KR20140136432A - 예열된 가스의 접촉에 의한 액체 할로겐의 기화 - Google Patents

예열된 가스의 접촉에 의한 액체 할로겐의 기화 Download PDF

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KR20140136432A
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사바 에이. 쿠룩지
아난드 무들리
이준 리우
요셉 엠. 곤돌프
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쥐티씨 테크놀로지 유에스,엘엘씨
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Abstract

액체 원소 할로겐을 기화하기 위한 방법이 제공된다. 가열가스가 할로겐 없이 예열 온도로 예열되어, 예열된 가열가스를 초래한다. 예열된 가열가스가 액체 원소 할로겐의 공급물과 직접 접촉되며, 상기 공급물의 적어도 일부분을 일정량의 원소 할로겐 증기로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 상기 공급물을 가열한다. 가열가스와 일정량의 원소 할로겐 증기를 포함하는 가스 혼합물이 만들어진다.

Description

예열된 가스의 접촉에 의한 액체 할로겐의 기화{VAPORIZATION OF LIQUID HALOGEN BY CONTACT WITH A PREHEATED GAS}
본 발명은 대체로 휘발성 액체를 포화에 의하여 가스 스트림으로 기화하기 위한 프로세스 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 포화된 균질성 가스 혼합물을 형성하기 위해, 브롬과 같은 액체 할로겐을 경질 탄화수소 가스와 같은 가스로 포화하기 위한 프로세스 및 시스템에 관한 것이다.
천연가스, 즉 화석연료는 기본적으로 메탄과 기타 경질 알칸으로 이루어져 있으며, 전세계적으로 다량으로 발견되고 있다. 다른 화석연료와 비교할 때, 천연가스는 대체로 청정 에너지원이다. 예를 들어, 원유는 천연가스에서는 일반적으로 발견되지 않는 중금속과 같은 불순물을 통상적으로 함유하고 있다. 다른 예를 들면, 천연가스를 연소시키면 석탄을 연소시키는 것에 비하여 이산화탄소가 덜 생성된다. 그러나, 다른 화석연료 대신에 천연가스를 사용하는 것에는 장애가 연관되어 있다. 천연가스가 발견된 많은 장소들은 거주 지역에서 멀리 떨어져 있으며, 따라서 천연가스를 위한 중대한 파이프라인 구조물 및/또는 시장 수요를 가지지 못하고 있다. 천연가스의 저밀도 때문에, 천연가스를 가스 형태로 거주 지역으로 운반하는 것은 비용이 많이 든다. 따라서, 가스 형태로 천연가스를 운반할 수 있는 거리에 따라 실용적이고 경제적인 제한사항이 있다.
천연가스를 장거리에 걸쳐 더욱 경제적으로 운반하기 위해, 액화 천연가스(종종 "LNG"라고 함)를 형성하는 천연가스의 극저온 액화가 종종 사용되고 있다. 그러나 이러한 LNG 프로세스는 일반적으로 비용이 비싸고, 천연가스를 취급하는 단지 소수의 국가에서만 제한된 재기화 시설이 있다. 천연가스를 고분자량 탄화수소 액체(이는 고밀도 및 비용으로 인하여 더욱 경제적으로 운반될 수 있다)로 변환하는 것은 천연가스, 특히 거주 지역으로부터 멀리 생성된 스트랜디드(stranded) 천연가스를 위한 시장을 중대하게 확대시킬 수 있다. 천연가스를 고분자량 탄화수소 액체로 변환하기 위한 프로세스들이 많이 개발되었는데, 이러한 프로세스들은 상업적 실행가능성이 제한되기 때문에 넓은 산업적 승인을 얻지 못하고 있다. 통상적으로, 이러한 프로세스들은 사용에 제한을 갖는 불필요한 에너지 및/또는 탄소 효율을 겪고 있다.
천연가스를 고분자량 탄화수소 액체로 변환하기 위한 하나의 양호한 GTL(gat-to-liquid) 프로세스는 다음 단계들을 포함한다: (1) 브롬화 메틸(CH3Br) 및 브롬화 수소(HBr) 부산물을 형성하기 위한 메탄의 브롬화(bromination), (2) 고분자량 탄화수소 액체 생성물을 형성하기 위한 브롬화 메틸의 촉매 합성 또는 올리고머화(oligomerization), (3) 탄화수소 액체 생성물로부터 브롬화 수소 부산물의 분리, (4) 단계 (1)에서 재사용하기 위해 브롬화 수소로부터 원소 브롬(Br2)의 재생, 및 (5) 탄화수소 액체 생성물의 회수.
브롬화는 대체로 알킬 브로마이드의 혼합물을 생성하는, 경질 탄화수소 가스와 가스 브롬의 기상 반응이다. 위에서 언급한 바와 같은 GTL 변환 프로세스에서는, 브롬 변환을 개선하기 위해 또한 알킬 모노브로마이드(alkyl monobromide)에 대한 브롬화 반응의 선택도를 개선하기 위해 브롬화 반응기 내에서 경질 탄화수소 가스를 과다하게 유지하는 것이 바람직하다. 어떤 경우에도, 브롬화 반응의 브롬화 수소 부산물은 통상적으로 브롬화 수소 부산물의 산화에 의하여 브롬 재생 단계에서 액체 브롬으로 변환된다. 그와 같이, 액체 브롬은 재활용(recycle) 스트림으로서 브롬화 반응기로 다시 복귀될 수 있기 전에 기화되어야 한다.
액체 브롬의 기화는 종래의 쉘앤튜브(shell and tube) 열교환기, 즉 솥형 보일러, 열사이폰(thermosyphon) 또는 강하막 증발기에서 달성될 수 있다. 쉘앤튜브 열교환기에서는, 과열 스트림과 같은 열전달 매체가 튜브를 둘러싸고 있는 제2 유로의 열교환기 쉘을 통해 순환하는 동안 액체 브롬을 제1 유로에서의 열교환기 튜브를 통해 이동시킴으로써 액체 브롬이 기화된다. 제2 유로는 고체 불투과성 열전달판을 형성하는 튜브 벽에 의하여 제1 유로로부터 유체 격리되어 분리되어 있다. 쉘을 통해 순환하는 열전달 매체는 튜브 벽을 통한 열 전도에 의하여 튜브를 통과하는 액체 브롬을 간접적으로 가열한다. 특히, 열전달 매체는 튜브 벽의 한 측면과 접촉함으로써 튜브 벽을 가열한다. 과열된 튜브 벽의 대향 측면은 액체 브롬과 접촉하고, 이에 의하여 액체 브롬을 가열하여 기화한다.
이러한 응용을 위한 쉘앤튜브 열교환기는, 브롬이 공격적인 부식성 매체이며 브롬의 높은 부식도(corrosiveness)가 물의 존재시에 더욱 증가되기 때문에, 내식성 재료로 구성되어야 한다. 브롬을 기화하기 위한 쉘앤튜브 열교환기는 공통적으로 유리로 제조된 쉘과, 브롬 및 물의 혼합으로부터 극도의 내식성을 갖는 고가의 합금으로 제조된 튜브를 채용하고 있다. 예를 들어, 열교환기 내의 브롬이 30 ppm보다 많은 물을 함유하는 보통의 경우에는 탄탈륨 튜브가 필수적이다. 대조적으로, Hastelloy 및 Monel 400 튜브들은 브롬이 30 ppm 미만의 물을 함유하는 경우에 사용될 수 있고, Inconel 600 튜브들은 브롬이 필수적으로 건조한 경우, 즉 1 ppm 미만의 물을 함유하는 경우에 사용될 수 있다. 어떤 경우에도, 구성 재료로서 유리 및 탄탈륨의 사용은 바람직하지 않게 열교환기에 관하여 상부단 사이즈 제한을 부과하므로 그러한 열교환기가 일반적으로 비교적 작은 응용에만 적합하게 된다. 더구나, 이러한 구조의 열교환기를 위한 작동 압력은 바람직하지 않게 약 10 barg로 제한된다.
상기 설명으로부터 용이하게 알 수 있듯이, 브롬화는 상술한 타입의 천연가스 변환 프로세스에서 중요한 단계이다. 더 일반적으로는, 브롬화를 위시하여 할로겐화는, 메탄, 천연가스 및 액화 석유 가스(LPG)와 같은 저 알칸 및 알켄을 포함하는, 경질 탄화수소 가스 공급원료로부터 상당히 귀중한 최종산출물을 제조함에 있어서 중요한 단계이다. 그러한 공급원료로부터 제조된 최종산출물의 예를 들면 수송 연료, 화학제품 및 알콜을 포함한다. 그와 같이, 천연가스 변환 프로세스, 더 일반적으로는 최종산출물 제조 공정에서 사용하기 위해 브롬을 포함한 액체 할로겐을 기화하기 위한 개선된 방법에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 비교적 디자인이 단순하고 그리고 기화 시스템의 작동 유닛에서 값비싼 야금에 대한 필요성을 감소시키거나 제거하는 그러한 방법에 대한 필요성이 존재한다. 또한 많은 산업적 응용에 적합한 그러한 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 액체 원소 할로겐을 기화하기 위한 프로세스이다. 본 기화 프로세스에 따라서, 가열가스가 할로겐이 없는 상태에서 또한 양호하게는 물이 없는 상태에서 예열 온도로 예열된다. 예열된 가열가스가 생성되고, 이것이 액체 원소 할로겐의 공급물과 직접 접촉된다. 예열된 가열가스는 공급물의 적어도 일부분을 일정량의 원소 할로겐 증기로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 상기 액체 원소 할로겐의 공급물을 가열한다. 가열가스와 일정량의 원소 할로겐 증기를 포함하는 가스 혼합물이 형성된다. 양호한 실시예에 따라서 기화된 원소 할로겐이 가스 혼합물의 가열가스 내에서 포화된다.
양호한 원소 할로겐은 브롬이고, 양호한 가열가스는 탄화수소 가스를 포함한다. 특히, 양호한 가열가스는 메탄의 몰 분율(mole fraction)을 과반수 넘게 갖는 가스이다. 양호한 예열 온도는 원소 할로겐 및 가열가스의 할로겐화 시작 온도보다 작다. 대안으로, 양호한 예열 온도는 액체 원소 할로겐의 비등점보다 크거나 동일하다. 다른 대안으로서, 양호한 예열 온도는 약 200℃ 내지 약 300℃의 범위에 있다. 또 다른 대안으로서, 양호한 예열 온도는 약 275℃ 내지 약 300℃의 범위에 있다. 어떤 경우에도, 양호한 가열가스는 액체 원소 할로겐이 예열된 가열가스에 의해 가열될 때 원소 할로겐과 실질적으로 반응하지 않는다. 가열가스와 원소 할로겐 사이의 반응은, 예열된 가열가스의 온도가 액체 원소 할로겐과의 접촉시에 가열가스가 할로겐의 기화를 위해 열을 공급함에 따라 급격하게 강하한다는 사실로 인하여 억제되고 있다.
본 발명의 특징적인 대안 실시예에서, 액체 원소 할로겐의 상기 공급물은 제1 공급물이고, 상기 예열 온도는 제1 예열 온도이고, 상기 기화 온도는 제1 기화 온도이고, 일정량의 원소 할로겐 증기는 제1양이고, 상기 가스 혼합물은 제1 할로겐 농도를 갖는 제1 가스 혼합물이다. 이 실시예에서, 이 프로세스는, 제1 가스 혼합물을 제2 예열 온도로 예열함으로써 제1 예열된 가스 혼합물을 초래하는 단계를 추가로 포함한다. 액체 원소 할로겐의 제2 공급물이 제1 예열된 가스 혼합물과 직접 접촉된다. 제1 예열된 가스 혼합물은 액체 원소 할로겐의 제2 공급물의 적어도 일부분을 원소 할로겐 증기의 제2양으로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 액체 원소 할로겐의 상기 제2 공급물을 가열한다. 그 결과 가열가스와 상기 제1양 및 제2양의 원소 할로겐 증기를 포함하는 제2 가스 혼합물이 형성된다. 제2 가스 혼합물은 양호하게 제1 할로겐 농도보다 실질적으로 큰 제2 할로겐 농도를 가지며, 제1 및 제2 예열 온도는 양호하게 약 300℃보다 작거나 동일하고 더 양호하게는 약 200℃보다 작거나 동일하다.
