KR20110122099A - 중질 탄화수소 제거 시스템 및 방법 - Google Patents

중질 탄화수소 제거 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 장치 및 방법이 본원에 개시되어 있다. 상기 장치는 중질 탄화수소를 경질 탄화수소 내로 추출하고, 중질 탄화수소가 제거된 용매 스트림을 제공한다. 2회의 물 세척 단계를 이용하여 경질 탄화수소 중의 중질 탄화수소 용액으로부터 잔류 용매를 제거한다. 몇몇 실시형태에서, 용매 스트림의 후속적인 배치(batch)를 가공하기 위해 제 2 물 세척액을 이용한다. 중질 탄화수소 및 용매는 회수되어 추가로 가공될 수 있다. 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 방법이 또한 본원에 개시되어 있다.

Description

중질 탄화수소 제거 시스템 및 방법{HEAVY HYDROCARBON REMOVAL SYSTEMS AND METHODS}
본 발명은 중질 탄화수소 제거 시스템 및 방법에 관한 것이다.
관련 출원서의 교차 참조
본 출원서는 2008년 12월 09일자로 출원된 미국 가출원 제 61/121,153 호의 우선권을 주장하며, 이는 본원에서 전체가 참고로 인용된다.
연방 후원 연구에 관한 진술서
적용되지 않음.
역청(bitumen), 케로겐(kerogen), GILSONITE®(광물 유인타석(mineral uintahite)의 상표명) 및 타르와 같은 중질 탄화수소는 석유 산업에서 종종 접하게 되는 고분자량 탄화수소이다. 이들 중질 탄화수소는 주위 온도에서 진한 점성 액체에서부터 고체에 이르기까지 다양하며, 일반적으로는 유용한 형태로 회수하기는 어렵다. 예를 들어, 중질 탄화수소 원유 및 천연 역청은, 이들의 낮은 비중 및 높은 점도로 인해 저장소 또는 제련 스트림 내에서 유동하는 이들의 능력이 저해되기 때문에 취급하기가 어렵다. 추가로, 중질 탄화수소는 시간이 지남에 따라 제련소의 다양한 가공 스트림 내에서 축적될 수 있으며, 이는 시스템 출력을 차단하거나 고액의 공정 정지 시간을 요구하게 된다.
석유 화학 제품의 제련 가공에서 중질 탄화수소가 문제가 있을지라도, 중질 탄화수소가 유용하게 사용되는 다수의 응용이 있다. 예를 들어, 중질 탄화수소는 도로 포장, 및 지붕 또는 방수 응용에 사용되는 조성물을 포함한 아스팔트 및 타르 조성물로서 사용되어 왔다. 또한 중질 탄화수소는 올레핀 및 가솔린과 같이 보다 경질의 탄화수소로의 전환을 위한 공급 원료이다. 전형적으로, 중질 탄화수소의 보다 경질의 탄화수소로의 전환은, 예를 들어 열분해 공정 및 수소화분해 공정에 의해 달성된다.
상기의 관점에서, 제련소에서 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 용이하게 분리하기 위한 장치 및 방법은 상당한 이점을 가질 수 있다. 이 같은 장치 및 방법은 제련 공정 스트림의 보다 효율적인 운행을 가능케 하고, 추가의 가공을 위해 중질 탄화수소를 유용한 형태로 제공할 수도 있다.
발명의 요약
다양한 실시형태에서, 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 제 1 추출부, 제 2 추출부 및 제 1 추출부에 결합된 경질 탄화수소 유입선을 포함한다. 제 1 추출부는 제 1 물 유입선, 용매 스트림 유출선 및 제 1 중질 탄화수소 유출선을 포함한다. 제 1 중질 탄화수소 유출선은 제 2 추출부에 결합되어 있다. 제 2 추출부는 제 2 물 유입선, 제 2 물 유출선 및 제 2 중질 탄화수소 유출선을 포함한다. 제 2 물 유출선은 제 1 물 유입선에 인접해 있다.
