KR20220112268A - 수소, 석유화학제품 및 전력의 통합 제조 - Google Patents

수소, 석유화학제품 및 전력의 통합 제조 Download PDF

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KR20220112268A
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이브라힘 아바
아퀼 자말
아브덴누르 부랑
무라드 유네스
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사우디 아라비안 오일 컴퍼니
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Abstract

처리 설비가 제공된다. 처리 설비는 공급물 스트림을 처리하여 발전 스트림, 수소화 처리 공급물 스트림 및 아스팔텐 스트림을 생성하도록 구성된 아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템을 포함한다. 발전 시스템은 발전 공급물 스트림에 의해 공급된다. 수소화 처리 시스템은 수소화 처리 공급물 스트림을 처리하여 가스 스트림 및 액체 스트림을 형성하도록 구성된다. 수소 생성 시스템은 가스 공급물 스트림으로부터 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 생성하도록 구성된다. 이산화탄소 전환 시스템은 이산화탄소로부터 합성 탄화수소를 생성하도록 구성되고, 크래킹 시스템은 액체 공급물 스트림을 처리하도록 구성된다.

Description

수소, 석유화학제품 및 전력의 통합 제조
우선권 주장
본 출원은 2019년 12월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 16/701,760에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 여기에 참조로 포함된다.
에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 부탄과 같은 올레핀과 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 화합물은 석유화학 및 화학 산업에서 널리 사용되는 기초 중간체이다. 증기 분해 및 개질은 석유 가스와 같은 공급원료 및 나프타, 등유 및 경유와 같은 증류물로부터 올레핀 및 방향족을 형성하는 데 사용된다.
개요
본원에 기재된 실시양태는 처리 설비를 제공한다. 처리 설비는 공급물 스트림을 처리하여 발전 스트림, 수소화 처리 공급물 스트림 및 아스팔텐 스트림을 생성하도록 구성된 아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템을 포함한다. 발전 시스템은 발전 공급물 스트림에 의해 공급된다. 수소화 처리 시스템은 수소화 처리 공급물 스트림을 처리하여 가스 스트림 및 액체 스트림을 형성하도록 구성된다. 수소 생성 시스템은 가스 공급물 스트림으로부터 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 생성하도록 구성된다. 이산화탄소 전환 시스템은 이산화탄소로부터 합성 탄화수소를 생성하도록 구성되고, 크래킹 시스템은 액체 공급물 스트림을 처리하도록 구성된다.
본원에 기재된 다른 실시양태는 통합 시스템에서 전력 및 석유화학제품을 생성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템에서 공급물 스트림으로부터 AM을 제거하여 발전 스트림, 수소화 처리 공급물 스트림 및 아스팔텐 스트림을 형성시키는 단계를 포함한다. 발전 스트림이 발전 시스템에 공급된다. 수소화 처리 공급물 스트림이 수소화 처리 시스템에서 처리되어 가스 스트림 및 액체 스트림을 형성시키고, 가스 스트림이 수소 생성 시스템에 제공된다. 액체 스트림이 크래킹 시스템에 제공된다.
도 1은 공급물 스트림을 이용하여 발전기에 직접 연료를 공급하고 공급물 스트림을 방향족 석유화학제품을 포함하는 석유화학제품으로 전환시키는 처리 설비의 예이다.
도 2a 및 2b는 석유화학제품을 생산하면서 발전 시스템에 직접 전력을 공급하기 위해 공급물 스트림을 사용하기 위한 공정의 흐름도이다.
발전 시스템과 통합된 시스템의 일부인 수소화 처리 및 크래킹 공정이 본 명세서에 설명된 예에서 제공된다. 이 공정에서, 원유 또는 응축물을 포함하는 공급물 스트림을 직접 처리하여 전력, 수소 및 벤젠, 톨루엔, 파라크실렌과 같은 방향족 석유화학제품을 포함한 석유화학제품을 생성한다. 전력 외에도, 이러한 기술을 사용하여 합성 가스와 잠재적으로 수소를 생산할 수 있다. 저탄소 발자국 연료를 목표로 할 때, 증기 개질 기술에서 나오는 CO2는 포집, 사용 또는 저장될 수 있다.
공급물 스트림은 아스팔트 및 금속 제거 시스템에서 처리되어 발전 스트림을 형성하기 위해 탈아스팔트화 및 탈금속되는 제1 스트림을 포함하는 3종의 스트림을 형성한다. 발전 스트림은 예컨대 디젤 연료와 유사한 성능을 갖는 터빈 발전 시스템에 전력을 공급하기 위해 직접 사용될 수 있다. 따라서 발전 스트림은 정제소의 디젤 스트림을 대체하여 정제 공정 비용을 낮춘다.
공급물 스트림으로부터 형성된 제2 스트림은 탈아스팔트화되지만, 어느 정도의 금속이 존재할 수 있고, 수소화 처리 공급물 스트림에 사용된다. 제3 스트림은 아스팔트 및 대부분의 금속을 포함하고, 아스팔트 생성물 스트림을 공급하기 위해 사용될 수 있거나, 중유 전환 시스템, 코커, 중금속 추출 유닛 또는 이들의 임의의 조합에서 처리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제3 스트림은 수소 생성, 합성 탄화수소 생성, 또는 둘다를 위해 가스화기 또는 부분 산화 유닛에 공급된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 원유는 일부 전처리를 거친 원유를 포함하는 통상적인 공급원으로부터의 전체 원유를 지칭한다. 예컨대, 원유는 물-기름 분리, 가스-기름 분리, 탈염 및 안정화 중 하나 이상을 거친 물질을 나타낼 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 나프타 비등 온도 범위의 물질은 약 300℃ 미만의 비점을 가질 수 있다. 디젤 플러스 비등 온도 범위의 물질은 약 180℃ 초과의 비점을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 시스템 또는 처리 시스템은 발전, 분리, 수소화 처리, 크래킹, 수소 생성 등과 같은 특정 기능을 수행하도록 구성된 처리 장비의 통합 그룹이다. 또한 시스템에는 다중 기능을 수행하기 위해 종종 용기 및 기타 장비가 포함된다. 예컨대, 수소화 처리 시스템은 유출물을 다중 스트림으로 분리하기 위한 분리 용기를 포함할 수 있다. 처리 시스템은 단일 용기 또는 다중 용기, 그리고 지정된 기능을 수행하는 데 사용되는 모든 관련 촉매, 펌프, 밸브, 압축기 및 공정 장비를 포함할 수 있다. 유사하게, 발전 시스템은 각각이 하나 이상의 연소기, 공기 공급 시스템, 냉각 시스템 등을 포함하는 하나 이상의 터빈 구동 발전기를 포함할 수 있다.
도 1은 공급물 스트림(102)을 사용하여 발전기에 직접 연료를 공급하고 공급물 스트림을 방향족 석유화학제품을 포함하는 석유화학제품 및 수소로 전환시키는 처리 설비(100)의 예이다. 원유 또는 응축물 스트림일 수 있는 공급물 스트림(102)은 아스팔텐 및 중금속(AM) 제거 시스템(106)으로 수용된다. 일반적으로 공급물 스트림(102)은 약 0℃ 내지 약 900℃ 또는 약 30℃ 내지 약 600℃ 범위의 증류 곡선을 가질 것이다. AM 제거 시스템(106)은 더 경질의 탄화수소를 가용화하여 덜 가용성인 아스팔텐 및 관련 금속을 뒤에 남겨두는 용매 탈아스팔트화 시스템일 수 있다. 용매 탈아스팔트화 유닛은 일반적으로 45℃ 내지 250℃ 및 약 15 내지 약 50 bar의 압력에서 작동한다. 용매 대 원유의 비율은 약 4:1 내지 약 13:1이다.