본 발명의 특징적인 다른 대안 실시예에서, 제1 예열 및 기화 단계들은 프로세스의 제1 스테이지를 포함하고, 제2 예열 및 기화 단계들은 프로세스의 제2 스테이지를 포함한다. 이 프로세스는 제3 가스 혼합물을 생성하기 위하여 제2 가스 혼합물 및 액체 원소 할로겐의 제3 공급물을 가지고 예열 및 기화 단계들을 반복함으로써 프로세스의 제3 스테이지를 실행하는 단계를 추가로 포함한다.
여전히 본 발명의 특징적인 다른 대안 실시예에서, 액체 원소 할로겐의 제1 공급물의 액체 잔여부가 액체 원소 할로겐의 상기 부분을 제1양의 원소 할로겐 증기로 기화한 후에 남아있게 된다. 이 프로세스는 액체 원소 할로겐의 제1 공급물의 액체 잔여부를 제1양의 원소 할로겐 증기로부터 분리하는 단계를 추가로 포함한다. 하나의 양호한 대안으로서, 액체 원소 할로겐의 제2 공급물은 액체 원소 할로겐의 제1 공급물의 액체 잔여부의 적어도 일부분을 포함한다.
다음에 본 발명은 가스 저분자량 알칸을 액체 고분자량 탄화수소로 변환하는 프로세스를 특징으로 한다. 가열가스는 할로겐이 없는 상태에서 예열 온도로 예열되며, 예열된 가열가스를 초래한다. 액체 원소 할로겐의 공급물은 예열된 가열가스와 직접 접촉된다. 예열된 가열가스는 액체 원소 할로겐의 공급물의 적어도 일부분을 원소 할로겐 증기로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 액체 원소 할로겐의 공급물을 가열한다. 그 결과, 가열가스와 원소 할로겐 증기를 포함하는 가스 혼합물이 형성된다. 상기 가스 혼합물은 할로겐화 알킬(alkyl halide)을 형성하도록 반응되고, 그 결과로 생성된 할로겐화 알킬이 액체 고분자량 탄화수소를 형성하도록 반응된다. 양호한 원소 할로겐은 브롬이고, 양호한 할로겐화 알킬은 알킬 모노브로마이드이다. 양호한 가열가스는, 새로운 탄화수소 공급물과, 액체 고분자량 탄화수소를 형성하기 위해 할로겐화 알킬을 반응시킴으로써 가스 부산물로서 회수된 재활용 가스를 포함한다.
다음에 본 발명은 가스 저분자량 알칸을 액체 고분자량 탄화수소로 변환하는 시스템을 특징으로 한다. 이 시스템은 예열 열교환기, 할로겐 기화 유닛, 알칸 할로겐화 반응기, 및 할로겐화 알킬 변환 반응기를 포함한다. 예열 열교환기는 저분자량 알칸을 함유한 가열가스를 할로겐이 없는 상태에서 예열 온도로 예열함으로써 예열된 가열가스를 초래하게 한다. 할로겐 기화 유닛은 열교환기로부터 나오는 예열된 가열가스와 액체 원소 할로겐의 공급물을 수용한다. 할로겐 기화 유닛은 내부에서 액체 원소 할로겐의 공급물 및 예열된 가열가스를 직접 접촉시켜서, 액체 원소 할로겐의 공급물의 적어도 일부분을 원소 할로겐 증기로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 액체 원소 할로겐을 가열한다. 그 결과 가열가스와 원소 할로겐 증기를 포함하는 가스 혼합물이 형성된다. 알칸 할로겐화 반응기는 할로겐화 알킬을 형성하기 위해 내부에서 가스 혼합물을 반응시킨다. 할로겐화 알킬 변환 반응기는 액체 고분자량 탄화수소를 형성하기 위해 내부에서 결과적인 할로겐화 알킬을 반응시키고, 이는 양호하게 고옥탄가를 갖는 알킬방향족(alkylaromatic)이다.
본 발명은 첨부 도면 및 설명으로부터 잘 이해될 것이다.
첨부 도면은 본 발명의 어떤 양태를 예시하지만, 본 발명을 스스로 제한하거나 규정하는 것으로 보아서는 안 된다.
도 1은 GTL 변환 프로세스를 실행하기 위한 종래 기술의 시스템의 블록 선도.
도 2는 본 발명의 액체 기화 프로세스 및 시스템을 통합하는 GTL 변환 프로세스를 실행하기 위한 시스템의 블록 선도.
도 3은 본 발명의 액체 기화 시스템의 다중-스테이지 실시예의 블록 선도.
도 4는 본 발명의 액체 기화 시스템의 단일-스테이지 실시예의 블록 선도.
도 5는 본 발명의 액체 기화 시스템의 대안의 단일-스테이지 실시예의 블록 선도.
본 발명은 대체로 휘발성 액체를 포화에 의하여 가스 스트림으로 기화하고, 이에 의하여 휘발성 액체를 액상에서 기상으로 전환하는 것에 관련되어 있다. 특히 본 발명은 다양한 실시예로서, 비교적 과열된 예열 가스(hot preheated gas)(일반적으로 가열가스라고 부른다)와 직접 접촉함으로써 액체 원소 할로겐을 기화하기 위한 프로세스 및 시스템이다. 본 기화 프로세스 및 시스템은 예를 들어 이하에 설명되고, 여기서 액체 원소 할로겐은 액체 원소 브롬이고, 가열가스는 경질 탄화수소 가스이다. 그러나, 본 기화 프로세스 및 시스템은 본 발명의 범위 내에서 다수의 다른 할로겐 및 가열가스를 사용하여 실시될 수 있다. 그와 같이, 본 기화 프로세스 및 시스템은 어떤 하나의 액체 할로겐 또는 어떤 하나의 가열가스로 특정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 기화 프로세스 및 시스템의 제1 특정예에 따라서, 상대적으로 냉각된 액체 원소 브롬이 상대적으로 과열된 예열 경질 탄화수소 가스와 혼합되며, 경질 탄화수소 가스는 양호하게는 기본적으로 메탄뿐만 아니라 약간의 에탄 및 가능하면 약간의 더 높은 알칸을 통상적으로 함유하는 메탄 또는 천연가스이다. 냉각된 액체 원소 브롬과 과열된 예열 탄화수소와의 혼합은 직접적인 접촉을 초래하며 이에 따라 그들 사이에 열전달이 일어난다. 과열된 예열 탄화수소 가스의 실용가능한 열은 부분적으로 또는 전체적으로 기화의 잠열을 극복하기에 충분한 에너지를 제공한다. 차가운 액체 원소 브롬의 적어도 어느 정도, 양호하게는 대부분, 그렇지 않으면 실질적으로 모두 기화되어 브롬 증기 및 탄화수소 가스의 양호하게 건조된 균질성 가스 혼합물을 초래하며, 이는 기화 프로세스 및 시스템의 필요한 출력이다. 본 실시예에 따라서, 액체 원소 브롬의 충분한 양이 기화되어서 기화 프로세스 및 시스템의 작동 온도 및 압력에 의해 결정되는 탄화수소 가스 내의 브롬 증기의 포화 레벨에 접근 또는 도달하게 되는 것이 바람직하다.
탄화수소 가스 내에서 액체 브롬을 기화하여 양호하게 포화시키기 위해 실질적으로 액체 원소 브롬과 과열된 예열 탄화수소의 혼합 및 직접적인 접촉을 위한 어떠한 수단은 본 발명의 기화 프로세스 및 시스템에서 실리를 갖출 수 있다. 액체 원소 브롬 및 과열된 예열 탄화수소 가스를 직접 접촉시키며 액체 브롬을 기화하기 위한 수단은 대체로 액체 기화 유닛이라고 부른다. 여기서 실리를 갖춘 액체 기화 유닛의 특정 실례를 들면, 액체 원소 브롬을 가열하여 기화하기 위해 냉각된 액체 원소 브롬 및 과열된 예열 탄화수소 가스가 서로 직접 접촉하는, 병류 또는 역류 가스/액체 흐름을 갖는 충전탑(packed column)을 포함한다. 대안으로, 액체 기화 유닛은, (1) 액체 원소 브롬을 보유하기 위한 일차 용기, (2) 브롬을 기화하기 위해 과열된 예열 탄화수소 가스를 액체 원소 브롬을 통해 버블링(bubbling)하고 이에 의해 액체 원소 브롬 및 과열된 예열 탄화수소 가스를 직접 접촉시키기 위한 기구, 및 (3) 일차 용기에서 생성된 브롬 증기 및 탄화수소 가스의 결과적인 균질성 가스 혼합물을 포집하기 위한 헤드 스페이스 또는 2차 용기를 포함할 수 있다.
어떤 경우에도, 액체 기화 유닛는 양호하게는 열전달면의 대향측에 위치한, 증기 등과 같은 열전달 매체에 의하여 액체 원소 브롬를 간접적으로 가열하기 위해 종래의 열전달면을 이용하지 않는다. 또한, 양호하게 액체 기화 유닛은 상기 액체 기화 유닛 내에서 액체 원소 브롬을 직접 또는 간접적으로 가열하기 위해 버너 또는 다른 활성 가열요소와 같은 어떠한 활성 가열 수단을 포함하지 않는다. 실질적으로 액체 브롬을 기화하는데 필요한 모든 열은, 액체 브롬으로부터 격리되어 예열 온도로 예열된 뜨거운 탄화수소 가열와 액체 브롬과의 직접 접촉에 의하여 공급되는 것이 바람직하다. 명료화를 위해, 용어 "간접적 가열"은 본원에서, 가열되는 유체(예로서, 액체 원소 브롬)와 가열가스(예로서 예열 탄화수소 가스) 사이에 직접 접촉 또는 유체 소통이 일어나지 않으며, 따라서 가열가스로부터 가열되는 유체로 간접적으로 열을 전달하는 유체 가열용 수단으로서 정의되어 있다. 그와 대조적으로, 용어 "직접 접촉"은 본원에서, 가열되는 유체와 가열가스 사이에 직접 접촉 및 유체 소통이 일어나며, 따라서 가열가스로부터 가열되는 유체로 직접적으로 열을 전달하는 유체 가열용 수단으로서 정의되어 있다.
탄화수소 가스를 예열 온도로 예열하는 것은 액체 기화 유닛의 상류에서 별개의 가스 예열 유닛에서 달성될 수 있으며, 또는 액체 기화 유닛과 일체로 형성되지만 가스 예열 단계 중에는 액체 브롬으로부터 격리 상태로 탄화수소 가스를 유지하는 상류측 가스 예열 유닛에서 달성될 수 있다. 주목해야 하는 것은, 가스 예열 유닛으로 들어가는 탄화수소 가스는 가스 또는 액체 상태에서 물 또는 브롬이 없는 것이 바람직하다는 점이다. 대안으로, 물 및 브롬은 기껏해야, 탄화수소 가스에서 매우 낮은 농도로만 존재하게 된다. 그와 같이 가스 예열 유닛 내의 환경은 가스 예열 유닛 내에서 구성 재료의 부식 위험 또는 정도를 감소시키기 위해 물 또는 브롬이 없는 것이 바람직하다.
