KR20230096956A - 중유 또는 역청, 또는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물을 처리하는 방법 - Google Patents

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란 도날드 게이츠
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Abstract

중유 또는 역청, 또는 중유와 역청의 혼합물, 또는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물은, 공급 오일의 성분들을 분리하고 중유 또는 역청을 경질 성분으로 분해하는 반응을 유도하도록 처리된다. 가열된 경사형 이중 튜브 유닛 배열이 제공되며, 여기서 공급 오일은 외측 튜브까지 부분적으로 개방되는 내측 튜브를 통해 배열로 진입한다. 기화된 오일은 외측 튜브 내에서 상향 유동을 지속하는 반면에, 액체 오일 생성물은 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간으로 하향 유동한다. 기화된 오일은 이중 튜브 배열을 넘어서 응축되어 액체 오일 생성물을 제공한다. 유닛의 에너지 효율을 향상시키기 위해서, 생성물과 유입구 공급 오일 사이에 열 교환이 수행될 수 있다.

Description

중유 또는 역청, 또는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물을 처리하는 방법
본 발명의 기술 분야는 중유 및/또는 역청, 또는 희석제(용제)와 중유 및/또는 역청의 혼합물을, 가치가 향상되고 보다 용이한 운송 또는 가공을 가능하게 하는 보다 경질의 오일 성분 및 증류물과 중유 생성물로 처리하는 것이다.
석유 생산은 전세계적으로 수행되며, 석유화학 또는 건설 산업에서 사용되는 운송 연료 및 재료로 변형하기 위해 석유의 전환이 이루어진다. 석유 운송은 일반적으로는 트럭, 철도 차량 또는 파이프라인을 통해 모두 액체 형태로 수행된다.
중유 및 역청은 일반적으로 100 cP 초과, 종종 1,000 cP 초과의 점도를 갖는 고점도 오일이며, 흔히 트럭 또는 철도 차량 또는 파이프라인 또는 선박 탱커를 통해 운송된다. 중유는 수천 내지 수만 cP의 점도를 가질 수 있고, 역청은 수십만 내지 수백만 cP의 점도를 가질 수 있다.
유동을 위한 파이프라인 사양을 충족하기 위해, 중유 및 역청은 희석제 또는 용매로 희석되어, 점도와 밀도 및 그 밖의 파이프라이닝을 위한 사양이 부합해야 한다. 이는 중유 및 역청의 가공 및 운송에 비용을 추가한다. 일반적으로, 이 중유 또는 역청과 용매의 혼합물을 딜비트(dilbit)라고 한다. 중유 또는 역청과 혼합된 희석제 또는 용매는 흔히 천연 가스 응축물로 이루어진다.
철도 차량 운송의 경우, 중유 및 역청을 가열된 탱크에 넣음으로써 오일을 가열하여 철도 차량으로부터 제거할 수 있다.
중유 및 역청은, 합성 원유로 개량되고 결과적으로 석유화학 산업을 위한 운송 연료 및 공급원료로 정제됨으로써 처리된다. 이는, 합성 원유를 생산하기 위해 수소화 분해(수소 첨가) 또는 코킹(탄소 제거)이 수행되는 대규모 개량 장치에서 수행된다.
미가공 중유 및 역청의 가치를 높이기 위한 지속적인 요구가 있다. 자연 상태에서 점도가 높기 때문에 중유 및 역청은 일반적으로는 통상적인 저점도 오일보다 가치가 낮다. 흔히, 중유 또는 역청은 합성 원유를 얻기 위해 개량되고, 다시 정제되어 운송 연료를 제공할 수 있다.
