KR101973172B1

KR101973172B1 - 피셔-트롭슈 합성 오일을 이용한 디젤유 및 제트 연료 생산 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101973172B1
Application number: KR1020177025715A
Authority: KR
Inventors: 타오 자오; 보 라이; 웨이광 양; 다웨이 왕; 수에웬 하오; 얀지에 저우; 리 수
Original assignee: 우한 카이디 엔지니어링 테크놀로지 리서치 인스티튜트 코오퍼레이션 엘티디.
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2019-08-23
Also published as: US10370602B2; CA2978647A1; JP6501898B2; CN104711019A; EP3266854B1; SG11201707179VA; JP2018510934A; AU2016228067B2; AU2016228067A1; EP3266854A4; EP3266854A1; US20170362518A1; CN104711019B; RU2679662C1; WO2016138833A1; KR20170116151A

Abstract

본 발명은 피셔-트롭슈 합성 오일을 이용한 디젤 오일과 제트 오일의 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다. 방법은, 수소화정제와 수소첨가-업그레이드라는 2 붑분들을 포함하고, 피셔-트롭슈 합성 오일과 수소를 혼합하여 수소화정제 반응기(A) 속으로 그것을 도입시키고, 그 제품을 제1 정류탑(C) 속으로 도입시키는 단계; 컷 나프타를 에틸렌 크랙킹 원료 물질로 취하고, 디젤 부분을 수소화이성화 반응기(E) 속으로 도입시키는 단계; 변환되지 않은 오일을 수소화분해 반응기(D) 속으로 투입하고, 2개의 반응기들의 제품들을 혼합한 후 혼합된 제품들을 제2 정류탑(F) 속에 투입하여 제트 연료와 디젤 오일 제품을 얻고, 변환되지 않은 오일을 수소화분해 반응기(D)로 순환시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 디젤 오일, 제트 연료 및 수소화처리 왁스 오일 제품을 생성할 수 있고, 간단한 기법, 안정된 공정, 낮은 설비비, 저비용, 긴 작업 기간, 연료 또는 혼합 조성물로서 직접적으로 기능할 수 있는 디젤 오일과 제트 연료의 고수율을 가질 수 있다.

Description

피셔-트롭슈 합성 오일을 이용한 디젤유 및 제트 연료 생산 시스템 및 방법

본 발명은 피셔-트롭슈(Fischer-Tropsch) 합성 오일의 딥(deep) 프로세싱 기술분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 피셔-트롭슈 합성 오일을 이용하여 디젤유 및 제트 연료를 생산하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현재, 주요한 에너지원은 지구상의 화석 에너지이다. 석유는 발동기 연료의 주요 자원이다. 석유는 비재생성 에너지에 속하고, 날이 갈수록 고갈되어 급격하게 더 심각해지고 부족해진다. 점점 더 엄격해지는 환경 보호 법규들 때문에, 지속가능한 세계 경제 성장은 많은 양의 가볍고 청정한 연료의 생산이 필요하다. 현재의 정유 기술들을 개선하고, 최소 비용으로 조건들을 만족할 수 있고, 석유를 대체하는 신제품의 개발에 대한 요구가 높다. 접촉 분해(catalytic cracking)는 중유를 경유로 변환하기 위한 중요한 방법들 중 하나이다. 그러나, 열악하고 어려운 접촉 분해 물질들 때문에, 작업 조건들이 점점 더 엄격해지고, 경량 제품들의 수율과 성분들이 빈약해진다. 접촉 분해 물질들의 수소화처리 기법은 황, 질소 및 금속과 같은 불순물들의 함량의 감소, 장전된 물질들의 분해 성능의 개선, FCC(유동 접촉 분해)의 작동 혹독성의 저감, 제품 분배의 개선, 표적 제품 선택성의 향상, 건성 가스 및 코크의 생산성의 감소, FCC 디바이스들의 경제적 효율성 개선, 표적 제품들의 황 함량의 감소, 및 재생된 연료 가스 내의 Sox 및 NOx 함량의 저감을 달성할 수 있다.

중국은 석탄 자원이 풍부한 나라이지만 석유가 부족하다. 2009년, 중국은 총 199백만 톤의 원유를 수입하였고 중국의 오일 의존도는 이미 51.3%를 넘어섰다. 중국의 오일 의존도는 2020년에 60%를 넘어설 것으로 전망된다. 국제 오일 시장의 요동과 변화는 경제에 직접적인 영향을 미칠 것이며 심지어 중국의 정치적 안전과 안정성에 영향을 미칠 것이다. 석유가 아닌 합성 유체 연료를 통한 유체 연료의 공급과 수요 문제의 해결은 국가 에너지 전략의 안전 조건들을 만족시킬 뿐만 아니라 국가 경제의 장기적으로 안정되고 지속적인 성장을 보장하는데 중요한 역할을 한다. 많은 대체 에너지 기술들 가운데, 피셔-트롭슈 합성 기술은 모든 국가들과 주요 석유 회사들의 선풍적인 기술 개발의 포인트가 되었다. 피셔-트롭슈 합성의 원료 물질은 광범위하다. 석탄, 천연가스, 유전의 부수 가스 및 정유 공장들의 경량 탄화수소 및 저급 잔유는 합성 가스의 생산 물질들로서 사용될 수 있다.

피셔-트롭슈 합성 기술을 사용하여 생성된 유체 연료는 양호한 연소 성능과 오염 배출이 거의 없는 특징이 있기 때문에 청정에너지로 명명된다. 그러므로, 석유 대체 에너지 자원들의 개발은 석유의 공급 부족과 국가 에너지 안전의 문제점들을 해결하기 위한 가장 실현 가능한 조치들 중 하나이다. 피셔-트롭슈 합성 제품들이 고효율 청정 기법에 의해 대규모로 유체 연료로 변환될 수 있을 때, 오일 제품들의 공급 부족이 효과적으로 완화될 것이고 계속적이고 안정적인 경제 발전을 촉진할 것이다. 피셔-트롭슈 합성 제품들은 탄화수소와 본질 면에서 오일 제품들과 상당히 다르고, 주로 알칸과 올레핀을 구비하고 황과 질소의 함량이 극도로 낮지만 어느 정도의 산소를 구비한다. 표준에 미치는 액체 연료들과 화학 약품들은 피셔-트롭슈 합성의 모든 부분들의 상응하는 수소첨가-업그레이드 후에만 얻을 수 있다. 일반적으로, 유체 탄화수소들과 합성 왁스의 수소화처리는 디젤 연료, 제트 연료, 가솔린, 나프타, 정제된 왁스 및 기타 제품들을 생산할 수 있다.

피셔-트롭슈 합성 오일은 무황, 무질소 및 무향 탄화수소이고 친환경 연료 오일 및 화학품이라는 특징이 있다. 그러나, 합성 원유는 많은 양의 탄화수소들과 어느 정도의 함산소 화합물을 포함한다. 특히, 산성의 함산소 화합물들은 장비를 심각하게 부식시키고 합성 원유 제품들의 추가 공정과 이용에 좋지 않다. 그러므로, 수소화탈산소화(hydrodeoxygenation) 및 피셔-트롭슈 합성 오일의 올레핀 포화를 위한 적절한 방법이 채택되어야만 한다. 피셔-트롭슈 합성 기법의 주요 목적들중 하나로서, 디젤 연료의 생성은 합성 오일 플랜트들의 주요 과제이다. 전통적인 저온 합성 오일과 고온 합성 오일의 수소화공정에 의한 디젤 연료의 생산에는 일부 문제점들이 존재한다. 저온 합성 오일의 특성 때문에, 수소화된 디젤 부분은 높은 응축점과 낮은 밀도를 가져서 디젤 제품들로서 직접적으로 판매될 수 없다. 고온 합성 오일은 올레핀과 알카디엔(alkadiene)의 더 높은 함량 때문에, 수소화공정 동안 코킹이 매우 쉽게 발생하여 디바이스 작동 기간이 단축된다.

