KR20070120595A - 원유 생성물을 제조하기 위한 시스템, 방법 및 촉매 - Google Patents

Abstract

원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 제조하기 위해 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 방법 및 시스템이 기재되어 있다. 1 이상의 촉매는 벌크 금속 촉매이다. 상기 원유 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물이다. 상기 원유 생성물은 원유 공급물의 MCR 함량의 최대 90% 의 MCR 함량을 가질 수 있다. 원유 생성물의 1 이상의 다른 특성은 원유 공급물의 각각의 특성에 비하여 10% 이상 변경될 수 있다.

원유 생성물, 촉매

Description

원유 생성물을 제조하기 위한 시스템, 방법 및 촉매 {SYSTEMS, METHODS, AND CATALYSTS FOR PRODUCING A CRUDE PRODUCT}

본 발명은 통상적으로 원유 공급물을 처리하기 위한 시스템, 방법 및 촉매에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본원에 기술된 어떠한 실시형태들은 원유 공급물을 총 생성물로 전환하기 위한 시스템, 방법 및 촉매에 관한 것으로, 여기서 상기 총 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물 (liquid mixture) 이고 그 원유 공급물의 각 특성에 대하여 변경된 1 이상의 특성들을 지니는 원유 생성물을 포함한다.

원유를 경제적으로 이송할 수 없게 되거나 종래의 시설을 사용하여 처리할 수 없는 1 이상의 부적합한 특성들을 지니는 원유를 보통 "저급 원유" 라고 부른다.

저급 원유는 그 원유 공급물의 전산가 (TAN:total acid number) 에 기여하는 산성 성분들을 포함할 수 있다. TAN 이 비교적 높은 저급 원유는 그 이송 및/또는 처리 중에 금속 부속품을 부식시키는 원인이 된다. 저급 원유로부터 산성 성분들을 제거하는 것은 각종의 염기 (base) 로 산성 성분들을 화학 중화시키는 공정을 수반할 수 있다. 다른 방법으로, 이송 장치 및/또는 처리 장치에 내부식 성 금속들을 사용할 수도 있다. 내부식성 금속의 사용은, 종종 상당한 비용 지출을 수반하기 때문에, 기존의 설비에 내부식성 금속을 사용하는 것은 바람직하지 못할 수 있다. 부식을 방지하기 위한 다른 방법은 저급 원유의 이송 및/또는 처리 전에 그 저급 원유에 대한 부식 방지제를 첨가하는 것이다. 부식 방지제를 사용하면 그 원유 처리에 사용되는 장치 및/또는 상기 원유로부터 제조되는 생성물의 품질에 악영향을 줄 수 있다.

저급 원유는 종종 비교적 높은 수준의 잔여물을 포함하고 있다. 이러한 높은 수준의 잔여물을 포함하는 저급 원유는 기존의 설비를 활용한 이송 및/또는 처리를 곤란하게 하며 또한 비용을 높이게 된다. 저급 원유는 종종 유기 결합 이종원자들 (예를 들어, 황, 산소 그리고 질소) 을 포함한다. 유기 결합 이종원자들은, 경우에 따라서는 저급 원유를 처리하는데 사용되는 촉매에 부정적 영향을 끼친다.

저급 원유는, 예를 들어 니켈, 바나듐, 및/또는 철 등의 금속 불순물의 함량이 비교적 높다. 이러한 원유를 처리하는 중에, 금속 불순물 및/또는 금속 불순물들의 화합물들이 촉매의 표면이나 촉매의 공극 (void) 부피 내에 침적될 수 있다. 이러한 침적은 촉매 활성을 저하시킬 수 있다.

저급 원유는 코크스 (coke) 및/또는 이 저급 원유의 열적 저하를 유발하는 성분을 가질 수 있다. 코크스 및/또는 열적으로 저하된 성분은 저급 원유의 처리 중 촉매 표면에 급속히 형성 및/또는 침적될 수 있다. 코크스 및/또는 열적으로 저하된 원유로 오염된 촉매의 촉매 활성을 재생하는 데는 상당한 비용이 들어 가게 된다. 또한, 촉매의 재생 중에 사용되는 고온은 촉매 활성의 저하 및/또는 촉매의 열화를 가져올 수 있다.

저급 원유는 유기산 금속염 중의 금속 (예를 들어, 칼슘, 칼륨 및/또는 나트륨) 들을 포함할 수 있다. 통상적으로, 예를 들어 탈염 (desalting) 및/또는 산세 (acid washing) 와 같은 종래의 생성물 처리에 의해서 저급 원유로부터 유기산 금속염 중의 금속이 분리된다.

유기산 금속염 중에 금속이 존재하게 되면, 원유의 종래의 촉매 처리에서는 종종 문제점이 나타났다. 니켈 및 바나듐은 대개 촉매의 외표면 근방에 침적되지만, 유기산 금속염 중의 금속은 촉매 입자들 사이의 공극의 부피 내에, 특히 촉매 베드의 상부에 우선적으로 침적될 수 있다. 촉매 베드의 상부에, 오염물, 예를 들어, 유기산 금속염 중의 금속이 침적되면, 통상적으로 촉매 베드에 대한 압력 강하가 증가하게 되어, 그 촉매 베드가 사실상 폐색되게 된다. 또한, 유기산 금속염 중의 금속은 촉매의 급속한 비활성화를 가져올 수 있다.

저급 원유는 유기 산소 화합물들을 포함할 수 있다. 저급 원유 그램당 최소 0.002 그램의 산소 함량을 가지는 저급 원유를 처리하는 처리 시설은 처리공정 중에 난관에 봉착할 수 있다. 처리공정 중에 유기 산소 화합물들이 가열되면, 처리된 원유로부터 제거하기 곤란하며 및/또는 처리공정 중 설비를 부식/오염 시켜서, 이송 라인의 폐색을 초래하는 더 높은 차수의 산화 화합물들 (예를 들어, 케톤 및/또는 알코올의 산화에 의해 형성된 산 및/또는 에테르의 산화에 의해 형성된 산) 을 형성할 수 있다.

저급 원유는 수소 결핍 탄화수소를 포함할 수 있다. 수소 결핍 탄화수소를 처리하는 경우, 특히, 균열 공정으로부터 얻은 불포화분이 생성되는 경우, 통상적으로 일정한 양의 수소가 첨가되어야 한다. 통상적으로 활성 수소화 촉매의 사용을 수반하는 처리 중 수소화는 불포화분이 코크스를 형성하는 것을 방지하기 위해 필요할 수 있다. 수소는 그 제조 및/또는 처리 시설로의 이송에 상당한 비용이 들어간다.

저급 원유는 종래의 시설들에서의 처리 중에 불안정성을 나타낸다. 원유 불안정성은, 처리공정 중 성분의 상 분리 및/또는 바람직하지 않은 부산물 (예를 들어, 황화수소, 물, 이산화탄소) 의 형성을 초래한다.

저급 원유를 처리하는 종래의 처리공정들은, 저급 원유의 고점도, 열적 저하 및/또는 코크스에 기여하는 성분량을 감소시킬 수 있다. 하지만, 이러한 성분의 제거로, 원유의 불안정성을 유발하여 이송시 원유의 분리를 유발할 수 있다. 종래의 처리시, 고점도 및/또는 코크스에 기여하는 성분은, 큰 공극 크기, 큰 표면적 및 낮은 수소화처리 활성을 가진 촉매로 원유를 처리할 때 통상적으로 제거된다. 그 후, 최종 원유는 추가로 더 처리되어 원유내의 원하지 않는 다른 성분을 제거할 수 있다.

원유의 질을 향상시키기 위한 어떤 처리공정들은 바람직하지 않은 특성들에 기여하는 성분들의 중량 백분율을 낮추기 위해 저급 원유에 희석제를 첨가하는 것을 포함한다. 그러나 희석제를 첨가하면, 희석제에 들어가는 비용 및/또는 저급 원유의 취급에 들어가는 증가 비용 때문에, 일반적으로 그 저급 원유를 처리하 는 비용이 상승하게 된다. 저급 원유에 희석제를 첨가하는 것은, 경우에 따라서 그 원유의 안정성을 떨어뜨릴 수 있다.

서드헤이카 (Sudhakar) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,547,957 호, 미어즈 (Myers) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,277,269 호, 할레 (Harle) 등에게 허여된 미국특허 제 6,203,695 호, 그란데 (Grande) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,063,266 호, 비어덴 (Bearden) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,928,502 호, 비어덴 등에게 허여된 미국 특허 제 5,914,030 호, 트라체테 (Trachte) 등에게 허여된 미국특허 제 5,897,769 호, 분 (Boon) 등에게 허여된 미국특허 제 5,744,025 호, 헨슬리 쥬니어 (Hensley, Jr.) 에게 허여된 미국특허 제 4,212,729 호, 및 릴리 (Riley) 에게 허여된 미국특허 제 4,048,060 호, 그리고 슐쯔 (Schulz) 등에게 허여된 미국특허출원 제 2004/0106516 호에는 원유를 처리하는 각종의 처리공정, 시스템, 그리고 촉매들이 기재되어 있다. 하지만, 이들 특허문헌에 기재되어 있는 처리공정, 시스템 및 촉매들은 전술한 많은 기술적인 문제들 때문에 그 적용에 있어 제한이 따른다.

요컨대, 저급 원유는 통상적으로 바람직하지 않은 특성 (예를 들어, 비교적 높은 TAN, 처리 중에 불안정하게 되는 경향, 및/또는 처리 중 비교적 다량의 수소를 소비하는 경향) 을 가지고 있다. 저급 원유는 비교적 다량의 바람직하지 않은 성분 (예를 들어, 열적 저하에 기여하는 성분, 잔여물, 유기 결합 이종원자, 금속 불순물, 유기산 금속염 중의 금속 및/또는 유기 산소 화합물들) 을 포함할 수 있다. 이러한 특성 및 성분은 종래의 이송 및/또는 처리 시설에서, 부식의 증 가, 촉매 수명의 단축, 처리공정 폐색, 및/또는 처리 중 수소 소비의 증가와 같은 문제를 일으킨다. 그러므로, 저급 원유를 보다 바람직한 특성을 가지는 원유 생성물로 전환하는 개선된 시스템, 방법 및/또는 촉매들에 대한 현저한 경제적 및 기술적 관점에서의 요구가 존재하게 된다. 또한, 저급 원유의 다른 특성의 변경을 최소화하면서 그 저급 원유의 선택된 특성을 변경시킬 수 있는 시스템, 방법 및/또는 촉매들에 대한 현저한 경제적, 기술적 관점에서의 요구도 존재한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 원유 생성물의 제조 방법을 제공하고, 이 제조 방법은, 원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 제조하기 위해 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 접촉 단계로서, 상기 원유 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물이고, 상기 원유 공급물은 이 원유 공급물의 그램당 0.0001 그램 이상의 마이크로 잔류 탄소분 (MCR) 함량을 가지며, 1 이상의 촉매는, 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하는 6 족 금속 촉매이고, 110Å 이상의 중간 공극 직경을 갖는 공극 크기 분포를 가지며, 350Å 이상의 공극 직경을 가진 공극이 공극 부피의 최대 10% 를 차지하는 공극 부피를 가지고, 공극 부피와 공극 직경은 ASTM 방법 D4282 로 측정되는 상기 접촉 단계; 및 원유 생성물이 원유 공급물의 MCR 함량의 최대 90% 의 MCR 함량을 갖도록 접촉 조건을 제어하는 제어단계로서, MCR 함량은 ASTM 방법 D4530 으로 측정되는 상기 제어 단계를 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 촉매를 제공하고, 이 촉매는, 담체; 및 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하고, 상기 촉매는 110Å 이상의 중간 공극 직경을 갖는 공극 크기 분포 및 350Å 이상의 공극 직경을 가진 공극이 공극 부피의 최대 10% 를 차지하는 공극 부피를 가지고, 공극 직경과 공극 부피는 ASTM 방법 D4282 로 측정된다.

어떠한 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 촉매의 제조 방법을 제공하고, 이 제조 방법은, 담체를 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물과 배합하는 배합 단계를 포함하고, 상기 담체는 90Å 이상의 평균 공극 직경 및 350Å 이상의 공극 직경을 가진 공극이 담체의 공극 부피의 최대 15% 를 차지하는 공극 부피를 가지고, 공극 직경과 공극 부피는 ASTM 방법 D4282 로 측정된다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 원유 생성물의 제조 방법을 제공하고, 이 제조 방법은, 원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 제조하기 위해 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 접촉 단계로서, 상기 원유 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물이고, 상기 원유 공급물은 이 원유 공급물의 그램당 0.0001 그램 이상의 MCR 함량을 가지며, 1 이상의 촉매는, 촉매의 그램당, 주기율표상의 6 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 0.3 그램 이상 갖는 6 ~ 10 족 촉매 및 바인더를 갖는 상기 접촉 단계; 및 원유 생성물이 원유 공급물의 MCR 함량의 최대 90% 의 MCR 함량을 갖도록 접촉 조건을 제어하는 제어단계로서, MCR 함량은 ASTM 방법 D4530 으로 측정되는 상기 제어 단계를 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 원유 생성물의 제조 방법을 제공하고, 이 제조 방법은, 원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 제조하기 위해 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 접촉 단계로서, 상기 원유 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물이고, 상기 원유 공급물은 1 이상의 유기산의 1 이상의 알칼리 금속염, 1 이상의 유기산의 1 이상의 알칼리 토류 금속염, 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 원유 공급물은 원유 공급물 그램당 0.00001 그램 이상의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 총 함량을 가지고, 1 이상의 촉매는 5 ~ 10 족 금속 촉매이고, 상기 촉매는 세타 알루미나를 포함하는 담체 및 주기율표상의 5 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 5 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하는 상기 접촉 단계; 및 상기 원유 생성물이 그 원유 공급물의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 함량의 최대 90% 의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 총 함량을 가지도록 접촉 조건들을 제어하는 제어 단계로서, 상기 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 함량은 ASTM 방법 D1318 에 의해 측정되는 상기 제어 단계를 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 원유 생성물의 제조 방법을 제공하고, 이 제조 방법은, 원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 제조하기 위해 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 접촉 단계로서, 상기 원유 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물이고, 상기 원유 공급물은 그 원유 공급물의 그램당 0.0001 그램 이상의 질소 함량을 가지며, 1 이상의 촉매는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하는 6 족 금속 촉매이고, 110Å 이상의 중간 공극 직경의 공극 크기 분포를 가지며, 350Å 이상의 공극 직경을 가진 공극이 공극 부피의 최대 10% 를 차지하는 공극 부피를 가지고, 공극 직경과 공극 부피는 ASTM 방법 D4282 로 측정되는 상기 접촉 단계; 및 원유 생성물이 원유 공급물의 질소 함량의 최대 90% 의 질소 함량을 가지도록 상기 접촉 조건을 제어하는 제어 단계로서, 질소 함량은 ASTM 방법 D5762 에 의해 측정되는 제어 단계를 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 원유 생성물의 제조 방법을 제공하고, 이 제조 방법은, 원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 제조하기 위해 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 접촉 단계로서, 상기 원유 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물이고, 상기 원유 공급물은 그 원유 공급물의 그램당 0.0001 그램 이상의 질소 함량을 가지며, 1 이상의 촉매는 1 이상의 황 함유 화합물의 존재하에서 6 족 금속 전구체를 약 500℃ 이하의 온도로 가열함으로써 얻어질 수 있는 6 족 금속 촉매이고, 상기 6 족 금속 촉매 전구체는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물 및 담체를 포함하는 상기 접촉 단계; 및 원유 생성물이 원유 공급물의 질소 함량의 최대 90% 의 질소 함량을 가지도록 상기 접촉 조건을 제어하는 제어 단계로서, 질소 함량은 ASTM 방법 D5762 에 의해 측정되는 제어 단계를 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 6 족 금속 촉매를 제공하고, (a) 350Å 이상의 공극 직경을 가진 공극이 공극 부피의 최대 5%, 최대 3%, 최대 1%, 또는 최대 0.5% 를 차지하고, (b) 120Å 이상, 130Å 이상, 150Å 이상, 180Å 이상, 200Å 이상, 250Å 이상, 또는 최대 300Å 의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가지며, 상기 공극 크기 분포는 ASTM 방법 D4282 에 의해 측정되며, 및/또는 (c) 공극 크기 분포에서 공극의 전체 개수 중 60% 이상이 공극 크기 분포 중 중간 공극 직경의 약 45Å, 약 35Å, 또는 약 25Å 이내에 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 6 족 금속 촉매를 제공하고, (a) 촉매의 그램당 6 족 금속의 전체 중량으로 계산되는 약 0.0001 그램 ~ 약 0.3 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.2 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램의 1 이상의 6 족 금속 및/또는 1 이상의 6 족 금속 화합물을 가지며, (b) 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하고, 촉매의 그램당 7 ~ 10 족 금속의 전체 중량으로 계산되는 약 0.001 그램 ~ 약 0.1 그램 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.05 그램의 1 이상의 7 ~ 10 족 금속 및/또는 1 이상의 7 ~ 10 족 금속 화합물을 가지며, (c) 주기율표상의 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하고, (d) 몰리브덴 및/또는 텅스텐을 포함하며, (e) 니켈 및/또는 코발트를 포함하고, (f) 니켈 및/또는 철을 포함하며, (g) 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소 및/또는 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소의 1 이상의 화합물을 포함하고, 촉매 그램당 15 족 원소의 전체 중량으로 계산되는 약 0.000001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.00001 그램 ~ 약 0.06 그램, 약 0.00005 그램 ~ 약 0.03 그램, 또는 약 0.0001 그램 ~ 약 0.001 그램의 1 이상의 15 족 원소 및/또는 1 이상의 15 족 원소 화합물을 가지며, (h) 인을 포함하고, 및/또는 (i) 촉매 그램당 5 족 금속의 전체 중량으로 계산되는 최대 0.001 그램의 주기율표상의 5 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 5 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 6 족 금속 촉매 또는 6 족 금속 용액이 이 6 족 금속 용액 또는 촉매 그램당 (a) 몰리브덴 총 중량으로 계산된 약 0.01 그램 ~ 약 0.15 그램의 몰리브덴 및/또는 1 이상의 몰리브덴 화합물, 및 니켈의 총 중량으로 계산된 약 0.001 그램 ~ 약 0.05 그램의 니켈 및/또는 1 이상의 니켈 화합물, 및 (b) 선택적으로, 철의 총 중량으로 계산된 약 0.001 그램 ~ 약 0.05 그램의 철 및/또는 1 이상의 철 화합물, (c) 선택적으로, 인의 총 중량으로 계산된 약 0.0001 그램 ~ 약 0.05 그램의 인 및/또는 1 이상의 인 화합물을 갖도록 제공한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 5 ~ 10 족 금속 촉매를 제공하고, (a) 몰리브덴을 포함하며, (b) 텅스텐을 포함하고, (c) 바나듐을 포함하며, (d) 촉매 그램당 약 0.001 ~ 약 0.1 그램 또는 약 0.01 ~ 약 0.05 그램의 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 가지고, (e) 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소 및/또는 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소의 1 이상의 화합물을 포함하며, (f) 인을 포함하고, 및/또는 (g) 180Å 이상, 200Å 이상, 230Å 이상, 250Å 이상 또는 300Å 이상의 중간 공극 직경을 갖는 공극 크기 분포를 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 담체 촉매인 6 족 금속 촉매를 제공하고, 담체는 담체의 그램당 (a) 0.8 그램 이상, 0.9 그램 이상 또는 0.95 그램 이상의 감마 알루미나, (b) 최대 0.1 그램, 최대 0.08 그램, 최대 0.06 그램, 최대 0.04 그램 또는 최대 0.02 그램의 실리카, 또는 (c) 0.3 그램 이상 또는 0.5 그램 이상의 세타 알루미나를 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 원유 공급물을 1 이상의 촉매와 접촉시키는 접촉 단계를 제공하고, 적어도 1 이상의 촉매는, 혼합물과 1 이상의 6 족 금속 및/또는 1 이상의 6 족 금속 화합물을 배합함으로써 얻어질 수 있는 6 족 금속 촉매이고, 상기 혼합물은 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물과 담체를 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 1 이상의 7 ~ 10 족 금속은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 원유 공급물을 제공하고, 상기 원유 공급물은 (a) 원유 공급물의 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.5 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.1 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.05 그램의 MCR, (b) 원유 공급물의 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.05 그램 또는 약 0.005 그램 ~ 약 0.01 그램의 질소, 및/또는 (c) 원유 공급물의 그램당 약 0.00001 그램 ~ 약 0.005 그램, 약 0.00005 그램 ~ 약 0.05 그램 또는 약 0.0001 그램 ~ 약 0.01 그램의 유기산 금속염의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 원유 생성물을 제공하고, 상기 원유 생성물은 (a) 원유 공급물의 MCR 함량의 최대 80%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 MCR 함량, (b) 원유 공급물의 질소 함량의 최대 80%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 질소 함량, (c) 원유 공급물의 유기산 금속염의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 최대 80%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 원유 생성물 중 유기산 금속염의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 전체 함량, (d) 원유 공급물의 MCR 함량의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 범위의 MCR 함량, (e) 원유 공급물의 질소 함량의 약 0.1% ~ 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 범위의 질소 함량, (f) 원유 공급물의 유기산 금속염의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 범위의 원유 생성물 중 유기산 금속염의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 전체 함량, (g) 원유 생성물의 그램당 약 0.00001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.05 그램, 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.005 그램의 MCR, (h) 원유 생성물의 그램당 약 0.00001 그램 ~ 약 0.05 그램, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.01 그램, 또는 약 0.0005 그램 ~ 약 0.001 그램의 질소, (i) 원유 생성물의 그램당 약 1×10^-7 그램 ~ 약 5×10^-5 그램, 약 5×10^-7 그램 ~ 약 1×10^-5 그램, 또는 약 1×10^-6 그램 ~ 약 5×10^-6 그램의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속, (j) 원유 공급물 중 37.8℃ (100℉) 에서 점도의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 초대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 점도 (점도는 ASTM 방법 D445 로 측정됨), (k) 원유 공급물의 C₅ 아스팔텐 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 C₅ 아스팔텐 함량 (C₅ 아스팔텐 함량은 ASTM 방법 D2007 로 측정됨), (l) 원유 공급물의 잔여물 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 잔여물 함량 (잔여물 함량은 ASTM 방법 D5307 로 측정됨), 및/또는 (m) 원유 공급물의 황 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 황 함량 (황 함량은 ASTM 방법 D4294 로 측정됨) 을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 원유 공급물을 1 이상의 촉매 및 1 이상의 추가 촉매와 접촉시키는 접촉 단계를 제공하고, 1 이상의 촉매는 6 족 금속 촉매이며, 1 이상의 추가 촉매는 60Å 이상, 90Å 이상, 110Å 이상, 180Å 이상, 200Å 이상, 또는 250Å 이상의 중간 공극 직경을 가지고, 6 족 금속 촉매는 원유 공급물을 1 이상의 추가 촉매와 접촉시키기 전 및/또는 후에 원유 공급물과 접촉된다.

