KR102658017B1 - 바텀 프리 탄화수소를 생성하기 위한 초임계수 공정 - Google Patents
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Abstract
중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정으로서, 상기 공정은 중질 잔사유 피드 및 초임계수 스트림이 전환 반응을 거쳐 반응기 유출물을 생성하도록, 제1 초임계 반응기를 작동시키는 단계, 반응기 유출물을 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유입구에 도입하는 단계, 초임계수 스트림을 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유입구에 도입하는 단계, 배럴의 바텀 분획이 제2 초임계 반응기의 바텀 부분에 가라앉게(settle) 구성되도록, 제2 초임계 반응기를 작동시키는 단계, 업그레이드된 생성물 스트림을 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유출구로부터 회수하는 단계, 및 중질 생성물 스트림을 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유출구로부터 회수하는 단계를 포함한다.
Description
발명자: 기-혁 최
베이더 엠. 알로타이비
모하마드 에스. 가후시
기술 분야
개시된 것은 석유를 업그레이드하는 방법, 구체적으로, 개시된 것은 석유를 업그레이드하여 바텀-프리 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 및 시스템이다.
원유 정제의 가장 큰 과제 중 하나는 "배럴의 바텀"으로도 알려진, 가장 무거운 분획이다. 배럴의 바텀을 업그레이드하여 가치 있는 연료 및 화학 물질을 생성하는 것은 그 조성 및 비점으로 인해 어렵다. 종종 감압 잔사유 분획과 동일한 배럴의 바텀은 1050℉ (565 ℃) 보다 더 높은 비점을 갖는다. 배럴의 바텀은 농축된 양의 아스팔텐, 니켈 및 바나듐과 같은 금속 화합물, 황, 질소, 및 산소를 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 원유의 다른 분획보다 더 높은 농도로 존재할 수 있다.
이들 화합물을 정제하는 것은 몇 가지 이유로 어렵다. 고농도의 아스팔텐을 갖는 분획을 처리하는 것은 이러한 분획들의 침전을 초래해 코크스 또는 슬러지를 형성할 수 있다. 고농도의 헤테로원자, 특히 금속 화합물은 촉매의 절단 및 빠른 비활성화를 유발할 수 있다. 마지막으로, 배럴의 바텀에서 발견되는 화합물의 더 큰 분자량 및 복잡한 분자 구조는 입체 장애로 인해, 촉매에 대한 접근을 방해하여 이러한 화합물의 전환을 제한할 수 있다. 결과적으로, 배럴의 바텀 분획은 가장 적게 활용되고 가장 가치가 낮은 원유의 분획이다.
배럴의 바텀 분획을 처리하는 하나의 공정은 수소화처리이다. 수소화처리는 중질 화합물을 수소의 외부 공급 및 촉매의 존재 하에서 경질 탄화수소로 전환한다. 수소화처리는 많은 양의 수소에 대한 접근을 필요로 한다. 추가적으로, 아스팔텐과 같은, 억제제의 농축된 양으로 인해, 배럴의 바텀 분획을 전환하는 것은 100 bar 초과, 종종 150 bar에 가까운 수소 압력 및 400℃ 초과의 온도를 필요로 한다. 수소를 이러한 조건으로 압축하는 것은 상당한 양의 에너지를 필요로 하고, 건축물의 물질은 이러한 높은 수소 분압 환경 하에서 기계적 무결성을 유지하기 위한 특수 합금이어야 한다. 최적의 조건에서도, 수소화처리 유닛은 배럴의 바텀 분획의 더 경질 탄화수소로의 전환이 약 60 중량%(wt%)로 제한되는 경향이 있다.
배럴의 바텀 분획을 처리하는데 사용되는 또 다른 공정은 열 분해이며, 여기서 주 반응은 탄소-탄소 결합의 파괴이다. 코킹 공정과 같은, 열 분해 작업에 있어서, 더 경질의 탄화수소는 배럴의 바텀 분획으로부터 생성될 수 있으나, 상기 분획 내 탄소의 일정 양은 고체 코크스로 전환된다.
배럴의 바텀 분획을 처리하는데 사용되는 또 다른 공정은 배럴의 바텀 분획을 또는 배럴의 바텀 분획의 일부를 먼저 분리하는 것이다. 분리 방법은 증류 및 용매 탈아스팔트를 포함할 수 있다. 증류는 가장 일반적인 공정이다. 용매 탈아스팔트는 아스팔텐 및 농축된 양의 헤테로원자를 함유하는 아스팔텐 분획을 분리하기 위해 사용될 수 있다. 그러나 분리 공정 자체가 배럴의 바텀 분획의 중질 화합물을 업그레이드 하지 않으므로, 중질 화합물 업그레이드하기 위한 또 다른 공정과 함께 사용되어야 한다.
개시되는 것은 석유를 업그레이드하는 방법이다. 구체적으로, 개시되는 것은 석유를 업그레이드하여 바텀-프리 탄화수소 스트림을 생성하는 통합된 방법 및 시스템이다.
제1 관점에서, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정이 제공된다. 상기 공정은 중질 잔사유 피드를 제1 초임계 반응기에 도입하는 단계, 초임계수 피드를 제1 초임계 반응기에 도입하는 단계, 중질 잔사유 피드 및 초임계수 스트림이 전환 반응을 거쳐 반응기 유출물을 생성하도록 제1 초임계 반응기를 작동시키는 단계를 포함하고, 여기서 제1 초임계수의 온도는 380℃ 및 450℃ 사이이고, 제1 초임계수의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며, 반응기 유출물은 경질 탄화수소 분획, 배럴의 바텀 분획, 및 물을 포함한다. 상기 공정은 반응기 유출물을 수직 반응기를 포함하는 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유입구에 도입하는 단계, 초임계수 스트림을 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유입구에 도입하는 단계, 여기서 초임계수 스트림은 초임계수를 포함하고, 초임계수 스트림의 온도는 물의 임계 온도 및 제1 초임계 반응기로부터의 반응기 유출물의 온도보다 10℃ 낮은 온도 사이이며, 및 배럴의 바텀 분획이 제2 초임계 반응기의 바텀 부분에 가라앉게 작동가능하도록 제2 초임계 반응기를 작동시키는 단계를 더욱 포함하고, 여기서 초임계수 스트림 내의 초임계수는 반응기 유출물로부터 경질 탄화수소 분획을 추출하도록 작동가능하다. 상기 공정은 업그레이드된 생성물 스트림을 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유출구로부터 회수하는 단계, 여기서 업그레이드된 생성물 스트림은 경질 탄화수소 분획을 포함하고, 및 중질 생성물 스트림을 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유출구로부터 회수하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 중질 생성물 스트림은 배럴의 바텀 분획을 포함한다.
특정 관점에서, 상기 공정은 가압 잔사유 피드를 생성하기 위해, 탄화수소 펌프에서 잔사유 피드의 압력을 증가시키는 단계, 여기서 가압 잔사유 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며; 가압 잔사유 피드를 탄화수소 교환기에 도입하는 단계; 중질 잔사유 피드를 생성하기 위해, 가압 잔사유 피드의 온도를 탄화수소 교환기에서 증가시키는 단계; 가압 물 피드를 생성하기 위해, 물 펌프에서 물 피드의 압력을 증가시키는 단계, 여기서 가압 물 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며; 가압 물 피드를 물 교환기에 도입하는 단계; 초임계수 피드를 생성하기 위해, 물 교환기에서 가압 물 피드의 온도를 증가시키는 단계; 가압 물 스트림을 생성하기 위해, 액체 펌프에서 물 스트림의 압력을 증가시키는 단계, 여기서 가압 물 스트림의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며; 가압 물 스트림을 물 히터로 도입하는 단계; 및 초임계수 스트림을 생성하기 위해, 물 히터에서 가압 물 스트림의 온도를 증가시키는 단계를 더욱 포함한다. 특정 관점에서, 상기 공정은 중질 잔사유 피드를 혼합기에 도입하는 단계; 초임계수 피드를 혼합기에 도입하는 단계; 혼합된 피드를 생성하기 위해, 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드를 혼합하는 단계, 여기서 초임계수 피드의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드의 체적 유량의 비는 표준 주변 온도 및 압력(SATP)에서 10:1 및 1:4 사이이며; 및 혼합된 피드를 제1 초임계 반응기에 도입하는 단계를 더욱 포함한다. 특정 관점에서, 업그레이드된 생성물 스트림은 10 wt% 미만의 배럴의 바텀 분획을 포함한다. 특정 관점에서, 초임계수 스트림의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드의 조합된 체적 유량의 비는 표준 대기 온도 및 압력(SATP)에서 5:1 및 1:10 사이이다. 특정 관점에서, 제1 초임계 반응기 내 체류 시간은 1.2 분 및 60 분 사이이다. 특정 관점에서, 제2 초임계 반응기의 SATP에서의 총 유량 대 제2 초임계 반응기의 반응기 부피의 비는 시간당 1 내지 시간당 6이다. 특정 관점에서, 중질 잔사유 피드는 상압 잔사유, 감압 가스 오일, 및 감압 잔사유로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 관점에서, 바텀 부분은 제2 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 가장 낮은 높이로부터 측정된 총 길이의 10%를 정의하는 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 섹션을 포함한다. 특정 관점에서, 탑 부분은 제2 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 가장 높은 높이에서 측정된 총 길이의 10%를 정의하는 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 섹션을 포함한다.
