KR20230133910A - 원유 직접 촉매적 업그레이드를 위한 탈아스팔트 컬럼과 통합된 공정 - Google Patents

원유 직접 촉매적 업그레이드를 위한 탈아스팔트 컬럼과 통합된 공정 Download PDF

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미아오 선
종린 장
소헬 케이. 셰이크
오메르 코서글루
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사우디 아라비안 오일 컴퍼니
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Abstract

촉매적 업그레이드 공정은 원유를 포함하는 공급물을 탈아스팔트하기 위해 공급물을 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하고, 이에 의해 중합된 아스팔텐 및 탈아스팔트 오일(DAO)를 생성하는 단계를 포함한다. DAO는 증기 분해 유닛에 도입되고, 이에 의해 선택적 수소화 유닛에 도입되는 열분해 가스(PG)를 생성하고, 이는 그런 다음 분리 유닛에 도입될 수 있는 무올레핀 생성물을 생성한다. 결과적인 벤젠-톨루엔-크실렌(BTX) 함유 스트림과 액화 석유 가스(LPG)는 분리되고, BTX 함유 스트림은 BTX 콤플렉스에 도입되어 정제된 BTX를 생성한다. 탈아스팔트 후에, 세척 용매는 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입되어, 중합된 아스팔텐을 제거하고, 촉매를 재생하고, 세척 용매와 중합된 아스팔텐을 포함하는 혼합물을 생성할 수 있다. 세척 용매는 중합된 아스팔텐으로부터 분리된다.

Description

원유 직접 촉매적 업그레이드를 위한 탈아스팔트 컬럼과 통합된 공정
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체 내용이 본 개시내용에 참조에 의해 통합되는 "Integrated Process with a Deasphalting Column for Crude Oil Direct Catalytic Upgrading"이라는 명칭으로 2021년 3월 1일자 출원된 미국 특허 가출원 제63/154,877호에 대해 우선권을 주장한다.
본 개시내용의 실시예는 일반적으로 탄화수소 오일(hydrocarbon oil)을 정제하는 것에 관한 것으로, 특히 아스팔텐, 벤젠-톨루엔-크실렌(BTX), 액화 석유 가스, 및 코크스를 포함하는 생성물을 제거하면서 원유 스트림으로부터 석유화학 물질을 생산하기 위한 촉매적 업그레이드 공정에 관한 것이다.
아스팔텐은 원유에서 자연적으로 발생하는 가장 무겁고 극성이 강한 화합물로서, 통상적으로 1 wt% 내지 17 wt%의 범위에 있는 농도의 아스팔텐을 포함하며, 이들은 또한 원유 수송 및 정제 동안 어려움을 유발하는 주요 요인으로서 확인된다. 아스팔텐은 대기압과 주변 온도에서 원유에 용해 가능한 것으로 여겨지는 네 가지 주요 물질 중 하나이며, 나머지는 포화물, 방향족 화합물 및 수지이다. 그러나, 수지와 달리, 아스팔텐은 어울리는 경향이 있는 고 극성종을 함유하며, 그 결과, 환경과 아스팔텐의 상호 작용은 매우 복잡하다.
아스팔텐은 주로 탄소, 수소, 질소, 산소 및 황 뿐만 아니라 미량의 바나듐 및 니켈을 포함하는 고분자량 다환식 방향족 탄화수소 및 복소환식 화합물의 혼합물이다. 아스팔텐에서, 수소 대 탄소 원자비는 약 1.2:1.0이다. 아스팔텐은 원유와 같은 탄소질 물질의 n-펜탄 또는 n-헵탄 불용성, 톨루엔 가용성 성분으로 작동상 정의되며, 끈적끈적하고 검고 점성이 높은 증류 공정의 잔류물이다.
원유 생산 및 정제의 모든 양태는 아스팔텐에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 아스팔텐 침전 또는 퇴적물은 유정, 파이프라인 및 표면 시설에서 발생하여, 유정 생산성 및 유체 흐름을 제한할 수 있다. 또한, 아스팔텐은 정제 촉매를 오염시키거나, 또는 정제 시스템을 막히게 하여, 정유 공장에 피해를 입히고 생산성을 떨어뜨릴 수 있다.
용매 탈아스팔트(SDA) 기술을 이용할 수 있는 종래의 아스팔텐 분리는 더 높은 가치의 탈아스팔트 오일(DAO)을 생성하기 위해 액체-액체 추출을 수행하도록 파라핀계 용매(n-프로판, n-부탄, n-펜탄, n-헥산 또는 n-헵탄)를 적용하는 것을 포함한다. 그러나, SDA 공정은 상당한 양의 값비싼 파라핀계 용매를 필요로 한다(용매 대 원유 비율은 전형적으로 체적 기준으로 2:1 내지 10:1이다). 또한, DAO로부터 파라핀계 용매를 분리 및 회수는 에너지 집약적인 공정이다.
원유 스트림을 가치있는 빌딩 블록 화학물질로 전환시키면서 원유 스트림으로부터 아스팔텐을 제거하기 위한 새로운 공정에 대한 지속적인 요구가 있다. 본 개시내용의 실시예는 이러한 필요성을 해결하는 데 초점을 맞춘 촉매적 업그레이드 공정에 관한 것이다.
실시예에 따르면, 원유 스트림으로 석유화학 물질을 생산하기 위한 촉매적 업그레이드 공정은 증기 분해 유닛의 상류에 있는 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기를 포함한다. 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기는 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매를 포함한다. 공정은 원유를 포함하는 공급물을 탈아스팔트하기 위해 공급물을 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하고, 이에 의해 중합된 아스팔텐 및 감소된 농도의 아스팔텐을 가진 탈아스팔트 오일을 생성하는 단계를 포함한다. 탈아스팔트 오일은 그런 다음 증기 분해 유닛으로 도입되고, 이에 의해 열분해 가솔린을 생성할 수 있다. 이러한 열분해 가솔린은 그런 다음 선택적 수소화 유닛에 도입되고, 이에 의해 무올레핀 생성물을 생성하고, 이는 그런 다음 분리 유닛에 추가될 수 있다. BTX-함유 스트림 및 액화 석유 가스는 분리 유닛으로부터 획득될 수 있고, 그런 다음 서로 분리될 수 있다. 공정은 BTX 함유 스트림을 BTX 콤플렉스에 도입하고, 이에 의해 정제된 BTX를 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 세척 용매는 중합된 아스팔텐을 제거하기 위해 탈아스팔트 후에 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기로 도입되고, 이에 의해 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 촉매를 재생하고, 세척 용매와 중합된 아스팔텐을 포함하는 혼합물을 생성할 수 있다. 세척 용매 및 중합된 아스팔텐은 서로 분리될 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예의 추가적인 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명 및 하기에 제공되는 청구범위를 포함하여 기술된 실시예를 실시하는 것에 의해 그 설명으로부터 당업자에게 쉽게 자명하거나 인식될 것이다.
