KR20130114273A - 멀티스테이지 리지드 하이드로크랙킹 - Google Patents

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Abstract

리지드 탄화수소 피드를 업그레이드하기 위한 프로세스가 개시된다. 상기 업그레이드 프로세스는, 제1 스테이지 배출물을 형성하도록 제1 반응 스테이지에서 리지드를 하이드로크랙킹하는 단계; 제2 스테이지 배출물을 형성하도록 제2 반응 스테이지에서 디아스팔티드 오일 프랙션을 하이드로크랙킹하는 단계; 적어도 하나의 탄화수소 프랙션 증류액과 리지드 탄화수소 프랙션을 회수하도록 상기 제1 스테이지 배출물과 상기 제2 스테이지 배출물을 프랙셔네이팅하는 단계; 아스팔텐 프랙션과 상기 디아스팔티드 오일 프랙션을 제공하도록 용매 디아스팔팅 유닛으로 상기 리지드 탄화수소 프랙션을 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

멀티스테이지 리지드 하이드로크랙킹{MULTISTAGE RESID HYDROCRACKING}
여기에서 개시되는 실시예는 일반적으로 석유 피드스탁(feedstock)의 업그레이드를 위한 프로세스에 관련되어 있다. 일 측면에서, 여기에 개시된 실시예는 리지드(resid)를 하이드로크랙킹(수첨분해)(hydrocracking)하고 디아스팔팅(탈 아스팔트)(deasphalting)하는 프로세스에 관련되어 있다. 다른 측면에서, 여기에 개시된 실시예는 복수의 하이드로크랙킹 스테이지를 포함하는 리지드를 업그레이드하기 위한 통합 프로세스에 관련되어 있다.
탄화수소 화합물은 다양한 목적에 유용하다. 특히, 탄화수소 화합물은 그 중에서도 연료, 용매, 디그리저(degreaser), 청소용제, 폴리머 전구체로서 유용하다. 탄화수소 화합물의 가장 중요한 소스는 석유 원유이다. 원유를 별도의 탄화수소 화합물 프랙션(fraction)으로 정제하는 것은 잘 알려진 처리 기술이다.
원유는 그것의 조성, 물리적 및 화학적 성질에 있어서 다양하다. 중질 원유(heavy crudes)는 상대적으로 높은 점도(viscosity), 낮은 API 비중(API gravity), 끓는점(즉, 섭씨 510도(화씨 950도) 이상의 기준 끓는점)이 높은 화합물의 높은 비율을 가지는 것을 특징으로 한다.
정제된 석유 제품은 일반적으로 분자 기준으로 탄소보다 수소의 평균 비율이 더 높다. 따라서, 탄화수소 프랙션의 원유 정제로의 업그레이드는 일반적으로 두 가지 카테고리, 즉 수소 추가와 탄소 제거(배제)로 분류된다. 수소 추가는 하이드로크랙킹(수첨분해)(hydrocracking)과 하이드로트리팅(수소처리)(hydrotreating)과 같은 프로세스에 의하여 수행된다. 탄소 제거(배제) 프로세스는 액체 또는 고체(즉, 코크스 침전물)일 수 있는 제거된 고탄소 물질의 스트림을 전형적으로 야기한다.
하이드로크랙킹(수첨분해) 프로세스는 중질 원유에 전형적으로 존재하는 리지드(resid)와 같이 끓는점이 높은 물질을 보다 가치 있는 끓는점이 낮은 물질로 변환시킴으로써 업그레이드하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 하이드로크랙킹 반응기에 공급된 리지드의 적어도 일부가 하이드로크랙킹 반응 제품으로 변환될 수 있다. 전반적으로 리지드 변환을 증가시키기 위하여 반응이 일어나지 않은 리지드는 하이드로크랙킹 프로세스로부터 회수되어 제거되거나 다시 하이드로크랙킹 반응기로 공급되어 재활용(재순환)될 수 있다.
하이드로크랙킹 반응기 내부에서의 리지드 변환은 피드스탁 성분, 사용된 반응기의 종류, 온도와 압력 조건을 포함하는 반응 강도(reaction severity), 반응기 공간속도(reactor space velocity), 촉매 유형 및 성능을 포함하는 다양한 요소에 좌우된다. 특히, 반응 강도는 변환(conversion)을 증가시키기 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 반응 강도가 증가하면 부차적인 반응이 하이드로크랙킹 반응기 내부에서 일어나서 2차적인 액체상(liquid phase)을 형성하는 부산물 뿐만 아니라 코크스 전구체, 침전물(sediments), 기타 다른 증착물(deposits)의 형태의 다양한 부산물을 생성할 수 있다. 그러한 침전물의 과도한 형성은 후속 처리를 방해할 수 있으며, 독작용(poisoning), 코킹(coking), 파울링(오손)(fouling)에 의하여 하이드로크랙킹 촉매를 비활성화할 수 있다. 하이드록크랙킹 효소의 비활성화는 현격하게 리지드 변환을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 고가의 촉매의 보다 잦은 교체를 필요로할 수 있다. 2차적인 액체상(liquid phase)의 형성은 하이드로크랙킹 촉매를 비활성화시킬 뿐만 아니라, 최대 변환을 제한하고, 촉매를 비유동화(defluidize)시킬 수 있는 보다 높은 촉매 소비를 야기한다. 이는 촉매 베드(catalyst bed) 내부에서 "핫 존(hot zones)"의 형성을 유도하고, 하이드로크랙킹 촉매를 비활성화시키는 코크스의 형성을 강화한다.
하이드로크랙킹 반응기 내부에서의 침전물 형성은 또한 피드스탁 품질에 대한 강한 함수이다. 예를 들어, 하이드로크랙킹 반응기 시스템에 대한 리지드 피드(resid feed)에 존재할 수 있는 아스팔텐(asphaltenes)은 가혹한 오퍼레이팅 조건(작동 조건)에서 특별히 침전물(sediments)을 형성하기 쉽다. 그래서, 변환을 증가시키기 위하여 리지드로부터 아스팔텐을 분리시키는 것이 바람직하다. 무거운 탄화수소 잔여물로부터 그러한 아스팔텐을 제거하는데 사용될 수 있는 프로세스의 한 타입은 용매 디아스팔팅(solvent deasphalting)이다. 예를 들어, 용매 디아스팔팅은 용매에 대한 상대적인 동질성에 따라 더 가벼운 탄화수소와 아스팔텐을 포함하는 더 무거운 탄화수소를 물리적으로 분리하는 것을 일반적으로 포함한다. C3 내지 C7 탄화수소와 같은 가벼운 용매는 아스팔텐을 침전되도록 하면서도 보다 가벼운 탄화수소 - 일반적으로 디아스팔티드 오일이라고도 하는 - 를 분해하거나 부유시키는 데에 사용될 수 있다. 그리고, 두 개의 상(phase)으로 분리되고 용매는 회수된다. 용매 디아스팔팅 조건, 용매 및 작동에 대한 추가적인 정보는 미국등록특허 US4,239,616, US4,440,633, US4,354,922, US4,354,928, US4,536,283로부터 구할 수 있다.