제2 관점에서, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드가 전환 반응을 거쳐 반응기 유출물을 생성하게 작동하도록 구성(configure)된 제1 초임계 반응기, 여기서 제1 초임계수의 온도는 380℃ 및 450℃ 사이이며, 제1 초임계수의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크고, 반응기 유출물은 경질 탄화수소 분획, 배럴의 바텀 분획, 및 물을 포함하며, 제1 초임계 반응기와 유체적으로 연결된 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유입구, 탑 유입구는 반응기 유출물을 수용하도록 구성되며, 제2 초임계 반응기는 수직 반응기를 포함하고, 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유입구, 바텀 유입구는 초임계수 스트림을 수용하도록 구성되며, 초임계수 스트림은 초임계수를 포함하고, 초임계수 스트림의 온도는 물의 임계 온도 및 반응기 유출물의 온도보다 10℃ 낮은 온도 사이이며, 배럴의 바텀 분획이 제2 초임계 반응기의 바텀 부분에서 가라앉게 구성되도록 작동하게 구성된 제2 초임계 반응기, 여기서 초임계수 스트림의 초임계수는 경질 탄화수소 분획을 반응기 유출물로부터 추출하도록 작동가능하며, 제2 초임계 반응기의 탑 부분과 유체적으로 연결되는 탑 유출구, 탑 유출구는 업그레이드된 생성물 스트림을 수용하도록 구성되고, 여기서 업그레이드된 생성물 스트림은 경질 탄화수소 분획을 포함하고, 및 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유출구를 포함하고, 바텀 유출구는 배럴의 바텀 분획을 포함하는 중질 생성물 스트림을 수용하도록 구성된다.
특정 관점에서, 상기 시스템은 잔사유 피드의 압력을 증가시켜 가압 잔사유 피드를 생성하도록 구성되는 탄화수소 펌프, 여기서 가압 잔사유 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며, 탄화수소 교환기에서 가압 잔사유 피드의 온도를 증가시켜 중질 잔사유 피드를 생성하도록 구성되는, 탄화수소 펌프에 유체적으로 연결되는 탄화수소 교환기, 물 피드의 압력을 증가시켜 가압 물 피드를 생성하도록 구성되는 물 펌프, 여기서 가압 물 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크고, 물 교환기에서 가압 물 피드의 온도를 증가시켜 초임계수 피드를 생성하도록 구성되는, 물 펌프에 유체적으로 연결되는 물 교환기, 물 스트림의 압력을 증가시켜 가압 물 스트림을 생성하도록 구성되는 액체 펌프, 여기서 가압 물 스트림의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크고, 액체 펌프와 유체적으로 연결되는 물 히터를 더욱 포함하고, 물 히터는 가압 물 스트림의 온도를 증가시켜 초임계수 스트림을 생성하도록 구성된다. 특정 관점에서, 상기 시스템은 탄화수소 교환기 및 물 교환기에 유체적으로 연결되는 혼합기를 더욱 포함하고, 혼합기는 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드를 혼합하여 혼합된 피드를 생성하도록 구성되고, 여기서 초임계수 피드의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드의 체적 유량의 비는 표준 주변 온도 및 압력(SATP)에서 10:1 및 1:4 사이이다.
범위의 이들 및 다른 특징, 관점, 및 이점은 다음의 설명, 청구항, 및 첨부 도면과 관련하여 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 도면은 몇 가지 구현 예만을 예시하는 것이며, 따라서 다른 동등하게 효과적인 구현 예를 허용할 수 있는바, 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 공정의 구현 예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 2는 공정의 구현 예의 공정 다이어그램을 제공한다.
첨부된 도면에서, 유사한 구성요소 또는 특징, 또는 둘 모두는 유사한 참조 라벨을 가질 수 있다.
도 1은 공정의 구현 예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 2는 공정의 구현 예의 공정 다이어그램을 제공한다.
첨부된 도면에서, 유사한 구성요소 또는 특징, 또는 둘 모두는 유사한 참조 라벨을 가질 수 있다.
장치 및 방법의 범위가 여러 구현 예로 설명될 것이며, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본원에 설명된 장치 및 방법에 대한 많은 실시 예, 변형, 및 대안이 구현 예의 범위 및 사상 내에 있음을 인식할 것으로 이해된다.
따라서, 설명된 구현 예는 일반성을 상실하지 않고, 제한을 부과하지 않고, 구현 예에 설명된다. 당업자는 범위가 명세서에 설명된 특정 특징의 모든 가능한 조합 및 사용을 포함함을 이해한다.
본원에 설명되는 것은 배럴의 바텀 분획을 업그레이드하여 바텀-프리인 경질 탄화수소 분획을 생성하기 위한 공정 및 시스템이다.
유리하게는, 배럴의 바텀 분획을 업그레이드하는 공정은 초임계수를 사용하여 중질 잔사유 피드로부터 바텀-프리 탄화수소 스트림을 생성할 수 있다. 유리하게는, 배럴의 바텀 분획을 업그레이드하기 위한 공정은 공정의 한 단계에서 업그레이드 및 분리를 가능하게 한다. 유리하게는, 바텀-프리 탄화수소 스트림은 최소량의 배럴의 바텀 분획을 함유할 수 있다. 유리하게는, 바텀-프리 탄화수소 스트림은 수소화처리, 코킹 공정, 가스화 공정 및 발전과 같은 최소량의 배럴의 바텀 분획을 필요로 하는 다른 분획에서 사용될 수 있다. 유리하게는, 용매로서 작용하는 초임계수를 갖는 추출기로서의 제2 초임계 반응기의 사용은 배럴의 바텀 분획으로부터 경질 탄화수소 분획의 분리에 기여할 수 있다. 유리하게는, 이러한 분리 기능은 바텀-프리 탄화수소 분획의 생성을 돕는다. 유리하게는, 제2 초임계 반응기의 추가는 업그레이드된 탄화수소로부터 배럴의 바텀 분획을 제거하기 위한 분리 유닛 또는 분리 공정의 설치를 피한다. 유리하게는, 배럴의 바텀 분획을 업그레이드하기 위한 공정은 단일 초임계수 공정에서 업그레이드 및 추출을 조합한다.
전체에 걸쳐 사용되는, "수소의 외부 공급"은 반응기로의 피드에 또는 반응기 자체에 수소의 첨가를 지칭한다. 예를 들어, 수소의 외부 공급이 없는 반응기는 수소(H2 형태)가 반응기로의 피드 또는 피드의 일부가 아니도록, 반응기로의 피드 및 반응기에 첨가된 수소 가스(H2) 또는 액체가 없음을 의미한다.
전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, "촉매의 외부 공급"은 반응기로의 피드에 촉매의 첨가 또는 반응기 내의 고정층 촉매와 같은 반응기 내의 촉매의 존재를 지칭한다. 예를 들어, 촉매의 외부 공급이 없는 반응기는 반응기로의 피드에 촉매가 첨가되지 않았고 반응기가 반응기 내에 촉매 층을 함유하지 않는다는 것을 의미한다.
전체에 걸쳐 사용되는 "상압 잔사유" 또는 "산압 잔사유 분획"은 상기 탄화수소의 95 wt%가 600℉ 초과의 비점을 갖도록, 600℉의 T5% 컷 포인트를, 대안적으로 상기 탄화수소의 95 wt%가 650℉ 초과의 비점을 갖도록, 650℉의 T5% 컷 포인트를 갖는 오일-함유 스트림의 분획을 지칭한다. 상압 잔사유는 감압 잔사유 분획을 포함한다. 상압 잔사유는 공급원료가 상압 증류 유닛에서 나오는 경우와 같이, 전체 스트림의 조성을 지칭할 수 있거나, 전범위 원유가 사용되는 경우와 같이, 스트림의 분획을 지칭할 수 있다.
전체에 걸쳐 사용되는, "배럴의 바텀" 또는 "배럴의 바텀 분획" 또는 "감압 잔사유" 또는 "감압 잔사유 분획"은 상기 탄화수소의 90wt%가 900℉ 초과의 비점을 갖도록, 900℉ 초과의 T10% 컷 포인트, 및 대안적으로 상기 탄화수소의 90wt%가 1050℉ 초과의 비점을 갖도록, 1050℉ 초과의 T10% 컷 포인트를 갖는 오일-함유 스트림의 분획을 지칭한다. 감압 잔사유는 공급원료가 감압 증류 유닛에서 나온 경우와 같이 전체 스트림의 조성을 지칭할 수 있거나, 또는 전 범위 원유가 사용되는 경우와 같이 스트림의 분획을 지칭할 수 있다.
전체에 걸쳐 사용된, "T10% 컷 포인트"는 오일 부피의 10%가 회수될 수 있는 실제 비점(TBP)을 지칭한다. 컷 포인트는 증류 분획의 한계를 나타내는 온도를 지칭한다.
전체에 걸쳐 사용된 "T95% 컷 포인트"는 오일 부피의 95%가 회수될 수 있는 실제 비점(TBP)을 지칭한다. 컷 포인트는 증류 분획의 한계를 나타내는 온도를 지칭한다.
전체에 걸쳐 사용된 "아스팔텐"은 오일-함유 스트림의 분획을 지칭하고, 이는 n-펜탄 또는 보다 구체적으로 n-헵탄과 같은 n-알칸에 용해되지 않는다.
전체에 걸쳐 사용된, "중질 분획"은 650℉(343℃) 이상, 대안적으로는 1050℉(566℃) 이상인 실제 비점(TBP) 10%를 갖는 석유 피드의 분획을 지칭한다. 중질 분획의 예는 상압 잔사유 분획 또는 감압 잔사유 분획을 포함할 수 있다. 중질 분획은 초임계수 반응기에서 전환되지 않은 석유 피드의 성분을 포함할 수 있다. 중질 분획은 수소화 부족 또는 열 분해에 대한 내성으로 인해 초임계수 반응기에서 이량체화 또는 올리고머화된 탄화수소를 또한 포함할 수 있다.
