KR20190039555A - 방향족 컴플렉스 버텀(aromatic complex bottom)으로부터 가솔린 및 디젤을 회수하는 공정 - Google Patents

방향족 컴플렉스 버텀(aromatic complex bottom)으로부터 가솔린 및 디젤을 회수하는 공정 Download PDF

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Abstract

가솔린 및 보다 고-품질의 방향족 화합물 내 방향족 컴플렉스 버텀 함량을 감소시키는 능력을 포함하는 원유 분리 및 업그레이드를 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 몇몇 구체예에서, 방향족 컴플렉스 버텀은 추가 처리를 위해 재순환된다. 몇몇 구체예에서, 방향족 컴플렉스 버텀은 추가 처리를 위해 분리된다.

Description

방향족 컴플렉스 버텀(aromatic complex bottom)으로부터 가솔린 및 디젤을 회수하는 공정
본 개시의 구체예는 탄화수소 유체에 대한 분리 시스템 및 공정에 관한 것이다. 특히, 본 개시의 특정 구체예는 방향족 컴플렉스 버텀으로부터 가솔린 및 디젤을 회수하기 위한 시스템 및 공정에 관한 것이다.
촉매 개질제(reformer)는 정유 공장에서 개질유(reformate)를 제조하는데 사용되며, 이는 자체로 방향족 풍부 가솔린 블렌딩(blending) 분획으로서 사용되거나, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌(BTX)이라고도 불리는 방향족을 제조하기 위한 공급 원료로서 사용된다. 예를 들어, 가솔린 내 35 부피%(V%) 미만의 방향족 및 1 V% 미만의 벤젠을 요구하는 것과 같은, 시행되거나 시행되고 있는 전 세계적인 엄격한 연료 사양으로 인해, 개질유 분획은 이의 방향족 함량을 감소시키기 위해 추가로 처리된다. 사용 가능한 처리 옵션은 벤젠 수소화 및 방향족 추출을 포함한다. 벤젠 수소화에서, 개질유는 선택적으로 수소화되어 벤젠 함량을 감소시키고, 총 방향족 함량은 필요한 경우 블렌딩에 의해 감소된다. 방향족 추출에서, 개질유는 방향족 컴플렉스로 보내져 아주 높은 화학적 가치를 갖는 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족을 추출하고, 방향족 및 벤젠이 없는 가솔린 블렌딩 성분을 제조한다. 방향족 컴플렉스는 매우 중질인(약 100 내지 350 ℃의 범위 내에서 끓는), 가솔린 블렌딩 성분으로서 적합하지 않은 리젝트(reject) 스트림 또는 버텀 스트림을 제조한다.
연료에 사용되는 정유 제품은 점점 더 많은 주목을 받고 있다. 제품 사양은 이동식 및 고정 소스(source)로부터의 감소된 배기가스를 포함하는 관심을 갖는 정부 기관에 의해 및 이들 연료를 이용하는 엔진 및 운송 수단을 제조하는 산업계에 의해 면밀히 조사되고 있다. 지역적 및 국가적 규정이 제정되고 가솔린 사양에 대한 발달이 계속되고 있으며, 자동차 회사는 가솔린 및 디젤에 대한 일련의 제한을 제안하여 이들이 수명 동안 현저히 낮은 배기가스를 제조하도록 허용한다. 각각 약 10 ppmw, 35 V% 및 1 V% 이하의 최대 황, 방향족 및 벤젠 수준이 규제 당국에 의해 목표로 설정되었다.
역사적으로, 납은 옥탄을 증가시키기 위해 일반적으로 가솔린에 첨가되었다. 납의 사용이 환경적 문제로 인해 단계적으로 중단되었을 때, 직접적인 대체물이 존재하지 않았으며, 정제 회사는 보다 높은 옥탄가를 달성하기 위해 가솔린 블렌딩에 사용되는 특정 탄화수소 분자를 대신 전환시켰다. 일 이상의 촉매의 존재 하의 다양한 반응을 포함하고 수소를 재순환 및 메이크-업(make-up)하는 촉매 개질은 보다 높은 옥탄 가솔린의 수율을 증가시키도록 탄화수소 혼합물을 정제하기 위해 널리 사용된다.
벤젠 수율은 개질유에서 10 V% 만큼 높을 수 있지만, 전형적인 가솔린 풀(pool)에는 약 3 V% 이하가 존재할 수 있다. 분리 공정 및 수소화 반응 공정을 포함하여 개질유로부터 벤젠을 제거하는 방법이 현재 존재한다. 분리 공정에서, 벤젠은 용매로 추출된 후 멤브레인(membrane) 분리 유닛 또는 다른 적합한 유닛 작동에서 용매로부터 분리된다. 수소화 반응 공정에서, 개질유는 분획으로 나뉘어져 벤젠을 농축한 후, 일 이상의 벤젠-풍부 분획은 수소화된다.
몇몇 정유 공장에서, 나프타는 가솔린의 옥탄 함량을 증가시키기 위해 수소화 탈황 후에 개질된다. 개질유는 일반적으로 약 1 내지 3 V% 벤젠 범위 내에 있는 필수 연료 사양을 충족시키기 위해 감소되어야 하는, 1 V% 미만의 벤젠 함량을 목적으로 하는 특정 지리적인 영역을 갖는 높은 수준의 벤젠을 함유한다. 벤젠 수소화는 개질유 생성물 스트림의 벤젠 함량을 감소시키는데 사용될 수 있는 확립된 공정이다.
촉매 개질에서, 나프타 스트림은 먼저 수소화 처리 유닛에서 수소화 처리되어 수소화 처리된 나프타 스트림을 생성한다. 수소화 처리 유닛은 적어도 충분한 황 및 질소를 제거하기에 효과적인 온도, 압력, 수소 분압, 액 공간 속도(liquid hourly space velocity, LHSV), 및 촉매 선택 및 로딩(loading)을 포함하는 특정 조건에 따라 작동하여 필수 제품 사양을 충족시킨다. 예를 들어, 통상적인 나프타 개질 시스템에서의 수소화 처리는 일반적으로 황 및 질소를 0.5 ppmw 수준 미만으로 제거하는데 효과적인 비교적 온화한 조건 하에서 발생한다.
수소화 처리된 나프타 스트림은 가솔린 개질유 생성물 스트림을 제조하기 위해 개질 유닛에서 개질된다. 일반적으로, 개질 유닛의 작동 조건은 약 260 ℃ 내지 약 560 ℃ 및 특정 구체예에서 약 450 ℃ 내지 약 560 ℃의 범위 내의 온도; 약 1 bar 내지 약 50 bar 및 특정 구체예에서 약 1 bar 내지 약 20 bar의 범위 내의 압력; 및 약 0.5 h-1 내지 약 40 h-1 및 특정 구체예에서 약 0.5 h-1 내지 약 2 h-1의 범위 내의 LHSV을 포함한다. 개질유는 가솔린 풀로 보내져 다른 가솔린 성분과 블렌딩되어 요구되는 사양을 충족시킨다.
