the entire reaction system by the hydrogen stored in the pressure vessel after taking the product stored in the second product collecting vessel. The valve between the first product collecting container 41 and the second product collecting container 42 is opened to bring the same state as before the product collecting. When the decrease in catalytic activity is confirmed through the analysis of the product collected in real time, the screw 31 in the reaction part 30 is rotated to discharge the catalyst having low activity, and at the same time, The catalyst is injected.

<< 실시예Example > 본 발명 중질유 개질 장치를 이용한 중질유 개질> Modification of Heavy Oil Using Heavy Oil Modification Apparatus of the Invention

본 발명에 따른 스크류가 장착된 중질유 개질 장치를 이용하여 상기 표 1에 따른 중질유의 개질 반응을 수행하였다. 일반적인 운전 방법은 앞서 설명한 바와 같다. The reforming reaction of the heavy oil according to Table 1 was carried out using the heavy oil reforming apparatus equipped with the screw according to the present invention. The general operation method is as described above.

하기 표 1과 같은 조성 및 물성의 중질유(DA0(De Asphalted oil) 및 감압 잔사유)를 사용하였고, 수소첨가분해반응 촉매는 기 등록된 특허(한국 등록 특허 10-1555000)에서 중질유의 수소첨가분해반응에 적용 가능하다고 확인된 1%Ni-4.5%Mo/Goethite 촉매를 압출 성형하여 사용하였고, 수득되는 각각의 생성물에 대하여, GC-SIMDIS(Gas Chromatography - SIMulatedDIStillation)로 HT750 방법을 이용하여 비점 분포를 분석하는 방법을 통하여 적절한 촉매 추가(교환) 시점을 도출하기로 하였다.(DAO (De Asphalted oil) and decompression residue) having the same composition and physical properties as those shown in Table 1 below were used. The hydrocracking reaction catalyst was subjected to hydrolysis of heavy oil in a registered patent (Korean Patent No. 10-1555000) 1% Ni-4.5% Mo / Goethite catalyst, which was confirmed to be applicable to the reaction, was extruded and each product obtained was subjected to GC-SIMDIS (Gas Chromatography - SIMulatedDistilization) And to determine the appropriate catalyst addition (exchange) point through analysis.

실험에 사용한 장치에 충진 가능한 촉매의 양은 약 50-60 g 정도였으며, 최초 촉매를 약 6g 충진한 후 운전을 시작하였고, 수득되는 생성물의 비점 분포 분석을 수행하여 촉매 교환 시점을 도출하여 촉매를 추가하였다 The amount of the catalyst which can be filled in the apparatus used in the experiment was about 50-60 g, and the operation was started after filling about 6 g of the initial catalyst. The analysis of the boiling point distribution of the obtained product was carried out, And

구 분division 감압 잔사유Decompression residue DAODAO
원소 분석

Elemental analysis
단 위unit 중량%weight%
CC 8484 85.485.4 HH 10.7110.71 12.512.5 SS 4.844.84 2.62.6 NN 0.140.14 0.00.0 기 타Other 0.310.31 0.00.0 합 계Sum 100100 100100
금속성분 분석
(ICP analysis)

Metal analysis
(ICP analysis)
단 위unit ppmppm
NiNi 36.436.4 0.00.0 VV 151151 0.00.0 FeFe 38.338.3 0.00.0 SiSi 198198 0.40.4
SARA 분석
(TLC-FID analysis)

SARA analysis
(TLC-FID analysis)
단 위unit 중량%weight%
포화(Saturate)Saturate 44 3636 방향족(Aromatic)Aromatic 6161 5151 수지(Resin)Resin 1818 1313 아스팔텐(Asphaltene)Asphaltene 1717 00 합 계Sum 100100 100100
분별증류

Fractional distillation
단 위unit 중량%weight%
상온 내지 70℃Room temperature to 70 ° C 0.00.0 0.00.0 70 내지 370℃70 to 370 DEG C 0.00.0 11.011.0 370 내지 530℃370 SIMILAR 530 DEG C 14.014.0 15.215.2 > 530℃> 530 ° C 86.086.0 73.873.8

<< 실시예Example 1>  1> DAODAO 수소첨가분해반응 Hydrocracking reaction 에서의In 펄스 형태의 운전 Pulse type operation

DAO 중질유에 대한 연속식 수소첨가분해반응을 수행하였고, 펄스 형태로 촉매를 추가하는 운전을 수행하였다.Continuous hydrocracking reaction of DAO heavy oil was performed and operation of adding catalyst in pulse form was carried out.

