KR20030029842A - 탈아스팔트 오일로부터 수지를 제거하는 것을 특징으로하는 용매 탈아스팔트화 공정 및 가스화 공정의 통합 방법 - Google Patents

탈아스팔트 오일로부터 수지를 제거하는 것을 특징으로하는 용매 탈아스팔트화 공정 및 가스화 공정의 통합 방법 Download PDF

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KR20030029842A
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폴 에스. 월리스
케이 에이. 존슨
클라인트 에프. 펜로즈
잭퀼린 지. 니컴
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텍사코 디벨롭먼트 코포레이션
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Abstract

본 발명은 용매 탈아스팔트화 공정과 가스화 공정의 열 통합 방법 및 용매, 탈아스팔트 오일(DAO) 및 수지를 포함하는 용매 용액으로부터 수지 상을 제거하는 개선된 방법에 관한 것이다. 상기 개선된 방법은 용매 용액을 가열하여 용매 용액으로부터 수지를 침전시키는 단계 및 이후 상기 용매 용액으로부터 수지 및 용매 일부를 분리하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 DAO와 나머지 용매를 포함하는 혼합물 및 수지 산물이 생성될 것이다. 이후 비등을 위한 열 공급원을 제공하는 가스화 장치로부터 나온 폐열로, 상기 DAO/용매 혼합물을 비등시켜 용매 분획을 기화시킨다. 상기 기화된 용매를 상기 DAO/용매 혼합물로부터 제거하여 기화되지 않은 용매 일부를 함유하는 수지가 없는 DAO 생성물을 제조한다. 상기 기화된 용매는 상기 용매 용액을 가열하고 상기 수지가 없는 DAO/용매 혼합물을 예열하는데 사용된다. 일반적으로 상기 용매 용액 가열 및 DAO/용매 혼합물 예열 단계는 연속적으로 수행되는데, 비등 단계 이전에 DAO/용매 혼합물이 먼저 예열되어 기화된 용매 분획을 냉각시킨다. 이후 냉각된 기화 용매 분획은 수지 분리 단계 이전에 상기 용매용액에 열을 제공한다. 이후 탈아스팔트화 단계에서 회수되는 아스팔트는 가스화 공정에서 공급원료로서 사용된다.

Description

탈아스팔트 오일로부터 수지를 제거하는 것을 특징으로 하는 용매 탈아스팔트화 공정 및 가스화 공정의 통합 방법 {Asphalt and resin production to integration of solvent deasphalting and gasification}
일반적인 SDA 공정에서, 경질 탄화수소 용매는 정제장치로부터 나온 잔여 오일 공급원료에 첨가되고 아스팔텐 분리기라고 부를 수 있는 것에서 처리된다. 통상 사용되는 용매는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 그들의 모노-올레핀성 대응물(counterparts), 및 탈아스팔트에서 사용되는 유사한 공지의 용매, 및 그들의 혼합물이다. 온도 및 압력이 상승되면, 아스팔텐 분리기 내의 혼합물은 복수의 액체 스트림, 일반적으로 탈아스팔트 오일(DAO), 수지 및 용매의 실질적으로 아스팔텐이 없는 스트림 및 일부 DAO가 용해될 수 있는 아스팔텐 및 용매의 혼합물로 분리된다. 상기 SDA 공정은 잘 알려진 원유 공정이고 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 얀(Yan)의 미국 특허 제 3,968,023호, 비본(Beavon)의 미국 특허 제 4,017,383호, 부쉬넬(Bushnell)의 미국 특허 제 4,125,458호 및 다른 많은 명세서에 개시되어 있다.
일단 아스팔텐이 제거되면, DAO, 수지 및 용매의 실질적으로 아스팔텐이 없는 스트림은 일반적으로 용매 회수 시스템에서 처리된다. SDA 장치의 용매 회수 시스템은 일반적으로 가열로(fired heater)로부터 나오는 증기(steam) 또는 고온의 오일을 사용하여, 용매를 비등시킴으로써 용매가 풍부한 DAO로부터 용매 분획을 추출한다. 이후 기화된 용매는 응축되고 SDA 장치에서 사용하기 위해 재순환된다.
종종 DAO/수지 산물 스트림으로부터 수지 산물을 분리하는 것이 바람직하다. 일반적으로 상기 분리는 용매가 DAO로부터 제거되기 전에 수행된다. 본 명세서에서 사용하는 "수지"는 SDA 장치로부터 분리되고 수득된 수지를 의미한다. 수지는 탈아스팔트 오일 보다 더 밀도가 높거나 더 무겁지만, 상기 아스팔텐 보다 더 가볍다. 일반적으로 수지 산물은 고도의 지방성 화합물로 치환된 측쇄를 갖는 방향족 탄화수소를 더 많이 포함하고, 니켈 및 바나듐과 같은 금속도 포함할 수 있다. 일반적으로, 수지는 아스팔텐 및 DAO가 제거된 물질을 포함한다.
왓킨스(Watkins)의 미국 특허 제 3,775,292호에는 용매-희박(solvent-lean) 수지 농축액 및 탈수지된(de-resined) 이차 액상을 제공하기 위하여 용매를 사용하여 공급원료를 탈아스팔트화하고, 이후 선택적인 용매를 사용하여 수지를 제거하는 SDA 공정이 개시되어 있다. 낮은 비등점의 탄화수소를 제조하기 위하여 수지 및 DAO는 수소첨가분해 장치에서 추가적으로 처리되고, 용매도 회수되지 않는다.
크로우리(Crowley)의 미국 특허 제 4,101,415호 및 벤 드리젠 등(Ven Driesen et al.)의 미국 특허에는 공급원료가 아스팔텐 및 수지 모두를 제거하는 용매 추출 단계를 거쳐, 아스팔텐이 없고 수지가 없는 DAO를 생성하는 SDA 유사 공정이 개시되어 있다. 공급원료로부터 제거된 아스팔텐/수지 혼합물은 이후 아스팔텐으로부터 수지를 분리하는 이차 용매 추출 단계에서 처리된다.
기어하트(Gearhart)의 미국 특허 제 4,239,616호에는 중질 탄화수소 물질을 용매와 혼합시킨 다음, 상기 물질을 오일, 수지 및 용매를 포함하는 일차 경질 상 및 아스팔텐 및 일부 용매를 포함하는 일차 중질 상으로 분리하기 위해서 높은 온도 및 압력 하의 일차 분리 구역에서 처리하는 SKA 공정이 개시되어 있다. 상기 일차 경질 상은 이를 오일 및 용매를 포함하는 이차 경질 상 및 수지 및 일부 용매를 포함하는 이차 중질 상으로 분리하기 위하여 일차 분리 구역 보다 더 높은 온도를 인가하는 이차 분리 구역으로 보내진다. 이후 이차 경질 상은 이것이 용매를 포함하는 삼차 경질 상 및 오일을 포함하는 삼차 중질 상으로 분리되는 삼차 분리 구역으로 보내진다.