중유 및 역청을 개량기, 정유사 및 석유화학 공장으로 안전하게 운송하는 것에 대한 지속적인 요구가 있다. 용매 희석제의 유무와 관계 없이 액체 형태의 중유 및 역청의 운송은 트럭, 철도 차량, 파이프라인 또는 선박을 포함한 공지된 모든 형태의 운송에 있어서 위험이 있다. 이 위험은 인간, 가공 식물, 동물, 생태계(예컨대, 강, 토지)에 해를 끼칠 수 있는 건강, 안전 및 환경 위험으로 이루어진다. 따라서, 중유 및 역청을 보다 안전하게 운송할 수 있는 방법이 필요하다.
본원에 기술된 방법의 독창성은, 중유 또는 역청, 또는 중유 또는 역청의 혼합물을 희석제를 이용하여 전환하여 가치 있는 증류 오일 생성물 및 중유 유분 생성물을 제공하는 데 있다.
증류 오일 생성물은 낮은 점도, 일반적으로 50 cP 미만의 점도를 가지며, 즉, 용이하게 파이프라이닝이 가능하고, 운송을 위해 중유 또는 역청과 혼합하기 위한 희석제로서, 또는 정유사를 위한 공급원료로서의 오일 생성물로서 사용될 수 있다.
중유 유분 생성물은 아스팔트, 타르, 아스팔트 결합제, 아스팔트 첨가제, 코커 공급물 또는 연료를 포함하는 점성 오일 생성물을 위한 공급원료로서, 가열된 형태로 운송될 수 있다.
중유 유분 생성물은, 반고체 형태로 운송되는 펠릿으로 전환됨으로써 운송될 수 있다.
일반적으로, 본 명세서는 중유 또는 역청 또는 이 둘의 혼합물(집합적으로 공급원 오일로 지칭함), 또는 희석제와 공급원 오일의 혼합물(희석유로 지칭함)을 처리하는 장치를 기술한다.
본원에 교시된 방법은 가열된 경사형 이중 튜브 유닛 배열로 구성되며, 여기서 공급 오일은 외측 튜브까지 부분적으로 개방되는 내측 튜브를 통해 배열로 진입한다. 기화된 오일은 외측 튜브 내에서 상향 유동을 지속하는 반면에, 액체 오일 생성물은 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간으로 하향 유동한다. 기화된 오일은 이중 튜브 배열을 넘어서 응축되어 액체 오일 생성물을 제공한다. 유닛의 에너지 효율을 향상시키기 위해서, 생성물과 유입구 공급 오일 사이에 열 교환이 수행될 수 있다.
외측 튜브의 외부 온도는 공급 오일의 특성에 따라 특정 온도, 일반적으로 150℃ 내지 450℃로 유지된다.
중유 또는 역청(공급원 오일)이 유닛에 공급되는 경우, 유닛으로부터의 생성물은 경질 증류유 생성물 및 중유 유분 생성물로 이루어진다. 중유 또는 역청에 발생하는 화학적 변화에는 열적 분해(thermal cracking)(열분해(pyrolysis))가 포함된다.
희석된 오일(희석제와 혼합된 중유 또는 역청)이 유닛에 공급되는 경우, 유닛으로부터의 생성물은 희석제 및 중유 또는 역청일 수 있다. 희석된 오일에 발생하는 화학적 변화에는 증류가 포함된다.
희석된 오일(희석제와 혼합된 중유 또는 역청)이 유닛에 공급되는 경우, 유닛으로부터의 생성물은 희석제, 경질 증류유 생성물 및 중유 유분 생성물일 수 있다. 희석된 오일에 발생하는 화학적 변화에는 증류 및 열적 분해(열분해)가 포함된다.
오일을 새로운 생성물로 변형시키는 것에 조력하기 위해서, 유닛에 공급되는 오일에 물질이 첨가될 수 있다. 그 예에는 수소 또는 수소 공여체, 메탄, 에탄, 부탄 및 그 밖의 알칸 또는 방향족 용매가 포함된다.
이중 튜브 유닛의 하류에서, 중유 유분 생성물은 운송을 위해 펠릿으로 형성될 수 있다.
