KR102283633B1 - 탄화수소 공급 원료로부터 복소환형 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소의 분리 및 추출을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

탄화수소 공급 원료로부터 복소환형 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소의 분리 및 추출을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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아마드 디. 함마드
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사우디 아라비안 오일 컴퍼니
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Abstract

탄화수소 공급원료로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 방법이 기재된다. 본 방법은 원유 분획을 함유하는 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계, 및 탄화수소 공급원료의 A/R 비 및 아스팔텐 농도를 결정하는 단계를 포함한다. A/R 비 및 아스팔텐 농도에 기초하여, 처리가능한 탄화수소 공급원료는 크래킹 및 분별하는 단계 중 하나 이상을 겪는다. 후속으로, 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분은 수성 용매로 분별된 스트림으로부터 추출된다. 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 스트림이 추출기로 이송되고, 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소가 비양성자성 용매를 포함하는 용매계로 추출된다.

Description

탄화수소 공급 원료로부터 복소환형 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소의 분리 및 추출을 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 교차 참조
본원은 2017년 1월 4일자로 출원된 미국 가출원 일련번호 62/442,003에 대한 우선권의 이점을 주장한다.
본 명세서는 일반적으로 탄화수소 가공에 관한 것이고, 그리고 더 구체적으로는, 탄화수소 공급 원료로부터 복소환형 화합물, 유기금속 화합물, 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리, 추출, 및 회수하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
원유 또는 석유 정제시설은 원유 및 그것의 분획이 다양한 단위 조작 및 단위 공정에 의해 가공되는 복합공정의 통합이다. 종래의 정제 시설은 주로 수송 연료, 예를 들어, 예컨대 액화된 석유가스 (LPG), 디젤, 가솔린, 항공연료, 등유, 및 연료 오일을 생산한다. 일부 정제시설은 또한 역청, 아스팔텐, 및 방향족 화합물을 생산할 수도 있다. 또 다른 석유 정제시설은 이들이 처리중인 원유의 유형에 따라 윤활유, 양전극 코크, 및 벤젠, 톨루엔, 자일렌 (BTX) 생성물을 생산한다. 신세대 정제시설은 또한 BTX 생성물에 부가하여 석유화학 공급원료로서 올레핀을 생산한다.
정제시설은 경질 원유의 공급이 줄어듦에 따라 더 무거운 원유 (즉, 줄어든 미국석유협회 (API) 중력 값을 갖는 원유)를 처리하고 있다. 예를 들어, 가벼운 및 중간-증류물인 수송 연료의 수율을 개선하기 위해, 정제시설은 무거운 및 중간 원유의 보다 큰 비점 수지 분획을 분해한다. 또한, 중질 증류물 (크래킹된 또는 진공) 및 탈아스팔트된 오일 (DAO)은 아주 높은 양의 복소환형 및 다핵 방향족 탄화수소 (PAH)를 함유한다. 그 결과, 상당한 양의 복소환형 및 PAH가 분해된 중질 및 중간 증류물로 생성되는 반면에 보다 적은 분자량 방향족 화합물 및 복소환형은 경질 크래킹된 증류물로 생성되게 된다.
원유 공급물에서 복소환형 화합물 및 PAH의 증가된 존재는 무거운 분획으로부터 나오는 크래킹된 증류물의 수소화처리에 대해 점점 더 강한 제약을 가하고 있다. 예를 들어, 아랍 중질유는 그것의 처녀 원유에 2.78　wt.% 황을 함유하는 반면에 아랍 중간 원유는 그것의 원유에 1.4　wt.% 황을 함유한다 (원소 S를 기준으로 함). 평균적으로, 탄화수소의 (유기 S 화합물로) 최소 5-10　wt.%가 무거운 및 중간 원유에서 황 (S) 및 질소 (N) 복소환형으로 화학적으로 결합된다. 이것은 PAH, 수지, 및 아스팔텐에 부가된다. 또한, 수지 및 아스팔텐의 보다 큰 비점에 기인하여, 복소환형 화합물, 유기금속 화합물 및 PAH는 대기 및 진공 증류 칼럼에서 분별 후 무거운 분획으로 생성된다. PAH, 유기금속 화합물, 및 복소환형 화합물은 더 큰 거대분자, 예컨대 수지 및 아스팔텐에서 화학적으로 결합되기 때문에, 이들 더 큰 거대분자의 직접적인 회수 또는 추출은 편리하지 않거나 수익성이 없고, 따라서, 상업적으로 매력적이지 않다.
증가된 양의 중간-증류물을 얻기 위해, 원유의 더 무거운 분획 (대기 중 바닥 및 진공 잔류물)이 정제시설 배치형태 및 원유의 유형에 의존하여 크래킹된다. 그 결과, 수지 및 아스팔텐으로부터 추출된 복소환형 및 PAH는 크래킹 후 더 작은 단편화된 분자로 생성된다. 상당한 수의 복소환형 및 PAH 분획 (유기 화합물 기준으로 10　wt.% 이상)이 중간-증류물, 무거운 증류물에, 그리고 이 크래킹 후에 어느 정도까지는 가벼운 증류물에 남아있다. 따라서, 유기 복소환형 화합물, 유기금속 화합물, 및 2 내지 5개의 사이클 PAH 화합물의 농도는 중간 및 중질 증류물 분획에서 상당히 증가된다. 정제 공정으로부터 경질 및 중간 증류물은 줄어든 양의 황, 질소, 및 금속을 갖는 수송 연료 (가솔린 및 디젤)를 생산하기 위해 화합물을 제거하기 위한 수소화처리 (HDT)를 위해 이전된다. 그러나 조분획, 예를 들어,특히 중간-증류물 (디젤 풀) 및 경질 증류물 (가솔린 풀)의 종래의 수소화처리 (HDT) 동안, 복소환형 화합물은 유황 및 질소가 없는 탄화수소 분자로 전환되는 반면, PAH는 방향족 화합물 및 포화된 고리화합물 중 적어도 하나로 전환된다.
예를 들어, 수송 연료와 같은 석유 제품에 남아 있을 때 그것의 고질적인 특성에도 불구하고, PAH와 유기 헤테로원자 화합물은 이국적인 특성을 가지고 있다. 특히, 이들은 광학적으로 활성이고, 전기적으로 활성이고, 화학적으로 활성이고 그리고 흥미로운 반도체 특성 및 무선-주파수 특성을 갖는다. 이들은 또한 여러 기술 시장에서 높은 가치를 가지고 있다. 동일한 화합물은 그것의 접합된 결합의 포화로 인해 정제시설에서의 통상적인 수소화처리 공정 중에 그것의 이국적인 특성을 잃는다.
황과 질소, 및 유기금속 화합물 중 적어도 하나를 함유하는 다핵 방향족 탄화수소, 내화 복소환형 유기화합물은 많은 적용분야에서 귀중한 화학적 공급원료이다. 이러한 화합물은, 예를 들어 정밀 화학물질의 생산 또는 유기 태양 전지, 유기 LED, 기타 유기 박막 트랜지스터 및 초-고성능 전지의 빌딩 블록에서 사용되고 있다. 이러한 화합물의 다양한 유도체는 또한 가전 제품 및 재생 가능한 에너지와 같은 산업분야의 연구 환경에서 그 위치를 찾고 있다. 이들 화합물의 대부분 또는 전부가 원유, 조분획 및 석유 공급원과 같은 탄화수소 공급원료에서 자연적으로 발견되지만, 예를 들어 통상적인 석유 생산 또는 정제 방법은 전형적으로 본 화합물을 폐기물로 남겨두거나, 분리된 화합물의 부가 가치를 자본화함이 없이 다른 제품에서의 사소한 불순물로 남겨지거나, 또는 석유 공급원으로부터 제거되지만 제거하는 동안 황, 질소 및 무금속 유기 탄화수소로 화학적으로 전환되도록 한다.
세계적으로 전반적인 원유 공급이 감소함에 따라, 현존하는 원유 공급은 전 세계적으로 더 중대해지고 있다. PAH, 내화 복소환형 유기 화합물, 및 유기금속 화합물의 존재는 보다 경질 원유에서보다 중질 원유에서 훨씬 더 크다. 결과적으로, 원유로부터 이러한 화합물을 제거하기 위해 전형적으로 사용되는 종래의 수소탈황화/수소탈질소화 (HDS/HDN) 공정 또는 탈금속화 공정은 특히 증가된 비용의 관점에서 타격을 받고 있다. HDS/HDN 또는 탈금속화는 더 많은 양의 화합물을 제거하기 위해 더 큰 엄격성과 더 큰 수소 소비를 필요로 하기 때문에 원유 내에서의 화합물의 양과 관련하여 HDS/HDN의 비용이 상승한다.
다른 한편으로, PAH, 내화 복소환형 유기 화합물, 및 유기금속 화합물이 그것의 분자 구조를 파괴하지 않고 줄어든 엄격성으로 원유 또는 조 분획으로부터 제거될 수 있다면, 두 가지 이점이 실현될 수 있다. 첫째, 본 화합물은 추가의 적용을 위해 제공될 수 있다. 둘째, 원유 분획으로부터 질소와 황을 제거하기 위한 HDN/HDS의 총 비용이 급격하게 절감될 수 있다. 따라서, PAH, 황 및 질소 중 적어도 하나를 함유하는 내화 복소환형 유기 화합물 및 중질 내지 중간 원유 또는 조 분획으로부터 유기 금속 화합물, 특히 높은 아스팔텐 농도를 갖는 원유 또는 분획을, 이들의 분자 구조를 파괴함이 없이 분리 및 추출하고 따라서 본 화합물이 다른 적용에 대해 사용될 수 있거나 이용가능할 수 있도록 하는 시스템 및 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것이다.
다양한 구현예에 따르면, 탄화수소 공급원료로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 포함하는 원유 분획을 함유하는 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계, 탄화수소 공급원료의 아스팔텐-대-수지 질량비 (A/R) 비 및 아스팔텐 농도를 결정하는 단계 및 A/R 비와 아스팔텐 농도의 결정에 기초하여 360℃ 초과의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리가능한 탄화수소 공급원료를 형성하도록 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계를 포함한다. 본 방법은 추가로 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리된 탄화수소 공급원료를 형성하도록 크래커에서 처리가능한 탄화수소 공급원료를 크래킹하는 단계, 및 처리된 탄화수소 공급원료를 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 제1 분별된 스트림, 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 제2 분별된 스트림, 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 제3 분별된 스트림으로 분별하는 단계를 포함한다. 후속으로, 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분은 가압된 이산화탄소 및 물로부터 형성된 이온성 액체를 포함하는 수성 용매를 갖는 제2 분별된 스트림으로부터 추출되고, 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 모든 표적화된 부분이 제2 분별된 스트림으로부터 추출되어 진 후 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물-결핍 스트림 PAH 추출기로 이전된다. 마지막으로, 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소는 비양성자성 용매를 포함하는 용매계를 갖는 PAH 추출기에서 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 추출된다.
다른 구현예에 따르면, 탄화수소 공급원료로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 0:1 내지 1.5:1의 A/R 비 및 0 내지 15 중량% (wt.%)의 아스팔텐 농도를 갖는 것을 포함하는 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계를 포함한다. 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 포함하는 원유분획을 함유하는 탄화수소 공급원료. 본 방법은 추가로 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리된 탄화수소 공급원료를 형성하도록 크래커에서 탄화수소 공급원료를 크래킹하는 단계 및 처리된 탄화수소 공급원료를 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 제1 분별된 스트림, 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 제2 분별된 스트림, 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 제3 분별된 스트림으로 분별하는 단계를 포함한다. 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분은 가압된 이산화탄소 및 물로부터 형성된 이온성 액체를 포함하는 수성 용매를 갖는 제2 분별된 스트림으로부터 추출된다. 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물-결핍 스트림은 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 모든 표적화된 부분이 제2 분별된 스트림으로부터 추출된 후 PAH 추출기로 이전되고; 그리고 후속으로 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소는 비양성자성 용매를 포함하는 용매계를 갖는 PAH 추출기에서 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 추출된다.
본 개시내용에 기재된 구현예의 추가의 특징 및 이점은 이어질 상세한 설명에서 제시될 것이고, 그리고 부분적으로 그 설명으로부터 당해 분야의 숙련가에게 쉽게 분명하거나 또는 이하의 상세한 설명, 청구범위뿐만 아니라 첨부 도면을 포함하여, 본 개시내용에 기재된 구현예를 실행함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명 둘 모두는 다양한 구현예를 기술하고 청구된 요지의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 기본틀을 제공하기 위해 의도된 것으로 이해해야 한다. 수반되는 도면들은 다양한 구현예에 대한 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서의 일부에 편입되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 개시내용에 기재된 다양한 구현예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 요지의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1A는 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 단리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 사용될 수 있는 처리 시스템의 개략도이다;
도 1B는 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 단리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 사용될 수 있는 처리 시스템의 개략도이다;
도 1C는 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 단리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 사용될 수 있는 처리 시스템의 개략도이다;
도 1D는 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 단리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 사용될 수 있는 처리 시스템의 개략도이다;
도　2는 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 사용될 수 있는 추출 시스템의 개략도이다;
도　3은 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 유기 헤테로원자 화합물을 분리하고 추출하기 위한 도　2에 따른 추출 시스템의 구성성분의 개략도이다;
도　4는 구현예에 기재된 조절가능 스마트 용매계를 사용하여 유기 헤테로원자 화합물을 분리하고 추출하기 위한 추출 용기의 개략도이다;
도　5는 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 유기 헤테로원자 화합물을 분리하고 추출하기 위한 도　2에 따른 추출 시스템의 구성성분의 개략도이다;
도　6은 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 헤테로원자-풍부 스트림으로부터 유기 헤테로원자 화합물을 분별하기 위한 도　2에 따른 추출 시스템의 구성성분의 개략도이다; 그리고
도　7은 구현예에 기재된 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하고 추출하기 위한 방법의 구현예에서 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 다핵 방향족 화합물을 분리하고 추출하기 위한 도　2에 따른 추출 시스템의 구성성분의 개략도이다.
유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하고 추출하기 위한 방법의 구현예가 기재될 것이다. 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하고 추출하기 위한 방법은 추출에 의해 탄화수소 공급원료로부터 헤테로원자 화합물을 제거하고, 이어서 용매계에서 다핵 방향족 탄화수소를 제거하기에 앞서 높은 아스팔텐 농도를 갖는 원유 또는 분획을 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용에서 사용된 바와 같이, 용어 "다핵 방향족 탄화수소" 또는 "PAH"는 다중 방향족 고리의 적어도 2종이 융합된 것, 즉, 적어도 2개의 탄소 원자가 2개의 방향족 고리에 공통적이도록 다중 방향족 고리가 적어도 하나의 측면을 공유하는, 다중 방향족 고리를 갖는 탄화수소 화합물을 지칭한다. 다핵 방향족 탄화수소는 "다환형 방향족 탄화수소"의 서브셋으로, 또한 다중 방향족 고리를 갖는 탄화수소이지만, 그 안에 방향족 고리의 융합이 반드시 존재하지는 않는다. 나프탈렌은 다핵 방향족 탄화수소의 가장 간단한 예이다. 나프탈렌에서, 2개의 탄소 원자는 2개의 융합된 벤젠 고리 사이에서 공유된다. 그에 반해서, 바이페닐은 2개의 방향족 고리를 가지기 때문에 다환형 방향족 탄화수소이지만, 그러나 바이페닐은 2개의 방향족 고리가 융합되지 않기 때문에 다핵 방향족 탄화수소가 아니다. 일반적으로, 구현예에 기재된 다핵 방향족 탄화수소는 임의의 헤테로 원자 (즉, 탄소 또는 수소 이외의 원자)를 함유하지 않고 방향족 고리의 임의의 탄소 원자 상에 치환체를 수반하지 않는, 탄소 및 수소로 엄격하게 형성된 분자이다.
본 개시내용에서 사용된 바와 같이, 용어 "x-y 사이클 PAH"는 여기서 x 및 y는 정수로, 이전에 정의된 바와 같이 방향족 고리의 적어도 2종이 서로에 대해서 융합된, x 및 y를 포함하는 x 내지 y 방향족 고리를 갖는 다핵 방향족 탄화수소를 지칭한다. 예를 들어, 용어 "2 내지 5개의 사이클 PAH"는 이전에 정의된 바와 같이 방향족 고리의 적어도 2종이 서로에 대해서 융합된, 정확히 2 방향족 고리, 정확히 3 방향족 고리, 정확히 4 방향족 고리, 또는 정확히 5 방향족 고리를 갖는 다핵 방향족 탄화수소를 기술한다.
본 개시내용에서 교환가능하게 사용된 바와 같이, 용어들 "복소환형 화합물" 및 "유기복소환형 화합물"은 예를 들어, 적어도 1개의 탄소 원자 및 탄소 이외의 원소, 예컨대 황, 질소, 또는 산소 중 적어도 하나의 원자를 함유하는 적어도 하나의 고리를 갖는 환형 유기 화합물을 지칭한다. 복소환형 화합물은 적어도 1개의 탄소 원자 및 탄소 이외의 원소 중 적어도 하나의 원자를 함유하는 단일 고리로 구성될 수 있거나 또는 다중 고리를 포함할 수 있고, 그 중 다중 고리의 일부 또는 모두는 적어도 1개의 탄소 원자 및 탄소 이외의 원소 중 적어도 하나의 원자를 함유한다. PAH를 기술하기 위해 이전에 사용된 "x-y 사이클" 명명법은 구현예에 개시되고 기재된 복소환형 화합물에서 고리의 수를 기술하기 위해 유사하게 사용될 수 있다. 구현예들에서, 복소환형 화합물은 1 내지 4 고리 또는 2 내지 4 고리를 포함하고, 그 중 적어도 하나는 질소, 황, 또는 둘 모두를 포함한다. 구현예들에서, 복소환형 화합물은 3 또는 그 초과의 고리, 예컨대 3 또는 4 고리를 포함하고, 그 중 적어도 하나는 질소, 황, 또는 둘 모두를 포함한다.