먼저, DAO 수소첨가분해반응 수행 시에는 반응기 운영 및 공정최적화를 위하여, 생성물 비점 측정 후 어느 수준 이하로 생성물의 비점 변화 및 촉매활성 저하가 관찰되면, 반응기 스크류를 회전시켜 반응기 내로 새로운 촉매를 투입하여 전체 반응기내의 촉매활성도를 유지할 수 있도록 운전하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.First, in the DAO hydrocracking reaction, when the boiling point of the product is lowered to a certain level or lower and the catalytic activity is lowered after the product boiling point is measured for the operation of the reactor and the process optimization, a new catalyst is introduced into the reactor by rotating the reactor screw The operation was carried out so as to maintain the catalytic activity in the whole reactor, and the results are shown in Fig.

도 1을 살펴보면, 70 내지 370℃ 생성물의 비점 중량 분포가 전체 생성물 중량 대비 약 60 중량% 이하로 저하되면, 반응기 스크류를 회전시켜 촉매를 투입하였고, 투입 후의 측정 시점에서 다시 전체 생성물 중량 대비 약 70 중량% 수준으로 분포됨을 확인할 수 있었다. 최초 촉매 투입 시점은 반응 경과 8일 시점에서 수행되었고, 두번째 투입 시점은 반응 경과 12일 시점, 이후 세번째 촉매 투입 시점은 반응 경과 21일 시점이었다. 총 3번의 걸친 촉매 투입을 통해 전체적으로 안정적인 비점 분포를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 여기서, 각 교환 시점에서 투입한 새로운 촉매는 각각 동일하게 약 6g이었다.Referring to FIG. 1, when the boiling point distribution of the product at 70 to 370 ° C was lowered to about 60 wt% or less based on the total product weight, the catalyst screw was rotated to feed the catalyst. Weight percent. &Lt; tb &gt; &lt; TABLE &gt; The initial catalyst loading time was 8 days, the second loading time was 12 days, and the third catalyst loading time was 21 days. It is confirmed that the total boiling point distribution is stable through the total of 3 times of catalyst input. Here, the fresh catalyst added at each exchange time was about 6 g in each case.

도 2는 도 1에 있어서 촉매 교환 시점과 같이 활성이 낮아지는 시점 등을 제외한 상태로 6일 이후의 분석 결과를 보여주는 것으로서, 이를 살펴보면, 상기 단계 1과 같은 분석 후 판단에 의한 촉매 교환 방법 대비, 현저하게 안정적인 비점 분포가 나타남을 확인할 수 있다.FIG. 2 is a graph showing the results of analysis after 6 days with the exception of the point of time when the activity is lowered as shown in FIG. 1 at the time of catalyst exchange. As shown in FIG. 2, It can be confirmed that a remarkably stable boiling point distribution appears.

따라서, 스크류가 장착된 본 발명 중질유 개질 장치는 임의적으로 스크류를 회전시켜 촉매를 교환할 수 있을 뿐 아니라, 비점 분포 분석을 통하여 소정의 시간 간격으로 촉매 교환 시점을 설정할 수 있고, 이로부터 지속적으로 반응기 내의 촉매 효율을 우수하게 유지하고, 또한 목적하는 저 비점 생성물을 최초와 같은 우수한 품질로 생산할 수 있고, 종래 장치 대비 수소첨가분해반응을 이용한 중질유의 개질에 있어서 본 발명 장치가 매우 유용함을 알 수 있다.Therefore, the apparatus for reforming a heavy oil according to the present invention, which is equipped with a screw, can arbitrarily change the catalyst by rotating the screw, and can set the catalyst change point at predetermined time intervals through analysis of boiling point, It is possible to produce the desired low boiling point product with excellent quality such as the first time, and it is found that the present invention apparatus is very useful in the modification of the heavy oil using the hydrogenolysis reaction compared to the conventional apparatus .