상기 '616 공정의 중요한 요소는 적어도 일부의 일차 중질 상이 이차 분리 구역의 상부로 도입된다는 것이다. 상기 도입은 일차 중질 상을 이차 경질 상과 접촉시키고 이차 경질 상에 혼합되어 있을 수 있는 적어도 일부의 수지체(resinous bodies)를 제거하기 위하여 수행된다. 또한, 이차 분리 구역의 상부 내에서 내부 환류를 형성시켜, 이차 경질 상으로부터의 수지 제거를 보조하기 위하여, 일차 중질 상을 이차 분리 구역에 도입하기 전에 충분히 가열하는 것이 바람직하다.
루쯔(Lutz)의 미국 특허 제 4,454,023호에는 점성의 중질 탄화수소 공급원료를 비스브레이커 장치(visbreaker unit)에서 처리하고 분류를 위한 증류 장치로 보내는 공정이 개시되어 있다. 이후 증류 장치의 하부 생성물(bottoms product)은 용매 추출 장치로 보내져, 중질 아스팔텐 분획 및 높은 비율의 수지 또는 오일을 포함하는 하나 이상의 경질 분획을 생성한다. 수지를 포함하는 적어도 일부의 경질 분획은 비스브레이커에서의 전환(conversion)을 증가시키기 위하여 공급원료 스트림으로 비스브레이커로 재순환된다.
헤드릭(Hedrick)의 미국 특허 제 5,145,574호에는 용매, DAO 및 수지를 포함하는 용매 용액으로부터 수지 상을 분리하는 공정이 개시되어 있다. 용매 용액은 특수한 열교환 장치로 도입되고 일반적으로 수직으로 위치하는 적어도 일부의 열교환기 표면 상에 보내지고, 열 교환기에서 용매 용액이 가열되어 수지 상이 침전된다. 이후 감소된 수지 함량을 갖는 용매 용액 및 수지 산물은 회수된다.
분리된, 탈아스팔트 수지 산물은 H-OILTM, 지연 코커스(delayed cokers) 및비스브레이커 장치(visbreaker units)와 같은 중질 탄화수소 분해 장치 공급용으로 보다 양호한 원료이다. 또한, 수지가 없는 DAO는 수소처리기, 수소첨가분해기 및 촉매 분해 장치와 같은 생성물 분해장치 공급용으로 개선된 공급원료이다.
H-OILTM은 개선된 증류 원유 생성물 및 저황 연료 오일에 혼합하기에 특히 적합한 비전환 하층부 생성물을 제조하는 중질 감압 잔여물(heavy vacuum residuum) 또는 "잔유(resid)" 및 중유(heavy oils)의 촉매적 수소화를 위한 독점적인 비등된 베드 공정(ebullated bed process)(Hydrocarbon Research, Inc. 및 Texaco Development Corporation 공동 소유)이다. H-OILTM공정에서, 촉매가 실질적으로 등온 조건에서 유지되고 일정한 품질의 공급원료에 접촉되도록 보장된느 조건에서의, 수소 및 황과 금속을 포함하는 탄화수소 공급원료와 접촉된다. 상기 수소처리 공정은 감압 잔유 공급원료를 갖는 높은 수준의 수소화탈황공정을 달성하는데 특히 효과적이다. H-OILTM생성물은 낮은 밀도, 평균의 비등점, 낮은 황 함량 및 낮은 금속 함량의 액체 생성물로서 특징된다.
잔유 공급원료는 일반적으로 고농도의 니켈, 철 및 바나듐과 같은 금속 및 고농도의 질소 및 황을 포함하고 있기 때문에 때때로 고도의 전환이 어렵다. 상기 많은 물질들은 촉매의 활성을 억제 또는 저하시킬 수 있다. 종종 상기 촉매의 활성 저하는 장치의 유용성 및 처리량에 영향을 주는 빈번한 촉매 첨가 또는 변화를 야기한다. 또한, 공급원료가 가열되는 경우 잔유 공급원료는 불용성의 탄소성 물질을 생성하는 많은 양의 아스팔텐 분획을 함유하기 때문에 잔유 전환(residconversion)도 힘들다. 상기 고체의 형성은 공급원료 또는 온도의 운전상의 한계를 종종 야기한다. 수지 공급원료는 금속 함량 및 아스팔텐이 적어서, 잔유 보다 양호한 H-OILTM공정용 공급원료이다.
지연 코크스화 공정(delayed coking process)은 낮은 비등점의 분해 생성물을 수득하기 위하여, 감압 잔여물(vacuum residue)과 같은 초중질의 저질 잔유 공급원료에서 사용되는 확립된 원유 정제 공정이다. 지연 코크스화 공정에서, 중유 공급원료는 관상로(tubular furnace)로에서 급속하게 가열되고, 상기 중유 공급원료는 상기 관상로로부터 코크스화가 발생하는 조건 하에서 유지되는 낮은 압력의 큰 코크스화 드럼으로 직접 흘러 들어간다. 상기 가열된 공급원료는 상기 드럼에서 분해되어 코크스(coke), 가스 및 바람직한 낮은 비등점의 액체가 형성되고, 상기 액체는 드럼의 상부로부터 제거되어 분별장치로 보내진다. 코크스 드럼이 고체 코크스로 가득 채워지는 경우, 공급원료는 다른 드럼으로 옮겨지고 가득 채워진 드럼은 냉각되고 코크스 생성물이 비워진다. 일반적으로, 적어도 두 개의 코크스화 드럼이 사용되어지는데 하나의 드럼이 채워지면 나머지 하나의 드럼으로부터 코크스가 제거된다.
노(furnace)에서의 코크스화는 지연 코크스화 작업에서 상당히 문제된다. 코크스화 드럼 내의 높은 온도는 코크스 및 가스의 수율을 저하시킬 수 있다. 노가 제공하는 높은 온도 때문에, 노의 관에 과도한 오염이 발생하여, 노의 관을 세척하기 위한 더 큰 유지 필요 조건을 야기한다.
기본적인 지연 코크스화 방법은 다양하게 변형되어 왔다. 예컨대, 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 얀센 등(Janssen et al)의 미국 특허 제 4,455,219호 및 그라프 등(Graf et al)의 미국 특허 제 4,518,487호는 일부 중질 공급원료를 낮은 비등점 범위의 탄화수소로 치환하는 변형된 지연 코크스화 공정을 제공한다. 상기 방법들은 액체 생성물의 수율이 증가되고 그에 대응하여 코크스 수율이 감소되는 개선된 코크스화 공정을 제공한다. 따라서, 수지 공급원료는 수지의 보다 경질인 성질 및 노에서의 코크스화를 감소시키는 성향 때문에 잔유 보다 양호한 지연 코스화 장치용 공급원료이다.
