KR20230128549A

KR20230128549A - 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 공정및 시스템

Info

Publication number: KR20230128549A
Application number: KR1020237027090A
Authority: KR
Inventors: 기혁 최; 모하메드 에스. 알도사리; 압둘라 티. 알라브둘하디
Original assignee: 사우디 아라비안 오일 컴퍼니
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-09-05
Also published as: JP2024504568A; EP4259755A1; US11926801B2; WO2022164966A1; US20220235283A1

Abstract

본 개시내용의 실시예는 용매 탈아스팔트(SDA) 유닛을 통해 잔류물을 분리하는 단계로서, SDA 유닛은 잔류물을 아스팔텐 피치와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림으로 분리하는 아스팔텐 분리기, 및 후속적으로 탈아스팔트 오일(DAO) 및 수지를 포함하는 스트림을 별도의 DAO 및 수지 스트림으로 분리하는 수지 분리기를 포함하는, 상기 잔류물 분리 단계, 업그레이드된 수지 스트림을 생산하기 위해 상기 수지 스트림을 SCW로 처리하는 단계, 및 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 업그레이드된 수지 스트림의 일부 및 DAO 스트림을 하이드로프로세싱하는 단계를 포함하는, 상압 잔류물 또는 업그레이드 진공 잔류물을 포함하는 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하는 방법에 관한 것이다.

Description

잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 공정 및 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 그 전체 내용이 참조에 의해 본 개시내용에 통합되는, "PROCESSES AND SYSTEMS FOR PRODUCING UPGRADED PRODUCT FROM RESIDUE"라는 명칭으로 2021년 1월 28일자 출원된 미국 특허 출원 제17/160,699호에 대해 우선권을 주장한다.

본 개시내용의 실시예는 일반적으로 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 공정 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 용매 탈아스팔트(SDA) 공정은 잔류유로부터 가치있는 성분을 추출하는 목적을 위해 정유소에 의해 이용된다. 종래의 SDA 공정에서, 잔류유는 탄화수소 용매를 사용하는 것에 의해 탈아스팔트 오일(DAO)과 아스팔텐 피치(asphaltene pitch)로 분리된다. 일반적인 용매는 가벼운 파라핀계 용매(3 내지 5 범위의 탄소수)이다. 아스팔텐의 높은 극성 및 높은 분자량은 파라핀계 용매에서 낮은 용해도를 초래한다. 따라서, SDA 공정에서 이용되는 용매는 아스팔텐 피치를 침전시킬 수 있으며, SDA 공정은 잔류유로부터 DAO를 분리한다. 잔류유가 그 높은 금속 함유량과 큰 분자의 불활성으로 인해 촉매 하이드로프로세싱(catalytic hydroprocessing)에 의해 처리될 수 없지만, 잔류유로부터 분리된 DAO는 촉매 하이드로프로세싱을 위해, 낮은 금속 함유량과 같은 허용 가능한 품질을 가진다. 따라서, SDA 공정은 잔류유를 위한 주요 업그레이드 공정 중 하나로서 오랫동안 산업계에서 이용되어 왔다.

그러나, SDA 공정은 아스팔텐 피치로의 잔류유의 상당 부분을 거부한다. 후속 하이드로프로세싱을 위한 DAO의 특정 품질을 유지하기 위해, DAO의 액체 수율은 통상적으로 80 wt% 이하여야만 한다. 반대로, 액체 수율이 80% 이상인 하이드로프로세싱 DAO는 시장성 있는 연료 및 화학적 공급원료를 얻기 위해 400℃ 이상의 온도, 20 ㎫ 이상의 수소 압력과 같은 가혹한 조건에서 수행되어야만 한다. 대부분의 경우에, 정유 공장은 최종 제품의 생산을 극대화하는 동시에 하이드로프로세싱의 운영 비용을 최소화하기 위해 DAO의 액체 수율을 최적화하고 있다. 따라서, 대부분의 종래의 SDA 공정에서, DAO 수율은 다음과 같은 하이드로프로세싱 유닛에 의해 제한된다.

즉, 대안적인 SDA 공정은 잔류유를 DAO, DAO의 말단 분획으로서 간주되는 수지, 및 아스팔텐 피치 스트림으로 분리한다. 수지는 DAO보다 높은 불순물 함유량 및 높은 끓는점 범위를 가질지라도, 하이드로프로세싱에 의해 처리될 수 있다. 그러나, 수지는 가혹한 조건을 이용하지 않고는 단독으로 하이드로프로세싱에 의해 처리될 수 없다.

따라서, 낮은 가치의 아스팔텐 피치의 생성을 최소화하면서 온화한 하이드로프로세싱 조건을 사용하여 잔류물을 업그레이드하기 위한 개선된 시스템 및 공정에 대한 지속적인 요구가 있다. 본 개시내용의 실시예는 잔류유로부터 수지 스트림을 분리하고, 하이드로프로세싱 전에 초임계수(SCW)로 수지 스트림을 처리하는 것에 의해 이러한 요구를 충족시킨다. SCW 처리 수지는 온화한 하이드로프로세싱 조건에서 하이드로프로세싱되어, 시장성 있는 업그레이드 제품의 수율을 높이는 동시에 아스팔텐 피치의 생성을 최소화할 수 있다.

본 개시내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 상압 잔류물 또는 업그레이드 진공 잔류물(vacuum residue upgrading)을 포함하는 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하는 공정은 SDA 유닛을 통해 잔류물을 분리하는 단계로서, 상기 SDA 유닛은 상기 잔류물을 아스팔텐 피치와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림으로 분리하는 아스팔텐 분리기, 및 상기 DAO 및 수지를 포함하는 스트림을 별도의 DAO 및 수지 스트림으로 후속적으로 분리하는 수지 분리기를 포함하는, 상기 잔류물 분리 단계, 업그레이드된 수지 스트림을 생산하기 위해 상기 수지 스트림을 SCW로 처리하는 단계, 및 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 업그레이드된 수지 스트림의 일부 및 DAO 스트림을 하이드로프로세싱하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 하나 이상의 다른 양태에 따르면, 상압 잔류물 또는 업그레이드 진공 잔류물을 포함하는 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 시스템은 상기 잔류물을 분리하도록 작동 가능한 SDA 유닛으로서, 상기 잔류물을 아스팔텐 피치와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림으로 분리하는 아스팔텐 분리기, 및 DAO 및 수지를 포함하는 스트림을 별도의 DAO 및 수지 스트림으로 후속적으로 분리하는 수지 분리기를 포함하는, 상기 SDA 유닛; SDA 유닛 하류에 있으며, 업그레이드된 수지 스트림을 생산하기 위해 수지 스트림을 초임계수로 처리하도록 작동 가능한 SCW 유닛; 및 SCW 유닛 하류에 있는 하이드로프로세싱 유닛을 포함하며, 상기 하이드로프로세싱 유닛은 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 업그레이드된 수지 스트림의 일부 및 DAO 스트림을 하이드로프로세싱하도록 작동 가능하다.

설명된 실시예의 추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명뿐만 아니라 이어지는 도면 및 청구범위를 포함하여, 설명된 실시예를 실시하는 것에 의해 해당 설명으로부터 당업자에게 쉽게 자명하거나 인식될 것이다.

본 개시내용의 특정 실시예에 대한 다음의 상세한 설명은 유사한 구조가 유사한 도면 부호로 표시된 다음의 도면과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따라서 업그레이드 잔류물(residue upgrading)로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 시스템 및 공정의 개략도이며;
도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따라서 업그레이드 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 또 다른 시스템 및 공정의 개략도이다.

도 1 및 도 2의 단순화된 개략도 및 설명을 설명하기 위해, 이용될 수 있고 특정 화학 처리 작업 기술에 대한 당업자에게 널리 공지된 수 많은 밸브, 온도 센서, 압력 센서, 전자 제어기, 펌프 등이 포함되지 않는다. 또한, 예를 들어 공기 공급 장치, 열교환기, 서지 탱크, 압축기 또는 기타 관련 시스템과 같이 화학 처리 작업에 종종 포함되는 첨부된 구성요소는 설명되지 않는다. 이들 구성요소는 개시된 본 실시예의 사상 및 범위 내에 있다는 것이 공지될 것이다. 그러나, 본 개시내용에서 설명된 것과 같은 동작 구성요소가 본 개시내용에서 설명된 실시예에 추가될 수 있다.

도면에서의 화살표는 공정 스트림을 나타낸다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 화살표는 2개 이상의 시스템 구성요소 사이에서 공정 증기를 수송하는 역할을 할 수 있는 수송 라인을 동등하게 나타낼 수 있다. 추가적으로, 시스템 구성요소에 연결되는 화살표는 각각의 주어진 시스템 구성요소의 입구 또는 출구를 한정한다. 화살표 방향은 일반적으로 화살표로 표시된 물리적 수송 라인 내에 수용된 스트림의 물질의 주요 이동 방향과 일치한다. 또한, 2개 이상의 시스템 구성요소를 연결하지 않는 화살표는 도시된 시스템을 빠져나가는 제품 스트림 또는 도시된 시스템으로 유입되는 시스템 유입 스트림을 나타낸다. 제품 스트림은 수반되는 화학 처리 시스템에서 추가로 처리되거나 최종 제품으로서 상업화될 수 있다. 시스템 유입 스트림은 수반되는 화학 처리 시스템으로부터 수송되는 스트림일 수 있거나 또는 미처리 공급원료 스트림일 수 있다. 일부 화살표는 시스템으로 다시 재순환되는 시스템 구성요소의 유출물 스트림인 재순환 스트림을 나타낼 수 있다. 그러나, 임의의 제시된 재순환 스트림은 일부 실시예에서 동일한 물질의 시스템 유입 스트림에 의해 대체될 수 있고, 재순환 스트림의 일부가 시스템 생성물로서 시스템을 나갈 수 있음을 이해해야 한다.

추가적으로, 도면에서의 화살표는 하나의 시스템 구성요소로부터 다른 시스템 구성요소로 스트림을 수송하는 공정 단계를 개략적으로 묘사할 수 있다. 예를 들어, 하나의 시스템 구성요소로부터 다른 시스템 구성요소를 가리키는 화살표는 시스템 구성요소 유출물을 다른 시스템 구성요소로 "전달"하는 것을 나타낼 수 있으며, 여기에는 하나의 시스템 구성요소로부터 "빠져나가"거나 "제거"되고 해당 제품 스트림의 내용물을 다른 시스템 구성요소에 "도입"하는 공정 스트림의 내용물을 포함할 수 있다.