리지드로부터 아스팔텐을 제거하기 위하여 용매 디아스팔팅을 하이드로크랙킹과 통합하기 위하여 몇 가지 방법이 가능하다. 한 방법은 미국등록특허 US7,214,308 및 US7,279,090에 개시되어 있다. 디아스팔티드 오일로부터 아스팔텐을 분리하기 위하여 이들 특허는 잔여 피드를 용매 디아스팔팅 시스템에서 접촉시키는 단계를 개시하고 있다. 디아스팔티드 오일과 아스팔텐은 별개의 하이드로크랙킹 반응기 시스템에서 나중에 서로 재반응을 한다. 디아스팔티드 오일과 아스팔텐은 별도로 하이드로크랙(수첨분해)되면서 적절한 전체 리지드 변환(미국등록특허 7,214,308에 기술된 바와 같이 약 65%~70%)은 그러한 프로세스를 사용하여 달성될 수 있다. 그러나, 개시된 바와 같이 아스팔텐의 하이드로크랙킹은 높은 강도/높은 변환이며, 앞에서 언급한 바와 같이 특별한 변화를 보여줄 수 있다. 예를 들어, 변환을 증가시키기 위하여 높은 강도로 아스팔텐 하이드로크랙커를 작동시키면 높은 비율의 침전물 형성 및 높은 비율의 촉매 교체를 야기할 수 있다. 반대로, 낮은 강도에서 아스팔텐 하이드로크랙커를 작동시키는 것은 침전물 형성을 억제할 것이지만, 아스팔텐의 단위당 변환이 낮을 것이다. 높은 리지드 변환을 달성하기 위해서, 그러한 프로세스는 반응하지 않은 리지드를 하나 또는 그 이상의 하이드로크랙킹 반응기로 되돌리는 높은 리사이클 비율을 일반적으로 요구한다. 그러한 대량 리사이클은 하이드로크랙킹 반응기 및/또는 업스트림 용매 디아스팔팅 시스템(upstream solvent deasphalting system)의 크기를 현저하게 증가시킬 수 있다.
따라서, 높은 리지드 변환을 달성하고, 하이드로크랙킹 반응기 및/또는 용매 디아스팔터(solvent deasphalter)의 전체 장비 크기를 줄이며, 하이드로크랙킹 촉매의 덜 빈번한 교체를 요구하는 개선된 리지드 하이드로크랙킹 프로세스가 필요하다.
일 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예는 리지드의 업그레이드를 위한 프로세스에 대한 것이다. 그 프로세스는, 제1 반응 스테이지에서 제1 스테이지 배출물(effluent)을 형성하도록 리지드(resid)를 하이드로크랙킹(hydrocracking)하는 단계; 제2 스테이지 배출물을 형성하도록 제2 반응 스테이지에서 디아스팔티드 오일 프랙션(디아스팔티드 분별유)(deasphalted oil fraction)를 하이드로크랙킹하는 단계; 최소한 하나의 탄화수소 프랙션 증류액(distillate hydrocarbon fraction)과 리지드 탄화수소 프랙션을 회수하도록 상기 제1 스테이지 배출물과 상기 제2 스테이지 배출물을 정류하는 단계; 아스팔텐 프랙션과 상기 디아스팔티드 오일 프랙션을 제공하도록 상기 리지드 탄화수소 프랙션을 용매 디아스팔팅 유닛으로 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예는 리지드를 업그레이드하는 프로세스에 대한 것이다. 그 프로세스는, 수소와 리지드 탄화수소를 제1 하이드로크랙킹 촉매가 포함된 제1 반응기로 공급하는 단계; 상기 리지드의 적어도 일부를 분해하는 온도 및 압력 조건하에서 상기 하이드로크랙킹 촉매가 존재하는 상태에서 상기 리지드와 수소를 접촉시키는 단계; 상기 제1 반응기로부터의 배출물을 회수하는 단계; 수소와 디아스팔티드 오일 프랙션을 제2 하이드로크랙킹 촉매를 포함하는 제2 반응기에 공급하는 단계; 상기 디아스팔티드 오일의 적어도 일부를 분해하는 온도 및 압력 조건하에서 상기 제2 하이드로크랙킹 촉매가 존재하는 상태에서 상기 디아스팔티드 오일 프랙션과 수소를 접촉(contact)시키는 단계; 상기 제2 반응기로부터의 배출물을 회수하는 단계; 최소한 하나의 탄화수소 프랙션 증류액과 최소한 하나의 리지드 탄화수소 프랙션을 형성하도록 상기 제1 반응기 배출물과 상기 제2 반응기 배출물을 프랙셔네이팅(정류)하는 단계; 아스팔텐 프랙션과 상기 디아스팔티드 오일 프랙션을 제공하도록 상기 최소한 하나의 리지드 탄화수소 프랙션을 용매 디아스팔팅 유닛으로 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.
다른 측면 및 장점은 이하의 설명 및 부가된 청구항으로부터 명백하게 될 것이다.
여기에서 개시되는 실시예는 통합된 하이드로크랙킹 및 용매 디아스팔팅 프로세스를 통하여 무거운 탄화수소로부터 더 가벼운 탄화수소로의 효율적인 변환을 제공한다.
일 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 프로세스는 60%, 85%, 또는 95% 이상의 변환과 같이, 하이드로크랙킹 프로세스에서 높은 전체 피드 변환을 달성하기 위하여 유용할 수 있다.
다른 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 프로세스는 처리 장비의 요구되는 크기를 줄이도록 제공될 수 있으며, 이는 하이드로크랙킹 반응기와 용매 디아스팔팅 유닛 중의 적어도 어느 하나를 포함한다. 확보되는 높은 변환은 높은 전체 변환을 달성하기 위하여 종래 기술의 프로세스에 의하여 요구되는 것보다 상대적으로 적은 재순환율(recycle rates)을 야기할 수 있다. 또한, 제1 반응 스테이지에서의 아스팔텐의 적어도 일부에서의 하이드로크랙킹는 감소된 피드 레이트(feed rates), 용매 사용 등을 제공할 수 있으며, 이는 종래 기술의 프로세스와 비교할 때 용매 디아스팔팅 유닛과 관련되어 있다.
