KR20230124960A - 개선된 기유 수율을 제공하는 방법 - Google Patents

Abstract

왁스질 탄화수소 공급원료로부터 기유를 제조하는 방법이 제공된다. 방법은 중질 왁스 유분을 회수하기 위해 탈랍 전에 탄화수소 공급원료를 증류 컬럼으로 통과시키는 단계를 포함한다. 그 후 중질 왁스는 허용 가능한 담점을 가진 기유로 더 잘 이성질체화될 수 있는 저비점 화합물로 수소화분해된다. 또한 기유 수율도 개선된다.

Description

개선된 기유 수율을 제공하는 방법

관련 출원에 대한 상호참조

본 출원은 2020년 12월 30일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제17/138,039호에 대해 우선권의 이익을 주장하며, 그 개시 내용 전체가 본원에 포함된다.

왁스질 탄화수소 공급원료에서 고품질 기유의 수율을 개선하는 방법.

현대적인 기계 및 자동차의 운전에 고품질 윤활유는 중요하다. 자동차, 디젤 엔진, 차축, 트랜스미션 및 산업 응용 분야에 사용되는 최종 윤활유는 기유와 하나 이상의 첨가제라는 두 가지의 일반적인 성분으로 이루어진다. 기유는 이러한 최종 윤활유의 주요 구성 요소이며 최종 윤활유의 특성에 크게 기여한다. 일반적으로 몇 가지 기유는 개별 기유와 개별 첨가제의 혼합물을 변화시켜 매우 다양한 최종 윤활유를 제조하는 데 사용된다. 대부분의 원유 분획물은 윤활유 제조에 적합하도록 보통 수준에서 상당한 수준의 업그레이드를 요구한다. 예로서, 고품질 윤활유는 대개 왁스질 공급물로부터 만들어져야 한다. 보통 품질 그리고 저품질 공급 원료들을 업그레이드함으로써 윤활 기유를 생산하는 수많은 방법들이 제안되어 왔다.

탄화수소 공급원료들은 수소화분해[hydrocracking] 또는 수소화이성질체화[hydroisomerization]에 의해 촉매적으로 탈랍될 수 있다. 수소화분해는 일반적으로 중간 증류물 및 보다 경질의 C₄-생성물들과 같이 저분자량의 탄화수소의 생산으로 인한 수율의 손실을 초래하는 반면, 수소화이성질체화는 일반적으로 분해[cracking]의 최소화에 의해 보다 높은 수율을 제공한다.

미국 특허 제8,475,648호는 중질 탄화수소 공급원료를 탈랍하여 윤활 기유를 형성하는 방법 및 촉매를 기술한다. 층상 촉매 시스템이 사용된다. 미국 특허 제8,790,507호를 또한 참조한다. 미국 특허 제8,192,612호는 왁스질 공급물로부터 기유 슬레이트를 제조하는 방법을 기술한다. 전술한 특허의 개시 내용은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.

왁스질 탄화수소 공급원료의 무겁거나 끓는점이 높은 왁스는 기유 공정의 효율성에 문제를 일으킬 수 있으며 기유 공정의 품질에도 영향을 미칠 수 있다. 끓는점이 높은 왁스는 허용 가능한 담점[cloud point]을 가진 기유로 이성질체화되기 어렵다. 일반적인 공정에서 탈랍 공정을 거쳐 얻은 담점이 높은 중질 기유는 고객이 사용하기 전에 재처리해야 한다.

기유 생성물의 수율을 개선하는 것은 업계에 큰 관심사가 될 것이다. 중질 왁스로 인한 문제를 효율적으로 극복하여 수율을 향상시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이 업계의 최대 관심사일 것이다.

왁스질 탄화수소 공급원료로부터 기유를 제조하는 방법이 제공된다. 방법은 중질 왁스 유분[cut]을 회수하기 위해 탈랍 전에 탄화수소 공급원료를 증류 컬럼으로 통과시키는 단계를 포함한다. 그 후 중질 왁스는 허용 가능한 담점[cloud point]을 가진 기유로 더 잘 이성질체화될 수 있는 저비점 화합물로 수소화분해[hydrocracked]된다.

일 구현예에서, 왁스질 탄화수소 공급원료로부터 기유를 제조하는 방법이 제공된다. 방법은 증류 컬럼으로 탄화수소 공급원료를 통과시키고 경질 왁스와 연료 유분, 중경질 왁스 유분 및 중질 왁스 유분을 수집하는 단계를 포함한다. 그 후 중질 왁스는 수소화분해 반응기로 전달되고 수소화분해 생성물은 반응기에서 다시 증류 컬럼으로 전달된다. 일 구현예에서, 수소화분해된 생성물은 제1 증류 컬럼으로 다시 전달된다. 중경질 왁스는 수소화탈랍[hydrodewaxing] 반응기로 전달된다. 일 구현예에서, 수소화탈랍 생성물은 수소화마무리[hydrofinishing] 반응기로 전달된다. 수소화마무리 반응기에서 얻은 생성물은 기유 생성물과 연료 생성물로 분리될 수 있다.

