KR102243790B1 - 경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일로부터의 연료 조성물 - Google Patents

경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일로부터의 연료 조성물 Download PDF

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    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Abstract

흔히, 원유를 넓은 범위의 상이한 생성물로 분할하는 통상적인 정유회사에 덜 바람직한 탄화수소 공급원(예컨대, 경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일)으로부터 저 황 연료를 제조하고, 넓은 범위(C3 또는 C5 내지 C20 또는 그 이상)의 탄화수소의 존재를 선호할 수 있는 방법이 제공된다. 상기 연료는, 공급물을 미처리된 스트림 및 처리된 스트림으로 분리하고, 이어서 이들을 재조합함으로써 생성될 수 있다. 상기 연료는 또한, 경질, 중간 및 중질 범위 구성요소를 본 발명에 청구되는 바와 같은 선택된 방식으로 조합함으로써 배합될 수 있다. 본 발명의 연료는 황이 적을 뿐만 아니라, 질소도 적으며, 본질적으로 금속이 없다. 연료 사용 용도는, 선상(on-board)의 대형 선박 수송 용기뿐만 아니라, 내륙(on-shore)의 대형 육상 연소 기체 터빈, 보일러, 연소식 히터 및 운송 차량 및 기차에 대한 것을 포함한다.

Description

경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일로부터의 연료 조성물
본 발명은, 연료의 신규한 제조 방법, 및 원유로부터 제조된 넓은 범위(C3 또는 C5 내지 C20+ 또는 그 이상)의 탄화수소를 갖는 연료를 모의시험하는 조성물의 신규한 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 바람직한 공급물은, 통상적인 정유회사에서 공급원료로서 항상 바람직하지 않는 탄화수소 공급원, 예컨대, 정유공장 중간체 잔사, 고 황 연료 오일, 저급 황 연료 오일 또는 경질 타이트 오일, 응축물, 추가의 중질 원유, 역청사, 및 딜빗(dilbit)이다. 본 발명에 의해 제공되는 연료는, 많은 측정 기술에 의해 황 및 질소가 매우 적고 금속이 매우 적은 초청정 연료이며, 금속을 검출하기가 힘들고 본질적으로 금속이 없고, 선상 대형 선박 수송 용기뿐만 아니라 내륙의 대형 육상 연소 기체 터빈, 보일러, 및 운송 차량 및 기차에 사용하기에 특히 비용 효과적이다.
본 발명은, 적어도 3가지 문제를 목표로 한다: (1) 저가 탄화수소를 더 고가 연료로 전환함, (2) 상기 연료로부터, 황 및 질소를 비용 효과적으로 감소시키고, 금속을 상당히 제거함, 및 (3) 선박 또는 육상 엔진, 연소 기체 터빈, 또는 연소식 히터(예컨대, 보일러)에 사용하도록 상기 연료를 조절함.
특정 탄화수소 공급원은 정유공장 공급물로서 바람직하지 않으며, 따라서, 정유회사에 의해 저가로 지정될 수 있다. 통상적인 정유회사는, 완전한 또는 넓은 범위의 탄화수소를 갖는 원유의 각각의 배럴을 복수개의 연료 생성물, 및 화합물 제조 하류의 공급원료로 분할하는 것을 추구한다. 정유회사는 흔히, 넓은 범위의 탄화수소를 갖는 공급물을 선호한다. 흔히 매우 좁은 마진(margin)을 갖는 무대에서 경쟁하기 위해서, 특정 정유회사는, 모든 유닛 조작을 충족시키는데 필요한 물질 및 에너지 균형을 완성하기 위해서 뿐만 아니라 고객 공급 책무를 만족시키기 위해 원유의 전체 탄소 범위의 대부분을 필요로 하지만, 이러한 정유회사는 또한, 처리 문제를 일으키지 않거나 처리 비용을 증가시키지 않는 공급물을 선호한다.
통상적인 정유공장은, 예를 들어, 장치, 조작 및 투자 비용 과제를 제공하는 매우 중질 원유(예컨대, 마야(Maya)(멕시코), BCF-17(베네주엘라) 및 오리엔트(Oriente)(에콰도르))를 사용하는 처리 문제에 직면하고 있으며, 이는 마찬가지로, 유기물 풍부 케로겐-함유 퇴적암 및 응축물로부터 유도된 셰일 오일에서도 발생하고 있다.
통상적인 정유공장은 또한, 원유와 비교할 때 '배럴의 대부분의 하부물의 누락'으로 기술될 수 있는, 경질 타이트 오일을 사용하는 처리 문제에 직면하고 있다. 경질 타이트 오일(단순히, 타이트 오일로도 지칭됨)은 현재, 셰일 및 다른 저 투과도 생성물(예컨대, 샌드스톤 또는 카보네이트)로부터 생성되는 것으로 널리 이용가능하다. 통상적인 원유에 비해, 타이트 오일은 과도한 경질 생성물을 가질 수 있지만, 각각 약 425℃ 또는 565℃ 초과에서 비등하는 "진공 기체 오일" 범위 또는 "중질 잔사" 또는 "진공 잔사" 범위로서, 또는 '배럴 하부' 중질 범위 물질로서 정유회사에서 지칭하는 범위 내의 탄화수소는 비교적 적게 갖거나 갖지 않을 수 있다. 문헌[Refining America's New Light Tight Oil Production, OPIS 16th Annual National Supply Summit, Las Vegas October 2014) Baker & O'Brien]을 참조한다.
본원에서 용어 "타이트 오일", "경질 타이트 오일" 또는 "LTO"는, (i) 거의 측정불가능하거나 0 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 황 함량, (ii) 38 내지 57 도 범위의 밀도, API(Deg(도)), (iii) 미량의 금속, 및 (iv) 공급원에 기초한 넓은 변화의 탄화수소 범위를 갖는, 웰헤드(wellhead) 응축물, 비-관련된 천연가스 응축물 또는 셰일 가스 응축물을 의미한다. 모두가 동일하지는 않다. 상이한 공급원으로부터의 LTO는 증류 커트 분획 범위가 다를 것이다. 범위 설명을 이용하여, 특정 정유회사는 분획을 특성분석하는데 사용할 수 있으며, LTO의 예시적인 변형은, (a) 5 내지 20 중량% 액화 석유 가스 범위, (b) 10 내지 35 중량%의 나프타, (c) 15 내지 30 중량%의 케로센/제트 범위, (d) 15 내지 25 중량%의 디젤 및 더 중질 증류분, (e) 미량 내지 10 중량% 이상의 진공 기체 오일, 및 (f) 0 중량% 내지 약 5 중량%의 이상 중질 잔사를 포함할 수 있다.
상기 경질 타이트 오일, 특히, 중질 잔사가 본질적으로 없거나 적고 미량의 중질 기체 오일을 갖는 경질 타이트 오일은, 기체 오일 내의 이의 하부 분획 내의 충분한 더 중질 탄화수소, 및 탈황 또는 다른 수소처리에 대한 처리 균형을 제공하는 잔사 범위를 함유하지 않으며, 상기 경질 원유를 비용 효과적으로 처리하여 수소화시킴으로써 오염물제거를 위해 황 및 금속을 낮추거나 특정 유형의 엔진에서의 용도를 지원하기에 충분한 윤활성을 가질 수 있도록, 공정 수소 생산을 지원하기에 충분한 대응 잔사를 함유하지 않는다. 예를 들어, 특정 타이트 오일에 대한 조성 범위를 제공하는 문헌["The North Dakota Petroleum Council Study on Bakken Crude Properties Bakken Crude Characterization Task Force" (2014), Turner & Mason]을 참조한다. 당업자는, 원유 증류탑의 생성물 커트의 혼합물의 균형을 맞추어 수많은 정유공장 조작을 피팅하기 위해, 타이트 오일을 중질 아스팔트계 원유와 배합하는 것이 이치에 맞음을 이해할 것이며, 그 이유는, 상기 배합이 수많은 정유회사에 바람직한 증류 프로파일을 제공할 수 있기 때문이다. 그러나, 이러한 실시는 또한 상용성 문제, 예를 들어 아스팔텐 불안정화를 유발할 수 있다. 문헌["Overcoming the Challenges of tight/shale oil refining". Processing Shale Feedstocks (2014) Benoit et al.]을 참조한다.
또한, 고 황 연료 오일 또는 "HSFO"를 사용하는 통상적인 정유공장은, 원유와 비교할 때 '배럴의 하부물'의 일부 또는 '배럴의 대부분의 하부물의 누락'으로 기술될 수 있는, 경질 타이트 오일을 사용하는 처리 문제에 직면하고 있다. 당분야의 상이한 용법에서, 용어 "고 황 연료 오일" 또는 "HSFO"는, 다양한 기술적 기사, 특허 및 법규에서 상이하고, 흔히 다르고, 상반되고, 혼동된 의미로 사용되었다. 어구 '고 황 연료 오일'의 폭넓은 사용은, 더 경질이고 더 저점에서 비등하지만 고 황인(이에 따라, 연기(smoke)가 많은) 케로센으로부터, 3.5 중량% 초과의 황 함량을 갖는 중질 선박 벙커 연료까지, 또는 몇몇 경우, 분명하거나 균일하게 적용되는 명세를 갖지 않는 마수트(masut) 또는 다른 중질 잔사 '배럴 하부' 물질까지 범위의 넓은 범위의 물질(연료 용도 바깥쪽의 물질 포함)을 기술하는데 사용되었다. 특정 지수 보고 시스템은 HSFO를 RMG(ISO 8217 명세에 따른 3.5% 황 품질 연료 오일)에 기반을 두고 있지만, 다른 시스템들은 다른 황 함량을 사용한다.
본원 명세서 및 청구범위에서, "고 황 연료 오일" 또는 "HSFO"는, 0.50% m/m(0.5 중량%) 초과의 황 함량을 갖는 연료로서 사용되는 임의의 물질을 의미한다. 본원에서 용어 "중질 오일", "중질 잔유", "잔사", 또는 "다른 더 중질 오일", "역청사" 및 "추가의 중질 원유"는, 예를 들어, 0.50% m/m (0.5 중량%) 초과의 황 함량을 갖는, 석유 유도된 탄화수소계 물질이다. 용어 "고 황"은, 연료의 표적 황 함량 한계 또는 법에 명시된 황 한계(적용가능한 경우, 둘 중 더 낮은 값)의 초과를 의미한다.
또다른 문제는, 고 황 연료 오일에 대한 시장이 감소되었고, 대량의 HSFO가 배합될 수 없거나 수송될 수 없다는 것이다. 전기 유틸리티 요구량을 공급하기 위해 발전소가 HSFO를 연소하는 수많은 나라에서, 현지 공급으로 인해 천연 가스가 대체되었다. 예를 들어, 2015년 경에, 발전소가 천연 가스의 현지 공급으로 전환되었을 때, 멕시코는 순 수입국 대신 HSFO 수출국이 되었다.
예를 들어, 미국의 일부에서, 몇몇 주는, 가정 난방유에 대한 이의 요건을 2,000 ppmwt 이상의 황 대신 500 ppmwt 이하의 황으로 변경하였다. 하나의 결과는, 특정 파이프라인 및 분배 네트워크가 '고 황 연료 오일'의 수송을 거부한다는 것이었으며, 관련 영향은, 특히 현지 정유회사가 효율 공정 저 황 연료 오일에 대한 공급물, 장치 또는 기술을 갖지 않는 경우, 특정 지역에서의 고 황 연료 오일의 과잉 공급이다. 필요한 자본 지출이 대안 투자보다 훨씬 더 적을 것이기 때문에, 수많은 정유공장 운영자에게, HSFO 투자 수익을 다루기 위한 실제 잔사 업그레이딩 선택은 존재하지 않는다. 터빈 연료로 HSFO를 사용하면, 부식 및 오염 문제를 유발하고, 신뢰성을 잃을 것이다.
종래 기술의 정유공장 설계는 상압 원유 및/또는 진공 증류 유닛, 용매 분리, 수소처리, 가스화, 및 다수의 다른 유닛 작업을 사용하여, 원유 공급물의 각각의 배럴을, 각각 상이한 용도 또는 하류 처리에 대한 상이한 명세를 갖는 복수개의 생성물로 분할한다.
하이드로스키밍(hydroskimming) 정유공장의 경우, 토핑(topping) 정유공장과 유사하지만 전형적으로는 중질 나프타 개질기(이는 또한, 디젤을 생성하는 수소처리기에 의해 소모되는 수소를 생성함)의 제한된 첨가를 사용하여, 원유를 복수개의 생성물로 전환시킨다. 하이드로스키머(hydroskimmer)는, 토핑 정유공장과 같이, 전형적으로, 하나의 생성물이 아니라, 현지 소비를 위한 넓은 범위의 가솔린, 케로센, 디젤 및 연료 오일을 제조한다. 수소처리를 개조하는 다양한 양태(예컨대, 별도의 일련의 또는 평행한 수소처리 반응기 대역을 가짐 또는 통합된 가수소분해 및 수소처리 반응기 대역을 가짐)가 당분야에 공지되어 있다. 캐쉬(Cash) 등에 의해 공개된 국제 특허 출원 제 PCT/US1999/00478 호(1998) 및 이에 인용된 참고문헌은, 상이한 공급물들의 통합된 수소처리를 개시하고 있으며, 이때 개별적인 수소처리 대역으로부터의 수소-함유 및 액체-함유 스트림은 상기 출원에 개시된 방식으로 공유되거나 조합된다.
비등층(ebullated bed) 반응기를 통한 잔사 가수소전환에 의해 중질 원유 및 잔사를 처리하는 것은 당분야에 공지되어 있으며, 그 이유는, 초기의 비등된 시스템이 요한슨(Johanson)의 미국 특허 제 2,987,465 호(1961) 및 제 3,197,288 호(1965)에 기술되어 있기 때문이다. 상기 비등층 반응기는, 반응기 용기 내에서 촉매의 존재 하에 중질 탄화수소 액체와 수소의 유동 접촉을 포함하며, 이때 관련된 다양한 보조 기체/액체 분리기 및 수소 구성 및 재순환 스트림 및 황 함유 기체 처리 시스템은 널리 공지되어 있고, 당분야에서 상업적으로 실시된다. 콜리아르(Colyar) 등의 미국 특허 제 6,270,654 호는, 비등층 반응기를 통한 가수소전환 단계, 및 고정층 수소처리기를 통한 수소처리 단계를 기술하고 있다. 발다싸리(Baldassari) 등의 미국 특허 출원 공개 제 2014/0221713A1 호(미국 특허 가출원 제 13/758,429 호)(2014)는, 다양한 가수소전환, 가수소분해 및 수소처리 촉매뿐만 아니라, 가수소전환, 가수소분해 및 수소처리 공정(통합된 가수소전환, 가수소분해 및 수소처리기의 변형 포함)을 기술하고 있다. 발다싸리 등은 또한, 증류분 및 중질 오일 수소처리에 대한 조건 범위 및 촉매 조성물의 변형을 요약하고 있으며, 가수소분해 및 잔사 가수소전환을 위한 조건에 대해 구별하고 있고, 이는 모두 수소첨가처리 분야의 당업자에게 공지되어 있다.
복수개의 생성물 스트림을 제조하는데 사용되는 경우, 중질 잔사 스트림 이내의 피치로부터 추출하기 위한 용매 분리의 사용, 및 수소첨가처리로의 공급물로서의 탈아스팔트화된 오일의 사용의 다양한 양태가 당분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 브라이얼리(Brierley) 등의 미국 특허 제 7,686,941 호(2010)는, 액체 용매(예를 들면, 프로판 또는 다른 파라핀계 용매, 예컨대 부탄 및 펜탄)에서의 용해도 및 피치 잔사(이는 고 금속 및 황 함량을 가짐)에 기초한 공급물의 분리에 의한 크래킹(cracking) 또는 분해 없이, 탈아스팔트화된 오일을 생산하기 위한 용매 탈아스팔트화를 논의하고 있다. 브라이얼리의 특허에서, 상기 탈아스팔트화된 오일은, 나프타, 케로센, 디젤 및 잔사 물질을 비롯한 몇몇 생성물의 생산에 대해 상기 참고문헌에서 논의된 바와 같이, 황, 질소 및 금속 제거를 위해 가수소분해 또는 수소처리될 수 있다.
렌글렛(Lenglet)의 국제 특허 출원 공개 제 PCT/FR2006/000671 호(미국 특허 가출원 제 11/912,771 호)(2009)는, 2가지 비-아스팔텐계 오일을 생산하기 위해 원유를 사전-정제하는 방법, 및 복수개의 생성물을 생성하기 위한 아스팔텐계 오일 관련 사전-증류, 진공 증류, 용매 탈아스팔트화, 수소처리, 가수소분해 및 잔사 가수소전환을 기술하고 있다. 액커슨(Ackerson) 등의 문헌["Revamping Diesel Hydrotreaters For Ultra-Low Sulfur Using Isotherming Technology"]은, 고 활성 Ni/Mo 촉매를 사용함으로써, 8 ppm 미만의 황을 함유하는 생성물을 제조하기 위한 유닛 설계, 촉매 선택, 수소 소비, 및 수소화에 의한 황 제거에 대한 다른 조작 조건을 논의하고 있다. 문헌["Optimizing Hydroprocessing Catalyst Systems for Hydrocracking and Diesel Hydrotreating Applications, Flexibility Through Catalyst" by Shiflet et al, page 6 Advanced Refining Technologies Catalagram Special Edition Issue No. 113/2013]은 또한, 비-입체 장애 황을 제거하기 위한 고 활성 CoMo 촉매 및 나머지 입체 장애 황을 위한 고 활성 NiMo 촉매를 사용하여 10 ppm 이하 수준으로 가수소처리하는 것을 논의하고 있다.
따라서, 통상적인 정유공장에서 경질 타이트 오일 및 중질 잔사의 처리로부터 발생하는 기술적 문제를 해결하기 위한 수많은 개선이 수행되었지만, 상당한 문제점이 해결책 없이 남아 있다. 상기 문제는, 경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일의 상당히 불충분한 이용을 제공하는 기술적 격차를 계속 유발한다.
본 발명은, 기술적 격차를 줄여, 매우 저 황 및 질소를 갖고 본질적으로 금속은 없는 대량의 연료의 효과적인 저 비용 생산에 경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일을 사용하는 것을 가능하게 한다. 상기 연료는 연안의 선박 용도뿐만 아니라 대규모 내륙 용도(예컨대, 전력 생산용 연소 기체 터빈)에서 특히 유용하다. 본원 명세서 및 청구범위에서 용어 "본질적으로 금속이 없다" 또는 "제로 금속"은, 0 내지 100 ppb(10억분율) 미만의 금속 함량, 또는 너무 적어서 통상적인 온라인 장치로 신뢰성있게 측정하기 어려운 함량을 의미한다.
본 발명은, 원유로부터 생성된 연료를 모의시험하는 조성물을 고 황 연료 오일 및 경질 타이트 오일로부터 제조하는 새로운 방법을 제공하며, 상기 연료는 넓은 범위(C3 또는 C5 내지 C20+ 이상)의 탄화수소를 가진다. 본 발명의 방법으로의 바람직한 공급원은, 통상적인 정유회사에서 공급원료로 항상 바람직하지 않은 탄화수소 공급원(예컨대, 고 황 연료 오일 또는 경질 타이트 오일)이다.
본 발명에 의해 제공되는 연료는, 황 및 질소가 매우 적고, 본질적으로 금속이 없고, 선상의 대형 선박 수송 용기에서의 사용뿐만 아니라 내륙의 대형 육상 연소 기체 터빈, 보일러, 및 수송 차량 및 기차에서의 사용에 특히 비용 효과적인 초청정 연료이다.
