KR20200061359A - 탄화수소 정제 과정 - Google Patents

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KR20200061359A
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무하마드 일리야스
리자 린드마르크
올레 프레이 알킬드
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할도르 토프쉐 에이/에스
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Abstract

본 발명은 탄화수소 및 사워 가스를 포함하는 사워 탄화수소 혼합물 또는 가스 혼합물의 정제를 위한 과정 및 장치에 관한 것으로서, 적어도 가스 혼합물을 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡수성 액체와 접촉하도록 보내서 정제된 오프-가스 혼합물을 제공하는 단계, 정제된 오프-가스 혼합물을 액체 탄화수소 혼합물과 접촉하도록 보내서 부화된 액체 탄화수소 혼합물을 제공하는 단계를 포함하며, 이러한 과정의 관련된 이익은 가스 혼합물로부터 황화수소를 제거하는데 효과적이면서 가스 혼합물로부터 부화된 액체 탄화수소 혼합물로 탄화수소의 높은 회수율을 가진다는 것이다. 정제되는 가스 혼합물은 천연가스, 연료 가스 또는 예를 들어 나프타, 등유, 디젤 또는 응축물 수소처리 또는 수소화분해로부터의 중간 가스 스트림일 수 있으며, 또한 추가의 구성성분, 전형적으로 수소를 포함할 수 있다.

Description

탄화수소 정제 과정
본 발명은 수율 손실이 적은, 가스 혼합물 또는 액체 탄화수소 혼합물의 정제 과정에 관한 것이다.
경질 탄화수소의 가공에서는 탄화수소로부터 황화수소를 분리하는 것이 주로 요구된다. 황화수소는 탄화수소의 공급원으로부터 존재할 수 있거나, 또는 탄화수소의 초기 가공 동안 생성될 수 있다. 아민 용액이나 다른 액체 중에 흡수에 의해 다른 가스들로부터 황화수소 및 탄소 산화물과 같은 사워 가스(sour gas)를 분리하는 것이 잘 알려져 있지만, 정제된 가스는 경질 탄화수소를 함유할 수 있고, 이것은 회수되지 않으며, 따라서 예를 들어 불꽃으로 방출되지 않을 수 있다.
탄화수소의 회수율은 경질 탄화수소를 포함하는 정제된 가스를 흡수 탄화수소와 접촉시킴으로써 증가될 수 있다는 것이 현재 확인되었다. 이 방식에서, 탄화수소의 회수율이 증가될 수 있다. 특히 적절한 흡수성 탄화수소가 이용될 수 있는 경우 이러한 과정이 유리할 수 있다. 이것은, 예를 들어 액체 탄화수소 혼합물이 수소처리된 후 액체 탄화수소 분획과 증기 분획으로 분리되는 경우이며, 액체 탄화수소 분획은 흡수성 탄화수소로서 사용될 수 있다.
본 출원의 목적을 위해, 경질 탄화수소는 50℃ 이하의 비등점을 가진 탄화수소로서 해석되어야 한다.
본 출원의 목적을 위해, 용어 Cn 탄화수소는 n개의 탄소 원자를 가진 탄화수소로서 해석되어야 하며, 예를 들어 C5 탄화수소는 펜탄 이성질체들로서 해석되어야 한다.
본 출원의 목적을 위해, 응축 오일은 천연가스 또는 오일 제조로부터의 관련 가스로부터 응축된 물질, 또는 이러한 물질과 등가의 특성을 가진, 특히 등가의 비등점을 가진 물질로서 해석되어야 한다.
본 출원의 목적을 위해, 용어 헤테로원자 탄화수소 혼합물은 그것의 일부가 수소 및 탄소 이외의 다른 원자, 예를 들어 황 및 질소를 함유하는, 탄화수소들의 혼합물로서 해석되어야 한다.
본 출원의 목적을 위해, 용어 수소처리는 수소가 전형적으로 황 또는 질소를 포함하는 헤테로원자 탄화수소와 반응함으로써 헤테로원자가 수소로 치환되고, 동시에 황화수소 및 암모니아와 같은 화합물을 방출하는 과정으로서 해석되어야 한다. 수소처리는 탄화수소 및 수소를 수반하는 다른 반응들도 커버할 수 있지만, 이러한 반응은 본 출원의 목적에서는 더 고려되지 않아도 된다.
본 출원의 목적을 위해, 용어 나프타를 포함하는 공급원료는 적어도 30중량%가 30℃ 내지 200℃의 범위에서 비등하는 공급원료로서 해석되어야 한다.
