KR20230085164A - 탄화수소-함유 혼합물의 처리 방법 및 시스템 - Google Patents

탄화수소-함유 혼합물의 처리 방법 및 시스템 Download PDF

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징츄 리
더진 쿵
수광 리
종슈앙 왕
화잉 리
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차이나 페트로리움 앤드 케미컬 코포레이션
상하이 리서치 인스티튜트 오브 페트로케미칼 테크놀로지 시노펙
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Abstract

탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법 및 시스템이 개시되며, 상기 방법은: I) 탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계; II) 상기 단계 I)로부터의 경질 분획을 방향족화 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리하는 단계; III) 상기 단계 I)로부터의 중질 분획 및 임의로 단계 II)로부터의 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분, 및 C9 + 성분으로 분리하는 단계; 및 IV) 임의로, 상기 단계 II)로부터의 C5 - 성분 및 상기 단계 III)로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두를 증기 분해 또는 촉매 분해하는 단계를 포함한다. 상기 방법 및 시스템은 저-가치 탄화수소 혼합물을 C8 방향족 탄화수소 및 분해 원료로 전환하고, 생성물 가치를 향상시킬 수 있다.

Description

탄화수소-함유 혼합물의 처리 방법 및 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2020, 10, 15자로 출원된, 발명의 명칭이 "탄화수소-함유 혼합물을 이용하기 위한 시스템 및 방법"인 중국 특허 출원 제 202011104622.0호로부터 우선권을 주장하며, 상기 출원의 내용은 본원에 그 전체로서 참고로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 탄화수소 가공, 특히 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법 및 시스템에 관한 것이다.
방향족 화합물 및 올레핀은 석유화학 산업의 기본적 원료이고, 파라자일렌(paraxylene)은 그 국내 공급 격차가 연간 백억 톤이 넘는 주요 방향족 탄화수소 생성물이고, 에틸렌 및 프로필렌은 막대한 수급 격차를 가진다. 방향족 화합물 및 올레핀 산업 발달의 촉진은 중국 내 기간 화학 산업 발달에 필수적이다. 산업 플랜트에서, 나프타가 원료로 주로 사용되고, 방향족 탄화수소가 촉매 개질 공정을 통하여 생산된 후, 톨루엔/벤젠 및 C9+A가 이성질체화 및 알킬 교환 장치를 통하여 자일렌으로 전환된다. 또한, 중국 내 경질 올레핀 생산을 위한 증기 분해 장치 또한 원료로서 나프타를 주로 취하므로, 방향족 화합물 및 올레핀 생산을 위한 원료가 서로 경쟁하고, 방향족 화합물 및 올레핀 생산 원료의 비용이 높다. 따라서, 방향족 화합물 및 올레핀 생산을 위한 보다 낮은 비용의 다각적인 원료를 찾아 내는 것이 장차 방향족 화합물 및 올레핀 생산의 장애물을 해결하기 위한 주요한 요인이다.
중국 내 새로운 에너지 기술의 적용 및 대중화와 가솔린의 등급 상승(upgrading)에 따라, 장차 모터 가솔린(motor gasoline)의 수요는 감소되는 경향이 있으며, 가솔린 내 방향족 화합물 및 올레핀의 함량 요건은 더 감소된다. 따라서, 열등한 가솔린의 일부를 고-가치 C8 방향족 화합물로 직접 전환 및 올레핀의 동시-생산은 가솔린의 이용을 확대하기 위한 효과적인 방법이며, p-자일렌 생산 원료 부족을 완화할 수 있다.
중국 특허 공보 제 CN101767035B호는 가솔린의 촉매 분해에 의하여 BTX 방향족 탄화수소를 생산하기 위한 촉매 및 그의 제조를 개시하며, 상기 촉매는 0.05-2.0wt%의 VIII족 귀금속, 0.2-5.0wt%의 Zn, 0.2-5.0wt%의 Sn, 및 5.0-80wt%의 ZSM-5/ZSM-11 동시-결정화된 분자체를 포함하고, 우수한 방향족화 활성, BTX 선택도, 황 내성 및 올레핀 내성을 가지며, 촉매 분해 가솔린(catalytic cracking gasoline) 및/또는 스트레이트-런 가솔린(straight-run gasoline)으로부터 방향족 탄화수소를 생산하기 위하여 사용되거나, 코킹 가솔린(coking gasoline), 분해 가솔린(cracking gasoline) 등과 같은 가솔린 분획과 블렌딩될 수 있다.
중국 특허 출원 공보 제 CN1923965A호는 원료가 에틸렌, 프로필렌 및 방향족 탄화수소의 혼합물로 전환을 위하여 촉매와 한번 접촉하는, 촉매 분해 가솔린으로부터 에틸렌, 프로필렌 및 방향족 탄화수소를 생산하는 방법을 개시한다.
그러나, 기존의 방법은 여전히 탄화수소 혼합물의 낮은 포괄적 이용 및 낮은 생성물 가치의 문제점을 가진다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 탄화수소 혼합물의 효율적인 포괄적 이용을 실현하고 생성물 가치를 향상시킬 수 있는, 탄화수소 혼합물 가공을 위한 신규한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법으로서, 상기 방법은:
I) 탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계 - 상기 경질 분획은 C7 - 성분이고 상기 중질 분획은 C8 + 성분이거나 또는 상기 경질 분획은 C5 - 성분이고 상기 중질 분획은 C6 + 성분임;
II) 상기 단계 I)로부터의 경질 분획을 방향족화 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리하는 단계 - 상기 방향족화 장치 내에서 일어나는 반응은 방향족화 반응을 포함함;
III) 상기 단계 I)로부터의 중질 분획 및 임의로 단계 II)로부터의 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분, 및 C9 + 성분으로 분리하는 단계 - 상기 방향족 화합물 전환 장치 내에서 일어나는 반응은 알킬 교환 반응을 포함함; 및
IV) 임의로, 상기 단계 II)로부터의 C5 - 성분 및 상기 단계 III)으로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하는 단계
를 포함하는, 방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 방법은 다음 단계 중 하나 또는 모두를 더 포함한다:
V) 상기 단계 III)로부터의 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻고, 임의로, 결과의 비-방향족 성분의 적어도 일부를 상기 단계 IV)의 C5 - 성분과 함께 분해하는 단계; 및
VI) 상기 단계 III)으로부터의 C6-C7 성분 및 C9 + 성분 중 하나 이상의 적어도 일부를 추가 반응을 위하여 단계 III)의 방향족 화합물 전환 장치로 재순환시키는 단계.
다른 측면에서, 본 발명은 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법으로서, 상기 방법은:
1) 탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계 - 상기 경질 분획은 C7 - 성분이고 상기 중질 분획은 C8 + 성분이거나 또는 상기 경질 분획은 C5 - 성분이고 상기 중질 분획은 C6 + 성분임;
2) 상기 단계 1)로부터의 경질 분획을 방향족화 촉매의 존재하에 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리하는 단계;
3) 상기 단계 1)로부터의 중질 분획 및 임의로 단계 2)로부터의 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 촉매의 존재하에 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분, 및 C9 + 성분으로 분리하는 단계; 및
4) 임의로, 상기 단계 2)로부터의 C5 - 성분 및 상기 단계 3)으로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하는 단계
를 포함하는, 방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 방법은 다음 단계 중 하나 또는 모두를 더 포함한다:
5) 상기 단계 3)으로부터의 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻고, 임의로, 상기 비-방향족 성분의 적어도 일부를 상기 단계 4)의 C5 - 성분과 함께 분해하는 단계; 및
6) 상기 단계 3)으로부터의 C6-C7 성분 및 C9 + 성분 중 하나 이상의 적어도 일부를 단계 3)의 방향족 화합물 전환 촉매의 존재하에 추가 반응을 위하여 재순환시키는 단계.
또 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법을 수행하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하기 위한 분리 장치;
상기 분리 장치로부터의 경질 분획을 반응시키고 결과의 반응 생성물을 분리하여 C5 - 성분 및 C6 + 성분을 얻기 위한 방향족화 장치;
상기 분리 장치로부터의 중질 분획 및 임의로 상기 방향족화 장치로부터의 C6 + 성분을 반응시키고 결과의 반응 생성물을 분리하여 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분 및 C9 + 성분을 얻기 위한 방향족 화합물 전환 장치;
임의로, 상기 방향족화 장치로부터의 C5 - 성분 및 상기 방향족 화합물 전환 장치로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하기 위한 분해 장치; 및
임의로, 상기 방향족화 장치로부터의 C5 - 성분 및 상기 방향족 화합물 전환 장치로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 이들 모두 중 적어도 일부를 수소화하여 포화시키기 위한 수소화 포화 장치
를 포함하는, 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 시스템은: 상기 방향족 화합물 전환 장치로부터 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻기 위한 방향족 화합물 정제 장치를 더 포함한다.