어떠한 실시형태에 있어서, 본 발명은 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 5 ~ 10 족 금속 촉매인 1 이상의 촉매를 제공하고 또한 원유 공급물을 60Å 이상의 중간 공극 직경을 가진 추가 촉매와 접촉시키는 접촉 단계를 제공하며, 상기 추가 촉매는 원유 공급물과 접촉된 후 연속해서 원유 공급물은 5 ~ 10 족 금속 촉매와 접촉된다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 총 생성물을 생성하도록 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 접촉 단계를 제공하고, 접촉시 원유 공급물/총 생성물 혼합물은 1.5 이상의 P-값을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 수소 공급원의 존재하에서 접촉시키는 접촉 단계를 제공한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 (a) 약 50℃ ~ 약 500℃ 범위의 온도, (b) 최대 430℃, 최대 420℃, 또는 최대 410℃ 의 온도, (c) 약 0.1 MPa ~ 약 20 MPa 범위의 총 압력, (d) 최대 18 MPa, 최대 16 MPa, 또는 최대 14 MPa 의 총 압력, (e) 0.05 h^-1 이상의 시간당 액공간속도, 및/또는 (f) 약 0.1 Nm³/m³ ~ 약 100,000 Nm³/m³ 범위의 원유 공급물에 대한 기상 수소 공급원의 비를 포함하는 접촉 조건을 제공한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 생성하도록 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 것을 포함하는 방법으로, 이송에 적합한 혼합물을 형성하도록 원유 공급물과 동일하거나 상이한 원유와 상기 원유 생성물을 배합하는 배합 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 담체와 6 족 금속 용액을 배합하는 배합 단계를 포함하는 촉매 제조 방법을 제공하고, 상기 용액은 (a) 최대 약 3 의 pH 를 가지며, (b) 약 1 ~ 약 3 범위의 pH 를 가지고, (c) 금속 용액 중 6 족 금속의 양은, 상기 촉매가 이 촉매의 그램당 6 족 금속의 전체 중량으로 계산되는 약 0.0001 그램 ~ 약 0.3 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.2 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램의 1 이상의 6 족 금속 및/또는 1 이상의 6 족 금속 화합물을 가지도록 선택되고, (d) 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하고, 7 ~ 10 족 금속의 양은, 상기 촉매가 이 촉매의 그램당 7 ~ 10 족 금속의 전체 중량으로 계산되는 약 0.001 그램 ~ 약 0.1 그램 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.05 그램의 1 이상의 7 ~ 10 족 금속 및/또는 1 이상의 7 ~ 10 족 금속 화합물을 가지도록 선택되며, (e) 주기율표상의 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하고, (f) 몰리브덴 및/또는 텅스텐을 포함하며, (g) 니켈 및/또는 코발트를 포함하고, (h) 니켈 및 철을 포함하며, (i) 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소 및/또는 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소의 1 이상의 화합물을 포함하고, 상기 15 족 원소의 양은 상기 촉매가 이 촉매의 그램당 15 족 원소의 전체 중량으로 계산되는 약 0.000001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.00001 그램 ~ 약 0.06 그램, 약 0.00005 그램 ~ 약 0.03 그램, 또는 약 0.0001 그램 ~ 약 0.001 그램의 1 이상의 15 족 원소 및/또는 1 이상의 15 족 원소의 화합물을 가지도록 선택되고, (j) 인을 포함하며, (k) 1 이상의 미네랄산을 포함하며, (l) 1 이상의 유기산을 포함하고, (m) 과산화수소를 포함하며, 및/또는 (n) 아민을 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 또한 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여 촉매 제조 방법을 제공하고, 이 촉매 제조 방법은, 담체 금속을 약 40℃ ~ 약 400℃, 약 60℃ ~ 약 300℃, 또는 약 100℃ ~ 약 200℃ 범위의 온도에서 가열처리하는 단계, 및 400℃ 이상의 온도에서 상기 담체 금속을 선택적으로 추가로 가열처리하는 단계를 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 본 발명은 전술한 실시형태의 1 이상을 조합하여6 ~ 10 족 금속 촉매를 제공하고, 이 촉매는 (a) 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하며, (b) 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하고, (c) 몰리브덴 및/또는 텅스텐을 포함하며, (d) 니켈 및/또는 코발트를 포함하고, (e) 바인더로서는 실리카, 알루미나, 실리카/알루미나, 산화 티타늄, 산화 지르코늄, 또는 이들의 조합을 포함하며, 및/또는 (f) 이들은 비정질이다.

다른 실시형태들에 있어서, 본 발명의 특정 실시형태들의 특징들은 본 발명의 다른 실시형태들의 특징들과 결합할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시형태로부터의 특징이 다른 실시형태들 중 어느 하나의 특징과 결합할 수 있다.

다른 실시형태들에 있어서, 원유 생성물은 본원에 기재된 방법 및 시스템 중 어떤 것에 의해서 얻어질 수 있다.

다른 실시형태들에 있어서, 본원에 기재된 특정 실시형태들에 추가의 특징들을 더할 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 이송 연료, 난방 연료, 윤활유 또는 화학물질은 본원에 기재된 방법 및 시스템 중 어떤 것에 의해 얻어지는 원유 생성물 또는 혼합물로부터 얻어질 수 있다.

당업자들은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 이점을 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1 은 접촉 시스템의 일실시형태를 보여주는 개략도,

도 2a 및 도 2b 는 두 개의 접촉 영역을 포함하는 접촉 시스템의 실시형태들을 보여주는 개략도,

도 3a 및 도 3b 는 세 개의 접촉 영역을 포함하는 접촉 시스템의 실시형태들을 보여주는 개략도,

도 4 는 접촉 시스템과 조합된 분리 영역의 일실시형태를 보여주는 개략도,

도 5 는 접촉 시스템과 조합된 배합 영역의 일실시형태를 보여주는 개략도, 및

도 6 은, 분리 영역, 접촉 시스템, 그리고 배합 영역의 조합의 일실시형태를 보여주는 개략도.

본 발명은 다양한 변경 및 변형 형태를 수용할 수 있으며, 이들의 특정 실시형태들을 도면에서는 실시예의 방식으로 보여주고 있다. 도면은 척도대로 도시되지 않을 수 있다. 도면 및 이에 대한 상세한 설명은 본 발명을 상기 개시된 특정 형태로 제한하려는 의도는 아니며, 이와는 달리, 첨부된 청구의 범위에 의해 규정되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 모든 변경물, 등가물 그리고 대체물을 포함하려는 의도이다.

전술한 문제점은 본원에 기재된 시스템, 방법 및 촉매를 사용하여 처리될 것이다. 예를 들어, 110Å 이상의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포 및 350Å 이상의 공극 직경을 가진 공극이 공극 부피의 최대 10% 를 차지하는 공극 부피를 가지는 촉매와 원유 공급물을 접촉시킴으로써, 원유 공급물의 MCR 함량 및/또는 질소 함량에 비하여 MCR 함량이 감소되고/감소되거나 질소 함량이 감소된 원유 생성물이 생성된다. 원유 공급물과 비하소된 촉매를 접촉시킴으로써, 원유 공급물의 질소 함량에 비하여 질소 함량이 감소된 원유 생성물이 생성된다. 5 ~ 10 족 금속(들) 및 세타 알루미나를 포함하는 촉매와 원유 공급물을 접촉시킴으로써, 원유 공급물의 유기산 금속염 중의 금속 함량에 비하여 유기산 금속염 중 금속의 함량이 감소된 원유 생성물이 생성된다. 원유 공급물을 벌크 금속 촉매와 접촉시킴으로써, 원유 공급물의 MCR 함량에 비하여 MCR 함량이 감소된 원유 생성물이 생성된다.

미국특허출원 제 11/014,335 호, 제 11/013,553 호, 제 11/014,386 호, 제 11/013,554 호, 제 11/013,629 호, 제 11/014,318 호, 제 11/013,5779 호, 제 11/014,362 호, 제 11/014,011 호, 제 11/013,747 호, 제 11/013,918 호, 제 11/014,275 호, 제 11/014,060 호, 제 11/014,272 호, 제 11/014,380 호, 제 11/014,005 호, 제 11/013,998 호, 제 11/014,406 호, 제 11/014,365 호, 제 11/013,545 호, 제 11/014,132 호, 제 11/014,363 호, 제 11/014,251 호, 제 11/013,632 호, 제 11/014,009 호, 제 11/014,297 호, 제 11/014,004 호, 제 11/013,999 호, 제 11/014,281 호, 제 11/031,995 호, 제 11/013,904 호, 제 11/013,952 호, 제 11/014,299 호, 제 11/014,381 호, 제 11/014,346 호, 제 11/014,028 호, 제 11/013,826 호, 및 제 11/013,622 호에서는, 본원에 기재된 본 발명에 따라서 처리되는 원유 공급물과 다소 상이할 수 있는 원유 공급물에 대해서도 상기 문제점을 처리하는 시스템, 방법 및 촉매에 대하여 기재되어있다.

여기서는, 본 발명의 어떠한 실시형태들을 보다 상세히 설명한다. 여기서 사용되는 용어들의 정의는 다음과 같다.

"ASTM" 이란 미국표준시험 및 재료를 말한다.

"API 비중 (gravity) " 은 15.5℃ (60℉) 에서의 API 비중을 말한다. API 비중은 ASTM 방법 D6822 에 의해 측정된다.

원유 공급물와 원유 생성물의 원자 수소 백분율 및 원자 탄소 백분율은 ASTM 방법 D5291 에 의해 측정된다.

원유 공급물, 총 생성물, 및/또는 원유 생성물에 대한 비등 범위 분포는, 다른 언급이 없으면, ASTM 방법 D5307 에 의해 측정된다.

"바인더" 는 더 큰 물질 (예를 들어, 블록 또는 펠릿) 을 형성하도록 더 작은 물질을 서로 결합하는 기질을 말한다.

"벌크 금속 촉매" 는 1 이상의 금속을 포함하고 운반체 또는 담체를 필요로 하지 않는 촉매를 말한다.

"C₅ 아스팔텐" 은 펜탄에 용해되지 않는 아스팔텐을 말한다. C₅ 아스팔텐 함량은 ASTM 방법 D2007 에 의해 측정된다.

"X 족 금속(들)" 은 주기율표상의 X 족의 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 X 족의 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 말하는 것으로, 여기서 X 는 주기율표상의 족 번호 (예를 들어, 1 ~ 12) 에 해당한다. 예를 들어, "6 족 금속 (들) "이란, 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 말한다.

"X 족 원소(들)" 은 주기율표상의 X 족의 1 이상의 원소 및/또는 주기율표상의 X 족의 1 이상의 원소의 1 이상의 화합물을 말하는 것으로, 여기서 X 는 주기율표상의 족 번호 (예를 들어, 13 ~ 18) 에 해당한다. 예를 들어, "15 족 원소 (들)" 이란, 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소 및/또는 주기율표상의 15 족에 있는 1 이상의 원소의 1 이상의 화합물을 말한다.

본 출원의 범위 내에서, 주기율표로부터의 금속의 중량, 주기율표로부터의 금속의 화합물의 중량, 주기율표로부터의 원소의 중량 또는 주기율표로부터의 원소의 화합물의 중량은 금속의 중량 또는 원소의 중량에 따라서 산출된다. 예를 들어, 촉매 그램당 0.1 그램의 MoO₃ 을 사용하면, 촉매 중 몰리브덴 금속의 산출된 중량은 촉매 그램당 0.067 그램이다.

"함량" 이란, 기질 (예를 들어, 원유 공급물, 총 생성물, 또는 원유 생성물) 의 총 중량에 대한 중량부 또는 중량 백분율로 나타낸 기질 중 일 성분의 중량을 말한다. "Wtppm"은 1/100만 중량부를 말한다.

"원유 공급물/총 생성물 혼합물" 이란, 처리공정 중에 촉매와 접촉하는 혼합물을 말한다.

"증류물 (distillate)" 이란, 0.101 MPa 에서 204℃ (400℉) ~ 343℃ (650℉) 사이의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 말한다. 증류물 함량은 ASTM 방법 D5307 에 의해 측정된다.

"이종원자" 는 탄화수소의 분자 구조에 포함된 산소, 질소, 및/또는 황을 말한다. 이종원자 함량은, 산소에 대해서는 ASTM 방법 E385 에 의해서, 총 질소에 대해서는 D5762 에 의해서, 그리고 황에 대해서는 D4294 에 의해 측정된다. "총 염기 질소 (total basic nitrogen)" 는 40 미만의 pKa 를 갖는 질소 화합물을 말한다. 염기 질소 ("bn") 는 ASTM 방법 D2896 에 의해 측정된다.

"수소 공급원" 이란, 원유 공급물과 촉매가 존재하는 경우, 그 원유 공급물 내의 화합물(들)에 수소를 제공하는 수소, 및/또는 화합물 및/또는 화합물들을 말한다. 수소 공급원은, 탄화수소 (예를 들어, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 C₁ ~ C₄ 탄화수소), 물, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않 는다. 질량 수지 (mass balance) 를 분석하여 원유 공급물 중의 화합물(들)에 제공된 수소의 순량 (net amount) 을 산정할 수 있다.

"평판 분쇄 강도 (flat plate crush strength)" 는 촉매를 부수는데 필요한 압축력을 말한다. 평판 분쇄 강도는 ASTM 방법 D4179 에 의해 측정된다.

"LHSV" 는 촉매의 총 부피에 대한 공급되는 액체 부피의 비율을 말하며, 시간 (h^-1) 으로 나타낸다. 촉매의 총 부피는, 본원에서 기술하는 바와 같이, 접촉 영역들에서의 모든 촉매 부피를 합함으로써 산출된다.

