KR20080045654A - 사이클의 중간 유분에 잔류 물질을 함유하는 탄화수소의해중합 및 중합용 리액터로서 촉매 오일 부유물용 고성능챔버 믹서 - Google Patents

사이클의 중간 유분에 잔류 물질을 함유하는 탄화수소의해중합 및 중합용 리액터로서 촉매 오일 부유물용 고성능챔버 믹서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중간 유분에서 잔류 물질 및 무기 잔류물의 분해가 이루어지는, 고성능 챔버 믹서용 유입 및 배출 시스템의 최적화를 제공한다.

Description

사이클의 중간 유분에 잔류 물질을 함유하는 탄화수소의 해중합 및 중합용 리액터로서 촉매 오일 부유물용 고성능 챔버 믹서{HIGH-PERFORMANCE CHAMBER MIXER FOR CATALYTIC OIL SUSPENSIONS AS A REACTOR FOR THE DEPOLYMERISATION AND POLYMERISATION OF HYDROCARBON CONTAINING RESIDUAL SUBSTANCES TO MIDDLE DISTILLATE IN THE CYCLE}
본 발명은 디젤 생성물의 고체 침전 및 생성물 증류와 함께 하나의 오일 사이클에서 잔류 물질을 함유하는 탄화수소로부터 디젤 오일을 생산하는 방법에 관한 것이다.
이전에 개시된 특허 명세서에서, 입력 및 출력의 구성요소가 일반적인 방식으로만 취급된다. 부차적인 출원의 목적은 이들 구성요소를 정확하게 설명하고, 실시예에서 이 구성요소를 설명하는데 있다. 고성능 챔버 믹서(chamber mixer)가 높은 마이너스 압력을 생성할 수 있고, 따라서 모든 입력 문제가 그에 따라 해소될 수 있기 때문에, 이러한 정확한 설명이 가능하게 된다.
디젤 생성물의 고체 침전 및 생성물 증류와 함께 하나의 오일 사이클에서 잔류 물질을 함유하는 탄화수소로부터 디젤 오일을 최적으로 생산하기 위한 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 디젤 생성물의 고체 침전 및 생성물 증류와 함께 하나의 오일 사이클에서 잔류 물질을 함유하는 탄화수소로부터 디젤 오일을 생산하는 방법에 있어서, 고성능 챔버 믹서가 흡입측의 특정 유입 컨테이너에 연결되고, 압력측의 4개의 제트 증발기에 연결되는, 디젤 오일 생산 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 디젤 오일 생산 방법을 실행하는 장치에 있어서, 챔버 믹서가 흡입측의 유입 컨테이너에 연결되는 연결 라인을 가지고, 압력측의 증발기의 증발기 거터에 연결되는, 디젤 오일 생산 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1을 참조하여, 먼저 본 발명에 따른 디젤 오일 생산 방법이 설명된다. 막힘없는 유입(clogging-free input)을 위해, 고성능 챔버 믹서(10)의 흡입측에, 3개의 유입구를 갖는 유입 컨테이너(2)가 배치된다. 유입 컨테이너(2)의 상단부에 제1 유입구, 잔류 물질 유입구(4)가 배치되며, 잔류 물질 유입구(4)는 크러싱(crushing) 및 미터링 방식(metering manner)으로 작용하는 유입 시스템(3)을 통 하여 유입 컨테이너(2)에 인접한다.
유입되는 물질, 잔류 물질 드라이(5), 잔류 물질(6)로서 또는 플랜트로부터의 잔류 오일, 중화제(7)로서 라임(lime) 또는 소다(soda), 및 믹싱 호퍼(mixing hoper)(9) 내의 촉매는, 호퍼(9) 및 수집 컨테이너(4)를 통하여 유입 시스템(3)으로 들어간다. 호퍼(9) 및 수집 컨테이너(4) 양자 모두는 연속적인 유입을 보증하는 진동기(vibrators)를 구비한다.