<< 실시예Example 2> 감압  2> Decompression 잔사유Residue 수소첨가분해반응 Hydrocracking reaction 에서의In 연속식 운전 Continuous operation

상기 실시예 1에 따른 방법으로 수소첨가분해반응을 진행하되, 촉매를 연속적으로 투입하였다. 감압 잔사유를 원료로 사용하고 원활한 원료 공급을 위해서 감압 잔사유를 용매인 트리데칸에 약 1:1 내지 1:2 비율로 희석하여 사용하였다.The hydrogenolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 1, but the catalyst was continuously added. The decompression residue was diluted with tridecane in a ratio of about 1: 1 to 1: 2 and used as a raw material for the decompression residue and as a raw material for the supply.

한편 상술된 촉매의 펄스 교환법과는 달리, 감압 잔사유 수소첨가분해반응에서는 상기 DAO실험을 통하여 얻어진 결과를 바탕으로, 촉매를 연속식으로 투입하여 반응기 전체의 수소첨가분해반응 활성을 일정하게 유지하는 조건으로 실험을 수행하였다.On the other hand, unlike the above-described pulse exchange method of the catalyst, on the basis of the results obtained by the DAO test in the decompression residue hydrocracking reaction, the catalyst is continuously fed to keep the hydrocracking reaction activity constant throughout the reactor .

구체적으로, 최초 약 6g의 촉매를 투입하여 반응을 시작한 후부터 0.042g/hour으로 촉매가 반응기 내로 투입될 수 있도록 스크류를 미세하게 연속적으로 회전시켰고, 이로부터 얻어지는 생성물을 비점 분포 분석하여, 그 결과를 도 3에 도시하였다.Specifically, the screw was rotated finely and continuously so that the catalyst was put into the reactor at 0.042 g / hour after the start of the reaction by introducing about 6 g of the catalyst at the beginning, and the resulting product was subjected to a boiling point analysis, 3 is shown.

도 3을 살펴보면, 역시 생성물의 비점 분포가 일정하게 유지되고 있고, 또한 최초의 비점 분포와 반응 6일 경과 시점을 비교하여 볼 때도, 목적하는 저 비점 생성물이 우수하게 제조되고 있음을 확인할 수 있다.3 shows that the boiling point distribution of the product is maintained constant and the desired low boiling point product is produced even when the initial boiling point distribution and the reaction time point of 6 days are compared.

따라서, 본 발명 스크류가 장착된 중질유 개질 장치는 공정조건(LHSV, H2/Feed ratio)등에 따라 촉매 투입속도를 조절하여 반응기 전체의 활성도를 일정하게 유지할 수 있는, 중질유 개질에 있어서 현저히 우수한 발명임을 알 수 있다.Therefore, the heavy oil reforming apparatus equipped with the screw of the present invention is a remarkably superior invention in the reforming of heavy oil, which can maintain the activity of the whole reactor constantly by adjusting the rate of catalyst input according to process conditions (LHSV, H 2 / Able to know.

<< 비교예Comparative Example 1>  1> 고정층Fixed bed 반응기(Fixed-Bed)를 사용한  Using a Fixed-Bed DAO의Of DAO 수소첨가분해반응 Hydrocracking reaction

본 발명에 따른 중질유 개질 장치와 비교하기 위하여 종래의 고정층 반응기를 이용하여 중질유 개질 반응을 실시하였다. 실시예 1과 같은 DAO 및 촉매를 사용하면서, 개질 장치를 제외하고 나머지 반응 조건은 실시예 1과 같이 하였다.In order to compare with the heavy oil reforming apparatus according to the present invention, the heavy oil reforming reaction was carried out using a conventional fixed bed reactor. Using the same DAO and catalyst as in Example 1, the remainder of the reaction conditions were the same as in Example 1 except for the reforming apparatus.