기타 다양한 실시형태에서, 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 장치는 제 1 추출부, 제 2 추출부 및 제 1 추출부에 결합된 경질 탄화수소 유입선을 포함한다. 제 1 추출부는 제 1 물 유입선, 용매 스트림 유출선 및 제 1 중질 탄화수소 유출선을 포함한다. 제 1 중질 탄화수소 유출선은 제 2 추출부에 결합되어 있다. 제 1 물 유입선은 응축형 스트리핑 스팀(condensed stripping steam)에 의해 공급된다. 제 2 추출부는 제 2 물 유입선, 제 2 물 유출선 및 제 2 중질 탄화수소 유출선을 포함한다.
기타 다양한 실시형태에서, 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 a) 적어도 하나의 용매에 용해된 중질 탄화수소를 함유하는 제 1 혼합물 배치(batch)를 제공하는 단계, b) 경질 탄화수소 세척액으로 제 1 혼합물 배치를 추출하는 단계, c) 제 1 물 세척액으로 제 1 혼합물 배치를 세척하여 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림, 및 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소 스트림을 제조하는 단계, d) 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림을 제거하는 단계, e) 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소 스트림을 제 2 물 세척액으로 세척하는 단계, f) 제 2 물 세척액을 제거하는 단계, 및 g) 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소를 함유하는 유출 스트림을 분리하는 단계를 포함한다.
상기에는 후술될 상세한 설명을 보다 용이하게 이해하기 위해 본 발명의 특징을 보다 광범위하게 개시되어 있다. 본 발명의 부가적인 특징 및 이점은 하기에 개시될 것이며, 이는 특허청구범위의 청구대상을 형성한다.
본 발명에 따른 장치 및 방법은 제련 공정 스트림을 보다 효율적으로 운행할 수 있으며, 중질 탄화수소의 추가적인 가공을 통해 유용한 형태로 제공될 수 있다.
본 발명 및 이의 이점을 보다 완전하게 이해하기 위해, 본 발명의 특정 실시형태를 기술하고 있는 첨부된 도면과 함께 인용되도록 하기 상세한 설명을 참고한다. 하기 도면에서:
도 1은 예시적인 중질 탄화수소 제거 시스템을 나타내고;
도 2는 용매 재생 시스템에 대한 중질 탄화수소 제거 시스템의 예시적인 결합을 나타낸다.
하기 상세한 설명에서, 본원에 개시된 본 발명의 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 세부사항은 특정의 양, 크기 등과 같이 개시된다. 그러나 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이 같은 특정 세부사항 없이도 본 발명을 실시할 수 있다는 것이 자명할 것이다. 다수의 경우, 이 같은 고려 사항 등과 관련한 세부사항이 본 발명의 완전하게 이해하기 어렵지 않으며 관련 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 숙련된 기술 범위 내에 있는 한, 이 같은 세부사항은 생략된다.
일반적으로 도면을 참고하면, 실례는 본 발명의 특정의 실시형태를 개시할 목적이지, 이를 한정하기 위함을 아닌 것으로 이해될 것이다. 도면은 일정한 비율로 도시할 필요는 없다.
그러나 본원에서 사용된 대부분의 용어는 당해 기술분야의 숙련자에게 인지 가능할지라도, 명확하게 한정되지 않는 경우에 용어는 당해 기술분야의 숙련자에 의해 허용되는 의미를 채택하는 것으로 해석되어야 하는 것으로 이해되어야 한다. 용어의 구성이 무의미하거나 본질적으로 무의미하게 될 수 있는 경우, 정의는 웹스터 사전(3판, 2009년)에서 인용되어 있어야 한다. 정의 및/또는 해석은 관련성이 있는지 없는지 간에 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급하지 않는 한, 또는 상기 인용이 유효성(validity)을 유지하기 위해 필요한 경우, 기타 특허 출원서, 특허 또는 공개공보로부터 인용되어 있지 않아야 한다.