본 출원의 목적을 위해, 사워 가스는 전형적으로 다른 구성성분들과 조합하여 황화수소 및/또는 암모니아를 포함하는 가스로서 해석되어야 한다. 사워 탄화수소 혼합물은 적어도 사워 가스와 하나 이상의 탄화수소를 포함하는 혼합물로서 해석되어야 한다.
본 출원의 목적을 위해, 용어 유체 연통은, 제한은 아니지만 관을 통한 연결, 열교환기들의 동일한 열 측면을 통한 연결을 포함하는, 두 공정 요소들 사이의 임의의 실질적인 방해없는 연결로서 해석되어야 하며, 촉매 충전 반응기를 통한 연결은 배제된다.
본 출원의 목적을 위해, 리드(Reid) 증기 압력(RVP)은 ASTM-D-323 표준에 따라서 37.8℃에서 측정된 증기 압력으로서 해석되어야 한다. RVP 값은 탄화수소 혼합물 중의 경질 탄화수소의 양을 나타낼 것이다; 낮은 RVP 값은 더 높은 RVP 값을 가진 유사한 탄화수소 혼합물과 비교하여 경질 탄화수소가 더 적은 것에 상응할 것이다.
탄화수소 및 사워 가스를 포함하는 가스 혼합물의 정제를 위한 방법은:
가스 혼합물을 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡수성 액체와 접촉하도록 보내서 정제된 오프-가스 혼합물을 제공하는 단계,
정제된 오프-가스 혼합물을 액체 탄화수소 혼합물과 접촉하도록 보내서 부화된 액체 탄화수소 혼합물을 제공하는 단계
를 포함할 수 있으며, 이러한 방법의 관련된 이익은 가스 혼합물로부터 황화수소를 제거하는데 효과적이면서 가스 혼합물로부터 부화된 액체 탄화수소 혼합물로 탄화수소의 높은 회수율을 가진다는 것이다. 정제되는 가스 혼합물은 천연가스, 연료가스 또는 예를 들어 나프타, 등유, 디젤 또는 응축물 수소처리 또는 수소화분해(hydrocracking)로부터의 중간 가스 스트림일 수 있으며, 또한 추가의 구성성분, 전형적으로 수소를 포함할 수 있다.
광범한 구체예에서, 본 발명은 사워 탄화수소 혼합물의 정제를 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은:
상기 사워 탄화수소 혼합물을 분리 수단, 선택적으로 스트리퍼로 보내서 액체 탄화수소 분획 및 가스 혼합물을 제공하는 단계,
가스 혼합물을 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡수성 액체와 접촉하도록 보내서 정제된 오프-가스 혼합물을 제공하는 단계,
정제된 오프-가스 혼합물을 액체 탄화수소 혼합물과 접촉하도록 보내서 부화된 액체 탄화수소 혼합물을 제공하는 단계
를 포함하며, 이러한 방법의 관련된 이익은 황화수소를 제거하는데 효과적이면서 사워 탄화수소 혼합물로부터 부화된 액체 탄화수소 혼합물로 탄화수소의 높은 회수율을 가진다는 것이다. 사워 탄화수소 혼합물은 수소처리 유닛의 분리 섹션으로부터의 생성물, 수소화분해장치 분별 섹션에서의 중간 스트림 또는 미정제 오일 증류 유닛으로부터의 생성물일 수 있다.
추가의 구체예에서, 사워 가스에 대해 친화성을 가진 상기 흡수성 액체는 30℃ 또는 50℃ 내지 60℃ 또는 90℃의 범위의 온도 및 대기압 내지 30 barg의 범위의 압력을 가지며, 흡수성 액체가 이 온도에서 작동하는 방법의 관련된 이익은 황화수소 및 암모니아의 포착에 효과적이면서, 정제된 가스의 목적지의 압력과 일치하는 압력에서, 예를 들어 불꽃으로 보내지는 오프-가스에 대해 0-1 barg, 연료 가스 시스템에 대해 6-12 barg 또는 수소 회수에 대해 25-30 barg에서 작동한다는 것이다.
추가의 구체예에서, 상기 흡수성 액체는 아민, 예컨대 모노에탄올아민, 디에탄올아민 및 메틸 디에탄올아민을 포함하는 군으로부터 선택된 아민, 무기 염기, 예컨대 NaOH, KOH, NaHCO3 또는 NaH2CO3, 이온성 액체 또는 메탄올, 폴리에틸렌 글리콜의 디메틸에테르, 프로필렌 카보네이트 및 n-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 물리적 용매를 포함하며, 이러한 흡수성 액체의 관련된 이익은 황화수소 및 암모니아와 같은 사워 가스를 흡수하는데 매우 효과적이라는 것이다.
