KR20210074334A - 겔 투과 크로마토그래피(gpc)에 의한 원유 특성화 시스템 및 방법 - Google Patents
겔 투과 크로마토그래피(gpc)에 의한 원유 특성화 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
원유 샘플의 밀도 및 겔 투과 크로마토그래피 데이터로부터 원유 및 이의 분획의 세탄가, 유동점, 흐림점, 아닐린점, 및/또는 옥탄가를 계산하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
Description
발명의 분야
본 발명은 겔 투과 크로마토그래피에 의한 원유 샘플의 평가를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
원유는 약 1500만년 내지 5억년 전에 진흙 및 미사의 연속적인 층 아래에 매립된 수생, 주로 해양성 생물 유기체 및/또는 육상 식물의 분해 및 변형으로 인해 발생한다. 이들은 필수적으로 수천 가지의 다른 탄화수소의 매우 복잡한 혼합물이다. 원산지에 따라, 오일은 주로 다양한 비율의 직쇄 및 분지쇄의 파라핀, 시클로파라핀 및 나프텐계, 방향족 및 다핵성 방향족 탄화수소를 함유한다. 이들 탄화수소는 분자 내 탄소 원자의 수 및 배열에 따라 일반적인 온도 및 압력 조건 하에서 기체, 액체, 또는 고체일 수 있다.
원유는 지역마다 및 유전마다 그의 물리적 및 화학적 특성이 매우 다양하다. 원유는 이들이 함유하는 탄화수소의 특성에 따라 일반적으로 세 그룹으로 분류된다: 파라핀계, 나프텐계, 아스팔트계 및 이들의 혼합물. 차이점은 다양한 분자 유형과 크기의 상이한 비율에 기인한다. 한 원유는 주로 파라핀을 함유할 수 있고, 다른 원유는 주로 나프텐을 함유할 수 있다. 파라핀계든 나프텐계든 한 원유는 다량의 더 경질의 탄화수소를 함유할 수 있고 이동성이 있거나 용존 가스를 함유할 수 있으며; 다른 원유는 주로 더 중질의 탄화수소로 구성될 수 있고 용존 가스가 거의 없거나 전혀 없이 점성이 매우 높을 수 있다. 또한, 원유는 원유 분획의 정제 공정에 영향을 미치는 양으로 황, 질소, 니켈, 바나듐 및 기타 원소를 함유하는 헤테로원자를 포함할 수 있다. 경질 원유 또는 응축물은 0.01 W%의 낮은 농도로 황을 함유할 수 있는 반면에, 중질 원유는 5-6 W%까지 함유할 수 있다. 마찬가지로, 원유의 질소 함량은 0.001-1.0 W% 범위일 수 있다.
원유의 특성은 이로부터 제조될 수 있는 제품의 특성 및 특수 용도에 대한 이의 적합성을 어느 정도 좌우한다. 나프텐계 원유는 아스팔트 역청 생산에, 파라핀계 원유는 왁스에 더 적합할 것이다. 나프텐계 원유, 및 훨씬 더 방향족인 원유는 온도에 민감한 점도의 윤활유를 산출할 것이다. 그러나, 요망되는 많은 종류의 제품을 생산하기 위한 다양한 원유의 사용에 있어서 현대의 정제 방법에는 더 큰 유연성이 존재한다.
원유 어세이는 벤치마킹 목적으로 원유의 특성을 결정하는 전통적인 방법이다. 원유는 상이한 비등점의 분획을 제공하기 위해 실제 비등점(TBP) 증류 및 분별이 수행된다. 원유 증류는 미국 표준 시험 협회(ASTM) 방법 D 2892를 사용하여 수행된다. 공통 분획 및 이들의 공칭 비등점은 표 1에 제공된다.
그 후, 이들 원유 분획의 산출량, 조성, 물리적 및 지표 특성(indicative properties)은 해당되는 경우에 원유 어세이 워크업 계산 중에 결정된다. 원유 어세이에서 수득된 전형적인 조성 및 특성 정보는 표 2에 제공된다.
증류 유분의 수 및 관련된 분석의 수로 인해, 원유 어세이 워크업은 비용 및 시간이 많이 소요된다.