몇몇 가솔린 블렌딩 풀은 약 205 ℃ 미만의 비점을 갖는 C4 및 보다 중질의 탄화수소를 포함한다. 촉매 개질 공정에서, 파라핀 및 나프텐은 비교적 높은 옥탄 가의 이성질화된 파라핀 및 나프텐을 제조하도록 재구성된다. 촉매 개질은 저 옥탄 n-파라핀을 i-파라핀 및 나프텐으로 전환시킨다. 나프텐은 보다 높은 옥탄 방향족으로 전환된다. 방향족은 본질적으로 변하지 않고 남아있거나, 일부는 수소의 존재 하에 발생하는 역반응으로 인해 수소화되어 나프텐을 형성할 수 있다.
촉매 개질과 관련된 반응은 일반적으로 크래킹(cracking), 수소 이탈 고리화(dehydrocyclization), 탈수소화, 및 이성질화의 네 가지 범주로 분류된다. 특정 탄화수소/나프타 피드 분자는 하나를 초과하는 범주의 반응을 겪을 수 있거나 및/또는 하나를 초과하는 생성물을 형성할 수 있다.
촉매 개질 공정을 위한 촉매는 활성 성분으로서 VIIIB족 금속과 같은 귀금속을 함유하는 단일-작용기(mono-functional) 또는 2-작용기(bi-functional) 개질 촉매이다. 2-작용기 촉매는 금속 부위 및 산성 부위를 모두 갖는다. 정제 공장은 일반적으로 개질 촉매로서 알루미나 상에 지지된 백금 촉매 또는 백금 합금을 사용한다. 탄화수소/나프타 피드 조성물, 이에 존재하는 불순물, 및 원하는 생성물은 촉매(들), 공정 유형 등의 선택과 같은 공정 파라미터를 결정할 것이다. 화학적 반응의 유형은 특정 방향족 탄화수소 구조에 대한 파라핀계 및 나프텐계 탄화수소 전구체의 전환의 수율 및 선택성 모두에 영향을 미치는 당업자에게 공지된 촉매 또는 작동 조건의 선택에 의해 목적이 될 수 있다.
반응기 내에 형성된 코크스를 제거하기 위해 개질 촉매를 재생하는 방식이 상이한 여러 유형의 촉매 개질 공정 배열(configuration)이 있다. 산소의 존재 하에 해로운 코크스를 연소시키는 단계를 포함하는 촉매 재생은, 반(semi)-재생 공정, 순환 재생, 및 연속적인 재생을 포함한다. 반-재생은 가장 단순한 배열이며, 시리즈 내의 모든 반응기를 포함하는 전체 유닛은 모든 반응기 내에서의 촉매 재생을 위해 중단된다. 순환 배열은 한 번에 하나의 반응기가 재생을 위해 오프-라인(off-line)으로 취해지는 반면 다른 반응기는 계속 가동되도록 남아있게 허용하는 추가적인 "스윙(swing)" 반응기를 이용한다. 가장 복잡한 연속적인 촉매 재생 배열은 촉매 제거, 재생 및 교체에 의해 본질적으로 중단되지 않는 작동을 제공한다. 연속적인 촉매 재생 배열이 보다 높은 촉매 활성으로 인해 작동 조건의 가혹성(severity)을 증가시키는 능력을 포함하나, 관련된 자본 투자는 필연적으로 더 높다.
개질유는 일반적으로 방향족 회수 컴플렉스(ARC)로 보내지고, 여기서 고 가치 생성물, 예를 들어 크실렌 및 벤젠을 회수하고, 저 가치 생성물, 예를 들어 톨루엔을 보다 고 가치의 생성물로 전환하기 위해 몇몇 처리 단계를 거친다. 예를 들어, 개질유 내에 존재하는 방향족은 일반적으로 탄소 수에 의해 벤젠, 톨루엔, 및 에틸벤젠 등과 같이 다른 분획으로 분리된다. C8 분획은 이후 보다 고 가치의 파라(para)-크실렌을 만들기 위한 처리 계획에 도입된다. 파라-크실렌은 일반적으로 선택적인 흡착 또는 결정화를 이용하여 오쏘(ortho)-크실렌, 메타(meta)-크실렌, 및 에틸벤젠으로부터 파라-크실렌을 분리함으로써 C8 분획으로부터 고순도로 회수된다. 파라-크실렌 분리로부터 남은 오쏘-크실렌 및 메타-크실렌은 이성질화되어 크실렌의 평형 혼합물을 생성한다. 에틸 벤젠은 크실렌으로 이성질화되거나 벤젠 및 에탄으로 탈알킬화(dealkylate)된다. 파라-크실렌은 이후 흡착 또는 결정화를 이용하여 오쏘-크실렌 및 메타-크실렌으로부터 분리되고 파라-크실렌-제거된-스트림은 모든 오쏘-크실렌 및 메타-크실렌이 파라-크실렌으로 전환되어 회수될 때 까지 이성질화 유닛으로의 소멸 및 이후 파라-크실렌 회수 유닛으로 재순환된다.
톨루엔은 별도의 분획으로 회수된 후 보다 고 가치의 생성물, 예를 들어 크실렌에 더하여 또는 이를 대체하는 벤젠으로 전환될 수 있다. 하나의 톨루엔 전환 공정은 벤젠 및 크실렌을 제조하기 위한 톨루엔의 불균화(disproportionation)를 포함한다. 또 다른 공정은 벤젠을 제조하기 위한 톨루엔의 수소화 탈알킬화를 포함한다. 톨루엔 불균화 및 톨루엔 수소화 탈알킬화 모두는 벤젠의 형성을 초래한다. 벤젠과 관련된 현재 및 미래의 예상되는 환경적 규제에 따라, 톨루엔 전환은 상당한 양의 벤젠의 형성을 초래하지 않는 것이 바람직하다.
정제 공장이 직면한 한가지 문제는 전술한 시스템의 공정 및 장치를 개선함으로써 가솔린 풀로 보내진 개질유 제품 내의 벤젠 함량을 가장 경제적으로 감소시키는 방법이다. 몇몇 정제 공장에서, 방향족 컴플렉스 버텀은 가솔린 분획에 첨가된다. 그러나, 방향족 컴플렉스 버텀은 가솔린 품질을 악화시키고 장기적으로는 엔진 성능에 부정적인 영향을 미친다.
본 개시의 특정 구체예는 방향족 컴플렉스 버텀으로부터 가솔린 및 디젤을 회수하기 위한 시스템 및 공정에 관한 것이다. 특정 구체예는 특히 벤젠 및 크실렌의 제조를 위한 촉매 개질 및 방향족 회수 공정에 관한 것이다. 몇몇 구체예에서, 방향족 버텀 스트림은 기존의 정제 유닛으로 보내진다. 다른 구체예에서, 가솔린 및 디젤을 회수하기 위한 방향족 버텀 스트림을 분리하기 위해 별도의 증류 유닛이 이용된다. 몇몇 구체예에서, 방향족 컴플렉스로부터의 방향족 버텀 스트림은 회수되고 추가로 처리되어 가솔린 및 디젤 비점 범위 내에서 끓는 탄화수소를 회수한다. 분리된 분획은 이들이 가솔린 또는 디젤 풀에서 사용되도록 수락될 수 있게 하는 특성을 갖는다.