본 개시내용에서 사용된 바와 같이, 용어 "유기금속 화합물"은 적어도 하나의 금속 원자를 함유하는 유기 화합물을 지칭한다. 적어도 하나의 금속 원자는 탄소 원자에 직접적으로 결합될 수 있거나 또는 적어도 하나의 금속 원자와 적어도 하나의 유기 리간드 사이의 배위 화합물의 금속 중심일 수 있다.
본 개시내용에서 교환가능하게 사용된 바와 같이, 용어들 "헤테로원자 화합물", "유기 헤테로원자 화합물" 및 "HC"는 이전에 정의된 바와 같이 집합적으로 복소환형 화합물 및 유기금속 화합물을 지칭한다. 헤테로원자 화합물의 비-제한적인 예는 유기황 화합물 예컨대 황-함유 복소환형 화합물, 유기질소 화합물 예컨대 질소-함유 복소환형 화합물, 및 유기금속 화합물 예컨대 포르피린을 포함한다. 구현예들에서, 헤테로원자 화합물은 예를 들어, 탄화수소 공급원료 예컨대 원유 또는 원유 분획에서 발견되는 천연 불순물일 수 있다.
본 개시내용에서 교환가능하게 사용된 바와 같이 "아스팔텐" 및 "석유 아스팔텐"은 다중 응축된 방향족 고리를 갖는 거대분자와 고농도의 헤테로 원자 (예컨대, 예를 들어, 황, 질소, 및 산소), 및 유기 금속에 의해 형성된 흑색 또는 갈색 극성 탄화수소 화합물을 지칭한다
이전에 언급된 바와 같이, 원유는 다양한 API 중력을 갖는다. 저-비용 중질 원유 (낮은 API 중력)는 보다 고비용의 경질 원유 (높은 API 중력)보다 더욱 큰 수준의 아스팔텐 및 수지를 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어들 "중질 원유", "중간 원유", "경질 원유" 또는 유사한 용어들은 그것의 API 중력에 의해 당업계에서 통상적으로 분류된 바와 같은 이들 용어들을 지칭한다. 따라서, 원유, 및 특히 무거운 원유는 이들이 다양한 열적 조건에 노출될 때 영구적 분자 및 구조적 변화를 초래하는 다양한 반응을 겪는 많은 탄화수소들의 복합 혼합물이다. 이들 분자 및 구조적 변화의 정도는 분자 구조의 복잡성 및 반응 환경에 좌우된다. 이 복잡성의 영향을 줄이기 위해, 원유를 분해하거나 그렇지 않으면 가공처리할 때, 원유를 그것의 구성성분, 예컨대 그것의 포화도, 방향족, 수지, 및 아스팔텐 (SARA) 분획에 기반하여 다른 부류로 격리시키는 것이 유용할 수 있다. 그런 다음 격리된 원유는 다양한 제품을 일관되게 얻기 위해 분류에 기반하여 선택적으로 가공될 수 있다. 그러나, 상이한 SARA 분류는 상이한 처리를 필요로 할 수 있는 상이한 크래킹 및 수소화분해 행동을 갖는다. 특히 처리하기 어려운 SARA 분획은 고농도의 아스팔텐을 함유하는 분획이다.
아스팔텐의 빌딩 블록은 매우 응축된 PAH, 지환족 치환체를 갖는 긴 지방족 측면 또는 중간 사슬을 포함하는 비-응축된 환형 다환방향족 분자, 높은 양의 헤테로 원자 (예컨대, 예를 들어, 황, 질소, 및 산소), 및 미량의 금속 (예컨대, 예를 들어, 니켈, 철, 구리, 및 바나듐)을 포함한다. 아스팔텐은 이들이 높은 비점, 고분자량을 가지고 알칸 용매에서 불용성이기 때문에 가공하기 어렵다. 중유의 업그레이딩 동안 아스팔텐의 존재에 의해 야기된 문제는 코크스 형성, 오염, 신속 촉매 비활성화, 및 감소된 반응 속도이다. 이들 문제는 원유 업그레이딩 동안 아스팔텐을 제거하거나 단리하기 위해 원유를 처리하는 것이 바람직하다는 것을 나타낸다. 구현예들에서, 높은 아스팔텐 농도를 갖는 원유는 상업적으로 귀중한 헤테로 원자 및 PAH 화합물을 유지하면서 아스팔텐에 존재하는 고분자량 성분의 부정적 효과를 제한하기 위해 줄어든 아스팔텐 농도를 갖는 원유와 상이하게 가공된다.
잔류물, 예컨대, 예를 들어, 아스팔텐을 포함하는 것들에 대한 업그레이딩 기술은 2개의 주요 카테고리로 분류될 수 있다: 수소 첨가 공정; 및 탄소 거부 공정. 수소 첨가 공정은 일반적으로 외부 공급원으로부터의 촉매 및 수소를 이용하여, 생성물의 수소 대 탄소 (H/C) 비에서의 증가를 초래한다. 탄소 거부 공정은 일반적으로 다양한 생성물 중 수소를 재분배하는 열처리를 이용하여, 일부 생성물에서는 H/C 비를 증가시키지만 다른 생성물에서는 H/C 비를 감소시킨다. 탄소 거부 공정은 아스팔텐이 수소 첨가 공정에서 사용되는 촉매를 빠르게 불활성화시키기 때문에, 아스팔텐 농도가 높은 잔류물에 보다 일반적으로 사용된다. 특히, 아스팔텐에 존재하는 니켈 및 바나듐은 촉매 크래킹 동안 촉매 피독에 기여하고 가스 및 코크스 형성을 유발할 수 있어, 석유 등급 액체 탄화수소의 생성을 감소시킨다고 여겨진다.
따라서, 높은 아스팔텐 농도를 갖는 무거운 및 중간 원유를 크래킹하기 위해서는 코크스 형성을 피하기 위해 열적 크래킹 도중 탈 아스팔트된 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 구현예들에서, 탈 아스팔트화는 원유를 분별한 후에 수행된다. 일단 분별되면, 아스팔텐-함유 잔존 공급원료는 수소화분해, 유체 촉매 크래킹 (FCC), 및 높은 중증도 촉매 크래킹 (HSFCC)과 같은 잔류물을 처리하기 위한 정제시설에서 일반적으로 사용되는 방법에 의해 처리될 수 있다. 구현예들에서, FCC는 FCC 공정이 높은 비점 잔류물을 효율적으로 전환시키기 때문에 아스팔텐-함유 잔존 공급원료를 처리하기 위해 사용된다. 그러나, FCC 공정의 유효성은 공급원료의 금속 함량 및 콘래드슨 탄소 잔유 (CCR)에 의존적이다. 예를 들어, FCC 공정은 높은 금속 함량 및 높은 CCR 수준을 갖는 탄화수소 공급원료에 대해서는 덜 효과적이다. 따라서, FCC를 작동하기 위해 금속 함량과 CCR은 일반적으로 생성물 수율을 최대화하고 촉매 비활성화를 최소화하기 위해 분획화 또는 전처리에 의해 균형을 이룬다. 유사하게, 구현예들에서, 높은 아스팔텐-함량 원유는 그것의 API 중력 및 SARA 분획에 따라 가공된다.
구현예에 개시된 방법은 연료 오일 생산을 최소화하면서 석유화학제품 및 정밀 화학물질 공급원료의 생산량을 최대화한다. 이를 달성하기 위해, 구현예는 아스팔텐 내의 금속이 촉매를 빠르게 비활성화시키고, 보다 큰 분자량의 거대분자가 코크스 생성을 가속화시키기 때문에 더 큰 아스팔텐 농도를 갖는 원유 분획을 포함하는 탄화수소 공급원료에 대해 상이한 공정을 사용한다. 따라서, 구현예들에서, 아스팔텐 분획은 다른 처리 단계 전에 제거된다 (즉, 탈 아스트화가 제1 처리 단계임). 구현예들에서, 아스팔텐은 탄화수소 공급원료를 진공 분별한 후 즉시 제거된다. 촉매를 요하는 처리를 수행하기 전에 아스팔텐을 제거하면 잔존 분획이 추가로 가공될 때 영구적 촉매 비활성화 및 코크스 형성을 최소화할 수 있다.
구현예들에서, 무거운 또는 중간 원유를 포함하는 탄화수소 공급원료가 분별되고 탈 아스팔트화된 후, 수득한 잔존 원유는 포화물, 방향족화합물 및 수지를 함유한다. 잔존 원유는 열, 증기 또는 촉매 크래킹을 거쳐 석유 화학 중간체, 화학 물질에 대한 공급원료 및 정밀 화학물질을 생성한다. 크래킹은 포화물, 방향족화합물, 유기금속 및 수지로 존재하는 더 큰 거대분자를 단편으로 가공한다. 크래킹은 포화물에 대해 가장 효과적이며, 수지, 특히 더 큰 수지 거대분자, 예컨대, 예를 들어, 헤테로사이클에 대해 가장 효과적이지 않다.
원유 분획을 포함하는 탈 아스팔트된 스트림을 크래킹 후, 크래킹된 생성물은 분별을 거쳐, 광범위한 생성물을 초래한다. 예를 들어, 원유의 보다 가벼운 성분은 석유 공급원료 또는 정제시설 공급원료와 상이한 분획으로 분리된다. 약 165℃ 내지 약 470℃의 비점 범위를 갖는 중간-중량 분획은 더 상세히 기재되는 용매 추출을 거친다. 약 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 가장 무거운 분획은 경미한 수소화분해기로 이전되고, 그리고 후속으로 열, 증기 또는 촉매 크래킹에 의해 처리되어 고분자량의 거대분자를 분해하여 분리 가능한 PAH, 복소환형 및 유기금속 화합물의 양을 증가시킨다. 이전에, 고농도의 아스팔텐을 갖는 중질 원유를 포함하는 탄화수소 공급 원료로부터, 예를 들어 2 내지 5개의 사이클 PAH 및 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물과 같은 사용 가능한 화합물을 효율적으로 추출하는 것은 가능하지 않았다. 그러나, 구현예는, 예를 들어 4 사이클 복소환형 화합물 및 5 사이클 PAH와 같은, 추출에 이용 가능한 바람직한 화합물의 양을 증가시키는 가장 무거운 분획의 추가의 가공을 포함한다. 이들 분자는 상업적으로 흥미있는 것이고, 더 높은 사이클 복소환형 화합물 및 PAH에 비교하여 추출하기가 상대적으로 쉽다.
특정한 방법의 구현예가 도 1A-1D와 관련하여 이제 개시된다. 원유 공급원료의 분류에 의존하여, 상이한 처리 단계가 뒤따를 것이다. 도　1A-1D의 추출 시스템 (100)은 본 방법에서 사용될 수 있는 시스템들의 비제한적인 구현예를 예시하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 도　1A-1D의 추출 시스템 (100)은 본 개시내용에 기재된 방법을 여전히 수행할 수 있는 것으로 되는 수많은 방법으로 변경될 수 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다.
도 1A-1D의 구현예에서, 공급 원료 (10)는 임의의 공급원, 예컨대, 예를 들어, 지하 퇴적물, 정련 공정의 생성물로부터의 원유, 또는 임의의 다른 공급원으로부터 출하된 원유일 수 있다. 추가로, 도면에 묘사되고 본 개시내용에 기재된 분획 및 다른 스트림은 임의의 적합한 도관, 예컨대, 예를 들어, 파이프, 호스, 등에 의해 유닛으로부터 유닛으로 이전될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 분획 및 다른 스트림은 임의의 수단, 예컨대, 예를 들어,펌프, 진공, 및 차압에 의해 도관을 통해 이송될 수 있다.
도 1A와 관련하여, 탄화수소 공급원료 (10)가 0.5:1 내지 1.5:1의 A/R 비 및 2.0 wt.% 내지 15 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 중간 내지 중질 원유를 포함하는 구현예에서, 이 공급원료 (10a)는 먼저 이것이 약 360　섭씨온도 (℃) 내지 약 470℃의 비점 범위인 성분을 갖는 보다 가벼운 분획 스트림 (11a) 및 약 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 더 무거운 분획 스트림 (11b)으로 분리되는 진공분별기 (110)로 공급된다. 보다 가벼운 분획 스트림 (11a)은 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송되고 더 무거운 분획 스트림 (11b)은 용매 탈아스팔터 (130)로 이송된다. 용매 탈아스팔터 (130)에서 아스팔트 분획 (13a) 및 탈 아스팔트된 오일 스트림 (13b)은 더 무거운 분획 스트림 (11b)으로부터 분리된다. 아스팔트 분획 (13a)은 그런 다음 기타 용도를 위해 추출 시스템 (100)으로부터 폐기되고 탈 아스팔트된 오일 스트림 (13b)은 경미한 수소화분해기 (140)로 이송된다. 경미한 수소화분해기 (140)에서 탈 아스팔트된 오일 증기 내의 보다 큰 분자량의 거대분자는 분해되어 줄어든 분자량을 갖는 분자 및 분리가능한 복소환형, PAH, 및 유기금속 성분을 형성한다. 경도로 수소화 분해된 오일 스트림 (14)은 그런 다음 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송된다.
열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)를 빠져나가는 분획 (12)은 분별기 (160)로 이송된다. 분류기 (160)에서, 유입하는 분획 (12)은 H2 내지 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 보다 큰 분자 중량 분획의 범위인 분획으로 추가로 분리된다. 약 165℃ 내지 약 470℃의 비점 범위인 성분을 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16a)은 용매 추출을 위해 선택되어 후속으로 더 상세히 기재된 바와 같이, 추출 시스템 (200)으로 이송된다. 약 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16b)은 경미한 수소화분해기 (140)로 이송되고 경미한 수소화분해 후 열, 증기, 또는 촉매분해기 (120)로 복귀된다. 약 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 분획 (16c)은 상이한 분획, 예컨대 H2, Py 가스, BTX, 및 증기 크래킹을 위한 화학물질 및 석유화학 공급원료로 분리된다.
도 1B와 관련하여, 탄화수소 공급원료 (10)가 0.5:1 내지 1.5:1의 A/R 비 및 2 wt.% 내지 15 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 중간 내지 중질 원유를 포함하는 구현예에서, 이 탄화수소 공급원료 (10b)는 분별기 (150)로 이송된다. 도 1B에서 분별기 (150)로 이송된 스트림의 조성물은 도 1A에서 진공 분별기 (110)로 이송된 공급원료의 조성물과 상이하다는 것에 유의해야 한다. 분별기 (150)에서, 탄화수소 공급원료 (10b)는 약 360℃ 미만의 비점 범위인 성분을 갖는 보다 가벼운 분획 스트림 (15a) 및 약 360℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 더 무거운 분획 스트림 (15b)으로 분별된다. 보다 가벼운 분획스트림 (15a)은 추출 시스템 (100)으로부터 폐기되고, 예를 들어, 석유화학 공급원료로서 사용되도록 정제시설로 이송될 수 있다. 더 무거운 분획 스트림 (15b)은 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송된다.
열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)를 빠져나가는 분획 (12)은 분별기 (160)로 이송된다. 분류기 (160)에서, 유입하는 분획 (12)은 H2 내지 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 보다 큰 분자 중량 분획의 범위인 분획으로 추가로 분리된다. 약 165℃ 내지 약 470℃의 비점 범위인 성분을 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16a)은 용매 추출을 위해 선택되어 후속으로 더 상세히 기재된 바와 같이, 추출 시스템 (200)으로 이송된다. 약 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16b)은 경미한 수소화분해기 (140)로 이송되고 경미한 수소화분해 후 열, 증기, 또는 촉매분해기 (120)로 복귀된다. 약 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 분획 (16c)은 상이한 분획, 예컨대 H2, Py 가스, BTX, 및 증기 크래킹을 위한 화학물질 및 석유화학 공급원료로 분리된다.
탄화수소 공급원료가 탄화수소 공급원료 (10b)에 대해 기술된 속성을 갖는 중간 내지 중질 원유인 구현예 (도시되지 않음)에서, 낮은 A/R 비 및 낮은 아스팔텐 농도를 갖는 공급원료는 분별됨이 없이 직접적으로 열, 증기 또는 촉매 분해기로 이송된다.
도 1C와 관련하여, 탄화수소 공급원료 (10)가 0:1 내지 0.5:1의 A/R 비 및 0.0 wt.% 내지 2.0 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 경질 원유를 포함하는 구현예에서, 이 탄화수소 공급원료 (10c)는 분별기 (170)로 이송된다. 분별기 (170)에서 탄화수소 공급원료 (10c)는 보다 가벼운 분획 스트림 (17a) 및 무거운 분획 스트림 (17b)으로 분리된다. 약 360℃ 미만의 비점 범위인 성분을 갖는 가벼운 분획 스트림 (17a)은 C1 내지 C5 탄화수소, BTX, 및 석유화학과 정제시설 공급원료로 분리된다. 분리된 가벼운 분획 스트림 (17a)은 추출 시스템 (100)으로부터 폐기되고, 예를 들어, 추가의 가공을 위해 정제시설 또는 화학공장으로 이송된다. 무거운 분획 스트림 (17b)은 분별기 (170)로부터 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송된다.