추가의 구체예에서, 상기 액체 탄화수소 혼합물은 상기 가스 혼합물과 접촉되었을 때 30℃ 또는 40℃ 내지 60℃ 또는 70℃의 범위의 온도를 가지며, 흡수성 액체가 이 온도에서 작동하는 방법의 관련된 이익은 C1-C5 탄화수소의 포집에 효과적이면서, 예를 들어 공기 냉각에 의해 달성될 수 있는 50℃ 내지 70℃로 냉각을 제한하거나 또는 아마도 예를 들어 30℃ 내지 50℃로 수냉에 의해 더 냉각함으로써 냉각 비용이 최적화된다는 것이다.
추가의 구체예에서, 상기 액체 탄화수소 혼합물은 상기 액체 탄화수소 분획의 적어도 일부를 포함하며, 이러한 방법의 관련된 이익은 액체 탄화수소 혼합물의 첨가가 필요하지 않다는 것이다.
추가의 구체예에서, 상기 사워 탄화수소 혼합물은 30℃ 내지 200℃의 범위에서 비등하는, 적어도 30중량%를 포함하며, 이러한 방법의 관련된 이익은 휘발성이 높은 경질 탄화수소 혼합물의 가스 정제를 수반함에도 불구하고 탄화수소의 높은 회수율을 제공한다는 것이다.
추가의 구체예에서, 상기 사워 탄화수소 혼합물은 50℃ 아래에서 비등하는 탄화수소를 적어도 2 중량%, 5 중량% 또는 10 중량% 포함하며, 이러한 방법의 관련된 이익은 휘발성이 높은 경질 탄화수소 혼합물의 가스 정제를 수반함에도 불구하고 경질 탄화수소의 높은 회수율에 대한 필요성을 가진다는 것이다.
본 발명의 추가의 양태는 헤테로원자 탄화수소 혼합물로부터 정제된 탄화수소 혼합물을 제조하는 방법에 관한 것이며, 이것은 사워 탄화수소 혼합물의 정제를 위한 방법의 단계들을 포함하고, 여기서 상기 헤테로원자 탄화수소 혼합물은 수소처리 조건하에서 수소처리에서 촉매 활성인 물질과 접촉하도록 보내져 사워 탄화수소 혼합물을 제공하며, 이러한 방법의 관련된 이익은 최소 수율 손실하에 헤테로원자 탄화수소의 수소처리를 제공할 수 있는 능력이다.
추가의 구체예에서, 상기 수소처리 조건은 250℃ 또는 320℃ 내지 410℃ 또는 450℃의 온도, 10 barg 또는 20 barg 내지 60 barg 또는 100 barg의 압력 및 0.5 m3/m3/h 또는 1 m3/m3/h 내지 4 m3/m3/h 또는 8 m3/m3/h의 액체 시간 공간 속도를 수반하고, 수소처리에서 촉매 활성인 상기 물질은 선택적으로 코발트 또는 니켈과 조합되고 알루미나, 실리카 및 알루미나-실리카와 같은 담지 물질을 포함하는 담지체 상에 담지된 몰리브데늄 또는 텅스텐을 포함하며, 이러한 조건의 관련된 이점은 수소처리에서 매우 효과적이라는 것이다.
추가의 구체예에서, 상기 헤테로원자 탄화수소 혼합물은 응축 오일, 나프타를 포함하는 공급원료 또는 수소화분해 과정으로부터의 생성물이며, 관련된 이점은 정제로부터 최소 수율 손실을 제공한다는 것이다.
본 발명의 추가의 양태는, 각각 가스 입구, 가스 출구, 액체 입구 및 액체 출구를 가진 사워 가스 흡수기 및 오일 흡수기를 포함하는 탄화수소 및 황화수소를 포함하는 가스 혼합물의 정제를 위한 공정 유닛에 관한 것이며, 여기서 상기 가스 혼합물은 상기 사워 가스 흡수기의 가스 입구로 보내지고, 상기 사워 가스 흡수기의 가스 출구는 상기 오일 흡수기 가스 입구와 유체 연통하며, 상기 오일 흡수기 액체 출구는 정제된 액체 탄화수소 혼합물을 제공하고, 이러한 공정 플랜트의 관련된 이익은 경질 탄화수소의 상기 액체 탄화수소 혼합물로의 높은 회수율과 그에 따른 정제 동안의 최소 수율 손실을 제공한다는 것이다.
추가의 구체예에서, 공정 유닛은 입구, 증기 출구, 액체 출구 및 선택적으로 스트리핑 매체 입구를 가진 분리 수단을 더 포함하며, 여기서 상기 사워 탄화수소 혼합물은 분리 수단의 상기 입구로 보내지고, 분리 수단의 증기 출구는 사워 가스 흡수기의 가스 입구와 유체 연통하며, 분리 수단의 액체 출구는 선택적으로 오일 흡수기의 액체 입구와 유체 연통하고, 이러한 방법의 관련된 이익은 황화수소 제거에 효과적이면서 사워 탄화수소 혼합물로부터 부화된 액체 탄화수소 혼합물로 탄화수소의 높은 회수율을 가진다는 것이다.