따라서, 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은: 원유를 포함하는 주입구(inlet) 스트림; 상압 증류 유닛(atmospheric distillation unit, ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑(top) 스트림 및 ADU 중간(middle) 스트림으로 분리하도록 작동 가능하며, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타를 포함하고, 상기 ADU 중간 스트림은 디젤을 포함하며; 및 나프타 수소화 처리 유닛(NHT)을 포함하고, 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하며 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하다. 상기 시스템은 나프타 개질 유닛(naphtha reforming unit, NREF), 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하기 위해 또한 작동 가능하며; 방향족 컴플렉스(aromatics complex, ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하고 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하며, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하고, 여기서 상기 방향족 버텀 스트림은 원유를 포함하는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며; 및 디젤 수소화 처리 유닛(DHT)을 더욱 포함하며, 상기 DHT는 디젤 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 디젤 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함한다.
몇몇 구체예에서, 상기 방향족 버텀 스트림은 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위 내의 비점을 갖는 방향족 화합물을 포함한다. 다른 구체예에서, 상기 가솔린 풀 스트림의 벤젠 함량은 약 3 부피% 미만이다. 몇몇 구체예에서, 상기 가솔린 풀 스트림의 벤젠 함량은 약 1 부피% 미만이다.
추가적으로 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은: 원유를 포함하는 주입구 스트림; 상압 증류 유닛(ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑 스트림 및 ADU 중간 스트림으로 분리하도록 작동 가능하고, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타를 포함하며, 상기 ADU 중간 스트림은 디젤을 포함하고; 나프타 수소화 처리 유닛(NHT), 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하고 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하며; 및 나프타 개질 유닛(NREF)을 포함하고, 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하도록 또한 작동 가능하다. 상기 시스템은 방향족 컴플렉스(ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하며 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하고, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하며, 여기서 상기 방향족 버텀 스트림은 디젤을 포함하는 상기 ADU 중간 스트림과 유체 연통하고; 및 디젤 수소화 처리 유닛(DHT)을 더욱 포함하며, 상기 DHT는 디젤 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 디젤 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림 및 상기 방향족 버텀 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함하며, 상기 DHT는 상기 디젤 주입구 스트림을 수소로 처리하도록 작동 가능하다.
본 개시의 몇몇 구체예에서, 시스템은 상기 ARC 및 상기 ADU 중간 스트림과 유체 연통하는 2차 ADU를 더욱 포함하며, 여기서 상기 2차 ADU는 상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 디젤-비점 범위에서 끓는 탄화수소를 포함하는 스트림으로 분리하도록 작동 가능하다. 몇몇 구체예에서, 상기 방향족 버텀 스트림은 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위 내의 비점을 갖는 방향족 화합물을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 상기 가솔린 스트림은 임의의 추가 처리 없이 가솔린 블렌딩 성분으로서 사용된다. 특정 구체예에서, 상기 가솔린 풀 스트림 및 상기 가솔린 스트림의 벤젠 함량은 약 3 부피% 미만이다. 몇몇 구체예에서, 상기 가솔린 풀 스트림 및 상기 가솔린 스트림의 벤젠 함량은 약 1 부피% 미만이다.
추가적으로 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은: 원유를 포함하는 주입구 스트림; 상압 증류 유닛(ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑 스트림 및 ADU 중간 스트림으로 분리하도록 작동 가능하고, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타를 포함하며, 상기 ADU 중간 스트림은 증류물(distillate)을 포함하고; 및 나프타 수소화 처리 유닛(NHT)을 포함하며, 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하며 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하다.
상기 시스템은 나프타 개질 유닛(NREF), 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하도록 또한 작동 가능하며; 방향족 컴플렉스(ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하며 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하고, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 ARC 방향족 버텀 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하며; 상기 ARC 방향족 버텀 스트림 및 상기 ADU 중간 스트림과 유체 연통하는 2차 ADU, 여기서 상기 2차 ADU는 상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림으로 분리하도록 작동 가능하며; 및 케로센 수소화 피니싱 유닛(kerosene hydrofinishing unit)을 더욱 포함하며, 상기 KHT는 증류물 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 증류물 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함하며, 상기 KHT는 상기 증류물 주입구 스트림을 수소로 처리하도록 작동 가능하다.
몇몇 구체예에서, 상기 가솔린 스트림은 임의의 추가 처리 없이 가솔린 블렌딩 성분으로서 사용된다. 다른 구체예에서, 상기 KHT는 제1 단계 사워(sour) 수소화 처리 섹션, 중간 분리를 갖는 제2 단계 스위트(sweet) 방향족 포화 및 수소화 크래킹(hydrocracking) 섹션, 및 분별(fractionation) 시스템을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 케로센(kerosene)이 제조되며, 상기 케로센은 가열 및 제트 연료 요건에 따른 이중 목적 케로센 사용에 적합하다. 또 다른 구체예에서, 상기 방향족 버텀 스트림은 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위 내의 비점을 갖는 방향족 화합물을 포함한다.
추가적으로 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은: 원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계; 상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고 상기 중간 스트림은 디젤을 포함하며; 수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하는 단계; 상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키는 단계; 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하는 단계; 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계; 및 상기 방향족 버텀 스트림을 상기 주입구 스트림으로 재순환시키는 단계를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 상기 방법은 디젤을 포함하는 상기 중간 스트림을 수소로 처리하는 단계를 더욱 포함한다. 추가적으로 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은: 원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계; 상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고 상기 중간 스트림은 디젤을 포함하며; 수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하는 단계; 상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키는 단계; 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하는 단계; 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계; 상기 방향족 버텀 스트림을 디젤을 포함하는 상기 중간 스트림으로 재순환시키는 단계; 및 디젤을 포함하는 상기 중간 스트림 및 상기 방향족 버텀 스트림을 수소로 처리하는 단계를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 상기 방법은 디젤을 포함하는 상기 중간 스트림 및 상기 방향족 버텀 스트림을 수소로 처리하는 단계 전에 상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 디젤-비점 범위 내에서 끓는 탄화수소를 포함하는 스트림으로 분리하는 단계를 더욱 포함한다. 또 다른 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은: 원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계; 상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고, 상기 중간 스트림은 증류물을 포함하며; 수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하는 단계; 상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하기 위해 개질시키는 단계; 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계; 상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림으로 분리하는 단계; 증류물을 포함하는 상기 중간 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림을 조합하는 단계; 및 증류물을 포함하는 상기 중간 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림을 수소로 처리하는 단계를 포함한다.
추가적으로 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은: 원유를 포함하는 주입구 스트림; 상압 증류 유닛(ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑 스트림 및 ADU 중간 스트림으로 분리하도록 작동 가능하고, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타를 포함하며, 상기 ADU 중간 스트림은 증류물을 포함하고; 및 나프타 수소화 처리 유닛(NHT)을 포함하며, 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하고 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하다.
