KR20230158135A - 유기 공급원료로부터 탄화수소 물질을 생산하기 위한 공정 - Google Patents
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Abstract
유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서, 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질을 전환 구역에 공급하여 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 기체 탄화수소 물질-포함 생성물로 전환시키는 단계; 응축된 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 일부를 응축하는 단계; 및 응축된 탄화수소 물질-포함 생성물을 환류로서 전환 구역으로 재순환시키는 단계를 포함하고, 여기서, 응축은 전환 구역의 외부에 배치된 히트 싱크와 열 전달 소통하는 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 배치로 인해 수행되는, 공정이 제공된다.
Description
본 개시내용은 지방산 물질의 탄화수소 물질로의 전환에 관한 것이다.
재생 가능 에너지원과 재생 가능하고 생분해 가능한 산업 및 소비재 제품 및 물질을 개발해야 하는 사회적 및 경제적 압력이 증가하고 있다. 바이오제련에 대하여 새로운 초점이 맞추어지고 있으며, 바이오제련은 바이오디젤을 포함한 여러 제품으로 가공하여 증가된 가치를 갖는 농업 및 임업 공급원료의 가공으로 설명될 수 있다. 그러나, 기존 기술을 사용하여 이러한 공급원료를 여러 생성물로 변환하는 것은 여전히 개선될 수 있다.
바이오제련에 대하여 새로운 초점이 맞추어지고 있으며, 바이오제련은 바이오디젤을 포함한 여러 제품으로 가공하여 증가된 가치를 갖는 농업 및 임업 공급원료의 가공으로 설명될 수 있다. 그러나, 기존 기술을 사용하여 이러한 공급원료를 여러 생성물로 변환하는 것은 여전히 개선될 수 있다.
일 측면에서, 유리 지방산(free fatty acid) 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질을 전환 구역에 공급하여, 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 기체 탄화수소 물질-포함 생성물로 전환시키는 단계;
응축된 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 일부를 응축하는 단계; 및
응축된 탄화수소 물질-포함 생성물을 환류로서 전환 구역으로 재순환시키는 단계를 포함하고,
여기서, 응축은 전환 구역의 외부에 배치된 히트 싱크와 열 전달 소통하는 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 배치로 인해 수행되는, 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
(i) 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질을 전환 구역에 공급하고 (ii) 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 전환 구역 내에서 기체 탄화수소 물질-포함 생성물로 전환되고, (iii) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 일부가 응축되어 응축된 탄화수소 물질-포함 생성물이 전환 구역의 외부에서 수득되도록 기체 탄화수소 물질-포함 생성물이 전환 구역의 외부에 배치된 히트 싱크와 열 전달 소통하게 배치되는 동안,
응축된 탄화수소 물질-포함 생성물을 전환 구역으로 재순환시키는 단계를 포함하는 공정이 제공된다.
또 다른 양태에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질을 전환 구역에 공급하여 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질 흐름이 탄화수소 물질-포함 생성물로 전환되는 단계;
전환 구역으로부터 탄화수소 물질-포함 생성물을 회수하는 단계; 및
회수된 탄화수소 물질-포함 생성물의 일부를 전환 구역으로 환류하는 단계를 포함하고,
전환 구역으로 환류되는 회수된 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 분별이 환류비를 정의하고,
상기 공정이 (i) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이의 감지 및 (ii) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 유리 지방산 물질의 쇄 길이의 감지 중 하나 이상을 추가로 포함하도록
환류비는 적어도 하나의 감지된 파라미터를 기준으로 하고, 상기 적어도 하나의 감지된 파라미터는 (i) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이, 및 (ii) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 유리 지방산 물질의 쇄 길이 중 적어도 하나를 포함하는 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
(i) 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 전환 구역으로 공급되고, (ii) 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 전환 구역 내에서 탄화수소 물질-포함 생성물로 전환되고 있고, (iii) 탄화수소 물질-포함 생성물이 전환 구역으로부터 회수되고 있고; (iv) 회수된 탄화수소 물질-포함 생성물은 (a) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이 및 (b) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 유리 지방산 물질의 쇄 길이 중 적어도 하나에 대해 모니터링하는 동안,
회수된 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 적어도 모니터링에 기초하여 전환 구역으로 환류시키는 단계를 포함하는 공정이 제공된다.
또 다른 양태에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 일부의 반응 변환을 포함하는 것인 단계;
적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하는 단계;
결합된 물질이 수득되도록, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물과 혼합하는 단계;
결합된 공급 물질을 반응 구역에 공급하는 단계; 및
결합된 공급 물질을 반응 구역에 공급하기 전에 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부와 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물 둘 모두를 가열원에 의해 가열되도록 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부와 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물에 대해 가열원을 공동 작동하도록 배치하는 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
또 다른 양태에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
(i) 공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하고; (ii) 적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하고; (iii) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하고; (iv) 결합된 물질이 수득되도록, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물과 혼합하고; (v) 결합된 공급 물질을 반응 구역에 공급하는 동안,
결합된 공급 물질을 반응 구역에 공급하기 전에 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부와 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물 둘 모두가 가열원에 의해 가열되도록, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부와 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물에 대해 가열원을 공동 작동하도록 배치하는 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는 것인 단계;
적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 수득하기 위해 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 가열하는 단계; 및
가열된 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 반응 구역에 공급하는 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
(i) 공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하고; (ii) 적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하고; (iii) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하고; (iv) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 반응 구역에 재순환하는 동안,
재순환하는 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 가열하는 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는 것인 단계;
적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 수득하기 위해 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부로부터 고체 물질을 제거하는 단계; 및
고체-감소된 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 반응 구역에 공급하는 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
(i) 공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하고; (ii) 적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하고; (iii) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하고; (iv) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 반응 구역에 재순환하는 동안,
반응 구역에 재순환되는 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 공정 용기로부터 배출되는 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물에 비해 고체가 감소되도록, 적어도 재순환하는 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로부터 고체 물질을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는 것인 단계;
적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하는 단계;
휘발성 차이에 근거하여, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 회수된 기체 물질 부분과 거부된 잔류 슬러리 물질 부분으로 분별시키는 단계; 및
회수된 기체 물질 부분을 반응 구역에 공급하는 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
또 다른 측면에서, 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
(i) 공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하고; (ii) 적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하고; (iii) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하는 동안,
휘발성 차이에 근거하여, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 회수된 기체 물질 부분과 거부된 잔류 슬러리 물질 부분으로 분별시키는 단계; 및
회수된 기체 물질 부분을 반응 구역에 공급하는 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
다른 양태는 본원에 제공된 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
바이오제련은 바이오디젤을 포함한 여러 제품으로 가공하여 증가된 가치를 갖는 농업 및 임업 공급원료의 가공으로 설명될 수 있다. 그러나, 기존 기술을 사용하여 이러한 공급원료를 여러 생성물로 변환하는 것은 여전히 개선될 수 있다.