또 다른 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 프로세스는 감소된 촉매 파울링 레이트(catalyst fouling rates)를 제공할 수 있으며, 그렇게 함으로써 촉매 사이클 타임 및 촉매 수명을 연장할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응 존에서의 작동 조건은 아스팔텐을 하이드로크랙킹할 때 발생할 수 있는 촉매 파울링 및 침전물 형성을 감소시키기 위해서 선택될 수 있다.
낮은 리사이클 요건, 효율적인 촉매 사용, 및 용매 디아스팔팅 이전에 아스팔텐의 부분적 변환 중의 하나 또는 그 이상 때문에 자금 및 운용 비용의 현저한 감소가 실현될 수 있다.
반응 스테이지들 사이에서의 아스팔텐의 제거는 낮은 침전물 증착 문제를 추가적으로 야기할 수 있으며, 그 문제는 반응기 배출 회로에 있어서 기체로부터 액체의 분리와 관련된 장비에 대한 것이고, 프랙셔네이션(정류) 섹션에 있어서의 장비를 포함한다.
도 1은 여기에 개시된 실시예에 따른 하이드로크랙킹과 디아스팔팅 프로세스의 단순화된 플로우 다이어그램이다.
도 2는 여기에 개시된 실시예에 따른 하이드로크랙킹과 디아스팔팅 프로세스의 단순화된 플로우 다이어그램이다.
도 3은 여기에 개시된 실시예에 따른 프로세스에 대한 비교를 위하여 리지드를 업그레이드하는 프로세스의 단순화된 플로우 다이어그램이다.
도 4는 여기에 개시된 실시예에 따른 하이드로크랙킹과 디아스팔팅 프로세스의 단순화된 플로우 다이어그램이다.
여기에 개시되는 실시예는 일반적으로 석유 피드스탁을 업그레이드하는 프로세스에 대한 것이다. 일 측면에서, 여기에 개시되는 실시예는 리지드를 하이드로크랙킹하고 디아스팔팅하는 프로세스에 대한 것이다. 다른 측면에서, 여기에 개시되는 실시예는 복수의 하이드로크랙킹 스테이지를 포함하면서 리지드를 업그레이드하기 위한 통합된 프로세스에 대한 것이다.
여기에 개시되는 실시예에서 유용한 탄화수소 잔유(Residuum hydrocarbon)(리지드)(resid) 피드스탁(원료)은 다양한 중질유와 정제 프랙션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리지드 탄화수소 피드스탁은 순수(fresh) 리지드 탄화수소 피드, 상압잔사유(petroleum atmospheric residue) 또는 감압잔사유(petroleum vacuum residue), 하이드로크랙킹된 상압 증류탑 잔유(atmospheric tower bottoms) 또는 감압 증류탑 잔유(vacuum tower bottoms), 직류 감압 경유(straight run vacuum gas oil), 하이드로크랙킹된 감압 경유, 유동 접촉 분해(FCC)된 슬러리 오일 또는 사이클 오일, 다른 유사한 탄화수소 스트림, 또는 각각의 조합물을 포함할 수 있으며, 각각이 직류(straight run)이거나, 파생 프로세스를 거치거나, 하이드로크랙킹되거나, 부분적으로 탈황되거나, 및/또는 저-금속 스트림(low-metal streams)일 수 있다. 상기 리지드 피드스탁은 아스팔텐, 금속, 유기 유황, 유기성 질소, 콘래드슨 잔류 탄소(Conradson carbon residue)(CCR)를 포함하는 다양한 불순물을 포함할 수 있다. 리지드의 초기(initial) 끓는점(boiling point)은 일반적으로 약 350도 이상이다.
여기에 기술된 실시예에 따른 프로세스는 리지드 탄화수소 피드스탁을 더 가벼운 탄화수소로 변환하기 위한 것으로서 어떠한 아스팔텐이 포함된 리지드 피드스탁을 처음에 하이드로크랙킹하는 단계를 포함한다. 탄화수소의 적어도 일부를 보다 가벼운 분자로 변환하도록 - 아스팔텐의 적어도 일부의 변환을 포함해서 - 제1 하이드로크랙킹 반응 스테이지에서 아스팔텐을 포함하는 전체 리지드 피드는 하이드로크랙킹 촉매에 대해서 수소와 반응할 수 있다. 침전물 형성을 감소시키기 위해서, 제1 스테이지 하이드로크랙킹 반응은 높은 비율의 침전물 형성 및 촉매 파울링(오손)(fouling)을 피할 수 있는 온도와 압력(즉, "적정한 강도(moderate severity)" 반응 조건)에서 수행될 수 있다. 어떠한 실시예에 있어서, 제1 반응 스테이지에서의 리지드 변환은 약 30 wt% 에서 부터 75 wt% 범위일 수 있다.
제1 스테이지에서의 반응물은 적어도 하나의 탄화수소 프랙션 증류액 및 반응하지 않은 리지드 피드, 아스팔텐, 그리고 리지드 피드스탁에 포함된 아스팔텐의 하이드로크랙킹으로부터 발생된 여하한 리지드-끓는점 범위 제품(resid-boiling range products)을 포함하는 리지드 프랙션(resid fraction)을 회수(recover)하기 위하여 분리될 수 있다. 회수된 탄화수소 프랙션 증류액은 섭씨 약 340도 이하의 기준 끓는점을 가지는 탄화수소와 같은 상압 증류액(atmospheric distillates), 섭씨 약 468도에서부터 섭씨 약 579도까지의 기준 끓는점(normal boiling temperature)을 가지는 탄화수소와 같은 감압 증류액(vacuum distillates)을 포함할 수 있다.
디아스팔티드 오일 프랙션과 아스팔텐 프랙션을 회수하기 위하여 리지드 프랙션은 용매 디아스팔팅 유닛에서 분리될 수 있다. 용매 디아스팔팅 유닛은 예를 들어 미국등록특허 4,239,616, 4,440,633, 4,354,922, 4,354,928, 4,536,283 및 7,214,308 중의 하나 또는 그 이상에서 기술된 바와 같을 수 있으며, 각각은 여기에서 본 실시예에 모순되지 않는 범위에서 참고자료로서 통합되어 있다. 용매 디아스팔팅 유닛에 있어서, 경질 탄화수소 용매(light hydrocarbon solvent)는 리지드 프랙션에서 원하는 요소를 선택적으로 녹이고 아스팔텐은 배제하기 위하여 사용될 수 있다. 어느 실시예에 있어서, 경질 탄화수소 용매는 C3 내지 C7 탄화수소일 수 있으며, 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 이소펜탄, 헥산, 헵탄, 그리고 그들의 혼합물을 포함할 수 있다.