주요한 연구소들은 고온 및 저온 피셔-트롭슈 합성 오일을 개선하기 위하여 피셔-트롭슈 합성 오일의 수소첨가-업그레이드를 위한 여러 가지 관련 기법들을 개발하였다. 그러나, 알려진 기법들은 일부 단점들을 가진다.

미국 특허 번호 6,309,432는 피셔-트롭슈 합성 오일을 처리 및 업그레이드 방법을 개시한다. 먼저, 그 방법은 피셔-트롭슈 합성 오일을 371℃에서 경량 부분과 중량 부분으로 분리한다. 371℃보다 더 낮은 경량 부분은 열분리 및 냉분리 시스템을 연속적으로 통과한 후 246℃ 내지 371℃의 온도 범위를 가진 부분과 C5℃ 내지 246℃의 온도 범위를 가진 부분을 생성한다. 246℃ 내지 371℃의 온도 범위를 가진 부분과 371℃보다 더 높은 온도를 가진 부분은 수소화-아이소크랙킹(isocracking) 반응기를 통과한다. 올레핀 포화와 수소화탈산소화 동안, n-알켄들의 수소화이성화(hydroisomerization) 및 수소화분해(hydrocracking)가 발생한다. 이성화의 주요 제품들은 모노-메틸 가지형 탄화수소들이다. C5℃ 내지 246℃의 온도 범위를 가진 부분은 수소화처리를 거치지 않지만 분리에 의한 제트 연료와 같은 상응하는 부분들을 얻기 위해 수소화분해 반응기로부터의 제품들과 혼합 후 분별 증류관에 들어간다. 피셔-트롭슈 합성 오일은 올레핀과 산소의 높은 함량 때문에, 피셔-트롭슈 합성 오일은 아이소크랙킹 촉매와 직접 접촉할 때, 촉매의 안정성과 작동 기간이 영향을 받고 제품 품질이 더 약해진다.

중국 특허 공개 번호 CN15944509A는 나프타와 디젤 제품들을 생산하기 위해 피셔-트롭슈 합성 중량 탄화수소들 또는 케틀(kettle) 바닥 왁스의 수소-변환용 철-계 촉매를 사용하기 위한 방법을 개시한다. 구체적인 방법은 저장 탱크 내에서 철-계 촉매와 피셔-트롭슈 합성 중량 탄화수소들 또는 케틀 바닥 왁스가 규일하게 혼합된 후, 수소와 혼합되고 300℃ 내지 400℃의 온도로 가열되어, 수소화분해 및 이성화 반응들을 위해 현탁형(suspension) 층상 반응기로 들어간다. 수소-변환의 반응 압력은 3.0 MPa 내지 20.0 Mpa이고, 수소-변환의 반응 온도는 350℃ 내지 500℃이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 300 내지 1800이고, 액 공간 속도는 0.1h^-1 내지 3.0h^-1이다. 현탁형 층상 기법의 수소화공정은 더 약하고, 반응 조건들이 엄격하고 제품 성분들이 더 빈약하다. 또한, 현탁형 층상의 수소화정제(hydrofining) 반응기는 상향 물질-공급 방법을 채택한다. 그러므로, 베드 온도 구배와 압력 저하가 더 커지고, 반응기의 꼭대기가 쉽게 코킹되고, 수소가 순환될 필요가 있고, 순환 수소 컴프레셔가 마련될 필요가 있고, 설비투자와 작동비가 더 높아지는 문제점들을 피하기 어렵다.

중국 특허 출원 번호 CN200510068181.2는 피셔-트롭슈 합성 오일의 수소화-업그레이드를 위한 통합된 방법을 개시한다. 이 방법은 수소화정제 촉매들의 작용하에 수소화탈산소화 및 올레핀 포화 반응들을 위한 수소화정제 반응기로 들어가기 위해 피셔-트롭슈 합성 오일의 전-범위 부분들과 수소를 혼합한다. 고압 분리와 저압 분리가 연속된 후 수소화정제 합성 오일은 분리를 위해 분별 증류관에 들어간다. 경량 및 중량 나프타가 분리된 후, 등유(kerosene)와 디젤 부분들이 분리되어 나오고, 분별 증류관의 바닥에 있는 테일(tail) 오일은 수소화분해 반응기로 들어간다. 수소화-아이소크랙킹 촉매의 작용하에, 중량 부분들은 가장 큰 규모로 중간 증류액으로 변환된다. 수소화분해 반응기의 제품들과 수소화정제 반응들의 제품들이 혼합된 후 고압 분리와 저압 분리가 연속된 후 표적 제품들을 얻기 위해 분리용 분별 증류관에 들어간다. 이 발명의 단점들은 통합된 공정이 이용되고, 낮은-응축점 디젤을 생산하기 위해 이 발명이 사용될 때 작동의 유연성이 덜하고 디젤 수율이 낮다는 것이다.

쉘(Shell) 컴퍼니가 소유한 미국 특허 번호 6,858,127은 중간 증류액을 생산하기 위한 방법을 개시한다. 이 방법은 적어도 합성 오일의 부분의 수소화분해를 구현한 후 분리된 디젤 부분들과 테일 오일의 수소화분해를 수행하고 최종적으로 제품들로부터 디젤 부분을 분리한다. 디젤 부분들의 응축점은 -28℃까지 떨어진다. 디젤 부분들의 밀도는 0.78g/cm³까지만 도달할 수 있다. 그러나, 디젤 부분들은 여전히 신규한 디젤 표준의 밀도 조건들을 만족시킬 수 없다.

전술한 문제점들의 관점에서, 본 발명의 목적은, 피셔-트롭슈 합성 오일을 사용하여 디젤 연료와 제트 연료를 생산하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 방법은, 수소화정제 단계 및 수소첨가-업그레이드 단계를 포함한다. 피셔-트롭슈 합성 오일은 먼저 수소와 혼합된 후 수소화정제 반응기로 들어간다. 수소화정제 반응기의 제품들은 에틸렌 열분해 물질들로서 나프타 부분들을 생성하기 위해 분별 증류관에 들어간다. 디젤 부분들은 수소화이성화 반응기로 들어가고 테일 오일은 수소화분해 반응기로 들어간다. 수소화-아이소크랙킹 및 수소화분해 반응기들의 제품들은 혼합된 후 항공 등유와 디젤 제품들을 생성하기 위해 수소화-아이소크랙킹 반응기로 들어간다. 종래의 정재-분해 기법들과 비교하여, 본 발명의 방법과 시스템은 고급 디젤, 항공 등유, 및 수소화-처리된 왁스 오일을 생산할 수 있고, 간편한 기법, 안정된 공정, 낮은 설비 투자비, 긴 작동 기간 및 디젤과 항공 등유의 고수율의 특징이 있다. 생성된 디젤, 항공 등유 및 수소화-처리된 왁스 오일은 연료 또는 고품질 혼합 조성물로서 사용될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피셔-트롭슈 합성 오일을 사용하여 디젤 연료와 제트 연료를 생성하기 위한 시스템이 제공되고, 이러한 시스템은, 수소화정제(hydrofining) 반응기, 고온 고압 분리기, 제1 정류탑, 수소화분해(hydrocracking) 반응기, 수소화이성화(hydroisomerization) 반응기, 제2 정류탑, 제1 혼합 챔버 및 제2 혼합 챔버를 구비한다.