통상적인 정유에서, 원유 공급물은 다수의 부분으로 커트되고, 각각의 부분은 별도의 시장 경로로 보내진다. 이와 반대로, 본 발명자들은, '배럴 상부' 경질 타이트 오일 및 '배럴 하부' 고 황 연료 오일을 취하고, 이들을 저 비용 방식으로 조합하여, 원유로부터 제조되고 넓은 범위의 탄화수소를 갖는 연료를 생성할 수 있음을 발견하였다.
본 발명은, 경질 타이트 오일을 잔유와 조합하여, 저 비용 방식으로, 대량의 상업적 청정 연료를 제조하기 위한 저 비용 시스템을 제공하며, 상기 청정 연료는 상업적 수송선 및 발전소 연소 시스템에 사용되는 고 황 벙커 연료 및 다른 중질 잔사를 대체한다. 본 발명은 상기 연료, 및 상기 연료를 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하여, 황, 질소 및 유해 금속의 배출을 비용 효과적인 방식으로 감소시킨다. 해운업의 경우, 본 발명의 신규한 구성은, 전세계적인 선박 황 감소 목적을 만족시키거나 초과하는데 필요한 양으로 저 비용 저 황 선박 연료를 제공한다.
또한, 본 발명의 연료는, 유틸리티(예를 들면, 단일 사이클 또는 복합 사이클 발전소, 예컨대 전기 및 담수를 생산하는 발전소)에 의해 개발된 대형의 육상 연소 터빈 내에서 원유 또는 중질 잔사를 연소시키기 위한 대안을 제공한다. 본 발명의 연료를 연소하는 터빈은, NOx, SOx, CO2, 매연, 유해 금속 및 다른 연소 부산물의 상당히 더 적은 터빈 연도(flue) 가스 배출을 갖고, 오염된 중질 원유 또는 정유공장 잔유의 연소시, 공급원에 따라, 재 생성 조건 하에, 더 적은 고온 대역 부식 또는 오염을 가진다.
상기 신규 방법은, 최종 생성물 황 함량을 놀랍도록 효과적인 방식으로 표적 황 수준 이하로 제어하면서 생산 비용을 낮추는 반직관적인 단계를 사용한다. 통상적인 정유는, 커트들을 분리하고 이어서 이들을 재조합하지 않는다.
예를 들어, 배합의 통상적인 분야에서, 배합 초점은, 단지 하나의 연료를 생성하기 위한 모든 개별적인 정유공장 생산의 배합이 아니라, 가솔린을 형성하기 위한 배합, 디젤을 생성하기 위한 배합 또는 제트 연료를 생성하기 위한 배합이다. 즉, 원유가 증류에 의해, 이후에 모두 재조합되어야만 하는 다수의 분획들로 분리되지 않는다. 예를 들어, 당 분야는, 임의의 대량의 디젤 범위 물질을 가솔린 범위 물질과 배합하는 것을 교시하고 있지 않다. 최종 사용자 역시, 디젤을 가솔린과 배합하는 것을 단념하였다. 마찬가지로, 용어 "케로센"과 "경질 증류분" 사이에 혼란이 존재하며, 그 이유는 이들 용어가 흔히, 온도 간격(예컨대, 190℃ 내지 250℃ 또는 180℃ 내지 230℃)에서의 상압 원유탑 커트 포인트 또는 다른 관련된 표준에 기초해서만 일률적으로 정의되는 대신, 상이한 기준 물질에서의 동일하거나 중첩되거나 심지어 상이한 의미로 지정되기 때문이다. 예를 들어, EIA는, 문헌[ "Middle distillates:　A general classification of refined petroleum products that includes distillate fuel oil and kerosene"]을 정의한다. 따라서, 온도 간격에서의 정유공장 커트 포인트는, 흔히 국부적으로 설정되며 황 함량에 기초하여 정의되지 않는, 통상적인 정유공장으로부터의 각각의 생성물에 대한 명세에 의해 판단된다. 본 발명자들은 이것이 최적 미만이 됨을 발견하였다.
본원에서 용어 "구성요소(constituent)"는, 단순히 성분들을 배합하는 것과 대조적으로, 본 발명의 실시에서 '구성요소들을 조합함'으로써 발견되는 예상치못한 현상을 반영하기 위해 사용된다. 용어 "성분"의 전형적인 사용은, 인간의 개입에 의한 물건의 조합을 언급할 때, 성분의 존재에 의한 결과에 대한 예상을 제공한다. 즉, 성분은, 추가되는 경우, 전체에 대해 예상되는 물리적 또는 화학적 특성을 제공한다.
통상적인 정유회사는, 가솔린을 디젤과 또는 처리된 잔유와 혼합하여 연료를 생산하지 않는다. 대신, 상이한 엔진 유형을 위해 커트들을 분리한다.
지금까지는 종래의 정유 분야의 당업자에게 공지되지 않고 이제야 본 발명에 의해 개시된 것은, 신규 연료, 및 수많은 경질(L), 중간(M) 및 중질(H) 구성요소(이후로 교시되고 정의됨)로부터의 선택 및 조달 방법, 및 선택된 구성요소들을 최선으로 조합하여 본질적으로 금속이 없는 저 황 연료를 생성하는 방법이다. 이는, 최저 비용으로 최저 칼로리의 케이크에 대한 조리법을 갖지 않고, 성분들을 처리하고 이를 특정 방식으로 조합함으로써 특정한 놀라운 상호작용 현상이 일어남을 알지 못하는 제빵사가 요리 재료로 가득찬 창고를 보고 있는 것과 상당히 유사하다.
도 1은, 미처리된 경질 타이트 오일을 처리된 고 황 연료 오일과 조합하여 매우 저 황 연료를 생성하기 위한 기본적인 장치 및 공정 단계를 도시하는 개략도이다.
도 2는, 조절된 인화점을 갖는 저 황 연료를 생성하기 위한, 경질 순환 오일 및 황 연료 오일의 단순화된 처리를 도시한다.
도 3은, 경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일과 함께 사용하여, 매우 저 황, 질소 및 금속을 갖는 초청정 연료를 생성하기 위한 장치 배열 및 공정 단계를 도시하는 개략도이다.
도 4 및 5는, 신규 연료, 및 경질(L), 중간(M) 및/또는 중질(H) 물질을 포함하는 하나 이상의 구성요소들의 조합하여 상기 연료를 생성하기 위한 제조법을 교시한다.
도 4는, 본 발명의 방법에 의해 제조된 기본 연료의 부피 분획 및 밀도 프로파일, 및 이의 (L), (M) 및 (H) 범위를 도시하는 개략도이다.
도 5는, '배럴의 상부'(주요량의 자연발생적 (L) 구성요소 및 소량의 자연발생적 (M) 및 (H)를 가짐)로서 사용될 수 있고, 또다른 공급원(예컨대, '배럴의 하부' (H) 구성요소)으로부터의 추가된 (H)와 조합되어 본 발명의 연료를 생성하는, 기준 경질 응축물의 부피 분획 및 밀도 프로파일을 도시한다.
본 발명은, 통상적인 원유 이외의 공급원으로부터의 다양한 탄화수소계 공급물을 단독으로 또는 통상적인 공급물과 조합하여 전환시켜, 넓은 범위의 탄화수소를 갖는 연료를 생성하기 위한 방법을 제공한다. 변형에서, 경질 타이트 오일 공급물 및 고 황 연료 오일 공급물에 의해 생성된 연료는, 상기 연료를 생성하기 위해, 최저 비점(이때, 상기 경질 타이트 오일이 상기 연료를 생성함)으로부터 내지 고 황 연료 오일로부터 유도된 가수소전환된 액체의 최고 비점까지의 범위를 포함하는 넓은 범위의 탄화수소를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 하나 이상의 고 황 연료 오일이 잔사 가수소전환 대역으로 공급되어, 수소 비등층 반응기 내에서 촉매의 존재 하에 잔사 가수소전환 조건에서 수소와 접촉하여, (1) 가수소전환 반응기 유출물(이는, 가수소전환된 생성물 액체, 및 수소 및 황을 포함하는 퍼지 기체로 분리됨), 및 (2) 비-전환된 오일(이는, 용매 분리로 보내짐)을 생성한다. 상기 비-전환된 오일은, (A) 가용성 탈아스팔트화된 오일(이는, 상기 반응기로의 추가된 고 황 연료 오일 공급물과의 조합으로 또는 이와 별도로, 가수소전환 반응기로의 공급물로서 재순환됨), 및 (B) 불용성 피치(이는, 피치 처리로 보내짐)을 형성하도록 보내진다. 생성물 연료는, 경질 타이트 오일의 모든 또는 하나 이상의 부분을 상기 가수소전환된 생성물 액체와 조합하여 생성된다. 하나의 변형에서, 상기 조합물의 일부로서 사용되기 이전에, 상기 경질 타이트 오일은 분별되어, 탑정 증류기 기체가 제거되고, 분별기 하부물을 남기며, 이는 가수소전환 대역 생성물 액체와 조합되어, 연료를 생성한다. 또다른 변형에서, 용매 분리로의 공급물의 일부는, 추가되는 고 황 전체 오일을 포함하며, 이는 용매 분리에 직접 추가되거나, 공급물용 가수소전환 반응기 비-전환된 오일과 조합되어 용매 분리에 추가된다. 또한, 추가의 고 황 연료 오일은 상기 가용성 탈아스팔트화된 오일과 조합되어, 가수소전환 반응기로의 공급물의 일부로서 기능할 수 있다. 인화점 및 다른 고려사항을 다루기 위해, 경질 타이트 오일은, 상기 연료 재조합에 첨가되기 이전에 분별되어, 탑정 증류기 기체가 제거되고, 나프타 범위 탄화수소를 포함하는 상부 대역의 더 경질인 분획 및 더 고점에서 비등하는 하부 분획을 생성할 수 있다. 하나의 변형에서, 상기 더 경질인 분획의 적어도 일부는 나프타 풍부이고, 개질기 또는 다른 방향족 유닛 조작으로 보내질 수 있고, 여기서 이는 개질 조건 하에 수소와 접촉하여, 경질의 처리된 스트림을 생성한다. 또다른 변형에서, 상기 경질의 처리된 스트림, 미처리된 경질 스트림 및 고 비등 하부 분획의 전부 또는 일부는 상기 가수소전환된 액체와 조합되어, 연료를 생성한다. 또다른 변형에서, 가수소전환 반응기로부터의 유출물은 분별에 의해 하나 초과의 처리된 액체 분획으로 분리될 수 있으며(상기 분획 중 적어도 하나는 표적 황 함량 초과의 황 함량을 가짐), 이는, 공급물의 일부로서 잔사 가수소전환 반응기로 보내지거나, 또는 공급물의 일부로서 용매 분리로 보내진다.
하나의 실시양태에서, 잔사 가수소전환 대역은 잔사 가수소전환 반응기를 중질 오일 범위 수소처리기 및 증류분 범위 수소처리기와 통합하여, 하나 이상의 기체 및 액체 분리기, 수소 스트림, 퍼지 기체 스트림, 황 회수 단계 및 공통의 처리된 액체 회수를 통합한다. 또다른 변형에서, 상기 통합은, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하기 위해, 별도의 처리된 액체 회수를 가능하게 하고, 각각의 별도의 스트림의 황 함량 측정 및 조합 대역으로의 유동의 양 조절을 가능하게 하도록 구성된다. 하나의 변형에서, 가수소전환 반응기 대역 유출물의 상부 대역으로부터의 처리된 생성물 스트림은 분별에 의해 하나 초과의 가수소전환된 액체 분획으로 분리될 수 있으며(상기 분획 중 적어도 하나는 표적 황 함량 초과의 황 함량을 가짐), 이는 촉매의 존재 하에 수소처리 조건에서 수소와의 접촉을 위해 별도의 수소처리 대역으로 보내져, 표적 황 함량 미만의 황 함량을 갖는 수소처리된 감소된 황 스트림을 생성하고, 이어서 상기 수소처리된 스트림은 다른 가수소전환된 액체 분획, 및 경질 타이트 오일로부터 유도된 상기 미처리된 스트림과 조합되어, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성한다.
하나의 실시양태에서, 경질 타이트 오일 공급물은 45 내지 55 도 범위의 밀도 API를 갖고, 상기 고 황 연료 오일은 14 내지 21 도 범위의 밀도 API를 갖고, 상기 가수소전환된 액체는 26 내지 30 도 범위의 밀도 API를 갖고, 상기 조합 연료 생성물은 37 내지 43 도 범위의 밀도 API 및 0.5 중량% 미만 황의 황 함량을 가진다. 본 발명의 연료의 실제 황 함량은, 본원에 개시되는 바와 같이 조절되어, 선박 연료에 대한 IMO 명세 또는 연소 기체 터빈에 대한 터빈 제조자의 명세 이내의 표적 황 함량을 만촉시킬 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 원유를 경질 타이트 오일 및 고 황 연료 오일과 동시-처리(co-processing)하는 방법이 제공된다. 본 발명자들은, 본원 명세서 및 청구범위를 위해, 원유 분석 또는 다른 결정 방법과 관련하여, x축으로서 원유의 질량% 또는 부피% 및 y축으로서 황 함량이 도시되는 "중단점"을 정의하며, 유닛 작업에 대한 증가의 높은 변화 속도 면에서, 황 함량이 수평선 또는 그 근처로부터 급속히 증가하기 시작하거나 기하급수적으로 증가하는 시점이고, 이때 Δ작업은 분획의 단위 부피에서의 변화이고, Δ증가는, 황 함량의 단위에서의 변화이고, 기울기는 작업에 대한 증가이다. 작업에 대한 상기 증가의 기울기는, 거의 제로 또는 수평선으로부터 출발하여, 0.2 위쪽에서는 빠르게 움직이며, 1 위쪽에서는 황 함량의 기하급수적 브레이크-아웃(break out) 증가 쪽으로 움직이고, 상기 중단점은 증류 칼럼으로의 원유 또는 다른 공급물에 기초하여 변할 것이다. 따라서, "중단점 커트" 또는 "황 중단점 커트는, 나프타에 대한 범위의 끝점 초과(예컨대, 비안정화된 와일드 직류 나프타의 말단 범위 초과) 내지, 언급된 바와 같이 유닛 작업에 걸친 증가의 높은 변화 속도 면에서 급속히 증가하기 시작하거나 기하급수적으로 증가하는 시점인 상기 중단점 이하에서 비등하는 탄화수소 함유 액체에서의 분할을 결정하기 위한 수단을 해결한다.
본 발명자들은, 본원 명세서 및 청구범위의 목적을 위해, "황 중단점 커트"가, 분획의 황 함량과 관련하여, 비안정화된 와일드 직류 나프타에 대한 범위의 끝점 초과 내지 상기 중단점 이하에서 비등하는 액체를 함유하는 탄화수소를 의미하는 것으로 정의하며, 이때 상기 중단점 이하의 모든 미처리된 스트림과, 상기 조합물에 첨가되도록 선택되는 상기 중단점 커트 초과의 모든 스트림과의 조합으로부터 연료 생성물 스트림이 생성되는 경우, 상기 중단점은, 상기 조합 연료가 표적 황 함량을 초과하지 않는 실제 황 함량을 갖도록 선택된다. 변형에서, 표적 황 함량이 황 중단점이거나 황 중단점보다 더 높거나 더 낮으며, 연료를 생성하는 스트림들의 조합이, 상기 연료의 실제 황 함량이 황 표적을 초과하지 않도록 상기 중단점에 대해 효율적으로 제조된다는 것에 따라, 연료가 생성될 수 있다.
원유 및 고 황 오일을 포함하는 탄화수소계 공급물(이는 비교적 고 황, 질소 및 금속 함량을 가짐)은 상압 및 진공 증류로 공급되고, (1) 경질 탑정 증류기 기체, (2) 황 중단점 이하의 액체 분획, (3) 황 중단점 초과의 분획((A) 황을 포함하는 증류분 범위 분획, (B) 황을 포함하는 진공 기체 오일 범위 분획, 및 (C) 황을 포함하는 진공 잔사를 포함함), 및 (4) 황을 포함하는 퍼지 기체(예컨대, 증류 유닛 증류기 기체, 스트리퍼 및 다른 유닛 조작 탑정으로부터의 소량의 황 함유 기체)로 분리된다. 황 중단점 이하의 액체 분획은, 미처리된 액체로서 조합 대역으로 보내져, 상기 연료의 적어도 일부를 형성한다. 증류분 및 진공 기체 오일 수소처리기로의 증류분 범위 분획 및 진공 기체 오일 범위 분획은, 촉매의 존재 하에 수소처리 조건에서 수소 첨가물과의 접촉을 위해, 하나 이상의 수소처리된 액체(이는 조합 대역으로 보내짐) 및 황을 포함하는 퍼지 기체를 생성한다. 진공 잔사는, 촉매의 존재 하에, 비등된 가수소전환 조건에서 수소 첨가물과의 접촉을 위해, 비등된 잔사 가수소전환 대역으로 보내져, (1) 하나 이상의 처리된 액체(이는 조합 대역으로 보내져, 상기 연료의 일부를 형성함), (2) 황을 포함하는 퍼지 기체, 및 (3) 비-전환된 오일을 생성하고, 상기 비 전환된 오일은 용매 분리로 보내져, (A) 가용성 탈아스팔트화된 오일(이는, 단독으로 또는 진공 잔사와의 조합으로 잔사와의 조합으로 가수소전환으로 보내짐), 및 (B) 불용성 피치(이는 피치 처리로 보내짐)를 생성한다. 상기 미처리된 액체는 상기 처리된 액체와 조합되어, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성한다. 바람직하게는, 상기 수소처리된 스트림들 중 적어도 하나가, 10 ppmwt 이하의 황을 갖는 초저 황 스트림이고, 이는, 상기 조합으로의 상기 스트림의 양의 감소 또는 추가에 의해, 실제 황 함량을 표적 황 함량 이하로 제어하는 방식으로 조절하는데 사용된다.
본 발명의 변형은, 분획들로 분리된, 상기 원유 공급물의 실질적으로 모든 탄화수소 조성물이((i) 증류의 경질 탑정 증류기 기체, (ii) 피치 및 (iii) 황 또는 금속 회수를 위한 스트림 이내의 것을 포함하는 탄화수소 조성물은 제외함), 후속적으로 재조합되어, 복수개의 탄화수소 생성물이 아니라 하나의 액체 연료 생성물인 연료를 생성할 수 있게 한다. 상기 연료는, 상기 상압 증류로부터의 상기 미처리된 액체 분획의 최저 비점 부분으로부터 용매 분리로부터 회수된 스트림의 최소 비등 부분까지 범위의 탄화수소와, 수소처리 또는 가수소전환 반응기 내에서 후속적으로 처리되고 회수되고 상기 연료 내로 조합되는 스트림과의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 변형에서, 상기 수소처리된 스트림들 중 적어도 하나는, 10 ppmwt 미만의 황을 갖는 초저 황 스트림이고, 상기 미처리된 분획은 표적 황 함량 초과의 황 함량을 갖고, 상기 미처리된 분획은, 상기 조합으로의 상기 미처리된 분획의 양의 감소 또는 추가에 의해, 트림 제어물로서 사용되어, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성한다. 또다른 변형에서, 제 1 수소처리된 스트림은, 10 ppmwt 미만 황의 황 함량을 갖는 감소된 황 스트림이고, 제 2 수소처리된 연료 분획은, 0.12 내지 0.18 중량%의 황 범위의 황 함량을 갖는 감소된 황 스트림이고, 상기 미처리된 분획은 표적 황 함량 초과의 황 함량을 갖고, 상기 제 1 수소처리된 스트림, 제 2 수소처리된 스트림, 또는 이들 둘 다는, 상기 조합으로의 상기 스트림의 양의 감소 또는 추가에 의해, 트림 제어물로서 사용되어, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성한다.