사용한 고정층 반응기는 약 6g의 촉매를 충진할 수 있는 관형 반응기를 사용하였고, 반응기내에 충진할 수 있는 약 6g의 촉매를 충진 시킨 후 원료 주입 펌프 및 퍼니스, 정압 유지 장치에 체결하였다. 반응온도(470℃) 및 반응압력(130 bar)에 도달하면 원료 주입 펌프를 통해서 원료를 반응기 내에 주입하였다. 생성물은 정압 유지 장치와 연결되어 있는 수집 용기에 저장되며 공급되는 수소는 외부로 배출되었다. 또한, 수득되는 생성물은 상기 실시예와 같이 분석하였다.The fixed-bed reactor used was a tubular reactor capable of filling about 6 g of catalyst, filled with about 6 g of catalyst that could be packed in the reactor, and then fastened to the feed pump, furnace, and static pressure holding device. When the reaction temperature (470 ° C) and the reaction pressure (130 bar) are reached, the raw material is injected into the reactor through the feed pump. The product was stored in a collection container connected to the static pressure holding device and the supplied hydrogen was discharged to the outside. In addition, the obtained products were analyzed in the same manner as in the above examples.

<< 비교예Comparative Example 2>  2> 고정층Fixed bed 반응기를 사용한 감압  Decompression using a reactor 잔사유의Residual 수소첨가분해반응 Hydrocracking reaction

상기 비교예 1에 따른 방법으로 수소첨가분해반응을 진행하되, 실시예 2와 같은 원료(감압 잔사유)를 사용하였다.The hydrocracking reaction was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that the raw material (vacuum residue) as in Example 2 was used.

<< 실험예Experimental Example 1> 중질유 개질 장치에 따른 비교 분석 1> Comparative analysis according to heavy oil reformer

본 발명에 따른 스크류가 장착된 중질유 개질 장치와 종래의 고정층 촉매 타입의 중질유 개질 장치로부터 각각 수득되는 생성물의 비점 분포를 분석하여, 각 장치별 수득된 생성물 품질 및 반응기 내의 촉매 효율을 평가하였다.The boiling point distributions of the products obtained from the screw-mounted heavy oil reforming apparatus and the conventional fixed bed catalyst type heavy oil reforming apparatus according to the present invention were analyzed to evaluate the product quality obtained for each apparatus and the catalyst efficiency in the reactor.

구체적으로, 수득되는 각각의 생성물에 대하여, GC-SIMDIS(Gas Chromatography - SIMulatedDIStillation)로 HT750 방법을 이용하여 비점 분포를 분석하였고, 이의 결과를 표 2에 나타내었다. 비교를 위하여 4일까지의 분석 결과를 비교하였다.Specifically, for each product obtained, the boiling point distribution was analyzed by GC-SIMDIS (Gas Chromatography - SIMulated Description) using the HT750 method, and the results are shown in Table 2. The results of the analysis up to 4 days were compared for comparison.

반응 시간
(hr)
Reaction time
(hr)
생성물의 비점 분포(중량 %)The boiling point distribution of the product (% by weight)
IBP - 70℃IBP - 70 ℃ 70 - 370℃70 - 370 ° C 370 - 530℃370 - 530 ° C > 530℃> 530 ° C
실시예 1

Example 1
2424 14.214.2 76.876.8 9.09.0 0.00.0
4848 10.710.7 81.481.4 7.97.9 0.00.0 9696 11.711.7 78.578.5 9.89.8 0.00.0
비교예 1

Comparative Example 1
2424 0.00.0 62.062.0 35.035.0 3.03.0
4848 0.00.0 64.064.0 33.033.0 3.03.0 9696 0.00.0 60.860.8 36.236.2 3.03.0
실시예 2

Example 2
2424 8.78.7 82.682.6 7.47.4 1.31.3
4848 14.814.8 78.978.9 5.55.5 0.80.8
비교예 2

Comparative Example 2
2424 00 51.651.6 45.345.3 3.13.1
4848 00 48.548.5 48.248.2 3.23.2

표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 스크류가 장착된 중질유 개질 장치를 사용한 실시예 1 및 실시예 2의 생성물은 동일한 반응시간에서 고정층 타입의 장치를 사용한 비교예 1 및 비교예 2 경우의 생성물보다 저 비점을 갖는 물질 함량이 높다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen in Table 2, the products of Examples 1 and 2 using the screw-mounted heavy oil reforming apparatus of the present invention were the products of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 using the apparatus of the fixed bed type at the same reaction time It can be confirmed that the content of the material having a lower boiling point is higher.