"액상 혼합물" 은, 표준 온도 및 표준 압력 (25℃, 0.101 Mpa, 이후 "STP" 라고 함) 에서 액상의 1 이상의 화합물을 포함하는 조성물을 말하거나, STP 에서 액상의 1 이상의 화합물과 STP 에서 고상의 1 이상의 화합물의 조합을 포함하는 조성물을 말한다.

"주기율표" 란, 2003년 11월, 국제 순수·응용화학 연합 (International Union of Pure and Applied Chemistry) 이 제정한 주기율표를 말한다.

"유기산 금속염 중의 금속" 이란, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 아연, 비소, 크롬 또는 이들의 조합들을 말한다. 유기산 금속염 중의 금속들의 함량은 ASTM 방법 D1318 에 의해 측정된다.

"MCR" 함량은, 기질의 증발 및 열분해 (pyrolysis) 후에 남아있는 잔류 탄소분의 양을 말한다. MCR 함량은 ASTM 방법 D4530 에 의해 측정된다.

"나프타" 는, 0.101 MPa 에서, 38℃ (100℉) ~ 200℃ (392℉) 사이의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소 성분들을 말한다. 나프타 함량은 ASTM 방법 D5307 에 의해서 측정된다.

"Ni/V/Fe" 는, 니켈, 바나듐, 철 또는 이들의 조합들을 말한다.

"Ni/V/Fe 함량" 은, 니켈, 바나듐, 철 또는 이들의 조합들의 함량을 말한다. Ni/V/Fe 함량은 ASTM 방법 D5708 에 의해 측정된다.

"Nm³/m³" 은 원유 공급물의 세제곱미터 당 가스의 노말 세제곱미터를 말한다.

"비-카르복시기 포함 유기 산소 화합물" 은 카르복시 (-CO₂-) 기를 갖지 않는 유기 산소 화합물들을 말한다. 비-카르복시기 포함 유기 산소 화합물로는, 카르복시기를 갖지 않는 에테르, 고리형 에테르, 알코올, 방향족 알코올, 케톤, 알데히드, 또는 이들의 조합들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

"비-응축성 가스" 는 STP 에서 가스인 성분들 및/또는 성분들의 혼합물을 말한다.

"P (peptization) 값", 즉, "P-값" 은, 원유 공급물 중 아스팔텐의 응집을 나타내는 수치를 말한다. 이 P-값을 결정하는 방법은, 제이.제이. 하이타우스 (J.J.Heithaus) 가 저술한 "아스팔텐 해교의 측정 및 중요성", 석유 협회 저널 (Journal of Institute of Petroleum), Vol. 48, 제 458 호, 1962년 2월, 45-53 페이지에 기재되어 있다.

"공극 직경", "평균 공극 직경", "중간 공극 직경" 및 "공극 부피"는, ASTM 방법 D4284 (140°에 상당하는 접촉각에서 수은 침투를 이용한 공극률 측정법 (mercury porosimetry)) 에 의해 측정되는 바와 같은 공극 직경, 평균 공극 직경, 중간 공극 직경 및 공극 부피를 말한다. 이들 값들을 구하는 데는 마이크로메리틱스^® A9220 장비 (Micromeritics INc., Norcross, Georgia, U.S.A.) 를 사용할 수 있다. 공극 부피는 촉매의 모든 공극 부피를 포함한다. 중간 공극 직경은, 전체 공극 개수의 50% 가 중간 공극 직경 이상의 공극 직경을 가지고 또한 전체 공극 개수의 50% 가 중간 공극 직경 이하의 공극 직경을 가진 공극 직경을 말한다. 평균 공극 직경은 옹스트롬 단위 (Å) 로 나타내고 이하의 식을 사용하여 결정된다.

평균 공극 직경 = (40,000 × 전체 공극 부피 (㎤/g))/(표면적 (㎡/g))

"잔여물" 은, ASTM 방법 D5307 에 의해서 측정되는 바와 같이, 538℃ (1000℉) 보다 높은 온도의 비등 범위 분포를 갖는 성분들을 말한다.

"SCFB" 는, 원유 공급물 배럴당 가스의 표준세제곱 피트를 말한다.

촉매의 "표면적" 은, ASTM 방법 D3663 에 의해 측정된다.

"TAN" 은, 샘플 그램 ("g") 당 KOH의 밀리그램 ("mg") 으로 표현된 총 산가를 말한다. TAN 은 ASTM 방법 D664 에 의해 측정된다.

"VGO"는, 0.101 MPa 에서 비등 범위 분포가 343℃ (650℉) ~ 538℃ (1000℉) 사이인 탄화수소를 말한다. VGO 함량은 ASTM 방법 D5307 에 의해 측정된다.

"점도" 는, 37.8℃ (100℉) 에서의 동점도 (kinematic viscosity) 를 말한 다. 점도는 ASTM 방법 D445 를 사용하여 측정된다.

본 출원에 있어서, 시험되는 기질의 특성에 대해 얻은 값이 그 시험 방법의 한계값 밖의 것이라면, 그 시험 방법을 변형 및/또는 재조정하여 그러한 특성을 시험할 수 있다.

탄화수소 함유 형성물로부터 크루드 (crude) 를 제조 및/또는 증류한 후 안정화처리 할 수 있다. 통상적으로 크루드는 고체, 반-고체, 및/또는 액체이다. 상기 크루드는 원유를 포함한다. 안정화처리는, 안정화된 원유를 형성하기 위해, 원유로부터 비응축성 가스, 물, 염분, 고형물 또는 이들의 조합물들을 제거하는 것을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 안정화처리는 제조 및/또는 증류 장소에서 또는 이러한 장소 근방에서 대개 이루어질 수 있다.

안정화처리된 원유는, 특정 비등 범위 분포를 갖는 다수의 성분 (예를 들어, 나프타, 증류물, VGO, 및/또는 윤활유) 을 제조하기 위한 처리 시설에서 증류 및/또는 분별 증류되지 않은 원유를 포함한다. 증류에는, 상압 증류 방법 및/또는 진공 증류 방법이 포함되지만, 이들 방법에만 한정되지 않는다. 미증류 및/또는 미분별된 안정화처리 원유는, 4 개보다 많은 개수의 탄소를 갖는 성분을 원유 그램당 최소 0.5 그램의 양으로 포함할 수 있다. 안정화처리 원유는 또한 표면 증류 공정으로부터의 원유를 포함한다. 예를 들어, 캐나다산 타르 샌드는 채굴된 후 표면 증류 공정에서 처리될 수 있다. 이러한 표면 증류처리로 생성된 원유는 안정화처리 원유일 수 있다. 안정화처리 원유의 예로는 홀 원유 (whole crudes), 상압 증류 원유 (topped crudes), 탈염 원유 (desalted crudes), 탈염 상 압 증류 원유 (desalted topped crudes), 또는 이들의 조합을 포함한다. "상압 증류 (Topped)" 는, 0.101 MPa에서, 35℃ 미만 (1 atm 에서 약 95℉ 미만) 의 비등점을 갖는 성분들 중 적어도 일부가 제거되도록 처리한 원유를 말한다. 통상적으로, 상압 증류 원유는, 그 상압 증류 원유 그램당 이러한 성분을 최대 0.1 그램, 최대 0.05 그램, 또는 최대 0.02 그램의 함량으로 가지게 된다.

어떤 안정화처리 원유는, 이송 캐리어 (예를 들어, 수송관, 트럭, 또는 선박) 에 의해 그 안정화처리 원유가 종래의 처리 시설로 이송될 수 있게 하는 특성을 가지고 있다. 다른 원유는 장애 요인을 부여하는 1 이상의 부적합 특성들을 가지고 있다. 저급 원유들은 이송 캐리어 및/또는 처리 시설에 적합치 못할 수가 있어서 그 저급 원유의 경제적 가치가 떨어지게 된다. 그 경제적 가치는 제조, 이송 및/또는 처리에 많은 비용을 요하는 저급 원유를 포함하는 저장기에서도 동일하다.

저급 원유들의 특성들에는, a) 최소 0.1 또는 최소 0.3 의 TAN, b) 최소 10 cSt 의 점도, c) 최대 19 의 API 비중, d) 저급 원유 그램당 최소 0.00002 그램의 총 Ni/V/Fe 함량 또는 최소 0.0001 그램의 Ni/V/Fe, e) 저급 원유 그램당 최소 0.005 그램의 이종원자를 포함하는 총 이종원자 함량, f) 저급 원유 그램당 최소 0.01 그램의 잔여물을 포함하는 잔여물 함량, g) 저급 원유 그램당 최소 0.04 그램의 C₅ 아스팔텐을 포함하는 C₅ 아스팔텐 함량, h) 저급 원유 그램당 최소 0.0001 그램의 MCR 을 포함하는 MCR 함량, i) 저급 원유 그램당 최소 0.00001 그램의 금속을 포함하는 유기산 금속염 중의 금속 함량, 또는 j) 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 저급 원유 그램당 최소 0.2 그램의 잔여물, 최소 0.3 그램의 잔여물, 최소 0.5 그램의 잔여물, 또는 최소 0.9 그램의 잔여물을 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 저급 원유는 약 0.1 ~ 약 20, 약 0.3 ~ 약 10, 또는 약 0.4 ~ 약 5 의 범위에 있는 TAN 을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 이 저급 원유 그램당 최소 0.005 그램, 최소 0.01 그램, 또는 최소 0.02 그램의 황 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 이 저급 원유 그램당 최소 0.0001 그램, 최소 0.001 그램, 최소 0.003 그램, 최소 0.005 그램, 최소 0.01 그램, 최소 0.1 그램 또는 최소 0.5 그램의 MCR 함량을 가진다. 저급 원유는 이 저급 원유 그램당 약 0.0001 ~ 약 0.5 그램, 약 0.005 ~ 약 0.1 그램, 또는 약 0.01 ~ 약 0.05 그램 범위의 MCR 함량을 가질 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 이 저급 원유 그램당 최소 0.0001 그램, 최소 0.001 그램, 최소 0.01 그램, 최소 0.05 그램 또는 최소 0.1 그램의 질소 함량을 가진다. 저급 원유는 이 저급 원유 그램당 약 0.0001 ~ 약 0.1 그램, 약 0.001 ~ 약 0.05 그램, 또는 약 0.005 ~ 약 0.01 그램 범위의 질소 함량을 가질 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 최소 0.00001 그램, 최소 0.0001 그램, 최소 0.001 그램 또는 최소 0.01 그램의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속을 가진다. 저급 원유는 약 0.00001 ~ 약 0.003 그램, 약 0.00005 ~ 약 0.005 그램, 또는 약 0.0001 ~ 약 0.01 그램의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속을 가질 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 a) 최소 0.5 의 TAN, b) 원유 공급물 그램당 최소 0.005 그램의 산소를 포함하는 산소 함량, c) 원유 공급물 그램당 최소 0.04 그램의 C₅ 아스팔텐을 포함하는 C₅ 아스팔텐 함량, d) 요구되는 점도보다 더 높은 (예를 들어, API 비중이 최소 10 인 원유 공급물에 대해 10 cSt 이상인) 점도, e) 원유 그램당 최소 0.00001 그램의 유기산 금속염 중의 금속 함량, 또는 f) 이들의 조합을 포함하는 특성을 가지고, 이에 한정되지 않는다.

저급 원유는, 이 저급 원유 그램당, 0.101 MPa 에서 약 95℃ ~ 약 200℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램, 0.101 MPa에서 약 200℃ ~ 약 300℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램, 0.101 MPa 에서 약 300℃ ~ 약 400℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램, 및 0.101 MPa 에서 약 400℃ ~ 약 650℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램 포함할 수 있다.

저급 원유는, 이 저급 원유 그램당, 0.101 MPa 에서 최대 100℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램, 0.101 MPa 에서 약 100℃ ~ 약 200℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최 소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램, 0.101 MPa 에서 약 200℃ ~ 약 300℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램, 0.101 MPa 에서 약 300℃ ~ 약 400℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램, 및 0.101 MPa 에서 약 400℃ ~ 약 650℃의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램 포함할 수 있다.

어떤 저급 원유들은 더 높은 비등 범위 분포를 갖는 비등 성분들 이외에, 0.101 MPa 에서 최대 100℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 저급 원유 그램당 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램 포함할 수 있다. 통상적으로, 상기 저급 원유는, 그러한 탄화수소를 저급 원유 그램당 최대 0.2 그램 또는 최대 0.1 그램 가진다.

어떤 저급 원유들은, 0.101 MPa 에서 200℃ 이하의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 저급 원유 그램당 최소 0.001 그램, 최소 0.005 그램, 또는 최소 0.01 그램 포함할 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 300℃ 이상의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 저급 원유 그램당 최대 0.9 그램 또는 최대 0.99 그램 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 어떤 저급 원유는 또한 650℃ 이상의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 저급 원유 그램당 최소 0.001 그램 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유는 약 300℃ ~ 약 1000℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 저급 원유 그램당 최대 약 0.9 그램 또는 최대 약 0.99 그램 포함한다.

본원에 기재된 처리공정들을 사용하여 처리가능한 저급 원유의 예로는, 세계 각 지역 중 다음 지역, 미국 걸프 연안 및 남부 캘리포니아, 알래스카의 북부 슬로프, 캐나다 타르 샌드, 캐나다 알버타 지역, 캄페체의 멕시코만, 아르헨티나 산호르 분지, 브라질 산토스 및 캄포스 분지, 이집트 수에즈만, 차드 (Chad), 영국 북해, 앙골라 근해, 중국 보하이만, 중국 카라메이, 이라크 자그로스, 카자흐스탄 카스피해, 나이지리아 근해, 마다가스카르 북서부, 오만, 네덜란드 스쿠네벡, 베네수엘라 술리아주 (Zulia), 말레이시아 및 인도네시아 수마트라들에서 나온 원유이며, 이에 한정되지 않는다. 저급 원유들을 처리하면, 그 저급 원유들의 특성들을 이송 및/또는 처리에 적합하도록 개선할 수 있다. 본원에서 처리하는 원유 및/또는 저급 원유를 "원유 공급물" 이라고 한다. 이 원유 공급물은 본원에서 기재한 바와 같이 상압 증류될 수 있다. 원유 공급물은 본원에 기재된 방법에 의해 얻어질 수 있고, 이러한 방법에만 한정되지 않는다. 원유 공급물을 처리하여 수득한 원유 생성물은, 본원에 기재한 바와 같이, 통상적으로 이송 및/또는 처리에 적합하다. 본원에 기재된 바와 같이 제조된 원유 생성물의 특성은, 그 원유 공급물보다는, 서부 텍사스 중질유 또는 브랜트유의 대응하는 특성들에 더 가깝기 때문에, 그 원유 공급물의 경제적 가치를 향상시키게 된다. 이러한 원유 생성물은 저급 원유 공급물로부터의 다른 원유 생성물보다 더 적은 예비 처리로 또는 아무런 예비 처리없이 정제될 수 있기 때문에, 정제 효율을 향상시킬 수 있다. 예비 처리는 불순물을 제거하는 탈황, 탈금속 및/또는 대기압 증류를 포함할 수 있다.

본원에 기재된 발명에 따른 원유 공급물의 처리는 그 원유 공급물을 하나의 접촉 영역 및/또는 둘 이상의 접촉 영역을 조합한 영역에서 촉매(들)와 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 접촉 영역에서, 원유 공급물의 1 이상의 특성은, 그 원유 공급물의 그 동일 특성에 대하여 1 이상의 촉매들과 원유 공급물을 접촉시킴으로써 변경될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 수소 공급원의 존재하에 접촉이 실시된다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 수소 공급원은, 소정의 접촉 조건하에서 반응하여 비교적 소량의 수소를 상기 원유 공급물 중의 화합물(들)에 공급해주는 1 이상의 탄화수소이다.

도 1 은, 상류측 접촉 영역 (102) 을 포함하는 접촉 시스템 (100) 의 개략도이다. 원유 공급물은 원유 공급 도관 (104) 을 통해 상류측 접촉 영역 (102) 으로 들어간다. 접촉 영역은 반응기, 반응기의 일 개소, 반응기의 복수의 개소 또는 이들을 조합한 것일 수 있다. 접촉 영역의 예로는, 적층 베드 (stacked bed) 반응기, 고정 베드 (fixed bed) 반응기, 비등 베드 (ebullating bed) 반응기, 연속 교반 탱크 반응기 ("CSTR"), 유동 베드 (fluidized bed) 반응기, 스프레이 반응기, 그리고 액체/액체 접촉기를 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 접촉 시스템은 근해 시설에 있거나 또는 근해 시설에 연결되어 있다. 접촉 시스템 (100) 내에서 원유 공급물와 촉매(들)와의 접촉은, 연속 처리공정 또는 배치 (batch) 처리공정으로 해도 된다.

상기 접촉 영역은 1 이상의 촉매 (예를 들어, 두 개의 촉매) 를 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 두 촉매 중 첫 번째 촉매와 원유 공급물을 접 촉시키면, 그 원유 공급물의 유기산 금속염 중의 금속을 감소시킬 수 있다. 금속염이 감소된 원유 공급물을 두 번째 촉매에 후속하여 접촉시키면, MCR 함량 및/또는 이종원자 함량을 낮출 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, TAN, 점도, Ni/V/Fe 함량, 이종원자 함량, 잔여물 함량, API 비중, 또는 원유 생성물의 이들 특성들을 조합한 것들은 원유 공급물이 1 이상의 촉매들과 접촉한 후, 그 원유 공급물의 동일 특성에 관해 최소 10% 만큼 변한다.

어떤 실시형태에 있어서, 접촉 영역에서의 촉매의 부피는, 그 접촉 영역에서의 원유 공급물의 총 부피의 약 10 ~ 약 60 부피%, 약 20 ~ 약 50 부피%, 또는 약 30 ~ 약 40부피%의 범위에 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매 및 원유 공급물의 슬러리는 접촉 영역에서 원유 공급물 100 그램당 약 0.001 ~ 약 10 그램, 약 0.005 ~ 약 5 그램, 또는 약 0.01 ~ 약 3 그램의 촉매를 포함할 수 있다.