상기 시스템은 나프타 개질 유닛(NREF), 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하도록 또한 작동 가능하며; 방향족 컴플렉스(ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하며 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하고, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하며, 여기서 상기 방향족 버텀 스트림은 원유를 포함하는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하고; 및 케로센 수소화 피니싱 유닛(KHT)을 더욱 포함하며, 상기 KHT는 증류물 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 증류물 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함하며 상기 방향족 버텀 스트림으로부터의 중질 방향족을 포함하고, 상기 KHT는 상기 증류물 주입구 스트림을 수소로 처리하도록 작동 가능하다.
추가로 개시된 것은 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은: 원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계; 상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고, 상기 중간 스트림은 증류물을 포함하며; 수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하는 단계; 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하기 위해 상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키는 단계; 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계; 및 상기 방향족 버텀 스트림을 상기 주입구 스트림으로 재순환시키는 단계를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 방법은 증류물을 포함하는 상기 중간 스트림을 수소로 처리하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 관점, 및 이점은 다음의 설명, 청구항, 및 수반된 도면과 관련하여 보다 잘 이해될 것이다. 그러나, 도면은 본 개시의 몇몇 구체예만을 설명하며, 따라서 다른 동일하게 효과적인 구체예를 인정할 수 있는 바와 같이 본 개시의 범위의 제한으로 고려되어서는 안됨에 주목해야 한다.
도 1a는 가솔린 및 방향족 생성을 위한 종래의 시스템의 개략도이다.
도 1b는 종래의 방향족 분리 컴플렉스의 개략도이다.
도 2는 방향족 버텀이 디젤 수소화 처리를 위해 원유 증류 유닛으로 재순환되는 본 개시의 구체예의 개략도이다.
도 3은 방향족 버텀이 디젤 수소화 처리 유닛으로 재순환되는 본 개시의 구체예의 개략도이다.
도 4는 방향족 버텀이 디젤 범위 내에서 끓는 분획이 디젤 수소화 처리 유닛으로 재순환되는 증류 컬럼(column) 내에서 분리되는 본 개시의 구체예의 개략도이다.
도 5는 방향족 버텀이 증류물 범위 내에서 끓는 분획이 케로센 수소화 피니싱 유닛으로 재순환되는 증류 컬럼 내에서 분리되는 본 개시의 구체예의 개략도이다.
도 6은 방향족 버텀이 케로센 수소화 피니싱을 위해 원유 증류 컬럼으로 재순환되는 본 개시의 구체예의 개략도이다.
방향족 컴플렉스 버텀으로부터의 가솔린 및 디젤 회수를 위한 시스템 및 방법의 특징 및 이점, 및 명백해질 다른 것들이 보다 상세하게 이해될 수 있도록 하는 방식으로, 이전에 간략하게 요약된 본 개시의 구체예의 보다 구체적인 설명이 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면 내에 설명되는 이들의 구체예에 대한 참조로서 있을 수 있다. 그러나, 도면은 본 개시의 다양한 구체예만을 설명하며, 따라서 이것이 다른 효과적인 구체예 포함할 수 있으므로, 본 개시의 범위의 제한으로 고려되어서는 안됨에 주목해야 한다.
먼저 도 1a를 참조하면, 가솔린 및 방향족 생성을 위한 종래 시스템의 개략도가 도시된다. 도 1a의 구체예에서, 방향족 컴플렉스를 갖는 정제 공장이 나타난다. 정제 시스템(100)에서, 원유 주입구 스트림(102)은 상압 증류 유닛(ADU)(10)에 유동적으로 커플링되고(coupled), 원유 주입구 스트림(102)으로부터의 원유는 나프타 스트림(104), 상압 잔사유 스트림(105), 및 디젤 스트림(106)으로 분리된다. 디젤 스트림(106)은 디젤 수소화 처리 유닛(DHT)(30)으로 진행하며, 나프타 스트림(104)은 나프타 수소화 처리 유닛(NHT)(20)으로 진행한다. 수소화 처리된 나프타 스트림(108)은 NHT(20)을 빠져나오며 촉매 나프타 개질 유닛(NREF)(40)으로 들어간다. 분리된 수소 스트림(110)은 NREF(40)을 빠져나오며, 개질유 스트림(112) 또한 NREF(40)을 빠져나온다. 개질유 스트림(112)의 일부는 방향족 컴플렉스(ARC)(50)로 들어가고, 개질유 스트림(112)의 또 다른 부분은 풀 스트림(114)에 의해 가솔린 풀로 분리된다. ARC(50)는 개질유 스트림(112)으로부터의 개질유를 풀 스트림(116), 방향족 스트림(118), 및 방향족 버텀(120)으로 분리한다.
원유는 ADU(10) 내에서 증류되어 약 36 ℃ 내지 약 180 ℃의 범위 내에서 끓는 나프타 및 약 180 ℃ 내지 약 370 ℃의 범위 내에서 끓는 디젤을 회수한다. 상압 잔사유 스트림(105) 내 상압 잔사유 분획은 약 370 ℃ 이상에서 끓는다. 나프타 스트림(104)은 황 및 질소 함량을 약 0.5 ppmw 미만으로 감소시키기 위해 NHT(20) 내에서 수소화 처리되고, 수소화 처리된 나프타 스트림(108)은 품질을 향상시키기 위해 NREF(40)으로 보내지며, 또는 다시 말해서 방향족 회수 유닛을 위한 가솔린 블렌딩 스트림 또는 공급 원료를 제조하기 위해 옥탄가를 증가시킨다. 디젤 스트림(106)은 DHT(30)에서 수소화 처리되어 디젤유를 탈황하여 예를 들어, 10 ppm 미만의 황과 같은 초-저 황 디젤(ULSD) 스트림(121)에서 엄격한 사양을 충족시키는 디젤 분획을 얻는다. 상압 잔사유 분획은 연료유 성분으로 사용되거나 다른 분리 또는 전환 유닛으로 보내져 저 가치 탄화수소를 고 가치 제품으로 전환시킨다. NREF(40)로부터의 개질유 스트림(112)은 가솔린 블렌딩 성분으로 사용되거나 ARC(50)과 같은 방향족 컴플렉스로 보내져 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌과 같은 고 가치 방향족을 회수할 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 예를 들어, 도 1의 ARC(50)과 같은 종래 기술의 방향족 분리 컴플렉스(122)의 개략도가 도시된다. 예를 들어, 도 1의 NREF(40)과 같은 촉매 개질 유닛으로부터의 개질유 스트림(124)은 2개의 분획으로 스플릿(split)된다: C5-C6 탄화수소를 갖는 경질 개질유 및 C7+ 탄화수소를 갖는 중질 개질유 스트림(130). 개질유 스플리터(splitter)(126)는 개질유 스트림(124)를 분리한다. 경질 개질유 스트림(128)은 벤젠 추출 유닛(132)으로 보내져 스트림(138)에서 벤젠 생성물로서 벤젠을 추출하고, 라피네이트 모터 가솔린(raffinate motor gasoline)(휘발유) 스트림(136)에서 실질적으로 벤젠이-없는 가솔린을 회수한다. 중질 개질유 스트림(130)은 C7 컷(cut) 휘발유 스트림(140) 및 C8+ 탄화수소 스트림(142)을 생성하는 스플리터(134)로 보내진다.