본 발명의 추가의 양태는 입구 및 출구를 가진 수소처리 반응기를 포함하는, 헤테로원자 탄화수소 혼합물로부터 정제된 탄화수소 혼합물을 제조하기 위한 공정 플랜트에 관한 것이며, 상기 수소처리 반응기는 수소처리에서 촉매 활성인 물질을 함유하고, 여기서 헤테로원자 탄화수소 혼합물은 수소처리 반응기의 입구로 보내지며, 수소처리 반응기의 출구는 분리 수단의 입구와 유체 연통하고, 이러한 공정 플랜트의 관련된 이익은 최소 수율 손실하에 헤테로원자 탄화수소 혼합물의 수소처리를 제공할 수 있는 능력이다.
탄화수소의 가공에서, 황 및 질소와 같은 헤테로원자의 제거는 탄화수소의 가공성뿐만 아니라 최종 생성물의 품질에도 중요하다. 이 제거는 수소처리에 의해 통상적으로 이루어지며, 그 결과 정제된 탄화수소와 혼합된 사워 가스를 포함하는 생성물이 얻어진다.
공급원료가 경질 분획을 포함하는 경우, 또는 수소화분해가 공정 중 일어나는 경우, 생성물도 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄을 포함하는 경질 탄화수소를 포함할 수 있으며, 수소처리는 전형적으로 과잉의 수소의 존재하에 수행되므로, 생성물 혼합물은 세 가지 범주의 생성물, 즉 폐 가스, 수소 및 탄화수소를 함유할 것이며, 이상적인 과정에서 이들은 분리될 것이다.
선택적 흡수 매체에서의 선택적 흡수에 의한 사워 폐 가스의 제거는 정제소에서 통상적인 일이다. 이러한 선택적 흡수 매체는 아민, 예컨대 모노에탄올아민, 디에탄올아민 또는 메틸 디에탄올아민, 무기 염기, 예컨대 NaOH, KOH, NaHCO3 또는 NaH2CO3, 이온성 액체, 물리적 용매, 예컨대 메탄올, 폴리에틸렌글리콜의 디메틸에테르, 프로필렌 카보네이트 또는 n-메틸-2-피롤리돈을 포함할 수 있지만, 다른 흡수 매체도 사용될 수 있다.
전용 PSA 유닛에서, 수소처리 섹션에서, 또는 수소 플랜트에서 수소 생성물과 함께 경질 탄화수소로부터 수소의 분리가 또한 수행될 수 있지만, 이것이 수행되지 않는 경우, 공정 가열에 사용되거나 또는 아마도 수소 생성으로 보내지는, 경질 탄화수소의 양의 손실이 용인될 수 있다. 액체 탄화수소 혼합물에서 경질 탄화수소의 양은 레이드 증기 압력(RVP)에 반영될 것이며, 따라서 탄화수소 혼합물에 대한 최소 RVP 값을 특정하는 것은 경질 탄화수소의 높은 회수율을 분명히 한정할 것이다. 그러나, RVP 규격은, 예를 들어 과도한 증기 압력을 피하면서 점화를 위한 충분한 증기 압력을 보장하기 위해, 나프타 및 가솔린에 특별히 존재하며, 이것은 고온에서 연료를 펌핑할 수 있는 능력을 제한할 수 있다.
이제 본 발명에 따라서 경질 탄화수소가 액체 탄화수소 혼합물에서 흡수에 의해 회수되는 경우 이러한 수율 손실이 방지될 수 있는 것이 실현되었다. 경질 탄화수소는 수소에 비해서 액체 탄화수소 혼합물에서 상당히 더 높은 용해도를 가지며, 따라서 정제된 탄화수소 혼합물을 흡수기 중의 액체 탄화수소 혼합물과 접촉하도록 보내는 것은 수소의 유의한 제거 없이 경질 탄화수소를 기체상에서 액체상으로 효과적으로 전달할 것이다. 그 결과는 수소 및 아주 적은 부분의 경질 탄화수소를 포함하는 기체상과 더 많은 부분의 경질 탄화수소를 가진 액체 탄화수소 혼합물일 것이다.
