KR20210089967A - A Process for Producing Heavy Hydrocarbon Oils Having Less Odor Vapors and Harzardous Substances Using Used Oils' Distillation Residues - Google Patents

A Process for Producing Heavy Hydrocarbon Oils Having Less Odor Vapors and Harzardous Substances Using Used Oils' Distillation Residues Download PDF

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KR20210089967A KR1020200003205A KR20200003205A KR20210089967A KR 20210089967 A KR20210089967 A KR 20210089967A KR 1020200003205 A KR1020200003205 A KR 1020200003205A KR 20200003205 A KR20200003205 A KR 20200003205A KR 20210089967 A KR20210089967 A KR 20210089967A
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Abstract

The present invention relates to a method for removing substances causing hazardous components including a plurality of types of odors, fine dust and the like in the heavy oil fractions so as to prevent generation of hazardous components including odor, fine dust and the like, which can be generated in a process of using heated heavy oil fractions as a raw material. In addition, in removing vapor, including odor-causing and hazardous components, from heavy oil fractions, the present invention improves heavy oil fractions and provides a use place for used oil by using distillation residues generated during a used oil purification process. Heavy oil fractions treated according to the present invention can improve working conditions in industries of using heavy oil fractions as a raw material and can greatly reduce hazardous substance generation in the industries. In addition, heavy oil fractions improved according to the improving method do not largely affect the characteristics thereof as a heavy oil raw material since a small amount of low boiling point component is only separated and pyrolysis or chemical reaction of molecular structures in oil fractions does not dominantly occur. Furthermore, since refuse-derived fuel which is a low cost separated material generated in a used oil purification process is used as a dispersing agent for removing hazardous components of the heavy oil fractions, the present invention can improve economic feasibility of a heavy oil fraction improvement process and save costs for treating used oil.

Description

폐유 증류 잔사물을 이용한 악취 및 유해증기가 저감된 중질유분 제조 기술{A Process for Producing Heavy Hydrocarbon Oils Having Less Odor Vapors and Harzardous Substances Using Used Oils' Distillation Residues}Technology for manufacturing heavy oil with reduced odor and harmful vapors using waste oil distillation residues {A Process for Producing Heavy Hydrocarbon Oils Having Less Odor Vapors and Harzardous Substances Using Used Oils' Distillation Residues}

본 발명은 중질유분의 악취 유발 및 유해성분을 저감하기 위한 방법에 대한 것으로, 상세하게는 폐유(waste oil)로부터 고형물이나 수분과 같은 불순물을 분리한 후, 증류 공정의 탑상부 기류로부터 탄화수소 유분을 일정 분획으로 분리하여 얻게 되는 증류 잔사물을 중질유분에 추가하고 개질 반응을 실시함으로서 중질유분에서 악취유발 물질 및 저해 물질을 저감하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing odor-causing and harmful components of heavy oil, and more specifically, after separating impurities such as solids and moisture from waste oil, hydrocarbon oil from the top stream of the distillation process The present invention relates to a method for reducing odor-causing substances and inhibitory substances in a heavy fraction by adding a distillation residue obtained by separation into a predetermined fraction to a heavy fraction and performing a reforming reaction.

중질유분은 자연에서 얻어지거나 정유, 석유화학, 철강 산업의 공정 하류 등에서 얻어지는 API도 기준 29 이하 고비점 탄화수소물이 대다수로 구성된 잔사유를 칭한다. 중질유분 내 구성성분은 극성이 높은 아스팔텐이 응집된 형태로 중심에 위치하고, 레진이 제한적으로 이들을 둘러싸 비극성 탄화수소물로부터 경계층을 형성하는 core-shell 구조의 콜로이드 형태(colloidal state)를 이루며 상기 core-shell 구조의 콜로이드 내에는 높은 극성을 갖는 레진 및 아스팔텐과 같은 거대분자뿐만 아니라, 매우 다양한 저비점 화학물들 또한 상당 수 갇혀있는 것으로 알려져 있다.Heavy oil refers to residual oil that is mainly composed of high-boiling hydrocarbons with an API level of 29 or less, which are obtained from nature or obtained from downstream processes in refining, petrochemical, and steel industries. The components in the heavy oil are located in the center in the form of an agglomerated form of highly polar asphaltenes, and the resin surrounds them to form a boundary layer from non-polar hydrocarbons to form a colloidal state of a core-shell structure, and the core- It is known that not only macromolecules such as high polarity resins and asphaltenes, but also a large number of various low-boiling-point chemicals are trapped in the shell-structured colloid.

이러한 구조를 이루고 있기 때문에 중질유분을 활용하기 위한 후속 공정, 예로서 중질유분 중의 하나인 아스팔트를 아스콘으로 제조하기 위한 가열 공정에서처럼 중질유분을 가열하게 되면 상기 코어-쉘 구조의 콜로이드 내에 갇혀 있던 저비점 화학물 들이 제한적인 속도로 배출되면서 악취 등 환경 오염을 유발하게 되며, 이로 인해 중질유분이 사용되는 산업 주변의 환경적 사회적 갈등을 유발하는 주 요인이 되고 있다. Because of this structure, when the heavy oil is heated as in the subsequent process for utilizing the heavy oil, for example, in the heating process for producing asphalt, one of the heavy oil components, into asphalt, the low boiling point chemical trapped in the colloid of the core-shell structure As water is discharged at a limited rate, it causes environmental pollution such as odor, which is a major factor in causing environmental and social conflicts around industries where heavy oil is used.

따라서, 중질유분으로부터 상기 악취 등 환경오염 유발 물질을 제거하여 중질유분을 원료로 사용하는 공정의 대기오염원 배출량을 근본적으로 저감할 수 있는 기술적 해결책이 필요하다.Therefore, there is a need for a technical solution capable of fundamentally reducing the emission of air pollutants in a process using heavy oil as a raw material by removing environmental pollutants such as the odor from the heavy oil.

상기 악취 유발 물질을 제거하는 기술과 관련하여 미국등록특허 5271767호(1993.12.21. 공개)에서는 중질유분의 일종인 아스팔트를 가열하는 과정에서 발생하는 악취를 제거하기 위하여 아스팔트에 식물성 기름 및 D-limonene의 혼합물을 투입하며, 상기 식물성 기름과 D-limonene의 분산을 위해 실리콘 오일을 도입하고 있다.In relation to the technology for removing the odor-causing substances, US Patent No. 5271767 (published on February 21, 1993) discloses vegetable oil and D-limonene on asphalt to remove odors generated in the process of heating asphalt, which is a type of heavy oil. of the mixture, and silicone oil is introduced to disperse the vegetable oil and D-limonene.

또한, 중국공개특허 CN 109651831호(2019.04.19. 공개)에서는 분산제, 정화제(air cleaning agent)로서 ethyoxyl stearmide, 점착제(tactifier) 등을 포함한 악취 제거제를 아스팔트에 투입하여 악취을 제거하는 기술구성이 공지되어 있다.In addition, Chinese Patent Laid-Open Patent No. CN 109651831 (published on April 19, 2019) discloses a technical configuration for removing odors by injecting odor removers including ethyoxyl steamide and tactifiers as dispersants and air cleaning agents into asphalt. have.

그러나, 상기 선행문헌들에서는 악취유발 물질을 미리 분리 제거하는 방식이 아니라, 악취를 마스킹하거나, 흡착하여 악취 유발 물질의 증발을 억제하는 기술로서 악취 등을 포함한 유해성분의 제거에 미흡한 점이 있었다.However, in the preceding documents, it is not a method of separating and removing odor-causing substances in advance, but a technique for suppressing evaporation of odor-causing substances by masking or adsorbing odors, and there is a point in removing harmful components including odors.

본 발명은 상기 중질유분에서 환경 오염 유발 물질을 제거하는 방안으로서, 폐유로부터 활용가치가 낮은 불순물을 제거하고, 사용되기 전 오일의 대다수 함량에 해당하는 기유와 유사한 비점 범위에서 증류와 같은 분리공정을 통해 탄화수소 유분의 일부 분획을 취하고, 탑하부에서 농축되는 잔류물을 활용하는 기술을 제공하고자 한다. The present invention is a method of removing environmental pollutants from the heavy oil fraction, removing impurities of low utility value from waste oil, and performing a separation process such as distillation in a boiling point range similar to that of base oil corresponding to the majority of oil before use. It is intended to provide a technology that takes a fraction of the hydrocarbon fraction through the process and utilizes the residue concentrated at the bottom of the tower.

폐유는 통상 폐식용유 등과 같은 식품 부산물, 높은 폴리클로리네이티드비페닐을 함유하는 유분, 그 외 정제를 통하여 연료유로 재생이나 회수가 어려운 유분을 포함하지 않는다. 국가별 차이는 있으나, 일반적으로 폐윤활유가 폐유의 75% 이상의 비중으로 배출되며, 연마유, 절삭유, 연료유, 아스팔트유, 전기절연유, 그리스, 방청유 등을 포함하기도 한다.Waste oil usually does not contain food by-products such as waste cooking oil, oil containing high polychlorinated biphenyl, and other oil that is difficult to regenerate or recover into fuel oil through refining. Although there are differences by country, waste lubricating oil is generally discharged as more than 75% of the waste oil, and may include abrasive oil, cutting oil, fuel oil, asphalt oil, electrical insulating oil, grease, and rust preventive oil.

상기 폐유는 그대로 폐기하기에는 환경적 폐해가 크므로, 증류 등의 분리방법을 통해 연료유로 회수될 수 있는 부분을 최대한 회수한 뒤 폐기 처리하는 것이 일반적이다. Since the waste oil is too environmentally harmful to be disposed of as it is, it is common to recover as much as possible a portion that can be recovered as fuel oil through a separation method such as distillation and then dispose of the waste oil.

상기 폐유 정제와 관련하여 유럽등록특허 0708174호(1996.04.24. 공개)에서는 240℃이하에서 수분이 제거된 폐유를 증류하고 증류 잔사유를 용매추출에 의해 추가 분리하여 후단에 위치한 수소첨가 전처리(hydrotreating) 공정을 통해 수득율과 회수된 유분의 품질을 향상하는 예를 제시하였다. 미국등록특허 9932530호(2015.12.17. 공개)에서는 수분이 제거된 폐유를 한개 또는 복수의 수소첨가 전처리 반응공정을 통해 폐윤활유를 고급 품질의 기유를 제조하는 공정에 대한 예를 제시하고 있다. In relation to the waste oil refining, in European Patent No. 0708174 (published on April 24, 1996), the waste oil from which moisture has been removed at 240 ° C. or less is distilled and the distillation residue is further separated by solvent extraction, followed by hydrotreating located at the rear end. ), an example of improving the yield and the quality of the recovered oil through the process is presented. U.S. Patent No. 9932530 (published on December 17, 2015) presents an example of a process for producing high-quality base oil from waste lubricating oil through one or a plurality of hydrogenation pretreatment reaction processes for waste oil from which moisture has been removed.

상기 폐유로부터 연료유 등을 회수하고 남은 증류 잔사유에는 고비점의 고형 탄화수소물 및 무기물들뿐만 아니라, 열분해가 되지 않은 대부분의 유기화합물 또는 유기금속 첨가제가 탑하부 기류에 축적될 수 있다. 이들의 비점분포는 정유공정의 최하류에서 발생하는 감압 잔사유와 유사한 고비점 특성을 가지며, 높은 농도의 아스팔텐 분산제가 잔존하기 때문에, 이를 정량하여 아스팔텐 분산을 위한 첨가제로 사용하면 가열된 중질유분의 악취 유발 및 유해물질 저감을 위한 개질공정에 효율적으로 적용될 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.In the distillation residue remaining after recovering fuel oil and the like from the waste oil, most organic compounds or organometallic additives that are not thermally decomposed as well as high-boiling solid hydrocarbons and inorganic substances may be accumulated in the air stream at the bottom of the tower. Their boiling point distribution has a high boiling point characteristic similar to that of the reduced pressure residual oil generated at the downstream of the oil refining process, and since a high concentration of asphaltene dispersant remains, it is quantified and used as an additive for asphaltene dispersion. The present invention has been completed by focusing on the fact that it can be efficiently applied to the reforming process for reducing the odor of the powder and harmful substances.

미국등록특허 제5271767호(1993.12.21. 공개)U.S. Patent No. 5271767 (published on December 21, 1993) 중국공개특허 제109651831호(2019.04.19. 공개)Chinese Patent Publication No. 109651831 (published on April 19, 2019) 유럽등록특허 제0708174호(1996.04.24. 공개)European Patent Registration No. 0708174 (published on April 24, 1996) 미국등록특허 제9932530호(2015.12.17. 공개)US Registered Patent No. 9932530 (published on December 17, 2015)

가열된 중질유분을 원료로 사용하는 공정에서 발생할 수 있는 악취 및 미세먼지 등을 포함하는 유해 성분들이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 중질유분 내에 존재하는 다수의 악취 및 미세먼지 등을 포함하는 유해성분을 유발하는 물질들을 미리 제거하는 방법을 제공하고자 한다. In order to prevent the generation of harmful components including odors and fine dust that may occur in a process using heated heavy oil as a raw material, harmful components including a large number of odors and fine dust present in the heavy oil component are removed. It is intended to provide a method to remove the causative substances in advance.

또한, 본 발명은 중질유분에서의 악취유발 및 유해 성분이 포함된 증기를 제거하는 데 있어서, 폐유의 정제과정에 발생하는 증류 잔류분을 사용하여 중질유분을 개질함과 동시에 폐유의 유용한 활용처를 제공하고자 한다. In addition, the present invention provides a useful application of waste oil while reforming the heavy oil by using the distillation residue generated in the refining process of waste oil in removing odor-causing and harmful components from the heavy oil. would like to provide

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 (a) 중질유분에 폐유 유래 아스팔텐 분산제를 혼합하여 중질유분 내 아스팔텐 구조체들의 분산성을 증가시키는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 중질유분에 운반기체를 분산시켜 공급한 후 상기 운반기체와 함께 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분을 중질유분으로부터 분리 탈기시켜 악취유발 및 유해성분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of: (a) mixing a heavy oil with a waste oil-derived asphaltene dispersant to increase the dispersibility of asphaltene structures in the heavy oil; and (b) dispersing and supplying a carrier gas to the heavy oil of step (a), and then separating and degassing the odor-causing and harmful components in the heavy oil together with the carrier gas from the heavy oil to remove odor-causing and harmful components. It provides a method for producing a heavy oil having reduced odor inducing and harmful components, comprising:

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제는 폐유에서 고형분과 수분을 제거하고, 재생 가능한 탄화수소를 회수하고 난 뒤의 증류탑 잔사물인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the asphaltene dispersant derived from the waste oil is a distillation column residue after removing solids and moisture from the waste oil and recovering renewable hydrocarbons.

본 발명에서 상기 증류탑 잔사물의 API는 5 내지 30일 수 있으며, 상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제외에 신규의 아스팔텐 분산제가 추가로 투입되어 사용될 수 있다. 또한, 상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제의 함량은 0.1 내지 5 중량% 일 수 있다. In the present invention, the API of the distillation column residue may be 5 to 30, and a novel asphaltene dispersant may be added and used in addition to the asphaltene dispersant derived from the waste oil. In addition, the content of the asphaltene dispersant derived from the waste oil may be 0.1 to 5% by weight.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 신규의 아스팔텐 분산제는 극성 그룹과 비극성 그룹을 모두 포함하고, 상기 극성 그룹의 쌍극자 모멘트는 1.1 디바이 이상이고, 상기 비극성 그룹의 쌍극자 모멘트는 0.5 디바이 이하인 양극성 첨가제일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the novel asphaltene dispersant contains both a polar group and a non-polar group, the dipole moment of the polar group is 1.1 diby or more, and the dipole moment of the non-polar group is 0.5 diby or less. can be

본 발명이 일 실시예에 있어서, 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법은 (c) 상기 중질유분으로부터 분리 탈기된 악취유발 및 유해성분을 포함하는 운반기체에서 상기 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 악취유발 및 유해 성분 분리 단계;를 더 포함하며, 상기 분리된 운반기체는 다시 (b) 단계로 순환시켜 재사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method for manufacturing a heavy oil having reduced odor-causing and harmful components comprises (c) removing the odor-causing and harmful components from a carrier gas containing the odor-causing and harmful components separated and degassed from the heavy oil. It further comprises a step of separating the odor-causing and harmful components to separate, and the separated carrier gas can be recycled back to step (b) and reused.