하나의 변형에서, 상기 잔사 가수소전환 및 수소처리 대역은 별도의 증류분 수소처리 반응기, 중질 오일 수소처리 반응기 및 잔사 가수소전환 반응기를 포함하고, 이때 각각의 반응기는 별도의 처리된 유출물을 생성하고, 각각의 처리된 유출물은 별도로 공유 벽 분리기로 보내져, 황을 포함하는 공통 탑정 기체, 및 각각의 반응기 처리된 유출물과 관련된 하나 이상의 별도의 감소된 기체 액체 처리된 유출물을 생성하고, 상기 유출물은 별도로, 이의 각각의 황 함량에 기초한 속도로 상기 분리기로부터 인출되어, (a) 상기 미처리된 액체 스트림과의 조합으로 보내져, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하거나, (b) 연료 황 함량의 후속적인 트림 제어를 위한 비축 장소로 보내진다. 본 발명의 방법의 특정 변형에서, 적어도 부분적으로, 수소 첨가물에 의해 유발되는 부피 상승의 이유로, 산출 생성물 연료의 부피는 투입 공급물의 총 부피를 초과할 수 있다.
상기 새로운 방법은, 조합 연료의 황 함량이 선박 연료에 대한 IMO 또는 연소 기체 터빈에 대한 터빈 제조자의 명세 이내의 표적 황 함량을 만족시키도록 조절되게 할 수 있다. 따라서, 상기 연료는 선박 또는 육상 엔진, 연소 기체 터빈, 또는 연소식 히터에 특히 유용하다. 특정 연료 변형은, 경질 타이트 오일과 처리된 고 황 연료 오일을 조합함으로써 유도되며, 이때 고 황 연료 오일은 잔사 가수소전환으로 처리되어, 0.5 중량% 이하의 실제 황 함량을 갖고 약 C5 내지 약 C20 이상의 원유 유도된 탄화수소 범위를 포함하는 연료를 생성하며, 상기 탄화수소는, 상기 연료 내에 조합된 미처리된 스트림 내의 임의의 분획의 최저 비점인 초기 비점, 및 용매 분리로부터의 유출물의 최고 비점 부분인 최고 비점을 갖고, 이는 후속적으로 수소처리 또는 가수소전환으로 처리되고, 조합되어, 상기 연료의 일부를 형성한다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시양태의 일반적인 개요를 제공하며, 단순화된 형태로, 황 및 금속을 포함하는 탄화수소계 공급물을 전환시켜 연료를 생성하는 방법을 위한 주요 성분을 도시한다. 경질 타이트 오일 공급물(1)은 바람직하게는 기본 기체/액체 분리기 내의 생산, 선적 또는 다른 취급 동안 플래시(flash)되어, 동반된 경질 기체가 분리되거나, 안정화, 물 및 침전물 제거 또는 다른 사소한 조건화(conditioning)에 적용되었다. 경질 타이트 오일 공급물(1)은, 비교적 소량의 황 및 금속을 갖는 실질적으로 더 경질 및 중간 범위의 탄화수소 및 비교적 적은 중질 오일을 포함하고, 추가 처리 없는 미처리된 액체 스트림으로서, 조합 대역(600)으로 보내진다. 황, 질소 및 금속을 포함하는 고 황 연료 오일(41)은 라인을 통해 잔사 가수소전환 대역(401)으로 공급되어, 대역(401) 내의 잔사 가수소전환기(예컨대, 비등층 반응기 또는 공급물 조성에 기초하여 선택되는 다른 적합한 잔사 가수소전환 장치) 내에서 촉매의 존재 하에 잔사 가수소전환 조건에서 수소와 접촉하여, (1) 반응기 세그먼트(segment) 유출물(이는, 처리된 가수소전환된 액체(411)(본원에서, 약 C5 비등 범위 내지 비-전환된 오일(409)(이는, 가수소전환으로부터의 잔사임)의 최소 비점까지의 실질적으로 전체 범위의 탄화수소를 포함하는 처리된 액체 유형의 "가수소전환된 액체"로서 지칭됨), 및 퍼지된 수소 및 오프 가스, 액체 석유 가스 성분, 및 황을 포함하는 산 가스를 포함하는 퍼지 기체(420)로 분리됨), 및 (2) 비-전환된 오일(409)을 생성한다. 상기 분리는, 특정 공급물의 몇몇 경우에 따라, 진공 증류 형태이며, 상압 근처 증류는 비-전환된 오일을 분리하기에 효과적일 수 있다. 비-전환된 오일(409)은 대역(301) 내 용매 탈아스팔트화로 보내진다. 용매 탈아스팔트화 분리(301)는, (A) 가용성 탈아스팔트화된 오일(311)을 생성하며, 상기 오일은, 상기 반응기로의 추가된 고 황 연료 오일 공급물(41)과의 조합으로 또는 이와 별도로, 대역(401) 내 가수소전환 반응기로의 공급물로서 재순환된다. 용매 탈아스팔트화 분리(301) 또한, (B) 불용성 피치(351)를 생성하며, 상기 피치는, 유틸리티 아일랜드(501) 내 피치 처리로 보내진다. 도 1에 도시된 변형에서, 피치(351)는 유틸리티 아일랜드(501)로 보내지고, 여기서 상기 피치가 처리된다. 상기 예에서, 상기 피치는 하나 이상의 가스화기(도시되지 않음) 내에서 연소되어, 전기 및 상기 가수소전환용 수소의 적어도 일부를 형성하고, 가스화기 고체 중 상기 금속의 적어도 일부를 포획할 수 있으며, 상기 고체는 제거된다.
라인(1)의 미처리된 액체는 상기 처리된 액체(411)와 조합되어, 조합 대역 내에서 연료(600)를 생성한다. 이렇게 생성된 연료(600)는, (i) 경질 타이트 오일 공급물, 응축물 또는 다른 경질 공급물(1)의 더 경질 및 중간 범위 탄화수소를, (ii) 가수소전환 대역(401)의 처리된 액체 유출물(411)과 함께 발견되는 고 황 연료 오일(41)의 더 중질 범위의 탄화수소와 조합하며, 상기 연료(600)는, C5 내지 C20 또는 그 이상의 것을 포함하는 넓은 범위의 탄화수소를 가진다. 이렇게 생성된 연료는 라인(311)내에서, 상기 경질 타이트 오일이 상기 연료를 생성하는 최저 비점으로부터 탄화수소의 최고 비점까지를 포함하는 넓은 범위의 탄화수소를 가지며, 상기 탄화수소는 용매 분리(301)에 가용성이고, 후속적으로 대역(401) 내에서 수소로 처리되어, 상기 연료를 생성하는 유출물(411)의 일부를 형성한다. 성분(1 및 411)의 양 및 유속은, 연료(600)가 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖도록, 이들 각각의 황 함량에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, 스트림(1)이, 이를 대역(600) 내 조합에 사용할 수 없도록 만드는 허용가능하지 않은 수준으로 증가된 황 함량을 갖는 것으로 밝혀진 경우, 미처리된 스트림(1)은 분별될 수 있고(분별기는 도시되지 않음), 임의의 더 고 황 중질 하부 부분은 처리를 위해 대역(401) 내 통합된 수소처리기로 보내질 수 있고, 스트림(1)의 다른 부분은 미처리된 상태로 남아, 조합 대역(600)으로 통과할 수 있다. 그러나, 가수소전환기의 상류 처리로부터 유래하는 더 고 황 커트(예컨대, 상압 증류 하부물)는 스트림(41)의 일부로서 가수소전환으로 보내지지 않을 것이며, 그 이유는, 상기 커트가 가수소전환 조건에서 가수소분해되어, 불필요하게 수소를 소모하고, 상기 경질 타이트 오일 공급물 내에서 원래 발견되는 더 경질 물질을 생성할 것이기 때문이다. 대신, 상기 더 고 황 커트는, 다음 변형에서 예시되는 바와 같은 별도의 수소처리 대역으로 보내질 것이다. 상기 변형에서, 대역(401) 내의 하나 이상의 반응기의 처리된 생성물 대역 유출물은 분별에 의해 하나 초과의 가수소전환된 액체 분획으로 분리될 수 있으며, 상기 분획 중 적어도 하나가 표적 황 함량 초과의 황 함량을 갖는 경우, 상기 분획(들)은, 단독으로 또는 대역(401) 바깥쪽으로부터의 다른 유사한 황 함량 및 비등 범위 스트림과 함께, 대역(401) 내 하나 이상의 별도의 수소처리 대역으로 보내져, 촉매의 존재 하에 수소처리 조건에서 수소와 접촉하여, 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 또는 더욱 바람직하게는 0.2 중량% 이하의 범위의 감소된 황 함량을 갖는 수소처리된 스트림을 형성하고, 상기 감소된 황 수소처리된 스트림은, 경질 타이트 오일로부터 유도된 미처리된 스트림 또는 경질 타이트 오일의 분별 또는 다른 처리로부터 남아있는 스트림과 조합되어, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성한다. 하나의 변형에서, 시리즈 또는 통합된 수소처리기는, 조합 스트림이 표적 황 함량 이하의 황 함량을 갖도록 하는데 필요한 초저 또는 저황 처리된 액체의 양에 따라, 10 ppmwt 이하 내지 0.1 중량%의 황 함량을 생성한다.
도 1에 도시된 잔사 가수소전환 시스템(401)의 변형에서, 유틸리티 아일랜드(501)의 가스화 시스템으로부터의 구성 수소 함유 기체(502)는, 가수소전환에 필요한 양으로, 잔사 가수소전환 블록(401) 내의 내부 재순환 수소와 함께 압축되고, 목적하는 수준의 가수소전환을 달성하는 것으로 당분야에 공지된 바와 같은 선택된 촉매 및 다른 조건에 기초하여 조절되는 효과적인 조작 온도, 압력, 공간 속도 및 압력으로 가열된다. 처리된 액체 및 수소 함유 기체를 포함하는 대역(401) 반응기의 유출물은 고압 분리기(도시되지 않음) 내에서 분리되고, 상기 액체는 대역(401) 내에 수집되고, 임의적으로 분별로 보내지고, 수소 함유물이 회수된다. 사워 가스 및 산 가스를 포함하는 퍼지 가스는 라인(420)을 통해, 피치 처리 및 황 회수 시스템을 포함하는 유틸리티 아일랜드(501)로 보내진다. 피치 처리는, 단독으로 또는 희석제와 함께, 전기 및 스팀을 발생시키기 위해, 하나 이상의 보일러 내에서 연소하는 것, 및 임의적으로, 연도 기체 및 기타 공정 기체로부터 황 및 금속을 감소 또는 제거하기 위한 보조 설비, 및 압력 변동 흡수 장치를 갖는 수소 생성 유닛을 갖는 것을 포함할 수 있다. 또다른 변형에서, 피치 처리는, 아스팔트 생산으로의 전달 또는 생(green) 코크스 생산을 위한 코커 공급물로서의 사용에 의한 것이다. 또다른 변형에서, 피치는 하나 이상의 가스화기에서 연소되어, 가수소전환 또는 수소처리용 수소의 적어도 일부 및 전기를 생산하고, 가스화기 고체 내의 상기 금속의 적어도 일부를 포획하여, 상기 고체를 통해 금속을 제거한다. 피치를 다루는 방법의 최적 선택은 생성된 피치의 양, 저가 수소 공급원 및 피치에 대한 잠재적인 배출구에 의존할 것이다.
도 1에는 도시되어 있지 않지만, 다양한 보조 고압, 중압 및 저압 기액 분리기, 스트림 히터, 기체 재순환 및 퍼지 라인, 기체 또는 경질물 및 액체 분리를 위한 환류 드럼, 압축기, 냉각 시스템, 및 기타 보조 적용은 가수소전환 기술 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 또한, 사워 가스 또는 산 가스 처리를 위한 다양한 아민 또는 다른 황 회수제 흡수제 및 스트리핑 시스템은, 공통 유틸리티 아일랜드(501) 내에 위치하지 않는 경우, 가수소전환 대역(401) 내에 포함될 것이다.
잔사 가수소전환 촉매를 선택하고 잔사 가수소전환 대역(401)의 공정 조건을 조절하기 위한 변수는 석유 정제 산업의 종사자의 기술 범위 내에 있으며, 본 발명의 잔사 가수소전환 세그먼트의 실시에 대한 추가적인 설명은 필요하지 않을 것이다. 반응 대역에서, 사용된 잔사 가수소전환 촉매는, 중질 탄화수소 공급물의 가수소전환을 촉진하여 이의 수소 함량을 증가시키고/시키거나 황, 질소, 산소, 인, 콘라드슨(conradson) 탄소 및 금속 헤테로원자 오염물을 제거하기에 유용한 임의의 촉매 조성물을 포함한다. 사용되는 특정 촉매 유형 및 다양한 지지체 및 입자 크기 구성 및 선택된 잔사 가수소전환 조건은, 탄화수소 공급물 조성뿐만 아니라, 재순환 또는 다른 스트림으로부터의 다른 공급물의 각각의 황 및 금속 함량 및 중질 탄소 잔사, 및 반응기로부터의 생성물 스트림의 목적하는 감소된 황 및 금속 함량에 의존할 것이다. 상기 촉매는 탄화수소 공급원료의 잔사 가수소전환에 유용한 임의의 촉매로부터 선택될 수 있다. 발다싸리 등의 미국 특허 출원 공개 제 2014/0221713 A1 호(미국 가출원 제 13/758,429 호)(2014)는, 넓은 범위의 다양한 적합한 잔사 가수소전환 촉매뿐만 아니라, 통합된 잔사 가수소전환 장치의 변형을 포함하는 적합한 잔사 가수소전환 공정을 기술하고 있으며, 상기 출원을 본원에 참고로 인용한다. 발다싸리 등은, 증류분 및 중질 오일 잔사 가수소전환을 위한 촉매 조성 및 조건 범위의 변형을 또한 요약하며, 가수소전환 조건을 구별하고 있으며, 이는 모두, 잔사 가수소전환 기술 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시양태에서, 비등층 가수소전환은 380℃ 내지 450℃의 반응 온도 범위 및 70 바 내지 170 바(수소 분압) 범위의 반응 압력에서, 0.2 내지 2.0 hr-1 범위의 바람직한 액체 시간당 공간 속도로 수행되며, 550℃ 마이너스로의 전환은 30% 내지 80%의 범위 이내일 것이다.
또다른 바람직한 변형에서, 피치(351)는 통합된 가스화-조합된 사이클 시스템(501)(상기 시스템은, 스팀 및 산소, 및 임의적으로, 탄소 함유 슬러리 켄치(quench)의 존재 하에 상기 피치(351)의 부분 산화를 위한 하나 이상의 가스화기를 포함하고, 라인(504)을 통한 전력으로서 보내지는 추가의 전기 생산을 위해, 상기 고온 기체 터빈으로부터 열을 회수하여 내부 공정 용도를 위해 라인(507)을 통해 추출된 증기를 생성하거나 또는 증기 터빈을 구동시키는 열 회수 발전기를 또한 포함함)에 공급되어, 적어도 일부가 수소로 전환되는 합성가스(상기 수소는 라인(502)을 통해 가수소전환 시스템(401)에서의 사용을 위해 보내짐), 및 공정 용도 및 다른 용도를 위한 라인(504)에서의 전기 생산을 위해 유틸리티 아일랜드 시스템(501) 내의 복합 사이클 전력 유닛의 기체 터빈을 연소하기 위한 합성 가스를 생성할 뿐만 아니라, 고온의 터빈 가스를 형성한다. 각각의 가스화기는 또한, 미립자 고체 형태일 수 있는 금속 풍부 매연을 생성하며, 상기 매연은, 고 황 연료 오일 및/또는 다른 중질 공급물로부터 유도된 금속 오염물을 포함하고, 상기 고체는 각각의 가스화기로부터 라인(506)을 통해 금속 제거로 보내진다. 지원 시스템은, 모든 유닛 조작으로부터의 모든 황 함유 기체 스트림(사워 가스 또는 산 가스이던지 간에)이 라인(508)을 통해 황 제거를 위해 공급되는 하나 이상의 기체 처리 유닛을 포함한다. 바람직하게는, 상기 황 제거 시스템은, 가스화 시스템의 일부인 유틸리티 아일랜드의 일부이다. 더욱 바람직하게는, 하나 이상의 황 함유 기체 스트림은, 전체 황 제거의 일부로서 상업용 황산 생산으로 보내진다. 유틸리티 대역(501) 내 가스화 시스템은 전형적으로 산 가스 제거 유닛 및 사워 CO-전환(shift) 시스템을 포함할 것이며, 이들은, 가스화 시스템 내에서 생성된 원(raw) 합성가스의 적어도 일부로부터, 필요한 수소를 생성하도록 용량 및 구성에서 최적화된다.
도 2에 도시된 본 발명의 방법의 실시양태에서, 고 황 연료 오일 공급물(41)로부터 유래하는 액체 스트림(411)은, 황 표적 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하기 위해 조합 대역(600)에서 경질 타이트 오일 공급물(3)로부터 유래하는 액체 스트림(15)과 조합되어, 황 표적 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성한다.
경질 타이트 오일은 라인(3)에서 상기 공정에 도입되고, 분별기(101)로 보내지며, 여기서 공급물(3)은 적어도 2 개의 분획으로 분리된다: (a) 상부 대역 커트(5)(이는, 경질 타이트 오일 공급물(3) 내의 나프타 범위 탄화수소의 적어도 일부 및 모든 더 경질 저급 범위 탄화수소를 포함함), 및 (b) (a) 내에 들지 않는 탄화수소를 실질적으로 포함하는 하부물. 분별기(101) 하부물(11)은 라인(11 및 15)을 통해 조합 대역(600)으로 보내져, 생성물 연료의 일부를 형성한다. 상부 대역 나프타 및 하부 커트(5)는, (i) 경질 증류기 기체(이는 분리기(도시되지 않음) 내에서 플래시되고, 라인(7)을 통해 공정 연료로서의 내부 용도로 통과하거나, 다른 용도를 위해 포획됨), 및 (ⅱ) 스트림(9)(이는 주로 나프타 범위 탄화수소임)을 포함한다. 경질 기체를 제거한 후에, 스트림(9)의 전부 또는 일부는 (라인(9 및 17)을 통해)(커넥터는 도시되지 않음) 직접 라인(15)으로 보내져 대역(600)에서 연료의 일부를 형성하거나, 조합물(600)의 인화점을 고려하여, 스트림(9)의 적어도 적은 플래시 부분은 처리 유닛(151)(예컨대, 정유 분야에 널리 공지된 접촉 개질기를 갖는 통상적인 방향족 단지)으로 통과할 수 있으며, 여기서 스트림(9)은 유닛(151) 내 촉매 접촉하여, 부산물 수소(505), 및 비-연료 또는 다른 용도를 위해 라인(159)을 통해 회수된 경질의 처리된 스트림(155)을 생성한다. 유닛(151)은 유용한 부산물, 예를 들어, 공정 연료로 내부적으로 사용될 수 있거나 다른 용도로 포획될 수 있는 액체 석유 가스(153)를 생성할 수 있다.