2개 이상의 라인이 도 1 및 도 2의 도식적 흐름도에서 교차할 때 2개 이상의 공정 스트림이 "혼합" 또는 "결합"된다는 것을 이해해야 한다. 혼합 또는 결합은 또한 동일한 반응기, 분리 디바이스 또는 기타 시스템 구성요소에 두 스트림을 직접 도입하는 것에 의해 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 스트림이 분리 유닛 또는 반응기에 들어가기 직전에 결합되는 것으로 묘사될 때, 일부 실시예에서, 스트림들은 동등하게 분리 유닛 또는 반응기에 개별적으로 도입되고 반응기에서 혼합될 수 있음을 이해해야 한다.

이제 다양한 실시예에 대해 보다 상세하게 참조할 것이며, 그 일부 실시예는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능할 때마다, 도면 전체에서 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 동일한 도면 부호가 사용된다.

정의

본 개시내용에서 사용된 바와 같이, "반응기"는 선택적으로 하나 이상의 촉매의 존재 하에 하나 이상의 반응물 사이에서 하나 이상의 화학 반응이 그 안에서 일어날 수 있는 용기를 지칭한다. 예를 들어, 반응기는 회분식 반응기, 연속 교반 탱크 반응기(CSTR) 또는 플러그 흐름 반응기로서 작동하도록 구성된 탱크 또는 관형 반응기를 포함할 수 있다. 예시적인 반응기는 고정상(fixed bed) 반응기 및 유동상(fluidized bed) 반응기와 같은 충전층(packed bed) 반응기를 포함한다. 하나 이상의 "반응 구역"이 반응기에 배치될 수 있다. 본 개시내용에서 사용된 바와 같이, "반응 구역"은 반응기에서 특정 반응이 일어나는 영역을 지칭한다. 예를 들어, 다수의 촉매층(catalyst bed)이 있는 충전층 반응기는 다수의 반응 구역을 가질 수 있으며, 여기서 각각의 반응 구역은 각각의 촉매층의 체적에 의해 한정된다.

본 개시내용에서 사용된 바와 같이, "분리기"는 공정 스트림에서 혼합되는 하나 이상의 화학물질을 서로로부터 적어도 부분적으로 분리하는 임의의 분리 디바이스 또는 분리 디바이스의 시스템을 지칭한다. 예를 들어, 분리기는 상이한 화학 종, 상 또는 크기의 물질을 서로로부터 선택적으로 분리하여 하나 이상의 화학 분획을 형성할 수 있다. 분리기의 예는 제한 없이 증류 컬럼, 플래시 드럼, 녹아웃 드럼, 녹아웃 포트, 원심분리기, 사이클론, 여과 디바이스, 트랩, 스크러버, 팽창 디바이스, 멤브레인, 용매 추출 디바이스 등을 포함한다. 본 개시내용에서 기술된 분리 공정은 다른 모든 화학 성분으로부터 하나의 모든 화학 성분을 완전히 분리할 수 없다는 것을 이해해야 한다. 본 개시내용에서 기술된 분리 공정은 "적어도 부분적으로" 상이한 화학 성분을 서로로부터 분리한다는 것을 이해해야 하고, 명시적으로 언급되지 않더라도 분리가 부분적인 분리만을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시내용에서 사용된 바와 같이, 하나 이상의 화학 성분은 새로운 공정 스트림을 형성하기 위해 공정 스트림으로부터 "분리"될 수 있다. 일반적으로 공정 스트림은 분리기로 들어가, 원하는 조성의 2개 이상의 공정 스트림으로 분할되거나 분리될 수 있다.

본 개시내용에서 사용된 바와 같이, "아스팔텐"은 미량의 바나듐, 니켈, 철 및 기타 금속과 함께 주로 탄소, 탄화수소, 질소, 산소 및 황으로 이루어진 탄화수소 조성물을 지칭한다. 이론에 얽매임이 없이, 아스팔텐은 파라핀 용매에 용해되지 않은 석유 부분을 지칭한다(용해된 부분은 말텐(maltene)으로서 지칭됨).

본 개시내용에서 사용된 바와 같이, "초임계수" 또는 "SCW"는 별개의 상이 존재하지 않고 액체와 같은 물질을 녹이는 동안 물질이 기체의 확산을 나타낼 수 있도록 임계 압력 및 온도보다 높은 압력 및 온도에 있는 물을 지칭한다. 물의 임계 온도와 압력보다 높은 온도와 압력에서, 액체와 기체의 경계는 사라지고, 유체는 유체와 기체 물질의 특성을 모두 가진다. SCW는 유기용제와 같이 유기화합물을 용해할 수 있으며, 기체와 같이 우수한 확산성을 가진다. 온도와 압력의 조절은 SCW의 특성의 지속적인 "조정"을 허용하여, 액체 또는 기체와 비슷해진다. SCW는 액상 아임계수에 비해 감소된 밀도 및 보다 적은 극성을 가지며, 이에 의해 적어 물에서 수행될 수 있는 화학의 가능한 범위를 크게 확장한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, "촉매"는 특정 화학 반응의 속도를 증가시키는 임의의 물질을 지칭한다. 본 개시내용에서 기술된 촉매는 분해(방향족 분해를 포함함), 탈금속화, 탈황 및 탈질소화와 같지만 이에 제한되지 않는 다양한 반응을 촉진하기 위해 사용될 수 있다.

스트림은 스트림의 성분을 위해 명명될 수 있고, 스트림이 이를 위해 명명되는 성분은 스트림의 주요 성분(스트림의 내용물의 50 wt%, 70 wt%, 90 wt%, 95 wt%, 99 wt%, 99.5 wt%, 또는 심지어 99.9 wt% 내지 스트림의 내용물의 100 wt%를 포함하는 것과 같은)일 수 있음을 추가로 이해해야 한다. 또한 스트림의 성분은 그 성분을 포함하는 스트림이 그 시스템 구성요소로부터 다른 시스템 구성요소로 전달되는 것으로서 개시될 때 하나의 시스템 구성요소로부터 다른 시스템 구성요소로 전달되는 것으로서 개시된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 제1 시스템 구성요소로부터 제2 시스템 구성요소로 전달되는 개시된 "DAO 스트림"은 제1 시스템 구성요소로부터 제2 시스템 구성요소로 전달되는 "DAO" 등을 동등하게 개시하는 것으로 이해되어야 한다.

업그레이드된 제품을 생산하기 위한 잔류물을 업그레이드하기 위한 시스템

본 개시내용의 실시예는 나프타, 경유(gas oil), 진공 경유 또는 이들의 조합과 같은 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 상압 잔류물, 진공 잔류물 또는 둘 모두와 같은 잔류물을 업그레이드하기 위한 시스템에 관한 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 잔류물(101)을 업그레이드하기 위한 시스템(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 시스템(10)은 업그레이드 잔류물(101)로 업그레이드된 제품(301)을 생산하기 위한 공정에서 이용될 수 있다.

잔류물(101)은 시스템(10)에 도입될 수 있다. 잔류물(101)에 대해 다양한 조성이 고려된다. 하나 이상의 실시예에서, 잔류물(101)은 상압 잔류물, 진공 잔류물, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 잔류물(101)은 25 이하, 또는 22 이하의 API(미국 석유 협회) 비중 값을 가질 수 있다. 잔류물(101)은 1 내지 25, 1 내지 22, 10 내지 25, 5 내지 25, 8 내지 22 또는 16의 API 비중을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 잔류물(101)은 분획의 10%가 600℉ 이상, 650 ℉ 이상, 또는 900℉ 이상의 온도에서 증발하는 참 비등점(true boiling point, TBP)을 가질 수 있다. TBP는 ASTM D2892 또는 ASTM D5236에 의해 측정될 수 있다.

잔류물(101)은 1 wt% 이상 또는 2 wt% 이상의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 잔류물(101)은 2 wt% 내지 50 wt%, 2 wt% 내지 30 wt%, 2 wt% 내지 20 wt%, 2 wt% 내지 10 wt%, 5 wt% 내지 50 wt%, 5 wt% 내지 30 wt%, 5 wt% 내지 20 wt%, 또는 5 wt% 내지 10 wt%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다. 아스팔텐 함유량은 n-헵탄 불용성 분획(ASTM D 6560 또는 IP 143)에 의해 측정될 수 있다.

잔류물(101)은 바나듐, 니켈, 철 또는 이들의 조합과 같은 중금속을 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, 잔류물(101)은 20 ppmw 이상 또는 30 ppmw 이상의 총 금속 함유량을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 잔류물(101)은 20 ppmw 내지 500 ppmw, 20 ppmw 내지 400 ppmw, 20 ppmw 내지 300 ppmw, 20 ppmw 내지 200 ppmw, 30 ppmw 내지 500 ppmw, 30 ppmw 내지 400 ppmw, 30 ppmw 내지 300 ppmw, 또는 30 ppmw 내지 200 ppmw의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

SDA 유닛 - 아스팔텐 분리기 및 수지 분리기

여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이 잔류물(101)은 SDA 유닛(100)에 도입되고, 아스팔텐 피치(112)와 DAO 스트림(121) 및 수지 스트림(122)으로 분리될 수 있다.

SDA 유닛(100)은 잔류물(101)을 아스팔텐 피치(112)와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)(나머지 잔류물)으로 분리할 수 있는 아스팔텐 분리기(110)를 포함할 수 있다. 아스팔텐 분리기(110)는 잔류물(101)의 아스팔텐 함유량을 30 wt%에서 0.1 wt% 이하, 또는 심지어 0.01 wt% 이하로 감소시킬 수 있다. 나머지 잔류물(111)(DAO 및 수지를 포함하는 스트림)은 0.1 wt% 미만 또는 심지어 0.01 wt% 미만의 아스팔텐 화합물을 가질 수 있다. 아스팔텐 피치(112)는 잔류물(101)로부터의 아스팔텐 화합물을 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%를 포함할 수 있다.