본 발명이 일 실시예에 있어서, 상기 중질유분은 아스팔트일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the heavy oil may be asphalt.

또한, 본 발명은 내부에 저장되는 중질유분을 가열하는 가열 수단을 포함하며, 내부로 공급되는 운반기체가 가열된 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분과 함께 외부로 배출되는 중질유분 개질 반응조; 상기 중질유분 개질 반응조 내부로 운반기체를 공급하는 운반기체 공급부; 상기 운반기체 공급부에서 상기 중질유분 개질 반응조 내부로 공급되는 운반기체를 분산시키는 운반기체 분산부; 및 상기 중질유분 개질 반응조에서 배출되는 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 악취유발 및 유해 성분 분리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 시스템을 제공한다.In addition, the present invention includes a heavy oil reforming reactor comprising a heating means for heating the heavy oil stored therein, the carrier gas supplied to the inside is discharged to the outside together with odor-causing and harmful components in the heated heavy oil; a carrier gas supply unit for supplying a carrier gas into the heavy oil reforming reactor; a carrier gas dispersing unit for dispersing the carrier gas supplied from the carrier gas supply unit into the heavy oil reforming reactor; and a odor-causing and harmful component separation unit that separates odor-causing and harmful components from the carrier gas discharged from the heavy oil reforming reactor. Provides a heavy oil production system with reduced odor-causing and harmful components, comprising: .

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 악취유발 및 유해 성분 분리부에서 악취유발 및 유해 성분이 분리된 운반기체를 상기 중질유분 개질 반응조로 재 공급하는 운반기체 순환부;를 더 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the carrier gas circulation unit for re-supplying the carrier gas from which the odor-causing and harmful components are separated in the odor-causing and harmful component separation unit to the heavy oil reforming reactor; may further include .

또한, 상기 상기 중질유분 개질 반응조는, 운반기체가 중질유분 개질 반응조 외부로 배출되기 전에 운반기체에 포함되어 있는 중질유분 미립자를 필터링하는 디미스터;를 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 악취유발 및 유해 성분 분리부는, 흡착제, 스크러버, 분리막, 냉각기 중 적어도 하나 이상의 수단을 이용하여, 상기 중질유분 개질 반응조에서 배출되는 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the heavy oil reforming reactor may further include a demister for filtering the heavy oil particles contained in the carrier gas before the carrier gas is discharged to the outside of the heavy oil reforming reactor, and the odor-causing and harmful components The separation unit may use at least one of an adsorbent, a scrubber, a separation membrane, and a cooler to separate odor-causing and harmful components from the carrier gas discharged from the heavy oil reforming reactor.

본 발명의 개질방법에 따라 처리된 중질유분은 유분내 포함된, 악취 및 미세먼지 등의 유해물질을 야기할 수 있는 유해성분이 제거된 상태이므로, 중질유분을 원료로 사용하는 산업에서의 작업환경의 개선 및 상기 산업에서의 유해물질 발생을 크게 저감할 수 있다.Since the heavy oil treated according to the reforming method of the present invention is in a state in which harmful components that can cause harmful substances such as odor and fine dust contained in the oil are removed, the working environment in the industry using heavy oil as a raw material improvement and the generation of harmful substances in the industry can be greatly reduced.

본 발명의 방법에 따라 개질된 중질유분은 소량의 저비점 성분만 분리되고, 유분 내 분자구조들의 열분해나 화학적 반응이 지배적으로 일어나지 않기 때문에 중질유 원료로써의 특성에 큰 영향을 나타내지 않는다.Since only a small amount of low-boiling components are separated from the heavy fraction reformed according to the method of the present invention, and thermal decomposition or chemical reaction of molecular structures in the fraction does not predominantly occur, it does not significantly affect the properties of the heavy oil raw material.

또한, 본 발명에서는 폐유의 정제과정에서 발생하는 저가 분리물인 폐기물 고형연료(Refuse-derived Fuel)를 상기 중질유분의 유해성분을 제거하기 위한 분산제로 사용하므로 중질유분 개질 공정의 경제성 향상 및 폐유의 처리 비용을 절약할 수 있다. In addition, in the present invention, since Refuse-derived Fuel, a low-cost separated product generated in the refining process of waste oil, is used as a dispersant for removing harmful components of the heavy oil, economic efficiency of the heavy oil reforming process and treatment of waste oil You can save money.

도 1은 본 발명에서 폐유로부터 중질유분 내 악취유발 및 유해성분을 저감하기 위한 개질공정의 첨가제를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 아스팔텐 첨가제를 첨가하였을 때의 중질유분 내 아스팔텐 구조체의 분산 거동을 도식화한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 악취유발 및 유해 성분들을 제거하기 위한 중질 유분 제조 방법을 수행하기 위한 중질유분 제조 시스템에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 사용된 아스팔트 원료와 개질 후 아스팔트를 180℃로 가열한 후 발생하는 악취유발 및 유해 성분들이 포함된 유증기를 동일한 분석 조건 하 측정한 기체크로마토그램 각각을 비교하여 나타낸 것이다.
1 is a view for explaining a process of manufacturing an additive in a reforming process for reducing odor-causing and harmful components in heavy oil from waste oil in the present invention.
2 is a schematic diagram of the dispersion behavior of the asphaltene structure in the heavy oil when the asphaltene additive according to the present invention is added.
3 is a view for explaining a heavy oil production system for performing a method for manufacturing a heavy oil for removing odor-causing and harmful components according to an embodiment of the present invention.
4 is a comparison of the gas chromatograms measured under the same analytical conditions of the asphalt raw material used in Example 3 of the present invention and the oil vapor containing the odor-causing and harmful components generated after heating the asphalt after reforming to 180 ° C. it has been shown

이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석 되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through preferred embodiments. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be done, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Accordingly, since the configuration of the embodiments described in this specification are only the most preferred examples of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, there are various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of the present application. It should be understood that

본 발명에서 '악취유발 및 유해 성분'이라 함은 악취를 유발하는 물질 및 악취를 유발하지는 않으나 유해한 물질을 모두 포괄하여 일컫는 것이며, 상기 아스콘 제조공정 중의 직접적인 미세/초미세 먼지(PM2.5 및 PM10) 및 상기 미세/초미세 먼지를 발생시키는 물질도 포함된다.In the present invention, the term 'odor-causing and harmful ingredients' refers to all odor-causing substances and substances that do not cause odor but are harmful, and direct fine/ultra-fine dust (PM2.5 and PM10) during the asphalt concrete manufacturing process. ) and substances that generate the fine/ultra-fine dust.

본 발명에서는 가열 중질유분이 원료로 적용되는 공정에서 발생하는 악취나 유해성분들은 아스팔텐을 포함한 중질분자들의 착물(complex)에 포함된 저 분자량 화합물로부터 발생 한다는 사실에 주목하여, 중질 원료 내 악취유발 및 유해성분이 포함된 증기를 미리 효과적으로 제거하는 악취유발 및 유해성분이 크게 저감된 중질유분의 제조 방법에 관한 것이다. In the present invention, by paying attention to the fact that odors or harmful components generated in the process in which heated heavy oil is applied as a raw material are generated from a low molecular weight compound included in a complex of heavy molecules including asphaltene, It relates to a method for producing a heavy oil in which odor-causing and harmful components are greatly reduced, which effectively removes vapors containing harmful components in advance.

상기 중질유분은 대표적인 예로서, 원유 정제공정 중 감압 증류탑(예를 들면, 약 25 내지 100 mmHg에서 얻어지고, 약 813.15 K 이상의 대기압 등가 비점을 가짐)의 바닥 유분인 감압 잔사유(vacuum residue), 석유화학산업에서 발생하는 열분해유(pyrolysis fuel oil), 석탄의 건류로부터 발생하는 콜타르(coal tar) 등 각종 산업의 하류에서 발생 또는 최종적으로 남는 물질 중 하나이거나 자연에 존재하는, 상온에서 검은색의 반고체 혹은 액체 상태로 존재하는 아스팔트 혹은 천연 역청(bitumen) 등을 예로 들 수 있다.As a representative example, the heavy fraction is a vacuum residue that is the bottom fraction of a vacuum distillation column (for example, obtained at about 25 to 100 mmHg and has an atmospheric pressure equivalent boiling point of about 813.15 K or more) during the crude oil refining process; It is one of the substances that are generated or finally left in the downstream of various industries, such as pyrolysis fuel oil generated in the petrochemical industry and coal tar generated from the dry distillation of coal, or exists in nature. Examples include asphalt or natural bitumen, which exist in a semi-solid or liquid state.

특히 아스팔트는 도로포장과 지붕방수재 등에 널리 쓰이는데, 도로포장을 위해서는 모래, 자갈 등의 골재를 아스팔트와 섞은 아스팔트 콘크리트(아스콘)의 형태로 사용된다. 이러한 아스콘을 생산하기 위해서는 중질유분인 아스팔트를 가열하여 흐름성이 있는 상태로 골재와 혼합하게 되는데, 이때 가열된 중질유분, 즉, 아스팔트로부터 악취유발 및 유해 증기 성분이 발생하게 된다.In particular, asphalt is widely used for road pavement and roof waterproofing materials. For road pavement, it is used in the form of asphalt concrete (ascon) in which aggregates such as sand and gravel are mixed with asphalt. In order to produce such asphalt, the asphalt, which is a heavy oil component, is heated and mixed with aggregate in a flowable state. At this time, the heated heavy oil component, that is, the asphalt, generates odor and harmful vapor components.

상기 악취 유발 및 유해 증기 성분은 주로 휘발성 유기화합물(VOCs)로써, 아스팔트 저장조에서 발생하는 휘발성유기화합물은 BTX를 포함한 다환방향족 탄화수소물(PAHs), 황화물(티오에테르(R-S-R`)나 알킬메르캅탄 (R-SH), 황화수소, 설파이드 등), 각종 산화물(알데하이드, 아세테이트, 케톤류), 그 외 질소화합물 등이 될 수 있다. 본 발명에서는 중질유분 내의 상기 악취 유발 및 유해 증기 성분들을 미리 제거하여 상기 중질유분을 원료로 사용하는 공정에서 악취 유발 및 유해 증기 성분의 발생을 원천적으로 차단할 수 있다.The odor-causing and harmful vapor components are mainly volatile organic compounds (VOCs), and the volatile organic compounds generated in the asphalt storage tank include polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) including BTX, sulfides (thioethers (RSR`) or alkyl mercaptans ( R-SH), hydrogen sulfide, sulfide, etc.), various oxides (aldehydes, acetates, ketones), and other nitrogen compounds. In the present invention, it is possible to fundamentally block the generation of odor-causing and harmful vapor components in a process using the heavy oil as a raw material by removing the odor-causing and harmful vapor components in the heavy oil in advance.

본 발명에 따른 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법은 (a) 중질유분에 폐유로부터 유래된 아스팔텐 분산제를 혼합하여 중질유분 내 아스팔텐 구조체들의 분산성을 증가시키는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 중질유분 내부로 운반기체를 분산시켜 공급한 후 상기 운반기체와 함께 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분을 중질유분으로부터 분리 탈기시켜 악취유발 및 유해성분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for producing a heavy oil having reduced odor and harmful components according to the present invention comprises the steps of: (a) increasing the dispersibility of asphaltene structures in the heavy oil by mixing an asphaltene dispersant derived from waste oil with the heavy oil; and (b) dispersing and supplying the carrier gas into the heavy oil of step (a) and then separating and degassing the odor-causing and harmful components in the heavy oil together with the carrier gas to remove odor-causing and harmful components. step; characterized in that it includes.

본 발명의 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법은 상기 (b) 단계 후, (c) 중질유분으로부터 분리 탈기된 악취유발 및 유해성분을 상기 운반기체로부터 분리하는 분리 단계;를 더 포함할 수 있다.The method for producing a heavy oil having reduced odor-causing and harmful components of the present invention further comprises, after step (b), (c) a separation step of separating and degassing the odor-causing and harmful components from the heavy oil from the carrier gas; can do.

상기 악취유발 및 유해성분이 분리된 운반기체는 다시 중질유분 내의 악취유발 및 유해성분을 분리 탈기시키기 위한 운반기체로 재사용된다.The carrier gas from which the odor-causing and harmful components are separated is reused as a carrier gas for separating and degassing the odor-causing and harmful components in the heavy oil.

이하 구체적으로 상기 단계를 설명한다.Hereinafter, the above steps will be described in detail.

상기 (a) 단계에서 첨가제를 투입하여 중질유분과 혼합 시, 상기 중질유분은 흐름성이 발생하는 온도이상으로 가열된 상태에서 폐유로부터 유래된 아스팔텐 분산제를 혼합할 수도 있으며, 상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제를 혼합한 뒤에 중질유분을 가열할 수도 있다. 이 때, 흐름성이 발생하는 온도는 중질유분이 융해되어 고상에서 액상의 흐름이 발생되기 시작하는 온도를 의미한다. 중질유분과 폐유로부터 유래된 아스팔텐 분산제를 혼합 후, 필요에 따라 교반을 실시하여 아스팔텐 분산제가 중질유분 내로 고르게 분산되도록 한다. 이때 교반은 당 기술 분야에 공지된 수단을 사용할 수 있다.When the additive is added in step (a) and mixed with the heavy oil, the asphaltene dispersant derived from the waste oil may be mixed with the heavy oil component heated above the temperature at which flowability occurs, and the asphaltene dispersant derived from the waste oil. After mixing, the heavy oil may be heated. At this time, the temperature at which the flowability occurs means the temperature at which the heavy oil is melted and the flow of the liquid phase starts to occur in the solid phase. After mixing the heavy oil and the asphaltene dispersant derived from the waste oil, agitation is performed if necessary so that the asphaltene dispersant is evenly dispersed in the heavy oil. In this case, agitation may be performed by means known in the art.

본 발명의 방법에 따라 중질유분을 제조할 경우, 상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제에 의해 중질유분 내 구성 물질들의 분산이 개선된 상태에서 악취유발 및 유해성분 등을 운반기체를 이용하여 중질유분으로부터 탈기시키게 되므로, 악취유발 및 유해 성분을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.When a heavy oil is produced according to the method of the present invention, odor-causing and harmful components are degassed from the heavy oil using a carrier gas in a state in which the dispersion of constituent substances in the heavy oil is improved by the asphaltene dispersant derived from the waste oil. Therefore, it is possible to more effectively remove odor-causing and harmful components.

이하, 본 발명에 따른 중질유분으로부터 악취유발 및 유해성분을 제거하는 과정을 중질유분이 아스팔트인 경우를 예시로 하여 설명한다.Hereinafter, the process of removing odor-causing and harmful components from the heavy oil according to the present invention will be described using the case where the heavy oil is asphalt as an example.