도 1b를 참조하면, 크실렌 리런(rerun) 유닛(144)은 C8+ 탄화수소를 C8 탄화수소 스트림(146) 및 C9+(중질 방향족 휘발유) 탄화수소 스트림(148)로 분리한다. C8 탄화수소 스트림(146)은 p-크실렌 추출 유닛(150)으로 진행하여 p-크실렌 생성물 스트림(154)에서 p-크실렌을 회수한다. P-크실렌 추출 유닛(150)은 또한 C7 컷 휘발유 스트림(152)을 생성하고, 이는 C7 컷 휘발유 스트림(140)과 결합하여 C7 컷 휘발유 스트림(168)을 생성한다. 다른 크실렌은 회수되며 스트림(156)에 의해 크실렌 이성질화 유닛(158)으로 보내져 이들을 p-크실렌으로 전환한다. 이성질화된 크실렌은 스플리터 컬럼(162)으로 보내진다. 전환된 분획은 스트림(164 및 146)에 의해 스플리터 컬럼(162)으로부터 p-크실렌 추출 유닛(150)으로 재순환된다. 스플리터 탑 스트림(166)은 개질유 스플리터(126)로 재순환된다. 크실렌 리런 유닛(144)으로부터의 중질 분획은 공정 거부(reject) 또는 방향족 버텀(스트림(148)에서 도 1b의 C9+ 및 Hvy Aro MoGas로서 도시됨)으로서 회수된다.
이제 도 2를 참조하면, 방향족 버텀이 원유 증류 유닛으로 재순환되는 본 개시의 일 구체예의 개략도가 도시된다. 원유 분리 및 업그레이드 시스템(200)에서, 원유 스트림(202)은 방향족 버텀 스트림(232)과 결합되어 ADU(206)에 공급하는 탄화수소 피드 스트림(204)을 형성한다. ADU(206)는 탄화수소 피드 스트림(204)으로부터의 탄화수소를 나프트 스트림(208), 상압 잔사유 스트림(209), 및 디젤 스트림(210)으로 분리한다. 디젤 스트림(210)은 ULSD 스트림(213)을 생성하기 위한 처리를 위해 DHT(212)에 공급된다. 나프타 스트림(208)은 처리를 위해 NHT(214)에 공급된다. 수소화 처리된 나프타 스트림(216)은 NREF(218)에 공급된다. NREF(218)는 수소 스트림(220) 및 개질유 스트림(222)을 생성한다. 개질유 스트림(222)의 일부는 스트림(224)에 의해 가솔린 풀로 진행하며 개질유 스트림(222)의 일부는 ARC(226)에 공급된다. ARC(226)는 스트림(230)에서 방향족, 예를 들어 벤젠 및 크실렌을, 스트림(232)에서 방향족 버텀을 생성한다. ARC(226)로부터의 탄화수소의 일부는 스트림(228)에 의해 가솔린 풀로 이동한다.
본원에 기술된 바와 같이, 용어 "방향족"은 예를 들어 벤젠 및 크실렌과 같은 C6-C8 방향족, 예를 들어 도 1b의 스트림(138, 154)을 포함하는 반면, "방향족 버텀"은 예를 들어 도 1b의 스트림(148)(C9+)와 같은 보다 중질의 분획을 포함한다. 방향족 버텀은 C9+ 방향족과 관련이 있으며 2-방향족(di-aromatics)을 포함하는 화합물의 보다 복잡한 혼합물일 수 있다. C9+ 방향족은 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위 내에서 끓는다.
스트림(232)에서의 방향족 버텀은 완전한 소멸을 위해 ADU(206)로 재순환된다. 방향족 버텀 스트림(232) 및 원유 스트림(202)으로부터의 나프타 및 디젤 온도 범위에서 끓는 탄화수소는 회수되고 처리 유닛 내에서 처리된다. 스트림(232)에서 재순환된 방향족 버텀은 스트림(232)이 나프타 및 가솔린 비등 범위에 있기 때문에 작동 조건을 실질적으로 변화시키지 않을 것이다. 액 공간 속도("LHSV")는 각각의 나프타 및 디젤 유닛에 대한 증가된 피드가 있을 것이기 때문에 영향받을 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 방향족 버텀이 디젤 수소화 처리 유닛으로 재순환되는 본 개시의 구체예의 개략도가 도시된다. 원유 분리 및 업그레이드 시스템(300)에서, 원유 스트림(302)은 원유를 나프타 스트림(306), 상압 잔사유 스트림(307), 및 디젤 스트림(308)으로 분리하는 ADU(304)에 공급된다. 디젤 스트림(308)은 방향족 버텀 스트림(332)와 결합되어 디젤 피드 스트림(310)을 생성하여 DHT(312)에 공급되며 ULSD 스트림(313)을 생성한다. 나프타 스트림(306)은 처리를 위해 NHT(314)에 공급된다. 수소화 처리된 나프타 스트림(316)은 NREF(318)에 공급된다. NREF(318)는 수소 스트림(320) 및 개질유 스트림(322)을 생성한다. 개질유 스트림(322)의 일부는 스트림(324)에 의해 가솔린 풀로 진행하고 개질유 스트림(322)의 일부는 ARC(326)에 공급된다. ARC(326)는 스트림(330)에서 방향족을, 스트림(332)에서 방향족 버텀을 생성한다. 방향족 버텀 스트림(332)은 완전한 소멸을 위해 DHT(312)로 재순환된다. 방향족 버텀은 가솔린 또는 디젤 블렌딩 성분으로서 사용되는 품질을 증가시키기 위해 디젤 수소화 처리 유닛(312)에서 처리된다. ARC(326)로부터의 탄화수소의 일부는 스트림(328)에 의해 가솔린 풀로 이동한다.
이제 도 4를 참조하면, 방향족 버텀이 증류 컬럼 내에서 분리되며 디젤 범위 내에서 끓는 분획이 디젤 수소화 처리 유닛으로 재순환되는 본 개시의 구체예의 개략도가 도시된다. 원유 분리 및 업그레이드 시스템(400)에서, 원유 스트림(402)은 원유를 나프타 스트림(406), 상압 잔사유 스트림(407), 및 디젤 스트림(408)으로 분리하는 ADU(404)에 공급된다. 디젤 스트림(408)은 디젤 범위 내에서 끓는 탄화수소의 스트림, 디젤 범위 스트림(438)과 결합하여 디젤 피드 스트림(410)을 생성하여 DHT(412)에 공급되고 ULSD 스트림(413)을 생성한다. 나프타 스트림(406)은 처리를 위해 NHT(414)에 공급된다. 수소화 처리된 나프타 스트림(416)은 NREF(418)에 공급된다. NREF(418)는 수소 스트림(420) 및 개질유 스트림(422)을 생성한다. 개질유 스트림(422)의 일부는 스트림(424)에 의해 가솔린 풀로 이동하고, 개질유 스트림(422)의 일부는 ARC(426)에 공급된다.