이러한 방법은 적절한 액체 탄화수소 혼합물이 공정 중 이미 이용될 수 있는 경우 특히 타당하다. 이것은, 예를 들어 기체상 탄화수소와 나프타 또는 응축 오일과 같은 액체 탄화수소를 포함하는 공급원료가 수소처리되고, 다른 탄화수소 공급원료도 수율 회수율의 유사한 증가를 필요로 할 수 있는 경우, 예를 들어 설계에 의해서 또는 공정 중 부반응으로 인해서 열분해 활성을 동반한 공정이 이용되는 경우이다.
본 발명의 한 구체예는 스트리퍼 중의 액체로부터 증기의 분리를 수반한다. 스트리퍼가 리보일링 스트리퍼로서 구성되는 경우, 스트리핑 매체는 증발된 원료이고, 따라서 스트리핑 매체의 첨가가 필요하지 않다. 또는, 스트리퍼는 외부 공급원으로부터 스팀, 연료 가스 또는 수소와 같은 스트리핑 매체를 수용할 수 있다.
스트리퍼의 작동에서, 스트리핑 매체의 양(즉, 리보일링 스트리퍼의 경우 리보일러의 듀티)은 스트리퍼에서 제거되는 황화수소의 양에 영향을 미칠 것이다. 이에 더하여, 증기상 중의 생성물의 방출을 제한하기 위해, 스트리퍼에는 응축기가 장착될 것이다.
오일 흡수기의 추가에 의해, 증기상 중의 생성물의 방출을 제어하는 능력이 증가되는데, 그 이유는 오일 흡수기가 응축기에 의해 회수되지 않았던 생성물을 회수할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명에 따른, 탄화수소 및 사워 가스를 포함하는 가스 혼합물의 정제를 위한 과정을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른, 헤테로원자 탄화수소 혼합물의 정제를 위한 과정을 도시한다.
도 3은 선행기술에 따른, 헤테로원자 탄화수소 혼합물의 정제를 위한 과정을 도시한다.
도면에 도시된 요소들:
2: 헤테로원자 탄화수소 혼합물
4: 수소처리 섹션
6: 사워 탄화수소 혼합물
8: 스트리퍼
10: 가스 혼합물
12: 스트리퍼로부터의 액체 탄화수소 분획
14: 사워 가스 흡수기
16: 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡수성 액체
18: 사워 가스에 부화된 흡수성 액체
20: 정제된 오프-가스
22: 오일 흡수기
24: 액체 탄화수소 혼합물
26: 부화된 액체 탄화수소 혼합물
28: 오프-가스
30: 액체 탄화수소 생성물
도 1에는 탄화수소 및 사워 가스 불순물을 포함하는 가스 혼합물(10)의 정제를 위한 과정이 도시된다. 가스 혼합물은 수소를 포함하는 다른 구성성분들을 함유할 수도 있다. 가스 혼합물(10)은 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡착성 액체를 함유하는 사워 가스 흡수기의 가스 입구로 보내진다. 사워 가스 흡수기(14)는 희박 사워 가스 흡수성 액체(16)를 위한 입구, 부화 사워 가스 흡수성 액체(18)를 위한 출구 및 정제된 오프-가스(20)를 위한 출구를 더 가진다. 정제된 오프-가스(20)는 액체 탄화수소 혼합물을 함유하는 오일 흡수기(22)의 액체 입구로 보내진다. 오일 흡수기(22)는 희박 액체 탄화수소 혼합물(24)을 위한 입구, 최종 정제된 오프-가스(28)를 위한 출구 및 부화된 액체 탄화수소 혼합물(26)을 위한 출구를 더 가진다. 결과적으로, 부화된 액체 탄화수소 혼합물은 경질 탄화수소를 흡수할 것이고, 따라서 증가된 탄화수소 회수율에 기여한다.