열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)를 빠져나가는 분획 (12)은 분별기 (160)로 이송된다. 분류기 (160)에서, 유입하는 분획 (12)은 H2 내지 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 보다 큰 분자 중량 분획의 범위인 분획으로 추가로 분리된다. 약 165℃ 내지 약 470℃의 비점 범위인 성분을 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16a)은 용매 추출을 위해 선택되어 후속으로 더 상세히 기재된 바와 같이, 추출 시스템 (200)으로 이송된다. 약 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16b)은 경미한 수소화분해기 (140)로 이송되고 경미한 수소화분해 후 열, 증기, 또는 촉매분해기 (120)로 복귀된다. 약 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 분획 (16c)은 상이한 분획, 예컨대 H2, Py 가스, BTX, 및 증기 크래킹을 위한 화학물질 및 석유화학 공급원료로 분리된다.
도 1D와 관련하여, 경질 원유, 중간 원유, 또는 중질 원유일 수 있는 원유를 처리하기 위한 통합된 시스템 (100)이 묘사된다. 특히, 도 1D는 도 1A-1C에서 기재된 처리 시스템 (100)이 통합된 구현예를 도시한다. 구현예들에서, 탄화수소 공급원료 (10)의 A/R 비 및 아스팔텐 농도가 결정되고 그 다음 탄화수소 공급원료는 탄화수소 스트림 (10a, 10b, 또는 10c) 중 하나와 같이 통합된 처리 시스템 (100)의 적절한 부분로 지향한다.
탄화수소 공급원료 (10)가 보다 큰 A/R 비 및 보다 큰 아스팔텐 농도를 갖는 중간 내지 중질 원유를 포함하는 구현예에서, 이 보다 큰 A/R 비 및 보다 큰 아스팔텐 공급원료 (10a)는 먼저 이것이 약 360℃ 내지 약 470℃의 비점 범위인 성분을 갖는 보다 가벼운 분획 스트림 (11a) 및 약 470℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 더 무거운 분획 스트림 (11b)으로 분리되는 진공분별기 (110)로 공급된다. 보다 가벼운 분획 스트림 (11a)은 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송되고 더 무거운 분획 스트림 (11b)은 용매 탈아스팔터 (130)로 이송된다. 용매 탈아스팔터 (130)에서 아스팔트 분획 (13a) 및 탈 아스팔트된 오일 스트림 (13b)은 더 무거운 분획 스트림 (11b)으로부터 분리된다. 아스팔트 분획 (13a)은 그런 다음 기타 용도를 위해 추출 시스템 (100)으로부터 폐기되고 탈 아스팔트된 오일 스트림 (13b)은 경미한 수소화분해기 (140)로 이송된다. 경미한 수소화분해기 (140)에서 탈 아스팔트된 오일 증기 내의 보다 큰 분자량의 거대분자는 분해되어 분리가능한 복소환형, PAH, 및 유기금속을 갖는 보다 낮은 분자량 분자를 형성한다. 경도로 수소화 분해된 오일 스트림 (14)은 그런 다음 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송된다.
탄화수소 공급원료 (10)가 보다 낮은 A/R 비 및 보다 낮은 아스팔텐 농도를 갖는 중간 내지 중질 원유를 포함하는 구현예에서, 보다 낮은 A/R 비 및 보다 낮은 아스팔텐 농도를 갖는 탄화수소 공급원료 (10b)는 분별기 (150)로 이송된다. 분별기 (150)에서, 탄화수소 공급원료 (10b)는 약 360℃ 미만의 비점 범위인 성분을 갖는 보다 가벼운 분획 스트림 (15a) 및 약 360℃ 초과의 비점 범위인 성분을 갖는 더 무거운 분획 스트림 (15b)으로 분별된다. 보다 가벼운 분획스트림 (15a)은 추출 시스템 (100)으로부터 폐기되고, 예를 들어, 석유화학 공급원료로서 사용되도록 정제시설로 이송될 수 있다. 더 무거운 분획 스트림 (15b)은 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송된다.
탄화수소 공급원료 (10)가 보다 낮은 A/R 비 및 보다 낮은 아스팔텐 농도를 갖는 경질 원유를 포함하는 구현예에서, 보다 낮은 아스팔텐 농도 탄화수소 공급원료 (10c)는 분별기 (170)로 이송된다. 분별기 (170)에서 탄화수소 공급원료 (10c)는 보다 가벼운 분획 스트림 (17a) 및 무거운 분획 스트림 (17b)으로 분리된다. 약 360℃ 미만의 비점 범위인 성분을 갖는 가벼운 분획 스트림 (17a)은 C1 내지 C5 탄화수소, BTX, 및 석유화학과 정제시설 공급원료로 분리된다. 분리된 가벼운 분획 스트림 (17a)은 추출 시스템 (100)으로부터 폐기되고, 예를 들어, 추가의 가공을 위해 정제시설 또는 화학공장으로 이송된다. 무거운 분획 스트림 (17b)은 분별기 (170)로부터 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)로 이송된다.
(다양한 구현예에서, 분별기 (110), 분별기 (150), 분별기 (170), 및 경미한 수소화분해기 (140)로부터 받은 하나 이상의 분획을 포함하는) 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)를 빠져나가는 분획 (12)은 분별기 (160)로 이송된다. 분류기 (160)에서, 유입하는 분획 (12)은 H2 내지 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 고분자량 분획의 범위인 분획으로 추가로 분리된다. 약 165℃ 내지 약 470℃의 비점 범위를 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16a)은 용매 추출을 위해 선택되어 더 상세히 기재된, 추출 시스템 (200)으로 이송된다. 약 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 분별기 (160)에서 생성된 분획 (16b)은 경미한 수소화분해기 (140)로 이송되고 경미한 수소화분해 후 열, 증기, 또는 촉매분해기 (120)로 복귀된다. 약 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 분획 (16c)은 상이한 분획, 예컨대 H2, Py 가스, BTX, 및 증기 크래킹을 위한 화학물질 및 석유화학 공급원료로 분리된다.
추출 시스템 (100)의 구성요소가 이제 더 상세히 기재될 것이다. 하기 설명은 원유 및 탄화수소 가공에 사용된 장비의 일반적인 설명으로 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 특정 용도에 따라 구성요소에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있다
분별기 (110, 150, 160, 및 170)에서, 공급물 스트림 (10a, 10b, 10c, 또는 12)은 공급물 스트림 (10a, 10b, 10c, 또는 12)이 분리 공정을 거치는 분별 용기로 도입된다. 일 구현예에서, 분리 공정은 공급물 스트림 (10a, 10b, 10c, 또는 12)의 다양한 성분의 비점 변화에 의존적이다. 예를 들어, 분리 공정은 분별 증류를 포함할 수 있다. 분리 공정은 공급물 스트림 (10a, 10b, 10c, 또는 12)을 다중 용질 분획으로 분리한다. 용질 분획은 각각의 단위에서 구현예에 기재된 바와 같은 적합한 기술에 의해 추가로 처리된다. 구현예들에서, 용질 분획 각각은 특정 분자 구조의 매우 순수한 헤테로원자 화합물을 함유할 수 있다.
용매 탈아스팔터 (130)에서 무거운 분획 (11b)은 용매에서 가용성이 아닌 아스팔텐 및 수지 분획을 침전시키기 위한 온도 및 압력에서 역류 추출기 내에서 용매, 예컨대, 예를 들어, 프로판, 부탄, 및 펜탄과 접촉된다. 프로판이 용매로 사용된 구현예에서, 탈아스팔터 (130)에서의 온도는 50℃ 내지 약 100℃, 예컨대 약 60℃ 내지 약 90℃, 또는 더욱이는 약 70℃ 내지 약 80℃이고, 탈아스팔터 (130) 내에서의 압력은 약 3.00 MPa 내지 약 5.00 MPa, 예컨대 약 3.50　MPa 내지 약 4.50 MPa, 또는 더욱이는 약 3.75 MPa 내지 약 4.25 MPa이다. 부탄이 용매로 사용된 구현예에서, 탈아스팔터 (130)에서의 온도는 90℃ 내지 약 140℃, 예컨대 약 100℃ 내지 약 130℃, 또는 더욱이는 약 110℃ 내지 약 120℃이고, 탈아스팔터 (130) 내에서의 압력은 약 3.50 MPa 내지 약 7.500 MPa, 예컨대 약 4.00　MPa 내지 약 7.00 MPa, 또는 더욱이는 약 4.5 MPa 내지 약 6.5 MPa이다. 펜탄이 용매로 사용된 구현예에서, 탈아스팔터 (130)에서의 온도는 160℃ 내지 약 220℃, 예컨대 약 170℃ 내지 약 210℃, 또는 더욱이는 약 180℃ 내지 약 200℃이고, 탈아스팔터 (130) 내에서의 압력은 약 3.50 MPa 내지 약 5.50 MPa, 예컨대 약 4.00　MPa 내지 약 5.00 MPa, 또는 더욱이는 약 4.25 MPa 내지 약 4.75 MPa이다. 탈 아스팔트된 오일 스트림 (13b)의 품질은 온도 및 용매-대-공급물 비를 증가시킴에 의해 일정한 수율에서 유지 또는 증가될 수 있다. 프로판이 용매로 사용된 구현예에서, 용매-대-공급물 비는 용적으로 약 5:1 내지 약 10:1, 예컨대 약 6:1 내지 약 9:1, 또는 더욱이는 약 7:1 내지 약 8:1이다. 부탄이 용매로 사용된 구현예에서, 용매-대-공급물 비는 용적으로 약 3:1 내지 약 8:1, 예컨대 약 4:1 내지 약 7:1, 또는 더욱이는 약 5:1 내지 약 6:1이다. 펜탄이 용매로 사용된 구현예에서, 용매-대-공급물 비는 용적으로 약 2:1 내지 약 6:1, 예컨대 약 3:1 내지 약 5:1이다.
경미한 수소화분해기 (140)에서, 공급물 스트림 (16b 및 13b)은 수소 가스 공급원 (도시되지 않음)과 조합된다. 약 330℃ 내지 약 440℃, 예컨대 약 340℃ 내지 약 430℃, 또는 더욱이는 약 350℃ 내지 약 420℃의 범위인 온도, 및 약 4 MPa 내지 약 16 MPa, 예컨대 약 5 MPa 내지 약 15 MPa, 또는 더욱이는 약 6 MPa 내지 약 14 MPa의 압력에서, 수소는 탄소-탄소 결합을 깨트리는 것을 돕고, 그것에 의해 경미한 수소화분해기 (140)를 떠나는 성분의 분자량을 공급물 스트림 (16b 및 13b)에서 경미한 수소화분해기 (140)로 도입하는 성분의 분자량에 비교하여 감소시킨다. 구현예들에서, 경미한 수소화분해기 (140)의 액체시간당 공간속도 (LHSV)는 약 0.1 h-1 내지 약 1.5 h-1, 예컨대 약 0.5 h-1 내지 약 1.0 h-1이다. 수소 대 오일 비는 표준 조건에서 정규 용적 공급물 대 정규 가스의 용적의 척도이다. 수소 대 오일 비는 구현예들에서 약 250 Nm3/m3 내지 약 1050 Nm3/m3, 예컨대 약 300 Nm3/m3 내지 약 1000 Nm3/m3, 또는 더욱이는 약 350 Nm3/m3 내지 약 950 Nm3/m3이다. 구현예들에서, 예를 들어, 산 지지체 예컨대 제올라이트 또는 비정질 실리카 알루미나계를 갖는 NiMo 또는 NiW와 같은 촉매가 경미한 수소화분해기 (140)에서 사용될 수 있다.
열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)에서, 하나 이상의 공급물 스트림 (11a, 14, 15b, 및 17b)은 분해되어 공급물 스트림 (11a, 14, 15b, 및17 b)에서 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)에 도입하는 성분보다 더 낮은 분자량 성분을 포함한다. 열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)가 열적 크래커인 경우, 고온 및 압력이 반응 용기에서 이용되어 고분자량 성분의 결합을 파괴한다. 구현예들에서, 반응 용기에서의 온도는 약 400℃ 내지 약 480℃일 수 있고 압력은 약 1 바 내지 약 3 바일 수 있고 그리고 크래킹되어 지는 공급물 스트림에 의존적이다.
열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)가 증기 크래커인 경우, 액체 공급물 스트림은 증기로 희석되고 산소의 존재 없이 간단히 노안에서 가열된다. 반응 온도는, 예를 들어, 약 750℃ 내지 약 870℃, 예컨대 약 800℃ 내지 약 860℃, 또는 더욱이는 약 810℃ 내지 약 850℃의 온도에서와 같이 아주 높을 수 있다. 중증도가 클수록 반응 온도가 크고, 중증도가 낮을수록 반응 온도는 낮다. 그러나, 반응은 단지 예를 들어 약 0.1 내지 약 0.4초와 같이 매우 간단하게만 일어나도록 허용된다. 분해 온도에 도달한 후, 가스는 급냉 오일을 사용하여 이송 라인 열교환기 또는 급냉 헤더 내부에서 반응을 중단시키기 위해 빠르게 급냉된다.
열, 증기, 또는 촉매 분해기 (120)가 촉매 분해기인 경우, 산 촉매 또는 제올라이트가 사용되어, 반대 전하의 이온 쌍을 생성하는 결합의 불균질 (비대칭) 파손을 촉진시킬 수 있다. 이러한 촉매는 탄소양이온 및 매우 불안정한 하이드라이드 음이온을 포함한다. 촉매 분해기에서 탄소-국소화된 자유 라디칼 및 양이온 둘 모두는 매우 불안정하고 사슬 재배열, 위치 베타에서의 탄소-탄소 절단, 및 분자 내 및 분자간 수소 전이의 과정을 거친다.
이 공정은 중질 및 중간 원유의 아스팔텐 농도를 감소시키는 것과 같이 원유에서 성분의 분자량 및 비점을 감소시키는데 사용될 수 있다. 가공된 분획은 약 165℃ 내지 약 470℃의 범위인 비점을 갖는 다량의 복소환형 화합물 및 PAH를 가져, 본 개시내용에 기재된 방법을 사용하여 추가로 단리되고 분리될 수 있다.
2 내지 5개의 사이클 PAH 및 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물을 포함하는 많은 높은 상업적 값 화합물은 약 165℃ 내지 약 470℃의 범위인 비점을 갖는다. 또한, 약 165℃ 내지 약 470℃의 범위인 비점을 갖는 다른 화합물로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제거는 이들 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제거가 황을 함유한 1 사이클 복소환형 및 비환형 화합물에 비교할 때 수송 연료를 효율적으로 탈황화시키기 때문에 수송 연료의 수소화처리 (HDT)의 동력학을 개선할 수 있다. 따라서, HDT 전에 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물을 단리하고 제거하는 것은 HDT 공정을 합리화할 수 있어 이를 보다 효율적으로 작동할 수 있게 한다.
구현예들에서, 황, 질소, 및 금속-함유 복소환형 화합물의 추출은 HDT 공정 전에 추출을 위한 크래킹된 분획을 선정함에 의해 극대화된다. 따라서, 후속적인 HDT 공정과 공조하여, 본 개시내용에 기재되고 도 1A-1D에 도시된 공정을 사용할 때, 복소환형 유기황, 질소, 및 유기금속 화합물이 풍부한 분획은 용매 추출 전에 분해된다.
다양한 분획에서의 분자량은 비점 인하에 의존한다. 따라서, 구현예들에서, 공정은 약 165℃ 내지 약 470℃ 비점을 갖는 스트림을 조합하고 추출 전에 고농도의 PAH, 복소환형 화합물, 및 유기금속 화합물을 함유한다. 보다 낮은 농도의 복소환형 화합물을 갖는 분획, 예컨대 2% 미만인 복소환형 화합물, 1.5% 미만의 복소환형 화합물, 또는 1% 미만의 복소환형 화합물을 갖는 분획은 추출 단위의 효율을 증가시키기 위해 회피될 수 있다. 구현예들에서, 최소 농도의 복소환형 화합물을 포함하지 않는 분획은 추출 단위를 우회할 수 있거나 HDT로 직접적으로 이송될 수 있다.