수소화정제 반응기는 원료 물질 입구와 수소화정제 제품 출구를 구비한다.

고온 고압 분리기는 분리된 오일 출구, 수소화정제 제품 출구에 연결된 수소화정제 제품 입구, 및 제1 가스 출구를 구비한다.

제1 정류탑은 테일 오일 부분 출구, 디젤 부분 출구, 분리된 오일 출구에 연결된 분리된 오일 입구, 및 제2 가스 출구를 구비한다.

제1 혼합 챔버는 순환 수소 입구, 제1 혼합 출구, 및 테일 오일 부분 출구에 연결된 테일 오일 부분 입구를 구비한다.

수소화분해 반응기는 수소화분해 제품 출구 및 제1 혼합 출구에 연결된 제1 혼합물 입구를 구비한다.

제2 혼합물 챔버는 재생 수소 입구, 제2 혼합물 출구, 디젤 부분 출구에 연결된 디젤 부분 입구를 구비한다.

수소화이성화 반응기는 수소화이성화 제품 출구와 제2 혼합물 출구에 연결된 제2 혼합물 입구를 구비한다.

제2 정류탑은 항공 등유 출구, 디젤 출구, 수소화분해 제품 출구와 수소화이성화 제품 출구에 연결된 수소첨가 제품 혼합물 입구, 및 제3 가스 출구를 구비한다.

본 실시예에서, 또한 시스템은 응축 분별 증류관을 구비한다. 응축 수소화 분별 증류관은 가스 입구, 제4 가스 출구 및 액체 출구를 구비한다.

고온 고압 분리기의 제1 가스 출구, 제1 정류탑의 제2 가스 출구, 및 제2 정류탑의 제3 가스 출구 각각은 응축 분별 증류관의 가스 입구에 연결된다. 응축 분별 증류관의 제4 가스 출구는 수소화정제 반응기의 원료물질 입구에 연결된다.

제2 정류탑은 나프타 부분 출구와 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프를 더 구비한다. 제2 정류탑은 나프타 부분 출구를 더 구비한다. 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프는 제1 혼합 챔버의 테일 오일 입구에 연결된다. 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프는 티(tee) 조인트를 통해 파라핀 출구에 연결된다.

제4 가스 출구와 수소화정제 반응기의 원료 물질 입구 사이의 파이프는 오일 혼합 입구 파이프와 순환 수소 입구 파이프에 연결된다.

다른 측면에서, 본 발명의 일 실시예는 상기 시스템을 이용하여 디젤 연료와 제트 연료를 생산하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다.

단계 1 : 오일 혼합 입구 파이프를 통해 피셔-트롭슈 합성 오일을 파이프로 전송하고, 순환 수소 입구 파이프를 통해 순환 수소를 파이프로 도입하고, 수소화정제 제품들을 생성하기 위해 수소화정제 촉매의 존재하에서 수소화 반응을 위해 원료 물질 입구를 통해 순환 수소와 피셔-트롭슈 합성 오일을 수소화정제 반응기에 혼합 입력하는 단계;

단계 2 : 분리된 오일과 크랙킹 오일 가스를 생성하기 위해 수소화정제 제품입구를 통해 수소화정제 제품들이 고온 고압 분리기로 들어가게 하고; 분리된 오일 출구를 통해 분리된 오일을 배출하고 분리된 오일 입구를 통해 분리된 오일을 제1 정류탑에 도입하고, 고온 고압 분리기의 제1 가스 출구를 통해 크랙킹 오일 가스를 배출하는 단계;

단계 3 : 제1 정류탑 내에서 테일 오일, 디젤 및 나프타 부분들과 크랙킹 오일을 생성하기 위해 단계 2의 분리된 오일을 정제하고; 테일 오일 부분 출구를 통해 테일 오일 부분을 배출하고 테일 오일 부분 입구를 통해 테일 오일 부분이 제1 혼합 챔버로 들어가게 하고; 순환 수소 입구를 통해 순환 수소가 제1 혼합 챔버로 들어가게 하고; 제1 혼합 챔버 내의 순환 테일 오일 부분과 순환 수소를 혼합하여 제1 혼합물 출구와 제1 혼합물 입구를 통해 결과적인 혼합물이 수소화분해 반응기로 들어가게 하고; 디젤 부분 출구를 통해 디젤 부분을 배출하고 디젤 부분 입구를 통해 디젤 부분이 제2 혼합물 챔버로 들어가게 하고; 재생 수소 입구를 통해 재생 수소를 제2 혼합 챔버로 들어가도록 도입시키고; 제2 혼합 챔버 내에서 디젤 부분과 재생 수소를 혼합하고 결과적인 혼합물이 제2 혼합물 출구와 제2 혼합물 입구를 통해 수소화이성화 반응기로 들어가게 하고; 크랙킹 오일 가스를 제2 가스 출구를 통해 배출하는 단계;

단계 4 : 수소화분해 제품들을 생성하기 위해 수소화분해 반응기 내의 테일 오일 부분과 순환 수소를 수소화분해시키고; 수소화이성화 제품들을 생성하기 위해 수소화이성화 반응기 내에서 디젤 부분과 재생 수소를 수소화이성화시키는 단계;

단계 5 : 수소화분해 제품 출구를 통해 수소화분해 제품들을 배출하고; 수소화이성화 제품 출구를 통해 수소화이성화 제품들을 배출하고; 수소화분해 제품들과 수소화이성화 제품들을 혼합하고 결과적인 혼합물이 수소첨가 제품 혼합물 입구를 통해 제2 정류탑으로 들어가게 하고; 제2 정류탑 내에서 크랙킹 오일 가스, 항공 등유, 디젤, 파라핀, 테일 가스 부분 및 나프타 부분을 생성하기 위해 수소화분해 제품들과 수소화이성화 제품들의 혼합물을 정제하고; 항공 등유 출구를 통해 항공 등유를 항공 등유 탱크로 안내하고, 디젤 출구를 통해 디젤을 디젤 탱크로 안내하고; 나프타 부분 출구를 통해 나파트 부분을 나프타 탱크로 안내하는 단계;

항공 등유와 디젤이 메인 제품들일 때, 테일 오일 부분과 파라핀의 혼합물을 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프를 따라 안내하여 테일 오일 부분 입구를 통해 제1 혼합 챔버로 투입하여 순환 수소화 혼합한 후, 수소화분해 반응기로 투입하고; 파라핀이 메인 제품일 때, 파라핀 출구를 통해 테일 오일 부분과 파라핀의 혼합물을 배출하고; 제2 정류탑의 제3 가스 출구를 통해 생성된 크랙킹 오일 가스를 배출하는 단계; 및

단계 6 : 단계 2,3 및 6의 배출된 크랙킹 오일 가스를 가스 입구를 통해 응축 분별 증류관에 혼합 도입시켜 가스와 액체를 생성하고; 주기적인 활용을 위해 제4 가스 출구를 통해 가스를 배출시킨 후 원료 물질 입구를 통해 가스를 수소화정제 반응기로 투입시키고; 액체 출구를 통해 액체를 배출한 후 액체를 나프타 부분에 집중시켜 에틸렌 열분해 물질을 생성하는 단계.