본 개시내용의 특정 실시예에 대한 다음의 상세한 설명은 다음의 도면과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 명세서에 기술된 실시예에 따른 현장 아스팔텐 제거를 사용한 촉매적 업그레이드 공정을 도시하며;
도 2는 본 명세서에 기술된 실시예에 따른 2개의 반응기를 포함하는 촉매적 탈아스팔트 반응기의 개략도이며;
도 3은 본 명세서에 기술된 실시예에 따른 3개의 반응기를 포함하는 촉매적 탈아스팔트 반응기의 개략도이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "탄화수소 오일" 또는 "탄화수소 공급원료"는 주로 탄화수소 화합물의 혼합물로 구성된 유성 액체를 지칭한다. 탄화수소 오일은 원유, 합성 원유, 역청, 오일샌드, 셰일 오일 또는 석탄 오일로부터 획득된 정제 오일을 포함할 수 있다. 용어 "정제 오일"은 탈아스팔트 공정으로부터 획득된 진공 가스 오일(VGO), 탈아스팔트 오일(DAO) 또는 탈금속 오일(DMO), 코킹 공정으로부터 획득된 경질(light) 및/또는 중질(heavy) 코크스 경유, FCC 공정에서 획득된 사이클 오일, 및 비스브레이킹 공정으로부터 획득된 얻은 경유를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "탄화수소"는 전적으로 탄소 및 수소 원자로 구성된 화합물을 지칭한다. "Cx-Cy 탄화수소"와 같은 표현은 x 내지 y개의 탄소 원자를 가진 탄화수소를 지칭한다. 예를 들어, C1-C5 탄화수소는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "수소/오일 비율" 또는 "수소-대-오일 비율" 또는 "수소-대-탄화수소 비율"은 공급물의 체적에 대한 반응기를 통해 순환하는 수소의 체적률의 표준 척도를 지칭한다. 수소/오일 비율은 수소 가스 스트림의 유량과 탄화수소 공급물의 유동 체적을 비교하는 것에 의해 결정될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "액 공간 속도(liquid hourly space velocity)" 또는 "LHSV"는 촉매 체적에 대한 탄화수소 공급물의 액체 유량의 비율을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "도관"은 케이싱, 라이너, 파이프, 튜브, 코일 배관, 및 내부 공극을 가진 기계 구조물을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 물질의 "감소된 함유량"은 물질의 농도가 검사중인 공정의 스테이지를 통과한 후보다 스테이지를 통과하기 전에 더 크다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 물질의 "증가된 함유량"은 물질의 농도가 검사중인 공정의 단계를 통과하기 전보다 통과한 후 더 크다는 것을 의미한다.
한 양태에 따르면, 원유 스트림으로 석유화학 물질을 생산하기 위한 촉매적 업그레이드 공정은 원유를 포함하는 공급물을 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하여 공급물을 탈아스팔트하는 단계를 포함한다. 탈아스팔트하는 단계는 중합된 아스팔텐 및 감소된 농도의 아스팔텐을 가진 DAO를 생성한다. 이들 아스팔텐은 수집될 수 있고, 실시예에서, 이렇게 획득된 아스팔텐은 종래의 용매 탈아스팔텐 유닛으로부터 획득된 것보다 무거울 수 있다. 공정은 또한 DAO를 증기 분해 유닛에 직접 도입하거나 또는 DAO를 초기에 하이드로프로세싱하고, 그런 다음 하이드로프로세싱된 DAO를 증기 분해하여, 열분해 가솔린(PG)과 연료유(FO)를 생산하는 단계를 포함한다. PG는 선택적 수소화 유닛에 도입되어 디-올레핀 및 모노-올레핀을 수소화할 수 있다. 무올레핀 생성물은 벤젠-톨루엔-크실렌(BTX)을 생산하기 위해 방향족 회수 유닛으로 보내질 수 있다. FO는 DAO 하이드로프로세싱 유닛으로 다시 재순환되거나 독립형 수소화 분해 유닛으로 보내져, BTX 함유 스트림을 생성하기 위해 다중 고리 방향족을 수소화 및 분해할 수 있다. 액화 석유 가스(LPG) 또는 기타 경질 가스는 회수되어 공급원료로서 증기 분해 유닛과 같은 다른 공정 유닛으로 보내져, 가치가 낮은 탄화수소 스트림을 가치화할 수 있다. BTX 함유 스트림은 정제된 BTX를 생성하기 위해 BTX 콤플렉스에 도입될 수 있다. 탈아스팔트 후, 세척 용매는 중합된 아스팔텐을 제거하기 위해 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입되고, 이에 의해 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 촉매를 재생하고 세척 용매와 중합된 아스팔텐을 포함하는 혼합물을 생성할 수 있다. 세척 용매는 중합된 아스팔텐으로부터 분리될 수 있으며, 이는 코크스를 생성하기 위해 지연 코킹 유닛으로 보내지거나, 아스팔트 풀(asphalt pool)로 보내지거나, 또는 합성가스(CO 및 H2)를 생성하기 위해 가스화 유닛으로 보내질 수 있다.
실시예에서, 공정은 원유 및 비-파라핀계 용매를 포함하는 공급물을 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하여, DAO 및 중합된 아스팔텐을 초래하는 단계를 포함한다. 비-파라핀계 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 이들의 혼합물과 같은 방향족 탄화수소 용매; 경질 순환 오일(LCO)과 같은 중간 정제 스트림; 방향족 회수 바닥 스트림; 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 실시예에서, 방향족 회수 바닥 스트림은 예를 들어 알킬화 방향족, 단일 방향족, 가교 방향족, 및 2개, 3개 또는 4개의 방향족 고리를 가진 축합 방향족과 같은 하나 이상의 C9 이상의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기 및 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기와 같은 하나 이상의 촉매적 탈아스팔트 반응기가 공정에서 사용될 수 있는 것으로 생각된다. 탈아스팔트가 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기(따라서 반응 모드에 있음)에서 수행되는 동안, 비-파라핀계 용매는 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기의 촉매를 재생하기 위해 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기(따라서 재생 모드에 있음)에 추가될 수 있다. 촉매 재생을 위해 사용되는 비-파라핀계 용매는 혼합물을 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하기 전에 원유와 조합된 동일한 비-파라핀계 용매일 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "비-파라핀계 용매" 및 "세척 용매"는 동의어이다. 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기의 촉매가 그 안에 함유된 중합된 아스팔텐을 세척하는 것에 의해 재생된 후, 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기는 원유 스트림을 탈아스팔트하기 위해 사용되는 반응기가 될 수 있고, 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기의 촉매는 그 안에 함유된 중합된 아스팔텐을 세척하는 것에 의해 재생된다. 다르게 말하면, 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기의 촉매가 재생된 후, 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기는 재생 모드로 전환될 수 있고, 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기는 반응 모드로 전환될 수 있다. 반응 모드와 재생 모드의 이러한 사이클은 주어진 양의 원유를 처리하는 데 필요한 만큼 계속해서 반복될 수 있다.