하나의 양호한 실시예에 따라서, 탄화수소 가스가 가스 예열 유닛에서 예열될 수 있는 온도, 즉 가스 예열 온도는, 할로겐화 시작 온도(선택된 할로겐이 브롬인 경우에 브롬화 시작 온도)에 의해서 제한된다. 할로겐화 시작 온도는 선택된 할로겐과 가열가스 사이(예로서 브롬과 탄화수소 사이)에 실질적인 반응이 일어나는 최저 온도이다. 이 실시예는, 액체 기화 유닛의 구성 재료가 할로겐화 시작 온도를 양호하게 초과하는 작동 온도에 견디도록 선택되었을 때 특히 바람직하다. 예를 들어, 액체 기화 유닛이, 최대 약 600℃의 온도에 작동상 견딜 수 있는 니켈 또는 니켈 합금 클래딩을 갖는 탄소강으로 제조되면, 탄화수소 가스 예열 온도는 대부분의 탄화수소 가스에 대해 브롬화 시작 온도의 상한값과 근사한 약 300℃에 접근하지만 초과하지 않도록 선택되는 것이 양호하다. 할로겐화 시작 온도를 양호하게 초과하는 작동 온도에 견딜 수 있는, 본원에서 실리를 갖춘 니켈 합금 클래딩 재료의 예를 들면, Hastelloy, Monel 및 Inconel이다. 고비용 때문에 위에서 언급된 실례의 구성 재료보다 양호하지 않지만, 탄탈륨도 마찬가지로 액체 기화 유닛의 구성에 적합하며, 왜냐하면 탄탈륨도 역시 할로겐화 시작 온도를 초과하는 작동 온도에 견딜 수 있기 때문이다.
액체 기화 유닛의 구성을 위해 적절한 다른 대안적 재료는 섬유보강 폴리머(FRP) 또는 비보강(unreinforced) 폴리머로 라이닝된(lined) 탄소강을 포함한다. 탄소강 라이너로서 사용될 수 있는 폴리머의 예를 들면, 보통 테플론(Teflon)으로서 알려진 폴리테트라플로오로에틸렌(PTFE), 보통 Kymar로서 알려진 폴리비닐리덴플로오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시(PFA) 등을 포함한다. 그러나, 상술한 폴리머 구성 재료는 비교적 높은 온도 공차를 갖는 앞서 언급한 구성 재료에 비하여 바람직하지 않는데, 왜냐하면 현재의 폴리머 재료는 통상 비교적 낮은 온도 공차를 가지며 그리고 일반적으로 할로겐화 시작 온도에서 또는 초과하는 온도에 견딜 수 없기 때문이다. 그와 같이, 이러한 폴리머 구성 재료가 사용될 때, 이 프로세스를 위한 탄화수고 가스 예열 온도는 그 상한값이 약 200℃보다 높지 않게 또는 이러한 폴리머 재료를 위한 상부 작동 온도 한계를 나타내는 약 150℃보다 높지 않도록 제한된다.
추가로 주의해야 할 것은, 상술한 양실시예에서, 탄화수소 가스 예열 온도 상한계는 또한 액체 기화 유닛의 동작 압력에 어느 정도 의존할 수 있다는 것이다.
유사하게, 액체 기화 유닛의 구성 재료는 상기 구성 재료가 상당하게 열화되지 않고 액체 기화 유닛 내의 실제 작동 온도 및 압력에 견딜 수 있도록 선택되어야 하는 것은 명백하다. 이에 따라, 가스 예열 유닛 하류에서 액체 기화 유닛의 작동 온도 및 압력은 브롬 반응기(브롬 반응기가 액체 기화 유닛의 하류에 배치된다면)에 도달하기 전에 액체 기화 유닛 또는 그 이후의 어떠한 액체 수송 라인 내에서 탄화수소 가스와 브롬 (액체든지 증기든지) 사이에 중대한 반응이 일어나지 않도록 선택되어야 한다.
본 기화 프로세스 및 시스템은 양호하게는 단일 스테이지에서 비교적 높은 예열 및 기화 온도에서, 즉 양호하게는 약 200℃와 약 300℃ 사이, 더욱 양호하게는 그 범위의 더 높은 끝에서 실시된다. 고온 실시예는, 비교적 높은 온도 공차를 갖는, 즉 상술한 고온 범위를 상당히 초과하는 온도에 견딜 수 있는, 예를 들어 위에서 설명한 액체 기화 유닛의 재료를 사용하여 실행될 수 있다. 기화 프로세스 및 시스템의 본 고온 실시예의 단일 스테이지 작동은 일반적으로 내부에서 생성된 균질성 가스 혼합물에서 필요한 브롬 농도를 달성하기에 충분하다는 것을 알게 되었다.
그럼에도 불구하고, 기화 프로세스 및 시스템은 대안으로, 특히 가스 예열 및 액체 기화 단계들이 비교적 낮은 예열 및 기화 온도, 즉 약 200℃ 미만 또는 약 150℃미만일 때 다중 스테이지에서 실시될 수 있다. 이러한 저온 실시예는, 액체 기화 유닛에서 사용된 재료가 상술한 저온 범위를 넘는 온도에 견딜 수 없을 때 양호하게 사용된다. 기화 프로세스 및 시스템의 본 저온 실시예의 다중 스테이지 작동은 (단일 스테이지 작동과 대조적으로) 일반적으로 내부에서 생성된 균질성 가스 혼합물에서 필요한 브롬 농도를 달성하는데 필요하다는 것을 알게 되었다.
저온 다중-스테이지 실시예에 따라서, 제1 스테이지는 제1-스테이지 가스 예열 단계 및 제1-스테이지 액체 기화 단계를 포함한다. 제1-스테이지 가스 예열 단계는 제1-스테이지 가스 예열 유닛에서 탄화수소 가스를 제1-스테이지 예열 온도로 예열하는 것을 포함한다. 제1-스테이지 액체 기화 단계는 제1-스테이지 예열 온도에서 제1-스테이지 액체 원소 브롬 및 탄화수소 가스를, 액체 브롬 및 탄화수소 가스가 서로 접촉하는 제1-스테이지 액체 기화 유닛으로 운반하는 것을 포함한다. 제1-스테이지 예열 온도에서 탄화수소 가스의 열 에너지는 액체 기화 유닛의 온도 및 압력 작동 유닛과 그 구성 재료 내에서 머무는 동안 제1-스테이지 액체 원소 브롬의 적어도 일부분을 탄화수소 가스 내로 증발시킨다. 제1-스테이지 액체 기화 유닛 내에서 브롬 증기 및 탄화수소 가스의 결과적인 제1-스테이지 가스 혼합물은 제1-스테이지 브롬 농도를 특징으로 한다. 제1-스테이지 액체 원소 브롬 모두가 제1-스테이지 액체 기화 유닛에서 탄화수소 가스로 증발되지 않으면, 제1-스테이지 잔여 액체 원소 브롬이 또한 제1-스테이지 액체 기화 유닛에 남아 있게 된다.
제1-스테이지 액체 기화 유닛 내에서 생성된 제1-스테이지 가스 혼합물 및 제1-스테이지 잔여 액체 원소 브롬(만일 있다면)은 서로 분리된다. 제2 스테이지는 제1-스테이지 가스 혼합물만을 제2-스테이지 가스 예열 유닛으로 운반하고 내부의 제1-스테이지 가스 혼합물을 제2-스테이지 예열 온도로 예열함으로써 실시된다. 제2-스테이지 가스 예열 유닛 및 어떠한 후속 스테이지 가스 예열 유닛은 Hastelloy C 또는 Inconel 600을 위시하여 니켈 또는 니켈 합금과 같은 고내식성 재료로서 제조되는 열교환기가 양호하며, 왜냐하면 제1-스테이지 가스 혼합물 및 어떠한 후속 스테이지 가스 혼합물이 고부식성 브롬 증기를 포함하기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 본 실시예의 가스 예열 유닛에서 구성 재료로서 엄청나게 값비싼 더 큰 고내식성 탄탈륨을 요구하지 않는다. 제1-스테이지 가스 혼합물 및 후속 스테이지 가스 혼합물이 브롬 증기를 함유하지만, 상기 가스 혼합물들은 양호하게 브롬 증기 단독에 비하여 상당하게 더 큰 부식 위험에 직면하는 물 및 액체 브롬이 실질적으로 없다.
어떤 경우에도, 대응하는 제2-스테이지 액체 기화 단계는, 제2-스테이지 예열 온도와, 제1-스테이지 잔여 액체 원소 브롬 전체 또는 일부분을 포함할 수 있는 제2-스테이지 액체 원소 브롬에서 제1-스테이지 가스 혼합물을, 액체 브롬 및 가스 혼합물이 서로 접촉하는 제2-스테이지 액체 기화 유닛 내로 운반함으로써 실시된다. 제2-스테이지 예열 온도에서 제1-스테이지 가스 혼합물의 열 에너지는 제2-스테이지 액체 원소 브롬의 적어도 일부분을 제1-스테이지 가스 혼합물 내로 증발시키고, 이로써 양호하게 제1-스테이지 브롬 농도보다 실질적으로 큰 제2-스테이지 액체 브롬 농도를 갖는 브롬 증기 및 탄화수소 가스의 제2-스테이지 가스 혼합물을 생성한다. 제2-스테이지 액체 원소 브롬 모두가 제2-스테이지 액체 기화 유닛에서 탄화수소 가스로 증발되지 않으면, 제2-스테이지 잔여 액체 원소 브롬이 또한 제2-스테이지 액체 기화 유닛에 남아 있게 된다.
제2-스테이지 액체 기화 유닛 내에서 생성된 제2-스테이지 가스 혼합물 및 제2-스테이지 잔여 액체 원소 브롬(만일 있다면)은 서로 분리된다. 필요한 만큼 많은 추가의 스페이지들이 필요한 최종 브롬 농도를 갖는 최종 균질성 가스 혼합물을 달성하기 위해 실질적으로 전술한 바와 동일한 방법으로 실시될 수 있다. 많은 경우에, 필요한 최종 브롬 농도는 양호하게는 탄화수소 가스에서 브롬의 포화 레벨이다. 어떤 경우에도, 최종 n번째-스테이지 액체 기화 단계 후에, n번째-스테이지 액체 기화 유닛에서 생성된 브롬 증기 및 탄화수소 가스의 n번째-스테이지 가스 혼합물은 n-1번째-스테이지 브롬 농도보다 양호하게 큰 n번째-스테이지 브롬 농도를 갖는다.
본 기화 프로세스 및 시스템은 브롬 및 탄화수소 가스를 촉매방식으로 알킬브로마이드 및 브롬화 수소로 변환시키는데 사용된 알칸 브롬화 반응기를 위한 유용한 공급물인 브롬 증기 및 탄화수소 가스의 가스 혼합물을 생성하기 위한 특정한 실용성을 갖는다. 본 기화 프로세스 및 시스템의 상술한 단일-스테이지 및 다중-스테이지 실시예 모두는 종합적인 GTL 변환 프로세스 내에 작동상 통합될 수 있다. 본 기화 프로세스 및 시스템을 통합할 수 있는 종래 기술의 GTL 변환 프로세스의 예를 들면, 다음의 미국 특허공보 각각에 개시되어 있다: (1) 2008년 3월 25일자 공고된 US 특허 7,348,464; (2) 2008년 11월 6일자 공개된 미국 특허출원공보 20080275284; 및 (3) 2011년 1월 20일자 공개된 미국 특허출원 공보 20110015458. 상기 특허 공보에 개시된 GTL 변환 프로세스는 본 기화 프로세스 및 시스템을 통합하기 위해 용이하게 개조될 수 있다.
도 1을 참고하면, 예시적인 종래 기술의 시스템이 종합적인 GTL 변환 프로세스를 실시하기 위해 개략적으로 도시되어 있다. 주목해야 할 것은, 도 1은 필수적으로 미국 특허 7,348,464의 도 2에 개시된 것과 동일한 GTL 변환 시스템이라는 점이다. 도 1의 본 시스템은 브롬 증기화, 알칸 브롬화, 알킬 브로마이드 변환, 브롬화 수소 분리, 브롬화 수소 산화, 액체 브롬 분리, 액체 생성물 탈수, 액체 생성물 분리, 가스 재활용, 액체 생성물 회수를 포함하는 복수의 기능을 실시함으로써 가스 저분자량 알칸을 고분자량 액체 탄화수소 생성물로 변환한다.