도 2에서, 고 황 연료 오일은, 단독으로 또는 다른 중질 잔사 또는 여분의 중질 원유와 함께, 라인(41)을 통해 상기 공정으로 도입되고, 잔류 가수소 전환 대역(401)으로 보내져, 매우 저 황 액체 스트림(41)을 생성한다. 상기에서 도 1과 함께 논의된 바와 같이, 잔사 가수소전환 장치 및 촉매의 선택 및 통합된 잔사 가수소전환 대역(401) 내의 다양한 공정 조건의 조절에 대한 매개변수는 석유 정제 산업의 종사자의 기술 이내이고, 본 발명의 잔사 가수소전환 세그먼트의 실시에 대한 상세한 설명은 필요하지 않을 것이다. 도시된 바와 같은 상기 실시양태의 변형에서, 통합된 대역(401)은 가수소전환 반응기를 포함하며, 여기로 고 황 연료 오일 및 스트림(41) 내의 다른 중질 공급물이 보내진다. 상기 중질 공급물(41)은 바람직하게는, 비등층 반응기를 갖는 잔사 가수소전환 대역(401) 내에서 처리되어, (1) 반응기 세그먼트 유출물(이는, 처리된 액체(411), 및 수소 및 황을 포함하는 퍼지 가스(420)로 분리됨), 및 (2) 비전환된 오일(409)을 생성한다. 비전환된 오일(409)은 용매 분리(301)로 보내진다. 용매 분리(301)는, (A) 가용성 탈아스팔트화된 오일(31)을 형성하며, 이는, 추가되는 고 황 연료 오일 공급물(51)과 조합으로 또는 이와 별도로, 공급물로서 상기 반응기(401)로 재순환된다. 용매 분리(301)는 또한, (B) 실질적으로 불용성인 금속 풍부 피치(351)를 형성하며, 도 2에 도시된 실시양태에서, 이는 피치 처리로 보내진다.
도 3에 도시된 유틸리티 변형에서, 피치(351)는 보일러로 보내지고, 여기서 피치가 연소되어, 전기(561)의 스팀 터빈 생성을 위한 스팀을 생성하며, 이때 보일러 연도 기체(429)의 적어도 일부는 대역(701)에서, 가수소전환 대역(401)으로부터의 퍼지 및 다른 기체 스트림 내의 산 기체(420)와 함께 또는 이와 별도로, 예를 들어, 라인(565)을 통한 황 포획 및 제거를 위한 사워 가스 또는 산 가스에 대한 다양한 아민 또는 다른 황 회수제 흡수제 및 스트리핑 시스템을 통해, 및 변형에서, 라인(563)을 통한 금속 포획 및 제거를 위한 별도의 시스템을 통해, 처리된다. 가수소전환 대역(401)으로부터 퍼지 및 다른 가스 스트림 내의 산 가스(420) 해 사용될 수 있다. 도 2에 도시되지는 않았지만, 다양한 보조 고압, 중압 및 저압 기액 분리기, 스트림 히터, 기체 재순환 및 퍼지 라인, 기체 또는 경질물 및 액체 분리를 위한 환류 드럼, 압축기, 냉각 시스템, 및 다른 보조 장치가 수소처리 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 도시된 변형에서, 공정 유닛(151)으로부터의 임의적 부산물인 수소(505)에 더하여, 대역(401)으로의 다른 구성 수소 공급은, 라인(503 및 509)을 통해, 수소 공급원(519)(예를 들어, 비제한적으로, 압력 변동 흡수 유닛을 갖는 천연 가스 공급된 스팀 분해기; 상기 분해기는 이후에 논의되는 유틸리티 대역(501)으로부터의 보일러 스팀의 적어도 일부를 사용할 수 있음)을 갖는 수소 생성 유닛(517)으로부터 이루어진다.
가수소전환 반응기 대역(401)으로의 조합된 중질 잔사 공급물은, (1) 처리된 액체(411)로 분리되는 반응기 세그먼트 유출물을 형성하기 위해 대역(401) 내의 비등층 반응기 내에서 촉매의 존재 하에 잔사 가수소전환 조건에서 수소와 접촉하도록 보내져, 수소 및 황을 포함하는 퍼지 가스(420)의 일부, 및 (2) 비전환된 오일(409)을 생성한다. 또한, 사워 가스 또는 산 가스 처리를 위한 다양한 아민 또는 다른 황 회수제 흡수제 및 스트리핑 시스템이 가수소전환 대역(401) 또는 별도의 황 회수 대역(428) 내에 포함될 것이며, 여기로 고 황 퍼지 가스(428)가 보내질 것이다. 처리된 증기(411)는 조합 대역(600)으로 보내져, 미처리된 스트림(15)과 조합되어, 연료 생성물의 실제 황 함량이 표적 황 함량 이하가 되도록 상기 조합이 수행되는 방식으로, 생성물 연료를 생성한다.
도 3에 도시된 본 발명의 방법의 실시양태에서, 황, 질소 및 금속을 포함하는 오염된 원유의 스트림은, 전처리(예컨대, 원유에 바람직한 탈염) 이후, 라인(2)을 통해 상기 공정으로 도입된다. 상기 예에서, 원유 공급물(2)은 단일 원유, 또는 하나 이상의 원유, 또는 원유와 경질 타이트 오일, 잔유(예컨대, 고 황 연료 오일) 또는 이들 둘 다의 별도의 공급물과의 배합물일 수 있다. 도시된 변형에서, 원유 공급물(2) 및 경질 타이트 오일 공급물(3)은 별도로, 바람직하게는 경질 타이트 오일(3)이 칼럼(100)의 원유(2) 공급물 플래시 대역의 상부 영역 또는 그 근처에 도입되고 거기서 상기 공급물이 경질 탑정 기체(4) 및 복수개의 커트로 분리되는 방식으로, 상압 증류 칼럼(100)으로 보내진다. 경질 탑정 기체(4)는 공정 연료로서 유용한 비-응축성 증류기 기체(6)를 포함하거나, 다른 용도를 위해 포획될 수 있다. 하나의 바람직한 변형에서, 안정화 시스템과 관련된 자본 비용이 탑정 기체(4)와 관련하여 절약된다. 그러나, 국부적 필요성(예를 들어, 특수 선박 연료 최대 H2S 명세)에 따라, 안정화 시스템이 포함될 수 있다.
도 3에 도시된 실시양태에서, 상기 복수개의 커트는 하기 범위 내의 하나 이상의 스트림을 포함할 것이다: (1) 라인(4)을 통한 라인(16)에서의 불안정화된 와일드 직류 나프타, (2) 라인(18)에서의 황 중단점 커트, (3) 라인(24)에서의 경질 증류분, (4) 라인(26)에서의 중간 증류분, (5) 라인(28)에서의 제 1 중질 증류분, (6) 라인(3)에서의 상압 잔사. 바람직하게는, (1) 라인(4)을 통한 라인(16)에서의 불안정화된 와일드 직류 나프타, 및 (2) 라인(18)에서의 황 중단점 커트의 스트림들의 조합물의 황 중단점은, 0.06 중량% 미만의 황 내지 0.08 중량% 황의 범위를 포함할 것이며, 연료 조합물(600)의 표적 황 함량이 0.1 중량% 이하의 황이고, 처리된 처리된 스트림의 황 함량이 10 ppmwt 미만인 경우, 미처리된 스트림(10) 및 처리된 스트림(65, 75 및 85)의 상기 조합으로의 유속은, 연료 조합물(600)이 표적 황 함량을 초과하지 않도록 조절된다. 변형에서, 미처리된 저 황 저 금속 경질 타이트 오일 스트림은, 라인(10, 65, 75 및 85)의 조합물에 더하여, 라인(53)을 통해 조합물(600)로 직접 공급되어, 조합 대역(600)의 최종 황 함량 및 다른 매개변수를 조절한다.
도 3에서, 상압 잔사는, 단독으로 또는 추가되는 잔유 공급물(35)(예컨대, 고 황 연료 오일)과 함께, 라인(37)을 통해 진공 증류탑(200)으로 보내져, (1) 라인(32)에서 제 2의 중질 증류분, (2) 라인(36)에서의 경질 진공 기체 오일, (3) 라인(38)에서의 중질 진공 기체 오일, 및 (4) 라인(50)에서의 진공 잔사를 생성한다. 진공 잔사(50)는 라인(57 및 317)을 통해, 단독으로 또는 추가되는 잔유(예컨대, 고 잔유물 연료 오일)와 함께, 통합된 잔사 가수소전환 및 수소처리 대역(401)으로 보내진다.
통합된 잔사 가수소전환 및 수소처리기 및 촉매의 선택 및 통합된 잔사 가수소전환 및 수소처리 대역(401) 내의 다양한 공정 조건의 조절에 대한 매개변수는 석유 정제 산업에 종사자의 기술 이내이며, 본 발명의 잔사 가수소전환 및 수소처리 세그먼트의 실시에 대한 자세한 설명은 필요하지 않을 것이다. 도시된 바와 같은 상기 실시양태의 변형에서, 통합된 대역(401)은, (A) 가수소전환 반응기 대역(490)(가장 중질의 가장 오염된 공급물이 라인(57 및 317)(예컨대, 진공 잔사(50) 및 라인(55)을 통한 추가된 고 황 연료 오일 및 다른 중질 공급물)을 통해 상기 대역(490)으로 공급됨), (B) 중질 오일 수소처리 반응기 대역(460)(가장 중질의 증류분 및 기체 오일이 라인(39)(예컨대, (1) 라인(36)에서의 경질 진공 기체 오일, 및 (2) 라인(38)에서의 중질 진공 기체 오일을 포함하는 것으로 도시됨)을 통해, 상기 대역(460)으로 공급되며, 또한, 가수소전환 반응기 유출물로부터의, 예를 들어 반응기 액체 생성물 스트림의 진공 증류에 의해, 대역(410) 내에서 분리된 공급된 진공 오일이 공급될 수 있음), 및 (C) 중질분 수소처리 반응기 대역(430)(더 경질의 덜 오염된 공급물이 라인(20)(예를 들어, (1) 라인(24)에서의 경질 증류분, (2) 라인(26)에서의 중간 증류분, 및 (3) 라인(28)에서의 제 1 중질 증류분을 포함하는 라인(29); 및 (4) 제 2 중질 증류분을 포함하는 라인(32))을 통해 상기 대역으로 공급되고, 가수소전환 반응기 유출물로부터의, 대역(401) 내에서 분리된 증류분 범위 물질이 공급될 수 있음)을 포함한다. 예를 들어, 라인(32)에서의 제 2 중질 증류분은, 라인(32)의 조성에 따라 달리 중질 오일 수소처리기(460)로 보내질 수 있으며, 대역(430 및 460) 내의 수소처리기 반응기의 부하를 균형잡고 황 함량 수준을 조절할 필요가 있다. 이러한 통합된 잔사 가수소전환 및 수소처리 대역(401)에서, 재순환 및 구성 수소 스트림(410 및 414) 및 퍼지 가스 스트림(412 및 416)은 정유 분야의 당업자에게 공지된 통합된 재순환, 분리 및 제거 시스템을 갖는다. 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 다양한 보조 고압, 중압 및 저압 기액 분리기, 스트림 히터, 기체 재순환 및 퍼지 라인, 기체 또는 경질물 및 액체 분리를 위한 환류 드럼, 압축기, 냉각 시스템 및 기타 보조 장치가 가수소전환 및 수소처리 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 도시된 변형에서, 수소 공급(503)은, 공급원(519)을 갖는 수소 생성 유닛(517)(예컨대, 비제한적으로, 압력 변동 흡수 유닛을 갖는 천연 가스 공급 스팀 분해기, 상기 분해기는, 이후에 논의되는 유틸리티 대역(501)으로부터의 보일러 스팀의 적어도 일부를 사용할 수 있음)으로부터 얻어진다.
가수소전환 반응기 대역(490)으로의 조합된 중질 잔사 공급물(317)은, 대역(401) 내의 비등층 반응기 내에서 촉매의 존재 하에 잔사 가수소전환 조건에서 수소와 접촉하도록 보내져 반응기 세그먼트 유출물을 생성하며, 이는, 바람직하게는 제 2 진공 증류 유닛(도시되지 않음)에 의해, (1)(i) 나프타, (ii) 중간 증류분 및 (iii) 진공 기체 오일을 포함하는 처리된 액체(85), 및 수소 및 황을 포함하는 퍼지 가스(416 및 428)의 일부, 및 (2) 비전환된 오일(409)로 분리된다. 또한, 사워 가스 또는 산 가스 처리를 위한 다양한 아민 또는 다른 황 회수제 흡수제 및 스트리핑 시스템이 가수소전환 대역(401) 또는 별도의 황 회수 대역(701) 내에 포함될 것이며, 여기로 고 황 퍼지 가스(428)가 도입될 것이다. 가수소전환 반응기(490) 비등층(이는, 상부에 침착된 금속 및/또는 다른 오염물을 포함하거나 반응기(490)의 비등층 내의 처리 동안 촉매가 달리 축적됨)은, 당업자에게 공지된 바와 같이, 라인(421)을 통해 인출되고, 라인(423)을 통해 구성 촉매로 대체된다. 하나의 변형에서, (i) 나프타, (ii) 중간 증류분 및 (iii) 진공 기체 오일을 포함하는 처리된 액체(85)는 분별되고, 중간 증류분은 증류분 수소처리기(430)로 보내지고, 진공 기체 오일은 중질 오일 수소처리기(460)로 보내진다.
가수소전환 비전환된 오일(409)은 용매 분리(301)로 보내진다. 용매 분리(301)는, (A) 가용성 탈아스팔트화된 오일(311)을 형성하며, 상기 오일은, 진공 잔사(50)와 조합으로 또는 이와 별도로, 상기 가수소 전환 반응기(490)로 공급되거나, 다른 변형에서는, 대역(460)으로 공급되고, 이때 첨가되는 고 황 연료 오일 공급물(55)(존재하는 경우)은 라인(57 및 317)을 통해 상기 가수소전환 반응기(490)로 공급된다. 용매 분리(301)는 또한, (B) 불용성 금속 풍부 피치(351)를 생성하며, 이는 유틸리티 아일랜드(501) 내의 피치 처리로 보내진다. 도 3에 도시된 유틸리티 변형에서, 피치(351)는 보일러로 보내지며, 여기서 상기 피치가 연소되어, 전기(504)의 스팀 터빈 생성을 위한 스팀을 생성하고, 이때 보일러 연도 기체(429)의 적어도 일부는, 예를 들어, 라인(561)을 통한 황 포획 및 제거를 위한 사워 가스 또는 산 가스에 대한 다양한 아민 또는 다른 황 회수제 흡수제 및 스트리핑 시스템 및 라인(563)을 통한 금속 포획 및 제거를 위한 별도의 시스템을 통해, 대역(701) 내에서 대역(401)의 산 기체(428)로 또는 이와 별도로 처리된다.
도 3의 변형에서, (a) 상기 스트림의 추가 처리 없이, 비안정화된 와일드 직류 나프타(16) 및 황 중단점 커트(18)를 라인(10)을 통해 조합물(600)에 공급하고, 이어서, (b) 상기 조합으로의, (1) 증류분 수소처리기 대역(430)으로의, 경질 증류분(24), 중간 증류분(26), 제 1 중질 증류분(28) 및 제 2 중질 증류분(32)의 스트림 중 임의의 하나 이상의 양을 증가 또는 감소시키거나, 통합된 대역(401) 내에서 형성된 가수소전환기 반응기 유출물 내의 중간 증류분을 추가 또는 감소시킴으로써, 또는 (2) 중질 오일 수소처리기(460)로의, 경질 진공 기체 오일(36), 및 중질 진공 기체 오일(38)을 포함하는 스트림(39) 중 임의의 하나 이상의 양을 증가 또는 감소시키거나, 통합된 가수소전환(401) 내에서 형성된 가수소전환기 유출물 진공 기체 오일(도시되지 않음)을 추가 또는 감소시킴으로써, 실제 생성물(600)의 황 수준을 조절하고, 이어서 (c) 상기 조합(600)으로의, (1) 라인(65)을 통한 증류분 수소처리기 대역(430)으로부터의 스트림(이는, 경질 증류분(24), 중간 증류분(26), 제 1 중질 증류분(28) 및/또는 제 2 중질 증류분(32), 및 임의적으로, 가수소전환 유출물 중간 증류분으로부터 생성되었음), (2) 라인(75)을 통한 중질 오일 수소처리기 대역(460)으로부터의 스트림(이는, 경질 진공 기체 오일(36), 중질 진공 기체 오일(38) 및 임의적으로 가수소전환기 유출물 진공 기체 오일, 또는 (3) 가수소전환 반응기 대역(490)으로부터의 나프타 및 다른 처리된 액체 유출물(85)로부터 생성되었음)(실제 생성물(600)의 황 수준을 표적 황 수준으로 증가시키기 위한 임의의 이유로, 임의의 또는 모든 상기 스트림이 필요한 경우) 중 임의의 하나 이상의 양을 감소시키거나, 또는 (d) 상기 조합으로의, (1) 라인(65)을 통한 상기 증류분 수소처리기(430)로부터의 상기 스트림, 또는 (2) 임의의 이유에서 필요한 경우, 라인(75)을 통한 중질 오일 수소처리기로부터의 스트림(460), 또는 (3) 라인(85)을 통한 가수소전환 반응으로부터의 처리된 스트림 중 임의의 하나 이상의 양을 증가시켜, 실제 생성물(600)의 황 함량을 표적 황 함량 한계 수준 이하로 감소시킴으로써, 연료 생성물(600)의 황 함량이 표적 황 함량 한계 수준 이하가 되도록 제어된다. 이러한 촉진으로 인해, 복수개의 황 등급이 효율적으로 생성될 수 있다(예를 들어, 선박 및 육상 기체 터빈의 경우, 500 ppmwt 이하의 황 연료를 표적으로 하거나, 또는 상이한 최종 사용자 위치에서 상이한 표적 황 함량을 요구하는 동일한 용도의 경우, 상이한 범위를 표적으로 하는 연료).
조합물(600)에서의 마감처리된 연료의 표적 황 함량 한계 수준보다 더 큰 황 함량을 갖는 고 황 연료 오일의 변형에서, 상기 고 황 연료 오일은, 다양한 공급물의 하나 이상의 부분으로서, 각각의 유닛 조작 중 하나 이상에 공급된다. 고 황 연료 오일은, 이의 황 함량에 따라, (a) 상압 증류(100)로의 공급물 라인(2) 또는 진공 증류(200)로의 라인(35)을 통한 라인(30)에, 또는 (b) 잔사 가수소전환 반응기(490)로의 라인(55, 57 및 317)을 통해, 또는 (c) 경질 증류분(24), 중간 증류분(26), 제 1 중질 증류분(26) 또는 상기 증류분 수소처리기(430)로의 제 2 중질 증류분(32) 공급물과의 조합으로 또는 이와 별도로, 증류분 수소처리기(430)로의 라인(20)에, 또는 (d) 경질 진공 기체 오일(36), 또는 중질 진공 기체 오일(38) 중 하나 이상과의 조합으로 또는 이와 별도로, 중질 오일 수소처리기(460)로의 라인(39)에, 또는 (e) 용매 분리 대역(301)으로의 라인(59)을 통해 첨가되어, 표적 황 함량 한계 수준 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 조합물(600)을 생성할 수 있다.
또다른 변형에서, 조합물(600) 대역에서의 청정 연료는, 미처리된 스트림(10)의 황 함량(존재하는 경우)을 고려하여, 연료(600)가 표적 황 함량 한계 수준 이하의 실제 황 함량을 갖도록, 표적 황 함량 한계 수준 초과의 황 함량을 가질 수 있는 고 황 연료 오일을, (a) 추가 처리 없이, 고 황 연료 오일의 황 함량에 따라, 비안정화된 와일드 직류 나프타(16) 및 황 중단점 커트(18)로부터 생성되는 스트림(10), 또는 (b) 와일드 나프타 및 초저 황 디젤 범위 물질을 포함하는, 증류분 수소처리기(430)로부터의 스트림(65), 또는 (c) 와일드 나프타, 초저 황 디젤 및 제 2 감소된 황 스트림을 포함하는 중질 오일 수소처리기(460)로부터의 스트림(75), 또는 (d) 가수소전환 반응기(85)로부터의 처리된 유출물(85) 중 하나 이상에 가하고, 각각의 처리된 스트림(65, 75 및 85)의 유동의 황 함량 및 유동 조건을 조절함으로써 생성된다.