본 발명에 따른 방법 및 시스템에서, 탄화수소-함유 혼합물 분리 후, 알칸 및 올레핀이 풍부한 경질 분획(light fraction)은 방향족화 반응하여 비-방향족 성분을 방향족 탄화수소 생성물로 전환하는 한편, 결과의 부산물인 경질 탄화수소는 경질 올레핀 생산을 위한 고-품질 원료서 사용될 수 있고; 방향족 탄화수소가 풍부한 중질 분획(heavy fraction)은 수소화분해(hydrocracking), 알킬 교환 반응(transalkylation) 등과 같이 반응하여 벤젠, 톨루엔 및 중질 방향족 화합물을 C8 방향족 탄화수소(들)로 전환하는 한편, 결과의 부산물인 경질 탄화수소는 경질 올레핀 생산을 위한 고-품질 원료로서 사용될 수 있고; 마지막으로, C8 방향족 탄화수소(들)는 방향족 화합물 정제 장치 내에서 정제될 수 있다. 상기 공정을 통하여, 저-가치 탄화수소 혼합물이 C8 방향족 탄화수소(들) 및 분해 원료로 전환됨으로써, 생성물 가치를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 사용함으로써, 방향족화 장치의 반응 생성물 내 방향족 화합물 함량이 원료에 비하여 15% 이상, 바람직하게 20% 이상 증가되고; 방향족 화합물 전환 장치의 반응 생성물 내 C8 방향족 화합물 함량이 원료에 비하여 적어도 20%, 바람직하게 적어도 30% 증가되고; 방향족 화합물 정제 장치의 C8 방향족 탄화수소 생성물의 순도가 99% 이상에 도달할 수 있고; 결과의 C5 - 경질 탄화수소 성분은 분해 원료로서 직접 사용되거나 수소화 포화 후 증기 분해 원료로서 사용될 수 있다.
본 발명의 기타 특징 및 이점들이 다음 상세한 설명에 상세히 기재될 것이다.
본 발명은 탄화수소 혼합물의 효율적인 포괄적 이용을 실현하고 생성물 가치를 향상시킬 수 있다.
본원 명세서의 일부를 형성하는 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 발명은 다음 상세한 설명과 함께 도면들을 참조로 하여 해석될 수 있다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예의 개략적인 흐름도이고;
도 2는 본 발명에 따른 다른 방법의 바람직한 구현예의 개략적인 흐름도이고;
도 3은 본 발명에 따른 다른 방법의 바람직한 구현예의 개략적인 흐름도이고;
도 4는 본 발명의 제조예 1에서 얻어진 촉매의 NH3-TPD 패턴을 보이고;
도 5는 본 발명의 제조예 1에서 얻어진 촉매의 TEM 사진을 보인다.
본 발명을 도면 및 그 구체적인 구현예를 참조로 하여 이하 상세히 더 기재할 것이다. 본 발명의 구체적인 구현예들은 예시 목적으로만 제공되는 것이며, 어떠한 방식으로도 제한을 의도하지 않음을 주목하여야 한다.
본 발명의 문맥상 기재되는 수치 범위의 종점들을 포함하는 구체적인 수치 값은 그의 정확한 값으로 제한되는 것이 아니라, 상기 정확한 값에 근접하는 모든 값들, 예를 들어 상기 정확한 값의 ±5% 이내의 모든 값들을 더 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본원에 기재되는 수치 범위에 대하여, 그 범위의 종점들 사이, 각각의 종점과 그 범위 내 특정 값 사이, 또는 그 범위 내 두 개의 특정 값들 사이에 임의의 조합이 이루어져 하나 이상의 새로운 수치 범위(들)를 제공할 수 있으며, 상기 새로운 수치 범위(들) 또한 본원에 구체적으로 기재된 것으로 간주되어야 한다.
달리 기재하지 않는 한, 본원에 사용되는 용어들은 당업자에 의하여 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지며; 그 용어들이 본원에 정의되고 그 정의가 당업계에서 일반적인 이해와 다른 경우, 본원에 제공되는 정의가 우선한다.
본 발명의 문맥상, C5 - 성분은 벤젠의 비등점보다 낮은 비등점을 가지는 탄화수소 성분을 의미하고; C6 + 성분은 벤젠의 비등점 이상의 비등점을 가지는 탄화수소 성분을 의미하고; C7 - 성분은 톨루엔의 비등점 이하의 비등점을 가지는 탄화수소 성분을 의미하고; C8 + 성분은 톨루엔의 비등점보다 높은 비등점을 가지는 탄화수소 성분을 의미한다.
본 발명의 문맥상, C6-C7 성분은 벤젠의 비등점과 자일렌의 비등점 사이의 비등점을 가지는 탄화수소 성분을 의미하고; C8 성분은 자일렌의 비등점 부근의 (예를 들어 ±10℃) 비등점을 가지는 탄화수소 성분을 의미하고, C9 + 성분은 자일렌의 비등점보다 높은 비등점을 가지는 탄화수소 성분을 의미한다.
본 발명의 문맥상, 고순도 C8 방향족 탄화수소(들)는 파라-자일렌의 흡착 분리 또는 결정화 분리를 위한 순도 요건을 충족하는 C8 방향족 탄화수소(들)를 의미하고, 상기 요건은 전형적으로 99%보다 크다.
본 발명에서, 상기 촉매의 중간 강산(mediate strong acid) 함량은 그의 NH3-TPD 패턴의 200-400℃의 온도 범위 내 피크 면적에 따라 계산되고; 총 산 함량에 대한 중간 강산 함량의 비는 상기 NH3-TPD 패턴의 100-600℃의 온도 범위 내 총 피크 면적에 대한 200-400℃의 온도 범위 내 피크 면적의 비를 의미한다.
본 발명의 문맥상, 달리 나타내지 않는 한, 주어진 모든 압력은 게이지 압력(gauge pressure)이다.
본 발명의 문맥상, 분명히 기재된 사항들 외에, 언급되지 않은 사항 또는 사항들은 어떠한 변화 없이 당업계에 알려진 것과 동일한 것으로 간주된다. 또한, 본원에 기재된 구현예들 중 임의의 것은 본원에 기재된 다른 하나 이상의 구현예와 자유롭게 조합될 수 있고, 그러한 조합이 명백히 부당함이 당업자에게 분명하지 않는 한, 이와 같이 하여 얻어지는 기술적 해결책 또는 사상은 본 명세서의 최초 개시 또는 최초 기재의 일부로서 간주되고, 본원에서 개시되거나 예상되지 않은 신규 사항으로 간주되지 않아야 한다.
이에 제한되지 않으나 텍스트북 및 저널 논문을 포함하는, 본원에 인용되는 모든 특허 및 비-특허 문헌들은 본원에 그 전체로서 참고로 포함된다.
상기한 바와 같이, 제1 측면에서, 본 발명은 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법으로서, 상기 방법은:
I) 탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계 - 상기 경질 분획은 C7 - 성분이고 상기 중질 분획은 C8 + 성분이거나 또는 상기 경질 분획은 C5 - 성분이고 상기 중질 분획은 C6 + 성분임;
II) 상기 단계 I)로부터의 경질 분획을 방향족화 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리하는 단계 - 상기 방향족화 장치 내에서 일어나는 반응은 방향족화 반응을 포함함;
III) 상기 단계 I)로부터의 중질 분획 및 임의로 단계 II)로부터의 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분, 및 C9 + 성분으로 분리하는 단계 - 상기 방향족 화합물 전환 장치 내에서 일어나는 반응은 알킬 교환 반응을 포함함; 및
IV) 임의로, 상기 단계 II)로부터의 C5 - 성분 및 상기 단계 III)으로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하는 단계
를 포함하는, 방법을 제공한다.
바람직한 구현예에서, 상기 방법은 다음 단계 중 하나 또는 모두를 더 포함한다:
V) 상기 단계 III)으로부터의 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻고, 임의로, 결과의 비-방향족 성분의 적어도 일부를 상기 단계 IV)의 C5 - 성분과 함께 분해하는 단계; 및
VI) 상기 단계 III)으로부터의 C6-C7 성분 및 C9 + 성분 중 하나 이상의 적어도 일부를 추가 반응을 위하여 단계 III)의 방향족 화합물 전환 장치로 재순환시키는 단계.
제2 측면에서, 본 발명은 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법으로서, 상기 방법은:
1) 탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계 - 상기 경질 분획은 C7 - 성분이고 상기 중질 분획은 C8 + 성분이거나 또는 상기 경질 분획은 C5 - 성분이고 상기 중질 분획은 C6 + 성분임;
2) 상기 단계 1)로부터의 경질 분획을 방향족화 촉매의 존재하에 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리하는 단계;
3) 상기 단계 1)로부터의 중질 분획 및 임의로 상기 단계 2)로부터의 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 촉매의 존재하에 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분, 및 C9 + 성분으로 분리하는 단계; 및
4) 임의로, 상기 단계 2)로부터의 C5 - 성분 및 상기 단계 3)으로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하는 단계
를 포함하는, 방법을 제공한다.
