KR20140026745A - Oxidative desulfurization process for hydrocarbon - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an oxidative desulfurization process for hydrocarbon. According to one embodiment of the present invention, the oxidative desulfurization process for hydrocarbon produces desulfurized final products by converting sulfur compounds within hydrocarbon into sulfur oxide by reacting an oxidant with hydrocarbon under an oxidation catalyst and removing the sulfur oxide through extraction or adsorption. The oxidative desulfurization method for hydrocarbon removes sulfur oxide using an extractant or an adsorbent. [Reference numerals] (AA) Hydrocarbon; (BB) Oxidizer; (CC) Oxidation step 1; (DD) Oxidation step 2; (EE) Extraction; (FF) Desulfurized product

Description

탄화수소의 산화 탈황방법 {Oxidative desulfurization process for hydrocarbon}Oxidative desulfurization process for hydrocarbon

본 발명은 탄화수소의 산화 탈황 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화 촉매 존재 하에서 산화제와 탄화수소를 반응시켜 탄화수소 내의 황 화합물을 황산화물로 전환시킨 후, 추출 또는 흡착으로 이를 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for oxidative desulfurization of hydrocarbons, and more particularly, to a method of reacting an oxidant with a hydrocarbon in the presence of an oxidation catalyst to convert sulfur compounds in hydrocarbons into sulfur oxides and then removing them by extraction or adsorption.

정유 산업에서 생산되는 가솔린, 등유, 경유와 같은 탄화수소는 황 불순물을 다량 포함하고 있으며, 이 황 화합물들은 연소 시 SOx로 전환되어 대기 오염을 유발시키므로 전세계적으로 황 함량을 규제하고 있다. Hydrocarbons such as gasoline, kerosene, and diesel produced in the oil refining industry contain large amounts of sulfur impurities, and these sulfur compounds are converted into SOx during combustion, causing air pollution.

특히, 자동차용 경유의 경우, 과거에는 황 함량에 대한 전형적 요구 조건이 최대 0.5 중량% 였다. 1993년 입법 제정에 의해 유럽 및 미국에서는 경유 내 황의 함량을 0.3 중량%로 제한하였으며, 1996년에 유럽 및 미국은 경유 내 황의 최대 함량을 0.05 중량% 이하로 감소시켰으며, 1997년에 일본도 이를 따랐다. In particular, for automotive diesel, the typical requirement for sulfur content in the past was up to 0.5% by weight. The legislation enacted in 1993 limits the amount of sulfur in diesel fuel to 0.3% by weight in Europe and the United States.In 1996, Europe and the United States reduced the maximum content of sulfur in diesel to less than 0.05% by weight. Followed.

2009년 이후 유럽 및 선진국에서는 대부분 15ppm 미만으로 황 함량을 규제하고 있으며, 개발 도상국과 후진국에서도 경유의 황 함량 규제는 더욱 강화될 것으로 예상된다. 이러한 세계적 추세는 황의 수준을 계속하여 더욱 낮출 것으로 예상된다.Since 2009, most countries in Europe and developed countries have regulated sulfur content below 15 ppm, and developing and developing countries are expected to tighten their sulfur content. This global trend is expected to continue to lower sulfur levels.

극-저황 함량 연료에 대한 상기 규제를 따르기 위하여는, 정유소가 정유소 게이트에서 황 수준이 더 낮은 연료를 제조해야 할 것이다. 따라서, 정유소 규제 당국에 의해 규정된 협정 기한 내에 연료에서의 황 수준을 더욱 더 감소시켜야 한다.In order to comply with the above regulations for ultra-low sulfur content fuels, refineries will have to produce fuels with lower sulfur levels at refinery gates. Therefore, sulfur levels in fuel should be further reduced within the time frame agreed by the refinery regulators.

상업적으로는 황 함량 규격을 충족시키기 위해 CoMo, NiMo계 촉매 하에서 수소를 반응시켜 황을 제거하는 수첨탈황(Hydrodesulfurization)을 사용하고 있다. 그러나, 통상의 수첨탈황 촉매를 사용하여 석유 증류액으로부터 다량의 황을 제거할 수 있지만, 이들은 다-고리 방향족 황 화합물에서와 같이 황 원자가 입체적으로 촉매 활성점으로의 접근을 방해받는 경우 화합물로부터 황을 제거하는데 효율적이지 못하다. 이는 황 헤테로원자가 이중으로 방해받는 경우에 특히 비효율적이다. 이들 황 헤테로원자가 이중으로 방해받는 경우는 저황 수준에서 주로 나타나고, 탈황을 위해서는 혹독한 공정 조건이 요구된다. 고온에서 통상의 수첨탈황 촉매를 이용하는 것은 수율 손실, 촉매 코킹의 가속화 및 생성물 품질 저하를 야기할 것이다. 또한, 수첨탈황 공정은 고온 및 고압의 공정이고 고가의 수소가 필요한 공정이므로 경제성 측면에서 유리한 대안 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Commercially, hydrodesulfurization is used to remove sulfur by reacting hydrogen under CoMo and NiMo catalysts to meet sulfur content specifications. However, while conventional hydrodesulfurization catalysts can be used to remove large amounts of sulfur from petroleum distillates, they are sulphurous from the compounds when the sulfur atoms are stericly hindered from accessing the catalytically active site, as in polycyclic aromatic sulfur compounds. It is not efficient to remove it. This is particularly inefficient when sulfur heteroatoms are double interrupted. Double interruption of these sulfur heteroatoms occurs mainly at low sulfur levels, and severe process conditions are required for desulfurization. Using conventional hydrodesulfurization catalysts at high temperatures will result in yield loss, accelerated catalyst coking and product quality degradation. In addition, since the hydrodesulfurization process is a process of high temperature and high pressure and requires expensive hydrogen, research on an alternative technology that is advantageous in terms of economics is being actively conducted.

그 대안 기술로는 산화 탈황이 이용되고 있는데, 여기에 이용되는 산화 촉매 중 실리카에 티타늄이 담지된 산화 촉매의 경우, 탄화수소 내의 불순물과 반응물에 의해 비활성화가 진행되어 시간 경과에 따라 황 화합물의 전환율이 감소하게 되는 문제점이 있다.As an alternative technique, oxidative desulfurization is used. In the case of the oxidation catalyst in which titanium is supported on silica in the oxidation catalyst used, deactivation is progressed by impurities and reactants in the hydrocarbon, and thus the conversion rate of the sulfur compound is changed over time. There is a problem that is reduced.

본 발명의 목적은 탄화수소로부터 황을 제거하기 위하여 산화 탈황 공정을 이용하되, 사용된 산화 촉매의 급속한 비활성화 문제를 해결하기 위하여 서로 다른 촉매 시스템을 연속적으로 도입함으로써, 산화 촉매의 성능 및 수명을 향상시키면서 동시에 황 제거 효과도 우수한 탄화수소의 탈황 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to use an oxidative desulfurization process to remove sulfur from hydrocarbons, while continuously introducing different catalyst systems to solve the problem of rapid deactivation of the used oxidation catalyst, thereby improving the performance and lifetime of the oxidation catalyst. At the same time, the sulfur removal effect is also excellent to provide a hydrocarbon desulfurization method.

또한, 본 발명의 목적은 산화 촉매를 재생시킬 때 사용하는 재생 용매를 추출제 또는 흡착제의 재생 용매와 동일한 용매를 사용하여 공정의 단순화 및 운전비의 절감 방법을 제공하는데 있다.It is also an object of the present invention to provide a method of simplifying the process and reducing the running cost by using a regeneration solvent used to regenerate the oxidation catalyst using the same solvent as the regeneration solvent of the extractant or the adsorbent.

본 발명에 사용한 수첨탈황공정으로 처리한 중질유 탈황 (residual hydro-desulfurization, RHDS) 유분을 반응물로 한 경우 4,6-디메틸디벤조티오펜(4,6-dimethyldibenzothiophene)과 같은 분자크기가 큰 난분해성 황화합물이 주로 함유되어 있고 산화촉매성능을 감소시키는 질소화합물의 함량이 높기 때문에 종래의 촉매 및 반응시스템에서 촉매 성능 감소가 급속하게 일어나므로 이에 대한 해결책이 요구된다. 이를 위해 본 발명은 서로 다른 특성을 갖는 촉매들을 직렬식으로 연결하는 2단 반응시스템을 도입하였다. When the heavy hydrodesulfurization (RHDS) fraction treated by the hydrodesulfurization process used in the present invention was used as a reactant, it was hardly decomposable having a large molecular size such as 4,6-dimethyldibenzothiophene. Due to the high content of nitrogen compounds mainly containing sulfur compounds and reducing oxidation catalyst performance, there is a need for a solution due to the rapid decrease in catalyst performance in conventional catalysts and reaction systems. To this end, the present invention introduces a two-stage reaction system in which catalysts having different characteristics are connected in series.