특히, 반응 시간이 길어질수록 비교예 1, 2의 경우 저 비점 함량이 감소하고 고 비점 함량이 증가하는 반면 실시예 1, 2에서 생산된 생성물의 저 비점 함량은 증가하거나 일정한 수준을 유지하였다.In particular, as the reaction time was prolonged, the low boiling point content of Comparative Examples 1 and 2 was decreased and the high boiling point content was increased, while the low boiling point content of the products produced in Examples 1 and 2 was increased or maintained constant.

따라서, 본 발명에 따른 스크류가 장착된 중질유 개질 장치를 사용하는 경우, 반응 초기에 있어서도 종래 고정층 장치 대비 저 비점의 생성물을 우수하게 생성할 수 있을 뿐 아니라, 특히 반응 시간이 경과함에 따라, 본 발명 장치는 연속적인 촉매 교환이 가능한 바, 지속적으로 우수한 촉매 효율로부터 저 비점 생성물을 최초와 같은 수준으로 생산할 수 있는 반면, 종래 고정층 장치는 계속적으로 반응기 효율이 저하되어 저 비점 생성물 중량%가 감소된다.Therefore, when the heavy oil reforming apparatus equipped with the screw according to the present invention is used, not only the product having a low boiling point as compared with the conventional fixed bed apparatus can be excellently produced even at the initial stage of the reaction, The apparatus is capable of continuous catalytic exchange, which allows it to produce low-boiling products at the same level of consistency from the constantly superior catalytic efficiency, while conventional fixed bed apparatus continually reduces reactor efficiency and low-boiling product weight percent.

이에, 본 발명 장치는 수소첨가분해반응을 이용한 중질유의 개질에 있어서, 종래 대비 우수한 장치일 뿐 아니라, 반응 중 촉매를 교환하여 지속적으로 기기 운영이 가능한 유일한 장치인 바, 산업적으로 유용함을 알 수 있다.Accordingly, the present invention is not only an excellent apparatus in the modification of the heavy oil using hydrocracking reaction but also is industrially useful since it is the only apparatus that can continuously operate the apparatus by exchanging the catalyst during the reaction .

10 : 중질유 및 수소 공급부
11 : 중질유 주입 용기
12 : 펌프
13 : 부스터 펌프
14 : 저장 압력용기
15 : 유량제어장치
16 : 예비 가열장치
20 : 촉매 공급부
21 : 제1 촉매 저장 용기
22 : 제2 촉매 저장 용기
23 : 스크류
30 : 반응부
31 : 스크류
32 : 하우징
40 : 생성물 수집부
41 : 제1 생성물 수집 용기
42 : 제2 생성물 수집 용기
43 : 정압 유지 레귤레이터
44 : 부스터 펌프
45: 저장 압력용기
10: Heavy oil and hydrogen supplier
11: Heavy oil injection container
12: Pump
13: Booster pump
14: Storage pressure vessel
15: Flow control device
16: Preheating device
20:
21: First catalyst storage container
22: a second catalyst storage container
23: Screw
30: Reaction part
31: Screw
32: Housing
40:
41: first product collecting container
42: Second product collecting container
43: Static pressure maintaining regulator
44: Booster pump
45: Storage pressure vessel

Claims (12)

