KR20230122659A - 원유에서 올레핀을 생산하기 위한 시스템 및 공정 - Google Patents

원유에서 올레핀을 생산하기 위한 시스템 및 공정 Download PDF

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KR20230122659A
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에마드 나지 알-샤페이
모하메드 제트. 알-바하르
알리 나데르 알-지쉬
기혁 최
모하메드 에프. 알-지쉬
알리 에스. 알-나시르
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사우디 아라비안 오일 컴퍼니
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Abstract

탄화수소 공급물로부터 올레핀을 생산하기 위한 공정은 상기 탄화수소 공급물로부터 아스팔텐을 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하기 위해 상기 탄화수소 공급물을 용매 탈아스팔트화 유닛(Solvent　Deasphalting Unit;SDA)에 도입하는 단계로서, 상기 SDA는 상기 탄화수소 공급물과 반응하는 용매를 포함하고, 상기 탈아스팔트 오일 스트림은 0.01중량% 내지 18중량%의 아스팔텐을 포함하는, 상기 도입 단계; 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해 시스템에 도입하는 단계; 증기 접촉 분해 유출물을 생성하기 위해 증기 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 상기 증기 접촉 분해 시스템에서 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해하는 단계; 및 상기 증기 접촉 분해 유출물로부터 올레핀을 분리하는 단계를 포함한다.

Description

원유에서 올레핀을 생산하기 위한 시스템 및 공정
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 1월 12일에 출원된 미국 특허 출원 제17/146,901호의 우선권을 주장하며, 그의 전체 개시 내용은 본 발명에 참조로 포함된다.
분야
본 발명은 석유계 탄화수소를 분리 및 개량하기 위한 시스템 및 공정, 특히 증기 접촉 분해 전에 용매 탈아스팔트화 유닛에서 탈아스팔트화 공정을 이용하는 원유와 같은 탄화수소 공급물을 분리 및 개량하기 위한 시스템 및 공정에 관한 것이다.
경질 올레핀에 대한 전세계적인 수요 증가는 많은 통합 정제 공장의 주요 과제로 남아 있다. 특히, 에틸렌, 프로펜 및 부텐과 같은 일부 가치 있는 경질 올레핀의 생산은 정제된 올레핀 스트림이 폴리머 합성을 위한 빌딩 블록으로 간주되기 때문에 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 경질 올레핀의 생산은 공급물 유형, 작동 조건 및 촉매 유형과 같은 여러 공정 변수에 따라 달라진다. 더 많은 수율의 프로펜 및 기타 경질 올레핀을 생산할 수 있는 옵션에도 불구하고, 이 분야에 대한 집중적인 연구 활동이 여전히 수행되고 있다.
원유와 같은 석유화학 공급물은 연료 혼합 성분, 화학 제품, 및 올레핀 및 방향족 화합물과 같은 중간체로 전환될 수 있으며, 이들은 석유화학 산업의 대부분을 위한 기본 중간체이다. 원유는 통상적으로 증류에 이어 다양한 개질, 용매 처리 및 수소화 전환 공정에 의해 처리되어, 원하는 연료 슬레이트, 윤활유 제품, 화학 물질, 화학 공급 원료 등을 생산한다. 종래의 정제 공정의 예로는 경유, 나프타, 가스 생성물 및 대기압 잔류물을 회수하기 위한 대기압 증류(atmospheric distillation)에 의한 원유의 증류가 있다. 연료의 비등점에서 원유 증류로부터 회수된 스트림은 통상적으로 추가 처리되어 연료 성분 또는 더 큰 가치의 화학 제품 또는 중간체를 생성한다.
종래의 정제 시스템은 일반적으로 다수의 복잡한 정제 유닛을 석유화학 플랜트와 결합한다. 예컨대, 기존의 정제 시스템은 원유의 대기압 및 진공 증류에 이어 수소화 분해 유닛을 사용하여 나프타, 액화 석유 가스(LPG) 및 기타 경질 유분을 생산한다. 그런 다음, 이들 물질은 증기 분해기, 나프타 분해기, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌(BTX) 생산을 위한 개질 유닛, 유동 접촉 분해 유닛 또는 이들의 조합에서 추가 처리되어 올레핀, 예컨대, 올레핀을 생성한다.
탄화수소 공급물로부터 석유화학 제품 및 중간체를 생산할 수 있는 종래의 정제 시스템에도 불구하고, 이러한 복잡한 정제 시스템은 종종 원유와 같은 탄화수소 공급물을 올레핀과 같은 더 큰 가치의 석유화학 제품 및 중간체로 전환하기 위해 많은 다른 유닛 동작을 필요로 한다.
따라서, 여러 정제 유닛을 결합하는 복잡성 없이 탄화수소 공급물을 올레핀으로 전환시키는 시스템 및 공정에 대한 지속적인 요구가 있다. 이러한 요구는 본원에 기술된 탄화수소 공급물로부터 올레핀을 생산하기 위한 시스템 및 공정의 실시예에 의해 충족된다. 본 발명의 시스템 및 공정은 탄화수소 공급물을 용매 탈아스팔트화 유닛(SDA)으로 도입하여 탄화수소 공급물로부터 아스팔텐을 제거함으로써 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하는 것을 포함한다. SDA는 탄화수소 공급물과 반응하는 용매를 포함하고, 탈아스팔트 오일 스트림은 0.01중량% 내지 18중량% 아스팔텐을 포함한다. 탈아스팔트 오일 스트림은 증기 접촉 분해 시스템으로 도입되며, 여기에서 탈아스팔트 오일 스트림은 증기 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 증기 접촉 분해 시스템에서 증기 접촉 분해되어 증기 접촉 분해 유출물을 생성한다. 올레핀은 증기 접촉 분해 유출물에서 분리된다. 본 발명의 시스템 및 공정은 탈아스팔트 오일 스트림을 올레핀으로 직접 증기 촉매 전환하기 전에 단지 하나 또는 몇 단계의 전처리를 필요로 하는 단순한 전처리 시스템을 이용한다. 따라서, 본 발명의 시스템 및 공정은 수소 처리 유닛, 개질기, 방향족 회수 복합물, 수소첨가분해 유닛 또는 유동 접촉 분해 유닛의 다양한 조합과 같은 종래의 시스템 및 공정보다 더 적은 유닛 동작 및 처리 단계로 올레핀과 같은 보다 가치 있는 제품 및 중간체의 수율 및 생산을 증가시킨다. 본 발명의 시스템 및 공정은 또한 가솔린 혼합 성분, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 또는 이들의 조합과 같은(이에 제한되지는 않음) 다른 가치 있는 석유화학 제품 및 중간체의 수율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 다른 양태에 따르면, 탄화수소 공급물로부터 올레핀을 생산하는 공정은 탄화수소 공급물을 용매 탈아스팔트화 유닛(SDA)으로 도입하여 탄화수소 공급물로부터 아스팔텐을 제거하여 탈아스팔트 오일을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. SDA는 탄화수소 공급물과 반응하는 용매를 포함할 수 있고, 탈아스팔트 오일 스트림은 0.01 중량 퍼센트(중량%) 내지 18중량% 아스팔텐을 포함할 수 있다. 이 공정은 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해 시스템에 도입하는 단계, 증기 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 증기 접촉 분해 시스템에서 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해하여 증기 접촉 분해 유출물을 생성하는 단계, 및 증기 접촉 분해 유출물로부터 올레핀을 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명에 기술된 기술의 추가적인 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 설명으로부터 당업자에게 명백하거나 첨부된 도면뿐만 아니라 특허청구범위를 포함하는 상세한 설명을 포함하는, 본원에 설명된 바와 같은 기술을 실행함으로써 인식될 것이다.
본 발명의 특정 실시예에 대한 다음의 상세한 설명은 다음의 도면과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있으며, 여기서 유사한 구조는 유사한 참조 번호로 표시된다:
도 1은 본원에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따라 원유를 분리 및 개량하기 위한 시스템의 일반화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본원에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 원유를 분리 및 개량하기 위한 시스템의 증기 접촉 분해 시스템 및 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템의 일반화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본원에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따라 원유를 분리 및 개량하기 위한 시스템의 다른 실시예의 일반화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본원에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따라 원유를 분리 및 개량하기 위한 시스템의 또 다른 실시예의 일반화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본원에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따라 원유를 분리 및 개량하기 위한 시스템의 다른 실시예의 일반화된 흐름도를 개략적으로 도시한다. 그리고
도 6은 본원에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따라 원유를 분리 및 개량하기 위한 시스템의 다른 실시예의 일반화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 1 내지 도 6의 단순화된 개략도 및 설명을 설명하기 위해, 채용될 수 있고 특정 화학 처리 작업 분야의 당업자에게 잘 알려진 수많은 밸브, 온도 센서, 압력 센서, 전자 제어기 등은 포함되지 않는다. 또한, 예컨대, 공기 공급기, 열 교환기, 서지 탱크 또는 기타 관련 시스템과 같이 화학 처리 작업에 종종 포함되는 부속 구성요소는 설명하지 않는다. 이들 구성요소는 개시된 본 실시예의 사상 및 범위 내에 있다는 것이 알려질 것이다. 그러나, 본원에 기술된 것과 같은 동작 구성요소가 본원에 기술된 실시예에 추가될 수 있다.
도면의 화살표는 공정 스트림을 나타낸다는 것을 추가로 주목해야 한다. 그러나 화살표는 2개 이상의 시스템 구성요소들 사이에서 공정 증기를 이송하는 역할을 할 수 있는 이송 라인을 동등하게 나타낼 수 있다. 또한 시스템 구성요소에 연결되는 화살표는 주어진 각 시스템 구성요소의 입구 또는 출구를 정의한다. 화살표 방향은 일반적으로 화살표로 표시된 물리적 이송 라인 내에 포함된 스트림 물질의 주요 이동 방향과 일치한다. 또한, 2개 이상의 시스템 구성요소를 연결하지 않는 화살표는 도시된 시스템을 빠져나가는 제품 스트림 또는 도시된 시스템으로 유입되는 시스템 입구 스트림을 나타낸다. 제품 스트림은 수반되는 화학 처리 시스템에서 추가로 처리되거나 최종 제품으로 상업화될 수 있다. 시스템 입구 스트림은 수반되는 화학 처리 시스템에서 전달되는 스트림이거나 미처리 공급원료 스트림일 수 있다. 일부 화살표는 시스템으로 다시 재활용되는 시스템 구성요소의 유출물 스트림인 재활용 스트림을 나타낼 수 있다. 그러나, 임의의 제시된 재순환 스트림은 일부 실시예에서 동일한 물질의 시스템 입구 스트림으로 대체될 수 있고 재순환 스트림의 일부가 시스템 생성물로서 시스템을 빠져나갈 수 있음을 이해해야 한다.
또한, 도면의 화살표는 하나의 시스템 구성요소에서 다른 시스템 구성요소로 스트림을 전송하는 공정 단계를 개략적으로 묘사할 수 있다. 예컨대, 한 시스템 구성요소에서 다른 시스템 구성요소를 가리키는 화살표는 시스템 구성요소 유출물을 다른 시스템 구성요소로 "전달"하는 것을 나타낼 수 있으며, 여기에는 한 시스템 구성요소에서 "빠져나가"거나 "제거"되고 해당 제품 스트림의 함량을 다른 시스템 구성요소에 "도입"하는 공정 스트림의 함량이 포함될 수 있다.