이중 튜브 유닛의 하류에서, 희석제 및 증류유로 이루어진 경유 생성물은 증류를 이용하여 분리될 수 있다.
본 발명의 방법은 또한, 개량 및 정제 플랜트로부터의 잔류 오일 분획, 또는 용매 또는 희석제와 잔류 오일 분획의 혼합물과 함께 사용될 수 있다.
공급원 오일로부터 상이한 오일 생성물을 생성하기 위해서, 몇몇 유닛이 동시에 사용될 수 있다.
전술한 내용에 따르면, 중유 또는 역청, 또는 중유와 역청의 혼합물, 또는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물을 처리하는 방법 및 장치로서,
경사형 이중 튜브 장치로서, 내측 튜브는 외측 튜브의 내부에 끼워지고, 내측 튜브는 외측 튜브의 바닥으로부터 삽입되며, 내측 튜브는 외측 튜브의 길이보다 짧은 것인 경사형 이중 튜브 장치를 포함하고;
이중 튜브 배열은 가열되며;
중유 또는 역청, 또는 중유와 역청의 혼합물, 또는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물은 내측 튜브를 통해 그의 베이스로부터 장치로 연속적으로 유동하고;
장치에서 생성된 오일 생성물은 이중 튜브 장치 내에서 생산되며;
생성된 경질 말단 생성물은 외측 튜브의 정상부로부터 유동하고, 생성된 중질 유분 생성물은 외측 튜브의 저부로부터 유동하는 것인 방법 및 장치가 제공된다.
내측 튜브는 예를 들어 외경이, 외측 튜브의 내경의 10% 내지 90%일 수 있으며; 바람직한 내측 튜브 외경은 외측 튜브의 내경의 40% 내지 60%이다.
내측 튜브는 외측 튜브 내에서 외측 튜브 길이의 20% 내지 80% 사이에 그의 유출구와 함께 외측 튜브에 삽입될 수 있고; 외측 튜브 내의 내측 튜브의 바람직한 길이는 외측 튜브의 길이의 50% 내지 65%이다.
이중 파이프 장치는 예를 들어 수평에 대해 20°내지 90°경사져 있을 수 있고; 바람직한 경사도는 수평에 대해 40°내지 60°이다.
이중 튜브 장치의 온도는 예를 들어, 공급 오일 성분의 증발에 의한 분리가 별도의 경질 유분과 중질 유분으로 달성되는 소정의 온도에서 유지될 수 있고; 바람직한 온도는 150℃ 내지 500℃, 더욱 특히 바람직하게는 230℃ 내지 480℃이다.
이중 튜브 장치는 예를 들어, 이중 튜브 장치 내에서 열 분해 반응을 달성하기 위한 온도에서 작동될 수 있고; 바람직한 온도는 250℃ 내지 500℃, 보다 구체적으로 바람직하게는 300℃ 내지 480℃이다.
외측 튜브의 정상부 및 저부에 있는 출구 포트의 위치는 예를 들어, 외측 튜브의 단부로부터 외측 튜브 직경의 5배 이하의 길이를 갖는 위치에 위치할 수 있고; 바람직한 위치는 외측 튜브의 단부로부터 외측 튜브 직경의 2개 이하의 길이를 갖는 위치에 있다.
이중 튜브 장치의 정상부로부터의 경유 생성물은 또 다른 이중 튜브 장치로 공급되어, 경유 생성물이 보다 경질의 오일 생성물 및 중질 유분 생성물로 추가로 분리될 수 있다.
이중 튜브 장치의 저부로부터의 중질 유분 오일 생성물은 또 다른 이중 튜브 장치로 공급되어, 중질 유분 오일 생성물이 경유 생성물 및 보다 중질의 유분 생성물로 추가로 분리될 수 있다.
다중 이중 튜브 장치의 생성물은, 다른 다중 이중 튜브 장치를 위한 공급 오일이 되도록 이용되어, 각각 상이한 장치로부터의 다중 경유 및 중질 유분 오일 생성물을 얻을수 있다.