본원에서 사용된 바와 같은 "라피네이트(raffinate)"란 용어는, 예를 들어 경질 탄화수소를 지칭한다.
예를 들어, 추출 증류 시스템과 같은 제련 시스템에서의 중질 탄화수소의 축적(buildup)은, 특히 상기 시스템에서 폐쇄 루프형 순환이 이루어지는 경우에 문제가 될 수 있다. 종종 중질 탄화수소의 비등점이 폐쇄 루프형 시스템에서 제조되는 물질의 비등점에 근접한 경우에, 예를 들어 시간이 지남에 따라 중질 탄화수소의 축적이 점점 나타난다. 이 같은 경우, 단순한 증류에 의한 중질 탄화수소의 분리는 어려울 수 있거나, 다르게는 에너지 효율이 낮다. 분리가 어렵고, 시간이 지남에 따라 중질 탄화수소가 축적되는 경우, 제련 시스템의 성능이 손상될 수 있다. 중질 탄화수소의 분리가 용이하게 달성되지 않는 경우, 제조 품질 및 최적의 시스템 성능을 유지하기 위해 종종 대안적인 분리 방법이 사용된다. 후술될 검토에서, 추출 증류를 이용한 예시적인 제련 공정이 개시된다. 그러나 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본원에 개시된 중질 탄화수소의 제거 장치 및 방법이 중질 탄화수소를 제거하기에 바람직한 임의의 다수의 제련 공정에 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 하기 본원에서 검토될 장치 및 방법은 경질 탄화수소의 추출을 혼입하여 추출 증류 공정에서 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거한다. 상기 장치 및 방법은, 제조된 중질 탄화수소 유출 스트림이 아니라 상기 장치를 작동하고 상기 방법을 실시하는 경우에 다루어야 하는 매우 적은 양의 물 및 유기 폐기물 스트림이 존재한다는 점에서 현존하는 장치 및 방법에 대해 이점을 갖는다.
다양한 실시형태에서, 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 제 1 추출부, 제 2 추출부 및 제 1 추출부에 결합된 경질 탄화수소 유입선을 포함한다. 제 1 추출부는 제 1 물 유입선, 용매 스트림 유출선 및 제 1 중질 탄화수소 유출선을 포함한다. 제 1 중질 탄화수소 유출선은 제 2 추출부에 결합되어 있다. 제 2 추출부는 제 2 물 유입선, 제 2 물 유출선 및 제 2 중질 탄화수소 유출선을 포함한다. 제 2 물 유출선은 제 1 물 유입선에 인접해 있다. 상기 장치는 중질 탄화수소를 함유하는 용매 스트림의 배치식 가공을 가능케 한다. 상기 장치는 특정 실시형태에서는 연속적으로 작동될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 장치는, 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위해 필요한 것으로 간주되는 경우에 용매 스트림을 모니터링하고 상기 장치를 자동적으로 가동(activation)하기 위한 검출 센서를 포함한다. 예를 들어, 용매 스트림에서 중질 탄화수소의 한계 농도(threshold concentration)에 도달할 수 있으며, 상기 장치의 작동을 개시할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 용매 스트림의 유속은 중질 탄화수소의 제거가 수행되어야 한다는 것을 암시하는 사건(event)을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 용매 스트림에 중질 탄화수소가 축적됨에 따라 용매 스트림의 점도는 최적의 시스템 작동을 위해 매우 높아질 수 있으며, 용매 스트림의 점도에 기초한 장치의 가동이 발생할 수 있다. 또한 중질 탄화수소의 제거 장치는, 예를 들어 용매 스트림에서 특정 허용 가능한 수준을 초과한 중질 탄화수소의 농도를 검출함으로써 자동적으로 개시될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 허용 가능한 수준은 약 1 중량%의 중질 탄화수소이고, 기타 실시형태에서는 약 5 중량%이고, 기타 실시형태에서는 약 10 중량%이고, 기타 실시형태에서는 약 20 중량%이고, 기타 실시형태에서는 약 30 중량%이고, 기타 실시형태에서는 약 40 중량%이고, 기타 실시형태에서는 약 50 중량%이고, 또한 기타 실시형태에서는 약 50 중량% 초과이다. 중질 탄화수소의 농도 검출은, 예를 들어 점도 측정에 의해 달성될 수 있다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 용매 스트림 중의 중질 탄화수소의 농도가 적어도 초기에는 추출 증류가 실행되는 미가공 석유 공급물 중의 중질 탄화수소의 농도에 의존할 것이라는 것을 인지할 것이다.