디아스팔티드 오일 프랙션은 탄화수소의 적어도 일부를 보다 가벼운 분자로 변환하도록 제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지에서 하이드로크랙킹 촉매에 대해서 수소와 반응할 수 있다. 제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지로부터의 반응물은 제1 하이드로크랙킹 스테이지로부터의 반응물와 함께 분리될 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지에서 생성된 탄화수소 증류액은 회수된다.
여기에 개시되는 실시예에 따른 프로세스는 제1 하이드로크랙킹 반응 스테이지의 용매 디아스팔팅 유닛 다운스트림을 포함하며, 이는 아스팔텐의 적어도 일부를 보다 가벼우며 보다 가치 있는 탄화수소로 변환하기 위하여 제공된다. 제1 반응 스테이지에서의 아스팔텐의 하이드로크랙킹은 어떤 실시예에 있어서는 약 60 wt% 이상; 다른 실시예에서는 85 wt% 이상; 또다른 실시예에서는 95 wt% 이상의 전체 리지드 변환을 제공할 수 있다. 또한, 아스팔텐 업스트림의 적어도 일부의 변환 때문에 실시예에서 사용되는 용매 디아스팔팅 유닛의 요구되는 크기는 전체 리지드 피드가 초기에 처리될 때에 요구되었던 것보다 작을 수 있다.
제1 및 제2 반응 스테이지에서 사용되는 촉매는 같거나 다를 수 있다. 제1 및 제2 반응 스테이지에 있어서 유용한 적절한 하이드로트리팅(hydrotreating) 및 하이드로크랙킹(hydrocracking) 촉매는 주기율표에서 제4-12 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 요소를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 있어서, 여기에서 개시하는 실시예에 따른 하이드로트리팅(hydrotreating) 및 하이드로크랙킹(hydrocracking) 촉매는 니켈, 코발트, 텅스텐, 몰리브덴(molybdenum) 및 그것들의 조합 중에서 하나 또는 그 이상을 포함하거나 실질적으로 포함할 수 있으며, 이들은 실리카, 알루미나, 티타니아(titania) 또는 이것들의 조합과 같은 다공질 기판상에 지지되지 않거나 지지된다.
제조업자로부터 공급되거나 재생 프로세스에 의하여 얻어지는 수소변환 촉매(hydroconversion catalysts)는 예를 들어 금속산화물(metal oxides)의 형태일 수 있다. 필요하거나 원하는 경우, 금속산화물은 사용 이전에 도는 사용 도중에 금속황화물로 변환될 수 있다. 어떤 실시예에서, 하이드로크랙킹 촉매는 하이드로크랙킹 반응기에 반입되기 이전에 미리 황화(pre-sulfided)되거나 및/또는 미리 처리(pre-conditioned)될 수 있다.
제1 하이드로트리팅(수소처리)(hydrotreating) 및 하이드로크랙킹(hydrocracking) 반응 스테이지는 직렬 및/또는 병렬의 하나 또는 그 이상의 반응기를 포함할 수 있다. 제1 하이드로트리팅(수소처리) 및 하이드로크랙킹 반응 스테이지에 사용하기에 적절한 반응기는 하이드로크랙킹 반응기의 여하한 타입을 포함할 수 있다. 에뷸레이티드 베드 반응기(Ebullated bed reactors)와 플루이다이즈드 베드 반응기(fluidized bed reactors)는 제1 반응 스테이지에서 아스팔텐의 처리 때문에 선호된다. 어떤 실시예에서, 제1 하이드로크랙킹 반응 스테이지는 단지 싱글 에뷸레이티드 베드 반응기(single ebullated bed reactor)만을 포함한다.
제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지는 하나 또는 그 이상의 반응기를 직렬로 및/또는 병렬로 포함할 수 있다. 제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지에 사용하기에 적절한 반응기는 에뷸레이티드 베드 반응기, 플루이다이즈드 베드 반응기, 및 픽스드 베드 반응기(fixed bed reactors) 등을 포함하는 하이드로크랙킹 반응기의 여하한 타입을 포함할 수 있다. 아스팔텐은 적은 양이나마 디아스팔티드 오일(deasphalted oil)에 존재할 수 있으며, 제2 반응 스테이지에서 다양한 반응기 종류가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지에 공급되는 디아스팔티드 오일 프랙션의 금속과 콘라드슨 탄소 잔류분이 각각 80 wppm 및 10% 보다 작은 경우에 픽스드 베드 반응기(고정층 반응기)(fixed bed reactor)가 고려될 수 있다. 요구되는 반응기의 개수는 피드 레이트(공급 속도)(feed rate), 전체 타겟 리지드 변환 레벨, 그리고 제1 하이드로크랙킹 반응 스테이지에서 달성되는 변환 레벨에 달려있다.
제1 및 제2 반응 스테이지로부터의 유출물의 프랙셔네이팅(정류)은 개별적이고, 독립적인 프랙셔네이팅 시스템, 또는 보다 바람직하게는 2개의 하이드로크랙킹 반응 스테이지 사이에 배치되는 공통(공용)(common) 프랙셔네이팅 시스템으로 달성될 수 있다. 나아가, 제2 스테이지로부터의 반응물은 제1 스테이지 반응으로부터의 반응물과 함께 또는 독립적으로 분리될 수 있는 구성이 고려될 수 있다.
제1 및 제2 반응 스테이지 각각에서의 하이드로크랙킹 반응은 약 360도에서 480도까지, 다른 실시예에서는 약 400도에서 450도까지의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 제1 및 제2 반응 스테이지 각각에서의 압력은 어떤 실시예에서는 약 70 bara에서부터 약 230 bara까지의 범위에 분포할 수 있으며, 다른 실시예에서는 약 100에서부터 180 bara까지의 범위에 분포할 수 있다. 하이드로크랙킹 반응은 어떤 실시예에서는 약 0.1 hr-1에서부터 3.0 hr-1까지의 액 공간 속도(liquid hourly space velocity)(LHSV) 범위에서 수행될 수 있으며, 다른 실시예에서는 약 0.2 hr-1에서부터 2 hr-1까지의 범위에서 수행될 수 있다.