ARC(426)는 스트림(430)에서 방향족을, 스트림(432)에서 방향족 버텀을 생성한다. ARC(426)로부터의 탄화수소의 일부는 스트림(428)을 통해 가솔린 풀로 이동한다. 방향족 버텀 스트림(432)은 ADU(434)로 보내져 가솔린 스트림(436) 및 디젤 범위 스트림(438)에서 끓는 탄화수소를 생성한다. 방향족 버텀은 가솔린 또는 디젤 블렌딩 성분으로서 사용되는 품질을 증가시키기 위해 디젤 수소화 처리 유닛(412) 내에서 처리된다. 가솔린 스트림(436)은 나프타/가솔린 범위 내에서 끓는 탄화수소와 같은 탑을 포함한다. 가솔린 스트림(436)은 좋은 품질을 가지며 임의의 추가 처리 없이 블렌딩 성분으로서 사용될 수 있다. 언급된 바와 같이, 디젤 범위 스트림(438) 내에서 끓는 탄화수소는 품질을 향상시키고 블렌딩 성분으로서 사용되기 위해 DHT(412)로 재순환된다.
이제 도 5를 참조하면, 방향족 버텀이 증류 컬럼 내에서 분리되고 증류물 범위 내에서 끓는 분획이 케로센 수소화 피니싱 유닛으로 재순환되는 본 개시의 구체예의 개략도가 도시된다. 원유 분리 및 업그레이드 시스템(500)에서, 원유 스트림(502)은 원유를 나프타 스트림(506), 상압 잔사유 스트림(507), 및 증류물 스트림(508)으로 분리하는 ADU(504)에 공급된다. 스트림(506) 및 스트림(514)으로부터의 나프타는 결합되어 NHT(520)에 대한 나프타 피드(518)를 형성한다. 증류물 스트림(508)은 중질 방향족 스트림(542)과 결합하여 증류물 피드 스트림(510)을 생성하여 커로센 수소화 피니싱 유닛(KHT)(512)에 공급된다. 수소화 처리된 나프타 스트림(522)은 NREF(524)에 공급된다. NREF(524)는 수소 스트림(526) 및 개질유 스트림(528)을 생성한다. 개질유 스트림(528)의 일부는 스트림(530)에 의해 가솔린 풀로 이동하고, 개질유 스트림(528)의 일부는 ARC(532)에 공급된다.
ARC(532)는 스트림(536)에서 방향족을, 스트림(538)에서 방향족 버텀을 생성한다. ARC(532)로부터의 탄화수소의 일부는 스트림(534)에 의해 가솔린 풀로 이동한다. 방향족 버텀 스트림(538)은 ADU(540)로 보내져 가솔린 스트림(541) 및 중질 방향족 스트림(542)을 생성한다. 중질 방향족 스트림(542)은 가솔린 또는 디젤 블렌딩 성분으로서 사용되는 품질을 증가시키기 위해 KHT(512)에서 처리된다. 가솔린 스트림(541)은 좋은 품질을 가지며 임의의 추가 처리 없이 블렌딩 성분으로서 사용될 수 있다.
KHT(512)는 수소화 처리 섹션 및 중간 분리 및 분별 시스템을 갖는 크래킹 섹션을 포함한다. 제1 단계는 ADU(504)로부터의 증류물을 처리하기 위한 사워(sour) 수소화 처리 단계이다. 스트리핑된(stripped) 유출물은 이후 중질 방향족과 혼합되며 귀금속 촉매-계 방향족 포화 및 수소화 크래킹을 포함하는 스위트(sweet) 수소화 처리 단계를 포함하는 제2 단계로 보내진다.
KHT(512)에서의 하나의 목적은 실질적으로 매우 낮은 방향족 및 높은 발연점(smoke point)인, 가열 및 제트 연료 요건 모두에 대한 이중 목적 케로센으로서 사용될 수 있는 케로센을 제조하는 것이며, 상기 이중 목적 케로센은 스트림(516)으로서 빠져나간다. 제1 단계의 작동 조건은 종래의 초-저 황 디젤(ULSD) 수소화 처리 유닛과 유사하지만, 스위트 제2 단계는 방향족 포화 케로센 수소화 처리(제1 단계 LHSV 1 내지 5 h-1; 및 3 내지 8 h-1의 크래킹 섹션 LHSV)과 결합될 것이다. 몇몇 구체예에서, 시스템 압력은 ULSD에 대한 수소화 탈황(HDS) 요건과 달리 방향족 포화 요건, 다시 말해 케로센의 발연점에 의해 좌우된다.
이제 도 6을 참조하면, 방향족 버텀이 원유 증류 유닛으로 재순환되는 본 개시의 구체예의 개략도가 도시된다. 원유 분리 및 업그레이드 시스템(600)에서, 원유 스트림(602)은 방향족 하부 스트림(638)과 결합되어 탄화수소 피드 스트림(604)을 형성하며, 이는 ADU(606)에 공급된다. ADU(606)는 탄화수소 피드 스트림(604)으로부터의 탄화수소를 상압 잔사유 스트림(607), 나프타 스트림(608), 및 증류물 스트림(610)으로 분리한다. 스트림(608) 및 스트림(616)으로부터의 나프타는 결합되어 NHT(618)에 대한 나프타 피드(612)를 형성한다. 증류물 스트림(610)은 케로센 수소화 피니싱 유닛(KHT)(614)에 공급된다. 수소화 처리된 나프타 스트림(620)은 NREF(624)에 공급된다. NREF(624)는 수소 스트림(626) 및 개질유 스트림(628)을 생성한다. 개질유 스트림(628)의 일부는 스트림(630)에 의해 가솔린 풀로 이동하며, 개질유 스트림(628)의 일부는 ARC(632)에 공급된다.
ARC(632)는 스트림(636)에서 방향족을, 스트림(638)에서 방향족 버텀을 생성한다. ARC(632)로부터의 탄화수소의 일부는 스트림(634)에 의해 가솔린 풀로 이동한다. 방향족 버텀 스트림(638)은 완전 소멸을 위해 ADU(606)로 재순환된다. 나프타 및 증류물 온도 범위 내에서 끓는 방향족 버텀 스트림(638) 및 원유 스트림(602)으로부터의 탄화수소는 회수되고 처리 유닛에서 처리된다. 증류물 스트림(610)은 가솔린 또는 디젤 블렌딩 성분으로서 사용되는 품질을 증가시키기 위해KHT(614)에서 처리된다.
KHT(614)는 중간 분리 및 이후의 분별 시스템을 갖는 일 시리즈의 흐름에서 수소화 처리 및 크래킹 섹션을 포함한다. 생성된 케로센은 실질적으로 매우 낮은 방향족 및 높은 발연점이고 가열 및 제트 연료 요건 모두를 위한 이중 목적 케로센으로서 사용될 수 있으며, 상기 이중 목적 케로센은 스트림(622)으로서 빠져나간다.