상기 장치의 다양한 실시형태에서, 용매 스트림은 폐쇄 루프형 용매 스트림을 포함한다. 상기 본원에서 검토된 바와 같이, 폐쇄 루프형 용매 스트림은 중질 탄화수소의 축적에 도움이 된다. 다양한 실시형태에서, 상기 장치는 용매 스트림 유출선에 결합된 용매 재생 시스템을 추가로 포함한다. 예를 들어, 용매는 용매 스트림 유출선으로부터 제거되고, 용매 재생 시스템에 의해 재생되며, 추출 증류 시스템으로 다시 배치될 수 있다. 이 같은 용매 재생 시스템은, 예를 들어 용매를 추출 증류 시스템으로 다시 배치하기 이전에 용매로부터 물을 제거하기 위한 공정 및 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 용매 재생 시스템은 2단계 기화 시스템이다.
다양한 실시형태에서, 상기 장치는 추출 증류 시스템에 결합되어 있다. 상기 장치가 추출 증류 시스템에 결합되어 있는 실시형태에서, 추출 증류는 방향족 화합물의 추출 증류를 위해 사용될 수 있다. 방향족 화합물로는, 예를 들어 벤젠, 톨루엔 및 자일렌을 들 수 있다.
중질 탄화수소의 한계 농도가 폐쇄 루프형 추출 증류 시스템에서 검출되는 경우, 중질 탄화수소를 함유하는 용매의 제어량은 자동적으로 전달되어, 본원에 개시된 중질 탄화수소의 제거 장치에 의해 가공된다. 도 1은 예시적인 중질 탄화수소 제거 시스템(100)을 나타낸다. 중질 탄화수소 제거 시스템은 제 1 추출부(120) 및 제 2 추출부(130)를 포함한다. 용매 중의 중질 탄화수소를 함유하는 용매 공급원(101)은 경질 탄화수소 유입선(102)으로부터 공급된 경질 탄화수소(LHC)로 처리된다. 경질 탄화수소 공급물은 용매 중의 중질 탄화수소 혼합물을 희석시킨다. 혼합은, 예를 들어 용매/LHC 고정식 혼합기(103)에서 이루어진다. 중질 탄화수소는 경질 탄화수소에서 추출된다. 제 1 물 세척액은 제 1 물 유입선(104)으로부터 공급된다. 제 1 물 유입선(104)으로부터의 물과 중질 탄화수소의 용매/LHC 혼합물과의 혼합은 물/용매/LHC 고정식 혼합기(105)에서 일어난다. 또한 상기 장치는 2개의 분리기(106,107)를 포함한다. 제 1 단계 분리기(106)는 물-함유 상으로서 분리기의 바닥부로부터 용매의 제거를 달성한다. 수계 상(water-based phase)의 제거는 용매 스트림 유출선(112)을 통해 이루어진다. 현재 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림은 추출 증류 시스템으로의 재배치를 위해 추가로 가공될 수 있다. 대안적으로, 용해된 용매를 함유하는 물-함유 상은 용매 회수, 물 재순환, 처분 또는 이들의 조합을 위해 추가로 가공될 수 있다. 제 1 단계 분리기(106)에 남아 있는 상부 상(top phase)은 경질 탄화수소 추출물에 용해된 중질 탄화수소를 포함한다.