구현예는 하기 첨부되는 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제1 구현예의 공정 흐름도이다.
도 2는 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제2 구현예의 공정 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제3 구현예의 공정 흐름도이다.
도 4는 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제5 구현예의 공정 흐름도이다.
도 5는 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제4 구현예의 공정 흐름도이다.
도 6은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제6 구현예의 공정 흐름도이다.
도 7은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제7 구현예의 공정 흐름도이다. 그리고
도 8은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제7 구현예의 공정 흐름도이다.
도 1은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제1 구현예의 공정 흐름도이다.
도 2는 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제2 구현예의 공정 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제3 구현예의 공정 흐름도이다.
도 4는 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제5 구현예의 공정 흐름도이다.
도 5는 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제4 구현예의 공정 흐름도이다.
도 6은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제6 구현예의 공정 흐름도이다.
도 7은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제7 구현예의 공정 흐름도이다. 그리고
도 8은 본 개시내용의 공정이 채용가능한 시스템의 제7 구현예의 공정 흐름도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 탄화수소 물질(이하 "HM") 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정이 제공된다. 탄화수소 물질을 생성시키는 HM 전구체는 액체 상태로 배치된다. HM 전구체는 지방산(이하 "FA") 물질을 포함한다.
FA 물질은 적어도 하나의 FA 종으로 이루어진다. 적어도 하나의 FA 종 각각은 독립적으로 유리 지방산 또는 이의 상응하는 염으로 정의된다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어 FA 물질은 유리 지방산 물질로 이루어지고, 유리 지방산 물질은 하나 이상의 유리 지방산 화합물로 이루어진다.
지방산은 포화 지방산 또는 불포화 지방산일 수 있다. 적합한 지방산은 부티르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 알파-리놀렌산, 도코사헥사엔산, 에이코사펜타엔산, 리놀레산, 아라키돈산, 올레산, 에루스산, 또는 식물 또는 동물 공급원으로부터의 임의의 천연 유래 지방산을 포함한다.
HM 전구체의 FA 물질은 FA 물질-정의된 전구체 성분을 정의한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, HM 전구체는 HM 전구체의 총 중량을 기준으로 FA 물질-정의된 전구체 성분 적어도 80 중량%(예를 들어, 적어도 85 중량%, 예를 들어, 적어도 90 중량%)를 포함한다. .
일부 구현예에서, 예를 들어, FA 물질-정의된 전구체 성분의 적어도 일부는 FA 전구체 물질로부터 유래된다. 적합한 FA 전구체 물질은 식물성 오일, 식물 오일, 동물성 지방, 진균성 오일, 톨유, 동물성 지방, 생물고형물(biosolid), 식용유, 폐식용유, 폐그리스(waste grease), 또는 비누 원료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 적합한 식물성 기름은 옥수수유, 면실유, 카놀라유, 평지씨유, 올리브유, 팜유, 낙화생유, 땅콩유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 조류유, 아몬드유, 살구유, 아르간유, 아보카도유, 벤유, 캐슈유, 피마자유, 포도씨유, 헤이즐넛유, 대마씨유, 아마인유, 겨자씨유, 팜핵유, 호박씨유, 톨유, 쌀겨유, 또는 호두 오일, 또는 이들의 조합을 포함한다. 적합한 동물성 지방은 지방, 대구 간유, 버터 기름기, 라드, 수지(tallow), 이들의 유도체(예를 들어, 황색 그리스, 폐식용유 등), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
FA 전구체 물질은 적어도 하나의 FA 전구체 화합물을 포함한다. 예시적인 FA 전구체 화합물은 지질, 인지질, 트리글리세리드, 디글리세리드, 및 모노글리세리드를 포함한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, FA 전구체 물질로부터 FA 물질-정의된 전구체 성분의 유도는 적어도 하나의 FA 전구체 화합물의 전환로 인해 수행되고, 여기서 전환은 적어도 하나의 FA 종을 포함하는 생성물 물질로의 전환이다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어, 공정은 HM 전구체로부터 탄화수소 물질을 생산하기 전에, FA 전구체 물질의 적어도 하나의 FA 전구체 화합물을 적어도 하나의 FA 종을 포함하는 생성물 물질로 전환하는 것을 포함하여, HM 전구체의 FA 물질-정의된 전구체 성분이 적어도 하나의 FA 전구체 화합물의 전환으로부터 얻어지는 적어도 하나의 FA 종을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 전환은 예를 들어 가수분해와 같은 반응 공정을 포함한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 전환 전에 FA 전구체 물질은 가수분해 동안 유화를 유발할 수 있는 수분, 금속, 검, 단백질 및 색상을 제거하기 위해 전처리된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 전처리는 산 처리 후 흡수제(표백 점토 또는 활성탄)의 첨가를 포함한다. 흡수제는 여과에 의해 제거된다. FA 전구체 물질 내의 잔류 수분은 진공 상태에서 제거된다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 공정은 전환 구역(10) 내에서 HM 전구체-포함 공급 물질(12)을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물(14)로 전환하는 것을 포함한다. 기체 탄화수소 물질-포함 생성물(14)은 기체 탄화수소 물질(이하, "GHM")을 포함한다. GHM은 하나 이상의 탄화수소 화합물로 구성된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, GHM은 기체 표적 탄화수소 물질을 포함한다. 