도 2에는 헤테로원자 탄화수소 혼합물(2)의 정제를 위한 과정이 도시된다. 헤테로원자 탄화수소 혼합물(2)은, 예를 들어 응축 오일, 나프타를 포함하는 공급원료 또는 나프타를 포함하는 수소화분해 과정으로부터의 생성물일 수 있다. 헤테로원자 탄화수소 혼합물(2)은 본 분야에 공지된 것과 같이, 반응기뿐만 아니라 가스 루프 및 분리기를 포함하는 수소처리 섹션(4)으로 보내진다. 반응기는 수소처리 조건하에서 작동하는 수소처리에서 촉매 활성인 물질을 함유한다. 이 물질은 전형적으로 6족에 속한 비 금속 및 8/9/10족에 속한 비 금속을 포함할 것이며, 대개는 주로 알루미나, 실리카 또는 알루미나-실리카와 같은 적절한 담지체 상의 Ni 또는 Co와 조합된 Mo 또는 W이다. 수소처리 섹션(4)의 출구로부터 사워 탄화수소 혼합물(6)이 인출되며, 여기서 황이나 질소와 같은 헤테로원자는 황화수소 또는 암모니아와 같은 무기 가스로 전환된다. 사워 탄화수소 혼합물(6)은 분리 수단의 원료 입구로 보내지며, 여기서 분리 수단은 원료 입구, 액체 출구 및 증기 출구를 가진 스트리퍼(8)이다. 사워 탄화수소 혼합물(6)에 더하여, 스트리퍼는 스트리핑 매체를 수용할 수 있지만, 통상적으로 증발에 의해 스트리핑 매체를 제공하는 리보일링에 의해 작동할 것이며, 따라서 외부에서 공급되는 스트리핑 매체로 인한 비용 및 희석이 회피된다. 생성물은 증기 출구로부터 인출된 탄화수소 및 사워 가스를 포함하는 가스 혼합물(10), 및 액체 스트리퍼 생성물(12)로 분리된다. 가스 혼합물(10)은 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡수성 액체를 함유하는 사워 가스 흡수기(14)의 가스 입구로 보내진다. 사워 가스 흡수기(14)는 희박 사워 가스 흡수성 액체(16)를 위한 입구, 부화 사워 가스 흡수성 액체(18)를 위한 출구 및 정제된 오프-가스(20)를 위한 출구를 더 가진다. 정제된 오프-가스(20)는 액체 탄화수소 혼합물을 함유하는 오일 흡수기(22)의 액체 입구로 보내진다. 오일 흡수기(22)는 희박 액체 탄화수소 혼합물(24)을 위한 입구, 최종 정제된 오프-가스(28)를 위한 출구 및 부화된 액체 탄화수소 혼합물(26)을 위한 출구를 더 가진다. 도 2에서 적어도 어떤 양의 액체 스트리퍼 생성물(12)이 희박 액체 탄화수소 혼합물(24)로서 오일 흡수기로 보내지고, 부화된 액체 탄화수소 혼합물(26)이 희박 액체 탄화수소 혼합물(24)과 조합되어 탄화수소 생성물이 형성된다.
대안의 구체예에서, 희박 액체 탄화수소 혼합물(24)은 어떤 양의 액체 스트리퍼 생성물(12) 대신, 외부 공급원으로부터 제공될 수 있다.
도 3에는 선행기술에 따른 헤테로원자 탄화수소 혼합물(2)의 정제를 위한 과정이 도시된다. 헤테로원자 탄화수소 혼합물(2)은 응축 오일 또는 나프타일 수 있다. 헤테로원자 탄화수소 혼합물(2)은 수소처리 반응기(4)로 보내진다. 수소처리 반응기의 출구로부터 사워 탄화수소 혼합물(6)이 인출되며, 여기서 황이나 질소와 같은 헤테로원자는 황화수소 또는 암모니아와 같은 무기 가스로 전환된다. 사워 탄화수소 혼합물(6)은 분리 수단의 원료 입구로 보내지며, 여기서 분리 수단은 원료 입구, 액체 출구 및 증기 출구를 가진 스트리퍼(8)이다. 사워 탄화수소 혼합물(6)에 더하여, 스트리퍼는 스트리핑 매체를 수용할 수 있거나, 또는 리보일링에 의해 작동할 수 있다. 스트리퍼에서 사워 탄화수소 혼합물은 증기 출구로부터 인출된 탄화수소 및 사워 가스를 포함하는 가스 혼합물(10), 및 액체 스트리퍼 생성물(12)로 분리된다. 가스 혼합물(10)은 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡수성 액체를 함유하는 사워 가스 흡수기(14)의 가스 입구로 보내진다. 사워 가스 흡수기(14)는 희박 사워 가스 흡수성 액체(16)를 위한 입구, 부화 사워 가스 흡수성 액체(18)를 위한 출구 및 정제된 오프-가스(20)를 위한 출구를 더 가진다. 정제된 오프-가스(20)는 불꽃으로 보내지고, 액체 스트리퍼 생성물(12)은 추가 정제 작업으로 보내진다.
실시예
제1 세트의 실시예에서, 응축 오일의 스트림의 탈황을 위한, 개시된 것과 같은 과정의 작업인 실시예 1 및 2가 오일 흡수기가 없는 선행기술에 따른 과정과 비교된다.
제2 세트의 실시예에서, 나프타의 스트림의 탈황을 위한, 개시된 것과 같은 과정의 작업인 실시예 3 및 4가 오일 흡수기가 없는 선행기술에 따른 과정과 비교된다.