전형적인 정유 공장에서, 원유는 먼저 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 황화 수소를 포함하는 사워 가스 및 경질 탄화수소, 나프타(36-180℃), 등유(180-240℃), 경유(240-370℃) 및 상압 잔사유(> 370℃)를 분리하기 위해 상압 증류 컬럼에서 분별된다. 상압 증류 컬럼 유래의 상압 잔사유는 정유 공장의 구성에 따라 중유로 사용되거나 감압 증류 장치로 보내진다. 감압 증류로부터 수득된 주 생성물은 370-520℃ 범위에서 비등하는 탄화수소 및 520℃ 초과에서 비등하는 탄화수소를 포함하는 감압 잔사유를 포함하는 감압 경유이다. 원유 어세이 데이터는 일반적으로 이들 유분의 개별적인 분석으로부터 획득되어 정유 공장이 원유 분획의 일반적인 조성 및 특성을 이해하는 데 도움을 주어 분획이 적절한 정제 장치에서 가장 효율적이고 경제적으로 처리될 수 있도록 한다. 지표 특성은 엔진/연료 성능 또는 유용성 또는 유동 특성 또는 조성을 결정하기 위해 사용된다. 이하, 설명과 함께 지표 특성 및 그들의 결정 방법이 제공된다.
ASTM D613 방법에 의해 결정된 디젤 연료유의 세탄가는 정 표준 연료와 비교한 점화 지연을 측정하는 표준 단일 실린더 테스트 엔진에서 결정된 바와 같은 디젤 연료의 점화 품질의 척도를 제공한다. 세탄가가 높을수록, 더 높은 속도에 쉽게 도달할 수 있고; 직접 분사 엔진이 가동될 것이며; 가동 후에 백연 및 디젤 노크가 덜 나올 것이다. 디젤 연료유의 세탄가는 표준 작동 조건 하에서 테스트 엔진 내에서 그의 연소 특성과 공지된 세탄가의 참조 연료의 블렌드에 대한 연소 특성을 비교하여 결정된다. 이는 특정 점화 지연을 얻기 위해 샘플과 두 개의 브라케팅 참조 연료 각각에 대한 압축비(핸드 휠 판독값)를 변화하는 브라케팅 핸드 휠 절차를 사용하여 수행되고, 따라서 핸드 휠 판독값의 관점에서 세탄가의 내삽을 허용한다.
ASTM D2500 방법에 의해 결정되는 흐림점은 윤활유 또는 증류 연료가 표준 조건 하에서 냉각되는 경우에 왁스 결정의 구름이 나타나는 온도이다. 흐림점은 저온 날씨 조건 하에서 재료가 필터 또는 작은 구멍을 막는 경향을 나타낸다. 시료는 특정 속도로 냉각되고 주기적으로 검사된다. 테스트 용기 바닥에서 구름이 처음 관찰되는 온도가 흐림점으로 기록된다. 이러한 테스트 방법은 오직 40 mm 두께의 층에서 투명하고, 흐림점이 49℃ 미만인 석유 제품 및 바이오 디젤 연료에만 적용된다.
ASTM D97 방법에 의해 결정되는 석유 제품의 유동점은 저온 작동 온도에서 오일 또는 증류 연료유가 유동하는 능력을 나타내는 지표이다. 이는 규정된 조건 하에서 냉각되는 경우 유체가 유동할 최저 온도이다. 예비 가열 후, 샘플은 특정 속도로 냉각되고, 유동 특성은 3℃ 간격으로 검사된다. 시료의 움직임이 관찰되는 최저 온도가 유동점으로 기록된다.
ASTM D611 방법에 의해 결정되는 아닐린점은 동일한 부피의 아닐린 및 탄화수소 연료 또는 윤활유 베이스 스톡이 완전히 혼화될 수 있는 최저 온도이다. 탄화수소 블렌드의 방향족 함량의 측정은 베이스 스톡의 용해력(solvency) 또는 증류 연료의 세탄가를 예측하기 위해 사용된다. 특정 부피의 아닐린 및 샘플, 또는 아닐린 및 샘플과 n-헵탄은 튜브에 넣어지고, 기계적으로 혼합된다. 혼합물은 두 상이 혼화될 때까지 제어된 속도로 가열된다. 그 후 혼합물은 제어된 속도로 냉각되고, 두 개의 개별 상이 다시 형성되는 온도가 아닐린점 또는 혼합된 아닐린점으로 기록된다.