3개의 촉매적 탈아스팔트 반응기가 사용될 때와 같이, 2개보다 많은 촉매적 탈아스팔트 반응기가 사용될 때, 임의의 원하는 수의 촉매적 탈아스팔트 반응기는 반응 모드에 있을 수 있고, 임의의 원하는 수의 촉매적 탈아스팔트 반응기는 재생 모드에 있을 수 있다. 예를 들어, 3개의 촉매적 탈아스팔트 반응기가 사용될 때, 원유 공급물은 탈아스팔트하기 위해 제1 및 제3 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입되는 반면에, 원유 공급물이 없는 비-파라핀계 용매는 촉매 재생을 위해 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 추가될 수 있다.
실시예에서, 각각의 촉매적 탈아스팔트 반응기는 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매 조성물로 채워질 수 있다. 실시예에서, 고체 헤테로폴리산 화합물은 케긴-타입 헤테로폴리산, 세슘 치환된 헤테로폴리산, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 예시적인 케긴-타입 헤테로폴리산은 인텅스텐 헤테로폴리산(H3PW12O40), 인몰리브덴 헤테로폴리산(H3PMo12O40), 규소텅스텐 헤테로폴리산(H4SiW12O40), 규소몰리브덴 헤테로폴리산(H4SiMo12O40), 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예시적인 세슘 치환된 헤테로폴리산은 CsxHyPMo12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 3-x임); CsxHyPW12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 4-x임); CsxHySiMo12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 3-x임); CsxHySiW12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 4-x임); 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 실시예에서, 활성 촉매 성분은 결합제와 혼합되어 촉매 펠릿, 압출물, 구체(sphere) 또는 이들 중 2개 이상의 조합을 형성할 수 있다. 실시예에서, 압출물은 원통 형상, 삼엽 형상(trilobe shape), 사각엽 형상(quadralobe shape), 구형 또는 이들 중 2개 이상의 조합을 가진 입자로부터 나올 수 있다. 실시예에서, 결합제는 알루미나, 실리카-알루미나, 티타니아, 실리카 또는 이들 중 2개 이상의 조합일 수 있다. 촉매 조성물은 1 mm 내지 5 mm, 예를 들어 1.5 mm 내지 5 mm, 2 mm 내지 5 mm, 2.5 mm 내지 5 mm, 3 mm 내지 5 mm, 1 mm 내지 4.5 mm, 1 mm 내지 4 mm, 1 mm 내지 3.5 mm, 또는 심지어 1 mm 내지 3 mm의 평균 입자 크기를 가진 입자 형태일 수 있다.
실시예에서, 반응 모드에서의 촉매적 탈아스팔트 반응기의 각각은 20℃ 내지 100℃, 20℃ 내지 95℃, 20℃ 내지 90℃, 20℃ 내지 85℃, 20℃ 내지 80℃, 20℃ 내지 75℃, 20℃ 내지 70℃, 20℃ 내지 65℃, 25℃ 내지 100℃, 30℃ 내지 100℃, 35℃ 내지 100℃, 40℃ 내지 100℃, 45℃ 내지 100℃, 50℃ 내지 100℃, 55℃ 내지 100℃, 또는 심지어 60℃ 내지 100℃의 온도에서 가열된다. 촉매적 탈아스팔트 반응기의 온도는 본 명세서에서 기술된 이러한 온도의 임의의 하한으로부터 본 명세서에서 기술된 이러한 온도의 임의의 상한까지 형성되는 범위에 있을 수 있음을 이해해야 한다.
실시예에서, 촉매적 탈아스팔트 반응기의 각각 내의 압력은 반응기가 반응 온도를 향해 가열됨에 따라서 반응 모드에서 대기압보다 높을 수 있다. 예를 들어, 압력은 0.1 ㎫(1 bar) 내지 0.5 ㎫(5 bar), 0.1 ㎫(1 bar) 내지 0.4 ㎫(4 bar), 0.1 ㎫(1 bar) 내지 0.3 ㎫(3 bar), 0.1 ㎫(1 bar) 내지 0.2 ㎫(2 bar), 0.2 ㎫(2 bar) 내지 0.5 ㎫(5 bar), 0.3 ㎫(3 bar) 내지 0.5 ㎫(5 bar), 또는 심지어 0.4 ㎫(4 bar) 내지 0.5 ㎫(5 bar)일 수 있다. 반응 모드에서 각각의 촉매적 탈아스팔트 반응기 내의 압력은 본 명세서에서 기술된 이러한 압력의 임의의 하한으로부터 본 명세서에서 기술된 이러한 압력의 임의의 상한까지 형성되는 범위에 있을 수 있음을 이해해야 한다.
촉매적 탈아스팔트 반응기가 재생 모드에 있을 때, 세척 용매와 중합된 아스팔텐의 혼합물이 생성된다. 이러한 혼합물은 중합된 아스팔텐으로부터 세척 용매를 분리하기 위해 촉매적 탈아스팔트 반응기(들)의 하류에 있는 분리 시스템으로 전달될 수 있다. 분리기의 비제한적 예는 세척 용매가 증발되어 중합된 아스팔텐 잔류물을 남기는 증발 시스템이다. 실시예에서, 증발된 세척 용매는 증발된 세척 용매를 냉각하는 것에 의해 응축될 수 있다. 예를 들어, 냉각기는 증발된 세척 용매를 냉각하도록 사용될 수 있다. 냉각된 세척 용매는 그런 다음 촉매적 업그레이드 공정으로 재순환될 수 있다. 중합된 아스팔텐으로부터 세척 용매를 분리하는 다른 방법이 고려되며, 이들 다른 방법 중 일부는 세척 용매를 냉각하기 위한 냉각기를 요구하지 않을 수 있다. 실시예에서, 공정은 세척 용매의 적어도 90 wt%를 제거하기 위해 세척 용매를 도입한 후 감압 하에서 재생 모드에서 촉매적 탈아스팔트 반응기를 가열하는 단계를 추가로 포함한다.
촉매적 업그레이드 공정의 결과로서, DAO는 1 wt% 미만의 아스팔텐과 같은 감소된 농도의 아스팔텐을 가진다. 예를 들어, 생성된 DAO는 0.01 wt% 내지 0.5 wt%, 0.01% 내지 0.4%, 0.01% 내지 0.3%, 0.01% 내지 0.2%, 0.01% 내지 0.1%, 0.02% 내지 0.4%, 0.03% 내지 0.4%, 0.04% 내지 0.4%, 0.05% 내지 0.4%, 0.06% 내지 0.4%, 0.07% 내지 0.4%, 0.08% 내지 0.4%, 또는 심지어 0.09% 내지 0.4%의 감소된 농도의 아스팔텐을 가질 수 있다. DAO는 아스팔텐의 완전한 제거(DAO의 0 wt%) 및 미량의 아스팔텐을 제외한 모든 물질의 제거를 포함하여, 본 명세서에 기술된 이러한 범위에 대한 임의의 하한으로부터 본 명세서에 기술된 이러한 범위에 대한 임의의 상한까지 형성된 범위에서 감소된 농도의 아스팔텐을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 촉매적 탈아스팔트 공정을 빠져나가는 DAO는 촉매적 탈아스팔트 공정에 들어가는 원유에 비해 낮은 점도 및 낮은 함유량의 헤테로원자 및 금속(예를 들어, S, N, Ni 및 V)을 가진다.