임의의 특정 이론에 얽매임이 없이, 아스팔텐은 원유 생산 파이프라인에서 침전되어 파이프라인 흐름을 방해할 수 있음에 따라서 처리 문제를 일으킬 수 있다. 추가적으로, 아스팔텐은 또한 고온에 노출되는 경우 쉽게 코크스로 전환될 수 있으며, 이는 바람직하지 않고 문제가 될 수 있다. 아스팔텐은 종종 피치 및 역청과 동의어로 사용되며; 그러나, 피치와 역청은 아스팔텐을 함유하지만, 다른 분획 오염 물질(말텐, 비-아스팔텐 분획과 같은)을 추가로 함유할 수 있다.

아스팔텐은 전형적으로 지방족 탄소 측쇄에 부착된 방향족 코어를 포함한다. 임의의 특정 이론에 얽매임이 없이, 아스팔텐의 증가된 방향족성은 다환 화합물을 포함하는 다른 방향족 화합물과의 상호 작용을 일으킬 수 있다. 방향족 결합은 지방족 탄소-탄소 결합보다 더 큰 결합 에너지를 나타내며, 그러므로 분해하는 것이 더 어렵다. 초임계수의 사용은 케이지 효과를 통해 분자간 반응을 억제하는 것을 돕지만, 방향족 부분(aromatic moieties)은 반응 온도에서 반응하지 않을 수 있다. 그러므로, 아스팔텐에 존재하는 측쇄는 방향족 부분이 손상되지 않은 상태에 있는 동안 방향족 코어에서 분리될 수 있다. 방향족 부분은 쌓이기 시작하여, 코크스로 전환될 수 있는 다층 방향족 시트를 형성할 수 있다. 언급한 바와 같이, 코크스는 바람직하지 않으며, 파이프라인 흐름을 방해하거나 다른 처리 문제를 일으킬 수 있다.

여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 아스팔텐 분리기(110)는 10℃ 내지 315℃, 10℃ 내지 300℃, 10℃ 내지 250℃, 10℃ 내지 200℃, 30℃ 내지 315℃, 30℃ 내지 300℃, 30℃ 내지 250℃, 또는 30℃ 내지 200℃의 온도에서 작동할 수 있다.

일부 실시예에서, 아스팔텐 분리기(110)는 0.05 ㎫ 내지 10 ㎫, 0.05 ㎫ 내지 8 ㎫, 0.05 ㎫ 내지 5 ㎫, 0.1 ㎫ 내지 10 ㎫, 0.1 ㎫ 내지 8 ㎫, 0.1 ㎫ 내지 5 ㎫, 0.5 ㎫ 내지 10 ㎫, 0.5 ㎫ 내지 8 ㎫, 0.5 ㎫ 내지 5 ㎫, 1 ㎫ 내지 10 ㎫, 1 ㎫ 내지 8 ㎫, 또는 1 ㎫ 내지 5 ㎫의 압력에서 작동할 수 있다.

아스팔텐 분리기(110)는 용매를 포함할 수 있다. 아스팔텐 피치(112)는 용매와의 접촉에 의해 잔류물(101)로부터 분리될 수 있다. 다양한 용매가 아스팔텐 분리기(110)에 대해 고려된다. 하나 이상의 실시예에서, 용매는 프로판, 부탄, 펜탄, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 용매 대 잔류물(101) 체적비는 2:1 내지 20:1, 2:1 내지 10:1, 3:1 내지 20:1, 또는 3:1 내지 10:1일 수 있다. 아스팔텐 분리기(110)에서 잔류물(101)의 체류 시간은 10분 내지 60분, 10분 내지 50분, 20분 내지 60분, 또는 20분 내지 50분일 수 있다.

일부 실시예에서, 아스팔텐 피치(112)는 잔류물(101)의 10% 내지 90%, 10% 내지 80%, 10% 내지 60%, 10% 내지 40%, 20% 내지 90%, 20% 내지 80%, 20% 내지 60%, 20% 내지 40%, 30% 내지 90%, 30% 내지 80%, 30% 내지 60%, 또는 30% 내지 40%의 질량 수율을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 아스팔텐 피치(112)는 -30 내지 -5, -30 내지 -10, -30 내지 -5, -20 내지 -5, -20 내지 -10, 또는 -20 내지 -5의 API 비중을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 아스팔텐 피치(112)는 50 ppmw 내지 1,000 ppmw, 50 ppmw 내지 500 ppmw, 50 ppmw 내지 400 ppmw, 50 ppmw 내지 300 ppmw, 100 ppmw 내지 1,000 ppmw, 100 ppmw 내지 500 ppmw, 100 ppmw 내지 400 ppmw, 100 ppmw 내지 300 ppmw, 200 ppmw 내지 1,000 ppmw, 200 ppmw 내지 500 ppmw, 200 ppmw 내지 400 ppmw, 또는 200 ppmw 내지 300 ppmw의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)은 아스팔텐 분리기(110)에서 잔류물(101)로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예에서, DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)은 2 내지 23, 2 내지 20, 2 내지 15, 2 내지 13, 5 내지 23, 5 내지 20, 5 내지 15, 5 내지 13, 8 내지 23, 8 내지 20, 8 내지 15, 8 내지 13, 10 내지 23, 10 내지 20, 10 내지 15, 또는 10 내지 13의 API 비중을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)은 공급부(101)의 아스팔텐 함유량의 1% 내지 30%, 1% 내지 20%, 1% 내지 10%, 1% 내지 5%, 0.5% 내지 30%, 0.5% 내지 20%, 0.5% 내지 10%, 0.5% 내지 5%, 0.1% 내지 30%, 0.1% 내지 20%, 0.1% 내지 10%, 0.1% 내지 5%, 또는 0.1% 내지 1%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)은 1 wt ppm 내지 50 wt ppm, 1 wt ppm 내지 30 wt ppm, 1 wt ppm 내지 20 wt ppm, 1 wt ppm 내지 10 wt ppm, 1 wt ppm 내지 2 wt ppm, 0.1 wt ppm 내지 50 wt ppm, 0.1 wt ppm 내지 30 wt ppm, 0.1 wt ppm 내지 20 wt ppm, 0.1 wt ppm 내지 10 wt ppm, 또는 0.1 wt ppm 내지 2 wt ppm의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)은 1 내지 20 wt%, 1 내지 10 wt%, 1 내지 5 wt%, 0.1 내지 20 wt%, 0.1 내지 10 wt%, 또는 0.1 내지 5 wt%의 콘래드슨 탄소 잔류물(Conradson Carbon Residue, CCR) 함유량을 가질 수 있다. CCR은 코크스 형성의 추세를 나타내는, ASTM D189에 의해 측정된 실험실 테스트로부터의 숫자를 의미할 수 있다.

전술한 바와 같이, SDA 유닛(100)은 DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)을 DAO 스트림(121) 및 수지 스트림(122)으로 분리할 수 있는 수지 분리기(120)를 추가로 포함할 수 있다. 수지 분리기(120)는 아스팔텐 분리기(110)의 하류에 배치될 수 있다. 수지 분리기(120)는 DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)을 전달하기 위해 아스팔텐 분리기(110)와 유체 연통할 수 있다. DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)은 아스팔텐 분리기(110)로부터 수지 분리기(120)로 직접 전달될 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 분리기(120)는 10℃ 내지 315℃, 10℃ 내지 300℃, 10℃ 내지 250℃, 10℃ 내지 200℃, 30℃ 내지 315℃, 30℃ 내지 300℃, 30℃ 내지 250℃, 또는 30℃ 내지 200℃의 온도에서 작동할 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 분리기(120)는 0.05 ㎫ 내지 10 ㎫, 0.05 ㎫ 내지 8 ㎫, 0.05 ㎫ 내지 5 ㎫, 0.1 ㎫ 내지 10 ㎫, 0.1 ㎫ 내지 8 ㎫, 0.1 ㎫ 내지 5 ㎫, 0.5 ㎫ 내지 10 ㎫, 0.5 ㎫ 내지 8 ㎫, 0.5 ㎫ 내지 5 ㎫, 1 ㎫ 내지 10 ㎫, 1 ㎫ 내지 8 ㎫, 또는 1 ㎫ 내지 5 ㎫의 압력에서 작동할 수 있다.

수지 분리기(120)는 용매를 포함할 수 있다. 다양한 용매가 수지 분리기(120)에 대해 고려된다. 하나 이상의 실시예에서, 용매는 아스팔텐 분리기를 위해 사용되는 용매로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 용매는 프로판, 부탄, 펜탄 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)에 대한 용매의 체적비는 2:1 내지 20:1, 2:1 내지 10:1, 3:1 내지 20:1, 또는 3:1 내지 10:1일 수 있다. 수지 분리기(120)에서 DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)의 체류 시간은 10분 내지 60분, 10분 내지 50분, 20분 내지 60분, 또는 20분 내지 50분일 수 있다.

전술한 바와 같이, 수지 분리기(120)는 DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)으로부터 DAO 스트림(121) 및 수지 스트림(122)을 분리하도록 작동될 수 있다. 일부 실시예에서, DAO 스트림(121)은 잔류물(101)의 10% 내지 50%, 10% 내지 45%, 10% 내지 40%, 20% 내지 50%, 20% 내지 45%, 20% 내지 40%, 30% 내지 50%, 30% 내지 45%, 또는 30% 내지 40%의 질량 수율을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 스트림(121)은 10 내지 30, 10 내지 25, 15 내지 30, 또는 15 내지 25의 API 비중을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 스트림(121)은 7 wt% 이하, 6 wt% 이하, 또는 5 wt% 이하의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다. DAO 스트림(121)은 0.01 wt% 내지 7 wt%, 0.01 wt% 내지 6 wt%, 0.01 wt% 내지 5 wt%, 0.1 wt% 내지 7 wt%, 0.1 wt% 내지 6 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 5 wt%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 스트림(121)은 25 ppmw 이하, 20 ppmw 이하, 또는 15 ppmw 이하의 총 금속 함유량을 가질 수 있다. DAO 스트림(121)은 0.1 ppmw 내지 25 ppmw, 0.1 ppmw 내지 20 ppmw, 0.1 ppmw 내지 15 ppmw, 0.1 ppmw 내지 10 ppmw, 1 ppmw 내지 25 ppmw, 1 ppmw 내지 20 ppmw, 1 ppmw 내지 15 ppmw, 또는 1 ppmw 내지 10 ppmw의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 스트림(121)은 15 wt% 이하, 10 wt% 이하, 또는 7 wt% 이하의 CCR 함유량을 가질 수 있다. DAO 스트림(121)은 0.1 wt% 내지 15 wt%, 0.1 wt% 내지 10 wt%, 0.1 wt% 내지 7 wt%, 1 wt% 내지 15 wt%, 1 wt% 내지 10 wt%, 또는 1 wt% 내지 7 wt%의 CCR 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, DAO 스트림(121)은 1200℉ 이하, 1100℉ 이하, 또는 1050℉ 이하의 온도에서 분획의 30%가 증발하는 TBP를 가질 수 있다. TBP는 ASTM D2892 또는 ASTM D 5236에 의해 측정될 수 있다.