2개 이상의 라인이 도 1 내지 도 6의 도식적 흐름도에서 교차할 때, 2개 이상의 공정 스트림이 "혼합" 또는 "결합"된다는 것을 이해해야 한다. 혼합 또는 결합은 또한 동일한 반응기, 분리 장치 또는 기타 시스템 구성요소에 두 스트림을 직접 도입하여 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 2개의 스트림이 분리 유닛 또는 반응기에 들어가기 직전에 결합되는 것으로 묘사될 때, 일부 실시예에서 스트림은 동등하게 분리 유닛 또는 반응기에 개별적으로 도입되고 반응기에서 혼합될 수 있음을 이해해야 한다.
이제 다양한 실시예에 대해 보다 상세히 참조할 것이며, 그 일부 실시예는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능할 때마다 도면 전체에서 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 동일한 참조 번호가 사용된다.
본 발명은 원유와 같은 탄화수소 공급물을 분리 및 개량하여 보다 가치 있는 생성물 및 올레핀과 같은 화학적 중간체를 생성하기 위한 시스템 및 공정에 관한 것이다. 도 1을 참조하면, 원유 또는 다른 중유를 포함하는 탄화수소 공급물(101)을 개량하기 위한 시스템(100)의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(100)은 탄화수소 공급물(101)로부터 아스팔텐을 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 생성할 수 있는 용매 탈아스팔트화 유닛(SDA)(10)을 포함할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하기 위해 증기(13) 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 접촉 분해하는 증기 접촉 분해 시스템(20)을 추가로 포함할 수 있다. 시스템(100)은 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)을 추가로 포함할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)은 증기 접촉 분해 유출물(21)의 다양한 성분을 분리하는 분리 유닛을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 이러한 분리 유닛은 가스 및 액체 분리 유닛(30) 또는 액체 및 액체 분리 유닛(40) 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 이들 분리 유닛 중 하나가 증기 접촉 분해 시스템(20)의 하류에 배치될 수 있다.
시스템(100)은 탄화수소 공급물(101)을 분리 및 개량하기 위한 공정에서 이용될 수 있다. 탄화수소 공급물(101)을 전환하기 위한 공정은 탄화수소 공급물(101)을 SDA(10)에 도입하여 탄화수소 공급물(101)로부터 아스팔텐을 제거함으로써 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 생산하는 단계를 포함할 수 있다. SDA(10)는 탄화수소 공급물(101)로부터 아스팔텐의 제거를 돕기 위해 탄화수소 공급물(101)과 반응하는 용매를 포함한다. 실시예에서, 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 0.01중량% 내지 18 중량%의 아스팔텐을 포함한다. 공정은 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 증기 접촉 분해 시스템(20)로 도입하고, 및 증기 촉매 분해 유출물(21)을 생산하기 위해 증기(13) 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재하에 증기 접촉 분해 시스템(20)에서 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 증기 접촉 분해하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 공정은 증기 촉매 분해 유출물(21)로부터 올레핀을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 공정은 탄화수소 공급물(101)을 올레핀으로 직접 증기 촉매 전환하기 전에 단지 하나 또는 몇 단계의 전처리를 필요로 하는 단순한 전처리 시스템을 이용한다. 올레핀으로 직접 증기 촉매 전환하기 전에 단지 하나 또는 몇 단계의 전처리를 필요로 하는 단순한 전처리 시스템을 이용한다. 따라서, 본 발명의 시스템 및 공정은 에틸렌, 프로필렌, 부텐 또는 이들의 조합을 포함한 올레핀과 같은 귀중한 제품 및 중간체의 수율 및 생산을 증류 유닛, 수소화 처리 유닛, 수소화분해 유닛, 유동 접촉 분해 유닛 또는 이들의 조합과 같이 적은 설비 및 공정 유닛들로 증가시킨다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 25 내지 50배 더 적은 촉매를 사용할 수 있고 무엇보다도 올레핀을 생산하기 위한 유동 접촉 분해 유닛에 비해 더 긴 시간 동안 스트림에서 작동될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "반응기"는 임의로 하나 이상의 촉매의 존재 하에 하나 이상의 반응물 사이에서 하나 이상의 화학 반응이 선택적으로 일어날 수 있는 임의의 용기, 컨테이너 등을 지칭한다. 예컨대, 반응기는 회분식 반응기, 연속 교반 탱크 반응기(CSTR) 또는 플러그 흐름 반응기로서 작동하도록 구성된 탱크 또는 관형 반응기를 포함할 수 있다. 예시적인 반응기는 고정층 반응기 및 유동층 반응기와 같은 충전층 반응기(packed bed reactor)를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "고정층 반응기(fixed bed reactor)"는 촉매가 반응기 내의 반응 구역에서 반응기 내에 가두어져 반응기 및 재생기 시스템을 통해 연속적으로 순환되지 않는 반응기를 의미할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 하나 이상의 "반응 구역"은 반응기 내에 배치될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "반응 구역"은 반응기에서 특정 반응이 일어나는 영역을 의미한다. 예컨대, 다중 촉매층이 있는 충전층 반응기는 다중 반응 구역을 가질 수 있으며, 여기서 각 반응 구역은 각 촉매층의 영역으로 정의된다.
본원에 사용된 바와 같이, "분리 유닛"은 혼합물 내의 하나 이상의 화학 물질을 서로 적어도 부분적으로 분리하는 임의의 분리 장치를 말한다. 예컨대, 분리 유닛은 서로 다른 화학종을 선택적으로 분리하여 하나 이상의 화학 유분을 형성할 수 있다. 분리 장치의 예는 증류탑(distillation column), 분류기(fractionator), 플래쉬 드럼, 녹아웃 드럼, 녹아웃 포트, 원심분리기, 여과 장치, 트랩, 스크러버, 팽창 장치, 멤브레인, 용매 추출 장치, 고압 분리기, 저압 분리기 등을 제한없이 포함한다. 본원에 기술된 분리 공정은 하나의 모든 화학 성분을 다른 모든 화학 성분으로부터 완전히 분리할 수 없다는 것을 이해해야 한다. 본원에 기술된 분리 공정은 "적어도 부분적으로" 서로 상이한 화학적 성분을 분리하는 것이며, 명시적으로 언급되지 않더라도 분리는 부분적인 분리만을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 하나 이상의 화학 성분은 새로운 공정 스트림을 형성하기 위해 공정 스트림으로부터 "분리"될 수 있다. 일반적으로, 공정 스트림은 분리 유닛에 들어가 원하는 조성의 2개 이상의 공정 스트림으로 분할되거나 분리될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "분류"라는 용어는 각 성분의 특성 차이에 기초하여 상 변화 동안 성분들이 서로 분할되는 조성물의 하나 이상의 성분을 분리하는 공정을 의미할 수 있다. 예로서, 본원에서 사용되는 바와 같이, "증류"는 대기 조건에서 또는 음압 하에서 조성물의 구성 성분의 비등점 온도 차이에 기초한 액체 조성물의 구성 성분의 분리를 의미한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "진공 증류"라는 용어는 대기압에 비해 음압 하에서 수행되는 증류를 의미할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "상류" 및 "하류"라는 용어는 공정 스트림의 흐름 방향에 대한 유닛 동작의 상대적인 위치결정을 지칭할 수 있다. 시스템을 통해 흐르는 공정 스트림이 제2 유닛 동작을 만나기 전에 제1 유닛 동작을 만나면 시스템의 제1 유닛 동작은 제2 유닛 동작의 "상류"로 간주될 수 있다. 마찬가지로, 시스템을 통해 흐르는 공정 스트림이 제2 유닛 동작을 만나기 전에 제1 유닛 동작을 만나면 제2 유닛 동작은 제1 유닛 동작의 "하류"로 간주될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 하나의 유닛으로부터의 스트림 또는 유출물을 "직접" 다른 유닛으로 전달시키는 것은 중간 반응 시스템 또는 스트림 또는 유출물의 조성을 실질적으로 변경하는 분리 시스템을 통해 스트림 또는 유출물을 전달시키지 않고 스트림 또는 유출물을 제1 유닛으로부터 제2 유닛으로 전달시키는 것을 의미할 수 있다. 열 교환기, 예열기, 냉각기, 응축기 또는 기타 열 전달 장비와 같은 열 전달 장치와 펌프, 압력 조절기, 압축기 또는 기타 압력 장치와 같은 압력 장치는 스트림 또는 유출물의 조성을 변경하는 개입 시스템으로 간주되지 않는다. 2개의 스트림 또는 유출물을 함께 결합하는 것은 또한 결합되는 스트림 또는 유출물 중 하나 또는 둘 모두의 조성을 변경하는 개입 시스템을 포함하는 것으로 간주되지 않는다. 서지 용기는 또한 스트림 또는 유출물의 조성을 변경하는 개입 시스템으로 간주되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 조성물의 "제1 비등점" 또는 "IBP"라는 용어는 가장 낮은 비등점 온도를 갖는 조성물의 성분이 액상에서 증기상 상으로 전이되기 시작하는 온도를 지칭할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 조성물의 "제2 비등점" 또는 "EBP"라는 용어는 조성물의 가장 높은 비등점 성분이 액상에서 증기상으로 전이되는 온도를 지칭할 수 있다. 탄화수소 혼합물은 조성물의 특정 중량 백분율이 액체상에서 증기상으로 전이되는 비등점 온도로 표현되는 증류 프로필을 특징으로 할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "대기압 비등점 온도"라는 용어는 대기압에서 화합물의 비등점 온도를 의미할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "유출물"이라는 용어는 반응기, 반응 구역, 또는 특정 반응 또는 분리 후에 분리 유닛을 통과하는 스트림을 의미할 수 있다. 일반적으로 유출물은 분리 유닛, 반응기 또는 반응 구역에 들어간 스트림과 조성이 다르다. 유출물이 다른 시스템 유닛으로 전달될 때 해당 시스템 스트림의 일부만 전달될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 슬립 스트림은 일부 유출물을 운반할 수 있으며, 이는 유출물의 일부만 하류 시스템 유닛으로 유입될 수 있음을 의미한다. "반응 유출물"이라는 용어는 특히 반응기 또는 반응 구역을 통과하는 스트림을 지칭하는 데 사용될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "촉매"는 특정 화학 반응의 속도를 증가시키는 임의의 물질을 지칭할 수 있다. 본원에 기술된 촉매는 증기 분해, 방향족 분해, 수소첨가탈산화(hydrodearylation), 수소처리, 개질, 이성체화 또는 이들의 조합과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 다양한 반응을 촉진하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 본원에 기술된 일부 촉매는 여러 형태의 촉매 활성을 가질 수 있고, 하나의 특정 기능에 의해 촉매를 호출한다고 해서 그 촉매가 다른 기능에 대해 촉매 활성이 될 수 없도록 만들지는 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, "분해(cracking)"는 일반적으로 탄소-탄소 결합을 갖는 분자가 하나 이상의 탄소-탄소 결합을 파괴함으로써 하나 초과의 분자로 분해되는 화학 반응을 지칭한다; 여기서 방향족 화합물과 같은 고리형 부분을 포함하는 화합물이 고리형 부분을 포함하지 않는 화합물로 전환되고; 또는 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 분자가 탄소-탄소 단일 결합으로 환원된다.