자세하게는 1단 반응기에 비실릴화된 산화촉매를 충진하여 반응물에 포함되어 있는 비활성화 유발 물질인 질소화합물의 흡착을 유도하고 또한 산화반응 중에 생성되는 황산화물과 질소산화물이 소수성이 낮은 비실릴화된 산화촉매 자체에 일부 흡착을 하게 하였다. 기존의 질소를 흡착제거하고 산화반응은 일어나지 않는 guard 흡착탑의 적용과는 달리 비활성화 유발물질의 흡착 제거 외에도 제거하고자 하는 난분해성 황화합물의 목적 생성물인 술폰 화합물로의 전환이 초기 90% 이상에서 점차 감소하여 촉매 재생 전 60% 정도까지 이루어진다. 이로 인하여 2단 반응기에서의 황화합물의 술폰화합물로의 전환에 대한 부하가 줄어들고 성능 및 수명이 향상될 수 있다. 2단 반응기에는 상대적으로 성능 및 수명이 향상되는 실릴화된 산화촉매를 충진하여 최종적으로 산화반응의 전환율과 수명을 극대화하였다.Specifically, an unsilylated oxidation catalyst is charged in a first stage reactor to induce adsorption of nitrogen compounds, which are inactivating substances included in the reactants, and unsilyylated non-silylated sulfur oxides and nitrogen oxides generated during the oxidation reaction. Some adsorption was made to the oxidation catalyst itself. Unlike the application of guard adsorption tower where adsorption of nitrogen is eliminated and oxidation does not occur, the conversion of non-degradable sulfur compounds to sulfone compounds, which are the target products of the decomposable sulfur compounds, to be removed is gradually decreased from the initial 90% or more. Up to 60% before catalyst regeneration. This can reduce the load on the conversion of sulfur compounds to sulfone compounds in the two-stage reactor and improve performance and lifespan. The two-stage reactor was filled with a silylated oxidation catalyst which has relatively improved performance and lifespan to maximize the conversion rate and lifetime of the oxidation reaction.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구체예에 따른 탄화수소의 산화 탈황 방법은 (a) 산화 촉매의 존재하에서 산화제와 탄화수소를 접촉시켜 탄화수소내의 황 화합물을 황 산화물로 전환시키는 단계, 상기 (a) 단계는, i) 비실릴화된 산화 촉매의 존재하에서 산화제와 탄화수소를 접촉시키는 산화 반응단계 및 ii) 실릴화된 산화 촉매의 존재하에서 산화제와 탄화수소를 접촉시키는 산화 반응단계를 포함하며, (b) 상기 황 산화물을 추출제 또는 흡착제로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Oxidation desulfurization method of a hydrocarbon according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is (a) contacting the oxidizing agent and the hydrocarbon in the presence of an oxidation catalyst to convert the sulfur compound in the hydrocarbon to sulfur oxides, (a) The steps include: i) an oxidation reaction contacting the oxidant with a hydrocarbon in the presence of an unsilylated oxidation catalyst and ii) an oxidation reaction contacting the oxidant with a hydrocarbon in the presence of a silylated oxidation catalyst, (b) It may include the step of removing the sulfur oxide with an extractant or adsorbent.

본 발명의 일 구체예에서, (c) 상기 산화 촉매 또는 흡착제를 재생하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 산화 촉매 또는 흡착제의 재생은 동일한 재생 용매를 이용할 수 있다. 상기 재생 용매는 디메틸 카르보네이트, 디메틸 에테르, 디메틸포름아미드, 메탄올, 아세톤, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 폴리에틸렌 글리콜, 및 술포란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, (c) may further comprise the step of regenerating the oxidation catalyst or adsorbent. Regeneration of the oxidation catalyst or adsorbent may use the same regeneration solvent. The regeneration solvent may be at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, dimethyl ether, dimethylformamide, methanol, acetone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, polyethylene glycol, and sulfolane.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 추출제는 디메틸 카르보네이트, 디메틸 에테르, 디메틸포름아미드, 메탄올, 아세톤, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 폴리에틸렌 글리콜, 및 술포란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.In one embodiment of the invention, the extractant may be at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, dimethyl ether, dimethylformamide, methanol, acetone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, polyethylene glycol, and sulfolane. .

본 발명의 일 구체예에서, 상기 (a) 단계에서의 반응기는 1단 반응기 및 2단 반응기로 이루어지는 것일 수 있다. 1단 반응기의 비실릴화된 산화촉매와 2단 반응기의 실릴화된 산화촉매의 촉매충진비율이 1:1~1:10일 수 있으며, 구체적으로 1:1~1:5일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reactor in step (a) may be composed of a one-stage reactor and a two-stage reactor. The catalyst filling ratio of the unsilylated oxidation catalyst of the first stage reactor and the silylated oxidation catalyst of the two stage reactor may be 1: 1 to 1:10, and specifically 1: 1 to 1: 5.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 탄화수소는 상압 증류탑에서 유래된 탄화수소, 수첨 탈황 및 수첨 분해 공정에서 유래된 탄화수소, 또는 유동층 촉매 분해 공정에서 유래된 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the hydrocarbon may be selected from the group consisting of hydrocarbons derived from atmospheric distillation column, hydrocarbons derived from hydrodesulfurization and hydrocracking process, or hydrocarbons derived from fluidized bed catalytic cracking process.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 산화촉매는 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 담지체에 전이금속이 담지된 형태이거나, 상기 담지체에 킬레이트 형태로 전이금속이 담지된 형태일 수 있다. 상기 전이금속은 크롬, 구리, 망간, 니켈, 바나듐, 아연, 이리듐, 알루미늄, 철, 코발트, 또는 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 담지체에 킬레이트 형태로 전이금속이 담지된 형태로 제조시 사용한 킬레이트제제는 아세틸아세톤, 3-알릴-2,4-펜탄디온, 3-아세틸-6-트리메톡시실릴헥산-2-원, 에틸아세토아세테이트, 알릴아세토아세테이트, 메타크릴옥시에틸아세토아세테이트, 트리플로로아세틸아세톤, 펜타프로로아세틸아세톤, 벤졸아세톤, 디피바로일 메탄, 디메틸말로네이트, 디메틸글리옥심 및 살리실알데히드로 이루어진 군에서 선택된 단일 킬레이트제제 또는 2종 이상의 킬레이트제제일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the oxidation catalyst is a form in which a transition metal is supported on one or more carriers selected from the group consisting of silica, alumina, and silica-alumina, or on which the transition metal is supported in a chelate form. Can be. The transition metal may be any one selected from the group consisting of chromium, copper, manganese, nickel, vanadium, zinc, iridium, aluminum, iron, cobalt, or titanium. The chelating agent used in the preparation of the transition metal in the form of a chelate on the carrier is acetylacetone, 3-allyl-2,4-pentanedione, 3-acetyl-6-trimethoxysilylhexane-2-one, In the group consisting of ethyl acetoacetate, allyl acetoacetate, methacryloxyethyl acetoacetate, trifluoroacetylacetone, pentaproloacetylacetone, benzol acetone, dipivaloyl methane, dimethylmalonate, dimethylglyoxime and salicylicaldehyde It may be a single chelating agent selected or two or more chelating agents.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 산화제는 유기 퍼옥사이드, 과산화수소, 산소, 및 오존으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In one embodiment of the invention, the oxidant may be selected from the group consisting of organic peroxides, hydrogen peroxide, oxygen, and ozone.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 흡착제는 활성탄, 실리카, 알루미나, 및 실리카-알루미나로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the adsorbent may be selected from the group consisting of activated carbon, silica, alumina, and silica-alumina.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 (a) 단계의 산화 반응은 반응온도가 60 ~ 150℃에서 수행될 수 있다. 상기 (a) 단계의 산화 반응은 반응압력이 0.5 ~ 40bar에서 수행될 수 있다. 상기 (a) 단계의 산화 반응은 상기 산화제 대 탄화수소내 황 화합물의 몰 비율이 1:2~1:20 범위에서 수행될 수 있다. 상기 (a) 단계의 산화 반응은 0.1 ~ 10 hr-1 범위의 탄화수소의 공간속도 (weight hourly space velocity, WHSV)에서 수행될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the oxidation reaction of step (a) may be carried out at a reaction temperature of 60 ~ 150 ℃. The oxidation reaction of step (a) may be carried out at a reaction pressure of 0.5 ~ 40bar. The oxidation reaction of step (a) may be performed in a molar ratio of the oxidant to the sulfur compound in the hydrocarbon in the range of 1: 2 to 1:20. The oxidation reaction of step (a) may be performed at a weight hourly space velocity (WHSV) of a hydrocarbon in the range of 0.1 to 10 hr −1 .

본 발명의 일 구체예에 따르면, 2단 촉매계를 사용하여 1단 촉매는 비실릴화된 촉매를 사용하여 비활성화 원인 물질의 흡착과 동시에 황화합물의 산화 반응이 일어나게 하고, 2단 촉매는 실릴화된 촉매를 사용하여 목표 전환율까지 산화 반응을 진행시켜, 촉매의 비활성화를 방지하면서 장시간 동안 높은 촉매 활성과 긴 촉매수명을 가질 수 있을 뿐만 아니라 탈황 성능도 우수하다.According to one embodiment of the present invention, using the two-stage catalyst system, the one-stage catalyst uses an unsilylated catalyst to cause the oxidation reaction of the sulfur compound to coincide with the adsorption of the inactivating agent, and the two-stage catalyst is the silylated catalyst. By proceeding the oxidation reaction to the target conversion rate, it is possible to have a high catalyst activity and a long catalyst life for a long time while preventing the deactivation of the catalyst as well as excellent desulfurization performance.