실시예 1: 도 4에 도시된 시스템이 본 실시예에서 설명된다. ASTM 방법 D2892를 사용하여 15 이상의 이론적인 플레이트(plate)를 갖는 실험실 규모의 실제 비등점 증류 컬럼에서 5.514kg의 방향족 버텀 분획이 증류된다. 약 36 ℃ 내지 약 180 ℃의 범위 내에서 끓는 3.109 Kg(56.5 W%)의 가솔린 분획 및 180 ℃ 초과에서 끓는 2.396 Kg(43.5 W%)의 잔사유 스트림이 회수되었다. 가솔린 분획은 그 함량 및 옥탄가에 대해 분석되었다.
실시예 1로부터의 모든 스트림의 특성 및 조성. 표에서, "NAP"는 해당 사항이 없음을 의미함.
특성 공급원료 방향족 버텀 탑 가솔린 초기 비점(initial boiling point, IBP)-180 ℃ 버텀 디젤
180+ ℃
밀도 0.913 0.873 0.9226
옥탄가 ASTM D2699 NAP 107 NAP
세탄 지수(Cetane Index) ASTM D976 NAP 16
IBP 21 153 163
5 W% 36 161 178
10 W% 34 162 167
30 W% 58 163 196
50 W% 98 169 221
70 W% 138 171 258
90 W% 168 184 336
95 W% 181 184 338
FBP 207 251 351
파라핀 0.17
단일 방향족(Mono Aromatics) 74.60
나프텐 단일 방향족 3.06
2방향족(Diaromatics) 15.36
나프텐 2 방향족 5.21
3 방향족(Tri Aromatics) 0.59
나프텐 3 방향족 0.78
4 방향족(Tetra Aromatics) 0.18
나프텐 4 방향족 0.15
5 방향족(Penta Aromatics) 0.42
가솔린 분획의 파라핀, 이소파라핀, 올레핀, 나프텐, 및 방향족(PIONA)(IBP-180 ℃)
분획 성분 W%
i-파라핀 3,3-디메틸헥산 0.169
단일-방향족 i-프로필벤젠 0.794
　 n-프로필벤젠 4.377
　 1-메틸-3-에틸벤젠 16.816
　 1-메틸-4-에틸벤젠 7.729
　 1,3,5-트리메틸벤젠 6.460
　 1-메틸-2-에틸벤젠 7.484
　 1,2,4-트리메틸벤젠 28.890
　 i-부틸벤젠 0.093
　 sec-부틸벤젠 0.108
　 1,2,3-트리메틸벤젠 6.294
　 1-메틸-3-i-프로필벤젠 0.397
　 1-메틸-4-i-프로필벤젠 0.124
　 1,3-디에틸벤젠 0.392
　 1-메틸-3-n-프로필벤젠 0.705
　 1-메틸-4-n-프로필벤젠 15.725
　 1,3-디메틸-5-에틸벤젠 0.749
　 1-메틸-2-n-프로필벤젠 0.210
　 1,4,디메틸-2-에틸벤젠 0.457
　 1,3-디메틸-4-디에틸벤젠 0.341
　 1,2-디메틸-4-에틸벤젠 0.666
　 1-에틸-4-i-프로필벤젠 0.106
　 1-메틸-1-n-부틸벤젠 0.082
인덴(indene) 2,3-디하이드로인덴(dihydroindene) 0.831
놀랍고 예기치 않게, 방향족 버텀으로부터 얻어진 가솔린은 좋은 품질이다. 다시 말해서, 가솔린 초기 비점(IBP)-180 ℃ 분획은 추가 처리 없이 가솔린 풀로 향하기에 충분히 높은 옥탄가를 갖는다. 그러나, 몇몇 구체예에서, 디젤 세탄 지수는 매우 낮다. 디젤 세탄 지수는 미미하게 증가할 수 있다. 그러나 이의 양을 고려하면, Arabian과 같은 고 품질 경유(gas oil)이 처리되는 디젤의 품질을 열화시키지 않을 수 있다.
단수형 "하나의(a, an)" 및 "상기(the)"는 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수형을 포함한다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는 도면에 도시되지 않은 펌프, 압축기, 온도 및 압력 센서, 밸브 및 다른 구성 요소와 같은 표준 구성 요소가 본 개시의 시스템 및 방법의 적용(application)에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 도면 및 명세서에서, 본 개시의 개시된 예시적인 구체예들이 있었고, 구체적인 용어가 사용되었으나, 상기 용어는 설명적인 의미로만 사용되며 제한의 목적으로 사용된 것은 아니다. 본 개시의 구체예는 이들 예시된 구체예를 구체적으로 참조하여 상당히 상세하게 기술되었다. 그러나, 전술한 명세서에 기술된 바와 같이 본 개시의 사상 및 범위에 다양한 변형 및 변경이 만들어질 수 있으며, 이러한 변형 및 변경은 본 개시의 균등물 및 일부로 간주되어야 함이 명백할 것이다.