유입 컨테이너(2)에서 다른 2개의 유입구는, 오일 수집 컨테이너(15)의 배출구에 배치된 오일 수집 컨테이너(15)에 연결된 사이클 촉매 오일 공급부(10) 및 오일 수집 컨테이너(15)에 연결된 수집 촉매 오일 공급부(11)이다. 이에 따라, 촉매 오일이 사이클에서 라임 잔류물을 보유하는 것도 가능하게 한다.
고성능 챔버 믹서(1)의 압력측에, 압력 라인(12)이 연결된다. 압력 라인(12)은 고성능 챔버 믹서(1)에 생성된 생성물 증기-오일 혼합물을 증발기(evaporator)(14) 내부로 통과시킨다. 압력 라인(12)은 유입된 오일-증기 혼합물을 개방 단부를 갖는 환형의 노즐 내의 천공 시트(perforated sheet)를 통하여 복수개의 부분 제트(partial jets)로 분배하는 분배 거터(distribution gutter)(13)를 포함하고, 부분 제트는 벽을 적시고, 증발기(14)에서 액체의 표면을 가능한 한 크게 한다.
이에 따라, 거의 전체 생성물이 액체로부터 기상으로 분리되고, 증류 컬럼(distillation column)(18)의 위쪽으로 퇴적(deposit)될 수 있고, 가능하다면, 어떠한 생성물도 오일 수집 컨테이너로 들어가지 않게 된다. 디젤 비등 영 역(boiling region)에서 이미 생성된 생성물의 반복된 분할은, 생성물 양을 감소시키고 생성물의 품질을 저하시킨다.
유입 시스템(3)은 오일 수집 컨테이너(15)에서의 레벨을 나타내고 제어하는 레벨 제어 컨테이너(16)에 의해 각각 온,오프 및 속도 제어가 이루어진다. 레벨 제어 컨테이너(16)의 하단부에, 펌프(17)가 배치되는데, 펌프(17)는 오일을 방해물로부터 보호하기 위하여 유입 시스템(3)에 작은 양의 오일을 통과시킨다.
생성물의 증기 측에, 생성물 증기는 증류 컬럼(18)에서 분별 증류에 의해 동반된 오일 입자로부터 정화되고 응축기(condenser)(19)에서 응축된다. 응축에서 발생된 수분 부분은 더 높은 비중 때문에 유입측 상의 파티션(partition)에 의해 응축기(19)에 유지된다.
그곳으로부터, 수분 부분은, 그곳에 위치된 생성물과 아래로 침전되는 수분을 교환함에 의하여 PH 측정 컨테이너(20)로 들어간다. PH 측정 컨테이너(20)에는, PH 측정 프로브(probe)(23) 및 전도성 프로브(22)가 있다. 수분을 전도성 프로브(2)에 이르게 할 때, 어느 정도의 수분이 생성물 수분 컨테이너(21)로 배출되고, 생성물 수분 컨테이너(21)로부터 오버플로 파이프(overflow pipe)로 배출된다.
경량의 생성물, 디젤 또는 연료 오일은, 응축기 내의 분리 시트를 통하여 배출측 상의 생성물 라인(24)으로 들어가고, 기상의 생성물 부분은 생성물 라인(24)에서 생성물과 같이 라인(26)을 통하여 생성물 컨테이너(25)로 들어간다. 일부의 생성물은, 라인(25)을 통하여 상부 베이스(bases)(27) 중 하나 내의 증류 컬럼 내에 제어된 방식으로 되돌아간다.
이때, 컬럼 내의 리턴 양을 제어하도록 제어가 조절된다. 이에 따라 상이한 생성물 품질, 즉 290℃의 평균 비등 온도를 갖는 하계 디젤용 생성물 품질, 270℃의 평균 비등 온도를 갖는 동계 디젤용 생성물 품질, 및 240℃의 평균 비등 온도를 갖는 등유(kerosene)용 생성물 품질을 생성한다. 응축기의 냉각은 물 순환으로 실행되고, 열 교환기(38)는 물 펌프 사이클로 실행된다.