또한, 산화 촉매의 재생 용매를 추출제 또는 흡착제의 재생 용매와 동일 용매를 사용함으로써 공정의 구성을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인한 공정 투자비 및 운전비를 절감할 수 있다.In addition, by using the same solvent as the regeneration solvent of the extractant or the adsorbent as the regeneration solvent of the oxidation catalyst, not only the configuration of the process can be simplified, but also the process investment cost and operation cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 산화 탈황 공정을 나타내는 개략도이다
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 산화 탈황 공정 및 재생 공정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 실험예 1~8에 따른 산화 촉매를 사용한 산화 탈황 공정의 시간에 따른 황 전환율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실험예 15에 따라 흡착제의 재생용매로 메탄올을 사용한 경우의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실험예 16에 따라 흡착제의 재생용매로 아세톤을 사용한 경우의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실험예 17에 따라 흡착제의 재생용매로 디메틸에테르를 사용한 경우의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실험예 18에 따라 흡착제의 재생용매로 디메틸카르보네이트를 사용한 경우의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실험예 19에 따라 흡착제의 재생용매로 메틸 터트-부틸 에테르를 사용한 경우의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view showing an oxidative desulfurization process according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing an oxidative desulfurization process and a regeneration process according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the sulfur conversion rate with time of the oxidative desulfurization process using the oxidation catalyst according to Experimental Examples 1 to 8.
4 is a graph showing experimental results when methanol was used as a regenerating solvent of the adsorbent according to Experimental Example 15.
5 is a graph showing experimental results when acetone was used as a regenerating solvent of the adsorbent according to Experimental Example 16.
6 is a graph showing experimental results when dimethyl ether was used as a regenerating solvent of the adsorbent according to Experimental Example 17. FIG.
7 is a graph showing experimental results when dimethyl carbonate was used as a regenerating solvent of the adsorbent according to Experimental Example 18.
8 is a graph showing experimental results when methyl tert-butyl ether was used as a regenerating solvent of the adsorbent according to Experimental Example 19. FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 구체예에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the preferable specific example of this invention is demonstrated concretely.

본 발명의 일 구체예는 촉매의 비활성화를 방지하기 위하여, 서로 다른 산화 촉매를 이용하여 두 단계의 산화 반응을 수행할 수 있다. 구체적으로, 비실릴화된 산화 촉매의 존재하에서 산화제와 탄화수소를 접촉시켜 산화 반응을 시킨 후, 실릴화된 산화 촉매의 존재하에서 추가적으로 산화 반응을 시켜 탄화수소내의 황 화합물을 황 산화물, 예를 들어, 술폰 또는 술폭사이드로 전환시킬 수 있다. 상기 전환된 황 산화물을 추출제 또는 흡착제를 이용하여 제거한 후 최종 탈황된 제품을 생산할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in order to prevent deactivation of the catalyst, two steps of oxidation reactions may be performed using different oxidation catalysts. Specifically, an oxidation reaction is carried out by contacting an oxidant with a hydrocarbon in the presence of an unsilylated oxidation catalyst, followed by an additional oxidation reaction in the presence of a silylated oxidation catalyst to convert the sulfur compound in the hydrocarbon into a sulfur oxide, for example, sulfone. Or sulfoxide. The converted sulfur oxides can be removed using an extractant or adsorbent and then the final desulfurized product can be produced.

본 발명의 일 구체예에서, 비실릴화된 산화 촉매를 이용하여 흡착과 동시에 산화반응이 일어나게 하고, 연속적으로 실릴화된 산화 촉매를 이용하여 목표 전환율까지 산화 반응을 진행시킬 수 있다. 여기서, 산화 반응은 1단 반응기 및 2단 반응기로 이루어지는 것일 수 있다. 도 1을 참조하여 살펴보면, 1단 반응기(1단계 산화 반응) 및 2단 반응기(2단계 산화 반응)는 직렬로 연결될 수 있다. 상기 1단 반응기에는 비실릴화된 산화촉매가 충진되고, 상기 2단 반응기에는 실릴화된 산화촉매가 충진될 수 있으며, 여기서, 비실릴화된 산화촉매와 실릴화된 산화촉매의 촉매 충진 비율은 1:1~1:10일 수 있으며, 구체적으로 1:1~1:5일 수 있다. 또는, 하나의 반응기를 사용하되 상부에는 비실릴화 촉매, 하부에는 실릴화 촉매를 상기 직렬형 2단반응기와 같은 촉매 충진비율로 충진하여 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, an oxidation reaction occurs simultaneously with adsorption using an unsilylated oxidation catalyst, and the oxidation reaction may be advanced to a target conversion rate using a successively silylated oxidation catalyst. Here, the oxidation reaction may be made of a one-stage reactor and a two-stage reactor. Referring to FIG. 1, a first stage reactor (one stage oxidation reaction) and a two stage reactor (two stage oxidation reaction) may be connected in series. The first stage reactor may be filled with an unsilylated oxidation catalyst, and the two stage reactor may be filled with a silylated oxidation catalyst, wherein the ratio of catalyst filling between the unsilylated oxidation catalyst and the silylated oxidation catalyst is It may be 1: 1 to 1:10, and specifically 1: 1 to 1: 5. Alternatively, one reactor may be used, but an unsilylated catalyst may be charged in the upper portion and a silylated catalyst in the lower portion at the same catalyst fill rate as the two-stage reactor.

여기서, 비실릴화된 산화촉매와 실릴화된 산화촉매의 충진 비율이 1:1 미만인 경우 상대적으로 산화탈황 활성이 높은 실릴화 산화촉매의 비가 너무 낮아 낮은 초기 활성과 급격한 활성 저하를 나타낼 수 있다. 또한, 충진 비율이 1:10 초과인 경우 비실릴화 산화촉매 비율이 과도하게 낮아짐에 따라 비활성화 유발물질의 제거 역할과 동시에 황화합물의 일부 전환역할이 부족하여 오히려 활성 및 안정성이 감소할 수 있다. 따라서, 비실릴화 산화촉매와 실릴화 산화촉매의 비율은 1:10 이내로 조절하는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 1:5 이내에서 조절하게 되면 최대의 활성과 안정성을 확보할 수 있다. Here, when the filling ratio of the unsilylated oxidation catalyst and the silylated oxidation catalyst is less than 1: 1, the ratio of the silylated oxidation catalyst having a relatively high oxidative desulfurization activity may be too low, indicating a low initial activity and a rapid decrease in activity. In addition, when the filling ratio is greater than 1:10, as the ratio of the unsilylated oxidation catalyst is excessively low, the role of eliminating inactivation agents and at the same time lacking some conversion roles of sulfur compounds may decrease activity and stability. Therefore, the ratio of the unsilylated oxidation catalyst and the silylated oxidation catalyst is preferably controlled within 1:10, and more specifically, when controlled within 1: 5, maximum activity and stability can be ensured.

본 발명의 일 구체예에서, 탄화수소는 황을 포함하고 있는 탄화수소라면 특별히 제한하는 것은 아니나, 예를 들면, 천연 석유로부터 유래된 탄화수소, 구체적으로는 상압 증류탑에서 유래된 탄화수소, 수첨 탈황 및 수첨 분해 공정에서 유래된 탄화수소, 또는 유동층 촉매 분해 공정에서 유래된 탄화수소일 수 있다.In one embodiment of the invention, the hydrocarbon is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon containing sulfur, for example, hydrocarbons derived from natural petroleum, specifically hydrocarbons derived from atmospheric distillation column, hydrodesulfurization and hydrocracking process Hydrocarbons derived from or hydrocarbons derived from a fluidized bed catalytic cracking process.

본 발명의 일 구체예에서, 산화 촉매는 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 담지체에 전이금속이 담지된 산화 촉매일 수 있다. 상기 실리카 담지체는 실리카 분자체, 실리카 나노입자, 실리카 크리스탈, 실리카 겔, 실리카 비드, 또는, 메조다공성 실리카일 수 있으며, 바람직하기로는 기공크기가 2~50nm이고, 비표면적이 150~1000 m2/g인 것을 선택할 수 있다. 상기 전이금속은 크롬, 구리, 망간, 니켈, 바나듐, 아연, 이리듐, 알루미늄, 철, 코발트, 또는 티타늄일 수 있으며, 일반적으로 상기 금속의 전구체 형태로 사용될 수 있다. 또한, 상기 산화 촉매는 상기 담지체에 킬레이트 형태로 전이금속을 담지한 형태일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the oxidation catalyst may be an oxidation catalyst in which a transition metal is supported on at least one carrier selected from the group consisting of silica, alumina and silica-alumina. The silica carrier may be silica molecular sieve, silica nanoparticles, silica crystals, silica gel, silica beads, or mesoporous silica, and preferably have a pore size of 2 to 50 nm and a specific surface area of 150 to 1000 m 2. You can select / g. The transition metal may be chromium, copper, manganese, nickel, vanadium, zinc, iridium, aluminum, iron, cobalt, or titanium, and generally may be used as a precursor of the metal. In addition, the oxidation catalyst may be in the form of supporting the transition metal in the form of chelate on the support.

상기 산화 촉매는 비실릴화되거나 실릴화된 촉매일 수 있다. 비실릴화되거나 실릴화된 산화 촉매는 당업계에 공지된 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있는데, 예를 들면, 함침법, 초기 습윤법 등에 의하여 제조될 수 있고, 이후 건조 및 하소된 형태일 수 있다.The oxidation catalyst may be an unsilylated or silylated catalyst. Unsilylated or silylated oxidation catalysts can be prepared by a variety of methods known in the art, for example, by impregnation, initial wetting, and the like, and then in dried and calcined form. .

상기 킬레이트 형태로 전이금속을 담지하는 방법은 예를 들면, 유기용매에 전이금속 전구체와 킬레이트제제를 투입하여 화학적 개질을 통하여 안정된 킬레이트된 전이금속을 제조할 수 있다. 이와 관련하여 본 출원인의 한국공개번호 제2012-0040614호의 기재 내용이 모두 본 명세서에 혼입된다.In the method of supporting the transition metal in the chelate form, for example, the transition metal precursor and the chelating agent may be added to an organic solvent to prepare a stable chelated transition metal through chemical modification. In this regard, all of the contents of the applicant's Korean Publication No. 2012-0040614 are incorporated herein.