접촉 영역에서의 접촉 조건들로는 온도, 압력, 수소 공급원 유동, 원유 공급물 유동, 또는 이들을 조합한 것들이 포함될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 어떤 실시형태에 있어서, 접촉 조건들을 제어하여 특정 특성을 갖는 원유 생성물을 제조하게 된다. 접촉 영역에서의 온도는 약 50℃ ~ 약 500℃, 약 60℃ ~ 약 440℃, 약 70℃ ~ 약 430℃, 또는 약 80℃ ~ 약 420℃의 범위일 수 있다. 접촉 영역에서의 압력은 약 0.1 MPa ~ 20 MPa, 약 1 MPa ~ 약 12 MPa, 약 4 MPa ~ 약 10 MPa, 또는 약 6 MPa ~ 약 8 MPa 의 범위일 수 있다. 원유 공급물의 LHSV 는 통상적으로 약 0.05h^-1 ~ 약 30h^-1, 약 0.5h^-1 ~ 약 25h^-1, 약 1h^-1 ~ 약 20h^-1, 약 1.5h^-1 ~ 약 15h^-1, 또는 약 2h^-1 ~ 약 10h^{- 1} 의 범위일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, LHSV 는 최소 5h^-1, 최소 11h^-1, 최소 15h^-1, 또는 최소 20h^{- 1} 이다. 어떤 실시형태에 있어서, 총 압력은 최대 18 MPa, 최대 16 MPa, 최대 14 MPa, 최대 12 MPa, 최대 10 MPa, 또는 최대 8 MPa 이다. 어떤 실시형태에 있어서, 온도는 최대 430℃, 최대 420℃, 최대 410℃, 또는 최대 400℃ 이다.

수소 공급원을 가스 (예를 들어, 수소 가스) 로서 공급하는 실시형태에 있어서, 촉매(들)와 접촉된 원유 공급물에 대한 기상의 수소 공급원의 비는 통상적으로 약 0.1 Nm³/m³ ~ 약 100,000 Nm³/m³, 약 0.5 Nm³/m³ ~ 약 10,000 Nm³/m³, 약 1 Nm³/m³ ~ 약 8,000 Nm³/m³, 약 2 Nm³/m³ ~ 약 5,000 Nm³/m³, 약 5 Nm³/m³ ~ 약 3,000 Nm³/m³, 또는 약 10 Nm³/m³ ~ 약 800 Nm³/m³ 의 범위이다. 수소 공급원은, 어떤 실시형태에 있어서, 캐리어 가스(들)와 결합하여 접촉 영역을 재순환하게 된다. 캐리어 가스는 예를 들어, 질소, 헬륨, 및/또는 아르곤일 수 있다. 이 캐리어 가스는 접촉 영역(들)에서 원유 공급물의 유동 및/또는 수소 공급원의 유동을 촉진할 수 있다. 이 캐리어 가스는 접촉 영역(들)에서 혼합을 향상시킬 수도 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 수소 공급원 (예를 들어, 수소, 메탄, 또는 에탄) 이 캐리어 가스로서 사용되어 접촉 영역을 재순환하게 될 수도 있다.

수소 공급원은, 원유 공급물 도관 (104) 에서 원유 공급물와 함께 동류식으로 (co-currently) 또는 가스 도관 (106) 을 통해 별도로 상류측 접촉 영역 (102) 으로 들어갈 수 있다. 상류측 접촉 영역 (102) 에서, 촉매와 원유 공급물이 접촉하게 되면 원유 생성물, 그리고, 어떤 실시형태에 있어서는 가스를 포함하는 총 생성물이 생성된다. 어떤 실시형태에 있어서, 캐리어 가스가 도관 (106) 에서 원유 공급물 및/또는 수소 공급원과 합쳐지게 된다. 총 생성물은 상류측 접촉 영역 (102) 을 나와 총 생성물 도관 (110) 을 거쳐 하류측 분리 영역 (108) 으로 들어갈 수 있다.

하류측 분리 영역 (108) 에서는, 일반적으로 공지된 분리 기술들, 예를 들어, 기-액 분리를 사용하여 총 생성물로부터 원유 생성물 및 가스를 분리할 수 있다. 상기 원유 생성물은 하류측 분리 영역 (108) 을 나와 제품 도관 (112) 을 거치고 나서 이송 캐리어, 수송관, 저장 용기, 정제 설비 (refinery), 여타의 처리공정 영역, 또는 이들의 조합으로 이송될 수 있다. 상기 가스는 처리공정 중에 형성된 가스 (예를 들어, 황화수소, 이산화탄소, 및/또는 일산화탄소), 과잉의 기상 수소 공급원, 및/또는 캐리어 가스를 포함할 수 있다. 과잉의 가스는 접촉 시스템 (100) 으로 환류되고, 정제되고, 여타의 처리공정 영역들, 저장 용기, 또는 이들을 조합한 것들로 이송될 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 총 생성물을 생성하기 위해 원유 공급물을 촉매(들)와 접촉시키는 것이 둘 이상의 접촉 영역에서 수행된다. 원유 생성물 및 가스(들)를 형성하기 위해, 상기 총 생성물을 분리할 수 있다.

도 2 및 도 3 은, 두 개 또는 세 개의 접촉 영역을 포함하는 접촉 시스템 (100) 의 실시형태들을 보여주는 개략도이다. 도 2a 및 도 2b 에서, 접촉 시스 템 (100) 은 상류측 접촉 영역 (102) 및 하류측 접촉 영역 (114) 을 포함하고 있다. 도 3a 및 도 3b 는, 접촉 영역 (102, 114, 116) 을 포함하고 있다. 도 2a 및 도 3a 에서는, 한 반응기 내의 독립된 접촉 영역으로서 접촉 영역들 (102, 114, 116) 이 도시되어 있다. 원유 공급물은 원유 공급물 도관 (104) 을 거쳐 상류측 접촉 영역 (102) 으로 들어간다.

어떤 실시형태에 있어서, 캐리어 가스가 가스 도관 (106) 에서 수소 공급원과 쳐져서 혼합물로서 접촉 영역안으로 도입된다. 어떤 실시형태에 있어서, 도 1, 도 3a 및 도 3b 에 나타낸 것처럼, 수소 공급원 및/또는 캐리어 가스가 가스 도관 (106) 을 거쳐서 원유 공급물와 함께 1 이상의 접촉 영역으로 별도로 들어갈 수 있고/있거나 예를 들어, 가스 도관 (106') 을 거쳐서 그 원유 공급물의 유동에 반대되는 방향으로 1 이상의 접촉 영역안으로 들어갈 수 있다. 수소 공급원 및/또는 캐리어 가스를 원유 공급물의 유동에 대향하도록 첨가하면, 원유 공급물과 촉매와의 혼합 및/또는 접촉을 향상시킬 수도 있다.

원유 공급물을 촉매(들)와 상류측 접촉 영역 (102) 에서 접촉시켜 공급물 스트림을 형성한다. 이 공급물 스트림은 상류측 접촉 영역 (102) 에서 하류측 접촉 영역 (114) 으로 유동한다. 도 3a 및 도 3b 에서, 공급물 스트림은 하류측 접촉 영역 (114) 에서 다른 하류측 접촉 영역 (116) 으로 유동한다.

접촉 영역 (102, 114, 116) 은 1 이상의 촉매들을 포함할 수 있다. 도 2b 에 도시된 바와 같이, 공급물 스트림은 상류측 접촉 영역 (102) 을 나와 원유 공급물 도관 (118) 을 거쳐서 하류측 접촉 영역 (114) 으로 들어간다. 도 3b 에 도시된 바와 같이, 공급물 스트림은 하류측 접촉 영역 (114) 을 나와 도관 (118) 을 거쳐서 다른 하류측 접촉 영역 (116) 으로 들어간다.

공급물 스트림은 하류측 접촉 영역 (114) 및/또는 다른 하류측 접촉 영역 (116) 에서 추가의 촉매(들)와 접촉할 수 있고 총 생성물을 형성할 수 있다. 총 생성물은 하류측 접촉 영역 (114) 및/또는 다른 하류측 접촉 영역 (116) 을 나와서, 총 생성물 도관 (110) 을 거쳐서 하류측 분리 영역 (108) 으로 들어간다. 원유 생성물 및/또는 가스(들)가 상기 총 생성물로부터 분리된다. 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 도관 (112) 을 통해 하류측 분리 영역 (108) 을 나온다.

도 4 는, 접촉 시스템 (100) 의 상류측 분리 영역의 일실시형태를 보여주는 개략도이다. 저급 원유 (상압 증류되거나 되지 않은) 는 원유 도관 (122) 을 거쳐서 상류측 분리 영역 (120) 으로 들어간다. 상류측 분리 영역 (120) 에서, 상기 저급 원유의 적어도 일부가 본 기술분야에서 공지된 기술 (예를 들어, 스파징 (sparging), 막 (membrane) 분리, 감압, 여과 또는 이들의 조합) 을 사용하여 분리되어 원유 공급물이 생성된다. 예를 들어, 상류측 분리 영역 (120) 에서 상기 저급 원유로부터 물을 적어도 부분적으로 분리할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 95℃ 또는 100℃ 이하의 비등 범위 분포를 가지는 성분이 상류측 분리 영역 (120) 에서 상기 저급 원유로부터 적어도 부분적으로 분리되어 원유 공급물이 생성될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 저급 원유로부터 나프타 및 나프타보다 휘발성이 높은 화합물의 적어도 일부를 분리해낼 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 분리된 성분들의 적어도 일부가 도관 (124) 을 통해서 상류측 분리 영 역 (120) 을 나온다.

상류측 분리 영역 (120) 으로부터 수득한 원유 공급물은, 어떤 실시형태에 있어서, 최소 100℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 성분들의 혼합물을 포함하거나 또는, 어떤 실시형태에 있어서, 최소 120℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 성분들의 혼합물을 포함한다. 통상적으로, 분리된 원유 공급물은 약 100℃ ~ 약 1,000℃, 약 120℃ ~ 약 900℃, 또는 약 200℃ ~ 약 800℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 성분들의 혼합물을 포함한다. 원유 공급물의 적어도 일부는 상류측 분리 영역 (120) 을 나와서 원유 공급물 도관 (126) 을 거쳐 접촉 시스템 (100) 으로 들어가고 (예를 들어, 도 1 ~ 도 3 의 접촉 영역 참조), 추가로 처리되어 원유 생성물을 형성한다. 어떤 실시형태에 있어서, 상류측 분리 영역 (120) 은 탈염 유닛의 상류측 또는 하류측에 위치할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상류측 분리 영역 (120) 은 역청 (bitumen), 오일 셰일 (shale), 및/또는 타르 샌드의 증류 처리공정의 하류측에 위치될 수 있다. 처리공정 후에, 원유 생성물은 원유 생성물 도관 (112) 을 통해서 접촉 시스템 (100) 을 나온다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은, 원유 공급물과 동일하거나 다른 원유와 배합된다. 예를 들어, 상기 원유 생성물은 점도가 상이한 원유와 합쳐질 수 있고, 따라서 상기 원유 생성물의 점도와 상기 원유의 점도 사이의 점도를 가지는 배합 생성물을 얻을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 원유 생성물은 상이한 TAN 및/또는 MCR 함량을 갖는 원유와 배합될 수 있고, 따라서 상기 원유 생성물의 TAN 및/또는 MCR 함량과 상기 원유의 TAN 및/또는 MCR 함량 사이의 TAN 및/ 또는 MCR 함량을 가지는 생성물을 얻을 수 있다. 상기 배합 생성물은 이송 및/또는 처리에 적합할 수 있다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물은 원유 공급물 도관 (104) 을 통해서 접촉 시스템 (100) 으로 들어가고, 원유 생성물의 적어도 일부는 도관 (128) 을 통해 접촉 시스템 (100) 을 나와 배합 영역 (130) 으로 도입된다. 배합 영역 (130) 에서, 상기 원유 생성물의 적어도 일부는 1 이상의 공정 스트림 (예를 들어, 1 이상의 원유 공급물들을 분리하여 생성시킨 나프타 등의 탄화수소 스트림), 원유, 원유 공급물, 또는 이들의 혼합물들과 배합되어 배합 생성물을 얻게 된다. 상기 공정 스트림, 원유 공급물, 원유, 또는 이들의 혼합물은 배합 영역 (130) 으로 직접 도입되거나 또는 스트림 도관 (132) 을 통해 그 배합 영역의 상류측에 직접 도입된다. 혼합 시스템은 배합 영역 (130) 의 안이나 근방에 배치될 수 있다. 상기 배합 생성물은 정유사가 정한 제품 사양 및/또는 이송 캐리어들의 요구에 부합할 수 있다. 제품 사양은 API 비중, TAN, 점도, 또는 이들을 조합한 것들의 범위 또는 한계를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 배합 생성물은 배합 도관 (134) 을 통해 배합 영역 (130) 을 나와 이송되거나 또는 처리된다.

도 6 에서, 저급 원유는 원유 도관 (122) 을 통해서 상류측 분리 영역 (120) 으로 들어가서 이 저급 원유는 전술한 바와 같이 분리되어 원유 공급물을 형성한다. 그리고 나서 원유 공급물은 추가의 원유 공급물 도관 (126) 을 통해 접촉 시스템 (100) 으로 들어간다. 저급 원유로부터의 적어도 일부 성분은 도관 (124) 을 통해서 분리 영역 (120) 을 나간다. 원유 생성물의 적어도 일부는 접촉 시스템 (100) 을 나와서 원유 생성물 도관 (128) 을 통해 배합 영역 (130) 으로 들어간다. 다른 프로세스 스트림 및/또는 원유는, 직접 또는 스트림 도관 (132) 을 거쳐, 배합 영역 (130) 으로 들어가서 원유 생성물과 배합되어 배합 생성물을 형성한다. 이 배합 생성물은 배합 도관 (134) 을 통해서 배합 영역 (130) 을 나가게 된다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물 및/또는 배합 생성물이 정제 설비로 이송되어 증류 및/또는 부분적으로 증류되어 1 이상의 증류 분획물을 생성한다. 이 증류 분획물은 이송 연료, 윤활유 또는 화학물질 등의 상업적으로 이용가능한 제품을 생성하도록 처리될 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물과 촉매를 접촉시킨 후, 원유 생성물은 원유 공급물의 최대 90%, 최대 50%, 최대 30% 또는 최대 10% 의 TAN 을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은 최대 1, 최대 0.5, 최대 0.3, 최대 0.2, 최대 0.1, 또는 최대 0.005 의 TAN 을 가진다. 원유 생성물의 TAN 은 빈번하게는 최소 0.0001, 보다 빈번하게는 최소 0.001 일 것이다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물의 TAN 은 약 0.001 ~ 약 0.5, 약 0.01 ~ 약 0.2, 또는 약 0.05 ~ 약 0.1 의 범위일 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 총 Ni/V/Fe 함량은 상기 원유 공급물의 Ni/V/Fe 함량의 최대 90%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 최대 5%, 또는 최대 3% 가 된다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 그램당 약 1×10^-7그램 ~ 약 5×10^-5그램, 약 3×10^-7그램 ~ 약 2×10^-5그램, 또는 약 1×10^-6그램 ~ 약 1×10^-5그램의 범위에 있는 총 Ni/V/Fe 함량을 갖는다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은 원유 생성물 그램당 최대 2×10^-5그램의 Ni/V/Fe 를 갖는다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 총 Ni/V/Fe 함량은, 상기 원유 공급물의 Ni/V/Fe 함량의 약 70% ~ 약 130%, 약 80% ~ 약 120%, 또는 약 90% ~ 약 110% 의 범위이다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 유기산 금속염 중의 금속들의 총 함량의 최대 90%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5%의 유기산 금속염 중의 금속들의 총 함량을 갖는다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물 중 유기산 금속염 중의 금속들의 총 함량의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1~ ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 범위의 유기산 금속염 중의 금속들의 총 함량을 갖는다. 일반적으로 금속염을 형성하는 유기산은, 카르복시산, 티올, 이미드, 술폰산, 및 술포네이트 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 카르복시산으로는 나프텐산, 페난트렌산, 및 벤젠산 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 금속염의 금속부분은, 알칼리 금속 (예를 들어, 리튬, 나트륨, 및 칼륨), 알칼리 토류 금속 (예를 들어, 마그네슘, 칼슘, 및 바륨), 12 족 금속 (예를 들어, 아연과 카드뮴), 15 족 금속 (예를 들어, 비소), 6 족 금속 (예를 들어, 크롬), 또는 이들을 혼합한 것들을 포함할 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 공급물 중 유기산 금속 염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 최대 90%, 최대 80%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 총 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 총 함량은, 원유 공급물 중 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 총 함량의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 의 범위이다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 공급물 중 1 이상의 유기산 아연염의 최대 90%, 최대 80%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 의 1 이상의 유기산 아연염의 총 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물의 유기산 아연염의 총 함량은, 원유 공급물 중 유기산 아연염의 총 함량의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 의 범위이다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은, 원유 공급물 중 유기산 금속염 중의 크롬 및/또는 비소의 함량의 최대 90% 의 유기산 금속염 중의 크롬 및/또는 비소의 총 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은, 이 원유 생성물의 그램당 약 1×10^-7 그램 ~ 약 5×10^-5 그램, 약 5×10^-7 그램 ~ 약 1×10^-5 그램, 또는 약 1×10^-6 그램 ~ 약 5×10^-6 그램의 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 접촉 조건들에서 원유 공급물이 촉매와 접촉하여 생성된 상기 원유 생성물의 API 비중은 상기 원유 공급물의 API 비중의 약 70% ~ 약 130%, 약 80% ~ 약 120%, 약 90% ~ 약 110%, 또는 약 100% ~ 약 130% 이다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 API 비중은 약 14 ~ 약 40, 약 15 ~ 약 30, 또는 약 16 ~ 약 25 이다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 점도의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 의 점도를 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 점도는 원유 공급물의 점도의 최대 90% 이고, 원유 생성물의 API 비중은 원유 공급물의 API 비중의 약 70% ~ 약 130%, 약 80% ~ 약 120%, 또는 약 90% ~ 약 110% 이다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 총 이종원자 함량의 최대 90%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 의 총 이종원자 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 총 이종원자 함량의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99% 의 총 이종원자 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 황 함량은, 상기 원유 공급물의 황 함량의 최대 90%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 황 함량의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99%의 황 함량을 갖는다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 총 질소 함량은, 상기 원유 공 급물의 총 질소 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 총 질소 함량의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99%의 총 질소 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은, 원유 공급물의 총 질소 함량의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 의 총 질소 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은 원유 생성물의 그램당 약 0.00001 그램 ~ 약 0.05 그램, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.01 그램, 또는 약 0.0005 그램 ~ 약 0.001 그램의 총 질소 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 염기 질소 함량은, 상기 원유 공급물의 염기 질소 함량의 최대 95%, 최대 90%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 염기 질소 함량의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99% 의 염기 질소 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 산소 함량은, 상기 원유 공급물의 산소 함량의 최대 90%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 또는 최대 5% 일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 산소 함량의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99%의 산소 함량을 가질 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 카르복시산 화합물들의 총 함량은, 원유 공급물의 카르복시산 화합물들의 함량의 최대 90%, 최대 50%, 최대 30%, 최대 10%, 최대 5% 일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 카르복시산 화합물들의 총 함량의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99% 의 카르복시산 화합물들의 총 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 선택된 유기 산소 화합물들은, 상기 원유 공급물에서 저감될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 카르복시산 및/또는 카르복시산의 금속염은, 비-카르복시기 함유 유기 산소 화합물들 전에 화학적으로 저감될 수 있다. 원유 생성물의 카르복시산 및 비-카르복시기 함유 유기 산소 화합물들은, 통상적으로 공지된 분광학적 방법 (spectroscopic methods) (예를 들어, 적외선 분석, 질량 스펙트로메트리, 및/또는 가스 크로마토그래피) 을 사용한 원유 생성물의 분석을 통해 식별될 수 있다.

