KR20190103410A - 오염된 산업 장비를 세정하기 위한 용매 조성물 및 방법 - Google Patents

오염된 산업 장비를 세정하기 위한 용매 조성물 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용기의 오염을 제거하는 방법, 시스템 및 조성물에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 오염을 제거하기 위한 용매 조성물은 아민 옥사이드, 폴리디메틸실록산 및 물을 포함한다.

Description

오염된 산업 장비를 세정하기 위한 용매 조성물 및 방법
본 발명은 산업 설비 정화 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업 장비로부터 잔류 오일, 황화수소, 가연성 가스, 발화성 황화철 및 다른 오염 물질의 분해 및 후속 제거에 관한 것이다.
원유 및 천연 가스의 정제 공정 동안, 잔류 오일, 황화수소, 발화성 화합물 등과 같은 오염 물질이 부산물로서 생성될 수 있다. 이러한 오염 물질은 용기, 탱크 또는 다른 유형의 산업 장비를 오염시킬 수 있다. 산업 장비의 오염은 가동 중지 시간 증가, 가공 결과 저하, 및 독성 및 발화성 화합물과 관련된 안전 위험과 같은 문제를 유발할 수 있다.
산업 장비의 세척 및 오염 제거에 대한 수많은 접근 방법이 개발되어 왔다. 일부 정유소에서, 오염 물질을 제거하기 위해 장치들에서 간단한 스팀 처리가 수행될 수 있다. 스팀이 발화성 황화철을 제거하지도 않고 황화수소를 중화시킬 수도 없기 때문에 스팀 처리만으로는 불완전한 접근 방법이 될 수 있다. 스팀 처리는 전형적으로 장치의 장기간 중지를 요할 수 있는 대체로 느린 공정일 수 있다. 추가로, 오염 제거를 위한 스팀과 관련된 과도한 온도는 장비에 존재하는 탄화수소를 탄화시켜 원래 존재하던 것보다 더 강한 침착물을 생성할 수 있다. 강한 탄화수소 침착물은 기계적 작용에 의해 제거될 수 있으나 이는 가동 중지 시간 연장 및 장비 손상을 초래할 수 있다.
감귤류 유래 수성 제품, 수성 제품, 저비등 석유 분획(예 : 나프타, 가솔린, 벤젠 등), 강한 산화제 및 테레빈과 같은 화학 물질을 사용하는 다른 접근 방법 뿐만 아니라 냉동 및 스크래핑(scraping)과 같은 물리적 접근 방법이 개발되어 왔으며, 이들은 모두 다양한 성공율로 오염 물질을 제거하는 데 사용되었다. d-리모넨 또는 테르펜과 같은 용매를 포함하는 오염 제거 제품은 종종 탈유(deoiling)를 달성하기 위해 음이온성 유화제 또는 비이온성 유화제와 같은 강한 유화제와 함께 사용된다. 용매 제품을 사용하는 장비의 오염 제거 또는 세정은 일반적으로 용매를 액체 형태로 순환시키거나 스팀으로의 주입에 의해 용매를 도입하여 장비 내로 수송함으로써 달성된다. 증류탑의 경우, 상기 액체는 복수의 주입 지점을 사용하여 스팀에 의해 탑 전체에 주입될 수 있다. 상기 오염 제거 제품은 혼합 탱크 또는 다른 용기에서 에멀젼으로서 수집되어 이를 처리한 후 폐기물이 처리 설비로 가도록 작업 경로를 정할 수 있다.
이전의 산업 오염 제거 기술은 황화물 중화 및 다른 반응 동안 전통적인 산화제와 관련된 큰 발열 반응으로 인해 오염 물질 제거를 위해 다단계 공정을 포함할 수 있다. 전형적으로, 탈유 및/또는 탈기의 사이클이 수행될 수 있고, 이후 산화 사이클이 수행될 수 있다. 별도의 단계를 수행하면 가연성 오염 물질과 결부된 고열의 안전 위험을 최소화할 수 있다.
이러한 종래의 접근 방법은 다양한 단점을 가질 수 있다. 예를 들면, 감귤류-유래의 수성 제품은 강한 유화제 없이도 에멀젼을 형성할 수 있으므로 에멀젼을 파괴하기 위해 에멀젼 파괴제를 사용할 수 있다. 재활용 공정을 위해 탄화수소를 회수해야하는 경우 수성 제품은 광범위한 분리 노력을 요구할 수 있다. 추가로, 일부 수성 제품은 또한 오염 물질의 용해를 개시하기 위해 용매 전처리를 요구할 수 있다. 석유 분획은 고도로 가연성일 수 있고 또한 물로 용이하게 헹굴 수 없을 수 있다. 냉동 및 스크래핑 방법은 추가 작업자가 필요할 수 있으며 이들 작업자가 접근할 수 있고 안전한 용기에서만 사용할 수 있다. 마지막으로, 이들 동일한 접근 방법의 다수는 생분해성이 아니다. 이러한 생분해성 결여는 접근 방법이 사용될 수 있는 응용 분야 뿐만 아니라 사용 가능한 작업 장소도 제한한다.
결과적으로, 오염 물질의 제거를 위한 새로운 용매 조성물 및 방법이 필요하다.
본 기술 분야의 이들 요구 및 다른 요구는 실시양태에서 아민 옥사이드, 폴리디메틸실록산 및 물을 포함하는 용매 조성물에 의해 해결된다.