전체에 걸쳐 사용된 "경질 탄화수소 분획"은 중질 분획으로 간주되지 않는 석유 피드의 분획을 지칭한다. 예를 들어, 중질 분획은 650℉ 이상인 TBP 10%를 갖는 분획을 지칭하는 경우, 경질 탄화수소 분획은 650℉ 미만인 TBP 90%를 갖는다. 예를 들어, 중질 분획이 1050℉ 이상인 TBP 10%를 갖는 분획을 지칭하는 경우, 경질 탄화수소 분획은 1050℉ 미만인 TBP 90%를 갖는다.
전체에 걸쳐 사용된, "코크스"는 석유에 존재하는 톨루엔 불용성 물질을 지칭한다.
전체에 걸쳐 사용되는, "바텀-프리 탄화수소 스트림"은 10 wt% 미만의 중질 분획을, 대안적으로는 8 wt% 미만의 중질 분획을, 대안적으로는 5 wt% 미만의 중질 분획을, 및 대안적으로는 1 wt% 미만의 중질 분획을 함유하는 스트림을 지칭한다.
전체에 걸쳐 사용되는 "분해"는 탄소-탄소 결합의 파괴로 인해, 탄화수소를 더 적은 탄소 원자를 함유하는 더 작은 것으로 파괴하는 것을 지칭한다.
전체에 걸쳐 사용되는, "업그레이드"는 공정 피드 스트림에 비해 공정 유출구 스트림에서의 API 비중 증가, 황, 질소, 및 금속과 같은 불순물 양의 감소, 아스팔텐의 양의 감소, 및 경질 탄화수소 분획의 양의 증가 중 하나 또는 모두를 의미한다. 당업자는 업그레이드가, 스트림이 다른 스트림과 비교하여 업그레이드될 수 있으나, 불순물과 같은 바람직하지 않은 성분을 여전히 함유할 수 있도록 상대적인 의미를 가질 수 있음을 이해한다
본원에서 사용되는, "전환 반응"은 분해, 이성질화, 알킬화, 이량체화, 방향족화, 고리화, 탈황화, 탈질소화, 탈아스팔트화, 및 탈금속화를 포함하는 탄화수소 스트림을 업그레이드할 수 있는 반응을 지칭한다.
도면을 참조하여 제공되는 다음의 구현 예는 업그레이드 공정을 설명한다.
도 1을 참조하면, 업그레이드 공정의 공정 흐름 다이어그램이 제공된다. 중질 잔사유 피드(10)는 초임계수 피드(15)와 함께 제1 초임계 반응기(100)로 도입된다. 중질 잔사유 피드(10)는 배럴의 바텀 분획을 함유하는 임의의 석유 공급원료일 수 있다. 석유 공급원료는 석유, 석탄, 석탄 액체 또는 바이오물질로부터 유래된 임의의 탄화수소 공급원일 수 있다. 중질 잔사유 피드(10)는 전 범위 원유, 증류된 원유, 잔사유, 탑핑된 원유, 정유소의 생성물 스트림, 스팀 분해 공정의 생성물 스트림, 액화 석탄, 오일 또는 타르 샌드로부터 회수된 액체 생성물, 역청, 오일 셰일, 아스팔텐, 및 바이오매스 탄화수소를 포함할 수 있다. 잔사유는 상압 잔사유, 감압 가스 오일, 및 배럴의 바텀 분획을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 중질 잔사유 피드(10)는 상압 잔사유, 감압 가스 오일, 및 감압 잔사유로부터 선택된다. 중질 잔사유 피드(10)는 22.064 MPa 내지 30 MPa 사이의 압력일 수 있고, 주변 온도와 250℃ 사이의 온도일 수 있다. 온도는 공정 유닛 및 제1 초임계 반응기(100)의 파이프 업스트림에서 코크스의 형성을 줄이거나 제거하기 위해 250℃ 이하로 유지되어야 한다.
초임계수 피드(15)는 센티미터당 1.0 마이크로시멘스(μS/cm) 미만, 대안적으로 0.5μS/cm 미만, 대안적으로 0.1μS/cm 미만의 전도도를 갖는 임의의 탈염수일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 초임계수 피드(15)는 0.1 μS/cm 미만의 전도도를 갖는 탈염수이다. 초임계수 피드(15)는 리터당 5 마이크로그램(㎍/L) 미만 및 대안적으로 1 ㎍/L 미만의 나트륨 함량을 가질 수 있다. 초임계수 피드(15)는 5㎍/L 미만 및 대안적으로 1㎍/L 미만의 염화물 함량을 가질 수 있다. 초임계수 피드(15)는 3㎍/L 미만의 실리카 함량을 가질 수 있다. 초임계수 피드(15)는 22.064 MPa 내지 30 MPa 사이의 압력일 수 있다. 초임계수 피드(15)의 온도는 물의 초임계 온도보다 높을 수 있으며, 대안적으로는 374℃와 600℃ 사이, 대안적으로는 400℃와 550℃ 사이의 온도일 수 있다. 초임계수 피드(15)의 온도를 600℃ 미만으로 유지하는 것은 시스템 내의 파이프 및 연결에 특수 고온 합금의 사용을 회피한다.
초임계수 피드(15)의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드(10)에 대한 비는 표준 주변 온도 및 압력(SATP)에서 10:1 및 1:4 사이, 대안적으로 SATP에서 3:1 및 1:2 사이, 및 대안적으로 SATP에서 2:1 및 1:1 사이일 수 있다.
업그레이드 공정의 구현 예에서, 중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15)는 제1 초임계 반응기(100)의 혼합된 업스트림일 수 있고, 혼합된 스트림으로서 제1 초임계 반응기(100)에 도입될 수 있다.
도 2를 참조하면, 업그레이드 공정의 구현 예가 도 1을 참조하여 제공된다. 잔사유 피드(50)는 탄화수소 펌프(300)에 도입될 수 있다. 잔사유 피드(50)는 배럴의 바텀 분획을 함유하는 임의의 석유 공급원료일 수 있다. 석유 공급원료는 석유, 석탄, 석탄 액체 또는 바이오물질에서 유래된 임의의 탄화수소 공급원일 수 있다. 잔사유 피드(50)는 전 범위 원유, 증류된 원유, 잔사유, 탑핑된 원유, 정유소의 생성물 스트림, 스팀 분해 공정의 생성물 스트림, 액화 석탄, 오일 또는 타르 샌드로부터 회수된 액체 생성물, 역청, 오일 셰일, 아스팔텐 및 바이오매스 탄화수소를 포함할 수 있다. 잔사유는 상압 잔사유, 감압 가스 오일, 및 감압 잔사유를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 잔사유 피드(50)는 상압 잔사유, 감압 가스 오일 및 감압 잔사유로부터 선택된다. 적어도 하나의 구현 예에서, 잔사유 피드(50)는 주변 압력에 있을 수 있고 석유 공급원료의 흐름을 보장하는 온도에 있을 수 있다.
탄화수소 펌프(300)는 잔사유 피드(50)의 압력을 물의 임계 압력보다 높게 증가시킬 수 있는 임의의 유형의 펌프일 수 있다. 탄화수소 펌프(300)로서 사용하기에 적합한 펌프의 예는 계량 펌프, 플런저 펌프, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 펌프를 포함할 수 있다. 잔사유 피드(50)의 압력은 탄화수소 펌프(300)에서 증가되어 가압 잔사유 피드(60)를 생성할 수 있다. 가압된 잔사유 피드(60)의 압력은 물의 임계 압력보다 클 수 있고, 대안적으로 22.064 MPa 및 30 MPa 사이일 수 있다. 가압 잔사유 피드(60)는 탄화수소 교환기(350)로 도입될 수 있다.
탄화수소 교환기(350)는 가압 잔사유 피드(60)의 온도를 증가시킬 수 있는 임의의 유형의 열 교환기일 수 있다. 탄화수소 교환기(350)의 예는 열 교환기, 전기 히터 및 연소 히터를 포함할 수 있다. 가압 잔사유 피드(60)의 온도는 탄화수소 교환기(350)에서 증가되어 중질 잔사유 피드(10)을 생성할 수 있다. 중질 잔사유 피드(10)의 온도는 잔사유 피드(50)의 점도에 따라 달라질 수 있다. 점성 피드의 경우, 온도는 잔사유 피드(50)이 흐를 수 있도록 충분해야 한다.
물 피드(55)는 물 펌프(400)에 도입될 수 있다. 물 피드(55)는 센티미터당 1.0마이크로시멘스(μS/cm) 미만, 대안적으로 0.5μS/cm 미만, 대안적으로 0.1μS/cm 미만의 전도도를 갖는 임의의 탈염수일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 물 피드(55)는 0.1μS/cm 미만의 전도도를 갖는 탈염수이다. 물 피드(55)는 리터당 5마이크로그램(㎍/L) 미만 및 대안적으로 1㎍/L 미만의 나트륨 함량을 가질 수 있다. 물 피드(55)는 5 ㎍/L 미만 및 대안적으로 1 ㎍/L 미만의 염화물 함량을 가질 수 있다. 물 피드(55)는 3㎍/L 미만의 실리카 함량을 가질 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 물 피드(55)는 용해된 가스가 제거될 수 있도록 주변 온도 및 5 psig 및 100 psig 사이의 압력에 있을 수 있다.