또 다른 구현예에서, 탄화수소 공급원료를 제1 증류 컬럼에 통과시키는 단계 및 경질 왁스와 연료 유분, 중경질 왁스 유분 및 중질 왁스 유분을 수집하는 단계를 포함하는, 왁스질 탄화수소 공급원료로부터 기유를 제조하는 방법이 제공된다. 중질 왁스는 수소화분해 반응기로 전달되고 수소화분해 생성물은 반응기에서 제2 증류 컬럼으로 전달된다. 제2 증류 컬럼에 전달된 수소화분해 생성물은 경질 왁스와 연료 유분, 중경질 왁스 유분 및 중질 왁스 유분으로 분리된다. 일 구현예에서, 제2 증류 컬럼의 중경질 왁스 유분은 제1 증류 컬럼의 중경질 왁스 유분과 결합된다. 결합된 중경질 왁스 유분은 수소화탈랍 반응기로 전달된다. 수소화탈랍 반응기에서 얻은 생성물은 수소화마무리 반응기로 전달되며, 수소화마무리 반응기에서 얻은 생성물은 기유 및 연료 생성물로 분리된다. 제2 증류 컬럼의 중질 왁스 유분은 수소화분해 반응기로 재순환된다.

무엇보다도 본 방법은 공급원료의 중질 왁스로 인해 발생된 문제를 극복하면서 기유 수율을 개선하는 효율적인 방법을 제공한다.

도 1은 2개의 증류 컬럼을 이용하는 구현예에서 중질 왁스가 분리되고 수소화분해[hydrocracked]되는 기유 생성물을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 2는 3개의 증류 컬럼을 이용하는 구현예에서 중질 왁스가 분리되고 수소화분해되는 기유 생성물을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한다.

본 개시에서 사용되는 용어 "왁스질 공급물"은 노멀 파라핀(n-파라핀) 함량이 높은 공급물을 지칭한다. 본 방법 도식의 실행에 유용한 왁스질 공급물은 적어도 40 wt% n-파라핀, 바람직하게는 50 wt% n-파라핀 초과, 보다 바람직하게는 75 wt% n-파라핀 초과 함량을 포함하는 것이 일반적이다. 바람직하게는, 본 방법 도식에서 사용되는 왁스질 공급물은 또한 매우 낮은 수준의 질소 및 황, 일반적으로 결합된 총 질소 및 황이 25 ppm 미만, 바람직하게는 20 ppm 미만일 것이다. 이는 탈랍 전에 수소화처리[hydrotreating]를 통해 달성할 수 있다.

전체 원유, 환원된 원유, 진공탑 잔사유, 합성 원유, 납화유[foots oil], 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 유래 왁스 등을 포함하는 매우 다양한 탄화수소 공급원료가 사용될 수 있다. 일반적인 공급원료는 수소화처리 또는 수소화분해[hydrocracked] 가스유, 수소화처리 윤활유 라피네이트, 브라이트스톡(brightstock), 윤활유 원료, 합성유, 납화유, 피셔-트롭쉬 합성유, 고유동점 폴리올레핀, 노멀 알파올레핀 왁스, 슬랙 왁스, 탈유 왁스 및 미정질 왁스를 포함할 수 있다. 본 방법 도식의 공정에 사용하기에 적합한 다른 탄화수소 공급원료는 예를 들어 가스유 및 진공 가스유; 대기압 증류 공정의 잔사유 분획물; 용매 탈아스팔트화 석유계 잔사유; 셰일유, 순환유; 동식물 유래 지방, 오일 및 왁스; 석유 및 슬랙 왁스; 및 화학 공장 공정에서 생산되는 왁스에서 선택될 수 있다.

일 구현예에서, 탄화수소 공급원료들은 일반적으로 약 0 ℃이상의 유동점[pour point]을 가지며, 약 0 ℃로 냉각시킬 때 고체화되거나, 침전되거나, 그렇지 않으면 고체 미립자를 형성하는 경향을 가지는 왁스질 공급물로 설명될 수 있다. 16개 이상의 탄소 원자를 갖는 직쇄 n-파라핀(단독 또는 약분지쇄 파라핀[slightly branched chain paraffin]만 포함)은 본원에서 왁스로 지칭될 수 있다. 공급원료는 보통 약 350 ℉(177 ℃) 이상에서 비등하는 C₁₀₊공급원료일 수 있다. 대조적으로, 공급원료의 수소화이성질체화[hydroisomerization] 탈랍으로 인해 생성된 본 방법의 기유 생성물은 일반적으로 0 ℃미만, 대체로 약 -12 ℃ 미만, 그리고 종종 약 -14 ℃ 미만의 유동점을 가진다.