본원에서 사용된 바와 같이, "크기" 또는 "결정 크기"라는 용어는 산화알루미나 또는 나노 제올라이트 분해 촉매가 구형 입자 형태일 때 산화알루미나 또는 나노 제올라이트 분해 촉매의 평균 입자 직경을 지칭하거나 또는 산화알루미나 또는 나노 제올라이트 분해 촉매가 구형이 아닌 경우, 예컨대, 비구형인 경우 산화알루미나 또는 나노 제올라이트 분해 촉매의 장축 길이를 지칭할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, "원유" 또는 "전체 원유"라는 용어는 일부 실시예에서 황 수용 화합물, 질소 수용 화합물 및 중요한 분리 또는 반응 공정을 거치지 않은 금속 화합물과 같은 불순물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 석유 액체, 가스 또는 액체와 가스의 조합의 혼합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 원유는 원유 유분과 구별된다. 특정 실시예에서, 원유 공급원료는 총 금속(Ni+V) 함량이 5 미만(parts per million by weight;ppmw)이고 및 콘래드슨 탄소 잔류물이 5 중량% 미만인 원유 공급원료를 제공하기 위해 최소 처리된 경질 원유일 수 있다.
스트림은 스트림의 구성요소에 대해 명명될 수 있고, 스트림이 명명된 성분은 스트림의 주요 성분(예: 스트림의 함량의 50 중량%에서, 70 중량%에서, 90 중량%에서, 95 중량%에서, 99 중량%에서, 99.5 중량%에서, 또는 99.9 중량%에서 스트림 함량의 100 중량%까지 포함함)일 수 있음을 추가로 이해해야 한다. 또한 스트림의 구성요소는 그 구성요소를 포함하는 스트림이 그 시스템 구성요소에서 다른 시스템 구성요소로 통과하는 것으로 개시될 때 하나의 시스템 구성요소에서 다른 시스템 구성요소로 통과하는 것으로 개시된다는 것을 이해해야 한다. 예컨대, 제1 시스템 구성요소로 또는 제1 시스템 구성요소에서 제2 시스템 구성요소로 전달되는 개시된 "수소 스트림"은 제1 시스템 구성요소로 전달되거나 제1 시스템 구성요소에서 제2 시스템 구성요소로 전달되는 "수소"를 동등하게 개시하는 것으로 이해되어야 한다.
다시 도 1을 참조하면, 탄화수소 공급물(101)을 분리 및 개량하기 위한 시스템(100)의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 시스템(100)은 SDA(10) 및 SDA(10) 하류의 증기 접촉 분해 시스템(20)을 포함할 수 있다. 시스템(100)은 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)을 추가로 포함할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)은 증기 접촉 분해 유출물(21)의 다양한 구성요소들을 분리하는 분리 유닛을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 이러한 분리 유닛은 가스 및 액체 분리 유닛(30) 또는 액체 및 액체 분리 유닛(40) 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 이들 분리 유닛 중 하나는 증기 접촉 분해 시스템(20)의 하류에 배치될 수 있다.
탄화수소 공급물(101)은 하나 이상의 중유, 예컨대, 원유, 진공 잔류물, 타르 샌드, 역청, 기타 중유 스트림, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 본원에서 사용된 바와 같이, "중유"는 이전에 증류를 통해 처리되지 않은 전체 원유와 같은 미가공 탄화수소를 지칭할 수 있거나, 탄화수소 공급물(101)로서 시스템(100)에 도입되기 전에 어느 정도의 처리된 탄화수소 오일을 지칭할 수 있다. 탄화수소 공급물(101)은 0.80g/ml 이상의 밀도를 가질 수 있다. 탄화수소 공급물(101)은 565℃보다 큰 최종 비등점(EBP)을 가질 수 있다. 탄화수소 공급물(101)은 3000ppmw 이하의 질소 농도를 가질 수 있다.
실시예에서, 탄화수소 공급물(101)은 전체 원유와 같은 원유일 수 있다. 원유는 API(American Petroleum Institute) 비중이 25도에서 50도 사이일 수 있다. 예컨대, 탄화수소 공급물(101)은 경질 원유, 중질 원유, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 아랍 경질 원유의 예시 등급에 대한 특성 예는 표 1에 나열되어 있다.
표 1 - 아랍 라이트 수출 공급 원료(Arab Light Export Feedstok)의 예
분석 단위 값 시험 방법
아메리칸 석유 협회 (API) 비중 도 33.13 ASTM D287
밀도 그램/밀리리터 (g/mL) 0.8595 ASTM D287
탄소 함량 중량 퍼센트(중량%) 85.29 ASTM D5291
수소 함량 중량% 12.68 ASTM D5292
황 함량 중량% 1.94 ASTM D5453
질소 함량 중량에 따른 백만분의 일(ppmw) 849 ASTM D4629
아스팔텐 중량% 1.2 ASTM D6560
마이크로 탄소 잔여물(MCR) 중량% 3.4 ASTM D4530
바나듐 (V) 함량 ppmw 15 IP 501
니켈 (Ni) 함량 ppmw 12 IP 501
비소 (As) 함량 ppmw 0.04 IP 501
비등점 분포
초기 비등점 온도(IBP) 섭씨 온도(℃) 33 ASTM D7169
5% 비등점 (BP) ℃ 92 ASTM D7169
10% BP ℃ 133 ASTM D7169
20% BP ℃ 192 ASTM D7169
30% BP ℃ 251 ASTM D7169
40% BP ℃ 310 ASTM D7169
50% BP ℃ 369 ASTM D7169
60% BP ℃ 432 ASTM D7169
70% BP ℃ 503 ASTM D7169
80% BP ℃ 592 ASTM D7169
90% BP ℃ >720 ASTM D7169
95% BP ℃ >720 ASTM D7169
최종 비등점 (EBP) ℃ >720 ASTM D7169
BP 범위 C5-180 ℃ 중량% 18.0 ASTM D7169
BP 범위 180 ℃ - 350 ℃ 중량% 28.8 ASTM D7169
BP 범위 350 ℃ - 540 ℃ 중량% 27.4 ASTM D7169
BP 범위 >540 ℃ 중량% 25.8 ASTM D7169
표 1의 중량 백분율은 원유의 총 중량을 기준으로 한다
탄화수소 공급물(101)이 원유를 포함할 때, 원유는 전체 원유일 수 있거나 탈염, 고형물 분리 또는 스크러빙과 같은 일부 처리에서 겪은 원유일 수 있다. 예컨대, 탄화수소 공급물(101)은 탈염 공정을 거친 탈염 원유일 수 있다. 실시예에서, 탄화수소 공급물(101)은 전처리, 분리(증류와 같은), 또는 원유를 시스템(100)에 도입하기 전에 원유의 탄화수소 조성을 변화시키는 다른 작업을 거치지 않은 원유를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라 탄화수소 공급물(101)을 올레핀으로 전환시키는 공정이 이제 다시 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 탄화수소 공급물(101)은 SDA(10)에 유동적으로 결합되어, 탄화수소 공급물(101)이 SDA(10)에 도입될 수 있다. SDA(10)는 탄화수소 공급물(101)로부터 아스팔텐 화합물을 제거하여 탈아스팔트 잔류물 스트림(11) 및 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 전달될 수 있는 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 생성하도록 작동할 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)으로의 오일 스트림(12)의 전달은 시스템(100)에서 탄화수소 공급물(101)의 올레핀으로의 전환을 추가로 증가시킬 수 있다. SDA(10)는 증기 접촉 분해 시스템(20)의 상류에 배치될 수 있다.
탈아스팔트 오일 스트림(12)은 0.01중량% 내지 18 중량%의 아스팔텐을 가질 수 있다. 실시예들에서, 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 0.1 중량% 내지 18 중량%, 1 중량% 내지 18 중량%, 2 중량% 내지 18 중량%, 5 중량% 내지 18 중량%, 0. 01 중량% 내지 15 중량%, 1 중량% 내지 15 중량%, 2 중량% 내지 15 중량%, 또는 5 중량% 내지 15 중량%의 아스팔텐을 가질 수 있다.
SDA(10)는 용매를 포함한다. 용매는 프로판, 부탄, 펜탄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시예에서, 용매 대 오일(탄화수소 공급물(101)) 용적비는 2:1 내지 50:1, 3:1 내지 50:1, 4:1 내지 50:1, 5:1 내지 50:1, 2:1 내지 45:1 또는 2:1 내지 40:1이다. 용매는 실시예에 따라 공급물에 기초하여 선택될 수 있다. 예컨대, 프로판은 원유용 용매로 사용될 수 있고, 프로판과 부탄의 혼합물은 LPG에서 제거된 오일용 용매로 사용될 수 있다.
시스템(100)은 증기 접촉 분해 시스템(20)을 포함한다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 SDA(10)의 하류에 배치될 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하기 위해 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 증기(13)와 접촉하도록 작동할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 증기 접촉 분해 시스템(20)의 하나의 특정 실시예의 단순화된 개략도가 그래픽으로 도시되어 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)의 다른 구성은 탄화수소 공급물을 올레핀으로 전환하기 위한 시스템(100)에 통합하기에 적합할 수 있음을 이해해야 한다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 하나 또는 복수의 증기 접촉 분해 반응기(200)를 포함할 수 있다. 증기 접촉 분해 반응기(200)는 증기 분해 촉매 구역(204) 내에 배치된 분해 촉매(202)를 포함하는 고정층 접촉 분해 반응기일 수 있다. 증기 접촉 분해 반응기(200)는 증기 분해 촉매 구역(204)의 상류에 실리카 카바이드 패킹과 같은 다공성 패킹 재료(208)를 포함할 수 있다. 다공성 패킹 재료(208)는 증기 분해 촉매 구역(204)에서 증기 촉매 분해 반응을 수행하기 전에 탈아스팔트 오일 스트림(12) 및 증기로의 충분한 열 전달을 보장할 수 있다.
분해 촉매는 나노 제올라이트 입자를 포함하는 나노 제올라이트 분해 촉매일 수 있다. 다양한 나노 제올라이트가 증기 접촉 분해 반응기(200)에서의 증기 접촉 분해 반응에 적합할 수 있다. 나노 제올라이트 분해 촉매는 예컨대, MFI 또는 BEA 구조 제올라이트와 같은 구조화된 제올라이트를 포함할 수 있다. 실시예에서, 나노 제올라이트 분해 촉매는 나노 ZSM-5 제올라이트, 나노 BEA 제올라이트, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 실시예에서, 나노 제올라이트 분해 촉매는 나노 ZSM-5 제올라이트와 나노 BEA 제올라이트의 조합을 포함할 수 있다. 나노-ZSM-5, 나노 베타 제올라이트 또는 둘 다와 같은 나노 제올라이트는 수소 형태일 수 있다. 수소 형태에서, 가교 OH-H 그룹으로도 알려진 제올라이트의 브론스테드 산 부위(Brønsted acid site)는 제올라이트 골격의 다른 골격 산소 원자와 수소 결합을 형성할 수 있다.