비스브레이킹(visbreaking)("점도 감소(viscosity reduction)"의 약자로서 본 기술 분야에서 사용되는 용어)은 잔유를 보다 경질인 탄화수소 분획으로 전환함으로써 잔유의 점성을 감소시키는데 사용되는 온화한(mild) 분해 작업이다. 종종 잔유는 허용가능한 점도의 오일을 제조하기 위하여, 값비싼 경유(lighter oil) 또는 커터 스탁(cutter stock)과 혼합된다. 비스브레이커의 사용에 의하여, 잔유의 점도가 감소되어 커터 스탁의 필요성이 줄어든다. 공정의 경제성을 개선시키기 위하여, 일반적으로 비스브레이킹을 높은 온도 및 압력에서 수행하여 중질 잔유의 전환을 증대시킨다. 비스브레이킹 작업의 심도(severity)에 따라, 코크스화 및 장치의 오염은 비스브레이킹 반응 동안에 일어날 수 있고, 이는 비스브레이킹 작업의 심도를 증대시킬 수 있는 능력을 제한한다. 따라서, 주어진 공급원료에 대하여, 심도를 증대시켜 전환을 최대화할 수 있지만; 상기 심도의 증대는 생성물의 품질 및/또는 코크스 생성률에 역효과를 낼 수 있으므로, 전환을 증대시키는 능력은 심도의 증대에 의하여 제한된다. 비스브레이킹 공정의 예는 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 퍼싱 등(Fersing, et al.)의 미국 특허 제 5,925,236호 및 얀(Yan)의 미국 특허 제 5,413,702호 및 다른 특허들에 개시되어 있다.
비스브레이킹 작업의 심도를 증대시키기 위하여 다양한 구성(scheme)들이 제안되었다. 예컨대, 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 루쯔(Lutz)의 미국 특허 제 4,454,023호는 작업으로부터 생성된 중질 생성물을 용매 추출 단계로 처리함으로써 비스브레이킹 작업의 심도를 증대시켜 분리된 분획인 용매 추출 오일, 수지 및 아스팔텐을 생성하고, 상기 수지 분획은 심도의 증대를 위하여 비스브레이킹 작업으로 재순환되는 것을 제안한다. 일반적으로, 수지의 감소된 점도와 낮은 고체 함량 및 수지에 의한 보다 엄격한(severe) 조건에서 실행되는 비스브레이킹 작업의 가능화 때문에 상기 유형의 장치용으로서 수지는 아스팔텐 보다 바람직한 공급원료이다. 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 펠드맨 등(Feldman et al.)의 미국 특허 제 4,767,521호는 비스브레이커(visbreaker) 공급원료로부터 특정 중질 성분을 제거함으로써 비스브레이킹의 심도를 증대시키는 것을 제안한다.
수소첨가분해 장치는 매우 다용도로 사용가능한 정제 전환 장치이다. 상기 장치를 사용하여, 나프타에서 아스팔트까지의 광범위한 공급원료를 처리하여 공급원료보다 낮은 분자량을 갖는 모든 바람직한 생성물을 수득할 수 있다. 수소처리는 가장 널리 사용되는 촉매적 정제 방법이고 가장 경질의 나프타에서 가장 중질의 감압 잔유까지의 공급원료를 처리할 수 있다. 상기 수소처리는 공급원료로부터 황과 같은 바람직하지 않은 분순물을 함유하는 화합물을 제거하는데 주로 사용된다.수소첨가분해 및 수소처리 모두 반응물로서 수소를 이용한다. 촉매 분해는 수소가 전혀 사용되지 않는 다는 점을 제외하고는 수소첨가분해와 유사하다. 상기 각 방법에서, 공급원료에서 발견되는 모든 금속 또는 고체 불순물 및 상기 방법에서 생성되는 모든 코크스에 의해 불활성화될 수 있는 촉매가 사용된다.
또한 고체 불순물들은 반응기 내의 흐름을 저하시키고, 도관 및 하류 장비의 오염(fouling), 플러깅(plugging) 및 블로킹(blocking) 현상을 초래할 수 있다. 고체가 함유된 오일은 효율적으로 또는 용이하게 파이프라인을 통해 보내질 수 없다. 고체의 축적은 장비의 수리, 일시 폐쇄, 고장 시간의 연장, 공정 수율의 저하, 효율의 저하 및 바람직하지 않은 코크스의 형성을 야기할 수 있다. 따라서, 상기에서 언급한 바와 같이, 또한 DAO의 수지 부분을 제거함에 있어서 아스팔텐 제거 후에 남는 대부분의 금속, 고체 및 코크스 생성자(producers)가 DAO로부터 제거되기 때문에 수지가 없는 DAO 공급원료는 수지를 함유하는 DAO 공급원료보다 바람직하다.
종래에는, 원유 정제시 부산물로 생성되는 중질 탄화수소인 잔여 오일 공급원료(residual oil feedstock)로부터 가치 있는 성분을 추출하기 위하여 용매 탈아스팔트화(SDA) 공정이 오일 정제기에서 실행된다. 상기 추출된 성분은 정제기로 피드백되어 가솔린과 같은 가치 있는 보다 경질인 분획으로 전환된다. SDA 공정에서 사용될 수 있는 적합한 잔여 오일 공급원료는 예컨대, 상압 증류탑 하부유(atmospheric tower bottoms), 감압 증류탑 하부유(vacuum tower bottoms), 원유(crude oil), 상부 원유(topped crude oils), 석탄 오일 추출물(coal oil extract), 셰일 오일(shale oils) 및 타르 샌드(tar sands)로부터 회수된 오일을 포함한다.
도 1은 통상적인 선행 기술인 수지 제거가 없는 용매 회수 공정의 개략적인 흐름도이다.
도 2는 수지 제거 및 용매 회수의 통합 방법을 예시하는 본 발명의 실시예의개략적인 흐름도이다.
도 3은 가스화/용매 탈아스팔트 통합 시스템을 예시하는 본 발명의 바람직한 실시예의 개략적인 흐름도이다.
발명의 요약
본 발명의 일면은 용매, 탈아스팔트 오일(DAO) 및 수지를 포함하는 용매 용액으로부터 수지 상을 분리하는 개선된 방법을 제공한다. 상기 개선된 방법은 용매 용액을 가열하여 용매 용액으로부터 수지를 침전시키는 단계 및 이후 상기 용매 용액으로부터 수지 및 일부 용매를 분리하는 단계를 포함한다. 상기 단계는 수지산물, 및 DAO와 잔여 용매를 포함하는 혼합물을 생성할 것이다. 이후 상기 DAO/용매 혼합물을 비등시켜, 용매 분획을 기화시킨다. 상기 DAO/용매 혼합물로부터 기화된 용매를 제거하여 일부의 기화되지 않은 용매를 함유하는 수지가 없는 DAO 생성물을 제조한다. 이후 기화된 용매는 농축되고, 중질 탄화수소 공급원료를 탈아스팔트화하는데 재사용되도록 용매 탈아스팔트화 상으로 재순환된다.