본 방법은 가스유, 등유, 및 제트 연료, 윤활유 원료, 난방유, 및 유동점 및 점성이 특정 사양 한도 내에서 유지되어야만 하는 기타 증류 분획물을 포함하는 중간 증류 원료와 같은 왁스질 증류 원료를 처리하는데에도 적합할 수 있다.

본 방법을 위한 공급원료들은 고분자량 n-파라핀 및 약분지형 파라핀에 첨가하여 전형적으로 올레핀 및 나프텐 성분뿐만 아니라 방향족 및 복소환식 화합물을 포함할 수 있다. 본 방법의 경우, 공급물 내 n-파라핀 및 약분지형 파라핀의 분해[cracking] 수준은 엄격하게 제한되어, 생성물 수율 손실을 최소화시키고, 이로 인하여 공급원료의 경제적 가치를 보존한다.

일 구현예에서, 공급원료는 중질 공급물을 포함한다. 본원에서, 용어 "중질[heavy] 공급물"은 탄화수소 공급원료를 지칭하는데 이용될 수 있는데, 여기에서 적어도 약 80%의 성분들의 끓는 점은 약 900 ℉(482 ℃) 초과이다. 본 방법을 실행하기에 적합한 중질 공급물의 예는 중질 중성물(600N) 및 브라이트스톡을 포함한다.

본 방법의 한 양태에 따르면, 광범위한 공급물은 저유동점, 저담점, 낮은 유동-연무스프레드[low pour-cloud spread], 및 고점도 지수를 포함하는 우수한 성능 특징을 가지는 윤활성 기유를 높은 수율로 생산하는 데 이용될 수 있다. 순간 공정[instant process]의 윤활성 기유 생성물의 품질과 수율은 층상 촉매 시스템을 포함하는 수소화이성질체화 촉매의 형성 및 촉매 시스템의 촉매 층의 구성을 포함하는 여러 요인들에 따라 달라질 수 있다.

본 방법에서 왁스질 탄화수소 공급물은 먼저 증류 컬럼으로 전달된다. 당업계에 공지된 임의의 유형의 적합한 증류 컬럼을 사용하여 공급물을 다양한 유분[cut]으로 분리할 수 있다. 유분에는 중질 왁스 유분이 포함될 것이다. 일 구현예에서, 중질 왁스 유분은 약 1050 ℉(565 ℃) 이상에서 비등하는 성분을 포함한다. 원하는 경우 유분 온도를 변경할 수 있다. 중경질 왁스 유분도 분리될 것이다. 일 구현예에서, 중경질 왁스 유분은 약 600 ℉(315 ℃) 내지 약 1050 ℉(565 ℃) 범위에서 비등하는 성분을 포함한다. 다시, 온도 범위는 600 ℉(315 ℃) 내지 1050 ℉(565 ℃)의 일반 범위 내에서 원하는 임의의 온도 범위로 변경 및 조정될 수 있다. 예를 들어, 중경질 유분은 약 700 ℉(371 ℃) 내지 약 1050 ℉(565 ℃) 범위에서 비등하는 화합물을 취할 수 있다. 또는 중경질 유분은 700 ℉(371 ℃) 내지 약 900 ℉(482 ℃) 범위의 비등하는 성분일 수 있다. 중경질 유분 범위는 궁극적으로 원하는 생성물에 따라 조정될 수 있다. 온도 범위가 다른, 하나 이상의 중질 유분도 취할 수 있다. 그 후 경질 왁스 유분과 연료 유분을 회수할 수 있다. 이 유분은 적어도 600 ℉(315 ℃) 이하에서 비등하는 성분을 포함할 수 있다. 하지만 이 유분은 항상 원하는 온도 범위[예: 700 ℉(371 ℃) 이하]로 조정될 수 있다.

증류 컬럼의 유형은 당업계에 공지된 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 컬럼은 충전형 컬럼 또는 트레이형 컬럼일 수 있다. 충전형 증류 컬럼에서, 수직 타워는 세라믹 라시히 링(raschig ring), 세라믹 새들(saddle) 또는 강철 폴 링(pall ring)이 있는 섹션으로 채워져 있다. 컬럼 하단의 리보일러(reboiler)는 컬럼에 열을 추가한다. 트레이형 컬럼은 충전형 컬럼과 동일한 원리로 작동된다. 그러나 트레이형 컬럼은 충전재를 사용하는 대신 타워 내 다양한 높이에 위치한 트레이를 사용한다. 트레이형 컬럼은 생성물의 다단 분리를 용이하게 한다. 또한, 컬럼은 진공 증류 컬럼일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 모든 증류 컬럼은 휘발성의 차이에 따라 공급물을 상이한 화학 성분으로 분리하는 원리로 작동된다.