여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 수지 스트림(122)은 수지 분리기(120)로부터 분리되어 획득될 수 있다. 수지 스트림(122)은 DAO 스트림(121)보다 밀도가 더 높거나 무거울 수 있지만, 아스팔텐 피치(112)보다 가볍다. 수지 스트림(122)은 고지방족 치환된 측쇄를 가진 더 많은 방향족 탄화수소를 포함할 수 있고, 또한 니켈 및 바나듐과 같은 금속을 포함할 수 있다. 수지 스트림(112)은 아스팔텐 피치(112) 및 DAO 스트림(121)이 제거된 물질을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 잔류물(101)의 10% 내지 40%, 10% 내지 35%, 10% 내지 30%, 20% 내지 40%, 20% 내지 35%, 또는 20% 내지 30%의 질량 수율을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 5 내지 20, 5 내지 15, 또는 5 내지 10의 API 비중을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 잔류물(101)의 아스팔텐 함유량의 1% 내지 10%, 1.5% 내지 10%, 2% 내지 10%, 1% 내지 8%, 1.5% 내지 8%, 또는 2% 내지 8%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다. 한 실시예에서, 수지 스트림(122)의 아스팔텐 함유량은 DAO 스트림(121)의 아스팔텐 함유량보다 높을 수 있다. 한 실시예에서, 수지 스트림(122)의 아스팔텐 함유량은 아스팔텐 피치(112)의 아스팔텐 함유량보다 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 0.1 wt% 내지 5 wt%, 0.1 wt% 내지 3 wt%, 0.1 wt% 내지 2 wt%, 0.3 wt% 내지 5 wt%, 0.3 wt% 내지 3 wt%, 또는 0.3 wt% 내지 2 wt%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 잔류물(101)의 총 금속 함유량의 10% 내지 70%, 10% 내지 60%, 20% 내지 70%, 20% 내지 60%, 30% 내지 70%, 또는 30% 내지 60%의 총 금속 함유량을 가질 수 있다. 한 실시예에서, 수지 스트림(122)의 총 금속 함유량은 DAO 스트림(121)의 총 금속 함유량보다 높을 수 있다. 한 실시예에서, 수지 스트림(122)의 총 금속 함유량은 아스팔텐 피치(112)의 총 금속 함유량보다 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 0.1 ppmw 내지 25 ppmw, 0.1 ppmw 내지 20 ppmw, 1 ppmw 내지 25 ppmw, 또는 1 ppmw 내지 20 ppmw의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 잔류물(101)의 CCR 함유량 중 10% 내지 120%, 10% 내지 100%, 30% 내지 120%, 30% 내지 100%, 50% 내지 120%, 50% 내지 100%, 60% 내지 120%, 또는 60% 내지 100%의 CCR 함유량을 가질 수 있다. 한 실시예에서, 수지 스트림(122)의 CCR 함유량은 DAO 스트림(121)의 CCR 함유량보다 높을 수 있다. 한 실시예에서, 수지 스트림(122)의 CCR 함유량은 아스팔텐 피치(112)의 CCR 함유량보다 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 수지 스트림(122)은 0.1 wt% 내지 20 wt%, 0.1 wt% 내지 10 wt%, 0.1 wt% 내지 8 wt%, 0.1 wt% 내지 5 wt%, 1 wt% 내지 7 wt%, 또는 1 wt% 내지 5 wt%의 CCR 함유량을 가질 수 있다.

SCW 유닛

여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 시스템(10)은 SCW 유닛(200)을 추가로 포함할 수 있다. SCW 유닛(200)은 SDA 유닛(100)의 하류에 배치될 수 있다. SCW 유닛(200)은 업그레이드된 수지 스트림(201)을 생성하기 위하여 SCW로 수지 스트림(122)을 처리하도록 작동할 수 있다. SCW 유닛(200)은 수지 스트림(122)을 전달하기 위해 수지 분리기(120)와 유체 연통할 수 있다. 수지 스트림(122)은 수지 분리기(120)로부터 SCW 유닛(200)으로 직접 전달될 수 있다.

SCW는 SCW 유닛(200)에 도입될 수 있다. SCW를 도입하기 전에, 물 스트림은 SCW를 생산하기 위해 압력을 받고 가열될 수 있다. 일부 실시예에서, 물 스트림은 탈염수, 증류수, 보일러 급수(BFW) 및 탈이온수를 포함할 수 있다.

SCW는 대략 물의 임계 압력인 22.1 ㎫ 이상의 압력을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, SCW는 22.1 메가파스칼(㎫) 내지 32 ㎫, 22.9 ㎫ 내지 31.1 ㎫, 23 ㎫ 내지 30 ㎫, 24 ㎫ 내지 28 ㎫, 25 ㎫ 내지 29 ㎫, 26 ㎫ 내지 28 ㎫, 25 ㎫ 내지 30 ㎫, 26 ㎫ 내지 29 ㎫, 또는 23 ㎫ 내지 28 ㎫의 압력을 가질 수 있다.

SCW는 대략 물의 임계 온도인 374℃ 이상의 온도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, SCW는 374℃ 내지 600℃, 400℃ 내지 550℃, 400℃ 내지 500℃, 400℃ 내지 450℃, 450℃ 내지 500℃의 온도를 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 수지 스트림(122)은 SCW 유닛(200)에 도입될 수 있다. 일부 실시예에서, 수지 스트림(122)을 SCW 유닛(200)에 도입하기 전에, 수지 스트림(122)은 SCW와 결합될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, SCW 대 수지 스트림(122)의 중량비는 20:1 내지 0.1:1, 20:1 내지 1:1, 20:1 내지 5:1, 10:1 내지 0.1:1, 10:1 내지 1:1, 또는 10:1 내지 5:1일 수 있다.

일부 실시예에서, 수지 스트림(122)을 SCW 유닛(200)에 도입하기 전에, 수지 스트림(122)은 500℃ 이하, 400℃ 이하, 또는 또는 300℃ 이하의 온도에서 예열될 수 있다. 수지 스트림(122)은 200℃ 내지 500℃, 80℃ 내지 500℃, 100℃ 내지 500℃, 120℃ 내지 500℃, 50℃ 내지 400℃, 80℃ 내지 400℃, 100℃ 내지 400℃, 120℃ 내지 400℃, 50℃ 내지 300℃, 80℃ 내지 300℃, 100℃ 내지 300℃, 또는 120℃ 내지 300℃의 온도에서 예열될 수 있다.

SCW 유닛(200)은 반응기를 포함할 수 있다. 수지 스트림(122)은 반응기 유출물을 생산하기 위해 반응기에서 SCW로 처리될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응기는 등온 반응기 또는 비등온 반응기를 포함할 수 있다. 실시예에서, 반응기는 관형 수직 반응기, 관형 수평 반응기, 용기형 반응기, 교반기와 같은 내부 혼합 디바이스를 가지는 탱크형 반응기 또는 임의의 이들 반응기의 조합을 포함할 수 있다.

한 실시예에서, SCW 유닛(200)은 촉매의 존재 하에 작동될 수 있다. 다른 실시예에서, SCW 유닛(200)은 촉매 및 외부에서 제공되는 수소 가스(H2)의 부재 하에 작동될 수 있다. H2 가스는 증기 개질 반응 및 수성 가스 전화 반응을 통해 생성될 수 있으며, 이는 그런 다음 업그레이드 반응을 위해 이용 가능하다. 임의의 특정 이론에 얽매임이 없이, H2 가스는 안정할 수 있고, 수소화 반응에 이용되기 위해 H2를 "활성화"하기 위한 촉매의 사용을 요구할 수 있다. 그러나, 본 실시예의 증기 개질 및 수성 가스 전화 반응으로부터 생성된 수소 가스는 중간체로서 "활성" H2 가스를 생성할 수 있으며, 이는 외부 촉매의 사용을 요구함이 없이 업그레이드 반응에서 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 반응기는 물의 임계 온도보다 높은 온도 및 물의 임계 압력보다 높은 압력에서 작동할 수 있다. 일부 실시예에서, 반응기는 380℃ 내지 550℃, 400℃ 내지 550℃, 420℃ 내지 550℃, 380℃ 내지 500℃, 400℃ 내지 500℃, 420℃ 내지 500℃, 380℃ 내지 460℃, 400℃ 내지 460℃, 또는 420℃ 내지 460℃의 온도에서 작동할 수 있다.

일부 실시예에서, 반응기는 23 ㎫ 내지 40 ㎫, 25 ㎫ 내지 40 ㎫, 23 ㎫ 내지 35 ㎫, 25 ㎫ 내지 35 ㎫, 23 ㎫ 내지 30 ㎫, 25 ㎫ 내지 30 ㎫, 23 ㎫ 내지 28 ㎫, 또는 25 ㎫ 내지 28 ㎫의 압력에서 작동할 수 있다.

일부 실시예에서, 반응기에서 SCW 및 수지 스트림(122)을 포함하는 내부 유체는 반응기에서 난류를 유지하고 탄화수소의 침전을 방지하기 위해 3000 이상의 레이놀즈 수, 4000 이상의 레이놀즈 수 또는 5000 이상의 레이놀즈 수를 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 반응기에서 내부 유체의 체류 시간은 0.1분 내지 60분, 0.5분 내지 60분, 1분 내지 60분, 0.1분 내지 30분, 0.5분 내지 30분, 1분 내지 30분, 0.1분 내지 10분, 0.5분 내지 10분, 또는 1분 내지 10분일 수 있다.