도 1의 시스템을 사용하는 종래 기술의 GTL 변환 프로세스는 알칸 브롬화 기능에서 시작하여 이하의 특징을 갖는 연속 프로세스이다. 가스 복귀 라인(10)은 알칸 브롬화 반응기(14)의 상류에서 액체 복귀 라인(12)과 교차하여 두 라인의 함유물을 내부에서 혼합한다. 그 결과로 인한 혼합물이 2-위상 탄화수소 브롬 혼합물이며, 이는 가스 복귀 라인(10)으로부터 나온 부분 재활용 가스 혼합물과, 액체 복귀 라인(12)으로부터 나온 액체 원소 브롬을 포함한다. 2-위상 탄화수소 브롬 혼합물을 알칸 브롬화 반응기(14) 내로 도입하기 전에, 2-위상 혼합물이 종래 브롬 기화 열교환기(16)를 통해 운반된다. 냉각된 2-위상 혼합물이 열교환기(16) 내의 열전달면의 한 측면에 접촉하고, 한편 스팀과 같은 과열된 유체 열전달 매체가 열전달면의 다른 측면에 접촉하며, 이에 의하여 2-위상 혼합물을 종래의 간접적인 방법으로 가열한다. 2-위상 혼합물은 양호하게 열교환기(16)의 작동 압력에 있는 원소 브롬의 비등점보다 큰 온도로 가열되어, 2-위상 탄화수소 브롬 혼합물에서 본질적으로 원소 브롬 전체를 기화한다.
부분 재활용 가스 혼합물 및 브롬 증기의 혼합물을 포함하는 결과적인 브롬화 반응기 공급물은 열교환기(16)에서 유출되어 알칸 브롬화 반응기 유입 라인(18)을 통해 알칸 브롬화 반응기(14)로 도입된다. 브롬화 반응기 공급물은 알칸 브롬화 반응기(14) 내에서 반응하여 가스 알킬 브로마이드 및 브롬화 수소 증기를 포함하는 브롬화 반응 생성물을 형성한다. 브롬화 반응 생성물을 함유하는, 알칸 브롬화 반응기(14)로부터의 배출액(effluent)은 알킬 브로마이드 변환 반응기(20)로 운반되고, 가스 알킬 브로마이드는 그 내부에서 반응하여 고분자량 탄화수소 및 추가의 브롬화 수소 증기를 형성한다.
고분자량 탄화수소 및 추가의 브롬화 수소 증기를 포함하는, 알킬 브로마이드 변환 반응기(20)로부터의 배출액은 브롬화 수소 스크러버(scrubber)(22)로 공급되고, 여기서 상기 배출액이 브롬화 수소 스크러버(22)로 유사하게 공급된 재순환 수용액과 역류방식으로 접촉하게 된다. 브롬화 수소 증기는 재순환된 수용액에서 분해되어 배출액의 잔여부로부터 분리된다. 그 결과로 생성된 브롬화 수소 증기를 함유하는 용액은 브롬화 수소 스크러버(22)의 하단에서부터 제1 브롬화 수소 스크러버 배출액으로서 방출되고, 연속적으로 탄화수소 스트립퍼(stripper)(24), 브롬 스크러버(26) 및 브롬화 수소 산화 반응기(28)로 공급된다.
제1 브롬화 수소 스크러버 배출액 내의 용해된 브롬화 수소 증기는 재순환된 수용액이 브롬화 수소 스크러버(22) 내에서 브롬화수소산을 중화시키는가 여부에 따라서 브롬화수소산 또는 금속 브로마이드 염의 형태가 된다. 그에 상관없이, 브롬화수소산이 브롬화 수소 스크러버(22) 내에서 금속 브로마이드 염으로 중화되지 않으면, 브롬화수소산은 브롬화 수소 산화 반응기(28)로 들어가기 전에 용액으로 금속 브로마이드 염을 형성하도록 하류에서 중화된다. 제1 브롬화 수소 스크러버 배출액은 탄화수소 스트립퍼(24) 및 브롬 스크러버(26)을 통과함에 따라 개질되며, 그 후 배출액 내의 금속 브로마이드 염 용액이 브롬화 수소 산화 반응기(28) 내로 도입된다. 금속 브로마이드 염은, 산소 또는 공기 공급물이 브롬 스트립퍼(30)를 통과한 후에 외부 소스(도시되지 않음)로부터 브롬화 수소 산화 반응기(28)로 공급된 새로운 산소 또는 공기 공급물과 접촉함으로써 원소 브롬을 형성하도록 그 내부에서 산화된다.
원소 브롬을 함유하는 증기상 혼합물은 브롬화 수소 산화 반응기(28)의 상단에서부터 추출되며(withdraw), 한편 재순환된 수용액이 브롬화 수소 산화 반응기(28)의 하단에서부터 추출된다. 브롬화 수소 산화 반응기(28)의 상단에서 나오는 증기 스트림은 냉각되고 부분적으로 응축되어서 다중-위상 혼합물을 초래하며, 상기 다중-위상 혼합물은 액체 브롬 분리기(32) 내에서 3개의 스트림으로 분리된다. 3개의 스트림은 액체 원소 브롬 스트림, 잔여 가스 스트림 및 잔여 물 스트림이다. 액체 원소 브롬은 액체 브롬 분리기(32)로부터 방출되며 액체 복귀 라인(12)으로 재순화되어서 GTL 변환 프로세스의 새로운 사이클로서 상술한 브롬 기능들을 반복하게 된다. 잔여 물은 새로운 산소 또는 공기에 대해 역류하여 브롬 스트립퍼(30)를 통과하게 되며, 이 시스템에서 잔여 물 폐기 스트림으로서 방출된다. 잔여 가스는 어떠한 잔여 브롬의 제거를 위해 브롬 스크러버(26)를 통해 역류방식으로 통과하고 그 후 시스템에서 배출된다. 비교적 원소 브롬 또는 기타 브롬 구성성분이 없는, 브롬화 수소 산화 반응기(28)로부터의 재순화된 수용액은 그 산화 반응기로부터 방출되며 상술한 바와 같이 브롬화 수소 스크러버(22)로 다시 재순환된다.
양호하게는 메탄-농후 탄화수소 가스인 새로운 가스 공급물이 탄화수소 스트립퍼(24)를 통해 시스템으로 도입되고, 여기서 새로운 가스 공급물이 제1 브롬화 수소 스크러버 배출액과 역류방식으로 접촉한다. 새로운 가스 공급물은 탄화수소 스트립퍼(24) 내의 제1 브롬화 수소 스크러버 배출액으로부터 어떠한 잔여 고분자량 탄화수소를 스트립하고, 그 결과로 스트립된 제2 브롬화 수소 스크러버 배출액이 탄화수소 스트립퍼(24)의 하단에서부터 추출되고, 브롬 스크러버(26)로 운반된다. 그 결과로 생성된 새로운 가스 공급물 및 잔여 고분자량 탄화수소의 혼합물은 탄화수소 스트립퍼(24)의 상단에서부터 추출되고, 알칸 브로마이드 변환 반응기(20)로부터 나오는 배출액과 융합된다(merge). 융합된 스트림은 상술한 바와 같은 브롬화 수소 산화 반응기(28)로부터 나온 재순환된 수용액과 함께 브롬화 수소 스크러버(22)로 운반된다.
융합된 스트림을 브롬화 수소 스크러버(22)를 통과시키면 상술한 제1 브롬화 탄화수소 스크러버 배출액에 부가하여 제2 브롬화 탄화수소 스크러버 배출액이 생성된다. 새로운 가스 공급물, 물 및 고분자량 탄화수소의 벌크(bulk)를 포함하는 제2 브롬화 탄화수소 스크러버 배출액은 브롬화 수소 스크러버(22)의 상단으로부터 방출되며 생성물 탈수기(34)로 운반되며, 여기서 물이 제2 브롬화 탄화수소 스크러버 배출액으로부터 분리된다. 분리된 물은 잔여물 폐기물을 갖는 폐기물로서 시스템으로부터 방출된다. 나머지 탈수된 배출액은 생성물 탈수기(34)로부터 생성물 분리기(36)로 운반되며, 여기서 탈수된 배출액이 가스-액체 분리에 의하여 분리된 가스 스트림 및 액체 생성물 스트림으로 분할된다. 액체 생성물 스트림은 본질적으로 액체 고분자량 탄화수소를 포함하고, 이는 양호하게 고옥탄가를 갖는 알킬방향족이다. 액체 고분자량 탄화수소는 생성물 분리기(36)로부터 방출될 때 시스템으로부터 시스템의 바람직한 일차 최종산출물로서, 즉 탄화수소 액체 생성물로서 회수된다. 덧붙여, 브롬화 수소 스크러버(22)로부터 유출되는 제1 또는 제2 브롬화 수소 스크러버 배출액 내에 편승되지 않은 어떠한 고분자량 탄화수소는 별도로 브롬화 수소 스크러버(22)로부터 회수되며, 보충 탄화수소 액체 생성물로서 생성물 분리기(36)로부터 방출된 액체 생성물 스트림과 혼합된다.
생성물 분리기(36)로부터 나온 분리된 가스 스트림은 새로운 가스 공급물 및 재활용 가스를 포함하는 가스 복귀 라인(10)을 참고하여 위에서 언급한 부분 재활용 가스 혼합물이다. 재활용 가스는 본질적으로 새로운 가스 공급물 외에 분리된 가스 스트림 내에 있는 어떠한 가스이다. 그와 같이, 재활용 가스는 통상적으로 GTL 변환 프로세스로부터 나온 잔여 부산물 가스이다. 부분 재활용 가스 혼합물은 가스 복귀 라인(10)을 경유하여 알칸 브롬화 스테이지로 다시 운반되며, 이에 의하여 현재의 GTL 변환 프로세스의 사이클을 완성한다.
상술한 도 1에 도시된 종래 기술의 GTL 변환 프로세스 및 시스템은 이하에서 도 2를 참고하여 설명된 본 발명의 기화 프로세스 및 시스템을 통합하도록 용이하게 개조된다. 특히, 도 1의 종래 기술의 GTL 변환 시스템은 도 1의 브롬 기화 열교환기(16)에 사용되는, 상술한 실시예들 중 하나와 같은, 단일-스테이지 액체 기화 유닛(40)을 교체함으로써 개조된다. 특히, 액체 기화 유닛(30)은 액체 복귀 라인(12)에서 브롬화 반응기(14)의 상류에서 브롬 기화 열교환기(16)를 대신한다.
종래 기술의 GTL 변환 시스템은 가스 복귀 라인(10)에서 액체 기화 유닛(40)의 상류에서, 상술한 실시예들 중 하나와 같은, 가스 예열 유닛(42)을 장착함으로써 추가로 개조된다. 도 2의 GTL 변환 프로세스 및 시스템에 따라서, 이와 같이 통합된 기화 프로세스 및 시스템을 위한 가열가스는 부분 재활용 가스 혼합물이며, 즉 가스 복귀 라인(10)을 경유하여 가스 예열 유닛(42)으로 운반되는, 혼합된 새로운 가스 공급물 및 재활용 가스이다. 기화 프로세스 및 시스템을 위한 액체 할로겐은 액체 복귀 라인(12)을 경유하여 액체 기화 유닛(40)으로 운반되는 액체 원소 브롬이다.
도 2의 GTL 변환 프로세스 및 시스템은 부분 재활용 가스 혼합물을 가스 복귀 라인(10)을 경유하여 가스 예열 유닛(42)으로 공급하고 거기에서 부분 재활용 가스 혼합물을 적절한 온도 및 압력 조건으로 예열함으로써 실시된다. 가스 예열 유닛(42)으로부터 나온 과열된 예열 부분 재활용 가스 혼합물뿐만 아니라 액체 복귀 라인(12) 내의 액체 원소 브롬은 모두 액체 기화 유닛(40) 내로 직접, 양호하게는 개별적으로 공급된다. 액체 원소 브롬은 액체 기화 유닛(40) 내에서 과열된 예열 가스와 접촉함으로써 기화된다. 브롬 증기는 부분 재활용 가스 혼합물과 혼합되고, 그 결과로 가스 혼합물, 즉 브롬화 반응기 공급물이 알칸 브롬화 반응기(14)로 향하는 전체 공급물을 구성한다. 브롬화 반응기 공급물은 액체 기화 유닛(40)으로부터 운반되며 알칸 브롬화 반응기 유입 라인(18)을 경유하여 알칸 브롬화 반응기(14)로 공급된다.