일 구현예에서, 증류 칼럼에서 중질 왁스 유분은 수소화분해 반응기로 전달된다. 임의의 적합한 수소화분해 작업을 수행할 수 있다. 수소화분해기 내의 촉매는 임의의 공지된 수소화분해 촉매로부터 선택될 수 있다. 수소화분해 조건은 일반적으로 175 ℃내지 485 ℃범위의 온도, 1 내지 100의 수소 대 탄화수소 충전물의 몰비, 0.5 내지 350 bar 범위의 압력, 및 0.1 내지 30의 범위에서 액체 시간당 공간 속도[liquid hourly space velocity, LHSV]를 포함한다.

중질 왁스는 수소화분해 반응기에서 더 작은 분자로 분해된다. 이들 더 작은 분자는 증류 컬럼으로, 일 구현예에서 중질 왁스 유분이 취해졌던 증류 컬럼으로 전달된다. 그 후 더 작은 분자는 일반적으로 중경질 왁스 유분의 증류 컬럼[예: 600 ℉ 내지 1050 ℉(315 ℃ 내지 565 ℃)]에서 전달된다. 그 결과 허용 가능한 기유의 수율이 증가하고 전체 공정의 효율성이 개선된다.

증류 컬럼에서의 중경질 왁스 유분은 탈랍 반응기로 전달된다. 탈랍 반응기로 전달되는 중경질 왁스는 공급물에서 얻은 원래의 중경질 왁스 유분 탄화수소와 중질 왁스를 수소화분해하여 생성된 중경질 왁스 유분 탄화수소를 포함한다. 따라서 허용 가능한 담점 기유의 최종 수율이 증가한다. 재처리가 필요한, 고담점을 가진 중질 기유 제조를 피하게 된다.

임의의 경질 왁스 및/또는 연료 유분은 일반적으로 약 600 ℉(315 ℃) 미만에서 비등하는 성분을 포함할 것이다. 경질 왁스와 연료는 정제소에서 추가 가공처리를 위해 전달될 수 있다.

또 다른 구현예에서, 왁스질 탄화수소 공급원료는 제1 증류 컬럼으로 전달된다. 이 제1 증류 컬럼은 더 많진 않더라도, 중질 왁스 유분, 중경질 왁스 유분, 및 경질 왁스 유분 및/또는 연료 유분을 포함하는 최소 3개 이상의 유분을 생성한다. 이전에 논의된 중질 왁스 유분은 약 1050 ℉(565 ℃) 이상에서 비등하는 성분을 포함하고 중경질 왁스 유분은 약 600 ℉(315 ℃) 내지 약 1050 ℉(565 ℃)범위에서 비등하는 성분을 포함하며, 경질 왁스 유분과 연료 유분은 약 600 ℉ 이하에서 비등하는 성분을 포함하는 것이 일반적이다. 물론 이러한 특정 유분 온도는 위에서 설명한 것처럼 원하는 대로 다소 달라질 수 있다. 변화량은 당업계의 기술 범위 내에 있다.

중질 왁스 유분은 수소화분해 반응기로 전달된다. 반응기에서 얻은 수소화분해 생성물은 제1 증류 컬럼과 다른 제2 증류 컬럼으로 전달된다. 제2 증류 컬럼에서 중경질 왁스 유분이 얻어진다. 이 중경질 왁스 유분은 제1 증류 컬럼에서 얻은 중경질 왁스 유분으로 전달되어 결합될 수 있다. 결합된 중경질 왁스 유분은 그 후 수소화탈랍[hydrodewaxing] 반응기로 전달된다. 중질 왁스 유분도 제2 증류 컬럼에서 수집될 수 있다. 이 중질 왁스 유분은 정제소 전체에서 추가로 처리될 수 있거나, 바람직한 구현예에서 더 작은 분자로의 추가의 수소화분해를 위해 수소화분해 반응기로 재순환될 수 있다. 연료를 포함한 경질 왁스 유분이 수집되어 추가 가공처리에 전달될 수 있다.