바람직한 구현예에서, 상기 방법은 다음 단계 중 하나 또는 모두를 더 포함한다:
5) 상기 단계 3)으로부터의 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻고, 임의로, 상기 비-방향족 성분의 적어도 일부를 상기 단계 4)의 C5 - 성분과 함께 분해하는 단계; 및
6) 상기 단계 3)으로부터의 C6-C7 성분 및 C9 + 성분 중 하나 이상의 적어도 일부를 단계 3)의 방향족 화합물 전환 촉매의 존재하에 추가 반응을 위하여 재순환시키는 단계.
본 발명에 따르면, 상기 단계 I)/단계 1), 단계 II)/단계 2), 및 단계 III)/단계 3)에서 분리는 혼합물을 그 비등점에 따라 증류(distillation), 정류(rectification), 또는 분별(fractionation) 을 통하여 상이한 비등점 또는 비등 범위를 가지는 성분들로 분리함으로써 수행된다. 예를 들어, 단계 I)/단계 1)에서, 상기 탄화수소-함유 혼합물은 정류 컬럼 내에서 분리에 의하여 C7 - 성분 및 C8 + 성분으로 분리될 수 있거나, 증류 컬럼 내에서 분리에 의하여 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리될 수 있다. 단계 II)/단계 2) 및 단계 III)/단계 3)에서 사용되는 구체적인 분리 조건은 분리될 목표 성분을 고려하여 당업자에 의하여 용이하게 결정될 수 있으며, 그에 대한 상세한 설명은 간결성을 위하여 본원에서 생략한다.
본 발명에 사용하기에 적합한 탄화수소-함유 혼합물은 C3-C12 탄화수소를 포함하는 다양한 탄화수소 혼합물일 수 있고, 여기서 단계 I) 또는 단계 1)에서 상기 혼합물의 경질 분획 및 중질 분획으로 분리에 영향을 미치지 않는 한, C3-C12 탄화수소 중 하나 이상이 부재할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 탄화수소-함유 혼합물은 40 내지 300℃, 더 바람직하게 50 내지 250℃의 증류 범위를 가진다. 더 바람직한 구현예에서, 상기 탄화수소-함유 혼합물은 촉매 분해 가솔린(catalytic cracking gasoline), 수소화분해 가솔린(hydrocracking gasoline), 에틸렌 분해 가솔린(ethylene cracking gasoline), 스트레이트-런 나프타(straight-run naphtha), 촉매 개질유(catalytic reformate), LPG, 또는 이의 혼합물, 또는 촉매 디젤유(catalytic diesel oil) 또는 그의 수소화분해 생성물과 같은, 유사한 조성물 가지는 기타 분획들 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
바람직한 구현예에서, 상기 탄화수소-함유 혼합물은 다음 특징 중 하나 이상을 가진다:
0.5-4 중량 ppm의 황 함량;
0-2 중량 ppm의 질소 함량;
15-45 중량%의 방향족 화합물 함량;
20-45 중량%의 올레핀 함량; 및
20-40 중량%의 알칸 함량.
상기 바람직한 구현예에 따른 탄화수소-함유 혼합물은 본 발명에 따른 방법으로 가공함으로써 더 효율적으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 탄화수소-함유 혼합물 분리 후, 알칸 및 올레핀이 풍부한 경질 분획은 방향족화 반응하여 비-방향족 성분을 방향족 탄화수소 생성물로 전환하는 한편, 결과의 부산물인 경질 탄화수소는 경질 올레핀 생산을 위한 고품질 원료로서 사용될 수 있고; 방향족 탄화수소 내 중질 분획은 수소화분해, 알킬 교환 반응 등과 같이 반응하여 벤젠, 톨루엔 및 중질 방향족 화합물을 C8 방향족 탄화수소(들)로 전환하는 한편, 결과의 부산물인 경질 탄화수소는 경질 올레핀 생산을 위한 고품질 원료로서 사용될 수 있다. 상기 C8 방향족 탄화수소(들)는, 예를 들어 방향족 화합물 정제 장치 내에서, 정제되어, 고순도 C8 방향족 탄화수소(들)를 얻을 수 있다. 상기 공정을 통하여, 저가치 탄화수소 혼합물이 본 발명에 따른 방법에서 C8 방향족 탄화수소(들) 및 경질 올레핀 생산을 위한 분해 원료로 전환됨으로써, 생성물 가치를 향상시킬 수 있다.
바람직한 구현예에서, 단계 II) 및 단계 2)의 반응 생성물의 방향족 화합물 함량이 원료에 비하여 15% 이상 증가하고, 더 바람직하게, 상기 반응 생성물의 방향족 화합물 함량이 원료에 비하여 20% 이상 증가한다.
바람직한 구현예에서, 단계 III) 및 단계 3)의 반응 생성물의 C8 방향족 화합물 함량이 원료에 비하여 적어도 20% 증가하고, 더 바람직하게, 상기 반응 생성물의 C8 방향족 화합물 함량이 원료에 비하여 적어도 30% 증가한다.
바람직하게 구현예에서, 단계 V) 및 단계 5)에서 얻어지는 C8 방향족 생성물은 99 중량%보다 큰 순도를 가진다.
본 발명에서, 상기 단계 II)에서 사용되는 방향족화 촉매 및 단계 2)에서 사용되는 방향족화 촉매는 전형적으로 사용되는 것들일 수 있고, 예를 들어, 10- 또는 12-원 고리 기공 구조를 가지는 알루미노실리케이트(aluminosilicates), 알루미노갈로실리케이트(aluminogallosilicates), 알루미노실리코포스페이트(aluminosilicophosphates), 알루미노페로실리케이트(aluminoferrosilicates), 또는 이의 조합으로부터 선택되는 분자체 50 내지 90wt%, 및 IB족, IIB족, VIB족, VIIB족, VIII족 금속, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 개질 금속 0.5 내지 10wt%를 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 단계 II) 및 단계 2)의 반응 조건은 400-600℃의 온도, 0.2-3MPa의 반응 압력, 및 0.5-5h-1의 공급 공간 속도를 포함한다.
본 발명에서, 상기 단계 III)의 방향족 화합물 전환 장치에 사용되는 방향족 화합물 전환 촉매 및 단계 3)에서 사용되는 방향족 화합물 전환 장치는 전형적인 방향족 화합물 전환 촉매일 수 있고, 예를 들어, ZSM-5 분자체, ZSM-12 분자체, MCM-22 분자체, MOR 분자체 및 β 분자체와 같은, 10- 또는 12-원 고리 기공 구조를 가지는 알루미노실리케이트로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있는, 분자체 50 내지 90 wt%, 및 VB족, VIB족, VIIB족, VIII족 금속 및 이의 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터, 바람직하게 Pt, Mo 및 Re로부터 선택될 수 있는, 개질 금속 0.05 내지 10 wt%를 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 방향족 화합물 전환 촉매는 분자체 성분, 활성 금속 성분, 및 산화물 첨가제를 포함하고, 상기 활성 금속 성분은 상기 분자체 성분 상에 고정되고 금속 원소 및/또는 금속 산화물 형태일 수 있고, 상기 활성 금속 성분 내 활성 금속은 VB족 금속, VIB족 금속, VIIB족 금속, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 분자체 성분은 MCM-22 분자체, MOR 분자체, ZSM-12 분자체, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 촉매는 0.05-2.0 mmol/g 촉매의 중간 강산(mediate strong acid) 함량, 및 60-99%의 총 산 함량에 대한 상기 중간 강산 함량 비를 가진다.
바람직한 구현예에서, 상기 촉매는 0.1 내지 1 mmol/g의 중간 강산 함량, 68-92%의 총 산 함량에 대한 중간 강산 함량 비를 가진다.
본 발명에서, 금속 표면의 수소 이동(migration) 효과 및 금속 표면과 분자체의 산 부위의 상승 효과로 인하여, 상기 분자체 표면 상에 고정된 금속 성분은 강산 중심의 일부를 우선적으로 덮거나 약화시키고, 근처의 분자체(들)의 산 부위와 상승 효과를 나타내, 알킬 교환 및 이성질체화 반응을 촉진하고, 심한 수소화분해 부반응을 감소시키는 효과가 달성될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 활성 금속 성분은 물리적 혼합 및/또는 화학적 결합에 의하여 상기 분자체 성분 상에 고정된다.
바람직한 구현예에서, 촉매 총 중량 100%를 기준으로 하여, 상기 분자체 성분은 50 내지 90 wt%, 바람직하게 60 내지 80 wt%의 양으로 존재하고, 상기 산화물 첨가제는 5 내지 40 wt%, 바람직하게 2 내지 40 wt%의 양으로 존재하고, 상기 활성 금속 성분은 금속 원소로 계산하여 0.01 내지 10 wt%, 바람직하게 0.1 내지 8 wt%의 양으로 존재한다.