일부 실시예에서, 반응기의 말단 위치에서 유체의 온도는 반응기의 진입 위치에서의 온도보다 높을 수 있다. 반응기의 "말단 위치" 및 "진입 위치"는 각각 반응기 전체 길이의 90 내지 100% 및 반응기 전체 길이의 0 내지 5%를 지칭할 수 있다.

SCW 유닛(200)은 반응기의 하류에 있는 열교환기를 추가로 포함할 수 있다. 반응기 유출물은 열교환된 스트림을 생성하기 위해 열교환기에 도입될 수 있다. 반응기 유출물은 열교환기에서 냉각될 수 있다. 한 실시예에서, 열교환기는 이중관형 열교환기를 포함할 수 있다.

SCW 유닛(200)은 열교환기의 하류에 있는 압력 강하 디바이스를 추가로 포함할 수 있다. 열교환된 스트림은 감압된 스트림을 생성하기 위해 압력 강하 디바이스에 도입될 수 있다. 압력 강하 디바이스는 배압 조절기, 압력 제어 밸브 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.

SCW 유닛(200)은 압력 강하 디바이스의 하류에 있는 분리기를 추가로 포함할 수 있다. 감압된 스트림은 분리기에 도입될 수 있고, 업그레이드된 수지 스트림(201) 및 잔류 생성물(202)로 분리될 수 있다. 실시예에서, 분리기는 진공 증류 유닛, 플래시 컬럼(flash column), 용매 분리기, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 분리기가 플래시 컬럼 및 진공 증류 유닛을 포함할 때, 플래시 컬럼은 감압된 스트림을 증류액 및 상압 잔류물 분획으로 분리할 수 있다. 플래시 컬럼으로부터의 잔류물 분획은 진공 증류 유닛으로 도입되어, 업그레이드된 수지 스트림(201) 및 잔류 생성물(202)로 분리될 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 수지 스트림(122)의 30% 내지 80%, 30% 내지 70%, 40% 내지 80%, 40% 내지 70%, 50% 내지 80%, 50% 내지 70%, 60% 내지 80%, 또는 60% 내지 70%의 질량 수율을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 10 내지 30, 10 내지 25, 10 내지 20, 15 내지 30, 15 내지 25, 또는 15 내지 20의 API 비중을 가질 수 있다.

업그레이드된 수지 스트림(201)은 DAO 스트림(121)과 유사한 아스팔텐 함유량, 총 금속 함유량, 및 CCR 함유량과 같은 품질을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 10 wt% 이하, 8 wt% 이하, 또는 7 wt% 이하의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(201)은 0.01 wt% 내지 10 wt%, 0.01 wt% 내지 8 wt%, 0.01 wt% 내지 7 wt%, 0.1 wt% 내지 10 wt%, 0.1 wt% 내지 8 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 7 wt%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 30 ppmw 이하, 25 ppmw 이하, 15 ppmw 이하, 12 ppmw 이하, 또는 6 ppmw 이하의 총 금속 함유량을 가질 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(201)은 0.01 ppmw 내지 30 ppmw, 0.01 ppmw 내지 25 ppmw, 0.01 ppmw 내지 15 ppmw, 0.01 ppmw 내지 12 ppmw, 0.01 ppmw 내지 6 ppmw, 0.1 ppmw 내지 30 ppmw, 0.1 ppmw 내지 25 ppmw, 0.1 ppmw 내지 15 ppmw, 0.1 ppmw 내지 12 ppmw, 또는 0.1 ppmw 내지 6 ppmw의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 25 wt% 이하, 20 wt% 이하, 또는 15 wt% 이하의 CCR 함유량을 가질 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(201)은 0.01 wt% 내지 25 wt%, 0.01 wt% 내지 20 wt%, 0.01 wt% 내지 15 wt%, 0.1 wt% 내지 25 wt%, 0.1 wt% 내지 20 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 15 wt%의 CCR 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 1200℉ 이하, 1100℉ 이하, 또는 1050℉ 이하의 온도에서 분획의 30%가 증발하는 TBP를 가질 수 있다. TBP는 ASTM D2892 또는 ASTM D5236에 의해 측정될 수 있다.

여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 SCW 유닛(200) 밖으로 전달될 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(201)은 DAO 스트림(121)과 혼합될 수 있다. 도 2를 참조하면, 업그레이드된 수지 스트림(203, 204)의 일부는 재순환될 수 있다. 일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(203)의 일부는 아스팔텐 분리기(110)로 재순환될 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(203)의 일부는 아스팔텐 분리기(110)의 상류에서 잔류물(101)과 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 총 금속 함유량 또는 CCR 함유량과 같은 업그레이드된 수지의 품질이 DAO 스트림(121)의 품질보다 나쁠 때, 업그레이드된 수지 스트림(203)은 아스팔텐 분리기(110)로 재순환될 수 있다. 일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(204)의 일부는 수지 분리기(120)의 상류에서 나머지 잔류물(111)과 업그레이드된 수지 스트림(204)을 결합하는 것에 의해 재순환될 수 있다. 일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(203)의 품질이 DAO 스트림(121)의 품질을 초과할 때, 업그레이드된 수지 스트림(202)은 수지 분리기(120)로 재순환된다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 잔류물(202)은 수지 분리기(200)로부터 분리될 수 있다. 잔류 생성물(202)은 시스템(10) 밖으로 전달될 수 있다.

일부 실시예에서, 잔류 생성물(202)은 수지 스트림(122)의 10% 내지 60%, 10% 내지 50%, 10% 내지 40%, 20% 내지 60%, 20% 내지 50%, 20% 내지 40%, 30% 내지 60%, 30% 내지 50%, 또는 30% 내지 40%의 질량 수율을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 잔류 생성물(202)은 1 내지 15, 1 내지 10, 5 내지 15, 또는 5 내지 10의 API 비중을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 잔류 생성물(202)은 5 wt% 이하, 4 wt% 이하, 또는 3 wt% 이하의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다. 잔류 생성물(202)은 0.1 wt% 내지 5 wt%, 0.1 wt% 내지 4 wt%, 0.1 wt% 내지 3 wt%, 1 wt% 내지 5 wt%, 1 wt% 내지 4 wt%, 또는 1 wt% 내지 3 wt%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 잔류 생성물(202)은 35 ppmw 이하, 30 ppmw 이하, 또는 25 ppmw 이하의 총 금속 함유량을 가질 수 있다. 잔류 생성물(202)은 10 ppmw 내지 35 ppmw, 10 ppmw 내지 30 ppmw, 10 ppmw 내지 25 ppmw, 20 ppmw 내지 35 ppmw, 20 ppmw 내지 30 ppmw, 20 ppmw 내지 25 ppmw의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 잔류 생성물(202)은 35 wt% 이하, 30 wt% 이하, 또는 25 wt% 이하의 CCR 함유량을 가질 수 있다. 잔류 생성물(302)은 0.1 wt% 내지 35 wt%, 0.1 wt% 내지 30 wt%, 0.1 wt% 내지 25 wt%, 1 wt% 내지 35 wt%, 1 wt% 내지 30 wt%, 또는 1 wt% 내지 25 wt%의 CCR 함유량을 가질 수 있다.

하이드로프로세싱 유닛

전술한 바와 같이, 시스템(10)은 SCW 유닛(200)의 하류에 있는 하이드로프로세싱 유닛(300)을 추가로 포함할 수 있다. 하이드로프로세싱 유닛(300)은 나프타, 경유, 진공 경유 또는 이들의 조합을 포함하는 업그레이드된 제품(301)을 생산하기 위해 업그레이드된 수지 스트림(201) 및 DAO 스트림(121)의 일부를 하이드로프로세싱하도록 작동할 수 있다.

하이드로프로세싱 유닛(300)은 업그레이드된 수지 스트림(201)을 전달하기 위해 SCW 유닛(200)과 유체 연통할 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(201)은 하이드로프로세싱 유닛(300)으로부터 SCW 유닛(200)으로 직접 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)을 하이드로프로세싱 유닛(300)에 도입하기 전에, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 DAO 스트림(121)과 결합되어 혼합물을 생성할 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)과 DAO 스트림(121)의 혼합물은 0.3 wt% 미만, 0.2 wt% 미만, 또는 약 0.1 wt%의 물 함유량을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201) 및 DAO 스트림(121)의 각각은 0.3 wt% 미만, 0.2 wt% 미만 또는 0.1 wt%의 물 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)과 DAO 스트림(121)의 혼합물은 10 내지 30, 10 내지 25, 15 내지 30, 또는 15 내지 25의 API 비중을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)과 DAO 스트림(121)의 혼합물은 0.1 wt% 내지 10 wt%, 0.01 wt% 내지 8 wt%, 0.01 wt% 내지 5 wt%, 0.1 wt% 내지 10 wt%, 0.1 wt% 내지 8 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 5 wt%의 아스팔텐 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)과 DAO 스트림(121)의 혼합물은 0.01 ppmw 내지 30 ppmw, 0.01 ppmw 내지 25 ppmw, 0.01 ppmw 내지 15 ppmw, 0.01 ppmw 내지 12 ppmw, 0.01 ppmw 내지 6 ppmw, 0.1 ppmw 내지 30 ppmw, 0.1 ppmw 내지 25 ppmw, 0.1 ppmw 내지 15 ppmw, 0.1 ppmw 내지 12 ppmw, 또는 0.1 ppmw 내지 6 ppmw의 총 금속 함유량을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)과 DAO 스트림(121)의 혼합물은 0.01 wt% 내지 25 wt%, 0.01 wt% 내지 20 wt%, 0.01 wt% 내지 15 wt%, 0.1 wt% 내지 25 wt%, 0.1 wt% 내지 20 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 15 wt%의 CCR 함유량을 가질 수 있다.

하이드로프로세싱 유닛(300)은 단일 또는 다중 반응기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하이드로프로세싱 유닛(300)은 2개 내지 3개의 반응기를 직렬로 포함할 수 있다.