보다 상세하게는, 본 발명은 용매 탈아스팔트화 공정과 가스화 공정을 열 통합하는 방법에 관한 것이다. 상기 열 통합 방법은 가스화 장치로부터 나온 폐열, 바람직하게는 고온의 포화된 합성가스로부터 나온 열을 사용하여 DAO 및 용매의 혼합물을 비등하는 단계를 포함한다. 상기 용매 용액을 상기 기화된 용매 분획으로 가열시켜 수지 제거를 수행한다. 또한 상기 DAO/용매 혼합물을 비등시키기 전에 상기 기화된 용매로 예열시킨다. 일반적으로 용매 용액 가열 및 DAO/용매 혼합물 예열 단계는 연속적으로 수행되고, 비등시키는 단계 이전에 먼저 DAO/용매 혼합물을 예열하여 냉각된 기화 용매 분획을 생성시킨다. 이후 수지 분리 단계 이전에 상기 냉각된 기화 용매 분획은 용매 용액에 열을 제공하는데 사용된다. 이후 탈아스팔트화 단계에서 회수되는 아스팔트는 가스화 공정의 공급원료로서 사용된다.
예시적인 실시예의 설명
본 발명은 탈아스팔트 오일로부터 수지를 제거하는 것을 특징으로 하는 가스화 공정 및 용매 탈아스팔트화 공정의 통합 방법을 제공한다.
본 명세서에서 사용되는, 아스팔텐의 침전의 문맥 용어 "침전시키다"는 아스팔텐이 풍부한 물질이 유체 또는 유체 유사 상일 수 있거나 바람직하게는 유체 또는 유체 유사 상인 이차 상(second phase)을 형성하는 것을 의미한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 침전된 아스팔텐이 풍부한 물질은 가스화장치로 공급된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "탈아스팔트 탄화수소 물질", "탈아스팔트 오일", "DAO" 및 "파라핀 오일"은 탈아스팔트화 작업을 위해 선택된 조건에서 선택된 탈아스팔트화 용매에 용해될 수 있는 오일을 말하는 것으로서 서로 호환성있게 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "합성가스(syngas)" 또는 "합성 가스(synthesis gas)"는 각각 약 5몰 퍼센트 이상의 양으로 수소 가스 및 일산화탄소 가스를 포함하는 가스를 말한다. 수소 대 일산화탄소의 몰비는 약 1대 1일 수 있지만, 반드시 필요한 것은 아니다. 종종 합성 가스 내에는 어떤 불활성 기체, 특히 질소 및 이산화탄소가 존재한다. 종종 황화수소 및 COS와 같은 오염물질이 존재한다. 일반적으로 "합성가스" 및 "합성 가스"는 가스화 반응에서 생성된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "탄화수소성(hydrocarbonaceous)"은 가스, 액체 및 고체의 탄화수소, 탄소성 물질 및 그의 혼합물을 포함하는 것으로 의도되는 다양한 절적한 가스화장치 공급원료를 말한다. 아스팔텐은 가스화장치에 대한 공급원료의 성분이다. 종종 공급원료를 혼합하는 것이 바람직하다. 사실상, 실질적으로 연소가능한 모든 탄소를 포함하는 유기 물질 또는 그의 슬러리는 용어 "탄화수소성(hydrocarbonaceous)"의 정의 내에 포함될 수 있다. 고체, 가스 및 액체 공급원료는 혼합되고 동시에 사용될 수 있고; 파라핀, 올레핀, 아세틸렌, 나프텐, 아스팔트 및 방향족 화합물을 어떤 비율로도 포함할 수 있다.
오일 내의 아스팔텐은 오일의 추가적인 수송 및 처리를 어렵게 만든다. 중질 원유의 가치를 최대화하기 위하여, 수 년 동안 오일 내의 아스팔트 성분의 분리가 실행되어 왔다. 비아스팔텐 성분은 회수되어 값비싼 제품으로서 판매되고 값싼 아스팔텐 성분은 남겨진다. 아스팔텐은 가스화에 적합한 탄화수소성 물질이다. 예건대, 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 미국 특허 제 4,391,701호에 개시되어 있다.
본 발명의 방법은 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 물질에 적용 가능하다. 일반적으로 상기 물질은 오일 또는 중유와 같은 유체이다. 경질 탄화수소 오일 증류물의 제조를 위한 정제에서 대규모로 사용되는, 원유의 정제 과정 동안에 종종 잔여 오일(residual oil)이 수득된다. 또한 본 발명에 사용되는 방법은 상기 잔여 오일에 적용 가능하다. 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 물질은 특히 실온 조건에서 고체일 수 있다. 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 물질은 추출 온도에서 적어도 부분적으로 용매와 혼합가능해야 한다.
본 발명은 용매를 사용하여 오일로부터 아스팔텐의 추출 공정, 부분 산화에 의한 가스화 공정 및 아스팔텐이 없는 오일로부터 수지를 제거하는 공정의 통합 방법이다. 가스화 공정을 용매 탈아스팔트화 공정과 결합함으로써, 종종 판매될 수 없는 부산물인 아스팔텐은 값비싼 합성 가스로 전환될 수 있다.
용매 탈아스팔트화 공정에서, 용매를 사용하는 액체-액체 추출법(liquid-liquid extraction)에 의해 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 물질로부터 분리된 탈아스팔트 탄화수소 물질은 H-OILTM, 비스브레이커(visbreaker), 코커(coker), 수소처리기, 수소첨가분해기 및 촉매 분해 장치와 같은 작업용의 값비싼 공급원료이다. 또한, 탈아스팔트 탄화수소 물질로부터 제거된 수지 상은 H-OILTM, 비스브레이커(visbreaker) 및 코커(coker) 장치의 공급원료의 품질을 상당히 개선시킬 수 있다. 남겨진 수지가-없는 탈아스팔트 탄화수소 물질 그 자체는 수소처리기, 수소첨가분해기 및 촉매 분해 장치를 위한 개선된 공급원료이다. 반면, 분리된 아스팔텐이 풍부한 물질은 값이 싸서 이상적인 가스화 공급원료이다.
낮은 비등점을 갖는 용매를 이용하여 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 물질로부터 아스팔텐을 추출하는 방법은 공지이다. 예컨대, 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 미국 특허 제 4,391,701호 및 미국 특허 제 3,617,481호에 개시되어 있다. 탈아스팔트 단계는 아스팔텐 추출장치 내에서 용매를 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 물질과 접촉시키는 것을 포함한다. 온도와 압력을 유지시켜 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 물질 및 낮은 비등점을 갖는 용매가 유체 또는 유체 유사형이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 접촉 공정은 연속적인 유체-유체 역류 모드로서의 배취 모드(batch mode)로 또는 본 기술 분야에 공지인 다른 어떤 방법으로도 수행될 수 있다. 아스팔텐은 결정을 형성하고 비중 선별, 여과, 원심분리 또는 본 기술분야에 공지인 다른 어떤 방법을 사용하여 탈아스팔트 탄화수소 물질로부터 분리될 수 있다.