탈랍 반응기 내에서, 수소화처리된 공급원료를 제공하기 위하여, 수소화처리 구역 또는 보호층에서 수소화처리 조건하에 중경질 왁스 공급물은 수소화처리 촉매에 먼저 접촉될 수 있다. 보호층에서 공급원료에 수소화처리 촉매를 접촉시키는 것은 공급원료 내에 방향족을 효과적으로 수소화[hydrogenate]하고, 공급물로부터 N- 및 S-를 함유하는 화합물들을 제거하여, 촉매 시스템의 제1 및 제2 수소화이성질체화 촉매들을 보호할 수 있게 한다. "방향족을 효과적으로 수소화한다"는 것은 수소화처리 촉매가 공급원료의 방향족 함량을 적어도 약 20% 감소시킬 수 있다는 것을 의미한다. 수소화처리된 공급원료는 일반적으로 적어도 약 20%의 왁스 함량을 가지는 C₁₀₊ n-파라핀 및 약분지형 이소파라핀을 포함할 수 있다.

본 방법에 유용한 수소화이성질체화 촉매는 대체적으로 촉매 활성 수소화 금속을 함유할 것이다. 촉매 활성 수소화 금속의 존재는 생성물 개선, 특히 VI 및 안정성으로 이어진다. 전형적인 촉매 활성 수소화 금속은 크롬, 몰리브덴, 니켈, 바나듐, 코발트, 텅스텐, 아연, 백금 및 팔라듐을 포함한다. 금속 백금 및 팔라듐이 특히 바람직하고, 백금이 가장 특히 바람직하다. 백금 및/또는 팔라듐이 사용되는 경우 활성 수소화 금속의 총량은 일반적으로 총 촉매의 0.1 wt% 내지 5 wt% 범위이며, 대개는 0.1 wt% 내지 2 wt%이다.

내화 산화물 지지체는 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 마그네시아, 티타니아 및 이들의 조합을 포함하는 촉매에 통상적으로 사용되는 산화물 지지체로부터 선택될 수 있다.

본 방법이 수행되는 조건은 일반적으로 약 390 ℉ 내지 약 800 ℉(199 ℃ 내지 427 ℃) 범위 내의 온도를 포함할 것이다. 일 구현예에서, 수소화이성질체화 탈랍 조건들은 약 550 ℉ 내지 약 700 ℉(288 ℃ 내지 371 ℃) 범위의 온도를 포함할 것이다. 추가 구현예에서, 이 온도는 약 590 ℉ 내지 약 675 ℉(310 ℃ 내지 357 ℃) 범위일 수 있다. 총 압력은 약 500 내지 약 3000 psig(0.10 내지 20.68 MPa) 범위, 전형적으로 약 750 내지 약 2500 psig(0.69 내지 17.24 MPa) 범위 일 수 있다.

전형적으로, 본 발명의 탈랍 공정 동안 촉매 시스템/반응기로의 공급 속도는 약 0.1 내지 약 20 h.sup.-1 LHSV, 대개는 약 0.1 내지 5 h.sup.-1 LHSV의 범위일 수 있다. 일반적으로, 본 탈랍 공정들은 수소 존재하에 수행된다. 전형적으로, 수소 대 탄화수소 비율은 탄화수소 배럴당 약 2000 내지 약 10,000의 표준 입방 피트[standard cubic feet] H₂ 가스, 대개는 탄화수소 배럴당 약 2500 내지 약 5000의 표준 입방 피트 H₂가스 범위 내에 있을 수 있다.

일 구현예에서, 본 방법은 예를 들어 탈랍 반응기에서 층상 촉매 시스템을 사용하여 왁스질 공급물로부터의 기유 생산을 제공한다. 층상 촉매 시스템은 제1 및 제2 수소화이성질체화 촉매를 포함할 수 있는데, 여기에서 제1 수소화이성질체화는 제2 수소화이성질체화 촉매의 상류에 배치될 수 있다. 제1 수소화이성질체화 촉매는 n-파라핀의 이성질체화를 위한 제1 수준의 선택성을 보유하고, 제2 수소화이성질체화 촉매는 n-파라핀의 이성질체화를 위한 제2 수준의 선택성을 보유할 수 있다. 일 구현예에서, 제1 및 제2 수준의 선택성은 동일하거나 적어도 실질적으로 동일할 수 있다. 본 방법에 따른 층상 촉매 시스템은 종래의 탈랍 공정 및 촉매와 비교하여 우수한 결과를 제공할 수 있다.

위의 반응 조건들은 임의의 수소화처리 구역의 수소화처리 조건들뿐만 아니라 수소화이성질체화 조건들에도 적용할 수 있다. 반응기 온도 및 기타 공정 매개변수들은 요인들, 예를 들어, 이용된 탄화수소 공급원료의 성질 및 기유 생성물의 바람직한 특징들(예를 들면, 유동점, 담점, VI) 및 수율과 같은 요인들에 따라 다를 수 있다.