상기 원유 생성물은, 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 공급물의 산소 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 또는 최대 50% 의 산소 함량을 가지며, 상기 원유 생성물의 TAN 은, 상기 원유 공급물의 TAN 의 최대 90%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 40% 또는 최대 30% 이다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 산소 함량의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99%의 산소 함량을 가지며, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 TAN 의 최소 1%, 최소 30%, 최소 80%, 또는 최소 99%의 TAN 을 가진다.

추가적으로, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 최대 90%, 최대 70%, 최대 50%, 또는 최대 40% 의 카르복시산 및/또는 카르복시산의 금속염의 함량 및 상기 원유 공급물의 비-카르복시기 함유 유기 산소 화합물들의 약 70% ~ 약 130%, 약 80% ~ 약 120%, 또는 약 90% ~ 약 110% 범위의 비-카르복시기 함유 유기 산소 화합물들의 함량을 가질 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 생성물의 그램당, 그 자신의 분자 구조 내에 약 0.05 그램 ~ 약 0.15 그램 또는 약 0.09 그램 ~ 약 0.13 그램의 수소를 포함한다. 상기 원유 생성물은, 원유 생성물의 그램당, 그 자신의 분자 구조 내에 약 0.8 그램 ~ 약 0.9 그램 또는 약 0.82 그램 ~ 약 0.88 그램의 탄소를 포함할 수 있다. 상기 원유 생성물의 원자 탄소에 대한 원자 수소의 비 (H/C) 는 상기 원유 공급물의 원자 H/C 비의 약 70% ~ 약 130%, 약 80% ~ 약 120%, 또는 약 90% ~ 약 110% 범위일 수 있다. 원유 생성물 원자 H/C 비가 상기 원유 공급물 원자 H/C 비의 약 10% ~ 약 30% 범위인 것은, 처리공정에서 수소의 흡수 및/또는 소비가 비교적 적고, 및/또는 수소가 현장에서 생성됨을 나타낸다.

상기 원유 생성물은 비등점 범위를 가지는 성분들을 포함하고 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 그 원유 생성물 그램당, 0.101 MPa 에서 최대 100℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.5 그램, 0.101 MPa 에서 약 100℃ ~ 약 200℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.5 그램, 0.101 MPa 에서 약 200℃ ~ 약 300℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.5 그램, 0.101 MPa 에서 약 300℃ ~ 약 400℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.5 그램, 및 0.101 MPa 에서 약 400℃ ~ 약 538℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.5 그램 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 그 원유 생성물 그램당, 0.101 MPa 에서 최대 100℃ 의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램 및/또는 0.101 MPa 에서 약 100℃ ~ 약 200℃의 비등 범위 분포를 갖는 탄화수소를 최소 0.001 그램 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 그램당, 최소 0.001 그램, 또는 최소 0.01 그램의 나프타를 가질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 그램당, 최대 0.6 그램, 또는 최대 0.8 그램의 나프타 함량을 가질 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은 원유 생성물 그램당 약 0.00001 그램 ~ 약 0.5 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.3 그램, 또는 약 0.002 그램 ~ 약 0.2 그램 범위의 증류물 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 그램당 약 0.00001 그램 ~ 약 0.8 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.5 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.4 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.3 그램의 범위의 VGO 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 상기 원유 공급물의 잔여물 함량의 최대 90%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 잔여물 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은 원유 공급물의 잔여물 함량의 약 70% ~ 약 130%, 약 80% ~ 약 120%, 또는 약 90% ~ 약 110% 의 잔여물 함량을 가진다. 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 그램당, 약 0.00001 그램 ~ 약 0.8 그램, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.5 그램, 약 0.0005 그램 ~ 약 0.4 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.3 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.2 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램 범위의 잔여물 함량을 가질 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, C₅ 아스팔텐 함량은, 상기 원유 공급물의 C₅ 아스팔텐 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 이다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물의 C₅ 아스팔텐 함량은, 상기 원유 공급물의 C₅ 아스팔텐 함량의 최소 10%, 최소 60%, 또는 최소 70% 이다. 상기 원유 생성물은 상기 원유 공급물의 C₅ 아스팔텐 함량의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 범위의 C₅ 아스팔텐 함량을 가질 수 있다. 원유 생성물은, 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물의 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.08 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.05 그램의 C₅ 아스팔텐 함량을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은 원유 공급물의 MCR 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 MCR 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물은 원유 공급물의 MCR 함량의 약 0.1% ~ 약 75%, 약 0.5% ~ 약 45%, 약 1% ~ 약 25%, 또는 약 2% ~ 약 9% 범위의 MCR 함량을 가진다. 원유 생성물은, 어떤 실시형태에 있어서, 원유 생성물의 그램당 약 0.00001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.05 그램, 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.005 그램의 MCR 을 가진다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 공급물 중의 고점도 성분들에 대한 상기 원유 생성물 중의 고점도 성분들 사이의 수학적 관계를 얻기 위해, 상기 C₅ 아스팔텐 함량 및 MCR 함량을 결합할 수 있다. 예를 들어, 원유 공급물의 C₅ 아스팔텐 함량과 원유 공급물의 MCR 함량의 합계를 S 로 나타낼 수 있다. 원유 생성물의 C₅ 아스팔텐 함량과 원유 생성물의 MCR 함량의 합계를 S' 으로 나타낼 수 있다. 원유 공급물 중 고점도 성분들의 순 감소를 산정하기 위해서, 상기 합계들을 비교할 수 있다 (S 에 대해 S'). 원유 생성물의 S' 은 S 의 약 1% ~ 약 99%, 약 10% ~ 약 90%, 또는 약 20% ~ 약 80% 의 범위에 있을 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, C₅ 아스팔텐 함량에 대한 원유 생성물의 MCR 함량의 비는 약 1.0 ~ 약 3.0, 약 1.2 ~ 약 2.0, 또는 약 1.3 ~ 약 1.9 의 범위에 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 그램당, 0 그램을 초과하지만 0.01 그램 미만, 약 0.000001 그램 ~ 약 0.001 그램, 또는 약 0.00001 그램 ~ 약 0.0001 그램의 총 촉매를 포함한다. 상기 촉매는 이송 및/또는 처리 중에 상기 원유 생성물을 안정화하는데 도움을 준다. 상기 촉매는 부식을 방지하고, 마찰을 방지하고, 및/또는 원유 생성물의 물 분리 (water separation) 능력을 증가시켜준다. 본원에 기재된 방법들은, 처리 중에 본원에 기재된 1 이상의 촉매들을 원유 생성물에 첨가하도록 구성될 수 있다.

접촉 시스템 (100) (도 1 내지 도 6 참조) 에서 생성된 원유 생성물은 원유 공급물의 특성들과는 다른 특성들을 갖는다. 이러한 특성들은, a) 저감된 TAN, b) 저감된 점도, c) 저감된 총 Ni/V/Fe 함량, d) 저감된 황, 산소, 질소, 또는 이들을 조합한 것들의 함량, e) 저감된 잔여물 함량, f) 저감된 C₅ 아스팔텐 함량, g) 저감된 MCR 함량, h) 증가된 API 비중, i) 저감된 유기산 금속염 중의 금속들의 함량, j) 원유 공급물에 비해 증가된 안정성, 또는 k) 이들의 조합한 것들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 1 이상의 실시형태에 사용되는 촉매들은, 담체 상에 1 이상의 벌크 금속 및/또는 1 이상의 금속을 포함할 수 있다. 이 금속은 원소 형태 또는 금속의 화합물 형태일 수 있다. 본원에 기재된 촉매는, 전구체로서 접촉 영역으로 도입된 후, 그 촉매 영역에서 촉매로서 활성화될 수 있다 (예를 들어, 황 및/또는 황을 포함하는 원유 공급물이 상기 전구체와 접촉될 때). 본원에 기재된 바와 같이 사용된 촉매 또는 촉매들의 조합은 상용의 촉매들 일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 본원 기재된 바와 같이 사용될 것으로 예상되는 상용 촉매들의 예로는, 씨알아이 인터내셔널사 (CRI International, Inc. (Houston, Texas, U.S.A.)) 로부터 구입가능한 HDS22; HDN60; C234; C311; C344; C411; C424; C344; C444; C447; C454; C448; C524; C534; DN120; DN140; DN190; DN200; DN800; DN2118; DN2318; DN3100; DN3110; DN3300; DN3310; RC400; RC410; RN412; RN400; RN410; RN420; RN440; RN450; RN650; RN5210; RN5610; RN5650; RM430; RM5030; Z603; Z623; Z673; Z703; Z713; Z723; Z753; 미 Z763을 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물의 특성을 변경하기 위해 사용되는 촉 매는, 담체 상의, 1 이상의 5 ~ 10 족 금속들을 포함한다. 5 ~ 10족 금속(들)은, 바나듐, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 테크네튬, 레늄, 철, 코발트, 니켈, 루테늄, 팔라듐, 로듐, 오스뮴, 이리듐, 백금, 또는 이들의 혼합물들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 5 ~ 10 족 금속(들) 의 화합물은 5 ~ 10 족 금속(들)의 산화물, 질화물, 암모늄염 및 탄산염을 포함하고, 이에 한정되지 않는다. 5 ~ 10 족 금속 화합물의 예로는 삼산화몰리브덴, 산화암모늄 몰리브덴, 탄산몰리브덴, 삼산화텅스텐, 산화니켈, 탄산니켈, 질산니켈, 탄산코발트 및 산화코발트를 포함하며, 이에 한정되지 않는다.

촉매는, 촉매 그램당, 최소 0.0001 그램, 최소 0.001 그램, 최소 0.01 그램, 최소 0.3 그램, 최소 0.5 그램, 최소 0.6 그램, 최소 0.8 그램, 또는 최소 0.9 그램의 5 ~ 10 족 금속(들) 총 함량을 가질 수 있다. 5 ~10 족 금속(들)의 총 함량은 촉매 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.99 그램, 약 0.0005 그램 ~ 약 0.5 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.3 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.2 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램의 범위일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 5 ~ 10 족 금속(들)이외에, 15 족 원소(들)를 포함한다. 15 족 원소들의 예들은 인을 포함한다. 촉매는, 촉매 그램당 약 0.000001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.00001 그램 ~ 약 0.06 그램, 약 0.00005 그램 ~ 약 0.03 그램, 또는 약 0.0001 그램 ~ 약 0.001 그램 범위의 15 족 원소 총 함량을 가질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 촉매는 15 족 원소를 포함하지 않는다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 6 족 금속(들)과 5 족 및/또는 7 ~ 10 족의 1 이상의 금속과 조합한 것을 포함한다. 5 족 금속에 대한 6 족 금속의 몰비는 약 0.1 ~ 약 20, 약 1 ~ 약 10, 또는 약 2 ~ 약 5 의 범위일 수 있다. 7 ~ 10 족 금속에 대한 6 족 금속의 몰비는 약 0.1 ~ 약 20, 약 1 ~ 약 10, 또는 약 2 ~ 약 5 의 범위일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 촉매는, 6 족 금속(들)과, 5 족 및/또는 7 ~ 10 족의 1 이상의 금속의 조합 이외에, 15족 원소(들)를 포함한다. 다른 실시형태들에 있어서, 상기 촉매는 6 족 금속(들) 및 10 족 금속(들)을 포함한다. 상기 촉매 중, 총 6 족 금속에 대한 총 10 족 금속의 몰비는 약 1 ~ 약 10, 또는 약 2 ~ 약 5 의 범위일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 촉매는 5 족 금속(들) 및 10 족 금속(들)을 포함한다. 상기 촉매 중, 총 5 족 금속에 대한 총 10 족 금속의 몰비는 약 1 ~ 약 10, 또는 약 2 ~ 약 5 의 범위 일 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 6 족 금속(들)을 포함한다. 촉매는, 촉매 그램당 최소 0.00001 그램, 최소 0.01 그램, 최소 0.02 그램 및/또는 약 0.0001 그램 ~ 약 0.6 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.3 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.2 그램 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램의 6 족 금속(들) 총 함량을 가질 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 촉매 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.2 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.08 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.06 그램의 6 족 금속(들)을 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 6 족 금속(들) 이외에, 15 족 원소(들)를 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 6 족 금속(들)과 7 ~ 10 족의 1 이상의 금 속과 조합한 것을 포함한다. 촉매는 촉매 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.05 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.03 그램 범위의 7 ~ 10 족 금속(들) 총 함량을 가질 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 촉매 그램당 약 0.01 그램 ~ 약 0.15 그램의 몰리브덴과, 약 0.001 그램 ~ 약 0.05 그램의 니켈을 포함한다. 촉매는, 어떤 실시형태에 있어서, 촉매 그램당 약 0.001 그램 ~ 약 0.05 그램의 철도 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 촉매 그램당 약 0.01 그램 ~ 약 0.15 그램의 몰리브덴, 약 0.001 그램 ~ 약 0.005 그램의 니켈, 약 0.001 그램 ~ 약 0.05 그램의 철, 및 약 0.0001 그램 ~ 약 0.05 그램의 인을 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 5 ~ 10 족 금속(들)을 담체에 합입시키거나 또는 담체에 적층시켜 촉매를 형성한다. 어떤 실시형태에 있어서, 5 ~ 10 족 금속(들)을 15 족 원소(들)와 결합하여 담체에 합입시키거나 또는 담체에 적층시켜 촉매를 형성한다. 금속(들) 및/또는 원소(들)를 담지시키는 실시형태들에 있어서, 촉매의 중량은 모든 담체, 모든 금속(들), 및 모든 원소(들)를 포함한다. 담체는, 다공성일 수 있으며, 또한, 내화성 산화물, 다공성 탄소계 물질, 제올라이트, 또는 이들을 조합한 것을 포함할 수 있다. 내화성 산화물은, 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 또는 이들을 혼합한 것들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 담체는 크라이테리온 카탈리스트 앤드 테크놀러지 엘피사 (Criterion Catalysts and Technologies LP) (미국 텍사스주의 휴스톤에 소재) 등의 제조사로부터 구할 수 있 다. 다공성 탄소계 물질은, 활성 탄소 및/또는 다공성 흑연을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 제올라이트의 예는, Y-제올라이트, 베타 제올라이트, 모데나이트 (Mordenite) 제올라이트, ZSM-5 제올라이트, 및 페리어라이트 (ferrierite) 제올라이트를 포함한다. 제올라이트는 제올리스트 (Zeolyst) (미국 펜실베니아주 밸리 포지에 소재) 등의 제조사로부터 구할 수 있다. 담체는 다양한 원하는 특성에 따라서 제조 및/또는 선택될 수 있다. 이러한 특성의 예로서는 공극 부피, 평균 공극 직경, 공극 부피 분포, 표면적, 및 어떠한 공극 직경 범위 내에서 또는 그 이상에서의 공극의 비율을 포함하며, 이에 한정되지 않는다.

담체는, 어떤 실시형태에 있어서, 그 담체가 최소 90Å, 최소 110Å, 최소 130Å, 최소 150Å, 최소 170Å, 또는 최소 180Å 의 평균 공극 직경을 갖도록 제조된다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는 이 담체와 물을 배합하여 형성되어 페이스트를 형성한다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 페이스트의 압출을 돕기 위해서, 상기 페이스트에 산을 추가한다. 물과 희석산은, 상기 압출가능한 페이스트에 요구되는 점성 (consistency) 을 부여하기에 필요한 양 및 방법으로 추가된다. 산의 예로는, 질산, 아세트산, 황산, 그리고 염산을 포함하고, 이에 한정되지 않는다.

압출물을 형성하기 위해, 통상적으로 공지된 촉매 압출 방법 및 촉매 절단 방법을 사용하여 상기 페이스트를 압출시키고 절단할 수 있다. 상기 압출물을, 일정 시간 동안 (예를 들어, 약 0.5 ~ 약 8 시간 동안) 및/또는 그 압출물의 수분 함량이 요구되는 수준에 도달할 때까지, 약 65℃ ~ 약 260℃ 또는 약 85℃ ~ 약 235℃ 범위의 온도에서 열처리할 수 있다. 이 열처리된 압출물을, 최소 150Å의 평균 공극 직경을 갖는 담체를 형성하기 위해, 약 800℃ ~ 약 1200℃ 또는 약 900℃ ~ 약 1100℃ 범위의 온도에서 더 열처리할 수 있다. 담체는 공극 직경 범위에 걸쳐 공극 부피 분포를 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는 최소 350Å, 최소 400Å, 최소 500Å, 또는 최소 1000Å 또는 약 350Å ~ 약 5000Å, 약 400Å ~ 약 1000Å, 또는 약 500Å ~ 약 900Å 의 공극 직경을 가진 공극을 포함하고, 이는 최대 15%, 최대 10%, 최대 5%, 최대 3%, 최대 1% 또는 최대 0.5% 의 담체의 총 공극 부피를 제공해준다.