상기 공정은 아스팔텐을 함유하는 탄화수소 액체를 알칸 용매와 접촉시켜 혼합물을 생성하는 것을 포함한다. 일반적으로 용매의 양은 약 4 내지 약 8 중량부(parts per part on a weight basis)이다. 일반적으로 온도는 약 400℉ (204℃) 내지 약 800℉ (427℃)이다. 이후 액체의 점도는 감소되어, 포함되어 있던 고체는 예컨대, 원심분리, 여과 또는 중력 침전에 의해서 혼합물로부터 제거될 수 있다. 바람직한 분리 방법은 가압 소결된(pressurized sintered) 금속 필터이다. 이후, 아스팔텐은 분리된 유체 상으로 침전된다. 아스팔텐이 분리된 상으로 침전될 때까지, 침전은 부가적인 용매 및/또는 가열된 혼합물을 첨가함으로써 개시될 수 있다. 실질적으로 고체가 없는, 즉 약 150 중량 ppm(parts per million) 이하의 고체를 함유하는 아스팔텐은 혼합물로부터 제거된다. 이후 회수된 고체가 없는 아스팔텐은 가스화된다.
침전된 아스팔텐 및 다른 탄화수소성 연료의 가스화는 상기 연료를 공기, 약 90 몰% 이상의 산소를 포함하는 실질적으로 순수한 산소 또는 약 21 몰% 이상의 산소를 포함하는 산소 함유 공기와 반응시키는 것을 포함한다. 실질적으로 순수한 산소가 바람직하다. 탄화수소성 물질의 부분적 산화는 바람직하게는 증기 또는 물과 같은 온도 조절 조절물질의 존재 하에서, 가스화 구역 내에서 수행되어 고온의 부분적 산화 합성 가스를 수득한다. 가스화 공정은 본 기술 분야에 공지이다. 예컨대, 본 명세서에 참고문헌으로 인용되는 미국 특허 제 4,099,382호 및 미국 특허 제 4,178,758호에 개시되어 있다.
반응 구역 내에서, 일반적으로 내용물은 약 1,700℉ (927℃) 내지 약 3,000℉ (1,649℃) 범위, 보다 일반적으로 약 2,000℉ (1,093℃) 내지 약 2,800℉(1,538℃) 범위의 온도에 도달할 것이다. 일반적으로 압력은 약 1 기압 (101 kPa) 내지 약 250 기압 (25,331 kPa)의 범위, 보다 일반적으로 약 15 기압 (1,520 kPa) 내지 약 150 기압 (15,199 kPa), 더욱 일반적으로 약 60 기압 (6,080 kPa) 내지 약 80 기압 (8,106 kPa)일 것이다.
합성 가스 혼합물은 일산화탄소 및 수소를 포함한다. 수소는 수소화 반응용의 상업적으로 중요한 반응물이다. 합성 가스에서 종종 발견되는 다른 물질은 황화수소, 이산화탄소, 암모니아, 시아나이드 및 탄소와 미량 금속의 형태의 미립자를 포함한다. 공급원료 내의 오염물질의 정도는 공급원료의 유형 및 사용되는 특정 가스화 공정 및 작업 조건에 의해 결정된다. 어떤 경우에 있어서도, 상기 오염물질의 제거는 가스화를 실용적인 공정으로 만들기 위해서 중요하고 산 가스, 즉 황화수소 제거는 매우 바람직하다.
생성물 가스는 가스화장치로부터 방출되고, 일반적으로 가스를 세정장치(scrubber)로 도입시켜 상기 가스를 냉각시키고 합성가스로부터 입자 및 이온성 성분을 제거하는 물 스프레이와 접촉시키는 세정 기술을 포함하는 냉각 및 세정 작업으로 처리된다. 이후 약 400℉ (약 204℃) 내지 약 500℉ (약 260℃)의 온도에서 생성된 습성 합성가스를 용매 탈아스팔트화 공정의 용매 회수 단계에서 용매를 기화하고 회수하는데 사용되는 보일러 내에서 약 300℉ (약 149℃)까지 추가로 냉각한다. 이후 냉각된 습성 합성가스를 하류(downstream) 공정에서 합성 가스의 이용 전에 오염물질 가스를 제거하는 산 가스(acid gas) 제거 공정에서 처리된다.
용매 탈아스팔트화 공정에서 사용되는 용매는 모든 적절한 탈아스팔트화 용매일 수 있다. 탈아스팔트에 사용되는 일반적인 용매는 경질 지방족 탄화수소, 즉 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 화합물이다. 알칸, 특히 프로판, 부탄, 펜탄 또는 그의 혼합물을 포함하는 용매가 본 발명에 특히 유용하다. 특히 바람직한 용매는 아스팔텐의 특수한 특징에 따른다. 더 경질인 용매가 더 높은 아스팔트 링 앤 볼 방법(Ring and Ball)의 연화점(softening point) 아스팔텐에 사용된다. 용매는 소량, 즉 약 20% 이하의 헥산 또는 헵탄과 같은 더 높은 비등점의 알칸을 포함할 수 있다.
탈아스팔트화 후에, 탈아스팔트 오일, 수지 및 용매를 포함하는 용매 용액은 수지 상을 제거하고 회수하기 위해 처리된다. 상기 용매 용액은 40% 내지 90% 이상의 용매와, 탈아스팔트 오일 및 수지를 포함하는 잔여물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 다음 단계의 용매 회수 단계로부터 나온 기화된 용매와 함께, 먼저 용매 용액을 가열함으로써 수지 회수가 수행된다. 이후 고온의 용매 용액은 분리기로 보내지고, 혼합물이 가열됨으로써 용해도가 변화되어 수지가 용매 용액으로부터 침전되어 나온다. 이후 침전된 수지는 일반적으로 약 50%의 수지 및 50%의 용매의 혼합물로서 분리기로부터 제거된다. 이후 회수된 수지는 일반적으로 H-OILTM장치, 코커(coker) 장치 또는 비스브레이커(visbreaker) 장치와 같은 중질 탄화수소 분해 장치로 펌핑된다.
수지 제거 후에, 이후 탈아스팔트 오일/용매 혼합물은 용매를 회수하기 위해처리된다. 일반적으로 용매 회수는 초임계 분리법 또는 증류에 의해 수행되지만, 본 발명에 있어서는 수지가 없는 탈아스팔트 오일/용매 혼합물을 용매 분획을 증발시키기 위한 충분한 온도까지 단순히 가열시킴으로써 수행된다. 본 발명에 있어서, 비등을 위한 열은 가스화 장치로부터 나오는 습성 합성가스 생성물에 의해 제공된다. 바람직하게, 기화된 용매는 비등 단계 이전에 상기 탈아스팔트 오일/용매 혼합물을 예열하는데 사용된다. 상기 예열에 의해 기화된 용매는 냉각되고, 이후 상기 냉각된 기화 용매는 수지 제거 단계 이전에 수지, 탈아스팔트 오일 및 용매로 이루어지는 상기의 용매 용액을 가열하는데 사용된다. 이후 대부분의 탈아스팔트 용매는 재순환되고, 수지 제거 가열 단계로부터 나오는 증기는 응축되고, 추가의 처리를 위해 탈아스팔트화 단계로 다시 보내진다.