아스팔트는 아스콘을 구성하는 유기성 원료로 점착성이 있으며, 80℃이상으로 가열하면 유동성을 갖지만 상온에서는 매우 높은 점도를 갖는 흑색 또는 흑갈색의 반고체 물질로써 천연 또는 석유의 정제공정으로부터 얻어지며 고비점 화합물이 다량 포함된 중질 유분이다.Asphalt is an organic raw material constituting asphalt, has adhesiveness, and has fluidity when heated above 80℃, but is a black or blackish-brown semi-solid substance with very high viscosity at room temperature. It is obtained from natural or petroleum refining processes and contains a large amount of high boiling point compounds. It contains heavy oil.

해당 유분은 고비점 화합물 이외에도 매우 다양한 화학종으로 구성된 혼합물로서, 그 구성성분은 주로 SARA (Saturates, Aromatics, Resins, Asphaltenes)로 크게 분류 할 수 있다.The oil is a mixture composed of a wide variety of chemical species in addition to high boiling point compounds, and its components can be broadly classified into SARA (Saturates, Aromatics, Resins, Asphaltenes).

상기 구성성분 중 아스팔텐은 분자량이 크고, 높은 극성을 띄고 있으며, 악취를 직접적으로 유발할 수 있는 이종원자(heteroatom; 황 및 질분)의 대부분을 구성하고 있다. 또한, 상기 아스팔트 내 구성성분들은 도 2의 좌측에 도시된 바와 같이 극성이 높은 아스팔텐이 응집된 형태로 중심에 위치하고, 레진이 제한적으로 이들을 둘러쌓아 비극성 탄화수소물로부터 경계층을 형성하는 코어-쉘(core-shell) 구조의 콜로이드 형태(colloidal state)를 띄는 것으로 알려지고 있다.Among the components, asphaltenes have a large molecular weight, high polarity, and constitute most of heteroatoms (sulfur and nitrogen) that can directly induce odors. In addition, as shown in the left side of FIG. 2, the components in the asphalt are located in the center in the form of agglomerated asphaltenes with high polarity, and the resin is limitedly surrounding them to form a boundary layer from non-polar hydrocarbons ( It is known to have a colloidal state of a core-shell) structure.

이와 같이 아스팔텐 등이 클러스터를 형성하게 되면, 상기 클러스터 내에 악취유발 및 유해 성분 등이 상기 클러스터 내에 존재할 수 있으므로 단순 가열로는 아스팔트로부터 분리, 탈기되기 어려울 수 있다.As such, when asphaltenes or the like form a cluster, it may be difficult to separate and degas the asphalt with a simple heating furnace because odor-causing and harmful components may exist in the cluster.

그러나 상기 아스팔트에 폐유로부터 추출된 아스팔텐 분산제를 첨가하게 되면 극성 작용기는 극성을 갖는 물질을 향하여 정렬하게 되며 쌍극자 모멘트를 나타내는 벡터 값의 상쇄에 따라 아스팔텐의 고분산이 유도될 수 있으며, 아스팔텐이 군집체(cluster)로 존재하지 않고 분산되게 되면, 군집체(cluster) 내에 존재하는 악취유발 및 유해 성분이 용이하게 탈기 될 수 있게 된다.However, when the asphaltene dispersant extracted from the waste oil is added to the asphalt, the polar functional groups are aligned toward the polar material, and high dispersion of asphaltene can be induced according to the offset of the vector value representing the dipole moment. If it is dispersed without being present in the cluster, the odor-causing and harmful components present in the cluster can be easily degassed.

본 발명에서의 아스팔텐 분산제는 폐유로부터 수분 및 탄화수소 유분의 분리과정을 거쳐 얻어지는 고비점 잔사유로부터 준비될 수 있다. 상기 아스팔텐 분산제를 폐유로부터 얻기 위한 공정을 도 1에 나타내었다.The asphaltene dispersant in the present invention may be prepared from a high boiling point residue obtained through a process of separating water and hydrocarbon fractions from waste oil. A process for obtaining the asphaltene dispersant from waste oil is shown in FIG. 1 .

도 1에서, 공급 폐유(10)는 원심분리나 여과와 같은 물리적인 방법을 통해 고형분을 물리적으로 분리하는 공정(100)을 거친다. 분리된 고형분(11)은 기계적 마찰이나 유분의 산화에 의해 형성되는 고체 형태를 띄는 물질로써, 거대화된 고분자, 염, 금속 등을 포함할 수 있다. 고형분이 제거된 폐유 흐름(20)은 240℃ 이하로 유지되는 저온 증류기(101)를 통해 수분이 제거되고 탑 하류를 통해 고온 증류기(200)로 공급 된다. 원료의 연속적인 처리가 요구되지 않을 때는 비점을 달리하는 온도 구간에 따라 수분의 제거와 탄화수소 유분의 분리가 단일 증류기 내에서 가능하다. In FIG. 1 , the feed waste oil 10 is subjected to a process 100 for physically separating solids through a physical method such as centrifugation or filtration. The separated solid content 11 is a solid material formed by mechanical friction or oxidation of oil, and may include macromolecular polymers, salts, metals, and the like. The waste oil stream 20 from which the solids are removed is water removed through the low temperature distiller 101 maintained at 240° C. or less, and is supplied to the high temperature distiller 200 through the tower downstream. When continuous processing of raw materials is not required, the removal of water and the separation of hydrocarbon fractions are possible in a single distiller according to temperature ranges with different boiling points.

고온 증류기(200)에서는 240℃ 내지 590℃의 비점 분포를 갖는 유분의 분리가 이루어지도록 하는 것이 바람직하며, 에너지를 저감하기 위해 감압 하에서 증류를 실시하는 것이 효율적이다. 이때 고온 증류기(200) 탑 상부의 탄화수소 증기 흐름(40)은 컨텐서(300)을 거쳐 액체 유분으로 회수(41)되며 이는 유분의 특성에 따라 대체 연료유, 재생 기유 등으로 활용될 수 있다. 탑 하부의 흐름(50)은 고비점의 탄화수소 유분을 포함하는 잔사 성분으로서, 투입된 폐유를 기준으로 5 내지 50 중량%가 되도록 증류를 실시한다. In the high-temperature distiller 200, it is preferable to separate the oil having a boiling point distribution of 240°C to 590°C, and it is efficient to perform distillation under reduced pressure in order to reduce energy. At this time, the hydrocarbon vapor stream 40 at the top of the high-temperature distiller 200 is recovered 41 as a liquid fraction through the condenser 300, which may be used as an alternative fuel oil, regenerated base oil, etc. according to the characteristics of the fraction. The stream 50 at the bottom of the tower is a residue component containing a hydrocarbon fraction having a high boiling point, and distillation is performed so as to be 5 to 50% by weight based on the inputted waste oil.

상기 얻어진 탑 하부의 흐름(50)을 그대로 본 발명의 아스팔텐 분산제로 사용할수도 있으나, 필요에 따라 신규의 아스팔텐 분산제를 추가로 공급(51)하여 흐름성을 갖도록 30℃ 내지 200℃의 온도로 승온된 교반조(400)에서 혼합한 후 잘 분산된 형태의 혼합 첨가제의 형태로 수득(60)할 수 있다. The obtained stream 50 at the bottom of the tower may be used as it is as the asphaltene dispersant of the present invention, but if necessary, a new asphaltene dispersant may be additionally supplied 51 to have flowability at a temperature of 30° C. to 200° C. After mixing in the heated stirring tank 400, it can be obtained (60) in the form of a well-dispersed mixed additive.

상기 신규의 아스팔텐 분산제는 극성 그룹과 비극성 그룹을 모두 포함하는 양극성 첨가제를 포함한다. The novel asphaltene dispersant includes a polarity additive containing both polar groups and non-polar groups.

상기 양극성 첨가제는 1.1 디바이 (Debye) 이상의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 그룹과 쌍극자 모멘트가 0.5 디바이 (Debye) 이하인 비극성 그룹을 동일 분자 내 갖는 것이어야 바람직하며, 이들 그룹이 구조적으로 대칭을 이루어 알짜 쌍극자 모멘트의 상쇄가 일어나지 않는 것이 바람직하다. 알짜 상극자 모멘트는 0.6 디바이 이상이 바람직하다. 이러한 첨가제의 적용 대상 원료가 소수성(hydrophobic)을 띄는 중질유분이므로, 물질 자체의 성질은 소수성 또는 친유성(oil soluble)을 갖도록 하는 것이 바람직하다.The polarity additive preferably has a polar group having a dipole moment of 1.1 Debye or more and a non-polar group having a dipole moment of 0.5 Debye or less in the same molecule, and these groups are structurally symmetrical to obtain a net dipole moment It is preferred that no offset occurs. The net superpole moment is preferably 0.6 diby or more. Since the raw material to which the additive is applied is a heavy oil having hydrophobic properties, it is preferable that the material itself has hydrophobicity or oil soluble properties.

더욱 상세하게는 극성 그룹의 쌍극자 모멘트는, 이에 한정되지 않으나, 1.1 디바이 이상, 또는, 1.1 디바이 내지 10디바이, 1.1 디바이 내지 7 디바이, 1.1 디바이 내지 5 디바이, 또는 1.1 디바이 내지 3 디바이 일 수 있다. 비극성 그룹의 쌍극자 모멘트는 정의에 따라 0에 근사한 값을 갖고, 이에 한정되지 않으나, 극성그룹의 쌍극자 모멘트의 상대 세기에 따라 0.5 디바이 이하, 0.1 디바이 이하 또는 0.01 디바이 이하, 일 수 있다. 양극성 첨가제의 알짜 쌍극자 모멘트는, 이에 한정되지 않으나, 0.6 디바이 이상일 수 있으며, 0.6 디바이 내지 10 디바이, 0.6 디바이 내지 5 디바이 또는, 0.6 디바이 내지 2 디바이 일 수 있다.More specifically, the dipole moment of the polar group may be, but is not limited to, 1.1 diby or more, or 1.1 diby to 10 diby, 1.1 diby to 7 dibi, 1.1 diby to 5 dibi, or 1.1 diby to 3 diby. The dipole moment of the non-polar group has a value close to zero by definition, but is not limited thereto, but may be 0.5 diby or less, 0.1 diby or less, or 0.01 diby or less, depending on the relative strength of the dipole moment of the polar group. The net dipole moment of the bipolar additive may be, but is not limited to, 0.6 diby or more, and may be 0.6 diby to 10 dibi, 0.6 diby to 5 dibi, or 0.6 diby to 2 diby.

상기 양극성 첨가제의 극성 그룹은 질소나 산소로부터 유도되는 작용기를 예로 들 수 있고, 비극성 그룹은 선형 또는 다분산 지수(polydispersity index, P.I.; Mw/Mn)가 1에 가까운 고분자 형태의 사슬형 탄화수소 또는 이로부터 유도된 형태의 구조를 예로 들 수 있다. 이러한 양극성 첨가제는 중질유분의 성상이나 기능에 영향을 주지 않는 것이 바람직하며 원료 대비 소량을 사용하여도 중질유분 내 극성 분자들의 분산 효과가 두드러지게 나타나는 것이 바람직하다. 이는 중질유분 전체에 분산이 잘되지만 극성분자에 선택적인 상호인력이 두드러지지 않는 물질(예: 친유성 분산촉매)이나, 친수성(hydrophilicity)과 친유성(hydrophobicity)을 동시에 갖고 있는 물질(예: 계면활성제)과는 달리 구분될 수 있다. 극성 기능기와 비극성 기능기가 직접 결합된 형태일 수도 있으나, 연결그룹 (connecting group 또는 link)에 의해 수식된 형태일 수도 있다.The polar group of the polarity additive may be exemplified by a functional group derived from nitrogen or oxygen, and the non-polar group may have a linear or polydispersity index (PI; Mw/Mn) close to 1 in the form of a polymer chain hydrocarbon or An example of a structure derived from It is preferable that the bipolar additive does not affect the properties or functions of the heavy oil, and it is preferable that the dispersion effect of the polar molecules in the heavy oil is prominent even when a small amount is used compared to the raw material. It is a substance that is well dispersed throughout the heavy oil but does not have a strong mutual attraction to polar molecules (eg, a lipophilic dispersion catalyst), or a substance that has both hydrophilicity and hydrophobicity (eg, an interface). activators) can be distinguished. The polar functional group and the non-polar functional group may be in a form in which they are directly bonded, or may be in a form modified by a connecting group or link.

상기 양극성 첨가제는, 예로서, 아민(amine), 이미드(imide), 아미드(amide), 알코올, 페놀, 에스테르, 메타아크릴레이트(methacrylate) 등의 단일 또는 복수 조합으로 이루어지는 단분자 또는 고분자로부터 선택된 1종 이상의 극성 그룹과 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 디엔(diene), 스타이렌(styrene)으로부터 유도되고 수평균 분자량 (The number average molecular weight)으로 100 내지 500,000을 갖는 단독중합체(homo-polymer) 또는 공중합체(co-polymer) 중 선택된 1종 이상의 비극성 그룹의 조합으로 이루어진 고분자 형태로 준비될 수 있다.The bipolar additive is, for example, selected from a single molecule or a polymer consisting of single or multiple combinations of amines, imides, amides, alcohols, phenols, esters, methacrylates, and the like. A homo-polymer derived from at least one polar group and ethylene, propylene, isobutylene, diene, styrene and having a number average molecular weight of 100 to 500,000 Or it may be prepared in the form of a polymer consisting of a combination of one or more non-polar groups selected from among copolymers (co-polymer).

구체적으로, 상기 양극성 첨가제는 폴리알킬렌 호박산 이미드; 알킬 페놀계 분산제; 폴리아크릴계 분산제; 우레아, 이미다졸린, 이미다졸, 테트라졸, 테트라졸린, 테트라졸론, 락탐, 술탐, 티오우레아, 트리아졸, 트리아졸린, 피리돈, 피리미돈, 디하이드로피리미딘, 테트라하이드로피리미딘, 피라졸, 이미다졸린, 디하이드로피리미디논, 트리아진, 디하이드로트리아진, 테트라하이드로트리아진, 옥사디아졸, 티아디아졸, 디하이드로옥사디아졸, 디하이드로티아디아졸, 살리실레이트 등의 형태를 띄는 극성 헤드그룹(head group) 중 어느 하나 이상을 포함하는 고분자; 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Specifically, the amphipathic additive may include polyalkylene succinic acid imide; alkyl phenolic dispersants; polyacrylic dispersant; Urea, imidazoline, imidazole, tetrazole, tetrazoline, tetrazolon, lactam, sultam, thiourea, triazole, triazoline, pyridone, pyrimidone, dihydropyrimidine, tetrahydropyrimidine, pyrazole, imidazoline, dihydropyrimidinone, triazine, dihydrotriazine, tetrahydrotriazine, oxadiazole, thiadiazole, dihydrooxadiazole, dihydrothiadiazole, salicylate, etc. A polymer comprising at least one of a prominent polar head group; It may include at least any one or more of.