어떤 실시형태에 있어서, 담체는 감마 알루미나, 세타 알루미나, 델타 알루미나, 알파 알루미나, 또는 이들을 조합한 것들을 포함한다. 감마 알루미나, 델타 알루미나, 알파 알루미나, 또는 이들의 조합물의 양은, x-선 회절에 의해 측정했을 때, 촉매 담체 그램당, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.99 그램, 약 0.001 그램 ~ 약 0.5 그램, 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램의 범위, 또는 최대 0.1 그램일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는 이 담체 그램당 최소 0.5 그램, 최소 0.8 그램, 최소 0.9 그램, 또는 최소 0.95 그램의 감마 알루미나를 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는 이 담체 그램당 약 0.5 그램 ~ 약 0.99 그램, 약 0.6 그램 ~ 약 0.9 그램, 또는 약 0.7 그램 ~ 약 0.8 그램의 감마 알루미나를 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 담체는, 단독으로 또는 다른 형태의 알루미나와의 조합으로, x-선 회절에 의해 측정했을 때, 담체 그램당, 약 0.1 그램 ~ 약 0.99 그램, 약 0.5 그램 ~ 약 0.9 그램, 또는 약 0.6 그램 ~ 약 0.8 그램 범위의 세타 알루미나 함량을 갖는다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는, x-선 회절에 의해 측정했을 때, 담체 그램당 최소 0.1 그램, 최소 0.3 그램, 최소 0.5 그램, 또는 최소 0.8 그램의 세타 알루미나를 가질 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 담체는 담체 그램당 최대 0.2 그램, 최대 0.1 그램, 최대 0.08 그램, 최대 0.06 그램, 최대 0.05 그램, 최대 0.04 그램, 최대 0.03 그램, 최대 0.02 그램 또는 최대 0.01 그램의 실리카를 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는 담체 그램당 약 0.001 그램 ~ 약 0.2 그램, 또는 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램의 실리카를 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는 실리카와 알루미나의 조합을 포함한다.

담체 촉매는 통상적으로 공지된 촉매 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 가브리엘로브 (Gabrielov) 등에게 허여된 미국특허 제 6,218,333 호, 가브리엘로브 등에게 허여된 미국특허 제 6,290,841 호, 및 분 (Boon) 등에게 허여된 미국특허 제 5,744,025 호, 그리고 반 (Bhan) 에게 허여된 미국특허출원 제 2003/0111391 호에 촉매 제조의 예들이 기재되어 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 담체에 금속을 배합하여 촉매를 형성할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는, 금속을 배합하기 전에 약 400℃ ~ 약 1200℃, 약 450℃ ~ 약 1000℃, 또는 약 600℃ ~ 약 900℃ 범위의 온도에서 열처리된다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매의 제조시에 함침 보조제 (impregnation aids) 를 사용할 수도 있다. 함침 보조제의 예로는, 과산화수소, 유기산, 아민, 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 암모니아, 또는 이들을 혼합한 것들을 포함한다. 아민의 예로서는 알카놀아민 (alkanolamines), 암모니아, 알킬 아민, 방향족 아민, 및 치환된 암모늄 화합물을 포함하고, 이에 한정되지 않는다. 유기산은 시트르산, 타르타르산, 옥살산, 말론산, 말산, 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 이에 한정되지 않는다.

어떤 실시형태에 있어서, 담체는 최대 약 3 의 pH 를 가진 금속 용액과 배합될 수 있다. 금속 용액의 pH 는 약 1 ~ 약 3, 또는 약 1.5 ~ 약 2.5 의 범위일 수 있다. 금속 용액의 pH 를 제어함으로써 담체로의 금속 분산을 촉진시킬 수 있다. 이러한 pH 제어 조건을 사용하여 제조된 분산되거나 실질적으로 분산되는 금속 촉매는, 동일한 접촉 조건에서 원유 공급물을 처리하는데 사용될 때, 종래의 촉매의 수명에 비하여 긴 촉매 수명을 가질 수 있다.

금속 용액은 6 족 금속(들)을 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 금속 용액은 6 족 금속(들)과 7 ~ 10 족 금속(들)의 조합을 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 금속 용액은 15 족 금속(들)과 6 족 금속(들)의 조합 또는 15 족 금속(들)과 6 족 금속(들) 및 7 ~ 10 족 금속(들)의 조합을 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 금속 용액의 pH 는 미네랄산 및/또는 유기산 성분을 사용하여 최대 pH 3 의 원하는 pH 로 조절될 수 있다. 미네랄산은 인산, 질산, 황산, 또는 이들의 조합을 포함하고, 이에 한정되지 않는다.

어떤 실시형태에 있어서, 금속 용액은 상이한 pH 값을 가진 1 이상의 6 ~ 10 족 금속 용액을 배합함으로써 제조된다. 약 4 ~ 약 7 또는 약 5 ~ 약 6 범위의 pH 를 가진 6 ~ 10 족 금속 용액은, 약 0.1 ~ 약 4 또는 약 1 ~ 약 3 범위의 pH 를 가진 상이한 6 ~ 10 족 금속 용액과 배합될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 6 ~ 10 족 금속 용액은 함침 보조제, 미네랄산, 유기산, 15 족 원소(들), 또는 이들의 조합을 포함한다.

어떤 실시형태에 있어서, 후속의 담체에 5 ~ 10족 금속(들)을 첨가 또는 합입시켜서 ("오버레잉 (overlaying) ") 촉매를 형성할 수 있다. 실질적으로 균일한 금속 농도를 갖는 담체 위에 금속을 오버레잉시키면, 종종 그 촉매에 바람직한 촉매 특성을 제공해준다. 각각의 금속 오버레이 후에, 담체를 열처리하면, 촉매의 촉매 활성을 향상시키는 경향이 있다. 오버레이 방법을 사용하여 촉매를 제조하는 방법은, 반 (Bhan) 에게 허여된 미국특허출원 제 2003/0111391 호에 기재되어 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 담체와 1 이상의 7 ~ 10 족 금속(들)을 배합함으로써 담체/7 ~ 10 족 금속(들) 혼합물이 제조된다. 일실시형태에 있어서, 최종 혼합물은 담체/7 ~ 10 족 금속(들) 혼합물의 그램당 약 0.01 그램 ~ 약 0.1 그램의 7 ~ 10 족 금속(들)을 포함한다. 담체/7 ~ 10 족 금속(들) 혼합물은 몇시간 동안 약 50℃ ~ 약 100℃ 또는 약 60℃ ~ 약 90℃ 의 온도에서 열처리된 후, 약 2 시간동안 약 400℃ ~ 약 700℃, 약 450℃ ~ 약 650℃, 또는 약 500℃ ~ 약 600℃ 의 온도에서 열처리될 수 있다. 최종 금속 함유 담체는, 최종 촉매가 촉매 그램당 최소 0.3 그램, 최소 0.1 그램, 또는 최소 0.08 그램의 6 족 금속(들) 및 촉매 그램당 약 0.01 그램 ~ 약 0.2 그램 또는 약 0.05 그램 ~ 약 0.1 그램 범위의 7 ~ 10 족 금속(들) 총 함량을 가지도록, 6 족 금속(들) 및 선택적으로 추가량의 7 ~ 10 족 금속(들)과 배합할 수 있다. 최종 촉매는 몇시간 동안 약 50℃ ~ 약 100℃ 또는 약 60℃ ~ 약 90℃ 범위의 온도에서 열처리된 후, 약 2 시간 동안 약 350℃ ~ 약 500℃ 또는 400℃ ~ 450℃ 범위의 온도에서 열처리될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 15 족 원소(들)가 담체/7 ~ 10 족 금속(들) 혼합물 및/또는 6 족 금속(들)과 배합될 수 있다.

통상적으로, 5 ~ 10족 금속(들) 및 담체는 적합한 혼합 장치로 혼합되어 5 ~ 10족 금속(들)/담체 혼합물을 형성할 수 있다. 적합한 혼합 장치의 예는, 텀블러 (tumbler), 고정식 쉘 (stationary shells) 또는 트라프 (troughs), 뮬러 믹서 (예를 들어, 배치 타입 또는 연속 타입), 임팩트 믹서, 그리고 통상적으로 공지된 다른 믹서 또는 5 ~ 10족 금속(들)/담체 혼합물을 제공하는데 적합한 장치를 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 재료들은 5 ~10 족 금속(들)이 담체에 실질적으로 균질하게 분산될 때까지 혼합된다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매는, 담체를 금속과 배합한 후, 약 150 ~ 약 750℃, 약 200 ~ 약 740℃, 또는 약 400 ~ 약 730℃ 범위의 온도에서 열처리된다.

어떤 실시형태에 있어서, 휘발성 물질을 제거하기 위해 촉매를 고온의 공기 및/또는 산소 농후 공기의 존재하에서 약 400℃ ~ 약 1000℃ 범위의 온도에서 열처리할 수 있어서 5 ~ 10족 금속(들)의 적어도 일부가 그에 대응하는 금속 산화물로 전환될 수 있다.

하지만, 다른 실시형태에 있어서, 5 ~ 10 족 금속(들)을 금속 산화물(들)로의 실질적인 전환 없이 휘발성 성분들의 대부분을 제거하기 위해, 촉매를 대기 중 에서 약 1 ~ 약 3 시간 동안 약 35℃ ~ 약 500℃ 범위의 온도에서 열처리할 수 있다. 이러한 방법으로 제조된 촉매를 통상적으로 "비하소 (uncalcined)" 촉매라고 부른다. 황화법 (sulfiding method) 과 조합하여 이러한 방법으로 촉매를 제조하면, 활성 금속들이 담체에 실질적으로 분산될 수 있다. 이러한 촉매의 제조가 가브리엘로브 등에게 허여된 미국특허 제 6,218,333 호 및 미국특허 제 6,290,841 호에 기재되어 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 세타 알루미나 담체가 5 ~ 10 족 금속(들)과 배합되어 세타 알루미나 담체/5 ~ 10 족 금속(들) 혼합물을 형성할 수 있다. 이 세타 알루미나 담체/5 ~ 10 족 금속(들) 혼합물을 최소 400℃ 의 온도에서 열처리하여 최소 230Å 의 평균 공극 직경을 갖는 공극 크기 분포를 갖는 촉매를 형성할 수 있다. 통상적으로, 이러한 열처리는 최대 1200℃ 의 온도에서 실시된다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물의 특성을 변경하는데 사용되는 벌크 금속 촉매는 1 이상의 6 ~ 10 족 금속(들)을 포함한다. 벌크 금속 촉매는 촉매 그램당 최소 0.3 그램, 최소 0.5 그램, 최소 0.6 그램, 최소 0.8 그램 또는 최소 0.9 그램의 6 ~ 10 족 금속(들) 총 함량을 가질 수 있다. 6 ~ 10 족 금속(들) 총 함량은 촉매 그램당 약 0.3 그램 ~ 약 0.99 그램, 약 0.5 그램 ~ 약 0.9 그램, 또는 약 0.6 그램 ~ 약 0.8 그램의 범위일 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 6 ~ 10 족 금속(들) 이외에 15 족 원소(들)를 포함한다. 벌크 금속 촉매는 촉매 그램당 약 0.000001 그램 ~ 0.1 그램, 약 0.00001 그램 ~ 약 0.06 그램, 약 0.00005 그램 ~ 약 0.03 그램 또는 약 0.0001 그 램 ~ 약 0.001 그램 범위의 15 족 원소 총 함량을 가질 수 있다.

벌크 금속 촉매는 어떤 실시형태에 있어서 바인더를 포함할 수 있다. 바인더는 실리카, 알루미나 산화물, 아연 산화물, 6 ~ 10 족 금속(들)의 산화물, 탄소, 제올라이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 촉매 그램당 최대 0.2 그램, 최대 0.1 그램, 최대 0.05 그램, 최대 0.01 그램 또는 최대 0.005 그램의 바인더를 포함한다.

벌크 금속 촉매는 아쿠델로 (Aqudelo) 등에게 허여된 미국특허 제 4,937,218 호, 솔레드 (Soled) 등에게 허여된 미국특허 제 6,162,350 호, 및 릴리 (Riley) 등에게 허여된 미국특허 제 6,783,663 호, 도모코스 (Domokos) 등에게 허여된 미국특허출원 제 2004/0182749 호 및 도모코스 등에게 허여된 미국특허출원 제 2004/0235653 호, 그리고 란다우 등에 의한 "Hydrosulfurization of Methyl-Substituted Dibensothiophenes: Fundamental Study of Routes to Deep Desulfurization" (촉매 저널, 1996년, 159 판, 236 ~ 252 페이지) 에 기재된 바와 같이 제조된다.

어떤 실시형태에 있어서, 물 또는 다른 양성자성 액체의 1 이상의 6 ~ 10 족 금속 슬러리는 약 25℃ ~ 약 95℃ 범위의 온도에서 물, 알칼리성 화합물 및 바인더의 슬러리와 접촉하여 6 ~ 10 족 금속/바인더 슬러리를 형성한다. 6 ~ 10 족 금속 슬러리는 슬러리 그램당 0.01 그램 ~ 0.8 그램, 0.02 그램 ~ 0.5 그램, 또는 0.05 그램 ~ 0.3 그램의 6 ~ 10 족 금속(들)을 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 알칼리성 화합물은 암모니아이다. 알칼리성 화합물의 양은, 6 ~ 10 족 금속(들)의 산화물 형태를 기준으로 하여, 6 ~ 10 족 금속(들) 몰당 최소 0.5 몰, 최소 0.7 몰, 최소 0.8 몰, 최소 0.9 몰 또는 최대 2 몰이다. 어떤 실시형태에 있어서, 바인더는 실리카, 알루미나, 실리카/알루미나, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

6 ~ 10 족 금속/바인더 슬러리는 소정의 기간동안 (예를 들어, 최소 10분, 최소 30분, 또는 최소 240 분) 대기 중에 및/또는 슬러리 온도에서 유지된 후, 필요하다면 냉각될 수 있다. 벌크 금속 촉매는 통상적인 분리 기술 (예를 들어, 여과, 스프레이 건조, 플래시 건조, 증발 또는 진공 증류) 을 사용하여 슬러리로부터 분리될 수 있다. 벌크 금속 촉매는 약 25℃ ~ 약 95℃, 약 55℃ ~ 약 90℃, 또는 약 70℃ ~ 약 80℃ 범위에서 열처리될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 벌크 금속 촉매는 약 100℃ ~ 약 600℃, 약 120℃ ~ 약 400℃ 또는 최대 300℃ 범위의 온도에서 추가로 열처리된다. 어떤 실시형태에 있어서, 벌크 금속 촉매는 분말화, 성형화 및/또는 다른 재료와 배합될 수 있다.

벌크 금속 촉매는 분말 x-선 회절법을 사용하여 특성화될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 벌크 금속 촉매는 6 ~ 10 족 금속 성분에 부여될 수 있는 상당한 반사작용성을 나타내지 않을 수 있다. x-선 회절법으로 상당한 반사작용성을 검출하지 못한다는 것은, 벌크 금속 촉매가 실질적으로 무정형 또는 무정형이라는 것이다.

어떤 실시형태에 있어서, 담체 (시판 중인 담체 또는 본원에 기재된 바와 같이 제조된 담체) 는 담지 촉매 및/또는 벌크 금속 촉매와 배합될 수 있다. 어 떤 실시형태에 있어서, 담지 촉매는 15 족 금속(들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 담지 촉매 및/또는 벌크 금속 촉매는 평균 입자 크기가 약 1 ~ 약 50 마이크론, 약 2 ~ 약 45 마이크론, 또는 약 5~ 약 40 마이크론인 분말로 전환될 수 있다. 이 분말은 담체와 배합되어 금속 담지 (embedded metal) 촉매를 형성하게 된다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 분말은 담체와 배합된 후 표준 (standard) 기술을 사용하여 압출되어 약 80Å ~ 약 200Å 또는 약 90Å ~ 약 180Å, 또는 약 120Å ~ 약 130Å의 범위의 평균 공극 직경을 갖는 공극 크기 분포를 갖는 촉매를 형성할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매를 담체와 배합하게 되면, 금속의 적어도 일부가 최종의 금속 담지 촉매의 표면 아래에 존재할 수 있게 되어, 금속을 담지하지 않은 촉매의 경우보다 더 적은 금속이 표면 위에 존재하게 된다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매의 표면 위에 더 적은 금속을 가지면, 사용중에 금속의 적어도 일부가 촉매 표면으로 이동가능하여, 촉매의 수명 및/또는 촉매 활성이 연장된다. 금속은, 촉매와 원유 공급물의 접촉 중에 촉매 표면의 부식을 통해 촉매 표면으로 이동할 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매는 공극 구조에 의해 특성화될 수 있다. 다양한 공극 구조 파라미터는 공극 직경, 공극 부피, 표면적 또는 이들의 조합을 포함하고, 이에 한정되지 않는다. 촉매는 전체양의 공극 크기 분포 대 공극 직경을 가질 수 있다. 공극 크기 분포의 중간 공극 직경은 약 30Å ~ 약 1000Å, 약 50Å ~ 약 500Å 또는 약 60Å ~ 약 300Å 범위일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매 그램당 최소 0.5 그램의 감마 알루미나를 포함하는 촉매는, 약 50 Å ~ 약 500Å, 약 60Å ~ 약 200Å, 약 90Å ~ 약 180Å, 약 100Å ~ 약 140Å, 또는 약 120Å ~ 약 130Å 범위의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가진다. 다른 실시형태에 있어서, 촉매 그램당 최소 0.1 그램의 세타 알루미나를 포함하는 촉매는, 약 180Å ~ 약 500Å, 약 200Å ~ 약 300Å, 또는 약 230Å ~ 약 250Å 범위의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가진다. 이러한 중간 공극 직경은 통상적으로 최대 1000Å 이다.

어떤 실시형태에 있어서, 공극 크기 분포의 중간 공극 직경은 110Å 이상, 최소 120Å, 최소 130Å, 최소 140Å, 최소 150Å, 최소 200Å, 또는 최소 250Å 이다. 이러한 중간 공극 직경은 통상적으로 최대 300Å 이다. 공극 크기 분포의 중간 공극 직경은 약 115Å ~ 약 290Å, 약 120Å ~ 약 190Å, 약 130Å ~ 약 180Å, 또는 약 140Å ~ 약 160Å 범위일 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 공극 크기 분포를 가진 촉매에서, 공극 총수의 60% 이상이 공극 분포의 중간 공극 직경 중 약 45Å, 약 35Å, 약 30Å, 약 25Å, 또는 약 20Å 이내의 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가진다. 공극 크기 분포의 중간 공극 직경이 최소 180Å, 최소 200Å, 또는 최소 230Å 인 실시형태에 있어서, 그 공극 크기 분포의 공극 총수의 60% 이상이 중간 공극 직경 중 약 50Å, 약 70Å, 또는 약 90Å 이내의 공극 직경을 갖는다. 어떤 실시형태에 있어서, 상기 촉매는 약 180Å ~ 약 500Å, 약 200Å ~ 약 400Å, 또는 약 230Å ~ 약 300Å 범위의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가지며, 이 공극 크기 분포의 공극 총수의 최소 60% 가 중간 공극 직경 중 약 50Å, 약 70Å, 또는 약 90Å 이내의 공극 직경을 갖는다.