본 개시내용에 기재된 추출 방법의 구현예에 따르면, 탄화수소 공급원료에 존재하는 헤테로원자 화합물의 적어도 일부분은 제1 용매계를 사용하여 탄화수소 공급원료로부터 제거되어 헤테로원자-풍부 스트림 및 헤테로 원자-결핍 스트림을 형성한다. 헤테로원자 화합물의 추출 및 추가의 사용이 바람직한 경우, 헤테로원자-풍부 스트림은 개별 헤테로원자 화합물의 산출물을 제공하기 위해 추가로 가공될 수 있다. 헤테로원자-결핍 스트림은 다핵 방향족 탄화수소의 혼합물을 제거하기 위해 제2 용매계에서 처리될 수 있으며, 혼합물은 요망하는 경우 개별 PAH의 산출물을 제공하도록 추가로 가공될 수 있다. 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 PAH의 제거 후, 헤테로원자 화합물 및 PAH 둘 모두에서 희박한 탄화수소 라피네이트가 형성된. 탄화수소 라피네이트는 탄화수소 공급원료가 적어도 하나의 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소의 제거 없이 탈황화 또는 수소화처리 공정을 거치게 되는 종래의 공정과 비교하여 실질적으로 감소된 에너지 비용을 갖는 탈황화 또는 수소화처리 공정을 거칠 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 헤테로 원자를 추출하는 방법은 원유를 함유하는 탄화수소 공급원료를 약 165℃ 내지 약 470℃의 비점 범위인 분획을 가지도록 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 원유 분획은 헤테로원자 화합물 및 PAH를 포함할 수 있다. 구현예들에서, 원유 분획은 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 구현예들에서, PAH는 예를 들어 1 내지 4개의 사이클 PAH, 2-4 사이클 PAH, 3-4 사이클 PAH 또는 2 내지 5개의 사이클 PAH일 수 있다.
탄화수소 공급원료로부터 헤테로원자 화합물의 적어도 일부분을 추출하기 위한 방법의 구현예는 헤테로원자 추출 시스템의 적어도 하나의 추출 용기에서 조절가능 용매를 사용한다. 헤테로원자 추출 시스템은 더 상세히 기재될 것이다. 추출은 헤테로원자 화합물을 함유하는 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 및 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 헤테로원자-화합물 결핍 스트림을 형성할 수 있다. 조절가능 용매는 가압된 이산화탄소 및 물로부터 형성된 이온성 액체를 포함할 수 있다. 후속으로, 조절가능 용매는 더 상세히 기재될 것이다. 헤테로원자-화합물 결핍 스트림은 또 다른 용기로 이송될 수 있고 그 다음 다핵 방향족 탄화수소는 헤테로원자-화합물 결핍 스트림으로부터 추출될 수 있다. 다핵 방향족 탄화수소는 비양성자성 용매 및, 선택적으로, 양성자성 용매를 함유하는 용매계로부터 추출될 수 있다. 비양성자성 용매는 예를 들어, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭사이드, 및 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 양성자성 용매는 예를 들어, 물 및 아세트산을 포함할 수 있다. 일단 다핵 방향족 탄화수소가 헤테로원자-화합물 결핍 스트림으로부터 제거되면, 얻어진 탄화수소 라피네이트는 최초탄화수소 공급원료보다 실질적으로 더 적은 양의 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 갖는다. 이러한 이유로, 구현예에 따라 형성된 탄화수소 라피네이트는 수소화처리 또는 탈황화에 의해 처리하기 위해 실질적으로 적은 비용과 에너지를 필요로 할 것이다.
헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 탄화수소 공급원료로부터 헤테로원자 화합물 및 PAH를 분리하거나 추출하기 위한 방법의 구현예에서, 2개의 별개 부류의 화합물, 특히, 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 포착하거나 또는 추출하기 위해 2개의 별개의 용매계가 사용된다. 추출의 제1 단계 동안, 이온성 액체와 같이 행동하는 전환가능하고, 조정가능한 용매가 전개되어 원유 분획을 교차 오염시키지 않고 원유 및 그것의 분획으로부터 황 복소환형 화합물, 질소 복소환형 화합물, 및 유기금속 화합물을 회수한다. 165℃ 내지 470℃의 비점 범위인 원유 분획은 주로 황 및 질소 복소환형 화합물 및 유기금속 화합물이 풍부할 수 있다. 제1 단계의 용매는 복소환형 화합물 및 유기금속 화합물과 복합체를 형성하는 초임계 및 아임계 이산화탄소 (CO2) 및 물을 포함할 수 있다. 추출 단계 후, 회수된 화합물은 압력 및 온도 변화 중 적어도 하나에서 별개의 용기에서 용매계로부터 분출되고 비양성자성 용매 예컨대 NMP, DMSO, 방향족 용매, 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 용매계에 고정화된다. 제1 용매계 (CO2 및 물)는 복소환형 화합물의 추가의 회수를 위해 재순환될 수 있다. 그것에 의해, 복소환형 화합물은 원유 분획을 오염시키지 않고 회수될 수 있다.
제1 추출에 이어서, 헤테로원자-화합물 분획은, 예를 들어 PAH, 예컨대 2 내지 5개의 사이클 PAH 또는 3-5 사이클 PAH를 추출하기 위해 비양성자성 용매-시스템을 사용하여 다시 추출을 거치게 된다. 석유 정제시설과 이 분리공정의 매끄거운 통합은 정제시설의 부드럽고, 연속적이고, 그리고 수익성있는 작동을 초래한다. 추출 단위용 용매, 제1 조절가능 용매, 그런 다음 비양성자성 용매의 배치 서열은 비양성자성 용매가 혼합된 생성물로서 복소환형 및 PAH를 무차별적으로 추출하는 것을 방지한다.
구현예에 따르면, 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 PAH를 분리하거나 추출하기 위한 방법은, 예를 들어, 시스템 예컨대 도　2의 추출 시스템 (200)을 사용하여 수행될 수 있다. 도　2의 추출 시스템 (200)은 본 개시내용에 기재된 방법에 사용될 수 있는 시스템의 단지 하나의 비제한적인 구현예의 예시적인 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 도　2의 추출 시스템 (200)은 본 개시내용에 기재된 방법을 여전히 수행할 수 있는 것으로 되는 수많은 방법으로 변경될 수 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다.
도　2에 따른 추출 시스템 (200)에서, 약 165℃ 내지 약 470℃의 비점을 갖는 (도　1에서 도시된) 분별기 (160)로부터 생성된 분획인 탄화수소 공급원 (16a)을 수용한다. 탄화수소 공급원료 (20)는 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210) 안으로 도입될 수 있다. 예를 들어, 2 내지 5개의 사이클 PAH, 3-5 사이클 PAH, 또는4-5 사이클 PAH가 탄화수소 공급원료 (210)에 포함될 수 있다.
헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210)은 분별된 탄화수소 공급원료 (20)를 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (215) 및 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)으로 분리한다. 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (215) 및 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)으로 분별된 탄화수소 공급원료 (20)의 분리의 추가의 중간 단계는 도　2-4와 관련하여 기재될 것이다. 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (215)은 헤테로원자-화합물 분별기 (220)로 이전될 수 있다. 헤테로원자-화합물 분별기 (220)는 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (215)을 다중 헤테로원자-화합물 용질 분획 (255)으로 분리한다. 각각의 헤테로원자-화합물 용질 분획 (225)은 헤테로원자-화합물 용질 분획 (225)에 배정된 헤테로원자-화합물 회수 용기 (230)에서 회수될 수 있다.
구현예들에서, 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210)으로부터 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)은 PAH 추출 시스템 (240)으로 이송될 수 있다. PAH 추출 시스템 (240)은 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)을 PAH-풍부상 및 PAH-결핍상으로 분리하는 용매계를 함유할 수 있다. PAH-결핍상은 추가의 가공을 위해 라피네이트 스트림 (22)으로서 라피네이트 회수 용기 (270)로 이전될 수 있다. PAH-풍부상은 PAH 회수 스트림 (245)으로 PAH 분별기 (250)로 이전될 수 있다. PAH 분별기 (250)는 PAH 회수 스트림 (245)을 다중 PAH 용질 분획 (255)으로 분리한다. 각각의 PAH 용질 분획 (255)은 PAH 용질 분획 (255)에 배정된 PAH 화합물 회수 용기 (260)에서 회수될 수 있다. 도　2의 개략도는 특성상 피상적인 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210), 헤테로원자-화합물 분별기 (220), PAH 추출 시스템 (240), 및 PAH 분별기 (250)와 같은 추출시스템 (200)의 개별 구성요소 각각은 더 상세히 기재될 것이다.
탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로 원자 화합물 및 PAH를 분리하거나 추출하기 위한 방법의 구현예에 있어서, 도　2의 추출 시스템 (200)은 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210)을 포함한다. 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210)은 가역적/전환가능/조절가능 용매 시스템 (이 개시내용에서 "조절가능 용매"로 언급됨)의 사용을 통해 탄화수소 공급원료로부터 헤테로원자 화합물의 적어도 일부분을 제거한다. 조정가능 용매는 헤테로원자 화합물이 탄화수소 공급원료로부터의 분리시 그것의 물리적 및 화학적 특성을 유지하도록 한다. 구현예들에서, 조절가능 용매는 이온성 액체, 가스 팽창된 이온성 액체, 또는 선택적으로 헤테로원자 화합물을 끄는 또 다른 용매일 수 있다. 조절가능 용매는 헤테로원자 화합물과 가역적 복합체를 형성할 수 있다. 구현예들에서, 조절가능 용매의 다양한 특성이 제어될 수 있어, 조절가능 용매는 특성상 보다 이온성 또는 덜 이온성이 되고, 따라서, 하나 이상의 선택된 헤테로원자 화합물에 선택적으로 유인될 수 있거나 또는 선택적으로 이들과 가역적 복합체를 형성할 수 있다. 전환가능 또는 조절가능 용매는 "가역적 이온성 액체"로도 알려져 있고 약 165℃ 내지 약 470℃의 범위인 비점을 갖는 원유 분획과 매우 양립가능하다. 조절가능 용매는 탄화수소 상으로부터의 헤테로원자 화합물을 선택적으로 용해시키거나 이들과 복합체를 형성하도록 용매 특성의 적절한 조정에 의해 균질하게 또는 불균질하게 작용할 수 있다.
구현예들에서 조절가능 용매는 물 및 초임계 또는 아임계 액체 이산화탄소의 혼합물을 포함한다. 구현예들에서, 수성 용매는 초임계 이산화탄소를 포함한다. 구현예들에서, 수성 용매는 아임계 이산화탄소를 포함한다. 구현예들에서, 수성 용매는 초임계 및 아임계 이산화탄소 둘 모두를 포함한다. 이전에 언급된 바와 같이, 구현예들에서 수성 용매는 탄화수소 공급원료와 혼합될 수 있어 추출 용기 내에서 추출 혼합물을 형성한다. 또한 이전에 언급된 바와 같이, 구현예들에서, 수성 용매는 탄화수소 공급원료와 혼합될 수 있어 추출 혼합물을 형성하고, 후속으로 추출혼합물은 추출 용기 안으로 공급될 수 있다. 구현예들에서, 아임계 또는 초임계 CO2는 다른 용매로서 물과 함께 또는 물 없이 사용될 수 있고, 용매-개질제는 또한 특정 부류의 헤테로원자 화합물에 대한 조절가능 용매의 선택성을 개선하기 위해 도입될 수 있다. 용매-개질제가 사용된 경우, 조절가능 용매의 압력은 압력 감소의 초기에 가장 적은 극성 용질이 분출되고 그리고 후속으로 가장 극성 화합물은 후기에 분출되는 방식으로 초임계 영역으로부터 아임계 영역으로 이동될 수 있다. 조정가능 용매의 선택성은 용질 회수 중에 제어될 수 있어, 헤테로원자 화합물은 용기에서의 압력을 제어 또는 감소시킴으로써 일련의 용기에서 용매계로부터 분리되거나 분출될 수 있다.
다양한 구현예에 따라 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하거나 추출하는 방법은 수성 용매를 조정하여 탄화수소 공급원료 내의 복소환형 유기화합물 및 유기금속 화합물의 적어도 일부분과 용매 복합체를 선택적으로 형성하는 단계를 포함할 수 있어, 그것에 의하여 추출 혼합물은 적어도 헤테로원자-화합물 풍부상 및 헤테로원자-화합물 결핍상으로 분리된다. 수성 용매의 조정은 추출 용기에서 또는 수성 용매가 추출 용기로 들어가기 전에, 그리고 수성 용매가 탄화수소 공급원료와 혼합되기 전후 어느 경우에나 수행될 수 있다. 헤테로원자-화합물 풍부상은 실질적으로 모든 용매 복합체를 함유하고, 헤테로원자-화합물 결핍상은 헤테로원자-화합물 풍부상보다 실질적으로 더 높은 농도의 다핵 방향족 탄화수소를 갖는다. 수성 용매의 조정이 이제 기재될 것이다.
탄화수소 공급원료는 다양한 유형 및 양의 헤테로원자 화합물을 함유할 수 있다. 추출을 위해 표적화된 특정 유기 헤테로원자 화합물의 용해도 파라미터를 조정함으로써, 탄화수소 공급원료 내의 불순물이 조절가능 용매를 사용하여 탄화수소 공급원료로부터 선택적으로 분리될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 특정 유기 헤테로원자 화합물의 용해도 파라미터는 임의의 표적 유기 헤테로원자 화합물의 극성을 이용함에 의해 조정될 수 있다. 구현예들에서, 조절가능 용매는 용매계의 압력, 온도 및 pH 중 적어도 하나를 조정함에 의해 변형될 수 있어 표적 유기 헤테로원자 화합물이 용매계에서 용질로서 유지된다. 일단 유기 헤테로원자 화합물이 용매화되면, 용매계의 압력, 온도 및 pH 중 적어도 하나의 추가의 조정은 용매화를 역전시킬 수 있고, 그것에 의하여 헤테로원자 화합물은 응집체, 침전물, 등으로서 쉽게 회수될 수 있다.
추출 용기 내의 분리 공정 동안, 초임계 이산화탄소는 주로 탄화수소 상으로부터 그리고 주로 조절가능 용매의 수성 상으로 헤테로원자 화합물의 이동을 촉진시킬 수 있다. 초임계 CO2는 저점도 및 탄화수소 상을 침투하여 표적화된 헤테로원자 화합물에 접근할 수 있도록 충분한 확산성을 갖는다. CO2가 물과 반응하여 카본산을 형성할 때 가역적 이온성 액체가 형성될 수 있다. 해리된 카본산은 특성상 이온성이다. 카본산에서의 이온은 조절가능 용매를 조정하는 데 사용되는 조건에 기초하여 표적화된 헤테로원자 화합물과 일시적 복합체를 형성할 수 있다. 헤테로원자 화합물은 헤테로원자 화합물에 존재하는 황-탄소 결합, 질소-탄소 결합, 또는 금속-탄소 결합 사이의 전기음성도 차이로 인해 일부 양의 극성 행동을 나타낸다.
헤테로원자 화합물의 극성 특성의 결과로, 헤테로원자 화합물은 수성 상으로 이동하고, 추출은 카본산 이온과의 복합체의 형성을 통해 실현된다. 이온성 카본산 형성은 추출 용기 내의 압력, 온도 및 염 농도의 함수일 수 있다. 카본산 이온 대 바이카보네이트 이온 (HCO3 -)의 농도 비는 약 1 바 내지 약 300　바의 범위에서 압력 및 온도에서의 증가에 따라 증가한다. 해리된 카본산은 극성 화합물의 추출을 유도한다. 해리된 카본산과 헤테로원자 화합물 사이의 이 일시적 착물 형성의 선택성은 헤테로원자 화합물의 분자 구조 및 헤테로원자 화합물 내의 탄소와 헤테로원자 사이의 임의의 전기 음성도 차이 중 적어도 하나에 의존한다. 전기 음성도 차이는 헤테로원자 화합물의 쌍극자 모멘트―즉, 극성―의 강도와 관련될 수 있으며, 또한 주어진 조정 파라미터의 세트에서 추출 효율과 관련될 수 있다.
구현예들에서, 조절가능 용매는 용매계의 압력을 조정함에 의해 조정 또는 변형될 수 있어 용매는 특정 극성을 갖는 표적 유기 헤테로원자 화합물을 끌거나 또는 이와 복합체화되도록 조정된다. 그와 같은 선택적 용매를 사용함에 의해, 표적 유기 헤테로원자 화합물이 아닌 불순물로부터의 간섭이 다른 분리 공정에서보다 덜 발생할 수 있다. 예를 들어, 불순물의 비점 및 응축점에 기초하여 불순물을 분리하는 분리 공정은 표적 유기 헤테로원자 화합물 이외의 별개의 불순물, 특히 표적 유기 헤테로원자 화합물과 유사한 비점을 갖는 불순물일 수 있다. 그에 반해서, 구현예에 따른 방법에 사용되는 조절가능 용매는 정확하게 조정될 수 있어 이들은 선택적으로 단지 표적 헤테로원자 화합물 또는 헤테로원자 화합물의 작은 부류만을 분리한다.
구현예들에서, 조절가능 용매는 예컨대 용매계의 압력을 조정함에 의해 조정될 수 있거나 변형될 수 있어, 조절가능 용매는 탄화수소로부터 유기 헤테로원자 화합물을 분리한다. 예를 들어, 구현예들에서, 조절가능 용매는 용매계에서 용질로서 가장 극성인 유기 헤테로원자 화합물을 유인하거나 또는 이와 복합체화하도록 조정되거나 변형될 수 있다. 구현예들에서, 조절가능 용매는 약한 극성, 예컨대, 예를 들어, 약한 쌍극자 모멘트를 갖는 유기 헤테로원자 화합물을 끌도록 조정되거나 변형될 수 있다.
압력 변형에 부가하여, 온도 변형이 조절가능 용매계의 평형을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 온도는 복소환형 화합물의 용해도에 영향을 미치기 위해 사용될 수 있다. 복소환형 화합물의 증가된 용해도는 용매-유기계의 추출 및 선택성을 증가시킬 수 있으며, 그것에 의해 온도가 조절가능 용매를 미세 조정하는데 사용될 수 있다.