연료 조성물(600)의 제조시 고 황 연료 오일을 사용하는 하나의 바람직한 변형에서, 상기 고 황 연료 오일의 황 함량이 결정되면, 고 황 연료 오일이 공급물(55 및 59)의 일부로서 하나 이상의 용매 분리 유닛(301) 또는 잔사 탄화수소 반응 대역(490)으로 공급되어, 고 황 연료 오일의 황 함량에 의해 결정되는 바와 같이, 대역(490) 내 가수소전환 조건의 조절을 최적화하여, 표적 황 함량 한계 수준 이하의 실제 황 함량을 갖는 대역 내 연료(600)를 형성하기 위한 처리된 액체 유출물(85)의 황 함량을 조절한다.
다양한 중간 개별 생성물을 도시하는 도 1, 도 2 및 도 3의 계통도는, 도시되는 각각의 유닛 조작의 유출물에서의 주요 생성물 및 부산물의 예시 및 이해를 위한 것이다. 각각의 유닛 작업에 의한 분리 또는 처리의 선택된 변형은, 표적 황 명세 이하의 연료를 제조하기 위한, 선택된 원유 및 공급물 및 제조된 중간체의 최적화에 의존한다. 예를 들어, 수소처리기(460) 또는 가수소전환 반응기(490)로부터 생성된 더 고 황 함량의 수소처리된 물질로부터 수소처리에서 생성된 초저 디젤(430)이 분리되지 않고 모든 처리된 물질(65, 75 및 85)이 조합되어 조합 대역(600)으로의 하나의 스트림으로서 보내지는 경우, 수소처리기(430 및 460) 및 가수소전환 반응기(490)로부터의, 도 3에 도시된 별도의 처리된 유출물(65, 75 및 85)은, 통합된 대역(401) 내에서 기액 분리기(도시되지 않음)를 사용하여 조합될 수 있다. 언급된 바와 같이, 통합된 잔사 가수소전환 및 수소처리 대역(401) 내의 다양한 공정 조건의 조절에 대한 매개변수는 석유 정제 산업의 종사자의 기술 이내이며, 예를 들어, 가수소전환 및 수소처리 조건은, 더 적은 경질 생성물이 혼합물에 필요할 경우에는 분해를 피하도록 덜 가혹하게 조절될 것이며, 더 적은 중질 생성물이 필요할 경우에는 더 가혹하게 조절될 것이다.
믹스에서 목적하는 경질 엔드가 적을 때 균열을 피하기 위해 덜 엄격하게 조절하고 중질 엔드를 원할 경우 더 심하게 조절한다.
도 4 및 도 5는, 신규 연료, 및 상기 연료를 생성하기 위한, 경질(L), 중간(M) 및/또는 중질(H) 물질의 범위를 포함하는 하나 이상의 구성요소들의 조합물의 제조법을 교시한다.
도 5는, 조합을 위한 '배럴 상부물'로서 사용될 수 있는 기준 경질 응축물의 부피 분획에 대한 온도 및 밀도 프로파일을 도시한다. 즉, 상기 응축물은 주요량의 천연 발생적 (L) 구성요소를 소량의 천연 발생적 (M) 및 약간의 (H)1과 함께 함유한다. 선택된 응축물은, 또다른 공급원(예컨대, '배럴의 하부'(H))으로부터의 첨가된 H(2)와 조합되는 경우, 본 발명의 연료를 형성한다.
도 5는, 예로서, 가능한 조합물을 위해 선택되는 물질의 정제 '창고(warehouse)' 목록이 다소 크다면, 본원에 교시된 선택물에 대한 제조법이 아님을 교시하고 있다.
필수적인 요건은, 본 발명의 연료가, (L) + (M) + (H)의 탄화수소 구성요소들의 범위를 조합하여 형성되는 경우, 생성 조합물은, 총 100 부피%를 기준으로, 하기와 같이 결정되며:
(a) (L)% + (M)% + (H)% = 100%, 및
(b) (L)% = (H)% = (100% - (M)%)/2), 및
(c) (M)%가 0% 또는 달리 100% 미만인 경우, 나머지는 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)임,
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이때 상기 조합물이, (1) 15℃에서 820 내지 880 kg/m3의 밀도, (2) 0.25 중량% 이하의 황 함량, 및 (3) 40 ppmwt 이하의 금속 함량의 특성을 가진다는 것이다. 본원에 개시되는 바와 같이, 더 저 황 및 금속이 바람직하다.
정제 기술 분야의 숙련자가 본 발명의 제조법에 따라 조합할 것을 어떻게 선택할지를 알게 하도록, (L), (M) 및 (H)의 가능한 성분들을 먼저 산업 조성 기준물의 포인트로 요약하고, 상기 및 하기에 개시되는 요건의 제한사항으로 좁힌다.
예를 들어, "(L)" 또는 "경질 구성요소" 범위의 성분과 관련하여, 특정 성분은 현지 입수가능한 물질의 정제 '창고'에서 발견되는 변형 이내일 수 있고, 다른 성분은, 현지에서 입수가능하지 않은 경우, 제조가 필요할 것이다. 본원에서의 요건을 전제로, 유망한 (L)은, 예를 들어, 상기 연료 조성물에 대한 황 및 밀도 요건으로 인해, 전부는 아니지만, 나프타 및 케로센 범위 물질의 성분을 포함할 수 있다. 본원 명세서 및 청구사항에서 사용되는 (L)은, 38℃(100℉) 이하의 초기 비점(90%를 가짐) 및 190℃(374℉) 내지 약 205℃(401℉)의 최종 비점을 갖는 전체 범위 나프타를 의미한다. (L)은, (a) 정제 또는 부분 정제되거나, (b) 미정제되거나, 또는 (c) 경질 기체 또는 물의 임의적 분리를 제외하고는, 임의의 분별, 수소처리 또는 기타 처리 공정을 거치지 않고 추출되어 사용될 수 있다. 예를 들어 (L)의 특정 성분 또는 (L)의 전구체는, 업계 제공 시스템인 플라츠(Platts)를 통해 공개적으로 열거된다. 그러나, 제시된 범위의 물질은 황 중단점에 기초하지 않으며, 그 이유는, 중단점이 신규하며, 조합물에 첨가될 물질의 처리 또는 저 황 대안물의 고려를 필요로 하기 때문이다. 따라서, 하기 성분 설명은, 어디를 봐야 하는지에 대한 지침이다.
(L)의 상기 유망한 성분은 또한, 비제한적으로, 하기의 EIA 지정된 정의(괄호 내 ℉에서 ℃로의 전환 사용) 이내의 것을 포함한다: (i) "나프타: [50℃ 내지 204.5℃](122℉ 내지 401℉) 사이의 대략적인 비점 범위를 갖는 정제되거나 부분 정제된 석유 분획에 적용되는 일반 용어, 및 "(ii) "나프타: [50℃ 내지 204.5℃](122℉ 및 401℉) 범위의 대략적인 비점 범위를 갖는 정제되거나 부분적으로 정제된 경질 증류분. 이는, 다른 물질과 추가로 배합되거나 혼합되어, 고급 자동차 가솔린 또는 제트 연료를 생성한다. 이는 또한, 용매로서, 석유 공급원료로서, 또는 도시 가스 생산을 위한 원료로서 사용된다. 따라서, 본 발명의 교시를 수행할 때, 하나 이상의 적합한 (L) 또는 경질 구성요소를 제조 또는 조달하거나, 또는 상기 구성요소를 제조하기 위한 출발 물질을 조달하는 것은, 본원에 교시된 요건에 적용되는 정제 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, (L) 구성요소는 바람직하게는, 중단점 또는 그 근처 또는 그 미만의 황 함량을 가진다. 그러나, 조합시 (M) 및 (H)의 황 함량이, 조합물이 연료 황 한계를 초과하지 않도록 하는 경우, 황 함량은 중단점 초과일 수 있다. (L)의 더 중질 부분 범위 생성물이, 이것이 생성되는 원유에 대한 황 중단점에서 시작되는 것이 바람직하다.
본원에서 사용되는 "(M)"또는 "중간 구성요소" 범위의 유망한 성분은, 약 190℃(374℉) 내지 약 205℃(401℉)의 초기 비점(90%) 및 약 385℃(725℉) 내지 410℃(770℉)의 최종 비점 사이의 대략적인 비등 범위를 갖는 정제되거나 부분적으로 정제된 석유 분획을 의미하며, 이는 모두 본원에서 요건에 적용된다. 그러나, (M)의 더 경질 부분 범위 생성물이, 이것이 생성되는 원유에 대한 황 중단점에서 시작되는 것이 바람직하다. (M)의 성분은 나프타 범위보다 더 중질인 경질 타이트 오일의 하부 부분을 포함할 수 있다. 바람직한 변형에서, (M)의 출발 성분은, 본원에서의 다른 제한사항을 전제로, 케로센 범위(약 3/1) 및 디젤 범위(약 2/3) 탄화수소의 중간 증류분 조합물을 포함하고, ASTM D4052에 따라, 15℃에서 820 내지 880kg/℃ 범위의 밀도를 가진다.
본 발명의 교시를 수행할 때, (M) 또는 중간 성분의 하나 이상의 적합한 성분을 제조 또는 조달하는 것은, 본원에서 교시된 요건 하에서, 정제 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 이용가능한 물질의 정제 '창고'에서 발견되는 많은 변형에서, (M)은 비제한적으로, 하기의 EIA 지정된 정의(괄호 내 ℉에서 ℃로의 전환 사용)를 포함한다: (i) "중간 증류분: 약 385℃(725℉) 이하에서 비등하는 것으로 본원에서 사용될 때, 증류분 연료 오일 및 케로센을 포함하는 정제된 석유 생성물의 일반적 부류, (ii) "케로센: 실내 히터, 요리 스토브 및 온수기에 사용되고 심지-공급형(wick-fed) 램프에서 연소시 경질 공급원으로서 사용하기에 적합한 경질 석유 증류분"(케로센은, 10 퍼센트 회수 지점에서 [204.4℃](401℉)의 최대 증류 온도, [300℃](572℉)의 최종 비점 및 [37.8℃](100℉)의 최소 인화점을 갖는다. ASTM 규격 D 3699에 의해 인정된 2가지 등급인 1-K 및 2-K 뿐만 아니라, 케로센으로 지칭되는 범위 또는 난로유의 모든 다른 등급(이들은 1번 연료 오일과 유사한 특성을 가짐)이 포함된다), (iii) "경질 기체 오일: [205℃ 내지 343.8℃](401℉ 내지 650℉)의 대략 비등 범위를 갖는, 나프타보다 더 중질인 액체 석유 증류분, (iv) "중질 기체 오일: 약 343.8℃ 내지 537.8℃(651℉ 내지 1000℉)의 대략 비등 범위를 갖는 석유 증류분" 중 385℃(725℉) 이하에서 비등하는 부분(반복되는 요건은, 385℃(725℉) 이하에서 비등하는 이의 부분만 (M) 내에 드는 것임), (v) "케로센-유형 제트 연료", (vi) "1번 증류분", (vii) "1번 디젤 연료", (viii) "2번 증류분", (ix) "2번 디젤 연료", (x) "2번 연료 오일", (xi) "증류분 연료 오일", 및 (xii) 가능하게는, 4번 연료 또는 4번 디젤 연료의 일부(단, 상술한 모든 것에 대해, 약 385℃(725℉) 이하의 최소 비등 요건이 충족되어야 함). EIA는, 디젤 연료를, "디젤 연료: 석유 정제 작업에서 수득된 증류분, 또는 상기 증류분과 자동차에서 사용되는 잔유와의 배합물로 구성된 연료(비점과 비중은 가솔린보다 디젤 연료의 경우가 더 높음)"으로, 잔유를 포함하는 배합물을 포함하도록 광범위하게 정의한다. 따라서 디젤로 식별된 물질 내에 잔유가 있을 수 있기 때문에, 정제 분야 기술자는, 본 발명에 개시된 인자들을 기초로 하여, 제공된 디젤이 (M) 또는 (H)인지를 평가할 것이다. EIA가 "고 황 디젤(HSD) 연료: 500ppm 초과의 황을 함유하는 디젤 연료"로 정의한 많은 디젤은, 본 명세서에서 추가로 설명되는 본 발명의 다른 요건 하에, 마찬가지로 (M) 또는 (H) 범위에 들어간다. 그러나, EIA가 정의한 "저 황 디젤(LSD) 연료: 15ppm 초과 500ppm 미만의 황을 함유하는 디젤 연료" 및 "초저 황 디젤(ULSD) 연료: 최대 15 ppm의 황을 포함하는 디젤 연료"는 (M) 내에는 들어갈 수 있지만, 본원에서 추가로 설명되는 본 발명의 다른 요건으로 인해 (H) 내에 들어갈 수 있다.
(M) 구성요소 범위의 필요 속성은, 상기 범위에 대한 (M) 평균(흔히 벌크로서 지칭됨) 밀도가 15℃에서 820 kg/m3 내지 15℃에서 880 kg/m3이어서, 본원에서 교시된 다른 제한 하에서, 조합물 밀도가 15℃에서 820 내지 880 kg/m3인, 본 발명의 조합물의 일부를 형성할 수 있어야 한다는 것이다. 즉, (M)의 개별 성분이 상기 범위를 벗어나지만 (M)의 집합체는 15℃에서 820 내지 880 kg/m3 내에 든다.
변형예에서, (M) 구성요소 범위는, 예를 들어 본원에 개시된 가수소처리에 의해 황 제거를 위한 처리 전에, 중단점보다 높은 황 함량을 가질 것이다. 그러나 처리 후 (M) 황 함량은, (M) 구성요소가 중단점보다 더 클 수 있는 좁은 경우를 제외하고는 중단점 미만이어야 하며, 처리된 (M)(예를 들어 가수소처리기 유출물로서)의 황 함량이 처리된 (H)(예를 들어 가수소전환기 유출물로서)와 조합될 때, 및 둘다가 (L)과 조합될 때, (L), (M) 및 (H)의 그러한 조합은 연료 유황 한계를 초과하지 않아야 한다. 더 높은 수준의 중단점을 선택하면, 황 제거에 사용되는 경우의 가수소처리와 같은 하류 공정을 (L) 내의 최대 물질이 우회(bypass)할 수 있게 하며, 이로써 수소 생성 비용 및 기타 조작 비용이 절감될 수 있다. 하나의 변형예에서, (M)은 가수소처리되어 약 10 ppmwt 범위의 매우 저 황 유출물 및 매우 적은 금속 함량 또는 본질적으로 금속을 함유하지 않는 유출물을 생성한다. (M) 또는 전구체의 성분으로 사용하기 위해 선택할 수 있는 특정 가수소처리된 물질의 다양한 등급은, 널리 알려진 업계 제공 시스템인 플라츠를 통해 공개되어 있다. (M)이 없거나 추가되지 않으면 (L)과 (H) 사이의 경계는 (M)의 요건을 충족해야 한다.
본원에서 사용되는 "(H)" 또는 "중질 구성요소"의 성분은, 본원에 개시된 요건 하에서, 약 385℃(725℉) 내지 약 410℃(770℉)의 초기 비점 및 약 815℃(1499℉) 이하의 최종 비점을 갖는 정제 또는 부분 정제된 석유 분획을 의미한다. 이러한 (H)의 최종 비점은 (H) 구성요소의 속성이며, 이는 조달 문의 또는 생산 시험시 알려질 수 있다. 하나의 변형예에서, (H)의 최종 비점은, 용매 분리로부터 회수되고 후속적으로 가수소처리 또는 가수소전환 반응기에서 처리되고, 회수되어 상기 연료로 조합되는 스트림의 성분의 최고 비점과 같이, 공급 원료 및/또는 공정 조건에 의해 설정된다.
(H) 성분 범위의 하나의 본질적인 속성은, 제조 중에, 예를 들어 상기 논의된 용매 분리에 의해 적당량의 이의 성분을 처리하여, 황 및 특정 중질 아스팔텐 및 금속의 존재를 감소시키고/시키거나, (L), (M) 및 (H)의 조합 단계로의 이의 첨가가 본 발명의 연료의 황 및 금속 명세를 충족시킬 수 있는 수준으로 황 및 금속을 감소시키기 위해, 본원에 언급된 가수소전환 및/또는 가수소처리, 또는 다른 처리 공정에 의해 처리하는 것이다. (H) 범위 성분의 또 다른 본질적인 속성은, (H) 범위 밀도 및 최종 연료 조합물에 대한 이의 기여가 본 발명의 (L), (M) 및 (H) 조합물의 일부를 형성할 수 있어야 한다는 것이다(이때, 연료 조합물 밀도는, 본원에 개시된 다른 제한사항 하에서, 15℃에서 820 kg/m3 내지 15℃에서 880 kg/m3 미만이다).
따라서, 본 발명의 교시를 수행할 때, (H) 또는 중질 성분의 하나 이상의 적합한 성분 또는 이를 제조하기 위한 공급 원료 및 공정을 제조 또는 조달하는 것은 본원에 개시된 다른 제한사항 하에서 정제 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 이용가능한 물질의 정제 "창고"에서 확인되는 많은 변형에서, (H) 성분의 출발 물질은, 비제한적으로, (iii) "중질 기체 오일: 343.8℃ 내지 537.8℃(651℉ 내지 1000℉)의 대략적 비등 범위를 가진 석유 증류분" 중 (i) 약 385℃(725℉) 초과에서 비등하는 부분의 EIA 지정된 정의를 포함하며, 반복되는 요건은, 385℃(725℉) 초과에서 비등하는 이의 부분만이 (H) 내에 든다는 것이다. (H)는 또한 "중질 기체 오일: 651℉ 내지 1000℉의 대략적 비등 범위와 약 385℃(725℉)의 초기 비점을 갖는 석유 증류분", (ii) 잔류 연료유: 증류분 연료 오일 및 더 경질 탄화수소가 정유 공정에서 증류 제거된 후 남아 있는, 5번 및 6번 연료 오일로 알려진, 보다 중질 오일에 대한 일반적 분류를 포함한다. 이는 ASTM 규격 D 396 및 D 975 및 연방 규격 VV-F-815C를 준수한다. 5번(중간 점도의 잔여 연료 오일)은 네이비 스페셜(Navy Special)이라고도 알려져 있으며, 군대 규격(Military Specification) MIL-F-859E(개정 2(NATO 심볼 F-770) 포함)에 정의되어 있다. 이는 정부 서비스 및 연안 동력 장치의 증기 동력 용기에 사용된다. 6번 연료 오일은 벙커 C 연료 오일을 포함하며, 전력 생산, 공간 난방, 선박 벙커링 및 다양한 산업 목적을 위해 사용되며, (ii) EIA는 "6번 잔여 연료 오일"로 정의하였다.
도 4는 본 발명의 방법으로부터 제조된 본 발명의 연료의 조성의 하나의 실시양태를 도시한다.
도 4는 본 발명에 의해 처리된 기준 원유에 대해, 부피 분율에 대한 2 개의 프로파일, 즉 온도 프로파일(602) 및 비중 프로파일(604)을 도시한다. 도 4에서, 상부 도표 및 하부 도표 모두의 경우, x축(610)은 원유의 부피 분율이다. 상부 차트 y축(612)은 온도 프로파일 곡선(602)이 그려지는 다양한 커트에 대한 데이터 포인트로서 비점을 섭씨 온도로 도시한다. 도 4 하부 도표 y축(614)은 밀도 프로파일 곡선(604)이 그려지는 기준 원유에 대한 비중 데이터를 도시한다.
도 4의 상부 및 하부 도표 둘다에서 및 이들을 통해, 2 개의 수직 점선 LM(606) 및 MH(608)은 온도 프로파일(602) 및 밀도 프로파일(604)과 교차하여 도시된다. 수직선 LM(602) 및 MH(604)는 기준 원유의 부피 분율로서 (L) 범위(622) 및 (M) 범위(624)의 선택된 수율 스플릿으로 그려진다. 도 4에서, (L)(622) 및 (M)(624)에 대한 각각의 범위를 결정하기 위해, LM(606)의 교차점은 205℃에서 선택되고 MH(608)은 385℃이다. 기준보다 더 경질이거나 더 중질인 경우, 라인은 오른쪽 또는 왼쪽으로 이동된다.