경유 생성물을 액체로 응축시키기 위해 응축기가 사용될 수 있다.
다량의 이중 튜브 장치로부터의 산출 스트림은 경질 및 중질 유분 오일 생성물의 생산을 위한 하나 이상의 다른 이중 튜브 장치에 공급물 스트림으로서 사용될 수 있다.
오일과 물의 분리를 위해, 오일과 물의 혼합물이 이중 튜브 장치에 공급될 수 있다.
개량된 오일 생성물의 수율을 향상시키기 위해, 수소 공급원이 공급 오일에 첨가될 수 있고; 바람직한 수소 공급원은 수소 가스이다.
개량된 오일 생성물의 수율을 향상시키기 위해, 내측 튜브 내에, 또는 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간 내에 촉매가 배치될 수 있다.
하나 이상의 구현예의 상세 사항은 이하의 구체적인 내용에서 설명한다. 다른 특징 및 이점은 명세서 및 청구범위로부터 명백해질 것이다. 본원에 인용된 특허 및 비특허 문헌의 내용은, 그 전체가 참고로 본원에 포함된다.
본 출원의 실시양태의 특징 및 이점은, 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이며, 도면에서:
도 1은 중유 또는 역청(공급원 오일)을 경질 증류유 생성물 및 중유 유분 생성물로 처리하기 위한 본원에 기술된 방법을 도시하는 도면이다.
도 2는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물(희석유)을 희석제 및 중유 또는 역청으로 처리하기 위한 본원에 기술된 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물(희석유)을 희석제, 경질 증류유 생성물 및 중유 유분 생성물로 처리하기 위한, 본원에 기재된 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물(희석유)을 희석제, 경질 증류유 생성물 및 중유 유분 생성물로 처리하기 위한, 본원에 기재된 방법을 도시하는 도면이다.
본 설명은 중유 또는 역청을, 경질 증류유 생성물 및 중유 유분 생성물을 포함하는 보다 가치 있는 생성물로 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본원에 기술된 방법 및 장치는 중유 또는 역청, 또는 둘의 혼합물, 또는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물을 처리하는 데 이용될 수 있다.
중유 또는 역청, 또는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물(집합적으로 공급 오일이라고 지칭함)의 처리는, 공급 오일을 특정 온도로 가열하는 것을 포함한다. 가열은 공급 오일로부터의 경질 오일 성분의 상 분리뿐만 아니라 열적 분해(열분해)를 유발하고, 이는 공급 오일의 일부 분획을 보다 경질의 오일 성분으로 전환하며, 이때 나머지 생성물은 중질 오일 유분 생성물이다.
본 발명의 방법은 다음의 요인, 즉 공급 오일이 내측 튜브를 통해 유닛에 진입하는 경사형 이중 내측 및 외측 튜브 유닛 배열에 대해 상이한 접근법을 취한다. 오일은 목표 온도까지 가열된 다음에, 외측 튜브 내에서 내측 튜브를 빠져나간다. 기화된 오일은 외측 튜브 위로 더 이동하는 반면에, 액체 오일은 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간으로 낙하한다. 열은 유닛의 외벽에 직접 가해지며, 이는 전기적 가열 또는 천연 가스 가열을 통해 수행될 수 있다.
본 명세서 전반에 걸쳐, 다수의 용어 및 표현은 그들의 통상적인 의미에 따라 사용된다. 다음의 설명에서 사용되는 몇몇 추가 용어 및 표현의 정의를 이하에 제공한다.
"오일"은 탄화수소 성분으로 구성된 천연의 비정제 석유 생성물이다.