본 발명의 시스템과 방법은 적절한 작동 조건에서 디젤과 항공 등유의 수소화이성화 반응들을 보장함으로써 크랙킹 반응들을 최대한도로 감소시키고 디젤과 항공 등유의 최대 수율을 달성한다. 왁스 오일 부분은 디젤 및 3# 항공 등유를 위한 국가 표준을 만족하고 디젤과 항공 등유의 수율이 높은 디젤을 생성하기 위해 수소화분해 및 이성화 반응들을 위한 수소화분해 및 이성화 기능을 가진 촉매의 도움으로 반응기를 통과한다. 또한, 방법은 파라핀을 생성할 수 있고, 생산 조건들에 따라 생산 계획들을 조절할 수 있고, 짧은 작동 기간, 불량한 제품 품질, 엄격한 반응 조건들, 작동의 낮은 유연성 및 디젤의 낮은 수율을 포함하는 배경기술에서 설명된 전통적인 방식들의 단점들을 극복한다. 본 발명에 의해 생성된 디젤과 항공 등유는 높은 수율을 가진다. 디젤의 세탄가(cetane number)는 60을 넘고; 디젤의 응축점은 0℃ 미만이고; 디젤은 디젤 혼합 조성물 또는 디젤 제품으로서 사용될 수 있다. 항공 등유의 스모크 포인트(smoke point)는 -47℃ 미만이고; 항공 등유는 3# 제트 연료 또는 혼합 조성물로서 사용될 수 있다.

본 발명의 기술적인 방법은 유동이 간단하고, 반응 조건이 적정하고, 생산 계획이 유연하고, 작동비가 저렴하고 상기 방법을 산업적 생산에 쉽게 적용할 수 있는 장점들을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피셔-트롭슈 합성 오일을 사용한 디젤 연료와 제트 연료를 생성하기 위한 시스템 및 방법의 구성도이다.

본 발명은 이어지는 도면과 실시예들을 이용하여 더 상세히 설명된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 피셔-트롭슈 합성 오일을 사용하여 디젤 연료와 제트 연료를 생산하기 위한 시스템은, 수소화정제(hydrofining) 반응기(A), 고온 고압 분리기(B), 제1 정류탑(C), 수소화분해(hydrocracking) 반응기(D), 수소화이성화 반응기(E), 제2 정류탑(F), 제1 혼합 챔버(I) 및 제2 혼합 챔버(H)를 구비한다.

수소화정제 반응기(A)는 원료 물질 입구(A1)와 수소첨가 제품 출구(A2)를 구비한다.

고온 고압 분리기(B)는 분리된 오일 출구(B1), 수소화정제 제품 출구(A2)에 연결되는 수소화정제 제품 입구(B1), 및 제1 가스 출구(B3)를 구비한다.

제1 정류탑(C)은 테일 오일 부분 출구(C2), 디젤 부분 출구(C3), 분리된 오일 출구(B2)와 연결되는 분리된 오일 입구(C1), 나프타 부분 출구(C4), 및 제2 가스 출구(C5)를 구비한다.

제1 혼합 챔버(I)는 순환 수소 입구(I2), 제1 혼합물 출구(I1), 및 테일 오일 부분 출구(C2)에 연결된 테일 오일 부분 입구(I3)를 구비한다.

수소화분해 반응기(D)는 수소화분해 제품 출구(D1), 제1 혼합물 출구(I1)에 연결된 제2 혼합물 입구(D2)를 구비한다.

제2 혼합물 챔버(H)는 재생 수소 입구(H2), 제2 혼합물 출구(H1), 및 디젤 부분 출구(C3)에 연결된 디젤 부분 입구(H3)를 구비한다.

수소화이성화 반응기(E)는 수소화이성화 제품 출구(E1), 제2 혼합물 출구(H1), 및 디젤 부분 출구(C3)에 연결된 디젤 부분 입구(H3)를 구비한다.

제2 정류탑(F)은 항공 등유 출구(F4), 디젤 출구(F5), 수소화분해 제품 출구(D1)와 수소화이성화 제품 출구(E1)에 연결된 수소첨가(hydrogenation) 제품 혼합물 입구(F1), 및 제3 가스 출구(F2)를 구비한다.

실시예에서, 시스템은 응축 분별 증류관(G)을 구비한다. 응축 분별 증류관(G)은 가스 입구(G1), 제4 가스 출구(G4) 및 액체 출구(G3)를 구비한다.

고온 고압 분리기(B)의 제1 가스 출구(B3), 제1 정류탑(C)의 제2 가스 출구(C5), 및 제2 정류탑(F)의 제3 가스 출구(F2) 각각은 응축 분별 증류관(G)의 가스 입구(G1)에 연결된다. 응축 분별 증류관(G)의 제4 가스 출구(G2)는 가스화정제 반응기(A)의 원료 물질 입구(A1)에 연결된다.

제2 증류탑(F)은 나프타 부분 출구(F3), 및 테일 오일 부분과 파라핀의 주기적 이용을 위한 배출 파이프(F6)를 더 구비한다. 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프(F6)는 제1 혼합 챔버(I)의 테일 오일 입구(I3)에 연결된다. 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프(F6)는 티 조인트를 통해 파라핀 출구(F7)에 연결된다(이러한 설계는 생산의 유연성을 개선할 수 있다. 더 많은 항공 등유와 디젤 제품들이 생산될 필요가 있을 때, 단계 5에서 생성된 테일 오일 부분과 파라핀의 혼합물(혼합물의 95% 이상은 파라핀)은 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프(F6)를 통해 배출된 후, 테일 오일 부분 입구(I3)를 통해 제1 혼합 챔버(I)로 들어가서 순환 수소와 혼합되고, 최종적으로 수소화분해 반응기(D)로 들어간다. 파라핀 제품들이 생성될 필요가 있을 때, 단계 5에서 생성된 테일 오일 부분과 파라핀의 혼합물은 파라핀 출구(F7)를 통해 배출된다.

제4 가스 출구(G2)와 수소화정제 반응기(A)의 원료 물질 입구(A1) 사이의 파이프(M)는 오일 혼합물 입구 파이프(J)와 순환 수소 입구 파이프(K)에 연결된다.

상기 시스템을 이용하여 디젤 연료와 제트 연료를 생성하기 위한 방법은 다음 단계들을 포함한다:

단계 1 : 피셔-트롭슈 합성 오일은 오일 혼합물 입구 파이프(J)를 통해 파이프(M)로 전송된다. 순환 수소는 순환 수소 입구 파이프(K)를 통해 파이프(M)로 전송된다. 순환 수소와 피셔-트롭슈 합성 오일은 완전히 혼합되고 수소화정제 촉매의 존재하에 수소화정제 제품들을 생성하는 수소화정제 반응을 위해 원료 물질 입구(A1)를 통해 수소화정제 반응기(A)로 들어간다.

단계 2 : 단계 1에서 생성된 수소화정제 제품들은 수소화정제 제품 입구(B1)를 통해 고온 고압 분리기(B)로 들어가서 분리된 오일과 크랙킹 오일 가스를 생성한다. 분리된 오일은 분리된 오일 출구(B2)를 통해 배출된 후 분리된 오일 입구(C1)를 통해 제1 정류탑(C)으로 들어간다. 크랙킹 오일 가스는 고온 고압 분리기(B)의 가스 출구(B3)를 통해 배출된다.