기체 표적 탄화수소 물질의 적어도 하나의 탄화수소 각각은 독립적으로 적어도 하나(1) 내지 24개 이하의 총 탄소 원자 수를 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 기체 탄화수소 물질은 기체 탄화수소 물질의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%(예를 들어, 적어도 60 중량%, 예를 들어, 적어도 70 중량%, 예를 들어 적어도 80 중량%)의 기체 표적 탄화수소 물질을 포함한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 전환은 반응 공정을 통해 HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 적어도 일부를 반응성으로 변형시키는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 FA 물질-정의된 전구체 성분의 적어도 일부는 GHM으로 반응성으로 변형된다. 이러한 구현예 중 일부에서, 예를 들어 변환 동안, HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 FA 물질-정의된 전구체 성분의 적어도 일부는 미반응 상태로 있거나 또 다른 물질로 반응성으로 변형된다(FA 물질-정의된 전구체 성분이 GHM으로 부분적으로만 반응성으로 변형된다). 이와 관련하여, GHM에 추가하여, GHM-포함 생성물(14)은 기체 FA 물질을 포함하고, 기체 FA 물질은 미전환된 및/또는 부분적으로 전환된 FA 물질-정의된 전구체 성분을 포함한다. GHM-포함 생성물(14)의 기체 FA 물질은 FA 물질-정의된 전구체 성분으로부터 유도된다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어 기체 FA 물질은 HM 전구체의 전환동안 기화되는 FA 물질-정의된 전구체 성분 중 하나 이상의 FA 종을 포함하고/하거나 FA 물질-정의된 전구체 성분의 하나 이상의 FA 종의 부분적 반응 변환에서 얻은 하나 이상의 FA 종을 포함한다. 기체 FA 물질은 일반적으로 예를 들어 단쇄 지방산과 같은 비교적 낮은 비점을 특징으로 하는 비교적 저분자량의 화합물을 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일부 구현예에서, 예를 들어 전환 구역(10) 내에서 전환을 수행하기 위해, HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 전환 구역(10)으로 공급된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, HM 전구체-포함 공급 물질(12)은 공정 용기(20) 내에 배치된 전환 구역(10) 내에서의 전환을 위해 공급 원료 탱크(22)로부터, 공정 용기(20)의 내부 공간(21) 내의 공급 물질-수용 구역(21A)으로 공급된다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 전환은 전환 구역(10) 내에서 HM 전구체-포함 공급 물질(12)을 가열하는 것을 포함한다. 이러한 구현예 중 일부에서, 예를 들어 가열은 공급 물질(12)을 공정 용기에 공급하기 전에 예열기(121) 내에서 HM 전구체-포함 공급물을 가열하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어 가열은 부가적으로 또는 대안적으로 전환 구역(10) 내에서 공급 물질(12)을 가열하는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 그리고 도 5를 참조하면, 일부 구현예에서, 예를 들어 전환 구역(10) 내에서 원하는 온도 조건을 설정하기 위한 내부 공간(21)을 가열하기 위해 열 교환기로부터 내부 공간(21)으로 가열이 수행되도록 내부 공간(21)은 열 교환기(441)와 열 전달 소통하도록 배치된다. 일부 구현예에서, 수행은 내부 공간(21)을 한정하는 공정 용기(21)의 벽을 통해 이루어진다. 가열이 예열기(12) 내에서의 가열을 포함하는 구현예에서, 이들 구현예 중 일부에서 예를 들어 전환 구역(10)은 예열기(12)와 공정 용기(20) 둘 다 내에서 정의된다.
HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 적어도 일부의 반응성 변형은 전환 구역(10)의 반응 구역(18) 내의 반응 공정에 의해 수행된다. 예시적인 반응 공정은 열분해(고온 분해)이다. 열분해 동안 발생하는 예시적인 반응 공정은 탈카르보닐화, 탈카르복실화, 및 열적 크랙, 및 축합, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 열분해 동안 산소 기는 탈카르복실화 및 탈카르보닐화를 통해 제거되고 장쇄 탄화수소는 나프타와 디젤을 포함하는 더 작은 쇄 분자로 크랙된다. 열분해의 생성물은 GHM-포함 생성물(14) 및 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, GHM-포함 생성물(14)은 GHM, FA 물질, 일산화탄소 이산화탄소, 및 이원자 수소를 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)은 액체 탄화수소 화합물, 예를 들어 총 6 내지 16개의 탄소 원자를 함유하는 액체 탄화수소 화합물, 총 4 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 유리 지방산 화합물, 물, 및 대형 폴리사이클릭 방향족과 같은 고분자량 화합물종으로 구성된 고체 탄소 부산물을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 촉매의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 보충된 이원자 수소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 보충된 이원자 산소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 촉매의 부재 하에 그리고 보충된 이원자 수소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 촉매의 부재 하에, 그리고 보충된 이원자 수소의 부재 하에, 그리고 보충된 이원자 산소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 전환 구역 및 상기 전환 구역(10)으로 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질의 공급은 공급된 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 전환 구역(10)의 전체를 점유하기에 필요한 시간으로 정의되는 공간 시간이 적어도 10분, 예를 들어 적어도 15분이 되도록 공동 작동한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 전환 구역 및 상기 전환 구역(10)으로 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질의 공급은 공급된 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 전환 구역(10)의 전체를 점유하기에 필요한 시간으로 정의되는 공간 시간이 예를 들어 십(10)분 내지 120분, 예를 들어 십(10)분 내지 90분이 되도록 공동 작동한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 구역(18) 내의 온도는 350 ℃ 내지 500 ℃, 예를 들어 360 ℃ 내지 450 ℃이다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 구역(18) 내의 압력은 100 psig 내지 250 psig이다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 공정은 연속식 공정이고, 이와 관련하여 공정은 (i) HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 전환 구역(10)에 공급되고, (ii) HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 전환 구역 내에서 GHM-포함 생성물(14)로 전환되는 동안, 전환 구역(10)으로부터 GHM-포함 생성물(14)을 회수한다.