본 발명에 따르면, 본원에 앞서 기재한 요건들을 충족하는 모든 활성 금속이 사용될 수 있고, 예를 들어, 상기 활성 금속은 VB족 금속, VIB족 금속 및 VIIB족 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상, 바람직하게 Mo, W 및 Re 중 하나 이상; 더 바람직하게, 금속 원소로 계산하여 0.1-10:1 혼합 중량비의 Mo, Re 및 W 중 적어도 2종; 또는 1: 0.1-0.4: 0.1-0.6의 Mo, Re 및 W의 중량비의 Mo, Re 및 W의 조합일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 산화물 첨가제는 넓은 범위 내에서 선택될 수 있고, 모든 전형적인 산화물 첨가제가 본 발명에 사용 가능하고, 바람직하게 알루미나, 실리카, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아 및 카올린으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.
본 발명에 따르면, 상기 방향족 화합물 전환 촉매는 바람직하게 인-함유 성분을 더 포함하고, 더 바람직하게 상기 인-함유 성분은 물리적 혼합 및/또는 화학적 결합에 의하여 상기 분자체 성분 상에 고정되고, 상기 인 함량은 P2O5로 계산하여 바람직하게 0.1 내지 5 wt%이다.
본 발명의 전술한 요건을 충족하는 방향족 화합물 전환 촉매가 사용될 수 있으며, 그 제조 방법은 특히 제한되지 않는다. 바람직한 구현예에서, 상기 방향족 화합물 전환 촉매는: a) 활성 금속 및/또는 활성 금속 산화물을 분자체 상에 고정하고; b) 단계 a)로부터의 생성물을 혼련(kneading)에 의하여 산화물 첨가제와 성형(shaping)하여 촉매를 얻음으로써 제조될 수 있다. 본 발명에서, 상기 활성 금속 및/또는 활성 금속 산화물은 상기 분자체 상에 고정된 다음, 산화물 첨가제와 혼련에 의하여 성형되고, 상기 금속과 상기 분자체의 산 중심의 상승 효과 및 산성에 대한 금속의 조절 효과로 인하여, 및 촉매 상에 활성 금속의 특정 분포를 제공함으로써, 상기 분자체의 강산 중심이 효과적으로 감소되고 상기 분자체의 중간 강산 중심이 효과적으로 증가됨으로써, 방향족 탄화수소의 전환 효율을 개선하고, 자일렌 선택도를 개선하고, 심한 수소화분해 부반응을 억제할 수 있다.
추가로 바람직한 구현예에서, 상기 방향족 화합물 전환 촉매는: a) 분자체 성분 공급원을 활성 금속 공급원 용액으로 함침시키고, 열처리를 수행하여 개질된 분자체를 얻는 단계; 및 b) 상기 개질된 분자체를 산화물 첨가제 공급원과 혼련에 의하여 성형하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 본 발명에서, 상기 함침은 등용성(isovolumetric) 함침, 과포화(supersaturated) 함침 등, 바람직하게 과포화 함침일 수 있다.
또 추가로 바람직한 구현예에서, 단계 a)에서, 열처리는 로스팅(roasting) 또는 건조 및 로스팅의 조합, 바람직하게 건조 및 로스팅의 조합을 포함한다.
본 발명에서, 상기 건조 조건은 넓은 범위 내에서 선택될 수 있고, 모든 전형적인 건조 조건을 본 발명에서 사용할 수 있으며, 바람직한 건조 조건은 50-200℃의 온도, 및 바람직하게 1-30h인, 온도에 따라 조정될 수 있는 건조 시간을 포함한다.
본 발명에서, 로스팅 조건은 넓은 범위 내에서 선택될 수 있고, 모든 전형적인 로스팅 조건을 본 발명에서 사용할 수 있으며, 바람직한 로스팅 조건은 300-700℃의 온도, 및 바람직하게 1-30h인, 온도에 따라 조정될 수 있는 로스팅 시간을 포함한다. 더 바람직하게, 로스팅은 공기 분위기와 같은 산소-함유 분위기 내에서 수행되고, 특히 바람직하게, 상기 산소-함유 분위기는 공기 및 증기의 5-100:1 부피 비의 혼합 기체이다.
본 발명에 따르면, 상기 활성 금속 공급원은 넓은 범위 내에서 선택될 수 있고, 예를 들어, 활성 금속의 가용성 화합물, 바람직하게, 니트레이트, 클로라이드, 설페이트, 및 암모늄 염과 같은, VB족, VIB족 및 VIIB족 금속으로부터 선택되는 금속을 함유하는 가용성 화합물일 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 간결성을 위하여 본원에서 생략한다.
본 발명에서, 상기 산화물 첨가제 공급원은, 예를 들어, 알루미나, 실리카, 마그네시아, 티타니아 및 카올린, 또는 이의 전구체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면, 단계 a)는 바람직하게 인 공급원의 존재하에, 수행되고, 더 바람직하게 상기 인 공급원은 인산, 암모늄 하이드로겐 포스페이트, 및 암모늄 디하이드로겐 포스페이트와 같은 그 유형이 특히 제한되지 않은 가용성 화합물이고, 그에 대한 상세한 설명은 간결성을 위하여 본원에서 생략한다.
본 발명의 방향족 화합물 전환 촉매는, 방향족 화합물 전환에 사용될 때, 높은 반응 활성, 낮은 방향족 탄화수소 손실률 등의 이점을 가진다.
본 발명의 방향족 화합물 전환 촉매는 사용 전 필요에 따라 환원될 수 있다. 상기 환원 단계는 특정 요건이 없으며, 예를 들어, 환원을 위한 수소를 도입하거나 기타 환원제를 사용하여 수행될 수 있고, 그에 대한 상세한 설명은 간결성을 위하여 본원에서 생략한다.
바람직한 구현예에서, 단계 III) 및 단계 3)에서 반응 조건은: 250-500℃의 반응 온도, 1.5-6.5MPa의 반응 압력, 1-10의 수소-대-탄화수소 몰 비, 및 0.5-5h-1의 공급 중량 시간당 공간 속도를 포함한다.
본 발명에 따르면, 단계 IV) 및 단계 4)의 증기 분해 및 촉매 분해는 전형적인 방식으로 수행될 수 있고, 본 발명에서 특별한 제한은 없다. 특정 바람직한 구현예에서, 단계 IV) 및 단계 4)의 증기 분해에 대한 작업 조건은: 600-1000℃의 분해 온도, 0.01-0.8 s의 체류 시간, 및 0.1-0.3MPa (G)의 게이지 압력을 포함한다. 다른 바람직한 구현예에서, 단계 IV) 및 단계 4)의 촉매 분해는 USY 분자체, ZSM-5 분자체 또는 β 분자체를 포함하는 촉매의 존재하에 수행되고; 더 바람직하게, 상기 촉매 분해에 대한 작업 조건은: 450-650℃, 0.5-20 h-1의 중량 시간당 공간 속도, 0.05-0.5MPa의 반응 압력, 0.1-10의 촉매-대-오일 질량비를 포함하고, 바람직하게: 500-600℃의 반응 온도, 1-10 h-1의 중량 시간당 공간 속도, 0.1-0.3MPa의 반응 압력, 및 0.3-6의 촉매-대-오일 질량 비를 포함한다.
바람직한 구현예에서, 상기 분해 원료는 증기 분해 전에 단계 IV) 및 단계 4)에서 수소화 포화된다. 수소화 포화에 대한 작업 조건은 넓은 범위 내에서 선택될 수 있고, 수소화 포화의 주 목적은 원료 내 올레핀 성분을 포화시켜 생성물의 알칸 함량을 증가시킴으로써, 그 후의 증기 분해의 올레핀 생성물의 수율 개선을 가능하게 것이다.
바람직한 구현예에서, 상기 수소화 포화에 대한 작업 조건은 150-600℃의 반응 온도, 0.5-6MPa의 반응 압력, 0.5-10 h-1의 공급 중량 시간당 공간 속도, 및 200-2000의 수소-대-탄화수소 부피 비를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 수소화 포화에 사용되는 촉매는 통상적으로 사용되는 것들일 수 있고, 예를 들어, 상기 촉매는 Ni, Mo, Co, Pt, 및 Pd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 금속 성분 0.1 내지 20 중량%, 및 알루미나, 카올린, 마그네시아, 실리카, 티타니아, 칼슘 옥사이드, 및 비정질 실리카-알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 담체 성분 80 내지 99.9 중량%를 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 단계 V) 및 단계 5)의 정제는 방향족 화합물 추출 분리, 비-방향족 화합물 선택 분해, 또는 이의 조합이다.