포인트 (609)는, 565℃로 커트된 진공 기체 오일과 565℃ 이상의 잔류 진공 잔사에서 들어온 탈아스팔트화된 오일을 포함하는 (H) 범위의 끝을 나타낸다. 포인트 (609)에서의 온도는 탈아스팔트화된 오일에 의존할 것이며, 포인트 (609)에서부터 피치를 나타내는 100 부피%까지는 도시되지 않음은 이해될 것이다. 온도 포인트(611)는, 조합에 사용된 처리된 (H)의 중질 진공 기체 오일 커트 점 부분이며, 포인트 (611) 내지 포인트 (609)까지의 (H) 부분(626)이 탈아스팔트화된 오일이다. 대응하는 농도 포인트는, 도 4에, 처리되지 않은 원유의 전체 범위에 대해 선(615)로서 도시되어 있고, 선(613)은 처리된 원유에 대한 (L), (M) 및 (H)의 벌크 밀도를 통과하는 직선이다.
따라서, (L) 범위(622)의 가장 높은 비등 끝점과 (M) 범위(624)의 초기 비점은 공통 수직선 (LM)(606)을 공유한다. (M) 범위(624)의 가장 높은 비등 끝점과 (H) 범위(626)의 초기 비점은 상이한 공통 수직선 (MH)(608)를 공유한다. (H) 범위(626)에 대한 전구체의 실제 끝점(609)은 본 발명의 다른 실시양태에 의해 교시되고 (H)의 정의에서 논의된 바와 같이 컷오프되어, 특정 중질 아스팔텐 및 다른 복잡한 탄화수소를 제거하고, 금속을 실질적으로 제거하고 최종 연료에 매우 저 황 (H) 기여를 남긴다.
도 4는 또한, 본 발명의 방법에 의해 제조된 연료에 관하여 제공된 본원 개시내용으로부터, (L), (M) 및 (H) 내의 성분을 어떻게 조합하여 본 발명의 공정으로부터 생성된 본 발명의 연료를 시뮬레이션하는 연료 조성물을 형성하는지 설명한다. 하나의 변형에서 보면, 성분을 검사하고, 최소 15℃에서 선(640)에서의 820 kg/m3 내지 최소 15℃에서 선(642)에서의 840 kg/m3까지의 요구 범위 내의 그의 (M) 범위의 중심점을 찾기 위해, 부피 분율에 대한 밀도를 플로팅하며, 상기 중심점은, 점(630)(나중에 정의되는 밀도 피봇(Pivot)(이때 밀도 대 부피가 (M)의 범위의 중간 +/-10%와 교차됨)이거나, 또는 (M)의 범위 성분이 거의 또는 전혀 존재하지 않으면, (L)이 종결되고 (H)가 시작되는 곳 또는 이들 사이와 같은 귀속된 지점에서 존재한다. 중심의 어두운 정사각형(630)은, 각각 (L) 및 (H) 범위에 대한 벌크 밀도 중심점인 포인트(631) 및 포인트(633)를 갖는 (M) 범위 벌크 밀도 중간점이다.
연료를 제조하기 위해 본 발명의 공정에 의해 기준 원유보다 더 경질인 원유가 처리되는 경우, (L) (622), (M) (624) 및 (H) (624)의 범위와 마찬가지로, 수직선 LM(606) 및 MH(608)이 오른쪽으로 이동하며, 이것은, 경질 성분 (L) 범위(622)의 더 큰 부피 및 (H)(626)의 더 적은 부피가 존재함을 의미한다. 상기 밀도 피봇(630)은 이동되어, 연료 밀도가 감소하더라도, 밀도 펄크럼(Density Fulcrum)(632)(나중에 정의됨) 내에 약간 남는다. 기준 원유보다 중질인 원유가 연료를 제조하기 위해 본 발명의 방법에 의해 처리되는 경우 그 반대 현상이 발생한다. 즉, LM(626)과 MH(628)의 수직선이 왼쪽으로 이동하며, 이는, 구성성분 (H)가 더 많은 부피로, (L)이 더 적은 부피로 존재함을 의미한다. 연료 조합물 밀도 피봇(630) 점은, 연료 밀도가 증가하더라도 선(640)과 선(642) 사이의 820 내지 880 kg/m3 밀도 구역 내에 남도록 하기 위한 것이다. 그러한 더 경질 및 더 중질 공급물의 경우에, 조합물 연료의 경우, (L) 및 (H)의 각 범위에 균형을 맞추기 위해 총 필수 밀도를 가진 충분한 (L) 및 (H) 구성요소(뿐만 아니라, 존재하는 경우 (M) 구성요소)가 존재하여, 선들(640 및 642) 사이의 820 내지 880 ㎏/㎥ 연료 조합물 밀도 구역 내에 드는 벌크 밀도를 갖는 연료를 공급하여야 한다.
따라서 주로 (L) 범위의 물질인 경질 타이트 오일 또는 응축물과 같은 매우 경질인 공급물은, 밀도 펄크럼 내의 최종 생성물 벌크 밀도를 가져오는 유일한 물질로서 작용하여 820 내지 880 kg/m3 연료 조합물 밀도 구역 내의 연료를 갖도록 하기에 충분한 더 중질 물질 (M) 또는 (H)를 갖지 못한다.
본원 명세서 및 청구 범위에서 사용되는 용어 (a) "밀도 펄크럼(fulcrum)"은, 밀도 피봇(Density Pivot)에서의 부피 분율 범위의 약 10% (+/-10%) 내에 드는 밀도 피봇에 또는 그 근처에 중심이 위치된, 15℃에서 820 내지 880 kg/m3의 벌크 밀도를 의미하고(설명을 위해, 비제한적으로, 공칭(nimonal) 48 부피%에 대해서는 43 내지 53 부피% 내에서 측정되고, 공칭 85 부피%에 대해서는 80 내지 90 부피% 내에서 측정된다), (b) "밀도 피봇"은 밀도 펄크럼의 중심점을 의미하며, 이는, 성분 (M)의 유무에 관계없이 성분 (L)과 성분 (H)의 동일 부피가 조합될 때, 균형을 이룬 밀도가 달성될 수 있도록 한다. 이러한 모든 인용된 라인은, 양 단부가 선들(640 및 642) 사이의 820 내지 880 ㎏/m3의 연료 조합물 밀도 구역 내에 들도록 하고, 조합물에 대한 벌크 밀도가 포인트(630)에 존재하도록, 밀도 곡선(604)의 한 단부 범위를 들어올리거나 곡선(604)의 단부를 떨어뜨리기 위해, 연료의 배합에 필수적인 가이드 역할을 하는 필요한 벌크 밀도 펄크럼을 통과한다.
도 4에 도시된 밀도 프로파일(604)을 조사하면, 밀도(벌크) 연장은 거의 선형 프로파일이고, 작은 변화가 있지만, 밀도 펄크럼(632)의 평행 대역 범위 밖에서 기울어지고 밀도 펄크럼의 중심(630)에서 또는 그 부근에서 피봇된다는 것이 개시된다. 도시된 바와 같이, 밀도 범위가 820 내지 880 kg/m3일 때, 15℃에서 (L) 및 (H)의 실질적으로 동일한 부피는, 전체 배합물이 본 발명의 청정 연료의 선들(640 및 642) 사이의 벌크 밀도 범위에 들어가도록, 선(604)을 들어 올리고 회전시킬 것이다.
최종 조합물 연료 생성물 밀도가 밀도 펄크럼(632)의 최저 밀도 미만(예를 들어, 약 820의 하한 밀도 요건 미만)인 경우, 발열량이 떨어지고, 동일한 에너지 효율을 달성하기 위해서는 연료 소비가 증가해야 한다. 최종 제품 밀도가 밀도 펄크럼(632)의 최고 밀도 초과(예를 들어 약 880의 상한 밀도 요건 초과)이면, 엔진 연료 공급 및 핸들링 시스템 및 기타 최종 용도와 관련된 문제가 발생한다.
다른 모든 조건이 충족된다면, (M)은 밀도 펄크럼 상의 균형을 방해하지 않고 실질적으로 감소되거나 제거될 수 있고 또한 (L) 및 (H)의 허용가능한 연료를 형성할 수 있는 것이 가능하다는 것은 매우 놀랍다. 이것은, (M)으로부터 디젤 범위를 인출하면서 나머지 (L) 및 (H)의 허용가능한 연료를 여전히 형성하면서 배럴 조합물의 특정 상부 및 하부를 가능하게 한다.
도 5는, 본 발명의 방법으로부터 생성된 연료를 시뮬레이션하는 연료 조성물을 형성하기 위해, 예를 들어, (L) 범위 구성성분으로서 경질 타이트 오일을 사용하고 (H)로서 '배럴의 하부'를 사용하는 것을 예시한다.
도 5에서, 도 5의 상부 도표에 도시된 기준 타이트 오일 유형 물질로서 응축물이 사용된다. 이는, 선(706)에서 끝나는 약 69 부피%의 (L) 범위(722) 및 선(708)에서 끝나는 단지 28 부피%의 (M)(724), 및 약 3%(3 부피%)의 상압 잔사 하부물(최종 조합물이 되기까지의 기여분(726)으로 도시된 (H)1의 부분으로서)을 갖고, 53 ° API를 갖는 경질 '배럴의 상부' 물질의 예이다. 부피 분율(710)에 대해 플로팅한 다양한 온도(712)에서의 응축물 기준 물질 수율 곡선(702)은 도 5의 표 도표에 기재되어 있다. 언급된 바와 같이, 이 기준 물질 분석은, 일반적인 근사치로서 약 69 부피%의 (L) 범위(722) 및 28 부피%의 (M) 범위(724) 및 약 3 부피%의 (H)1 범위(726)로 해석된다. 끝점(711)은 100(100 부피%)으로 도시되는데, 그 이유는, 하부물은 중질 잔사가 거의 없는 비교적 경질 기체 오일 범위의 물질이기 때문이다. 상기 밀도 펄크럼이 기준 단독에 대해서만 도시한 경우(도 5의 하단 차트에만 도시된 추가된 (H)2가 없는 경우), 추가된 (H)2 없이 원래의 기준 물질의 부피 분획의 약 85% 주변에서 오른쪽으로 더 간 것으로 보인다. 따라서, 선들(740 및 742) 사이의 820 내지 880 kg/m3 밀도 표적 범위 내의 조합된 곡선에 대한 균형을 달성하기 위해, 적어도 추가의 (M) 범위 성분, 또는 바람직하게는 (M) + (H) 성분, 또는 더욱 바람직하게는 주로 (H) 범위 물질과 (M) 구성요소가 조합을 위해 필요하다.
도 5의 아래쪽 도표에 도시된 이 예에서, 약 69 부피%의 (L)(722) 및 28 부피%의 (M)(724) 및 3 부피%의 (H)1 범위(726)로서 자연적으로 발생하는 이 기준 응축물의 각각의 배럴에, 다른 공급원으로부터 0.69 배럴의 (H)2 비-응축물(727)(예를 들어 가수소전환으로부터의 전체 범위 유출물로서 생성된 것)을 첨가한다. 중앙의 어두운 정사각형(730)은, 각각 (L) 및 전체 (H) 범위에 대한 벌크 밀도 중심점인 포인트(731 및 733)를 갖는 (M) 범위 벌크 밀도 중간점이다. (H)2 첨가된 이 조합물은, 표 1에 나타낸 바와 같이 이 경우 약 25 내지 28의 연료 제품 API에 대해 820 내지 880 kg/m3 요구 범위의 밀도를 갖는 1.69 배럴을 형성한다 (시뮬레이션된 본 발명의 제형화된 청정 연료의 (L) + (M) + (H)1 + (H)2로서 도 5의 하부 차트에 도시된 100%).
'배럴의 상부' '배럴의 하부'
물질 응축물 가수소전환 유출물 제형화된 연료
성분 (L) (M) (H)1 (H)2 (L)+(M)+(H)1+
(H)2
배럴 0.69 0.28 0.03 0.69 1.69
분획 0.408 0.166 0.018 0.408 1
비중 0.7370 0.8296 - 0.9042 0.8222
표 1의 제형화된 연료는 저 황 및 금속 명세를 충족한다.
본 발명의 또 다른 변형예에서, 조합물로의 M의 양은 거의 0으로 감소된다. 이는, 초저 유황 디젤 고속도로 요건 및 저 유황 해양 및 가스 터빈 적용에 대한 많은 요구에 대해 추구되는, (M) 범위 내의 디젤 및 기타 물질의 공급 부족으로 인한 것이다. 이 변형에서, 본질적으로 동일 부분의 (L)과 (H)의 조합은, 거의 또는 전혀 (M) 없이, 상기 제형화된 연료를 형성하기 위해 구성된다. '더 중질 응축물' 또는 경질 타이트 오일을 선택하면, 더 많은 상압 잔사가 생기고, 어떤 경우에는, 약간의 기체 오일 범위의 물질이 생겨, 수직 (LM) 라인이 왼쪽으로 이동하고 더 중질인 경질 타이트 오일로 인해 밀도가 높아짐에 따라 밀도 펄크럼이 위로 이동할 것이다.
상기 적용된 하나의 실시양태에서, 본 발명자들은, (L), (M) 및 (H)의 하나 이상의 성분의 조합물을 포함하는 신규한 제형화된 연료를 가지며, 여기서 조합된 각각의 양은, 100 부피%의 총량을 기준으로, 하기와 같이 결정되고: (a) (L)%+(M)%+(H)%=100% 및 (b) (L)%=(H)%=(100%-(M)%)/2) 및 (c) (M)%가 0% 또는 달리 100% 미만인 경우, 나머지는 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)임, 이때, 상기 조합물은 (1) 15℃에서 820 내지 880 kg/㎥의 밀도, (2) 0.25 중량% 이하의 황 함량 및 (3) 40 ppmwt 이하의 총 금속 함량의 연료를 갖는다. 하나의 변형에서, 황은 0.1 중량% 이하로 감소되고 금속은 25 ppmwt 이하로 감소된다. 다른 변형에서, (M)은 10 내지 90%로 존재하고 나머지는 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)이다. 또 다른 변형예에서, (M)은 20 내지 80%로 존재하도록 변화되고, 나머지는 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)이며, 또 다른 변형예에서, (M)은 30 내지 70%로 존재하도록 변화되고, 나머지는 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)이다. 단순화된 실시양태에서, 30 내지 70 부피%의 범위의 (M), 및 나머지량의, 0.9/1 내지 1/0.9 비의 (L)/(H)에서, 실질적으로 동일 부분의 (L) 및 (H)이고, 다른 실시양태에서, (M)은 전체 중의 40 내지 60 부피%이고, 밀도는 15℃에서 820 내지 880 kg/m3이며, 황은 0.25 중량% 이하이고 금속은 40 ppmwt 이하이다.
따라서, 본 발명자들은, 매우 적은 0.1 중량%의 황 연료가, 경질 타이트 오일 및 가수소전환된 고 황 연료유의 조합물로부터 유도된 탄화수소를 포함하는 제조 전구체 또는 성분을 사용하여, 15℃ 이하의 온도에서 820 내지 880 kg/m3의 밀도를 표적화함으로써, 매우 적은 0.1 중량%의 황 연료를 제형화 또는 제조할 수 있음을 발견했다 (이때, 상기 연료는 상압 증류 조건에서 상기 오일 중 어느 것의 임의의 분획의 최저 비점인 초기 비점 및 용매 분리에 적합한 용매에 가용성인 상기 고 황 연료유의 잔류 부분의 최고 비점인 최고 비점을 갖는다). 예를 들어, 본 발명을 실시할 때, 헵탄이 조합 성분 구입을 위한 조달 물질에 대한 용매로서 또는 본 발명의 제조 방법의 용매 분리 부분의 사용에 의한 생산을 위해 선택된 경우, 처리되든지 처리되지 않든지 간에, 상기 조합물 내의 최고 비등 단부는, 계량도입 또는 제조용 용매로 펜탄이 선택되는 경우보다 높을 것이다.
본 발명자들은, 하기 특성을 갖는 청정 터빈 연료로서 유용한 광범위한 탄화수소의 제형화된 연료 조합을 시뮬레이션하기 위해 (L) + (M) + (H)의 전구체를 선택하거나 처리하기 위해 전술한 공정을 사용할 수 있음을 발견했다: (a) ISO 8754에 따른, 0.05 중량%(500 ppmwt) 내지 0.1 중량%(1000 ppmwt)의 황, (b) ASTM D4052에 따른, 15℃에서 820 내지 880 kg/m3의 밀도, (c) ISO 14597에 따른, 25 ppmwt 이하, 바람직하게는 10 ppmwt 미만, 더욱 더 바람직하게는 1 ppmwt 미만의 총 금속, (d) 43.81 내지 45.15 MJ/kg의 HHV, 및 (e) 41.06 내지 42.33 MJ/kg의 LHV. 인화점은 조합물의 최저 인화점 성분에 따라 다양할 것이다. 본 발명자들은, 변형예가 하기의 추가적인 시뮬레이션된 성질을 가짐을 확인하였다: (a) ISO 3104에 따른, 50℃에서 10 mm2/s 미만의 동적 점도(이때, 1 mm2/s = 1 cSt), (b) ISO 10370에 따른, 0.32 내지 1.5의 탄소 잔사, (c) ISO 6246에 따른 5 미만의 잔존 검(existent gum), (d) ASTM D2272에 따른, 약 0.5의 산화 안정성, 및 (e) ASTM D664에 따른, 0.05 mg KOH/g 미만의 산 가. 해양 연료로 사용하는 경우, ISO 2817-10에 명시된 시험 방법 또는 계산 방법을 참조한다.
따라서, 본 발명은 감소된 저 수준의 황 및 다른 오염 물질을 갖는 연료의 생산 및 그러한 연료의 용도에 폭넓게 적용된다. 특정 특징은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 특정 실시양태 또는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 첨부된 청구 범위에 정의된 것 또는 청구 범위의 실질적인 등가물로서 해석되어야 한다.