GHM-포함 생성물(14)이 회수된 후, 회수된 GHM-포함 생성물(14)의 일부가 응축되어 응축된 HM-포함 생성물(28)이 수득되고, 응축된 HM-포함 생성물(28)(액체 상태)이 GHM-포함 생성물(28)의 적어도 추가 전환을 수행하기 위해 전환 구역(10)으로 재순환된다 (예를 들어, 전환 구역(19)의 반응 구역(19A) 내의 반응 공정을 통함). 이와 관련하여, HM-포함 생성물(28)은 환류물(28)로서 기능한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 환류물(28)는 전환 구역(10) 내에서 추가 전환을 위해 장쇄 지방산 물질을 복귀시키고, 또한 전환 구역(10) 내에서 추가 전환을 위해 장쇄 탄화수소 물질을 복귀시킨다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 전환 구역(10)으로 복귀하는 HM-포함 생성물(28)은 환류비를 정의한다. 증가된 환류비는 회수된 GHM-포함 생성물(14) 내에서 더 많은 분획의 단쇄 탄화수소 물질 및 감소된 분획의 장쇄 FA 물질 얻는 것을 촉진한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 환류비는 적어도 하나의 파라미터에 기초하고, 적어도 하나의 파라미터는 (i) 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이 및 (ii) 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 FA 물질의 쇄 길이 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 공정은 HM-포함 생성물(14 또는 28) 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이의 감지를 추가로 포함하고, 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 공정은 적어도 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이의 감지에 근거하여 환류 비를 조정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 공정은 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 FA 물질(예를 들어, 지방산 물질)의 쇄 길이의 감지를 추가로 포함하고, 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 공정은 적어도 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 FA 물질의 쇄 길이의 감지에 적어도 근거하여 환류 비를 조정하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 공정은 (i) 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이에 대해 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28)을 감지하는 것과 (ii) 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 유리 지방산 물질의 쇄 길이에 대한 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28)을 감지하는 것을 포함하고, 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어 공정은 적어도 (i) 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이의 감지; (ii) 탄화수소 물질-포함 생성물(14 또는 28) 내의 유리 지방산 물질의 쇄 길이의 감지; 또는 (iii) 탄화수소 물질-포함 생성물(28) 내의 탄화수소 물질의 쇄 길이의 감지와 탄화수소 물질-포함 생성물(28) 내의 유리 지방산 물질의 쇄 길이의 감지에 근거하여 환류비를 조정하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, GHM-포함 생성물(14)의 일부의 응축은 히트 싱크로 열 전달 소통되는 GHM-포함 생성물(14)의 배치로 인해 수행되는 GHM-포함 생성물(14)의 냉각을 통해 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어 히트 싱크는 냉각 유체이고, 열 전달 소통은 간접 열 전달 소통이다. 일부 구현예에서, 예를 들어 간접 열 전달 소통은 열 교환기(30)를 통해 이루어진다.
이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 공정은 연속식 공정이고, 이와 관련하여 공정은 (i) HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 전환 구역(10)에 공급되어, 결과적으로 HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 적어도 GHM-포함 생성물(14)로 전환되고, (ii) GHM-포함 생성물(14)이 전환 구역(10)으로부터 회수되는 동안에, GHM-포함 생성물(14)의 일부를 응축하여 응축된 HM-포함 생성물(28)이 얻어지고 전환 구역(10)으로 재순환되는 단계를 포함한다.
도 2 및 3을 참조하면, 일부 구현예에서, 예를 들어 전환은 중간 전환 및 분별을 포함한다. 중간 전환은 중간 전환 구역(19) 내에서 수행되고 분별은 분별 구역(26) 내에서 수행된다. 이와 관련하여, 전환 구역(10)은 중간 전환 구역(19) 및 분별 구역(26)을 포함한다.
중간 전환과 관련하여, HM 전구체-포함 공급 물질(12)은 중간 전환 구역(19) 내에서 GHM-포함 중간 생성물(16)로 전환된다. 이와 관련하여, 전환은 중간 전환 구역(19) 내에서 HM 전구체-포함 공급 물질(12)을 GHM-포함 중간 생성물(16)로 전환하는 것을 포함한다. HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 GHM-포함 중간 생성물(16)로의 전환은 HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 적어도 일부의 반응 변환을 포함한다. HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 적어도 일부의 반응 변환은 중간 전환 구역(19)의 반응 구역(19A) 내의 반응 공정에 의해 수행된다. 이와 관련하여, 중간 전환은 중간 전환 구역(19)의 반응 구역(19A) 내에서 반응 공정을 통한 HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 적어도 일부의 반응 변환을 포함한다. 예시적인 반응 공정은 열분해(고온 분해)이다. 열분해 동안 발생하는 예시적인 반응 공정은 탈카르보닐화, 탈카르복실화, 열적 크랙, 및 축합 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 열분해 동안, 산소 기는 탈카르복실화 및 탈카르보닐화를 통해 제거되고 장쇄 탄화수소는 나프타와 디젤을 포함하는 더 작은 쇄 분자로 크랙된다. 열분해의 생성물은 GHM-포함 생성물(14) 및 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, GHM-포함 생성물(14)은 GHM, FA 물질, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 에탄, 프로판 및 이원자 수소를 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)은 액체 탄화수소 화합물, 예를 들어 총 6 내지 16개의 탄소 원자를 함유하는 액체 탄화수소 화합물, 총 4 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 유리 지방산 화합물, 물, 대형 폴리사이클릭 방향족과 같은 고분자량 종으로 구성된 고체 탄소 부산물을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어 반응 공정은 촉매의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어 반응 공정은 보충된 이원자 수소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 보충된 이원자 산소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 촉매의 부재 하에 그리고 보충된 이원자 수소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 공정은 촉매의 부재 하에 그리고 보충된 이원자 수소의 부재 하에 그리고 보충된 이원자 산소의 부재 하에 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 전환 구역 및 반응 구역(19A)까지 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질의 공급은 공급된 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 반응 구역(19A)의 전체를 점유하기에 필요한 시간으로 정의되는 공간 시간이 예를 들어 십(10)분 내지 120분, 예를 들어 십(10)분 내지 90분이 되도록 공동 작동한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 구역(18) 내의 온도는 350 ℃ 내지 500 ℃, 예를 들어 360 ℃ 내지 450 ℃이다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 반응 구역(18) 내의 압력은 100 psig 내지 250 psig이다.