어떤 실시형태에 있어서, 공극의 공극 부피가 최소 0.3 cm³/g, 최소 0.7 cm³/g 또는 최소 0.9 cm³/g 일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 공극의 공극 부피가 약 0.3 ~ 약 0.99 cm³/g, 약 0.4 ~ 약 0.8 cm³/g, 또는 약 0.5 ~ 약 0.7 cm³/g 의 범위 내에 있을 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 최소 350Å, 최소 400Å, 최소 500Å, 최소 1000Å, 최소 3000Å 또는 최소 5000Å 의 공극 직경을 가진 공극은 촉매의 총 공극 부피의 최대 10%, 최대 5%, 최대 3%, 최대 1%, 또는 최대 0.5% 를 차지한다. 이러한 공극 직경은 약 350Å ~ 약 5000Å, 약 400Å ~ 약 1000Å, 또는 약 500Å ~ 약 900Å 범위일 수 있다. 이러한 공극 직경을 가진 공극에 의해 제공되는 총 공극 부피는 약 0% ~ 약 9%, 약 0.1% ~ 약 5%, 또는 약 0.5% ~ 약 1% 의 범위일 수 있다.

약 60Å ~ 약 500Å 범위의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가지는 촉매는, 어떤 실시형태에 있어서, 최소 100 m²/g, 최소 120 m²/g, 최소 170 m²/g, 최소 220 m²/g 또는 최소 270 m²/g의 표면적을 가질 수 있다. 이러한 표면적은 약 100 ~ 약 300 m²/g, 약 120 ~ 약 270 m²/g, 약 130 ~ 약 250 m²/g, 또는 약 170 ~ 약 220 m²/g 의 범위일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 성형된 벌크 금속 촉매의 표면적은 최소 30 m²/g, 최소 60 m²/g, 또는 약 10 ~ 약 350 m²/g 범위이다.

어떤 실시형태에 있어서, 벌크 금속 촉매, 담지 촉매 및/또는 촉매 전구체는, 이 분야에 공지된 기술 (예를 들어, ACTICAT^TM 프로세스, CRI International, Inc.) 을 사용하여 황화되어 황화 금속 (사용전에) 을 형성한다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매(들) 및/또는 촉매 전구체를 건조시킨 후 황화시킬 수 있다. 다른 방법으로, 상기 촉매 또는 촉매 전구체를 황 함유 화합물을 포함하는 원유 공급물과 접촉시켜서 현장에서 촉매(들) 및/또는 촉매 전구체를 황화시킬 수도 있다. 현장에서의 황화는, 수소의 존재하에서 기상의 황화수소를 활용하거나 또는 유기황 화합물 (알킬설파이드, 폴리설파이드, 티올, 그리고 설폭사이드를 포함) 과 같은 액상 황화 작용물을 활용할 수 있다. 현장 밖에서의 황화 처리공정들은 시만스 (Seamans) 등에게 허여된 미국특허 제 5,468,372 호 및 미국특허 제 5,688,736 호에 기재되어 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 1 형태의 촉매 ("제 1 촉매") 는, 세타 알루미나 담체와 배합하여 5 ~ 10 족 금속(들)을 포함한다. 제 1 촉매는 최소 180Å, 최소 220Å, 최소 230Å, 최소 250Å, 최소 300Å 또는 최대 500Å 의 중간 공극 직경을 가지는 공극 크기 분포를 가진다. 담체는 담체 그램당 최소 0.1 그램, 최소 0.5 그램, 또는 최소 0.9 그램 또는 최대 0.999 그램의 세타 알루미나를 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 담체는 촉매 그램당 0.1 그램 이하의 알 파 알루미나 함량을 가진다. 촉매는, 어떤 실시형태에 있어서, 촉매 그램당 최대 0.1 그램의 6 족 금속(들) 및 촉매 그램당 최소 0.0001 그램의 6 족 금속(들)을 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 6 족 금속(들) 은 몰리브덴 및/또는 텅스텐이다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 1 촉매는 5 족 금속(들)을 포함할 수 있다. 제 1 촉매는 유기산 금속염 중의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속을 제거할 수 있다. 제 1 촉매는 통상적으로 유기산 금속염의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토류 금속의 적어도 일부를 제거할 수 있고, 그럼으로써 원유 공급물의 점도 및/또는 표면장력을 감소시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 최종 원유 공급물을 제 1 촉매 이후에 위치되는 촉매와 보다 용이하게 접촉하게 된다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 2 형태의 촉매 ("제 2 촉매") 는 담체와 배합하여, 6 ~ 10 족 금속(들)을 포함한다. 제 2 촉매는 110Å 이상의 중간 공극 직경을 가진다. 제 2 촉매는 제 2 촉매의 공극 부피의 최대 10% 를 차지하는 최소 350Å 의 공극 직경을 가진 공극을 가진다. 제 2 촉매는, 어떤 실시형태에 있어서, 제 2 촉매 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.3 그램 범위의 6 족 금속(들)의 총 함량, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.1 그램 범위의 7 ~ 10 족 금속(들)의 총 함량, 및 약 0.00001 그램 ~ 약 0.1 그램 범위의 15 족 원소(들)의 총 함량을 가진다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 2 촉매 담체는 담체 그램당 최소 0.9 그램의 감마 알루미나를 가진다. 제 2 촉매는, 통상적으로 원유 공급물로부터 MCR 에 의해 측정되는 바와 같이 열적 저하를 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거하고, 유기 질 소 함유 화합물의 적어도 일부를 제거할 수 있으며, 또한 원유 공급물로부터 C₅ 아스팔텐의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 제 2 촉매는, 어떤 실시형태에 있어서, 잔여물의 적어도 일부를 제거하고, Ni/Fe/V 의 적어도 일부를 제거하며, 고점도를 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거하고, 및/또는 낮은 API 비중을 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거한다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 3 형태의 촉매 ("제 3 촉매") 는 약 250Å 의 중간 공극 직경을 가질 수 있다. 제 3 촉매는 제 3 촉매의 공극 부피의 최대 10% 를 차지하는 최소 350Å 의 공극 직경을 가진 공극을 가진다. 제 3 촉매는, 통상적으로 원유 공급물로부터 MCR 에 의해 측정되는 바와 같이 열적 저하를 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거하고, 이종원소 함유 화합물의 적어도 일부를 제거할 수 있으며, 및/또는 원유 공급물로부터 C₅ 아스팔텐의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 제 3 촉매는, 어떤 실시형태에 있어서, 고점도 및/또는 낮은 API 비중을 유발하는 성분을 제거한다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 2 촉매(들) 및 제 3 촉매(들)는 공극 부피의 최대 10%, 최대 5%, 최대 3%, 또는 최대 1% 를 차지하는 선택된 공극 직경을 가진 공극 및 선택된 중간 공극 직경을 가진다. 이러한 촉매는 원유 공급물 중의 C₅ 아스팔텐 함량의 감소 및/또는 MCR 에 의해 측정되는 바와 같이 원유 공급물의 열적 저하를 유발하는 성분의 적어도 일부의 감소에 기여한다. 선택된 중간 공극 직경과 선택된 공극 부피를 갖는 촉매를 사용하여 이러한 화합물을 감소시킴으로써, 촉매의 수를 최소화시킬 수 있다. 통상적으로, 원유 공급물은 촉매 활성이 비교적 낮은 종래의 촉매로 우선 처리되어 C₅ 아스팔텐 및/또는 열적 저하를 유발하는 성분을 제거한다. 이러한 유형의 종래 촉매는, 통상적으로 비교적 대량의 C₅ 아스팔텐 및/또는 다른 성분을 촉매의 공극으로 유입시켜 이 공극을 채우도록 함으로써 C₅ 아스팔텐 및/또는 다른 성분을 제거한다. 공극이 채워지면, C₅ 아스팔텐 및/또는 다른 성분은 원유 공급물로부터 물리적으로 제거될 수 있다. 공극이 채워지고/채워지거나 막히게 되면, 종래의 촉매 수명은 줄어들게 된다. 선택된 중간 공극 직경 및 선택된 공극 부피를 가진 촉매는, 어떠한 경우에, 촉매 공극으로 유입하는 C₅ 아스팔텐 및/또는 다른 성분을 제한함으로써, 열적 저하를 유발하는 C₅ 아스팔텐 및/또는 다른 성분을제거한다. 이렇게 함으로써, 촉매와 C₅ 아스팔텐 및/또는 다른 성분을 접촉시킴으로써 촉매의 수명이 줄어들지 않을 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 2 촉매(들) 및/또는 제 3 촉매(들)는 유기산 금속염의 알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 2 촉매(들) 및/또는 제 3 촉매(들)는 원유 공급물의 점도 및/또는 표면장력을 증가시키는 화합물의 형성을 유발하는 유기산 금속염의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토류 금속의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 2 촉매(들) 및/또는 제 3 촉매(들)는 원유 공급물의 비교적 고점도를 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거할 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 4 형태의 촉매 ("제 4 촉매") 는 담체를 6 족 금속(들)과 배합하여 촉매 전구체를 제조함으로써 수득할 수 있다. 통상적으로, 촉매 전구체는 약 2 시간 동안 최소 100℃ 로 가열된다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 4 촉매(들)는 제 4 촉매(들) 그램당 약 0.001 그램 ~ 약 0.03 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.02 그램, 또는 0.008 그램 ~ 약 0.01 그램 범위의 15 족 원소(들) 함량을 가질 수 있다. 제 4 촉매(들)는 본원에 기재된 바와 같이 원유 공급물를 처리하는데 사용될 때 현저한 활성 및 안정성을 나타낼 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 촉매 전구체는 1 이상의 황 화합물의 존재하에서 500℃ 이하의 온도에서 가열된다. 제 4 촉매(들)는 통상적으로 원유 공급물로부터 질소 함유 화합물의 일부를 제거할 수 있다. 질소 함유 화합물을 제거함으로써, 원유 공급물의 부식성에 비하여 원유 생성물의 부식성을 감소시킨다. 제 4 촉매(들)는 원유 공급물의 TAN 을 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거할 수 있고, 유기산 금속염의 금속 일부를 제거할 수 있으며, Ni/V/Fe 의 적어도 일부를 제거할 수 있고, 및/또는 원유 공급물의 고점도를 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거할 수 있다.

제 4 촉매(들)는, 어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물/총 생성물의 안정성을 유지하면서 원유 공급물의 MCR 함량의 적어도 일부를 줄일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 4 촉매(들)는 제 4 촉매(들) 그램당 약 0.0001 그램 ~ 약 0.1 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.05 그램 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.01 그램의 6 족 금속(들)과, 약 0.0001 그램 ~ 약 0.05 그램, 약 0.005 그램 ~ 약 0.03 그램, 또는 약 0.001 그램 ~ 약 0.01 그램의 10 족 금속(들)을 가질 수 있다. 제 4 촉매(들)는 약 300℃ ~ 약 500℃ 또는 약 350℃ ~ 약 450℃ 범위의 온도 및 약 0.1 MPa ~ 약 20 MPa, 약 1 MPa ~ 약 10 MPa, 또는 약 2 MPa ~ 약 8 MPa 범위의 압력에서 원유 공급물의 MCR 을 유발하는 성분의 적어도 일부의 제거를 향상시킬 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 5 형태의 촉매 ("제 5 촉매")는 벌크 금속 촉매일 수 있다. 제 5 촉매(들)는 제 5 촉매(들) 그램당 최소 0.3 그램의 6 ~ 10 족 금속(들)을 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 5 촉매(들)는 또한 바인더를 포함한다. 제 5 촉매(들)는, 어떤 실시형태에 있어서, 6 족 금속(들)을 9 족 금속(들) 및/또는 10 족 금속(들)을 조합한 것을 포함한다. 제 5 촉매(들)는 통상적으로 MCR 에 의해 측정된 바와 같이 열적 저하를 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 제 5 촉매(들)는, 어떤 실시형태에 있어서, C₅ 아스팔텐의 적어도 일부, 이종원소 함유 유기 화합물의 적어도 일부, Ni/V/Fe 총 함량의 적어도 일부, 고점도를 유발하는 성분의 적어도 일부, 및/또는 낮은 API 비중을 유발하는 성분의 적어도 일부를 제거할 수 있다.

제 1 촉매(들), 제 2 촉매(들), 제 3 촉매(들), 제 4 촉매(들), 및 제 5 촉매(들)는 원유 공급물과 접촉할 시 최소 3 달, 최소 6 달, 또는 최소 1 년 동안 최소 370℃, 최소 380℃, 최소 390℃, 최소 400℃, 또는 최소 420℃ 의 온도 및 최소 8 Nm³/m³, 최소 10 Nm³/m³, 또는 최소 14 Nm³/m³ 의 압력에서 안정적일 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물은 제 1 촉매와 접촉한 후에 추가의 촉매와 접촉할 수 있다. 추가의 촉매는 1 이상의 다음 촉매, 즉 제 2 촉매, 제 3 촉매, 제 4 촉매, 제 5 촉매, 본원에 기재된 상업적으로 이용가능한 촉매, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

제 1 촉매(들), 제 2 촉매(들), 제 3 촉매(들), 제 4 촉매(들) 및 제 5 촉매(들)의 다른 실시형태는 또한 본원에 기재된 바와 다르게 제조 및/또는 사용될 수 있다.

본 출원의 촉매(들)를 선정하고, 작업 조건들을 제어하면, 원유 공급물에 대하여 변경된, MCR 함량, 질소 함량, 유기산 금속염의 금속 함량 및/또는 선택된 특성 TAN 및/또는 선택 특성을 갖는 원유 생성물을 제조할 수 있다. 최종 원유 생성물은 원유 공급물보다 개선된 특성을 가질 수 있어서, 이송 및/또는 정제에 보다 적합할 수 있다.

둘 이상의 촉매를 소정의 순서로 배열하면, 원유 공급물에 대한 특성 향상의 순서를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 원유 공급물의 MCR 및/또는 이종원자를 유발하는 성분의 적어도 일부를 줄이기 전에 원유 공급물의 유기산 금속염의 금속을 줄일 수 있다.

촉매의 배열 및/또는 선정은, 어떤 실시형태에 있어서, 촉매 수명 및/또는 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성을 향상시킬 수 있다. 처리공정 중에 촉매 수명 및/또는 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성이 향상되면, 접촉 영역에서의 촉매의 교체없이 접촉 시스템을 최소 3 개월, 최소 6 개월, 또는 최소 1년 동안 작동시킬 수도 있다. 촉매의 수명은 소정의 기간 (예를 들어, 1 달, 2 달, 3 달, 6 달 및/또는 1 년) 동안 접촉 영역의 온도 변화를 측정함으로써 측정될 수 있고, 다른 접촉 조건은 어떤 생성물의 시방서가 유지되도록 비교적 일정하게 유지된다. 처리에 필요한 초기 온도 이상의 약 15℃, 약 13℃, 또는 약 10℃ 의 온도 증가가 필요하다는 것은, 촉매의 효력을 감소시킨다는 것을 나타낼 수 있다.

선택된 촉매를 조합한다면, 처리공정 중의 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성을 유지하면서 (예를 들어, 원유 공급물 P-값을 1.5 이상으로 유지하면서), 그 원유 공급물의 다른 특성들이 변경되기 전에, 그 원유 공급물로부터 MCR 함량의 적어도 일부, Ni/V/Fe 의 적어도 일부, C₅ 아스팔텐의 적어도 일부, 유기산 금속염 중의 금속의 적어도 일부, TAN 에 기여하는 성분의 적어도 일부, 잔여물의 적어도 일부, 또는 이들의 조합들을 저감시킬 수 있다. 다르게는, 원유 공급물을 선택된 촉매와 접촉시킴으로써, C₅ 아스팔텐, TAN 및/또는 API 비중을 증분적으로 감소시킬 수 있다. 증분적으로 및/또는 선택적으로 원유 공급물의 특성들을 변경하는 능력 덕분에, 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성을 처리공정 중에 유지할 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 1 촉매는 원유 공급물로부터 유기산 금속염 중 금속의 적어도 일부를 제거한다. 예를 들어, 원유 공급물에 비하여 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 유기산 금속염 중 금속의 적어도 일부를 줄이면, 하류에 배 치된 다른 촉매의 폐색을 방지하여, 촉매의 재보충없이 접촉 시스템이 작동될 수 있는 시간을 연장시킨다. 원유 공급물로부터 유기산 금속염의 금속의 적어도 일부를 제거하면, 어떤 실시형태에 있어서, 상기 제 1 촉매 후에 배치된 1 이상의 촉매들의 수명을 연장시킬 수 있다.

상기 제 2 촉매(들), 제 3 촉매(들) 및/또는 제 4 촉매(들)은, 제 1 촉매의 하류에 배치될 수 있다. 원유 공급물/총 생성물 혼합물을 제 2 촉매(들), 제 3 촉매(들) 및/또는 제 4 촉매(들)과 추가로 접촉시키면, MCR 함량, Ni/V/Fe 함량, 황 함량, 산소 함량, 점도 및/또는 유기산 금속염 중의 금속 함량을 더욱 저감시킬 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 제 5 촉매(들)는 상업용 촉매의 하류에 배치될 수 있다. 상업용 촉매는 원유 공급물 중 Ni/V/Fe 의 적어도 일부를 제거하는데 사용될 수 있다. 원유 공급물/총 생성물 혼합물을 제 5 촉매(들)와 추가로 접촉시키면, MCR 함량, 황 함량, 질소 함량 및/또는 산소 함량을 저감시킬 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 촉매 선택 및/또는 촉매의 순서를 제어된 접촉 조건 (예를 들어, 온도 및/또는 원유 공급물 유량) 과 조합하면, 원유 공급물에 의한 수소 흡수를 저감시키고, 처리공정 중 원유 공급물/총 생성물 혼합물 안정성을 유지시키며, 또한 원유 공급물의 각 특성들에 대해 원유 생성물의 1 이상의 특성들을 변경시키는데 도움이 된다. 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성은 그 원유 공급물/총 생성물 혼합물로부터의 각종의 상 분리에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 원유 공급물/총 생성물 혼합물에서 원유 공급물 및/또는 원유 생성물 의 불용성, 원유 공급물/총 생성물 혼합물로부터의 아스팔텐의 응집, 원유 공급물/총 생성물 혼합물로부터의 성분들의 침전, 또는 이들의 조합에 기인하여 상 분리가 발생할 수 있다.