제 1 단계 분리기(106) 중의 상부 상은 경질 탄화수소 추출물 중이 중질 탄화수소와 함께 소량의 용해되거나 혼합된 용매를 함유한다. 중질 탄화수소의 처분 또는 추가의 가공을 위해, 경질 탄화수소 추출물에 용해된 중질 탄화수소로부터 잔류 용매를 제거하는 것이 유리하다. 제 1 단계 분리기(106)의 물-함유 상 중의 다수의 용매를 제거한 이후, 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소는 제 1 중질 탄화수소 유출선(113)을 통해 제 1 단계 분리기(106)로부터 전달되고, 제 2 물 유입선(108)으로부터 공급된 신선한 물과 혼합된다. 경질 탄화수소 중의 중질 탄화수소의 혼합은 물/중질 탄화수소/LHC 고정식 혼합기(109)에서 발생한다. 이어, 혼합물은 제 2 단계 분리기(107)에 전달된다. 중질 탄화수소/LHC 상 중의 잔류 용매는 제 2 물 세척액 내로 추출되고, 제 2 단계 분리기(107)에서 바닥층으로서 제거된다. 중질 탄화수소 상은 제 2 단계 분리기(107)에서 상부층으로서 분리되고, 제 2 중질 탄화수소 유출선(110)을 통해 중질 탄화수소 유출 스트림으로서 제거된다. 제 2 중질 탄화수소 유출선(110)을 통해 수득된 중질 탄화수소는 추가의 가공을 위해 경질 탄화수소 용액에 용해된 상태로 유지된다. 예를 들어, 경질 탄화수소는 추가의 가공 도중에 제거될 수 있거나, 중질 탄화수소 생성물이 직접 처리될 수 있다.
제 2 단계 분리기(107)의 바닥부로부터 제거된 물 세척액은 주로 제 1 단계 분리기(106)에서 중질 탄화수소/LHC 혼합물로부터 분리되지 않은 미량의 용매를 함유한다. 상기와 같이, 이 같이 수득된 물 세척액은 보다 많은 량의 용매를 제거하기 위해 세척액으로서 다시 사용하기에 적합하다. 본원에 개시된 장치는 제 2 물 유출선(111)을 포함하여, 제 2 단계 분리기(107)로부터 제거된 물 세척액은 용매에 용해된 제 2 중질 탄화수소 배치용 제 1 물 세척액으로서 이용될 수 있다. 제 2 물 유출선(111)은 제 1 물 유입선(104)에 인접해 있다. 제 2 물 유출선(111)은 중질 탄화수소 분리 장치(100)가 폐쇄 루프형 시스템으로서 작동하도록 한다. 제 2 물 유출선(111)에 의해 제공되는 폐쇄 루프형 구성이 유리한데, 이는 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소의 연속적인 배치식 분리를 가능케 하기 때문이다. 추가로, 후속적인 추출 배치에서 제 1 물 세척액에 대해 제 2 물 세척액을 이용하는 것은 폐수 처리 비용을 줄이고, 폐수와 일반적으로 연관된 기타 고려사항을 완화시킨다.
기타 다양한 실시형태에서, 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 장치는 제 1 추출부, 제 2 추출부 및 제 1 추출부에 결합된 경질 탄화수소 유입선을 포함한다. 제 1 추출부는 제 1 물 유입선, 용매 스트림 유출선 및 제 1 중질 탄화수소 유출선을 포함한다. 제 1 중질 탄화수소 유출선은 제 2 추출부에 결합되어 있다. 제 1 물 유입선은 응축형 스트리핑 스팀에 의해 공급된다. 제 2 추출부는 제 2 물 유입선, 제 2 물 유출선 및 제 2 중질 탄화수소 유출선을 포함한다. 상기 장치의 다양한 실시형태에서, 용매 스트림은 폐쇄 루프형 용매 스트림을 포함한다. 다양한 실시형태에서, 상기 장치는 용매 스트림 유출선에 결합된 용매 재생 시스템을 추가로 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 용매 재생 시스템은 2단계 기화 시스템이다.