물 펌프(400)는 물의 임계 압력보다 더 크게 물 피드(55)의 압력을 증가시킬 수 있는 임의의 유형의 펌프일 수 있다. 물 펌프(400)로서 사용하기에 적합한 펌프의 예는 계량 펌프, 플런저 펌프, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 펌프를 포함할 수 있다. 물 피드(55)의 압력은 물 펌프(400)에서 증가되어 가압 물 피드(65)를 생성할 수 있다. 가압 물 피드(65)의 압력은 물의 임계 압력보다 더 클 수 있고 대안적으로 22.064 메가파스칼(MPa) 및 30 MPa 사이일 수 있다. 가압 물 피드(65)는 물 교환기(450)에 도입될 수 있다.
물 교환기(450)는 가압 물 피드(65)의 온도를 물의 임계 온도보다 더 크게 증가시킬 수 있는 임의의 유형의 열 교환기일 수 있다. 물 교환기(450)의 예는 열 교환기, 전기 히터 및 연소 히터를 포함할 수 있다. 가압 물 피드(65)의 온도는 물 교환기(450)에서 증가되어, 초임계수 피드(15)를 생성할 수 있다.
중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15)는 혼합기(500)에 도입되어, 혼합된 피드(70)를 생성할 수 있다. 혼합기(500)는 석유 공급원료 및 초임계수 스트림을 혼합할 수 있는 임의의 유형의 혼합 장치일 수 있다. 혼합기(500)로 사용하기에 적합한 혼합 장치의 예는 정적 혼합기, 인라인 혼합기, 임펠러-내장 혼합기, CSTR-형 혼합기 및 기타 혼합기를 포함할 수 있다. 초임계수 피드(15)의 체적 유량 대 혼합기(500)에 도입된 중질 잔사유 피드(10)의 비는 표준 주변 온도 및 압력(SATP)에서 10:1 및 1:4 사이, 대안적으로 SATP에서 3:1 및 1:2 사이, 및 대안적으로 SATP에서 2:1에서 1:1 사이일 수 있다. 혼합된 피드(70)의 압력은 22.064 MPa 및 30 MPa 사이일 수 있다. 혼합된 피드(70)의 온도는 중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15)의 온도에 따라 달라질 수 있다. 혼합된 피드(70)의 온도는 360℃보다 더 클 수 있으며, 대안적으로 360℃ 및 500℃ 사이, 대안적으로 380℃ 및 450℃ 사이일 수 있다. 혼합된 피드(70)의 온도는 중질 잔사유 피드(10), 초임계수 피드(15)의 온도를 조정함으로써, 그리고 중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15) 모두를 조정함으로써 튜닝될 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 온도 센서는 혼합기(500)의 유출구에 배치될 수 있다. 온도 센서는 혼합된 피드(70)의 온도를 튜닝하기 위한 제어 루프의 일부로서 혼합된 피드(70)의 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 제1 초임계 반응기(100)는 초임계 조건하에서 작동할 수 있고 전환 반응을 허용할 수 있는 임의의 유형의 반응기일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 제1 초임계 반응기(100)는 일 초과의 물리적 유닛을 포함할 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)에 사용하기에 적합한 반응기의 예는 관형, 용기형, CSTR-형 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)는 상향류 반응기, 하향류 반응기, 및 적어도 하나의 상향류 반응기 및 적어도 하나의 하향류 반응기의 조합을 포함할 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)는 수직 반응기, 수평 반응기, 또는 혼합된 수직 반응기 및 수평 반응기를 포함할 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)는 SATP에서의 총 유량 대 반응기 부피의 비가 시간당 0.5 및 시간당 4.5 사이, 및 대안적으로 시간당 1.2 내지 시간당 3.2 사이가 되도록 반응기 부피를 가질 수 있다. 총 유량은 중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15)의 유량의 합이다. 제1 초임계 반응기(100)에서의 체류 시간은 1.2분(min)과 60분 사이, 및 대안적으로 2분 및 27분 사이의 범위일 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)에서의 체류 시간은 내부 유체가 제1 초임계 반응기(100)의 조건에서 물과 동일한 밀도를 갖는다고 가정함으로써 계산된다. 제1 초임계 반응기(100)의 온도는 380℃ 내지 450℃, 및 대안적으로 405℃ 내지 450℃ 사이의 온도로 유지될 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)의 온도는 등온이 아니다. 제1 초임계 반응기(100)는 온도를 유지하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 히터는 내부 히터, 외부 히터 및 이들의 조합일 수 있다. 적절한 히터의 예는 전기 히터, 연소 히터, 열 교환기 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)의 압력은 22.074 MPa 내지 30 MPa 사이의 압력에서 유지될 수 있다. 제1 초임계 반응기(100)는 촉매의 외부 공급이 없는 상태이다. 적어도 하나의 구현 예에서, 제1 초임계 반응기(100)는 수소의 외부 공급이 없을 수 있다. 중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15)는 제1 초임계 반응기(100)에서 전환 반응을 거쳐 반응기 유출물(20)을 생성한다.
초임계수에서 탄화수소의 열분해는 코킹(coking) 및 수소화처리(hydroprocessing)와 같은 기존의 열적 공정과 상이하다. 초임계수에서의 탄화수소 반응은 황 화합물을 함유하는 중질 오일 및 원유를 업그레이드하여 더 경질의 분획을 갖는 생성물을 생성한다. 초임계수는 반응 목표가 전환 반응, 탈황 반응, 탈질소 반응 및 탈금속화 반응을 포함할 수 있는 석유 반응 매질로 사용하기에 적합한 고유한 특성을 갖는다. 초임계수는 물의 임계 온도 이상의 온도 및 물의 임계 압력 이상의 압력에 있는 물이다. 물의 임계 온도는 373.946℃이다. 물의 임계 압력은 22.06 메가파스칼(MPa)이다. 유리하게는, 초임계수의 유전 상수는 탄화수소가 그 안에 용해되는 것을 가능하게 한다. 유리하게는, 초임계 조건에서 물은 전환 반응, 탈황 반응 및 탈금속화 반응에서 수소 공급원 및 용매(희석제) 둘 다로서 작용하며 촉매가 필요하지 않다. 물 분자의 수소는 직접 전달 또는 수성 가스 이동 반응과 같은 간접 전달을 통해 탄화수소로 전달된다.
특정 이론에 얽매이지 않고, 초임계수 매개 석유 공정의 기본 반응 메커니즘은 자유 라디칼 반응 메커니즘과 동일한 것으로 이해된다. 라디칼 반응은 개시, 전파 및 종료 단계를 포함한다. 탄화수소, 특히 C10+와 같은 중질 분자의 경우, 개시는 가장 어려운 단계이다. 개시는 화학 결합의 파괴를 필요로 한다. 탄소-탄소 결합의 결합 에너지는 약 350 kJ/mol이고, 탄소-수소의 결합 에너지는 약 420 kJ/mol이다. 화학 결합 에너지로 인해, 탄소-탄소 결합 및 탄소-수소 결합은 촉매 또는 라디칼 개시제 없이 초임계수 공정의 온도, 380℃ 내지 450℃에서 쉽게 파괴되지 않는다. 대조적으로, 탄소-황 결합은 탄소-탄소 결합 및 탄소-수소 결합의 결합 에너지보다 낮은 각각의 결합 에너지의 범위를 커버한다.
열 에너지는 화학 결합 파괴를 통해 라디칼을 생성한다. 초임계수는 라디칼을 둘러싸서 "케이지 효과"를 생성한다. 물 분자로 둘러싸인 라디칼은 서로 쉽게 반응하지 않으므로, 코크스 형성에 기여하는 분자간 반응이 억제된다. 케이지 효과는 라디칼-간 반응을 제한하여 코크스 형성을 억제한다. 낮은 유전 상수를 갖는 초임계수는 탄화수소를 용해시키고 라디칼을 둘러싸서 라디칼-간 반응을 방지하며, 이는 축합(이량체화 또는 중합)을 결과하는 종료 반응이다. 초임계수 케이지에 의해 설정된 배리어 때문에, 탄화수소 라디칼 이동은 이러한 배리어 없이 라디칼이 자유롭게 이동하는, 딜레이드 코커와 같은, 기존의 열분해 공정에 비해 초임계수에서 더 어렵다.
적어도 하나의 구현 예에서, 반응기 유출물(20)의 온도는 제1 초임계 반응기(100)의 유출구에서 온도 센서로 모니터링될 수 있다. 반응기 유출물(20)의 온도는 시스템의 공정 제어 스킴(scheme)의 일부로서 모니터링될 수 있다. 반응기 유출물(20)의 온도를 모니터링하는 것은 제1 초임계 반응기(100)용 히터에 의해 사용되는 전력을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
반응기 유출물(20)은 경질 탄화수소 분획, 배럴의 바텀 분획 및 물을 함유할 수 있다. 반응기 유출물(20)은 중질 잔사유 피드(10)와 비교하여 업그레이드된 탄화수소를 함유할 수 있다. 반응기 유출물(20)은 탄화수소가 초임계수에 분산되어 초임계수 및 탄화수소가 처음 접촉할 때보다 더 균질한 스트림을 생성하도록 잘-혼합된(well-mixed) 스트림일 수 있다. 반응기 유출물(20)은 초임계수에 혼합된 경질 탄화수소 분획의 일부를 함유할 수 있고, 배럴의 바텀 분획에 혼합된 경질 탄화수소 분획의 일부를 포함할 수 있다.
반응기 유출물(20)은 제2 초임계 반응기(200)의 탑 유입구(205)로 도입된다. 초임계수 스트림(25)은 제2 초임계 반응기(200)의 바텀 유입구(215)로 도입된다.