ASTM D2699 또는 D2700 방법에 의해 결정되는 옥탄가는 불꽃 점화 엔진에서 폭발을 방지하는 연료의 능력의 척도이다. 표준 단일 실린더에서 측정되고, 가변 압축비 엔진을 정 표준 연료와 비교한다. 온화한 조건 하에서, 엔진은 리서치 옥탄가(RON)를 측정하는 반면, 가혹한 조건 하에서 엔진은 모터 옥탄가(MON)를 측정한다. 법률에 따라 디스펜스 펌프에 옥탄가를 게재해야 하는 경우, 앤티녹 지수(AKI)가 사용된다. 이는 RON 및 MON의 산술 평균, 즉 (R+M)/2이다. 이는 평균적인 자동차가 연료에 어떻게 반응하는가 대한 척도인 도로 옥탄가와 유사하다.
종래 경유 또는 나프타 분획의 이러한 특성을 결정하기 위해서, 이들 분획은 원유로부터 증류한 다음에 힘들고, 비싸고, 시간이 많이 소요되는 다양한 분석 방법을 이용하여 측정/확인되어야 한다.
본 발명은 겔 투과 크로마토그래피 분석이 원유의 경유 분획의 물리적 및 지표 특성(즉, 세탄가, 유동점, 흐림점, 및 아닐린점)뿐만 아니라 나프타 분획의 옥탄가를 개시하기 위해 사용되는 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명은 분별/증류(원유 어세이)를 수행하지 않고 경유 및 나프타에 대한 인사이트를 제공하고, 생산자, 정유 업체 및 마케팅 담당자들이 오일 품질을 벤치마킹하고, 그 결과 비싸고, 시간 소모적인 원유 어세이를 수행하지 않고 오일을 평가할 수 있도록 한다. 종래의 오일 어세이 방법은 2달이 소요되고 $50,000의 비용이 들 수 있는 반면, 본 발명은 한 시간 내에 결과를 제공한다.
전체 원유의 분석을 통해 원유의 조성 및 특성을 더 잘 이해하도록 도움을 주는 신규한 신속하고 직접적인 방법은 생산자, 마케팅 담당자, 정유 업체 및/또는 다른 원유 사용자에게 상당한 비용, 노력 및 시간을 절약해 준다. 따라서, 다른 원산지 유래의 원유 분획의 지표 특성을 결정하는 개선된 시스템 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
발명의 개요
탄화수소 샘플의 하나 이상의 지표 특성을 결정하기 위한 시스템 및 방법이 제시된다. 원유 샘플 내의 경유 분획의 지표 특성(예를 들어, 세탄가, 유동점, 흐림점 및 아닐린점) 및 나프타 분획의 옥탄가는 원유 샘플의 밀도 및 겔 투과 크로마토그래피 데이터의 함수로 할당된다. 지표 특성은 분별/증류(원유 어세이)를 수행하지 않고 경유 및 나프타 특성에 대한 정보를 제공하고, 생산자, 정유 업체 및 마케팅 담당자가 오일의 품질을 벤치마킹하고, 결과적으로 광범위하고 시간 소모적인 관례적인 원유 어세이를 수행하지 않고 오일의 가치를 평가하는 데 도움을 준다.
본 발명의 추가적인 장점 및 특징은 첨부된 도면을 참조하여 고려하는 경우에 후술하는 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 세 가지 유형의 원유에 대해 수득된 겔 투과 크로마토그래피 데이터의 그래픽 플롯이다.
도 2는 본 발명의 실시양태가 구현되는 방법의 단계의 프로세스 흐름도이다.
도 3은 원유 분획의 GPC-RTI 대 평균 분자량(50% 지점에서의 MW)의 상관 관계도이다.
도 4는 본 발명의 실시양태의 모듈의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시양태가 구현되는 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
도 1은 세 가지 유형의 원유에 대해 수득된 겔 투과 크로마토그래피 데이터의 그래픽 플롯이다.
도 2는 본 발명의 실시양태가 구현되는 방법의 단계의 프로세스 흐름도이다.
도 3은 원유 분획의 GPC-RTI 대 평균 분자량(50% 지점에서의 MW)의 상관 관계도이다.
도 4는 본 발명의 실시양태의 모듈의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시양태가 구현되는 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
탄화수소 샘플의 하나 이상의 지표 특성을 결정하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 원유 샘플 내의 경유 분획의 지표 특성(예를 들어, 세탄가, 유동점, 흐림점 및 아닐린점) 및 나프타 분획의 옥탄가는 원유 샘플의 밀도 및 겔 투과 크로마토그래피 측정치의 함수로 할당된다. 지표 특성은 분별/증류(원유 어세이)를 수행하지 않고 경유 및 나프타 특성에 관한 정보를 제공하고, 생산자, 정유 업체 및 마케팅 담당자가 오일의 품질을 벤치마킹하고, 결과적으로 광범위하고 시간 소모적인 원유 어세이를 수행하지 않고 오일의 가치를 평가하는 데 도움을 준다.