상기 킬레이트 제제로는 특별히 한정되지 않으나, 착 화합물을 만들 수 있는 자유전자 쌍 또는 전자 갭을 가지고 적어도 2 개 원자 그룹을 가지는 모든 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 다이옥심류, 알파,베타-하이드록시카보닐 화합물, 하이드로카복실릭 산(hydrocarboxylic acids), 케톤류, 알데하이드류, 및 베타-디케톤류로 이루어진 군으로부터 선택된 단일 킬레이트 제제 또는 2 종 이상의 킬레이트 제제를 사용할 수 있다. 좀더 구체적으로, 아세틸아세톤, 3-알릴-2,4-펜탄디온, 3-아세틸-6-트리메톡시실릴헥산-2-원(3-acetyl-6-trimethoxylsilylhexane-2-one), 3-아세틸-6-트리메톡시실릴헥산-2-원, 에틸아세토아세테이트, 알릴아세토아세테리으, 메타크릴옥시에틸아세토아세테이트, 트리플로로아세틸아세톤, 펜타프로로아세틸아세톤, 벤졸아세톤, 디피바로일 메탄(dipivaloyl methane), 디메틸말로네이트, 디메틸글리옥심, 및 살리실알데하이드로 이루어진 군으로부터 선택된 단일 킬레이트 제제 또는 2 종 이상의 킬레이트 제제를 사용할 수 있다.The chelating agent is not particularly limited, but any organic compound having at least two atomic groups having a free electron pair or an electron gap capable of forming a complex compound can be used. Specifically, a single chelating agent or two or more chelating agents selected from the group consisting of dioximes, alpha, beta-hydroxycarbonyl compounds, hydrocarboxylic acids, ketones, aldehydes, and beta-diketones Can be used. More specifically, acetylacetone, 3-allyl-2,4-pentanedione, 3-acetyl-6-trimethoxysilylhexane-2-one, 3-acetyl -6-trimethoxysilylhexane-2-one, ethyl acetoacetate, allyl acetoacetate, methacryloxyethyl acetoacetate, trifluoro acetylacetone, pentaproroacetyl acetone, benzol acetone, dipivaloyl methane ( dipivaloyl methane), dimethylmalonate, dimethylglyoxime, and salicyaldehyde, or a single chelating agent selected from the group consisting of two or more chelating agents can be used.

상기 유기용매로는 일반적인 유기용매를 사용할 수 있으며, 구체적으로 탄소수 1 ~ 6 (C1~C6)의 알코올을 사용할 수 있다. 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등을 사용할 수 있다.As the organic solvent, a general organic solvent may be used, and specifically, an alcohol having 1 to 6 carbon atoms (C1 to C6) may be used. For example, methanol, ethanol, propanol and the like can be used.

상기 투입되는 전이 금속 전구체내의 전이 금속과 킬레이트 제제의 몰비는 1: 0.5 ~ 5인 것이 바람직하다. 몰비가 1: 0.5 미만인 경우 킬레이팅이 작게 되어 사배위 촉매 활성점이 적어져 결과적으로 촉매 활성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있고, 몰비가 1: 5를 초과하는 경우에는 전이 금속 전구체의 킬레이팅 반응점보다 많은 킬레이트 제제가 들어가 반응하지 못하게 되어, 비경제적이다.It is preferable that the molar ratio of the transition metal and a chelating agent in the said transition metal precursor is 1: 0.5-5. If the molar ratio is less than 1: 0.5, the chelating becomes smaller, resulting in a lower coordination catalyst active point, resulting in lower catalytic activity. If the molar ratio is greater than 1: 5, the chelating reaction point of the transition metal precursor is greater than that of the chelating reaction point. Many chelating agents do not enter and react, which is uneconomical.

본 발명의 일 구체예에서, 산화제는 예를 들면, 유기 퍼옥사이드, 과산화수소, 산소, 오존 등을 사용할 수 있다. 구체적으로 유기 퍼옥사이드는 탄소수 3 내지 20의 탄화수소 하이드로퍼옥사이드일 수 있다. 또한, 상기 유기 퍼옥사이드는 탄소수 3 내지 14의 2차 또는 3차 하이드로퍼옥사이드일 수 있다. 예를 들면, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, 사이클로헥실 하이드로퍼옥사이드, 에틸벤젠 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the oxidant may use, for example, organic peroxides, hydrogen peroxide, oxygen, ozone, and the like. Specifically, the organic peroxide may be a hydrocarbon hydroperoxide having 3 to 20 carbon atoms. In addition, the organic peroxide may be a secondary or tertiary hydroperoxide having 3 to 14 carbon atoms. For example, it may be t-butyl hydroperoxide, cyclohexyl hydroperoxide, ethylbenzene hydroperoxide, cumene hydroperoxide.

본 발명의 일 구체예에서, 산화 반응에서 산화제 대 탄화수소내 황 화합물의 몰비는 특별히 제한되는 것은 아니나, 약 1:2 ~ 약 1:20일 수 있으며, 구체적으로, 약 1:2~약 1:5일 수 있다. 산화제 대 탄화수소의 비가 1:2 미만의 경우 산화반응의 양론비보다 낮은 산화제 양으로 인하여 산화반응 활성이 근본적으로 제한되어 최소한 1:2 이상이 바람직하다. 그러나, 유기산화제의 경우 산화제 가격이 높아 과다한 사용시 경제성이 급격하게 낮아지며, 미반응 산화제에 의해 최종 제품의 산화안정성이 감소할 수 있다. 따라서, 산화성능, 공정 경제성 및 제품의 품질을 고려한 적절한 비율이 요구되며, 구체적으로 약 1:2 ~ 1:5일 수 있다.In one embodiment of the invention, the molar ratio of oxidant to sulfur compound in the hydrocarbon in the oxidation reaction is not particularly limited, but may be about 1: 2 to about 1:20, specifically, about 1: 2 to about 1: May be five. If the ratio of oxidant to hydrocarbon is less than 1: 2, the amount of oxidant lower than the stoichiometric ratio of the oxidation reaction is fundamentally limited so that the oxidation activity is at least 1: 2 or higher. However, in the case of organic oxidants, the oxidant price is high, and the economic efficiency is drastically lowered when used excessively, and the oxidation stability of the final product may be reduced by the unreacted oxidant. Therefore, an appropriate ratio in consideration of oxidative performance, process economics, and product quality is required, and specifically, may be about 1: 2 to 1: 5.

상기 산화반응은 당업계에서 알려진 적절한 온도 및 압력하에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 반응 온도는 약 0~200℃ 또는 약 25~150℃ 또는 약 60~150℃에서 수행될 수 있으며, 반응 압력은 대기압에서 수행할 수 있으며, 예를 들면, 약 1 기압~100 기압, 0.5 bar~40 bar의 범위에서 수행될 수 있다.The oxidation reaction can be carried out under suitable temperature and pressure known in the art. For example, the reaction temperature may be carried out at about 0-200 ° C. or about 25-150 ° C. or about 60-150 ° C., and the reaction pressure may be carried out at atmospheric pressure, for example, about 1 atmosphere to 100 atmospheres. It can be carried out in the range of 0.5 bar to 40 bar.

상기 산화반응은 산화 공정에서 사용되는 당업계에 공지된 반응기를 이용할 수 있는데, 배치식 또는 연속식 반응기를 이용할 수 있다. 산화 촉매는 예를 들면, 고정층 또는 슬러리 형태로 사용할 수 있다.The oxidation reaction may use a reactor known in the art used in the oxidation process, it may be a batch or continuous reactor. The oxidation catalyst can be used, for example, in the form of a fixed bed or slurry.

본 발명의 일 구체예에서, 탄화수소내의 황 화합물이 산화된 황 산화물을 제거하기 위하여 추출제를 이용할 수 있다. 상기 추출제는 예를 들면, 디메틸 카르보네이트, 디메틸 에테르, 디메틸포름아미드, 메탄올, 아세톤, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 폴리에틸렌 글리콜, 술포란 및 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, an extractant may be used to remove sulfur oxides in which the sulfur compound in the hydrocarbon is oxidized. The extractant may be, for example, dimethyl carbonate, dimethyl ether, dimethylformamide, methanol, acetone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, polyethylene glycol, sulfolane and mixtures thereof.

본 발명의 일 구체예에서, 탄화수소내의 황 화합물이 산화된 황 산화물을 제거하기 위하여 흡착제를 이용할 수 있다. 상기 흡착제는 황 산화물을 제거할 수 있는 것이면 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 활성탄, 실리카, 알루미나, 및 실리카-알루미나 등을 이용할 수 있다. 적어도 하나의 흡착제를 이용하여 고액 추출 장치로 2 단계의 산화 반응을 거친 탄화수소 내의 황 산화물을 제거할 수 있다. 구체적으로, 상기 흡착제는 700 ~ 1100℃에서 CO2 활성화(activation)를 통해서 표면이 개질된 활성탄을 사용할 수 있다. 또한, 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나는 직경이 4 - 9 nm 사이인 기공이 발달하였으며 표면적이 300 - 600 m2/g 사이이며 실리카의 기공부피가 0.01 ~ 0.3 ml/g일 수 있다. 상기 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나의 경우 흡착량의 증진을 위해서 0.1 ~ 10 M 농도의 황산, 질산, 염산, 아세트산, 불산 중 어느 하나 혹은 이들의 혼합물을 포함하는 산을 이용해서 1분 ~ 2시간 동안 접촉시킨 후 황산화물 흡착 전에 실시하는 열처리를 100 ~ 200 ℃ 사이에서 실시할 수 있다.In one embodiment of the present invention, an adsorbent may be used to remove sulfur oxides in which the sulfur compound in the hydrocarbon is oxidized. The adsorbent can be used without particular limitation as long as it can remove sulfur oxides. For example, activated carbon, silica, alumina, silica-alumina, and the like can be used. At least one adsorbent may be used to remove sulfur oxides in the hydrocarbons that have undergone two stages of oxidation with a solid-liquid extraction device. Specifically, the adsorbent may use activated carbon whose surface is modified through CO 2 activation at 700 to 1100 ° C. In addition, silica, alumina, and silica-alumina have pores having a diameter of 4 to 9 nm and have a surface area of 300 to 600 m 2 / g and a pore volume of silica of 0.01 to 0.3 ml / g. In the case of silica, alumina, and silica-alumina, for one minute to two hours using an acid containing any one of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, hydrofluoric acid, or a mixture thereof, at a concentration of 0.1 to 10 M in order to increase the adsorption amount. After the contact, the heat treatment before the sulfur oxide adsorption may be carried out between 100 ~ 200 ℃.

