KR810001296B1 - 합성깨스의 제조 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

합성깨스의 제조 방법

제1도와 제2도는 본 발명에 따른 각각의 실시예를 나타내는 공정도이다.

본 발명은 탄화수소질 연료를 부분산화시킴으로써 연료깨스 즉 합성깨스를 생성하는 연속공정에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 수소와 일산화탄소로 구성되는 냉각 및 정제된 깨스 혼합물을 생성하는 개량된 공정에 관한 것이다.

종래에는 액상 탄화수소 연료가 수증기의 존재하에서 산소로 부분산화되어 일산화탄소와 수소로 구성되는 기체 혼합물을 생성하였다. 미국 특허 제2809104호에 의하면 반응역으로부터 나오는 유출 깨스류를 물속에서 급냉시킴으로써 냉각시키는 방법이 공지되어 있으며, 미국 특허 제3010313호에는 예비 냉각된 깨스류를 약 10-90용량 %의 물을 함유하는 유-수(油-水) 유탁액으로 정제하는 것이 공지되어 있다.

그러나, 물속에서 또는 다량의 물을 함유하는 유탁액내에서 유출깨스류를 급냉시키면 이 깨스류에 다량의 H₂O가 도입되며 이를 제거하는데에는 비용이 많이 들게 된다. 더욱이 입상(粒狀)탄소와 물의 분산액이 생성되므로, 탄소를 물로부터 분리시키려면 복잡한 시스템이 요구된다.

본 발명에 의하면 전통적인 값비싼 탄소 제거시스템이 필요없으며, 폐수처리 기준을 만족시키는 폐수처리 설비가 간략화 된다.

본 발명에 의하여 정제된 합성깨스 즉 연료깨스를 생성하는 방법은 다음의 (a)-(d)단계로 구성된다.

(a) 자유 유동성, 비충전 깨스 발생기내에서 약 700-1650℃(약 1300-3000℉)의 온도와 약 1-250기압의 압력하에서 입상 탄소를 액상 탄화수소질 연료에 분산시킨 분산액으로 구성된 원료를 함유리산소깨스로 부분산화시킴으로써 H₂, CO, CO₂, H₂O 및 입상 탄소로 구성되는 유출기류를 생성시키는 단계;

(b) 액상 탄화수소질 연료에 입상 탄소를 분산시킨 분산액으로 구성된 침적유체내에 유출기류를 직접 배출하여 H₂, CO, CO₂및 H₂O로 구성되는 정제 기류를 회수함으로써 유출기류내의 수분의 노점이상의 온도인 약 150-480℃(약 300-900℉) 범위의 온도까지 유출기류를 냉각역내에서 냉각시킴과 동시에 포함되어 있는 입상탄소를 제거하는 단계;

(c) 고온의 침적유체의 적어도 일부분을 간접 열교환에 의하여 약 150-450℃ (약 300-850℉)의 온도까지 냉각시키고 냉각된 침적유체의 적어도 일부분을 냉각역으로 재순환시키는 단계;

(d) 상기 (b)단계에서 생성된 고온의 침적유체의 일부분 또는 냉각된 침적유체의 일부분을 적어도 원료의 일부로서 깨스 발생기에 도입시키는 단계.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 부분산화는 온도 조정제, 예컨대 H₂O, CO₂, 여도깨스, 깨스 발생기로부터의 냉각된 재순환 유출깨스 또는 이들 혼합물의 존재하에서 수행된다. 온도 조정제와 액상 탄화수소질 연료는 중량비 3.0 : 1까지의 비율로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 세정 기류를 액상 탄화수소질 연료로 구성되는 정제유체로 정제기내에서 정제함으로써 이 세정 기류를 더욱 순화시키고, 정제기로부터 나오는 유출류를 기체-액체 분리기내로 도입하고, 세정된 생성깨스 및 분리된 정제 액류를 분리기로부터 제거하고, 정제유체의 일부분을 정제역으로 재순환시키고 정제유체의 나머지 부분을 재순환되는 침적유체의 일부와 혼합시키고, 부가적인 액상 탄화수소질 연료를 분리기에 도입하거나 또는 분리기로부터 나오는 정제 액류내에 도입시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 세정 기류를 물을 함유하는 정제유체로 정제기내에서 정제함으로써 이 세정기류를 더욱 순화시키고, 정제기로부터 나오는 유출류를 기체-액체 분리기내로 도입하고, 부산물 및 세정된 생성기체를 분리기로부터 회수하고, 분리된 부산물인 물을 온도조정제로서 깨스 발생기로 그리고 정제액류로서 정제기로 재순환시킨다. 이러한 실시예에 있어서는 분리기로부터 나와서 재순환되는 물에 보충수를 혼입시키는 것이 유리하다.