구현예에 따라 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하거나 추출하기 위한 방법에 있어서, 탄화수소 공급원료, 예컨대, 예를 들어, 원유 또는 원유 분획은 하나 이상의 유기 헤테로원자 화합물을 용질로서 용매계 안으로 끌어들이기 위해 변형되거나 조정될 수 있는 조절가능 용매와 접촉될 수 있다. 조절가능 용매와 탄화수소 공급원료의 접촉은 탄화수소 공급원료를 접촉기 또는 추출 용기 안으로 공급하고, 그리고 수성 용매를 접촉기 또는 추출 용기 내로 공급하여 탄화수소 공급원료와 수성 용매의 추출 혼합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 조절가능 용매는 가압된 이산화탄소, 물 및 선택적인 개질제로부터 형성될 수 있다. 구현예들에서, 조절가능 용매는 추출 혼합물을 형성하기 위해 탄화수소 공급원료와 사전-혼합될 수 있고, 추출 혼합물은 추출 용기에 공급될 수 있다. 용매계의 압력에서의 변화는 특이적 유기 헤테로원자 화합물을 용매계 내로 용질로서 끌어들이기 위해 조절가능 용매를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 방법은 수성 용매를 함께 조정하여 적어도 하나의 유기 헤테로원자 화합물과 용매 복합체를 선택적으로 형성하는 추출 용기 내 추출 혼합물의 추출-용기 압력 및 추출-용기 온도를 확립하는 단계를 포함할 수 있다.
수성상 이산화탄소의 용해도는 구현예에 따른 방법에 이용된 용매계의 증가하는 압력에 대해 증가할 수 있다. 또한, 용매계의 온도가 감소함에 따라 기체성 이산화탄소의 물에서의 대한 용해도가 증가한다. 그러나, 용매계에서 이산화탄소의 초임계 행동을 유지하기 위해, 구현예에 따르면, 용매계의 온도 및 압력은 임계 온도보다 높은 온도 및 이산화탄소의 임계 압력보다 높은 압력으로 유지될 수 있다. 그 결과, 조절가능 용매에서의 이산화탄소와 물의 조합된 효과는 용매가 탄화수소 공급원료로부터 용질로서 용매계 안으로 헤테로원자 화합물을 유인하거나 또는 이들과 복합체화하기 사용될 수 있게 하는 고유의 특성을 달성한다.
구현예에 따른 조절가능 용매계에서 이산화탄소는 헤테로원자 화합물 추출 또는 분리 공정에서 다중 역할을 수행할 수 있다. 초임계 이산화탄소는 다른 용매보다 양호한 확산성과 보다 낮은 점도를 가지기 때문에 탄화수소 공급원료를 통해 확산될 수 있어, 이산화탄소가 유기 헤테로원자 화합물을 용질로서 용매계 안으로 끌어들이는 물질 전달을 더 잘 개시할 수 있게 한다. 예를 들어, 구현예들에서, 헤테로원자 화합물의 극성 특성은 일반적으로 유기물을 용매의 가역적 수성 상으로 할 수 있다.
구현예들에서, 용매계의 온도, 용매계의 압력, 또는 둘 모두는 예를 들어, HCO3 -와 같이 보다 많은 또는 보다 적은 이온을 함유하도록 용매계를 조절하도록 조정될 수 있고, 그것에 의해 용매계를 극성 내화성 헤테로원자 화합물에 대해 다소간 이끌리게 하거나 또는 조절가능 용매와 유기 헤테로원자 화합물 사이에 복합체를 형성하는 용매계의 능력을 조정하게 한다. 표적 헤테로원자 화합물 성분, 예컨대, 예를 들어, 표적 유기 황 화합물, 표적 유기 질소 화합물, 표적 유기금속 화합물, 또는 이들의 조합을 제거하기 위해, 상기 표적 헤테로원자 화합물 자체의 화학구조뿐만 아니라 비점과 같은 특성은 용매계의 선택성을 초래하는 온도 및 압력 파라미터에 영향을 줄 수 있다. 다양한 구현예에서 탄화수소 공급원료로부터 제거될 수 있는 헤테로원자 화합물의 비-제한적인 예는 피롤, 피리딘, 퀴놀린, 인돌, 카바졸, 벤조티오펜, 티오펜, 디벤조티오펜, 7,8,9,10-테트라하이드로-벤조[b]나프토[2,3-d]티오펜, 니켈-테트라페닐-포르피린, 및 바나딜-테트라페닐-포르피린을 포함한다. 구체적으로 열거된 헤테로원자 화합물은 단지 예시적이고 본 개시내용의 구현예에 따라 제거될 수 있는 모든 헤테로원자 화합물을 총망라한 목록인 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
다양한 구현예에 따라 탄화수소 공급원료로부터 제거될 수 있는 헤테로원자 화합물은 다양한 화학 구조를 가질 수 있다. 따라서, 탄화수소 공급원료로부터 제거되어야 하는 화합물은 충격을 가질 것이며, 예를 들어 용매계의 압력 및 온도 중 적어도 하나의 조정과 같이 요구되는 용매 조정의 적절한 양을 결정할 수 있다. 추가로, 구현예들에서, 탄화수소로부터 특정한 유기 헤테로원자 화합물의 분리를 위한 조절가능 용매의 선택은 탄화수소 상으로부터 추출 혼합물의 상분리에 기인한 용매 상으로의 유기헤테로 원자 화합물의 물질 전달에 영향을 줄 수 있다.
조절가능 용매의 단일 스트림 또는 일련의 스트림이, 예를 들어, 탄화수소로부터 유기 황 화합물, 유기 질소 화합물, 및 유기금속 화합물 중 적어도 하나와 같은 헤테로원자 화합물을 선택적으로 분리하기 위해 사용될 수 있다. 구현예들에서, 분리는 일련의 십자류 또는 역류 접촉기 또는 추출 용기, 예컨대, 예를 들어, 충전층 접촉기, 유동층 접촉기, 및 배플드 접촉기에서 조절가능 용매 및 탄화수소를 작동시킴으로써 진행할 수 있다.
임의의 특정한 이론에 의한 구속됨 없이, 다양한 유기 헤테로원자 화합물은 극성을 갖기 때문에, 이들은 탄화수소 상으로부터 조절가능 용매에 존재하는 HCO3 - 이온의 활성을 통해 용매의 수성 상으로 분리될 수 있는 것으로 여겨진다. 일시적 복합체는 극성 헤테로원자 화합물과 HCO3 - 이온 사이에서 형성될 수 있다고 여겨진다. 예를 들어, 디벤조티오펜과 HCO3 - 사이에 형성된 일시적 복합체는 다음과 같다:
Figure 112019079493051-pct00001
질소를 함유하는 유기 헤테로원자 화합물은 또한 극성 행동을 할 수 있다. 그러나, 유기 황 화합물과 달리, HCO3 - 또는 H+는 특정 화합물에서, 질소 결합이 양극성 또는 음극성을 갖기 때문에 유기 질소 화합물을 끌어당길 수 있다. 예를 들어, 카바졸에서, N―H 결합은 양극성 또는 음극성을 가질 수 있으며, 따라서 하기 복합체가 조절가능 용매와 카바졸 사이에 형성될 수 있다:
Figure 112019079493051-pct00002
; 또는
Figure 112019079493051-pct00003
헤테로원자 복합체의 이전의 묘사는 단지 설명적이고 임의의 구현예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 유사한 반응 기전이 다른 유기 헤테로원자 화합물 예컨대, 예를 들어, 유기 황-함유 복소환형 화합물, 유기 질소-함유 복소환형 화합물, 및 유기금속 화합물의 분리에 관하여 발생할 수 있다.
원유 분획으로부터 헤테로원자 화합물을 제거 또는 추출하기 위한 조절가능 및 전환가능 스마트 용매계는 심각한 처리 문제 없이 비독성, 비가연성, 재활용성, 환경친화적이고, 원유 분획의 교차-오염을 일으키지 않는다. 보다 상세하게 기술되겠지만, 일단 헤테로원자 화합물이 탄화수소 공급원료로부터 제거되면, PAH는 또한 선택적으로 양성자성 공통 용매를 함유하는 비양성자성 용매 시스템에서 생성된 헤테로원자-화합물 결핍 스트림으로부터 회수될 수 있다. PAH 및 헤테로원자 화합물 둘 모두는 비양성자성 용매 시스템에 일반적으로 가용성이기 때문에, 헤테로원자 화합물 (PAH는 아님)이 이산화탄소를 포함하는 조절가능 용매계에 가용성인 반면, 구현예에 따른 추출 시스템에서는 헤테로원자 화합물이 먼저 탄화수소 공급원료로부터 제거되고, 이어서 PAH 화합물이 제거된다.
탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하거나 추출하기 위한 방법의 구현예에서 시행될 수 있는, 도　2의 추출 시스템 (200)을 다시 참고로 하면, 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210)은 도　3에서 개략적으로 도시된 단계적인 HC 추출 시스템 (301)으로 구성될 수 있다. 구현예에 따르면, 도　2의 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210)은 도　5에서 개략적으로 도시된 후-분리 HC 추출 시스템 (502)으로 구성될 수 있다. 단계적인 HC 추출 시스템 (301) 및 후-분리 HC 추출시스템 (502) 둘 모두는 도　4의 추출 용기 (320)가 하나의 예시적 구현예인, 다중 추출 용기 (예컨대 320, 320a, 320b, 320c)를 포함한다.
도 3 및 도 5와 관련하여, 단계적인 HC 추출 시스템 (301)에 있어서 탄화수소 공급원료 (20)는 헤테로원자 화합물의 다중 추출을 거치고, 여기서 각각의 추출은 그것의 극성에 따라 헤테로원자 화합물의 부분을 제거한다. 헤테로원자-화합물 결핍 스트림은 헤테로원자 화합물의 다중 추출 후 단계적인 HC 추출 시스템 (301)을 떠난다. 후-분리 HC 추출 시스템 (502)(도5에 도시됨)에서, 탄화수소 공급원료 (20)는 80% 내지 100%, 90% 내지 100%, 95% 내지 100%, 98% 내지 100%, 또는 98% 내지 99%와 같이 실질적으로 모든 헤테로원자 화합물의 초기 추출을 거친다. 헤테로원자-화합물 결핍 스트림은 초기 추출 후 후-분리 HC 추출시스템 (502)을 떠나고, 그리고 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (20)은 그것의 극성에 따라 헤테로원자 화합물의 하나 이상의 추가의 부분을 제거하도록 추가의 추출을 거친다.
단계적인 HC 추출 시스템 (301)(도　3)으로 구성되든 또는 후-분리 HC 추출 시스템 (502)(도　5)으로 구성된, 구현예에 따른 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (210)(도　2)은 적어도 하나의 추출 용기 (320)를 포함한다. 추출 용기 (320)의 구현예는 도　4에 제공되어 있다. 추출 용기 (320)는 추출-용기 몸체 (400)를 포함한다. 추출 공급물 (15)은 추출-용기 몸체 (400)의 바닥으로, 예컨대 바닥 분무식 노즐 (412)에 의해 도입될 수 있다. 구현예들에서, 추출 공급물 (15)은 추출-용기 몸체 ( (400) 안으로 공급물 (15)의 도입 이전에 형성된 탄화수소 공급원료 및 조절가능 용매의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도　3에서 나타낸 바와 같이, 탄화수소 공급원료 (20)는 제1 3-방향 밸브 (310a)에서 제1 용매 투입 (345a)으로부터 조절가능 용매와 혼합될 수 있어 제1 추출 용기 (320a) 안으로 도입되기 전에 제1 추출 공급물 (15a)을 형성한다. 구현예들에서, 추출 공급물 (15)은 탄화수소 공급원료일 수 있어, 탄화수소 공급원료의 혼합은 추출-용기 몸체 (400) 내에서 일어난다. 조절가능 용매 공급물 (18)은 조절가능 용매를 추출-용기 몸체 (400)의 최상부 안으로, 예컨대 최상부 분무식 노즐 (414)에 의해 도입할 수 있다.
도　4를 참조로 하면, 추출 공급물 (15)이 추출-용기 몸체 (400)로 들어가기 때문에, 추출 공급물 (15)에서의 탄화수소의 액적 및 스프레이는 분무 추진력에 의해서 그리고 추출-용기 몸체 (400)의 바닥을 채움에 의해서와 같이 상향으로 흐를 수 있다. 조절가능 용매 공급물 (18)로부터 조절가능 용매의 액적 및 스프레이는 분무 추진력 및 중력 힘에 의해서와 같이 추출-용기 몸체 (400)에서 하향으로 흐를 수 있다. 구현예들에서, 추출 공급물 (15) 및 조절가능 용매는 조절가능 용매의 밀도가 추출 공급물 (15)에서의 탄화수소의 밀도보다 크게 되도록 맞추어질 수 있다. 밀도에서의 이 차이는 조절가능 용매가 추출 공급물 (15)의 성분에 접촉하고 탄화수소 상을 통과하는 것을 야기할 수 있다. 따라서, 구현예들에서, 추출 공급물 (15) 및 조절가능 용매는 추출-용기 몸체 (400) 내에서 반대-흐름 접촉으로 진행하고, 그것에 의해 추출 공급물 (15)과 조절가능 용매 사이의 접촉의 체류시간을 증가시킨다. 추출-용기 몸체 (400)는 조절가능 용매와 추출 공급물 (15)의 성분의 상호혼합을 촉진하기 위해 배플 (405) 또는 회전하는 혼합장치 (도시되지 않음)와 같은 구조를 선택적으로 포함할 수 있다.
구현예들에서, 추출 공급물 (15) 및 조절가능 용매의 성분으로부터 유래된 액적은 합체되어 별개의 균질한 상을 형성할 수 있다. 추출 공급물 (15)의 탄화수소가 조절가능 용매 보다 치밀한 구현예에 있어서, 추출-용기 몸체 (400) 안으로 이들 성분의 흐름은 역전될 수 있다 (즉, 추출 공급물 (15)은 추출-용기 몸체 (400)의 최상부 안으로 도입될 수 있고, 조절가능 용매 공급물 (18)은 추출-용기 몸체 (400)의 바닥 안으로 도입될 수 있다). 추출 공급물 (15)과 조절가능 용매 사이의 접촉 동안, 유기 헤테로원자 화합물은, 예를 들어, 조절가능 용매와 복합체를 형성함에 의해 용질로서 조절가능 용매의 용매 상 안으로 유인될 수 있다. 따라서, 추출 공급물 (15)과 조절가능 용매가 일정 기간 상호작용한 후, 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (17)은 추출-용기 몸체 (400)의 중간으로부터 추출될 수 있다. 유기 헤테로원자 화합물이 풍부하게 되는 조절가능 용매는 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (125)으로 추출-용기 몸체 (400)의 바닥으로부터 제거될 수 있다.
추출 용기 (210)에서 추출 공급물 (15)과 조절가능 용매의 접촉 동안, 추출-용기 몸체 (400) 내의 압력 및 온도 중 적어도 하나는 용매가 추출 공급물 (15)에서 가장 극성 성분을 끄는 이온을 가지게 조정하도록 변형될 수 있다. 표적 유기 헤테로원자 화합물, 예컨대, 예를 들어, 유기 황 복소환형 화합물, 유기 질소 복소환형 화합물, 및 유기금속 화합물은 자연적으로 분자구조에서 극성을 갖는다. 이들 화합물의 상대 극성은 다양할 수 있다. 예를 들어, 일부 유기금속 화합물은 황-함유 복소환형 화합물 또는 질소-함유 복소환형 화합물보다 더 극성 행동을 나타낼 수 있다 (즉, 더 큰 극성을 가질 수 있다). 복소환형 화합물의 극성 행동을 설명하기 위해, 디벤조티오펜은 그것의 다른 결합된 탄소 원자보다 양전기인 황 원자를 갖는다는 것을 고려한다. 특히, 디벤조티오펜의 비국소화된 전자는 그것의 고리 구조의 내부로 끌어 들여질 수 있으며, 따라서 황 원자의 외부 껍질은 또한 전자쪽으로 내부로 끌어 들여질 수 있다. 그 결과, 고리에 부착된 황 원자는 전기 양성으로되고, 극성 특성을 갖는 디벤조티오펜을 제공한다.
도　4를 다시 참조하면, 추출-용기 몸체 (400)에서 추출 공급물 (15)과 조절가능 용매의 접촉 동안, 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (17)과 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (125)으로 추출 공급물 (15)의 분리를 성취하는 다중 상이 형성된다. 특히, 추출-용기 몸체 (400)에 상주하는 유체는 4개의 상 영역 (410, 420, 430, 및 440)으로 분할될 수 있다. 각각의 상 영역은 점선에 의해 도　4에서 표시되는 상 경계 (415, 425, 435)에 의해 인접한 상 영역(들)로부터 분리된다. 구현예에 따르면, 추출-용기 몸체 (400)의 최상부는 조절가능 용매로부터 초임계 및 아임계 이산화탄소를 포함하거나 이들로 본질적으로 구성되는 용매 상 (410)을 포함할 수 있다. 상 경계 (415) 아래는 결핍 상 (420)으로, 헤테로원자 화합물 및 이산화탄소에서 희박한 탄화수소를 포함할 수 있다. 구현예들에서, 추출-용기 몸체 (400)로부터 추출된 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (17)은 결핍 상 (420)으로부터 추출될 수 있다. 상 경계 (425) 아래는 혼합 상 (430)으로, 수성 이산화탄소, 물, 수소 이온, 카본산, 탄화수소, 및 초임계 이산화탄소의 혼합물을 포함할 수 있다. 추출 용기의 바닥에는 풍부 상 (440)으로, 용질로서 헤테로원자 화합물에 풍부한 수성 이산화탄소, 수소 이온, 물, 카본산, 및 용매를 포함할 수 있다. 추출 용기로부터 추출된 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (125)은 풍부 상 (440)으로부터 추출될 수 있다.