본 기술 분야의 이들 요구 및 다른 요구는 다른 실시양태에서 아민 옥사이드, 폴리디메틸실록산 및 물을 포함하는 용매 조성물을 제공하는 단계를 포함하는 용기의 오염 제거 방법에 의해 해결된다. 상기 방법은 또한 상기 용매 조성물을 용기 내로 도입하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 용매 조성물을 용기 내에 존재하는 오염 물질의 적어도 일부와 접촉시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 상기 용매 조성물을 용기로부터 방출하는 단계를 포함한다.
본 기술 분야의 이들 요구 및 다른 요구는 추가의 실시양태에서, 아민 옥사이드, 폴리디메틸실록산 및 물을 포함하는 용매 조성물을 포함하는, 용기의 오염 제거 시스템에 의해 해결된다. 상기 시스템은 또한 스팀 라인도 포함한다. 또한, 상기 시스템은 상기 용매 조성물을 스팀 라인 내로 도입시키는 단계를 포함한다.
전술한 내용은 이하의 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 보다 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 특징 및 기술적 이점을 다소 광범위하게 설명하였다. 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가의 특징 및 이점이 이후에 기술될 것이다. 본 기술 분야의 기술자는 기재된 개념 및 특정 실시양태가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위해 다른 실시양태를 수정 또는 설계하기 위한 기초로서 용이하게 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 기술 분야의 기술자는 이러한 동등한 실시양태가 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않는다는 것을 인식해야 한다.
실시양태들에서, 용매 조성물은 물, 계면활성제, 소포제 및 효소의 혼합물을 포함할 수 있다. 제한 없이, 상기 용매 조성물은 산업 설비(예를 들어, 정유소, 천연 가스 가공 플랜트, 석유 화학 설비, 포트 터미널 등)에서 산업 장비로부터 오염 물질을 분해 및/또는 용해시킬 수 있다. 실시양태들에서, 상기 용매 조성물은 용기, 탱크, 진공탑, 열교환기, 배관, 증류탑 등을 포함하는 산업 설비에 사용되는 임의의 산업 장비 또는 용기로부터 오염 물질을 제거하는데 사용될 수 있다. 추가로, 제한 없이, 상기 용매 조성물은 산업 장비 또는 용기로부터 충분한 양의 오염 물질을 제거하여 안전한 방식으로 유인 유입을 허용할 수 있다. 실시양태들에서, 제거될 오염 물질은 원유 정제, 천연 가스 가공, 탄화수소 수송, 탄화수소 가공, 탄화수소 정화 등의 공정 동안 생성되거나 저장되거나 운송되는 등의 임의의 오염 물질을 포함할 수 있다. 실시양태들에서, 오염 물질의 예는 잔류 오일, 황화수소, 가연성 가스 및 발화성 황화철 등 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태들에서, 오염 물질은 상기 용매 조성물과 접촉하여 상기 오염 물질이 분해 및/또는 용해되고 이후 후속적으로 산업 장비로부터 제거되도록 할 수 있다. 상기 오염 물질은 상기 공정에서 산화되어 무해한 형태로 환원될 수 있다.
앞에서 논의한 바와 같이, 산업적 오염 제거 용액의 제형화에 대한 시도에서 오염 물질을 안전하게 제거하기 위해 일반적으로 여러 단계를 사용했다. 본원에서 기술된 용매 조성물은 탈유와 산화를 별도의 단계로 포함하지 않을 수 있는데, 그 이유는 상기 산화제가 종래의 산화제에 비해 비교적 약할 수 있기 때문이다. 약한 산화제는 발열 반응이 크지 않아 후속적인 온도 상승이 없을 수 있다. 제한 없이, 산화 공정의 비교적 낮은 에너지로 인해, 상기 용매 조성물을 사용하는 산업적 오염 제거 작업은 하나의 화학적 적용으로 오염 제거 사이클의 모든 단계를 동시에 안전하게 수행할 수 있다.
한 실시양태에서, 오염 물질 제거 공정은 상기 용매 조성물인 하나의 화학 제제를 수반하는 단일 단계 공정에서 상기 용매 조성물을 수반한다. 상기 용매 조성물을 포함하는 오염 물질 제거 공정은 단일 단계 공정에서 상이한 오염 제거 요소의 오염 물질을 제거할 수 있으며, 상기 요소는 탈유, 탈기, 발화성 중화, 독성 성분의 제거 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태들에서, 제한 없이, 오염 물질 제거 공정에는 안전 위험을 야기하는 큰 발열이 존재하지 않기 때문에, 분리 및 순차적 단계로서 탈유/탈기, 발화성 중화 및 황화물 산화를 포함하지 않는다. 예를 들면, 한 실시양태에서, 3차 아민 옥사이드는 오염 물질 제거 공정이 신속하고 효율적인 공정이 되게 하는 약한 산화제로서, 상기 공정의 실질적으로 모든 오염 제거 단계는 한 번의 적용으로 거의 동시에 안전하게 수행된다. 실시양태들에서, 상기 용매 조성물은 탄화수소 용매를 전혀 포함하지 않는다. 한 실시양태에서, 오염 물질 제거 공정은 용매 조성물을 스팀 중에 분산된 액체(예를 들면, 스팀 분산액)로서 운반하지 않으며, 오히려 용매 조성물의 실질적인 전체 기화를 포함하며, 이는 아민 옥사이드가 오염된 장비 또는 용기를 통해 실제 증기로서 수송되게 한다.