Claims (23)

  1. 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    원유를 포함하는 주입구(inlet) 스트림;
    상압 증류 유닛(atmospheric distillation unit, ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑(top) 스트림 및 ADU 중간(middle) 스트림으로 분리하도록 작동 가능하며, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타(naphtha)를 포함하고, 상기 ADU 중간 스트림은 디젤을 포함하며;
    나프타 수소화 처리 유닛(NHT), 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하며 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하며;
    나프타 개질 유닛(naphtha reforming unit, NREF), 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유(reformate) 스트림을 제조하기 위해 또한 작동 가능하며;
    방향족 컴플렉스(aromatics complex, ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하고 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하며, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀(pool) 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀(bottom) 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하고, 여기서 상기 방향족 버텀 스트림은 원유를 포함하는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며; 및
    디젤 수소화 처리 유닛(DHT)을 포함하며, 상기 DHT는 디젤 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 디젤 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방향족 버텀 스트림은 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위 내의 비점을 갖는 방향족 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 가솔린 풀 스트림의 벤젠 함량은 약 3 부피% 미만인 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 가솔린 풀 스트림의 벤젠 함량은 약 1 부피% 미만인 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  5. 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    원유를 포함하는 주입구 스트림;
    상압 증류 유닛(ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑 스트림 및 ADU 중간 스트림으로 분리하도록 작동 가능하고, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타를 포함하며, 상기 ADU 중간 스트림은 디젤을 포함하고;
    나프타 수소화 처리 유닛(NHT), 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하고 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하며;
    나프타 개질 유닛(NREF), 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하도록 또한 작동 가능하며;
    방향족 컴플렉스(ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하며 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하고, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하며, 여기서 상기 방향족 버텀 스트림은 디젤을 포함하는 상기 ADU 중간 스트림과 유체 연통하고; 및
    디젤 수소화 처리 유닛(DHT)을 포함하며, 상기 DHT는 디젤 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 디젤 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림 및 상기 방향족 버텀 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함하며, 상기 DHT는 상기 디젤 주입구 스트림을 수소로 처리하도록 작동 가능한 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 시스템은 상기 ARC 및 상기 ADU 중간 스트림과 유체 연통하는 2차 ADU를 더욱 포함하며, 여기서 상기 2차 ADU는 상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 디젤-비점 범위에서 끓는 탄화수소를 포함하는 스트림으로 분리하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  7. 청구항 5 또는 6에 있어서,
    상기 방향족 버텀 스트림은 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위 내의 비점을 갖는 방향족 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 가솔린 스트림은 임의의 추가 처리 없이 가솔린 블렌딩(blending) 성분으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 가솔린 풀 스트림 및 상기 가솔린 스트림의 벤젠 함량은 약 3 부피% 미만인 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 가솔린 풀 스트림 및 상기 가솔린 스트림의 벤젠 함량은 약 1 부피% 미만인 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  11. 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    원유를 포함하는 주입구 스트림;
    상압 증류 유닛(ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑 스트림 및 ADU 중간 스트림으로 분리하도록 작동 가능하고, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타를 포함하며, 상기 ADU 중간 스트림은 증류물(distillate)을 포함하고;
    나프타 수소화 처리 유닛(NHT), 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하며 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하고;
    나프타 개질 유닛(NREF), 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하도록 또한 작동 가능하며;
    방향족 컴플렉스(ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하며 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하고, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 ARC 방향족 버텀 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하며;
    상기 ARC 방향족 버텀 스트림 및 상기 ADU 중간 스트림과 유체 연통하는 2차 ADU, 여기서 상기 2차 ADU는 상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림으로 분리하도록 작동 가능하며; 및
    케로센 수소화 피니싱 유닛(kerosene hydrofinishing unit)을 포함하며, 상기 KHT는 증류물 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 증류물 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함하며, 상기 KHT는 상기 증류물 주입구 스트림을 수소로 처리하도록 작동 가능한 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 가솔린 스트림은 임의의 추가 처리 없이 가솔린 블렌딩 성분으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 KHT는 제1 단계 사워(sour) 수소화 처리 섹션, 중간 분리를 갖는 제2 단계 스위트(sweet) 방향족 포화 및 수소화 크래킹(hydrocracking) 섹션, 및 분별(fractionation) 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    케로센(kerosene)이 제조되며, 상기 케로센은 가열 및 제트 연료 요건에 따른 이중 목적 케로센 사용에 적합한 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 방향족 버텀 스트림은 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위 내의 비점을 갖는 방향족 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  16. 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은:
    원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계;
    상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고 상기 중간 스트림은 디젤을 포함하며;
    수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하는 단계;
    상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키는 단계;
    분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하는 단계;
    상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계; 및
    상기 방향족 버텀 스트림을 상기 주입구 스트림으로 재순환시키는 단계를 포함하는 오일 분리 및 업그레이드 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 방법은 디젤을 포함하는 상기 중간 스트림을 수소로 처리하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드 방법.
  18. 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은:
    원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계;
    상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고 상기 중간 스트림은 디젤을 포함하며;
    수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 나프타를 수소로 처리하는 단계;
    상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키는 단계;
    분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하는 단계;
    상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계;
    상기 방향족 버텀 스트림을 디젤을 포함하는 상기 중간 스트림으로 재순환시키는 단계; 및
    디젤을 포함하는 상기 중간 스트림 및 상기 방향족 버텀 스트림을 수소로 처리하는 단계를 포함하는 오일 분리 및 업그레이드 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 방법은 디젤을 포함하는 상기 중간 스트림 및 상기 방향족 버텀 스트림을 수소로 처리하는 단계 전에 상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 디젤-비점 범위 내에서 끓는 탄화수소를 포함하는 스트림으로 분리하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드 방법.
  20. 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은:
    원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계;
    상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고, 상기 중간 스트림은 증류물을 포함하며;
    수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하는 단계;
    상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하기 위해 개질시키는 단계;
    상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계;
    상기 방향족 버텀 스트림을 가솔린 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림으로 분리하는 단계;
    증류물을 포함하는 상기 중간 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림을 조합하는 단계; 및
    증류물을 포함하는 상기 중간 스트림 및 중질 방향족을 포함하는 스트림을 수소로 처리하는 단계를 포함하는 오일 분리 및 업그레이드 방법.
  21. 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    원유를 포함하는 주입구 스트림;
    상압 증류 유닛(ADU), 상기 ADU는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하며, 상기 주입구 스트림을 ADU 탑 스트림 및 ADU 중간 스트림으로 분리하도록 작동 가능하고, 상기 ADU 탑 스트림은 나프타를 포함하며, 상기 ADU 중간 스트림은 디젤을 포함하고;
    나프타 수소화 처리 유닛(NHT), 상기 NHT는 상기 ADU와 유체 연통하고 상기 ADU 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하도록 작동 가능하며;
    나프타 개질 유닛(NREF), 상기 NREF는 상기 NHT와 유체 연통하며 상기 NHT에 의해 제조된 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키도록 작동 가능하고, 상기 NREF는 분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하도록 또한 작동 가능하며;
    방향족 컴플렉스(ARC), 상기 ARC는 상기 NREF와 유체 연통하며 상기 NREF에 의해 제조된 상기 개질유 스트림을 수용하도록 작동 가능하고, 상기 ARC는 상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하도록 또한 작동 가능하며, 여기서 상기 방향족 버텀 스트림은 원유를 포함하는 상기 주입구 스트림과 유체 연통하고; 및
    케로센 수소화 피니싱 유닛(KHT)을 포함하며, 상기 KHT는 증류물 주입구 스트림과 유체 연통하고, 상기 증류물 주입구 스트림은 상기 ADU 중간 스트림으로부터의 유체 흐름을 포함하며 상기 방향족 버텀 스트림으로부터의 중질 방향족을 포함하고, 상기 KHT는 상기 증류물 주입구 스트림을 수소로 처리하도록 작동 가능한 오일 분리 및 업그레이드를 위한 시스템.
  22. 오일 분리 및 업그레이드 방법으로서, 상기 방법은:
    원유를 포함하는 주입구 스트림을 공급하는 단계;
    상기 주입구 스트림을 탑 스트림 및 중간 스트림으로 분리하는 단계, 상기 탑 스트림은 나프타를 포함하고, 상기 중간 스트림은 증류물을 포함하며;
    수소화 처리된 나프타 스트림을 제조하기 위해 상기 탑 스트림 내의 상기 나프타를 수소로 처리하는 단계;
    분리된 수소 및 개질유 스트림을 제조하기 위해 상기 수소화 처리된 나프타 스트림을 개질시키는 단계;
    상기 개질유 스트림을 가솔린 풀 스트림, 방향족 스트림, 및 방향족 버텀 스트림으로 분리하는 단계; 및
    상기 방향족 버텀 스트림을 상기 주입구 스트림으로 재순환시키는 단계를 포함하는 오일 분리 및 업그레이드 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 방법은 증류물을 포함하는 상기 중간 스트림을 수소로 처리하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 분리 및 업그레이드 방법.
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