상기 장치의 몇몇 실시형태에서, 응축형 스트리핑 스팀은 방향족 추출물 증류 공정으로부터 유래한다. 상기 장치의 몇몇 실시형태에서, 스트리핑 스팀은 용매 재생 시스템에 의해 제조된다.
중질 탄화수소의 제거가 유리한 예시적인 공정은 방향족 추출 증류에 의해 이루어진다. 방향족 추출물 증류 공정은 중질 탄화수소 제거 장치 및 용매 재생 시스템에 결합될 수 있다. 도 2는 용매 재생 시스템에 대한 중질 탄화수소 제거 시스템의 예시적인 결합을 나타낸다. 용매 저장소(201)는 방향족 추출물 증류 공정과 연결되어 있다. 용매 저장소(201) 중의 용매가 중질 탄화수소로 적재됨에 따라 용매의 일부가 중질 탄화수소 제거 시스템(204)으로 들어가는 도중에 용매 저장소(201)로부터 라인(211)로 방출된다. 예시적인 중질 탄화수소 제거 시스템은 앞서 상기 본원에서 개시되어 있으며, 도 1에 도시되어 있다. 중질 탄화수소를 함유하는 용매는 경질 탄화수소 유입선(202)으로부터의 경질 탄화수소로 처리되고, 물 유입선(203)으로부터의 물로 처리된다. 중질 탄화수소, 용매, 경질 탄화수소 및 물의 혼합물은 중질 탄화수소 제거 시스템(204) 내로 공급된다. 예를 들어, 상기 본원에서 검토된 바와 같이, 중질 탄화수소, 용매, 경질 탄화수소 및 물의 혼합물은 제 1 추출부 내로 들어간 후, 제 2 추출부 내로 들어가서 중질 탄화수소 및 경질 탄화수소로부터 물 및 용매를 분리한다. 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소는 중질 탄화수소 유출선(205)을 통해 제거된다. 잔류 물, 및 중질 탄화수소가 고갈된 용매는 용매 스트림 유출선(206)을 통해 제거된다. 잔류 물 및 용매는 중질 탄화수소의 경질 탄화수소 용액으로부터 물 및 용액의 제 1 추출 분리에 의해 생성된다.
도 2에 도시된 실시형태에서, 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림은 용매 스트림 유출선(206)으로부터 제 1 기화부(207) 및 제 2 기화부(208)를 구비한 2단계 기화 시스템 내로 공급된다. 제 1 기화부(207) 및 제 2 기화부(208)로부터 용매는 용매 재생 시스템(209)으로 들어간다. 용매 재생 시스템(209)은 용매를 재생하는 과정에 스트리핑 스팀을 생성한다. 스트리핑 스팀은 응축될 수 있으며, 중질 탄화수소 제거 시스템의 물 세척액(즉, 상기 물 유입선(203))을 위해 폐쇄 루프형으로 사용될 수 있다. 정제된 용매는 라인(212)을 통해 다시 용매 저장소(201)로 공급되며, 이는 이후에 방향족 추출물 증류 공정 내로 다시 공급된다.
용매 재생 시스템(209)으로부터 생성된 스트리핑 스팀은 응축될 수 있으며, 중질 탄화수소 제거 시스템(204)에서 적어도 제 1 물 세척액으로서 사용될 수 있다. 중질 탄화수소 제거 공정에 대한 용매 재생 공정의 결합은 유리한 작동 이점을 제공한다. 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소가 제거될 뿐만 아니라, 중질 탄화수소 제거 공정에서의 스트리핑 스트림의 이용은 폐수로서 물의 방출을 최소화한다.
당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기에서 검토된 중질 탄화수소 제거 시스템이 중질 탄화수소의 제거가 유리한 임의의 다수의 가공 조건과 연결될 수 있으며, 상기 본원에서 제시된 방향족 추출물 증류 공정과 연결된 실시형태는 예시적인 것으로 고려되어야 한다는 것을 인식할 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 본원에서 검토된 장치는 과량의 폐 용매, 폐수 또는 폐열을 발생하지 않는다는 이점이 있다는 것을 추가로 인식할 것이다. 상기 장치에 의해 생성된 유리한 유기 폐기물 스트림 중 하나는 LHC/중질 탄화수소 스트림이다. 몇몇 실시형태에서, 심지어 LHC/중질 탄화수소 스트림은, 예를 들어 액체 연료 시스템 내로 혼입을 위해 추가로 가공되거나, 예를 들어 다른 제련부로 전달되어 중질 탄화수소를 보다 유용한 소형 유기 물질로 분해함으로써 추가로 가공될 수 있다.