본 발명의 일 구체예에서, 산화 반응 공정에서 산화 촉매는 반복적으로 사용되거나 연속식 공정으로 사용되는 경우 산화 촉매의 비활성화가 진행되는데, 이렇게 비활성화된 산화 촉매의 활성을 재생하기 위하여 일정시간 동안 재생 용매를 사용하여 상기 촉매를 재생할 수 있다. 또한, 흡착 공정에서 흡착제의 반복적 지속적 사용으로 인하여 흡착제의 활성도 저하되는데, 이렇게 저하된 흡착제의 활성을 재생하기 위하여 일정시간 동안 재생 용매를 사용하여 상기 촉매를 재생할 수 있다. 상기 산화 촉매의 재생 용매 및 흡착제의 재생 용매는 예를 들면, 디메틸 카르보네이트, 디메틸 에테르, 디메틸포름아미드, 메탄올, 아세톤, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 폴리에틸렌글리콜, 술포란(sulforan) 및 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, when the oxidation catalyst in the oxidation reaction process is used repeatedly or in a continuous process, the deactivation of the oxidation catalyst proceeds, the regeneration solvent for a certain time to regenerate the activity of the deactivated oxidation catalyst Can be used to regenerate the catalyst. In addition, the activity of the adsorbent is also lowered due to repeated continuous use of the adsorbent in the adsorption process. In order to regenerate the activity of the desorbed adsorbent, the catalyst may be regenerated by using a regeneration solvent for a predetermined time. The regeneration solvent of the oxidation catalyst and the regeneration solvent of the adsorbent are, for example, dimethyl carbonate, dimethyl ether, dimethylformamide, methanol, acetone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, polyethylene glycol, sulfolane and their Mixtures and the like can be used.

본 발명의 원리를 추가적으로 설명하기 위하여, 실시예가 후술된다. 다만 본 실시예는 본 발명자들이 고려하는 발명의 범위를 제한하기 위함이 아니다.
To further illustrate the principles of the present invention, an embodiment will be described below. However, the present embodiments are not intended to limit the scope of the invention which the present inventors consider.

실시예Example

제조예Manufacturing example 1:  One: 비실릴화된Unsilylated 산화 촉매의 제조 Preparation of Oxidation Catalyst

메조 다공성 실리카 SBA-15는 M. Choi, W. Heo, F. Kleitz, and R. Ryoo, Chem. Commun. (2003) 1340-1341의 방법으로 아래와 같이 제조하였다. 114 g 의 증류수와 37 % hydrochloric acid 3.5 g을 혼합한 용액에 삼중공합체 폴리머인 Pluronic, P123을 6.0 g 첨가한 후 35 ℃ 의 온도 조건하에서 균일한 혼합액이 될 때까지 강하게 교반하였다. 균일하게 혼합된 용액에 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TetraEthly OrthoSilicate, TEOS)를 13.0 g 첨가한 후 35 ℃의 온도 조건하에서 24시간 동안 강하게 교반하였다. 혼합액을 각각 100 ℃의 온도 조건하에서 24시간 동안 숙성시켰다. 여과 후 100 ℃의 온도 조건 하에서 12시간 건조시킨 후 승온 속도를 분당 1 ℃ / min 으로 설정하고 550 ℃에서 6시간 동안 소성시켜 SBA-15를 제조하였다.Mesoporous silica SBA-15 is described in M. Choi, W. Heo, F. Kleitz, and R. Ryoo, Chem. Commun. (2003) It was prepared by the method of 1340-1341 as follows. 6.0 g of triple copolymer polymer Pluronic and P123 were added to a solution containing 114 g of distilled water and 3.5 g of 37% hydrochloric acid, followed by vigorous stirring until a uniform mixture was obtained under a temperature condition of 35 ° C. 13.0 g of tetraethyl orthosilicate (TEOS) was added to the homogeneously mixed solution, followed by vigorous stirring for 24 hours under a temperature condition of 35 ° C. The mixtures were aged for 24 hours under temperature conditions of 100 ° C., respectively. After filtration and drying for 12 hours under the temperature condition of 100 ℃, the temperature increase rate was set to 1 ℃ / min per minute and calcined at 550 ℃ for 6 hours to prepare SBA-15.

상기 제조된 SBA-15, 5 g 에 증류수를 145 g 첨가하고 15 g의 에탄올과 암모니아수를 첨가하여 혼합액의 pH를 7으로 조절하였다. 별도의 비커에 에탄올 20 g을 첨가하고 티타늄 이소프로폭시드와 아세틸 아세톤의 몰 비를 3.15로 하여 혼합하였다. 이때 티타늄 이소프로폭시드는 실리카 담지체 100 중량비 대비, 5 중량부 담지하도록 하였다. 앞의 두 혼합물을 균일하게 혼합하여 5 ℃의 온도 조건하에서 2시간 동안 강하게 교반하였다. 혼합물을 여과하여 회수한 후 에탄올 380 ml로 세척하였다. 100 ℃ 오븐에서 24 시간 건조시킨 후 550 ℃ 에서 승온 속도를 분당 2 ℃ 로 3 시간 동안 소성하여 비실릴화된 Ti 산화 촉매를 제조하였다.
145 g of distilled water was added to 5 g of SBA-15 prepared above, and 15 g of ethanol and ammonia water were added to adjust the pH of the mixed solution to 7. 20 g of ethanol was added to a separate beaker and mixed with a molar ratio of titanium isopropoxide and acetyl acetone to 3.15. At this time, titanium isopropoxide was carried by 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the silica carrier. The previous two mixtures were mixed uniformly and stirred vigorously for 2 hours under the temperature condition of 5 ℃. The mixture was collected by filtration and washed with 380 ml of ethanol. After drying for 24 hours in an oven at 100 ℃, the temperature increase rate at 550 ℃ was calcined at 2 ℃ per minute for 3 hours to prepare an unsilylated Ti oxidation catalyst.

제조예Manufacturing example 2:  2: 실릴화된Silylated 산화 촉매의 제조 Preparation of Oxidation Catalyst

실리카 촉매 표면을 소수성으로 개질하기 위하여 테트라메틸디실라잔(Tetramethyldisilazane, TMDS)을 사용하여 다음의 실험을 진행하였다. 용매로는 톨루엔을 사용하였으며 질소 분위기 하에서 실리카 촉매에 대한 톨루엔의 무게 비를 20으로 첨가하였다. 실리카 촉매에 대한 HMDS의 몰 비를 0.256으로 첨가한 후 120 ℃ 에서 2 시간 동안 환류시켰다. 환류된 시료를 여과하고 톨루엔으로 세척하고 80 ℃, 진공오븐에서8 시간 건조하여 실릴화된 Ti 산화 촉매를 제조하였다.
In order to hydrophobically modify the silica catalyst surface, the following experiment was carried out using tetramethyldisilazane (TMDS). Toluene was used as the solvent and a weight ratio of toluene to silica catalyst was added at 20 under a nitrogen atmosphere. The molar ratio of HMDS to silica catalyst was added at 0.256 and then refluxed at 120 ° C. for 2 hours. The refluxed sample was filtered, washed with toluene and dried for 8 hours in a vacuum oven at 80 ℃ to prepare a silylated Ti oxidation catalyst.

실험예Experimental Example 1: 산화 촉매의  1: of oxidation catalyst 성능 시험Performance test