상기 용매 조성물의 실시양태는 물을 포함할 수 있다. 상기 용매 조성물에서 사용되는 물은, 예를 들면, 담수 또는 해수(예를 들어, 하나 이상의 염 또는 이의 이온을 함유하는 물)를 포함할 수 있다. 물은 임의의 공급원으로부터 구할 수 있다. 실시양태들에서, 물은 상기 용매 조성물에서 다른 성분들에 바람직하지 않게 영향을 미칠 수 있는 과량의 화합물을 함유하지 않는다. 본 기술 분야에서 통상의 기술자들은 본 발명의 이점을 이용하여 특정 적용에 적절한 공급원 및 유형의 물을 선택할 수 있어야 한다.
상기 용매 조성물의 실시양태는 아민 옥사이드와 같은 양이온성 계면활성제를 포함하는 계면활성제를 포함할 수 있다. 적합한 아민 옥사이드는 일반적으로 하기 도시된 화학식 1을 따를 수 있다. 화학식 1은 3차 아민 옥사이드를 도시하지만, 통상의 기술자라면 1차 및 2차 아민 옥사이드도 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 아민 옥사이드의 구조는 복수의 -CH2- 기를 포함할 수 있으며, 그 개수는 화학식 1에서 문자 “n”으로 나타낸다. 상기 아민 옥사이드의 실시양태는 5 내지 22개의 -CH2- 기를 포함할 수 있다. 예를 들면, n은 약 5 내지 약 22, 대안으로 약 6 내지 약 20, 대안으로 약 8 내지 약 20, 추가의 대안으로 약 10 내지 약 18, 또는 대안으로 약 12 내지 약 16일 수 있다. 용매 조성물은 다양한 개수의 -CH2- 기를 갖는 몇 가지 아민 옥사이드를 포함할 수 있다. 상기 용매 조성물의 실시양태는 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 상이한 아민 옥사이드를 포함할 수 있다. 적합한 아민 옥사이드의 예는 N,N 디메틸 데실아민; N,N 디메틸 도데실아민; N,N 디메틸 테트라데실아민; N,N 디메틸 헥사데실아민; N,N 디메틸 옥타데실아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 하나 이상의 아민 옥사이드를 선택하면 일부 오염 물질은 비교적 단쇄인 아민 옥사이드와 더 잘 반응할 수 있고 일부는 비교적 장쇄인 아민 옥사이드와 더 잘 반응할 수 있기 때문에 오염 물질 제거에 도움이 될 수 있다.
Figure pct00001
아민 옥사이드는 계면활성제로서 작용하고 증기와 액체 사이의 표면 장력을 낮출 수 있어서 가스(예를 들어, 가연성 가스)가 정제 스팀에 의해서와 같이 장비로부터 보다 용이하게 방출 및 제거될 수 있다. 가스는 액체 중에 충분히 혼입되거나 용해될 수 있으며 일반적으로 상기 액체에 대한 표면 장력이 감소되지 않으면 빠져 나가지 않는다. 가스가 혼입 또는 용해될 수 있는 액체는 공정 장비에 존재하는 임의의 액체일 수 있다. 일반적으로, 정유 또는 화학 플랜트에서의 액체는 오일과 같은 탄화수소 액체, 역청 또는 석유 겔과 같은 다른 반-고형 탄화수소, 또는 이들의 조합일 수 있다. 가스는 폭발 하한치(LEL)를 초과하는 양으로 존재하는 탄화수소 가스 및 다른 가연성 가스와 같은 임의의 가스일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 상기 LEL 위에 존재하는 가연성 가스는 승온에 노출되면 자발적으로 발화될 수 있다. 아민 옥사이드가 액체에 혼입된 가스의 적어도 일부의 방출을 도울 수 있음을 이해해야 한다.
아민 옥사이드는 또한 유화제 및/또는 습윤제로서 작용할 수 있다. 예를 들면, 아민 옥사이드는 오일-물 또는 물-증기와 같은 상들 사이의 표면 장력을 낮출 수 있다. 제한 없이, 아민 옥사이드에 의한 이러한 작용은 교반이 일어나는 동안 일시적으로 수 중유 에멀젼을 형성하면서 작은 오일 방울이 물에 단기간 동안 분산되도록하는 능력을 촉진할 수 있는데, 상기 에멀젼은 교반이 중단되면 빠르게 파괴될 수 있다. 상기 용매 조성물 중에 존재하는 아민 옥사이드는 장비 내에 존재하는 오일 및 다른 탄화수소를 유화시킬 수 있다. 상기 오일은 상기 용매 조성물의 벌크 수성 상 중에 유화 및 현탁될 수 있다. 일단 유화되면, 오일은 벌크 상과 함께 이동할 수 있으며 공정 장비 밖으로 이송될 수 있다. 아민 옥사이드를 사용하는 것의 한 가지 잠재적 이점은 형성된 에멀젼이 느슨하게 유지된다는 것일 수 있다는 것이다. 느슨하게 유지되는 에멀젼은 파괴하기 위한 탈유화제를 필요로 하지 않는(즉, 에멀젼 파괴제가 존재하지 않을 수 있는) 에멀젼을 지칭한다. 느슨하게 유지 된 에멀젼은 일단 교반이 중단되면 에멀젼에 형성된 미셀이 신속하게 합체될 수 있기 때문에 비교적 쉽게 파괴될 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 공정 장비 오염 물질 제거를 위한 용매 조성물의 제형화에 대한 다른 시도는 일반적으로 상기 형성된 에멀젼을 파괴하기 위해 강한 탈유화제를 첨가할 수 있는 저장 탱크를 사용한다. 실시양태들에서, 본 발명의 용매 조성물은 강한 탈유화제를 필요로 하지 않고 자체 파괴될 수 있으며, 이로써 장비를 오염 제거하는데 필요한 장비, 화학 물질 및 시간을 잠재적으로 감소시킨다.