본 발명에 따라 제조되는 폐유 유래의 아스팔텐 분산제는 폐유의 증류과정으로부터 얻어지는 탑하부 잔사물로, 투입된 폐유를 기준으로 5 내지 50 중량%에 해당할 수 있으며, API degree는 5 내지 30일 수 있다. 얻어진 탑하부 잔사물은 상기 전처리 후 혹은 전처리 없이 중질유분의 흐름성이 유지될 수 있는 30℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 중질유분과 혼합하여 아스팔텐을 고분산하기 위한 첨가제로 사용된다. 폐유 유래의 아스팔텐 분산제만으로 분산성능이 부족한 경우, 도 1에서는 미리 교반조(400)에서 추가의 신규 아스팔텐 분산제를 혼합하는 것으로 표기되었으나, 중질유분의 개질반응기내에서, 중질유분의 흐름성이 유지될 수 있는 30℃ 내지 200℃의 온도범위에서 상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제와 신규 아스팔텐 분산제를 함께 중질유분과 혼합한 후 개질 반응을 실시할 수도 있다. 상기 폐유로부터 유래된 아스팔텐 분산제는 중질유분과 혼합하여 사용하되, 첨가량이 전체 혼합물의 0.1wt% 내지 5wt%가 되도록 할 수 있다. 상기 아스팔텐 분산제의 함량이 중량비로 0.1% 미만으로 존재하게 되면 원료 내 극성 분자들이 충분히 분산되지 않아 효과가 미비할 수 있으며, 중량비로 5%를 초과하여 투입하게 되면 개질 후 중질유 원료의 물성이 크게 달라지므로 원료의 규격 특성을 상실할 수 있다.The asphaltene dispersant derived from waste oil prepared according to the present invention is a bottom residue obtained from the distillation process of waste oil, and may correspond to 5 to 50% by weight based on the inputted waste oil, and the API degree may be 5 to 30. . The obtained bottom residue is used as an additive for high dispersion of asphaltenes by mixing with the heavy oil at a temperature range of 30° C. to 200° C. where the flowability of the heavy oil can be maintained after or without the pre-treatment. When the dispersing performance is insufficient only with the asphaltene dispersant derived from the waste oil, it is indicated in FIG. 1 that the additional novel asphaltene dispersant is mixed in the stirring tank 400 in advance, but in the reforming reactor of the heavy oil, the flowability of the heavy oil is The reforming reaction may be performed after mixing the waste oil-derived asphaltene dispersant and the new asphaltene dispersant together with the heavy oil in a temperature range of 30° C. to 200° C. that can be maintained. The asphaltene dispersant derived from the waste oil is mixed with the heavy oil, and the amount of the asphaltene dispersant may be 0.1 wt% to 5 wt% of the total mixture. If the content of the asphaltene dispersant is less than 0.1% by weight, the polar molecules in the raw material may not be sufficiently dispersed, and thus the effect may be insignificant. If the content of the asphaltene dispersant is present in excess of 5% by weight, the physical properties of the heavy oil raw material after reforming are largely As it is different, the specification characteristics of the raw material may be lost.

한편 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 개질 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 (a) 단계의 중질유분으로 운반기체를 분산시켜 공급한 후 상기 운반기체와 함께 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분을 중질유분에서 분리 탈기시켜 악취유발 및 유해성분을 제거하는 단계이다. On the other hand, in the reforming method for separating odor-causing and harmful components, the step (b) comprises dispersing and supplying a carrier gas as the heavy oil of step (a), and then removing the odor-causing and harmful components in the heavy oil together with the carrier gas. It is a step to remove odor-causing and harmful components by separating and degassing from heavy oil.

상기 (b) 단계의 지속시간은 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분의 목표 제거량에 도달할 때까지 지속한다. 상기 지속시간은 중질유분의 양과 운반기체의 공급량 등에 따라 달라질 수 있으나 대체적으로 1~24시간 동안 지속될 수 있다.The duration of step (b) is continued until the target removal amount of odor-causing and harmful components in the heavy oil is reached. The duration may vary depending on the amount of heavy oil and the amount of carrier gas supplied, but in general, it may last for 1 to 24 hours.

더 구체적으로는 상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제가 분산제가 혼합된 중질유분을 개질 설정 온도로 가열하는 단계; (b-2) 상기 가열된 중질유분 내로 운반기체를 분산시켜 공급하는 운반기체 공급 단계; 및 (b-3) 상기 운반기체에 의해 탈기된 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분을 운반기체와 함께 배출하는 배출 단계;를 포함한다.More specifically, the step (b) comprises the steps of (b-1) heating the heavy oil in which the asphaltene dispersant derived from the waste oil is mixed with the dispersant to a reforming set temperature; (b-2) a carrier gas supply step of dispersing and supplying the carrier gas into the heated heavy oil; and (b-3) discharging the odor-causing and harmful components in the heavy oil degassed by the carrier gas together with the carrier gas.

상기 (b-1)단계의 개질 설정 온도 범위는 사용되는 중질유분의 종류나 주변 환경에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 상기 개질 설정 온도는 개질 대상인 중질유분의 흐름성이 발생하는 온도 이상, 중질유분의 구성성분이 열분해되기 시작하는 온도 이하의 범위인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 상기 중질유분을 원료로 사용하는 공정에서의 공정 조업 온도 이상, 중질유분의 변성온도 이하의 범위이다.The reforming set temperature range in step (b-1) may be appropriately set according to the type of heavy oil used or the surrounding environment. The reforming set temperature is preferably in the range above the temperature at which the flowability of the heavy stream to be reformed occurs and below the temperature at which the components of the heavy stream begin to thermally decompose, and more preferably, a process using the heavy stream as a raw material. It is in the range above the process operating temperature and below the denaturation temperature of the heavy oil.

상기 (b-2)의 운반기체는 통상적으로 불활성 기체를 사용하나, 폐쇄된 계에서는 공기를 사용하여도 무방하다.As the carrier gas of (b-2), an inert gas is usually used, but air may be used in a closed system.

상기 (b-3) 단계는 운반기체와 함께 중질유분 내 악취 유발 및 유해 성분을 상기 중질유분이 개질되는 개질 반응조 바깥으로 배출하는 배출단계이다. 상기 (b-3)에서 운반기체가 상기 개질 반응조 바깥으로 배출될 때, 필요에 따라서는 상기 운반기체와 함께 동반되는 중질유분의 미립자를 디미스터(demister) 등을 사용하여 포집할 수도 있다.The step (b-3) is a discharging step of discharging odor-causing and harmful components in the heavy oil together with the carrier gas to the outside of the reforming reactor in which the heavy oil is reformed. When the carrier gas is discharged to the outside of the reforming reactor in (b-3) above, if necessary, the fine particles of the heavy oil accompanying the carrier gas may be collected using a demister or the like.

이후 (c) 상기 중질유분으로부터 분리 탈기된 악취유발 및 유해성분을 포함하는 운반기체에서 상기 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 악취유발 및 유해 성분 분리 단계;를 더 포함 할 수 있으며, 상기 악취유발 및 유해 성분이 분리된 운반기체는 다시 (b) 단계로 되돌려 재사용할 수 있다.Thereafter (c) separating the odor-causing and harmful components from the carrier gas containing the odor-causing and harmful components separated from the heavy oil and separating the odor-causing and harmful components from the carrier gas; may further include; The carrier gas from which the hazardous components are separated can be returned to step (b) and reused.

또한 본 발명은 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분을 제조하는 제조 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a manufacturing system for producing a heavy oil having reduced odor inducing and harmful components.

본 발명의 상기 제조 시스템은 내부에 저장되는 중질유분을 가열하는 가열 수단을 포함하며, 내부로 공급되는 운반기체가 가열된 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분과 함께 외부로 배출되는 중질유분 개질 반응조; 상기 중질유분 개질 반응조 내부로 운반기체를 공급하는 운반기체 공급부; 상기 운반기체 공급부에서 상기 중질유분 개질 반응조 내부로 공급되는 운반기체를 분산시키는 운반기체 분산부; 및 상기 중질유분 개질 반응조에서 배출되는 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 악취유발 및 유해 성분 분리부; 를 포함하여 구성된다.The manufacturing system of the present invention includes a heating means for heating the heavy oil stored therein, and a heavy oil reforming reactor in which the carrier gas supplied therein is discharged to the outside together with odor-causing and harmful components in the heated heavy oil; a carrier gas supply unit for supplying a carrier gas into the heavy oil reforming reactor; a carrier gas dispersing unit for dispersing the carrier gas supplied from the carrier gas supply unit into the heavy oil reforming reactor; and an odor-causing and harmful component separation unit for separating odor-causing and harmful components from the carrier gas discharged from the heavy oil reforming reactor; is comprised of

또한, 본 발명의 제조 시스템은 상기 악취유발 및 유해 성분 분리부에서 악취유발 및 유해 성분이 분리된 운반기체를 상기 중질유분 개질 반응조로 재 공급하는 운반기체 순환부;를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 중질유분 개질 반응조는, 운반기체가 중질유분 개질 반응조 외부로 배출되기 전에 운반기체에 포함되어 있는 중질유분 미립자를 필터링하는 디미스터;를 추가적으로 포함할 수 있다.In addition, the production system of the present invention may further include a carrier gas circulation unit for re-supplying the carrier gas from which the odor-causing and harmful components are separated in the odor-causing and harmful component separation unit to the heavy oil reforming reactor; , The heavy oil reforming reactor may further include a demister for filtering the heavy oil particles contained in the carrier gas before the carrier gas is discharged to the outside of the heavy oil reforming reactor.

상기 악취유발 및 유해 성분 분리부는, 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분을 분리하기 위한 것으로, 흡착제, 스크러버, 분리막, 냉각기 중 적어도 하나 이상의 수단을 이용하여, 상기 중질유분 개질 반응조에서 배출되는 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분을 분리할 수 있다.The odor-causing and harmful component separation unit is for separating odor-causing and harmful components from the carrier gas, and uses at least one of an adsorbent, a scrubber, a separation membrane, and a cooler from the carrier gas discharged from the heavy oil reforming reactor. It can separate odor-causing and harmful components.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분을 제조하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a system for manufacturing a heavy oil having reduced odor inducing and harmful components according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 시스템은, 중질유분 개질 반응조(100), 운반기체 공급부(120), 운반기체 분산부(110), 악취 성분 및 유해 성분 분리부(130)를 포함하여 구성되며, 운반기체 순환부(140)를 더 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the heavy oil production system with reduced odor and harmful components according to the present invention includes a heavy oil reforming reactor 100, a carrier gas supply unit 120, a carrier gas dispersion unit 110, It is configured to include a malodorous component and a harmful component separation unit 130 , and may further include a carrier gas circulation unit 140 .

상기 중질유분 개질 반응조(100)는 내부 공간에 중질유분 원료가 위치하며, 위치된 중질유분으로부터 악취유발 및 유해성분이 포함된 물질을 탈기하기 위해, 가열 수단(103), 운반기체 유입구(101) 및 운반기체 배출구(102)를 포함하여 구성된다.In the heavy oil reforming reactor 100, a heavy oil raw material is located in an internal space, and a heating means 103, a carrier gas inlet 101 and It is configured to include a carrier gas outlet (102).

보다 구체적으로는, 상기 중질유분 개질 반응조(100)에서는, 중질유분 원료에 폐유 유래 아스팔텐 분산제를 미리 정량하여 가한뒤 혼합된 혼합액을 투입하거나 개질 반응조(100) 내에 중질유분 원료와 폐유 유래 아스팔텐 분산제를 함께 투입한 후 상기 가열 수단(103)에 의해 내부에 위치된 중질유분 혼합물을 가열하게 된다. 가열된 중질유분 혼합물은 열에 의해 상기 중질유분 내부의 콜로이드 상으로부터 저비점 성분의 분리와 물질 전달이 촉진되며, 이는 다시 개질반응조(100) 내부로 공급되는 운반기체에 의해 증기상 형태로 이송된다. 유동화된 중질유분 내부로부터 탈기된 악취유발 및 유해 성분이 포함된 유증기는 운반기체에 의해 반응기 외부로 연속적으로 배출된다. 이 때, 상기 폐유 유래의 아스팔텐 분산제에 의하여 중질유분 내의 아스팔텐이 고분산 되므로 악취유발 및 유해 성분의 분리는 더욱 가속화 될 수 있다. 또한, 상기 중질유분 개질 반응조(100)는, 가열 수단(103)에 의해 개질 조건을 제공하는 데 있어서, 중질유분이 흐름성을 유지하면서도, 상기 중질유분의 특성 변화가 지배적으로 발생하지 않으며, 중질유분으로서 기능할 수 있는 최대한의 온도 이하의 범위로 유지되도록 하는 것이 유리하다. 바람직하게는, 상기 중질유분의 개질 온도를 상기 중질유분이 원료로 사용되는 공정에서 설정 필요 온도 이상으로 가열함으로써, 상기 중질유분이 원료로 사용되는 공정 또는 이를 활용하는 현장에서 발생할 수 있는 유증기(악취 유발 및 유해 성분)를 미리 제거할 수 있다. 상기 중질유분의 개질을 고온에서 실시하면 악취 유발 및 유해성분의 제거 정도 및 제거 속도는 커질 수 있으나 중질유분을 구성하는 다수의 탄화수소물이 분해 변성될 수 있으므로, 지배적인 열분해가 일어나지 않으나 악취 유발 및 유해성분을 이루는 저비점 성분의 물리적 탈기가 일어날 수 있을 정도의 높은 온도를 유지하도록 하여야 한다.More specifically, in the heavy oil reforming reactor 100 , a mixed solution is added after quantifying and adding a waste oil-derived asphaltene dispersant to the heavy oil raw material in advance, or the heavy oil raw material and waste oil-derived asphaltenes are introduced into the reforming reactor 100 . After the dispersant is added together, the heavy oil mixture positioned therein is heated by the heating means 103 . In the heated heavy oil mixture, the separation and mass transfer of low-boiling components from the colloidal phase inside the heavy oil component are promoted by heat, which is again transferred in vapor phase by the carrier gas supplied into the reforming reactor 100 . Oil vapor containing odor-causing and harmful components degassed from the inside of the fluidized heavy oil is continuously discharged to the outside of the reactor by the carrier gas. At this time, since asphaltenes in the heavy oil are highly dispersed by the asphaltene dispersant derived from the waste oil, the separation of odor-causing and harmful components can be further accelerated. In addition, in the heavy oil reforming reactor 100 , in providing reforming conditions by the heating means 103 , while the heavy oil maintains flowability, the characteristic change of the heavy oil does not predominantly occur, and the heavy oil It is advantageous to keep it in a range below the maximum temperature that can function as a Preferably, by heating the reforming temperature of the heavy oil component to a temperature higher than a set required temperature in the process in which the heavy oil component is used as a raw material, oil vapor (odor-causing and harmful ingredients) can be removed in advance. If the reforming of the heavy oil is carried out at a high temperature, the degree and removal rate of odor-causing and harmful components may be increased, but since many hydrocarbons constituting the heavy oil may be decomposed and denatured, the dominant thermal decomposition does not occur, but odor-causing and It should be maintained at a temperature high enough to allow physical degassing of low-boiling-point components constituting harmful components.

상기 개질반응의 지속시간은 악취 유발 및 유해성분의 목표 제거량에 도달할 때까지 지속한다. 상기 지속시간은 개질하여야 하는 중질유분의 양과 운반기체의 공급량 등에 따라 달라질 수 있으나 대체적으로 1~24시간 동안 지속될 수 있다.The duration of the reforming reaction is continued until the target removal amount of odor inducing and harmful components is reached. The duration may vary depending on the amount of heavy oil to be reformed and the amount of carrier gas supplied, but in general, it may last for 1 to 24 hours.

상기 운반기체 공급부(120)는, 상기 중질유분 개질 반응조(100) 내부로 운반기체를 공급하는 수단으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 사용하여 구성할 수 있다. 상기 운반기체를 선택함에 있어서 산소를 포함하는 경우는 가열된 원료의 부분적 산화반응에 의해 특성 변화가 일어날 수 있다. 따라서 중질유분의 산화를 방지하기 위하여 활성이 없는 불활성 기체인 것이 바람직하며, 주로 헬륨, 아르곤, 질소 가스 등으로 이루어질 수 있으나, 개질 과정 중 연속적으로 공급하는 방식이 아닌, 개질 과정이 적용되기 이전 또는 초기 단계에 일회성으로 제공하여 폐쇄된 시스템 내에서 재순환되는 경우 공기를 사용하여도 무방하다. 이러한 운반기체 공급부(120)는 고압의 가스를 저장할 수 있는 압력용기 등의 장치가 사용될 수도 있다. The carrier gas supply unit 120 is a means for supplying a carrier gas into the heavy oil reforming reactor 100 , and may be configured using a conventional technique in the technical field to which the present invention pertains. When oxygen is included in the selection of the carrier gas, a characteristic change may occur due to a partial oxidation reaction of the heated raw material. Therefore, in order to prevent oxidation of the heavy oil, it is preferably an inert gas without activity, and may be mainly composed of helium, argon, nitrogen gas, etc., but before the reforming process is applied, rather than continuously supplying during the reforming process, or Air may be used if it is provided as a one-time supply at an early stage and is recirculated in a closed system. As the carrier gas supply unit 120, a device such as a pressure vessel capable of storing high-pressure gas may be used.