초임계수 스트림(25)은 센티미터당 1.0 마이크로시멘스(μS/cm) 미만, 대안적으로 0.5 μS/cm 미만, 및 대안적으로 0.1 μS/cm 미만의 전도도를 갖는 임의의 탈염수일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 초임계수 스트림(25)은 0.1 μS/cm 미만의 전도도를 갖는 탈염수이다. 초임계수 스트림(25)은 리터당 5 마이크로그램(㎍/L) 미만, 및 대안적으로 1 ㎍/L 미만의 나트륨 함량을 가질 수 있다. 초임계수 스트림(25)은 5 ㎍/L 미만, 및 대안적으로 1 ㎍/L 미만의 염화물 함량을 가질 수 있다. 초임계수 스트림(25)은 3 ㎍/L 미만의 실리카 함량을 가질 수 있다. 초임계수 스트림(25)은 물의 임계 온도 초과의 온도, 대안적으로 물의 임계 온도 및 반응기 유출물(20) 보다 10도 낮은 온도 사이의 온도, 및 대안적으로 반응기 유출물(20) 보다 10도 낮은 온도 및 50도 낮은 온도 사이의 온도일 수 있다. 예를 들어, 반응기 유출물(20)의 온도가 450℃이면, 초임계수 스트림(25)의 온도는 400℃ 내지 440℃ 사이이고, 대안적으로 반응기 유출물(20)의 온도가 380℃이면, 초임계수 스트림(25)의 온도는 물의 임계 온도 및 380℃ 사이이다. 반응기 유출물(20)의 온도 미만에서 초임계수 스트림(25)의 온도를 유지하는 것은 초임계 반응기(200)에서 발생하는 전환 반응을 줄일 수 있다.
도 2를 참조하면, 업그레이드하는 공정의 구현 예는 도 1을 참조하여 제공된다. 물 스트림(75)은 액체 펌프(600)에 도입될 수 있다. 물 스트림(75)은 센티미터당 1.0 마이크로시멘스(μS/cm) 미만, 대안적으로 0.5 μS/cm 미만, 및 대안적으로 0.1 μS/cm 미만의 전도도를 갖는 임의의 탈염수일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 물 스트림(75)은 0.1 μS/cm 미만의 전도도를 갖는 탈염수이다. 물 스트림(75)은 리터당 5 마이크로그램(㎍/L) 미만, 대안적으로 1 ㎍/L 미만의 나트륨 함량을 가질 수 있다. 물 스트림(75)은 5 ㎍/L 미만, 및 대안적으로 1 ㎍/L 미만의 염화물 함량을 가질 수 있다. 물 스트림(75)은 3 ㎍/L 미만의 실리카 함량을 갖는다. 적어도 하나의 구현 예에서, 물 스트림(75)은 주변 온도 및 5 psig 및 100 psig 사이의 압력일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 5 psgi 내지 100 psig 사이에서 가압 및 감압하는 단계를 반복하는 것은 용해된 가스를 제거할 수 있다.
액체 펌프(600)는 물의 임계 압력보다 더 크게 물 스트림(75)의 압력을 증가시킬 수 있는 임의의 유형의 펌프일 수 있다. 액체 펌프(600)로서 사용하기에 적합한 펌프의 예는 계량 펌프, 플런저 펌프, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 펌프를 포함할 수 있다. 물 스트림(75)의 압력은 액체 펌프(600)에 증가되어 가압 물 스트림(85)을 생성할 수 있다. 가압 물 스트림(85)의 압력은 물의 임계 압력보다 더 클 수 있고, 대안적으로 22.064 메가파스칼(MPa) 내지 30 MPa 사이일 수 있다. 가압 물 스트림(85)은 물 히터(650)에 도입될 수 있다.
물 히터(650)는 가압 물 스트림(85)의 온도를 물의 임계 온도보다 더 크게 증가시킬 수 있는 임의의 유형의 열 교환기일 수 있다. 물 히터(650)의 예는 열 교환기, 전기 히터, 및 연소 히터를 포함할 수 있다. 가압 물 스트림(85)의 온도는 물 히터(650)에서 증가되어, 초임계수 스트림(25)을 생성할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 초임계수 스트림(25) 체적 유량 대 중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15)의 조합된 체적 유량의 비는 SATP에서 5:1 내지 1:10 사이, 및 대안적으로 SATP에서 1:1 내지 1:4 사이일 수 있다. 5:1 미만으로 중질 잔사유 피드(10) 대 초임계수 피드(15)의 비를 유지하는 것은 제2 초임계 반응기(200)에서 추출 효율을 증가시키며, 이는 5:1 초과의 비가 분리 효율을 감소시키고 오일 및 물 분리를 더욱 어렵게 하기 때문이다. 반대로, 1:10 미만의 중질 잔사유 피드(10) 대 초임계수 피드(15)의 비는 또한 분리 효율을 감소시키고 오일 및 물의 분리를 더 어렵게 할 수 있다.
제2 초임계 반응기(200)는 임의의 유형의 수직 용기일 수 있다. 제2 초임계 반응기(200)에 사용하기에 적절한 반응기의 예는 관형, 용기형, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 제2 초임계 반응기(200)는 용기-형 반응기일 수 있다. 제2 초임계 반응기(200)는 몸체 및 말단이라고도 지칭되는 2개의 헤드를 가질 수 있다. 제2 초임계 반응기(200)의 몸체는 실린더형 몸체일 수 있다. 초임계 반응기(200)의 헤드는 반구형, 타원체형, 원추형, 또는 이들의 조합일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 제2 초임계 반응기(200)의 각 헤드는 동일한 유형이다. 적어도 하나의 구현 예에서, 제2 초임계 반응기(200)의 각 헤드는 상이한 유형이다.
제2 초임계 반응기(200)는 SATP에서의 총 유량 대 반응기 부피의 비가 시간당 1 내지 시간당 6 사이, 대안적으로 시간당 1.25 내지 시간당 3.5 사이가 되도록 반응기 부피를 가질 수 있다. SATP에서의 총 유량은 중질 잔사유 피드(10), 초임계수 피드(15), 및 초임계수 스트림(25)의 유량의 합이다. 제2 초임계 반응기(200)의 반응기 부피는 제1 초임계 반응기(100)의 반응기 부피보다 더 크다. 제2 초임계 반응기(200)의 더 큰 부피는 경질 성분 및 중질 성분의 분리를 용이하게 한다. 제2 초임계 반응기(200)는 촉매의 외부 공급이 없다. 제2 초임계 반응기(200)는 수소의 외부 공급이 없을 수 있다. 제2 초임계 반응기(200)는 활성탄과 같은 첨가된 탄소가 없다. 제2 초임계 반응기(200)의 압력은 22.064 MPa 내지 30 MPa 사이로 유지된다. 제2 초임계 반응기(200)는 발생하는 전환 반응을 최소화하면서 반응기 유출물(20) 내의 경질 성분 및 중질 성분을 분리하기 위한 추출기로서 작용할 수 있다. 더 많은 양의 전환은 제2 초임계 반응기(200)보다 제1 초임계 반응기(100)에서 발생한다.
제2 초임계 반응기(200)는 4개의 포트, 탑 유입구(205), 바텀 유입구(215), 탑 유출구(210) 및 탑 유출구(220)를 포함한다. 포트는 제2 초임계 반응기(200)로 및 제2 초임계 반응기(200)로부터 유체 흐름을 제공할 수 있는 임의의 유형의 포트일 수 있다. 각 포트는 상기 포트를 통과하는 유체 스트림의 흐름 조건에 따라 크기를 조정할 수 있다.
적어도 하나의 구현 예에서, 탑 유입구(205)가 탑 유출구(210)의 위치에 비해 더 낮은 높이에 있도록, 탑 유입구(205) 및 탑 유출구(210)는 제2 초임계 반응기(200)의 탑 부분에 위치될 수 있다. 탑 부분은 제2 초임계 반응기(200)의 실린더형 몸체의 가장 높은 높이에서 측정되는 총 깊이 10%를 정의하는 초임계 반응기(200)의 실린더형 몸체의 섹션으로서 정의된다. 가장 높은 높이는 그레이드(grade)에서 가장 긴 수직 거리인 반응기(200)의 실린더형 몸체의 지점이다. 예를 들어, 제2 초임계 반응기(200)의 실린더형 몸체의 총 길이가 10 미터(m)인 경우, 탑 부분은 제2 초임계 반응기(200)의 실린더형 몸체의 가장 높은 높이로부터 측정된 1 m이다. 탑 부분은 탑 헤드를 포함하지 않는다. 탑 유입구(205)는 탑 헤드 아래의 제2 초임계 반응기(200)의 탑 부분에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 탑 유입구(205)는 제2 초임계 반응기(200)의 탑 부분에 위치될 수 있고, 탑 유출구(210)는 제2 초임계 반응기(200)의 탑 헤드에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 탑 유출구(210)는 탑 헤드의 가장 높은 높이에 위치될 수 있다. 탑 헤드에서 탑 유출구(210)의 배치는 반응기 유출물(20)의 유입구 스트림이 탑 유출구(205)를 통해 들어오고, 탑 유출구(210)를 통해 즉시 나가는 것을 회피한다. 탑 헤드에 탑 유출구(210)의 배치는 반응기 유출물(20)이 초임계수 스트림(25)과 상호작용할 수 있도록 보장한다. 탑 유출구(210)는 탑 유입구(205)보다 더 높은 높이에 배치된다.