어떤 실시예에 있어서, 제1 반응 스테이지에서의 작동 조건은 제2 반응 스테이지에서 사용되는 것보다 덜 가혹할 수 있으며, 과도한 촉매 대체율(replacement rates)을 피할 수 있다. 따라서, 전체 촉매 대체(즉, 결합된 두 스테이지에 대하여)는 감소된다. 예를 들어, 제1 반응 스테이지에서의 온도는 제2 반응 스테이지에서의 온도보다 적을 수 있다. 작동 조건은 리지드 피드스탁에 기초하여 선택될 수 있으며, 리지드 피드스탁의 불순물 성분, 제1 스테이지에서 제거되도록 요구되는 불순물의 레벨, 기타 다른 요소 등을 포함한다. 어떤 실시예에서는, 제1 반응 스테이지에서의 리지드 변환은 약 30 wt%에서부터 약 60 wt% 까지의 범위일 수 있으며, 다른 실시예에서는 약 45 wt%에서부터 약 55 wt% 까지의 범위일 수 있고, 또 다른 실시예에서는 50 wt% 보다 작을 수 있다. 리지드의 하이드로크랙킹에 추가하여, 황 및 금속 제거는 각각 약 40%에서부터 약 75%까지의 범위일 수 있으며, 콘라드슨 탄소 제거는 약 30%에서부터 약 60%의 범위일 수 있다. 다른 실시예에서는, 제1 반응 스테이지에서의 작동 온도 및 작동 압력 중에서 적어도 어느 하나는 제2 반응 스테이지에서 사용되는 것보다 클 수 있다.
촉매 파울링(fouling)을 방지하기 위하여 비록 제1 반응 스테이지에서의 리지드 변환은 목적적으로 감소될 수 있지만, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 프로세스를 위한 전체 리지드 변환은 제1 반응 스테이지에서의 아스팔텐의 부분 변환과 제2 반응 스테이지에서의 DAO 변환 때문에 80% 이상일 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예에 따른 유동 해석 기법 프로세스(process flow scheme)를 이용하여, 적어도 80%, 85%, 90% 또는 그 이상의 전체 리지드 변환을 달성할 수 있으며, 그것은 2-스테이지 하이드로크랙킹 시스템만으로 달성할 수 있는 것보다 상당히 개량된 것이다.
도 1을 참조하면, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 리지드를 업그레이드하기 위한 프로세스의 단순화된 프로세스 유동 다이어그램이 도시되어 있다. 펌프, 밸브, 열교환기, 기타 다른 설비들은 여기에서 개시되는 실시예의 설명의 편의를 위하여 도시되지 않았다.
리지드 및 수소는 각각 플로우 라인 10 및 12를 통하여 제1 하이드로크랙킹 반응 스테이지(14)로 공급될 수 있으며, 제1 하이드로크랙킹 반응 스테이지(14)는 하이드로크랙킹 촉매를 포함하며 리지드의 적어도 일부를 보다 가벼운 탄화수소로 변환하기에 충분한 온도 및 압력에서 작동된다. 제1 스테이지 반응기 배출물은 플로우 라인 16을 통하여 회수될 수 있다. 상기에서 설명하였듯이, 제1 스테이지 배출물은 반응물 및 반응하지 않은 리지드(아스팔텐과 같은 반응하지 않은 피드 성분을 포함할 수 있음), 그리고 리지드 피드스탁의 끓는점 범위에 속하면서 다양한 끓는점을 가지는 하이드로크랙킹된 아스팔텐을 포함할 수 있다.
디아스팔티드 오일 프랙션 및 수소는 각각 플로우 라인 18 및 20을 통하여 하이드로크랙킹 촉매를 포함하며 디아스팔티드 오일의 적어도 일부를 보다 가벼운 탄화수소로 변환할 수 있는 온도와 압력에서 작동하는 제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지(22)로 공급될 수 있다. 제2 스테이지 반응기 배출물은 플로우 라인 24를 통하여 회수될 수 있다.
플로우 라인 16 및 24 내부의 제1 스테이지 배출물 및 제2 스테이지 배출물은 이어서 분리 시스템(26)으로 공급될 수 있다. 분리 시스템(26)에서, 제1 및 제2 스테이지 배출물은 적어도 하나의 탄화수소 프랙션 증류액 및 반응하지 않은 리지드, 아스팔텐, 아스팔텐의 하이드로크랙킹에서 형성된 유사한 끓는점 범위의 화합물을 포함하는 탄화수소 프랙션을 회수할 수 있도록 프랙셔네이팅될 수 있다. 탄화수소 프랙션 증류액은 하나 또는 그 이상의 플로우 라인 28을 통하여 회수될 수 있다.
반응하지 않은 리지드와 아스팔텐을 포함하는 탄화수소 프랙션은 플로우 라인 34를 통하여 회수되는 아스팔텐 프랙션과 디아스팔티드 오일 프랙션을 생성하도록 플로우 라인 30을 통하여 용매 디아스팔팅 유닛(32)으로 공급될 수 있다. 앞에서 서술한 바와 같이, 디아스팔티드 오일 프랙션은 용매 디아스팔팅 유닛(32)으로부터 플로우 라인 18을 통하여 회수될 수 있으며, 제2 하이드로크랙킹 반응 스테이지(22)로 공급된다.
도 2를 참조하면, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 리지드를 업그레이드하기 위한 프로세스의 단순화된 프로세스 플로우 다이어그램이 개시되며, 같은 참조번호는 같은 구성요소를 나타낸다. 도 1에 대하여 설명한 바와 같이, 제1 스테이지 반응기 배출물 및 제2 스테이지 반응기 배출물은 플로우 라인 16, 24를 통하여 분리 시스템(26)으로 공급될 수 있다. 이 실시예에서는, 분리 시스템(26)은 고압고온 분리기(40)(HP/HT separator)를 포함할 수 있으며, 이것은 배출되는 액체와 증기를 분리하기 위함이다. 분리된 증기는 플로우 라인 42를 통하여 회수될 수 있으며, 분리된 액체는 플로우 라인 44를 통하여 회수될 수 있다.
증기는 이어서 플로우 라인 42를 통하여 가스 쿨링, 퓨리피케이션(정화), 리사이클 컴프레션 시스템(gas cooling, purification, and recycle compression system)(46)으로 이송된다. 수소 포함 가스는 플로우 라인 48을 통하여 시스템(46)으로부터 회수될 수 있고, 그것의 일부는 반응기 14, 16으로 재순환(재활용)(recycle)될 수 있다. 냉각과 정화(purification) 과정에서 응축된 탄화수소는 플로우 라인 50을 통하여 회수될 수 있으며, 이후의 프로세싱을 위하여 플로우 라인 44 내부의 분리된 액체와 결합될 수 있다. 결합된 액체 스트림(52)은 이어서 상압 증류탑(54)으로 공급될 수 있으며, 상압 증류액의 끓는점 범위를 가지는 탄화수소를 포함하는 프랙션과 적어도 340도의 기준 끓는점을 가지는 탄화수소를 포함하는 제1 바텀 프랙션(bottom fraction)(잔유)으로 분리된다. 상압 증류액은 플로우 라인 56을 통하여 회수될 수 있으며, 제1 바텀 프랙션은 플로우 라인 58을 통하여 회수될 수 있다.