나노 ZSM-5 제올라이트, 나노 베타 제올라이트, 또는 둘 모두는 증기 접촉 분해 반응을 수행하도록 나노 제올라이트 분해 촉매에 충분한 산도를 제공하기 위해 실리카-대-알루미나의 몰비를 가질 수 있다. 나노-ZSM-5 제올라이트, 나노 베타 제올라이트, 또는 둘 모두는 10 내지 200, 15 내지 200, 20 내지 200, 10 내지 150, 15 내지 150, 또는 20 내지 150의 실리카 대 알루미나의 몰비를 가질 수 있다. 나노-ZSM-5 제올라이트, 나노 베타 제올라이트 또는 둘 모두의 조합은 0.2 내지 2.5mmol/g, 0.3 내지 2.5mmol/g, 0.4 내지 2.5mmol/g, 0.5 내지 2.5mmol/g, 0.2 내지 2.0mmol/g, 0.3 내지 2.0mmol/g, 0.4 내지 2.0mmol/g, 또는 0.5 내지 2.0mmol/g의 총 산도를 가질 수 있다. 나노-ZSM-5 제올라이트, 나노 베타 제올라이트 또는 둘 모두의 조합은 0.1 내지 1.0mmol/g, 0.2 내지 1.0mmol/g, 0.3 내지 1.0mmol/g, 0.1 내지 1.0mmol/g, 0.9mmol/g, 0.2 내지 0.9mmol/g, 또는 0.3 내지 0.9mmol/g의 브론스테드 산 부위를 포함할 수 있다. 브론스테드 산 부위의 농도는 피리딘 분자를 프로브 분자로 사용하여 FTIR(Pyridine Fourier-transform infrared spectroscopy)로 측정할 수 있으며 세포에 도입하여 샘플을 포화시키고 150 ℃에서 진공 처리했다. 약 1540 및 1450cm-1에서 얻은 피크는 각각 브론스테드 및 루이스 산 부위를 나타낸다. 나노-ZSM-5 제올라이트, 나노 베타 제올라이트 또는 둘 모두는 50 나노미터(nm) 내지 600 nm, 60 nm 내지 600 nm, 70 nm 내지 600 nm, 80 nm 내지 600 nm, 600nm, 50nm 내지 580nm, 또는 50nm 내지 550nm의 평균 결정 크기를 가질 수 있다. 평균 결정 크기는 SEM(Scanning Electron Microscopy) 기술을 사용하여 측정할 수 있다.
나노 제올라이트 분해 촉매는 또한 나노 ZSM-5 제올라이트, 나노 베타 제올라이트, 또는 둘 다의 나노입자를 통합하여 나노 제올라이트 분해 촉매를 형성하는 데 사용될 수 있는 알루미나 결합제를 포함할 수 있다. 나노 제올라이트 분해 촉매는 나노 ZSM-5 제올라이트, 나노 베타 제올라이트, 또는 둘 모두를 알루미늄 결합제와 조합하고 나노 제올라이트 분해 촉매를 압출하여 펠릿 또는 다른 촉매 형상을 형성함으로써 제조될 수 있다. 나노 제올라이트 분해 촉매는 나노 제올라이트 분해 촉매의 총중량을 기준으로 10 중량 퍼센트(중량%) 내지 80 중량%, 10 중량% 내지 75 중량%, 10 중량% 내지 70 중량%, 15 중량% 내지 80 중량%, 15 중량% 내지 75 중량%, 15 중량% 내지 70 중량%의 알루미나 결합제를 포함할 수 있다. 나노 제올라이트 분해 촉매는 0.5 내지 1.5, 0.6 내지 1.5, 0.7 내지 1.5, 0.5 내지 1.0, 0.6 내지 1.0, 또는 0.7 내지 1.0의 메조포러스 대 마이크로포러스 용적비를 가질 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입될 수 있다. 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입하기 전에, 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 하나 이상의 실시예에 따라 원유 탱크(350)에 수집될 수 있다. 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 섭씨 35도(℃) 내지 150℃의 온도로 가열될 수 있고 라인(360)을 통해 공급 펌프(370)로 도입될 수 있다. 실시예에서, 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 40℃ 내지 150℃, 45℃ 내지 150℃, 50℃ 내지 150℃, 35℃ 내지 145℃, 40℃ 내지 145℃, 45℃ 내지 145℃, 35℃ 내지 140℃, 40℃ 내지 140℃, 또는 45℃ 내지 140℃로 가열될 수 있다. 공급 펌프(370)의 유속은 탈아스팔트 오일 스트림(12)이 시간당 0.1(h-1) 이상 또는 0.25 h-1 이상의 가스 시간당 공간 속도로 라인(380)을 통해 증기 접촉 분해 반응기(200)로 주입되도록 조절될 수 있다. 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 50 h-1 이하, 25 h-1 이하, 20 h-1 이하, 14 h-1 이하, 9 h-1 이하 또는 5 h-1 이하의 가스 시간당 공간 속도로 증기 접촉 분해 반응기(200) 내로 주입될 수 있다. 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 예열 라인(380)을 통해서 0.1(h-1) 내지 50 h-1, 0.1 h-1 내지 25 h-1, 0.1 h-1 내지 20 h-1, 0.1 h-1 내지 14 h-1, 0.1 h-1 내지 9 h-1, 0.1 h-1 내지 5 h-1, 0.1 h-1 내지 4 h-1, 0.25 h-1 내지 50 h-1, 0.25 h-1 내지 25 h-1, 0.25 h-1 내지 20 h-1, 0.25 h-1 내지 14 h-1, 0.25 h-1 내지 9 h-1, 0.25 h-1 내지 5 h-1, 0.25 h-1 내지 4 h-1, 1 h-1 내지 50 h-1, 1 h-1 내지 25 h-1, 1 h-1 내지 20 h-1, 1 h-1 내지 14 h-1, 1 h-1 내지 9 h-1, 또는 1 h-1 내지 5 h-1의 가스 시간당 공간 속도로 증기 접촉 분해 반응기(200) 내로 주입될 수 있다. 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 증기 접촉 분해 반응기(200)에 주입하기 전에 라인(380)에서 100℃ 내지 250℃의 온도로 추가로 예열될 수 있다.
물(120)은 급수 펌프(170)를 사용해서 라인(160, 180)을 통해 증기 접촉 분해 반응기(200)에 주입될 수 있다. 물(120)을 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입하기 전에, 물(120)은 물 탱크(150)에 수집될 수 있다. 물 라인(180)은 50℃ 내지 75℃, 50℃ 내지 70℃, 55℃ 내지 75℃, 또는 55℃ 내지 70℃의 온도로 예열될 수 있다. 물(120)은 물 라인(180)에서 또는 증기 접촉 분해 반응기(200)에서 탈아스팔트 오일 스트림(12)과 접촉시 증기로 전환될 수 있다. 급수 펌프(170)의 유속은 0.1 h-1 이상, 0.5 h-1 이상, 1 h-1 이상, 5 h-1 이상, 6 h-1 이상, 10 h-1 이상 또는 심지어 15 h-1 이상의 가스 시간당 공간 속도로 증기 접촉 분해 반응기(200)로 물(120)(액체, 증기 또는 둘 다)을 전달하도록 조정될 수 있다. 물(120)은 100 h-1 이하, 75 h-1 이하, 50 h-1 이하, 30 h-1 이하 또는 20 h-1 이하의 가스 시간당 공간 속도로 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입될 수 있다. 물(120)은 급수 라인(180)을 통해서 0.1 h-1 내지 100 h-1 , 0.1 h-1 내지 75 h-1, 0.1 h-1 내지 50 h-1, 0.1 h-1 내지 30 h-1, 0.1 h-1 내지 20 h-1, 1 h-1 내지 100 h-1, 1 h-1 내지 75 h-1, 1 h-1 내지 50 h-1, 1 h-1 내지 30 h-1, 1 h-1 내지 20 h-1, 5 h-1 내지 100 h-1, 5 h-1 내지 75 h-1, 5 h-1 내지 50 h-1, 5 h-1 내지 30 h-1, 5 h-1 내지 20 h-1, 6 h-1 내지 100 h-1, 6 h-1 내지 75 h-1, 6 h-1 내지 50 h-1, 6 h-1 내지 30 h-1, 6 h-1 내지 20 h-1, 10 h-1 내지 100 h-1, 10 h-1 내지 75 h-1, 10 h-1 내지 50 h-1, 10 h-1 내지 30 h-1, 10 h-1 내지 20 h-1, 15 h-1 내지 100 h-1, 15 h-1 내지 75 h-1, 15 h-1 내지 50 h-1, 15 h-1 내지 30 h-1, 또는 15 h-1 내지 20 h-1의 가스 시간당 공간 속도로 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입될 수 있다.
물(120)의 주입으로부터의 증기는 탄화수소 분압을 감소시킬 수 있으며, 이는 경질 올레핀(예: 에틸렌, 프로필렌 및 부틸렌)의 수율을 증가시킬 뿐만 아니라 코크스 형성을 감소시키는 이중 효과를 가질 수 있다. 프로필렌, 부틸렌 등의 경질 올레핀은 주로 카르보늄 이온 메커니즘에 따른 접촉 분해 반응에서 생성되며, 이들은 중간 생성물이므로 수소 전달 및 방향족화(코크스 형성으로 이어짐)와 같은 2차 반응을 거칠 수 있다. 증기는 이러한 2차 2분자 반응을 억제하여 경질 올레핀의 수율을 증가시키고 경질 올레핀에 대한 선택성을 선호하는 반응물 및 생성물의 농도를 감소시킬 수 있다. 증기는 또한 촉매 표면에서 코크스 형성을 담당하는 2차 반응을 억제할 수 있으며, 이는 촉매가 높은 평균 활성화를 유지하는 데 좋다. 이러한 요인은 큰 증기 대 오일 중량비가 경질 올레핀 생산에 유리할 수 있음을 보여줄 수 있다.
증기 접촉 분해 반응기(200)로 도입되는 물(120)의 가스 시간당 공간 속도는 증기 접촉 분해 반응기(200)로 통과하는 탈아스팔트 오일 스트림(12)의 가스 시간당 공간 속도보다 클 수 있다. 증기 또는 물(120)의 유속(가스 시간당 공간 속도) 대 증기 접촉 분해 반응기(200)로의 탈아스팔트 오일 스트림(12)의 유속(가스 시간당 공간 속도)의 비는 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 증기 접촉 분해 공정을 개선하기 위해 2 내지 10배, 2 내지 8배, 2 내지 6배, 2 내지 5.5 내지 2 내지 5, 3 내지 6, 3 내지 5.5, 또는 3 내지 5배일 수 있다.
여전히 도 2를 참조하면, 증기 접촉 분해 반응기(200)는 하나 이상 또는 복수의 올레핀을 포함하는 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하도록 탈아스팔트 오일 스트림(12)으로부터의 탄화수소의 적어도 일부가 하나 이상의 분해 반응을 겪게 하기 위해 충분한 반응 조건 하에서 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 [물(120)로부터의] 증기와 접촉시키도록 작동할 수 있다. 올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부텐 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 증기 접촉 분해 반응기(200)는 525℃ 이상, 550℃ 이상 또는 심지어 575℃ 이상의 온도에서 작동될 수 있다. 증기 접촉 분해 반응기(200)는 750℃ 이하, 675℃ 이하, 650℃ 이하, 또는 심지어 625℃ 이하의 온도에서 작동될 수 있다. 증기 접촉 분해 반응기(200)는 525℃ 내지 750℃, 525℃ 내지 675℃, 525℃ 내지 650℃, 525℃ 내지 625℃, 550℃ 내지 675℃, 550℃ 내지 675℃, 550℃ 내지 650℃, 550℃ 내지 625℃, 575℃ 내지 675℃, 575℃ 내지 650℃, 또는 575℃ 내지 625℃의 온도에서 작동될 수 있다. 공정은 대기압(대략 1 내지 2bar)에서 작동할 수 있다.