연료 생성물과 다양한 등급의 기유를 분리하기 전에 탈랍 반응에서의 생성물을 먼저 수소화마무리[hydrofinishing] 구역으로 보낼 수 있다. 이러한 수소화마무리는 당업계에 공지된 대로 수소화 촉매의 존재하에서 수행될 수 있다. 수소화마무리에 이용되는 수소화 촉매는 알루미나 지지체 상에서 예를 들어, 백금, 팔라듐, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 수소화마무리는 약 350 ℉ 내지 약 650 ℉(176 ℃ 내지 343 ℃) 범위의 온도 및 약 400 psig 내지 약 4000 psig(2.76 내지 27.58 1 MPa) 범위의 압력에서 수행될 수 있다. 윤활유 생산을 위한 수소화마무리는 예를 들어 미국 특허 제3,852,207호에 기재되어 있으며, 개시 내용은 참조로 본원에 포함된다.

탈랍 반응기에서 얻은 생성물 또는 수소화마무리 반응기에서 얻은 생성물은 기유 생성물 및 연료 생성물로의 분리를 위해 전달될 수 있다. 일반적으로 분리는 증류 컬럼에서 달성된다. 증류 컬럼에서 회수된 기유에는 다양한 기유 등급이 포함될 것이다. 증류 타워에서 회수된 일반적인 기유 등급에는 XXLN, XLN, LN 및 MN이 포함되지만 반드시 이에 제한되지는 않는다. 본 개시에서 언급될 때 XXLN 등급의 기유는 100 ℃에서 약 1.5 cSt 내지 약 3.0 cSt, 바람직하게는 약 1.8 cSt 내지 약 2.3 cSt의 동점도를 갖는 기유이다. XLN 등급의 기유는 100 ℃에서 약 1.8 cSt 내지 약 3.5 cSt, 바람직하게는 약 2.3 cSt 내지 약 3.5 cSt의 동점도를 가질 것이다. LN 등급의 기유는 100 ℃에서 약 3.0 cSt 내지 약 6.0 cSt, 바람직하게는 약 3.5 cSt 내지 약 5.5 cSt의 동점도를 가질 것이다. MN 등급의 기유는 100 ℃에서 약 5.0 cSt 내지 약 15.0 cSt, 바람직하게는 약 5.5 cSt 내지 약 10.0 cSt의 동점도를 가질 것이다. 다양한 기유 등급 외에도 디젤 생성물도 진공 타워에서 회수될 수 있다.

생성물 슬레이트의 일부로 제조/분리된 디젤 연료는 일반적으로 약 65 ℃(약 150 ℃) 내지 약 400 ℃(약 750 ℃), 전형적으로 약 205 ℃(약 400 ℉) 내지 약 315 ℃(약 600 ℉) 사이의 비등 범위를 가질 것이다.

도면들을 검토하면 본 방법의 추가 설명을 얻을 수 있다. 도면은 특정 구현예들을 설명하지만 제한적이지 않은 것으로 의도된다.

도 1은 2개의 증류 컬럼이 사용되는 기유 공정을 도시한다. 벌크(bulk) 왁스 공급물(1)은 펌프(2)에 의해 증류 컬럼(3)으로 펌핑된다. 3개의 분리된 유분이 도 1에 나타나는데, 이들은 중질 왁스 유분(4), 중경질 왁스 유분(5) 및 경질 왁스와 연료 유분(6)이다. 중질 왁스(4)는 (7)을 통해 수소화분해 반응기(8)로 전달된다. 수소화분해 반응기는 통상적인 조건하에서 및 통상적인 수소화분해 촉매의 존재하에서 실행될 수 있다. 수소(9)는 반응기에 첨가된다.

생성물이 더 작고 분해된 분자를 포함하는 수소화분해 반응기(8)에서 얻은 생성물은 도관(25)을 통해 고압 분리기(10)를 통과한다. 분리기는 액체 생성물로부터 H₂를 분리하고, H₂는 H₂압축기(26) 및 도관(11)을 통해 다시 수소화분해 반응기(8)로 재순환될 수 있다. 수소화분해된 생성물은 도관(12)을 통해 다시 증류 컬럼(3)으로 전달되며, 중경질 왁스 유분(5)을 보충하는 대부분의 생성물과 함께 다시 분리된다. 최종 결과는 허용가능한 담점 기유의 수율이 증가되는 것이다.

중경질 왁스(5)는 도관(13)을 통해 수소화탈랍 반응기(14)로 전달된다. 수소(15)는 반응기(14)에 첨가된다. 반응기(14)에서 생성된 생성물은 도관(16)을 통해 수소화마무리 반응기(17)로 전달된다. 반응기(17)에서 얻은 생성물은 도관(18)을 통해 고압 분리기(19)로 전달되며, 이는 수소화마무리된 기유 생성물로부터 H₂를 분리한다. H₂는 H₂압축기(27) 및 도관(20) 및 (21)을 통해 수소화탈랍 반응기로 재순환될 수 있다. 수소화마무리된 생성물은 도관(22)을 통해 증류 컬럼(23)으로 전달된다. 이 컬럼은 생성물을 연료와 다양한 등급의 수소화마무리된 기유로 분리한다.