정제기가 사용되는 경우에는 정제기로부터 나오는 유출액이 분리기를 통과하기 전에 필요에 따라서 이 유출액을 냉각시킬 수도 있다.

냉각역내에서 고온의 공정기류를 급냉시키는 과정에서는 침적유체의 일부가 열분해되거나 증발됨으로써 C₁-C₁₀의 탄화수소 증기가 얻어질 수도 있다. 생성기류에 포함될 수 있는 C₅-C₁₀의 탄화수소 증기를 냉각시키면 응축되어 생성기류로부터 분리될 수 있다.

본 발명의 방법에 의하면 냉각, 세정된 합성깨스나 연료깨스를 생성시킬 수 있다.

부분산화 반응을 수행하는 깨스 발생기는 공지된 바와 같이 긴착되고 비충전되었으며 유동이 자유롭고 비촉매적이며 내화성으로 내장된 강철 가압용기로 구성되는 것이 바람직하다.

유리산소를 함유하는 깨스내의 유리산소와 원료내의 탄소와의 비율(O/C, 원자/원자)은 일반적으로 약 0.6-1.5의 범위이다. 유리산소를 함유하는 깨스로서는 예컨대 공기, 또는 최소한 22몰%로 산소를 풍부히 함유하는 공기, 또는 최소한 95몰%의 산소를 함유하는 거의 순수한 산소가 있다. 질소 및 기타의 깨스상 불순물이 생성깨스내로 도입되는 것을 방지하기 위하여서는 거의 순수한 산소가 바람직하다.

본 명세서에서 사용된 ＂액상 탄화수소질 연료＂란 용어는 탄소와 수소 및 기타 선택적인 원소를 함유하는 액상의 물질을 의미하는 것으로 정의된다. 예를 들면, 석유증류물과 잔류물, 깨스유, 잔류 연료, 환원원유, 전체원유, 아스팔트, 코울타르, 석탄유, 셰일유, 타르사유(tar 油) 및 이들의 혼합물이 포함된다.

상기 액상 탄화수소질연료가 열분해 및 증발되어 생성된 성분인 일반적으로 액상의 C₅-C₁₀탄화수소도 역시 ＂액상 탄화수소질 연료＂로 정의된다. 유황함량이 약 1-7중량%인 저렴한 함유황 석유를 사용하면 경제적인 이점을 얻을 수 있다.

고체탄소질 연료의 펌핑가능한 슬러리, 즉 앞에서 열거한 것과 같은 입상탄소, 석유 코오크스, 또는 액상 탄화수소질 연료내의 이들의 혼합물도 역시 깨스 발생기에 공급될 수 있으며, 이들도 역시 액상 탄화수소질 연료의 정의에 포함된다.

증발온도를 낮추기 위하여는, 액상 탄화수소질 연료를 실온 범위의 온도에서 액상으로, 깨스 발생기에 도입시키는 것이 바람직하다. 또는, 탄화수소질 연료 연료를 수증기나 기타 다른 온도 조정제내에 분무 또는 분산시킬 수도 있다.

깨스 발생기로부터 나오는 유출 기류는 다음과 같은 몰%의 조성을 갖는 것이 전형적이다. 즉, H₂10-60, CO10-70, CO₂1-50, H₂O 2-50, CH₄0-30, N₂0-75, H₂S 0-2.0, COS 0-0.7, Ar 0-2몰%. 또한 0.2-20중량%(탄화수소질 연료내의 탄소의 중량에 대하여)의 입상 탄소를 함유할 수도 있다.