제1 바텀 프랙션(제1 잔유)은 이어서 감압증류시스템(vacuum distillation unit)(60)으로 공급될 수 있으며, 제1 바텀 프랙션은 감압 증류액의 끓는점 범위의 탄화수소를 포함하는 프랙션과 적어도 섭씨 480도의 기준 끓는점을 가지는 탄화수소를 포함하는 제2 바텀 프랙션으로 분리될 수 있다. 감압 증류액(vacuum distillates)은 플로우 라인 62를 통하여 회수될 수 있고, 제2 바텀 프랙션은 플로우 라인 30을 통하여 회수될 수 있으며 위에서 개시된 바와 같이 용매 디아스팔팅 유닛(32)에서 처리될 수 있다.
제2 바텀 프랙션을 용매 디아스팔팅 유닛(32)으로 공급하기 이전에 제2 바텀 프랙션의 온도를 감소시킬 필요가 있을 수 있다. 제2 바텀 프랙션은 간접 또는 직접 열교환을 통하여 냉각될 수 있다. 감압 잔유(vacuum tower residues)에 자주 발생하는 간접 열교환 시스템의 파울링(fouling) 때문에, 직접 열교환이 선호되며, 예를 들어, 제1 바텀 프랙션의 일부와 플로우 라인 64 및 66을 통하여 각각 공급될 수 있는 순수(neat) 리지드 피드의 일부 중에서 적어도 하나와 제2 바텀 프랙션을 접촉시킴으로써 직접 열교환이 수행될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 여기에서 개시되는 프로세스는 스탠드-얼론 가스 쿨링(stand-alone gas cooling), 퓨리피케이션 및 컴프레션 시스템(46)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 플로우 라인 42를 통하여 회수된 증기 프랙션 또는 그것의 적어도 일부는 현장의 다른 하이드로프로세싱 유닛과 가스 프로세싱을 통합한 공용(common) 가스 쿨링, 퓨리피케이션 및 컴프레션 시스템에서 처리될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 어떤 실시예에서는 플로우 라인 34를 통하여 회수된 아스팔텐의 적어도 일부는 제1 하이드로크랙킹 반응기 스테이지로 재순환될 수 있다. 플로우 라인 34를 통하여 회수된 아스팔텐을 이용한 업그레이딩 또는 기타 다른 단계는 당업자에게 알려진 다른 다양한 프로세스를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 아스팔텐은 FCC 슬러리 오일과 같은 커터(cutter)와 혼합될 수 있으며, 연료로 사용될 수 있고, 단독 처리되거나 또는 딜레이드 코킹(delayed coking) 유닛 또는 가스화 유닛으로 공급되는 다른 피드와 함께 처리될 수도 있으며, 아스팔트 팰릿(asphalt pellets)으로 팰러타이즈(pelletize)될 수도 있다.
실험예
다음의 실험예는 모델링 테크닉으로부터 유도되었다. 이러한 작업이 수행되었지만, 발명자들은 적용가능한 규칙을 준수하기 위하여 이러한 실험예를 과거형으로 표현하지 않는다.
여기에 제시된 실험예에서, 도 3(비교실험예 1)은 리지드를 업그레이드하기 위한 프로세스, 즉 안정적이고 저황 연료(stable low sulfur fuel oil)를 제조하도록 설계된 스탠드얼론 LC-FlNING 유닛(standalone LC-FlNING unit)이며, 여기서 반응기 데이터는 실제 상업적 플랜트의 수행 데이터에 기초하고 있다. 도 4(실험예 1)는 여기에서 개시되는 실시예에 따른 리지드를 업그레이드하기 위한 프로세스이다. 이하의 설명과 비교 데이터(표 1에 기재된 중요 반응 파라미터를 포함)는 여기에서 개시되는 실시예에 따른 스탠드얼론 프로세스와 통합 프로세스 사이의 비교를 제공한다.
비교 실험예1
리지드를 업그레이드하기 위한 비교 시스템(300)이 도 3에 도시되어 있으며, 이는 반응 섹션(302) 및 분리 시스템(304)을 포함한다. 예를 들어, 반응 섹션(302)은 직렬로 3개의 반응기가 연결된 LC-FINING 반응 시스템과 같은 싱글 크랙킹 반응 스테이지를 포함할 수 있다. 리지드 및 수소는 각각 플로우 라인 306 및 308을 통하여 리지드의 크랙킹/업그레이딩을 위하여 반응 섹션(302)로 공급된다. 반응기 색션(302)으로부터의 배출물은 플로우 라인 310을 통하여 분리 시스템(304)로 공급되어 반응기 배출물을 원하는 프랙션으로 프랙셔네이팅하고, 이는 플로우 라인 312 및 314를 통하여 회수된 상압 증류물과 감압 증류물, 플로우 라인 316을 통하여 회수된 감압 잔유를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분리 시스템(304)은 고압고온 세퍼레이터(high pressure high temperature separator)(320), 가스 쿨링, 퓨리피케이션, 및 컴프레션 시스템(gas cooling, purification, and compression system)(322), 상압 정류탑(atmospheric fractionation tower)(324), 감압 증류탑(vacuum fractionation tower)(326)을 포함한다. 순수 수소 또는 조제 수소(make-up hydrogen)는 가스 쿨링, 퓨리피케이션, 및 컴프레션 시스템(322)로 플로우 라인 330을 통하여 공급되며, 반응하지 않은 수소 및 가스 시스템(322)에서 회수된 다른 가벼운 가스들과 혼합되고, 플로우 라인 308을 통하여 반응기 섹션(302)로 전달된다.
반응기 섹션(302)로의 리지드의 전체 피드 레이트(feed rate)(플로우 라인 306을 통하여)는 스트림 데이 당 약 25000 배럴(25000 barrels per stream day)(BPSD)이다. 반응기 섹션(302)은 리지드의 약 62%가 반응하기에 충분한 온도와 압력에서 작동된다. 플로우 라인 310을 통하여 회수되는 반응기 배출물의 분리는 플로우 라인 312를 통하여 약 8250 BPSD 상압 증류물, 플로우 라인 314를 통하여 7620 BPSD 감압 증류물, 플로우 라인 316을 통하여 10060 BPSD 감압 잔유의 회수를 유발한다. 약 62%의 전체 리지드 변환이 달성된다.