DAO는 그런 다음, 하이드로프로세싱 유닛, 하나 이상의 분리 구역, 및 증기 분해기를 포함할 수 있는 증기 분해 유닛에 도입된다. 하이드로프로세싱 유닛은 하이드로프로세싱 반응기 및 수소화 분해 반응기 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 결과적인 PG는 그런 다음 선택적 수소화 유닛에서 무올레핀 BTX-풍부 스트림을 생성하기 위해 탈올레핀화될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "무올레핀 BTX-풍부 스트림"은 10 wt% 미만의 올레핀, 예를 들어 9 wt% 미만, 8 wt% 미만, 7 wt% 미만, 6 wt% 미만, 5 wt% 미만, 4 wt% 미만, 3 wt% 미만, 2 wt% 미만, 1 wt% 미만, 0.5 wt% 미만, 0.1 wt% 미만, 0.01 wt% 미만, 또는 심지어 0.001 wt% 미만의 올레핀을 가진 BTX-함유 스트림을 지칭한다. BTX 컴플렉스는 그런 다음 무올레핀 BTX-풍부 스트림을 추가로 정제하도록 사용될 수 있다. 상술한 공정의 추가 세부사항은 첨부된 도면을 참조하여 제공될 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 현장 아스팔텐 제거와 함께 촉매적 업그레이드 공정의 공정 흐름도가 도시되어 있다. 장치(100)는 촉매적 탈아스팔트 반응기(110), 아스팔트 폐기 구역(120), 증기 분해 유닛(130), 선택적 수소화 유닛(140), 및 BTX 콤플렉스(150)를 포함한다.
작동시에, 원유를 포함하는 공급물은 도관(12)을 통해 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)로 공급된다. 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)는 반응 모드 또는 재생 모드에 있을 수 있다. 반응 모드에서, 아스팔텐 함유 원유는 촉매적 탈아스팔트 반응기(110) 내에 수용된 촉매 조성물 위로 전달되어, 도관(16)을 통해 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)를 빠져나가는 DAO 및 촉매적 탈아스팔트 반응기(110) 내의 중합된 아스팔텐을 초래한다. 재생 모드에서, 아스팔텐 함유 원유가 없는 용매 저장소(14)로부터의 세척 용매는 도관(18)을 통해 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)에 추가되고, 중합된 아스팔텐으로부터 용매를 분리하기 위해 도관(25)을 통해 순차적으로 또는 각각 개별적으로 도관(20)을 통해 교환기(22) 및 플래시 용기(24)로 전달되는 용매 및 중합된 아스팔텐의 스트림을 생성하도록 재생중인 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)를 통해 흐르도록 허용된다. 회수된 용매는 도관(26)을 통해 용매 저장소(14)로 보내질 수 있다. 중합된 아스팔텐은 도관(28)을 통해 아스팔트 폐기 구역(120)으로 보내진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)는 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a) 및 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기(110b)를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b)를 포함하는 것은 하나의 촉매적 탈아스팔트 반응기가 촉매 재생, 청소 또는 일반적인 유지 보수를 위해 정지되어야만 할 때에도 적어도 하나의 촉매적 탈아스팔트 반응기의 연속적인 작동을 허용한다. 도관(12)은 각각의 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b)에 각각 공급하기 위해 2개의 공급 도관(12a, 12b)으로 분할될 수 있다. 반응 모드에서, 아스팔텐 함유 원유는 반응기 내에 수용된 촉매 조성물 위로 전달되어, 도관(16a, 16b)을 통해 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b) 중 적어도 하나를 빠져나가는 DAO 및 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b) 내의 중합된 아스팔텐을 초래한다. 재생 모드에서, 아스팔텐 함유 원유가 없는 용매 저장소(14)로부터의 세척 용매는 도관(18a, 18b)을 통해 적어도 하나의 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b)에 추가되고, 용매 및 중합된 아스팔텐의 스트림을 생성하기 위해 재생중인 촉매적 탈아스팔트 반응기를 통해 흐르도록 허용된다. 용매 및 중합된 아스팔텐의 스트림은 도 1에 도시된 바와 같이 도관(20a, 20b)을 통해 교환기(22) 및 플래쉬 용기(24)를 전달되어, 중합된 아스팔텐으로부터 용매를 분리한다. 회수된 용매는 도관(26)을 통해 용매 저장소(14)로 보내질 수 있다. 그 결과, 세척 용매는 공정 전반에 걸쳐 재활용될 수 있다. 세척 용매를 재활용하는 것은 촉매적 탈아스팔트 공정을 위해 사용되는 용매의 양에서의 상당한 감소를 가능하게 하여, 절감된 비용 및 생태학적 이점을 제공한다. 중합된 아스팔텐은 도관(28)을 통해 아스팔트 폐기 구역(120)으로 보내진다. 도관(16a, 16b)은 DAO의 단일 스트림을 제공하기 위해 단일 도관(16)으로 결합될 수 있다. 유사하게, 도관(20a, 20b)은 세척 용매와 중합된 아스팔텐의 혼합물의 단일 스트림을 제공하기 위해 단일 도관(20)으로 결합될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)는 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a), 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기(110b) 및 제3 촉매적 탈아스팔트 반응기(110c)를 포함할 수 있으며, 이들의 작동은 도 2에 도시된 촉매적 탈아스팔트 반응기의 작동과 유사하다. 용매 저장소(14)로부터 세척 용매를 제공하는 도관(18)은 3개의 평행한 도관(18a, 18b, 18c)으로 분할될 수 있다. 각각의 평행한 도관(18a, 18b, 18c)은 개별 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b, 110c)에 공급한다. 유사하게, 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b, 110c)에 원유를 제공하는 도관(12)은 3개의 평행한 도관(12a, 12b, 12c)으로 분할될 수 있다. DAO가 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b, 110c)를 빠져나가게 하는 도관(16)은 3개의 평행한 도관(16a, 16b, 16c)으로 분할될 수 있다. 세척 용매와 중합된 아스팔텐의 혼합물이 촉매적 탈아스팔트 반응기(110a, 110b, 110c)를 빠져나가게 하는 도관(20)은 각각 3개의 평행한 도관(20a, 20b, 20c)으로 분할될 수 있다. 도관(16a, 16b, 16c)은 DAO의 단일 스트림을 제공하기 위해 단일 도관(16)으로 결합될 수 있다. 유사하게, 도관(20a, 20b, 20c)은 세척 용매와 중합된 아스팔텐의 혼합물의 단일 스트림을 제공하기 위해 단일 도관(20)으로 결합될 수 있다.