일반적으로, 모든 용매가 탈아스팔트 오일로부터 증발되는 것은 아니다. 일반적으로 용매 분획은 탈아스팔트 오일과 함께 남아있게 되고, 일반적으로 탈아스팔트 오일 생성물은 약 50%의 용매와 50%의 탈아스팔트 오일로 이루어진다. 이후 일반적으로 상기 혼합물은 추가의 처리를 위해 수소처리기, 수소첨가분해기 또는 촉매 분해 장치와 같은 생성물 분해 장치로 보내진다.
도면에 관하여 설명하자면, 도 1은 탈아스팔트 오일로부터 용매를 제거 및 회수하는 방법의 일반적인 선행 기술에 대하여 기술하고 있다. 용매 탈아스팔트화 공정으로부터 생성된 탈아스팔트 오일(DAO) 및 용매 혼합물은 라인(2)을 통해 열 교환기(4)로 보내진다. 상기 혼합물은 열 교환기(4)에서 예열되고, 이후 라인(6)을 통해 보일러(18)로 보내진다. 보일러(18)에서, 상기 혼합물은 라인(10)을 통해 고온의 오일 또는 증기와 같은 열 전달 유체에 의해 공급되는 열을 사용하여 가열된다. 열 전달 유체는 보일러(18)에서 냉각되고 라인(12)을 통해 제거된다. 상기 혼합물 내의 용매의 분획이 비등되어 라인(14)을 통해 보일러를 빠져나갈 수 있게 하기 위한 충분한 온도까지 상기 혼합물을 가열시킨다. DAO 및 잔여 용매의 가열된 혼합물은 추가의 처리를 위해 라인(8)을 통해 보일러를 빠져 나간다.
라인(14) 내의 기화된 용매 분획은 열 교환기(4)로 열을 공급하고, 이 열은 비등 전에 DAO/용매 혼합물을 예열하는데 사용된다. 기화된 용매 분획은 열 교환기(4)에서 냉각되고 라인(16)을 통해 빠져 나간다. 이후 냉각된 기화 용매는 라인(16)을 통해 일반적으로 응축기로 보내져서, 액체 형태로 이전의 용매 탈아스팔트화 공정으로 재순환될 수 있다.
도 1에서 예시하는 바와 같이 선행 기술의 방법에서, 수지 분획은 DAO로부터 제거되지 않는다.
도 2는 용매 탈아스팔트화 공정에 의해 생성되는 DAO/용매 혼합물로부터 수지 제거가 되는 본 발명의 한 실시예를 예시한다.
가열하기 위해 혼합물을 라인(102)를 통해 열 교환기(104)로 보냄으로써 수지 회수가 달성된다. 혼합물은 열 교환기(104)에서 가열되고, 이후 라인(106)을 통하여 분리기(108)로 보내진다. 혼합물이 가열됨으로서 발생하는 용해도 변화는 수지가 용매 용액으로부터 침전되어 나오고 분리기(108)의 바닥에 침전하도록 한다. 이후 침전된 수지는 일반적으로 용매 분획과 함께, 라인(110)을 통하여 분리기로부터 제거되고, H-OILTM장치, 코커(coker) 장치 또는 비스브레이커(visbreaker) 장치와 같은 중질 탄화수소 분해 장치와 같은 가공을 위한 다른 정제 장치로 보내진다.
수지 제거 후에, 남은 탈아스팔트 오일/용매 혼합물은 라인(112)를 통해 분리기(108)로부터 열 교환기(114)로 흘러간다. 혼합물은 열 교환기(114)에서 예열되고, 라인(116)을 통해 보일러(118)로 보내진다. 보일러(118)에서, 상기 혼합물은 고온 오일 또는 증기와 같은 열 전달 유체에 의해 공급되는 열을 이용하여 가열되지만, 라인(122)를 통해 가스화 장치로부터 나오는 고온의 합성 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 열 전달 유체는 보일러(118)에서 냉각되고 라인(124)을 통해 제거된다. 상기 혼합물은 상기 혼합물 내의 용매 분획을 비등시키기 위한 충분한 온도까지 가열되고, 라인(126)을 통해 보일러를 빠져 나간다. DAO 및 잔여 용매의 가열된 혼합물은 일반적으로 수소처기, 수소첨가분해 또는 촉매 분해 장치와 같은 생성물 분해 장치에서 추가적인 처리를 위하여 라인(120)을 통해 보일러를 빠져 나간다.
먼저 라인(126) 내의 기화된 용매 분획은 열 교환기(114)로 열을 공급하고, 이것은 비등 전에 수지가 없는 DAO/용매 혼합물을 예열하는데 사용된다. 기화된 용매 분획은 열 교환기(114)에서 냉각되고 라인(128)을 통해 떠난다. 이후 라인(128) 내의 냉각된 기화 용매는 열 교환기(104)에서 추가로 냉각되고, 이는 수지 침전/제거 단계 이전에 수지를 함유하는 DAO/용매 혼합물을 가열하는데 사용된다. 추가로 냉각된 상기 기화 용매는 라인(130)을 통해 열 교환기(104)로부터 제거되고, 이후 일반적으로 응축기로 보내지고 따라서 그것은 액체 형태로 이전의 용매 탈아스팔트화 공정으로 다시 재순환될 수 있다.
도 3은 가스화 공정과 통합된 용매 탈아스팔트 공정에 의해 제조된 DAO/용매 혼합물로부터 수지를 제거하는 본 발명의 다른 실시예를 예시한다.
본 실시예에서, 라인(242) 내의 아스팔텐을 함유하는 오일은 라인(240)으로부터 나온 용매와 접촉하여 혼합물을 생성한다. 일반적으로 라인(240) 내의 용매는 라인(238)로부터 나온 새로운 용매 및 라인(237)로부터 나온 재순환되고 응축된 용매의 혼합물이다. 이후 아스팔텐을 함유하는 오일/용매의 혼합물은 분리기(246)로 보내지고, 아스팔텐은 분리된 유체상으로 침전 되고 라인(248)을 통해 분리기(246)로부터 제거된다. 탈아스팔트 오일/용매는 라인(202)을 통해 분리기(246)로부터 제거되고, 이후 수지 및 용매 회수를 위해 처리된다.