AM 제거 시스템은 발전 시스템(104)으로 보내지고 전력 가스 터빈으로의 연소기(110)에서 연소될 수 있는 발전 스트림(108)을 제공한다. 다양한 실시양태에서, 터빈은 E 클래스, F 클래스, H 클래스, J 클래스, 또는 그 이상의 터빈 입구 온도를 갖는 첨단 및 미래의 가스 터빈이다. 발전 스트림(108)은 아스팔텐이 매우 낮거나 전혀 없고 바나듐 및 니켈과 같은 중금속 함량이 낮은 고순도 오일 스트림이다. 다양한 실시양태에서, 아스팔텐은 발전 스트림(108)에 존재하지 않거나, 약 1 ppm 미만, 약 5 ppm 미만, 또는 약 10 ppm 미만이다. 다양한 실시양태에서, 발전 스트림(108)은 약 0.5 ppmv 미만, 또는 약 0.5 내지 약 0.7 ppmv, 또는 약 0.7 내지 1.2 ppmv를 갖는다.
발전 스트림(108)에서 바나듐과 같은 중금속의 수준은, 예컨대, 부식을 완화하기 위해 유지 보수, 물 주입 또는 화학물질 주입으로 인해 발전 시스템(104)의 요건과 일치하도록 제어되어 전력 생산을 최대화하면서 운영 비용을 절감할 수 있다. 발전 시스템(104)에서 가스 터빈의 더 높은 효율은 중금속을 포함하는 오일 또는 중유에 비해 연소기의 점화 온도를 증가시킴으로써 얻어질 수 있다. 발전 스트림(108)은 약 260℃까지의 비등 온도를 갖는 중질 나프타 또는 등유 범위에 상응하는 비점까지의 경질 말단을 포함할 수 있다.
또한, 탈아스팔트화 및 탈금속 공정 동안, 처리된 스트림, 예컨대 발전 스트림(108) 및 수소화 처리 공급물 스트림(112)의 황 수준이 감소된다. 감소는 일반적으로 공급물 스트림(102)과 비교하여 약 20% 내지 약 30%의 범위에 있다. 이는 발전 시스템(104)으로부터의 SOx 방출을 낮추고 탈황에 대한 임의의 필요성을 감소시킨다.
수소화 처리 공급물 스트림(112)은 예컨대 아스팔텐이 없거나 약 5 중량% 미만, 약 7 중량% 미만 %, 또는 약 10 중량%과 같은 낮은 아스팔텐 함량을 갖는 중순도 스트림이다. 또한, 수소화 처리 공급물 스트림(112)은 적당한 중금속 함량을 가질 수 있다. 예컨대, 중금속 함량은 공급물 스트림(102)의 중금속 함량의 약 0.5 ppmv 내지 약 100% 범위일 수 있다. 수소화 처리 공급물 스트림(112)은 예컨대 비점이 180℃ 초과인 중간 및 중질 증류물을 포함할 수 있다.
수소화 처리 공급물 스트림(112)은 황, 금속, 질소 또는 기타 불순물과 같은 불순물의 제거를 위해 수소화 처리 시스템(114)으로 보내진다. 일부 실시양태에서, 수소화 처리 시스템(114)은 수소화 처리 공급물 스트림(112)으로부터 추가 생성물을 형성하기 위해 수소화크래킹 기능을 수행한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 수소화 처리 공급물 스트림(112)의 일부는 예컨대 발전 스트림(108) 내의 불순물 수준을 제어하기 위해 발전 스트림(108)과 조합될 수 있다. 이것은 공급물 스트림(102)이 더 낮은 아스팔텐 또는 금속 함량을 갖고 더 많은 공급물 스트림(102)이 발전 시스템(104)으로 보내지도록 허용하는 경우 수행될 수 있다.
수소화 처리 시스템(114)은 단일 촉매 구역 또는 다중 촉매 구역을 갖는 단일 수소화 처리 용기를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 수소화 처리 시스템은 다중 용기를 포함할 수 있으며, 여기서 각각은 수첨탈황, 수첨탈금속, 수소화크래킹 등과 같은 상이한 기능을 수행하기 위해 상이한 촉매 및 조건을 사용할 수 있다. 수소화 처리 시스템(114)은 본 명세서에서 추가로 논의된다. 수소 스트림(116)은 수소화 처리 시스템(114)에 제공된다.
일부 예에서, 선택적 수소화 처리 또는 수소 처리 공정은 공급원료의 BMCI(Bureau of Mines Correlation Index)에 의해 측정시 파라핀 함량을 증가시키거나 점도를 감소시킬 수 있다. 예컨대, 수소화 처리 공급물 스트림(112)은 다중 탄소-탄소 결합을 포화시키기 위한 수소 처리에 의해 개선될 수 있고, 이어서 방향족, 특히 폴리방향족의 온화한 수소화크래킹이 뒤따른다. 원유를 수소화 처리할 때, 금속, 황 및 질소와 같은 오염 물질은 탈금속, 탈황화 및 탈질소화 중 하나 이상의 촉매 기능을 수행하는 일련의 층상 촉매를 통해 공급원료를 통과시켜 제거할 수 있다. 일부 예에서, 수첨탈금속(HDM) 및 수첨탈황(HDS)을 수행하기 위한 촉매의 순서는 수첨탈금속 촉매, 중간 촉매, 수첨탈황 촉매, 및 최종 촉매를 포함할 수 있다.
HDM 섹션의 촉매는 표면적이 약 140 ㎡/g 내지 약 240 ㎡/g인 감마 알루미나 지지체를 기반으로 할 수 있다. 이 촉매는 약 1 ㎤/g을 초과하는 기공 부피와 같은 매우 높은 기공 부피를 갖는다. 기공 크기는 주로 거대다공성일 수 있으며, 이는 촉매 및 선택적으로 도펀트 표면 상의 금속 흡수를 위한 큰 용량을 제공한다. 촉매 표면의 활성 금속은 Ni:(Ni+Mo)의 몰비가 약 0.15 미만인 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 또는 둘다의 황화물일 수 있다. 일부 니켈 및 바나듐이 공급원료 자체에서 침착되어 촉매로 작용할 것으로 예상되기 때문에, 니켈 농도는 다른 촉매보다 HDM 촉매에서 더 낮다. 도펀트는 예컨대 미국 특허 공개 번호 US 2005/0211603에 기술된 바와 같이 인, 붕소, 규소 및 할로겐 중 하나 이상일 수 있으며, 그 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 일부 예에서, 촉매는 알루미나 압출물 또는 알루미나 비드의 형태일 수 있다. 예컨대, 알루미나 비드를 사용하여 반응기에서 촉매 HDM 비드 상의 언로딩을 촉진할 수 있는데, 금속 캔 흡수율이 상 상단에서 30 내지 100% 범위일 것이기 때문이다.
수첨탈금속과 수첨탈황 기능 사이의 전이를 수행하기 위해 중간 촉매가 사용될 수 있다. 중간 촉매는 중간 금속 로딩 및 기공 크기 분포를 가질 수 있다. HDM/HDS 반응기의 촉매는 압출물 형태의 알루미나 기반 지지체, VI족의 하나 이상의 촉매 금속(예컨대 몰리브덴, 텅스텐, 또는 둘다), 또는 VIII족의 하나 이상의 촉매 금속(예컨대, 니켈, 코발트 또는 둘다), 또는 이들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 촉매는 붕소, 인, 할로겐 및 규소 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 도펀트를 함유할 수 있다. 중간 촉매는 약 140 ㎡/g 내지 약 200 ㎡/g의 표면적, 적어도 약 0.6 ㎤/g의 기공 부피, 및 약 12 nm 내지 약 50 nm 크기의 메조다공성 기공을 가질 수 있다.