"역청" 및 "중유"는 일반적으로, 밀도 및 점도에 기초하여 다른 석유 생성물과 구별된다. "중유"는 일반적으로 밀도가 920∼1000 kg/m3인 것으로 분류된다. "역청"은 일반적으로 밀도가 1000 kg/m3 초과이다. 본 명세서의 목적상, 용어 "오일", "역청" 및 "중유"는 각각이 서로를 포함하도록 상호교환적으로 사용된다. 예를 들어, 용어 "역청"이 단독으로 사용되는 경우, 그것은 그의 "중유" 범위 내에 포함된다.
"분해"는 큰 탄화수소 사슬을 보다 작은 사슬 화합물로 분할하는 것을 의미한다.
도 1은 공급 오일로 지칭되는, 중유 또는 역청 또는 이 둘의 혼합물을 처리하기 위한 본 방법 및 장치의 구현예를 도시한다. 도 1에 도시된 이 방법 및 장치에서, 공급 오일은 경사형 이중 튜브 장치의 내측 튜브 내로 유동하고 내측 튜브 위로 유동한다. 내측 튜브를 통해 유동함에 따라, 오일은 유닛에서 목표 온도로 가열된다. 유닛의 온도는 300℃ 내지 500℃, 가장 바람직하게는 350℃ 내지 450℃로 유지된다. 공급 오일은 내측 튜브 내에서 열적 분해되고, 오일의 일부 분획은 기화된 경유 증류 생성물로 전환되며, 이것은 내측 튜브로부터 그의 상측 출구에서 외측 튜브로 유출된 다음, 외측 튜브의 정상부로부터 유출되어, 액체 경질 증류 생성물로 응축된다. 나머지 액체 오일은 내측 튜브를 빠져나와 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간을 하향 유동하고, 증기로 추가로 열적 분해되며, 증기는 외측 튜브를 빠져나갈 때까지 환형 공간 위로 올라가고 응축되어 경질 증류 오일 생성물을 제공한다. 남아있는 중유 유분 생성물은 외측 튜브 저부에서 외측 튜브를 거쳐 출구 포트를 통해 환형 공간으로부터 배출된다.
도 1에 묘사된 장치는 수평에 대해 20°내지 90°, 바람직하게는 수평에 대해 30°내지 70°, 더욱 바람직하게는 수평에 대해 40°내지 60°경사져 있다.
도 1에 묘사된 장치에서 발생하는 열 분해 반응은 내측 튜브에서 시작하여 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간에서 지속된다.
외측 튜브 내에서 내측 튜브의 출구 위치는 외측 튜브 길이의 상부 25% 내지 90%, 바람직하게는 외측 튜브 길이의 상부 50% 내지 80%, 및 더욱 바람직하게는 외측 튜브 길이의 상부 50% 내지 65%이다.
기화된 오일 생성물 및 중유 유분 생성물 각각에 대한 상부 및 하부 출구의 위치는, 각각 외측 튜브의 정상부 및 저부 단부에 있거나 그 근처에 있다. 바람직하게는, 이들 출구는 외측 튜브의 단부로부터 외측 튜브의 직경 2배 이하의 길이 내에 있다.
수소는, 장치 내에서 수소화 반응을 지원하기 위해서 유입구 공급 오일에 첨가될 수 있다.
튜브는, 공급 오일의 개량를 지원하기 위해서 촉매, 예컨대 니켈 또는 팔라듐계 촉매를 가질 수 있다.
도 2는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물(희석유)이 내측 튜브에 공급되는, 본 발명의 다른 실시양태를 도시한다.