질소흡착제 또는 상기 제조된 실릴화 또는 비실릴화 된 티타늄 담지 메조다공성 촉매를 망체 (10/20 mesh)를 사용하여 850 ㎛ ~ 2 mm 크기로 체질하였다. 우선, 비실릴화된 산화촉매의 무게를 측정하여 외경 1/2인치 스테인레스강 (SUS316)으로 제작된 관형 고정층 1단 반응기에 투입하였다. 그리고, 상기 제조한 표면을 개질한 티타늄담지 소수성 메조다공성 촉매를 같은 방법으로 고정층 2단 반응기에 투입하였다. 1단 및 2단 반응기에 충진된 비실릴화/실릴화 촉매 무게비를 1/1로 조절하였으며, 각각의 반응기 내의 촉매 층의 상단과 하단에는 유리 비드를 넣어 온도 검출용 열전대(thermalcouple)가 촉매 층에 머물도록 하였다. 상기 촉매가 충진된 1단 및 2단 고정층 반응기를 순차적으로 연결하고, 고정층 반응기에 온도조절장치와 액체 정량 펌프를 장착하였다. 반응물인 RHDS 경유 유분에 데칸(decane)에 테트라부틸하이드로퍼옥사이드(tert-Butyl hydroperoixde, TBHP)를 6M 농도로 혼합한 산화제 용액을 사용하였으며, 산화제의 몰 비/RHDS 경유 유분 내 황의 몰 비를 15로 첨가하여 사용하였다. 분당 0.1 cc / min의 유속 (WHSV = 5 h-1)으로 반응기에 공급하였고 반응온도는 100 ℃ 1기압에서 수행하였다. 반응 전 후의 황 화합물 및 술폰 화합물은 펄스 불꽃 광도 검출기 (pulsed flame photometric detector, PFPD)가 장착된 가스크로마토그래피(SGE BPI column)를 이용하여 분석하였다.
A nitrogen adsorbent or the prepared silylated or unsilylated titanium supported mesoporous catalyst was sieved to a size of 850 μm˜2 mm using a mesh (10/20 mesh). First, the weight of the unsilylated oxidation catalyst was measured and introduced into a tubular fixed bed single stage reactor made of 1/2 inch stainless steel (SUS316). In addition, a titanium-supported hydrophobic mesoporous catalyst having modified surface was introduced into a fixed bed two stage reactor in the same manner. The weight ratio of the unsilylated / silylated catalysts charged in the first and second stage reactors was adjusted to 1/1, and a glass bead was placed at the top and bottom of the catalyst layer in each reactor so that a thermocouple for temperature detection was added to the catalyst layer. To stay. The catalyst packed one-stage and two-stage fixed bed reactors were sequentially connected, and the fixed bed reactor was equipped with a thermostat and a liquid metering pump. The reactant RHDS gas oil fraction was used an oxidant solution in which decane and tetrabutyl hydroperoixde (TBHP) were mixed at a concentration of 6 M, and the molar ratio of oxidant / sulfur in the RHDS gas oil fraction was 15. Used to add. The reactor was fed at a flow rate of 0.1 cc / min per minute (WHSV = 5 h −1 ) and the reaction temperature was performed at 100 ° C. 1 atm. Sulfur compounds and sulfone compounds before and after the reaction were analyzed using a gas chromatography (SGE BPI column) equipped with a pulsed flame photometric detector (PFPD).

실험예Experimental Example 2 내지 8: 산화 촉매의  2 to 8: of oxidation catalyst 성능 시험Performance test

실험예 2 내지 8은 1단 촉매 및 2단 촉매 및 이들의 촉매 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 수행하였으며, 그 결과는 도 3에 나타내었다.Experimental Examples 2 to 8 were performed in the same manner as in Experiment 1 except that the one-stage catalyst and the two-stage catalyst and their catalyst contents were changed as described in Table 1 below, and the results are shown in FIG. 3. .

1단 촉매1 stage catalyst 2단 촉매Two stage catalyst 중량(g)/중량(g)Weight (g) / weight (g) 실험예 1Experimental Example 1 질소흡착제Nitrogen Adsorbent 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 3g/3g3g / 3g 실험예 2Experimental Example 2 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 3g/3g3g / 3g 실험예 3Experimental Example 3 비실릴화 Ti 산화촉매Unsilylated Ti Oxidation Catalyst 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 5g/1g5g / 1g 실험예 4Experimental Example 4 비실릴화 Ti 산화촉매Unsilylated Ti Oxidation Catalyst 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 4g/2g4g / 2g 실험예 5Experimental Example 5 비실릴화 Ti 산화촉매Unsilylated Ti Oxidation Catalyst 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 3g/3g3g / 3g 실험예 6Experimental Example 6 비실릴화 Ti 산화촉매Unsilylated Ti Oxidation Catalyst 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 2g/4g2g / 4g 실험예 7Experimental Example 7 비실릴화 Ti 산화촉매Unsilylated Ti Oxidation Catalyst 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 1.5g/4.5g1.5g / 4.5g 실험예 8Experimental Example 8 비실릴화 Ti 산화촉매Unsilylated Ti Oxidation Catalyst 실릴화 Ti 산화촉매Silylation Ti Oxidation Catalyst 1.2g/4.8g1.2g / 4.8g

상기 표 1에서, 질소 흡착제는 실리카를 사용하였으며, 실릴화 Ti 산화촉매는 제조예 2의 제조방법에 따라 제조된 것을 사용하였으며, 비실릴화 Ti 산화촉매는 제조예 1의 제조방법에 따라 제조된 것을 사용하였다.In Table 1, the nitrogen adsorbent used silica, the silylated Ti oxidation catalyst was prepared according to the preparation method of Preparation Example 2, the unsilylated Ti oxidation catalyst was prepared according to the preparation method of Preparation Example 1 Was used.

도 3을 참고하여 살펴보면, 1단에 질소 흡착제를 충진하고 2단에 실릴화된 산화촉매를 충진하는 경우(실험예 1)와 1단/2단에 모두 실릴화된 촉매를 충진한 경우(실험예 2)에 비해 1단에 비실릴화된 산화촉매를 충진하고 2단에 실릴화된 산화촉매를 충진하였을 때(실험예 5~실험예 8) 가장 우수한 촉매 성능 및 수명을 나타내었다. 또한, 동일한 촉매량 조건에서 1단과 2단 촉매의 충진비율(중량비)을 조절하여 촉매 성능의 변화를 살펴보았으며, 이때 실릴화 산화촉매의 비율이 높아질수록 성능 및 수명이 증가하여 1단/2단 촉매충진비율이 1/4(실험예 8)일 때 최대의 활성을 나타내었다. 그러나, 위에서 설명한 바와 같이 1/2단을 모두 실릴화 산화촉매로 충진한 경우는 급격한 촉매활성 감소(실험예 2)이 나타났다.Referring to FIG. 3, the case of filling the nitrogen adsorbent in the first stage and the silylated oxidation catalyst in the second stage (Experimental Example 1) and the case of filling the silylated catalyst in both the first and second stages (experimental) When the unsilylated oxidation catalyst was charged in the first stage and the silylated oxidation catalyst in the second stage (Experimental Example 5 to Experimental Example 8) compared to Example 2), the best catalyst performance and lifetime were shown. In addition, the change in catalyst performance was examined by adjusting the filling ratio (weight ratio) of the first and second stage catalysts under the same catalyst amount conditions. The maximum activity was shown when the catalyst filling ratio was 1/4 (Experimental Example 8). However, as described above, when all of the 1/2 stages were filled with the silylated oxidation catalyst, a rapid decrease in catalytic activity (Experimental Example 2) was observed.

상기 촉매계를 통한 산화반응의 수행시 촉매성능의 감소가 일어나며 적절한 시점에 촉매의 재생 절차를 수행하여야 한다. 촉매의 재생은 촉매에 침적되어 있는 황산화물 및 질소산화물과 탄화수소 유분을 효과적으로 제거할 수 있는 재생용매를 사용하여 이루어진다. 이때, 재생용매로는 아세톤, 메탄올, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 디메틸에테르, 디메틸카르보네이트, 디메틸술폭사이드 및 술포란 등을 이용할 수 있다.
When the oxidation reaction is carried out through the catalyst system, the catalyst performance decreases and the catalyst regeneration procedure should be performed at an appropriate time. Regeneration of the catalyst is carried out using a regeneration solvent that can effectively remove sulfur oxides and nitrogen oxides and hydrocarbon fractions deposited on the catalyst. At this time, acetone, methanol, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl ether, dimethyl carbonate, dimethyl sulfoxide and sulfolane may be used as the regeneration solvent.

실험예Experimental Example 9: 재생 용매의 종류에 따른 촉매의 재생 성능 9: Regeneration Performance of Catalyst According to Regeneration Solvent

산화 반응 후 반응 유출물 내의 황함량이 10ppmw이상이 되면 촉매를 재생하기 위하여 재생용매를 1단, 2단 고정층 반응기에 연속적으로 흘려주었다. 재생용매로서 아세톤을 사용하였으며, 촉매당 재생용매의 무게비가 10이 되도록(재생용매/촉매=10 (무게/무게)) 분당 0.3 cc/min 유량으로 흘려주었고, 재생온도와 압력은 실온과 1 atm에서 수행을 하였다.
After the oxidation reaction, when the sulfur content in the reaction effluent reached 10 ppmw or more, a regeneration solvent was continuously flowed into the first and second stage fixed bed reactors to regenerate the catalyst. Acetone was used as the regeneration solvent, and the flow rate was 0.3 cc / min per minute so that the weight ratio of the regeneration solvent per catalyst was 10 (regeneration solvent / catalyst = 10 (weight / weight)), and the regeneration temperature and pressure were at room temperature and 1 atm. It was performed at.

실험예Experimental Example 10 내지 14: 재생 용매의 종류에 따른 촉매의 재생 성능 10 to 14: regeneration performance of the catalyst according to the type of regeneration solvent

실험예 10 내지 14는 상기 실험예 9에서의 아세톤을 하기 표 2에 기재된 재생용매로 변경하는 것을 제외하고는 실험예 9와 동일하게 실험하였다.Experimental Examples 10 to 14 were the same experiment as Experimental Example 9 except for changing the acetone in Experimental Example 9 to the regeneration solvent shown in Table 2.