HDS 섹션의 촉매는 약 180 ㎡/g 내지 약 240 ㎡/g과 같은 HDM 범위의 더 높은 말단을 향한 표면적을 갖는 감마 알루미나 기반 지지체 물질을 포함할 수 있다. HDS 촉매에 대한 더 높은 표면은 약 1 ㎤/g 미만의 기공 부피와 같은 상대적으로 더 작은 기공 부피를 초래한다. 촉매는 몰리브덴과 같은 VI족의 하나 이상의 원소와 니켈과 같은 VIII족의 하나 이상의 원소를 함유한다. 촉매는 또한 붕소, 인, 규소 및 할로겐 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 도펀트를 함유한다. 일부 예에서, 코발트(Co)는 상대적으로 더 높은 수준의 탈황을 제공하는 데 사용될 수 있다. Ni:(Ni+Mo)의 몰비가 약 0.1 내지 약 0.3이고 (Co+Ni):Mo의 몰비가 약 0.25 및 약 0.85이도록 소정 활성이 더 높기 때문에, 활성 상에 대한 금속 로딩은 더 높다.
최종 촉매는 수첨탈황의 주요 기능을 가지기 보다는 공급원료의 수소화를 수행할 수 있다. 일부 예에서, 최종 촉매는 중간 촉매 및 HDS 섹션의 촉매를 대체할 수 있다. 최종 촉매는 니켈에 의해 촉진될 수 있으며, 지지체는 기공이 넓은 감마 알루미나일 수 있다. 최종 촉매는 약 180 ㎡/g 내지 약 240 ㎡/g과 같은 HDM 범위의 더 높은 말단을 향한 표면적을 가질 수 있다. 최종 촉매에 대한 더 높은 표면적은 약 1 ㎤/g 미만의 기공 부피와 같은 상대적으로 더 작은 기공 부피를 초래한다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, 수소화 처리 시스템(114)은 수소화 처리 공급물 스트림(112)을 수소 스트림(116)으로부터의 수소와 함께 처리한다. 수소 스트림(116)은 수소화 처리 시스템(114)으로 갈 수 있으며, 예컨대 처리 설비(100)의 다른 시스템에서 생성될 수 있다. 수소는 수소화 처리 공급물 스트림(112)의 비율로서 0.1 몰%, 0.5 몰%, 1 몰%, 5 몰%, 또는 그 이상으로 첨가될 수 있다. 이는 더 높은 수소 함량을 갖는 물질의 크래킹이 더 나은 생성물을 초래하기 때문에, 크래커로부터의 생성물을 개선할 수 있다. 수소화 처리 시스템(114)은 또한 전환을 통한 발전 또는 크래킹에 이용 가능한 공급물의 양을 증가시킨다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, 수소화 처리 시스템(114)은 일반적으로 별도의 반응 구역에서, 수첨탈금속, 수첨탈방향족, 수첨탈질, 수첨탈황, 및 수소화크래킹와 같은 공정 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 공정은 다중 구역을 갖는 단일 반응기 또는 다중 반응기에서 수행될 수 있다. 수소화 처리 시스템(114)은 유효량의 수첨탈금속 촉매를 함유하는 하나 이상의 상을 포함할 수 있다. 수소화 처리 시스템(114)은 수첨탈방향족, 수첨탈질, 수첨탈황, 및 수소화크래킹 기능 중 하나 이상을 갖는 유효량의 수소화 처리 촉매를 함유하는 하나 이상의 상을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 수소화 처리 시스템(114)은 2, 3, 4, 5 또는 다른 수의 촉매 상과 같은 다중 촉매 상을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 수소화 처리 시스템(114)은 동일하거나 상이한 기능의 하나 이상의 촉매 상을 각각 함유하는 다중 반응 용기를 포함할 수 있다.
수소화 처리 시스템(114)은 약 300℃와 약 450℃ 사이의 온도, 예컨대 약 300℃, 약 350℃, 약 400℃, 약 450℃, 또는 다른 온도에서 작동할 수 있다. 수소화 처리 시스템(114)은 약 30 bar와 약 180 bar 사이의 압력, 예컨대 약 30 bar, 약 60 bar, 약 90 bar, 약 120 bar, 약 150 bar, 약 180 bar, 또는 다른 압력에서 작동할 수 있다. 수소화 처리 시스템(114)은 약 0.1 h-1, 약 0.5 h-1, 약 1 h-1, 약 2 h-1, 약 4 h-1, 약 6 h-1, 약 8 h-1, 약 10 h-1, 또는 다른 액체 시간 공간 속도와 같은 약 0.1 h-1과 약 10 h-1 사이의 액체 시간 공간 속도로 작동할 수 있다. 액체 시간 공간 속도는 반응기 부피에 대한 반응기를 통과하는 반응물 액체의 유속의 비율이다.
수소화 처리 시스템(114)으로부터의 생성물은 액체 스트림(118) 및 가스 스트림(120)을 포함한다. 액체 스트림(118) 및 가스 스트림(120)은 수소화 처리 시스템(114) 내의 분리기에 의해 수소화 처리된 유출물로부터 생성될 수 있다. 분리기는 고압 저온 또는 고온 분리기일 수 있다. 일부 예에서, 유출물은 분리기 이전에 열 교환기에서 냉각될 수 있다. 분리기는 수소화 처리된 유출물을 일반적으로 비점이 약 180℃ 이하인 C4 이하와 같은 저탄소수 액체를 포함하는 가스 스트림(120)과, 일반적으로 탄소수가 C5 이상인 재료와 같이 약 180℃보다 높은 비점을 갖는 액체 스트림(118)으로 분리한다. 일부 실시양태에서, 분리기는 플래시 드럼과 같은 플래시 분리 장치이고, 이어서 열 교환기 또는 응축기가 있다. 일부 실시양태에서, 분리기는 플래시 구역의 부재 하에 작동한다. 이들 실시양태에서, 분리기는 사이클론 상 분리 장치, 스플리터, 또는 수증기 및 액체의 물리적 또는 기계적 분리에 기초한 다른 유형의 분리 장치를 포함할 수 있다. 플래시 분리 장치의 경우, 이러한 장치는 가스 스트림(120)을 응축하기 위해 열 교환기 또는 응축기가 뒤따를 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같은 처리 설비(100)의 일부 구성에서, 가스 스트림(120)은 수소 생성 시스템(122)으로 보내진다. 수소 생성 시스템(122)에서, 가스 스트림(120)은 예컨대, 증기 개질 시스템, 가스화 시스템, 부분 산화 시스템, 또는 이들의 조합을 사용하는 수소 스트림(124)의 생성에 사용될 수 있다. 물 또는 증기 스트림(126)은 물 전환 반응을 위한 보충수를 제공하기 위해 첨가될 수 있다. 부분 산화 또는 가스화의 경우, 공기 또는 산소 스트림이 수소 생성 시스템(122)의 반응기에 공급될 수도 있다. 증기 개질 공정에서, 탄화수소는 예컨대 증기 개질 반응기에서, 니켈 촉매 상에서 약 700℃ 내지 약 1000℃에서 증기와 접촉하여 H2, CO 및 CO2를 생성한다. 분리 용기와 같은 제2 용기에서 CO는 더 많은 증기와 반응하여 물 전환 반응에서 H2와 CO2를 형성한다. 일부 실시양태에서, 스트림은 물 전환 반응을 거치지 않지만, 수소 분리 공정에 공급되어 나머지 CO 및 CO2로부터 수소를 효과적으로 분리한다. CO/CO2 함유 스트림은 그 다음 CO 및 CO2를 합성 연료 또는 화학물질로 전환시키는 유닛(136)으로 공급된다.