도 2에 기술된 이 방법 및 장치에서, 희석유는 경사형 이중 튜브 장치의 내측 튜브 내로 유동하고 내측 튜브 위로 유동한다. 내측 튜브를 통해 유동함에 따라, 오일은 유닛의 목표 온도로 가열된다. 유닛의 온도는 150℃ 내지 350℃, 가장 바람직하게는 200℃ 내지 300℃로 유지된다. 공급 오일은 충분히 가열됨으로써, 유닛에 공급되는 희석유 내의 희석제의 일부 분획이 내측 튜브 내에서 증발된 다음에 내측 튜브로부터 그의 상부 출구에서 외측 튜브로 유출된 후, 외측 튜브의 정상부로부터 유출되어 액체 희석제 생성물로 응축되도록 한다. 내측 튜브를 빠져나온, 액체상의 잔류 희석제 및 중유 또는 역청으로 이루어진 잔류 액체 오일은, 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간을 하향 유동하고, 추가로 처리되어 액체 오일로부터 잔류 희석제를 증발시키고, 액체 오일은 외측 튜브를 빠져나올 때까지 환형 공간을 상향 이동하고, 응축되어 액체 희석 생성물을 제공한다. 중유 또는 역청은 외측 튜브의 저부에서 외측 튜브를 거쳐 출구 포트를 통해 환형 공간으로부터 유동한다.
도 2에 묘사된 장치는 수평에 대해 20°내지 90°, 바람직하게는 수평에 대해 30°내지 70°, 보다 바람직하게는 수평에 대해 40°내지 60°경사져 있다.
도 2에 묘사된 장치에서 발생하는 상 변화(증발)는 내측 튜브에서 시작하여 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간에서 지속된다.
도 2에서, 외측 튜브 내에서 내측 튜브의 출구 위치는, 외측 튜브 길이의 상부 25% 내지 90%, 바람직하게는 외측 튜브 길이의 상부 50% 내지 80%, 더욱 바람직하게는 외측 튜브 길이의 상부 50% 내지 65%이다.
도 2에서, 희석제 생성물 및 중유 또는 역청 생성물 각각에 대한 상부 및 하부 출구의 위치는, 각각 외측 튜브의 정상부 및 저부 단부에 있거나 그 근처에 있다. 바람직하게는, 이들 출구는 외측 튜브의 단부로부터 외측 튜브의 직경 2배 이하의 길이 내에 있다.
도 3은 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물(희석유)이 내측 튜브에 공급되는, 본 발명의 다른 실시양태를 도시한다.
도 3에 기술된 이 방법 및 장치에서, 희석유는 경사형 이중 튜브 장치의 내측 튜브 내로 유동하고 내측 튜브 위로 유동한다. 내측 튜브를 통해 유동함에 따라, 오일은 유닛의 목표 온도로 가열된다. 유닛의 온도는 150℃ 내지 500℃, 가장 바람직하게는 250℃ 내지 450℃로 유지된다. 공급 오일은 충분히 가열됨으로써, 유닛에 공급되는 희석유 내의 희석제의 일부 분획이 내측 튜브 내에서 증발된 다음에 내측 튜브로부터 그의 상부 출구에서 외측 튜브로 유출된 후, 외측 튜브의 정상부로부터 유출되어 액체 희석제 생성물로 응축되도록 한다. 동시에, 내측 튜브에서 유동하는 중유 또는 역청은 열적으로 분해되고, 오일의 일부 분획은 내측 튜브 내에서 기화된 경유 증류 생성물로 전환되며, 이것은 내측 튜브로부터 그의 상측 출구에서 외측 튜브로 유출된 다음, 외측 튜브의 정상부로부터 유출되어, 액체 증류 생성물로 응축된다. 내측 튜브를 빠져나온, 액체상의 잔류 희석제 및 중유 또는 역청으로 이루어진 잔류 액체 오일은, 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간을 하향 유동하고, 추가로 처리되어 액체 오일로부터 잔류 희석제를 증발시키고, 액체 오일은 외측 튜브를 빠져나올 때까지 환형 공간을 상향 이동하고, 응축되어 액체 희석 생성물을 제공한다. 동시에, 액상 오일은 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간을 하향 유동하고, 증기로 추가로 열적 분해되고, 증기는 외측 튜브를 빠져나올 때까지 환형 공간을 상향 이동하고, 응축되어 경질 증류유 생성물을 제공한다. 중유 유분 생성물은 외측 튜브의 저부에서 외측 튜브를 거쳐 출구 포트를 통해 환형 공간으로부터 유동한다.