시스템 및 방법은 원유, 역청, 중유, 셰일 오일로부터 유래된 및 수소화 처리(hydrotreating), 수소 처리(hydroprocessing), 유동화 촉매 크래킹, 코킹 및 비스브레이킹 또는 석탄 액화를 포함하는 정제 공정 유닛으로부터 유래된 자연 발생 탄화수소에 적용할 수 있다.
본 출원의 시스템 및 방법에서, 겔 투과 데이터는 적합한 공지된 또는 개발 예정 방법에 의해 획득될 수 있다.
겔 투과 크로마토그래피(GPC)는 용액 내에서 크기에 기초하여 화합물을 분리하는데 일반적으로 사용되는 기술이다. 최근 GPC를 사용하는 방법이 고비등 석유 분획의 비등점 분포를 결정하기 위하여 사용되었다(Grzegorz Boczkaj, Andrzej Przyjazny, Marian Kaminski "Size-exclusion chromatography for the determination of the boiling point distribution of high-boiling petroleum fractions" J. Sep. Sci. 2015, 38, 741-748.). 상기 방법은 ASTM D2887과 비교되었고, 최대 약 550℃까지 고비등 혼합물의 최종 비등점을 결정하는데 더 우수한 것으로 확인되었다. 본 발명자들은 다양한 원산지의 원유에 적합한 GPC 방법을 더 개선하였다. GPC 방법의 상세한 설명은 표 3에 나타낸다.
예를 들어, 비등점이 150℃ 내지 400℃ 범위 내 및 특정 실시양태에서 180℃ 내지 370℃ 범위 내의 경유 분획의 지표 특성(예를 들어, 세탄가, 유동점, 흐림점 및 아닐린점) 및 예를 들어 비등점이 250℃ 초과의 나프타 분획의 옥탄가는 전체 원유의 밀도 및 GPC 지수(GPCI)의 함수로 할당될 수 있다.
도 2는 겔 투과 크로마토그래피가 완료되고 결과가 표로 작성된 후 발생하는 본 출원의 한 실시양태에 따른 방법에서 단계의 프로세스 흐름도이다. 단계(210)에서, 겔 투과 크로마토그래피는 완료된다. 단계(220)에서, 겔 투과 크로마토그래피 데이터의 GPC 체류 시간은 GPC 체류 시간 지수 GPC-RTI로 변환되고, 이는 분자량으로 변환된다. 단계(230)에서, GPC 지수(GPCI)는 겔 투과 크로마토그래피 데이터 및 분자량으로부터 계산된다. 단계(240)에서, 원유 밀도가 측정된다. 단계(250)에서, 세탄가가 GPC 지수 및 밀도로부터 계산된다. 단계(260)에서, 유동점이 GPC 지수 및 밀도로부터 계산된다. 단계(270)에서, 흐림점이 GPC 지수 및 밀도로부터 계산된다. 단계(280)에서, 아닐린점이 GPC 지수 및 밀도로부터 계산된다. 단계(290)에서, 옥탄가가 GPC 지수 및 밀도로부터 계산된다. 단계(250) 내지 단계(290)는 병렬로 또는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 특정 실시양태에서, 오로지 하나 또는 그 이상의 단계(250), 단계(260), 단계(270), 단계(280), 단계(290)가 수행된다.
즉,
지표 특성 = f(밀도원유, GPCI원유)
(1)
단계(210)에서, 원유 샘플의 밀도가 측정된다
단계(220)에서, GPC 분석이 수행된다.
단계(230)에서, GPC 지수(GPCI)를 계산하기 위해, 하기에 나타낸 바와 같이 GPC 체류 시간이 먼저 GPC 체류 시간 지수 GPC-RTI로 변환된다:
GPC-RTI = 100*(FP-RT)/(FP-FE)
(2)
상기 식에서,
FP는 예를 들어 크로마토그래피 장치의 경우 30.67분과 같은 분 단위의 총 투과 시간(용매에 대한 체류 시간)이다.
RT는 임의 지점에서의 분 단위의 체류 시간이다.