실험예 1
실시예에 따른 리지드의 업그레이드를 위한 프로세스는 도 2와 유사한 도 4에 도시된 바와 같은 플로우시트를 이용하여 시뮬레이션된다. 도 2에 대한 참조번호는 도 4에서 같은 구성요소를 나타내기 위하여 사용되며, 프로세스 플로우의 설명은 여기에 반복 기재되지는 않는다. 도 3과 같이, 순수/조제 수소는 플로우 라인 12를 통하여 가스 쿨링, 퓨리피케이션, 및 컴프레션 시스템(46)으로 공급된다. 반응기 스테이지(14)는 하나의 반응기, 직렬로 2개의 반응기가 연결된 반응기 스테이지(22)를 포함한다.
플로우 라인 10을 통하여 제1 반응기 스테이지(14)로 공급되는 리지드의 전제 피드 레이트는 약 40000 BPSD이다. 제1 반응기 스테이지(14)는 리지드의 약 52%가 반응하기에 충분한 온도와 압력에서 동작한다. 제2 반응기 스테이지(22)는 DAO 피드의 약 85%가 반응하기에 충분한 온도와 압력에서 동작한다. 플로우 라인 16 및 24를 통하여 각각 회수된 제1 및 제2 스테이지 배출물의 결합된 분리는 플로우 라인 56을 통하여 회수된 상압 증류물 17825 BPSD, 플로우 라인 62를 통하여 회수된 감압 증류물 17745 BPSD, 및 플로우 라인 34를 통하여 회수된 감압 잔유 22705 BPSD의 회수를 야기한다. 감압 잔유는 용매 디아스팔팅 유닛(32)에서 처리되며, 약 75% lift에서 동작하고, 플로우 라인 18을 통하여 제2 반응 스테이지(22)로의 회수 및 공급은 약 17030 BPSD DAO가 되도록 동작한다. 전체 리지드 변환은 약 84.3%가 달성된다.
상기 실험예에서 보여졌듯이, 전체 잔유 변환은 여기에서 개시되는 실시예(실험예 1)에 따른 프로세스를 이용하여 22%에서 84.3% 이상으로 증가될 수 있으며, 스탠드얼론 LC-FINING 유닛(비교 실험예 1)과 대조된다. 실험예 1 및 비교 실험예 1의 결과가 표 1에서 비교된다.
비교 실험예 1 실험예 1 실험예 1
스테이지 -- 1 2
리지드 변환, 975+vol% 62 52 85
달성된 수소화탈황
(hydrodesulfurization), wt.%		 83 60 80
전체 피드 용량,
(total feed capacity), BPSD		 25000 40000 17030
LHSV 1/hr. X 2.2X 1.5X
반응기의 개수 3 1 2
반응기 작동 온도, 섭씨 Y Y+15 Y+23
화학적 수소 소비, SCFH Z 1.25Z 0.82Z
전체 반응기 용량, m3 A 0.72A 0.45A
촉매 부가율(addition rate),lbs/Bbl B 0.75B 0.25B
실험예 1 및 비교실험예 1에서의 반응기 작동을 위한 변환, 반응기 온도, 및 반응기 액 공간 속도(liquid hourly space velocity)는 연료의 안정성에 의하여 제한되며, 쉘 핫 필터레이션 테스트(Shell Hot Filtration Test)(즉, IP-375)에 의하여 측정된 바와 같이 이것은 일반적으로 0.15 wt% 보다 작은 침전물 성분을 가져야 한다.
실험예 1을 위한 반응 시스템 파라미터는 직류 감압 잔유(straight run vacuum residue) 및 변환되지 않은 하이드로크랙킹된 감압 잔유로부터 유도된 DAO 양쪽을 테스트하는 파일럿 플랜트로부터 확보된 데이터에 의하여 지지된다. 제1 스테이지 반응기(14)로부터의 감소된 잔유 변환의 결과로서, 열 작동 강도(thermal operating severity)(즉, 반응기 온도 및 공간 속도)는 비교 실험예 1에서의 반응기와 비교할 때 증가할 수 있으며, 침전물 형성에 현저하게 영향을 미치지 않고도 안정적인 저 황 연료(low sulfur fuel oil)가 제조된다. DAO 변환 스테이지가 작동할 수 있는 더 높은 열 강도와 함께, 이것은 반응기 부피가 단지 18% 증가하면서도 60% 이상 많은 감압 리지드 피드가 22% 높은 변환율로 처리될 수 있도록 한다. 실험예 1의 유동해석 기법으로 확보될 수 있는 더 높은 변환의 결과로서, 순수 감압 리지드 피드에 기초하여 상압 및 감압 증류물이 64 vol% 에서 89 vol% 로 증가한다.
제1 반응 스테이지에서 감소된 금속 제거, 및 SDA 핏치(pitch)(스트림(34)를 통하여 회수된 아스팔트)에서의 금속의 배제(rejection) 때문에, 유닛 촉매 부가율(unit catalyst addition rate)(즉, 감압 리지드 피드의 lbs per barrel)은 15% 또는 그 이상 감소될 수 있다. 유사하게, 제1 반응 스테이지에서의 감소된 CCR과 아스팔텐 변환, 그리고 SDA 핏치(pitch)에서의 아스팔텐의 차후 배제의 결과로서, 라이트 가스(light gas) 생성 및 유닛 케미컬 수소 소비(unit chemical hydrogen consumption)는 SDA 유닛의 통합 없이 같은 변환이 달성되는 경우보다 10에서 15% 만큼 감소된다.
이상에서 개시된 바와 같이, 여기에서 개시되는 실시예는 통합된 하이드로크랙킹 및 용매 디아스팔팅 프로세스를 통하여 무거운 탄화수소로부터 더 가벼운 탄화수소로의 효율적인 변환을 제공한다.
일 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 프로세스는 60%, 85%, 또는 95% 이상의 변환과 같이, 하이드로크랙킹 프로세스에서 높은 전체 피드 변환을 달성하기 위하여 유용할 수 있다.
다른 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 프로세스는 처리 장비의 요구되는 크기를 줄이도록 제공될 수 있으며, 이는 하이드로크랙킹 반응기와 용매 디아스팔팅 유닛 중의 적어도 어느 하나를 포함한다. 확보되는 높은 변환은 높은 전체 변환을 달성하기 위하여 종래 기술의 프로세스에 의하여 요구되는 것보다 상대적으로 적은 재순환율(recycle rates)을 야기할 수 있다. 또한, 제1 반응 스테이지에서의 아스팔텐의 적어도 일부에서의 하이드로크랙킹는 감소된 피드 레이트(feed rates), 용매 사용 등을 제공할 수 있으며, 이는 종래 기술의 프로세스와 비교할 때 용매 디아스팔팅 유닛과 관련되어 있다.