2개 및 3개의 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)를 가진 실시예가 도 2 및 도 3에서 각각 도시되어 있을지라도, 추가의 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)를 가진 실시예가 구상된다. 예를 들어, 대안적인 실시예는 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개 또는 심지어 10개의 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)를 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 아스팔트 폐기 구역(120)은 아스팔텐을, 도관(29)으로부터 수집될 수 있는 코크스로 전환한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "코크스"라는 용어는 연료 코크스, 애노드 코크스, 및 니들 코크스 중 하나 이상을 지칭할 수 있다. 아스팔트 폐기 구역(120)은 중합된 아스팔텐을 C1-C4 탄화수소 및 H2S와 같은 가스로 열분해하고; 36℃ 내지 180℃ 범위에서 끓는 코커 나프타; 180℃ 내지 370℃ 범위에서 끓는 경질 코크스 경유; 370℃ 이상에서 끓는 중질 코크스 경유; 잔류 잉여 탄소(마이크로 탄소 잔류물-MCR 등)는 코크스가 된다. 예시적인 코크스 수율은 공급원료의 MCR 함유량 중 1 wt% 내지 2wt%이다. 이러한 코크스는 그런 다음 합성가스, 탄소강, 탄화알루미늄을 포함하여 다양한 제품의 제조에서 사용되는 에너지원 또는 탄소원으로서 사용될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, DAO는 도관(16)을 통해 그 촉매적 탈아스팔트 반응기(110)를 빠져나가, 증기 분해 유닛(130)으로 공급된다. 증기 분해 유닛(130)은 도 1에 도시된 것과 같은 다양한 구성요소, 즉 하이드로프로세싱 반응기(160), 하나 이상의 분리 구역(170, 170'), 및 증기 분해기(180)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 하이드로프로세싱 반응기(160)는 증기 분해 유닛(130)의 구성요소일 수 있다. 다른 실시예에서, 하이드로프로세싱 반응기(160)는 증기 분해 유닛(130)으로부터 분리될 수 있다.
하이드로프로세싱 반응기(160)는 질소 및 황을 제거하고, 상승된 온도 및 상승된 압력에서 DAO를 촉매 베드 위로 전달하는 것에 의해 수행되는 수소탈질소화, 수소탈황화, 및 수소 분해에 의해 DAO로부터 무거운 분획을 분해한다. 예를 들어, 촉매는 알루미나 또는 실리카와 같은 지지체 상에 코발트, 텅스텐, 니켈, 몰리브덴 또는 이들의 일부 조합으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 본 문맥에서 사용되는 바와 같이, "상승된 온도"는 350℃ 내지 450℃, 350℃ 내지 440℃, 350℃ 내지 430℃, 350℃ 내지 420℃, 350℃ 내지 410℃, 350℃ 내지 400℃, 350℃ 내지 390℃, 350℃ 내지 380℃, 350℃ 내지 370℃, 350℃ 내지 360℃, 360℃ 내지 450℃, 370℃ 내지 450℃, 380℃ 내지 450℃, 390℃ 내지 450℃, 400℃ 내지 450℃, 410℃ 내지 450℃, 420℃ 내지 450℃, 430℃ 내지 450℃, 또는 심지어 440℃ 내지 450℃의 온도를 포함한다. 본 문맥에서 사용되는 바와 같이, "상승된 압력"은 1 ㎫ 내지 20 ㎫, 1 ㎫ 내지 19 ㎫, 1 ㎫ 내지 18 ㎫, 1 ㎫ 내지 17 ㎫, 1 ㎫ 내지 16 ㎫, 1 ㎫ 내지 15 ㎫, 1 ㎫ 내지 14 ㎫, 1 ㎫ 내지 13 ㎫, 1 ㎫ 내지 12 ㎫, 1 ㎫ 내지 11 ㎫, 1 ㎫ 내지 10 ㎫, 1 ㎫ 내지 9 ㎫, 1 ㎫ 내지 8 ㎫, 1 ㎫ 내지 7 ㎫, 1 ㎫ 내지 6 ㎫, 1 ㎫ 내지 5 ㎫, 1 ㎫ 내지 4 ㎫, 1 ㎫ 내지 3 ㎫, 1 ㎫ 내지 2 ㎫, 2 ㎫ 내지 20 ㎫, 3 ㎫ 내지 20 ㎫, 4 ㎫ 내지 20 ㎫, 5 ㎫ 내지 20 ㎫, 6 ㎫ 내지 20 ㎫, 7 ㎫ 내지 20 ㎫, 8 ㎫ 내지 20 ㎫, 9 ㎫ 내지 20 ㎫, 10 ㎫ 내지 20 ㎫, 11 ㎫ 내지 20 ㎫, 12 ㎫ 내지 20 ㎫, 13 ㎫ 내지 20 ㎫, 14 ㎫ 내지 20 ㎫, 15 ㎫ 내지 20 ㎫, 16 ㎫ 내지 20 ㎫, 17 ㎫ 내지 20 ㎫, 18 ㎫ 내지 20 ㎫, 또는 심지어 19 ㎫ 내지 20 ㎫의 압력을 포함한다. 하이드로프로세싱 반응기(160) 내의 LHSV는 0.1 h-1 내지 2 h-1, 0.1 h-1 내지 1.8 h-1, 0.1 h-1 내지 1.6 h-1, 0.1 h-1 내지 1.4 h-1, 0.1 h-1 내지 1.2 h-1, 0.1 h-1 내지 1 h-1, 0.1 h-1 내지 0.8 h-1, 0.1 h-1 내지 0.6 h-1, 0.1 h-1 내지 0.4 h-1, 0.1 h-1 내지 0.2 h-1, 0.2 h-1 내지 2 h-1, 0.4 h-1 내지 2 h-1, 0.6 h-1 내지 2 h-1, 0.8 h-1 내지 2 h-1, 1 h-1 내지 2 h-1, 1.2 h-1 내지 2 h-1, 1.4 h-1 내지 2 h-1, 1.6 h-1 내지 2 h-1, 또는 심지어 1.8 h-1 내지 2 h-1일 수 있다. 하이드로프로세싱 반응기(160)는 고정상(fixed-bed), 과장된 베드(ebullated-bed), 이동상, 슬러리 또는 이들 중 둘 이상의 조합일 수 있다.
탈질소화, 탈황, 및 수소화 분해된 DAO는 하이드로프로세싱 반응기(160)를 빠져나와, 도관(30)을 통해 제1 분리 구역(170)으로 전달된다. 제1 분리 구역(170)은 도관(32)으로부터 수집진 진공 잔류물을 탈질소화, 탈황 및 수소 분해된 DAO로부터 제거하여, 탈질소화, 탈황 및 수소 분해된 DAO를 도관(34)을 통해 증기 분해기(180)로 전달한다. 실시예에서, 진공 잔류물은 아스팔트 폐기 구역(120)으로 보내질 수 있다. C1-C4 탄화수소를 포함하는 기체는 또한 제1 분리 구역(170)에서 분리될 수 있고, 석유화학 단지의 정유소에서 추가로 처리될 수 있다.
증기 분해기(180)는 증기 분해로에서 증기를 사용하여 탈질소화, 탈황, 및 수소 분해된 DAO를 열분해하는 것에 의해 탈질소화, 탈황, 및 수소 분해된 DAO를 경질 올레핀, 열분해 가스, 열분해 가솔린, 열분해 연료유로 분해한다. 추가로, 수소 가스는 증기 분해 동안 생성될 수 있고, 이러한 수소 가스는 도관(36)을 통해 하이드로프로세싱 반응기(160) 및 선택적 수소화 유닛(140) 중 하나 또는 둘 모두에 공급될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열분해 가솔린"은 C5-C13 탄화수소를 지칭하고, 용어 "열분해 연료유"는 탄소수 12 이상을 가진 탄화수소를 지칭하며 최대 10개의 고리를 가진 융합된 고리 체계를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "경질 올레핀"은 에틸렌, 프로필렌 및 부틸렌을 의미한다.