아민 옥사이드는 오염된 장비 및 유화 오일로부터 가스를 방출할 뿐만 아니라 황화수소를 덜 유해하거나 무해한 황 형태로 전환시키고 발화성 황화철을 중화시킬 수도 있다. 아민 옥사이드는 황화수소를 원소상 황 및 티오설페이트로 전환시키기에 충분한 산화제일 수 있다. 원소상 황은 수중에서 불용성이며 교반이 중지되면 용액으로부터 석출될 수 있다. 티오 설페이트는 수용성이 높고 용매 조성물의 벌크 이동에 의해 상기 장비 밖으로 운반될 수 있다. 추가로, 아민 옥사이드는 발화성 황화철을 표면 산화를 통해 산화시킬 수 있다. 황화철의 산화 생성물은 산화철 및 원자상 황을 포함할 수 있다. 상기 용매 조성물에 존재하는 아민 옥사이드는 본질적으로 모든 황화수소 및 황화철을 제거할 수 있고 장비로부터 황을 제거함으로써 오염 물질의 재생을 방지할 수 있다. 여기서는 황화철만이 논의되지만, 아민 산화물은 황화철 이외에 다른 금속 황화물도 제거할 수 있음을 이해해야 한다.
상기 용매 조성물은 오염 물질의 적어도 일부가 산업 설비로부터 제거될 수 있도록 오염 물질의 분해, 용해, 유화 및/또는 산화에 적합한 임의의 중량%의 아민 옥사이드를 가질 수 있다. 실시양태들에서, 상기 용매 조성물에서 아민 옥사이드의 농도는 약 240 ppm 내지 약 2,400 ppm, 대안으로 약 600 ppm 내지 약 1,800 ppm이다. 예를 들어, 탄화수소 오일의 경우 오염 물질을 산업 장비의 표면으로부터 제거할 수 있고, 황화철의 경우 상기 표면에서 침착물을 제거하거나 중화시킬 수있다. 한 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 수중 약 30 내지 약 2,100 ppm의 아민 옥사이드를 포함할 수 있다. 대안으로, 상기 용매 조성물은 수중 약 30 내지 약 500 ppm의 아민 옥사이드, 수중 약 500 내지 약 1,250 ppm의 아민 옥사이드, 수중 약 500 내지 약 1,500 ppm의 아민 옥사이드, 또는 수중 약 1,500 내지 약 2,100 ppm의 아민 옥사이드를 포함할 수 있다. 본 발명의 이점으로, 본 기술 분야에서 통상의 기술자는 선택된 적용을 위해 적절한 유형의 아민 옥사이드 및 적절한 농도를 선택할 수 있어야 한다.
상기 용매 조성물의 실시양태는 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다. 폴리디메틸실록산은 소포제로서 작용할 수 있는 규소계 유기 중합체이다. 비교적 고농도에서, 아민 옥사이드는 상기 용매 조성물의 발포를 야기할 수 있으며 이는 성능 불량을 일으킬 수 있다. 과도한 발포는 상기 용매 조성물의 성분들이 장비의 표면에 도달하는 것을 방지하여 세정이 불량해질 수 있다. 폴리디메틸실록산은 발포 정도를 제한하여 비교적 고농도의 아민 옥사이드가 사용될 수 있게 할 수 있다. 특히, 아민 옥사이드는 충분한 폴리디메틸실록산과 함께 2,400 ppm 이상의 높은 농도로 사용될 수 있다. 앞에서 논의한 바와 같이, 아민 옥사이드는 오염된 장비에 존재하는 오일과 에멀젼을 형성할 수 있다. 공기 및 다른 가스는 에멀젼 중에 또는 장비에 존재하는 임의의 액체 또는 응축물에 포집될 수 있다. 폴리디메틸실록산은 포집된 공기 및 다른 가스 분자를 불안정하게 하여 가스가 액체에서 빠져 나갈 수 있게 한다. 가스 불안정화는 전체 가스 방출을 증가시켜 가스 제거 효율을 향상시킬 수있다. 오염된 공정 장비에서 오일 또는 다른 탄화수소 침착물에 존재하는 실질적으로 모든 가스를 방출하기 위해 폴리디메틸실록산과 아민 옥사이드가 함께 시너지 효과를 낼 수 있다.
함께 시너지 효과를 발휘한다는 것은 Zyme-Flow® 자체를 사용하는 경우와 같이 일반적으로 세정과 관련된 거품의 양을 제한하는데 있어서 폴리디메틸실록산으로부터 유도된 이점을 지칭하는데, 상기 거품은 Vapour-Phase® 또는 비등을 통하는 경우와 같이 스팀 세정 동안 가스를 배출하는 능력을 방해한다. Zyme-Flow® 및 Vapour-Phase®은 유나이티드 래보러토리즈 인터내셔널, 엘엘씨(United Laboratories International, LLC.)의 등록 상표명이다.