생성물 컨테이너 후방에는, 부압(negative pressure) 하에서 전체 시스템을 유지하는 진공 펌프(37)가 위치된다. 흡입된 기체는 흡입 공기로서 전류 제너레이터에 더해지거나 또는 촉매 배출 공기 정화로 정화된다. 기체가 플랜트로부터 흡입될 때, 이산화탄소가 생물학적 물질로부터 유도되고, 소량의 기체는 누출 결과로부터 유도될 수 있다.
이에 따라, 어떠한 연소 생성물도 플랜트에서 배출될 수 없는 것이 보장된다. 이 때문에, 진공 펌프는 유입량 및 비 반응적인 배출량을 제어하고, 무기 잔류물은 플랜트의 하단부에서 배출된다.
유입 물질의 비반응 부분, 이온 교환 촉매 및 첨가된 라임 또는 소다에 의해 형성되는 염(salts)은, 제어 밸브(30) 및 핫 슬러지 펌프(hot sludge pump)(31)를 통하여 가열 챔버(heat chamber)(32)로 들어간다.
가열 챔버(32)는 전기적으로 550℃까지 가열되고, 내측에 슬러지 입구를 갖는 내열성 증발 컨테이너, 잔류 컨테이너(34)로 들어가는 가열된 무기 물질을 증발기 및 배출 스크류(33)로 리턴하기 위한 증기 리턴 라인을 가지고 있다. 대략, 무기 물질은 유입 물질의 1% 내지 3%이다.
그 후 잔류 컨테이너(34)에 수집되는 물질은, 컨테이너(21)의 물과 혼합된다. 부유물에서 침전되는 물질, 금속, 유리 및 세라믹이 분리되고, 부유물이 여과된다. 필터 잔류물은 재사용가능한 촉매이다. 액체는 형성된 염을 함유하고 폐수로 된다.
컨테이너는, 체크 밸브(35)를 갖는 통기 챔버(vent chamber)를 통하여 정류 컬럼에 연결되는 유입 컨테이너(2)와 같이 릴리브(relieve) 및 압력 밸런스 라인을 가지고 있다. 또한, 모든 열 전달 부품은 표면 상의 알루미나 섬유 매트(alumina fibre mat) 및 그 위의 절연 매트(isolating mat)와 이중으로 절연되어 있다. 열전달 부품의 외측에는, 커버 시트가 배치되며, 커버 시트는 터빈의 밀폐 챔버로서 형성되고, 작은 초과압을 견딜 수 있다.
일 실시예에 따른 디젤 오일 생산 방법이 설명된다. 200 ㎾의 전력을 갖는 고성능 챔버 믹서(1)는, 37 ㎾의 크러싱 및 미터링 기어 펌프인, Correau Paris사의 Correau pump에서 800l의 용적을 갖는 수집 컨테이너(2)로부터 고체를 흡입한다. 위쪽에 위치된 컨테이너는 2m3의 용량을 가지고 있다. 연결 라인은 DN 50이다.
수집 컨테이너(2)와 오일 수집 컨테이너(15) 사이의 연결 라인은 상대적으로 작아 높은 오일 배출 속도 및 제어된 부압으로 수집 컨테이너 내에서 높은 혼합 작용을 가능하게 한다. 연결 라인은 1.5 인치의 직경을 가지고 있고, 유입 시스템(3)에 위치된 재료에 따라 수집 컨테이너(2)의 부압을 제어하는 밸브를 포함한 다. 체크 밸브(36)를 갖는 릴리브 라인(relieve line)은 3/4 인치의 직경을 가지고 있다.