분별과 관련하여, GHM-포함 중간 생성물(16)은 분별 대역(26) 내에서 분별되어, 결과적으로 GHM-포함 생성물(14)이 수득된다. 이와 관련하여, 전환은 분별 대역(26) 내에서 GHM-포함 중간 생성물(16)이 분별되어, 결과적으로 GHM-포함 생성물(14)이 수득된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 분별은 분별 구역(26) 내에서 GHM-포함 중간 생성물(16)과 전술한 환류물(28)의 접촉로 인해 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 환류물(28)와 GHM-포함 중간 생성물(16)의 접촉이 수행되는 동안, 환류물(28)는 GHM-포함 중간 생성물(16)의 흐름에 대해 반대 방향으로 흐른다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어, 환류물(28)이 GHM-포함 중간 생성물(16)의 흐름에 대해 역류하는 동안, 분별은 환류물(28)와 GHM-포함 중간 생성물(16)의 접촉로 인해 수행된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, GHM-포함 중간 생성물(16)의 흐름은 상향 방향이고 환류물(28)의 흐름은 하향 방향이다. 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, GHM-포함 중간 생성물(16)과 환류물(28) 사이의 접촉은 분별 구역(26) 내에 배치된 매질을 접촉시킴으로써 촉진된다. 적절한 접촉 매질에는 트레이, 플레이트 및 패킹이 포함된다.
이러한 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 공정은 연속식 공정이고, 이와 관련하여 공정은 (i) HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 중간 전환 구역(19)에 공급되고, 결과적으로 HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 적어도 GHM-포함 중간 생성물(16)로 전환되고, (ii) GHM-포함 중간 생성물(16)이 분별 구역(26) 내에 배치되고, (iii) 응축된 HM-포함 생성물이 수득되도록 (28) GHM- 포함 생성물(14)의 일부가 응축되고 (v) 응축된 HM-포함 생성물(28)이 분별 구역(26)으로 재순환되는 동안,
분별 구역(26) 내에서 GHM-포함 중간 생성물(16)과 응축된 HM-포함 생성물(28)을 접촉시키는 것을 포함하여, 결과적으로 GHM-포함 생성물(14)이 수득되도록 GHM-포함 중간 생성물이 분별된다. 도 3을 참조하면, GHM-포함 생성물(14)의 일부의 응축은 응축된 부분이 GHM-포함 생성물(14)로부터 분리되어 단쇄 탄화수소-풍부한 생성물(32)이 수득되도록 하는 결과를 갖는다. 단쇄 탄화수소-풍부한 생성물(32)이 열 교환기(34) 내에서 냉각되어, 결과적으로 액체 탄화수소 물질 생성물(66)과 물(67)을 포함하는 응축된 액체 물질(36)이 생성된다. 응축된 액체 물질(36)은 물(67)이 액체 탄화수소 물질(66)로부터 분리되는 디캔터(38)에 공급된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 단쇄 탄화수소-풍부한 생성물(32)로부터의 비응축 가스(40)는 배기되거나 연소된다.
상기에서 논의된 바와 같이, 일부 구현예에서, 예를 들어 HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 전환은 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)이 수득되는 결과를 갖는다. 도 4 내지 도 7을 참조하면, 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)은 전환 구역(10)으로부터 회수된다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어, 공정은 전환 구역(10) 내에서 HM 전구체-포함 공급 물질(12)을 적어도 GHM-포함 생성물(14) 및 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로 전환하는 것과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로부터 GHM-포함 생성물(14)을 분리하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로부터 GHM-포함 생성물(14)의 분리는 중력 분리를 포함하고 적어도 부력으로 인해 수행된다.
전환이 중간 전환을 포함하는 구현예에서, HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 중간 전환 구역(19) 내에서 적어도 GHM-포함 중간 생성물(16)로 전환되고, 또한 제2 전환을 포함하고, 여기서 GHM-포함 중간 생성물(16)은 분별 구역(26) 내에서 분별되어, 결과적으로 GHM-포함 생성물(14)이 수득되고, 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어 중간 전환은 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)의 생성에 영향을 준다. 이와 관련하여, 이들 구현예 중 일부에서, 공정은 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로부터 GHM-포함 중간 생성물(16)을 분리하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로부터 GHM-포함 중간 생성물(16)의 분리는 중력 분리를 포함하고 적어도 부력으로 인해 수행된다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 중간 물질 혼합물(24)은 중간 전환 구역(19) 내에 배치되고 반응 생성물(반응 변환의 결과) 및 미반응된 HM 전구체-포함 공급 물질(12)을 포함한다. 미반응된 HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 적어도 일부는 전술한 바와 같이 반응 생성물로 반응성으로 변환될 수 있다.