알칸 브롬화 반응기(14)는 브롬화 반응기 공급물 내에서 브롬 증기 및 재활용 가스 혼합물을 촉매 반응하여, 부분 재활용 가스 혼합물 내에서 어떠한 탄화수소 구성성분, 양호하게는 메탄을 브롬화하고, 이에 의하여 메틸 브로마이드 및 브롬화 수소를 형성한다. 하류 알킬 브로마이드 변환 반응기(20)는 메틸 브로마이드를, 탄화수소 액체 생성물로서 회수되는 액체 고분자량 탄화수소로 촉매식으로 변환한다. 알킬 브로마이드 변환 반응기(20)의 배출액 내에 함유된 브롬 구성성분은 재활용을 위해 액체 원소 브롬을 상술한 바와 같이 액체 복귀 라인(12)을 경유하여 액체 기화 유닛(40)으로 회수하도록 분리되어 처리된다. 알킬 브로마이드 변환 반응기(20)의 배출액 내에 함유된 가스 벌크는 분리되며 새로운 가스 공급물과 조합되고, 이는 연합하여 부분 재활용 가스 혼합물을 형성한다. 부분 재활용 가스 혼합물은 위에서 설명한 방법으로 가스 복귀 라인(10)을 경유하여 가스 예열 유닛(42)으로 복귀한다.
도 3을 참고하면, 기화 프로세스 및 시스템의 다중-스테이지 실시예가 도시되어 있으며, 이는 도 2의 GTL 변환 프로세스 및 시스템 내에 통합된 단일-스테이지 기화 프로세스 및 시스템을 대신할 수 있다. 다중-스테이지 기화 프로세스 및 시스템은 3개의 스테이지를 포함하며, 각각의 스테이지는 쌍을 이루는 가스 예열 단계 및 액체 기화 단계를 포함한다. 제1-스테이지 가스 예열 단계는 양호하게 열교환기인 제1-스테이지 가스 예열 유닛(50)을 이용한다. 제1-스테이지 가스 예열 단계와 쌍을 이루는 제1-스테이지 액체 기화 단계는 제1-스테이지 가스 예열 유닛(50)의 하류에 배치된 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52)을 이용한다. 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52)은 양호하게 역류 가스/액체 흐름을 갖는 충전탑이다.
제2-스테이지 가스 예열 단계는 제1-스테이지 가스 예열 단계와 실질적으로 동일하거나 유사한 열교환기가 마찬가지로 바람직한 제2-스테이지 가스 예열 유닛(54)을 이용한다. 제2-스테이지 가스 예열 유닛(54)은 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52)의 하류에 배치된다. 제2-스테이지 가스 예열 단계와 쌍을 이루는 제2-스테이지 액체 기화 단계는 제2-스테이지 가스 예열 유닛(54)의 하류에 배치된 제2-스테이지 액체 기화 유닛(56)을 이용한다. 제2-스테이지 액체 기화 유닛(56)은 제1-스테이지 액체 기화 단계의 충전탑과 실질적으로 동일하거나 유사한 충전탑이 바람직하다.
제3-스테이지 가스 예열 단계는 제1-스테이지 및 제2-스테이지 가스 예열 단계와 실질적으로 동일하거나 유사한 열교환기가 마찬가지로 바람직한 제3-스테이지 가스 예열 유닛(58)을 이용한다. 제3-스테이지 가스 예열 유닛(58)은 제2-스테이지 액체 기화 유닛(56)의 하류에 배치된다. 제3-스테이지 가스 예열 단계와 쌍을 이루는 제3-스테이지 액체 기화 단계는 제3-스테이지 가스 예열 유닛(58)의 하류에 배치된 제3-스테이지 액체 기화 유닛(60)을 이용한다. 제3-스테이지 액체 기화 유닛(60)은 제1-스테이지 제2-스테이지 액체 기화 단계의 충전탑과 실질적으로 동일하거나 유사한 충전탑이 바람직하다.
다중-스테이지 기화 프로세스 및 시스템은 도 3의 가스 예열 및 액체 기화 스테이지들의 상류에서 도 2의 시스템의 액체 복귀 라인(12) 내에 삽입될 수 있는 액체 브롬 서지 탱크(62)를 추가로 포함한다. 액체 브롬 서지 탱크(62)는 도 2의 액체 브롬 분리기(32)로부터 방출된 액체 원소 브롬을 수용하여 저장한다. 그와 같이, 액체 브롬 서지 탱크(62)는 제1-스테이지, 제2-스테이지, 제3-스테이지 액체 기화 유닛들(52, 56, 60)로 향하는 액체 원소 브롬 공급물을 조절하는데 사용된다.
도 3의 다중-스테이지 기화 프로세스 및 시스템이 도 2의 GTL 변환 프로세스 및 시스템으로 교체될 때, 생성물 분리기(도 2에 도면부호 36으로서 도시된)로부터 가스 복귀 라인(10)을 제1-스테이지 가스 예열 유닛(50)으로 향하게 함으로써 연속 작동이 실행된다. 계속해서 도 3을 참고하면, 부분 재활용 가스 혼합물은 가스 복귀 라인(10) 및 제1-스테이지 예열 유닛 가스 유입 라인(64)을 경유하여 제1-스테이지 가스 예열 유닛(50)으로 도입된다. 부분 재활용 가스 혼합물은 제1-스테이지 가스 예열 유닛(50) 내의 제1-스테이지 가스 예열 온도로 예열되고, 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52)으로 운반되며, 여기서 혼합물이 유닛(52)의 하단으로 도입된다.
액체 복귀 라인(12)은 액체 브롬 분리기(도 2에서 도면부호 32로서 도시된)로부터 액체 브롬 서지 탱크(62)로 향하고 그리고 액체 브롬 서지 탱크(62)로부터 제1-스테이지, 제2-스테이지, 제3-스테이지 액체 기화 유닛들(52, 56, 60)의 각자의 액체 유입 라인(66, 68, 70)으로 향하게 된다. 액체 브롬 서지 탱크(62)로부터 얻어진 제1-스테이지 드라이(dry) 액체 원소 브롬은 제1-스테이지 기화 유닛 액체 유입 라인(66)을 경유하여 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52)의 상단으로 도입된다. 제1-스테이지 드라이 액체 원소 브롬의 일부분은 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52)의 하단으로 도입된 예열된 부분 재활용 가스 혼합물에 의하여 기화되며, 그 결과 브롬 증기 및 부분 재활용 가스 혼합물을 포함하는 제1-스테이지 가스 혼합물을 초래한다. 제1-스테이지 가스 혼합물은 제1-스테이지 브롬 농도를 특징으로 한다.
제1-스테이지 가스 혼합물은 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52)의 상단에서 추출되어 제1-스테이지/제2-스테이지 가스 이송(transfer) 라인(72)을 경유하여 제1-스테이지 가스 예열 유닛(54)으로 운반된다. 제1-스테이지 액체 기화 유닛(52) 내에 남아있는 제1-스테이지 잔여 액체 원소 브롬은 상기 유닛(52)의 하단에서 추출되며 제1-스테이지 기화 유닛 액체 유입 라인(74) 및 공통 서지 탱크 액체 유입 라인(76)을 경유하여 액체 브롬 서지 탱크(62)로 복귀하게 된다.
제1-스테이지 가스 혼합물은 제1-스테이지 가스 예열 유닛(54)으로 도입되고, 여기서 제1-스테이지 가스 혼합물이 제1-스테이지 가스 예열 온도로 예열되고 제1-스테이지 액체 기화 유닛(56)으로 운반된다. 예열된 제1-스테이지 가스 혼합물은 제1-스테이지 액체 기화 유닛(56)의 하단으로 도입된다. 액체 브롬 서지 탱크(62)로부터 얻어진 제2-스테이지 드라이 액체 원소 브롬은 제2-스테이지 기화 유닛 액체 유입 라인(68)을 경유하여 제2-스테이지 액체 기화 유닛(56)의 상단으로 도입된다. 제2-스테이지 드라이 액체 원소 브롬의 일부분은 예열된 제1-스테이지 가스 혼합물에 의하여 기화되며, 그 결과 유사하게 누적된 브롬 증기 및 부분 재활용 가스 혼합물을 포함하지만 제1-스테이지 브롬 농도보다 큰 제2-스테이지 브롬 농도를 특징으로 하는 제2-스테이지 가스 혼합물을 초래한다. 제2-스테이지 가스 혼합물은 제1-스테이지 액체 기화 유닛(56)의 상단으로부터 추출되고, 제2-스테이지/제3-스테이지 가스 이송 라인(78)을 경유하여 제3-스테이지 가스 예열 유닛(58)으로 운반된다. 제2-스테이지 액체 기화 유닛(56) 내에 남아있는 제2-스테이지 잔여 액체 원소 브롬은 상기 유닛(56)의 하단에서 추출되며 제2-스테이지 기화 유닛 액체 유입 라인(80) 및 공통 서지 탱크 액체 유입 라인(76)을 경유하여 액체 브롬 서지 탱크(62)로 복귀하게 된다.
제2-스테이지 가스 혼합물은 제3-스테이지 가스 예열 유닛(58)으로 도입되고, 여기서 제2-스테이지 가스 혼합물이 제3-스테이지 가스 예열 온도로 예열되고 제3-스테이지 액체 기화 유닛(60)으로 운반된다. 예열된 제2-스테이지 가스 혼합물은 제3-스테이지 액체 기화 유닛(60)의 하단으로 도입되고, 액체 브롬 서지 탱크(62)로부터 얻어진 제3-스테이지 드라이 액체 원소 브롬은 제3-스테이지 기화 유닛 액체 유입 라인(68)을 경유하여 제3-스테이지 액체 기화 유닛(60)의 상단으로 도입된다. 제3-스테이지 드라이 액체 원소 브롬의 일부분은 예열된 제2-스테이지 가스 혼합물에 의하여 기화되며, 그 결과 유사하게 누적된 브롬 증기 및 부분 재활용 가스 혼합물을 포함하지만 제2-스테이지 브롬 농도보다 큰 제2-스테이지 브롬 농도를 특징으로 하는 제3-스테이지 가스 혼합물을 초래한다.
제3-스테이지 가스 혼합물은 제3-스테이지 액체 기화 유닛(60)의 상단으로부터 추출되고, 알칸 브롬화 반응기 유입 라인(18)을 경유하여 알칸 브롬화 반응기 (도 2에서 도면부호 14로서 도시된)로 향하게 되는 브롬화 반응기 공급물을 구성한다. 제3-스테이지 액체 기화 유닛(60) 내에 남아있는 제3-스테이지 잔여 액체 원소 브롬은 상기 유닛(60)의 하단에서 추출되며 제3-스테이지 기화 유닛 액체 유입 라인(82) 및 공통 서지 탱크 액체 유입 라인(72)을 경유하여 액체 브롬 서지 탱크(62)로 복귀하게 된다.