증발기(14)는 2m3의 용량을 가지고, 80 mm의 폭을 갖는 분배 거터(13) 및 8 mm의 구멍 직경을 갖는 3열의 구멍을 포함하고, 구멍의 내측 열 및 외측 열은 중앙으로부터 벽 및 내측 공간을 향하여 경사진 보어(bores)를 가지고 있다. 아래쪽에 배치된 오일 수집기(15)는 1.5 m3의 용적을 가지고, 레벨 컨테이너는 100 리터의 용적을 가지고 있다.
정류 컬럼(18)은 600 mm의 직경을 갖는 52개의 버블 캡(bubble caps)을 각각 갖는 15개의 버블 트레이(bubble trays)를 포함한다. 응축기(19)는 300 리터의 용적을 가지고 있다. 배출 시스템은 플라스틱 부품이 없는 핫 슬러지 펌프를 갖는 제어 밸브(30) DN50을 가지고 있고, 가열 챔버(32), 15 ㎾ 전력을 갖는 company Nabertherm사의 가열로(heating furnace), 및 응축 루프(loops)와 분리되어 구비된, 1.5 인치의 직경을 갖는 증발기(14) 내지 증기 파이프(35)에 연결된다.
잔류 출구(33)는 200 mm의 직경을 가지고 1 m3의 용적을 갖는 잔류 컨테이너(34)에 연결된 연결부를 따라 밀폐 덮개(closure envelope)를 갖는 스크류이다. PH 컨테이너(20)로의 라인은 1.5 인치의 직경을 가지고, PH 컨테이너(20)는 전도성 센서(22) 및 PH 케이지(23)를 가지며 0.5 m3의 용적을 가지고 있다. 물 수집 컨테이너(21)는 1 m3의 용적을 가지고 있다.
본 발명에 따른 디젤 오일 생산 방법을 실행하는 장치가 도 2를 참조하여 설명된다. 고성능 챔버 믹서(101)의 흡입 측에, 유입구를 가지는 유입 컨테이너(102)가 배치된다. 유입 컨테이너(102)의 상단부에, 기어 및 미터링 인서트(metering insert)를 갖는 유입 시스템(103)을 통하여 유입 컨테이너(102)에 인접하는 잔류 물질 유입구(104), 즉 제1 유입구가 위치된다.
유입구, 잔류 물질 드라이(105), 잔류 물질(106)로서 또는 플랜트로부터의 잔류 오일, 중화제(107)로서 라임 또는 소다, 및 믹싱 호퍼(109) 내의 촉매(108)는, 호퍼(109) 및 수집 컨테이너(104)를 통하여 유입 시스템(103)에 연결된다. 호퍼(109) 및 수집 컨테이너(104) 양자 모두는 진동기를 구비하고 있다.
유입 컨테이너(102)에서 다른 2개의 유입구는, 오일 수집 컨테이너(115)와 연결된 사이클 촉매 오일 공급부(110), 및 오일 수집 컨테이너의 배출구에 배치되고 오일 수집 컨테이너(115)와 연결된 수집 촉매 오일 공급부(111)이다.
압력 라인(112)은 고성능 챔버 믹서(101)의 압력측에 연결된다. 압력 라인(112)은 고성능 챔버 믹서(101)를 증발기(114)에 연결시킨다. 증발기(114)는, 내측에 개방 단부를 갖는 환형의 노즐 내에 천공 시트를 구비한 분배 거터(113)를 포함한다.
유입 시스템(103)은 레벨 제어기(116)에 연결된다. 레벨 제어기(116)는 레벨 프로브를 포함한다. 레벨 제어기(116)의 하단부에는 펌프(117)가 배치되며, 펌프(117)는 유입 시스템(103)에 연결되는 연결 라인을 가지고 있다.
증발기(114)는 정류 컬럼(118)에 연결된다. 정류 컬럼(118)의 상단부에는 응축기(119)가 배치되며, 응축기(119)는 내부에 파티션을 가지고 있다. 응축기(119)는 유입측에 PH 측정기(120)에 대한 연결부를 가지고 있다. 전도성 프로브(122)는 PH 측정기(120)에 연결되고, 물 배출 밸브(water drain valve)에 전자적으로 연결된다.