하이드로프로세싱 유닛(300)은 온화한 하이드로프로세싱 조건 하에서 작동할 수 있다. 온화한 하이드로프로세싱 조건 하에서, 하이드로프로세싱 유닛(300)은 불순물을 제거하고 공급 탄화수소의 수소 함유량을 증가시키는 것을 도울 수 있다. 하이드로프로세싱 유닛(300)은 DAO 스트림(121)과 업그레이드된 수지 스트림(201)의 혼합물에 기초하여 90 wt% 이상 또는 95 wt% 이상의 황, 질소 및 금속의 총 함유량을 제거할 수 있다. 하이드로프로세싱 유닛(300)은 업그레이드된 수지 스트림(201) 및 DAO 스트림(121)의 분해성을 개선할 수 있다. 따라서, 유동 촉매 분해기 및 증기 분해기의 양호한 원료이다. 수소화탈황, 수소탈질소화, 수소탈금속화, 수소첨가분해, 수소이성체화 또는 이들의 조합과 같은 다양한 반응이 수소화처리 유닛(300)에서 일어날 수 있다.

일부 실시예에서, 온화한 하이드로프로세싱 조건은 0.1 hr^-1 내지 5 hr^-1, 또는 0.1 hr^-1 내지 3 hr^-1의 전체 반응기의 액 공간 속도(LHSV)를 포함할 수 있다. 반응기는 촉매를 포함하는 촉매층을 포함할 수 있다. 촉매는 불균질 촉매, 균일 촉매 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 촉매는 알루미나, 제올라이트, 무정형 실리카-알루미나 또는 이들의 조합 상에 지지된 NiMo, CoMo, NiCoMo 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 온화한 하이드로프로세싱 조건은 300℃ 내지 450℃¸ 320℃ 내지 450℃, 340℃ 내지 450℃, 300℃ 내지 430℃¸ 320℃ 내지 430℃, 340℃ 내지 430℃의 촉매층 온도를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 하이드로프로세싱 유닛(300)은 분자 수소의 외부 공급을 필요로 할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 온화한 하이드로프로세싱 조건은 1 ㎫ 내지 15 ㎫, 2 ㎫ 내지 15 ㎫, 3 ㎫ 내지 15 ㎫, 또는 3.5 ㎫ 내지 15 ㎫의 수소 분압을 포함할 수 있다.

하나 이상의 실시예에서, 업그레이드된 수지 스트림(201)과 DAO 스트림(121)의 혼합물에 대한 수소의 중량비는 200 N㎥/kl(킬로-리터) 내지 1500 N㎥/kl, 또는 200 N㎥/kl 내지 1200 N㎥/kl일 수 있다.

전술한 바와 같이, 하이드로프로세싱 유닛(300)은 업그레이드된 제품(301)을 생산할 수 있다. 온화한 조건 하에서, 하이드로프로세싱 유닛(300)은 DAO 스트림(121)과 업그레이드된 수지 스트림(201)의 혼합물의 25 wt% 이상을 업그레이드 제품(301)으로 전환할 수 있다. 업그레이드 제품(301)은 나프타, 경유, 진공 경유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 업그레이드된 제품(301)은 DAO 스트림(121)과 업그레이드된 수지 스트림(201)의 혼합물에서 1% 미만의 금속을 가질 수 있다. 업그레이드된 제품(301)은 DAO 스트림(121)과 업그레이드된 수지 스트림(201)의 혼합물에서 5% 미만의 CCR을 가질 수 있다. 하이드로프로세싱 유닛(300)의 탈금속화 및 탈CCR 성능은 95% 내지 99% 범위일 수 있다. 하이드로프로세싱 유닛(300)의 탈황 및 탈질소 성능은 95% 내지 99% 범위일 수 있다.

업그레이드된 제품을 생산하기 위한 잔류물의 업그레이드 공정

본 개시내용의 추가 실시예는 상기 언급된 시스템(10)을 이용하는 공정에 관한 것이다. 전술한 바와 같이, 잔류물(101)은 아스팔텐 분리기(110) 및 수지 분리기(120)을 포함하는 SDA 유닛(100), SCW 유닛(200), 및 하이드로프로세싱 유닛(300)에 의해 업그레이드될 수 있다. 이하에서는 잔류물을 업그레이드하는 시스템(10)과 잔류물을 업그레이드하는 공정 사이의 차이점을 중심으로 설명하고, 미설명 부분은 앞서 설명한 잔류물을 업그레이드하는 시스템(10)으로부터 인용될 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 공정은 아스팔텐 분리기(110) 및 수지 분리기(120)를 포함하는 SDA 유닛(100)을 통해 잔류물(101)을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 잔류물(101)은 아스팔텐 분리기(110)로 도입되어, 아스팔텐 피치(112)와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림(111)으로 분리될 수 있다. DAO와 수지를 포함하는 스트림(111)은 수지 분리기(120)로 도입되어, DAO 스트림(121)과 수지 스트림(122)으로 분리될 수 있다. 수지 스트림(122)은 SCW 유닛(200)으로 도입되고, SCW로 처리되어 업그레이드된 수지 스트림(201)을 생산할 수 있다. 잔류 생성물(202)은 수지 스트림(122)으로부터 분리될 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(201)은 하이드로프로세싱 유닛(300)으로 도입될 수 있다. 일부 실시예에서, 하이드로프로세싱 유닛(300)에 업그레이드된 수지 스트림(201)을 도입하기 전에, 업그레이드된 수지 스트림(201)은 DAO 스트림(301)과 혼합될 수 있다. 업그레이드된 수지 스트림(201)의 일부 및 DAO 스트림(121)는 하이드로프로세싱되어 업그레이드된 제품(301)을 생산할 수 있다.

도 2를 참조하면, 공정은 업그레이드된 수지 스트림(203)의 일부를 아스팔텐 분리기(110)로 재순환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 아스팔텐 분리기(110)에 업그레이드된 수지 스트림(203)을 도입하기 전에, 업그레이드된 수지 스트림(203)은 잔류물(101)과 결합될 수 있다.

여전히 도 2를 참조하면, 공정은 업그레이드된 수지 스트림(204)의 일부를 수지 분리기(120)로 재순환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 수지 분리기(120)에 업그레이드된 수지 스트림(204)을 도입하기 전에, 업그레이드된 수지 스트림(204)은 나머지 잔류물(111)과 결합될 수 있다.

예

다음의 예는 본 개시내용의 하나 이상의 추가 특징을 예시한다. 이들 예는 어떠한 방식으로든 본 개시내용의 범위 또는 첨부된 청구범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해해야 한다.

본 발명의 예 1

도 1에 도시된 시스템의 구성 및 특성을 가진 실시예의 실험적 시뮬레이션은 공정 시뮬레이터 ASPEN-HYSYS를 사용하여 수행되었다. 표 2는 아스팔텐 분리기에 공급되는 진공 잔류물에 관한 데이터를 포함한다.

진공 잔류물
체적 유량	20000.0	일일 배럴
질량 유량	3287.9	일일 미터톤
API 비중	5.26	°API
15℃에서의 밀도	1.03	g/mL
황	4.26	wt%
금속	97.1	ppmw
CCR	24	wt%
C₇-아스팔텐	15.6	wt%

● 금속 함유량은 0.01 wt ppm(ppmw)까지 측정될 수 없다.

진공 잔류물은 아스팔텐 분리기에 공급되었다. 아스팔텐 분리기는 n-부탄을 용매로서 이용하였다. 아스팔텐 분리기는 황과 금속 함유량을 감소시키고 진공 잔류물에 기초한 아스팔텐 피치의 40%의 질량 수율을 분리하기 위해 DAO와 수지를 함유하는 스트림의 약 60% 질량 수율을 생산하도록 8/1 vol/vol의 용제/오일 비율, 50℃, 2.9 ㎫에서 작동되었다. 표 3은 아스팔텐 피치를 위한 스트림 특성 및 조성을 포함한다. DAO 및 수지를 함유하는 스트림은 그런 다음 수지 분리기로 공급되었다. 수지 분리기는 n-부탄을 용매로서 이용한다. 아스팔텐 분리기에 있는 대부분의 용매는 스트림(111)과 함께 가고, 수지 분리기를 위해 사용되었다. 아스팔텐 피치에 포함된 용매는 증기로 제거하였다. 수지 분리기는 진공 잔류물에 기초하여 질량 수율 DAO 스트림의 35% 및 질량 수율 수지 스트림의 25%를 생산하기 위해 40℃, 2.0㎫에서 작동되었다. 다음의 표 3 및 표 4는 각각 DAO 스트림 및 수지 스트림에 대한 스트림 특성 및 조성을 포함한다.

아스팔텐 피치
체적 유량	7060.4	일일 배럴
질량 유량	1315.1	일일 미터톤
API 비중	-10.6	°API
15℃에서의 밀도	1.17	g/mL
황	6.40	wt%
금속	227.1	wt%
CCR	-	-
C₇-아스팔텐	-	-

DAO 스트림
체적 유량	7812.6	일일 배럴
질량 유량	1150.7	일일 미터톤
API 비중	21.1	°API
15℃에서의 밀도	0.93	g/mL
황	2.19	wt%
금속	2.0	ppmw
CCR	1.4	wt%
C₇-아스팔텐	0.4	wt%

수지 스트림
체적 유량	5127.0	일일 배럴
질량 유량	822.0	일일 미터톤
API 비중	8.7	°API
15℃에서의 밀도	1.01	g/mL
황	3.80	wt%
금속	19.6	ppmw
CCR	3.3	wt%
C₇-아스팔텐	1.5	wt%

수지 스트림 및 물 스트림은 분리된 플런저형 펌프를 통해 가스 가열 히터, 혼합 디바이스, 혼합물 히터, 반응기, 열교환기, 압력 강하 디바이스, 플래시 컬럼 및 진공 증류 유닛을 포함하는 SCW 유닛에 공급되었다. 물 스트림은 1027.5 MTD(일일 미터톤)의 유량으로 27 ㎫로 펌핑되고, 그런 다음 가스 가열 히터에 의해 520℃로 예열되었다. 수지 스트림은 822 MTD의 유량으로 27 ㎫로 펌핑되고, 그런 다음 가스 가열 히터에 의해 230℃로 예열되었다. 물 대 수지 스트림의 공급 중량비는 1.25:1이었다. 예열된 물 스트림과 예열된 수지 스트림은 혼합 디바이스에 의해 혼합되고, 그런 다음 3.35인치 내경(ID) 및 25 m 길이의 오스테나이트계 스테인리스강 나선형 튜브로 이루어진 혼합물 예열기에 주입되었다. 혼합물 예열기의 출구에서 혼합 스트림의 온도는 452℃이었다. 예열된 혼합 스트림은 그런 다음 반응기에 공급되어 반응기 유출물을 생성하였다. 반응기는 20.7 인치 내경 및 10 미터 길이를 가진 7개의 오스테나이트계 스테인리스강 파이프를 직렬로 연결하여 구성되었다. 반응기는 온도 강하를 5℃ 이내로 유지하기 위해 벽돌 형태의 단열재로 둘러싸여 있다. 반응기에서 예열된 혼합 스트림의 체류 시간은 약 150초이다.