추출-용기 몸체 (400)에서 상의 전개는 추출-용기 몸체 (400) 내에서 용매계의 압력에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 유기 헤테로원자 화합물과 조절가능 용매 사이의 복합체는 용매계에서의 압력 증가 또는 감소에 의해 유도될 수 있다. 이론에 의한 구속됨 없이, 조절가능 용매에 대한 압력의 증가는 H2CO3(aq)와 H+(aq)　+　HCO3 -(aq) 사이의 평형 이동을 촉진한다고 여겨진다. 또한, 물에서 이산화탄소의 용해도는 용매계의 온도가 증가함에 따라 증가한다. 그러나, 일단 HCO3 -와 헤테로원자 화합물 사이에 착물이 형성되면, 반응이 촉진되어 물에서 CO2가 H2CO3(aq)를 형성하고, H+(aq)　+　HCO3 -(aq)로 해리할 수 있어 HCO3 - (aq)의 농도를 유지한다. 따라서, H+(aq) + HCO3 -(aq)로 H2CO3(aq)의 등가의 분해를 통해 복합체를 형성한 직후에 평형이 확립된다. 따라서, 구현예들에서, 추출-용기 몸체 (400)에서 압력을 증가시키는 것은 하나의 HCO3 -(aq) 이온과 유기 헤테로원자 화합물의 하나의 분자 사이에 착물의 형성을 촉진한다. 유사하게, 압력의 감소는 반대 방향으로 이전의 기전을 구동할 것이고 이온과 유기 헤테로원자 화합물 사이의 복합체의 형성을 감소시킬 것이거나 용액에 이미 존재하는 임의의 복합체를 분해시킬 것이다. 따라서, 유기 헤테로원자 화합물은 용매로부터 분출될 수 있거나 압력을 감소시킴에 의해 용매로부터 응집되거나 침전될 수 있다는 것이 분명하다.
추출-용기 몸체 (400)에 적용된 압력은 사용된 조절가능 용매와 추출하고자 하는 표적 유기 헤테로원자 화합물에 따라 달라질 수 있다. 구현예들에서, 압력은 특이적 헤테로원자 화합물의 극성에 따라 특이적 유기 헤테로원자 화합물을 끌기 위해 다소간 HCO3 -을 생성하도록 다변할 수 있다. 구현예들에서, 헤테로원자 화합물의 추출 동안 추출-용기 몸체 (500)에서의 압력은 약 2 바 내지 약 300 바, 예컨대 약 20 바 내지 약 275 바일 수 있다. 구현예들에서, 수축기에서의 압력은 약 50 바 내지 약 250 바, 예컨대 약 75 바 내지 약 225 바일 수 있다. 여전히 구현예에서, 추출 용기에서의 압력은 약 100 바 내지 약 200 바일 수 있다. 다른 구현예에서, 수축기에서의 압력은 약 125 바 내지 약 175 바일 수 있다. 다른 구현예에서, 추출 용기에서의 압력은 약 2 바 내지 약 20 바, 예컨대 약 18 바일 수 있다. 이전의 범위는 개시된 말단점 사이의 각각의 점을 포함하는 것으로 의도되고 2 바와 300 바 사이의 각각의 압력 점은 본 개시내용에서 구상된다는 것이 이해되어야 한다.
도 2를 참고로 하면, 추출 용기 (210)에서의 온도는 사용된 조절가능 용매와 추출되는 표적 유기 헤테로원자 화합물에 따라 달라질 수 있다. 이산화탄소가 조절가능 용매인 구현예에서, 추출 용기 (210)에서의 온도는 이산화탄소의 임계 온도 이상일 수 있고, 예컨대 이산화탄소의 임계 온도보다 약 20℃ 클 수 있다. 구현예들에서, 추출 용기 (210)에서의 온도는 이산화탄소의 임계 온도보다 약 40℃ 이상일 수 있고, 예컨대 이산화탄소의 임계 온도보다 약 60℃ 클 수 있다. 구현예들에서, 추출 용기 (210)에서의 온도는 약 150℃ 이하, 예컨대 약 80℃ 이하일 수 있다.
도　3을 참고로 하면, 단계적인 HC 추출 시스템 (301)에서, 헤테로원자 화합물의 다수 부분이 탄화수소 공급원료 (20)로부터 순차적으로 추출되고, 그리고 단계적인 HC 추출 시스템 (301)으로부터의 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)은 헤테로원자 화합물의 다수의 부분이 제거된 후 PAH 추출 시스템 (240)(도　2)으로 이송된다. 단계적인 HC 추출 시스템 (301)에서, 탄화수소 공급원료 (20)는 제1 3-방향 밸브 (310a)에서의 제1 용매 투입 (345a)으로부터 조절가능 용매와 혼합될 수 있고, 예를 들어, 제1 추출 용기 (320a) 안으로 도입된 제1 추출 공급물 (15a)을 형성한다. 제1 추출 용기 (120a)는 이전에 기재된, 도　4의 추출 용기 (320)와 동일한 방식으로 구성될 수 있다. 탄화수소 공급원료 (20)는 원유 또는 원유 분획, 특히 약 165℃ 내지약 430℃의 비점 범위를 갖는 원유 분획을 함유할 수 있다. 탄화수소 공급원료 (20)는 높은 수준의 헤테로원자 화합물을 함유할 수 있다. 탄화수소 공급원료 (20)의 온도는 탄화수소 공급원료 (20)에 존재하는 헤테로원자 화합물의 유형에 의존하여 25℃ 내지 약 150℃로 조정되거나 또는 유지될 수 있다.
제1 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (325a)은 제1 추출 용기 (320a)를 떠나 제1 이젝터 용기 (330a)로 이송된다. 제1 이젝터 용기 (330a)에서, 헤테로원자 화합물과 조절가능 용매의 혼합물을 함유하는 제1 헤테로 원자-화합물 풍부 스트림 (325a)은 감압될 수 있거나 또는 냉각될 수 있어 헤테로원자 화합물이 용액에서 나오게 한다. 제1 이젝터 용기 (330a)가 감압된 경우, 카본산이 수성 CO2로 전환되고 용매 상으로부터 헤테로원자 화합물을 분출하기 때문에 가역적 카본산은 덜 산성으로 된다. 구현예들에서, 제1 이젝터 용기 (330a)의 감압은 분출 공정 중에 계속적으로 또는 반-계속적으로 발생할 수 있다. 구현예들에서, 감압은 가장 덜 극성인 헤테로원자 화합물을 먼저 방출하고, 이어서 헤테로원자 화합물의 여과 또는 흡착이 뒤따르도록 일련의 상이한 회수 용기에서 단계적으로 수행될 수 있다.
헤테로원자 화합물은 헤테로원자-화합물 분별기 (240)로 이전되는 제1 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350a)과 같이 제1 이젝터 용기 (330a)의 외부로 이전될 수 있다 (도　2 참고). 구현예들에서, 제1 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350a)은 제1 이젝터 용기 (330a) 내의 헤테로원자 화합물을 여과하고, 흡착제 상에 헤테로원자 화합물을 흡착시키거나, 또는 방향족 용매에서 헤테로원자 화합물을 용매화시킴에 의해 형성될 수 있다. 제1 이젝터 용기 (330a)에서의 조절가능 용매 성분 예컨대 이산화탄소 및 물은 제1 용매-재순환 스트림 (335a)으로 제1 용매 재생기 (340a)로 이전될 수 있다. 제1 용매 재생기 (340a)는 그런 다음 조절가능 용매를 제1 용매투입 (345a)을 통해 탄화수소 공급원료 (20)의 추가의 부분에 다시 공급할 수 있다.
제1 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (17a)은 제1 추출 용기 (320a)로부터 제2 용매 투입 (345b)으로부터의 조절가능 용매와 혼합된 제2 3-방향 밸브 (310b)로 이송되고, 그리고 제2 추출 공급물 (15b)로 제2 추출 용기 (320b)로 이송된다. 제2 추출 공급물 (15b)은 약 25℃ 내지 약 150℃의 온도로 조정되거나 또는 유지될 수 있다. 제2 추출 용기 (320b)에서, 헤테로원자 화합물의 추가의 부분은 제2 추출 공급물 (15b)로부터 제거된다. 구현예들에서, 제2 추출 용기 (320b)에서의 조건은 제1 추출 용기 (320a)에서의 제1 추출 공급물 (15a)로부터 추출된 헤테로원자 화합물의 것보다 낮은 정도의 극성을 갖는 헤테로원자 화합물의 추출을 목표로 하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 제2 추출 용기 (320b)의 압력은 제1 추출 용기 (320a)에서의 추출을 수행하기 위해 사용되었던 것보다 더 큰 수준으로 유지될 수 있다. 제1 추출 용기 (320a)에서의 제1 추출 공정에 유사하게, 제2 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (325b)은 제2 추출 용기 (320b)로부터 제2 이젝터 용기 (330b)로 이송된다. 제2 이젝터 용기 (330b)는 감압된다. 제2 이젝터 용기 (330b)가 감압된 경우, 카본산이 수성 CO2로 전환되고 용매 상으로부터 헤테로원자 화합물을 분출하기 때문에 가역적 카본산은 덜 산성으로 된다. 구현예들에서, 제2 이젝터 용기 (330b)의 감압은 분출 공정 중에 계속적으로 또는 반-계속적으로 발생할 수 있다. 구현예들에서, 감압은 가장 덜 극성인 헤테로원자 화합물을 먼저 방출하고, 이어서 헤테로원자 화합물의 여과 또는 흡착이 뒤따르도록 일련의 상이한 회수 용기에서 단계적으로 수행될 수 있다.
제2 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350b)은 헤테로원자-화합물 분별기 (240)(도　2 참고)로 이송될 수 있고 제2 이젝터 용기 (330b)에서의 조절가능 용매의 성분은 제2 용매-재순환 스트림 (335b)으로 제2 용매 재생기 (340b)로 이송될 수 있다. 구현예들에서, 제2 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350b)은 제2 이젝터 용기 (330b) 내의 헤테로원자 화합물을 여과하고, 흡착제 상에 헤테로원자 화합물을 흡착시키거나, 또는 방향족 용매에서 헤테로원자 화합물을 용매화시킴에 의해 형성될 수 있다. 제2 용매 재생기 (340b)는 그런 다음 조절가능 용매를 제2 용매투입 (345b)을 통해 제1 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (17a)의 추가의 부분에 다시 공급할 수 있다.
제2 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (17b)은 제2 추출 용기 (320b)로부터 제3 용매 투입 (345c)으로부터의 조절가능 용매와 혼합되는 제3 3-방향 밸브 (310c)로 이송되고, 그리고 제3 추출 공급물 (15c)로서 제3 추출 용기 (320c)로 이송된다. 제3 추출 공급물 (15c)은 약 25℃ 내지 약 150℃의 온도로 조정될 수 있거나 또는 유지될 수 있다. 제3 추출 용기 (320c)에서, 헤테로원자 화합물의 추가의 부분은 제3 추출 공급물 (15c)로부터 제거된다. 구현예들에서, 제3추출 용기 (320c)에서의 조건은 제1 추출 용기 (320a)에서의 제1 추출 공급물 (15a)로부터 그리고 제2 추출 용기 (320b)에서의 제2 추출 공급물 (15b)로부터 추출된 헤테로원자 화합물의 것보다 낮은 정도의 극성을 갖는 헤테로원자 화합물의 추출을 목표로 하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 제3 추출 용기 (320c)은 제1 추출 용기 (320a) 및 제2 추출 용기 (320b)에서의 추출을 수행하기 위해 사용되었던 것보다 더 큰 압력으로 유지될 수 있다. 제1 추출 용기 (320a)에서의 제1 추출 공정에 유사하게, 제3 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (325c)은 제3 추출 용기 (320c)로부터 제3 이젝터 용기 (330c)로 이송된다. 제3 이젝터 용기 (330c)는 감압된다. 제3 이젝터 용기 (330c)가 감압된 경우, 카본산이 수성 CO2로 전환되고 용매 상으로부터 헤테로원자 화합물을 분출하기 때문에 가역적 카본산은 덜 산성으로 된다. 구현예들에서, 제3 이젝터 용기 (330c)의 감압은 분출 공정 중에 계속적으로 또는 반-계속적으로 발생할 수 있다. 구현예들에서, 감압은 가장 덜 극성인 헤테로원자 화합물을 먼저 방출하고, 이어서 헤테로원자 화합물의 여과 또는 흡착이 뒤따르도록 일련의 상이한 회수 용기에서 단계적으로 수행될 수 있다.
제3 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350c)은 헤테로원자-화합물 분별기 (240)(도　2 참고)로 이송될 수 있고 제3 이젝터 용기 (330c)에서의 조절가능 용매의 성분은 제3 용매-재순환 스트림 (335c)으로 제3 용매 재생기 (340c)로 이송될 수 있다. 구현예들에서, 제3 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350c)은 제3 이젝터 용기 (330c) 내의 헤테로원자 화합물을 여과하고, 흡착제 상에 헤테로원자 화합물을 흡착시키거나, 또는 방향족 용매에서 헤테로원자 화합물을 용매화시킴에 의해 형성될 수 있다. 제3 용매 재생기 (340c)는 그런 다음 조절가능 용매를 제3 용매투입 (345c)을 통해 제2 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (17b)의 추가의 부분에 다시 공급할 수 있다.
비제한적인 예시적 구현예에 있어서, 제1 추출 용기 (320a)는 2 바 내지 300 바의 압력 P1에서 작동될 수 있어 상대적으로 높은 극성을 갖는 헤테로원자 화합물을 표적으로 한다. 제2 추출 용기 (320b)는, P2　>　P1인, 2 바 내지 300 바의 압력 P2에서 작동될 수 있어 제1 추출 용기 (320a)에서 추출된 헤테로원자 화합물의 것보다 낮은 극성을 갖는 헤테로원자 화합물을 표적으로 한다. 제3 추출 용기 (320c)는, P3　>　P2　>　P1인, 2 바 내지 300 바의 압력 P3에서 작동될 수 있어 최초 탄화수소 공급원료에서 최저 극성을 갖는 헤테로원자 화합물을 표적으로 한다.
제3 추출 용기 (320c)로부터, 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (30)은 탄화수소 공급원료 (20)에 존재하는 다핵 방향족 탄화수소가 풍부한 실질적으로 탄화수소 상으로 나타나지만, 이로부터 모든 또는 상당한 부분 예컨대 80%, 90%, 95%, 99%, 또는 99.9%의 헤테로원자 화합물은 제거되었다. 단계적인 HC 추출 시스템 (301)은 단지 3개의 추출 용기, 즉, 제1 추출 용기 (320a), 제2 추출 용기 (320b) 및 제3 추출 용기 (320c)를 포함하는 것으로 도　2에 예시되어 있지만, 그 초과 또는 그 미만의 추출 용기가 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 단계적인 HC 추출 시스템 (301)은 단지 2개의 추출 용기를 포함할 수 있거나 또는 고려된 단계적인 추출 시스템의 비용 유효성에 의존하여, 4, 5, 10, 20 또는 20 초과의 추출 용기를 포함할 수 있다. 특히, 수많은 부류의 헤테로원자 화합물이 표적화된 경우는 3개 초과의 추출 용기가 유리할 수 있고, 이들 모두는 추출 용기에서의 조절가능 용매의 조건이 각각의 개별 추출 용기에서 하나의 부류를 추출하도록 정확하게 맞추어질 수 있도록, 극성의 정량화가능 정도에 따라 변한다.
도　5를 참고로 하면, 후-분리 HC 추출 시스템 (502)은 후-분리 HC 추출 시스템 (502)에서 탄화수소 공급원료 (20)가 탄화수소 공급원료 (20)에 존재하는 실질적으로 모든 헤테로원자 화합물의 초기 추출을 거친다는 점에서 도　3의 단계적인 HC 추출 시스템 (301)의 변형이다. 후-분리 HC 추출 시스템 (502)에서, 탄화수소 공급원료 (20)는 용매 투입 (345)으로부터 조절가능 용매와 3-방향 밸브 (310)에서 혼합될 수 있고 추출 공급물 (15)로 추출 용기 (320)로 이송된다. 추출 용기 (320)에서의 압력 및 온도 조건은 추출 공급물 (15)에서의 실질적으로 모든 헤테로원자 화합물이 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (21)으로 추출 용기 (320)를 떠나는 수성상에 용매화되는 반면, 추출 스트림의 PAH 성분은 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (22)으로 추출 용기 (320)를 떠나는 유기상에 유지되도록 조절가능 용매를 조절하도록 조정될 수 있다. 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (30)은 추출 용기 (320)로부터 PAH 추출 시스템으로 이송될 수 있다 (도　2 참고). 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (20)은 제1 추출 공급물 (15a)을 형성하기 위해 제1 3-방향 밸브 (310a)에서의 제1 용매 투입 (345a)으로부터 조절가능 용매와 혼합되어 진 후 제1추출 용기 (320a)로 이송될 수 있다.