본 발명에 따르면, 상기 방향족 화합물 추출 분리는 통상적인 방식으로 수행될 수 있고, 본 발명에서 특별한 제한은 없다. 바람직한 구현예에서, 상기 방향족 화합물 추출 분리는 술포란(sulfolane) 용매를 사용하여 추출 증류(extractive distillation)에 의하여 수행된다.
본 발명에 따르면, 상기 비-방향족 화합물 선택 분해는 통상적인 방식으로 수행될 수 있고, 본 발명에서 특별한 제한은 없다. 바람직한 구현예에서, 상기 비-방향족 화합물 선택 분해는 ZSM-5 분자체, MCM-22 분자체, MOR 분자체, 및 β 분자체 중 적어도 하나인 분자체 50-80 wt%, 및 임의로 VIB족 금속, VIIB족 금속 및 VIII족 금속으로부터 선택되는 금속 성분 0.1-10 wt%를 포함하는 촉매의 존재하에 수행된다. 더욱 추가로 바람직하게, 상기 비-방향족 화합물 선택 분해를 위한 작업 조건은: 300-600℃의 반응 온도, 0.5-3.0MPa의 반응 압력, 1-10의 수소-대-탄화수소 몰 비, 및 1-15 h-1의 공급 중량 시간당 공간 속도를 포함한다.
제2 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법을 수행하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하기 위한 분리 장치;
상기 분리 장치로부터의 경질 분획을 반응시키고 결과의 반응 생성물을 분리하여 C5 - 성분 및 C6 + 성분을 얻기 위한 방향족화 장치;
상기 분리 장치로부터의 중질 분획 및 임의로 상기 방향족화 장치로부터의 C6 + 성분을 반응시키고 결과의 반응 생성물을 분리하여 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분 및 C9 + 성분을 얻기 위한 방향족 화합물 전환 장치;
임의로, 상기 방향족화 장치로부터의 C5 - 성분 및 상기 방향족 화합물 전환 장치로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하기 위한 분해 장치; 및
임의로, 상기 방향족화 장치로부터의 C5 - 성분 및 상기 방향족 화합물 전환 장치로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 이들 모두 중 적어도 일부를 수소화하여 포화시키기 위한 수소화 포화 장치
를 포함하는, 시스템을 제공한다.
일부 구현예에서, 상 분리 장치는 탄화수소-함유 혼합물 입구, 경질 분획 출구, 및 중질 분획 출구를 구비하고; 상기 방향족화 장치는 입구, C5 - 성분 출구 및 C6 + 성분 출구를 구비하고; 상기 방향족 화합물 전환 장치는 입구, C5 - 성분 출구, C6-C7 성분 출구, C8 성분 출구 및 C9 + 성분 출구를 구비하고; 상기 분해 장치는 입구 및 분해 생성물 출구를 구비하고; 여기서 상기 분리 장치의 경질 분획 출구는 상기 방향족화 장치의 입구와 소통하고, 상기 분리 장치의 중질 분획 출구는 상기 방향족 화합물 전환 장치의 입구와 소통하고, 상기 방향족화 장치의 C5 - 성분 출구 및 상기 방향족 화합물 전환 장치의 C5 - 성분 출구 중 하나 또는 모두는, 임의로 상기 수소화 포화 장치를 통하여, 상기 분해 장치의 입구와 소통한다.
바람직한 구현예에서, 상기 시스템은:
상기 방향족 화합물 전환 장치로부터 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻기 위한 방향족 화합물 정제 장치를 더 포함하고;
바람직하게, 상기 방향족 화합물 정제 장치는 입구, C8 방향족 탄화수소 출구, 및 비-방향족 성분 출구를 구비하고, 상기 방향족 화합물 전환 장치의 C8 성분 출구는 상기 방향족 화합물 정제 장치의 입구와 소통하고, 상기 방향족 화합물 정제 장치의 비-방향족 성분 출구는, 임의로 상기 수소화 포화 장치를 통하여, 상기 분해 장치의 입구와 소통한다.
바람직한 구현예에서, 상기 분해 장치는 증기 분해 장치, 촉매 분해 장치, 또는 이의 조합일 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 방향족 화합물 정제 장치는 방향족 화합물 추출 분리 장치, 비-방향족 화합물 선택 분해 장치, 또는 이의 조합일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 분리 장치는, 진공 정류 컬럼, 대기 정류 컬럼 또는 가압 정류 컬럼과 같은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 증류, 정류 또는 분별 컬럼 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 방향족화 장치는, 고정층 반응기(fixed bed reactor), 또는 이동층 반응기(moving bed reactor)와 같은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 방향족화 반응기 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 방향족 화합물 전환 장치는 당업계에서 통상적으로 사용되는, 축방향(axial) 고정층 반응기와 같은, 고정층 반응기 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 증기 분해 장치는, 초단 체류 시간 분해로(ultra short residence time cracking furnace), 단기 체류 시간 분해로(short residence time cracking furnace)와 같은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 밀세컨드 노(furnace) 또는 일반적인 분해로(cracking furnace) 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 촉매 분해 장치는, 고정층 반응기, 유동층 반응기(fluidized bed reactor), 또는 라이저 반응기(riser reactor)와 같은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 촉매 분해 반응기 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 수소화 포화 장치는, 축방향 고정층 반응기와 같은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 고정층 반응기 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 방향족 화합물 추출 분리 장치는, 술포란 용매를 사용하는 추출 증류와 같은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 액체-액체 추출기, 추출 증류 컬럼 등의 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 비-방향족 화합물 선택 분해 장치는 축방향 고정층 반응기, 방사상(radial) 고정층 반응기와 같은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 고정층 반응기 형태일 수 있다.
바람직한 구현예에서, 각각의 장치의 공급물 입구 및 배출구는 필요에 따라 파이프라인을 통하여 적절한 장치의 공급물 입구 및 배출구와 소통하고, 더 바람직하게, 유속 조절을 위하여 각각의 파이프라인 상에 밸브가 독립적으로 배열된다.
탄화수소-함유 혼합물 처리, 가공 및 이용에 사용될 때, 본 발명의 시스템은 탄화수소-함유 혼합물의 효율적인 포괄적 이용을 달성하고, 생성물 가치를 향상시킬 수 있다.
실시예
본 발명은 다음 실시예를 참조로 하여 더욱 예시할 것이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 방향족 화합물 전환 촉매의 제조예
다음 제조예에 사용되는 모든 시약들은 상업적으로 이용 가능하고, 시약 순수 등급의 순도를 가진다.
다음 제조예에서, 결과 촉매의 NH3-TPD 패턴을 다음 방법에 의하여 측정하였다: 20-40 메쉬로 파쇄된 샘플 100mg을 칭량하고, 질소 흐름 하에(30ml/min) 10℃/min의 가열 속도로 500℃로 가열하고, 30분 동안 일정한 온도에서 퍼징하고, 열처리 완료 후 100℃로 냉각하고, NH3 기체를 도입하여 암모니아 흡착시키고 10분 동안 암모니아 흡착을 유지하고, 1시간 동안 헬륨 퍼징(30ml/min)으로 스위칭하고, 10℃/min의 가열 속도로 온도 프로그램밍에 의하여 600℃까지 가열한 다음, 용출액 내 NH3 농도의 신호를 TCD에 의하여 검출하였다.
다음 제조예에서, 촉매의 중간 강산 함량을 그 NH3-TPD 패턴의 200-400℃ 온도 범위 내 피크 면적에 따라 계산하였고; 촉매의 총 산 함량에 대한 중간 강산 함량의 비는 그 NH3-TPD 패턴의 100-600℃ 온도 범위 내 총 피크 면적에 대한 200-400℃ 온도 범위 내 피크 면적의 비였다.
다음 제조예에서, 결과 촉매의 TEM 사진을 고해상도 전계방출형 투과 전자 현미경(high-resolution field emission transmission electron microscope)에 의하여 규명하였고, 동작 전압은 200 kV였고, 원소 분석을 투과 전자 현미경 상에 구비된 에너지 산란 X-선 분석기에 의하여 수행하였다.
제조예 1
모데나이트(mordenite) 20g을 취하고, 암모늄 몰리브데이트 용액으로 과포화 함침시키고, 공기 분위기 하에 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하여 개질된 분자체를 얻었다. 상기 개질 분자체 및 7.7g의 알루미나를 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 공기 분위기 하에 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 3wt%의 몰리브덴 함량을 가지는 촉매 A를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타내고, 결과 촉매의 NH3-TPD 패턴을 도 4에 도시한다.
결과 촉매의 TEM 원소 분석을 도 5에 도시하며, 여기서 상부 좌측 사진은 분자체 및 알루미나의 조합의 TEM 상 사진을 보이고, 상부 우측 사진은 Mo 원소의 분포를 나타내고, 하부 좌측 사진은 규소 원소 분포를 나타내고, 하부 우측 사진은 알루미늄 원소 분포를 나타낸다. 결과 촉매의 조성으로부터, 규소-풍부 부위(하부 좌측 사진 참조)가 모데나이트에 해당하고, 알루미늄-풍부 부위(하부 우측 사진 참조)가 알루미나 첨가제에 해당함을 알 수 있고, Mo 원소 분포로부터 (상부 우측 사진 참조), Mo 원소가 촉매 내 모데나이트 표면 상에 주로 분포됨을 알 수 있다.