기타 다양한 실시형태에서, 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 a) 적어도 하나의 용매에 용해된 중질 탄화수소를 함유하는 제 1 혼합물 배치를 제공하는 단계, b) 경질 탄화수소 세척액으로 제 1 혼합물 배치를 추출하는 단계, c) 제 1 물 세척액으로 제 1 혼합물 배치를 세척하여 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림, 및 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소 스트림을 제조하는 단계, d) 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림을 제거하는 단계, e) 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소 스트림을 제 2 물 세척액으로 세척하는 단계, f) 제 2 물 세척액을 제거하는 단계, 및 g) 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소를 함유하는 유출 스트림을 분리하는 단계를 포함한다. 다양한 실시형태에서, 상기 방법은 중질 탄화수소를 함유하는 제 2 혼합물 배치를 제공하는 단계, 및 상기 방법의 단계들을 반복하는 단계를 추가로 포함한다. 따라서 본원에 개시된 바와 같은 중질 탄화수소의 제거 방법은 연속적으로 수행될 수 있다.
상기 발명의 다양한 실시형태에서, 용매 스트림은 폐쇄 루프형 용매 스트림이다. 상기 발명의 다양한 실시형태에서, 용매 스트림은 방향족 화합물을 포함한다. 상기 발명의 다양한 실시형태에서, 추출 단계에서는 중질의 방향족 화합물이 제거된다.
상기 발명의 다양한 실시형태에서, 제 1 혼합물 배치를 세척하기 위해 사용되는 제 2 물 세척액은, 제 2 물 세척액이 중질 탄화수소 및 적어도 하나의 용매를 함유하는 제 2 혼합물 배치용 제 1 물 세척액이 되도록 후속적으로 폐쇄 루프형 시스템에 전달된다. 이 같이 제 2 물 세척액의 재사용은 상기 본원에서 더욱 상세하게 개시되어 있다. 다양한 실시형태에서, 상기 방법은 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림으로부터 적어도 하나의 용매를 재생하는 단계를 추가로 포함한다. 재생 단계는 용매 재생 시스템을 이용하는 단계를 포함한다. 용매 재생 시스템은 용매 스트림으로의 재도입을 위한 용매를 재생한다. 상기 발명의 다양한 실시형태에서, 제 1 물 세척액은 용매 재생 시스템에 의해 제조된 응축형 스트리핑 스팀을 포함한다.
상기 발명의 다양한 실시형태에서, 적어도 하나의 용매에 용해된 중질 탄화수소의 한계 농도는 상기 방법의 운행을 개시한다. 한계 농도를 감지하는 다양한 한계 변수 및 방법은 상기 본원에서 고려되어 있다. 다양한 실시형태에서, 상기 방법은 제 2 세척 단계 이전에 경질 탄화수소에 용해된 중질 탄화수소 스트림을 전달하는 단계를 추가로 포함한다.
당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 설명으로부터 본 발명의 본질적인 특징을 용이하게 주장할 수 있으며, 본 발명의 진의 및 범주에서 벗어나지 않는 한, 본 발명을 다양한 용도 및 조건에 적합하게 하기 위해 다양한 변경 및 변형을 할 수 있다. 상기 본원에 개시된 실시형태는 단지 예시적인 것으로 의도되는 것이지, 하기 특허청구범위에서 한정되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 받아들여서는 안된다.