반응기 유출물은 그런 다음 열교환기(이중관형 열교환기)에 공급되고, 약 250℃의 온도를 가진 열 교환 스트림을 생성하기 위해 냉각되었다. 열교환된 스트림은 그런 다음 0.9 ㎫의 압력을 가진 감압 스트림을 생성하기 위해 압력 강하 디바이스(2 스테이지 압력 제어 밸브)에 적용되었다. 감압된 스트림은 플래시 컬럼으로 처리되고, 증류물 및 상압 잔류물 분획으로 분리되었다. 상압 잔류물 분획은 유수 분리기에 의해 물이 제거되고, 잔류 생성물과 업그레이드된 수지 스트림으로 분리된 후 진공 증류 유닛으로 보내졌다. 다음의 표 6 및 표 7은 각각 잔류 생성물 및 업그레이드된 수지 스트림에 대한 스트림 특성 및 조성을 포함한다.

잔류 제품
체적 유량	1917.4	일일 배럴
질량 유량	311.3	일일 미터톤
API 비중	6.9	°API
15℃에서의 밀도	1.02	g/mL
황	3.01	wt%
금속	21.4	ppmw
CCR	3	wt%
C₇-아스팔텐	1.4	wt%

업그레이드된 수지 스트림
체적 유량	3248.9	일일 배럴
질량 유량	486.9	일일 미터톤
API 비중	18.5	°API
15℃에서의 밀도	0.94	g/mL
황	1.98	wt%
금속	1.0	ppmw
CCR	0.9	wt%
C₇-아스팔텐	0.4	wt%

SCW 유닛에서 업그레이드된 수지 스트림의 액체 수율은 수지 스트림에 기초하여 약 97.1 wt%였다. 2.9 wt%의 수지 스트림이 가스와 물로 손실되었다(물에 용해됨). 업그레이드된 수지 스트림은 DAO 스트림과 혼합되고, 그런 다음 하이드로프로세싱 유닛에 도입되었다. 다음의 표 8은 업그레이드된 수지 스트림과 DAO 스트림의 혼합물에 대한 스트림 특성 및 조성을 포함한다.

업그레이드된 수지 스트림과 DAO 스트림의 혼합물
체적 유량	11061.5	일일 배럴
질량 유량	1637.6	일일 미터톤
API 비중	20.3	°API
15℃에서의 밀도	0.93	g/mL
황	2.13	wt%
금속	1.7	ppmw
CCR	1.2	wt%
C₇-아스팔텐	0.41	wt%

업그레이드된 수지 스트림과 DAO 스트림의 혼합물은 하이드로프로세싱 유닛에 도입되고, 나프타, 경유, 진공 경유(VGO) 및 진공 잔류물(VR)의 4개 분획으로 분획되었다. 하이드로프로세싱 유닛은 온화한 조건(380℃, 11 ㎫, LHSV 0.75/hr, H₂/오일 = 800 n㎥/㎥)에서 작동되었다. 표 9는 4개의 분획에 대한 스트림 특성 및 조성을 포함한다.

	BP(℃)		API	황 (wt ppm)	CCR (wt%)	금속 (wt ppm)
나프타	C5-180	2%	69.2	30	0	0
경유	180-350	18%	35.4	45	0	0
VGO	350-520	58%	17.5	2300	0	0
VR	520+	23%	8.6	12600	0.3	0.1

비교예 2

수지 분리기 없이 아스팔텐 분리기를 가진 시스템의 구성 및 특성에 대한 실시예의 실험적 시뮬레이션이 공정 시뮬레이터 ASPEN-HYSYS를 사용하여 수행되었다. 표 2에 나열된 진공 잔류물은 아스팔텐 분리기에 공급되었다. 아스팔텐 분리기는 예 1과 동일한 조건에서 작동되어, 진공 잔류물에 기초하여 진공 잔류물을 65% 질량 수율의 아스팔텐 피치와 35% 질량 수율의 DAO 스트림으로 분리하였다. 다음의 표 10 및 표 11은 각각 아스팔텐 피치 및 DAO 스트림에 대한 스트림 특성 및 조성을 포함한다.

아스팔텐 피치
체적 유량	12187.4	일일 배럴
질량 유량	2137.1	일일 미터톤
API 비중	-3.3	°API
15℃에서의 밀도	1.1	g/mL
황	5.38	wt%
금속	147.3	ppmw
CCR	-	-
C₇-아스팔텐	-	-

본 발명의 예 1과 비교예 2의 비교

본 발명의 예 1의 시스템 및 공정을 비교예 2의 시스템 및 공정과 비교하면, SCW 유닛과 함께 아스팔텐 분리기 및 수지 분리기를 포함하는 SDA 유닛을 이용하는 예 1의 시스템 및 공정은 보다 효율적인 잔류물 업그레이드를 가능하게 한다. 하이드로프로세싱 유닛으로의 공급물(표 11의 DAO 스트림)은 표 8에서의 혼합물 스트림과 유사한 특성을 가진다. 그러나, 본 발명의 예 1에서, 공급물의 42% 이상의 질량 유량(본 발명의 예 1에서의 업그레이드된 수지 스트림 및 DAO 스트림 대 비교예 2에서의 DAO 스트림)은 온화한 조건에서 하이드로프로세싱 유닛에 이용 가능하였다. 본 발명의 예 1은 하이드로프로세싱 유닛에 대한 더 높은 공급물의 생성 및 아스팔텐 피치에 대한 더 적은 폐기를 가지는 수지의 SCW 처리의 이점을 보여준다. 본 발명의 예 1은 55.3%(11,061.5 BPD/20,000 BPD)의 진공 잔류물이 하이드로프로세싱 유닛에 공급되는 것을 가능하게 한다. 대조적으로, 비교예 2는 39.1%(7,812.6 BPD/20,000 BPD)의 공급물을 하이드로프로세싱 유닛에 대해 허용한다. 수지 분획의 SCW 처리 없이 동일한 처리량을 만들기 위해, SDA는 더 많은 DAO를 생성해야만 하며; 그러나, 이러한 DAO는 더 많은 불순물을 가질 것이다. 이러한 불순물은 하이드로프로세싱 촉매 수명을 실질적으로 단축시켜, 예를 들어 하이드로프로세싱 촉매 수명을 적어도 절반으로 줄인다.

본 개시내용의 제1 양태는, SDA 유닛을 통해 잔류물을 분리하는 단계로서, SDA 유닛은 잔류물을 아스팔텐 피치와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림으로 분리하는 아스팔텐 분리기, 및 후속적으로 DAO 및 수지를 포함하는 스트림을 별도의 DAO 및 수지 스트림으로 분리하는 수지 분리기를 포함하는, 상기 잔류물 분리 단계, 업그레이드된 수지 스트림을 생산하기 위해 상기 수지 스트림을 SCW로 처리하는 단계, 및 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 업그레이드된 수지 스트림의 일부 및 DAO 스트림을 하이드로프로세싱하는 단계를 포함하는, 상압 잔류물 또는 업그레이드 진공 잔류물을 포함하는 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하는 방법에 관한 것이다.

본 개시내용의 제2 양태는 제1 양태를 포함하고, 하이드로프로세싱 단계 전에 업그레이드된 수지 스트림과 DAO를 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 개시내용의 제3 양태는 제1 또는 제2 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 업그레이드된 수지 스트림의 일부를 아스팔텐 분리기로 재순환시키는 단계를 추가로 포함하며, 업그레이드된 수지 스트림은 분리 단계 전에 잔류물과 결합된다.

본 개시내용의 제4 양태는 제1 내지 제3 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 나머지 잔류물을 분리하는 단계 전에 업그레이드된 수지 스트림을 나머지 잔류물과 결합하는 것에 의해 업그레이드된 수지 스트림의 일부를 재순환시키는 단계를 추가로 포함한다.

본 개시내용의 제5 양태는 제1 내지 제4 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 잔류물은 22 이하의 API 비중을 포함한다.

본 개시내용의 제6 양태는 제1 내지 제5 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 잔류물은 2 wt% 이상의 아스팔텐 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제7 양태는 제1 내지 제6 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 잔류물은 20 ppmw 이상의 총 금속 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제8 양태는 제1 내지 제7 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, DAO는 7 wt% 이하의 아스팔텐 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제9 양태는 제1 내지 제8 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, DAO는 25 ppmw 이하의 총 금속 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제10 양태는 제1 내지 제9 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, DAO는 15 wt% 이하의 CCR 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제11 양태는 제1 내지 제10 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 수지 스트림은 잔류물의 아스팔텐 함유량 중 1% 내지 10%의 아스팔텐 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제12 양태는 제1 내지 제11 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 수지 스트림은 잔류물의 총 금속 함유량 중 10% 내지 70%의 총 금속 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제13 양태는 제1 내지 제12 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 수지 스트림은 잔류물의 CCR 함유량 중 10% 내지 120%의 CCR 함유량을 가진다.

본 개시내용의 제14 양태는 제1 내지 제13 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, SCW 대 수지 스트림의 중량비는 10:1 내지 0.1:1이다.

본 개시내용의 제15 양태는 제1 내지 제14 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 처리 단계는 380℃ 내지 500℃의 온도에서 일어난다.

본 개시내용의 제16 양태는 제1 내지 제15 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 업그레이드된 수지 스트림의 하이드로프로세싱은 업그레이드된 수지 스트림으로부터 금속, 질소 또는 황 함유량 중 하나 이상의 적어도 일부를 제거한다.

본 개시내용의 제17 양태는 제1 내지 제16 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 업그레이드된 제품은 나프타, 경유, 진공 경유 또는 이들의 조합을 포함한다.