이후 침전된 아스팔텐은 라인(248)을 통해 액화 장치(252)로 보내진다. 고체 공급원료를 취급하기 위한 하류(downstream) 가스화 장치(256)가 설치된다면 상기 단계는 반드시 필요하지 않을 수도 있다. 액화 장치(252)에서, 침전된 아스팔텐은 라인(250)에서 공급되는 물과 접촉하여 슬러리(slurry)를 형성하고, 라인(254)를 통해 액화 장치(252)로부터 제거된다. 이후 라인(254) 내의 슬러리는 가스화 장치(256)로 보내지고, 상기 슬러리는 라인(258)에서 공급되는 산소를 포함하는 가스 및 라인(260)으로부터 나오는 증기와 같은 온도 조절 물질과 반응한다. 또한 라인(254) 내의 슬러리는 가스화 반응기(256) 내에서 처리되기 전에 다른 가스화장치(gasifier) 공급원료와 배합될 수 있다. 가스화 반응기(256)에서, 일산화탄소 및 수소를 함유하는 고온의 습성 합성 가스 혼합물은 라인(222)을 통해 가스화 반응기로부터 생성되어 제거된다.
가열하기 위해 DAO/용매 혼합물을 라인(202)를 통해 분리기(246)로부터 열 교환기(204)로 보냄으로써 DAO로부터 수지가 회수된다. 상기 혼합물은 열 교환기(204)에서 가열 되고, 이후 라인(206)을 통해 분리기(208)로 보내진다. 상기 혼합물이 가열되면 용해도의 변화가 일어나서 수지가 용매 용액으로부터 침전되어 분리기(208)의 바닥에 있도록 한다. 이후 침전된 수지는 일반적으로 용매 분획과 함께 라인(210)을 통해 분리기로부터 제거되고, H-OILTM장치, 코커(coker) 장치, 또는 비스브레이커(visbreaker) 장치과 같은 중질 탄화수소 분해 장치와 같은가공을 위한 다른 정제 장치로 보내진다.
수지가 제거된 후에, 남은 탈아스팔트 오일/용매 혼합물은 라인(212)을 통해 분리기(208)로부터 열 교환기(214)로 흘러 간다. 상기 혼합물은 열 교환기(214)에서 예열된 다음 라인(216)을 통해 보일러(218)로 보내진다. 보일러(218)에서, 상기 혼합물은 라인(222)을 통해 가스화 장치(260)로부터 나온 습성 합성가스에 의해 공급되는 열을 이용하여 가열된다. 고온의 합성가스는 보일러(218)에서 냉각되고 라인(224)를 통해 제거된다. 상기 혼합물은 혼합물 중의 용매 분획을 비등하기에 충분한 온도까지 가열되, 라인(226)을 통해 보일러를 떠나서 일반적으로 수소처리장치, 수소첨가분해장치 또는 촉매 분해 장치와 같은 생성물 분해 장치 내에서 추가적인 처리를 위해 추가적 처리가 된다.
라인(226) 내의 기화된 용매 분획은 열을 먼저 열 교환기(214)로 공급하고, 이 열은 비등 전에 수지가 없는 DAO/용매 혼합물을 예열하는데 사용된다. 기화된 용매 분획은 열 교환기(214) 내에서 냉각되고 라인(228)을 통해 떠난다. 이후 라인(228) 내의 냉각된 기화 용매는 열 교환기(204) 내에서 추가로 냉각되고, 이는 수지 침전/제거 단계 이전에 수지를 포함하는 DAO/용매 혼합물을 가열하는데 사용된다. 추가로 냉각된 기화 용매는 라인(230)을 통해 열 교환기(204)로부터 제거된 다음 응축기(236)로 보내진다. 응축기(236)에서, 추가로 냉각된 기화 용매는 냉각수와 같은 냉각 매질과 열을 교환하고, 라인(232)을 통해 응축기(236)로 들어가서 라인(234)을 통해 응축기를 떠난다. 응축된 용매는 라인(237)을 통해 응축기(236)를 떠나고, 이후 용매 탈아스팔트 공정에서 사용되는 라인(238) 내의 새로운 용매와 혼합된다.
상기 개시를 고려하여, 본 분야의 당업자라면 상기 하나의 예시적인 실시예가 용매 용액을 가열하여 수지를 침전시키는 단계; 상기 용매 용액으로부터 수지를 분리하여 수지 산물, 및 탈아스팔트 오일과 용매를 포함하는 혼합물을 생성하는 단계; 상기 혼합물을 비등시켜 용매 분획을 기화시키는 단계; 및 상기 혼합물로부터 기화된 용매 분획을 제거하여 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물을 제조하는 단계를 포함하는, 탈아스팔트 오일, 수지 및 용매를 포함하는 용매 용액으로부터 수지 및 용매를 제거하는 방법을 포함하는 것임을 이해할 수 있을 것이다.
용매 용액은 약 10%의 탈아스팔트 오일과 수지 및 90%의 용매를 포함할 수 있다. 용매 분획은 수지 산물과 함께 제거될 수 있고, 약 50%의 수지 및 약 50%의 용매를 포함할 수 있다. 남은 DAO/용매 혼합물은 일반적으로 약 300℉ (149℃)까지 냉각되는 약 400℉(204℃) 내지 약 500℉(약 260℃)의 습성 가스에 의해 공급되는, 가스화 장치로부터 나오는 폐열과 열교환되어 비등될 수 있다.
보일러로부터 나오는 기화된 용매 분획은 일반적으로 먼저 나오는 DAO/용매 혼합물을 연속적으로 가열하여, DAO/용매 혼합물을 예열하는데 사용되고 DAO/수지/용매 용액을 가열하는데 사용될 수 있다. 생성된 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물은 약 50%의 탈아스팔트 오일 및 50%의 용매를 포함할 수 있다.
생성된 수지 산물은 H-오일 장치, 코크스 장치 및 비스브레이커 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 중질 탄화수소 분해 장치에서 처리될 수 있다. 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물은 수소처리 장치, 수소첨가분해 장치 및 촉매 분해 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 생성물 분해 장치에서 추가적으로 처리될 수 있다.
상기 개시를 고려하여, 본 기술 분야의 당업자라면 상기의 두 번째 예시적인 실시예가 용매를 아스팔텐, 수지 및 오일을 포함하는 중질 탄화수소 스트림에 첨가하는 단계; 아스팔텐을 제거하여 실질적으로 용매가 없는 아스팔텐 스트림 및 용매, 수지 및 오일을 포함하는 실질적으로 아스팔텐이 없는 용매 용액을 제조하는 단계; 부분 산화 반응기 내에서 아스팔텐을 처리하여 합성가스를 제조하는 단계; 용매 용액을 가열하여 수지를 침전시키는 단계; 용매 용액으로부터 수지를 제거하여, 수지 산물 및 오일과 용매를 포함하는 혼합물을 생성하는 단계; 합성가스를 열 공급원으로서 이용하여 상기 혼합물에 열을 인가하여 용매 분획을 기화시키기는 단계; 및 상기 혼합물로부터 기화된 용매 분획을 제거하여 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물을 생성하는 단계를 포함하는, 용매 탈아스팔트화 공정 및 가스화 공정의 통합 방법을 포함함을 이해할 수 있을 것이다.