본 발명의 기화 프로세스 및 시스템은 일반적으로 및 다른 양호한 실시예에 관하여 특별하게 위와 같은 특성을 갖는다. 또한 본 발명의 기화 프로세스 및 시스템은 표준 프로세스 및 시스템으로서 그리고 GTL 변환 프로세스 및 시스템의 통합 서브시스템으로서 위와 같은 특성을 갖는다. 본 발명의 기화 프로세스의 다른 특성은 선택사양으로 액체 브롬 예열 단계를 포함하는 것으로서 이하에 설명된다. 다른 기화 프로세스의 일반적 실시예는 아래 단계들을 포함한다:
(1) 가스 예열 유닛 내에서 경질 탄화수소 가스를, 액체 브롬을 완전히 기화시키기에 충분하다고 생각되는 브롬화 시작 온도보다 약 5℃ 내지 10℃ 작은 가스 예열 온도로 예열하는 단계;
(2) 액체 브롬을 기화시키기 위해 액체 기화 유닛 내에서 액체 브롬을 과열된 예열 경질 탄화수소 가스와 직접 접촉시키는 단계;
(3) 단계(1)의 가스 예열 온도가 단계(2)의 액체 브롬을 완전히 기화시키기에 충분한 것으로 판명되면, 액체 브롬 기화 유닛 내에서 단계(2) 전의 액체 브롬을, 액체 브롬의 포점(bubble point) 아래의 약 10℃보다 크지 않은 온도로 또는 액체 브롬의 포점 아래의 약 10℃보다 크다면 브롬 시작 온도보다 크지 않은 온도로 예열하는 단계;
(4) 가스 또는 액체 브롬 예열 온도 상한값이 단계(1) 또는 (3)에서 도달되면, 액체 기화 유닛으로부터 나온 어떠한 비기화(un-vaporized) 액체 브롬을, 액체 브롬 공급물과 혼합하여 이것을 액체 기화 유닛으로 재순화시키는 단계; 및
(5) 그 결과로 브롬 증기 및 탄화수소 가스의 포화된 균질성 가스 혼합물을, 브롬화 반응기를 위한 공급물과 같이, 하류 사용을 위한 액체 기화 유닛으로부터 나온 출력으로서 추출하는 단계.
선택사양의 액체 브롬 예열 단계를 포함하는 상술한 기화 프로세스의 더욱 특정한 실시예는 도 4를 참고하여 추가로 설명된다. 경질 탄화수소 가스, 즉 가열가스는 압축기와 같은 상류 소스(도시되지 않음)로부터 얻어지고, 양호하게 종래 탄소강 쉘앤튜브 열교환기 또는 직화식 히터(fired heater)인 가스 예열 유닛(90) 내에서 예열된다. 그 결과로 과열된 예열 경질 탄화수소 가스는 액체 기화 유닛(92)으로 운반되어 상기 유닛(92)의 하단에 있는 가스 유입구로 도입되며, 상기 액체 기화 유닛은 충전탑이 바람직하다. 액체 브롬은 이와 대등하게, 분리 유닛 또는 브롬 건조 유닛과 같은, 상류 소스(도시되지 않음)로부터 얻어지고, 액체 기화 유닛(92)으로 운반되며, 여기서 액체 브롬이 상기 유닛(92)의 상단에 있는 액체 유입구로 도입된다.
주목해야 할 것은, 액체 기화 유닛(92) 내에서 경질 탄화수소 가스와 브롬의 반응은 피하는 것이 바람직하며 왜냐하면 그 반응이 필요한 알킬 모노브로마이드를 선택하기보다 고 알킬 폴리브로마이드를 불필요하게 선택할 가능성이 있기 때문이다. 이러한 반응을 방지하기 위해서, 가스 예열 유닛(90) 내에서 경질 탄화수소 가스 스트림을 예열하는 것은 예열 온도가 브롬화 시작 온도보다 약 5℃ 내지 10℃ 작게 되도록 전문가에 의해 신중하게 제어되고 있다. 메탄에 대해서는, 브롬화 시작 온도가 약 270℃이다. 다른 경질 탄화수소 가스, 즉 에탄, 프로판 및 부탄을 포함하는 액화 석유 가스(LPG)에 대해서, 브롬 시작 온도는 약 230℃로 감소된다. Alkane Bromination Revisited, Lorkovic 등, 물리 화학 저널 A, 2006, v.110, pp 8695-8700.
기화 프로세스의 본 실시예는 선택사양으로 액체 브롬이 액체 기화 유닛(92) 내로 도입되기 전에 액체 브롬을 개별적으로 예열하는 단계뿐만 아니라 기타 예비적 단계들을 허용한다. 전문가에 의한 이러한 선택사양의 단계들의 선택은 액체 기화 유닛(92)에서 발생하는 브롬 기화의 정도에 의존한다. 특히, 과열된 예열된 경질 탄화수소 가스의 예열 온도가 액체 기화 유닛(92)에서 액체 브롬을 완전히 기화시키기에 충분하다고 판정되면, 상류측 중지 드럼(holdup drum)(도시되지 않음)이 상류측 액체 브롬 소스에 제공된다. 상류측 중지 드럼은 액체 브롬을 위한 저장소로서 작용하며, 상기 액체 브롬은 필요한 배달 압력에서 상류측 중지 드럼으로부터 액체 펌프에 의하여 필요한 대로 직접적으로 액체 기화 유닛(92)의 액체 유입구로 및 직접 액체 유입 라인(도시되지 않음)으로 운반된다.
그러나, 가스 예열 온도가 액체 브롬을 완전히 기화시키기에 불충분하다고 판정되면, 하류측 중지 드럼(94)이 상류측 액체 브롬 소스의 하류에 제공된다. 하류측 중지 드럼(94)이 유사하게 액체 브롬을 위한 저장소로서 작용한다. 그러나, 액체 브롬을 직접 액체 기화 유닛(92)의 액체 유입구로 운반하기보다는, 액체 브롬이 먼저 액체 펌프(96)에 의하여, 고가의 내식성 합금으로 제작된 종래의 쉘앤튜브 열교환기와 같은 액체 브롬 예열 유닛(98)으로 운반된다. 액체 브롬은, 액체 브롬의 포점 아래의 적어도 10℃인 예열 온도를 유지하도록 주의하면서, 액체 브롬 예열 유닛(98) 내에서 액체 브롬 예열 온도로 예열된다. 액체 브롬 예열 유닛(98) 내에서 액체 브롬을 기화하는 것은 열전달 계수를 감소시키고 2-위상 체제에서 작동하도록 구성되어 있는 열교환기 장비를 요구하기 때문에 바람직하지 않다. 어떤 경우에도, 액체 브롬 예열 단계의 완료시에, 예열된 액체 브롬은 액체 브롬 예열 유닛(98)으로부터 액체 기화 유닛(92)의 액체 유입구로 운반된다.
액체 브롬 예열 단계가 선택되는가 여부에 관계없이, 액체 브롬이 액체 기화 유닛(92)의 액체 유입구로 도입되면, 액체 브롬이 넓은 접촉면적을 제공하는 유닛(92) 내의 충전탑의 상단을 통과한다. 그와 같이, 액체 브롬은 컬럼 패킹(column packing) 위로 역류방식으로 흐르는 과열된 예열 경질 탄화수소 가스와의 효과적인 직접 접촉을 금지한다. 충전탑은, 브롬의 실질적인 기화가 컬럼 패킹의 상부 섹션을 가로질러 발생하고 그리고 액체 브롬이 컬럼 패킹 아래로 흘러 컬럼 패킹 하단을 향하여 본질적으로 제로에 도달할 때 액체 브롬 흐름이 꾸준히 감소하도록 설계된다. 소량의 액체 브롬이 업셋(upset) 조건 중에 또는 어떠한 다른 이유로 충전탑의 하단으로 슬립되면, 액체 브롬은 충전탑의 하단에 있는 액체 유입구에서부터 하류측 중지부(94)로 방출되고, 상기 중지부로부터 액체 브롬이 액체 기화 유닛(92)의 상단에 있는 액체 유입구로 재순환된다.
액체 기화 단계의 필요한 생성물은 브롬 증기 및 경질 탄화수소 가스의 포화된 균질성 혼합물이며, 이 혼합물은 액체 기화 유닛(92)의 상단에 있는 별개의 가스 유출구로부터 방출된다. 가스 유출구로부터 나오는 가스 라인이 양호하게 절연되어 있지 않으면, 가스 혼합물의 냉각은 가스 혼합물이 그 이슬점에 있기 때문에 가스 라인 내에서 불필요한 응축을 일으킬 것이다. 하나의 응축 방지 수단은 액체 기화 유닛(92)에서 방출되는 가스 혼합물이 약간 과열되는 것을 보장하기 위하여 탄화수소 가스 또는 액체 브롬의 예열을 연장시키는 것이다. 다른 응축 방지 수단은 가스 혼합물을 효과적으로 과열시키는 액체 기화 유닛(92)에서 방출하는 가스 혼합물의 압력을 강하하는 것이다. 어떤 경우에도, 액체 기화 유닛(92)으로부터의 가스 혼합물의 방출은 기화 프로세스의 본 실시예를 완성한다.
본 발명의 범위 내에서 추가로, 액체 기화 유닛(92)의 가스 유출구에서 방출하는 가스 혼합물을, 이전 실시예에 관하여 위에서 설명한 것과 본질적으로 동일한 방법으로 GTL 변환 프로세스 및 시스템에서 유용한 브롬화 반응기 공급물로서 알칸 브롬화 반응기(도시되지 않음)로 진행하게 함으로써 본 기화 프로세스를 보충하고자 한다. 주목해야 할 것은, 덜 필요한 알킬 폴리브로마이드보다는 양호한 알킬 모노브로마이드가 만들어지도록 브롬 반응의 높은 브롬 변환 및 높은 선택도 모두를 보장하기 위해 GTL 변환 프로세스의 알칸 브롬화 반응기에서는 탄화수소-대-브롬 비가 1보다 큰 것이 양호하다는 점이다. 더 높은 탄화수소-대-브롬 비가 또한 본 기화 프로세스 및 시스템의 장비의 디자인에 유익한 영향을 준다. 특히, 더 높은 탄화수소-대-브롬 비가 가스 예열 유닛(90)에서 로딩을 증가시키고, 이에 의해 탄화수소 가스가 액체 기화 단계로 더욱 실용적인 열을 제공할 수 있게 한다. 따라서, 액체 기화 단계에 추가의 실용적인 열을 제공하기 위한 액체 브롬 스트림에 대한 필요성이 제거되지 않으면 감소된다. 그 결과, 액체 기화 유닛(92)의 상류에서 더 값비싼 액체 브롬 예열 유닛(98)을 위한 사이즈 필요조건이 감소되거나 또는 액체 브롬 예열 유닛(98)이 함께 제거된다.
선택사양의 액체 브롬 예열 단계를 포함하는 기화 프로세스의 다른 특정 실시예는 도 5를 참고하여 이하에서 설명된다. 도 4와 공통인 도 5의 요소들은 도 4에서 사용된 동일한 참고 부호로 도 5에 지칭되어 있다. 도 5의 실시예는 낮은 탄화수소-대-브롬 비에서 특별한 실리를 갖는다. 액체 브롬의 불완전한 기화가 액체 기화 유닛(92)에서 허용된다는 점, 즉 액체 브롬의 실질적인 부분이 액체 기화 유닛(92)에서 비기화된 채로 남아있다는 점을 제외하면, 도 4의 실시예와 유사하다. 이 실시예에 따라서, 비기화된 액체 브롬은 액체 기화 유닛(92)의 하단에 있는 액체 유출구로부터 방출되어 펌프(100)에 의하여 하류측 중지 드럼(94)으로부터의 액체 브롬 공급 라인으로 다시 재순환된다. 그 결과로 조합된 브롬 액체 스트림이 액체 기화 유닛(92)의 상단에 있는 액체 유입구로 도입된다. 덧붙여, 본 실시예는 양호하게 경질 탄화수소 및 액체 브롬 모두를 그들 각자의 온도 한계치로 예열함으로써 실시된다. 브롬화 시작 온도는 경질 탄화수소를 위한 예열 온도 한계치이고, 브롬 포점 아래의 10℃는 액체 브롬을 위한 예열 온도 한계치이다. 비기화된 액체 브롬을 재순환시키는 단계와 결합된 예열 단계의 특정 조건은 유리하게도 본 실시예의 기화 프로세스에서 액체 브롬 공급물의 완전한 기화를 보장한다.