제조예 2
모데나이트 20g을 취하고, 암모늄 퍼레네이트(ammonium perrhenate) 용액으로 과포화 함침시킨 다음, 공기 분위기 하에 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하여 개질된 분자체를 얻었다. 상기 개질 분자체 및 7.7g의 알루미나를 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 공기 분위기 하에 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 0.5wt%의 레늄 함량을 가지는 촉매 B를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 3
모데나이트 20g을 취하고, 암모늄 몰리브데이트 용액으로 과포화 함침시킨 다음, 공기 분위기 하에 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하여 개질된 분자체를 얻었다. 상기 개질 분자체 및 7.7g의 카올린을 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 공기 분위기 하에 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 1wt%의 몰리브덴 함량을 가지는 촉매 C를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 4
MCM-22 분자체 20g을 취하고, 암모늄 몰리브데이트 용액으로 과포화 함침시킨 다음, 공기 분위기 하에 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하여 개질된 분자체를 얻었다. 상기 개질 분자체 및 7.7g의 알루미나를 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 공기 분위기 하에 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 3wt%의 몰리브덴 함량을 가지는 촉매 D를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 5
MCM-22 20g을 취하고, 암모늄 몰리브데이트 용액으로 과포화 함침시킨 다음, 공기 분위기 하에 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하여 개질된 분자체를 얻었다. 상기 개질 분자체 및 7.7g의 알루미나를 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 공기 분위기 하에 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 6wt%의 몰리브덴 함량을 가지는 촉매 E를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 6
모데나이트 20g을 취하고, 알루미늄 디하이드로겐 포스페이트 및 암모늄 몰리브데이트를 함유하는 용액으로 과포화 함침시킨 다음, 공기 분위기 하에 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하였다. 상기 개질된 분자체 및 7.7g의 알루미나를 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 공기 분위기 하에 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 0.5wt%의 인 및 3wt%의 몰리브덴을 함유하는 촉매 F를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 7
ZSM-12 20g을 취하고, 암모늄 몰리브데이트 용액으로 과포화 함침시킨 다음, 공기 분위기 하에 300℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하였다. 상기 개질된 분자체 및 7.7g의 알루미나를 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 공기 분위기 하에 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 4wt%의 몰리브덴 함량을 가지는 촉매 G를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 8
특정량의 모데나이트를 취하여 그 외에는 동일한 조건 하에 암모늄 몰리브데이트 및 암모늄 텅스테이트 용액으로 함침시켜, 1.5wt%의 Mo 함량 및 1.5wt%의 W 함량을 가지는 촉매를 얻은 것을 제외하고, 제조예 1에 기재한 것과 같이 촉매를 제조하였고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 9
특정량의 모데나이트를 그 외에는 동일한 조건 하에 암모늄 몰리브데이트, 암모늄 텅스테이트 및 암모늄 퍼레네이트 용액으로 함침시켜, 2wt%의 Mo 함량 및 0.4wt%의 W 함량 및 0.6wt%의 Re 함량을 가지는 촉매 I를 얻은 것을 제외하고, 제조예 1에 기재한 것과 같이 촉매를 제조하였고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 10
특정량의 모데나이트를 암모늄 몰리브데이트 용액으로 함침시켜 개질된 분자체 분말을 얻고, 상기 개질된 분자체를 공기 및 증기의 혼합 분위기 하에 (공기 대 증기 부피 비 20:1) 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅한 것을 제외하고, 제조예 1에 기재한 것과 같이 촉매를 제조하였다. 상기 촉매의 제조를 위한 기타 조건들은 동일하게 하여 촉매 J를 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 11
특정량의 모데나이트를 암모늄 몰리브데이트 용액으로 함침시켜 개질된 분자체 분말을 얻고, 상기 개질된 분자체를 공기 및 증기의 혼합 분위기 하에 (공기 대 증기 부피 비 5:1) 400℃에서 3시간 동안 로스팅한 것을 제외하고, 제조예 1에 기재한 것과 같이 촉매를 제조하였다. 상기 촉매의 제조를 위한 기타 조건들은 동일하게 하여 촉매 M을 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 12
특정량의 모데나이트를 암모늄 몰리브데이트 용액으로 함침시켜 개질된 분자체 분말을 얻고, 120℃에서 건조하여 개질된 분자체를 얻은 것을 제외하고, 제조예 1에 기재한 것과 같이 촉매를 제조하였다. 상기 개질된 분자체 20g 및 알루미나 7.7g을 혼련에 의하여 성형하였고, 결과물을 550℃에서 2시간 동안 로스팅하여 촉매 N을 얻었고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
제조예 13
특정량의 모데나이트를 특정량의 암모늄 몰리브데이트, 암모늄 텅스테이트 및 암모늄 퍼레네이트 용액으로 함침시켜 개질된 분자체 분말을 얻고, 상기 개질된 분자체를 그 외에는 동일한 조건 하에 공기 및 증기의 혼합 분위기 하에 (공기 대 증기 부피 비 20:1) 400℃에서 3시간 동안 예비-로스팅하여, 촉매 O를 얻은 것을 제외하고, 제조예 9에 기재한 것과 같이 촉매를 제조하였고, 결과 촉매의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.
[표 1]
각각의 제조예에서 얻은 촉매의 조성
Figure pct00001
탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법의 실시예
다음 실시예 1-3은 통상적인 촉매를 사용하여 본 발명의 가공 방법의 수행을 예시하며, 여기서:
방향족화 촉매: Zn 함량이 (금속 원소로 계산하여) 5wt% 및 Mo 함량이 (금속 원소로 계산하여) 2wt%인 Zn 및 Mo 개질된 ZSM-5 분자체, ZSM-5 분자체 함량이 70wt%이고 나머지는 알루미나;
방향족 화합물 전환 촉매: Re 함량이 (금속 원소로 계산하여) 0.5wt%, 모데나이트 함량이 70wt%이고 나머지는 알루미나인, Re 개질 MOR 제올라이트;
수소화 포화 촉매: Pt 함량이 0.1wt%, Ni 함량이 (금속 원소로 계산) 8wt%이고 나머지는 알루미나 담체인, 알루미나 담체 상에 담지된 Pt 및 Ni를 포함하는 촉매;
비-방향족 화합물 분해 촉매: ZSM-5 분자체 함량이 60wt%, β 분자체 함량이 34wt%이고, Mo 함량이 (금속 원소로서 계산) 6wt%인, ZSM-5/β 분자체 혼합물 및 상기 혼합물 상에 담지된 Mo를 포함하는 촉매.
달리 명시하지 않는 한, 각각의 사용된 촉매는 당업계에 공지된 전형적인 방법에 의하여 제조되었다.
실시예 1
도 1에 도시되는 흐름도를 참조로 하여, 100 톤/시간의 촉매 분해 가솔린을 탈황 및 탈질화 전처리하고, 대기 정류 컬럼을 통과시켜 C7 - 경질 분획 및 C8 + 중질 분획으로 분리하였다. 상기 C7 - 경질 분획을 방향족화 장치로 보내 방향족화 반응시키고, 결과 생성물 내 C5 - 경질 탄화수소를 분해 원료로서 사용하고, 결과 생성물 내 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 장치로 보내 추가로 전환시켰다. 상기 C8 + 중질 분획을 방향족 화합물 전환 장치로 보내 방향족 화합물 알킬 교환 반응 및 비-방향족 화합물 수소화분해 반응과 같은 반응을 수행하고, 결과의 C8 성분을 방향족 화합물 추출 장치로 보내 정제하고, 결과의 부산물 C5 - 경질 탄화수소를 회수하고 분해 원료로서 사용하였으며, 나머지 미반응 성분을 방향족 화합물 전환 장치로 재순환시켰다. 방향족 화합물 추출에 의하여 얻은 C8 방향족 탄화수소(들)를 생성물로서 회수하였으며, 그 순도는 99.8%에 달하였고, 잔류 비-방향족 탄화수소를 분해 원료로 사용하였다.
상기 원료의 조성, 각각의 장치의 반응 조건 및 통합된 장치의 생산 수율을 표 2, 표 3 및 표 4에 각각 나타낸다.