용매 용액은 약 10%의 탈아스팔트 오일과 수지, 및 90%의 용매를 포함할 수 있다. 용매 분획은 수지 산물과 함께 제거될 수 있고, 약 50%의 수지 및 약 50%의 용매를 포함할 수 있다. 남은 DAO/용매 혼합물은 일반적으로 약 300℉ (149℃)까지 냉각되는 약 400℉(204℃) 내지 약 500℉(약 260℃)의 습성 가스에 의해 공급되는, 가스화 장치로부터 나오는 폐열과 열교환되어 비등될 수 있다.
보일러로부터 나오는 기화된 용매 분획은 일반적으로 먼저 나오는 DAO/용매 혼합물을 연속적으로 가열하여, DAO/용매 혼합물을 예열하는데 사용되고 DAO/수지/용매 용액을 가열하는데 사용될 수 있다. 이후 상기 기화된 용매는 응축되고, 새로운 용매와 혼합되어 탈아스팔트화 공정에서 추가적인 사용을 위하여 아스팔텐, 수지 및 오일을 포함하는 중질 탄화수소 스트림에 첨가될 수 있다. 생성된 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물은 약 50%의 탈아스팔트 오일 및 50%의 용매를 포함할 수 있다.
생성된 수지 산물은 H-오일 장치, 코크스 장치 및 비스브레이커 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 중질 탄화수소 분해 장치에서 처리될 수 있다. 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물은 수소처리 장치, 수소첨가분해 장치 및 촉매 분해 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 생성물 분해 장치에서 추가적으로 처리될 수 있다.
본 발명의 장치, 조성물 및 방법이 바람직한 실시예에 관하여 설명되었다고 할지라도, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 다양한 변형들이 본 명세서에서 설명된 공정에 적용될 수 있음은 본 기술 분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 본 분야의 당업자에게 명백한 모든 상기의 유사한 치환과 변형은 하기 청구항에 개시된 바와 같이 본 발명의 범위와 개념 내인 것으로 간주된다.

Claims (27)

  1. a) 용매 용액을 가열하여 수지를 침전시키는 단계;
    b) 상기 용매 용액으로부터 수지를 분리하여 수지 산물, 및 탈아스팔트 오일과 용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
    c) 상기 혼합물을 비등시켜 용매 분획(fraction)을 기화시키는 단계;
    d) 상기 혼합물로부터 기화된 용매를 제거하여 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물을 제조하는 단계를 포함하는
    탈아스팔트 오일, 수지 및 용매 분획을 포함하는 용매 용액으로부터 수지 및 용매를 제거하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 용매 분획의 일부가 상기 수지 산물과 함께 제거되는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 수지 산물이 약 50%의 수지 및 약 50%의 용매를 포함하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 혼합물이 가스화 장치로부터 나온 폐열(waste heat)과 열 교환함으로써 비등되는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 가스화 장치로부터 나온 폐열이 습성 합성가스(wet syngas)에 의해 공급되는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 습성 합성가스의 온도가 약 400℉ (204℃) 내지 약 500℉ (260℃)인 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 습성 합성가스가 약 300℉ (149℃)의 온도로 냉각되는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 혼합물을 비등시키는 단계 이전에 상기 혼합물 및 상기 기화된 용매 분획 간에 열을 교환시켜 기화된 용매 분획을 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 용매 용액 및 상기 냉각된 기화 용매 분획 간에 열을 교환시켜 상기 용매 용액을 가열시키는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 용매 용액 및 상기 기화된 용매 분획 간에 열을 교환시켜 상기 용매 용액을 가열시키는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 수지 산물이 H-오일 장치, 코커(coker) 장치 및 비스브레이커(visbreaker) 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 중질 탄화수소 분해 장치에서 추가로 처리되는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물이 수소처리 장치, 수소첨가분해 장치 및 촉매 분해 장치로 이루어지는 군으로부터 선택되는 생성물 분해 장치에서 추가로 처리되는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물이 약 50%의 탈아스팔트 오일 및 약 50%의 용매를 포함하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 용매 용액이 약 10%의 탈아스팔트 오일과 수지 및 약 90%의 용매를 포함하는 방법.
  15. a) 아스팔텐, 수지 및 오일을 포함하는 중질 탄화수소 스트림에 용매를 첨가하는 단계;
    b) 아스팔텐을 제거하여 실질적으로 용매가 없는 아스팔텐 스트림 및 용매, 수지 및 오일을 포함하는 실질적으로 아스팔텐이 없는 용매 용액을 제조하는 단계;
    c) 부분 산화 반응기에서 아스팔텐을 처리하여 습성 합성가스를 제조하는 단계;
    d) 상기 용매 용액을 가열하여 수지를 침전시키는 단계;
    e) 상기 용매 용액으로부터 수지를 분리하여 수지 산물, 및 오일과 용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
    f) 상기 합성가스를 열 공급원으로서 사용하여 상기 혼합물에 열을 인가하여 용매 분획을 기화시키는 단계; 및
    g) 상기 혼합물로부터 기화된 용매 분획을 제거하여 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물을 제조하는 단계를 포함하는
    용매 탈아스팔트화 공정 및 가스화 공정의 통합 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 용매 분획의 일부가 상기 수지 산물과 함께 제거되는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 수지 산물이 약 50%의 수지 및 약 50%의 용매를 포함하는 방법.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 습성 합성가스의 온도가 약 400℉ (204℃) 내지 약 500℉ (260℃)인 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 습성 합성가스가 약 300℉ (149℃)의 온도로 냉각되는 방법.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 혼합물에 열을 인가하는 단계 이전에 상기 혼합물 및 상기 기화 용매 분획 간에 열을 교환시켜 기화된 용매 분획을 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 용매 용액 및 상기 냉각된 기화 용매 분획 간에 열을 교환시켜 상기 용매 용액을 가열시키는 방법.
  22. 제 15항에 있어서, 상기 용매 용액 및 상기 기화된 용매 분획 간에 열을 교환시켜 상기 용매 용액을 가열시키는 방법.
  23. 제 15항에 있어서, 상기 수지 산물이 H-오일 장치, 코커(coker) 장치 및 비스브레이커(visbreaker) 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 중질 탄화수소 분해 장치에서 추가로 처리되는 방법.
  24. 제 15항에 있어서, 상기 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물이 수소처리 장치, 수소첨가분해 장치 및 촉매 분해 장치로 이루어지는 군으로부터 선택되는 생성물 분해 장치에서 추가로 처리되는 방법.
  25. 제 15항에 있어서, 상기 수지가 없는 탈아스팔트 오일 생성물이 약 50%의 탈아스팔트 오일 및 약 50%의 용매를 포함하는 방법.
  26. 제 15항에 있어서, 상기 용매 용액이 약 10%의 탈아스팔트 오일과 수지 및 약 90%의 용매를 포함하는 방법.
  27. 제 15항에 있어서, 상기 기화된 용매를 농축하여, 용매와 혼합하고, 아스팔텐, 수지 및 오일을 포함하는 중질 탄화수소 스트림에 첨가하는 방법.
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