도 2는 3개의 증류 컬럼이 사용되는 기유 공정을 도시한다. 벌크 왁스 공급물(30)은 펌프(31)에 의해 도관(32)을 통해 증류 컬럼(33)으로 펌핑된다. 3개의 분리된 유분이 도 2에 나타나는데, 이들은 중질 왁스 유분(34), 중경질 왁스 유분(35), 및 경질 왁스와 연료 유분(36)이다. 중질 왁스(34)는 도관(37)을 통해 수소화분해 반응기(38)로 전달된다. 반응기(38)는 통상적인 조건하에서 통상적인 수소화분해 촉매의 존재하에서 실행될 수 있다. 수소(39)는 반응기에 첨가된다.

반응기(38)에서 얻은 생성물은 도관(60)을 통해 고압 분리기(40)를 통과한다. H₂는 분리되어 H₂압축기(61) 및 도관(41)을 통해 반응기(38)로 재순환된다. H₂로부터 분리된 수소화분해된 생성물은 그 후 도관(42)을 통해 제2 증류 컬럼(43)으로 전달된다. 컬럼(43)은 3개의 분리된 유분, 즉 경질 왁스 유분(44), 중경질 왁스 유분(45), 및 중질 왁스 유분을 분리하는 것으로 도시되어 있으며, 중질 유분은 도관(46)을 통해 추가 분해를 위해 수소화분해 반응기(38)로 다시 재순환된다.

중경질 왁스(45)는 컬럼(33)으로부터의 중경질 왁스 유분(35)과 결합하기 위해 도관(47)을 통해 전달된다. 그 후 결합된 유분은 도관(48)을 통해 수소화탈랍 반응기(49)로 전달된다. 수소(50)가 반응기(49)에 첨가된다. 반응기(49)에서 얻은 생성된 생성물은 도관(51)을 통해 수소화마무리 반응기(52)로 전달된다. 반응기 (52)에서 얻은 생성물은 도관(53)을 통해 고압 분리기(54)로 전달되며, 이는 수소화마무리된 기유 생성물로부터 H₂를 분리한다. H₂는 H₂압축기(62) 및 도관(55) 및 (56)을 통해 수소화탈랍 반응기(49)로 재순환될 수 있다. 수소화마무리된 생성물은 도관(57)을 통해 증류 컬럼(58)으로 전달된다. 이 컬럼은 생성물을 연료와 다양한 등급의 수소화마무리된 기유로 분리한다.

본 개시에서 사용된 단어 "포함하다" 또는 "포함하는"은 명명된 요소의 포함을 의미하지만 반드시 다른 명명되지 않은 요소를 배제하는 것은 아님을 의미하는 개방형 전이부로 의도된다. "본질적으로 이루어지다" 또는 "본질적으로 이루어진"이라는 어구는 조성물에 대한 임의의 본질적인 의미의 다른 요소를 배제하는 것을 의미하도록 의도된다. "이루어진" 또는 "이루어지다"라는 어구는 미량의 불순물만을 제외하고 인용된 요소를 제외한 모든 것을 배제함을 의미하는 전이부로 의도된다.

본원의 교시 및 실시예에 비추어 본 발명의 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명은 하기의 청구항의 범위 안에서, 본원에서 구체적으로 설명되고 예시된 것과는 다른 방식으로 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시에 인용된 모든 간행물은 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로서 포함된다.

Claims (25)