증기 분해기(180)는 대류 구역 및 열분해 구역과 같은 다수의 구역을 포함할 수 있고, 상승된 온도 및 상승된 압력에서 작동될 수 있으며, 이들 모두는 다수의 구역에서 동일하거나 상이할 수 있다. 이러한 문맥에서 사용되는 바와 같이, "상승된 온도"는 825℃ 내지 875℃, 825℃ 내지 870℃, 825℃ 내지 865℃, 825℃ 내지 860℃, 825℃ 내지 855℃, 825℃ 내지 850℃, 825℃ 내지 845℃, 825℃ 내지 840℃, 825℃ 내지 835℃, 825℃ 내지 830℃, 830℃ 내지 875℃, 835℃ 내지 875℃, 840℃ 내지 875℃, 845℃ 내지 875℃, 850℃ 내지 875℃, 855℃ 내지 875℃, 860℃ 내지 875℃, 또는 심지어 865℃ 내지 875℃의 온도를 포함한다. 이러한 문맥에서 사용된 바와 같이, "상승된 압력"은 100 ㎪ 내지 200 ㎪, 100 ㎪ 내지 190 ㎪, 100 ㎪ 내지 180 ㎪, 100 ㎪ 내지 170 ㎪, 100 ㎪ 내지 160 ㎪, 100 ㎪ 내지 150 ㎪, 100 ㎪ 내지 140 ㎪, 100 ㎪ 내지 130 ㎪, 100 ㎪ 내지 120 ㎪, 100 ㎪ 내지 110 ㎪, 110 ㎪ 내지 200 ㎪, 120 ㎪ 내지 200 ㎪, 130 ㎪ 내지 200 ㎪, 140 ㎪ 내지 200 ㎪, 150 ㎪ 내지 200 ㎪, 160 ㎪ 내지 200 ㎪, 170 ㎪ 내지 200 ㎪, 180 ㎪ 내지 200 ㎪, 또는 심지어 190 ㎪ 내지 200 ㎪의 압력을 포함한다. 실시예에서, 이러한 상승된 압력은 열분해 구역 내에 있다. 탈질소화, 탈황, 및 수소 분해된 DAO는 0.05 초 내지 2 초, 0.05 초 내지 1.9 초, 0.05 초 내지 1.8 초, 0.05 초 내지 1.7 초, 0.05 초 내지 1.6 초, 0.05 초 내지 1.5 초, 0.05 초 내지 1.4 초, 0.05 초 내지 1.3 초, 0.05 초 내지 1.2 초, 0.05 초 내지 1.1 초, 0.05 초 내지 1 초, 0.05 초 내지 0.9 초, 0.05 초 내지 0.8 초, 0.05 초 내지 0.7 초, 0.05 초 내지 0.6 초, 0.05 초 내지 0.5 초, 0.05 초 내지 0.4 초, 0.05 초 내지 0.3 초, 0.05 초 내지 0.2 초, 0.05 초 내지 0.1, 0.1 초 내지 2 초, 0.2 초 내지 2 초, 0.3 초 내지 2 초, 0.4 초 내지 2 초, 0.5 초 내지 2 초, 0.6 초 내지 2 초, 0.7 초 내지 2 초, 0.8 초 내지 2 초, 0.9 초 내지 2 초, 1 초 내지 2 초, 1.1 초 내지 2 초, 1.2 초 내지 2 초, 1.3 초 내지 2 초, 1.4 초 내지 2 초, 1.5 초 내지 2 초, 1.6 초 내지 2 초, 1.7 초 내지 2 초, 1.8 초 내지 2 초, 또는 심지어 1.9 초 내지 2 초의 체류 시간 동안 증기 분해기(180)의 각각의 구역에서 체류할 수 있다.
증기는 대류 구역과 같은 하나의 구역에서 0.3 내지 2, 0.3 내지 1.9, 0.3 내지 1.8, 0.3 내지 1.7, 0.3 내지 1.6, 0.3 내지 1.5, 0.3 내지 1.4, 0.3 내지 1.3, 0.3 내지 1.2, 0.3 내지 1.1, 0.3 내지 1, 0.3 내지 0.9, 0.3 내지 0.8, 1 to 2, 1.1 내지 2, 1.2 내지 2, 1.3 내지 2, 1.4 내지 2, 또는 심지어 1.5 내지 2의 증기-대-탄화수소 비율(탄화수소 Lt당 증기 Lt)로 탈질소화, 탈황 및 수소 분해된 DAO와 접촉하도록 배치될 수 있다. 열분해 구역과 같은 다른 구역에서, 증기-대-탄화수소 비율은 60 내지 3000, 60 내지 2500, 60 내지 2000, 60 내지 1500, 60 내지 1000, 60 내지 900, 60 내지 800, 60 내지 700, 60 내지 600, 60 내지 500, 60 내지 400, 60 내지 300, 60 내지 200, 500 내지 3000, 500 내지 2500, 500 내지 2000, 500 내지 1500, 500 내지 1000, 800 내지 3000, 800 내지 2500, 800 내지 2000, 800 내지 1500, 800 내지 1000, 1000 내지 3000, 1000 내지 2500, 1000 내지 2000, 또는 심지어 1000 내지 1500일 수 있다.
실시예에서, DAO는 하이드로프로세싱 반응기(160) 및 제1 분리 구역(170)을 우회하고, 액체 스트림은 증기 분해기(180)로 직접 전달된다.
증기 분해의 중질 생성물은 그런 다음 도관(38)을 통해 분리 구역(170')으로 전달된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "중질 생성물"은 C5-C12 탄화수소를 지칭한다. 분리 구역(170')은 경질 탄화수소, 열분해 가스, 및 C5-C9 탄화수소 및 ELPG를 분리하도록 사용된다. 경질 탄화수소, 열분해 가스 및 C5-C9 탄화수소는 모두 판매 또는 추가 처리를 위해 하나 이상의 도관(40)을 통해 수집될 수 있다. PG는 도관(42)을 통해 선택적 수소화 유닛(140)으로 도입될 수 있다.