실시예 1에서, 표 1에 특정된 응축 오일을 334℃, 46 barg, LHSV 3.5 l/NL에서 알루미나 담지체 상의 코발트 몰리브데늄 촉매 위에서 수소처리했고, 이어서 스트리퍼의 상단에서 하단까지 6.7 barg 압력 및 58℃ 내지 218℃에서 작동하는 스트리퍼에서 스트리핑했다. 스트리퍼로부터의 증기상을 가스 혼합물로서 사워 가스 흡수기로 보냈고, 여기서 63℃의 온도에서 메틸 디에탄올아민을 포함하는 흡수제에 황화수소를 포집했다.
실시예 2에서, 표 1에 특정된 생성물을 실시예 1에서와 동일한 조건하에서 수소처리 및 스트리핑했다. 스트리퍼로부터의 증기상을 가스 혼합물로서 사워 가스 흡수기(63℃에서 작동하는)로 보냈다. 사워 가스 흡수기로부터의 정제된 가스 혼합물을 오일 흡수기로 보냈고, 여기서 67℃에서 어떤 양의 탄화수소를 액체 탄화수소 혼합물에 회수했다. 원하는 생성물의 RVP를 충족하도록 액체 탄화수소 혼합물의 유속을 조정했고, 따라서 필요한 규격을 충족하는 생성물이 최적 수율로 제공된다. 이 과정은 도 2에 도시된 과정에 상응한다.
표 2는 실시예 1과 2의 비교를 나타낸다. 실시예 2의 생성물이 실시예 1의 생성물과 비교하여 더 높은 RVP를 가지며 실시예 2의 수율이 1% 더 높지만 두 실시예에 따른 H2S 함량은 동일하다는 것을 알 수 있다.
실시예 3에서, 표 3에 특정된 나프타 공급원료를 334℃, 46 barg, LHSV 3.5 l/NL에서 알루미나 담지체 상의 코발트 몰리브데늄 촉매 위에서 수소처리했고, 이어서 스트리퍼의 상단에서 하단까지 6.7 barg 압력 및 58℃ 내지 218℃에서 작동하는 스트리퍼에서 스트리핑했다. 스트리퍼로부터의 증기상을 가스 혼합물로서 사워 가스 흡수기로 보냈고, 여기서 60℃의 온도에서 메틸 디에탄올아민을 포함하는 흡수제에 80℃에서 황화수소를 포집했다.
실시예 4에서, 표 3에 특정된 생성물을 실시예 3에서와 동일한 조건하에서 수소처리 및 스트리핑했다. 스트리퍼로부터의 증기상을 가스 혼합물로서 사워 가스 흡수기(80℃에서 작동하는)로 보냈다. 사워 가스 흡수기로부터의 정제된 가스 혼합물을 오일 흡수기로 보냈고, 여기서 60℃에서 어떤 양의 탄화수소를 액체 탄화수소 혼합물에 회수했다. 원하는 생성물의 RVP를 충족하도록 액체 탄화수소 혼합물의 유속을 조정했고, 따라서 필요한 규격을 충족하는 생성물이 최적 수율로 제공된다. 이 과정은 도 2에 도시된 과정에 상응한다.
표 4는 실시예 3과 4의 비교를 나타낸다. 실시예 2의 생성물이 실시예 1의 생성물과 비교하여 더 높은 RVP를 가지며 실시예 2의 수율이 1% 더 높지만 두 실시예에 따른 H2S 함량은 동일하다는 것을 알 수 있다.
두 세트의 실시예로부터 선행기술에 비하여 본 발명에 따른 작업에 의해 과정의 수율이 증가될 수 있으며 RVP 규격에도 잘 맞다는 것을 알 수 있다.