GHM-포함 중간 생성물(16)이 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로부터 분리되는 구현예에서, 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 분리는 중간 물질 혼합물(24)을 적어도 GHM-포함 중간 생성물(16)과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로 분리하여 수행되고, 분리는 중력 분리를 포함하고 적어도 부력으로 인해 수행된다.
이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 공정은 연속식 공정이고, 이와 관련하여 공정은 독립적으로 (i) 중간 물질 혼합물(24)이 중간 전환 구역(19) 내에 배치되고, (ii) HM 전구체-포함 공급 물질(12)이 중간 전환 구역(10)에 공급되는 동안,
중간 물질 혼합물(24)을 적어도 GHM-포함 중간 생성물(16)과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로 분리하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)은 공정 용기(20)로부터 배출된다. 배출된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)의 적어도 일부는 펌프(60)를 통해 내부 공간(21)의 외부로 재순환된다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어, 재순환 루프(62)는 내부 공간(21)의 외부에서 배출 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)의 적어도 일부를 재순환하도록 제공되어, 배출된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)이 공정 용기(20)의 내부 공간(21)으로 복귀되어, 전술한 바와 같이 HM-전구체-포함 공급 물질의 전환이 공정 용기(20)의 내부 공간(21) 내에서 수행된다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 중간 전환 구역(19)은 재순환 루프(62)를 포함한다. 재순환되지 않는 잔류 액체 물질 생성물(58)은 추가로 처리될 수 있다.
도 4, 5, 7 및 8을 참조하면, 일부 구현예에서, 예를 들어 재순환 루프(62)는 상기 재순환 루프(62) 내에서 재순환되는 물질(예를 들어, 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)의 적어도 일부)의 가열을 수행하기 위한 열 교환기(44)를 포함하여, 재순환하는 가열된 물질(50)이 수득된다. 일부 구현예에서, 예를 들어 열 교환기(44)는 용융 염 배스(molten salt bath)를 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 가열된 재순환 물질(50)은 공급 물질-수용 구역(21A)이 공정 용기(20) 내에 배치되는 구현예에서 HM 전구체-포함 공급 물질(12)의 전환을 촉진하기 위해 열을 공급한다. 공정 용기(20)의 벽을 통해 가열원으로 내부 공간(21) 내에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)의 열 전달 소통과 반대로, 재순환 루프(62)를 통해 내부 공간(21)의 외부로 재순환되는 생성물(42)을 포함하는 액체 탄화수소 물질의 열 전달 소통을 가열원으로 수행함으로써 벽의 스케일링이 완화된다. 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 공정 용기(20)의 내부 공간(21)에 공급되는 대신에, HM-전구체-포함 공급 물질(12)은 재순환 루프(62)에 공급되어, 중간 전환 구역(19)의 공급 물질-수용 구역(21A)은 공정 용기(20)의 내부 공간(21)과 반대로 재순환 루프(62) 내에 정의되어, 내부 공간(21) 내에서 HM-전구체-포함 공급 물질(12)의 전환은 전술한 바와같이 수행된다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 배출된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)의 재순환을 포함하는 공정은 연속식이다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어 공정은 (i) 공정 용기(20)의 내부 공간(21) 내에서 HM 전구체를 중간 물질 혼합물(24)로 전환하고, 여기서 전환은 반응 구역(18) 내에서 반응 공정을 통한 HM 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하고; (ii) 적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물(24)을 GHM-포함 생성물(14)과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)로 분리하고; (iii) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)을 공정 용기(20)로부터 배출하고; (iv) 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42)의 적어도 일부(50)를 공정 용기(20)의 내부 공간(21)으로 재순환하는 동안,
재순환하는 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(50)을 가열하는 단계를 포함한다.
도 6을 참조하면, 일부 구현예에서, 예를 들어, 재순환 루프(62)는 재순환 루프(62) 내에서 재순환되는 배출된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물(42) 내에 혼입된 고체 물질의 적어도 일부를 제거하기 위해 고체 제거 유닛 작업부(56)를 포함하여, 결과적으로 고체-감소된 액체 물질(52)이 생성된다. 예시적인 고체 제거 유닛 작업부는 여과, 하이드로사이클론 및 원심분리 중 하나 이상을 포함한다.
도 7을 참조하면, 재순환 루프가 열교환기(44)를 포함하는 구현예에서, 이들 구현예 중 일부에서, 열교환기(44)를 통해 재순환하는 액체 물질 생성물을 전도하기 전에, 재순환하는 액체 물질 생성물 내에 혼입되는 고체 물질의 적어도 분별은 재순환하는 액체 물질 생성물로부터 제거되고, 결과적으로 고체-감소된 재순환 물질(52)이 수득된다. 이와 관련하여, 고체-감소된 재순환 물질(52)은 열 교환기(44)를 통해 순환되며, 결과적으로 가열된 재순환 물질(50)은 가열된 고체-감소된 액체 물질 생성물에 의해 정의된다.
도 8을 참조하면, 일부 구현예에서, 예를 들어 잔류 액체 물질 생성물(58)은 회수 가능한 기체 물질 부분(64) 및 거부 가능한 잔류 슬러리 물질 부분(66)으로 분리된다. 회수 가능한 기체 물질 부분(64)은 회수되고, 공정 용기(20)의 내부 공간(21)에 공급하기 위해 펌프(60)의 상류에서 재순환 루프(62)에 공급된다.