적어도 하나의 구현 예에서, 바텀 유입구(215) 및 바텀 유출구(220)는 바텀 유출구(220)가 바텀 유입구(215) 보다 더 낮은 높이에 있도록 제2 초임계 반응기(200)의 바텀 부분에 위치될 수 있다. 바텀 부분은 제2 초임계 반응기(200)의 실린더형 몸체의 가장 낮은 높이에서 측정된 총 길이의 10%를 정의하는 초임계 반응기(200)의 실린더형 몸체의 섹션으로 정의된다. 가장 낮은 높이는 그레이드에서 가장 짧은 수직 거리인 초임계 반응기(200)의 지점이다. 예를 들어, 제2 초임계 반응기(200)의 총 길이가 10 m인 경우, 바텀 부분은 제2 초임계 반응기(200)의 실린더형 몸체의 가장 낮은 높이에서 측정된 1 m이다. 바텀 부분은 바텀 헤드를 포함하지 않는다. 바텀 유입구(215)는 바텀 헤드 위의 제2 초임계 반응기(200)의 바텀 부분에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 바텀 유입구(215)는 제2 초임계 반응기(200)의 바텀 부분에 위치될 수 있고, 바텀 유출구(200)는 제2 초임계 반응기(200)의 바텀 헤드에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 바텀 유출구(200)는 바텀 헤드의 가장 낮은 높이에 위치될 수 있다. 바텀 유출구(220)보다 더 높은 높이에의 바텀 유입구(215)의 배치는 굴뚝(funnel)처럼 작용하는 바텀 헤드를 회피할 수 있고 초임계수 스트림(25)이 바텀 유출구(200)를 통해 즉시 빠져나가지 않고, 초임계 반응기(200) 내에서 유체와 상호작용하는 것을 허용한다. 바텀 유출구(220)는 바텀 유입구(215) 보다 더 낮은 높이에 배치된다.
당업자는 제2 초임계 반응기(200) 상의 노즐의 배치가 크기 및 공간적 제약에 기초하여 결정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
제2 초임계 반응기(200)는 탑 유입구(205)에 근접한 탑 헤드에서 가장 높은 온도 및 바텀 유출구(220)에 근접한 바텀 헤드에서 가장 낮은 온도를 갖는 온도 구배를 갖는다. 탑 부분의 최대 온도는 반응기 유출물(20)의 온도이다. 제2 초임계 반응기(200)는 등온이 아니다. 제2 초임계 반응기(200)는 온도를 유지하기 위해 히터를 포함할 수 있다. 히터는 내부 히터, 외부 히터, 및 이들의 조합일 수 있다. 적절한 히터의 예는 전기 히터, 연소 히터, 열 교환기, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 절연 및 열 추적 요소는 제2 초임계 반응기(200) 내의 원하는 온도 구배를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 반응기 유출물(20)의 온도 미만인 제2 초임계 반응기(200) 내의 바텀 부분의 온도은 중질 생성물을 갖는 바텀 부분에서 발생하는 전환 반응의 발생을 줄이거나 제거할 수 있다. 유리하게는, 제2 초임계 반응기(200)의 전환 반응의 발생을 줄이거나 또는 제거하는 것은 코크스의 생성을 최소화하거나 방지할 수 있고 제2 초임계 반응기(200) 내에서 코킹의 가능성을 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 전환 반응은 제1 초임계 반응기(100)에서 주로 발생한다. 적어도 하나의 구현 예에서, 배럴의 바텀 분획의 5 wt% 미만, 대안적으로 3 wt% 미만은 제2 초임계 반응기(200)에서 전환 반응을 겪는다.
제2 초임계 반응기(200)에서, 초임계수 스트림(25)의 초임계수는 배럴의 바텀 분획의 경질 탄화수소 분획을 탑 부분으로 밀어낼 수 있는 반면, 배럴의 바텀 분획의 탄화수소는 바텀 부분으로 가라앉을 수 있다. 배럴의 바텀 분획의 탄화수소는 초임계수 내에서 쉽게 혼화(miscible)되지 않는다. 그러나 경질 탄화수소 분획의 유기 화합물 및 경질 탄화수소는 초임계수 스트림(25)의 초임계수에서 용해될 수 있고, 이에 의해 초임계수 스트림(25)의 초임계수는 배럴의 바텀 분획의 경질 탄화수소 분획의 추출 용매로서 작용할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 제2 초임계 반응기(200)는 역류(counter-current) 추출형 반응기이다. 역류 추출형 반응기는 초임계수의 추출 능력을 최대화할 수 있다. 제2 초임계 반응기(200)는 배럴의 바텀 분획으로부터 경질 탄화수소 분획의 분리에 기여한다. 유리하게는, 초임계수는 경질 탄화수소의 추출에 사용하기에 적절한 용매이다. 유리하게는, 에너지 효율은 제2 초임계 반응기(200)의 반응기 유출물 스트림(20)의 에너지를 이용하고 유지함으로써 달성된다.
업그레이드된 생성물 스트림(30)은 제2 초임계 반응기(200)의 탑 유출구(210)로부터 회수될 수 있다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)의 온도는 380℃ 내지 420℃ 사이일 수 있다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)의 압력은 22.074 MPa 내지 30 MPa 사이일 수 있다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 경질 탄화수소 분획, 물 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 초임계수 피드(15) 및 초임계수 스트림(25)의 조합된 양의 물의 50 wt% 초과, 대안적으로 75% 초과를 함유할 수 있다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 10 wt% 미만의 배럴의 바텀 분획, 대안적으로 5 wt% 미만의 배럴의 바텀 분획, 및 대안적으로 1 wt% 미만의 배럴의 바텀 분획을 함유할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 중질 잔사유 스트림(10)과 비교하여 감소된 양의 금속을 함유한다. 적어도 하나의 구현 예에서, 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 0.5 wt ppm 미만의 바나듐을 함유할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 0.5 wt ppm 미만의 니켈을 함유할 수 있다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 바텀-프리 탄화수소 스트림일 수 있다.
업그레이드된 생성물 스트림(30)은 온도를 감소시키고 압력을 감소시키고, 경질 탄화수소 분획을 물로부터 분리시키기 위해 추가로 처리될 수 있다. 물-프리 업그레이드된 생성물은 0.3 wt% 미만의 물을 함유할 수 있다.
업그레이드된 생성물 스트림(30)은 추가로 처리되어 발전을 위해 사용될 수 있다. 추가 처리는 수소화분해 공정과 같은 수소화처리 시스템을 포함할 수 있다. 유리하게는, 수소화처리 시스템에서 업그레이드된 생성물 스트림(30)을 사용하는 것은 코크스의 형성 및 바나듐과 같은 금속의 감소된 양으로 인한 촉매 피독의 감소된 양으로 인해 수소화처리 시스템에서 촉매 수명을 연장할 수 있다. 또한, 피드로서 업그레이드된 생성물 스트림(30)을 사용하는 수소화처리 시스템은 수소화처리 시스템에 직접 중질 잔사유를 도입하는 것과 비교하여 감소된 온도, 더 큰 공간 속도 및 감소된 수소 압력에서 작동될 수 있다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 미량의 바나듐 때문에 가스 터빈에서 발전을 위한 피드 스트림으로 사용될 수 있다. 유리하게는, 수소를 생성하기 위해 가스화 공정에서 업그레이드된 생성물 스트림(30)을 사용하는 것은 통상적인 초임계수 공정으로부터의 바텀 분획과 비교하여 가스화 공정에서 막힘을 감소시킨다. 적어도 하나의 구현 예에서, 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 가스화 공정에서 사용된다.
중질 생성물 스트림(40)은 제2 초임계 반응기(200)의 바텀 유출구(220)로부터 회수될 수 있다. 중질 생성물 스트림(40)의 온도는 380℃ 내지 420℃ 사이일 수 있다. 중질 생성물 스트림(40)의 압력은 22 MPa 내지 30 MPa 사이일 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 온도 센서는 바텀 유출구(220)에 근접하게 배치될 수 있다. 온도 센서는 제2 초임계 반응기(200)의 온도를 튜닝하기 위한 제어 루프의 일부로서 중질 생성물 스트림(40)의 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있다. 중질 생성물 스트림(40)은 배럴 분획의 바텀, 고체 입자, 코크스 전구체, 물, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 중질 생성물 스트림(40)은 비-방향족 탄화수소보다 더 많은 방향족 탄화수소를 함유할 수 있다. 중질 생성물 스트림(40)은 초임계수 피드(15) 및 초임계수 스트림(25) 내의 조합된 양의 물의 50 wt% 미만 및 대안적으로 25 wt% 미만을 포함하여, 업그레이드된 생성물 스트림(30)에 존재하지 않는 물을 함유할 수 있다.
중질 생성물 스트림(40)은 온도를 감소시키고, 압력을 감소시키고, 배럴의 바텀 분획에서 물을 분리시키기 위해 더욱 처리될 수 있다. 분리된 중질 탄화수소는 아스팔트 또는 고체 코크스를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
시스템의 압력은 제2 초임계 반응기(200)의 다운스트림에 있는 감압 장치에 의해 반응기를 통해 펌프로부터 유지될 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 시스템의 압력을 제어하기 위한 감압 장치를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 압력 제어 장치는 제1 초임계 반응기(100) 및 제2 초임계 반응기(200) 사이에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 구현 예에서, 중질 생성물 스트림(40)은 유량을 제어하고 중질 생성물 스트림(40)의 압력을 감소시키기 위해 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다.
배럴의 바텀 분획을 업그레이드하는 공정의 제1 초임계 반응기 및 제2 초임계 반응기는 모두 플래시 드럼이 없다. 배럴의 바텀 분획을 업그레이드하는 공정은 제1 초임계 반응기 및 제2 초임계 반응기 사이에 혼합기가 없다.
실시 예
실시 예. 상기 실시 예는 도 2를 참조하여 설명된 시스템의 실험 데이터를 기반으로 Aspen-HYSYS를 사용하여 시뮬레이션된 공정이다.