가스화 공정에서, 가스 스트림(120)으로부터의 탄화수소는 또한 H2, CO 및 CO2로 전환된다. 가스화 또는 부분 산화에서, 탄화수소는 가스화 반응기에서 예컨대 연소 없이 약 700℃ 초과에서 제어된 양의 산소, 증기 또는 둘다와 반응한다. 공정은 발열성이므로 공정의 다른 부분에서 사용하기 위해 열이 생성된다. 분리 용기와 같은 제2 용기에서, CO는 더 많은 증기와 반응하여 물 전환 반응에서 H2 및 CO2를 형성할 수 있다.
수소 생성 시스템(122)이 증기 개질 및 가스화 시스템 둘다를 포함하는 실시양태에서, 분리 섹션 및 물 전환 시스템이 통합될 수 있다. 시스템의 통합은 수소 선택성 막이 니켈 촉매와 같은 개질 촉매와 함께 사용되는 막 개질기를 사용하여 달성할 수 있다. 이것은 수소 생성 공정의 공정 강화를 허용하는 개질, 물-가스 전환 작업을 결합할 수 있게 한다. 일부 실시양태에서, 수소 스트림(124)은 수소화 처리 시스템(114)에 제공되는 수소 스트림(116)의 공급원으로서 사용된다.
수소 생성 시스템(122)이 가스화 공정을 포함하는 실시양태에서, 가스화기에서 생성된 가스는 수소 선택성 막 및 니켈 촉매와 같은 막 반응기에 통합된 물-가스 전환 촉매를 사용하여 약 250℃ 내지 약 300℃에서 작동할 수 있는 막 반응기에서 물로 전환될 수 있다. 이것은 또한 CO2 스트림(128)으로서 제거되는 제자리에서 형성된 CO2의 분리를 허용한다.
통상적인 개질 또는 가스화 공정 구성의 경우, 압력 변동 흡수(PSA) 시스템은 개질기(132)와 같이 크래킹 시스템에서 생성되고 생성물 분리 시스템(134)에서 분리되는 미가공 수소 스트림(130)을 포함하는 수소의 정제를 위한 수소 생성 시스템(122)에 포함될 수 있다. 미가공 수소 스트림(130)은 수소 및 메탄을 포함하고, 생성물 분리 시스템(134) 내부의 탈메탄화기로부터 공급된다. 미가공 수소 스트림(130)은 수소 생성 시스템의 PSA 시스템(122)으로 보내진다. PSA 시스템은 제올라이트 흡수제로 채워진 2개의 컬럼, 하나의 활성 컬럼 및 하나의 재생 컬럼을 포함할 수 있다. 수소 스트림은 합해져서 수소 흐름으로부터 불순물을 흡수하는 활성 컬럼을 통해 흐른다. 실시양태에서, 수소 스트림(124)에서 수소의 순도는 약 80 부피% 초과, 약 90 부피% 초과, 약 95 부피% 초과, 또는 그 이상이다.
CO2 스트림(128)은 CO2를 합성 탄화수소 또는 다른 유용한 생성물로 전환시키기 위해 CO2 전환 시스템(136)으로 보내진다. 전환은 수소화를 통해 또는 더 경질의 탄화수소를 사용하여 건식 또는 습윤 조건에서 추가 개질을 통해 수행할 수 있다. 습윤 조건을 사용하는 경우, 증기 스트림이 추가될 수 있다. 수소 생성 시스템(122)에서 형성된 CO는 CO2와 함께 또는 CO2 대신에 CO2 전환 시스템(136)으로 보내질 수 있다는 것이 이해될 수 있다. CO2 전환 반응은 필요에 따라 CO2를 H2 및 CO로 전환시키는 증기 반응을 포함할 수 있다. 그 다음, 공급원료는 수소 및 일산화탄소를 탄화수소로 전환시키기 위해 피셔 트롭쉬 반응기에 공급될 수 있다. 피셔 트롭쉬 반응기에서, H2와 CO는 약 150℃ 내지 약 300℃의 온도에서 촉매 위로 흐른다. 더 낮은 온도는 더 높은 탄소 수를 선호한다. 촉매는 코발트계 촉매, 철계 촉매, 루테늄계 촉매, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 실시양태에서, CO2 전환 시스템(136)은 특히 수소화 처리 시스템(114) 또는 개질기(132)와 같은 다른 시스템을 위한 노 연료로서 메탄 또는 합성가스를 포함하는 생성물 스트림(138)을 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 생성물 스트림(138)은 판매 가스 파이프라인을 위한 보충 스트림으로서 사용된다. 일부 실시양태에서, 생성물 스트림(138)은 다수의 다른 화학물질 또는 합성 연료 스트림에 대한 공급원료로서 사용된다. 일부 실시양태에서, CO2는 수소 스트림(116)으로부터의 수소를 사용하여 수소화되어, 예컨대 생성물 스트림(138)의 일부로서 디메틸 에테르(DME), 메탄올, 또는 기타 산소화된 화합물을 형성한다. 일부 실시양태에서, CO2 스트림(128)이 향상된 오일 회수 또는 격리를 위해 CO2 파이프라인에 제공된다.
수소화 처리 시스템(114)으로부터의 액체 스트림(118)의 일부는 발전 스트림(108)에 블렌딩되어 블렌딩된 스트림을 형성할 수 있다. 수소화 처리된 액체 스트림(118)의 블렌딩은 발전 시스템(104)에 공급되는 연료의 워베 지수를 조정하고 그 황 함량을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 워베 지수는 연료의 연소로부터 얻을 수 있는 에너지 출력의 척도이며, 연료를 연소하여 얻은 발열량을 연료 비중의 제곱근으로 나누어 계산된다. 예컨대, 탄소수가 더 낮은 더 경질의 탄화수소는 일반적으로 더 중질의 탄화수소보다 더 낮은 워베 지수를 갖는다. 예컨대, 메탄에 대한 워베 지수는 약 50 MJ/Nm3일 수 있는 반면, 부탄에 대한 워베 지수는 약 88 MJ/Nm3일 수 있다.
수소화 처리 시스템(114)으로부터의 나머지 액체 스트림(118)은 나프타 개질 시스템과 같은 개질기(132)로 보내진다. 개질기(132)는 연속 촉매 개질(CCR) 시스템일 수 있다. 일부 실시양태에서, 개질기(132)는 예컨대 증기 분해로를 포함하는 크래킹 시스템으로 대체된다. 액체 스트림(118)이 개질기(132)의 상류에 있는 수소화 처리 시스템(114)에서 처리되었기 때문에, 액체 스트림(118)이 개질기(132)로 공급되기 전에 액체 스트림(118)의 추가의 수소화 처리가 수행되지 않는다. 개질기(132)는 액체 스트림(118)을 벤젠, 톨루엔 및 크실렌(BTX)과 같은 방향족이 풍부한 개질유(reformate) 스트림(140) 또는 유출물로 전환시킨다. 방향족에 더하여, 개질유 스트림(140)은 수소, 액체 프로판 가스, 및 파라핀 라피네이트를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 개질기(132)는 벤젠의 낮은 생산을 희생시키면서 크실렌의 높은 생산을 가능하게 한다.
개질기(132)는 액체 스트림(118)을 개질유 스트림(140)으로 전환시키기 위해 수소화크래킹, 이성질화, 탈수소고리화 및 탈수소화와 같은 반응을 사용하는 하나 이상의 반응기를 포함한다. 개질기(132)는 방향족 생산을 최대화하는 촉매 공정과 양립할 수 있는 촉매를 포함할 수 있다. 예컨대, 촉매는 백금, 팔라듐, 레늄, 주석, 갈륨, 비스무트, 또는 다른 금속 촉매 중 하나 이상을 포함하는 단작용성 또는 이작용성 금속 촉매일 수 있다. 촉매는 할로겐 함유 촉매, 제올라이트 L 또는 ZSM-5 제올라이트와 같은 제올라이트를 사용하는 촉매, 알루미나, 실리카 또는 알루미나 실리카 지지체와 같이 메조다공성 또는 미세다공성인 결정질 또는 비정질 지지체를 사용하는 촉매, 또는 방향족 생산을 최대화할 수 있는 다른 유형의 촉매일 수 있다. 또한, 촉매는 본 명세서에 기재된 바와 같은 수소화 처리 촉매를 포함할 수 있다.