실시예 2
도 2에 도시하는 흐름도를 참조로 하여, 100 톤/시간의 촉매 분해 가솔린 및 열분해 가솔린의 혼합물을 탈황 및 탈질화하고, 대기 정류 컬럼을 통과시켜 C5 - 경질 분획 및 C6 + 중질 분획으로 분리하였다. 상기 C5 - 경질 분획을 방향족화 장치로 보내 방향족화 반응시키고, 결과 생성물 내 C5 - 성분을 수소화 포화 후 분해 원료로서 사용하고, 결과 생성물 내 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 장치로 보내 추가로 전환시켰다. 상기 C8 + 중질 분획을 방향족 화합물 전환 장치로 보내 알킬 교환 반응 및 비-방향족 화합물 마일드 수소화분해 반응을 수행하고, 결과의 C8 성분을 비-방향족 화합물 분해 장치로 보내 추가로 정제하고, 결과의 부산물 C5 - 경질 탄화수소를 분해 원료로서 사용하였으며, 나머지 미반응 성분을 방향족 화합물 전환 장치로 재순환시켰다. 비-방향족 탄화수소를 비-방향족 화합물 분해 장치 내에서 선택 분해하였고, 결과의 C8 방향족 탄화수소(들)를 생성물로서 회수하였으며, 그 순도는 99.9%에 달하였고, 상기 비-방향족 화합물 분해 장치의 결과 부산물인 경질 탄화수소 (즉 비-방향족 성분)를 분해 원료로서 회수하였다.
상기 원료의 조성, 각각의 장치의 반응 조건 및 통합된 장치의 생산 수율을 표 2, 표 3 및 표 4에 각각 나타낸다.
실시예 3
도 3에 도시하는 흐름도를 참조로 하여, 100 톤/시간의 촉매 분해 가솔린 및 열분해 가솔린의 혼합물을 탈황 및 탈질화하고, 대기 정류 컬럼을 통과시켜 C5 - 경질 분획 및 C6 + 중질 분획으로 분리하였다. 상기 C5 - 경질 분획을 방향족화 장치로 보내 방향족화 반응시키고, 결과 생성물 내 C5 - 성분을 수소화 포화 후 분해 원료로서 사용하고, 결과 생성물 내 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 장치로 보내 추가로 전환시켰다. 분리된 C8 + 중질 분획을 방향족 화합물 전환 장치로 보내 알킬 교환 반응 및 비-방향족 화합물 마일드 수소화분해 반응을 수행하고, 결과의 C8 성분을 비-방향족 화합물 분해 장치로 보내 추가로 정제하고, 결과의 부산물 C5 - 경질 탄화수소를 수소화 포화 후 분해 원료로서 사용하였으며, 나머지 미반응 성분을 방향족 화합물 전환 장치로 재순환시켰다. 비-방향족 탄화수소를 비-방향족 화합물 분해 장치 내에서 선택 분해하였고, 결과의 C8 방향족 탄화수소(들)를 생성물로서 회수하였으며, 그 순도는 99.9%에 달하였고, 상기 비-방향족 화합물 분해 장치의 결과 부산물인 경질 탄화수소를 수소화 포화 후 분해 원료로서 회수하였다.
상기 원료의 조성, 각각의 장치의 반응 조건 및 통합된 장치의 생산 수율을 표 2, 표 3 및 표 4에 각각 나타낸다.
[표 2]
실시예에 사용된 원료의 조성
Figure pct00002
[표 3]
실시예 1-3의 작업 조건
Figure pct00003
[표 4]
실시예 1-3의 시험 결과
Figure pct00004
표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 가공 방법은 다양한 탄화수소-함유 혼합물 처리에 유연하게 사용될 수 있고, 결과의 생성물은 주로 C8 방향족 탄화수소(들), 에틸렌 및 프로필렌을 포함하고, 총 수율은 85% 이상에 달할 수 있으며, 바람직한 구현예에서, 총 수율 (C8 방향족 탄화수소(들) + 에틸렌 + 프로필렌)은 92%에 달할 수 있다.
다음 실시예 4-17은 본 발명의 방향족 화합물 전환 촉매를 사용하여 본 발명의 가공 방법의 수행을 예시한다.
실시예 4 내지 16
사용 전, 제조예 1 내지 13에서 얻은 촉매 A 내지 O를 반응기 내에 개별적으로 넣고, 450℃에서 3시간 동안 수소 기체를 도입하여 환원시켰다. 그 다음, 다른 작업 조건을 동일하게 하고 실시예 1에서 사용한 방향족 화합물 전환 촉매를 촉매 A 내지 0로 대체한 것을 제외하고, 가솔린 원료를 실시예 1에서와 동일한 방식으로 가공하였고, 그 결과를 표 5에 나타낸다.
실시예 17
증기 분해 장치를 촉매 분해 장치 (즉, 유동층 반응기)로 대체하고, 다른 작업 조건은 동일하게 하고, 반응 온도가 500℃, 중량 시간당 공간 속도가 5 h-1이고, 촉매-대-오일 비가 1이고, 압력이 0.2 MPa인 것을 제외하고, 실시예 16에 기재한 것과 같이 가솔린 원료를 가공하였고, 그 결과를 표 5에 나타낸다.
[표 5]
실시예 4 내지 17의 시험 결과
Figure pct00005
Figure pct00006
표 5의 시험 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방향족 화합물 전환 촉매를 사용함으로써, C8 방향족 탄화수소의 수율이 더욱 증가될 수 있고, 바람직한 구현예에서, 총 수율(C8 방향족 탄화수소 + 에틸렌 + 프로필렌)이 93wt% 이상까지 더 증가될 수 있다.
본 발명은 바람직한 구현예를 참조로 하여 상세히 예시되나, 이러한 구현예들로 제한하고자 하지 않는다. 다양한 변경이 본 발명의 개념에 따라 행하여질 수 있고, 그러한 변경은 본 발명의 범위 내일 것이다.
상기 구현예들에서 기재된 다양한 기술적 특징은 임의의 적합한 방식으로 모순 없이 조합될 수 있고, 불필요한 반복을 피하기 위하여 다양한 가능한 조합이 본원에 기재되지 않으나, 그러한 조합 또한 본 발명의 범위 내일 것이다.
또한, 본 발명의 다양한 구현예는 그 조합이 본 발명의 사상으로부터 이탈되지 않는 한 임의로 조합될 수 있으며, 그러한 조합된 구현예는 본 발명의 개시로서 간주되어야 한다.

Claims (16)

  1. 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법으로서, 상기 방법은:
    I) 탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계 - 상기 경질 분획은 C7 - 성분이고 상기 중질 분획은 C8 + 성분이거나 또는 상기 경질 분획은 C5 - 성분이고 상기 중질 분획은 C6 + 성분임;
    II) 상기 단계 I)로부터의 경질 분획을 방향족화 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리하는 단계 - 상기 방향족화 장치 내에서 일어나는 반응은 방향족화 반응을 포함함;
    III) 상기 단계 I)로부터의 중질 분획 및 임의로 단계 II)로부터의 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 장치 내에서 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분, 및 C9 + 성분으로 분리하는 단계 - 상기 방향족 화합물 전환 장치 내에서 일어나는 반응은 알킬 교환 반응을 포함함; 및
    IV) 임의로, 상기 단계 II)로부터의 C5 - 성분 및 상기 단계 III)으로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    다음 단계 중 하나 또는 모두를 더 포함하는 방법:
    V) 상기 단계 III)으로부터의 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻고, 임의로, 결과의 비-방향족 성분의 적어도 일부를 상기 단계 IV)의 C5 - 성분과 함께 분해하는 단계; 및
    VI) 상기 단계 III)으로부터의 C6-C7 성분 및 C9 + 성분 중 하나 이상의 적어도 일부를 추가 반응을 위하여 단계 III)의 방향족 화합물 전환 장치로 재순환시키는 단계.