유입측의 반대측에 위치하는 응축기의 일측에는, 라인(124, 126)이 하부 및 상부에 연결되는데, 라인(124, 126)은 디젤 생성물 컨테이너(125)에 연결된다. 조절 밸브(128)가 라인(124)에 배치되고, 조절 밸브(128)는 정류 컬럼에 연결 라인으로 연결된다. 조절 밸브(128)는 전자 제어로 제어되고, 온도 측정으로 조절된다. 이 제어는 하계용 디젤, 동계용 디젤 및 등유에 대한 지시(indications)를 가지고 있다.
냉각측에서, 응축기(19)는 사이클 워터 펌프를 갖는 열교환기(138)에 연결되어 있다. 생성물 컨테이너 뒤쪽에는, 플랜트의 모든 부품에 연결되는 진공 펌프(137)가 위치된다.
오일 수집기(115)의 하단부에는, 잔류물 배출 밸브(130)가 배치된다. 잔류물 배출 밸브(130)는 핫 슬러지 펌프(131) 및 가열 챔버(132)에 연결된다. 가열 챔버(132)는 전기적으로 가열된 로(furnace) 내에 위치되고, 핫 슬러지 펌프(131)에 연결된 유입구 이외에 증기 파이프(135)를 가지고 있다.
또한 증기 파이프(135)는 절연되고 드레인 콕크(drain cocks)를 갖는 응축 루프를 가지며 증발기(114)에 연결된다. 가열 챔버(132)는 출구측에 배출 스크류(133)를 가지고 있고, 배출 스크류(133)는 애시 컨테이너(ash container)(134)에 연결된다.
부유물 챔버가 잔류 컨테이너(134)의 다음에 연결되고, 잔류 컨테이너(134)는 물 컨테이너(121)에 연결되는 연결 라인을 가지고 있고 2개의 배출구를 가지고 있다. 상측의 배출구는 촉매 슬러지에 적당한 필터 프레스(filter press)에 연결되고, 하측의 배출구는 세라믹, 금속 및 유리용의 재사용가능한 재료 컨테이너에 연결된다.
컨테이너는, 체크 밸브(135)를 갖는 통기 챔버(venting chamber)를 통하여 정류 컬럼에 연결되는 유입 컨테이너(102)와 같이 릴리브(relieve) 및 압력 밸런스 라인을 가지고 있다. 또한, 모든 열 전달 부품은 표면 상의 알루미나 섬유 매트 및 그 위의 절연 매트와 이중으로 절연되어 있다. 열 전달 부품의 외측에는, 커버 시트가 배치되며, 커버 시트는 터빈의 밀폐 챔버로서 형성되고, 작은 초과압을 견딜 수 있다.
일 실시예에서 본 장치가 설명된다. 200 ㎾의 전력을 갖는 고성능 챔버 믹서(101)는, 800l의 용적을 갖는 수집 컨테이너(102)에 연결되는 연결 라인을 가지고 있다. 수집 컨테이너(102)는 37 ㎾의 크러싱 및 미터링 기어 펌프인, Correau Paris사의 Correau pump에 연결되는 상부 연결 라인을 가지고 있다. 위쪽에 위치된 컨테이너는 2m3의 용량을 가지고 있다. 연결 라인은 DN 50이다.
수집 컨테이너(102)와 오일 수집 컨테이너(115) 사이의 연결 라인은 상대적으로 작고 1.5 인치의 직경을 가지고 있고, 유입 시스템(103)의 레벨에 위치된 재 료에 따라 수집 컨테이너(102)의 부압을 제어하는 밸브를 포함한다. 체크 밸브(136)를 갖는 릴리브 라인은 3/4 인치의 직경을 가지고 있다.