단계 3 : 단계 2에서 분리된 오일은 제1 정류탑(C)을 통해 테일 오일, 디젤 및 나프타 부분들과 크랙킹 오일 가스로 정제된다. 테일 오일 부분은 테일 오일 부분 출구(C2)를 통해 배출되어 테일 오일 부분 입구(I3)를 통해 제1 혼합 챔버(I)로 들어간다. 순환 수소는 순환 수소 입구(I2)를 통해 제1 순환 챔버(I)로 들어간다. 테일 오일 부분과 순환 수소는 제1 혼합 챔버(I) 내에서 혼합된 후 제1 혼합물 출구(I1)와 제1 혼합물 입구(D2)를 통해 수소화분해 반응기(D)로 들어간다. 디젤 부분은 디젤 부분 출구(C3)를 통해 배출되고 디젤 부분 입구(H3)를 통해 제2 혼합 챔버(H)로 들어간다. 재생 수소는 재생 수소 입구(H2)를 통해 제2 혼합 챔버(H)로 들어간다. 디젤 부분과 재생 수소는 제2 혼합 챔버(H) 내에서 혼합된 후 제2 혼합물 출구(H1)와 제2 혼합물 입구(E)를 통해 수소화이성화 반응기(E)로 들어간다. 크랙킹 오일 가스는 제2 가스 출구(C5)를 통해 배출된다.

단계 4 : 수소화분해 반응기(D)에서, 테일 오일 부분과 순환 수소는 수소화분해 반응을 통해 수소화분해 제품들을 생성한다. 수소화이성화 반응기(E)에서, 디젤 부분과 재생 수소는 수소화이성화 반응을 통해 수소화이성화 제품들을 생성한다.

단계 5 : 수소화분해 제품은 수소화분해 제품 출구(D1)를 통해 배출된다. 수소화이성화 제품은 수소화이성화 제품 출구(E1)를 통해 배출된다. 배출된 수소화분해 제품과 배출된 수소화이성화 제품은 혼합된 후 수소첨가 제품 혼합물 입구(F1)를통해 제2 정류탑(F)으로 들어간다. 수소화분해 제품과 수소화이성화 제품의 혼합물은 제2 정류탑(F)을 통해 크랙킹 오일 가스, 항공 등유, 디젤, 파라핀, 테일 오일 부분과 나프타 부분을 생성한다(상이한 온도들에 따라 상응한 부분들이 분리됨). 항공 등유는 항공 등유 출구(F4)를 통해 항공 등유 탱크로 전송된다. 디젤은 디젤 출구를 통해 디젤 탱크로 전송된다. 나프타 부분은 나프타 부분 출구(F3)를 통해 나프타 탱크로 전송된다. 나프타 부분은 에틸렌 열분해 물질로서 사용될 수 있다.

항공 등유와 디젤이 메인 제품들일 때, 생성된 테일 오일 부분과 파라핀의 혼합물(혼합물의 95% 이상은 파라핀임)은 테일 오일 부분과 파라핀의 주기적 활용을 위해 배출 파이프(F6)를 통해 배출되어, 테일 오일 부분 입구(I3)를 통해 제1 혼합 챔버(I)로 들어가서 순환 수소와 혼합된 후, 수소화분해 반응기(D)로 들어간다. 파라핀이 메인 제품일 때, 테일 오일 부분과 파라핀의 생성된 혼합물은 파라핀 출구(F7)를 통해 배출되어, 파라핀 탱크로 들어간다. 단계 5에서 생성된 크랙킹 오일 가스는 제2 정류탑(F)의 제3 가스 출구(F2)를 통해 배출된다.

단계 6 : 단계 2, 단계 3, 및 단계 5에서 각각 배출된 크랙킹 오일 가스 혼합물은 가스 입구(G1)를 통해 응축 분별 증류관(G)으로 들어간다. 응축을 통해, 가스와 액체가 생성된다. 가스는 제4 가스 출구(G2)를 통해 배출되고 주기적 이용을 위해 원료 물질 입구(A1)를 통해 수소화분해 반응기(A)로 들어간다. 액체는 액체 출구(G3)를 통해 배출된 후 에틸렌 열분해 물질로서 기능하기 위해 나프타 부분과 함께 수렴된다.

본 실시예에서, 단계 1에서 사용된 피셔-트롭슈 합성 오일은, 저온 피셔-트롭슈 합성 오일(200℃ 내지 240℃의 범위), 또는 고온 피셔-트롭슈 합성 오일(250℃ 내지 350℃의 범위), 또는 저온 피셔-트롭슈 합성 오일과 고온 피셔-트롭슈 합성 오일의 오일 혼합물의 부분 및/또는 전-범위 유출물들을 포함한다.

본 실시예의 단계 1의 수소화정제 반응기(A)의 반응 조건들은 다음과 같다:

반응 온도는 260℃ 내지 400℃의 범위이고; 반응 압력은 2.0 MPa 내지 20.0 MPa이고; 액 공간 속도는 0.5h^-1 내지 3.0h^-1이고; 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 2000:1이다.

본 실시예의 단계 4의 수소화이성화 반응기(E) 내의 수소화이성화 반응 조건들은 다음과 같다:

반응 온도는 280℃ 내지 400℃의 범위이고; 반응 압력은 4.0 MPa 내지 15.0 MPa이고; 액 공간 속도는 0.5h^-1 내지 3.0h^-1이고; 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 2000:1이다.

본 실시예의 단계 4의 수소화분해 반응기(D) 내의 수소화분해 반응 조건들은 다음과 같다:

반응 온도는 280℃ 내지 450℃의 범위이고; 반응 압력은 5.0 MPa 내지 20.0 MPa이고; 액 공간 속도는 0.5h^-1 내지 3.0h^-1이고; 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 2000:1이다.

본 실시예의 단계 1의 수소화정제 반응기(A) 내의 바람직한 수소화정제 반응 조건들은 다음과 같다:

반응 온도는 280℃ 내지 390℃의 범위이고; 반응 압력은 4.0 MPa 내지 15.0 MPa이고; 액 공간 속도는 0.5h^-1 내지 2.0h^-1이고; 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 1500:1이다.

본 실시예의 단계 4의 수소화이성화 반응기(E) 내의 바람직한 수소화이성화 반응 조건들은 다음과 같다:

반응 온도는 280℃ 내지 370℃의 범위이고; 반응 압력은 5.0 MPa 내지 12.0 MPa이고; 액 공간 속도는 0.5h^-1 내지 2.0h^-1이고; 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 1500:1이다.

본 실시예의 단계 4의 수소화분해 반응기(D) 내의 바람직한 수소화분해 반응 조건들은 다음과 같다:

반응 온도는 320℃ 내지 400℃의 범위이고; 반응 압력은 5.0 MPa 내지 15.0 MPa이고; 액 공간 속도는 0.5h^-1 내지 2.0h^-1이고; 오일에 대한 수소의 체적비는 700:1 내지 1500:1이다.

본 발명은 고온 및 저온 합성 유출물들을 원료 물질로서 취하여 구체적으로 설명되었다. 고온 및 저온 합성 유출물들의 성분들은 [표 1]에 나타냈다.