도 3에 묘사된 장치는 수평에 대해 20°내지 90°, 바람직하게는 수평에 대해 30°내지 70°, 보다 바람직하게는 수평에 대해 40°내지 60°경사져 있다.
도 3에 묘사된 장치에서 발생하는 상 변화(증발)는 내측 튜브에서 시작하여 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 환형 공간에서 지속된다.
도 3에서, 외측 튜브 내에서 내측 튜브의 출구 위치는 외측 튜브 길이의 상부 25% 내지 90%, 바람직하게는 외측 튜브 길이의 상부 50% 내지 80%, 더욱 바람직하게는 외측 튜브 길이의 상부 50% 내지 65%이다.
도 3에서, 희석제 생성물 및 중유 또는 역청 생성물 각각에 대한 상부 및 하부 출구의 위치는, 각각 외측 튜브의 정상부 및 저부 단부에 있거나 그 근처에 있다. 바람직하게는, 이들 출구는 외측 튜브의 단부로부터 외측 튜브의 직경 2배 이하의 길이 내에 있다.
도 4는 희석제와 중유 또는 역청의 혼합물(희석유)이 내측 튜브에 공급되는, 본 발명의 또 다른 실시양태를 도시한다.
도 4에 묘사된 이 방법 및 장치에서, 공급 오일(미정제 중유 또는 역청 또는 희석제/희석물과 중유 또는 역청의 혼합물)은 제1 경사형 이중 튜브 장치의 내측 튜브 내로 유동하고, 내측 튜브를 상향 유동한다. 전술한 바와 같이, 공급 오일은 경사형 튜브-인-튜브(tube-in-tube) 배열을 이용하여 경질 및 중질 유분으로 분리되지만, 이 경우에는, 경유 생성물은 제2 장치로 유동하고 중질 유분은 다른 장치로 유동한다. 이 방식으로, 다수의 장치를 함께 연결하여 다량의 유닛을 형성할 수 있으며, 여기서 한 장치로부터의 산출 생성물이 다른 장치로 공급되어 추가의 생성물을 얻는다.
상세 사항은 설명의 목적으로 제공된 것이며, 방법은 본원에서 논한 특징의 일부 또는 전부 없이 실시될 수 있다. 명료함을 위해, 본 발명의 방법과 관련된 분야에 공지되어 있는 기술 자료는 상세히 논하지 않는다.
외측 튜브의 열은 유도 가열, 열 추적 테이프, 증기 가열, 천연 가스 가열 및 전기 저항 가열을 포함하는 다양한 방법을 통해 전달될 수 있다.
경사형 이중 튜브 장치에 진입하기 전에, 공급 오일 또는 희석유는 장치의 작동 온도 부근의 온도로 예열될 수 있다. 이 온도는 장치의 작동 온도보다 150℃ 내지 500℃, 바람직하게는 10℃ 내지 20℃ 낮을 수 있다. 배출되는 유체 스트림은 장치의 열 효율을 높이기 위해서, 공급 오일과 열을 교환하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서는 본원에서 논한 방법 및 처리의 특정 실시양태 및 실시예를 설명하였으나, 첨부된 청구범위의 벗어나지 않으면서 실시양태에 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백해질 것이다.