증발기(114)는 2m3의 용량을 가지고, 80 mm의 폭을 갖는 분배 거터(113) 및 8 mm의 구멍 직경을 갖는 3열의 구멍을 포함하고, 구멍의 내측 열 및 외측 열은 중앙으로부터 벽 및 내측 공간을 향하여 경사진 보어를 가지고 있다. 아래쪽에 배치된 오일 수집기(115)는 1.5 m3의 용적을 가지고, 레벨 컨테이너는 100 리터의 용적을 가지고 있다.
정류 컬럼(118)은 600 mm의 직경을 갖는 52개의 버블 캡을 각각 갖는 15개의 버블 트레이를 포함한다. 응축기(119)는 300 리터의 용적을 가지고 있다. 배출 시스템은 플라스틱 부품이 없는 핫 슬러지 펌프를 갖는 제어 밸브(130) DN50을 가지고 있고, 가열 챔버(132), 15 ㎾ 전력을 갖는 company Nabertherm사의 가열로, 및 응축 루프(loops)와 절연되어 구비된, 1.5 인치의 직경을 갖는 증발기(114) 내지 증기 파이프(135)에 연결된다.
잔류 배출구(133)는 200 mm의 직경을 가지고, 1 m3의 용적을 갖는 잔류 컨테이너(34)와 연결된 연결부를 따라 밀폐 덮개를 갖는 스크류이다. PH 컨테이너(120)로의 라인은 1.5 인치의 직경을 가지고, PH 컨테이너(120)는 전도성 센서(122) 및 PH 케이지(123)를 포함하며 0.5 m3의 용적을 가지고 있다. 물 수집 컨테이너(121)는 1 m3의 용적을 가지고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 플랜트의 개략도이다.
도 2는 도 1의 플랜트의 개략도이다.

Claims (8)

  1. 디젤 생성물의 고체 침전 및 생성물 증류와 함께 하나의 오일 사이클에서 잔류 물질을 함유하는 탄화수소로부터 디젤 오일을 생산하는 방법에 있어서,
    고성능 챔버 믹서(chamber mixer)(1)가 흡입측에서 특정 유입 컨테이너에 연결되고, 압력측에서 4-제트 증발기(four-jet evaporator)(14)에 연결되는, 디젤 오일 생산 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    유입 컨테이너(2)는, 잔류 물질 유입측에서 밀폐의 크러싱 유입 펌프(crushing input pump)를 포함하고, 오일측에서 오일 수집 컨테이너(15)로부터 아래의 2개의 라인에 연결되는, 디젤 오일 생산 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 증발기에 증류 컬럼(distillation column)이 연결되는, 디젤 오일 생산 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오일 수집 컨테이너는 펌프를 통하여 가열 챔버(heat chamber)에 연결되고, 가열 챔버는 잔류물을 가열하여 450℃ 내지 500℃에서 탄화수소의 증발을 완 료시키는, 디젤 오일 생산 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 디젤 오일 생산 방법을 실행하는 장치에 있어서,
    챔버 샤프트 믹서(chamber shaft mixer)(101)가 흡입측에서 유입 컨테이너(102)에 연결되는 연결 라인을 가지고, 압력측에서 증발기(114)의 증발기 거터(gutter)(113)에 연결되는, 디젤 오일 생산 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 챔버 샤프트 믹서(101)는 이중으로 절연되고(isolate), 절연 주위에 오일 기밀식 외부 덮개(oil-tight outer envelope)를 포함하는, 디젤 오일 생산 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 유입 컨테이너(102)에 연결되는 오일 수집 컨테이너(115)는, 핫 슬러지 펌프를 통하여 가열 챔버의 컨테이너에 연결된 제어가능한 배출 밸브를 포함하는, 디젤 오일 생산 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가열 챔버는 전기 가열로(heating furnace)에 의해 가열되고,
    상기 가열로는, 적어도 550℃에 이르며, 상기 가열 챔버로부터 배출 스크류(ouput screw)(133)를 통하여 증발기(113) 및 애시 컨테이너(ash container)(134)에 연결되는 연결 라인을 가지고 있는, 디젤 오일 생산 장치.
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