Claims (50)

  1. 황 및 금속을 포함하는 탄화수소계(hydrocarbonaeous) 공급물을 전환시켜 연료를 생성하는 방법으로서,
    상기 공급물은 경질 타이트 오일(tight oil)(1) 및 고 황 연료 오일(41)을 포함하는 것을 특징으로 하고, 고 황 연료 오일(41)은 0.5 중량% 초과의 황 함량을 갖는 연료를 의미하며,
    상기 방법은,
    (a) 하나 이상의 고 황 연료 오일(41)을 잔사 가수소전환 대역(401)으로 공급하고, 상기 오일을 비등층(ebullated bed) 반응기 내에서 촉매의 존재 하에 잔사 가수소전환 조건에서 수소와 접촉시켜, (1) 반응기 대역 유출물 및 (2) 비-전환된 오일(409)을 생성하는 단계로서, 이때
    상기 반응기 대역 유출물은, 수소 및 황을 포함하는 퍼지 기체(420) 및 가수소전환된 액체(411)로 분리되고,
    비-전환된 오일(409)은 용매 분리(301)로 보내져, (A) 가용성 탈아스팔트화된 오일(311), 및 (B) 불용성 피치(351)를 생성하고,
    가용성 탈아스팔트화된 오일(311)은, 상기 반응기로의 추가된 고 황 연료 오일 공급물과의 조합으로 또는 이와 별도로, 공급물로서 상기 가수소전환 대역(401)으로 재순환되고,
    불용성 피치(351)는 피치 처리(501)로 보내지는, 단계, 및
    (b) (1) 직접 공급된 모든 경질 타이트 오일(1)을 상기 가수소전환된 액체(411)와 조합하여 연료 조합물을 생성하거나,
    (2) 경질 타이트 오일(1)의 일부를 상기 가수소전환된 액체(411)와 조합하여 연료 조합물을 생성하는 단계로서,
    이때 상기 경질 타이트 오일(1)의 일부가 (i) 탑정 증류기(still) 기체를 제거하기 위해 분별된 경질 타이트 오일의 분별기 하부물로서, 상기 가수소전환된 액체와 조합되는 분별기 하부물이거나, (ii) 나프타 범위 탄화수소 및 나프타보다 경질인 모든 저급 범위 탄화수소와 탑정 증류기 기체를 제거하기 위해 분별된 경질 타이트 오일의 분별기 하부물로서, 상기 가수소전환된 액체와 조합되는 분별기 하부물인, 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)(1)의 직접 공급된 경질 타이트 오일이, 기본 기체/액체 분리기 내의 사전 생산, 선적 또는 다른 취급 동안 플래시(flash)되어 동반된 경질 기체가 분리되었거나, 안정화, 물 및 침전물 제거 또는 다른 사소한 조건화(conditioning)에 적용된 것인, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고 황 연료 오일이 상기 용매 분리로 직접 공급되거나, 상기 용매 분리로의 공급물을 위해 상기 반응기의 비-전환된 오일과 조합되는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고 황 연료 오일이, 상기 반응기로의 공급물의 일부를 위해 상기 가용성 탈아스팔트화된 오일과 조합되는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화수소계 공급물이 전환되어,
    (a) (i) 직접 공급되고 조합되는 경질 타이트 오일의 최저 비점, 또는 (ii) 조합되어 연료의 일부를 생성하는 경질 타이트 오일의 분별기 하부물의 최저 비점 중 최저 비점, 및
    (b) 용매 분리로부터의 유출물의 최대 비점 중 최고 비점
    을 갖는 연료를 생성하며,
    이때 유출물은 후속적으로, 가소수전환 및 수소처리에 의해, 또는 가수소전환 단독에 의해 처리되고 조합되어 상기 연료의 일부를 형성하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    (a) 상기 (b)(2)(ii)의 분별기 하부물로부터 제거된 상기 나프타 범위 탄화수소가 개질(reforming) 조건하에 수소와 접촉하여 경질의 처리된 스트림을 생성하거나,
    (b) 상기 연료 조합물이 표적 황 함량을 갖고, (b)(2)(i) 또는 (b)(2)(ii)의 경질 타이트 오일의 분별기 하부물의 일부는 상기 표적 황 함량 한계를 초과하는 황을 포함하고, 수소처리로 보내져 황을 감소시킨 후 상기 연료 조합물과 조합되고, 나머지 부분은 미처리되며 수소처리를 우회하여 상기 연료 조합물과 조합되는,
    방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 조합물은 표적 황 함량을 갖고,
    상기 반응기 대역 유출물이 진공 분별에 의해 2개 이상의 처리된 액체 분획들로 분리되고,
    표적 황 함량 초과의 황 함량을 갖는 상기 분획들 중 적어도 하나는, 연료 황 함량을 조절하기 위해 필요한 양으로, 상기 잔사 가수소전환 대역 반응기로의 공급물의 일부로서 또는 용매 분리로의 공급물의 일부로서 보내져, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 조합물을 생성하는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 조합물은 표적 황 함량을 갖고,
    상기 반응기 대역 유출물이 진공 분별에 의해 하나 초과의 가수소전환된 액체 분획들로 분리되고,
    표적 황 함량 초과의 황 함량을 갖는, 상기 분획들 중 적어도 하나가, 촉매의 존재 하에 수소처리 조건에서 수소와 접촉하기 위해 수소처리 대역으로 보내져, 표적 황 함량 미만의 황 함량을 갖는 수소처리된 감소된 황 스트림을 생성하고,
    상기 수소처리된 스트림은, 연료 황 함량을 조절하는데 필요한 양으로, (x) 미처리된 가수소전환된 액체 또는 (y) 직접 공급된 (b)(1) 경질 타이트 오일 또는 (b)(2)(i) 분별기 하부물 또는 (b)(2)(ii) 분별기 하부물의 경질 타이트 오일로부터 유도된 미처리된 스트림과 조합되어, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔사 가수소전환 대역이 잔사 가수소전환 반응기를 중질 오일 범위 수소처리기 및 증류분(distillate) 범위 수소처리기와 통합하여, 하나 이상의 기체 및 액체 분리기, 수소 스트림, 퍼지 기체 스트림, 황 회수 단계 및 공통의 처리된 액체 회수를 통합하는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔사 가수소전환 대역이 잔사 가수소전환 반응기를 중질 오일 범위 수소처리기 및 증류분 범위 수소처리기와 통합하여, 하나 이상의 기체 및 액체 분리기, 수소 스트림, 퍼지 기체 스트림, 및 황 회수 단계를 통합하지만, 별도의 처리된 액체 회수를 사용하여 각각의 별도의 스트림의 황 함량 측정을 가능하게 하며,
    별도의 스트림 중 하나 이상의 부분이 수소로 처리되고, 별도의 스트림 중 하나 이상의 부분이 수소에 의해 미처리된 다음, 상기 처리 및 미처리된 스트림들이 조합되어 연료를 생성하되, 상기 연료가 (i) 미처리된 스트림 또는 상기 연료와 조합된 직접 공급된 경질 타이트 오일 내의 임의의 경질 타이트 오일 분획의 최저 비점인 초기 비점, 및 (ii) 원유 및 경질 타이트 오일로부터 유도된 잔사의 가수소전환으로부터의 전환된 가용성 탈아스팔트화된 오일 또는 고 황 연료 오일이 첨가된 상기 잔사의 최고 비점인 최고 비점을 갖는 것을 특징으로 하고,
    표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하기 위해 상기 연료 조합으로의 유출물의 양이 조절되는,
    방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 경질 타이트 오일 공급물이 45 내지 55 도(degree) 범위의 밀도 API를 갖고,
    상기 고 황 연료 오일이 14 내지 21 도 범위의 밀도 API를 갖고,
    상기 가수소전환된 액체가 26 내지 30 도 범위의 밀도 API를 갖고,
    상기 조합 연료 생성물이 37 내지 43 도 범위의 밀도 API 및 0.5 중량% 미만 황의 황 함량을 갖는, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    복수개의 탄화수소 생성물이 아니라 하나의 액체 연료 생성물인 단일 생성물 연료 조합물이 생성되며, (i) 증류의 경질 탑정 증류기 기체, (ii) 개질 조건하에 상기 (b)(2)(ii)의 분별기 하부물과 수소의 접촉에 의해 생성되는 경질 처리된 스트림, (iii) 피치 및 (iv) 황 또는 금속 회수를 위한 스트림 이내의 것을 포함하는 탄화수소 조성물은 제외되는, 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료의 실제 황 함량이, 연소 장소에서의 선박 연료에 대한 IMO 명세 또는 연소 기체 터빈에 대한 터빈 제조자의 명세 이내의 표적 황 함량을 만족하거나 초과하도록 조절되고,
    상기 연료가 0.5 중량% 이하의 실제 황 함량을 갖고, C5 내지 C20 이상의 탄화수소 범위를 포함하며,
    상기 탄화수소가 상기 연료와 조합된 상기 b(1)의 직접 공급된 경질 타이트 오일 내의 임의의 분획 또는 상기 연료와 조합된 상기 (b)(2)(i) 또는 (b)(2)(ii)의 경질 타이트 오일의 분별기 하부물 중 최저 비점인 초기 비점, 및 용매 분리로부터의 유출물의 최고 비점 부분인 최고 비점을 갖고, 상기 유출물은 후속적으로 가수소전환 후 수소처리, 또는 가수소전환 단독에 의해 처리되고, 조합되어, 상기 연료의 일부를 형성하는 것인, 방법.
  14. 제 1 항의 방법에 따라 제조된 연료로서,
    상기 연료가 0.5 중량% 이하의 실제 황 함량을 갖고, C5 내지 C20 이상의 탄화수소 범위를 포함하며,
    상기 탄화수소가 상기 연료와 조합된 상기 b(1)의 직접 공급된 경질 타이트 오일 내의 임의의 분획 또는 상기 연료와 조합된 상기 (b)(2)(i) 또는 (b)(2)(ii)의 경질 타이트 오일의 분별기 하부물 중 최저 비점인 초기 비점, 및 용매 분리로부터의 유출물의 최고 비점 부분인 최고 비점을 갖고, 상기 유출물은 후속적으로 가수소전환 후 수소처리, 또는 가수소전환 단독에 의해 처리되고, 조합되어, 상기 연료의 일부를 형성하는 것인, 연료.
  15. 제 1 항의 방법에 따라 제조된 연료를, 선박 또는 육상 엔진, 연소 기체 터빈, 또는 연소식 히터(fired heater)에서 연소시키는 방법.
  16. 경질 타이트 오일(3); 및 고 황 연료 오일 또는 원유, 또는 이들의 혼합물(2)을 포함하는, 황 및 금속을 포함하는 하나 이상의 탄화수소계 공급물의 전환 방법으로서,
    고 황 연료 오일은 0.5 중량% 초과의 황 함량을 갖는 연료를 의미하고,
    상기 전환이 단일 액체 연료 생성물에 대한 것임을 특징으로 하고,
    상기 방법은,
    (a) 상기 공급물(2, 3)을, 상압 증류(100) 및 진공 증류(200)에 의해,
    (i) 경질 탑정 증류기 기체(6),
    (ii) 황 중단점(breakpoint) 이하의 액체 분획(16), 및
    (iii) 황 중단점 초과의 분획, 및
    황을 포함하는 관련 퍼지 기체
    로 분리하는 단계로서, 이때 상기 황 중단점 초과의 분획은,
    (A) 황을 포함하는 증류분 범위 분획(24, 26, 28, 32),
    (B) 황을 포함하는 진공 기체 오일 범위 분획(36, 38) 및
    (C) 황을 포함하는 진공 잔사(50)
    를 포함하는, 단계,
    (b) 황 중단점 이하의 액체 분획(10)을, 단독으로 또는 경질 타이트 오일(53)이 첨가된 상태로, 미처리된 액체로서, 조합 대역(600)으로 보내는 단계,
    (c) 상기 (a)(iii)(A) 증류분 범위 분획(20)을 증류분 수소처리기(430)로 보내고, 상기 (a)(iii)(B) 진공 기체 오일 범위 분획(39)을 진공 기체 오일 수소처리기(460)로 보내어, 촉매의 존재 하에 수소처리 조건에서 수소 첨가물과 접촉시켜,
    (1) 조합 대역(600)으로 보내지는 하나 이상의 처리된 액체(65, 75), 및
    (2) 황을 포함하는 퍼지 기체(428)
    를 생성하는 단계,
    (d) 상기 (a)(iii)(C) 진공 잔사(50, 57)를, 비등형(ebullated) 잔사 가수소전환(490)으로 보내어, 촉매의 존재 하에, 비등된 가수소전환 조건에서 수소 첨가물과 접촉시켜,
    (1) 조합 대역(600)으로 보내지는 하나 이상의 처리된 액체(85),
    (2) 황을 포함하는 퍼지 기체(428), 및
    (3) 용매 분리(301)로 보내져, (A) 단독으로 또는 진공 잔사(50)와의 조합으로, 잔사 가수소전환(490)으로 보내지는 가용성 탈아스팔트화된 오일(311), 및 (B) 피치 처리(501)로 보내지는 불용성 피치(351)를 생성하는, 비-전환된 오일(409)
    을 생성하는 단계, 및
    (e) 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 조합물을 생성하도록, 상기 미처리된 액체(10)를 상기 처리된 액체(65, 75, 85)와 조합하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 피치가 하나 이상의 가스화기 내에서 연소되어, 전기 및 상기 (c)의 증류분 수소처리기(430) 또는 진공 기체 오일 수소처리기(460) 또는 상기 (d)의 잔사 가수소전환(490)를 위한 수소의 적어도 일부를 생산하고, 상기 가스화기 고체 중의 상기 금속의 적어도 일부를 포획하여 제거하는, 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 피치가, 전기 및 스팀(steam) 생산을 위해, 단독으로 또는 희석제와 함께, 보조 설비를 갖는 하나 이상의 보일러 내에서 연소되어, 연도(flue) 기체 및 다른 공정 기체 및 수소 생산 유닛으로부터 황 및 금속이 감소되거나 제거되고,
    상기 수소 생산 유닛은, 압력 변동(pressure swing) 흡착 유닛과 함께, 천연 가스 스팀 분해기(steam cracker)를 포함하는 수소 공급원 내에서 상기 보일러 스팀의 적어도 일부를 사용할 수 있는 것인, 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 피치가 아스팔트 생산을 위해 또는 코커(coker) 공급물로서 사용되는, 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 수소처리된 스트림들 중 적어도 하나가, 10 ppmwt 이하의 황을 갖는 초저 황 스트림이고,
    상기 초저 황 스트림은, 상기 조합 단계로 도입되는 상기 스트림의 양의 감소 또는 추가에 의해, 상기 연료의 생성을 조절하는데 사용되어, 실제 황 함량이 표적 황 함량 이하로 제어되는, 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 방법이, 상압 증류 및 진공 증류, 수소처리, 잔사 가수소전환, 및 용매 분리 중 하나 이상의 5가지 원리 유닛 조작만을 갖고, 잔사 연소, 수소 및 공정 유틸리티 생산, 및 금속 및 황 포획을 위한 유닛 조작을 제외하고는, 수소처리 또는 잔사 가수소전환 하류에 탄화수소처리 조작을 갖지 않는, 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 원유공급물의 실질적으로 모든 탄화수소 조성물이 분획들로 분리되지만, 후속적으로 조합되어, 연료 조합물을 생성하되,
    상기 연료 조합물은 (i) 증류의 경질 탑정 증류기 기체, 및 개질 조건하에 수소와 접촉하여 생성되는 임의의 경질의 상부 대역 스트림, (ii) 상기 피치, 및 (iii) 황 또는 금속 회수를 위한 스트림 내에 드는 조성물을 포함하는 탄화수소 조성물을 제외하고는, 복수개의 탄화수소 생성물이 아니라 하나의 액체 연료 조합물이고,
    상기 하나의 액체 연료 조합물은, 상기 상압 증류로부터의 상기 미처리된 액체 분획의 최저 비점 부분으로부터, 용매 분리로부터의 유출물의 최고 비등 부분까지의 탄화수소를 포함하고,
    상기 조합물은, 가수소전환 후 수소처리, 또는 가수소전환 단독에 의해 후속 처리되어, 상기 연료의 일부를 형성하는, 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 수소처리된 스트림들 중 적어도 하나가, 10 ppmwt 미만의 황을 갖는 초저 황 스트림이고,
    상기 미처리된 분획이 표적 황 함량 초과의 황 함량을 갖고,
    상기 미처리된 분획이 트림(trim) 제어로서 사용되어, 상기 조합 단계로 도입되는 상기 미처리된 분획의 양의 감소 또는 추가에 의해, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하는, 방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    제 1 수소처리된 스트림이, 10 ppmwt 미만의 황의 황 함량을 갖는 감소된 황 스트림이고,
    제 2 수소처리된 연료 분획이, 0.12 내지 0.18 중량%의 황 범위의 황 함량을 갖는 감소된 황 스트림이고,
    상기 미처리된 분획이 표적 황 함량 초과의 황 함량을 갖고,
    상기 제 1 수소처리된 스트림, 상기 제 2 수소처리된 스트림, 또는 이들 둘 다가, 상기 조합 단계로 도입되는 상기 스트림의 양의 감소 또는 추가에 의해, 트림 제어물로서 사용되어, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하는, 방법.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 잔사 가수소전환 및 수소처리가 별도의 증류분 수소처리 반응기, 중질 오일 수소처리 반응기 및 잔사 가수소전환 반응기를 포함하고, 이때 각각의 반응기는 별도의 처리된 유출물을 생성하고, 각각의 처리된 유출물은 별도로 공유 벽 분리기(shared wall separator)로 보내져, 황을 포함하는 공통 탑정 기체, 및 각각의 반응기 처리된 유출물과 관련된 하나 이상의 별도의 감소된 기체 액체 처리된 유출물을 생성하고, 상기 반응기의 처리된 유출물은 이의 각각의 황 함량에 기초한 속도로 상기 분리기로부터 별도로 인출되고(withdrawn), (a) 상기 미처리된 액체 스트림과 함께, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료를 생성하기 위해 상기 조합 단계로 보내지거나, 또는 (b) 연료 황 함량의 후속 트림 제어를 위해 비축 장소(reserve storage)로 보내지는, 방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 상압 증류(100) 또는 상기 연료 조합물(600)로 직접 공급되는, 미처리된 경질 타이트 오일(53) 액체로서의 경질 타이트 오일(3)이, 동반된 경질 기체를 분리하기 위해 기본 기체/액체 분리기 내의 사전 제조, 선적 또는 다른 취급 동안 플래시(flash)되거나, 안정화, 물 및 침전물 제거, 또는 기타 사소한 조건화(conditioning)에 적용된 것인, 방법.
  27. 제 16 항에 있어서,
    상기 연료의 실제 황 함량이, 선박 연료 또는 터빈에 대한 IMO 명세 또는 연소 기체 터빈에 대한 터빈 제조자의 명세 이내의 표적 황 함량을 만족시키도록 조절되고,
    상기 연료가, 상기 연료와 조합되는 상압 증류(100)로부터의 미처리된 유출물(10)이, 경질 타이트 오일(3)이 아닌 상압 증류(100)로의 공급물의 중단점 이하의 황 함량을 갖도록 결정되는 황 함량을 갖는 것을 특징으로 하고,
    상기 연료 내로 직접 조합되는 미처리된 경질 타이트 오일(53)이 상기 연료의 최종 황 함량을 0.5 중량% 이하로 조절하는, 방법.
  28. 제 16 항의 방법에 따라 제조된 연료로서, (i) 상기 연료 내에 조합된 상기 미처리된 스트림 내의 임의의 분획 중 최저 비점인 초기 비점, 및 용매 분리로부터의 유출물(이는 후속적으로 수소처리 또는 가수소전환에 의해 처리되고, 상기 연료의 일부를 형성함)의 최고 비점 부분인 최고 비점; 및 (ii) 0.5 중량% 이하의 황 함량을 갖는, 연료.
  29. 제 16 항의 방법에 따라 제조된 연료를, 선박 또는 육상 엔진, 연소 기체 터빈, 또는 연소식 히터에서 연소시키는 방법.