Claims (14)

  1. 탄화수소를 연속적으로 분별하기 위한 시스템으로서,
    중유 성분 및 경질 말단 성분(light end component)을 포함하는 탄화수소 공급 유체를 제공하는 단계;
    탄화수소 공급 유체를, 상향 경사형 이중 튜브 장치의 내측 유입구 튜브로 상향 공급하는 단계로서, 이중 튜브 장치는 수평으로부터 30°내지 70°상향 경사져 있고, 내측 유입구 튜브는 환형 외측 튜브 내에 수용되며, 내측 유입구 튜브와 외측 튜브 사이의 공간은 유입구 튜브와 유체 연통하는 환형체를 형성하고, 내측 유입구 튜브의 상단부는 외측 튜브 내의 개방 유입구 튜브 상단부에서 종결되며, 외측 튜브의 상부는 개방 유입구 튜브 상단부를 그 위로 넘어 연장되고, 이로써 탄화수소 공급 유체는 개방 유입구 튜브 상단부를 빠져나가 환형체로 하향 유동하는 것인 단계;
    외측 튜브의 하부를 외부에서 가열하여, 환형체에서 하향 유동하는 탄화수소 공급 유체가 가열되어 환형체에서 가열된 탄화수소 유체를 형성하도록 하는 단계로서, 그에 의해 가열된 탄화수소 유체는 내측 유입구 튜브에서 탄화수소 공급 유체의 역류 가열을 제공하는 것인 단계;
    환형체 내에서 분별 조건을 유지함으로써, 가열된 탄화수소 유체가 휘발성의 상향 기체상 유체 흐름 및 잔류의 하향 액체상 유체 흐름으로 열적으로 분별되도록 하는 단계로서, 기체상 유체는 경질 말단 성분을 포함하고 액체상 유체는 중유 성분을 포함하며, 분별 조건은 환형체에서 가열된 탄화수소 유체에 대해 1∼20분 또는 1∼10분의 유효 체류 시간을 포함하는 것인 단계;
    외측 튜브의 상단부에서 경질 말단 유출구 포트로부터 경질 말단 성분을 수집하는 단계; 및
    환형체의 하단부에서 중유 유출구 포트로부터 중유 성분을 수집하는 단계
    를 포함하는, 탄화수소를 연속적으로 분별하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 이중 튜브 장치는 수평으로부터 약 45°상향 경사져 있는 것인 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 개방 유입구 튜브 상단부를 그 위로 넘어 연장되는 외측 튜브의 상부는 환형체 길이의 1/3 내지 2/3인 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 외측 튜브는 중유 유출구 포트로부터 경질 말단 유출구 포트까지의 전체 유효 길이를 갖고, 외부 가열이 가해지는 외측 튜브의 하부는 외측 튜브의 전체 유효 길이의 저부 1/3 부분인 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 탄화수소 공급 유체는 역청을 포함하는 것인 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 탄화수소 공급 유체는 탄화수소 희석제를 포함하는 것인 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 분별 조건은 150℃ 내지 500℃의 분별 온도를 포함하는 것인 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 분별 온도는 230℃ 내지 480℃인 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 경질 말단 성분을 경질 말단 액체 생성물로 응축시키도록 배치된 응축기를 추가로 포함하는 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 탄화수소 공급 유체는 물 성분을 포함하고, 수집된 경질 말단 성분은 물 성분의 적어도 일부를 포함하며, 이로써 탄화수소 공급 유체의 오일 및 물 성분을 분리하는 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 탄화수소 공급 유체에 수소 공급원이 첨가되고, 분별 조건은 수소 공급원을 가열된 탄화수소 유체와 반응시켜 중유 성분 중 개량된 오일 생성물을 제공하는 데 효과적인 것인 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 수소 공급원은 수소 가스를 포함하는 것인 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 내측 튜브 또는 환형체의 표면 상에 촉매를 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 분별 조건은 가열된 탄화수소 유체에서 촉매가 반응을 촉진하여 중유 성분 중 촉매적으로 개량된 오일 생성물을 제공하도록 하는 데 효과적인 것인 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 직렬로 작동하는 복수의 경사형 이중 튜브 장치를 추가로 포함하고, 하나의 경사형 이중 튜브 장치로부터 수집된 중유 성분은, 직렬로 있는 연속적인 경사형 이중 튜브 장치에 탄화수소 공급 유체로서 사용되는 것인 시스템.
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