FE는 예를 들어 크로마토그래피 장치의 경우 14.05분과 같은 분 단위의 총 배제 시간(고정상 공극으로부터 완전히 제거되는 물질에 대한 체류 시간)이다.
이어서 GPC-RTI는 식 (3)에 따라 분자량으로 변환된다:
MW = 16.309 * GPC-RTI - 147.734
(3)
원유와 그의 GPC-RTI의 분자량 상관관계는 증류를 통한 원유의 분별 및 분획의 a) 대기압 광 이온화 비행 시간형 질량분석법(APPI TOF-MS)을 이용하는 분자량(MW) 및 b) GPC-RTI의 후속 결정을 사용하여 획득되었다.
구체적으로, 원유는 27개의 분획으로 분리되었으며, 이중 각 분획의 평균 분자량은 APPI 모델 비행 시간형 질량분석기(TOF-MS)를 이용하여 결정된 그의 가중 평균 분자량으로 결정되었다. 대신 다른 질량분석기가 사용될 수 있음을 유의해야 한다. 그러나, TOF 질량분석기가 본 발명에 이상적으로 적합한데, 그 이유는 이러한 특정 기기 유형이 가장 정확한 분자량 분포를 생성하기 때문이다. 다른 기기 유형은 본질적으로 더 큰 분자량 편향을 가진 질량분석기를 기반으로 하는데, 이는 본 발명자들의 적용을 위한 데이터에서 매우 많은 부정확성을 야기한다. 따라서, TOF-MS가 본 발명을 위해 바람직한 기기이다.
이러한 목적을 위해, 분획에서 측정된 모든 질량 신호의 질량 스펙트럼 분율(mass spectral abundances)은 낮은 질량 대 전하비 내지 높은 질량 대 전하비로 누계되었고, 누계된 질량 스펙트럼 분율의 50%를 반영하는 질량 대 전하비는 분획의 평균 MW로 간주되었다. 유사하게, 각 분획의 GPC-RTI는 분획의 누적 50%가 GPC 장치로부터 용출된 GPC-RTI로서 식 (2)를 사용하여 결정되었다. 도출된 상관관계는 도 3에 나타낸다.
단계(240)에서, GPC 지수(GPCI)는 식 (4a)에 따라 계산된다.
GPC 피크 강도는 각 분자량에서 수득된 원유 샘플의 강도 값이다. 당해 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, TOF-MS는 전형적으로 다양한 체류 시간에서 측정을 수행하지만, 체류 시간과 분자량 사이에 밀접한 상관관계가 있으며, 분자량 측정이 더 유용하다. 그러나, GPCI 또한 식 (4b)와 같이 체류 시간을 기반으로 직접 계산될 수 있다.
GPC-RTI와 비등점과의 상관관계는 원유의 분획(상기 논의한 바와 같이) 및 분획의 a) 모의 증류 프로파일(SIMDIS) 및 b) GPC-RTI의 후속 결정을 이용하여 획득되었다.
이러한 목적을 위해, SIMDIS 분율은 저비등으로부터 고비등까지 누계되었고, SIMDIS 장치 유래의 누적 질량 용출량의 50%를 반영하는 대기 등가 비등점(AEBP)이 분율의 평균 비등점으로 간주되었다. 각 분획의 GPC-RTI는 상기 설명되었다. 도출된 상관관계는 도3에 나타낸다.
단계(250) 내지 단계(290)는 세탄가, 유동점, 흐림점, 아닐린점 및 옥탄가의 계산을 포함하며, 이는 원유의 밀도 및 GPC 지수에 대한 함수로 식 (5) 내지 식 (9)에 나타낸 바와 같이 결정된다.
상기 식에서,
DEN은 원유 샘플의 밀도이고;
GPCI는 원유의 겔 투과 크로마토그래피 지수(원유의 겔 투과 크로마토그래피에서 유도됨)이고;
KCET, X1CET-X7CET, KPP, X1PP-X7PP, KCP, X1CP-X7CP, KAP, X1AP-X7AP, KON, 및 X1ON-X7ON은 상수이다.
도 4는 본 발명의 시스템(400)의 실시양태에 따른 모듈의 개략적인 블록도를 설명한다. 밀도 및 미가공 데이터 수신 모듈(410)은 원유 샘플의 밀도 및 원유로부터 유도된 겔 투과 크로마토그래피 데이터를 수신한다.