폴리디메틸실록산은 중합도에 따라 약 6,800 내지 약 30,000 범위의 평균 분자량을 가질 수 있다. 중합도는 점도 및 기화 온도와 같은 다른 물리적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 실시양태들에서, 기화 온도는 오염 제거에 사용되는 스팀의 종류에 영향을 미칠 수 있다. 상기 용매 조성물은 포집된 가스의 소포 및 불안정화에 적합한 임의 중량%의 폴리디메틸실록산을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 수중 약 1 내지 약 100 ppm의 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다. 대안으로, 상기 용매 조성물은 수중 약 1 내지 약 10 ppm의 폴리디메틸실록산, 또는 수중 약 10 내지 약 30 ppm의 폴리디메틸실록산, 또는 수중 약 30 내지 약 50 ppm의 폴리디메틸실록산, 또는 수중 약 50 내지 약 70 ppm의 폴리디메틸실록산, 또는 수중 약 70 내지 약 100 ppm의 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다. 본 발명의 이점으로, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 폴리디메틸실록산의 적절한 분자량 범위 및 선택된 적용을 위한 적절한 농도를 선택할 수 있어야 한다.
본 발명의 용매 조성물은 효소를 포함할 수 있다. 효소는 표적 물질을 분해시킬 수 있다. 효소는 천연 효소를 포함할 수 있다. 오염 제거에 사용하기에 적합한 일부 효소는 오일을 분해하는 리파제, 셀룰로스 물질을 분해하는 셀룰로스, 전분을 분해하는 아밀라제, 단백질을 분해하는 프로테아제, 식물 물질을 분해하는 펙티나제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 효소는 원하는 결과를 나타내기 위해 단독으로 또는 임의의 배합물 또는 블렌드로 사용될 수 있다. 실시양태들에서, 효소는 변성 온도 미만의 임의의 온도에서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 온도는 약 50℃ 이하이다. 한 실시양태에서, 효소는 용매 적용에 사용될 때 오일 및 다른 오염 물질의 제거를 촉진할 수 있다. 효소는 저온 적용 및 액체 순환 적용에서 특히 흥미로울 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 수중 약 1 내지 약 100 ppm의 전체 효소를 포함할 수 있다. 대안으로, 상기 용매 조성물은 수중 약 1 내지 약 10 ppm의 전체 효소, 또는 수중 약 10 내지 약 30 ppm의 전체 효소, 또는 수중 약 30 내지 약 50 ppm의 전체 효소, 또는 수중 약 50 내지 약 70 ppm의 전체 효소, 또는 수중 약 70 내지 약 100 ppm의 전체 효소를 포함할 수 있다. 본 발명의 이점으로, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 선택된 적용을 위한 효소의 적절한 조합 및 적절한 농도를 선택할 수 있어야 한다.
실시양태들에서, 오염 물질 제거 공정은 오염 물질 및/또는 산업 설비를 상기 용매 조성물과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 내부에 배치된 오염 물질을 함유하는 용기를 포함하는 실시양태에서, 상기 용매 조성물을 용기 내로 붓거나 펌핑하거나 주입하거나 임의의 다른 적합한 수단을 사용하여 넣어서 상기 용매 조성물이 용기 내부에 배치된 오염 물질과 접촉하게 할 수 있다. 또 다른 예로서, 오염 물질이 상부에 쌓인 산업 장비를 포함하는 실시양태에서, 상기 용매 조성물을 산업 장비의 오염된 부분 위에 붓거나 산업 장비의 오염된 부분을 상기 용매 조성물 속에 잠기게 하여 상기 용매 조성물이 산업 장비 상부에 쌓인 오염 물질과 접촉하게 할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 액체 순환으로 알려진 공정에서 오염된 장비를 거쳐서 순환될 수 있다. 실시양태들에서, 액체 순환은 주변 온도에서 수행될 수 있다.
임의의 실시양태에서, 오염 물질 제거 공정은 상기 용매 조성물에 열을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 열은 스팀, 가열 코일 등과 같은 임의의 적합한 수단 또는 이들의 임의의 조합에 의해 가할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 오염 물질 제거 공정은 액체 비등을 포함할 수 있다. 액체 비등에서, 스팀 스트림을 상기 용매 조성물 내로 도입하여 액체를 가열하고 내용물을 교반할 수 있다. 상기 생성된 용액을, 예를 들면, 오염된 장비 내로 펌핑하거나 그 안에서 순환시키는 것과 같은 임의의 적합한 수단에 의해 상기 오염된 장비 내로 도입할 수 있다. 액체 비등은 부분적으로 기화된 용매 조성물을 생성시킬 수 있다. 추가의 임의의 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 수성 용매의 경우 약 212 ℉ 또는 그 부근의 온도로 가열될 수 있다. 상기 용매 조성물이 오염 물질과 접촉하기 전에 또는 상기 용매 조성물이 오염 물질과 접촉하면서 이와 동시에 열을 상기 용매 조성물에 가할 수 있다. 제한 없이, 이들 임의의 실시양태에서, 상기 용매 조성물과 오염 물질 사이의 분해, 용해 및 산화 공정을 촉진시키기 위해 열을 가할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 상기 오염 물질 제거 공정은 유나이티드 래보러토리즈 인터내셔널, 엘엘씨의 등록 상표명인 Vapour-Phase®로 지칭되는 공정을 포함할 수 있다. 