증기 접촉 분해 반응기(200)는 반연속 방식으로 작동될 수 있다. 예컨대, 전환 사이클 동안, 증기 접촉 분해 반응기(200)는 일정 기간 동안 증기 접촉 분해 반응기(200)로 흐르는 탈아스팔트 오일 스트림(12) 및 물(120)로 작동될 수 있으며, 이 시점에서 촉매가 재생될 수 있다. 증기 접촉 분해 반응기(200)의 각 전환 사이클은 공급 펌프(370) 및 물 펌프(170)를 스위치 오프하기 전에 1시간 내지 8시간, 1시간 내지 6시간, 1시간 내지 4시간, 2시간 내지 8시간, 2시간 내지 6시간, 또는 2시간 내지 4시간일 수 있다. 전환 사이클의 끝에서, 탈아스팔트 오일 스트림(12) 및 물(120)의 흐름이 중단될 수 있고 나노 제올라이트 분해 촉매가 재생 사이클 동안 재생될 수 있다. 실시예에서, 증기 접촉 분해 시스템(20)은 병렬 또는 직렬로 작동될 수 있는 복수의 증기 접촉 분해 반응기(200)를 포함할 수 있다. 병렬로 작동하는 복수의 증기 접촉 분해 반응기(200)와 함께, 증기 접촉 분해 반응기(200) 중 하나 이상은 전환 사이클에서 계속될 수 있는 반면, 다른 증기 접촉 분해 반응기(200) 중 하나 이상은 나노 제올라이트 분해 촉매의 재생을 위해 오프라인 상태가 되고, 따라서 증기 접촉 분해 시스템(20)의 연속 작동을 유지한다.
도 2를 참조하면, 재생 사이클 동안, 증기 접촉 분해 반응기(200)는 나노 제올라이트 분해 촉매를 재생하기 위해 작동될 수 있다. 나노 제올라이트 분해 촉매는 전환 사이클 동안 축적된 코크스 침전물을 제거하기 위해 재생될 수 있다. 나노 제올라이트 분해 촉매를 재생하기 위해, 증기 접촉 분해 공정에서 생성된 탄화수소 가스 및 액체 생성물을 증기 접촉 분해 반응기(200)에서 배출할 수 있다. 고정층 증기 접촉 분해 반응기(200)로부터의 탄화수소 가스 및 액체 생성물을 배출시키기 위해 질소 가스가 가스 라인(14)을 통해 증기 촉매 분해 반응기(200)에 도입될 수 있다. 질소는 시간당 10(h-1) 내지 100 h-1의 가스 시간당 공간 속도로 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입될 수 있다.
탄화수소 가스 및 액체의 배출 후, 공기는 10 h-1 내지 100 h-1의 가스 시간당 공간 속도로 가스 라인(14)을 통해 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입될 수 있다. 공기는 라인(430)을 통해 증기 접촉 분해 반응기(200)의 외부로 통과될 수 있다. 공기가 증기 접촉 분해 반응기(200) 내에서 나노 제올라이트 분해 촉매를 통과하면서, 증기 접촉 분해 반응기(200)의 온도는 반응 온도로부터 3시간 내지 5시간의 기간 동안 650℃ 내지 750℃의 재생 온도로 상승될 수 있다. 나노 제올라이트 분해 촉매의 공기 재생에 의해 생성된 가스는 라인(430)을 통해 증기 접촉 분해 반응기(200)를 통과할 수 있으며 라인(430)을 통해 연결된 인라인 가스 분석기(in-line gas analyzer)로 분석되어 나노 제올라이트 분해 촉매의 디코킹(decoking)을 통해 생산된 이산화탄소의 존재 또는 농도를 검출할 수 있다. 일단 증기 접촉 분해 반응기(200)를 통과하는 가스 중 이산화탄소 농도가 인라인 가스 분석기에서 측정된 0.05중량% 내지 0.1중량% 미만으로 감소되면, 증기 접촉 분해 반응기(200)의 온도는 재생 온도로부터 다시 반응 온도로 낮출 수 있다. 라인(14)을 통한 공기 흐름은 중단될 수 있다. 질소는 나노 제올라이트 분해 촉매에 15 내지 30분간 통과될 수 있다. 질소 가스는 라인(14)을 폐쇄함으로써 중단될 수 있다. 라인(14)을 폐쇄한 후, 탈아스팔트 오일 스트림(12) 및 물(120)의 흐름이 재개되어 증기 접촉 분해 반응기(200)의 또 다른 전환 사이클을 시작할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 증기 접촉 분해 유출물(21)은 증기 접촉 분해 반응기(200)를 통과할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)은 경질 탄화수소 가스, 올레핀, 방향족 화합물, 열분해 오일 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 생성물 및 중간체를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 증기 접촉 분해 유출물(21) 내의 올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부텐 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
증기 접촉 분해 시스템(20)은 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)의 상류에 배치될 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)이 복수의 증기 접촉 분해 반응기(200)를 포함할 때, 증기 접촉 분해 반응기(200)의 각각으로부터의 증기 접촉 분해 유출물(21)은 단일 공유 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)으로 전달될 수 있다. 실시예에서, 각각의 증기 접촉 분해 반응기(200)는 전용 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)을 가질 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)은 증기 접촉 분해 반응기(200)로부터 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)으로 직접 통과될 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 가스 또는 액체일 수 있는 하나 초과의 분해 생성 유출물로 분리할 수 있다.
증기 접촉 분해 유출물 분리 시스템(250)이 가스 및 액체 분리 유닛(30) 및 액체 및 액체 분리 유닛(40)을 모두 포함하는 실시예에서, 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 가스 및 액체 분리 유닛(30)의 하류에 배치될 수 있다. 가스 및 액체 분리 유닛(30)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 가스 유출물(31) 및 액체 유출물(32)로 분리하도록 작동할 수 있다. 가스 및 액체 분리 유닛(30)은 5개 이상의 탄소 원자를 갖는 증기 촉매 분해 유출물(21)의 구성성분을 응축하기 위해 증기 촉매 분해 유출물(21)의 온도를 감소시키도록 작동할 수 있다. 가스 및 액체 분리 유닛(30)은 10℃ 내지 15℃의 온도에서 작동하여 일반 펜탄 및 일반 펜탄보다 높은 비등점 온도를 갖는 성분이 액체 유출물(32)로 응축되는 것을 보장할 수 있다. 액체 유출물(32)은 나프타, 등유, 디젤, 진공 경유와 같은 경질 증류 유분; 변환되지 않은 공급원료; 물; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 액체 유출물(32)은 5개 이상의 탄소 원자를 갖는 증기 접촉 분해 유출물(21)의 탄화수소 성분의 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 심지어 적어도 99.5%를 포함할 수 있다. 액체 유출물(32)은 증기 접촉 분해 유출물(21)로부터의 물의 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 심지어 적어도 99.5%를 포함할 수 있다.
가스 유출물(31)은 에틸렌, 프로필렌, 부텐 또는 이들의 조합과 같은 올레핀; 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, i-부탄 또는 이들의 조합과 같은 경질 탄화수소 가스; 수소와 같은 다른 가스; 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들에 국한되지 않는다. 가스 유출물(31)은 에틸렌, 프로필렌, 부텐(1-부텐, 시스-2-부텐, 트랜스-2-부텐, 이소부텐 또는 이들의 조합)과 같은 C2-C4 올레핀 생성물 또는 증기 접촉 분해 반응기(200)에서 생성된 이들의 조합을 포함할 수 있다. 가스 유출물(31)은 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 적어도 99.5%의 증기 접촉 분해 유출물(21)로부터의 C2-C4 올레핀을 포함할 수 있다. 가스 유출물(31)은 가스 유출물(31)을 하나 이상의 올레핀 생성물 스트림을 포함하지만 이들에 국한되지 않는 다양한 생성물 스트림으로 추가로 분리하기 위해 하류 가스 분리 시스템으로 전달될 수 있다.
액체 유출물(42) 및 5개 초과의 탄소 원자를 갖는 액체 탄화수소 유출물(41)을 포함하는 액체 유출물(32)은 액체 및 액체 분리 유닛(40)을 통과할 수 있다. 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 액체 유출물(32)을 액체 탄화수소 유출물(41) 및 액체 유출물(42)로 분리시키도록 작동할 수 있다. 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 수성 단계에서 탄화수소 단계를 분리시키기 위해 2500rpm 내지 5000rpm, 2500rpm 내지 4500rpm, 2500rpm 내지 4000rpm, 3000 rpm 내지 5000 rpm, 3000 rpm 내지 4500 rpm, 또는 3000 rpm 내지 4000 rpm의 회전 속도로 작동되는 원심분리기일 수 있다.
액체 탄화수소 유출물(41)은 5개 이상의 탄소 원자를 갖는 증기 접촉 분해 유출물(21)로부터의 탄화수소를 포함할 수 있다. 이들 탄화수소는 나프타, 등유, 디젤, 진공 경유(VGO) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 액체 탄화수소 유출물(41)은 액체 유출물(32)로부터의 탄화수소 성분의 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 심지어 적어도 99.5%를 포함할 수 있다. 액체 탄화수소 유출물(41)은 추가 전환 또는 분리를 위해 하류 처리 공정으로 전달될 수 있다. 액체 탄화수소 유출물(41)의 적어도 일부는 올레핀으로의 추가 전환을 위해 증기 접촉 분해 반응기(200)로 다시 통과될 수 있다. 액체 유출물(42)은 물 및 액체 유출물(32)로부터의 수용성 성분을 포함할 수 있다. 액체 유출물(42)은 액체 유출물(32)의 수상에 가용성인 일부 용해된 탄화수소를 포함할 수 있다. 액체 유출물(42)은 액체 유출물(32)로부터의 물의 적어도 95%, 적어도 98%, 적어도 99%, 또는 심지어 적어도 99.5%를 포함할 수 있다. 액체 유출물(42)은 추가 처리를 위해 하나 이상의 하류 공정으로 전달될 수 있다. 실시예에서, 액체 유출물(42)의 적어도 일부는 증기 접촉 분해 반응기(200)에 도입된 물(120)의 적어도 일부로서 증기 접촉 분해 반응기(200)로 다시 통과될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 탄화수소 공급물(101)을 올레핀으로 전환시키는 시스템(100)은 SDA(10), SDA(10)의 하류의 증기 접촉 분해 시스템(20), 증기 접촉 분해 시스템(20)의 하류의 가스 및 액체 분리 유닛(30), 및 가스 및 액체 분리 유닛(30) 하류의 액체 및 액체 분리 유닛(40)을 포함할 수 있다. 탄화수소 공급물(101)은 SDA(10) 내로 도입될 수 있다. 전술한 바와 같이, SDA(10)는 탄화수소 공급물(101)로부터 아스팔텐을 분리 및 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 생성하도록 작동할 수 있다. SDA(10)는 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)과 유체 연통할 수 있다. 탈아스팔트 오일 스트림(12)은 증기 접촉 분해 시스템(20) 내로 도입될 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하기 위해 증기(13) 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 증기 접촉 분해할 수 있다. 가스 및 액체 분리 유닛(30)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 가스 및 액체 분리 유닛(30)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)과 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)은 가스 유출물(31) 및 액체 유출물(32)을 분리하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30) 내로 도입될 수 있다. 가스 유출물(31)은 올레핀을 포함할 수 있다. 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 액체 유출물(32)을 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 전달하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)과 유체 연통할 수 있다. 액체 유출물(32)은 액체 유출물(32)을 액체 탄화수소 유출물(41)과 액체 유출물(42)로 분리하기 위해 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 도입될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에 따른 공정은 40 내지 80중량%, 40 내지 70중량%, 또는 40 내지 60중량%의 올레핀 수율을 달성할 수 있다. 상기 공정은 0.5 내지 3.0, 0.5 내지 2.5, 1.0 내지 3.0 또는 1.0 내지 2.5의 프로필렌 대 에틸렌의 용적비를 생성할 수 있다. 상기 공정은 증기 촉매 분해 유출물(21)의 1 내지 15중량%, 5 내지 10중량%, 10 내지 15중량%의 잉여 수소를 생산할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 시스템(100)은 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)를 추가로 포함할 수 있다. 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 SDA(10)의 하류에 배치될 수 있다. 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 증기 접촉 분해 시스템(20)의 상류에 배치될 수 있다. 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 울트라 탈아스팔트 오일 스트림(51)을 생성하기 위해 탈아스팔티드 오일 스트림(12) 내의 아스팔텐들의 적어도 일부를 제거하도록 작동할 수 있다. 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 울트라 탈아스팔트화 오일 스트림(51)을 증기 촉매 분해 시스템(20)으로 전달하기 위해 증기 촉매 분해 시스템(20)과 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 도 2에 도시된 탈아스팔트 오일 스트림 대신에 울트라 탈아스팔트 오일 스트림(51)을 촉매 접촉 분해 시스템(20)에 도입하는 것을 제외하고는 전술한 바와 동일한 방식으로 작동한다.