도　5에 도시된 구현예에 있어서, 단계적인 HC 추출 시스템 (301)에서와 달리 PAH가 거의 결여된 제1 추출 공급물 (15a)은 제1 추출 용기 (320a), 제2 추출 용기 (320b) 및 제3 추출 용기 (320c)에서 헤테로원자 화합물의 다수의 추출을 거칠 수 있다. 추출 용기 (320a, 320b, 320c)로부터의 헤테로원자-화합물 풍부 스트림 (325a, 325b, 325c)은 각각의 이젝터 용기 (330a, 330b, 330c)로 이송되고, 여기서 각각으로부터의 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350a, 350b, 350c)은 헤테로원자-화합물 분별기 (240)(도　2 참고)로 이송된다. 이젝터 용기 (330a, 330b, 330c)로부터, 용매-재순환 스트림 (335a, 335b, 335c)은 용매 투입 (345a, 345b, 345c) 및 3-방향 밸브 (310a, 310b, 310c)를 통해 추출 용기 (320a, 320b, 320c) 안으로 다시 재도입되는 용매 재생기 (340a, 340b, 340c)로 이송될 수 있다.
도　3의 단계적인 HC 추출 시스템 (301)에서와 같이, 도　5의 후-분리 HC 추출 시스템 (502)은 단지 3개의 추출 용기, 즉, 제1 추출 용기 (320a), 제2 추출 용기 (320b) 및 제3 추출 용기 (320c)를 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 그 초과 또는 그 미만의 추출 용기가 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 후-분리 HC 추출 시스템 (502)은 단지 2개의 추출 용기를 포함할 수 있거나 또는 고려된 단계적인 추출 시스템의 비용 유효성에 의존하여, 4, 5, 10, 20 또는 20 초과의 추출 용기를 포함할 수 있다. 특히, 수많은 부류의 헤테로원자 화합물이 표적화된 경우는 3개 초과의 추출 용기가 유리할 수 있고, 이들 모두는 추출 용기에서의 조절가능 용매의 조건이 각각의 개별 추출 용기에서 하나의 부류를 추출하도록 정확하게 맞추어질 수 있도록, 극성의 정량화가능 정도에 따라 변한다.
도　2 및 6에 대해 참고하여, 추출 시스템 (200)의 헤테로원자-화합물 분별기 (240)가 이제 기재될 것이다. 탄화수소 스트림으로부터 헤테로원자 화합물 및 PAH를 회수하기 위한 방법에 있어서, 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (600)으로부터 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350)은 HC 분별 스트림 (355)을 형성하도록 3-방향 밸브 (610) 또는 다른 적합한 디바이스에서 HC 용매 스트림 (635)에 함유된 HC-추출 용매계와 혼합될 수 있다. HC-추출 용매계는 헤테로원자-화합물 회수 스트림 (350)에서의 헤테로원자 화합물이 가용성인 임의의 용매, 특히 분리 공정 예컨대 분별 증류에 대해 가장 수행성인 용매를 포함할 수 있다. 구현예들에서, HC-추출 용매계는 방향족 용매, N-메틸피롤리돈 (NMP), 디메틸설폭사이드 (DMSO), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
HC 분별 스트림 (355)은 HC 분별 스트림 (355)이 분리 공정을 겪는 분별 용기 (620) 안으로 도입될 수 있다. 구현예들에서, 분리 공정은 HC 분별 스트림 (355)에서 다양한 헤테로원자 화합물 성분의 비점 변이에 의존적이다. 예를 들어, 분리 공정은 분별 증류를 포함할 수 있다. 분리 공정은 헤테로원자 화합물의 혼합물을 포함하는 HC 분별 스트림 (355)을 다중 헤테로원자-화합물 용질 분획 (650a, 650b, 650c, 650d, 650e)으로 분리한다. 다중 헤테로원자-화합물 용질 분획 (650a, 650b, 650c, 650d, 650e)은 각각의 헤테로 원자-화합물 회수물 (601a, 601b, 601c, 601d, 601e)에서 임의의 화학적으로 적합한 기술에 의해 회수될 수 있다. 구현예들에서, 헤테로원자-화합물 용질 분획 (650a, 650b, 650c, 650d, 650e) 각각은 특정 분자 구조의 매우 순수한 헤테로원자 화합물을 함유할 수 있다. 용매-재순환 스트림 (625)은 HC 용매 스트림 (635)을 통해 분별 용기 (620) 안으로 재도입을 위해 용매 재생기 (630)로 지향될 수 있다.
도　2 및 6을 참고로 하면, 탄화수소 공급원료 (20)로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 PAH를 회수하기 위한 방법은 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (200)으로부터 또는, 더 상세하게는, 헤테로원자-화합물 추출 시스템 (200)의 추출 용기 (240)로부터 PAH 추출 시스템 (700) 또는, 더 상세하게는, PAH 추출 시스템 (700)의 PAH 추출기 (720)로 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)을 이전시키는 단계를 포함할 수 있다. 구현예들에서, PAH 추출기 (720)는 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)이 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)으로부터 PAH 화합물을 추출하는 제2 용매계와 조합되는 용기이다. 제2 용매계는, 예를 들어, PAH 추출기 (720) 안으로 도입된 PAH 추출 공급물 (35)을 형성하도록, PAH 용매 투입 (525)과 유체 소통하는 3-방향 밸브 (710)에서 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)과 혼합될 수 있다. 제2 용매계는, 예를 들어, 방향족 용매, N-메틸피롤리돈 (NMP), 디메틸설폭사이드 (DMSO), 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 비양성자성 용매를 포함할 수 있다. 구현예들에서, 제2 용매는, 예를 들어, 양성자성 보조-용매 예컨대 물 또는 아세트산을 추가로 포함할 수 있다.
PAH 추출기 (720)에서, 예를 들어 약 3분 내지 약 2시간의 충분한 체류 시간 후, 헤테로원자-화합물 결핍 스트림 (21)의 성분의 상 분리는 용매에서의 PAH 화합물의 혼합물 중 PAH가 실질적으로 결여된 PAH-결핍 상 및 PAH-풍부 상을 초래하도록 발생한다. PAH-결핍 상은, 예를 들어, 수소화처리와 같은 추가의 가공처리를 위해 라피네이트 스트림 (40)으로 라피네이트 회수 용기 (703)로 이송될 수 있다. PAH-풍부 상은 PAH 분별 용기 (810)를 포함하는 PAH 분별기 (800)로 PAH 회수 스트림 (750)으로 이송될 수 있다. 따라서, PAH 회수 스트림 (750)은 PAH 회수 스트림 (750)이 분리 공정을 겪는 PAH 분별 용기 (810) 안으로 도입될 수 있다. 일 구현예에서, 분리 공정은 PAH 회수 스트림 (750)에서의 다양한 PAH 성분의 비점 변이에 대해 의존적이다. 예를 들어, 분리 공정은 분별 증류를 포함할 수 있다. 분리 공정은 PAH 화합물의 혼합물을 포함하는 PAH 회수 스트림 (750)을 다중 PAH 용질 분획 (850a, 850b, 850c, 850d, 850e)으로 분리한다. 다중 PAH 용질분획 (850a, 850b, 850c, 850d, 850e)은 각각의 PAH-화합물 회수물 (602a, 602b, 602c, 602d, 602e)에서 임의의 화학적으로 적합한 기술에 의해 회수될 수 있다. 구현예들에서, PAH 용질 분획 (850a, 850b, 850c, 850d, 850e) 각각은 특정 분자 구조의 매우 순수한 PAH 화합물을 함유할 수 있다. 용매-재순환 스트림 (815)은, 예를 들어, PAH 용매 투입 (825)을 통해 PAH 추출 시스템 (700) 안으로 재도입을 위해 용매 재생기 (820)로 지향될 수 있다. 구현예들에서, PAH 용질 분획 (850a, 850b, 850c, 850d, 850e)은 임의의 잔존 용매에 2-4 사이클 PAH, 3-4 사이클 PAH, 또는 2 내지 5개의 사이클 PAH를 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 또는 구성될 수 있다.
탄화수소 라피네이트를 생산하는 방법, 및 탄화수소 공급원료로부터 유기 헤테로원자 화합물 및 다핵 방향족 탄화수소를 분리하거나 추출하는 방법의 구현예가 기재되었다. 본 방법은 이들이 종래의 석유 정제 공정과 통합될 때 원유 분획의 수소화처리 동안에 광범위한 문제를 제거하기 위해 연속적인 분리 공정에서 원유 및 원유 분획으로부터 점착력 있는 헤테로원자 화합물 및 2-4 사이클 PAH, 3-4 사이클 PAH, 또는 2 내지 5개의 사이클 PAH의 일부를 선택적으로 제거하기 때문에 일반적으로 "통상적이지 않은 정제" 공정으로 기재될 수 있다. 추가로, 2-4 사이클 PAH, 3-4 사이클 PAH, 또는 2 내지 5개의 사이클 PAH의 제거는 또한 수송 연료로부터 미립자 방출 문제를 완화시킬 수 있다.
이전에 기술된 방법에 의해 추출된 헤테로원자 화합물 및 PAH 화합물은 무거운 원유에 존재하며 또한 수소화처리 공정 중에 불쾌한 것으로 간주된다. 수소화처리 동안, 상기 화합물은 고가의 촉매의 불활성화에 기여하며 또한 보다 큰 온도 및 보다 큰 수소 압력 하에서 수행되도록 요구된다. 또한, 미반응된 잔존물 PAH는 미립자 형성의 전구체이며 오염에 기여한다. 현존하는 정제시설 배치형태에서, 이들 복소환형 분자의 전환은 원소 황을 초래하며, 이는 비용 및 처리의 관점에서 환경적 관심사이다. 다른 한편으로, 수소화처리 전의 헤테로원자 화합물 및 PAH 화합물의 제거는 실제로 높은 수준의 수소화처리에 대한 필요성을 없애고 황 처리 비용, 관련된 환경 오염을 감소시키고 그리고 자본 투자를 감소시켰다.
원유 분획으로부터 헤테로원자 화합물 및 PAH의 제거는 정제 시설에서 수소화처리 공정의 동력 및 비용을 개선할 수 있다. 유익하게는, 원유 분획으로부터 추출된 화합물은 정밀 화학물질, 생화학물질, 의약품, 및 유기 태양 전지, 유기 전자 재료 및 광전지 태양 에너지 저장용 재료에 대한 공급원료로서 사용될 수 있다. 따라서, 이들 물질의 추출 및 회수는 예를 들어 신세대의 생화학적 공급원료, 유기 반도체용 화학물질, 광전자 소자 및 유기 태양 전지를 생산하기 위한 공급원료로서 신규한 영업 품목을 잠재적으로 열 수 있다.
구현예의 다양한 양태가 이하에 제공된다.
제1 양태는, 탄화수소 공급원료로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 방법을 포함하고, 상기 방법은 하기를 포함한다: 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 포함하는 원유 분획을 함유하는 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계; 상기 탄화수소 공급원료의 A/R 비 및 아스팔텐 농도를 결정하는 단계; 360℃ 초과의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리가능한 탄화수소 공급원료를 형성하도록 A/R 비 및 아스팔텐 농도의 결정에 기반하여 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계; 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리된 탄화수소 공급원료를 형성하도록 크래커에서 처리가능한 탄화수소 공급원료를 크래킹하는 단계; 처리된 탄화수소 공급원료를 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 제1 분별된 스트림, 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 제2 분별된 스트림, 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 제3 분별된 스트림으로 분별하는 단계; 가압된 이산화탄소 및 물로부터 형성된 이온성 액체를 포함하는 수성 용매로 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계; 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 모든 표적화된 부분이 제2 분별된 스트림으로부터 추출된 후 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물-결핍 스트림을 PAH 추출기로 이송하는 단계; 및 비양성자성 용매를 포함하는 용매계로 PAH 추출기에서 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 단계.
제2 양태는, 상기 처리된 탄화수소 공급원료는 470℃ 미만의 비점 범위를 갖는 분획을 90 중량% 초과 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제3 양태는, 상기 탄화수소 공급원료는 무거운 원유 분획, 중간 원유 분획, 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제4 양태는, 상기 크래킹하는 단계는 열적 크래킹, 증기 크래킹, 또는 촉매 크래킹을 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제5 양태는, 상기 크래킹하는 단계는 제올라이트 촉매로 촉매 크래킹을 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제6 양태는, 상기 탄화수소 공급원료는 0.5:1 내지 1.5:1의 A/R 비 및 2.0 내지 15.0 wt%의 아스팔텐 농도를 갖는 것으로 결정되고; 상기 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계는, 360℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 갖는 제1 탄화수소 스트림 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 분획을 갖는 제2 탄화수소 스트림을 형성하도록 진공 분별기에서 탄화수소 공급원료를 분별하는 단계; 탈아스팔트된 오일 스트림 및 아스팔트 분획을 형성하도록 탈아스팔터 용매에서 제2 탄화수소 스트림을 탈아스팔팅하는 단계; 및 처리가능한 탄화수소 공급원료를 형성하도록 경미한 수소화분해기에서 탈아스팔트된 오일 스트림을 수소화분해하는 단계를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제7 양태는, 상기 수소화분해하는 단계는 4 MPa 내지 16 MPa의 압력 및 330℃ 내지 440℃의 온도에서 수행되는, 제6 양태의 방법을 포함한다.
제8 양태는, 상기 탄화수소 공급원료는 0:1 내지 0.5:1의 A/R 비 및 0.0 내지 2.0 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 것으로 결정되고; 상기 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계는 360℃ 초과의 비점 범위인 분획을 갖는 처리가능한 탄화수소 스트림 및 360℃ 미만의 비점 범위인 분획을 갖는 제2 탄화수소 스트림을 형성하도록 분별기에서 탄화수소 공급원료를 분별하는 단계를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제9 양태는, 상기 탄화수소 공급원료는 0:1 내지 0.5:1의 A/R 비 및 0.0 wt.% 내지 2.0 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 것으로 결정되고; 상기 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계는 360℃ 미만의 비점 범위인 분획을 갖는 제1 분별된 스트림 및 360℃ 이상의 비점 범위인 분획을 갖는 처리가능한 공급원료를 형성하도록 탄화수소 공급원료를 분별하는 단계를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제10 양태는, 상기 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계는, 제1 압력에서 작동하는 제1 추출 용기에서 제1 극성을 갖는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제1 표적화된 부분을 추출하는 단계; 제1 부분을 추출한 후 제2 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제2 추출 용기는 제1 압력 초과의 제2 압력에서 작동하고, 상기 헤테로원자 화합물의 제2 부분은 제1 극성보다 적은 제2 극성을 갖는, 단계; 및 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 부분을 추출한 후 제3 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제3 추출 용기는 제1 압력 및 제2 압력 초과의 제3 압력에서 작동하고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 부분은 제2 극성보다 적은 제3 극성을 갖는, 단계를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제11 양태는, 상기 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 각각의 표적화된 부분의 추출은: 제2 분별된 스트림; 및 수성 용매를: 별도로 또는 혼합물로 추출 용기 안으로 공급하는 단계로서, 그것에 의하여 추출 용기에서 수성 용매와 제2 분별된 스트림의 조합이 추출 혼합물을 형성하는, 단계; 추출 혼합물에서의 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 표적화된 부분을 갖는 용매 복합체를 선택적으로 형성하도록 수성 용매를 조정하는 단계로서, 그것에 의하여 상기 추출 혼합물은 적어도 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 상 및 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상으로 분리되고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 상은 용매 복합체를 함유하는, 단계; 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 스트림으로 상기 추출 용기로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상을 제거하는 단계; 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 스트림으로 상기 추출 용기로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 상을 제거하는 단계; 및 탄화수소 공급원료로부터 유래된 공급물 스트림으로 상기 추출 용기로부터의 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 스트림을 공급물 스트림으로부터 헤테로원자 화합물의 추가의 표적화된 부분의 추출을 위하여 추가의 추출 용기로 선택적으로 이송하는 단계를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제12 양태는, 상기 수성 용매계를 조정하는 단계는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 표적화된 부분과 용매 복합체를 선택적으로 형성하도록 수성 용매를 함께 조정하는 추출 용기에서의 추출 혼합물의 추출 압력 및 추출 온도를 확립하는 단계를 포함하고; 상기 추출 압력은 2 바 내지 300 바이고; 상기 추출 혼합물의 추출 온도는 이산화탄소의 임계 온도 초과 내지 150℃인, 제11 양태의 방법을 포함한다.
제13 양태는, 상기 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 단계는, PAH 추출기에서 용매계와 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상을 배합시킴으로써, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상은 PAH-풍부 상 및 PAH-결핍 상으로 분리되고, 상기 PAH-풍부 상은 다핵 방향족 탄화수소의 혼합물을 포함하는, 단계; PAH 회수 스트림으로 PAH 추출기로부터 PAH-풍부 상을 제거하는 단계; 및 결핍 라피네이트로 PAH 추출기로부터 PAH-결핍 상을 제거하는 단계를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제14 양태는, 상기 PAH 회수 스트림을 PAH 분별기로 이전시키는 단계; PAH 분별기에서 PAH 회수 스트림에서의 다핵 방향족 탄화수소의 혼합물을 다중 PAH 용질 분획으로 분리하는 단계; 및 PAH 용질 분획으로부터 다핵 방향족 탄화수소를 회수하는 단계를 추가로 포함하는, 제13 양태의 방법을 포함한다.