분리와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어 잔류 액체 물질 생성물(58)은 잔류 액체 물질 생성물(58)의 가열로 인해, 회수 가능한 기체 물질 부분(64)과 거부된 잔류 슬러리 물질 부분(66)으로 분별된다. 이와 관련하여, 분별은 휘발성 차이에 기초하여, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 회수 가능한 기체 물질 부분과 거부된 잔류 슬러리 물질 부분으로 분별된다. 일부 구현예에서, 예를 들어 가열은 진공 조건 하에서 수행된다. 이와 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어, 가열은 250 ℃ 내지 350 ℃의 온도 및 대기압보다 낮은 압력, 예를 들어, 0.0725 psia(0.5 kPa) 내지 0.725 psia(5 kPa)의 압력에 배치된 가열 대역(68) 내에서 수행된다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 가열 구역(68) 내의 잔류 액체 물질 생성물(58)의 가열로 인해, 생성물 혼합물(70)이 전환 구역(68) 내에서 생성되어, 생성물 혼합물(70)이 가열 구역(68) 내에 배치된다. 생성물 혼합물(70)은 회수 가능한 기체 물질 부분(64)과 거부된 잔류 슬러리 물질 부분(66)을 포함한다. 생성물 혼합물(70)이 전환 구역(68) 내에 배치되는 동안, 부력으로 인해 생성물 혼합물(70)은 회수가능한 기체 물질 부분(64)과 거부가능한 잔류 슬러리 물질 부분(66)으로 분리된다.
일부 구현예에서, 예를 들어 가열 구역(68)은 (i) 회수가능한 기체 물질 부분(64)이 공정 용기(72)의 상부 부분(74)에 축적되고 회수된 기체 물질 부분(64A)으로서 배출되고 (ii) 거부된 잔류 슬러리 물질 부분(66)이 공정 용기(74)의 바닥 부분(76)에 축적되고 거부된 잔류 슬러리 물질 부분(66A)으로서 배출되도록 공정 용기(72) 내에서 배치된다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 회수된 기체 물질 부분(64A)의 배출은 공정 용기(70)의 상부(74)와 흐름 소통하도록 배치된 진공 펌프(78)에 의해 유도된다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 공정 용기(70)는 박막 증발기이다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 잔류 액체 물질 생성물(58)을 가열 구역(68)에 공급하기 전에, 코크스 형성을 더 완화하도록 잔류 액체 물질 생성물(58)은 열 교환기(86) 내에서 냉각된다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 거부된 잔류 슬러리 물질 부분(66A)을 회수된 기체 물질 부분(66A)으로부터 분리함으로써, 시스템 내의 코크스 형성이 완화된다. 이와 관련하여, 고온 노출에 반응하여 코크스가 형성되기 쉬운 장쇄 탄화수소 및 고체, 그리고 이들의 제거가 코크스 형성을 완화하도록, 거부된 잔류 슬러리 물질 부분(66A)이 물질을 포함한다.
배출되어 회수된 기체 물질 부분(64A)과 관련하여, 일부 구현예에서, 예를 들어 배출되어 회수된 기체 물질 부분(64A)은 응축기(80)의 응축 구역(82) 내에서 응축되어, 응축된 회수 잔류 물질(64B)을 생성한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 응축 구역(82) 내에서의 응축은 응축된 회수 잔류 물질(64B)이 150℃ 내지 200℃의 온도 및 100 psig 내지 250 psig의 압력에 배치되는 결과를 갖는다 (예를 들어, 응축된 회수 잔류 물질(64B)이 공급되는 공정 용기(20) 내의 압력 조건에 매칭되도록 함, 아래 참조).
응축된 회수 잔류 물질(64B)에 관련하여, 응축된 회수 잔류 물질(64B)을 공정 용기(20)의 내부 공간(21)에 공급하여, 내부 공간(21) 내에서 응축된 회수 잔류물(64B)의 전환을 전술한 바와 같이 수행한다.
일부 구현예에서, 예를 들어, 응축된 회수 잔류 물질(64B)를 공정 용기(20)의 내부 공간(21)에 공급하기 전에, 응축된 회수 잔류 물질(64B)이 가열되어, 응축된 회수 잔류 물질(64B)이 300 ℃ 내지 400 ℃의 온도에 배치된다. 일부 구현예에서, 열이 잔류 액체 물질 생성물(58)로부터 응축된 회수 잔류 물질(64B)로 전달되도록, 가열은 잔류 액체 물질 생성물(58)과 열 전달 소통하는 응축된 회수 잔류 물질(64B)을 배치하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 가열은 예를 들어 열 교환기(84)를 통해 가열 유체와 열 전달 소통하는 응축된 회수 잔류 물질(64B)을 배치하는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 응축된 회수 잔류 물질(64B)을 공정 용기(20)의 내부 공간(21)에 공급하기 전에, 응축된 회수 잔류 물질(64B)은 공정 용기(20)의 내부 공간(21)에 공급하기 위해 재순환 루프(62) 내의 물질과 혼합된다. 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 혼합 전에, 응축된 회수 잔류 물질(64B)이 가열되어 (전술한 바와 같음), 응축된 회수 잔류 물질(64B)이 300 ℃ 내지 400 ℃의 온도에 배치된다. 이들 구현예 중 일부에서, 예를 들어, 재순환 루프(62) 내에서 재순환되는 물질은 HM-전구체-포함 공급 물질(12)을 포함한다.
상기 설명에서, 설명의 목적으로, 본 개시내용의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 세부사항이 제시된다. 그러나, 이러한 특정 세부사항은 본 개시내용을 실시하기 위해 요구되지 않는다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 개시된 예시적인 구현예를 구현하기 위해 특정 치수 및 물질이 설명되지만, 본 개시내용의 범위 내에서 다른 적절한 치수 및/또는 물질이 사용될 수 있다. 기술의 모든 적절한 현재 및 미래의 변경을 포함하는 모든 이러한 수정 및 변형은 본 개시내용의 범위 및 범주 내에 있는 것으로 여겨진다. 언급된 모든 참고 문헌은 그 전체가 참고로 본원에 포함된다.