울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 흡착 고체 물질을 수용한다. 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 산화니켈로 코팅된 알루미나 또는 산화니켈로 코팅된 산화알루미나를 포함하는 흡착 고체 물질을 포함할 수 있다. 알루미나 또는 산화알루미나는 크기가 1 내지 10 mm, 2 내지 10 mm, 3 내지 10 mm, 1 내지 9 mm, 2 내지 9 mm, 3 내지 9 mm, 1 내지 8 mm, 2 내지 8mm 또는 3 내지 8mm의 비드일 수 있다. 산화니켈은 흡착 고체 물질의 적어도 5 내지 30중량%, 5 내지 25중량%, 5 내지 20중량%, 10 내지 30중량%, 10 내지 25중량%, 10 내지 20중량%의 양으로 존재할 수 있다.
울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 100ppm 내지 3000ppm, 200ppm 내지 3000ppm, 300ppm 내지 3000ppm, 400ppm 내지 3000ppm, 500ppm 내지 3000ppm, 100ppm 내지 2500ppm, 200ppm 내지 2500ppm, 300ppm 내지 2500ppm, 400ppm 내지 2500ppm, 또는 500ppm 내지 2500ppm의 범위로 탈아스팔트 오일 스트림(12)으로부터 아스팔텐을 흡착할 수 있다.
울트라 탈아스팔트화 유닛(50)에서 흡착 고체 물질 대 탈아스팔트 오일 스트림(12)의 중량비는 0.001 내지 0.02, 0.002 내지 0.02, 0.005 내지 0.02, 0.002 내지 0.01, 또는 0.05 내지 0.01일 수 있다.
여전히 도 3을 참조하면, 탄화수소 공급물(101)을 올레핀으로 전환시키는 시스템(100)의 작동에서, 탄화수소 공급물(101)은 SDA(10)에 도입될 수 있다. SDA(10)는 탄화수소 공급물(101)로부터 아스팔텐을 분리 및 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 생성하도록 작동할 수 있다. SDA(10)는 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)으로 전달하기 위해 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)과 유체 연통할 수 있다. 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 울트라 탈아스팔트 오일 스트림(51)을 생성하기 위해 탈아스팔트 오일 스트림(12) 내의 아스팔텐들의 적어도 일부를 제거하도록 작동할 수 있다. 울트라 탈아스팔트화 유닛(50)은 울트라 탈아스팔트 오일 스트림(51)을 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)과 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하기 위해 증기(13) 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 울트라 탈아스팔트 오일 스트림(51)을 증기 접촉 분해할 수 있다. 가스 및 액체 분리 유닛(30)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 가스 및 액체 분리 유닛(30)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)와 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)은 가스 유출물(31)과 액체 유출물(32)을 분리하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)으로 도입될 수 있다. 가스 유출물(31)은 올레핀을 포함할 수 있다. 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 액체 유출물(32)을 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 전달하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)과 유체 연통할 수 있다. 액체 유출물(32)은 액체 유출물(32)을 액체 탄화수소 유분(41)과 액체 유출물(42)로 분리하기 위해 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 도입될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에 따른 공정은 40 내지 80중량%, 40 내지 70중량%, 또는 40 내지 60중량%의 올레핀 수율을 달성할 수 있다. 상기 공정은 0.5 내지 3.0, 0.5 내지 2.5, 1.0 내지 3.0 또는 1.0 내지 2.5의 프로필렌 대 에틸렌의 용적비를 생성할 수 있다. 공정은 증기 촉매 분해 유출물(21)의 1 내지 15중량%, 5 내지 10중량%, 10 내지 15중량% 범위의 잉여 수소를 생산할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 시스템(100)은 가스 플랜트(60) 및 공급물 혼합 유닛(70)을 더 포함할 수 있다. 가스 플랜트(60)는 공급물 혼합 유닛(70)의 상류에 배치될 수 있다. 가스 플랜트(60)는 가스 응축물(61)을 공급물 혼합 유닛(70)에 도입하도록 작동할 수 있다. 가스 플랜트(60)는 가스 응축물(61)을 공급물 혼합 유닛(70)으로 전달하기 위해 공급물 혼합 유닛(70)과 유체 연통할 수 있다.
공급물 혼합 유닛(70)은 가스 응축물(61)과 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 혼합하여 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 생성하도록 작동할 수 있다. 가스 응축물(61)과 탈아스팔트 오일 스트림(12)의 혼합물은 올레핀의 수율 뿐만 아니라 프로필렌과 부텐의 선택성을 향상시킬 수 있다. 가스 응축물(61)과 탈아스팔트 오일 스트림(12)의 혼합물은 프로필렌/에틸렌의 비율을 증가시킬 수 있다.
가스 응축물(61)은 액체 탄화수소 스트림일 수 있다. 가스 응축물(61)은 나프타, 등유, 디젤 또는 이들의 조합과 같은 증류 유분을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 가스 응축물(61)은 쿠프(Khuff) 지질층으로부터 생성된 가스 응축물일 수 있다. 가스 응축물(61)이 쿠프 가스 응축물로 구성되는 경우, 가스 응축물(61)은 약 3.6 중량% C4 유분, 15.5 중량% 경량 나프타, 28.3 중량% 중간 나프타, 15 중량% 고중량 나프타, 15.7 중량% 등유 및 21.9 중량 % 가스유를 포함할 수 있다. 가스 응축물(61)은 50도 내지 60도, 또는 50도 내지 58도의 API 비중을 가질 수 있다. 가스 응축물(61)은 황 함량이 0.01 내지 0.2중량%, 0.02 내지 0.2중량%, 0.01 내지 0.1중량%일 수 있다. 가스 응축물(61)이 쿠프 가스 응축물을 포함하는 경우, 가스 응축물(61)은 API 비중이 53.9도이고 황 함량이 0.04%일 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 증기 접촉 분해 시스템(20)으로의 총 공급물은 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 전달된 탄화수소의 총 유량을 기준으로 5 중량% 내지 50 중량%의 가스 응축물(61)(가스 응축물(61) 및 탈아스팔트 오일 스트림(12))을 포함할 수 있다. 실시예에서, 증기 접촉 분해 시스템(20)으로의 총 탄화수소 공급물은 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 전달된 가스 응축물(61)과 탈아스팔트 오일 스트림(12)의 총 유량을 기준으로 10 중량% 내지 50 중량%, 15 중량% 내지 50 중량%, 20 중량% 내지 50 중량%, 5 중량% 내지 45 중량%, 5 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 45 중량%, 10 중량% 내지 40 중량%, 15 중량% 내지 45 중량%, 또는 15 중량% 내지 40 중량%의 가스 응축물(61)을 포함할 수 있다.
공급물 혼합 유닛(70)은 SDA(10)의 하류에 배치될 수 있다. 공급물 혼합 유닛(70)은 증기 접촉 분해 시스템(20)의 상류에 있을 수 있다. 공급물 혼합 유닛(70)은 가스 응축물(61)과 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 혼합하여 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 생성할 수 있다.
여전히 도 4를 참조하면, 탄화수소 공급물(101)을 올레핀으로 전환하기 위한 시스템(100)의 작동에서, 탄화수소 공급물(101)은 SDA(10)에 도입될 수 있다. SDA(10)는 탄화수소 공급물(101)로부터 아스팔텐을 분리 및 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 생성하도록 작동할 수 있다. SDA(10)는 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 공급물 혼합 유닛(70)으로 전달하기 위해 공급물 혼합 유닛(70)과 유체 연통할 수 있다. 가스 플랜트(60)는 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 공급물 혼합 유닛(70)으로 전달하기 위해 공급물 혼합 유닛(70)과 유체 연통할 수 있다. 탈아스팔트 오일 스트림(12)과 가스 응축물(61)은 공급물 혼합 유닛(70)에서 혼합되어 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 생성할 수 있다. 공급물 혼합 유닛(70)은 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)과 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하기 위기 위해 증기(13) 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존해 하에 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 증기 접촉 분해할 수 있다. 가스 및 액체 분리 유닛(30)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 가스 및 액체 분리 유닛(30)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)과 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)은 가스 유출물(31)과 액체 유출물(32)을 분리하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)으로 도입될 수 있다. 가스 유출물(31)은 올레핀을 포함할 수 있다. 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 액체 유출물(32)을 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 전달하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)과 유체 연통할 수 있다. 액체 유출물(32)은 액체 유출물(32)을 액체 탄화수소 유분(41)과 액체 유출물(42)로 분리하기 위해 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 도입될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에 따른 공정은 40 내지 80중량%, 40 내지 70중량%, 또는 40 내지 60중량%의 올레핀 수율을 달성할 수 있다. 공정은 0.5 내지 3.0, 0.5 내지 2.5, 1.0 내지 3.0 또는 1.0 내지 2.5의 프로필렌 대 에틸렌의 용적비를 생성할 수 있다. 공정은 증기 촉매 분해 유출물(21)의 1 내지 15중량%, 5 내지 10중량%, 10 내지 15중량%의 잉여 수소를 생산할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 시스템(100)은 공급물 토핑 유닛(feed topping unit;80)을 더 포함할 수 있다. 공급물 토핑 유닛(80)은 SDA(10) 및 공급물 혼합 유닛(70)의 상류에 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 시스템(100)의 다른 유닛(즉, SDA(10), 공급물 혼합 유닛(70), 증기 접촉 분해 시스템(20), 가스 및 액체 분리 유닛(30) 및 액체 및 액체 분리 유닛(40))은 전술한 바와 같이 작동한다.