접촉 기간 중의 어떤 기간에, 원유 공급물/총 생성물 혼합물에서의 원유 공급물 및/또는 총 생성물의 농도가 변할 수 있다. 원유 공급물/총 생성물 혼합물내의 총 생성물의 농도가 원유 생성물의 형성으로 인해 변함에 따라, 원유 공급물/총 생성물 혼합물내의 원유 공급물의 성분들의 가용성 및/또는 총 생성물의 성분들의 용해도가 변하게 된다. 예를 들어, 원유 공급물은 처리공정의 초기에 원유 공급물에 용해될 수 있는 성분들을 함유할 수 있다. 원유 공급물의 특성 (예를 들어, TAN, MCR, C₅ 아스팔텐, P-값, 또는 이들의 조합들) 이 변함에 따라서, 상기 성분들은 원유 공급물/총 생성물 혼합물 내에 덜 용해될 수 있게 된다. 어떤 경우에, 원유 공급물 및 총 생성물이 두 개의 상을 형성 및/또는 서로 용해될 수 없게 된다. 또한, 용해도의 변동은 원유 공급물/총 생성물 혼합물이 2 이상의 상을 형성하게 한다. 아스팔텐의 응집을 통해 2 개의 상 형성은 원유 공급물 및 총 생성물의 농도의 변동을 가져오고, 및/또는 성분들의 침전은 1 이상의 촉매의 수명을 단축시키게 된다. 추가적으로, 처리공정의 효율이 떨어질 수 있다. 예를 들어, 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 반복된 처리가 소망하는 특성들을 지닌 원유 생성물을 제조하는데 필요할 수 있다.

처리공정 중에, 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 P-값을 모니터하고 처리공 정, 원유 공급물, 및/또는 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성을 평가할 수 있다. 통상적으로, 최대 1.5 의 P-값은 원유 공급물로부터 아스팔텐의 응집이 일반적으로 발생함을 나타낸다. 만일 P-값이 초기에 최소 1.5 라면, 이러한 P-값은 접촉 중에 증가하거나 또는 비교적 안정적이며, 그 후 이 P-값은 원유 공급물이 접촉 중에 비교적 안정함을 나타낸다. 접촉 조건을 제어함으로써, 촉매를 선정함으로써, 촉매의 선택적인 순서에 의해서 또는 이들의 조합에 의해서, P-값에 의해 평가되는 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성을 제어할 수 있다. 이러한 접촉 조건의 제어는 LHSV, 온도, 압력, 수소 흡수량, 원유 공급물 유동, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

본원에 기재된 촉매는 승온 및 승압 상태에서의 점도 및 MCR 함량의 감소를 촉진시키고 또한 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성을 유지하고 및/또는 촉매의 수명을 유지할 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 1 이상의 접촉 영역에서의 온도가 상이하도록 접촉 조건이 제어된다. 상이한 온도에서 작동시키면, 원유 공급물/총 생성물 혼합물의 안정성을 유지하면서 원유 공급물의 특성을 선택적으로 변경하도록 할 수 있다. 상기 원유 공급물은 처리공정의 개시시 제 1 접촉 영역으로 들어간다. 제 1 접촉 온도는 제 1 접촉 영역에서의 온도이다. 다른 접촉 온도 (예를 들어, 제 2 온도, 제 3 온도, 제 4 온도 등) 는 상기 제 1 접촉 영역 뒤에 배치되어 있는 접촉 영역에서의 온도이다. 제 1 접촉 온도는 약 100℃ ~ 약 420℃ 범위 일 수 있으며, 제 2 접촉 온도는, 제 1 접촉 온도와는 다른, 약 20℃ ~ 약 100℃, 약 30 ℃ ~ 약 90℃, 또는 약 40℃ ~ 약 60℃ 범위일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 제 2 접촉 온도는 제 1 접촉 온도보다 더 높다. 접촉 온도가 상이함으로써, 어떠한 경우에, 제 1 및 제 2 접촉 온도가 동일하거나 서로 10℃ 이내의 온도차를 가지는 경우의 TAN 및/또는 C₅ 아스팔텐의 함량의 감소보다 더 큰 정도로 원유 공급물의 TAN 및/또는 C₅ 아스팔텐 함량에 대해 원유 생성물의 TAN 및/또는 C₅ 아스팔텐 함량을 감소시킬 수 있다.

실시예

이하, 담체 제조, 촉매 제조, 그리고 촉매의 선택된 배열 및 제어된 접촉 조건을 가지는 시스템의 실시예들을 설명하지만, 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 벌크 금속 촉매의 제조

도모코스 등에게 허여된 미국특허출원 제 2004/0182749 호에 기재된 바와 같이 벌크 금속 촉매가 제조되었다. 디몰리브덴산 암모늄 (디몰리브덴산 암모늄의 그램당 0.565 그램의 몰리브덴을 갖는 256.1 그램) 및 탄산 니켈 (220.5 그램) 을 교반하면서 (800 rpm) 5 L 의 오토클래브 (Medimex lab autoclave) 내에서 물 (2250 그램) 에 첨가하였다. 금속 화합물을 첨가한 후에, 오토클래브를 밀폐하여 약 80℃ 로 가압 가열하였다.

실리카 분말 (Sipernat

50, Degussa, 독일) 을 수성 암모늄 용액 (25 wt% 암모니아 113 그램 및 물 750 그램) 으로 슬러리화하였다. 오토클래브의 압력 이 제거되고, 이 오토클래브가 개방되며, 오토클래브의 내용물에 실리카 슬러리가 첨가되었다. 오토클래브는 밀폐되고 30 분 동안 교반하면서 (700 rpm) 약 80℃ 로 가압 가열되었다. 가열된 혼합물을 플라스크안으로 펌핑하고, 스프레이 건조기내에서 100℃ ~ 300℃ 의 온도에서 고형물을 건조시켰다.

상기 고형물을 1.3 mm 다이 플레이트를 통하여 압출한 후, 1 시간 동안 300℃ 에서 가열처리하였다. 그 결과 얻어진 벌크 금속 촉매는 촉매 그램당 0.53 그램의 삼산화 몰리브덴, 0.27 그램의 산화 니켈, 및 0.20 그램의 산화 실리카를 갖는다.

실시예 2. 원유 공급물과 벌크 금속 촉매의 접촉

중앙 배치된 열 우물 (thermowell) 을 갖는 관형 반응기는 촉매 베드에 걸쳐 온도를 측정하는 열전대를 구비하였다. 상기 촉매 베드는 상기 열 우물과 반응기의 내벽 사이의 공간을 촉매 및 실리콘 카바이드 (20-그리드, 스탠포드 머트리얼스; 캘리포니아 알리소 비에조에 소재) 로 채워 형성되었다. 이러한 실리콘 카바이드는, 어떠한 경우에, 본원에 기재된 처리공정 조건하에서 낮은 촉매 특성을 갖는 것으로 여겨진다. 모든 촉매는, 그 혼합물을 상기 반응기의 접촉 영역부에 배치하기 전에 동일한 부피의 실리콘 카바이드와 혼합되었다. 반응기로의 원유 공급물 유동은 그 반응기의 상부에서부터 그 반응기의 하부로 가는 것이다. 실리콘 카바이드는 상기 반응기의 하부에 배치되어 하부 담체로서의 역할을 하였다.

상기 실리콘 카바이드의 상부에는 하부 촉매/실리콘 카바이드 혼합물 (36 ㎤) 이 배치되어 하부 접촉 영역을 형성하였다. 하부 촉매는 실시예 1 에서와 같이 제조되었다.

하부 접촉 영역의 상부에는 중간 촉매/실리콘 카바이드 혼합물 (30 ㎤) 이 배치되어 중간 접촉 영역을 형성하였다. 중간 촉매는 220.5Å 의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가지고, 공극 크기 분포에서 전체 공극 개수의 66.7% 는 중간 공극 직경 중 71.4Å 이내의 공극 직경을 갖는다. 중간 촉매는 촉매 그램당 0.08 그램의 몰리브덴, 0.023 그램의 니켈 및 잔부로 알루미나 담체를 포함한다.

상부 촉매/실리콘 카바이드 혼합물 (16 cm³) 은 중간 촉매의 상부에 배치되어 상부 접촉 영역을 형성하였다. 이 상부 촉매는 117Å 의 중간 공극 직경을 가진 공극 크기 분포를 가지고, 공극 크기 분포에서 전체 공극 개수의 66.7% 는 중간 공극 직경 중 20Å 이내의 공극 직경을 갖는다. 상부 촉매는 촉매 그램당 0.04 그램의 몰리브덴, 0.01 그램의 니켈 및 잔부로 알루미나 담체를 포함한다.

상기 상부 접촉 영역의 상부에는 실리콘 카바이드가 배치되어 사공간 (dead space) 을 채우고 예비가열 영역의 역할을 하였다. 예비가열 영역, 상부 접촉 영역, 중간 접촉 영역, 하부 접촉 영역, 및 하부 담체에 대응하는 5 개의 가열 영역을 포함하는 린드버그 노 안에 상기 촉매 베드를 장착하였다.

촉매는 다음의 조건에서 촉매 영역안으로 공급물 그램당 0.0165 그램의 황 및 0.018 그램의 디메틸디설파이드를 갖는 공급물 및 수소 가스를 유입하여 예비가 열되었다 (황화되었다). 반응기에 제공된 황화 공급물에 대한 수소 가스의 비 - 327 Nm³/m³ (2000 SCFB); LHSV-1.5 h^-1; 및 압력 - 4.2 MPa (614.7 psi). 반응기의 하부에서 공급물이 빠져나간 후, 온도는 시간당 19.4℃ 의 비율로 주변온도에서 135℃ 로 상승되고, 10 시간동안 유지되며, 135℃ 에서 279℃ 까지 가열되고, 10 시간 동안 유지되며, 6.31 MPa (914.7 psi) 로 압력을 증가시키고, 343℃ 로 가열되며, 3 시간 동안 유지하고, 204℃ 로 냉각시켰다. 냉각 후, 원유 공급물 (BC-10 브라질) 은 반응기의 상부로 유입되었다.

표 1 에 정리해 놓은 특성을 가진 원유 공급물 (역청, 캐나다) 은 반응기의 상부로 유입되었다. 이 원유 공급물은 예비가열 영역, 상부 접촉 영역, 중간 접촉 영역, 하부 접촉 영역, 및 반응기의 하부 담체를 통하여 유동하였다. 상기 원유 공급물은, 수소 가스의 존재하에서 각각의 촉매와 접촉되었다. 접촉 조건들은 다음과 같다. 반응기에 공급된 원유 공급물에 대한 수소 가스의 비는 656 Nm³/m³ (4000 SCFB), LHSV는 0.2 h^-1, 및 압력은 13.8 MPa (2029.4 psi) 이였다. 상기 3 개의 접촉 영역을 370℃ (700℉) 까지 가열하고, 72 시간 동안 370℃ 에 유지하였다. 그 후, 3 개의 접촉 영역의 온도를 420℃ (788℉) 에 도달할 때까지 매일 5 도씩 390℃ (734℉) 로 증가시킨 후, 약 400 시간 동안 420℃ (734℉) 에서 유지하였다.

총 생성물 (즉, 원유 생성물 및 가스) 이 상기 촉매 베드를 빠져나왔다. 이 총 생성물을 기상-액상 분리기안으로 도입시켰다. 이 기상-액상 분리기에 서, 상기 총 생성물은 원유 생성물과 가스로 분리되었다. 시스템에 대한 가스 입력을 질량유동 제어기로 측정하였다. 상기 시스템을 빠져나오는 가스를 이 가스로부터의 최소 5 개의 탄소 개수를 가진 어떠한 액상 성분을 제거하도록 충분한 온도까지 냉각시켰다. 분리된 가스를 습식 시험계 (wet test meter) 에 의해 측정하였다. 상기 원유 생성물을 주기적으로 분석하여 이 원유 생성물의 성분들의 중량 백분율을 측정하였다. 원유 생성물의 특성을 표 1 에 정리하였다.

표 1 에 도시된 바와 같이, 상기 원유 생성물은, 원유 생성물 그램당, 0.0023 그램의 질소, 0.042 그램의 MCR, 및 0.02 그램의 C₅ 아스팔텐을 가졌다.

실시예 2 에서는, 제어된 접촉 조건에서 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시킴으로써 원유 생성물을 포함한 총 생성물이 생성되는 것을 설명하였다. 1 이상의 촉매는 0.3 그램 이상의 5 ~ 10 족 금속(들)을 가지고 바인더를 포함하였다. 원유 생성물은, 원유 공급물에 비하여 MCR, Ni/V/Fe 함량, 황 함량, 질소 함량, C₅ 아스팔텐, 및 산소 함량이 저감되었다.

실시예 3. 슬러리로서의 촉매와 원유 공급물의 접촉

본 출원에 기재된 벌크 금속 촉매 및/또는 다른 촉매 (원유 공급물의 100 그램당 0.0001 그램 ~ 약 5 그램 또는 약 0.02 그램 ~ 약 4 그램의 촉매) 는, 어떤 실시형태에 있어서, 원유 공급물과 슬러리화되고 다음의 조건에서 반응되었다. 약 85℃ ~ 약 425℃ (약 185℉ ~ 약 797℉) 범위의 온도, 약 0.5 MPa ~ 약 10 MPa 범위의 압력, 소정의 기간 동안 약 16 Nm³/m³ ~ 약 1600 Nm³/m³ 의 원유 공급물에 대한 수소 공급원의 비이다. 원유 생성물을 제조하기에 충분한 반응 시간 후에, 원유 생성물은 필터 및/또는 원심분리기 등의 분리 장치를 사용하여 촉매 및/또는 잔류 원유 공급물로부터 분리되었다. 원유 생성물은 변경된 TAN, 철, 니켈 및/또는 바나듐 함량, 원유 공급물의 MCR 함량에 비하여 감소된 MCR 함량 및 원유 공급물의 C₅ 아스팔텐 함량에 비하여 감소된 C₅ 아스팔텐 함량을 가진다.

본 명세서의 견지에서 보자면, 본 발명의 각종 양태의 다른 변경 및 변형 실시형태가 이 분야의 당업자에게 자명한 것이다. 따라서, 본 명세서는, 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며 또한 이 분야의 당업자들에게 본 발명을 실시하는 통상의 방법을 알리려는 목적의 것이다. 본 명세서에 도시되어 있고 설명된 본 발명의 형태들은 예시적인 실시형태들로 받아들여져야 한다. 본 발명의 이 명세서의 도움으로, 요소 및 재료는 본 명세서에 도시되고 설명되어 있는 요소 및 재료로 치환될 수 있으며, 요소들 및 처리공정들이 역으로도 될 수 있으며, 본 발명의 어떤 특징들은 독립적으로 활용될 수 있음은 이 분야의 당업자에게는 모두 자명한 것이다. 이하의 청구항들에 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는한 본원에 기재된 요소들에 변경을 가할 수 있다.

Claims (15)

1. 원유 생성물의 제조 방법으로서,

   원유 생성물을 포함하는 총 생성물을 제조하기 위해 원유 공급물과 1 이상의 촉매를 접촉시키는 접촉 단계로서, 상기 원유 생성물은 25℃, 0.101 MPa 에서 액상 혼합물이고, 상기 원유 공급물은 이 원유 공급물의 그램당 0.0001 그램 이상의 마이크로 잔류 탄소분 (MCR) 함량을 가지며, 1 이상의 촉매는, 촉매의 그램당 주기율표상의 6 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 0.3 그램 이상 포함하는 6 ~ 10 족 금속 촉매 및 바인더를 포함하는 상기 접촉 단계, 및

   원유 생성물이 원유 공급물의 MCR 함량의 최대 90% 의 MCR 함량을 갖도록 접촉 조건 온도, 압력, 원유 공급물 유동 또는 이들의 조합을 제어하는 제어단계로서, MCR 함량은 ASTM 방법 D4530 으로 측정되는 상기 제어 단계를 포함하는 원유 생성물의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 6 ~ 10 족 금속 촉매는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 6 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 6 ~ 10 족 금속 촉매는 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속 및/또는 주기율표상의 7 ~ 10 족에 있는 1 이상의 금속의 1 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더는 실리카, 알루미나, 실리카/알루미나, 산화 티타늄, 산화 지르코늄, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6 ~ 10 족 금속 촉매는 무정형인 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원유 생성물의 MCR 함량은 원유 공급물의 MCR 함량의 최대 80%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 인 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원유 공급물은 이 원유 공급물의 그램당 0.0001 그램 ~ 0.5 그램, 0.005 그램 ~ 0.1 그램, 또는 0.01 그램 ~ 0.05 그램의 MCR 을 갖는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원유 생성물은 이 원유 생성물의 그램당 0.00001 그램 ~ 0.1 그램, 0.0001 그램 ~ 0.05 그램, 또는 0.001 그램 ~ 0.005 그램의 MCR 을 갖는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원유 공급물은 C₅ 아스팔텐 함량을 가지며, 상기 원유 생성물은 원유 공급물의 C₅ 아스팔텐 함량의 최대 90%, 최대 80%, 최대 70%, 최대 50%, 최대 30%, 또는 최대 10% 의 C₅ 아스팔텐 함량을 가지고, C₅ 아스팔텐은 ASTM 방법 D2007 에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 수소 공급원의 존재하에서 상기 접촉이 실시되며, 접촉 조건 수소 공급원 유동은 원유 생성물을 제조하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 조건은 50℃ ~ 500℃ 범위의 온도, 0.1 MPa ~ 20 MPa 범위의 전체 압력, 0.05 h^-1 이상의 시간당 액공간속도, 및 0.1 Nm³/m³ ~ 100,000 Nm³/m³ 범위의 원유 공급물에 대한 기상 수소 공급원의 비를 포함하는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 촉매는 제 1 추가 촉매를 더 포함하고, 이 제 1 추가 촉매는 100Å 이상의 중간 공극 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 1 이상의 촉매는 제 2 추가 촉매를 더 포함하고, 이 제 2 추가 촉매는 180Å 이상의 중간 공극 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합물을 형성하도록 원유 공급물과 동일하거나 상이한 원유를 원유 생성물과 배합하는 배합 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 이송 연료, 난방 연료, 윤활유 또는 화학물질을 제조하도록 원유 생성물 또는 혼합물을 처리하는 처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원유 생성물의 제조 방법.

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