원료 타입 응축 오일
비중 SG 60/60F 0.798
황 함량 ppm wt 290
증류 곡선　 ASTM D 86
IBP ℃ 45
5% ℃ 72
10% ℃ 96
30% ℃ 128
50% ℃ 221
70% ℃ 230
90% ℃ 340
비교
RVP H2S 수율
PSIA ppm wt 상대적
실시예 1 오일 흡수기 없음 2.2 9.1 100
실시예 2 오일 흡수기 있음 8.1 9.1 101
원료 종류 나프타
비중 SG 60/60F 0.711
황 함량 ppm wt 300
총 질소 ppmwt 0.6
증류 곡선 ASTM D 86
IBP ℃ 59
5% ℃ 59.4
10% ℃ 61
30% ℃ 78
50% ℃ 100
70% ℃ 109
90% ℃ 135
비교
RVP H2S 수율
PSIA ppm wt 상대적
실시예 3 오일 흡수기 없음 5.2 0.025 100.0
실시예 4 오일 흡수기 있음 12.0 0.025 101.3

Claims (13)

  1. 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법으로서,
    a. 상기 사워 탄화수소 혼합물을 분리 수단, 선택적으로 스트리퍼로 보내서 액체 탄화수소 분획 및 가스 혼합물을 제공하는 단계,
    b. 가스 혼합물을 사워 가스에 대해 친화성을 가진 흡수성 액체와 접촉하도록 보내서 정제된 오프-가스 혼합물을 제공하는 단계,
    c. 정제된 오프-가스 혼합물을 액체 탄화수소 혼합물과 접촉하도록 보내서 부화된 액체 탄화수소 혼합물을 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 탄화수소 혼합물은 상기 가스 혼합물과 접촉했을 때 30℃ 또는 40℃ 내지 60℃ 또는 70℃의 범위의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 사워 가스에 대해 친화성을 가진 상기 흡수성 액체는 30℃ 또는 50℃ 내지 60℃ 또는 90℃의 범위의 온도 및 대기압 내지 30 barg의 범위의 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 흡수성 액체는 아민, 예컨대 모노에탄올아민, 디에탄올아민 및 메틸 디에탄올아민을 포함하는 군으로부터 선택된 아민, 무기 염기, 예컨대 NaOH, KOH, NaHCO3 또는 NaH2CO3, 이온성 액체 또는 메탄올, 폴리에틸렌 글리콜의 디메틸 에테르, 프로필렌 카보네이트 및 n-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 물리적 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 탄화수소 혼합물은 상기 액체 탄화수소 분획의 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사워 탄화수소 혼합물은 30℃ 내지 200℃의 범위에서 비등하는, 적어도 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사워 탄화수소 혼합물은 30℃ 아래에서 비등하는 탄화수소를 적어도 2 중량%, 5 중량% 또는 10 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 사워 탄화수소 혼합물의 정제 방법의 단계들을 포함하는, 헤테로원자 탄화수소 혼합물로부터 정제된 탄화수소 혼합물을 제조하는 방법으로서, 상기 헤테로원자 탄화수소 혼합물이 수소처리 조건하에서 수소처리에서 촉매 활성인 물질과 접촉하도록 보내져서 사워 탄화수소 혼합물을 제공하는 것인 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 수소처리 조건은 250℃ 또는 320℃ 내지 410℃ 또는 450℃의 온도, 10 barg 또는 20 barg 내지 60 barg 또는 100 barg의 압력, 및 0.5 m3/m3/h 또는 1 m3/m3/h 내지 4 m3/m3/h 또는 8 m3/m3/h의 액체 시간 공간 속도를 수반하고, 수소처리에서 촉매 활성인 상기 물질은 선택적으로 코발트 또는 니켈과 조합되고 알루미나, 실리카 및 알루미나-실리카와 같은 담지 물질을 포함하는 담지체 상에 담지된 몰리브데늄 또는 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 하는 정제된 탄화수소 혼합물의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 헤테로원자 탄화수소 혼합물은 응축 오일, 나프타를 포함하는 공급원료 또는 나프타를 포함하는 수소화분해 과정으로부터의 생성물인 것을 특징으로 하는 정제된 탄화수소 혼합물의 제조 방법.
  11. 각각 가스 입구, 가스 출구, 액체 입구 및 액체 출구를 가진 사워 가스 흡수기 및 오일 흡수기를 포함하는 탄화수소 및 황화수소를 포함하는 가스 혼합물의 정제를 위한 공정 유닛으로서, 상기 가스 혼합물은 상기 사워 가스 흡수기의 가스 입구로 보내지고, 상기 사워 가스 흡수기의 가스 출구는 상기 오일 흡수기 가스 입구와 유체 연통하며, 상기 오일 흡수기 액체 출구는 부화된 액체 탄화수소 혼합물을 제공하는 공정 유닛.
  12. 제 11 항에 따른 공정 유닛, 및 입구, 증기 출구, 액체 출구 및 선택적으로 스트리핑 매체 입구를 가진 분리 수단을 포함하는, 사워 탄화수소 혼합물의 정제를 위한 공정 유닛으로서, 상기 사워 탄화수소 혼합물은 분리 수단의 상기 입구로 보내지고, 분리 수단의 증기 출구는 사워 가스 흡수기의 가스 입구와 유체 연통하며, 분리 수단의 액체 출구는 선택적으로 오일 흡수기의 액체 입구와 유체 연통하는 공정 유닛.
  13. 입구 및 출구를 가진 수소처리 반응기를 포함하는, 헤테로원자 탄화수소 혼합물로부터 정제된 탄화수소 혼합물의 제조를 위한 공정 플랜트로서, 상기 수소처리 반응기는 수소처리에서 촉매 활성인 물질을 함유하며, 상기 헤테로원자 탄화수소 혼합물은 수소처리 반응기의 입구로 보내지고, 수소처리 반응기의 출구는 분리 수단의 입구와 유체 연통하는 공정 플랜트.
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