또 다른 측면에서, 여기에서 개시되는 실시예에 따른 프로세스는 감소된 촉매 파울링 레이트(catalyst fouling rates)를 제공할 수 있으며, 그렇게 함으로써 촉매 사이클 타임 및 촉매 수명을 연장할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응 존에서의 작동 조건은 아스팔텐을 하이드로크랙킹할 때 발생할 수 있는 촉매 파울링 및 침전물 형성을 감소시키기 위해서 선택될 수 있다.
낮은 리사이클 요건, 효율적인 촉매 사용, 및 용매 디아스팔팅 이전에 아스팔텐의 부분적 변환 중의 하나 또는 그 이상 때문에 자금 및 운용 비용의 현저한 감소가 실현될 수 있다.
반응 스테이지들 사이에서의 아스팔텐의 제거는 낮은 침전물 증착 문제를 추가적으로 야기할 수 있으며, 그 문제는 반응기 배출 회로에 있어서 기체로부터 액체의 분리와 관련된 장비에 대한 것이고, 프랙셔네이션(정류) 섹션에 있어서의 장비를 포함한다.
개시된 사항은 제한된 개수의 실시예를 포함하고 있지만, 당업자는 이러한 개시에 기반하여 현재의 개시 범위로부터 분리됨이 없이 다른 실시예도 고안될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 권리범위는 단지 첨부된 청구항에 한정되어서는 안된다.

Claims (21)

  1. 제1 스테이지 배출물을 형성하도록 제1 반응 스테이지에서 리지드(resid)를 하이드로크랙킹(hydrocracking)하는 단계;
    제2 스테이지 배출물을 형성하도록 제2 반응 스테이지에서 디아스팔티드 오일 프랙션(deasphalted oil fraction)을 하이드로크랙킹하는 단계;
    적어도 하나의 탄화수소 프랙션 증류액(distillate hydrocarbon fraction)과 리지드 탄화수소 프랙션(resid hydrocarbon fraction)을 회수하도록 상기 제1 스테이지 배출물과 상기 제2 스테이지 배출물을 프랙셔네이팅(fractionating)하는 단계; 및
    아스팔텐 프랙션(asphaltene fraction)과 상기 디아스팔티드 오일 프랙션(deasphalted oil fraction)을 제공하도록 상기 리지드 탄화수소 프랙션을 용매 디아스팔팅 유닛(solvent deasphalting unit)으로 공급하는 단계를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반응 스테이지에서의 작동 압력 및 작동 온도 중의 적어도 어느 하나는 상기 제1 반응 스테이지의 작동 압력 및 작동 온도보다 큰, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리지드의 아스팔텐의 적어도 일부는 상기 제1 반응 스테이지에서 하이드로크랙킹되는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리지드를 30 wt.% 로부터 75 wt.% 로 변환시키도록 상기 리지드를 하이드로크랙킹하는 온도 및 압력에서 상기 제1 반응 스테이지를 작동시키는 단계를 더 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방법은 적어도 60 wt.%의 전체 리지드 변환을 달성하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 방법은 적어도 95 wt.%의 전체 리지드 변환을 달성하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리지드 탄화수소 프랙션은 적어도 섭씨 340도의 기준 끓는점을 가지는 탄화수소를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반응 스테이지는 싱글 에뷸레이티드 베드 반응기(single ebullated bed reactor)를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반응 스테이지는 에뷸레이티드 베드 반응기와 픽스드 베드 반응기(fixed bed reactor) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  10. 제1 하이드로크랙킹 촉매를 포함하는 제1 반응기로 수소와 리지드 탄화수소를 공급하는 단계;
    상기 리지드의 적어도 일부를 분해하는 압력과 온도 조건에서 상기 하이드로크랙킹 촉매의 존재하에서 상기 리지드와 수소를 접촉시키는 단계;
    상기 제1 반응기로부터의 배출물을 회수하는 단계;
    수소와 디아스팔티드 오일 프랙션(deasphalted oil fraction)을 제2 하이드로크랙킹 촉매를 포함하는 제2 반응기로 공급하는 단계;
    상기 디아스팔티드 오일의 적어도 일부를 분해하는 압력과 온도 조건에서 상기 제2 하이드로크랙킹 촉매의 존재하에서 상기 디아스팔티드 오일 프랙션과 수소를 접촉시키는 단계;
    상기 제2 반응기로부터의 배출물을 회수하는 단계;
    적어도 하나의 탄화수소 프랙션 증류액과 적어도 하나의 리지드 탄화수소 프랙션을 형성하도록 상기 제1 반응기 배출물과 상기 제2 반응기 배출물을 프랙셔네이팅(fractionating)하는 단계; 및
    아스팔텐 프랙션과 상기 디아스팔티드 오일 프랙션을 제공하도록 상기 적어도 하나의 리지드 탄화수소 프랙션을 용매 디아스팔팅 유닛으로 공급하는 단계를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 프랙셔네이팅하는 단계는
    적어도 하나의 탄화수소 프랙션 증류액과 제1 리지드 탄화수소 프랙션을 형성하도록 제1 분리 시스템에서의 상기 제1 반응기 배출물을 프랙셔네이팅하는 단계; 및
    적어도 하나의 탄화수소 프랙션 증류액과 제2 리지드 탄화수소 프랙션을 형성하도록 제2 분리 시스템에서의 상기 제2 반응기 배출물을 프랙셔네이팅하는 단계를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 반응기에서의 작동 온도와 작동 압력 중의 적어도 어느 하나가 상기 제1 반응기의 작동 온도 및 작동 압력보다 큰, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 반응기에서의 작동 온도 및 작동 압력 중에서 적어도 어느 하나는 상기 제1 반응기의 작동 온도 및 작동 압력보다 작은, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 리지드의 아스팔텐의 적어도 일부는 상기 제1 반응 스테이지에서 하이드로크랙킹되는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    30 wt.% 로부터 75 wt.% 까지의 범위에서 리지드 변환을 달성할 수 있는 온도와 압력에서 상기 제1 반응기를 작동시키는 단계;를 더 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방법은 적어도 60 wt.%의 전체 리지드 변환을 달성하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 방법은 60 wt.% 로부터 95 wt.% 까지의 범위에서 전체 리지드 변환을 달성하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 리지드 탄화수소 프랙션은 적어도 섭씨 480도의 기준 끓는점을 가지는 탄화수소를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 제1 반응기는 싱글 에뷸레이티드 베드 반응기(single ebullated bed reactor)를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 제2 반응기는 에뷸레이티드 베드 반응기와 픽스드 베드 반응기 중의 적어도 어느 하나를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
  21. 제10항에 있어서,
    상기 프랙셔네이팅하는 단계는 상기 제1 반응기 배출물과 상기 제2 반응기 배출물을 공통(common) 프랙셔네이팅 시스템으로 공급하는 단계를 포함하는, 리지드를 업그레이드하는 방법.
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