본 발명의 기화 프로세스 및 시스템은 종래 기술의 기화 프로세스 및 시스템에 비하여 많은 장점을 제공한다. 본 기화 프로세스 및 시스템은, 액체 브롬과 직접 접촉하는 장비를 필요로 하는 더욱 값비싼 니켈 합금에 비하여 더욱 저렴한 종래 탄소강 열교환기가 경질 탄화수소를 예열하는데 사용될 수 있기 때문에, 값비싼 야금술에 대한 필요조건을 상당하게 감소시킨다. 브롬 기화를 위해 예열된 가스로부터 열 입력을 보충하기 위해 액체 브롬이 예열되는 실시예에서, 또한 액체 기화 유닛에 대해 필요로 하는 것보다 더 저렴한 합금이 액체 브롬 예열 유닛에서 사용될 수 있다.
본 프로세스 및 시스템은 또한, 브롬화 시작 온도보다 낮은 온도에서 작동함으로써 알칸 브롬화 반응기로 가기 전에 브롬화 반응이 일어나지 않는다는 것을 보장한다. 본 프로세스 및 시스템의 액체 기화 유닛의 충전탑은 동일한 기능에 대해 더 많은 컬럼을 요구하는 단탑(trayed column)에 비하여 열 및 질량 전달을 위해 넓은 접촉면적을 제공한다. 또한 액체 기화 유닛에서의 역류 흐름은 병류 흐름에 대하여 포화 효율을 개선한다. 더구나, 브롬화 반응기 공급물로서 액체 기화 유닛으로부터 방출된 결과적인 가스 혼합물의 균질도는 알칸 브롬화 반응기의 성능을 크게 강화시킨다.
아래 실례들은 액체 원소 브롬의 기화를 실행할 수 있는 본 발명의 범위 및 실용성을 증명한다. 그러나, 이러한 실례들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
실례 1
메탄, 에탄 및 프로판으로 이루어진 천연가스는 6.3 barg 압력에서 262 tons/hour의 속도로 170℃로 예열된다. 예열된 천연가스는 Hastelloy 합금으로 라이닝되고 Hastelloy 합금 새들(saddle)로 패킹된 탄소강 쉘로 제조되어 있는 충전탑의 하단으로 도입된다. 54℃ 및 6.2 barg 상태의 액체 원소 브롬이 392 tons/hour의 속도로 충전탑의 상단으로 도입되며 천연가스 및 액체 브롬이 충전탑을 통과하여 역류방식으로 흐르게 된다. 본질적으로 모든 브롬은 가스 스트림으로 기화되며 그 결과 가스 혼합물이 55℃ 및 6.1 barg에서 654 tons/hour의 출력 속도로 흐른다. 가스 혼합물 출력은 59.9 wt% 또는 13.5 mol%의 브롬 농도를 갖는다.
실례 2
실례 1의 프로세스가, 충전탑의 유입 압력이 6.8 barg이고 유출 온도가 57℃인 것을 제외하고 반복된다. 충전탑에서 유출되는 가스 혼합물은 170℃로 예열되고, 6.4 barg에서 제2-충전탑으로 도입된다. 제2-액체 원소 브롬 공급물이 225 tons/hour의 속도로 54℃ 및 6.8 barg에서 제2-충전탑의 상단으로 도입된다. 제2-액체 원소 브롬 공급물은 여기서 제1-스테이지 충전탑으로부터 나온 예열된 가스 혼합물과 접촉되어 브롬을 가스 스트림으로 기화시킨다. 제2-충전탑으로부터 출력된 결과적인 가스 혼합물은 70.2 wt% 또는 19.8 mol%의 브롬 농도를 갖는다. 제2-충전탑에서 유출되는 가스 혼합물은 120℃로 예열되고 6.0 barg에서 제3-충전탑으로 도입된다. 제3-액체 원소 브롬 공급물은 54℃ 및 6.8 barg에서 168 tons/hour의 속도로 제3-충전탑의 상단으로 도입된다. 제3-액체 원소 브롬 공급물은 여기서 제2-스테이지 충전탑으로부터 나온 예열된 가스 혼합물과 접촉되어 브롬을 가스 스트림으로 기화시킨다. 결과적인 가스 혼합물이 1047 tons/hour의 유량으로 72℃ 및 5.8 barg에서 제3-충전탑으로부터 출력된다. 제3-충전탑으로부터 출력된 가스 혼합물은 75 wt% 또는 23.8 mol%의 브롬 농도를 갖는다.
실례 3
100 tons/hour의 드라이 액체 브롬이 도 4의 유동 체계를 이용하여 30 tons/hour의 순수 메탄 가스로 포화에 의하여 기화되어서 포화된 3:1 CH4/Br2 몰 혼합물을 생성하게 된다. 액체 브롬의 기화를 위한 잠열은 메탄 가스 및 액체 브롬을 모두 예열시킴으로써 실용적인 열로서 프로세스로 입력된다. 특히, 1.6 MW의 열이 제공되어 액체 브롬을 80℃에서 204℃로 예열시키고, 동시에 액체 브롬이 그 포점 아래의 적어도 10℃에서 유지되는 것을 보장한다. 열의 4.4 MW가 메탄 가스를 80℃에서 270℃로 예열시키기 위해 제공된다. 결과적인 예열된 메탄 가스는 포화기의 하단에서 가스 유입구로 도입되며, 한편 예열된 액체 브롬은 포화기의 상단에서 액체 유입구로 도입된다. 예열된 액체 브롬은 충전층(packed bed)에서 아래로 흐르고 상향으로 흐르는 과열된 메탄 가스와 접촉하여 브롬을 기화시킨다. 포화된 CH4/Br2 혼합물은 30 barg 및 128℃에서 충전층의 상단에서 가스 유출구로부터 추출된다. 주목해야 할 것은, 메탄 가스를 충분히 가열함으로써, 포화기가 완전한 브롬 기화를 달성하도록 설계될 수 있다는 것이다. 포화기는 포화기의 하단 패킹 섹션을 통해 포화기의 하단을 빠져나가는 액체 브롬 흐름이 없도록 설계될 수 있다.
실례 4
100 tons/hour의 드라이 액체 브롬이 도 4의 유동 체계를 이용하여 40 tons/hour의 순수 메탄 가스로 포화에 의하여 기화되어서 포화된 4:1 CH4/Br2 몰 혼합물을 생성하게 된다. 액체 브롬의 기화를 위한 잠열은 메탄 가스만을 예열시킴으로써 실용적인 열로서 프로세스로 입력된다. 특히, 5.0 MW의 열이 제공되어 메탄 가스를 80℃에서 246℃로 예열시키고, 이는 단일 포화 스테이지에서 완전한 액체 브롬을 보장하기에 충분하다. 결과적인 예열된 메탄 가스는 포화기의 하단에서 가스 유입구로 도입되며, 한편 액체 브롬은 포화기의 상단에서 액체 유입구로 도입된다. 액체 브롬은 충전층에서 아래로 흐르고 상향으로 흐르는 과열된 메탄 가스와 접촉하여 브롬을 기화시킨다. 포화된 CH4/Br2 혼합물은 10 barg 및 81℃에서 충전층의 상단에서 가스 유출구로부터 추출된다. 주목해야 할 것은, 실례 4에서보다 더 높은 CH4/Br2 비를 사용함으로써, 더 많은 실용적인 열이 현재 실례의 메탄 가스로 첨가되며, 따라서 액체 브롬을 예열할 필요성을 제거한다는 점이다.
실례 5
이 실례의 가스 공급물은 메탄 가스가 아닌 LPG이다. 그와 같이, 드라이 액체 브롬은 도 4의 유동 체계를 이용하여 포화에 의하여 LPG로 기화된다. 5.3 MW의 열이 제공되어 LPG를 80℃에서 230℃로 예열시키고, 이는 164℃에서 100 tons/hour의 과열된 액체 브롬을 완전히 기화하기에 충분하다. 포화기에서 유출하는 결과적인 가스 스트림은 1.8:1 LPG/Br2 몰 비를 갖는 포화된 가스 혼합물이다.
표 1은 실례 3-5의 결과를 요약하며, 여기서 실례 3은 Case A로, 실례 4는 Case B로, 실례 5는 Case C로 지칭되어 있다.
Figure pct00001
실례 6
100 tons/hour의 드라이 액체 브롬이 도 5의 유동 체계를 이용하여 25 tons/hour의 순수 메탄 가스로 포화에 의하여 기화되어서 포화된 2.5:1 CH4/Br2 몰 혼합물을 생성하게 된다. 이 실례는 실례 3과 유사하지만, 이 실례의 더 낮은 CH4/Br2 비에서 액체 브롬의 불완전한 기화가 있다. 이 실례에 따라서, 46 tons/hour의 액체 브롬이 포화기의 하단에서 액체 유출구로부터 방출되고, 그리고 100 tons/hour의 액체 브롬 공급물과 혼합되고 혼합된 액체 스트림을 208℃로 예열하고 예열된 혼합된 액체 스트림을 포화기의 상단에서 액체 유입구로 공급함으로써 포화기로 재순환된다. 가스 예열기를 위한 듀티는 실례 3과 비교하여 이 실례에서는 0.7 MW 내지 3.7 MW 만큼 감소된다. 이에 따라 액체 브롬 예열기를 위한 듀티는 0.7 MW 내지 2.3 MW 만큼 증가된다. 과열된 액체 브롬은 포화기의 충전층 아래로 흘러 충전층 위로 흐르는 과열된 메탄 가스와 접촉하고, 이에 의하여 브롬의 68%를 기화한다. 포화된 CH4/Br2 혼합물은 30 barg 및 134℃에서 충전층의 상단에서 유출된다.
실례 7
이 실례는 더욱 낮은 2.0의 CH4/Br2 몰 비에서의 작동이 패스당 더 낮은 기화 분율 52%를 초래하고 91 tons/hour의 증가된 액체 브롬 재순환을 필요로 한다는 것을 보여주고 있다.
표 2는 실례 6 및 7의 결과를 요약하며, 여기서 실례 6은 Case D로, 실례 7은 Case E로 지칭되어 있다.
Figure pct00002
실례 8
도 3의 유동 체계를 이용하는 다중-스테이지 기화 프로세스 및 시스템은 도 2의 GTL 변환 프로세스 및 시스템 내에 통합된다. 기화 시스템의 각 스테이스 가스 예열 유닛은 열전달 매체로서 스팀을 이용하는 열교환기이다. 각 스테이지 액체 기화 유닛은 역류 유동 충전탑이다.
114℃ 및 7.0 barg에서 드라인 천연가스 공급물 및 재활용 가스를 함유하는 269 tons/hour의 부분 재활용 가스 혼합물이 GTL 변환 시스템의 생성물 분리기로부터 기화 시스템의 제1-스테이지 가스 예열 유닛으로 공급된다. 제1-스테이지 가스 예열 유닛은 부분 재활용 가스 혼합물을 예열하기 위해 10.2 MW 열을 제공하며, 상기 부분 재활용 가스 혼합물은 166℃, 6.9 barg에서 269 tons/hour의 속도로 제1-스테이지 가스 예열 유닛에서 유출하며 제1-스테이지 액체 기화 유닛으로 공급된다. GTL 변환 시스템의 액체 브롬 분리기로부터의 액체 원소 브롬은 기화 시스템의 액체 브롬 서지 탱크에 저장된다. 브롬 서지 탱크로부터 추출된 액체 원소 브롬의 제1-스테이지 공급물은 54℃, 6.9 barg에서 400 tons/hour의 속도로 제1-스테이지 액체 기화 유닛으로 공급되며, 제1-스테이지 부분이 거기에서 기화된다. 메탄-농후 가스 및 브롬 증기의 제1-스테이지 부분을 함유하는 제1-스테이지 가스 혼합물은 제1-스테이지 액체 기화 유닛의 상단에서 추출되고, 제2-스테이지 가스 예열 유닛으로 공급된다. 액체 원소 브롬의 제1-스테이지 액체 잔여부는 제1-스테이지 액체 기화 유닛의 하단에서 추출되고, 브롬 서지 탱크로 복귀된다.