제15 양태는, 상기 헤테로원자 화합물이 피롤, 피리딘, 퀴놀린, 카바졸, 인돌, 니켈 테트라페닐포르피린, 바나딜테트라페닐포르피린, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조티오펜, 7,8,9,10-테트라하이드로-벤조[b]나프토[2,3-d]티오펜, 또는 이들의 조합을 포함하고; 상기 2-4 사이클 다핵 방향족 탄화수소는 벤즈안트라센, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 페난트렌, 테트라센, 또는 이들의 조합을 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
제16 양태는 탄화수소 공급원료로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 방법을 포함하고, 상기 방법은 하기를 포함한다: 0:1 내지 0.5:1의 A/R 비 및 0.0 wt.% 내지 2 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 것을 포함하는 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계로서, 상기 탄화수소 공급원료는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 포함하는 원유 분획을 함유하는, 단계; 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리된 탄화수소 공급원료를 형성하도록 크래커에서 탄화수소 공급원료를 크래킹하는 단계; 상기 처리된 탄화수소 공급원료를 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 제1 분별된 스트림, 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 제2 분별된 스트림, 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 제3 분별된 스트림으로 분별하는 단계; 가압된 이산화탄소 및 물로부터 형성된 이온성 액체를 포함하는 수성 용매로 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계; 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 모든 표적화된 부분이 제2 분별된 스트림으로부터 추출된 후 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물-결핍 스트림을 PAH 추출기로 이송하는 단계; 및 비양성자성 용매를 포함하는 용매계로 PAH 추출기에서 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 단계.
제17 양태는, 상기 처리된 탄화수소 공급원료는 470℃ 미만의 비점 범위를 갖는 분획을 90 중량% 초과 포함하는, 제16 양태의 방법을 포함한다.
제18 양태는, 상기 크래킹하는 단계는 열적 크래킹, 증기 크래킹, 또는 촉매 크래킹을 포함하는, 제16 양태의 방법을 포함한다.
제19 양태는, 상기 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계는, 제1 압력에서 작동하는 제1 추출 용기에서 제1 극성을 갖는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제1 표적화된 부분을 추출하는 단계; 제1 부분을 추출한 후 제2 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제2 추출 용기는 제1 압력 초과의 제2 압력에서 작동하고, 상기 헤테로원자 화합물의 제2 부분은 제1 극성보다 적은 제2 극성을 갖는, 단계; 및 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 부분을 추출한 후 제3 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제3 추출 용기는 제1 압력 및 제2 압력 초과의 제3 압력에서 작동하고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 부분은 제2 극성보다 적은 보다 낮은 제3 극성을 갖는, 단계를 포함하는, 제16 양태의 방법을 포함한다.
제20 양태는, 상기 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 단계는, PAH 추출기에서 용매계와 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상을 배합시킴으로써, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상은 PAH-풍부 상 및 PAH-결핍 상으로 분리되고, 상기 PAH-풍부 상은 다핵 방향족 탄화수소의 혼합물을 포함하는, 단계; PAH 회수 스트림으로 PAH 추출기로부터 PAH-풍부 상을 제거하는 단계; 및 결핍 라피네이트로 PAH 추출기로부터 PAH-결핍 상을 제거하는 단계를 포함하는, 제1 양태의 방법을 포함한다.
청구된 요지의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 본 개시내용에 기재된 구현예에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당해 분야의 숙련가에게 분명하게 된다. 따라서, 본 명세서는 첨부된 청구항들 및 그것의 등가물의 범위 내에 있는 그러한 수정 및 변형이 제공된 본 개시내용에 기재된 다양한 구현예의 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 탄화수소 공급원료로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 방법으로서,
    1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 포함하는 원유 분획을 함유하는 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계;
    상기 탄화수소 공급원료의 A/R 비 및 아스팔텐 농도를 결정하는 단계;
    360℃ 초과의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리가능한 탄화수소 공급원료를 형성하도록, A/R 비 및 아스팔텐 농도의 결정에 기초하여 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계로서,
    상기 탄화수소 공급원료가 0.5:1 내지 1.5:1의 A/R 비 및 2.0 wt.% 내지 15.0 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 것으로 결정되는 경우,
    상기 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계는,
    360℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 갖는 제1 탄화수소 스트림 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 분획을 갖는 제2 탄화수소 스트림을 형성하도록 진공 분별기에서 탄화수소 공급원료를 분별하는 단계;
    탈아스팔트화된 오일 스트림 및 아스팔트 분획을 형성하도록 용매 탈아스팔터에서 제2 탄화수소 스트림을 탈아스팔트화하는 단계; 및
    처리가능한 탄화수소 공급원료를 형성하도록 경미한(mild) 수소화분해기에서 탈아스팔트화된 오일 스트림을 수소화분해하는 단계를 포함하고,
    상기 탄화수소 공급원료가 0:1 내지 0.5:1의 A/R 비 및 0.0 wt.% 내지 2.0 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 것으로 결정되는 경우,
    상기 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계는 360℃ 미만의 비점 범위인 분획을 갖는 분별된 스트림 및 360℃ 이상의 비점 범위인 분획을 갖는 처리가능한 공급원료를 형성하도록 탄화수소 공급원료를 분별하는 단계를 포함하는, 단계;
    165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리된 탄화수소 공급원료를 형성하도록, 크래커에서 상기 처리가능한 탄화수소 공급원료를 크래킹하는 단계;
    처리된 탄화수소 공급원료를 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 제1 분별된 스트림, 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 제2 분별된 스트림, 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 제3 분별된 스트림으로 분별하는 단계;
    가압된 이산화탄소 및 물로부터 형성된 이온성 액체를 포함하는 수성 용매로 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계;
    1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 모든 표적화된 부분이 제2 분별된 스트림으로부터 추출된 후 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물-결핍 스트림을 PAH 추출기로 이송하는 단계; 및
    비양성자성 용매를 포함하는 용매계로 PAH 추출기에서 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리된 탄화수소 공급원료는 470℃ 미만의 비점 범위를 갖는 90 중량% 초과의 분획을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 공급원료는 중질 원유 분획, 중간 원유 분획, 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 크래킹하는 단계는 열 크래킹, 증기 크래킹, 또는 촉매 크래킹을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 크래킹하는 단계는 제올라이트 촉매로 촉매 크래킹하는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수소화분해하는 단계는 4 MPa 내지 16 MPa의 압력 및 330℃ 내지 440℃의 온도에서 수행되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄화수소 공급원료는 0:1 내지 0.5:1의 A/R 비 및 0.0 wt.% 내지 2.0 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 것으로 결정되고; 그리고
    상기 탄화수소 공급원료를 처리하는 단계는 360℃ 초과의 비점 범위인 분획을 갖는 처리가능한 탄화수소 스트림 및 360℃ 미만의 비점 범위인 분획을 갖는 제2 탄화수소 스트림을 형성하도록 분별기에서 탄화수소 공급원료를 분별하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계는,
    제1 압력에서 작동하는 제1 추출 용기에서 제1 극성을 갖는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제1 표적화된 부분을 추출하는 단계;
    제1 부분을 추출한 후 제2 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제2 추출 용기는 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력에서 작동하고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 부분은 상기 제1 극성보다 작은 제2 극성을 갖는, 단계; 및
    1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 부분을 추출한 후 제3 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제3 추출 용기는 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력보다 큰 제3 압력에서 작동하고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 부분은 상기 제2 극성보다 작은 제3 극성을 갖는, 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 각각의 표적화된 부분의 추출은,
    제2 분별된 스트림; 및 수성 용매를, 별도로 또는 혼합물로 추출 용기 안으로 공급하는 단계로서, 이에 의해 추출 용기에서 수성 용매와 제2 분별된 스트림의 조합이 추출 혼합물을 형성하는, 단계;
    추출 혼합물에서의 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 표적화된 부분을 갖는 용매 복합체를 선택적으로 형성하도록 수성 용매를 조정하는 단계로서, 이에 의해 상기 추출 혼합물은 적어도 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 상 및 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상으로 분리되고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 상은 용매 복합체를 함유하는, 단계;
    1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 스트림으로 상기 추출 용기로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상을 제거하는 단계;
    1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 스트림으로 상기 추출 용기로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 풍부 상을 제거하는 단계; 및
    탄화수소 공급원료로부터 유래된 공급물 스트림으로 상기 추출 용기로부터의 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 스트림을 공급물 스트림으로부터 헤테로원자 화합물의 추가의 표적화된 부분의 추출을 위하여 추가의 추출 용기로 이송하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수성 용매계를 조정하는 단계는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 표적화된 부분과 용매 복합체를 선택적으로 형성하도록 수성 용매를 함께 조정하는 추출 용기에서의 추출 혼합물의 추출 압력 및 추출 온도를 설정하는 단계를 포함하고;
    상기 추출 압력은 2 바 내지 300 바이고; 그리고
    상기 추출 혼합물의 추출 온도는 이산화탄소의 임계 온도 초과 내지 150℃인, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 단계는,
    PAH 추출기에서 용매계와 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상을 배합하는 단계로서, 이에 의해 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형-화합물 결핍 상이 PAH-풍부 상 및 PAH-결핍 상으로 분리되고, 상기 PAH-풍부 상은 다핵 방향족 탄화수소의 혼합물을 포함하는, 단계;
    PAH 회수 스트림으로 PAH 추출기로부터 PAH-풍부 상을 제거하는 단계; 및
    결핍 라피네이트로 PAH 추출기로부터 PAH-결핍 상을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 PAH 회수 스트림을 PAH 분별기로 이송시키는 단계;
    PAH 분별기에서 PAH 회수 스트림에서의 다핵 방향족 탄화수소의 혼합물을 다중 PAH 용질 분획으로 분리하는 단계; 및
    PAH 용질 분획으로부터 다핵 방향족 탄화수소를 회수하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물은 피롤, 피리딘, 퀴놀린, 카바졸, 인돌, 니켈 테트라페닐포르피린, 바나딜테트라페닐포르피린, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조티오펜, 7,8,9,10-테트라하이드로-벤조[b]나프토[2,3-d]티오펜, 또는 이들의 조합을 포함하고; 그리고
    상기 2 내지 4개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소는 벤즈안트라센, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 페난트렌, 테트라센, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  14. 탄화수소 공급원료로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 방법으로서,
    0:1 내지 0.5:1의 A/R 비 및 0.0 wt.% 내지 2.0 wt.%의 아스팔텐 농도를 갖는 것을 포함하는 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계로서, 상기 탄화수소 공급원료는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물 및 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 포함하는 원유 분획을 함유하는, 단계;
    165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 분획을 포함하는 처리된 탄화수소 공급원료를 형성하도록 크래커에서 탄화수소 공급원료를 크래킹하는 단계;
    상기 처리된 탄화수소 공급원료를 165℃ 미만의 비점 범위를 갖는 제1 분별된 스트림, 165℃ 내지 470℃의 비점 범위를 갖는 제2 분별된 스트림, 및 470℃ 초과의 비점 범위를 갖는 제3 분별된 스트림으로 분별하는 단계;
    가압된 이산화탄소 및 물로부터 형성된 이온성 액체를 포함하는 수성 용매로 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계;
    1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 모든 표적화된 부분이 제2 분별된 스트림으로부터 추출된 후 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 함유하는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물-결핍 스트림을 PAH 추출기로 이송하는 단계; 및
    비양성자성 용매를 포함하는 용매계로 PAH 추출기에서 헤테로원자-결핍 스트림으로부터 2 내지 5개의 사이클 다핵 방향족 탄화수소를 추출하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 처리된 탄화수소 공급원료는 470℃ 미만의 비점 범위를 갖는 90 중량% 초과의 분획을 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 크래킹하는 단계는 열 크래킹, 증기 크래킹, 또는 촉매 크래킹을 포함하는, 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제2 분별된 스트림으로부터 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 적어도 하나의 표적화된 부분을 추출하는 단계는,
    제1 압력에서 작동하는 제1 추출 용기에서 제1 극성을 갖는 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제1 표적화된 부분을 추출하는 단계;
    제1 부분을 추출한 후 제2 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제2 추출 용기는 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력에서 작동하고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 부분은 상기 제1 극성보다 작은 제2 극성을 갖는, 단계; 및
    1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제2 부분을 추출한 후 제3 추출 용기에서 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 표적화된 부분을 추출하는 단계로서, 상기 제3 추출 용기는 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력보다 큰 제3 압력에서 작동하고, 상기 1 내지 4개의 사이클 복소환형 화합물의 제3 부분은 상기 제2 극성보다 작은 제3 극성을 갖는, 단계를 포함하는, 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11475318B2 (en) * 2019-05-29 2022-10-18 Kyndryl, Inc. Automated resolution of over and under-specification in a knowledge graph
US11149213B2 (en) 2019-12-27 2021-10-19 Saudi Arabian Oil Company Method to produce light olefins from crude oil
CA3181320C (en) 2020-08-07 2024-02-13 Carbovate Development Corp. Hydrocarbon stream separation system and method
WO2024010617A1 (en) * 2022-07-05 2024-01-11 Evoqua Water Technologies Llc Use of supercritical carbon dioxide for sorbent extraction

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080093260A1 (en) 2006-10-20 2008-04-24 Saudi Arabian Oil Company Enhanced solvent deasphalting process for heavy hydrocarbon feedstocks utilizing solid adsorbent
US20150353847A1 (en) * 2014-06-10 2015-12-10 Saudi Arabian Oil Company Integrated Systems And Methods For Separation And Extraction Of Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, Heterocyclic Compounds, And Organometallic Compounds From Hydrocarbon Feedstocks

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4746420A (en) 1986-02-24 1988-05-24 Rei Technologies, Inc. Process for upgrading diesel oils
TW426775B (en) 1998-03-16 2001-03-21 Ind Tech Res Inst Method of fibers scouring
US6320090B1 (en) 1999-03-10 2001-11-20 Miami University Method of removing contaminants from petroleum distillates
US6248797B1 (en) 1999-05-17 2001-06-19 Shelton A. Dias Supercritical carbon dioxide extraction of contaminants from ion exchange resins
US6726832B1 (en) * 2000-08-15 2004-04-27 Abb Lummus Global Inc. Multiple stage catalyst bed hydrocracking with interstage feeds
US6454932B1 (en) * 2000-08-15 2002-09-24 Abb Lummus Global Inc. Multiple stage ebullating bed hydrocracking with interstage stripping and separating
JP2006241181A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Sekiyu Combinat Kodo Togo Unei Gijutsu Kenkyu Kumiai 水添脱硫分解プロセス残渣油の冷却用熱交換器のファウリング防止方法
FR2910487B1 (fr) * 2006-12-21 2010-09-03 Inst Francais Du Petrole Procede de conversion de residus incluant 2 desasphaltages en serie
JP2010529286A (ja) 2007-06-11 2010-08-26 エイチエスエム システムズ，インコーポレーテッド 超臨界流体を使用するビチューメンの品質向上
US20110144324A1 (en) 2009-12-14 2011-06-16 Massachusetts Institute Of Technology Methods and compositions comprising macrocycles
WO2011106891A1 (en) 2010-03-01 2011-09-09 Wheeler Lucie B Solvent extraction process to stabilize, desulphurize and dry wide range diesels, stabilized wide range diesels obtained and their uses
US9512366B2 (en) 2010-05-17 2016-12-06 Pt Pertamina (Persero) Process to produce process oil with low polyaromatic hydrocarbon content
US8790508B2 (en) * 2010-09-29 2014-07-29 Saudi Arabian Oil Company Integrated deasphalting and oxidative removal of heteroatom hydrocarbon compounds from liquid hydrocarbon feedstocks
US8574426B2 (en) 2011-12-15 2013-11-05 Uop Llc Extraction of polycyclic aromatic compounds from petroleum feedstocks using ionic liquids
FR2984759B1 (fr) * 2011-12-22 2013-12-20 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant au moins une zeolithe nu-86, au moins une zeolithe usy et une matrice minerale poreuse et procede d'hydroconversion de charges hydrocarbonees utilisant ce catalyseur
CN103214332B (zh) 2012-01-18 2015-03-18 中国石油化工股份有限公司 由催化裂化柴油生产轻质芳烃和高品质油品的方法
FR3014111B1 (fr) * 2013-12-03 2015-12-25 IFP Energies Nouvelles Procede de raffinage d'une charge hydrocarbonee lourde mettant en œuvre un desasphaltage selectif en cascade
US8961780B1 (en) 2013-12-16 2015-02-24 Saudi Arabian Oil Company Methods for recovering organic heteroatom compounds from hydrocarbon feedstocks
US9169446B2 (en) * 2013-12-30 2015-10-27 Saudi Arabian Oil Company Demulsification of emulsified petroleum using carbon dioxide and resin supplement without precipitation of asphaltenes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080093260A1 (en) 2006-10-20 2008-04-24 Saudi Arabian Oil Company Enhanced solvent deasphalting process for heavy hydrocarbon feedstocks utilizing solid adsorbent
US20150353847A1 (en) * 2014-06-10 2015-12-10 Saudi Arabian Oil Company Integrated Systems And Methods For Separation And Extraction Of Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, Heterocyclic Compounds, And Organometallic Compounds From Hydrocarbon Feedstocks

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