본 개시내용의 제18 양태는 상압 잔류물 또는 업그레이드 진공 잔류물을 포함하는 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 시스템에 관한 것이며, 시스템은 상기 잔류물을 분리하도록 작동 가능한 SDA 유닛으로서, 상기 잔류물을 아스팔텐 피치와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림으로 분리하는 아스팔텐 분리기, 및 DAO 및 수지를 포함하는 스트림을 별도의 DAO 및 수지 스트림으로 후속적으로 분리하는 수지 분리기를 포함하는, 상기 SDA 유닛; SDA 유닛 하류에 있으며, 업그레이드된 수지 스트림을 생산하기 위해 수지 스트림을 초임계수로 처리하도록 작동 가능한 SCW 유닛; 및 SCW 유닛 하류에 있는 하이드로프로세싱 유닛을 포함하며, 상기 하이드로프로세싱 유닛은 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 업그레이드된 수지 스트림의 일부 및 DAO 스트림을 하이드로프로세싱하도록 작동 가능하다.

본 개시내용의 제19 양태는 제18 양태를 포함할 수 있고, 업그레이드된 수지 스트림의 일부는 아스팔텐 분리기로 재순환되고, 업그레이드된 수지 스트림은 아스팔텐 분리기의 상류에서 잔류물과 결합된다.

본 개시내용의 제20 양태는 제18 또는 제19 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 업그레이드된 수지 스트림의 일부는 수지 분리기의 상류에서 나머지 잔류물과 업그레이드된 수지 스트림을 결합하는 것에 의해 재순환된다.

다음의 청구항 중 하나 이상은 전환 문구로서 "~로서", "~에 있어서" 또는 "여기에서"라는 용어를 활용한다는 점에 유의한다. 본 기술을 한정하는 목적을 위해, 이러한 용어는 구조의 일련의 특성의 인용을 도입하도록 사용되는 개방형 전환 문구로서 청구범위에 도입되었으며 보다 통상적으로 사용되는 개방형 전문 용어 "포함하는"과 동일한 방식으로 해석되어야 한다는 점에 유의한다. 본 기술을 한정하는 목적을 위해, 전환 문구 "~로 이루어진"은 인용된 성분 또는 단계 및 임의의 자연적으로 발생하는 불순물에 대한 청구항의 범위를 제한하는 폐쇄형 서문 용어로서 청구범위에서 도입될 수 있다. 본 기술을 한정하는 목적을 위해, 전환 문구 "본질적으로 ~로 이루어진"은 인용된 요소, 성분, 재료 또는 방법 단계뿐만 아니라 청구된 요지의 새로운 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 임의의 비인용 요소, 성분, 재료 또는 방법 단계로 하나 이상의 청구항의 범위를 제한하기 위해 청구범위에 도입될 수 있다. 전환 문구 "~로 이루어진" 및 "본질적으로 ~로 이루어진"은 "포함하는" 및 "구비하는"과 같은 개방형 전환 문구의 하위 집합으로 해석될 수 있어서, 일련의 요소, 성분, 재료 또는 단계의 인용을 도입하기 위해 개방형 문구의 임의의 사용은 "~로 이루어지는" 및 "본질적으로 ~로 이루어지는"이라는 폐쇄형 용어를 사용하여 일련의 요소, 성분, 재료 또는 단계의 인용을 개시하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 성분 A, B 및 C를 "포함하는" 조성의 인용은 성분 A, B 및 C로 "이루어지는" 조성뿐만 아니라 성분 A, B, 및 C로 "본질적으로 이루어지는" 조성을 또한 개시하는 것으로서 해석되어야 한다.. 본 출원에 표현된 임의의 정량적 값은 전환 문구 "~로 이루어지는" 또는 "본질적으로 ~로 이루어지는"과 일치하는 폐쇄형 또는 부분 폐쇄형 실시예뿐만 아니라 전환 문구 "포함하는" 및 "구비하는"과 일치하는 개방형 실시예를 포함하는 것으로 간주될 수 있다.

명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 표현은 문맥상 명백하게 다르게 나타내지 않는 한 복수 참조를 포함한다. "포함하다"라는 동사와 그 활용형은 비배타적 방식으로 요소, 성분 또는 단계를 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 참조된 요소, 성분 또는 단계는 명시적으로 참조되지 않은 다른 요소, 성분 또는 단계와 함께 존재하거나 활용되거나 조합될 수 있다.

또한, 양, 농도, 또는 기타 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상위 값 및 바람직한 하위 값의 목록으로서 주어질 때, 이는 범위가 별도로 개시되는지 여부에 관계없이, 임의의 상한 범위 한계 또는 바람직한 값 및 임의의 하한 범위 한계 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 수치의 범위가 본 명세서에서 인용되는 경우, 달리 명시되지 않는 한, 범위는 그의 종점 및 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범위는 범위를 한정할 때 인용된 특정 값으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 성분이 0부터 시작하는 범위에서 존재하는 것으로서 표시될 때, 이러한 성분은 선택적 성분이다(즉, 존재하거나 존재하지 않을 수 있음). 존재할 때, 선택적 성분은 조성물 또는 공중합체의 적어도 0.1 wt%일 수 있다.

재료, 방법 또는 기계가 본 명세서에서 "당업자에게 공지된", "종래의" 또는 동의어 문구와 함께 기술될 때, 용어는 본 출원을 출원할 당시에 통상적인 재료, 방법 및 기계가 본 명세서에 포함되는 것을 의미한다.

속성에 할당된 임의의 2개의 정량적 값은 해당 속성의 범위를 구성할 수 있으며, 주어진 속성의 모든 언급된 정량적 값으로 형성된 범위의 모든 조합이 본 개시내용에서 고려된다는 것을 이해해야 한다. 본 개시내용의 요지는 특정 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었다. 하나 이상의 실시예의 구성요소 또는 특징에 대한 임의의 상세한 설명이 반드시 구성요소 또는 특징이 특정 실시예 또는 임의의 다른 실시예에 필수적이라는 것을 의미하지는 않음을 이해해야 한다. 또한, 청구된 요지의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 설명된 실시예에 대해 다양한 수정 및 변경이 만들어질 수 있음이 당업자에게 자명해야 한다.

Claims

상압 잔류물 또는 업그레이드 진공 잔류물을 포함하는 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하는 방법으로서,
SDA 유닛을 통해 상기 잔류물을 분리하는 단계로서, 상기 SDA 유닛은 상기 잔류물을 아스팔텐 피치와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림으로 분리하는 아스팔텐 분리기, 및 후속적으로 상기 DAO 및 수지를 포함하는 스트림을 별도의 DAO 및 수지 스트림으로 분리하는 수지 분리기를 포함하는, 상기 잔류물 분리 단계;
업그레이드된 수지 스트림을 생산하기 위해 상기 수지 스트림을 SCW로 처리하는 단계; 및
상기 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 상기 업그레이드된 수지 스트림의 일부 및 상기 DAO 스트림을 하이드로프로세싱하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 하이드로프로세싱 단계 전에 상기 업그레이드된 수지 스트림과 상기 DAO를 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 업그레이드된 수지 스트림의 일부를 상기 아스팔텐 분리기로 재순환시키는 단계를 추가로 포함하며, 상기 업그레이드된 수지 스트림은 상기 분리 단계 전에 상기 잔류물과 결합되는, 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나머지 잔류물을 분리하는 단계 전에 상기 업그레이드된 수지 스트림을 상기 나머지 잔류물과 결합하는 것에 의해 상기 업그레이드된 수지 스트림의 일부를 재순환시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잔류물은 22 이하의 API 비중을 포함하는, 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잔류물은 2 중량%(wt%) 이상의 아스팔텐 함유량, 및 20 ppmw 이상의 총 금속 함유량을 가지는, 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DAO는 7 wt% 이하의 아스팔텐 함유량, 25 ppmw 이하의 총 금속 함유량, 및 15 wt% 이하의 CCR 함유량, 또는 이들의 조합을 가지는, 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 스트림은 상기 잔류물의 아스팔텐 함유량 중 1% 내지 10%의 아스팔텐 함유량, 상기 잔류물의 총 금속 함유량 중 10% 내지 70%의 총 금속 함유량, 및 상기 잔류물의 CCR 함유량 중 10% 내지 120%의 CCR 함유량, 또는 이들의 조합을 가지는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 SCW 대 상기 수지 스트림의 중량비는 10:1 내지 0.1:1인, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 단계는 380℃ 내지 500℃의 온도에서 일어나는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 업그레이드된 수지 스트림의 하이드로프로세싱은 상기 업그레이드된 수지 스트림으로부터 금속, 질소 또는 황 함유량 중 하나 이상의 적어도 일부를 제거하는, 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 업그레이드된 제품은 나프타, 경유, 진공 경유 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
상압 잔류물 또는 업그레이드 진공 잔류물을 포함하는 잔류물로 업그레이드된 제품을 생산하기 위한 시스템으로서,
상기 잔류물을 분리하도록 작동 가능한 SDA 유닛으로서, 상기 잔류물을 아스팔텐 피치와 DAO 및 수지를 포함하는 스트림으로 분리하는 아스팔텐 분리기, 및 상기 DAO 및 수지를 포함하는 스트림을 별도의 DAO 및 수지 스트림으로 후속적으로 분리하는 수지 분리기를 포함하는, 상기 SDA 유닛;
상기 SDA 유닛 하류에 있으며, 업그레이드된 수지 스트림을 생산하기 위해 상기 수지 스트림을 초임계수로 처리하도록 작동 가능한 SCW 유닛; 및
상기 SCW 유닛 하류에 있는 하이드로프로세싱 유닛을 포함하며, 상기 하이드로프로세싱 유닛은 상기 업그레이드된 제품을 생산하기 위해 상기 업그레이드된 수지 스트림의 일부 및 상기 DAO 스트림을 하이드로프로세싱하도록 작동 가능한, 시스템.
제13항에 있어서, 상기 업그레이드된 수지 스트림의 일부는 상기 아스팔텐 분리기로 재순환되고, 상기 업그레이드된 수지 스트림은 상기 아스팔텐 분리기의 상류에서 상기 잔류물과 결합되는, 시스템.
제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 업그레이드된 수지 스트림의 일부는 상기 수지 분리기의 상류에서 나머지 잔류물과 상기 업그레이드된 수지 스트림을 결합하는 것에 의해 재순환되는, 시스템.