재생용매Regeneration Solvent 재생주기(h), 황함량 10ppmw 이하 유지기간Regeneration cycle (h), sulfur content 10ppmw or less 반응/재생 조건Reaction / Regeneration Conditions 실험예 9Experimental Example 9 아세톤Acetone 6060 1. 반응물의 황/질소 함량: 310ppmw-S, 169 ppmw-N
2. 반응조건: 공간속도(WHSV) 1.1h-1, 120℃, 유기산화제(TBHP)/황=15 (몰/몰), 비실릴화촉매/실릴화촉매=1.2g/4.8g
3. 재생조건: 재생용매/촉매=10(무게/무게)
1.Sulfur / nitrogen content of the reactants: 310ppmw-S, 169 ppmw-N
2. Reaction conditions: space velocity (WHSV) 1.1 h-1 , 120 ° C., organic oxidizing agent (TBHP) / sulfur = 15 (mol / mol), unsilylated catalyst / silylated catalyst = 1.2g / 4.8g
3. Regeneration condition: Regeneration solvent / catalyst = 10 (weight / weight)
실험예 10Experimental Example 10 메탄올Methanol 7474 실험예 11Experimental Example 11 아세톤/메탄올1 ) Acetone / Methanol 1 ) 171171 실험예 12Experimental Example 12 디메틸에테르Dimethyl ether 5252 실험예 13Experimental Example 13 디메틸에테르/메탄올2 ) Dimethyl ether / Methanol 2 ) 156156 실험예 14Experimental Example 14 디메틸카르보네이트Dimethyl carbonate 189189

1) 아세톤/메탄올의 중량비는 2임1) The weight ratio of acetone / methanol is 2

2) 디메틸에테르/메탄올의 중량비는 2임
2) The weight ratio of dimethyl ether / methanol is 2

상기 실험예 9 및 10에서, 아세톤 단독이나 메탄올 단독으로 재생하는 경우는 재생이 반복됨에 따라 점차적인 재생주기의 감소가 나타났다. 상기 실험예 11에서 아세톤과 메탄올을 혼합하여 재생한 경우, 탄화수소 침적 및 극성 술폰(sulfone)/질소화합물의 제거가 보다 잘 이루어졌다. 두 용매의 혼합비는 아세톤/메탄올의 비가 2인 경우가 상대적으로 우수한 것으로 나타났다. 아세톤을 먼저 사용하여 재생을 수행하고 이후 메탄올 재생을 순차적으로 하면 혼합용매를 사용한 경우보다 우수한 재생성능을 나타내나 재생용매 회수공정의 복잡성을 야기할 수 있다.In Experimental Examples 9 and 10, regeneration with acetone alone or methanol alone showed a gradual decrease in regeneration cycle as the regeneration was repeated. When the mixture was regenerated by mixing acetone and methanol in Experimental Example 11, hydrocarbon deposition and removal of polar sulfone / nitrogen compounds were better. The mixing ratio of the two solvents was relatively good when the acetone / methanol ratio of 2. If acetone is regenerated first and then methanol is regenerated sequentially, regeneration performance is superior to that of a mixed solvent, but may cause complexity of the regeneration solvent recovery process.

산화탈황 및 황산화물 흡탈착 공정의 재생용매 결정에 있어서 재생효율과 더불어 재생용매의 분리효율 또한 고려되어야 한다. 특히 재생용매 분리 시에 과량의 에너지가 소모되는 경우 전체 통합공정 경제성을 악화시키는 결정적인 요인으로 작용한다. 따라서, 재생용매의 극성 외에도 증발잠열을 고려하였다. 메탄올의 증발잠열이 1,104 kJ/kg, 아세톤의 증발잠열은 518 kJ/kg인데 비해 디메틸에테르는 467 kJ/kg의 증발잠열을 가지고 있다. 또한, 디메틸에테르는 끓는점이 매우 낮아 분리/회수시에 단순한 플래쉬 드럼(flash drum)이 이용가능한 장점이 있다. 그러나, 액상 형태로 재생을 수행하기 위해서는 분리된 기상 디메틸에테르의 재액화가 필요하며 이를 위한 압축시스템이 요구되는 단점 또한 존재한다. 아세톤/메탄올 순차 재생과 비교하면 디메틸에테르만을 사용한 경우(실험예 12)는 초기 활성까지 회복되지 않고 또한 성능 감소 기울기가 급격하여 재생 효율이 매우 낮음을 확인할 수 있었다. 디메틸에테르를 아세톤 대체 재생용매로 사용하는 경우(실험예 12) 통합공정 경제성은 아세톤/메탄올 사용시보다 높아진다. In the regeneration solvent determination of the oxidative desulfurization and sulfur oxide adsorption and desorption processes, the separation efficiency of the regeneration solvent should be considered. In particular, when excessive energy is consumed during the separation of the regeneration solvent, it is a decisive factor deteriorating the overall integrated process economics. Therefore, the latent heat of evaporation was considered in addition to the polarity of the regeneration solvent. The latent evaporation potential of methanol is 1,104 kJ / kg and the acetone evaporation potential is 518 kJ / kg, whereas dimethyl ether has a latent evaporation potential of 467 kJ / kg. In addition, dimethyl ether has a low boiling point, there is an advantage that a simple flash drum (flash drum) can be used for separation / recovery. However, in order to perform the regeneration in the liquid form, there is also a disadvantage in that reliquefaction of the separated gaseous dimethyl ether is required and a compression system for this is required. Compared with acetone / methanol sequential regeneration, when only dimethyl ether was used (Experimental Example 12), it was confirmed that regeneration efficiency was very low due to the steep decline in performance and a steep decline in performance. When dimethyl ether is used as acetone replacement regeneration solvent (Experimental Example 12), the integrated process economics are higher than when using acetone / methanol.

디메틸카르보네이트의 끓는점은 아세톤, 메탄올 및 디메틸에테르보다 다소 높으나 90℃로 비교적 낮으며 증발잠열 또한 369 kJ/kg으로 다른 재생용매보다 월등히 낮아, 이를 이용하여 산화탈황촉매 재생 가능성을 시험하였다. 3번 반복 재생실험을 수행하였으며 그 결과 디메틸에테르/메탄올 순차재생(실험예 13)과 거의 동일한 재생성능을 안정적으로 나타냄을 확인하였다(실험예 14). 또한, 디메틸카르보네이트의 사용량은 촉매 무게대비 10배수 이내에서 안정적인 재생효율을 나타내었다.
The boiling point of dimethyl carbonate is slightly higher than acetone, methanol and dimethyl ether, but relatively low at 90 ° C., and latent heat of evaporation is also significantly lower than that of other regeneration solvents. Three repeated regeneration experiments were carried out, and as a result, it was confirmed that the regeneration performance was almost the same as that of dimethyl ether / methanol sequential regeneration (Experimental Example 13) (Experimental Example 14). In addition, the amount of dimethyl carbonate used showed a stable regeneration efficiency within 10 times the catalyst weight.

실험예Experimental Example 15: 재생 용매의 종류에 따른 흡착제의 재생 성능 15: Regeneration Performance of Adsorbent According to Regeneration Solvent Type

황산화물의 파과가 일어난, 즉 흡착점이 포화된, 흡착제는 재생용매를 이용해서 흡착된 황산화물을 제거한 후 다시 황산화물의 흡착에 이용한다. 재생용매로는 메탄올을 사용하였다. 재생을 위해서 흡착제가 충진된 흡착탑은 40℃를 유지하였다. 재생용매인 메탄올은 흡착제 무게의 10배에 해당하는 양을 공간속도 1.0 h-1의 속도로 흘려보냈다. 이렇게 재생단계를 마친 흡착제는 다시 황산화물 흡착공정에 반복해서 사용하였다.
The breakthrough of the sulfur oxides, ie, the saturated adsorbing point, removes the sulfur oxides adsorbed using a regeneration solvent and then uses the sulfur oxides for adsorption. Methanol was used as a regeneration solvent. The adsorption tower packed with the adsorbent was maintained at 40 ° C. for regeneration. Methanol, a regeneration solvent, was flowed at a rate of 1.0 h-1 at a space velocity of 10 times the weight of the adsorbent. After the regeneration step, the adsorbent was repeatedly used in the sulfur oxide adsorption process.

실험예Experimental Example 16 내지 19: 재생 용매의 종류에 따른 흡착제의 재생 성능 16 to 19: regeneration performance of the adsorbent according to the type of regeneration solvent

실험예 16 내지 19는 상기 실험예 15에서의 메탄올을 하기 표 3에 기재된 재생용매로 변경하는 것을 제외하고는 실험예 15와 동일하게 실험하였다.Experimental Examples 16 to 19 were the same as in Experimental Example 15 except for changing the methanol in Experimental Example 15 to the regeneration solvent shown in Table 3.

재생용매Regeneration Solvent 재생주기(h), 황함량 10ppmw 이하 유지기간Regeneration cycle (h), sulfur content 10ppmw or less 반응/재생 조건Reaction / Regeneration Conditions 실험예 15Experimental Example 15 메탄올Methanol 6 이하6 or less 1. 반응물의 황/질소 함량: 150 ppmw-S, 169 ppmw-N
2. 흡착조건: 공간속도(WHSV) 1.0 h-1, 40℃
3. 탈착조건: 탈착제 공간속도 (0.2 ~ 1.0 h-1) 40℃
1.Sulfur / nitrogen content of the reactants: 150 ppmw-S, 169 ppmw-N
2. Adsorption condition: Space velocity (WHSV) 1.0 h -1 , 40 ℃
3. Desorption condition: Desorption space velocity (0.2 ~ 1.0 h -1 ) 40 ℃
실험예 16Experimental Example 16 아세톤Acetone 6이하6 or less 실험예 17Experimental Example 17 디메틸에테르Dimethyl ether 14 이상More than 14 실험예 18Experimental Example 18 디메틸카르보네이트Dimethyl carbonate 14 이상More than 14 실험예 19Experimental Example 19 메틸 터트-부틸 에테르Methyl tert-butyl ether 14이상14 or more

도 4 및 도 5를 참조하여 보면, 메탄올과 아세톤을 흡착제의 재생 용매로 사용하는 경우, 흡착 과정을 반복할수록 흡착량(흡착배수)가 점차 감소하였다. 초기의 황산화물의 흡착량이 흡착제 무게의 12~14배 수준으로 높았으나, 메탄올과 아세톤으로 흡착제의 재생 과정을 반복할수록 흡착 용량은 감소하였다. 4 and 5, when methanol and acetone were used as regeneration solvents of the adsorbent, the adsorption amount (adsorption drainage) gradually decreased as the adsorption process was repeated. Although the initial amount of sulfur oxides was 12-14 times higher than the weight of the adsorbent, the adsorption capacity decreased as the regeneration of the adsorbent with methanol and acetone was repeated.