제2-스테이지 가스 예열 유닛은 제1-스테이지 가스 혼합물을 예열하기 위해 23.2 MW 열을 제공하며, 상기 제2-스테이지 가스 혼합물은 165℃, 6.6 barg에서 669 tons/hour의 속도로 제2-스테이지 가스 예열 유닛에서 유출하며 제2-스테이지 액체 기화 유닛으로 공급된다. 브롬 서지 탱크로부터 추출된 액체 원소 브롬의 제2-스테이지 공급물은 54℃, 6.9 barg에서 378 tons/hour의 속도로 제2-스테이지 액체 기화 유닛으로 공급되며, 제2-스테이지 부분이 거기에서 기화된다. 메탄-농후 가스와 브롬 증기의 제1-스테이지 및 제2-스테이지 부분을 함유하는 제2-스테이지 가스 혼합물은 제2-스테이지 액체 기화 유닛의 상단에서 추출되고, 제3-스테이지 가스 예열 유닛으로 공급된다. 액체 원소 브롬의 제2-스테이지 액체 잔여부는 제2-스테이지 액체 기화 유닛의 하단에서 추출되고, 브롬 서지 탱크로 복귀된다.
제3-스테이지 가스 예열 유닛은 제2-스테이지 가스 혼합물을 예열하기 위해 0.2 MW 열을 제공하며, 상기 제2-스테이지 가스 혼합물은 74℃, 6.3 barg에서 1047 tons/hour의 속도로 제3-스테이지 가스 예열 유닛에서 유출하며 제3-스테이지 액체 기화 유닛으로 공급된다. 브롬 서지 탱크로부터 추출된 액체 원소 브롬의 제3-스테이지 공급물은 54℃, 6.9 barg에서 8 tons/hour의 속도로 제3-스테이지 액체 기화 유닛으로 공급되며, 제3-스테이지 부분이 거기에서 기화된다. 메탄-농후 가스와 브롬 증기의 제1-스테이지, 제2-스테이지 및 제3-스테이지 부분을 함유하는 제3-스테이지 가스 혼합물은 제23스테이지 액체 기화 유닛의 상단에서 추출되고, 액체 원소 브롬의 제3-스테이지 액체 잔여부는 제3-스테이지 액체 기화 유닛의 하단에서 추출되고, 브롬 서지 탱크로 복귀된다.
제3-스테이지 가스 혼합물은 브롬화 반응기 공급물이다. 브롬화 반응기 공급물은. 알킬 브로마이드 변환 반응기의 배출액을 열전달 매체로서 이용하는 열교환기인 GTL 변환 시스템의 알칸 브롬화 반응기 예열기를 통과한다. 알칸 브롬화 반응기 예열기는 31.4 MW 열을 제공하여 브롬화 반응기 공급물을 예열하고, 상기 브롬화 반응기 공급물은 200℃, 6.0 barg에서 1055 tons/hour의 속도로 알칸 브롬화 반응기 예열기에서 유출되며, 알칸 브롬화 반응기로 직접 공급된다.
본 발명의 상기 양호한 실시예들이 설명되고 도시되었지만, 제안한 것 및 기타와 같은 대안 및 변경이 본 발명의 범위 내에서 가능하다.

Claims (29)

  1. 액체 원소 할로겐을 기화하기 위한 프로세스로서,
    a) 가열가스를 할로겐이 없는 상태에서 예열 온도로 예열하여, 예열된 가열가스를 초래하는 단계;
    b) 액체 원소 할로겐의 공급물을 상기 예열된 가열가스와 직접 접촉시키는 단계; 및
    c) 상기 액체 원소 할로겐의 상기 공급물의 적어도 일부분을 일정량의 원소 할로겐 증기로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 상기 액체 원소 할로겐의 상기 공급물을 상기 예열된 가열가스로 가열하고, 이에 의해 상기 가열가스와 일정량의 상기 원소 할로겐 증기를 포함하는 가스 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열가스는 물이 없는 상태에서 예열되는, 프로세스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원소 할로겐은 브롬인, 프로세스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열가스는 탄화수소를 포함하는, 프로세스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열가스는 메탄의 몰 분율을 과반수가 넘게 갖는, 프로세스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가열가스는 상기 액체 원소 할로겐을 상기 예열된 가열가스로 가열할 때 상기 원소 할로겐과 실질적으로 반응하지 않는, 프로세스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원소 할로겐 증기는 상기 가스 혼합물의 상기 가열시에 포화되는, 프로세스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 예열 온도는 상기 원소 할로겐 및 상기 가열가스의 할로겐화 시작 온도보다 작은, 프로세스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 예열 온도는 상기 액체 원소 할로겐의 비등점보다 크거나 동일한, 프로세스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 예열 온도는 약 200℃ 내지 약 300℃의 범위에 있는, 프로세스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 예열 온도는 약 275℃ 내지 약 300℃의 범위에 있는, 프로세스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 액체 원소 할로겐의 상기 공급물은 제1 공급물이고, 상기 예열 온도는 제1 예열 온도이고, 상기 기화 온도는 제1 기화 온도이고, 상기 일정량의 상기 원소 할로겐 증기는 제1양이고, 상기 가스 혼합물은 제1 할로겐 농도를 갖는 제1 가스 혼합물이고, 상기 프로세스는,
    d) 상기 제1 가스 혼합물을 제2 예열 온도로 예열함으로써 제1 예열된 가스 혼합물을 초래하는 단계;
    e) 상기 액체 원소 할로겐의 제2 공급물을 상기 제1 예열된 가스 혼합물과 직접 접촉시키는 단계; 및
    f) 상기 액체 원소 할로겐의 상기 제2 공급물의 적어도 일부분을 상기 원소 할로겐 증기의 제2양으로 기화시키기에 충분한 제2 기화 온도로 상기 액체 원소 할로겐의 상기 제2 공급물을 상기 제1 예열된 가스 혼합물로 가열하고, 이에 의해 상기 가열가스와 상기 제1양 및 제2양의 상기 원소 할로겐 증기를 포함하는 제2 가스 혼합물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 프로세스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 가스 혼합물은 상기 제1 할로겐 농도보다 실질적으로 큰 제2 할로겐 농도를 갖는, 프로세스.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 예열 온도는 약 200℃보다 작거나 동일한, 프로세스.
  15. 제12항에 있어서,
    a), b) 및 c) 단계들은 상기 프로세스의 제1 스테이지를 포함하고, d), e) 및 f) 단계들은 상기 프로세스의 제2 스테이지를 포함하고, 상기 프로세스는 제3 가스 혼합물을 생성하기 위하여 상기 제2 가스 혼합물 및 상기 액체 원소 할로겐의 제3 공급물을 가지고 d), e) 및 f) 단계들을 반복함으로써 상기 프로세스의 제3 스테이지를 실행하는 단계를 추가로 포함하는, 프로세스.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 액체 원소 할로겐의 상기 제1 공급물의 액체 잔여부가 상기 액체 원소 할로겐의 상기 부분을 상기 제1양의 상기 원소 할로겐 증기로 기화한 후에 남아있고, 상기 프로세스는 상기 액체 원소 할로겐의 상기 제1 공급물의 상기 액체 잔여부를 상기 제1양의 상기 원소 할로겐 증기로부터 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 프로세스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액체 원소 할로겐의 상기 제2 공급물은 상기 액체 원소 할로겐의 상기 제1 공급물의 상기 액체 잔여부의 적어도 일부분을 포함하는, 프로세스.
  18. 가스 저분자량 알칸을 액체 고분자량 탄화수소로 변환하는 프로세스로서,
    가열가스를 할로겐이 없는 상태에서 예열 온도로 예열하여, 예열된 가열가스를 초래하는 단계;
    액체 원소 할로겐의 공급물을 상기 예열된 가열가스와 직접 접촉시키는 단계;
    상기 액체 원소 할로겐의 상기 공급물의 적어도 일부분을 원소 할로겐 증기로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 상기 액체 원소 할로겐의 상기 공급물을 상기 예열된 가열가스로 가열하고, 이에 의해 상기 가열가스와 상기 원소 할로겐 증기를 포함하는 가스 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 가스 혼합물을 반응시켜 할로겐화 알킬(alkyl halide)을 형성하는 단계; 및
    상기 할로겐화 알킬을 반응시켜 액체 고분자량 탄화수소를 형성하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가열가스는 물이 없는 상태에서 예열되는, 프로세스.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 원소 할로겐은 브롬인, 프로세스.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 할로겐화 알킬은 알킬 브로마이드인, 프로세스.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 가열가스는 탄화수소를 포함하는, 프로세스.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 가열가스는 메탄의 몰 분율을 과반수가 넘게 갖는, 프로세스.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 가열가스는 상기 액체 원소 할로겐을 상기 예열된 가열가스로 가열할 때 상기 원소 할로겐과 실질적으로 반응하지 않는, 프로세스.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 원소 할로겐 증기는 상기 가스 혼합물의 상기 가열가스에서 포화되는, 프로세스.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 예열 온도는 약 200℃ 내지 약 300℃의 범위에 있는, 프로세스.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 예열 온도는 약 275℃ 내지 약 300℃의 범위에 있는, 프로세스.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 가열가스는 새로운 탄화수소 가스 공급물과, 상기 액체 고분자량 탄화수소를 형성하기 위해 상기 할로겐화 알킬과의 반응으로부터 가스 부산물로서 회수된 재활용 가스를 포함하는, 프로세스,
  29. 가스 저분자량 알칸을 액체 고분자량 탄화수소로 변환하는 시스템으로서,
    저분자량 알칸을 함유한 가열가스를 할로겐이 없는 상태에서 예열 온도로 예열함으로써 예열된 가열가스를 초래하게 하는 예열 열교환기;
    상기 열교환기로부터 나오는 상기 예열된 가열가스와 액체 원소 할로겐의 공급물을 수용하며 그리고 액체 원소 할로겐 및 상기 예열된 가열가스를 직접 접촉시켜서, 상기 액체 원소 할로겐의 상기 공급물의 적어도 일부분을 원소 할로겐 증기로 기화시키기에 충분한 기화 온도로 상기 액체 원소 할로겐을 상기 예열된 가열가스로 가열하고, 이에 의해 상기 가열가스와 상기 원소 할로겐 증기를 포함하는 가스 혼합물을 형성하기 위한 할로겐 기화 유닛;
    할로겐화 알킬을 형성하기 위해 상기 가스 혼합물을 반응시키기 위한 알칸 할로겐화 반응기; 및
    액체 고분자량 탄화수소를 형성하기 위해 상기 할로겐화 알킬을 반응시키기 위한 할로겐화 알킬 변환 반응기를 포함하는, 변환 시스템.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080275284A1 (en) 2004-04-16 2008-11-06 Marathon Oil Company Process for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons
US8367884B2 (en) 2010-03-02 2013-02-05 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for the staged synthesis of alkyl bromides
US8815050B2 (en) 2011-03-22 2014-08-26 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for drying liquid bromine
US8829256B2 (en) 2011-06-30 2014-09-09 Gtc Technology Us, Llc Processes and systems for fractionation of brominated hydrocarbons in the conversion of natural gas to liquid hydrocarbons
US8802908B2 (en) 2011-10-21 2014-08-12 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for separate, parallel methane and higher alkanes' bromination
US9193641B2 (en) 2011-12-16 2015-11-24 Gtc Technology Us, Llc Processes and systems for conversion of alkyl bromides to higher molecular weight hydrocarbons in circulating catalyst reactor-regenerator systems

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2558827B1 (fr) * 1984-01-27 1986-06-27 Azote & Prod Chim Procede de fabrication de nitromethane et installation
US8173851B2 (en) * 2004-04-16 2012-05-08 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons
US7244867B2 (en) * 2004-04-16 2007-07-17 Marathon Oil Company Process for converting gaseous alkanes to liquid hydrocarbons
EP1993979A4 (en) * 2006-02-03 2011-07-06 Grt Inc CONTINUOUS PROCESS FOR CONVERTING NATURAL GAS TO LIQUID HYDROCARBONS
US8227647B2 (en) * 2009-11-30 2012-07-24 Sajet Development Llc Method of producing alcohols
US8198495B2 (en) * 2010-03-02 2012-06-12 Marathon Gtf Technology, Ltd. Processes and systems for the staged synthesis of alkyl bromides

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