Claims (19)

  1. 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 장치에 있어서,
    제 1 추출부;
    제 2 추출부; 및
    제 1 추출부에 결합된 경질 탄화수소 유입선을 포함하되,
    상기 제 1 추출부는 제 1 물 유입선, 용매 스트림 유출선 및 제 1 중질 탄화수소 유출선을 포함하며, 여기서 상기 제 1 중질 탄화수소 유출선은 상기 제 2 추출부에 결합되어 있고,
    상기 제 2 추출부는 제 2 물 유입선, 제 2 물 유출선 및 제 2 중질 탄화수소 유출선을 포함하며, 여기서 상기 제 2 물 유출선은 제 1 물 유입선에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 용매 스트림은 폐쇄 루프형 용매 스트림을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 용매 스트림 유출선에 연결된 용매 재생 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 용매 재생 시스템은 2단계 기화 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  5. 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하는 장치에 있어서,
    제 1 추출부;
    제 2 추출부; 및
    제 1 추출부에 결합된 경질 탄화수소 유입선을 포함하되,
    상기 제 1 추출부는 제 1 물 유입선, 용매 스트림 유출선 및 제 1 중질 탄화수소 유출선을 포함하며, 여기서 제 1 중질 탄화수소 유출선은 제 2 추출부에 연결되어 있고, 상기 제 1 물 유입선은 응축형 스트리핑 스팀에 의해 공급되고;
    상기 제 2 추출부는 제 2 물 유입선, 제 2 물 유출선 및 제 2 중질 탄화수소 유출선을 포함하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 용매 스트림은 폐쇄 루프형 용매 스트림을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 용매 스트림 유출선에 결합된 용매 재생 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 용매 재생 시스템은 2단계 기화 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 응축형 스트리핑 스팀은 방향족 추출물 증류 공정으로부터 유래한 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 응축형 스트리핑 스팀은 용매 재생 시스템으로부터 유래한 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 장치.
  11. 용매 스트림으로부터 중질 탄화수소를 제거하기 위한 방법에 있어서,
    a) 적어도 하나의 용매에 용해된 중질 탄화수소를 포함하는 제 1 혼합물 배치를 제공하는 단계;
    b) 경질 탄화수소 세척액으로 상기 제 1 혼합물 배치를 추출하는 단계;
    c) 제 1 물 세척액으로 상기 제 1 혼합물 배치를 세척하되, 상기 경질 탄화수소 세척액 및 상기 제 1 물 세척액은 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림, 및 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소 스트림을 제조하는 단계;
    d) 상기 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림을 제거하는 단계;
    e) 상기 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소 스트림을 제 2 물 세척액으로 세척하는 단계;
    f) 상기 제 2 물 세척액을 제거하는 단계; 및
    g) 상기 경질 탄화수소에 용해되어 있는 중질 탄화수소를 포함하는 유출 스트림을 분리하는 단계
    를 포함하는 중질 탄화수소 제거 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 용매 스트림은 폐쇄 루프형 용매 스트림를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 용매에 용해된 중질 탄화수소를 포함하는 제 2 혼합물 배치를 제공하는 단계; 및
    단계 (b) 내지 단계 (g)를 반복하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 혼합물 배치를 세척하기 위해 사용된 상기 제 2 물 세척액은 후속적으로 상기 제 2 물 세척액이 상기 제 2 혼합물 배치용 상기 제 1 물 세척액을 포함하도록 폐쇄 루프형 시스템으로 전달되는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 중질 탄화수소가 고갈된 용매 스트림으로부터 상기 적어도 하나의 용매를 재생하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 재생 단계는 용매 재생 시스템을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 물 세척액은 상기 용매 재생 시스템에 의해 제조된 응축형 스트리핑 스팀을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 용매에 용해된 상기 중질 탄화수소의 한계 농도는 상기 방법의 운행을 개시하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소 제거 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 용매 스트림은 방향족 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소의 제거 방법.
  19. 제 11 항에 있어서, 제 2 물 세척액 이전에 경질 탄화수소에 용해된 중질 탄화수소 스트림을 전달하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 탄화수소의 제거 방법.
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