선택적 수소화 유닛(140)에서, 열분해 가솔린은 올레핀 제거 단계를 거친다. 추가 반응기는 수소화 탈알킬화 및 수소화 트랜스알킬화를 수행하여, 선택적으로 방향족 고리를 개방하고 BTX를 생성하도록 포함될 수 있다. BTX와 함께, 선택적 수소화 유닛(140)은 또한 LPG 및 중질 방향족 화합물을 생산한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "중질 방향족"은 예를 들어 11개 이상의 방향족 탄소와 같이 방향족계에서 9개 이상의 탄소 원자를 가진 방향족 탄화수소를 지칭한다. 도관(44)을 통해 공급되는 분리기(190)는 BTX, LPG 및 중질 방향족을 서로 분리하도록 사용될 수 있다. LPG는 도관(46)을 통해 증기 분해기(180)로 다시 공급될 수 있고, 중질 방향족 화합물은 도관(48)을 통해 선택적 수소화 유닛(140)으로 다시 재순환되거나 도관(50)을 통해 연료유로서 수집될 수 있다. BTX는 추가 처리를 위해 도관(52)을 통해 BTX 콤플렉스(150)로 보내져, 도관(54)을 통해 수집될 수 있는 정제된 BTX를 생성할 수 있다. 예시적인 BTX 콤플렉스(150)는 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 2018년 10월 9일자 허여된 미국 특허 제10,093,873호에 설명되어 있다.
단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합된 양태에 따르면, 원유 스트림으로 석유화학 물질을 생산하기 위한 촉매적 업그레이드 공정은 증기 분해 유닛의 상류에 있는 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기를 포함한다. 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기는 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매를 포함한다. 공정은 공급물을 탈아스팔트하기 위해 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 원유를 포함하는 공급물을 도입하고, 이에 의해 중합된 아스팔텐 및 감소된 농도의 아스팔텐을 가진 탈아스팔트 오일을 생성하는 단계를 포함한다. 탈아스팔트 오일은 그런 다음 증기 분해 유닛으로 도입되고, 이에 의해 열분해 가솔린을 생성할 수 있다. 이러한 열분해 가솔린은 그런 다음 선택적 수소화 유닛에 도입되고, 이에 의해 무올레핀 생성물을 생성하고, 무올레핀 생성물은 그런 다음 분리 유닛에 추가될 수 있다. BTX-함유 스트림 및 액화 석유 가스는 분리 유닛으로부터 획득되고, 그런 다음 서로 분리될 수 있다. 공정은 BTX 함유 스트림을 BTX 콤플렉스에 도입하고, 이에 의해 정제된 BTX를 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 세척 용매는 중합된 아스팔텐을 제거하기 위해 탈아스팔트 후에 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기로 도입될 수 있고, 이에 의해 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 촉매를 재생하고, 세척 용매와 중합된 아스팔텐을 포함하는 혼합물을 생성할 수 있다. 세척 용매 및 중합된 아스팔텐은 서로 분리될 수 있다.
제2 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기는 원유를 포함하는 공급물을 도입할 때 20℃로부터 100℃로 가열된다.
제3 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 탈아스팔트 오일에서 감소된 농도의 아스팔텐은 탈아스팔트 오일을 기준으로 1 wt% 미만이다.
제4 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 탈아스팔트 오일에서 감소된 농도의 아스팔텐은 탈아스팔트 오일을 기준으로 0.01% 내지 0.5 wt%이다.
제5 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 세척 용매는 비-파라핀계 용매이다.
제6 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 세척 용매는 방향족 탄화수소 용매를 포함한다.
제7 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 세척 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 중간 정제 스트림, 방향족 회수 바닥 스트림, 및 이들 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제8 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 공정은 세척 용매의 적어도 90 wt%를 제거하기 위해 세척 용매를 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입한 후 감압 하에서 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기를 가열하는 단계를 추가로 포함한다.
제9 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 공정은, 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기와 평행하게 배열되고 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매를 포함하는 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기를 추가로 포함한다. 원유를 포함하는 공급물은 공급물을 탈아스팔트하기 위해 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입되고, 이에 의해 촉매에 흡착된 중합된 아스팔텐, 및 감소된 농도의 아스팔텐을 가진 탈아스팔텐 오일을 생성할 수 있다. 세척 용매는 중합된 아스팔텐을 제거하기 위해 탈아스팔트 후에 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입되고, 이에 의해 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 촉매를 재생하고, 세척 용매와 중합된 아스팔텐을 포함하는 혼합물을 생성할 수 있다.
제10 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 원유를 포함하는 공급물을 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하는 단계는 세척 용매를 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하는 것과 동시에 발생한다.
제11 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 공정은, 제1 및 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기와 평행하고, 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매를 포함하는 제3 촉매적 탈아스팔트 반응기를 추가로 포함한다.
제12 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 원유를 포함하는 공급물은 세척 용매를 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하는 것과 동시에 탈아스팔트를 위해 제1 및 제3 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입된다.
제13 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 고체 헤테로폴리산 화합물은 케긴-타입 헤테로폴리산, 세슘 치환된 헤테로폴리산 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제14 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 촉매는 인텅스텐 헤테로폴리산(H3PW12O40), 인몰리브덴 헤테로폴리산(H3PMo12O40), 규소텅스텐 헤테로폴리산(H4SiW12O40), 규소몰리브덴 헤테로폴리산(H4SiMo12O40), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 케긴-타입 헤테로폴리산을 포함한다.
제15 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 촉매는 CsxHyPMo12O40(여기서, 0 < x < 4이고 y는 3-x임); CsxHyPW12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 4-x임); CsxHySiMo12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 3-x임); CsxHySiW12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 4-x임); 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 세슘 치환된 헤테로폴리산을 포함한다.
제16 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 공정은 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기가 촉매 재생을 수행하기 위해 변경되도록 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 작동 모드를 전환하는 단계를 추가로 포함한다.
제17 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 공정은 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 촉매 비활성화의 수준이 촉매 비활성의 허용 가능한 수준을 초과할 때 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 작동 모드에서의 변화를 트리거링하는 제어 시스템을 추가로 포함한다.
제18 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 공정은 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기가 탈아스팔트를 수행하기 위해 변하도록 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 작동 모드를 전환하는 단계를 추가로 포함한다.
제19 양태에 따르면, 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 조합하여, 공정은 중코크스를 생성하는 지연 코킹 유닛에 합된 아스팔텐을 도입하는 단계, 중합된 아스팔텐을 아스팔트 풀에 도입하는 단계, 또는 중합된 아스팔텐을 가스화 유닛에 도입하는 단계를 추가로 포함하며, 가스화는 합성가스를 생성한다.
특정 속성을 구현하거나 또는 특정 방식으로 기능하기 위해, 특정 방식으로 "작동 가능"하거나 "충분한" 본 개시내용의 구성요소의 본 개시내용에서의 인용은 의도된 사용의 인용과 대비되는 바와 같이 구조적 인용이라는 점에 유의해야 한다. 보다 구체적으로, 구성요소가 "작동 가능"하거나 "충분한" 방식에 대한 본 개시내용에서의 참조는 구성요소의 기존 물리적 상태를 나타내며, 이와 같이 구성요소의 구조적 특성의 명확한 인용으로 간주되어야 한다.
본 발명의 요지를 특정 실시예를 참조하여 상세하게 설명하였지만, 본 개시내용에 개시된 다양한 세부 사항은 이러한 세부 사항이 본 개시내용에 기술된 다양한 실시예의 필수 구성요소인 요소와 관련된다는 것을 암시하는 것으로 받아들여져서는 안된다는 점에 유의해야 한다. 또한, 첨부된 특허청구범위에 정의된 실시예를 포함하지만 이에 제한되지 않는 수정 및 변형이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 가능하다는 것이 명백할 것이다.