또한, 상기 운반기체 분산부(110)는 개질 반응조(100) 내부로 공급되는 운반기체를 넓은 영역에 걸쳐 분산시키는 것으로, 이에 의해 상기 중질유분 개질 반응조(100) 내부로 분산된 운반기체가 유분 내에 골고루 분산되어 버블링 되면서, 중질유분 내부에서 기화되는 악취유발 및 유해 성분을 포함한 유증기를 더욱 효과적으로 개질 반응기 외부로 이송, 배출할 수 있게 한다.In addition, the carrier gas dispersion unit 110 disperses the carrier gas supplied into the reforming reactor 100 over a wide area, whereby the carrier gas dispersed into the heavy oil reforming reactor 100 is dispersed in the oil. As it is evenly dispersed and bubbled, it is possible to more effectively transport and discharge oil vapor including odor-causing and harmful components that vaporize inside the heavy oil to the outside of the reforming reactor.

이와 같이 상기 운반기체가 중질유분 내부로부터 기화되는 악취유발 및 유해 성분을 포함한 유증기를 운반하여 이송함으로써, 극성이 높은 아스팔텐이나 레진과 같은 거대 분자들과 함께 콜로이드 상을 구성하여 중질 유분으로부터 탈기가 쉽게 일어나지 않으며, 고온이더라도 매우 제한적인 속도와 조성의 일부만 분리될 수 있는 상기 유해 성분들을 공정적으로 유의미한 시간 내에 제거할 수 있게 된다.As described above, the carrier gas transports and transports oil vapor containing odor-causing and harmful components that are vaporized from the inside of the heavy oil, thereby forming a colloidal phase with macromolecules such as asphaltenes and resins with high polarity, and degassing from the heavy oil. It is possible to remove the harmful components that do not occur easily and can be separated in a very limited rate and only a part of the composition even at high temperature in a process meaningful time.

이를 위하여 상기 분산부(110)는 다수의 기공(perforated hole)이 형성된 분산판 형태(distributor), 하나의 운반기체 공급 코일로부터 다수개의 분사 노즐(orifice nozzle)로 구성된 형태 (sparger) 등 통상적인 기체 분산수단 중 적어도 하나 이상의 수단을 사용하여 구성될 수 있다.To this end, the dispersing unit 110 has a form of a distributor having a plurality of perforated holes, and a form composed of a plurality of orifice nozzles from a single carrier gas supply coil (sparger). It may be configured using at least one or more means of dispersing means.

상기 운반기체 분산부(110)에서 분사되는 운반기체의 유량은 중질유분의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 중질유분 원료 단위 질량 당 표준상태 유량의 비로 0.05 내지 90 sccm/(g of feedstock), 바람직하게는 0.1 내지 10sccm/(g of feedstock)으로 할 수 있다.The flow rate of the carrier gas injected from the carrier gas dispersion unit 110 may vary depending on the type of heavy oil, but 0.05 to 90 sccm/(g of feedstock), preferably as a ratio of the standard state flow rate per unit mass of the heavy oil material can be 0.1 to 10 sccm / (g of feedstock).

한편, 상기 중질유분 개질 반응조(100)는 내부에 디미스터(104)를 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 디미스터(104)를 이용하여, 운반기체가 중질유분 개질 반응조(100) 외부로 배출되기 전에 운반기체에 포함될 수도 있는 미립자를 필터링하거나 개질 과정 중 발생할 수 있는 원료의 비등으로부터 고비점 성분의 지나친 유실을 방지할 수 있다.On the other hand, the heavy oil reforming reactor 100 may additionally include a demister 104 therein, and using the demister 104, before the carrier gas is discharged to the outside of the heavy oil reforming reactor 100 . Excessive loss of high-boiling-point components can be prevented from filtering particulates that may be included in the carrier gas or from boiling of raw materials that may occur during the reforming process.

또한, 상기 악취유발 및 유해 성분을 분리하기 위한 악취유발 및 유해성분 분리부(130)는 상기 개질 반응조(100)에서 배출되는 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분의 분리하거나 분해하여 제거하는 것으로, 흡착제, 산화제, 스크러버, 분리막, 냉각기 등의 통상적인 분리수단 중 적어도 하나 이상의 수단을 이용하여, 상기 개질 반응조(100)에서 배출되는 운반기체로부터 악취 및 유해성분이 포함된 유증기를 제거한다.In addition, the odor-causing and harmful component separation unit 130 for separating the odor-causing and harmful components separates or decomposes and removes the odor-causing and harmful components from the carrier gas discharged from the reforming reactor 100, and the adsorbent , an oxidizer, a scrubber, a separation membrane, and at least one of conventional separation means such as a cooler to remove oil vapors containing odors and harmful components from the carrier gas discharged from the reforming reactor 100 .

더욱 상세하게는, 상기 악취유발 및 유해 성분 분리부(130)는 운반기체 내 악취유발 및 유해 성분을 스크러버(scrubber)를 이용하여 흡수하거나, 촉매 또는 흡착제를 이용하여 흡착하거나, 냉각기를 이용하여 액화하는 방식을 통해 운반기체 내 악취유발 및 유해 성분이 포함된 유증기를 분리 제거할 수 있다.More specifically, the odor-causing and harmful component separation unit 130 absorbs odor-causing and harmful components in the carrier gas using a scrubber, adsorbs them using a catalyst or an adsorbent, or liquefies them using a cooler. In this way, it is possible to separate and remove oil vapors containing odor-causing and harmful components in the carrier gas.

본 발명은 상기와 같은 분리 수단 중 흡착제를 이용하여 악취유발 및 유해 성분을 흡착하는 데 있어서, 폐촉매를 이용할 수도 있다. 이때 사용되는 폐촉매로 화학산업 중에서 배출되는 알루미나계 또는 제올라이트계 촉매 등을 사용할 수 있다.In the present invention, in adsorbing odor-causing and harmful components using an adsorbent among the separation means as described above, a spent catalyst may be used. As the spent catalyst used at this time, an alumina-based or zeolite-based catalyst discharged from the chemical industry may be used.

또한, 상기 악취유발 및 유해 성분 분리부(130)는 분리된 악취유발 및 유해 성분을 연속적으로 배출하는 배출구를 포함할 수 있다.In addition, the odor-causing and harmful component separation unit 130 may include an outlet for continuously discharging the separated odor-causing and harmful components.

또한, 상기 운반기체 순환부(140)는 상기 악취유발 및 유해 성분 분리부(130)에서 유증기가 분리 또는 제거된 운반기체를 상기 개질 반응조(100)로 재공급하는 것으로, 상기 구성을 통하여 상기 운반기체 분산부(110)에 의해 공급된 운반기체는 계외로 배출되지 않고 상기 운반기체 순환부(140)에 의해 개질 반응조(100)와 악취유발 및 유해 성분 분리부(130)를 순환할 수 있게 되므로 외부로부터 지속적으로 운반기체를 공급받지 않아도 되며, 운반기체로서 공기를 사용하더라도 운반기체 순환 과정 초반에 공기 중에 존재하는 산소는 원료와의 반응에 소모되고, 질소 만이 존재하게 되므로 운반기체로서 공기만을 적용하여도 본 발명에 따르는 개질의 성능 및 효과가 나타날 수 있다. In addition, the carrier gas circulation unit 140 re-supply the carrier gas from which the oil vapor has been separated or removed in the odor-causing and harmful component separation unit 130 to the reforming reactor 100, and the transport through the configuration. Since the carrier gas supplied by the gas dispersing unit 110 is not discharged to the outside of the system, it is possible to circulate the reforming reactor 100 and the odor-causing and harmful component separation unit 130 by the carrier gas circulation unit 140 . There is no need to continuously receive a carrier gas from the outside, and even if air is used as a carrier gas, oxygen present in the air at the beginning of the carrier gas circulation process is consumed for the reaction with the raw material, and only nitrogen exists, so only air is applied as a carrier gas Even so, the performance and effect of the modification according to the present invention may be exhibited.

본 발명에서의 중질유분이 아스팔트이고, 상기 아스팔트가 아스콘의 원료로서 사용되는 경우, 본 발명의 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법은 아스콘 제조 공정, 예컨대 아스팔트를 골재와 혼합하는 아스콘 혼합부를 포함하여 구성될 수 있다.In the present invention, when the heavy oil is asphalt, and the asphalt is used as a raw material for asphalt, the heavy oil production method with reduced odor and harmful components of the present invention includes an asphalt concrete manufacturing process, for example, an asphalt concrete mixing part that mixes asphalt with aggregate. may be included.

이하, 실험예, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Experimental Examples, Examples and Comparative Examples.

<실험예 1> 폐유로부터 아스팔텐 분산제의 제조<Experimental Example 1> Preparation of asphaltene dispersant from waste oil

도 1에 따른 폐유의 정제공정으로부터, 불순물과 수분이 분리된 흐름(30)을 고온 증류를 통하여 액화 탄화수소 유분 흐름(41)과 증류 잔사유 흐름(50)으로 분리하였다. 폐유는 회수 지역과 불순물 제거과정이 상이한 3개의 정제회사 제품을 취하여 분리를 실시하였다.From the waste oil purification process according to FIG. 1, the stream 30 in which impurities and moisture are separated was separated into a liquefied hydrocarbon fraction stream 41 and a distillation residue stream 50 through high-temperature distillation. Waste oil was separated by taking the products of three refiners with different recovery areas and different impurity removal processes.

폐유 1은 증류 단계 이전 고형분을 제거함에 있어서 필터를 사용한 물리적 여과방법에 따라 준비된 것이고, 폐유 2는 원심분리를 통해 준비된 것이며, 폐유 3은 응집제인 황산을 투입한 후 염석출을 유도하고 디캔터를 사용하여 석출된 염이 포함된 슬러지를 제거함에 의해 준비된 것이다. Waste oil 1 was prepared according to the physical filtration method using a filter to remove solids before the distillation step, waste oil 2 was prepared through centrifugation, and waste oil 3 was prepared by adding sulfuric acid as a coagulant, followed by salt precipitation and using a decanter. It is prepared by removing the sludge containing the precipitated salt.

이를 다시 240℃ 이하로 유지되는 저온 증류기를 통해 수분을 제거한 뒤, 상기 불순물들이 제거된 폐유를 240℃에서 분당 10℃로 승온하면서 최대 590℃의 비점에 이르도록 하되, 정제된 폐유의 투입 질량을 기준으로 하여 액화 탄화수소 유분과 증류 잔사물을 중량비로 각각 80-90% 및 10-20%가 되도록 분리를 수행하였다. 폐유 1 내지 3으로부터 증류공정을 통해 탑하부 흐름으로 얻어진 잔사분을 취하여 시료 1 내지 시료 3으로 준비하였고, 탑상부 흐름으로부터 얻어진 증류분을 취하여 시료 4 내지 시료 6으로 준비하였다. 이들 시료에 대한 원소성분 및 그 함량을 원소분석(Elemental Analysis; 모델명: Thermo Scientific Flash 2000, 감지기: Thermal Conductivity Detector), X-선 형광분석(X-ray fluorescence analysis; 모델명: Thermo/ARL QUANT'X), inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES; 모델명: Thermo Fisher Scientific iCAP 6500Duo)를 사용하고, 비점분포는 ASTM D7169 (GC-Simdis)방법을 사용하고, 난분해성 잔류 탄소량 (Conradson carbon residue; CCR)은 ASTM D189 방법을 이용하여 분석한 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.After removing the moisture through a low-temperature distiller maintained below 240 ° C again, the waste oil from which the impurities have been removed is heated from 240 ° C to 10 ° C per minute to reach a boiling point of up to 590 ° C, but the input mass of the refined waste oil is Separation was performed so that the liquefied hydrocarbon fraction and the distillation residue were 80-90% and 10-20% by weight, respectively, as a reference. Samples 1 to 3 were prepared by taking the residue obtained from the waste oil 1 to 3 as the bottom stream through the distillation process, and the distillate obtained from the top stream was taken and prepared as Samples 4 to 6. Elemental analysis (Model Name: Thermo Scientific Flash 2000, Detector: Thermal Conductivity Detector), X-ray fluorescence analysis (Model Name: Thermo/ARL QUANT'X) for these samples ), inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES; model name: Thermo Fisher Scientific iCAP 6500Duo) was used, and ASTM D7169 (GC-Simdis) method was used for specific distribution, and the amount of recalcitrant residual carbon (Conradson carbon residue) was used. ; CCR) was analyzed using ASTM D189 method, and the results are shown in Table 1 below.

원소element 증류 잔사물
(탑하부 잔류분)
distillation residue
(Residue at the bottom of the tower)
액화 탄화수소 유분
(탑상부 증류분)
liquid hydrocarbon fraction
(top distillate)
시료 1
(wt%)
sample 1
(wt%)
시료 2
(wt%)
sample 2
(wt%)
시료 3
(wt%)
sample 3
(wt%)
시료 4
(wt%)
sample 4
(wt%)
시료 5
(wt%)
sample 5
(wt%)
시료 6
(wt%)
sample 6
(wt%)
CC 79.579.5 8181 79.579.5 85.385.3 85.585.5 85.385.3 HH 12.112.1 12.612.6 12.112.1 13.713.7 13.913.9 13.713.7 OO 3.23.2 1.61.6 2.12.1 -- -- -- NN 0.470.47 0.190.19 0.270.27 -- -- -- SS 0.940.94 0.580.58 0.910.91 0.080.08 0.050.05 0.080.08 OthersOthers 3.793.79 4.034.03 5.125.12 0.920.92 0.550.55 0.920.92

표 1을 참조하면, 불순물이 정제된 폐유를 증류하였을 때, 탑상부와 탑하부로부터 얻어진 각 분리물들은 유사한 유기원소(C,H,O,N,S) 분포를 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다. 시료 1로부터 얻어진 탑상부 증류분과 탑하부 잔류분 각각에 대한 비점 분포를 ASTM D7169법에 따라 분석하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. Referring to Table 1, it was confirmed that when the waste oil purified from impurities was distilled, each separated product obtained from the upper part and the lower part had a similar distribution of organic elements (C, H, O, N, S). The boiling point distribution of each of the top distillate and the bottom residue obtained from Sample 1 was analyzed according to ASTM D7169, and the results are shown in Table 2.

하기 표 2에서 질량%는 각 비점이하에서 휘발된 성분의 누적 질량을 나타낸다.In Table 2 below, mass% represents the cumulative mass of components volatilized below each boiling point.