개질기(132)의 작동 조건은 방향족 생산을 최대화하도록 선택될 수 있다. 개질기(132)는 약 0.01 bar와 약 50 bar 사이의 압력, 예컨대 약 0.01 bar, 약 0.1 bar, 약 0.5 bar, 약 1 bar, 약 5 bar, 약 10 bar, 약 20 bar, 약 30 bar, 약 40 bar, 약 50 bar, 또는 다른 압력에서 작동할 수 있다. 개질기(132) 내 수소 대 탄화수소의 몰비는 약 1:1 내지 약 10:1, 예컨대 약 1:1, 약 2:1, 약 4:1, 약 6:1, 약 8:1, 약 10:1 또는 다른 비율일 수 있다. 개질기(132)는 약 400℃와 약 600℃ 사이의 온도, 예컨대 약 400℃, 약 450℃, 약 500℃, 약 550℃, 약 600℃, 또는 다른 온도에서 작동할 수 있다. 개질기(132)는 약 0.1 h-1와 약 5 h-1 사이의 액체 시간 공간 속도, 예컨대 약 0.1 h-1, 약 0.5 h-1, 약 1 h-1, 약 2 h-1, 약 3 h-1, 약 4 h-1, 약 5 h-1, 또는 다른 액체 시간 공간 속도에서 작동할 수 있다.
일부 실시양태에서, 생성물 분리 시스템(134)은 용매 추출, 추출 증류, 또는 기타 추출 기술과 같은 추출 기술을 사용하여 개질유 스트림(140)으로부터 방향족 화합물을 분리하기 위한 방향족 화합물 추출 시스템을 포함한다. 방향족 추출 시스템은 개질유 스트림(140) 뿐 아니라, 여기서 생성된 다른 생성물 스트림도 수용하고, 방향족 및 비방향족 생성물 스트림을 생성한다. 다양한 실시양태에서, 방향족 생성물 스트림은 벤젠 생성물 스트림(142), 톨루엔 생성물 스트림(144), 파라크실렌 생성물 스트림(146), 및 중질 방향족 생성물 스트림(148)을 포함한다. 생성물 분리 시스템(134)으로부터 생성될 수 있는 비방향족 스트림은 에탄 및 프로판과 같은 완전히 포화된 경질 탄화수소를 일반적으로 포함하는 재순환 스트림(150)을 포함한다. 생성물 분리 시스템(134)으로부터 생성될 수 있는 다른 스트림은 열분해 가솔린 스트림, 중질 연료유 스트림 등을 포함할 수 있다. 재순환 스트림(150)은 수소 생성 또는 화학물질 생산의 경제성에 따라 개질기(132), 수소 생성 시스템(122)에 제공되거나 둘 사이에 분할될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 개질기(132)는 액체 스트림(118)을 처리하기 위한 다른 유형의 크래킹 시스템으로 대체된다. 예컨대, 증기 분해 시스템이 개질기(132) 대신에 사용될 수 있다. 증기 분해 시스템은 가스 및 액체 노의 조합이다. 증기 공급물이 증기 분해 시스템의 하나 이상의 노에 제공된다. 노는 유연하거나 증기 분해 시스템으로 보내지는 일부 공급물에 맞게 맞춤화될 수 있다. 증기 분해 시스템의 증기 분해로를 통한 흐름은 약 1 밀리초(ms), 약 2 ms, 약 5 ms, 또는 약 10 ms의 총 노출 시간을 제공할 수 있다. 증기 분해로 바로 뒤에 급냉탑을 설치하여 증기 분해로에서 나오는 유출물을 냉각시키고 추가 반응이 일어나지 않도록 할 수 있다. 개질기(132)의 경우, 증기 분해 시스템은 생성물 분리 시스템(134)으로부터의 재순환 스트림(150)을 2차 공급물로서 사용할 수 있다.
개질기(132)로부터의 개질유 스트림(140)과 유사하게, 증기 분해 시스템으로부터의 생성물 스트림은 생성물 분리 시스템(134)에 제공된다. 증기 분해 시스템으로부터의 생성물 스트림은, 에탄 및 프로판과 같은 저탄소수 화합물 뿐만 아니라, 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 화합물도 포함할 수 있다.
AM 제거 시스템(106)은 공급물 스트림(102)으로부터의 아스팔텐 및 중금속을 포함하는 아스팔텐 스트림(152)을 생성한다. 일부 실시양태에서, 아스팔텐 스트림(152)은 예컨대, 디젤 또는 등유와 블렌딩하여 180 cSt 또는 380 cSt와 같은 특정 점도를 갖는 중유를 생산하는 처리 설비(100)의 다른 유닛에서 내부적으로 사용된다. 또한, 아스팔텐 스트림(152)은 시멘트 산업에 연료로서 또는 아스팔트 생산을 위한 생성물 스트림으로서 제공될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아스팔텐 스트림(152)은 중유 전환 시스템(HOCS)(154) 또는 코커(156)에서 다른 생성물을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 아스팔텐 스트림(152)은 약 600℃ 초과의 이론적 비점을 갖지만, 아스팔텐은 일반적으로 사용되는 처리 온도에서 고체 또는 연화된 고체이다.
HOCS(154)에서, 아스팔텐 스트림(152)은 수소 스트림(116)과 반응하여 아스팔텐 스트림(152)보다 더 경질의 탄화수소를 포함하는 크래킹된 생성물 스트림(158)을 형성할 수 있다. 크래킹된 생성물 스트림(158)은 생성물 분리 시스템(134)에 제공된다. 크래킹된 생성물 스트림(158)은 약 150℃와 약 205℃ 사이의 비점을 가질 수 있다. 크래킹된 생성물 스트림(158)의 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 개질기(132)에 제공될 수 있다. 중질 방향족 생성물 스트림(148)의 적어도 일부는 추가 처리를 위해 HOCS(154)로 복귀될 수 있다. HOCS(154)는 연료유 생성물 스트림(160)을 생성할 수 있다.
연료유 생성물 스트림(160)은 수소 생성 시스템(122), 개질기(132)에서 전환될 수 없거나 수소화 처리 시스템(114)으로 재순환될 수 없는 더 중질의 탄화수소를 포함할 수 있다. 파이오일 스트림의 일부가 HOCS(154)로 재순환되는 경우, 연료유 생성물 스트림(160)은 또한 퍼지 스트림일 수 있다. 본원에 기재된 실시양태에서, 연료유 생성물 스트림(160)은 아스팔텐 스트림(152)으로부터 생성되기 때문에, 고황, 저점도 및 고밀도 연료유일 수 있다. 연료유 생성물 스트림(160)의 방향족성은 약 200 센티스토크(cSt) 미만, 약 180 cSt 미만, 약 150 cSt 미만 또는 그 미만의 점도를 제공할 것이다. 따라서, 연료유 생성물 스트림(160)은 선적을 위한 벙커유로서 사용될 수 있다. 그러나, 이 연료유의 경제적 가치는 연료유 생성물 스트림(160)을 형성하기 위해 사용된 스트림을 변화시키고 상이한 시스템의 작동 조건을 조정함으로써 조정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 생성물 분리 시스템(134)으로부터의 더 높은 비율의 중질 방향족 생성물 스트림(148)이 황 함량을 낮추기 위해 HOCS(154)에서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 예컨대 저분자량 탄화수소의 수율을 증가시키기 위해, 추가 처리를 위해 연료유 생성물 스트림(160)이 코커(156)에 제공될 수 있다.