단수 형태 표현은 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 지시대상을 포함한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 범위가 제공된다. 상기 범위들에 포함된 각각의 이산 값이 또한 포함되는 것으로 구상된다. 추가적으로, 명시적으로 개시된 범위에 의해 포함된 각각의 불연속 값에 의해 형성될 수 있는 범위가 동일하게 구상된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, "포함하다", "가지다" 및 "구비하다"라는 단어 및 이들의 모든 문법적 변형은 각각 추가적인 요소 또는 단계를 배제하지 않는 개방적이고 비제한적인 의미를 갖도록 의도된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제1" 및 "제2"와 같은 용어는 임의로 할당되며, 단지 2개 이상의 인스턴스 또는 구성요소를 구별하도록 의도된 것이다. "제1" 및 "제2"라는 단어는 어떠한 다른 목적으로 역할하지 않으며 구성요소의 명칭 또는 설명의 일부가 아니며, 구성요소의 상대적 위치, 자세 또는 순서를 반드시 한정하지도 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 용어 "제1" 및 "제2"의 단순한 사용이 임의의 "제3" 구성요소가 있을 것을 요구하지 않을지라도 그 가능성이 본 개시내용의 범위 내에서 고려되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (14)

  1. 원유 스트림으로 석유화학 물질을 생산하기 위한 촉매적 업그레이드 공정으로서, 상기 공정은 증기 분해 유닛의 상류에 있는 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기를 포함하고, 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기가 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매를 포함하는, 상기 촉매적 업그레이드 공정으로서,
    원유를 포함하는 공급물을 탈아스팔트하기 위해 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 상기 공급물을 도입하는 단계로서, 상기 탈아스팔트는 중합된 아스팔텐 및 감소된 농도의 아스팔텐을 가진 탈아스팔트 오일을 생성하는, 상기 공급물 도입 단계;
    상기 탈아스팔트 오일을 상기 증기 분해 유닛으로 도입하는 단계로서, 증기 분해는 열분해 가솔린을 생성하는, 상기 탈아스팔트 오일 도입 단계;
    상기 열분해 가솔린을 선택적 수소화 유닛에 도입하는 단계로서, 상기 선택적 수소화는 무올레핀 생성물을 생성하는, 상기 열분해 가솔린 도입 단계;
    무올레핀 생성물을 분리 유닛에 도입하고, 이에 의해 벤젠-톨루엔-크실렌(BTX)-함유 스트림 및 액화 석유 가스를 획득하는 단계;
    상기 액화 석유 가스로부터 상기 BTX-함유 스트림을 분리하는 단계;
    BTX 함유 스트림을 BTX 콤플렉스에 도입하여, 정제된 BTX를 생성하는 단계;
    중합된 아스팔텐을 제거하기 위해 탈아스팔트 후에 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 세척 용매를 도입하고, 이에 의해 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 상기 촉매를 재생하고, 상기 세척 용매와 상기 중합된 아스팔텐을 포함하는 혼합물을 생성하는 단계; 및
    상기 중합된 아스팔텐으로부터 상기 세척 용매를 분리하는 단계를 포함하는, 공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기는 상기 원유를 포함하는 공급물을 도입할 때 20℃로부터 100℃로 가열되는, 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탈아스팔트 오일에서 감소된 농도의 아스팔텐은 탈아스팔트 오일의 중량을 기준으로 1 wt% 미만 또는 상기 탈아스팔트 오일의 중량을 기준으로 0.01 wt% 내지 0.5 wt%인, 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세척 용매는 비-파라핀계 용매, 바람직하게 방향족 탄화수소 용매인, 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세척 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 중간 정제 스트림, 방향족 회수 바닥 스트림, 및 이들 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 공정.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세척 용매의 적어도 90 wt%를 제거하기 위해 상기 세척 용매를 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입한 후 감압 하에서 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기를 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 공정.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기와 평행하게 배열되고 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매를 포함하는 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기를 추가로 포함하며, 상기 공정은,
    상기 원유를 포함하는 공급물을 탈아스팔트하기 위해 상기 공급물을 상기 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하는 단계로서, 상기 탈아스팔트는 상기 촉매에 흡착된 중합된 아스팔텐, 및 감소된 농도의 아스팔텐을 가진 탈아스팔텐 오일을 생성하는, 상기 공급물 도입 단계; 및
    상기 중합된 아스팔텐을 제거하기 위해 탈아스팔트 후에 상기 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 상기 세척 용매를 도입하고, 이에 의해 상기 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 상기 촉매를 재생하고, 상기 세척 용매와 상기 중합된 아스팔텐을 포함하는 혼합물을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 공정.
  8. 제7항에 있어서, 상기 원유를 포함하는 공급물을 상기 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하는 단계는 상기 세척 용매를 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하는 단계와 동시에 발생하는, 공정.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기와 평행하고, 고체 헤테로폴리산 화합물을 가진 촉매를 포함하는 제3 촉매적 탈아스팔트 반응기를 추가로 포함하고, 상기 원유를 포함하는 공급물은 상기 세척 용매를 상기 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입하는 것과 동시에 탈아스팔트를 위해 상기 제1 및 제3 촉매적 탈아스팔트 반응기에 도입되는, 공정.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 헤테로폴리산 화합물은 케긴-타입 헤테로폴리산, 세슘 치환된 헤테로폴리산 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
    상기 케긴-타입 헤테로폴리산은 인텅스텐 헤테로폴리산(H3PW12O40), 인몰리브덴 헤테로폴리산(H3PMo12O40), 규소텅스텐 헤테로폴리산(H4SiW12O40), 규소몰리브덴 헤테로폴리산(H4SiMo12O40), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
    적어도 하나의 세슘 치환된 헤테로폴리산은 CsxHyPMo12O40(여기서, 0 < x < 4이고 y는 3-x임); CsxHyPW12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 4-x임); CsxHySiMo12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 3-x임); CsxHySiW12O40(여기서 0 < x < 4이고 y는 4-x임); 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 공정.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기가 촉매 재생을 수행하기 위해 변경되도록 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 작동 모드를 전환하는 단계를 추가로 포함하는, 공정.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 촉매 비활성화의 수준이 촉매 비활성의 허용 가능한 수준을 초과할 때 상기 제1 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 작동 모드에서의 변화를 트리거링하는 제어 시스템을 추가로 포함하는, 공정.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기가 탈아스팔트를 수행하기 위해 변경되도록 상기 제2 촉매적 탈아스팔트 반응기에서 작동 모드를 전환하는 단계를 추가로 포함하는, 공정.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합된 아스팔텐을 지연 코킹 유닛에 도입하는 단계로서, 상기 지연 코킹은 코크스를 생성하는, 상기 중합된 아스팔텐 도입 단계, 상기 중합된 아스팔텐을 아스팔트 풀에 도입하는 단계, 또는 상기 중합된 아스팔텐을 가스화 유닛에 도입하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 가스화는 합성가스를 생성하는, 공정.
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