GPC 체류 시간 지수 변환 모듈(420)은 겔 투과 크로마토그래피 데이터 유래의 GPC 체류 시간을 GPC 체류 시간 지수(GPC-RTI)로 변환하고, 이를 분자량으로 변환한다.
겔 투과 크로마토그래피 지수 계산 모듈(430)은 겔 투과 크로마토그래피 데이터 유래의 GPC 지수 및 분자량을 계산한다.
세탄가 계산 모듈(440)은 샘플의 겔 투과 크로마토그래피 지수 및 밀도의 함수로 원유의 경유 분획에 대한 세탄가를 유도한다.
유동점 계산 모듈(450)은 샘플의 겔 투과 크로마토그래피 지수 및 밀도의 함수로 원유의 경유 분획에 대한 유동점을 유도한다.
흐림점 계산 모듈(460)은 샘플의 겔 투과 크로마토그래피 지수 및 밀도의 함수로 원유의 경유 분획에 대한 흐림점을 유도한다.
아닐린점 계산 모듈(470)은 샘플의 겔 투과 크로마토그래피 지수 및 밀도의 함수로 원유의 경유 분획에 대한 아닐린점을 유도한다.
옥탄가 계산 모듈(480)은 샘플의 겔 투과 크로마토그래피 지수 및 밀도의 함수로 원유의 나프타 분획에 대한 옥탄가를 유도한다.
도 5는 본 발명의 한 실시양태가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템(500)의 블록도를 나타낸다. 컴퓨터 시스템(500)은 중앙 처리 장치(CPU), 입/출력 인터페이스(530) 및 지원 회로(540)와 같은 프로세서(520)를 포함한다. 특정 실시양태에서, 컴퓨터 시스템(500)이 직접적인 인간 인터페이스를 필요로 하는 경우, 디스플레이(510) 및 키보드, 마우스 또는 포인터와 같은 입력 장치(550)가 또한 제공된다. 디스플레이(510), 입력 장치(550), 프로세서(520) 및 지원 회로(540)는 또한 메모리(560)에 연결되는 버스(590)에 연결되는 것으로 도시된다. 메모리(560)는 프로그램 저장 메모리(570) 및 데이터 저장 메모리(580)를 포함한다. 컴퓨터 시스템(500)이 직접적인 인간 인터페이스 컴포넌트 디스플레이(510) 및 입력 장치(550)로 도시되어 있지만, 예를 들어 컴퓨터 시스템(500)이 네트워크에 연결되어 있고 프로그래밍 및 디스플레이 작동이 다른 관련된 컴퓨터에서 발생하거나, 또는 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러의 접속(interfacing)과 관련하여 공지된 바와 같이 분리 가능한 입력 장치를 통해 발생하는 경우, 모듈의 프로그래밍 및 데이터의 내보내기가 선택적으로 입/출력 인터페이스(530)를 통해 실시될 수 있음을 유의해야 한다.
프로그램 저장 장치(570) 및 데이터 저장 메모리(580)는 각각 휘발성(RAM) 및 비휘발성(ROM) 메모리 유닛을 포함할 수 있고, 또한 하드 디스크 및 백업 저장 용량을 포함할 수 있으며, 그리고 프로그램 저장 메모리(570) 및 데이터 저장 메모리(580) 모두가 단일 메모리 디바이스에서 구현되거나, 복수의 메모리 디바이스 내에 분리될 수 있다. 프로그램 저장 장치(570)는 소프트웨어 프로그램 모듈 및 관련 데이터를 저장하고, 특히 밀도 및 미가공 데이터 수신 모듈(410), 겔 투과 크로마토그래피 시간 지수 변환 모듈(420), 겔 투과 크로마토그래피 지수 계산 모듈(430), 세탄가 계산 모듈(440), 유동점 계산 모듈(450), 흐림점 계산 모듈(460), 아닐린점 계산 모듈(470), 및 옥탄가 계산 지수(480)를 저장한다. 데이터 저장 메모리(580)는 본 발명의 하나 이상의 모듈에 의해 생성된 결과 및 다른 데이터를 저장한다.