도 6 내지 도 8을 참조하여 보면, 디메틸에테르(DME), 디메틸 카르보네이트(DMC), 및 메틸 터트-부틸 에테르(MTBE)를 사용하는 경우, 흡착 과정을 반복하더라도 흡착제의 황산화물 흡착량에 큰 변화가 없었다. 이는 재생용매로 사용되는 DME, DMC, MTBE가 흡착제에 흡착된 황산화물과 각종 극성물질과 탄화수소를 포함하는 불순물을 효과적으로 제거하였기 때문에 반복해서 사용하더라도 해당 흡착제가 거의 동일한 흡착량을 유지하였다. 이를 통해서 DME, DMC, MTBE는 황산화물 분리공정에 사용되는 흡착제의 재생에 적합한 재생용매임을 확인할 수 있다.6 to 8, in the case of using dimethyl ether (DME), dimethyl carbonate (DMC), and methyl tert-butyl ether (MTBE), even if the adsorption process is repeated, There was no big change. This is because DME, DMC, and MTBE, which are used as regeneration solvents, effectively remove sulfur oxides adsorbed on the adsorbent and impurities including various polar substances and hydrocarbons. Through this, it can be seen that DME, DMC, MTBE is a regeneration solvent suitable for regeneration of the adsorbent used in the sulfur oxide separation process.

한편, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 해야 할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the embodiments described, it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

Claims (17)

(a) 산화 촉매의 존재하에서 산화제와 탄화수소를 접촉시켜 탄화수소내의 황 화합물을 황 산화물로 전환시키는 단계,
상기 (a) 단계는, i) 비실릴화된 산화 촉매의 존재하에서 산화제와 탄화수소를 접촉시키는 산화 반응단계 및 ii) 실릴화된 산화 촉매의 존재하에서 산화제와 탄화수소를 접촉시키는 산화 반응단계를 포함하며,
(b) 상기 황 산화물을 추출제 또는 흡착제로 제거하는 단계를 포함하는 탄화수소의 산화탈황방법.
(a) contacting an oxidant with a hydrocarbon in the presence of an oxidation catalyst to convert sulfur compounds in the hydrocarbon to sulfur oxides,
Step (a) comprises i) an oxidation reaction step of contacting the oxidant with a hydrocarbon in the presence of an unsilylated oxidation catalyst and ii) an oxidation reaction step of contacting the oxidant with a hydrocarbon in the presence of a silylated oxidation catalyst; ,
(b) removing sulfur oxides with an extractant or adsorbent.
청구항 1에 있어서,
(c) 상기 산화 촉매 또는 흡착제를 재생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method according to claim 1,
(c) further comprising the step of regenerating the oxidation catalyst or the adsorbent.
청구항 2에 있어서,
상기 산화 촉매 또는 흡착제의 재생은 동일한 재생 용매를 이용하는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method according to claim 2,
The oxidation desulfurization method of a hydrocarbon, wherein the regeneration of the oxidation catalyst or the adsorbent uses the same regeneration solvent.
청구항 3에 있어서,
상기 재생 용매는 디메틸 카르보네이트, 디메틸 에테르, 디메틸포름아미드, 메탄올, 아세톤, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 폴리에틸렌 글리콜, 및 술포란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method of claim 3,
The regeneration solvent is at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, dimethyl ether, dimethylformamide, methanol, acetone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, polyethylene glycol, and sulfolane.
청구항 1에 있어서,
상기 추출제는 디메틸 카르보네이트, 디메틸 에테르, 디메틸포름아미드, 메탄올, 아세톤, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 폴리에틸렌 글리콜, 및 술포란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method according to claim 1,
The extracting agent is a oxidative desulfurization method of a hydrocarbon, characterized in that at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, dimethyl ether, dimethylformamide, methanol, acetone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, polyethylene glycol, and sulfolane.
청구항 1에 있어서,
상기 (a) 단계에서의 반응기는 1단 반응기 및 2단 반응기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method according to claim 1,
The reactor in step (a) is a oxidative desulfurization method of a hydrocarbon, characterized in that consisting of a one-stage reactor and a two-stage reactor.
청구항 6에 있어서,
1단 반응기의 비실릴화된 산화촉매와 2단 반응기의 실릴화된 산화촉매의 촉매충진비율이 1:1~1:10인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method of claim 6,
A method of oxidative desulfurization of hydrocarbons, characterized in that the catalyst filling ratio of the unsilylated oxidation catalyst of the first stage reactor and the silylated oxidation catalyst of the two stage reactor is 1: 1 to 1:10.
청구항 1에 있어서,
상기 탄화수소는 상압 증류탑에서 유래된 탄화수소, 수첨 탈황 및 수첨 분해 공정에서 유래된 탄화수소, 또는 유동층 촉매 분해 공정에서 유래된 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method according to claim 1,
The hydrocarbon oxidative desulfurization method of the hydrocarbon, characterized in that selected from the group consisting of hydrocarbons derived from atmospheric distillation column, hydrocarbons derived from hydrodesulfurization and hydrocracking process, or hydrocarbons derived from fluidized bed catalytic cracking process.
청구항 1에 있어서,
상기 산화 촉매는 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 담지체에 전이금속이 담지된 형태이거나, 담지체에 킬레이트 형태로 전이금속이 담지된 형태인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method according to claim 1,
The oxidation catalyst is oxidative desulfurization of a hydrocarbon, characterized in that the transition metal is supported on one or more carriers selected from the group consisting of silica, alumina, and silica-alumina, or the transition metal is supported on a carrier in a chelate form. Way.
청구항 9에 있어서,
상기 전이금속은 크롬, 구리, 망간, 니켈, 바나듐, 아연, 이리듐, 알루미늄, 철, 코발트 또는 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method of claim 9,
The transition metal is a oxidative desulfurization method of a hydrocarbon, characterized in that any one selected from the group consisting of chromium, copper, manganese, nickel, vanadium, zinc, iridium, aluminum, iron, cobalt or titanium.
청구항 9에 있어서,
담지체에 킬레이트 형태로 전이금속이 담지된 형태로 제조시 사용한 킬레이트제제는 아세틸아세톤, 3-알릴-2,4-펜탄디온, 3-아세틸-6-트리메톡시실릴헥산-2-원, 에틸아세토아세테이트, 알릴아세토아세테이트, 메타크릴옥시에틸아세토아세테이트, 트리플로로아세틸아세톤, 펜타프로로아세틸아세톤, 벤졸아세톤, 디피바로일 메탄, 디메틸말로네이트, 디메틸글리옥심 및 살리실알데히드로 이루어진 군에서 선택된 단일 킬레이트 제제 또는 2종 이상의 킬레이트 제제인 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화탈황방법.
The method of claim 9,
Chelating agents used in the preparation of the transition metal in the form of a chelate on the carrier are acetylacetone, 3-allyl-2,4-pentanedione, 3-acetyl-6-trimethoxysilylhexane-2-one, ethyl Selected from the group consisting of acetoacetate, allyl acetoacetate, methacryloxyethyl acetoacetate, trifluoro acetylacetone, pentaproloacetylacetone, benzol acetone, dipivaloyl methane, dimethylmalonate, dimethylglyoxime and salicylicaldehyde A method for oxidative desulfurization of a hydrocarbon, characterized in that it is a single chelating agent or two or more chelating agents.
청구항 1에 있어서,
상기 산화제는 유기 퍼옥사이드, 과산화수소, 산소 및 오존으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화 탈황방법.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidant is selected from the group consisting of organic peroxides, hydrogen peroxide, oxygen and ozone.
청구항 1에 있어서,
상기 흡착제는 활성탄, 실리카, 알루미나, 및 실리카-알루미나로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화 탈황방법.
The method according to claim 1,
The adsorbent is oxidative desulfurization of hydrocarbons, characterized in that selected from the group consisting of activated carbon, silica, alumina, and silica-alumina.
청구항 1에 있어서,
상기 (a) 단계의 산화 반응은 반응온도가 0 ~ 200℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화 탈황방법.
The method according to claim 1,
The oxidation reaction of step (a) is oxidative desulfurization of a hydrocarbon, characterized in that the reaction temperature is carried out at 0 ~ 200 ℃.
청구항 1에 있어서,
상기 (a) 단계의 산화 반응은 반응압력이 0.5 ~ 40bar에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화 탈황방법.
The method according to claim 1,
The oxidation reaction of step (a) is oxidative desulfurization of a hydrocarbon, characterized in that the reaction pressure is carried out at 0.5 ~ 40bar.
청구항 1에 있어서,
상기 (a) 단계의 산화 반응은 상기 산화제 대 탄화수소내 황 화합물의 몰 비율이 1:2~1:20 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화 탈황방법.
The method according to claim 1,
The oxidation reaction of step (a) is a oxidative desulfurization method of a hydrocarbon, characterized in that the molar ratio of the oxidant to the sulfur compound in the hydrocarbon ranges from 1: 2 to 1:20.
청구항 1에 있어서,
상기 (a) 단계의 산화 반응은 0.1 ~ 10 hr-1 범위의 탄화수소의 공간속도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 산화 탈황방법.
The method according to claim 1,
The oxidation reaction of step (a) is oxidative desulfurization of a hydrocarbon, characterized in that carried out at a space velocity of the hydrocarbon in the range of 0.1 ~ 10 hr -1 .
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