도 1에 도시된 공정에 따르면, 수소화정제 후, 피셔-트롭슈 합성 제품은 분류되어 건조 가스, 나프타, 디젤 및 중량 오일을 생성한다. 건조 가스는 순환 수소로서 기액 분리기(G)를 통과하지 않는다. 나프타 부분은 에틸렌 열분해 물질로서 기능한다. 디젤 부분은 수소화이성화 반응기(E)로 들어간다. 중량 오일은 수소화분해 반응기(D) 속으로 들어간다.

전-범위 저온 및 고온 합성 유출물들

항목	저온 F-T 합성 오일	고온 F-T 합성 오일
밀도/g·cm^-3	0.7961	0.8224
산소 함량/wt.%	6.8	10.2
황 함량/㎍·g^-1	<10	<10
질소 함량/㎍·g^-1	<10	<10
올레핀 함량/wt.%	26	54
아렌 함량/wt.%	3	27
비등 범위(ASTM-D1160)
IBP/50%	52/378	69/153
90%/95%	562/>650	331/352

Example 1

Eample 1의 원료 물질들은 저온 합성 오일과 고온 합성 오일이다. 고온 합성 오일에 대한 저온 합성 오일의 비율은 1:1이다. 수소화분해 반응기(D)의 작동 조건들은 다음과 같다: 반응 압력은 5 MPa이고; 반응 온도는 340℃이고, 액 공간 속도는 0.8h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 700:1이다. 수소화이성화 반응기(E)의 작동 조건들은 다음과 같다: 반응 온도는 330℃이고, 반응 압력은 5 MPa이고, 액 공간 속도는 0.5h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 700:1이다. 수소화정제 및 수소화분해 영역들은 비교예들로서 기능한다. 작동 조건들과 제품 성분들은 [표 2] 및 [표 3]에 나타내었다.

Example 1 및 비교예의 작동 조건들

항목	Example 1	비교예
기술적 공정	테일 오일의 부분 순환	테일 오일의 부분 순환
수소화정제/ 수소화분해/ 이성화 촉매	수소화정제 에이전트 1/ 수소화분해 에이전트 1/ 이성화 에이전트 1	수소화정제 에이전트 1/수소화분해 에이전트 1
반응 압력/MPa	5.0	6.0
정제/변경/이성화 액 공간 속도/ h^-1	1.0/0.8/0.5	0.8/1.0
정제/변경/이성화 반응 온도/℃	320/350/330	320/360
오일에 대한 수소의 체적비	700:1	700:1

항공 등유와 디젤의 성분들

항목	Example 1	비교예
항공 등유
스모크 포인트/mm	26	22
빙점/℃	<-48	-43℃
밀도/g·cm^-3	0.7723	0.7835
비등 범위(ASTM-D1160)
IBP/10%	132/148	130/151
50%/90%	189/211	195/218
95%/EBP	236/258	240/267
수율/%	37	26
디젤
밀동/g·cm^-3	0.8046	0.7976
응축점/℃	-21℃	-6℃
세탄가	61	64
비등 범위(ASTM-D1160)
IBP/10%	248/272	252/286
50%/90%	304/326	318/345
95%/EBP	341/358	358/379
수율/%	37	23

Example 2

Example 2의 원료 물질들은 저온 합성 오일과 고온 합성 오일이다. 고온 합성 오일에 대한 저온 합성 오일의 비율은 2:1이다. 수소화분해 반응기(D)의 작동 조건들은 다음과 같다. 반응 압력은 7 MPa이고, 반응 온도는 375℃이고, 액 공간 속도는 1.3h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 900:1이다. 수소화이성화 반응기(E)의 작동 조건들은 다음과 같다: 반응 온도는 350℃이고, 반응 압력은 7 MPa이고, 액 공간 속도는 1.0h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 900:1이다. 수소화정제 및 수소화분해 영역들은 비교예들로서 기능한다. 작동 조건들과 제품 성분들은 [표 4] 및 [표 5]에 나타내었다.

Example 2 및 비교예의 작동 조건들

항목	Example 2	비교예
기술적 공정	테일 오일의 완전 순환	테일 오일의 완전 순환
수소화정제/ 수소화분해/ 이성화 촉매	수소화정제 에이전트 2/ 수소화분해 에이전트 2/ 이성화 에이전트 2	수소화정제 에이전트 2/ 수소화분해 에이전트 2
반응 압력/MPa	7.0	10.0
정제/변환/이성화 액공간 속도/ h^-1	2.0/1.3/1.0	1.5/2.0
정제/변환/이성화 반은 온도	350/370/350	350/370
오일에 대한 수소의 체적비	900: 1	900: 1

항공 등유와 디젤의 성분들

항목	Example 2	비교예
항공 등유
스모크 포인트/mm	28	24
빙점/℃	<-50	-45
밀도/g·cm^-3	0.7846	0.7985
비등 범위(ASTM-D1160)
IBP/10%	134/149	125/147
50%/90%	187/218	192/224
95%/EBP	234/251	246/263
수율/%	30	20
디젤
밀도/g·cm^-3	0.8075	0.8047
응축점/℃	-16	-4
세탄가	64	65
비등 범위(ASTM-D1160)
IBP/10%	245/276	258/288
50%/90%	308/327	320/341
95%/EBP	341/356	352/368
수율/%	66	46

Example 1 및 2에 예시된 바와 같이, 현재 수소화정제-수소화분해 계획들과 비교하여, 기술적 해결책의 작동 조건들은 더 약하고(mild) 항공 등유의 스모크 포인트와 빙점 모두 3# 항공 등유의 품질 표준을 만족할 수 있고, 제품 수율은 10%이상 증가하고 세탄가는 60 이상이다. 세탄가가 약간 더 낮지만, 디젤 수율은 20%까지 증가한다.

본 발명의 방법의 장점들은 더 명확하게 설명되고 본 발명의 제품들의 레벨이 도달할 수 있다. 본 발명의 방법에 따르면, 피셔-트롭슈 합성 오일의 모든 조성물들이 완전히 이용된다. 피셔-트롭슈 합성 왁스의 수소화분해에 의한 중간 유출물들을 생성하기 위한 통상의 기법과 비교하여, 본 발명의 방법은 품질이 우수하고 수율이 높은 명백한 장점을 가진다.

본 발명과 관련된 수치적 범위들은 달리 나타내지 않는 이상 종료값들을 포함한다. 본 발명의 특정의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 더 넓은 측면들에서 본 발명을 벗어나지 않는 한 변경들과 변화들은 당업자에게 자명할 것이므로, 첨부된 청구범위 내의 목적은 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 그러한 변경들과 변화들을 모두 커버한다.