중질유 및 수소 공급부;
촉매 공급부;
상기 중질유 및 수소 공급부와 상기 촉매 공급부가 연결되며, 중질유의 수소첨가분해반응이 일어나는 스크류가 장착된 반응부; 및
상기 반응부와 연결되며 생성물을 수집하는 생성물 수집부;를 포함하는 수소첨가분해반응을 이용한 중질유 개질 장치이되,
상기 스크류는 스크류의 회전에 따라 새로운 촉매가 반응부 내로 순차적으로 공급되고, 기 사용된 폐촉매를 상기 공급 순차대로 반응부 외부로 배출하는 것인, 중질유 개질 장치.
Heavy oil and hydrogen supply;
A catalyst supply unit;
A reaction part connected to the heavy oil and the hydrogen supply part and the catalyst supply part and equipped with a screw to cause hydrocracking reaction of the heavy oil; And
And a product collecting part connected to the reaction part and collecting a product, wherein the device is a heavy oil reforming device using hydrocracking reaction,
Wherein the new catalyst is sequentially supplied into the reaction part according to the rotation of the screw, and the used catalyst is discharged to the outside of the reaction part in the order of supply.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 촉매 공급부는 스크류가 장착된 촉매 공급부인 것을 특징으로 하는 중질유 개질 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst supply unit is a catalyst supply unit equipped with a screw.
제1항에 있어서,
상기 생성물 수집부는 생성물과 배출된 폐촉매가 분리될 수 있도록, 분리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the product collecting unit further comprises a separating means for separating the product and the discharged spent catalyst.
제1항에 있어서,
상기 생성물 수집부는, 1개, 또는 그 이상의 생성물 수집 용기를 포함하되, 상기 수집 용기 중 적어도 하나는 정압 유지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the product collecting portion includes one or more product collecting containers, at least one of the collecting containers including a static pressure holding portion.
제1항에 있어서,
상기 중질유 및 수소 공급부는 반응부로 중질유와 수소를 공급하기 이전에, 중질유 및 수소를 가열하는 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the heavy oil and the hydrogen supply unit further include a heating means for heating the heavy oil and the hydrogen before supplying the heavy oil and the hydrogen to the reaction portion.
제1항에 있어서,
상기 촉매 공급부는 연속식 촉매 공급분인 것을 특징으로 하는 중질유 개질 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst supply unit is a continuous catalyst supply unit.
제1항에 있어서,
상기 생성물 수집부는 연속식 생성물 수집부인 것을 특징으로 하는 중질유 개질 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the product collecting portion is a continuous product collecting portion.
중질유, 수소 및 촉매를 스크류가 장착된 반응부로 공급하는 단계(단계 1);
상기 스크류가 장착된 반응부에서 중질유를 수소첨가분해반응 시키는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 반응 후, 수득된 생성물을 수집하는 단계(단계 3)를 포함하는 중질유 개질 방법이되,
상기 반응부에 장착된 스크류를 회전시켜 반응부 내로 순차적으로 새로운 촉매를 공급하고, 기 사용된 폐촉매를 상기 공급 순차대로 반응부 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 방법.
Supplying the heavy oil, hydrogen and the catalyst to a reaction part equipped with a screw (step 1);
A step of hydrocracking the heavy oil in the reaction part equipped with the screw (step 2); And
Comprising the step of collecting the product obtained after the reaction of step 2, step 3,
And a new catalyst is sequentially supplied into the reaction part by rotating the screw attached to the reaction part, and the used spent catalyst is discharged to the outside of the reaction part in the order of the supply.
제9항에 있어서,
상기 단계 3에서 수집된 생성물을 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising the step of analyzing the product collected in step 3 above.
제9항에 있어서,
상시 단계 2의 수소첨가분해반응은 380 내지 480℃ 온도, 수소압력 80 내지 170 bar, 및 액체 시간당 공간 속도(liquid hourly space velocity; LHSV)는 0.15 내지 0.55 hr-1의 조건하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 중질유 개질 방법.
10. The method of claim 9,
Hydrocracking reaction of step 2 is normally 380 to 480 ℃ temperature, from 80 to 170 bar hydrogen pressure, and a liquid hourly space velocity (liquid hourly space velocity; LHSV) is being carried out under conditions of from 0.15 to 0.55 hr -1 A heavy oil reforming method.
제1항에 따른 중질유 개질 장치를 이용하여 수소첨가 분해반응을 통해서 중질유 개질을 수행하는 중질유 개질 방법.

A heavy oil reforming method for performing heavy oil reforming through hydrocracking reaction using the heavy oil reforming apparatus according to claim 1.

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