잔사유 피드(50)는 650kg/h의 유량 및 일당 100 배럴의 액체 부피 유량(배럴/일)으로 탄화수소 펌프(300)에 도입되었다. 잔사유 피드(50)의 압력은 가압 잔사유 피드(60)를 생성하기 위해 물 펌프(300)에서 증가되었다. 가압 잔사유 피드(60)는 25 MPa의 압력이었다. 가압된 잔사유 피드(60)의 온도는 탄화수소 교환기(350)에서 증가되어 중질 잔사유 피드(10)를 생성하였다. 중질 잔사유 피드(10)는 200℃의 온도에 있었다. 중질 잔사유 피드(10)는 혼합기(500)에 도입되었다.
물 피드(55)는 661kg/h의 유량 및 100 배럴/일의 액체 체적 유량으로 물 펌프(400)에 도입되었다. 물 피드(55)의 압력은 가압 물 피드(65)를 생성하기 위해 물 펌프(400)에서 증가되었다. 가압 물 피드(65)는 25 MPa의 압력이었다. 가압 물 피드(65)의 온도는 물 교환기(450)에서 증가되어 초임계수 피드(15)를 생성하였다. 초임계수 공급물(15)은 450℃의 온도에 있었다. 초임계수 공급물(15)은 혼합기(50)에 도입되었다.
가압 물 피드(65)의 온도는 물 교환기(450)에서 증가되어 초임계수 피드(15)를 생성하였다. 초임계수 피드(15)는 450℃의 온도에 있었다. 초임계수 피드(15)는 혼합기(50)에 도입되었다.
중질 잔사유 피드(10) 및 초임계수 피드(15)는 혼합기(50)에서 혼합되어 혼합된 피드(70)를 생성하였다. 혼합된 피드(70)는 제1 초임계 반응기(100)에 도입되었다. 반응기 유출물(20)은 제1 초임계 반응기(100)로부터 회수되었다. 반응기 유출물(20)은 제2 초임계 반응기(200)의 탑 유입구(205)로 도입되었다. 초임계수 스트림(25)은 제2 초임계 반응기(200)의 바텀 유입구(210)로 도입되었다. 업그레이드된 생성물 스트림(30)은 탑 유출구(215)에서 회수되었다. 중질 생성물 스트림(40)은 바텀 유출구(220)로부터 회수되었다. 스트림 조건은 표 1에 나타난다.
| 스트림 명 | 20 | 30 | 40 |
| 온도 (℃) | 420 | 410 | 410 |
| 압력 (MPa) | 25 | 25 | 25 |
| 질량 흐름 (kg/h) | 1311 | 1291 | 20 |
실험 실행에서, 반응기 유출물(20), 업그레이드된 생성물 스트림(30), 및 중질 생성물 스트림(40)은 샘플링되고, 이후 스트림으로부터 오일, 물, 및 가스를 분리하기 위해 분리 방법에 도입되었다. 분리 방법은 ASTM 4007에 따라 수행되었다. 액체 탄화수소의 질량 흐름은 각 스트림에 대해 계산되었고, 결과는 표 2에 포함된다.
| 명칭 | 잔사유 피드(50) | 반응기 유출물(20) | 업그레이드된 생성물(30) | 중질 생성물 스트림(40) | |
| 비중(API) | 12.7 | 17.5 | 21.1 | 10.5 | |
| 증류 (TBP, ℃) |
5% | 361 | 297 | 289 | 524 |
| 10% | 390 | 337 | 332 | 552 | |
| 30% | 468 | 420 | 406 | 607 | |
| 50% | 524 | 464 | 441 | 621 | |
| 70% | 579 | 519 | 496 | 634 | |
| 90% | 656 | 592 | 552 | 681 | |
| 황 함량 (wt%) | 3.7 | 2.5 | 1.8 | 4.5 | |
| 콘래드슨 탄소 함량 (wt%) | 11.3 | 2.9 | 0.3 | 8.2 | |
| 동점도 @ 121 F (cSt) | 760 | 32 | 4 | * | |
| 바나듐 함량 (wt ppm) | 41 | 7 | <0.1 | 24.3 | |
| 질량 흐름 (kg/hr) | 650 | 637 | 550 | 78 | |
* 중질 생성물(40)의 동점도는 측정 가능한 범위를 초과하기 때문에 측정할 수 없었음.
단 하나의 초임계 반응기를 이용한 업그레이드 공정은 약 35 wt%의 배럴의 바텀을 갖는 생성물 스트림을 생성한다. 대조적으로, 2번째 반응기가 교차-흐름 설계로 작동하는, 2개의 초임계 반응기를 포함하는 본원에 설명된 공정은 5 wt% 미만의 배럴의 바텀을 함유하는 업그레이드된 생성물 스트림을 생성한다. 5 wt% 미만의 배럴의 바텀을 갖는 업그레이드된 생성물 스트림은 가스화 시스템, 발전 시스템 및 기존 수소화 처리에 사용하기에 적합하다.
본 발명이 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 원리 및 범위를 벗어나지 않고 여기에서 다양한 변경, 치환 및 대체가 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구항 및 이의 적절한 법적 균등물에 의해 결정되어야 한다.
설명된 다양한 요소는 달리 표시되지 않는 한 여기에 설명된 모든 다른 요소와 조합하여 사용될 수 있다.
표현 "하나의" 및 "상기"는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 지시 대상을 포함한다.
선택적인 또는 선택적으로는 이후에 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생하거나 또는 발생하지 않을 수 있음을 의미한다. 명세서는 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우 및 발생하지 않는 경우 포함한다.
범위는 여기에서 약 하나의 특정 값 내지 약 다른 특정 값으로 표현될 수 있고, 달리 표시되지 않는 한 포괄적이다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 구현 예는 상기 범위 내의 모든 조합과 함께, 하나의 특정 값에서 다른 특정 값까지임이 이해된다.
본 출원 전반에 걸쳐, 특허 또는 간행물이 참고되는 경우, 이들 참조 문헌의 개시는 본원에 기재된 진술과 모순되는 경우를 제외하고, 본 발명이 속하는 기술의 상태를 더 완전히 설명하기 위해 전체가 참조로서 본원에 통합되는 것으로 의도된다.
여기 및 첨부된 청구항에서 사용된 바와 같은, 단어 "포함하는" 및 "갖는", 및 이들의 모든 문법적 변형은 추가 요소 또는 단계를 배제하지 않는, 개방적이고, 비-제한적인 의미를 갖도록 각각 의도된다.
Claims (20)
- 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정으로서,
상기 공정은
중질 잔사유 피드를 제1 초임계 반응기에 도입하는 단계;
초임계수 피드를 제1 초임계 반응기에 도입하는 단계;
중질 잔사유 피드 및 초임계수 스트림이 전환 반응을 거쳐 반응기 유출물을 생성하도록, 제1 초임계 반응기를 작동시키는 단계, 여기서 제1 초임계수의 온도는 380℃ 내지 450℃ 사이이고, 초임계수의 압력은 물의 임계 압력보다 크며, 반응기 유출물은 경질 탄화수소 분획, 배럴의 바텀 분획, 및 물을 포함하고;
반응기 유출물을 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유입구에 도입하는 단계, 여기서 제2 초임계 반응기는 수직 반응기를 포함하고;
초임계수 스트림을 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유입구에 도입하는 단계, 여기서 초임계수 스트림은 초임계수를 포함하고, 초임계수 스트림의 온도는 물의 임계 온도 및 제1 초임계 반응기로부터의 반응기 유출물의 온도보다 10℃ 낮은 온도 사이이며;
배럴의 바텀 분획이 제2 초임계 반응기의 바텀 부분에 가라앉게(settle) 작동 가능하도록 제2 초임계 반응기를 작동시키는 단계, 여기서 초임계수 스트림의 초임계수는 반응기 유출물로부터 경질 탄화수소 분획을 추출하게 작동가능하고;
업그레이드된 생성물 스트림을 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유출구로부터 회수하는 단계, 여기서 업그레이드된 생성물 스트림은 경질 탄화수소 분획을 포함하며; 및
중질 생성물 스트림을 제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유출구로부터 회수하는 단계를 포함하며, 여기서 중질 생성물 스트림은 배럴의 바텀 분획을 포함하는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
상기 공정은 가압 잔사유 피드를 생성하기 위해, 탄화수소 펌프에서 잔사유 피드의 압력을 증가시키는 단계, 여기서 가압 잔사유 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며;
가압 잔사유 피드를 탄화수소 교환기에 도입하는 단계;
중질 잔사유 피드를 생성하기 위해, 가압 잔사유 피드의 온도를 탄화수소 교환기에서 증가시키는 단계;
가압 물 피드를 생성하기 위해, 물 펌프에서 물 피드의 압력을 증가시키는 단계, 여기서 가압 물 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며;
가압 물 피드를 물 교환기에 도입하는 단계;
초임계수 피드를 생성하기 위해, 물 교환기에서 가압 물 피드의 온도를 증가시키는 단계;
가압 물 스트림을 생성하기 위해, 액체 펌프에서 물 스트림의 압력을 증가시키는 단계, 여기서 가압 물 스트림의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며;
가압 물 스트림을 물 히터로 도입하는 단계; 및
초임계수 스트림을 생성하기 위해, 물 히터에서 가압 물 스트림의 온도를 증가시키는 단계를 더욱 포함하는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 2에 있어서,
상기 공정은 중질 잔사유 피드를 혼합기에 도입하는 단계;
초임계수 피드를 혼합기에 도입하는 단계;
혼합된 피드를 생성하기 위해, 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드를 혼합하는 단계, 여기서 초임계수 피드의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드의 체적 유량의 비는 표준 주변 온도 및 압력(SATP)에서 10:1 및 1:4 사이이며; 및
혼합된 피드를 제1 초임계 반응기에 도입하는 단계를 더욱 포함하는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
업그레이드된 생성물 스트림은 10 wt% 미만의 배럴의 바텀 분획을 포함하는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
초임계수 스트림의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드의 조합된 체적 유량의 비는 표준 대기 온도 및 압력(SATP)에서 5:1 및 1:10 사이인, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
제1 초임계 반응기 내 체류 시간은 1.2 분 및 60 분 사이인, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
제2 초임계 반응기의 SATP에서의 총 유량 대 제2 초임계 반응기의 반응기 부피의 비는 시간당 1 내지 시간당 6인, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
중질 잔사유 피드는 상압 잔사유, 감압 가스 오일, 및 감압 잔사유로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
바텀 부분은 제2 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 가장 낮은 높이로부터 측정된 총 길이의 10%를 정의하는 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 섹션을 포함하고, 바텀 유출구는 바텀 유입구보다 더 낮은 높이에 위치되는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 청구항 1에 있어서,
탑 부분은 제2 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 가장 높은 높이에서 측정된 총 길이의 10%를 정의하는 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 섹션을 포함하고, 탑 유출구는 탑 유입구보다 더 높은 높이에 위치되는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소 분획을 생성하는 공정. - 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템으로서,