일부 실시양태에서, 아스팔텐 스트림(152)은 코커(156)에 제공된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 코커는 아스팔텐 스트림(152)과 같은 중질 탄화수소를 탄화수소 가스를 비롯한 저분자량 탄화수소, 나프타, 경질 및 중질 경유, 및 석유 코크스로 전환시키는 처리 유닛이다. 코커(156)는 지연 코커(delayed coker) 또는 유체 코커(fluid coker)와 같은 임의의 유형의 상업적 코킹 유닛을 포함할 수 있다. 코커(156)에서, 경질 탄화수소 스트림(162)은 아스팔텐 스트림(152)의 열 크래킹에 의해 생성된다. 경질 탄화수소 스트림(162)은 약 150℃ 내지 약 205℃의 비점을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응을 촉진하기 위해 증기가 코커(156) 내로 주입될 수 있다. 경질 탄화수소 스트림(162)은 생성물 분리 시스템(134)에 제공된다. 중질 방향족 생성물 스트림(148)의 적어도 일부는 추가 처리를 위해 코커(156)로 복귀될 수 있다. 석유 코크스 생성물 스트림(164)은 코커(156)로부터의 생성물 스트림으로서 제공된다. 본원에 기재된 실시양태에서, 석유 코크스 생성물 스트림(164)은 일반적으로 연료 등급이며, 예컨대 황 및 금속 함량이 높다. 석유 코크스 생성물 스트림(164)은 예컨대 회전 가마에서 추가로 처리되어 잔류 휘발성 탄화수소를 제거할 수 있다. 석유 코크스 생성물 스트림(164)의 조성은 표 1에 나타낸 바와 같을 수 있다.
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생성물 분리 시스템(134)은 전환 공정으로부터 화학 생성물을 생산하기 위한 모든 시스템을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 생성물 분리 시스템(134)은 특히 벤젠 생성물 스트림(142), 톨루엔 생성물 스트림(144), 파라크실렌 생성물 스트림(146), 중질 방향족 생성물 스트림(148) 뿐만 아니라, 에틸렌, 프로필렌, 혼합 C4 및 열분해 가솔린을 포함하는 다른 생성물 스트림의 생성을 가능하게 하는 탈메탄화기, 급랭 컬럼, 수소화 반응기, 1차 분별 컬럼, 압축기 및 컬럼 세트를 포함한다. 생성물 분리 시스템(134)은 열분해 가솔린을 처리하고 이 스트림으로부터 BTX를 분리하기 위해 높은 증류 온도(HDT) 및 방향족 분리 섹션을 추가로 포함한다. 여기에는 증기 분해로에서 생산된 트리올레핀을 포화시키는 선택적 수소화 시스템도 포함된다. 생성물 분리 시스템(134)은 개질기(132)로부터의 개질유 스트림(140)에 의해 공급된다. 이것은 또한 HOCS(154)로부터의 크래킹된 생성물 스트림(158) 및 코커(156)로부터의 경질 탄화수소 스트림(162)과 함께 공급된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 생성물 분리 시스템(134)은 중질 방향족 생성물 스트림(148)을 생성하고, 이는 HOCS(154)로 재순환될 수 있거나 다른 공정에 생성물 스트림으로서 제공될 수 있다.
도 2a 및 2b는 석유화학제품을 생산하면서 발전 시스템에 직접 전력을 공급하기 위해 공급물 스트림을 사용하기 위한 공정(200)의 흐름도이다. 공정은 원유 또는 응축물 공급물과 같은 공급물 스트림이 아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템에 공급될 때 블록(202)에서 시작된다. 블록(204)에서, 고순도 오일 스트림은 본 명세서에 기술된 바와 같이 AM 제거 시스템으로부터 발전 시스템으로 공급된다.
블록(206)에서, 중순도 스트림이 수소화 처리 시스템에 공급된다. 블록(208)에서, 수소화 처리 시스템으로부터의 가스 스트림이 수소 생성 시스템에 공급된다. 블록(210)에서, 수소 생성물 스트림이 수소 생성 시스템으로부터 공급된다. 수소 생성물 스트림의 일부는 수소화 처리 시스템, 중유 전환 시스템 또는 이산화탄소 전환 시스템의 공급원료로 사용될 수 있다.
블록(208)의 수소 생성 시스템으로부터의 CO 및 이산화탄소는 블록(212)의 이산화탄소 전환 시스템에서 처리되어 합성 연료 및 기타 화학물질을 형성한다. 블록(214)에서, 이들은 연료로서 또는 다운스트림 공정에서 사용될 수 있는 합성 생성물 스트림으로서 제공된다.
블록(216)에서, 수소화 처리 시스템으로부터의 액체 스트림이 크래킹 시스템으로 공급된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 크래킹 시스템은 개질기, 증기 크래커, 또는 다른 유형의 크래킹 시스템일 수 있다.
블록(218)에서, 크래킹 시스템으로부터의 유출물은 생성물 분리 시스템으로 공급된다. 블록(220)에서, 벤젠 생성물 스트림이 생성물 분리 시스템으로부터 공급된다. 블록(222)에서, 톨루엔 생성물 스트림이 생성물 분리 시스템으로부터 공급된다. 블록(224)에서, 파라크실렌 생성물 스트림이 생성물 분리 시스템으로부터 공급된다. 블록(226)에서, 중질 방향족 생성물 스트림이 생성물 분리 시스템으로부터 공급된다. 블록(228)에서, 경질 탄화수소를 포함하는 재순환 스트림이 생성물 분리 시스템으로부터 수소 생성 시스템, 크래킹 시스템, 또는 둘다로 공급된다. 블록(230)에서, 생성물 분리 시스템으로부터의 수소 풍부 가스가 수소 생성 시스템으로 공급된다. 수소 풍부 가스는 예컨대 수소 생성 시스템에 통합된 압력 변동 흡수(PSA) 시스템에서 추가로 정제될 수 있다.
블록(232)에서, 아스팔텐 생성물 스트림이 AM 제거 시스템으로부터 공급된다. 블록(234)에서, 아스팔텐 생성물 스트림이 중유 전환 시스템에 공급된다. 블록(236)에서, 중유 생성물 스트림이 중유 전환 시스템으로부터 공급된다. 블록(238)에서, 경질 탄화수소 유출물 스트림이 중유 전환 시스템으로부터 생성물 분리 시스템으로 제공된다.
블록(240)에서, 아스팔텐 생성물 스트림이 코커에 공급된다. 블록(242)에서, 석유 코크스 생성물 스트림이 코커로부터 공급된다. 블록(238)에서, 경질 탄화수소 유출물 스트림이 코커로부터 생성물 분리 시스템으로 제공된다.
원유 스트림의 성분 또는 공정의 경제성에 따라, 중유 전환 시스템, 코커 또는 둘다가 생략될 수 있다. 예컨대, 원유 또는 응축수 스트림에 경질 원유와 같은 고탄소수 물질의 함량이 높지 않은 경우, 중유 전환 시스템이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 공정의 경제성이 연료유 생성물 스트림에 유리하지 않은 경우, 중유 전환 시스템을 우회하거나 제거할 수 있다. 일부 실시양태에서, 중유 전환 시스템이 존재하지만, 우회되도록 구성된다.
본원에 기재된 실시양태는 처리 설비를 제공한다. 처리 설비는 공급물 스트림을 처리하여 발전 스트림, 수소화 처리 공급물 스트림 및 아스팔텐 스트림을 생성하도록 구성된 아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템을 포함한다. 발전 시스템은 발전 공급물 스트림에 의해 제공된다. 수소화 처리 시스템은 수소화 처리 공급물 스트림을 처리하여 가스 스트림 및 액체 스트림을 형성하도록 구성된다. 수소 생성 시스템은 가스 공급물 스트림으로부터 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 생성하도록 구성된다. 이산화탄소 전환 시스템은 이산화탄소로부터 합성 탄화수소를 생성하도록 구성되고, 크래킹 시스템은 액체 공급물 스트림을 처리하도록 구성된다.