시료 1sample 1 시료 4sample 4 비점(℃)Boiling Point (℃) 누적질량
(wt%)
cumulative mass
(wt%)
비점(℃)Boiling Point (℃) 누적질량
(wt%)
cumulative mass
(wt%)
192.1192.1 IBPIBP 200.0200.0 0.530.53 231.8231.8 IBPIBP 250.0250.0 0.590.59 250.0250.0 0.670.67 300.0300.0 0.610.61 300.0300.0 1.901.90 350.0350.0 0.660.66 350.0350.0 6.146.14 400.0400.0 0.940.94 400.0400.0 25.9425.94 450.0450.0 2.722.72 450.0450.0 66.8566.85 500.0500.0 11.2811.28 500.0500.0 91.9091.90 550.0550.0 47.1847.18 550.0550.0 98.7098.70 600.0600.0 77.9977.99 585.1585.1 FBPFBP 650.0650.0 93.7993.79 700.0700.0 99.3699.36 702.8702.8 FBPFBP

* IBP: 초기비점(initial boiling point)* IBP: initial boiling point

** FBP: 최종비점(final boiling point)** FBP: final boiling point

표 2에 나타낸 비점 분포를 보면, 탑상부 증류분은 상대적으로 좁은 비점분포 (230-585℃)를 갖는 반면, 탑하부 잔류분(190-700℃)은 상대적으로 높고 넓은 영역의 비점분포를 갖고 있음을 관찰할 수 있다. 특히, 탑하부 잔류분은 아스팔트와 유사하게 500℃ 이상의 비점에 해당하는 다량의 탄화수소 화합물로 구성되어 있음을 알 수 있다. Looking at the boiling point distribution shown in Table 2, the top distillate has a relatively narrow boiling point distribution (230-585° C.), while the bottom residue (190-700° C.) has a relatively high and wide boiling point distribution. It can be observed that there is In particular, it can be seen that the residue at the bottom of the tower is composed of a large amount of hydrocarbon compounds corresponding to a boiling point of 500° C. or higher, similar to asphalt.

폐유 중 탄화수소 화합물은 대부분 사용 전 오일의 기유 성분으로부터 시작되며 사용과정에서 물리화학적으로 안정한 탄화수소물 구조로 유지되기 때문에 비점분포의 변화가 크지 않을 수 있다. 기유는 원유로부터 얻어지는 고비점의 오일(감압 기체유)로서 수소화처리 과정 등의 정제공정을 거쳐 불포화 이중결합이나 고리화합물등을 제거하고 이성화반응을 거쳐 얻어지는 무색투명한 광유 또는 PAO (poly-α-olefin), 폴리올에스테르, 왁스크래킹 탄화수소 등 합성오일이 사용된다. 따라서, 상기 증류 잔사물인 탑하부 잔류분은 고비점 탄화수소물이 주요 구성성분이며 비점분포에 있어서도 중질유분들의 비점분포와 매우 흡사하기 때문에 첨가제로 혼합 사용하여도 원료의 특성 변화에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다. Most of the hydrocarbon compounds in the waste oil start from the base oil component of the oil before use, and the change in boiling point distribution may not be large because the hydrocarbon structure is maintained as a physicochemically stable hydrocarbon structure during the use process. Base oil is a high-boiling oil (reduced gas oil) obtained from crude oil. It is a colorless and transparent mineral oil or PAO (poly-α-olefin) obtained by isomerization after removing unsaturated double bonds or cyclic compounds through a refining process such as hydroprocessing. ), polyol esters, and synthetic oils such as wax cracking hydrocarbons are used. Therefore, in the distillation residue, the lower part of the column contains high-boiling hydrocarbons as a major component and the boiling point distribution is very similar to the boiling point distribution of heavy oils, so even if it is mixed as an additive, it does not significantly affect the change in the properties of the raw material. may not be

한편, 상기 탑하부 잔류분을 아스팔텐 분산제로 사용할 경우, 탑하부 잔류분내 코크(coke)와 같은 고형 탄화수소물이 존재할 경우, 중질유분의 점도나 흐름성에 영향을 줄 수 있으며, 상기 탑하부 잔류분을 ASTM D189로 측정하였을 때 난분해성 잔류 탄소량이 50% 이상인 경우 가열시 고형화될 수 있는 탄소 함량이 지나치게 높아 첨가제로써 활용이 어려워질 수 있다. On the other hand, when using the lower portion of the tower as an asphaltene dispersant, if solid hydrocarbons such as coke are present in the residue at the lower portion of the tower, the viscosity or flowability of the heavy oil may be affected, and the lower portion of the residue may be affected. When measured by ASTM D189, if the residual carbon content is 50% or more, it may be difficult to use as an additive because the carbon content that can be solidified during heating is too high.

표 3은 상기 실험예 1에서의 증류 잔사물에 대해 난분해성 잔류 탄소량을 측정한 결과를 나타낸 것이다.Table 3 shows the results of measuring the amount of hard-to-decompose residual carbon for the distillation residue in Experimental Example 1.

시료 1sample 1 시료 2sample 2 시료 3sample 3 CCR (wt %)CCR (wt%) 9.89.8 7.17.1 13.413.4

표 3을 참고하면, 상기 실험예 1에서 얻어진 탑하부 잔류분의 난분해성 잔류 탄소량은 가장 큰 경우에도 13.4%일 뿐이어서, 첨가제로 활용될 수 있음을 알 수 있다.Referring to Table 3, it can be seen that the amount of hard-to-decompose residual carbon in the lower portion of the top obtained in Experimental Example 1 is only 13.4% even in the largest case, so that it can be used as an additive.

한편, 수소첨가분해 반응에 활성을 갖는 전이금속을 포함한 무기 성분의 종류를 관찰하기 위해 증류잔사물에 대해 X-선 형광분석을 실시하였으며, 검출된 성분의 상대 함량을 표 4에 나타내었다.Meanwhile, X-ray fluorescence analysis was performed on the distillation residue to observe the types of inorganic components including transition metals active in the hydrocracking reaction, and the relative contents of the detected components are shown in Table 4.

원소element 시료 1
(wt%)
sample 1
(wt%)
시료 2
(wt%)
sample 2
(wt%)
시료 3
(wt%)
sample 3
(wt%)
NaNa 17.217.2 22.622.6 0.00.0 MgMg 1.51.5 0.00.0 0.00.0 AlAl 0.40.4 0.00.0 0.00.0 PP 7.77.7 7.97.9 2.12.1 SS 20.220.2 18.218.2 6.36.3 ClCl 1.61.6 4.94.9 9.19.1 KK 2.92.9 2.02.0 3.83.8 CaCa 27.227.2 26.026.0 38.838.8 FeFe 2.52.5 2.22.2 4.44.4 CuCu 0.60.6 0.50.5 1.81.8 ZnZn 16.716.7 14.614.6 30.430.4 BrBr 0.30.3 0.20.2 0.20.2 MoMo 1.41.4 1.11.1 3.03.0

표 4를 참조하면, 분산제와 같은 윤활유의 첨가제에 기인하는 다양한 양이온(Na, Mg, K, Ca)들이 다량 포함되어 있다. 한편, 전이금속에 해당하는 몰리브데넘, 구리, 철, 아연 등이 존재하며, 유기금속 첨가제로부터 유도되는 것들로서 수소첨가분해 반응에 효과적인 황화물, 인화물, 할로겐화물 형태로 고르게 분산되어 존재할 수 있다. 잔류물 내 농축된 이들 금속을 ICP-AES 분석에 의해 정량하였으며, 결정된 함량은 표 5에 나타내었다.Referring to Table 4, various cations (Na, Mg, K, Ca) resulting from additives of lubricants such as dispersants are included in large amounts. On the other hand, molybdenum, copper, iron, zinc, etc. corresponding to transition metals exist, and may be uniformly dispersed in the form of sulfides, phosphides, and halides that are effective for hydrocracking reactions as those derived from organometallic additives. These metals concentrated in the residue were quantified by ICP-AES analysis, and the determined contents are shown in Table 5.

원소element 시료 1
(wppm)
sample 1
(wppm)
시료 2
(wppm)
sample 2
(wppm)
시료 3
(wppm)
sample 3
(wppm)
MoMo 480480 130130 650650 CuCu 183183 570570 460460 FeFe 902902 310310 1,1001,100 ZnZn 5,3005,300 3,5003,500 6,8006,800

상기 분석법에 의해 정량된 증류 잔사물 각각을 폐유 유래의 아스팔텐 분산제, 즉 악취유발 및 유해증기 저감을 위한 중질유분 개질 방법에서의 첨가제로 준비하였다.Each of the distillation residues quantified by the above analysis method was prepared as an asphaltene dispersant derived from waste oil, that is, an additive in the heavy oil reforming method for reducing odor and harmful vapors.

<실험예 2> 폐유 유래의 아스팔텐 분산제의 아스팔텐 분산 효과 측정<Experimental Example 2> Measurement of asphaltene dispersion effect of asphaltene dispersant derived from waste oil

실험예 1에 따라 시료들 각각에 대해 ASTM D7061-04에 따라 Turbiscan(제조사: Formulation, 모델명 MA2000)을 이용하여 아스팔텐의 분산도를 측정하였다. ASTM D7061-04은 극성 용매에 녹인 중질유분을 비극성 용매인 n-heptane을 가하여 아스팔텐 침강이나 상분리에 따른 상대적 분산도를 광학적으로 측정한 후 이를 분리수(separability number)로 환산하여 유분의 동역학적인 안정성(stability)을 평가하는 표준화법이다. 분리수는 안정화 시간 15분까지 분마다 측정된 평균 투과도의 변화에 대한 표준편차 값으로 계산될 수 있다. 원료는 현대오일뱅크로부터 공급된 AP-5 등급의 중질유분이 사용되었으며, 상기 실험예 1에서 증류 잔사물(탑하부 잔류분)을 중질유분에 5,000wppm이 되도록 첨가한 뒤, 그 분산효과를 관측한 결과를 이용하여 분리수 측정값을 표 6에 나타내었다.According to Experimental Example 1, the dispersion degree of asphaltenes was measured using Turbiscan (manufacturer: Formulation, model name MA2000) according to ASTM D7061-04 for each of the samples. ASTM D7061-04 is based on optically measuring the relative dispersion due to asphaltene precipitation or phase separation by adding n-heptane, a non-polar solvent, to a heavy oil dissolved in a polar solvent, and then converting it into a separability number for dynamic stability of the oil. It is a standardization method to evaluate stability. Separation water can be calculated as a standard deviation value for the change in average permeability measured every minute up to 15 minutes of stabilization time. As the raw material, AP-5 grade heavy oil supplied from Hyundai Oilbank was used, and in Experimental Example 1, the distillation residue (the residue at the bottom of the tower) was added to the heavy oil to 5,000 wppm, and the dispersion effect was observed. The measured values of separated water using the results are shown in Table 6.

무첨가additive-free 시료 1sample 1 시료 2sample 2 시료 3sample 3 분리수separated water 8.58.5 0.70.7 1.51.5 1.41.4

표 6을 참조하면, 첨가제를 첨가하지 않은 AP-5의 경우 아스팔텐의 안정성이 매우 낮은 값(아스팔텐 분자의 분산성이 매우 낮아 침강이 일어남)을 보이나, 폐유유래의 아스팔텐 분산제를 5,000 wppm 투입하게 되면 아스팔텐의 안정성이 크게 향상되는 것을 알 수 있다.Referring to Table 6, in the case of AP-5 without the addition of additives, the stability of asphaltene is very low (dispersibility of asphaltene molecules is very low and sedimentation occurs), but 5,000 wppm of asphaltene dispersant derived from waste is used. When added, it can be seen that the stability of asphaltenes is greatly improved.

첨가농도
(wppm)
added concentration
(wppm)
00 1,0001,000 2,0002,000 3,0003,000 4,0004,000 5,0005,000 8,0008,000 10,00010,000
분리수separated water 8.58.5 7.07.0 6.4.6.4. 5.15.1 2.82.8 0.70.7 0.10.1 0.00.0

표 7은 실험예 1의 폐유 유래 첨가제 중 시료 1의 첨가 농도에 따른 중질유분의 아스팔텐 분산도를 측정한 결과이다. 첨가제를 1,000wppm 이하의 농도로 희석한 경우에도 아스팔텐 분산의 부분적인 효과가 있었으나, 첨가제의 농도가 5,000wppm 이상인 경우 매우 극단적인 아스팔텐의 분산효과가 관찰되었다.Table 7 shows the results of measuring the asphaltene dispersion of the heavy oil according to the added concentration of Sample 1 among the waste oil-derived additives of Experimental Example 1. Even when the additive was diluted to a concentration of 1,000 wppm or less, there was a partial effect of asphaltene dispersion, but when the concentration of the additive was 5,000 wppm or more, a very extreme asphaltene dispersion effect was observed.

<실험예 3> 중질유분 원료 준비 및 특성 분석<Experimental Example 3> Preparation and characterization of heavy oil raw materials

본원 발명에 따른 개질 성능 평가에 사용된 중질유분은 SKE 또는 현대오일뱅크로부터 공급된 AP-5 등급의 아스팔트로 아스콘의 원료로 사용되는 유분이다. 상기 아스팔트는 상온에서 고체 상태이다. 상기 아스팔트의 특성을 분석하거나, 악취유발 및 유해 성분의 발생량을 측정하거나, 개질 반응의 원료로 공급하거나, 양극성 첨가제를 첨가할 경우에는 아스팔트를 미리 밀폐된 용기 내에 담아 80℃ 이상으로 예열된 오븐에 3시간 이상 방치하여 흐름성을 유지하도록 한 후 사용하였다.The heavy oil used in the evaluation of the reforming performance according to the present invention is an AP-5 grade asphalt supplied from SKE or Hyundai Oilbank and used as a raw material for asphalt concrete. The asphalt is in a solid state at room temperature. When analyzing the characteristics of the asphalt, measuring the amount of odor-inducing and harmful components, supplying it as a raw material for a reforming reaction, or adding an anode additive, put the asphalt in a previously sealed container and place it in an oven preheated to 80°C or higher. It was used after leaving it to stand for 3 hours or more to maintain flowability.

<실험예 4> 가열 중질유분에서 발생하는 악취 유발 및 유해 성분의 분석(평형조성법)<Experimental Example 4> Analysis of odor-causing and harmful components generated from heated heavy oil (equilibrium composition method)

중질유분에서 발생하는 악취 유발 및 유해 성분의 수집 및 분석은 아스콘 제조공정의 환경과 같이 가열된 환경에서 실시하였으며, 개질 전 또는 개질 후 중질유분 100g을 측량하여 180℃로 유지되는 250ml 플라스크에 담아 최대 5시간까지 두었다. 상기 플라스크의 상부 기상 공간(headspace)에는 액상과 평형상태의 유증기가 존재하며, 상기 유증기를 응축 방지를 위해 180℃ 이상으로 가열된 6-port 밸브에 장착된 샘플 루프(1ml) 내에 머무르게 한 후, 측정 시점에 유로를 변경하여 질량 스펙트럼 검출기가 연결된 기체크로마토그래피 (GC-MS; gas chromatography w/ mass spectrum detector and HP 50+ column)에 주입하여 성분들의 머무름 특성을 분석하였으며, 불꽃이온화 검출기(FID)가 장착된 별도의 기체크로마토그래피를 이용하여 동일한 분석조건(HP 50+ column) 하 각각의 성분에 대한 정량 분석을 실시하였다. 기상 성분의 농도는 Refinery Gas Analyzer (RGA; Agilent 5184-3538, 5184-3543) 표준가스를 사용하여 검량하였다.The collection and analysis of odor-causing and harmful components generated from heavy oil were carried out in a heated environment, such as the environment of the asphalt concrete manufacturing process, and 100 g of heavy oil was measured before or after reforming and placed in a 250ml flask maintained at 180°C. left for up to 5 hours. In the upper gas phase space (headspace) of the flask, there is oil vapor in a liquid state and equilibrium state, and after allowing the oil vapor to stay in a sample loop (1 ml) mounted on a 6-port valve heated to 180° C. or higher to prevent condensation, The flow path was changed at the time of measurement, and the retention characteristics of the components were analyzed by injecting it into gas chromatography (GC-MS; gas chromatography w/ mass spectrum detector and HP 50+ column) connected to a mass spectrum detector, and a flame ionization detector (FID) Quantitative analysis of each component was performed under the same analysis conditions (HP 50+ column) using a separate gas chromatography equipped with The concentration of gaseous components was calibrated using a Refinery Gas Analyzer (RGA; Agilent 5184-3538, 5184-3543) standard gas.