상기 시스템은
제1 초임계 반응기, 제1 초임계 반응기는 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드가 전환 반응을 거쳐 반응기 유출물을 생성하게 작동하도록 구성(configure)되고, 여기서 제1 초임계수의 온도는 380℃ 및 450℃ 사이이며, 제1 초임계수의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크고, 반응기 유출물은 경질 탄화수소 분획, 배럴의 바텀 분획, 및 물을 포함하며;
제1 초임계 반응기와 유체적으로 연결된 제2 초임계 반응기의 탑 부분의 탑 유입구, 탑 유입구는 반응기 유출물을 수용하도록 구성되며, 제2 초임계 반응기는 수직 반응기를 포함하고;
제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유입구, 바텀 유입구는 초임계수 스트림을 수용하도록 구성되며, 초임계수 스트림은 초임계수를 포함하고, 초임계수 스트림의 온도는 물의 임계 온도 및 반응기 유출물의 온도보다 10℃ 낮은 온도 사이이며;
배럴의 바텀 분획이 제2 초임계 반응기의 바텀 부분에서 가라앉게 구성되도록 작동하게 구성된 제2 초임계 반응기, 여기서 초임계수 스트림의 초임계수는 경질 탄화수소 분획을 반응기 유출물로부터 추출하도록 작동가능하며;
제2 초임계 반응기의 탑 부분과 유체적으로 연결되는 탑 유출구, 탑 유출구는 업그레이드된 생성물 스트림을 수용하도록 구성되고, 여기서 업그레이드된 생성물 스트림은 경질 탄화수소 분획을 포함하고, 탑 유출구는 탑 유입구보다 더 높은 높이에 위치되며; 및
제2 초임계 반응기의 바텀 부분의 바텀 유출구를 포함하고, 바텀 유출구는 중질 생성물 스트림을 수용하도록 구성되고, 여기서 중질 생성물 스트림은 배럴의 바텀 분획을 포함하고, 바텀 유출구는 바텀 유입구보다 더 낮은 높이에 위치되는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
상기 시스템은
탄화수소 펌프, 탄화수소 펌프는 잔사유 피드의 압력을 증가시켜 가압 잔사유 피드를 생성하도록 구성되고, 여기서 가압 잔사유 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크며;
탄화수소 펌프에 유체적으로 연결되는 탄화수소 교환기, 탄화수소 교환기는 탄화수소 교환기에서 가압 잔사유 피드의 온도를 증가시켜 중질 잔사유 피드를 생성하도록 구성되며;
물 펌프, 물 펌프는 물 피드의 압력을 증가시켜 가압 물 피드를 생성하도록 구성되며, 여기서 가압 물 피드의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크고;
물 펌프에 유체적으로 연결되는 물 교환기, 물 교환기는 물 교환기에서 가압 물 피드의 온도를 증가시켜 초임계수 피드를 생성하도록 구성되며;
액체 펌프, 액체 펌프는 물 스트림의 압력을 증가시켜 가압 물 스트림을 생성하도록 구성되며, 여기서 가압 물 스트림의 압력은 물의 임계 압력보다 더 크고;
액체 펌프와 유체적으로 연결되는 물 히터를 더욱 포함하고, 물 히터는 가압 물 스트림의 온도를 증가시켜 초임계수 스트림을 생성하도록 구성되는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 12에 있어서,
상기 시스템은 탄화수소 교환기 및 물 교환기에 유체적으로 연결되는 혼합기를 더욱 포함하고, 혼합기는 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드를 혼합하여 혼합된 피드를 생성하도록 구성되고, 여기서 초임계수 피드의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드의 체적 유량의 비는 표준 주변 온도 및 압력(SATP)에서 10:1 및 1:4 사이인, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
업그레이드된 생성물 스트림은 10 wt% 미만의 배럴의 바텀 분획을 포함하는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
초임계수 스트림의 체적 유량 대 중질 잔사유 피드 및 초임계수 피드의 조합된 체적 유량의 비는 표준 대기 온도 및 압력(SATP)에서 5:1 및 1:10 사이인, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
제1 초임계 반응기 내 체류 시간은 1.2 분 및 60 분 사이인, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
제2 초임계 반응기의 SATP에서의 총 유량 대 제2 초임계 반응기의 반응기 부피의 비는 시간당 1 및 시간당 6 사이인, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
중질 잔사유 피드는 상압 잔사유, 감압 가스 오일, 및 감압 잔사유로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
바텀 부분은 제2 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 가장 낮은 높이에서 측정된 총 길이의 10%를 정의하는 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 섹션을 포함하는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템. - 청구항 11에 있어서,
탑 부분은 제2 초임계 반응기의 실린더형 몸체의 가장 높은 높이에서 측정된 총 길이의 10%를 정의하는 초임계 반응기의 실린더형 몸체를 섹션을 포함하는, 중질 잔사유 피드로부터 경질 탄화수소를 생성하기 위한 시스템
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003049180A (ja) | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Hitachi Ltd | 重質油の軽質化方法 |
| US20090166262A1 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-02 | Chevron U.S.A. Inc. | Simultaneous metal, sulfur and nitrogen removal using supercritical water |
| US20180187093A1 (en) | 2017-01-03 | 2018-07-05 | Saudi Arabian Oil Company | Method to remove sulfur and metals from petroleum |
| KR101986968B1 (ko) | 2013-12-18 | 2019-06-07 | 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 | 초임계수에 의한 업그레이드된 석유의 생산 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2294699A (en) | 1938-10-15 | 1942-09-01 | Steffen Erich | Production of polymerization and condensation products from chlorinated hydrocarbons |
| US3148136A (en) | 1959-09-14 | 1964-09-08 | Texaco Inc | Treatment of hydrocarbons to produce a jet fuel and high octane gasoline |
| US3367862A (en) | 1965-10-18 | 1968-02-06 | Exxon Research Engineering Co | Process for desulfurization by hydrolysis with metals on charcoal base catalysts |
| US4341619A (en) | 1980-08-11 | 1982-07-27 | Phillips Petroleum Company | Supercritical tar sand extraction |
| JPS59157181A (ja) | 1983-02-28 | 1984-09-06 | Fuji Sekiyu Kk | 石油系重質油から分解軽質油と燃料として好適なピツチを製造する方法 |
| DD249916B1 (de) | 1986-06-10 | 1989-11-22 | Petrolchemisches Kombinat | Verfahren zur erzeugung heller produkte und konventionell verwertbaren heizoeles aus schweren metall- und schwefelreichen erdoelrueckstaenden |
| JP4098181B2 (ja) | 2003-08-05 | 2008-06-11 | 株式会社日立製作所 | 重質油の処理方法及び重質油類処理システム |
| US7947165B2 (en) | 2005-09-14 | 2011-05-24 | Yeda Research And Development Co.Ltd | Method for extracting and upgrading of heavy and semi-heavy oils and bitumens |
| US20080099378A1 (en) | 2006-10-31 | 2008-05-01 | Chevron U.S.A. Inc. | Process and reactor for upgrading heavy hydrocarbon oils |
| US20080099374A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-01 | Chevron U.S.A. Inc. | Reactor and process for upgrading heavy hydrocarbon oils |
| JP2011088964A (ja) | 2009-10-20 | 2011-05-06 | Jgc Corp | 重質油の改質装置及び重質油の改質方法 |
| US9024096B2 (en) | 2012-12-11 | 2015-05-05 | Lummus Technology Inc. | Conversion of triacylglycerides-containing oils |
| US9567530B2 (en) * | 2014-11-26 | 2017-02-14 | Saudi Arabian Oil Company | Process for heavy oil upgrading in a double-wall reactor |
| US9926497B2 (en) | 2015-10-16 | 2018-03-27 | Saudi Arabian Oil Company | Method to remove metals from petroleum |
| WO2018009808A1 (en) | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Applied Research Associates, Inc. | Supercritical water separation process |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003049180A (ja) | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Hitachi Ltd | 重質油の軽質化方法 |
| US20090166262A1 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-02 | Chevron U.S.A. Inc. | Simultaneous metal, sulfur and nitrogen removal using supercritical water |
| KR101986968B1 (ko) | 2013-12-18 | 2019-06-07 | 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 | 초임계수에 의한 업그레이드된 석유의 생산 |
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