상기 용매 조성물은 오염된 용기 또는 장비에 연결된 스팀 공급 라인 내로 직접 주입될 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 완전히 기화되어 장비 내로 증기 상과 같은 스팀과 함께 운반될 수 있다. 상기 용매 조성물의 완전한 기화를 촉진시키기 위해, 상기 용매 조성물의 성분들의 농도는 상기 용매 조성물의 비점이 스팀 라인 중의 물의 비점과 일치하도록 조정될 수 있다. 비점이 일치하면 상기 용매 조성물이 스팀 내로 주입될 때 증기의 일부가 될 수 있다. 산업 장비를 오염 제거하는데 사용하기 위한 용매 조성물의 제형화에 대한 종래의 시도에서, 종래 기술은 일반적으로 스팀 분산에만 의존하기 때문에 용매 조성물의 비점은 일치되지 않았다. 상기 용매 조성물이 완전히 기화된다면, 주입 지점의 수를 최소한으로 사용하여 장비의 오염을 효과적으로 제거할 수 있다. 일부 실시양태에서, 스팀은 포화 스팀일 수 있다. 포화 스팀이 사용되는 방법임에도 불구하고, 보일러를 사용하여 스팀을 생성하기 때문에 불포화 스팀이 정유소 또는 기타 산업 플랜트에서 흔히 발생할 수 있다. 보일러는 약간의 습도를 갖거나 스팀 품질이 1 미만인 스팀을 배출할 수 있다. 본 기술 분야에서 통상의 기술자는 포화 스팀 및 불포화 스팀 둘 다 본 발명의 용매 조성물과 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시양태에서, 스팀은 약 50 psi 내지 약 200 psi, 대안으로 약 100 psi 내지 약 150 psi의 포화 또는 불포화 스팀을 포함할 수 있다. 약 50 psi 내지 약 30 psi 미만과 같은 비교적 낮은 스팀 압력은 약 5 내지 약 8 인치 이상과 같은 비교적 큰 직경의 파이프와 함께 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 물이 업스트림에서 주입되는 경우 약 600psi 내지 약 400psi 미만의 스팀 압력이 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 오염된 장비의 온도는 스팀의 응축을 최소화하기에 충분히 높고 상기 용매 조성물의 성분들의 열분해를 방지하기에 충분히 낮은 온도로 유지될 수 있다. 일부 실시양태에서, 공정 장비의 내부 온도는 대략 주위 온도 내지 약 400 ℉, 대안으로 약 200 ℉ 내지 약 400 ℉, 대안으로 약 220 ℉ 내지 약 400 ℉, 대안으로 약 240 ℉ 내지 약 300 ℉, 및 추가의 대안으로 약 260 ℉ 내지 약 280 ℉일 수 있다. 정확한 온도 범위는 상기 용매 조성물에 사용된 스팀의 압력과 상기 용매 조성물의 성분들에 따라 좌우된다.
임의의 실시양태에서, 오염 물질 제거 공정은 상기 용매 조성물에 교반을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 교반은 스터링(stirring), 쉐이킹(shaking), 펌핑, 스티밍(steaming), 질소 흐름 등과 같은 임의의 적합한 수단 또는 이들의 임의의 조합에 의해 가할 수 있다. 상기 용매 조성물이 오염 물질과 접촉하기 전에 또는 상기 용매 조성물이 오염 물질과 접촉하면서 이와 동시에 교반을 상기 용매 조성물에 적용할 수 있다. 제한 없이, 이들 임의의 실시양태에서, 교반은 상기 용매 조성물과 오염 물질 사이의 분해 및/또는 용해를 촉진시키기 위해 가해진다. 추가의 임의의 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 상술한 바와 같이 교반될 뿐만 가열될 수 있다. 본 발명의 이점으로, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 선택된 적용에 대한 적절한 압력 및 온도와 함께 상기 용매 조성물의 적절한 적용 방법을 선택할 수 있어야 한다.
상기 용매 조성물이 오염 물질과 접촉하는 동안 임의의 적합한 기간이 사용될 수 있다. 실시양태들에서, 상기 기간은 오염 물질의 적어도 일부가 제거되기에(즉, 분해, 용해, 유화, 중화 및/또는 산화되기에) 충분한 기간 동안 연장될 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 기간은 약 1분 내지 약 3주일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 기간은 약 1시간 내지 약 48시간일 수 있다. 추가의 또 다른 실시양태에서, 상기 기간은 약 1시간 내지 약 12시간일 수 있다.
실시양태들에서, 일단 오염 물질이 제거되면(즉, 분해 및/또는 용해되면), 오염 물질은 상기 용매 조성물 내에 존재할 수 있고 따라서 상기 용매 조성물 내에서 유체이고/이거나 유동성일 수 있다. 앞에서 논의한 바와 같이, 금속 황화물 및 황화수소와 같은 일부 오염 물질은 상기 용매 조성물로 처리 후 고체 생성물을 생성할 수 있다. 고체 생성물은 액체 순환 적용 또는 액체 비등 적용에서 벌크 액체와 함께 운반될 수 있고, Vapour-Phase® 응용에서 스팀 또는 벌크 유체에 의해 운반될 수 있다. 추가로, 오염 제거 중 방출된 임의의 가스는 수성상의 벌크 흐름에 의해 제거될 수 있거나 Vapour-Phase®의 경우 가스가 벌크 증기와 함께 이동할 수 있다. 이어서, 상기 용매 조성물 내부에 존재하는 오염 물질을 펌핑, 붓기 또는 다른 방식으로 산업 장비로부터 상기 용매 조성물과 함께 제거할 수 있다.