컴퓨터 시스템(500)은 개인용 컴퓨터, 미니컴퓨터, 워크스테이션, 메인프레임, 프로그램 가능한 로직 컨트롤러와 같은 전용 컨트롤러, 또는 이의 조합과 같은 임의의 컴퓨터일 수 있음을 이해해야 한다. 컴퓨터 시스템(500)이 예시를 목적으로 단일 컴퓨터 유닛으로 도시되어 있지만, 상기 시스템은 처리 부하 및 데이터베이스 크기에 따라 확장될 수 있는 컴퓨터의 그룹을 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(500)은 바람직하게는 예를 들어 프로그램 저장 메모리(570)에 저장되고 휘발성 메모리로부터 프로세서(520)에 의해 실행되는 운영 체제를 지원한다. 본 발명의 실시양태에 따르면, 운영 체계는 컴퓨터 시스템(500)을 인터넷 및/또는 개인 네트워크 접속하기 위한 명령어를 포함한다.
실시예 1:
상수의 집합 KCET, X1CET-X7CET, KPP, X1PP-X7PP, KCP, X1CP-X7CP, KAP, X1AP-X7AP, KON, 및 X1ON-X7ON은 선형 회귀를 사용하여 결정되었다. 이러한 상수는 표 4에 나타낸다.
표 4
하기 실시예는 식 (5) 내지 (9)의 적용을 설명하기 위해 제공된다. 0.8828 Kg/l의 15℃/4℃ 밀도(예를 들어, 15℃/4℃에서 ASTM D4052에 기재된 방법을 이용함)를 갖는 아라비아 중간 원유 샘플이 겔 투과 크로마토그래피를 이용하여 분석되었다. 모의 증류 데이터는 표 5에 나타낸다.
표 5
GPC 지수(GPCI)는 12.7372947로 계산된다. 하기의 계산 값은 GPCI와 함께 나타내고, ASTM D4052에 기재된 방법을 사용하여 15℃/4℃에서의 밀도를 사용한다.
식 (5) 내지 (9) 및 표 4의 상수를 적용한다:
따라서, 상기 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 세탄가, 유동점, 흐림점, 아닐린점, 및 옥탄가를 포함하는 지표 특성은 분별/증류(원유 어세이)를 수행하지 않고 원유 샘플에 할당될 수 있다.
다른 대안적인 실시 양태에서, 본 발명은 컴퓨터화된 컴퓨팅 시스템과 함께 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 기능을 정의하는 프로그램이 임의의 적절한 프로그램 언어로 작성될 수 있고, (a) 쓰기 불가능한 저장 매체(예를 들어, ROM 또는 CD-ROM 디스크와 같은 리드 온리 메모리 디바이스)에 영구적으로 저장된 정보; (b) 쓰기 가능한 저장 매체(예를 들어, 플로피 디스크 및 하드 드라이브)에 변경할 수 있도록 저장된 정보; 및/또는 (c) 근거리 통신망, 전화망 또는 인터넷과 같은 공용 네트워크와 같은 통신 매체를 통해 컴퓨터로 전달되는 정보에 제한되지 않은 어떠한 형태로 컴퓨터에 전달될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 본 발명의 방법을 구현하는 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 전달하는 경우, 이러한 컴퓨터 판독 가능한 매체는 본 발명의 대안적인 실시양태를 나타낸다.
본 출원에서 일반적으로 예시된 바와 같이, 상기 시스템의 실시양태는 그 안에서 구현된 컴퓨터 판독 가능한 코드 수단을 갖는 컴퓨터 사용 가능한 매체를 포함하는 다양한 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 기술자는 기재된 다양한 프로세스와 관련된 소프트웨어가, 소프트웨어가 저장되고 활성화되어 있는 다양한 범위의 컴퓨터 접근 가능한 매체에서 구현될 수 있음을 인식할 것이다. In re Beauregard, 35 U.S.P.Q.2d 1383(미국 특허 5,710,578)에 따라, 본 발명은 본 발명 범위 내에서 이러한 유형의 컴퓨터 판독 가능한 매체를 고려하고 포함한다. 특정 실시양태에서, In re Nuijten, 500 F.3d 1346(Fed. Cir. 2007)(미국 특허출원 09/211,928)에 따라, 본 청구항의 범위는 컴퓨터 판독 가능한 매체로 제한되며, 이때 매체는 유형적이고 비일시적이다.
이상과 같이 본 발명의 시스템 및 방법은 첨부된 도면을 참조하여 기재되었지만, 변형은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이며, 본 발명에 대한 보호범위는 하기 청구범위에 의해 규정되어야 한다.