  30. 삭제
  31. 상압 및 진공 증류, 수소처리, 전환된 및 비전환된 오일을 포함하는 유출물을 갖는 가수소전환, 및 가수소전환으로부터의 상기 비전환된 오일 단독 또는 상기 비전환된 오일과 첨가된 고 황 연료 오일의 혼합물로부터 가용성 탈아스팔트화 오일을 생성하는 용매 분리를 통합하는 방법으로서,
    고 황 연료 오일은 0.5 중량% 초과의 황 함량을 갖는 연료를 의미하고,
    공정의 상기 통합이 공급물을 스트림들로 분리하고, 별도의 스트림의 하나 이상의 부분을 처리하고, 이어서 처리된 스트림과 미처리된 스트림을 재조합하여 연료를 생성하되, 상기 연료가 미처리된 스트림(10) 또는 상기 연료 내에 조합된 직접 공급되는 경질 타이트 오일(53) 내의 임의의 경질 타이트 오일 분획의 최저 비점인 초기 비점, 및 원유(2) 및 경질 타이트 오일(3)로부터 유도된 진공 잔사(50) 또는 상기 연료 내에 조합된 고 황 연료 오일(55)이 첨가된 상기 잔사(50)의 가수소전환으로부터의 전환된 가용성 탈아스팔트화 오일의 최고 비점인 최고 비점을 갖는 것을 특징으로 하고,
    상기 방법은,
    (a) 경질 타이트 오일(3) 및 황 및 금속 오염물을 포함하는 원유(2)를, 단독으로 또는 고 황 연료 오일과 함께 상압 증류 칼럼(100)으로 공급하고, 이 공급물을,
    (i) 비안정화된 와일드 직류(wild straight run) 나프타(16),
    (ii) 황 중단점 커트(18),
    (iii) 중단점 초과의 경질 증류분(24),
    (iv) 중간 증류분(26),
    (v) 제 1 중질 증류분(28), 및
    (vi) 상압 잔사(30)
    를 포함하는 복수개의 커트, 및 경질 탑정 기체(6)로 분리하는 단계,
    (b) (a)(vi) 상압 잔사(30)를 진공 증류탑(200)으로 공급하여,
    (i) 제 2 중질 증류분(32),
    (ii) 경질 진공 기체 오일(36),
    (iii) 중질 진공 기체 오일(38), 및
    (iv) 진공 잔사(50)
    를 생성하는 단계;
    (c) 상기 (b)(iv) 진공 잔사(50)를, 통합된 대역(401) 내의 진공 증류를 포함하는 액체 회수를 갖는 비등층 반응기 시스템 내에서, 촉매의 존재 하에 잔사 가수소전환 조건에서, 수소의 첨가와 함께, 잔사 가수소전환 대역(490)으로 공급하여,
    (i) (A) 나프타, (B) 통합된 대역(401) 내의 가수소전환의 중간 증류분 생성물의 전부 또는 일부, 및 (C) 통합된 대역(401) 내의 가수소전환의 진공 기체 오일 생성물의 전부 또는 일부를 포함하는 가수소전환된 액체(85); 및 수소 및 황을 포함하는 관련 퍼지 기체, 및
    (ii) 비-전환된 오일(409)
    을 생성하는 단계로서, 이때
    상기 비-전환된 오일은 용매 분리(301)로 보내져, (A) 가용성 탈아스팔트화된 오일(311), 및 (B) 실질적으로 불용성 금속 풍부 피치(351)를 생성하고,
    상기 가용성 탈아스팔트화된 오일은, 상기 가수소전환 반응기로의 추가된 고 황 연료 오일 공급물과의 조합으로 또는 이와 별도로, 공급물로서 상기 가수소전환 반응기(490)로 재순환되고,
    상기 피치는 피치 처리(501)로 보내지는, 단계;
    (d) (a)(iii) 경질 증류분, (a)(iv) 중간 증류분, (a)(v) 제 1 중질 증류분, 및 (b)(i) 제 2 중질 증류분 스트림을 포함하는 스트림(20)을 증류분 수소처리기(430)로 공급하고, 통합된 대역(401) 내에서 생성된 가수소전환의 증류분 범위 생성물의 일부를, 증류분 수소처리기(430)로 보내어, 촉매의 존재 하에 수소처리 조건에서 수소 첨가물과 접촉시켜, (i) 와일드 나프타 및 (ii) 초저 황 디젤을 포함하는 스트림(65), 및 관련 부산물을 생성하는 단계로서, 이때
    상기 초저 황 디젤은, (a)(iii) 경질 증류분, (a)(iv) 중간 증류분, (a)(v) 제 1 중질 증류분, 및 (b)(i) 제 2 중질 증류분을 포함하는 처리된 증류분 스트림과, 증류분 범위 처리된 (c)(i)(B) 통합된 대역(401) 내의 가수소전환의 중간 증류분 생성물의 일부와의 조합으로부터 생성된 감소된 황 스트림이고,
    상기 관련 부산물은
    (iii) 황화 수소를 포함하는 황 함유 기체 스트림, 및
    (iv) 수소 풍부 오프 가스(off gas)
    를 포함하는, 단계;
    (e) (b)(ii) 경질 진공 기체 오일, 및 (b)(iii) 중질 진공 기체 오일을 포함하는 스트림(39)을 중질 오일 수소처리기(460)로 공급하고, (c)(i)(C) 통합된 대역 내(401)의 가수소전환의 진공 기체 오일 생성물의 적어도 일부를 중질 오일 수소처리기(460)로 보내어, 촉매의 존재 하에 수소처리 조건에서 수소 첨가물과 접촉시켜, (i) 와일드 나프타, (ii) 초저 황 디젤 및 (iii) 제 2 감소된 황 스트림을 포함하는 스트림(75), 및 관련 부산물을 생성하는 단계로서, 이때
    상기 초저 황 디젤은, (b)(ii) 경질 진공 기체 오일(36), 및 (b)(iii) 중질 진공 기체 오일(38)을 포함하는 처리된 증류분 스트림과, (c)(i)(C) 통합된 대역(401) 내의 가수소전환의 진공 기체 오일 생성물로부터 유도된 수소처리된 부분과의 조합물의 제 1 부분으로부터 생성된 제 1 감소된 황 스트림이고,
    상기 제 2 감소된 황 스트림은, (b)(ii) 경질 진공 기체 오일(36), 및 (b)(iii) 중질 진공 기체 오일(38)을 포함하는 처리된 증류분 스트림과, (c)(i)(C) 통합된 대역(401) 내의 가수소전환의 진공 기체 오일 생성물로부터 유도된 수소처리된 부분과의 조합물의 제 2 부분으로부터 생성되고,
    상기 관련 부산물은, (iv) 황화 수소를 포함하는 황 함유 기체 스트림, 및 (v) 수소 풍부 오프 가스(428)를 포함하는, 단계; 및
    (f) 표적 황 함량 한계 수준 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 생성물을 생성하기 위해, 상기 연료의 실제 황 함이 표적 황 함량 한계를 초과하지 않는 방식으로,
    (i) (a)(i) 비안정화된 와일드 직류 나프타, 및 (a)(ii) 황 중단점 커트의 추가 처리 없는 스트림(10)을,
    (ii) (d)(i) 와일드 나프타 및 (d)(ii) 초저 황 디젤의 전부 또는 일부를 포함하는, 증류분 수소처리기(65)로부터의 스트림, 및
    (iii) (e)(i) 와일드 나프타, (e)(ii) 초저 황 디젤, 및 (e)(iii) 제 2 감소된 황 스트림을 포함하는, 중질 오일 수소처리기(75)로부터의 스트림, 및
    (iv) (c)(i) 가수소전환된 액체를 포함하는, 가수소전환(85)으로부터의 스트림
    과 조합하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    (a) 금속 풍부 중질 잔사인 제 31 항의 (c)(ii)(B) 피치를, 가스화기를 포함하는 하나 이상의 가스화 유닛으로 공급하여, 스팀 및 산소의 존재 하에, 제 31 항의 (c)(ii)의 스트림을 부분 산화시켜,
    (1) 제 31 항의 (d)의 증류분 수소처리기 및 제 31 항의 (e)의 중질 오일 수소처리기에서의 사용을 위해, 적어도 일부가 수소로 전환되는 합성가스(syngas); 및 (2) 전기 생산을 위해, 기체 터빈 기체로부터 열을 회수하여 스팀 터빈을 구동하는 스팀을 생성하기 위한 열 회수 발전기를 또한 포함하는 복합 사이클 발전소의 연소 기체 터빈을 연소하기 위한 합성가스를 생성하고, 금속 제거를 위해 각각의 가스화기로부터 고체 매연(soot)이 보내지고,
    (b) 상기 가스화로부터, 및 제 31 항의 모든 다른 유닛 조작으로부터의 모든 황 함유 기체 스트림을 황 제거를 위해 하나 이상의 기체 회수 유닛으로 보냄
    으로써, 복합 사이클 발전소의 연소 가스 터빈과 가스화 시스템을 통합하는 것을 포함하는 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    실제 생성물에서, 황 수준이, 상기 조합 단계로 보내지는
    (a) 가수소전환 반응기로의 또는 이로부터의 스트림,
    (b) 증류분 수소처리기로의 또는 이로부터의 스트림,
    (c) 중질 오일 수소처리기로의 또는 이로부터의 스트림, 또는
    (d) 경질 타이트 오일, (a)(i) 비안정화된 와일드 직류 나프타 또는 (a)(ii) 황 중단점 커트(cut) 중 하나 이상을 포함하고, 가수소전환 또는 수소처리에 적용되지 않은 스트림
    중 임의의 하나 이상의 양을 증가시키거나 감소시킴으로써 조절되며, 이때 상기 조절은, 표적 황 함량 한계 수준 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 생성물을 생성하기 위한 상기 조합 단계로 보내지는 각각의 스트림의 상대적 황 함량의 측정에 기초하는, 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    (a) 경질 타이트 오일, 제 31 항의 (a)(i) 비안정화된 와일드 직류 나프타 및 제 31 항의 (a)(ii) 황 중단점 커트를, 각각, 추가 처리 없이, 상기 조합 단계에 공급하고,
    (b) 상기 조합 단계로 보내지는
    (i) 증류분 수소처리기로의 스트림,
    (ii) 중질 오일 수소처리기로의 스트림, 및
    (iii) 가수소전환으로의 스트림
    중 임의의 하나 이상의 양을 증가시키거나 감소시킴으로써, 실제 생성물 황 수준을 조절하고,
    (c) 이어서, 상기 조합 단계로 보내지는
    (i) 증류분 수소처리기로부터의 스트림, 및
    (ii) 중질 오일 수소처리기로부터의 스트림
    중 임의의 하나 이상의 양 또는 탈황 가혹도를 감소시키고, 실제 생성물 황 수준을 표적 황 수준으로 증가시키거나,
    (d) 상기 조합 단계로 보내지는
    (i) 증류분 수소처리기로부터의 스트림,
    (ii) 중질 오일 수소처리기로부터의 스트림, 및
    (iii) 가수소전환으로부터의 스트림
    중 임의의 하나 이상의 양을 증가시키고, 실제 생성물 황 함량을 표적 황 함량 한계 수준 이하로 감소시켜,
    표적 황 함량 한계 수준 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 생성물을 생성하는 것
    에 의해 달성되는, 방법.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 공급물의 황 함량이,
    황 중단점 커트의 끝, 또는 단위 부피의 작업에 대한 황 함량의 기하급수적 상승 속도의 시작을 나타내는 분석(assay)에 의해 측정되고,
    상기 분석을 사용하여, 상압 증류에 대한 조절을 제어하여, 처리 없이 제 31 항의 (a)(i) 비안정화된 와일드 직류 나프타, 및 제 31 항의 (a)(ii) 황 중단점 커트의 양을 최대화하고, 처리를 위해 수소처리 또는 가수소전환으로 보내는 스트림의 양을 감소시켜, 표적 황 함량 한계 수준 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 생성물이 생성되는, 방법.
  36. 제 31 항에 있어서,
    상기 공급물의 황 함량이, 황 중단점 커트의 끝, 또는 단위 부피의 작업에 대한 황 함량의 기하급수적 상승 속도의 시작을 나타내는 분석에 의해 측정되고,
    상기 분석을 사용하여, 수소처리 또는 가수소전환으로 보낼 스트림의 양을 결정하고 제어하여, 표적 황 함량 이하의 실제 황 함량을 갖는 연료 한계 수준을 갖는 연료가 생성되는, 방법.
  37. 제 31 항에 있어서,
    상기 원유의 가공으로부터 유도되는 황 함유 기체 스트림 (d)(iii), (d)(iv), (e)(iv) 및 (e)(v)는 황 제거를 위해 처리되어, H2S 또는 RSH 티올 유형의 덜 복잡한 기본적인 황 형태를 함유하는 스트림의 처리를 우회 및 회피 또는 감소시키고 더 복잡한 형태를 함유하는 스트림의 처리를 증가시키며,
    이때 제거제들의 비는 덜 복잡하거나 더 복잡한 황 함유 분자가 선택적으로 제거되도록 조절되는, 방법.
  38. 제 31 항의 방법에 따라 제조된 연료로서,
    (a) (i) 상기 연료 내에 조합된 직접 공급된 경질 타이트 오일 또는 (ii) 상기 연료 내에 조합된 분별된 경질 타이트 오일의 분별기 하부물 내의 임의의 탄화수소의 최저 비점인 최초 비점; 및
    (b) 가수소전환된 고 황 연료 오일 또는 고 황 오일의 가수소전환된 진공 잔사의 용매 분리로부터의 유출물의 최고 비점 부분인 최고 비점
    을 가지며,
    여기서 유출물은 가수소전환 단독 또는 가수소전환 후 수소처리에 의해 후속 처리되고, 조합되어 상기 연료의 일부를 형성하고,
    상기 연료가 0.5 중량% 이하의 실제 황 함량을 갖는, 연료.
  39. 제 31 항의 방법에 따라 제조된 연료를, 선박 또는 육상 엔진, 연소 기체 터빈, 또는 연소식 히터에서 연소시키는 방법으로서,
    상기 연료가, (i) 직접 공급되거나 (ii) 연료 내에 조합된 증류기 기체 제거 후 경질 타이트 오일의 분별기 하부물로서 공급된, 수소에 의해 처리되지 않은 임의의 경질 타이트 오일의 최저 비점인 초기 비점, 및 상기 연료 내에 조합된 전환된 가용성 탈아스팔트화된 오일의 최고 비점인 최고 비점을 갖는 것을 특징으로 하고, 여기서 탈아스팔트화된 오일은 가수소전환 후 (i) 원유로부터 유도된 진공 잔사 또는 (ii) 고 황 연료 오일(55)이 첨가된 원유로부터 유도된 진공 잔사의 용매 분리로부터 유도되며, 황이 0.25 중량% 이하이고, 상기 연료 중 금속이 100 ppmwt 이하인, 방법.
  40. 연료로서 유용한 제형화된 조합물로서,
    상기 연료는, (L)+(M)+(H)의 탄화수소 구성요소(constituent) 범위를 조합함으로써 생성되는 것을 특징으로 하며,
    생성된 조합물은, 총 100 부피%를 기준으로, 하기와 같이 결정되고:
    (a) (L)% + (M)% + (H)% = 100%,
    (b) (L)% = (H)% = (100%-(M)%)/2 (상기 (a)의 변형),
    (c) (M)%가 0% 또는 달리 100% 미만인 경우, 나머지는 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)임 (상기 (a)의 변형),
    (d) 상기 조합물은, 최종적으로 (1) 15℃에서 820 내지 880 kg/m3 이내의 조합물 밀도, (2) 0.5 중량% 이하의 황 함량, 및 (3) 40 ppmwt 이하의 금속 함량의 연료를 가지며, 다만 (M)%가 0% 또는 달리 100% 미만이고 나머지가 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)인 경우 황 함량은 0.25 중량% 이하이고,
    (e) 상기 (L)은, 정제되거나 부분 정제되거나 미정제되거나 추출되고, 경질 기체 또는 물의 임의적 분리를 제외하고는 임의의 분별, 수소처리 또는 기타 처리 공정을 거치지 않고 사용되는, 나프타 및 케로센 범위 물질의 성분을 포함하며, 38℃(100℉) 이하의 초기 비점(90%를 가짐) 및 190℃(374℉) 내지 205℃(401℉)의 최종 비점을 갖고,
    (f) 상기 (M)은, 190℃(374℉) 내지 205℃(401℉)의 초기 비점(90%) 및 385℃(725℉) 내지 410℃(770℉)의 최종 비점을 갖는 정제되거나 부분 정제된 석유 분획을 포함하고, 이때 (M) 범위 성분들은, (M)의 개별 구성요소는 조합물 밀도 범위 밖에 있을 수 있을지라도, (M) 범위 벌크 밀도 및 최종 조합물 밀도에 기여하며,
    (g) 상기 (H)는, 385℃(725℉) 내지 410℃(770℉)의 초기 비점 및 815℃(1499℉) 이하의 최종 비점을 갖는 정제되거나 부분 정제된 석유 분획을 포함하며, 이때 (H)의 최종 비점은 스트림(이는, 용매 분리에 의해 처리되어 아스팔텐 및 금속의 존재가 감소되고, 이어서 회수되고, 후속적으로, (L), (M) 및 (H)의 조합 단계로의 이러한 스트림의 첨가가 조합물 연료에 대한 최종 황 함량을 충족시킬 수 있는 수준이 되도록 가수소전환 또는 수소처리 공정에 의해 처리된 것임)의 성분의 최고 비점인,
    제형화된 조합물.
  41. 제 40 항에 있어서,
    (M)이 10 내지 90%로 존재하고, 나머지가 0.9/1 내지 1/0.9의 동일 부분 또는 4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)인, 제형화된 조합물.
  42. 제 40 항에 있어서,
    (M)이 20 내지 80%로 존재하고, 나머지가 0.4/1 내지 0.6/1 비의 (L)/(H)인, 제형화된 조합물.
  43. 제 40 항에 있어서,
    (M)이 30 내지 70%로 존재하고, 나머지가 0.4/1 내지 0.6/1 또는 0.9/1 내지 1/0.9 비의 (L)/(H)인, 제형화된 조합물.
  44. 제 40 항에 있어서,
    황 함량이 0.1 중량% 이하이고, 금속 함량이 25 ppmwt 이하인, 제형화된 조합물.
  45. 제 40 항에 있어서,
    상기 연료는, (L)+(M)+(H)의 탄화수소 범위를 조합함으로써 생성되는 것을 특징으로 하며,
    생성된 조합물은, 총 100 부피%에 대해, 30 부피% 내지 70 부피%의 (M) 범위 구성요소, 및 나머지량의, 0.9/1 내지 1/0.9의 (L)/(H) 비의 동일 부분의 (L) 및 (H)이고,
    연료 벌크 밀도는 15℃에서 820 내지 880 kg/m3 이내이고, 총 황은 0.25 중량% 이하이고, 금속은 40 ppmwt 이하인,
    제형화된 조합물.
  46. 제 45 항에 있어서,
    (M)이 40 부피% 내지 60 부피% 범위이고, 나머지는 (L)%/(H)%가 0.9/1 내지 1/0.9의 비인 실질적으로 동일 부분의 (L) 및 (H)인, 제형화된 조합물.
  47. 제 45 항에 있어서,
    총 황이 0.1 중량% 이하이고,
    금속이 25 ppmwt 이하이고,
    상기 연료가, 경질 타이트 오일과 가수소전환된 고 황 연료 오일의 조합으로부터 유도된 탄화수소를 포함하고,
    상기 연료가, 상압 증류 조건에서 상기 오일들 중 어느 하나의 임의의 분획의 최저 비점인 초기 비점, 및 상기 고 황 연료 오일의 잔사 부분의 최고 비점인 최고 비점을 갖고, 상기 고 황 연료 오일은 용매 분리에 적합한 용매에 가용성인, 제형화된 조합물.
  48. 제 40 항에 있어서,
    (L)+(M)+(H)의 탄화수소 범위를 조합함으로써 생성되는 것을 특징으로 하고,
    생성된 조합물은,
    (a) 0.05 중량%(500 ppmwt) 내지 0.1 중량%(1000 ppmwt)의 황,
    (b) 15℃에서 820 내지 880 kg/m3의 밀도,
    (c) 25 ppmwt 이하의 총 금속,
    (d) 43.81 내지 45.15 MJ/kg의 HHV, 및
    (e) 41.06 내지 42.33 MJ/kg의 LHV
    의 특성을 갖는 제형화된 조합물.
  49. 제 48 항에 있어서,
    하기의 추가의 특성 중 하나 이상을 갖는 제형화된 조합물:
    (a) 50℃에서 10 mm2/s 미만의 동적 점도(kinematic viscosity)(이때 1 mm2/s = 1 cSt)
    (b) 0.32 내지 1.5 범위의 탄소 잔사,
    (c) 5 미만의 잔존 검(existent gum), 및
    (d) 0.05 mg KOH/g 미만의 산가(acid number).
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