<실험예 5> 악취 유발 및 유해성분 저감을 위한 중질유분 개질 반응<Experimental Example 5> Heavy oil reforming reaction to induce odor and reduce harmful components

상기 실험예 4의 아스팔트를 500ml 용량의 SUS Liner가 장착될 수 있는 갖는 고온, 고압 반응기 (제작사: Ari Instrument, 모델: SCH reactor 500 w/ data gathering tool)를 개질 반응조로 사용하여 개질 반응을 실시하였다. 개질 온도는 열전쌍을 사용하여 감지하였으며 내부 개질 반응조의 온도를 근접하여 탐침하도록 보호관(thermowell)에 삽입하여 측정하였다. 내부 개질 온도는 외벽을 통해 열전달이 일어날 수 있는 가열로를 통해 열원 공급이 이루어졌으며 다중루프 PID 제어 프로그램을 이용하여 원료의 개질 단계에서는 온도가 ±1℃이내로 유지되도록 하였다. 초기온도(80℃)에서 개질 온도에 도달하는데 최대 20분이 소요되었으며, 목적 온도에 도달하는 시점부터 운반기체를 공급하여 개질을 실시하였다. 개질 반응에 사용된 아스팔트 원료는 80℃이상으로 가열하여 150g을 반응조에 투입하고, 마그네틱 드라이브에 의해 원료를 50rpm의 속도로 초기에 교반하였으며, 목적하는 개질 온도 도달 시점에 교반속도를 300rpm으로 변경 유지하였다.The asphalt of Experimental Example 4 was subjected to a reforming reaction using a high-temperature, high-pressure reactor (manufacturer: Ari Instrument, model: SCH reactor 500 w/ data gathering tool) that can be equipped with a 500 ml capacity SUS liner as a reforming reactor. . The reforming temperature was sensed using a thermocouple and was measured by inserting it into a thermowell to probe the temperature of the internal reforming reactor in close proximity. As for the internal reforming temperature, the heat source was supplied through a heating furnace where heat transfer can occur through the outer wall, and the temperature was maintained within ±1℃ during the reforming stage of the raw material using a multi-loop PID control program. It took up to 20 minutes to reach the reforming temperature from the initial temperature (80° C.), and reforming was performed by supplying a carrier gas from the time the target temperature was reached. The asphalt raw material used for the reforming reaction was heated to 80° C. or higher, 150 g was put into the reaction tank, the raw material was initially stirred at a speed of 50 rpm by a magnetic drive, and the stirring speed was changed to 300 rpm when the desired reforming temperature was reached. did.

운반기체는 초기에는 질소 기체를 외부에서 제공하며, 이후에는 초기 기체가 연속적으로 재순환 공급이 가능하도록 기체이송펌프 (모델명: KNF N022ATE)를 설치하여 폐쇄루프(closed loop) 내에서 공급하였으며, 공급기체의 유량 조절은 질량유량제어기(mfc)를 사용하여 제어하였다. 개질 반응조 내로 유입되는 기체는 하부에 위치한 다공성 기체 분산관(sparger)를 이용하여 분산 공급하였다.As the carrier gas, nitrogen gas is initially provided from the outside, and after that, a gas transfer pump (model name: KNF N022ATE) was installed so that the initial gas could be continuously recirculated and supplied within a closed loop. The flow rate was controlled using a mass flow controller (mfc). The gas introduced into the reforming reactor was distributed and supplied using a porous gas dispersing pipe (sparger) located at the bottom.

반응기의 상부로부터 유증기와 운반기체가 혼합되어 혼합 기체상태로 배출되며, 이때 개질 반응기 내부의 고비점 유분의 유실을 방지하기 위해 SUS316 소재의 디미스터를 통과하여 배출되도록 하였다. Oil vapor and carrier gas are mixed from the upper part of the reactor and discharged in a mixed gas state. At this time, to prevent the loss of high boiling point oil in the reforming reactor, it was discharged through a demister made of SUS316.

개질반응기에서 배출된 혼합 기체는 -10℃ 이하의 냉각액이 외부관으로서 흐르도록 설계된 이중자켓 구조의 기상 응축기 및 수집용기의 내부를 통과시켜 상기 혼합 기체에서 유증기만 액화되도록 하여 유증기를 농축, 수집할 수 있도록 하였으며, 분리된 비활성 운반기체는 반응기 내부로 기체이송펌프를 통해 재 공급될 수 있도록 구성 하였다. The mixed gas discharged from the reforming reactor passes through the double-jacketed gas-phase condenser and the collection container designed to allow the cooling liquid of -10°C or lower to flow as an external pipe to liquefy only the oil vapor in the mixed gas, thereby concentrating and collecting the oil vapor. The separated inert carrier gas was configured to be re-supplied into the reactor through a gas transfer pump.

<실험예 6> 대용랑 아스팔트의 개질<Experimental Example 6> Modification of Daeyongrang asphalt

실험예 5와 동일한 원리로 구성한 개질 반응조를 사용하여 대용량의 악취 및 유해성분 저감이 저감된 아스팔트 15kg을 제조 하였다. 개질 반응조로는 50L Hastelloy-C 재질의 고온고압의 반응기(제조사 Buchi Pilot Plant)가 사용되었으며, 열원 공급은 반응기의 외벽을 통해 흐르는 열매체유 (Dowtherm RP)를 통해 이루어졌으며, 기체이송펌프로 유량제어기가 구비된 공기압축기(air compressor; 최대유량공급속도 20L/min)를 사용하였으며, 응축기는 원통다관식 (Shell & Tube Type)열교환기를 사용한 것을 제외하고는 실험예 6과 동일한 방법에 따라 대용량 개질 반응을 실시하였다.Using the reforming reactor constructed in the same principle as in Experimental Example 5, 15 kg of asphalt with reduced odor and harmful components in a large capacity was manufactured. A 50L Hastelloy-C high-temperature and high-pressure reactor (manufacturer Buchi Pilot Plant) was used as the reforming tank, and the heat source was supplied through thermal oil (Dowtherm RP) flowing through the outer wall of the reactor, and a gas transfer pump was used to control the flow rate. A large-capacity reforming reaction was performed in the same manner as in Experimental Example 6, except that an air compressor equipped with an air compressor (maximum flow rate of 20 L/min) was used, and the condenser was a shell & tube type heat exchanger. was carried out.

<첨가제 투입에 따른 개질 전·후 원료 내 유해 증기 발생량 저감 효과><Effect of reducing harmful vapors in raw materials before and after reforming by adding additives>

<실시예 1><Example 1>

SKE로부터 공급된 AP-5 등급의 아스팔트 150g에 폐유로부터 추출된 아스팔텐 분산제(실험예 1의 시료1)를 5,000 wppm 첨가하고, 이를 상기 <실험예 5>의 방법에 따라 개질 반응을 실시함에 있어서, 개질 반응조의 온도를 230℃로 유지하고 기상의 운반기체로서 질소를 사용하였으며, 기체의 유량은 200 sccm으로 유지하면서 6시간 동안 개질을 수행하였다. 이후 상기 운반기체의 순환을 멈추고, 계를 밀폐시킨 상태에서 상기 개질 반응조 내의 온도가 상온이 되도록 하였다.5,000 wppm of asphaltene dispersant (sample 1 of Experimental Example 1) extracted from waste oil was added to 150 g of AP-5 grade asphalt supplied from SKE, and this was subjected to a reforming reaction according to the method of <Experimental Example 5> , The temperature of the reforming reactor was maintained at 230° C., nitrogen was used as a gaseous carrier gas, and reforming was performed for 6 hours while maintaining the flow rate of the gas at 200 sccm. Thereafter, the circulation of the carrier gas was stopped, and the temperature in the reforming reactor was brought to room temperature while the system was sealed.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1에서 폐유로부터 추출된 아스팔텐 분산제(실험예 1의 시료1)를 10,000 wppm 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that 10,000 wppm of the asphaltene dispersant (sample 1 of Experimental Example 1) extracted from the waste oil in Example 1 was added.

<비교예 1><Comparative Example 1>

상기 실시예 1에서 첨가제를 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that no additives were added in Example 1.

개질 반응에 의한 상대적인 유증기 발생량을 정량하기 위하여 상기 개질 반응 전과 개질 반응 후의 시료를 <실험예 4>를 따르는 동일한 측정 방법으로 분석하였고, 시간별 측정된 유증기의 농도 결과를 표 8에 나타내었다.In order to quantify the relative amount of oil vapor generated by the reforming reaction, samples before and after the reforming reaction were analyzed by the same measurement method according to <Experimental Example 4>, and the results of the concentration of oil vapor measured over time are shown in Table 8.

하기 표 8에서의 평형시간은 상기 <실험예 5>에서 플라스크를 180℃에서 가열한 시간을 의미하며, 각 평형시간별 측정된 값은 기상공간에 형성된 유증기 성분의 전체 농도를 질량비로 백만분의 일(wppm)단위로 환산한 것이다.Equilibration time in Table 8 below means the time the flask was heated at 180° C. in <Experimental Example 5>, and the value measured for each equilibrium time is the total concentration of the oil vapor formed in the gaseous space in a mass ratio in parts per million It is converted in (wppm) units.

구분division 개질 전before reform 230℃ 개질 후After reforming at 230℃ 평형시간equilibrium time 원료Raw material 실시예1Example 1 실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 0.0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.50.5 61,338 61,338 1,124 1,124 1,216 1,216 12,157 12,157 1.01.0 75,574 75,574 4,230 4,230 2,978 2,978 12,713 12,713 1.51.5 75,466 75,466 4,900 4,900 3,466 3,466 13,107 13,107 2.02.0 75,398 75,398 5,123 5,123 3,383 3,383 13,392 13,392 2.52.5 76,634 76,634 5,739 5,739 3,629 3,629 13,016 13,016 3.03.0 81,649 81,649 5,953 5,953 3,690 3,690 13,810 13,810 3.53.5 79,481 79,481 5,892 5,892 3,708 3,708 13,897 13,897 4.04.0 75,980 75,980 6,105 6,105 3,700 3,700 14,038 14,038 4.54.5 78,591 78,591 5,864 5,864 3,693 3,693 14,373 14,373 5.05.0 77,313 77,313 5,793 5,793 3,733 3,733 14,481 14,481

상기 표 8은 첨가제 도입에 따른 개질 전 및 후의 원료에 대한 유해증기 발생량을 비교한 도표이다. 개질 공정을 적용하지 않은 AP-5원료의 경우, 평형조성에 도달한 것으로 보이는 1시간 이후의 조건에서 기상 내 70,000 내지 80,000 wppm의 높은 유증기 농도가 형성되었으나, 실험예 5에 따라 개질 공정을 거친 중질유 원료는 유증기의 발생량이 크게 저감됨을 알 수 있다. 첨가제를 전혀 가하지 않은 원료(비교예 1)와 폐유로부터 추출된 아스팔텐 분산제를 각각 5,000 wppm (실시예 1) 및 10,000 wppm (실시예 2)를 가하여 개질된 중질유에 대해 유증기 발생량을 비교해보면, 첨가제를 첨가한 경우가 유증기 발생량 저감에 훨씬 효과적인 것을 알 수 있다. 특히, 중질유의 분리수 값이 0에 가까워지도록 폐유로부터 추출된 아스팔텐 분산제를 10,000 wppm의 농도(실험예 2의 ASTM D7061-04에 의한 터비스캔 측정 결과)로 첨가한 후 개질을 실시한 실시예 2는 유증기의 발생량이 원료 대비 약 1/20 정도로 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 아스팔텐을 고분산함에 따라 거대분자들의 응집체 내에 갇힌 저비점 유증기 성분들을 선택적으로 분리될 수 있는 환경이 제공되었기 때문으로 보여진다.Table 8 is a table comparing the amount of harmful vapors generated for raw materials before and after reforming according to the introduction of additives. In the case of the AP-5 raw material to which the reforming process was not applied, a high oil vapor concentration of 70,000 to 80,000 wppm was formed in the gas phase under the condition that the equilibrium composition was reached after 1 hour, but the heavy oil that went through the reforming process according to Experimental Example 5 It can be seen that the amount of oil vapor generated from the raw material is greatly reduced. When comparing the amount of oil vapor generated in the heavy oil reformed by adding 5,000 wppm (Example 1) and 10,000 wppm (Example 2) to the raw material to which no additives were added (Comparative Example 1) and the asphaltene dispersant extracted from waste oil, respectively, the additive It can be seen that the addition of is much more effective in reducing the amount of oil vapor generated. In particular, Example 2, in which the asphaltene dispersant extracted from the waste oil was added at a concentration of 10,000 wppm (Turbiscan measurement result according to ASTM D7061-04 of Experimental Example 2) so that the separated water value of the heavy oil was close to 0, and then reformed Example 2 It can be seen that the amount of oil vapor generated is reduced by about 1/20 compared to the raw material. This result is believed to be because an environment in which the low boiling point vapor components trapped in the aggregates of macromolecules can be selectively separated as the asphaltenes are highly dispersed is provided.

<개질에 따른 아스팔트 원료의 특성 변화><Changes in properties of asphalt raw materials due to reforming>

하기 표 9는 개질 전 아스팔트 원료와 비교예 1과 실시예 1 및 2에 따라 개질을 실시한 후의 아스팔트의 원소 비 구성의 차이를 나타낸 표이다. 원료의 구성 유기원소 및 그 함량을 원소분석기(모델명: Thermo Scientific Flash EA-2000 Organic Elemental Analyzer, 감지기: Thermal Conductivity Detector)를 사용하여 분석 하였다. 표 9에 의하면, <실시예 1>, <실시예 2> 및 <비교예 1>에 따라 개질된 아스팔트들은 개질 전과 비교하여 원소 비에 있어서 거의 동일한 구성비를 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 이로 보아 본 발명의 방법에 따른 개질에 의해서도 아스팔트의 성상이 크게 변화하지 않을 것임을 예측할 수 있다.Table 9 below is a table showing the difference in the element ratio composition of the asphalt raw material before reforming and the asphalt after reforming according to Comparative Example 1 and Examples 1 and 2. The constituent organic elements and their contents were analyzed using an elemental analyzer (model name: Thermo Scientific Flash EA-2000 Organic Elemental Analyzer, detector: Thermal Conductivity Detector). According to Table 9, it can be seen that the asphalts modified according to <Example 1>, <Example 2> and <Comparative Example 1> exhibit almost the same compositional ratio in element ratio as compared to that before reforming. In view of this, it can be predicted that the properties of the asphalt will not change significantly even by the modification according to the method of the present invention.