Claims (14)
- 나프타 또는 경유 분획을 먼저 증류하지 않고 원유 샘플을 평가 및 원유 샘플의 나프타 또는 경유 분획의 지표 특성을 계산하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
겔 투과 크로마토그래피(GPC) 분석을 위해 원유 샘플을 분석하는 고성능 액체 크로마토그래프;
계산 모듈 및 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리 디바이스로서, 데이터는 원유 샘플의 밀도 및 고성능 액체 크로마토그래프에 의한 원유 샘플의 분석에 의해 유도된 바와 같은 오일 샘플에 대해 사전 결정된 범위의 사전 결정된 증분에서 GPC 피크 강도, 총 투과 시간, 체류 시간 및 총 배제 시간을 나타내는 겔 투과 크로마토그래피 데이터를 포함하는 비휘발성 메모리 디바이스;
비휘발성 메모리에 커플링된 프로세서;
프로세서에 의해 실행되는 경우 총 투과 시간, 체류 시간 및 총 배제 시간의 함수로 GPC 체류 시간 지수를 계산하고 GPC 체류 시간 지수를 비휘발성 메모리에 입력하는 제1 계산 모듈;
프로세서에 의해 실행되는 경우 GPC 체류 시간 지수를 분자량으로 변환하고 분자량을 비휘발성 메모리에 입력하는 제2 계산 모듈;
프로세서에 의해 실행되는 경우 분자량 범위 이상의 분자량과 GPC 피크 강도의 곱의 합으로서 GPC 지수를 계산하고 비휘발성 메모리에 입력하는 제3 계산 모듈;
선형 회귀 기법을 사용하여 전개된 사전 결정된 상수 계수를 갖는 2변수 다항식에서 원유의 나프타 또는 경유 분획에 대한 지표 특성을 계산하고 지표 특성을 비휘발성 메모리 디바이스에 저장하는 제4 계산 모듈을 포함하고,
2변수 다항식의 2개의 변수는 원유 샘플의 밀도 및 GPC 피크 강도인 시스템. - 제1항에 있어서, 지표 특성은 세탄가인 시스템.
- 제1항에 있어서, 지표 특성은 유동점인 시스템.
- 제1항에 있어서, 지표 특성은 흐림점인 시스템.
- 제1항에 있어서, 지표 특성은 아닐린점인 시스템.
- 제1항에 있어서, 지표 특성은 옥탄가인 시스템.
- 제1항에 있어서, 분자량 범위는 150 g/gmol 내지 900 g/gmol인 시스템.
- 나프타 또는 경유 분획을 먼저 증류하지 않고 원유 샘플을 평가 및 원유 샘플의 나프타 또는 경유 분획의 지표 특성을 계산하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
원유 샘플의 밀도를 획득하는 단계;
상기 원유 샘플에 대해 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 분석을 수행하고, GPC 분석에 의해 결정된 GPC 피크 강도, 총 투과 시간, 체류 시간, 및 총 배제 시간을 컴퓨터의 비휘발성 메모리에 입력하는 단계;
컴퓨터의 프로세서를 사용하여 총 투과 시간, 제거 시간, 및 총 배제 시간의 함수로 GPC 체류 시간 지수를 계산하고 비휘발성 메모리에 입력하는 단계;
프로세서를 사용하여 GPC 체류 시간 지수를 분자량으로 변환하고 분자량을 비휘발성 메모리에 입력하는 단계;
프로세서를 사용하여 분자량 범위 이상의 분자량과 GPC 피크 강도의 곱의 합으로서 GPC 지수를 계산하고 비휘발성 메모리에 입력하는 단계;
프로세서를 사용하여 선형 회귀 기법을 사용하여 전개된 사전 결정된 상수 계수를 갖는 2변수 다항식에서 원유의 나프타 또는 경유 분획에 대한 지표 특성을 계산하고 표시 특성을 비휘발성 메모리 디바이스에 입력하는 단계를 포함하고,
2변수 다항식에서 2개의 변수는 원유 샘플의 밀도 및 GPC 피크 강도인 방법. - 제8항에 있어서, 지표 특성은 세탄가인 방법.
- 제8항에 있어서, 지표 특성은 유동점인 방법.
- 제8항에 있어서, 지표 특성은 흐림점인 방법.
- 제8항에 있어서, 지표 특성은 아닐린점인 방법.
- 제8항에 있어서, 지표 특성은 옥탄가인 방법.
- 제8항에 있어서, 분자량 범위는 150 g/gmol 내지 900 g/gmol인 방법.
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