실시예에 따르면, 공급물 토핑 유닛(80)은 90 내지 100℃, 또는 90 내지 95℃에서 증류를 수행하여 탄화수소 공급물(101)을 경질 나프타 유분과 같은 저비등점 유분(81) 및 환원 탄화수소 공급물과 같은 고비등점 유분(82)으로 분리하도록 작동할 수 있다. 저비등점 유분(81)의 양은 5 내지 15 중량%, 또는 5 내지 10중량%일 수 있다. 고비등점 유분(82)의 양은 85 내지 95중량%, 또는 85 내지 90중량%일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 공급물 토핑 유닛(80)은 150 내지 170℃, 또는 150 내지 160℃에서 증류를 수행하여 탄화수소 공급물(101)을 경질 및 중간 나프타 유분과 같은 저비등점 유분(81) 및 환원 탄화수소 공급물과 같은 고비등점 유분(82)으로 분리하도록 작동할 수 있다. 저비등점 유분(81)의 양은 25 내지 35중량%, 또는 25 내지 30중량%일 수 있다. 고비등점 유분(82)의 양은 65 내지 75중량%, 또는 65 내지 70중량%일 수 있다. 실시예에서, 공급물 토핑 유닛(80)은 195 내지 205℃, 또는 195 내지 200℃에서 증류를 수행하여 탄화수소 공급물(101)을 경질, 중간 및 중질 나프타 유분과 같은 저비등점 유분(81) 및 환원 탄화수소 공급물과 같은 고비등점 유분(82)으로 분리하도록 작동할 수 있다. 저비등점 유분(81)의 양은 35 내지 45중량%, 또는 35 내지 40중량%일 수 있다. 고비등점 유분(82)의 양은 55 내지 65중량%, 또는 55 내지 60중량%일 수 있다.
공급물 토핑 유닛(80)은 저비등점 유분(81)을 공급물 혼합 유닛(70)으로 직접 전달하기 위해 공급물 혼합 유닛(70)과 유체 연통할 수 있고, 이에 의해 저비등점 유분(81)이 SDA(10) 내로 도입되지 않는다. 공급물 토핑 유닛(80)은 고비등점 유분(82)을 SDA(10)로 전달하기 위해 SDA(10)와 유체 연통할 수 있다.
공급물 토핑 유닛(80)의 컷 온도 또는 "컷 포인트"(즉, 저비등점 유분(81)과 고비등점 유분(82)을 분리하는 대략적인 대기 비등점 온도)는 섭씨 93도(℃) 내지 205℃일 수 있다. 이와 같이, 저비등점 유분(81)의 모든 성분은 205℃ 이하, 200℃ 이하, 150℃ 이하, 또는 100℃ 이하, 또는 95℃ 이하, 또는 심지어 93℃ 이하의 비등점(대기압에서의)이고, 고비등점 유분(82)의 모든 성분은 적어도 93℃, 적어도 95℃, 적어도 100℃, 적어도 150℃, 또는 적어도 200℃, 또는 적어도 205℃의 비등점(대기압에서)을 가질 수 있다.
여전히 도 5를 참조하면, 탄화수소 공급물(101)을 올레핀으로 전환시키는 시스템(100)의 작동에서, 탄화수소 공급물(101)은 공급물 토핑 유닛(80)으로 도입될 수 있다. 공급물 탑핑 유닛(80)은 탄화수소 공급물(101)을 저비등점 유분(81) 및 고비등점 유분(82)으로 분리할 수 있다. 고비등점 유분(82)은 SDA(10)에 도입될 수 있다. SDA(10)는 고비등점 유분(82)으로부터 아스팔텐을 분리 및 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 생성하도록 작동할 수 있다. SDA(10)는 탈아스팔트 오일 스트림(12)을 공급물 혼합 유닛(70)으로 전달하기 위해 공급물 혼합 유닛(70)과 유체 연통할 수 있다. 공급물 혼합 유닛(70)은 탈아스팔트 오일 스트림(12)과 저비점 유분(81)을 혼합하여 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 생성하도록 작동될 수 있다. 공급물 혼합 유닛(70)은 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)과 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하기 위해 증기(13) 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림(71)을 증기 접촉 분해할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)은 가스 유출물(31) 및 액체 유출물(32)을 분리하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30) 내로 도입될 수 있다. 가스 유출물(31)은 올레핀을 포함할 수 있다. 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 액체 유출물(32)을 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 전달하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)과 유체 연통할 수 있다. 액체 유출물(32)은 액체 유출물(32)을 액체 탄화수소 유분(41)과 액체 유출물(42)로 분리하기 위해 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 도입될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에 따른 공정은 40 내지 80중량%, 40 내지 70중량%, 또는 40 내지 60중량%의 올레핀 수율을 달성할 수 있다. 상기 공정은 0.5 내지 3.0, 0.5 내지 2.5, 1.0 내지 3.0 또는 1.0 내지 2.5의 프로필렌 대 에틸렌의 용적비를 생성할 수 있다. 상기 공정은 증기 촉매 분해 유출물(21)의 1 내지 15중량%, 5 내지 10중량%, 10 내지 15중량% 범위의 잉여 수소를 생산할 수 있다.
도 6을 참조하면, 탄화수소 공급물은 아스팔텐이 없는 전체 원유(15)일 수 있다. 아스팔텐이 없는 전체 원유(15)는 본원에 기술된 바와 같이 작동하는 증기 접촉 분해 시스템(20)으로 도입될 수 있다.
실시예에서, 아스팔텐이 없는 전체 원유(15)는 API(American Petroleum Institute) 비중이 40보다 클 수 있다. 아스팔텐이 없는 전체 원유(15)는 API 비중이 26 내지 52, 28 내지 52, 26 내지 50 또는 28 내지 50일 수 있다.
계속해서 도 6을 참조하면, 탄화수소 공급물(101)을 올레핀으로 전환시키는 시스템(100)의 작동에 있어서, 아스팔텐이 없는 전체 원유(15)가 증기 접촉 분해 시스템(20)에 도입될 수 있다. 증기 접촉 분해 시스템(20)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 생성하기 위해 증기(13) 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 아스팔텐이 없는 전체 원유(15)를 증기 접촉 분해할 수 있다. 가스 및 액체 분리 유닛(30)은 증기 접촉 분해 유출물(21)을 가스 및 액체 분리 유닛(30)으로 전달하기 위해 증기 접촉 분해 시스템(20)와 유체 연통할 수 있다. 증기 접촉 분해 유출물(21)은 가스 유출물(31) 및 액체 유출물(32)을 분리하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)으로 도입될 수 있다. 가스 유출물(31)은 올레핀을 포함할 수 있다. 액체 및 액체 분리 유닛(40)은 액체 유출물(32)을 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 전달하기 위해 가스 및 액체 분리 유닛(30)과 유체 연통할 수 있다. 액체 유출물(32)은 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 도입될 수 있다. 액체 유출물(32)은 액체 유출물(32)을 액체 탄화수소 유분(41)과 액체 유출물(42)로 분리하기 위해 액체 및 액체 분리 유닛(40)으로 도입될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에 따른 공정은 40 내지 80중량%, 40 내지 70중량%, 또는 40 내지 60중량%의 올레핀 수율을 달성할 수 있다. 상기 공정은 0.5 내지 3.0, 0.5 내지 2.5, 1.0 내지 3.0 또는 1.0 내지 2.5의 프로필렌 대 에틸렌의 용적비를 생성할 수 있다. 상기 공정은 증기 촉매 분해 유출물(21)의 1 내지 15중량%, 5 내지 10중량%, 10 내지 15중량% 범위의 잉여 수소를 생산할 수 있다.
예
올레핀을 생산하기 위해 탄화수소 공급물을 가공하기 위한 방법 및 시스템의 다양한 실시예는 하기 예에 의해 더 명확해질 것이다. 예는 본질적으로 예시적인 것이며, 본 발명의 주제를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
예 1: 전체 원유를 올레핀으로 전환
예 1에서, API 비중이 32인 원유를 올레핀으로 전환시키기 위해 증기 접촉 분해 시스템을 이용하였다. 원유는 150℃에서 원유 토핑(crude oil topping)을 실시하였다. 원유를 SDA에서 탈아스팔트화하여 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하였다. 탈아스팔트 오일 스트림은 증기 접촉 분해 반응기로 보내졌다. 탈아스팔트 오일 스트림은 고정층 반응기에서 600℃의 증기 및 나노 제올라이트 분해 촉매로 증기 접촉 분해되었다. 40% 알루미나 결합제를 갖는 나노 ZSM-5를 나노 제올라이트 분해 촉매로 사용하였다. 100℃에서 예열된 공급물을 1시간당(h-1)의 공간 속도로 반응기에 도입하고 증기를 3시간당(h-1)의 공간 속도로 주입하였다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 높은 올레핀 수율(50%)은 프로필렌/에틸렌 비율이 1이고 프로필렌/부텐 비율이 3.3으로 달성되었다. 또한 공정은 약 7% 범위의 잉여 수소(약 7%)와 NGL+에탄을 생성했다. 나노 제올라이트 증기 촉매 공정을 통한 전체 원유 전환은 하나의 전환 사이클로 230분 동안 스트림에서 수행되었으며 약 50%의 높은 올레핀 수율을 유지하는 높은 성능과 안정성을 보여주었다.
예 2: 전체 원유를 올레핀으로 전환
예 2에서, API 비중이 32인 원유를 올레핀으로 전환시키기 위해 증기 접촉 분해 공정을 이용하였다. 원유는 150℃에서 원유 토핑을 실시하였다. 원유를 SDA에서 탈아스팔트화하여 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하였다. 탈아스팔트 오일 스트림은 공급물 혼합 유닛으로 보내지고 20 중량%의 가스 응축물과 혼합되어 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하였다. 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림은 증기 접촉 분해 유닛으로 보내졌다. 혼합된 탈아스팔트 오일 스트림은 고정층 반응기에서 600℃의 증기 및 나노 제올라이트 분해 촉매로 증기 접촉 분해되었다. 40% 알루미나 결합제를 갖는 나노 ZSM-5를 나노 제올라이트 분해 촉매로 사용하였다. 100℃에서 예열된 공급물을 1시간당(h-1)의 공간 속도로 반응기에 도입하고 증기를 3시간당(h-1)의 공간 속도로 주입하였다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 프로필렌/에틸렌 비율이 1.8이고 프로필렌/부텐 비율이 2.5으로 높은 올레핀 수율(55%)을 얻었다. 또한 잉여 수소(약 8%)와 약 7% NGL+에탄이 생성되었다. 나노 제올라이트 증기 촉매 공정을 통해 20% 응축 전환물과 혼합된 탈아스팔트 전체 원유는 하나의 전환 사이클로 230분 동안 스트림에서 수행되었으며 약 55%의 높은 올레핀 수율을 유지하는 높은 성능과 안정성을 보여주었다.