임의의 실시양태에서, 오염 물질에 의해 오염된 표면은 오염 물질이 상기 용매 조성물과 접촉된 후에 세정될 수 있다. 제한 없이, 상기 표면 세정은 오염 물질의 추가 미립자 및/또는 잔류물을 제거할 수 있다. 상기 세정은 헹굼, 분무, 스크러빙, 스크래핑, 산성화, 패시베이팅 등과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다. 헹굼 및/또는 분무는 물 자체로 또는 소다회, 가성 소다, 아질산나트륨/질산나트륨, 억제된 염산, 시트르산, 포름산, 에틸렌 디아민 테트라아세트산 또는 이들의 임의의 조합을 함유하는 물로 헹굼 및/또는 분무를 포함하는 임의의 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다.
임의의 실시양태에서, 오염 물질은 회수되고/되거나 재활용될 수 있다. 회수 및 재활용 공정은 제거된(즉, 분해 및/또는 용해된) 오염 물질을 포함하는 사용된 용매 조성물을 콘테이너 또는 용기로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 오염 제거 동안, 아민 옥사이드는 황화물 또는 다른 오염 물질과의 반응 후 수 불용성 생성물로 전환될 수 있다. 사용된 아민 옥사이드는 수용액으로부터 단계적으로 제거될 수 있고 더 깨끗한 유출물을 생성하기 위해 탈지될 수 있다. 사용된 용매 조성물에 존재하는 고형분은 임의의 다른 적합한 수단으로 여과 또는 제거될 수 있다. 사용된 용매 조성물의 수성 상은 폐수 처리 설비로 방출될 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 용매 조성물은 오염 물질 또는 기타 원치 않는 물질에 대해 산업 장비를 처리하는 데 사용되는 다른 제품과 함께 사용될 수 있습니다. 예를 들면, 상기 용매 조성물은 다른 유기 용매 및/또는 유기 용매 첨가제와 함께 사용되어 오염 물질 등을 용해 및/또는 연화시킬 수 있다. 예로는 유나이티드 래보러토리즈 인터내셔널, 엘엘씨의 등록 상표인 용매 Rezyd-X®; 유나이티드 래보러토리즈 인터내셔널, 엘엘씨의 등록 상표인 용매 첨가제 HOB®; 유나이티드 래보러토리즈 인터내셔널, 엘엘씨의 상표인 용매 Rezyd-HPTM; 및 임의의 다른 적합한 아스팔트 및 중질 탄화수소 탱크 세정제가 포함된다.
본 실시양태들의 더 나은 이해를 돕기 위해, 일부 실시양태들의 특정 양상들의 하기 실시예들이 제공된다. 하기 실시예는 결코 실시양태들의 전체 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 읽히지 않아야 한다.
실시예 1
하기 실시예는 상기 용매 조성물들 및 교반된 용액에 대한 소포제의 영향 사이의 비교 예이다. 앞에서 논의한 바와 같이, 아민 옥사이드는 교반될 때 과도하게 발포하는 경향이 있다.
발포 분석 시험을 표 1에 나타낸 바와 같이 준비하였다. 각각의 샘플은 아민 옥사이드, 물, 효소 블렌드 및 선택된 소포제를 포함하는 초기 용적 28 ml의 용매 조성물을 함유하였다.
발포 분석 시험
샘플 소포제
1 없음
2 TA
3 폴리디메틸실록산
각각의 샘플을 1분 동안 교반한 후 휴지시켰다. 소포제를 함유하지 않은 샘플 1은 대략 100 ml의 거품을 가졌고, TA 소포제를 함유하는 샘플 2는 대략 1 ml의 거품을 가졌으며, 폴리디메틸실록산 소포제를 함유하는 샘플 3은 대략 3 ml의 거품을 가진 것으로 관찰되었다. TA는 Taylor AntifoamTM에 의한 폴리디메틸실록산 제형물이다. 샘플 3은 또한 PiedmontTM에 의한 폴리디메틸실록산 소포제이다. 샘플 2에서의 거품은 15초 후에 붕괴되고, 샘플 3의 거품은 30초 후에 붕괴되는 것으로 관찰되었다. 샘플 1에서의 거품은 연장된 기간 동안 안정하게 유지되는 것으로 관찰되었다.
실시예 2
소포제를 함유한 용액에서 아민 옥사이드의 산화 능력을 시험하기 위해 샘플 2 및 3에 대해 산화 분석을 수행하였다. 각각의 샘플의 분취량을 시험관에 넣고 황화철을 척도로서 첨가하였다. 두 샘플 모두에서 산화철이 용액으로부터 침전되고 후속적으로 탁한 혼합물이 형성되는 것으로 관찰되므로, 황화철의 산화가 확인된다. 각각의 샘플의 개별 분취액을 새로운 시험관에 첨가하고, 1중량% H2S를 포함하는 황화수소 오염수를 척도로서 첨가하였다. 각각의 시험에서 아민 옥사이드 대 황화수소의 몰비는 1.5:1이었다. 납 아세테이트 종이를 각각의 시험관에 침지시키면, 모든 황화수소가 제거된 것으로 관찰되었다.
상기 조성물 및 방법은 다양한 성분 또는 단계를 "포함하는", "함유하는" 또는 "내포하는"의 용어로 기술되며, 상기 조성물 및 방법은 또한 다양한 성분 또는 단계로 "본질적으로 이루어"질 수 있거나 "이루어"질 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 청구범위에서 사용되는 단수 표현은 이들 표현이 도입되는 요소 하나 또는 하나 이상을 의미하는 것으로 정의된다.