1. 왁스질 탄화수소 공급원료로부터 기유를 제조하는 방법으로서,
   a) 상기 탄화수소 공급원료를 증류 컬럼에 통과시켜 경질 왁스와 연료 유분[cut], 중경질 왁스 유분 및 중질 왁스 유분을 수집하는 단계;
   b) 상기 중질 왁스를 수소화분해[hydrocracking] 반응기로 전달하고 수소화분해 생성물을 상기 반응기에서 증류 컬럼으로 전달하는 단계; 및
   c) 상기 중경질 왁스를 수소화탈랍[hydrodewaxing] 반응기로 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 중질 왁스 유분은 약 1050 ℉(565 ℃) 이상에서 비등하는 성분을 포함하는, 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 중경질 왁스 유분은 약 600 ℉(315 ℃) 내지 약 1050 ℉(565 ℃)에서 비등하는 성분을 포함하는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 중경질 왁스 유분은 약 700 ℉(371 ℃) 내지 약 1050 ℉(565 ℃)에서 비등하는 성분을 포함하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 경질 왁스와 연료 유분은 디젤 연료를 포함하는, 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 경질 왁스와 연료 유분은 약 600 ℉(315 ℃) 이하에서 비등하는 성분을 포함하는, 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 경질 왁스와 연료 유분은 추가 가공처리로 전달되는, 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 수소화분해 생성물은 a)의 상기 증류 컬럼으로 전달되는, 방법.
9. 제1항에 있어서, 수소화탈랍 생성물은 수소화마무리[hydrofinishing] 반응기로 전달되는, 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 수소화마무리 반응기의 상기 생성물은 기유 생성물과 연료 생성물로 분리되는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 수소화마무리 반응기에서 얻은 상기 생성물을 연료 생성물 및 다양한 등급의 기유 생성물로 분리하기 위해, 상기 생성물이 제2 증류 컬럼으로 전달되는, 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 다양한 등급의 기유 생성물은 XLN, LN 및 MN 등급의 기유를 포함하는, 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 중경질 왁스 유분은 상기 수소화탈랍 반응기에서 수소화탈랍 전에 수소화처리[hydrotreated]되는, 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 수소화탈랍 반응기는 층상 촉매 시스템을 포함하는, 방법.
15. 왁스질 탄화수소 공급원료로부터 기유를 제조하는 방법으로서,
    a) 상기 탄화수소 공급원료를 증류 컬럼에 통과시켜 경질 왁스와 연료 유분, 중경질 왁스 유분 및 중질 왁스 유분을 수집하는 단계;
    b) 상기 중질 왁스를 수소화분해 반응기로 전달하고 수소화분해 생성물을 상기 반응기에서 a)의 상기 증류 컬럼으로 전달하는 단계; 및
    c) 상기 중경질 왁스를 수소화탈랍 반응기로 전달하고 수소화탈랍 생성물을 상기 반응기에서 수소화마무리 반응기로 전달하는 단계; 및
    d) 상기 수소화마무리 반응기의 생성물을 기유 생성물과 연료 생성물로 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
16. 왁스질 탄화수소 공급원료로부터 기유를 제조하는 방법으로서,
    a) 상기 탄화수소 공급원료를 제1 증류 컬럼에 통과시켜 경질 왁스와 연료 유분, 중경질 왁스 유분 및 중질 왁스 유분을 수집하는 단계;
    b) 상기 중질 왁스를 수소화분해 반응기에 전달하고 수소화분해 생성물을 상기 반응기에서 제2 증류 컬럼으로 전달하는 단계; 및
    c) 상기 제2 증류 컬럼으로 전달된 상기 수소화분해 생성물을 경질 왁스와 연료 유분, 중경질 왁스 유분, 및 중질 왁스 유분으로 분리하는 단계;
    d) 상기 제2 증류 컬럼의 상기 중경질 왁스 유분과 a)의 상기 제1 증류 컬럼의 상기 중경질 왁스 유분을 결합하여, 결합된 중경질 왁스 유분을 수소화탈랍 반응기로 전달하는 단계;
    e) 상기 수소화탈랍 반응기에서 생성물을 수집하여 수소화마무리 반응기로 전달하는 단계;
    f) 상기 수소화마무리 반응기에서 얻은 생성물을 기유와 연료 생성물로 분리하는 단계; 및
    g) c)의 상기 제2 증류 컬럼에서 얻은 상기 중질 왁스 유분을 상기 수소화분해 반응기로 재순환시키는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 수소화마무리 반응기에서 얻은 상기 생성물을 연료 생성물 및 다양한 등급의 기유 생성물로 분리하기 위해, 상기 생성물이 제3 증류 컬럼으로 전달되는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 다양한 등급의 기유 생성물은 XLN, LN 및 MN 등급의 기유를 포함하는, 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 제1 증류 컬럼 및 상기 제2 증류 컬럼의 상기 중질 왁스 유분은 약 1050 ℉(565 ℃) 이상에서 비등하는 성분을 포함하는, 방법.
20. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 증류 컬럼의 상기 중경질 왁스 유분은 약 600 ℉(315 ℃) 내지 약 1050 ℉(565 ℃) 범위에서 비등하는 성분을 포함하는, 방법.
21. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 증류 컬럼의 상기 경질 왁스와 연료 유분은 디젤 연료를 포함하는, 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 경질 왁스와 연료 유분은 약 600 ℉(315 ℃) 이하에서 비등하는 성분을 포함하는, 방법.
23. 제21항에 있어서, 상기 경질 왁스와 연료 유분은 추가 가공처리로 전달되는, 방법.
24. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 증류 컬럼에서 얻은 상기 결합된 중경질 왁스 유분은 상기 수소화탈랍 반응기에서 수소화탈랍하기 전에 수소화처리되는, 방법.
25. 제16항에 있어서, 상기 수소화탈랍 반응기는 층상 촉매 시스템을 포함하는, 방법.