  3. 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법으로서, 상기 방법은:
    1) 탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계 - 상기 경질 분획은 C7 - 성분이고 상기 중질 분획은 C8 + 성분이거나 또는 상기 경질 분획은 C5 - 성분이고 상기 중질 분획은 C6 + 성분임;
    2) 상기 단계 1)로부터의 경질 분획을 방향족화 촉매의 존재하에 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분 및 C6 + 성분으로 분리하는 단계;
    3) 상기 단계 1)로부터의 중질 분획 및 임의로 상기 단계 2)로부터의 C6 + 성분을 방향족 화합물 전환 촉매의 존재하에 반응시키고, 결과의 반응 생성물을 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분, 및 C9 + 성분으로 분리하는 단계; 및
    4) 임의로, 상기 단계 2)로부터의 C5 - 성분 및 상기 단계 3)으로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    다음 단계 중 하나 또는 모두를 더 포함하는 방법:
    5) 상기 단계 3)으로부터의 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻고, 임의로, 상기 비-방향족 성분의 적어도 일부를 상기 단계 4)의 C5 - 성분과 함께 분해하는 단계; 및
    6) 상기 단계 3)으로부터의 C6-C7 성분 및 C9 + 성분 중 하나 이상의 적어도 일부를 단계 3)의 방향족 화합물 전환 촉매의 존재하에 추가 반응을 위하여 재순환시키는 단계.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소-함유 혼합물은 C3-C12 탄화수소를 포함하고 40-300℃, 바람직하게 50-250℃의 증류 범위를 가지고;
    바람직하게, 상기 탄화수소-함유 혼합물은 촉매 디젤유(catalytic diesel oil) 또는 그의 수소화 생성물, 촉매 분해 가솔린(catalytic cracking gasoline), 수소화분해 가솔린(hydrocracking gasoline), 에틸렌 분해 가솔린(ethylene cracking gasoline), 스트레이트-런 나프타(straight-run naphtha), 촉매 개질유(catalytic reformate), LPG, 또는 이의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 II)의 방향족화 장치 내에 사용되는 방향족화 촉매 또는 상기 단계 2)에 사용되는 방향족화 촉매는 10- 또는 12-원 고리 기공 구조를 가지는 알루미노실리케이트(aluminosilicates), 알루미노갈로실리케이트(aluminogallosilicates), 알루미노실리코포스페이트(aluminosilicophosphates), 알루미노페로실리케이트(aluminoferrosilicates), 또는 이의 조합으로부터 선택되는 분자체 50 내지 90wt%, 및 IB족, IIB족, VIB족, VIIB족 및 VIII족 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 개질 금속 0.5 내지 10wt%를 포함하고,
    바람직하게, 상기 단계 II) 또는 단계 2)의 반응 조건은: 400-600℃의 온도, 0.2-3MPa의 반응 압력, 및 0.5-5h-1의 공급 중량 시간당 공간 속도를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 III)의 방향족 화합물 전환 장치 내에 사용되는 방향족 화합물 전환 촉매 또는 상기 단계 3)에서 사용되는 방향족 화합물 전환 촉매는 분자체 성분, 상기 분자체 성분 상에 고정된 활성 금속 성분, 및 산화물 첨가제를 포함하고, 상기 촉매는 0.05-2.0 mmol/g 촉매의 중간 강산(mediate strong acid) 함량, 및 60-99%의 총 산 함량에 대한 상기 중간 강산 함량의 비를 가지고, 상기 분자체 성분은 MCM-22 분자체, MOR 분자체, ZSM-12 분자체, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되고; 상기 활성 금속 성분 내 활성 금속은 VB족 금속, VIB족 금속, VIIB족 금속, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되고; 상기 산화물 첨가제는 알루미나, 실리카, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아, 카올린, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
    바람직하게, 상기 방향족 화합물 전환 촉매는 상기 촉매 총 중량을 기준으로 하여 50 내지 90wt%의 분자체 성분, 5 내지 40wt%의 산화물 첨가제, 및 0.01 내지 10wt%의 활성 금속 성분을 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방향족 화합물 전환 촉매는 상기 분자체 성분 상에 고정된 인-함유 성분을 더 포함하고,
    바람직하게, 상기 방향족 화합물 전환 촉매의 인 함량은 P2O5로서 계산하여 0.1 내지 5wt%인, 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 활성 금속은 상기 방향족 화합물 전환 촉매 내에 금속 원소, 금속 산화물, 또는 이의 조합의 형태로 존재하고, Mo, W, 및 Re 중 하나 이상이고;
    바람직하게, 상기 활성 금속은 금속 원소로서 계산하여 0.1-10 : 1의 혼합 중량비의 Mo, Re 및 W 중 2종의 조합이거나, 상기 활성 금속은 금속 원소로서 계산하여 1 : 0.1-0.4 : 0.1-0.6의 Mo, Re 및 W의 중량비의 Mo, Re 및 W의 조합인, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 III) 또는 단계 3)의 반응 조건은 250-500℃의 반응 온도, 1.5-6.5MPa의 반응 압력, 1-10의 수소-대-탄화수소 몰 비, 및 0.5-5 h-1의 공급 중량 시간당 공간 속도를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 IV) 또는 단계 4)에서 수소화 포화는 Ni, Mo, Co, Pt, Pd, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 성분, 및 알루미나, 카올린, 마그네시아, 실리카, 티타니아, 칼슘 옥사이드, 비정질 실리카-알루미나, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 담체 성분을 포함하는 촉매의 존재하에 수행되고;
    바람직하게, 상기 수소화 포화를 위한 작업 조건은: 150-600℃의 반응 온도, 0.5-6MPa의 반응 압력, 0.5-10h -1의 공급 중량 시간당 공간 속도, 및 200-2000의 수소-대-탄화수소 부피비를 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 IV) 또는 단계 4)에서 증기 분해를 위한 작업 조건은: 600-1000℃의 분해 온도, 0.01-0.8 s의 체류 시간, 및 0.1-0.3 MPa의 반응 압력을 포함하거나; 또는
    상기 단계 IV) 또는 단계 4)에서 증기 분해를 위한 작업 조건은: 450-650℃의 반응 온도, 0.5-20 h-1의 중량 시간당 공간 속도, 0.05-0.5MPa의 반응 압력, 및 0.1-10의 촉매-대-오일 질량비를 포함하는, 방법.
  13. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 단계 V) 또는 단계 5)의 정제는 상기 C8 성분의 방향족 화합물 추출 분리, 비-방향족 화합물 선택 분해, 또는 이의 조합을 포함하고,
    바람직하게, 상기 정제는 상기 C8 성분을 술포란 용매를 사용하여 추출 증류에 의하여 추출 분리하는 것을 포함하거나; 또는
    바람직하게, 상기 정제는 상기 C8 성분을 ZSM-5 분자체, MCM-22 분자체, MOR 분자체, β 분자체, 및 이의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 분자체, 및 임의로 VIB족 금속, VIIB족 금속 및 VIII족 금속으로부터 선택되는 금속 성분을 포함하는 촉매의 존재하에 비-방향족 화합물 선택 분해하는 것을 포함하고; 더 바람직하게, 상기 비-방향족 화합물 선택 분해를 위한 작업 조건은: 300-600℃의 반응 온도, 0.5-3.0MPa의 반응 압력, 1-10의 수소-대-탄화수소 몰 비, 및 1-15 h-1의 공급 중량 시간당 공간 속도를 포함하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 탄화수소-함유 혼합물의 가공 방법을 수행하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    탄화수소-함유 혼합물을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하기 위한 분리 장치;
    상기 분리 장치로부터의 경질 분획을 반응시키고 결과의 반응 생성물을 분리하여 C5 - 성분 및 C6 + 성분을 얻기 위한 방향족화 장치;
    상기 분리 장치로부터의 중질 분획 및 임의로 상기 방향족화 장치로부터의 C6 + 성분을 반응시키고 결과의 반응 생성물을 분리하여 C5 - 성분, C6-C7 성분, C8 성분 및 C9 + 성분을 얻기 위한 방향족 화합물 전환 장치;
    임의로, 상기 방향족화 장치로부터의 C5 - 성분 및 상기 방향족 화합물 전환 장치로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 촉매 분해하거나, 임의로 수소화 포화 후 이를 증기 분해하기 위한 분해 장치; 및
    임의로, 상기 방향족화 장치로부터의 C5 - 성분 및 상기 방향족 화합물 전환 장치로부터의 C5 - 성분 중 하나 또는 모두의 적어도 일부를 수소화하여 포화시키기 위한 수소화 포화 장치
    를 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 분리 장치는 탄화수소-함유 혼합물 입구, 경질 분획 출구 및 중질 분획 출구를 구비하고;
    상기 방향족화 장치는 입구, C5 - 성분 출구 및 C6 + 성분 출구를 구비하고;
    상기 방향족 화합물 전환 장치는 입구, C5 - 성분 출구, C6-C7 성분 출구, C8 성분 출구 및 C9 + 성분 출구를 구비하고;
    상기 분해 장치는 입구 및 분해 생성물 출구를 구비하고;
    상기 분리 장치의 경질 분획 출구는 상기 방향족화 장치의 입구와 소통하고, 상기 분리 장치의 중질 분획 출구는 상기 방향족 화합물 전환 장치의 입구와 소통하고, 상기 방향족화 장치의 C5 - 성분 출구 및 상기 방향족 화합물 전환 장치의 C5 - 성분 출구 중 하나 또는 모두는, 임의로 상기 수소화 포화 장치를 통하여, 상기 분해 장치의 입구와 소통하는, 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방향족 화합물 전환 장치로부터 C8 성분을 정제하여 C8 방향족 탄화수소(들) 및 비-방향족 성분을 얻기 위한 방향족 화합물 정제 장치를 더 포함하고;
    바람직하게, 상기 방향족 화합물 정제 장치는 입구, C8 방향족 탄화수소 출구 및 비-방향족 성분 출구를 구비하고, 상기 방향족 화합물 전환 장치의 C8 성분 출구는 상기 방향족 화합물 정제 장치의 입구와 소통하고, 상기 방향족 화합물 정제 장치의 비-방향족 성분 출구는, 임의로 상기 수소화 포화 장치를 통하여, 상기 분해 장치의 입구와 소통하는, 시스템.
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