간결성을 위해, 특정 범위만이 본 명세서에 명시적으로 기재되어 있다. 그러나, 임의의 하한으로부터의 범위는 명시적으로 열거되지 않은 범위를 열거하기 위해 임의의 상한과 조합될 수 있을 뿐만 아니라, 임의의 하한으로부터의 범위는 명시적으로 열거되지 않은 범위를 열거하기 위해 임의의 다른 하한과 조합될 수 있으며, 동일한 방식으로 임의의 상한으로부터의 범위는 임의의 다른 상한과 조합되어 명시적으로 열거되지 않은 범위를 열거할 수 있다. 추가로, 하한 및 상한을 갖는 수치 범위가 기재될 때마다, 그 범위 내에 속하는 임의의 수 및 임의의 포함된 범위가 구체적으로 기재된다. 특히, 본원에 기재된 값들의 모든 범위( "약 a 내지 약 b", 또는 동등하게 "대략 a 내지 b"또는 동등하게 "대략 a-b"의 형식)은 명시적으로 열거되지 않더라도 더 넓은 범위의 값 내에 포함되는 모든 수 및 범위를 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 모든 포인트 또는 개별 값은 명시적으로 열거되지 않은 범위를 열거하기 위해 임의의 다른 포인트 또는 개별 값 또는 임의의 다른 하한 또는 상한과 조합된 그 자체의 하한 또는 상한으로서 제공될 수 있다.
그러므로, 본 발명은 언급된 목적 및 이점뿐만 아니라 그 안에 고유한 목적 및 이점을 달성하기에 매우 적합하다. 상기 기재된 특정 실시양태는 본 발명이 본 명세서의 교시의 이점을 갖는 본 기술 분야의 기술자들에게 명백한 상이하지만 동등한 방식으로 수정되어 실시될 수 있기 때문에 단지 예시일 뿐이다. 개별적인 실시양태가 논의되었지만, 본 발명은 이러한 모든 실시양태의 모든 조합을 포함한다. 또한, 이하의 청구범위에 기재된 바 이외에는, 본 명세서에 나타낸 구성 또는 설계의 세부 사항을 제한할 의도는 없다. 또한, 청구범위의 용어는 특허권자가 달리 명시적이고 명확하게 정의하지 않는 한 통상적이고 일반적인 의미를 갖는다. 따라서, 상기 기재된 특정 예시적인 실시양태가 변경되거나 수정될 수 있으며, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위 및 요지 내에서 고려된다는 것이 명백하다. 본 명세서 및 본 명세서에서 참고로 인용될 수 있는 하나 이상의 특허 또는 다른 문서에서의 단어 또는 용어의 사용에 어떠한 상충이 있는 경우, 본 명세서와 일치하는 정의가 채택되어야 한다.

Claims (20)

  1. 용매 조성물로서,
    아민 옥사이드,
    폴리디메틸실록산, 및
    물
    을 포함하는, 용매 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아민 옥사이드가 5 내지 22개의 -CH2- 기를 포함하는, 용매 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아민 옥사이드가 약 30 ppm 내지 약 2,100 ppm의 양으로 존재하는, 용매 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리디메틸실록산이 약 1 ppm 내지 약 100 ppm의 양으로 존재하는, 용매 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용매 조성물이 효소 블렌드를 추가로 포함하는, 용매 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 효소 블렌드가 리파제, 셀룰라제, 아밀라제, 프로테아제, 펙티나제 또는 이들의 조합을 포함하는, 용매 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 효소 블렌드가 약 1 ppm 내지 약 100 ppm의 양으로 존재하는, 용매 조성물.
  8. 용기의 오염 제거 방법으로서,
    아민 옥사이드, 폴리디메틸실록산, 및 물을 포함하는 용매 조성물을 제공하는 단계;
    상기 용매 조성물을 용기 내로 도입하는 단계;
    상기 용매 조성물을 상기 용기에 존재하는 오염 물질의 적어도 일부와 접촉시키는 단계; 및
    상기 용기로부터 상기 용매 조성물을 방출하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오염 물질이 탄화수소, 황화수소, 금속 황화물 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 용매 조성물이 효소 블렌드를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 용매 조성물을 용기 내로 도입하는 단계가 상기 용매 조성물을 상기 용기 내에서 순환시키는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 용매 조성물을 용기 내로 도입하는 단계가 액체 비등을 포함하는, 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 용매 조성물을 용기 내로 도입하는 단계가 스팀을 용기 내로 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    스팀을 포함하는 스팀 라인 내로 상기 용매 조성물을 주입하여 상기 스팀 라인이 상기 용기 내로 스팀을 도입하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스팀이 약 50 psi 내지 약 200 psi 압력의 포화 스팀인, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 용매 조성물의 비점이 스팀 라인 중의 물의 비점과 거의 동일하도록 상기 용매 조성물의 각각의 성분의 농도를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 용매 조성물이 폐 용기로 방출되고 사용된 아민 옥사이드가 탈지 처리되는, 용기의 오염 제거 방법.
  18. 용기의 오염 제거 시스템으로서,
    아민 옥사이드, 폴리디메틸실록산 및 물을 포함하는 용매 조성물;
    스팀 라인; 및
    상기 스팀 라인 내로 상기 용매 조성물의 도입
    을 포함하는, 용기의 오염 제거 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스팀 라인이 약 50 psi 내지 약 200 psi의 압력에서 포화 스팀을 포함하는, 용기의 오염 제거 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 스팀 라인이 약 50 psi 내지 약 200 psi의 압력에서 불포화 스팀을 포함하는, 용기의 오염 제거 시스템.
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