아스팔트
원료 구분
asphalt
Raw material classification
Elemental AnalysisElemental Analysis
N(wt%)N (wt%) C(wt%)C (wt%) H(wt%)H (wt%) S(wt%)S (wt%) O(wt%)O(wt%) H/CH/C O/CO/C 개질 전before reform 0.60.6 84.184.1 10.110.1 5.15.1 0.40.4 0.1210.121 0.0050.005 비교예 1Comparative Example 1 0.60.6 84.384.3 10.110.1 5.25.2 0.50.5 0.1200.120 0.0060.006 실시예 1Example 1 0.60.6 83.883.8 10.010.0 5.35.3 0.50.5 0.1200.120 0.0060.006 실시예 2Example 2 0.60.6 83.883.8 10.110.1 5.35.3 0.50.5 0.1200.120 0.0060.006

<대용량 개질에 따른 유해 증기 발생량 저감 효과><Effect of reducing harmful steam generation due to large-capacity reforming>

대용량 개질 공정에 악취 유발 및 유해성분이 포함된 유증기의 저감 효과가 동일하게 나타나는 것을 검증하기 위하여 폐유로부터 추출된 아스팔텐 분산제를 적용하고 대용량 개질을 실시한 후 유사한 분석조건을 사용하여 유증기 발생량을 비교 분석하였다. 해당 실험에서는 유증기의 발생량이 상대적으로 높은 AP-5 등급의 중질유분을 원료로 적용하였으며, 대용량 개질 과정을 거친 중질유분의 유증기 발생량은 투입된 개질전 원료와 상대적인 유증기 발생량 기준으로 비교, 분석하였다. In order to verify that the effect of reducing odor and oil vapor containing harmful components is the same in the large-capacity reforming process, an asphaltene dispersant extracted from waste oil was applied and large-capacity reforming was performed, and then the amount of oil vapor generation was compared and analyzed using similar analysis conditions. . In this experiment, AP-5 grade heavy oil with relatively high oil vapor generation was applied as a raw material, and the amount of oil vapor generated from heavy oil that had undergone a large-capacity reforming process was compared and analyzed based on the relative oil vapor generation amount with the raw material before reforming.

<실시예 3><Example 3>

현대오일뱅크로부터 공급된 AP-5 등급의 아스팔트 약 15.3 kg에 폐유 유래의 아스팔텐 분산제(실험예 1의 시료1)를 5,000 wppm이 되도록 투입하고, 동시에 유사한 아스팔텐 분산 효과(동일한 환경에서 단독 사용시 실험예 2에 의해 측정한 분리수 값이 1.0이상) 를 갖고 있는 것으로 알려져 있는 유기첨가제 ESCA (제조사: 이맥솔루션)를 소량(500 wppm) 추가로 첨가한 후, 이를 상기 <실험예 6>의 방법에 따라 대량 개질 반응을 실시함에 있어서, 개질 반응조의 온도를 230℃로 유지하여 진행하였다. 기상의 운반기체로서 개질 반응조 내부에 갖힌 초기 기체를 연속적으로 공급하여 사용하였으며, 개질 반응조 내로 재순환 되는 흐름은 외부 컨덴서에 의해 악취 및 유해성분을 저온으로 농축, 분리하여 공급되었다. 기체의 유량은 5~20 slm으로 유지하면서 6시간 동안 원료 개질을 진행하였다. 이후 상기 운반기체의 순환을 멈추고, 계를 밀폐시킨 상태에서 상기 개질 반응조 내의 온도를 120℃ 이하로 낮춘 후 개질된 중질유 원료를 취하였다.The asphaltene dispersant derived from waste oil (Sample 1 of Experimental Example 1) was added to about 15.3 kg of AP-5 grade asphalt supplied from Hyundai Oilbank so as to be 5,000 wppm, and at the same time a similar asphaltene dispersion effect (when used alone in the same environment) After adding a small amount (500 wppm) of the organic additive ESCA (manufacturer: Emac Solution), which is known to have a separated water value measured by Experimental Example 2 is 1.0 or more), it is added to the method of <Experimental Example 6> According to the mass reforming reaction, the temperature of the reforming reactor was maintained at 230°C. As a gaseous carrier gas, the initial gas trapped inside the reforming tank was continuously supplied and used, and the recirculated flow into the reforming tank was supplied by concentrating and separating odors and harmful components at a low temperature by an external condenser. The raw material reforming was carried out for 6 hours while maintaining the flow rate of the gas at 5-20 slm. Thereafter, the circulation of the carrier gas was stopped, and the temperature in the reforming reactor was lowered to 120° C. or less in a closed system, and then the reformed heavy oil raw material was taken.

개질 반응에 의한 상대적인 유증기 발생량을 정량하기 위하여 상기 개질 반응 전과 개질 반응 후의 시료를 <실험예 4>를 따르는 동일한 측정 방법으로 분석하였고, 시간별 측정된 유증기의 농도 결과를 표 10에 나타내었으며, 개질 전 원료를 지속적으로 5시간 동안 가열한 후 채취된 유증기의 기상크로마토그램은 도 4(a)에, 개질 후 시료에 대한 동일 측정조건 하 채취된 유증기의 기상크로마토그램은 도 4(b)에 나타내었다.In order to quantify the relative amount of oil vapor generated by the reforming reaction, samples before and after the reforming reaction were analyzed by the same measurement method according to <Experimental Example 4>, and the results of the concentration of oil vapor measured by time are shown in Table 10, and before reforming The gas phase chromatogram of the oil vapor collected after continuously heating the raw material for 5 hours is shown in FIG. 4(a), and the gas phase chromatogram of the oil vapor collected under the same measurement conditions for the sample after reforming is shown in FIG. 4(b). .

하기 표 10에서의 평형시간은 상기 <실험예 5>에서 플라스크를 180℃에서 가열한 시간을 의미하며, 각 평형시간별 측정된 값은 기상공간에 형성된 유증기 성분의 전체 농도를 질량비로 백만분의 일(wppm)단위로 환산한 것이다.Equilibration time in Table 10 below means the time the flask was heated at 180° C. in <Experimental Example 5>, and the value measured for each equilibrium time is the total concentration of the oil vapor formed in the gaseous space in the mass ratio in parts per million It is converted in (wppm) units.

구분division 개질 전
(wppm)
before reform
(wppm)
개질 후
(wppm)
after reforming
(wppm)
평형시간equilibrium time 원료Raw material 실시예3Example 3 0 0 0 0 0 0 0.50.5 118,700118,700 1,022 1,022 1.01.0 126,067 126,067 2,340 2,340 1.51.5 124,403 124,403 2,919 2,919 2.02.0 120,508 120,508 3,142 3,142 2.52.5 117,726 117,726 3,227 3,227 3.03.0 117,967 117,967 3,507 3,507 3.53.5 116,133 116,133 3,590 3,590 4.04.0 114,685 114,685 3,338 3,338 4.54.5 113,001 113,001 3,591 3,591 5.05.0 112,383 112,383 3,628 3,628

개질 전, 후 중질유에 대한 유증기 발생량은 큰 차이를 보였으며, 유증기의 발생량이 혼합 첨가제(폐유로부터 추출된 아스팔텐 분산제와 유기합성에 의해 제조된 아스팔텐 분산제)를 사용한 경우, 유증기의 발생량이 개질전 원료 대비 약 1/30 정도로 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 폐유 유래의 아스팔텐 분산제를 부분적으로 도입하여도 악취유발 및 유해물질 저감에 효과가 있음을 설명해주는 결과임을 알 수 있다.There was a big difference in the amount of oil vapor generated for heavy oil before and after reforming, and when the amount of oil vapor generated using mixed additives (asphaltene dispersant extracted from waste oil and asphaltene dispersant prepared by organic synthesis), the amount of oil vapor generated was modified It can be seen that it is reduced by about 1/30 compared to all raw materials. From this, it can be seen that the results explain that even the partial introduction of asphaltene dispersants derived from waste oil is effective in reducing odors and harmful substances.

한편, 표 11은 대용량 개질 전후의 원소의 구성비를 측정한 결과이다. 표 11에 의하면, <실시예 3> 에 따라 대량으로 개질된 아스팔트 원료는 개질 전과 비교하여 원소 비에 있어서 거의 동일한 구성비를 나타내고 있어, 본 발명의 방법에 따른 개질에 의해서 아스팔트의 성상이 크게 변화하지 않을 것임을 유추할 수 있다.Meanwhile, Table 11 shows the results of measuring the composition ratio of elements before and after large-capacity reforming. According to Table 11, the asphalt raw material modified in large quantities according to <Example 3> showed almost the same compositional ratio in element ratio as compared to before reforming, and the properties of the asphalt did not change significantly by the reforming according to the method of the present invention. It can be inferred that it will not.

샘플 구분Sample classification Elemental AnalysisElemental Analysis N(wt%)N (wt%) C(wt%)C (wt%) H(wt%)H (wt%) S(wt%)S (wt%) O(wt%)O(wt%) H/CH/C O/CO/C 개질 전before reform 0.5 0.5 82.9 82.9 9.9 9.9 4.7 4.7 0.4 0.4 0.120 0.120 0.005 0.005 실시예 3Example 3 0.5 0.5 83.1 83.1 9.9 9.9 4.8 4.8 0.5 0.5 0.120 0.120 0.006 0.006

이로서, 본 발명에 따른 방법으로 개질된 중질유분은 악취 유발 및 유해성분이 크게 감소하며, 개질에 의해서도 중질유분의 성상은 변화가 거의 없음을 알 수 있다. As a result, it can be seen that the heavy oil reformed by the method according to the present invention has significantly reduced odor-causing and harmful components, and the properties of the heavy oil are hardly changed even by reforming.

따라서, 본 발명에 따라 제조된 중질유분을 원료로 사용하는 공정, 예로서, 아스콘 제조 공정은 아스콘 제조 공정에서 발생할 수 있는 악취유발 및 유해 성분은 효과적으로 억제하면서도, 제조된 아스콘의 물성은 동일하게 가져갈 수 있음을 알 수 있다.Therefore, the process using the heavy oil produced according to the present invention as a raw material, for example, the asphalt concrete manufacturing process effectively suppresses odor-causing and harmful components that may occur in the asphalt concrete manufacturing process, while maintaining the same physical properties of the prepared asphalt concrete. it can be seen that

이상으로 본 발명은 실시예 및 비교예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구 범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to Examples and Comparative Examples, which are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other examples are possible therefrom. will be. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

Claims (12)

중질유분 내 악취유발 및 유해 성분을 저감하기 위한 방법으로서,
(a) 중질유분에 폐유 유래 아스팔텐 분산제를 혼합하여 중질유분 내 아스팔텐 구조체들의 분산성을 증가시키는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계의 중질유분에 운반기체를 분산시켜 공급한 후 상기 운반기체와 함께 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분을 중질유분으로부터 분리 탈기시켜 악취유발 및 유해성분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
A method for reducing odor-causing and harmful components in heavy oil, the method comprising:
(a) increasing the dispersibility of asphaltene structures in the heavy oil by mixing a waste oil-derived asphaltene dispersant with the heavy oil; and
(b) removing odor-causing and harmful components by dispersing and supplying a carrier gas to the heavy oil of step (a) and then separating and degassing the odor-causing and harmful components in the heavy oil together with the carrier gas; A method for producing heavy oil with reduced odor and harmful components, comprising:
제 1항에 있어서,
상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제는 폐유에서 고형분과 수분을 제거하고, 재생 가능한 탄화수소를 회수하고 난 뒤의 증류탑 잔사물인 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
The method of claim 1,
The waste oil-derived asphaltene dispersant is a distillation column residue after removing solids and moisture from waste oil and recovering renewable hydrocarbons.
제 2항에 있어서,
상기 증류탑 잔사물의 API는 5 내지 30인 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The method for producing a heavy oil having reduced odor and harmful components, characterized in that the API of the distillation column residue is 5 to 30.
제 1항에 있어서,
상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제 외에 신규의 아스팔텐 분산제가 추가로 투입된 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
The method of claim 1,
A method for producing heavy oil with reduced odor and harmful components, characterized in that a novel asphaltene dispersant is added in addition to the asphaltene dispersant derived from the waste oil.
제 1항에 있어서,
상기 폐유 유래 아스팔텐 분산제의 함량은 0.1 내지 5 중량% 인 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
The method of claim 1,
The method for producing a heavy oil having reduced odor and harmful components, characterized in that the content of the asphaltene dispersant derived from the waste oil is 0.1 to 5% by weight.
제 4항에 있어서,
상기 신규의 아스팔텐 분산제는 극성 그룹과 비극성 그룹을 모두 포함하고, 상기 극성 그룹의 쌍극자 모멘트는 1.1 디바이 이상이고, 상기 비극성 그룹의 쌍극자 모멘트는 0.5 디바이 이하인 양극성 첨가제인 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The novel asphaltene dispersant contains both a polar group and a non-polar group, the dipole moment of the polar group is 1.1 diby or more, and the dipole moment of the non-polar group is 0.5 diby or less. A method for manufacturing a heavy oil with reduced components.
제 1항에 있어서,
(c) 상기 중질유분으로부터 분리 탈기된 악취유발 및 유해성분을 포함하는 운반기체에서 상기 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 악취유발 및 유해 성분 분리 단계;를 더 포함하며, 상기 분리된 운반기체는 다시 (b) 단계로 순환시켜 재사용하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
The method of claim 1,
(c) separating the odor-causing and harmful components from the carrier gas containing the odor-causing and harmful components separated and degassed from the heavy oil; (b) A method for producing a heavy oil having reduced odor and harmful components, characterized in that it is recycled and reused in step (b).
제 1항에 있어서,
상기 중질유분은 아스팔트인 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 방법.
The method of claim 1,
The heavy oil production method with reduced odor inducing and harmful components, characterized in that the heavy oil is asphalt.
내부에 저장되는 중질유분을 가열하는 가열 수단을 포함하며, 내부로 공급되는 운반기체가 가열된 중질유분 내 악취유발 및 유해 성분과 함께 외부로 배출되는 중질유분 개질 반응조;
상기 중질유분 개질 반응조 내부로 운반기체를 공급하는 운반기체 공급부;
상기 운반기체 공급부에서 상기 중질유분 개질 반응조 내부로 공급되는 운반기체를 분산시키는 운반기체 분산부; 및
상기 중질유분 개질 반응조에서 배출되는 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 악취유발 및 유해 성분 분리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 시스템.
a heavy oil reforming reactor comprising a heating means for heating the heavy oil stored therein, wherein the carrier gas supplied therein is discharged to the outside together with odor-causing and harmful components in the heated heavy oil;
a carrier gas supply unit for supplying a carrier gas into the heavy oil reforming reactor;
a carrier gas dispersing unit for dispersing the carrier gas supplied from the carrier gas supply unit into the heavy oil reforming reactor; and
an odor-causing and harmful component separation unit for separating odor-causing and harmful components from the carrier gas discharged from the heavy oil reforming reactor;
A heavy oil production system with reduced odor and harmful components comprising a.
제 9항에 있어서,
상기 악취유발 및 유해 성분 분리부에서 악취유발 및 유해 성분이 분리된 운반기체를 상기 중질유분 개질 반응조로 재 공급하는 운반기체 순환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 시스템.
10. The method of claim 9,
A carrier gas circulation unit for re-supplying the carrier gas from which the odor-causing and harmful components are separated in the odor-causing and harmful component separation unit to the heavy oil reforming reactor; Heavy Oil Manufacturing System.
제 9항에 있어서,
상기 중질유분 개질 반응조는,
운반기체가 중질유분 개질 반응조 외부로 배출되기 전에 운반기체에 포함되어 있는 중질유분 미립자를 필터링하는 디미스터;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 제거된 중질유분 제조 시스템.
10. The method of claim 9,
The heavy oil reforming reactor,
A heavy oil production system from which odor-causing and harmful components are removed, characterized in that it additionally includes a demister that filters the heavy oil particles contained in the carrier gas before the carrier gas is discharged to the outside of the heavy oil reforming reactor.
제 9항에 있어서,
상기 악취유발 및 유해 성분 분리부는,
흡착제, 스크러버, 분리막, 냉각기 중 적어도 하나 이상의 수단을 이용하여, 상기 중질유분 개질 반응조에서 배출되는 운반기체로부터 악취유발 및 유해 성분을 분리하는 것을 특징으로 하는 악취유발 및 유해 성분이 저감된 중질유분 제조 시스템.
10. The method of claim 9,
The odor-causing and harmful component separation unit,
Manufacturing heavy oil with reduced odor and harmful components, characterized in that the odor-causing and harmful components are separated from the carrier gas discharged from the heavy oil reforming reactor using at least one means of an adsorbent, a scrubber, a separation membrane, and a cooler system.
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