A...수소화정제 반응기
A1...원료 물질 입구
A2...수소화젱제 제품 출구
B...고온 고안 분리기
B1...수소화정제 제품 입구
B2...분리된 오일 출구
B3...제 가스 출구
C...제1 정류탑
C2...분리된 오일 입구
C2...테일 오일 부분 출구
C3...디젤 부분 출구
C4...나프타 부분 출구
C5...제2 가스 출구
D...수소화분해 반응기
D1...수소화분해 제품 출구
D2...제1 혼합물 입구
E...수소화이성화 반응기
E1...수소화이성화 제품 출구
E2...제2 혼합물 입구
F...제2 정류탑
F1...수소첨가 제품 혼합물 입구
F2...제3 가스 출구
F3...나프타 부분 출구
F4...항공 등유 출구
F5...제2 정류탑
F6...테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프
F7...파라핀 출구
G...응축 분별 증류관
G1...가스 입구
G2...제4 가스 출구
G3...액체 출구
H...제2 혼합 챔버
H1...혼합물 출구
H2...재생 수소 입구
H3...디젤 부분 입구
I...제1 혼합 챔버
H2...제1 혼합물 출구
I2...순환 수소 입구
I3...테일 오일 부분 입구
J...오일 혼합물 입구 파이프
K...순환 수소 입구 파이프