일양태에서, 공급물 스트림은 원유를 포함한다. 일양태에서, 공급물 스트림은 응축물을 포함한다.
일양태에서, 발전 시스템은 가스 터빈을 포함한다. 일양태에서, 가스터빈은 E 클래스, F 클래스 또는 H 클래스 또는 그 이상이다.
일양태에서, 수소 생성 시스템은 증기 개질 반응기를 포함한다. 일양태에서, 수소 생성 시스템은 가스화 반응기를 포함한다. 일양태에서, 수소 생성 시스템은 압력 변동 흡수 시스템을 포함한다. 일양태에서, 수소 생성 시스템은 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 물 전환 시스템을 포함한다.
일양태에서, 이산화탄소 전환 시스템은 피셔 트롭쉬 반응기를 포함한다. 일양태에서, 이산화탄소 전환 시스템은 건식 개질 공정을 포함한다. 일양태에서, 처리 설비는 수소를 정제하고 일산화탄소 및 이산화탄소를 이산화탄소 전환 시스템으로 보내도록 구성된 수소 분리 시스템을 포함한다.
일양태에서, 수소화 처리 시스템은 수첨탈금속 구역, 수첨탈방향족 구역, 수첨탈질 구역, 수첨탈황 구역, 또는 수소화크래킹 구역, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
일양태에서, 크래킹 시스템은 개질기를 포함한다. 일양태에서, 수소 생성 시스템에서 생성된 수소의 적어도 일부는 개질기에 공급된다. 일양태에서, 개질기는 이성질화 반응기, 수소화크래킹 반응기, 탈수소고리화 반응기, 또는 탈수소화 반응기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일양태에서, 크래킹 시스템은 증기 크래커를 포함한다.
일양태에서, 처리 설비는 중유 전환 시스템을 포함한다. 일양태에서, 처리 설비는 코커를 포함한다.
일양태에서, 처리 설비는 크래킹 시스템, 중유 전환 시스템, 또는 코커, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 생성물 스트림을 분리하도록 구성된 생성물 분리 시스템을 포함한다. 일양태에서, 생성물 분리 시스템은 미가공 수소 스트림을 수소 생성 시스템에 제공하도록 구성된다. 일양태에서, 생성물 분리 시스템은 경질 탄화수소 스트림을 크래킹 시스템, 또는 수소 생성 시스템, 또는 둘다에 공급하도록 구성된다. 일양태에서, 생성물 분리 시스템은 방향족 물질 분리 시스템을 포함한다. 일양태에서, 생성물 분리 시스템은 벤젠 생성물 스트림, 톨루엔 생성물 스트림, 파라크실렌 생성물 스트림, 또는 중질 방향족 스트림, 또는 이들의 임의의 조합을 생성하도록 구성된다. 일양태에서, 생성물 분리 시스템은 중질 방향족 스트림의 적어도 일부를 중유 전환 시스템, 또는 코커, 또는 둘다에 공급하도록 구성된다.
본 명세서에 기재된 다른 실시양태는 통합 시스템에서 전력 및 석유화학제품을 생성하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템에서 공급물 스트림으로부터 AM을 제거하여 발전 스트림, 수소화 처리 공급물 스트림, 및 아스팔텐 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 발전 스트림은 발전 시스템에 공급된다. 수소화 처리 공급물 스트림은 수소화 처리 시스템에서 처리되어 가스 스트림 및 액체 스트림을 형성하고, 가스 스트림은 수소 생성 시스템에 제공된다. 액체 스트림은 크래킹 시스템에 제공된다.
일양태에서, 상기 방법은 수소화 처리 공급물 스트림의 적어도 일부를 발전 스트림과 블렌딩하여 블렌딩된 스트림을 형성하는 단계, 및 블렌딩된 스트림을 발전 시스템에 공급하는 단계를 포함한다. 일양태에서, 상기 방법은 액체 스트림의 적어도 일부를 발전 스트림과 블렌딩하여 블렌딩된 스트림을 형성하는 단계, 및 블렌딩된 스트림을 발전 시스템에 공급하는 단계를 포함한다.
일양태에서, 상기 방법은 수소 생성 시스템으로부터 수소화 처리 시스템으로 수소 스트림을 제공하는 단계를 포함한다. 일양태에서, 상기 방법은 일산화탄소 및 이산화탄소로부터 수소를 분리하는 단계, 및 일산화탄소 및 이산화탄소를 이산화탄소 전환 시스템에 공급하는 단계를 포함한다. 일양태에서, 수소 생성 시스템으로부터 수소 생성물 스트림이 제공된다. 일양태에서, 이산화탄소는 수소 생성 시스템으로부터 이산화탄소 전환 시스템으로 제공된다. 일양태에서, 합성 생성물 스트림은 이산화탄소 전환 시스템으로부터 제공된다. 일양태에서, 유출물은 크래킹 시스템으로부터 생성물 분리 시스템으로 공급된다.
일양태에서, 상기 방법은 AM 제거 시스템으로부터 아스팔텐 스트림을 공급하는 단계를 포함한다. 일양태에서, 아스팔텐 스트림은 중유 전환 시스템(HOCS)에 공급된다. 일양태에서, HOCS로부터의 경질 탄화수소 유출물 스트림은 생성물 분리 시스템에 제공된다. 일양태에서, 중유 생성물 스트림은 HOCS로부터 제공된다.
일양태에서, 상기 방법은 아스팔텐 스트림을 코커에 공급하는 단계를 포함한다. 일양태에서, 석유 코크스 생성물 스트림은 코커로부터 제공된다. 일양태에서 경질 탄화수소 유출물 스트림은 코커로부터 생성물 분리 시스템으로 제공된다.
일양태에서, 상기 방법은 생성물 분리 시스템으로부터 수소 생성 시스템으로 경질 탄화수소 스트림을 공급하는 단계를 포함한다. 일양태에서, 상기 방법은 생성물 분리 시스템으로부터 크래킹 시스템으로 경질 탄화수소 스트림을 공급하는 단계를 포함한다.
일양태에서, 상기 방법은 생성물 분리 시스템으로부터 수소 생성 시스템에 미가공 수소 스트림을 보내는 단계를 포함한다.
일양태에서, 방향족 추출 시스템을 포함하는 생성물 분리 시스템이 처리 설비에 포함된다. 일양태에서, 벤젠 생성물 스트림은 생성물 분리 시스템으로부터 제공된다. 일양태에서, 톨루엔 생성물 스트림은 생성물 분리 시스템으로부터 제공된다. 일양태에서, 파라크실렌 생성물 스트림은 생성물 분리 시스템으로부터 제공된다.
일양태에서, 중질 방향족 생성물 스트림은 생성물 분리 시스템으로부터 제공된다. 일양태에서, 중질 방향족 생성물 스트림은 중유 전환 유닛에 제공된다. 일양태에서, 중질 방향족 생성물 스트림은 코커에 제공된다.
다른 실시양태도 다음 청구범위의 범위 내에 있다.

Claims (51)

  1. 공급물 스트림을 처리하여 발전 스트림, 수소화 처리 공급물 스트림 및 아스팔텐 스트림을 생성하도록 구성된 아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템;
    발전 공급물 스트림에 의해 공급되는 발전 시스템;
    수소화 처리 공급물 스트림을 처리하여 가스 스트림 및 액체 스트림을 형성하도록 구성된 수소화 처리 시스템;
    가스 공급물 스트림으로부터 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 생성하도록 구성된 수소 생성 시스템;
    이산화탄소로부터 합성 탄화수소를 생성하도록 구성된 이산화탄소 전환 시스템; 및
    액체 공급물 스트림을 처리하도록 구성된 크래킹 시스템
    을 포함하는 처리 설비.