표 2: 예 1 및 예 2로부터의 증기 접촉 분해 유출물의 조성
성분 예 1
수율(중량%)		 예 2
수율 (중량%)
나프타, % 3.5 2.5
등유, % 7.0 5.3
디젤, % 5.8 4.5
VGO, % 6.3 3.8
올레핀, % 50 55.3
에틸렌, % 22.1 15.9
프로필렌, % 22.5 28
부텐, % 6.8 11.3
P/E 1 1.8
H2, % 7.1 8.8
메탄, % 3 2.8
NGL+ 에탄 가스, % 7.4 7
코크스 3.3 1.4
본 발명의 제1 양태는 탄화수소 공급물로부터 올레핀을 생산하기 위한 공정에 관한 것으로서, 상기 공정은 상기 탄화수소 공급물로부터 아스팔텐을 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하기 위해 상기 탄화수소 공급물을 용매 탈아스팔트화 유닛(Solvent　Deasphalting Unit;SDA)에 도입하는 단계로서, 상기 SDA는 상기 탄화수소 공급물과 반응하는 용매를 포함하고, 상기 탈아스팔트 오일 스트림은 0.01중량% 내지 18중량%의 아스팔텐을 포함하는, 상기 도입 단계; 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해 시스템에 도입하는 단계; 증기 접촉 분해 유출물을 생성하기 위해 증기 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 상기 증기 접촉 분해 시스템에서 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해하는 단계; 및 상기 증기 접촉 분해 유출물로부터 올레핀을 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 양태는 제1 양태를 포함할 수 있고, 여기서 SDA에서 용매 대 탄화수소 공급 용적비는 2:1 내지 50:1이다.
본 발명의 제3 양태는 제1 또는 제2 양태 중 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 탈아스팔트 오일 스트림은 API(American Petroleum Institute) 비중이 26 내지 52이다.
본 발명의 제4 양태는 제1 내지 제3 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 여기서 탈아스팔트 오일 스트림은 섭씨 550도(℃) 내지 750℃의 반응 온도에서 증기 접촉 분해된다.
본 발명의 제5 양태는 제1 내지 제4 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노 제올라이트 분해 촉매는 나노 ZSM-5 제올라이트, 나노 BEA 제올라이트 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 제6 양태는 제1 내지 제5 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 나노 제올라이트 분해 촉매는 실리카 대 알루미나 몰비가 10:1 내지 200:1이다.
본 발명의 제7 양태는 제1 내지 제6 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 나노 제올라이트 분해 촉매의 결정 크기는 50 나노미터(nm) 내지 600 nm이다.
본 발명의 제8 양태는 제1 내지 제7 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 공정으로부터의 올레핀 수율은 40 몰% 내지 80 몰%이다.
본 발명의 제9 양태는 제1 내지 제8 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 올레핀이 에틸렌, 프로필렌, 부텐 및 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 제10 양태는 제1 내지 제9 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 올레핀은 프로필렌 및 부텐을 포함하고, 프로필렌 대 부텐의 용적비는 0.5 내지 3.0이다.
본 발명의 제11 양태는 제1 내지 제10 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 울트라 탈아스팔트화 유닛으로 도입하여 탈아스팔트 오일 스트림 내의 아스팔텐들의 적어도 일부를 제거하여 울트라 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하고, 여기서 울트라 탈아스팔트 오일 스트림은 울트라 탈아스팔트화 유닛을 빠져나갈 때 100ppm 내지 3000ppm 범위의 아스팔텐 함량을 갖는다.
본 발명의 제12 양태는 제1 내지 제11 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 울트라 탈아스팔트화 유닛은 산화니켈로 코팅된 알루미나, 또는 산화니켈로 코팅된 산화알루미나를 포함하는 흡착 고체 물질을 포함하고, 여기서 산화니켈은 흡착 고체 물질의 적어도 5 내지 30중량%의 양으로 존재한다.
본 발명의 제13 양태는 제1 내지 제12 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 여기서 산화알루미나의 크기는 1 밀리미터(mm) 내지 10 mm이다.
본 발명의 제14 양태는 제1 내지 제12 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 흡착 고체 물질 대 탈아스팔트 오일 스트림의 중량비는 0.001 내지 0.02이다.
본 발명의 제15 양태는 제1 내지 제14 양태 중 임의의 하나를 포함할 수 있고, 탈아스팔트 오일 스트림의 증기 접촉 분해로부터 상류의 가스 응축물과 탈아스팔트 오일 스트림을 혼합하는 단계를 추가로 포함하며, 가스 응축물의 함량은 탈아스팔트 오일 스트림의 5 중량% 내지 25 중량%이다.
본 발명의 제16 양태는 제1 내지 제15 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 탄화수소 공급물을 적어도 저비등점 유분(low boiling point fraction) 및 고비등점 유분으로 분리하는 단계; 고비등점 유분으로부터 아스팔텐을 제거함으로써 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하기 위해 상기 고비등점 유분을 상기 SDA에 도입하는 단계로서, 상기 SDA는 상기 고비등점 유분과 반응하는 용매를 포함하고, 상기 탈아스팔트 오일 스트림은 0.01 중량% 내지 18 중량%를 포함하는, 상기 도입 단계; 및 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 상기 탈아스팔트 오일 스트림의 증기 접촉 분해로부터 상류인 저비등점 유분과 혼합하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 제 17 양태는 제 1 내지 제 16 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 상기 저비등점 유분과 고비등점 유분의 컷 포인트는 93℃ 내지 205℃이다.
본 발명의 제18 양태는 제1 내지 제17 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 여기서 상기 올레핀을 분리하는 단계는 증기 접촉 분해 유출물로부터 가스 유출물 및 액체 유출물을 분리하는 단계를 포함하며, 여기서 가스 유출물은 올레핀, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 또는 이들의 조합을 포함하고; 및 액체 탄화수소 유출물 및 액상 유출물을 액체 유출물로부터 분리하는 단계를 포함하며, 여기서 액체 탄화수소 유출물은 나프타, 등유, 디젤, 진공 경유 또는 이들의 조합을 포함한다.
다음의 청구범위 중 하나 이상은 전환구로서 "여기서"라는 용어를 사용한다는 점에 유의해야 한다. 본 기술을 정의할 목적으로, 이 용어는 구조의 일련의 특성을 설명하는 데 사용되는 개방형 전환 문구로서 청구범위에 도입되었으며 더 일반적으로 사용되는 개방형 서문 용어는 "포함하다"와 같은 방식으로 해석되어야 한다는 것을 유의해야 한다.
특성에 할당된 임의의 2개의 정량적 값은 해당 특성의 범위를 구성할 수 있으며 주어진 특성의 모든 언급된 정량적 값으로부터 형성된 범위의 모든 조합이 본 발명에서 고려된다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 주제를 특정 실시예를 참조하여 상세하게 기술하였지만, 본원에 기술된 다양한 세부사항은 본원에 첨부 각 도면에 특정한 요소가 도시되어 있는 경우에도, 이들 세부사항들이 본원에 기술된 다양한 실시예의 필수 구성요소인 요소와 관련된다는 것을 암시하는 것으로 받아들여져서는 안된다는 점에 유의해야 한다. 오히려, 본원에 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 및 본원에 기술된 다양한 실시예의 해당 범위의 유일한 표현으로 간주되어야 한다. 또한, 첨부된 특허청구범위를 벗어나지 않고 수정 및 변형이 가능함은 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 탄화수소 공급물로부터 올레핀을 생산하기 위한 공정으로서, 상기 공정은:
    상기 탄화수소 공급물로부터 아스팔텐을 제거하여 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하기 위해 상기 탄화수소 공급물을 용매 탈아스팔트화 유닛(Solvent　Deasphalting Unit;SDA)에 도입하는 단계로서, 상기 SDA는 상기 탄화수소 공급물과 반응하는 용매를 포함하고, 상기 탈아스팔트 오일 스트림은 0.01 중량 퍼센트(중량%) 내지 18중량%의 아스팔텐을 포함하는, 상기 도입 단계;
    상기 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해 시스템에 도입하는 단계;
    증기 접촉 분해 유출물을 생성하기 위해 증기 및 나노 제올라이트 분해 촉매의 존재 하에 상기 증기 접촉 분해 시스템에서 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 증기 접촉 분해하는 단계; 및
    상기 증기 접촉 분해 유출물로부터 상기 올레핀을 분리하는 단계를 포함하는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 SDA에서 용매 대 탄화수소 공급 용적비가 2:1 내지 50:1인, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탈아스팔트 오일 스트림이 26 내지 52의 API(American Petroleum Institute) 비중(gravity)을 갖는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈아스팔트 오일 스트림이 550도 섭씨(℃) 내지 750℃의 반응 온도에서 증기 촉매 분해되는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노 제올라이트 분해 촉매가 나노 ZSM-5 제올라이트, 나노 BEA 제올라이트 또는 이들의 조합을 포함하는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노 제올라이트 분해 촉매가 10:1 내지 200:1의 실리카 대 알루미나 몰비를 갖는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노 제올라이트 분해 촉매의 결정 크기가 50 나노미터(nm) 내지 600 nm인, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정으로부터의 올레핀 수율이 40 몰% 내지 80 몰%인, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 올레핀이 프로필렌 및 부텐을 포함하고, 프로필렌 대 부텐의 용적비가 0.5 내지 3.0인, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈아스팔트 오일 스트림 내의 아스팔텐들의 적어도 일부를 제거하여 울트라 탈아스팔트(ultra deasphalting) 오일 스트림을 생성하기 위해, 상기 탈아스팔트 오일 스트림을 울트라 탈아스팔트화 유닛으로 도입하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 울트라 탈아스팔트 오일 스트림은 상기 울트라 탈아스팔트화 유닛을 나갈 때 100(parts per million;ppm) 내지 3000ppm 범위의 아스팔텐 함량을 갖는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 울트라 탈아스팔트화 유닛이 산화니켈로 코팅된 알루미나, 또는 산화니켈로 코팅된 산화알루미나를 포함하는 흡착 고체 물질을 수용하고, 상기 산화니켈이 상기 흡착 고체 물질의 적어도 5 내지 30 중량%의 양으로 제공되는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화알루미나의 크기가 1밀리미터(mm) 내지 10mm인, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착 고체 물질 대 상기 탈아스팔트 오일 스트림의 중량비가 0.001 내지 0.02인, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈아스팔트 오일 스트림을 상기 탈아스팔트 오일 스트림의 증기 접촉 분해로부터의 상류의 가스 응축물과 혼합하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 가스 응축물의 함량은 상기 탈아스팔트 오일 스트림의 5 중량% 내지 25 중량%인, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소 공급물을 적어도 저비등점 유분(low boiling point fraction) 및 고비등점 유분으로 분리하는 단계;
    상기 고비등점 유분으로부터 아스팔텐을 제거함으로써 탈아스팔트 오일 스트림을 생성하기 위해 상기 고비등점 유분을 상기 SDA에 도입하는 단계로서, 상기 SDA는 상기 고비등점 유분과 반응하는 용매를 포함하고, 상기 탈아스팔트 오일 스트림은 0.01 중량% 내지 18 중량%를 포함하는, 상기 도입 단계; 및
    상기 탈아스팔트 오일 스트림을 상기 탈아스팔트 오일 스트림의 증기 접촉 분해로부터 상류의 저비등점 유분과 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 올레핀을 생산하기 위한 공정.
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