Claims

피셔-트롭슈 합성 오일을 사용하여 디젤 연료와 제트 연료를 생산하기 위한 시스템에 있어서:
오일 혼합물 입구 파이프(J)를 통해 공급되는 피셔-트롭슈 합성 오일과 순환 수소 입구 파이프(K)를 통해 공급되는 순환 수소가 혼합되어 공급될 수 있는 원료 물질 입구(A1), 및 수소화정제 촉매의 존재 하에서 내부에서 생성되는 수소화정제 제품들을 배출할 수 있는 수소화정제(hydrofining) 제품 출구(A2)를 포함하는 수소화정제 반응기(A);
상기 수소화정제 제품 출구(A2)에 연결되어 상기 수소화정제 제품을 공급받을 수 있는 수소화정제 제품 입구(B1), 내부에서 생성된 분리된 오일을 배출할 수 있는 분리된 오일 출구(B2), 및 내부에서 생성된 크랙킹 오일 가스를 배출할 수 있는 제1 가스 출구(B3)를 포함하는 고온 고압 분리기(B);
상기 분리된 오일 출구(B2)로부터 공급되는 상기 분리된 오일을 테일(tail) 오일 부분, 디젤 부분, 나프타 부분, 및 크랙킹 오일 가스로 증류할 수 있도록 구성되고, 상기 분리된 오일 출구(B2)에 연결된 분리된 오일 입구(C1), 상기 테일 오일 부분을 배출시킬 수 있는 테일 오일 부분 출구(C2), 상기 디젤 부분을 배출할 수 있는 디젤 부분 출구(C3), 상기 나프타 부분을 배출할 수 있는 나프타 부분 출구(C4), 및 상기 크랙킹 오일 가스를 배출할 수 있는 제2 가스 출구(C5)를 포함하는 제1 정류탑(C);
상기 제1 정류탑(C)으로부터 상기 테일 오일 부분을 공급받기 위해 상기 테일 오일 부분 출구(C2)에 연결된 테일 오일 부분 입구(I3), 순환 수소를 공급받을 수 있는 순환 수소 입구(I2), 및 상기 테일 오일 부분과 상기 순환 수소가 혼합된 제1 혼합물을 배출할 수 있는 제1 혼합물 출구(I1)를 포함하는 제1 혼합 챔버(I);
상기 제1 혼합 챔버(I)로부터 상기 제1 혼합물을 공급받아 수소화분해(hydrocracking)할 수 있도록 구성되고, 상기 제1 혼합물을 공급받을 수 있도록 상기 제1 혼합물 출구(I1)에 연결된 제1 혼합물 입구(D2), 및 수소화분해 제품을 배출할 수 있는 수소화분해 제품 출구(D1)를 포함하는 수소화분해 반응기(D);
상기 제1 정류탑(C)으로부터 상기 디젤 부분을 공급받을 수 있도록 상기 디젤 부분 출구(C3)에 연결된 디젤 부분 입구(H3), 재생 수소를 공급받을 수 있는 재생 수소 입구(H2), 및 상기 디젤 부분과 상기 재생 수소가 혼합된 제2 혼합물을 배출시킬 수 있는 제2 혼합물 출구(H1)를 포함하는 제2 혼합 챔버(H);
상기 제2 혼합 챔버(H)로부터 상기 제2 혼합물로부터 수소화이성화(hydroisomerization)된 제품을 생성할 수 있도록 구성되고, 상기 제2 혼합물 출구(H1)에 연결된 제2 혼합물 입구(E2), 및 내부에서 생성된 수소화이성화 제품을 배출시킬 수 있는 수소화이성화 제품 출구(E1)를 포함하는 수소화이성화 반응기(E);
상기 수소화분해 제품과 상기 수소화이성화 제품이 혼합된 수소첨가(hydrogenation) 제품 혼합물을 크랙킹 오일 가스, 항공 등유, 디젤, 파라핀, 테일 오일 부분과 나프타 부분으로 증류할 수 있도록 구성되고, 상기 수소첨가 제품 혼합물을 공급받을 수 있도록 상기 수소화분해 제품 출구(D1)와 상기 수소화이성화 제품 출구(E1)에 각각 연결된 수소첨가 제품 혼합물 입구(F1), 내부에서 생성된 크랙킹 오일 가스를 배출할 수 있는 제3 가스 출구(F2), 내부에서 생성된 나프타 부분을 나프타 부분 탱크로 안내할 수 있는 나프타 부분 출구(F3), 내부에서 생성된 항공 등유를 항공 탱크로 안내할 수 있는 항공 등유 출구(F4), 내부에서 생성된 디젤을 디젤 탱크로 안내할 수 있는 디젤 출구(F5), 및 상기 테일 오일 부분과 상기 파라핀의 주기적인 사용을 위해 상기 테일 오일 부분 입구(I3)와 파라핀 출구(F7)에 각각 연결된 배출 파이프(F6)를 포함하는 제2 정류탑(F);
상기 제1 가스 출구(B3), 상기 제2 가스 출구(C5), 및 상기 제3 가스 출구(F2)로부터 각각 나오는 크랙킹 오일 가스를 공급받아 가스와 액체를 생성하도록 구성되고, 상기 제1 가스 출구(B3) 내지 상기 제3 가스 출구(F2)에 각각 연결된 가스 입구(G1), 내부에서 생성되는 가스를 상기 수소화정제 반응기(A)로 주기적으로 공급할 수 있도록 상기 원료 물질 입구(A1)에 연결된 제4 가스 출구(G2), 및 생성되는 액체를 배출시킬 수 있는 액체 출구(G3)를 포함하는 응축 분별 증류관(G); 및
상기 제4 가스 출구(G2)와 상기 수소화정제 반응기(A)의 상기 원료 물질 입구(A1) 사이를 연결하고, 상기 오일 혼합물 입구 파이프(J)와 상기 순환 수소 입구 파이프(K)가 각각 연결된 파이프(M)를 구비하고,
시스템의 주요 생산 제품이 상기 항공 등유와 상기 디젤일 때, 상기 제2 정류탑(F)에서 생성되는 상기 테일 오일 부분과 상기 파라핀의 혼합물을 상기 배출 파이프(F6)를 통해 상기 제1 혼합 챔버(I)로 공급한 후, 상기 수소화분해 반응기(D) 속으로 공급하고;
시스템의 주요 생산 제품이 상기 파라핀일 때, 상기 테일 오일 부분과 상기 파라핀의 혼합물을 파라핀 출구(F7)를 통해 배출하고, 상기 제2 정류탑(F)에서 생성된 크랙킹 오일 가스를 상기 제3 가스 출구(F2)를 통해 배출하는, 피셔-트롭슈 합성 오일을 이용하여 디젤유와 제트 연료를 생산하는 시스템.
삭제
청구항 1의 시스템을 이용하여 디젤 연료와 제트 연료를 생산하기 위한 방법에서,
1) 오일 혼합물 입구 파이프(J)를 통해 피셔-트롭슈 합성 오일을 파이프(M)로 전송하고, 순환 수소 입구 파이프(K)를 통해 순환 수소를 파이프(M)로 도입시키고, 수소화정제 촉매의 존재하에서 수소화정제 제품들을 생성하는 수소화정제 반응을 위해 원료 물질 입구(A1)를 통해 순환 수소와 피셔-트롭슈 합성 오일을 혼합 및 입력시키는 단계;
2) 분리된 오일과 크랙킹 오일 가스를 생성하기 위해 수소화정제 제품 입구(B1)를 통해 고온 고압 분리기(B) 속으로 수소화정제 제품들을 투입시키고; 분리된 오일 출구(B2)를 통해 분리된 오일을 배출하고 분리된 오일 입구(C1)를 통해 제1 정류탑(C) 속으로 분리된 오일을 도입하고, 고온 고압 분리기(B)의 제1 가스 출구(B3)를 통해 크랙킹 오일 가스를 배출시키는 단계;
3) 제1 정류탑(C) 내에서 테일 오일, 디젤 및 나프타 부분들과 크랙킹 오일 가스를 얻기 위해 상기 단계 2)에서 분리된 오일을 증류하고; 테일 오일 부분 출구(C2)를 통해 테일 오일 부분을 배출하고 테일 오일 부분 출구(I3)를 통해 제1 혼합 챔버(I) 속으로 테일 오일 부분을 투입시키고; 순환 수소 입구(I2)를 통해 제1 혼합 챔버(I) 속으로 순환 수소를 투입시키고; 제1 혼합 챔버(I) 내에서 테일 오일 부분과 순환 수소를 혼합하여 결과적인 혼합물을 제1 혼합물 출구(I1)와 제1 혼합물 입구(D2)를 통해 수소화분해 반응기(D) 속으로 투입시키고; 디젤 부분 출구(C3)를 통해 디젤 부분을 배출하고 디젤 부분 입구(H3)를 통해 제2 혼합 챔버(H) 속으로 디젤 부분을 투입하고; 재생 수소 입구(H2)를 통해 제2 혼합 챔버(H) 속으로 재생 수소를 투입하고; 제2 혼합 챔버(H) 내에서 디젤 부분과 재생 수소를 혼합하고 결과적인 혼합물을 제2 혼합물 출구(H1)와 제2 혼합물 입구(E2)를 통해 수소화이성화 반응기(E) 속으로 투입하고; 제2 가스 출구(C5)를 통해 크랙킹 오일 가스를 배출시키는 단계;
4) 수소화분해 제품들을 생성하기 위해 수소화분해 반응기(D) 내에서 테일 오일 부분과 순환 수소를 수소화분해시키고; 수소화이성화 제품들을 생성하기 위해 수소화이성화 반응기(E) 내에서 디젤 부분과 재생 수소를 수소화이성화시키는 단계;
5) 수소화분해 제품 출구(D1)를 통해 수소화분해 제품들을 배출하고; 수소화이성화 제품 출구(E1)를 통해 수소화이성화 제품들을 배출하고; 수소화분해 제품들과 수소화이성화 제품들을 혼합하여 결과적인 혼합물을 수소첨가 제품 혼합물 입구(F1)를 통해 제2 증류탑(F) 속으로 투입하고; 제2 증류탑(F) 내에서 크랙킹 오일 가스, 항공 등유, 디젤, 파라핀, 테일 오일 부분과 나프타 부분을 생성하기 위해 수소화분해 제품들과 수소화이성화 제품들의 혼합물을 증류시키고; 항공 등유 출구(F4)를 통해 항공 등유를 항공 등유 탱크로 안내하고, 디젤 출구(F5)를 통해 디젤을 디젤 탱크로 안내하고, 나프타 부분 출구(F3)를 통해 나프타 부분을 나프타 부분 탱크로 안내하는 단계로서,
항공 등유와 디젤이 주요 제품일 때, 테일 오일 부분과 파라핀의 혼합물을 테일 오일 부분과 파라핀의 배출 파이프(F6)를 따라 안내하여 테일 오일 부분 입구(I3)를 통해 제1 혼합 챔버(I) 속으로 투입하여 순환 수소와 혼합한 후, 수소화분해 반응기(D) 속으로 투입하고; 파라핀이 주요 제품일 때, 테일 오일 부분과 파라핀의 혼합물을 파라핀 출구(F7)를 통해 배출하고; 생성된 크랙킹 오일 가스를 제2 증류탑(F)의 제3 가스 출구(F2)를 통해 배출시키는 단계; 및
6) 단계들 2), 3), 및 5)의 배출된 크랙킹 오일 가스를 가스 입구(G1)를 통해 응축 분별 증류관(G)에 혼합 및 투입시켜, 가스와 액체를 생성하고; 가스 출구(G2)를 통해 가스를 배출시킨 후 주기적 사용을 위해 원료 물질 입구(A1)를 통해 수소화정제 반응기(A)로 투입시키고; 액체 출구(G3)를 통해 액체를 배출시킨 후 액체를 나프타 부분과 수렴시켜 에틸렌 열분해 물질을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 3에서,
상기 단계 1에서 사용된 피셔-트롭슈 합성 오일은 저온 피셔-트롭슈 합성 오일, 또는 고온 피셔-트롭슈 합성 오일, 또는 저온 피셔-트롭슈 합성 오일과 고온 피셔-트롭슈 합성 오일의 오일 혼합물의 부분 및/또는 전-범위 유출물을 포함하는, 방법.
청구항 3에서,
상기 수소화정제 반응기(A) 내에서, 반응 온도는 260℃ 내지 400℃의 범위이고, 반응 압력은 2.0 MPa 내지 20.0 MPa의 범위이고, 액 공간 속도는 0.5 h^-1 내지 3.0 h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 2000:1의 범위인, 방법.
청구항 3에서,
상기 수소화이성화 반응기(E) 내에서, 반응 온도는 280℃ 내지 400℃의 범위이고, 반응 압력은 4.0 MPa 내지 15.0 MPa의 범위이고, 액 공간 속도는 0.5 h^-1 내지 3.0 h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 2000:1의 범위인, 방법.
청구항 3에서,
상기 수소화분해 반응기(D) 내에서, 반응 온도는 280℃ 내지 450℃의 범위이고, 반응 압력은 5.0 MPa 내지 20.0 MPa의 범위이고, 액 공간 속도는 0.5 h^-1 내지 3.0 h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 2000:1의 범위인, 방법.
청구항 5에서,
상기 수소화정제 반응기(A) 내에서, 반응 온도는 280℃ 내지 390℃의 범위이고, 반응 압력은 4.0 MPa 내지 15.0 MPa의 범위이고, 액 공간 속도는 0.5 h^-1 내지 2.0 h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 1500:1의 범위인, 방법.
청구항 6에서,
상기 수소화이성화 반응기(E) 내에서, 반응 온도는 280℃ 내지 370℃의 범위이고, 반응 압력은 5.0 MPa 내지 12.0 MPa의 범위이고, 액 공간 속도는 0.5 h^-1 내지 2.0 h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 500:1 내지 1500:1의 범위인, 방법.
청구항 3에서,
상기 수소화분해 반응기(D) 내에서, 반응 온도는 320℃ 내지 400℃의 범위이고, 반응 압력은 5.0 MPa 내지 15.0 MPa의 범위이고, 액 공간 속도는 0.5 h^-1 내지 2.0 h^-1이고, 오일에 대한 수소의 체적비는 700:1 내지 1500:1의 범위인, 방법.