Claims (20)
- 유리 지방산(free fatty acid) 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질을 전환 구역에 공급하여, 그 결과, 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 기체 탄화수소 물질-포함 생성물로 전환되는 단계;
응축된 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 일부를 응축하는 단계; 및
응축된 탄화수소 물질-포함 생성물을 환류물로서 전환 구역으로 재순환시키는 단계를 포함하고,
여기서, 응축은 전환 구역의 외부에 배치된 히트 싱크와 열 전달 소통(heat transfer communication)하는 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 배치로 인해 수행되는, 공정. - 제1항에 있어서,
전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통한 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는, 공정. - 제1항에 있어서,
전환은
중간 전환 구역 내에서, 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질을 기체 탄화수소 물질-포함 중간 생성물로 전환하는 것을 포함하되, 여기서 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질-포함 공급 물질의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는 것이고;
분별 구역 내에서, 기체 탄화수소 물질-포함 중간 생성물을 환류물과 접촉시키는 것을 포함하되, 그 결과, 기체 탄화수소 물질-포함 중간 생성물의 분별이 수행되어 기체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되며;
전환 구역이 중간 전환 구역 및 분별 구역을 포함하는, 공정. - 제3항에 있어서,
분별 구역은 기체 탄화수소 물질-포함 중간 생성물과 환류물의 접촉을 조장하기 위한 접촉 매질을 포함하는, 공정. - 제4항에 있어서,
(i) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 기체 탄화수소 물질의 농도가 기체 탄화수소 물질-포함 전환 구역 생성물 내의 기체 탄화수소 물질의 농도보다 더 큰 것과, (ii) 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의, 기체 탄화수소 물질 대 탄화수소 물질 전구체의 비는 기체 탄화수소 물질-포함 전환 구역 생성물 내의 기체 탄화수소 물질 대 탄화수소 물질 전구체의 비보다 큰 것 중 하나 이상인, 공정. - 제2항에 있어서,
공급된 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질이 반응 구역의 전체를 점유하는데 요구되는 시간으로 정의되는 공간 시간이 적어도 십(10)분이 되도록 반응 구역과 상기 반응 구역까지 탄화수소 물질 전구체-포함 공급 물질의 공급이 조력하는(co-operate), 공정. - 제1항에 있어서,
응축되어 전환 구역으로 복귀된 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 분별이 환류비를 정의하고;
환류비는 기체 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 탄화수소 물질의 적어도 쇄 길이를 기준으로 하는, 공정. - 제1항에 있어서,
응축되어 전환 구역으로 복귀된 기체 탄화수소 물질-포함 생성물의 분별이 환류비를 정의하고;
환류비는 응축된 탄화수소 물질-포함 생성물 내의 유리 지방산 물질의 적어도 쇄 길이를 기준으로 하는, 공정. - 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 여기서 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는 것인 단계;
적어도 부력(buoyancy)으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되도록, 분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하는 단계;
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물과 혼합하여, 결합된 물질이 수득되는 단계;
결합된 공급 물질을 반응 구역에 공급하는 단계; 및
결합된 공급 물질을 반응 구역에 공급하기 전에 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부와 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물 둘 모두가 가열원에 의해 가열되도록, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부 및 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물에 대해 가열원을 동시-작용하도록(co-operatively) 배치하는 단계를 포함하는, 공정. - 제9항에 있어서,
가열원의 동시-작용 배치는 결합된 공급 물질이 가열원에 의해 가열되도록 결합된 공급 물질에 대한 가열원 배치를 포함하는, 공정. - 제10항에 있어서,
외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부 및 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물 둘 모두가 혼합 후에만 가열원에 의해 가열되는, 공정. - 제9항에 있어서,
혼합 전에, 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물이 가열원에 의해 가열되고;
탄화수소 물질 전구체-포함 공급물과의 혼합으로 인해, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부가 가열되도록,
가열원의 동시-작용 배치는 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물에 대한 가열원 배치를 포함하는, 공정. - 제12항에 있어서,
혼합 전에, 탄화수소 물질 전구체-포함 공급물만이 가열원에 의해 가열되는, 공정. - 제9항에 있어서,
혼합 전에, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부가 가열원에 의해 가열되고;
탄화수소 물질 전구체-포함 공급물이 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물과의 혼합으로 인해 가열되도록,
가열원의 동시-작용 배치는 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부에 대한 가열원 배치를 포함하는, 공정. - 제14항에 있어서,
혼합 전에, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부만이 가열원에 의해 가열되는, 공정. - 제9항에 있어서,
가열원에 의한 가열이 간접 가열을 포함하는, 공정. - 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는 것인 단계;
적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하는 단계;
분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하여, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되는 단계;
고체-감소된 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 수득하기 위해 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부로부터 고체 물질을 제거하는 단계; 및
고체-감소된 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 반응 구역에 공급하는 단계를 포함하는, 공정. - 유리 지방산 물질을 포함하는 탄화수소 물질 전구체로부터 탄화수소 물질을 생성시키는 공정으로서,
공정 용기의 내부 공간 내에서, 탄화수소 물질 전구체를 중간 물질 혼합물로 전환하되, 상기 전환은 반응 구역 내의 반응 공정을 통해 탄화수소 물질 전구체의 적어도 일부의 반응 변환을 포함하는 것인 단계;
적어도 부력으로 인해, 중간 물질 혼합물을 적어도 기체 탄화수소 물질-포함 생성물과 액체 탄화수소 물질-포함 생성물로 분리하는 단계;
분리된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물을 공정 용기로부터 배출하여, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물이 수득되는 단계;
휘발성 차이에 근거하여, 외부에 배치된 액체 탄화수소 물질-포함 생성물의 적어도 일부를 회수된 기체 물질 부분과 거부되는 잔류 슬러리 물질 부분으로 분별시키는 단계; 및
회수된 기체 물질 부분을 반응 구역에 공급하는 단계를 포함하는, 공정. - 제18항에 있어서,
분별은 진공 조건 하에 가열 구역 내에서 수행되는, 공정. - 제18항 또는 제19항에 있어서,
분별은 0.0725 psia 내지 0.725 psia의 압력에 배치된 가열 구역 내에서 수행되는, 공정.
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