  2. 제1항에 있어서, 공급물 스트림은 원유를 포함하는 처리 설비.
  3. 제1항에 있어서, 공급물 스트림은 응축물을 포함하는 처리 설비.
  4. 제1항에 있어서, 발전 시스템은 가스 터빈을 포함하는 처리 설비.
  5. 제4항에 있어서, 가스 터빈은 E 클래스, F 클래스, 또는 H 클래스, 또는 그 이상인 처리 설비.
  6. 제1항에 있어서, 수소 생성 시스템은 증기 개질 반응기를 포함하는 처리 설비.
  7. 제1항에 있어서, 수소 생성 시스템은 가스화 반응기를 포함하는 처리 설비.
  8. 제1항에 있어서, 수소 생성 시스템은 압력 변동 흡착 시스템을 포함하는 처리 설비.
  9. 제1항에 있어서, 수소 생성 시스템은 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 물 전환 시스템(water shift system)을 포함하는 처리 설비.
  10. 제1항에 있어서, 이산화탄소 전환 시스템은 피셔 트롭쉬 반응기를 포함하는 처리 설비.
  11. 제1항에 있어서, 이산화탄소 전환 시스템은 건식 개질 공정을 포함하는 처리 설비.
  12. 제1항에 있어서, 수소를 정제하고 일산화탄소 및 이산화탄소를 이산화탄소 전환 시스템으로 보내도록 구성된 수소 분리 시스템을 포함하는 처리 설비.
  13. 제1항에 있어서, 수소화 처리 시스템은 수첨탈금속 구역, 수첨탈방향족 구역, 수첨탈질 구역, 수첨탈황 구역, 또는 수소화크래킹 구역, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 처리 설비.
  14. 제1항에 있어서, 크래킹 시스템은 개질기를 포함하는 처리 설비.
  15. 제14항에 있어서, 수소 생성 시스템에서 생성되는 수소의 적어도 일부가 개질기에 공급되는 처리 설비.
  16. 제14항에 있어서, 개질기는 이성질화 반응기, 수소화크래킹 반응기, 탈수소고리화 반응기, 또는 탈수소 반응기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 처리 설비.
  17. 제1항에 있어서, 크래킹 시스템은 증기 크래커(cracker)를 포함하는 처리 설비.
  18. 제1항에 있어서, 중유 전환 시스템을 포함하는 처리 설비.
  19. 제1항에 있어서, 코커(coker)를 포함하는 처리 설비.
  20. 제1항에 있어서, 크래킹 시스템, 중유 전환 시스템, 또는 코커, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 생성물 스트림을 분리하도록 구성된 생성물 분리 시스템을 포함하는 처리 설비.
  21. 제20항에 있어서, 생성물 분리 시스템은 수소 생성 시스템에 미가공(raw) 수소 스트림을 제공하도록 구성되는 처리 설비.
  22. 제20항에 있어서, 생성물 분리 시스템은 크래킹 시스템, 또는 수소 생성 시스템, 또는 둘다에 경질 탄화수소 스트림을 공급하도록 구성되는 처리 설비.
  23. 제20항에 있어서, 생성물 분리 시스템은 방향족 분리 시스템을 포함하는 처리 설비.
  24. 제23항에 있어서, 생성물 분리 시스템은 벤젠 생성물 스트림, 톨루엔 생성물 스트림, 파라크실렌 생성물 스트림, 또는 중질 방향족 스트림, 또는 이들의 임의의 조합을 생성하도록 구성되는 처리 설비.
  25. 제24항에 있어서, 생성물 분리 시스템은 중질 방향족 스트림의 적어도 일부를 중유 전환 시스템, 또는 코커, 또는 둘다에 공급하도록 구성되는 처리 설비.
  26. 통합 시스템에서의 전력 및 석유화학제품의 생성 방법으로서,
    아스팔텐 및 금속(AM) 제거 시스템에서 공급물 스트림으로부터 AM을 제거하여, 발전 스트림, 수소화 처리 공급물 스트림 및 아스팔텐 스트림을 형성시키는 단계;
    발전 시스템에 발전 스트림을 공급하는 단계;
    수소화 처리 시스템에서 수소화 처리 공급물 스트림을 처리하여 가스 스트림 및 액체 스트림을 형성시키는 단계;
    가스 스트림을 수소 생성 시스템에 제공하는 단계; 및
    액체 스트림을 크래킹 시스템에 제공하는 단계
    를 포함하는 생성 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    수소화 처리 공급물 스트림의 적어도 일부를 발전 스트림과 블렌딩하여 블렌딩된 스트림을 형성시키는 단계; 및
    블렌딩된 스트림을 발전 시스템에 제공하는 단계
    를 포함하는 생성 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    액체 스트림의 적어도 일부를 발전 스트림과 블렌딩하여 블렌딩된 스트림을 형성시키는 단계; 및
    블렌딩된 스트림을 발전 시스템에 공급하는 단계
    를 포함하는 생성 방법.
  29. 제26항에 있어서, 수소 생성 시스템으로부터 수소화 처리 시스템에 수소 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  30. 제26항에 있어서,
    일산화탄소 및 이산화탄소로부터 수소를 분리하는 단계; 및
    일산화탄소 및 이산화탄소를 이산화탄소 전환 시스템에 공급하는 단계
    를 포함하는 생성 방법.
  31. 제26항에 있어서, 수소 생성 시스템으로부터 수소 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  32. 제26항에 있어서, 수소 생성 시스템으로부터 이산화탄소 전환 시스템에 이산화탄소를 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  33. 제32항에 있어서, 이산화탄소 전환 시스템으로부터 합성 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  34. 제26항에 있어서, 크래킹 시스템으로부터 생성물 분리 시스템에 유출물을 공급하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  35. 제26항에 있어서, AM 제거 시스템으로부터 아스팔텐 스트림을 공급하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  36. 제26항에 있어서, 아스팔텐 스트림을 중유 전환 시스템(HOCS)에 공급하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  37. 제36항에 있어서, HOCS로부터 생성물 분리 시스템에 경질 탄화수소 유출물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  38. 제36항에 있어서, HOCS로부터 중유 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  39. 제26항에 있어서, 아스팔텐 스트림을 코커에 공급하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  40. 제39항에 있어서, 코커로부터 석유 코크스 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  41. 제39항에 있어서, 코커로부터 생성물 분리 시스템에 경질 탄화수소 유출물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  42. 제26항에 있어서, 생성물 분리 시스템으로부터 수소 생성 시스템에 경질 탄화수소 스트림을 공급하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  43. 제26항에 있어서, 생성물 분리 시스템으로부터 크래킹 시스템에 경질 탄화수소 스트림을 공급하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  44. 제26항에 있어서, 생성물 분리 시스템으로부터 수소 생성 시스템에 미가공 수소 스트림을 보내는 단계를 포함하는 생성 방법.
  45. 제26항에 있어서, 방향족 추출 시스템을 포함하는 생성물 분리 시스템을 포함하는 생성 방법.
  46. 제45항에 있어서, 생성물 분리 시스템으로부터 벤젠 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  47. 제45항에 있어서, 생성물 분리 시스템으로부터 톨루엔 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  48. 제45항에 있어서, 생성물 분리 시스템으로부터 파라크실렌 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  49. 제45항에 있어서, 생성물 분리 시스템으로부터 중질 방향족 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  50. 제49항에 있어서, 중유 전환 유닛에 중질 방향족 생성물 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 생성 방법.
  51. 제49항에 있어서, 코커로의 중질 방향족 생성물 스트림을 포함하는 생성 방법.
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