깨스 발생기로부터 나오는 유출기류는 유(油) 침적탱크나 급냉탱크내에 있는 냉각 및 세정역내에 포함된 비교적 크고 펌핑가능한 침적 유체내로 직접 보내진다. 침적 유체는 액상 탄화수소질 연료로 구성되며, 유출 기류내에 입상 탄소가 존재함에 기인하여 분산된 입상탄소를 함유할 수도 있다.

바람직한 실시예에 있어서는 깨스 발생기로부터 나오는 유출 기류가 침적탱크 또는 급냉탱크, 바람직하게는 축상으로 위치된 침지 각부(脚部)를 갖는 수직탱크에 함유된 액상 탄화수소질 연료-입상탄소 분산액의 풀(pool)표면의 아래로 도입된다. 이 유출기류는 침지 각부를 통과하며 강철 가압용기에 함유된 액상 탄화수소질 연료의 풀 표면에 아래에서 배출된다. 양단이 개방된 동심의 통풍관이 침지 각부를 둘러싸서 그 사이에 환형 통로를 생성시킬 수도 있다. 조작에 있어서는, 하향기류의 방향이 이에 따라 역류될 수 있으며, 깨스와 냉각 유체의 혼합물은 다음에 액상 탄화수소를 통과하 수 있다. 다음에 깨스는 침적탱크의 정부 근처, 즉 침적 유체의 표면보다 상부에 있는 공간에서 분리된다. 일반적으로, 1000ft^³의 유출깨스를 깨스 발생기로부터 급냉시켜 배출하려면 침적 탱크내에는 약 30-60갈론의 침적유체가 필요하다.

환형 공간을 통과하여 올라오는 대량의 깨스 때문에 유발되는 유침적탱크내의 난류(亂流) 조건은 침적유체가 유출깨스로부터의 거의 모든 고체를 정제시키는데 도움을 주어, 미전환된 입상탄소와 침적유체와의 분산액을 형성한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 ＂침적유체＂란 용어는 액상 탄화수소질 연료의 혼합물, 또는 액상 탄화 수소질 연료와 입상탄소의 펌핑가능한 분산액을 의미하는 것이다. 이와 같은 유-탄소의 펌핑가능한 분산물내의 고체함량은 일반적으로 0-50.0중량%이며, 2.0-80.중량%인 것이 바람직하다.

침적유체로부터 빠져 나오는 냉각된 세정 공정기류는 약 150-480℃(약 300-900℉), 바람직하게는 약 320-400℃(약 600-750℉) 범위의 배출온도를 갖는다. 하한(下限)온도는 공정기류로부터 물이 응축되는 것을 방지하기 위하여 물의 노점 이상이어야 한다. 침적역내의 체류시간은 일반적으로 약 5-60초이다. 침적역으로부터 빠져 나오는 유출기류는 H₂, CO, CO₂및 H₂O로 구성되며, H₂O, COS, N₂, Ar, 입상 탄소, 및 C₁-C₁₀탄화수소 중의 적어도 한 물질을 선택적으로 포함한다. 40몰%까지의 C₁-C₁₀탄화수소가 함유될 수 있으며 이것은 침적유체의 열분해나 증발에 기인하여 생성되낟.

침체유체는 약 150-450℃(약 300-850℉), 바람직하게는 약 320-400℃(약 600-750℉) 범위의 온도로 유지된다. 침적탱크내의 압력은 일반적으로 1-250기압 범위이며, 깨스 발생기에서와 동일한 압력인 것이 바람직하다. 약 3-250기압 범위의 압력이 적당하다. 침적 유체의 증발을 최소화하는 것이 바람직한 경우에는 보다 높은 압력, 즉 1500psia나 그 이상의 압력을 이용할 수도 있다. 생성 기체내에 C₁-C₄탄화수소가 함유되는 것을 최소로 하기 위하여는 침적유체의 상한 온도를 그의 열분해온도 이하로 유지시켜야 한다. 필요에 따라서는, 고온의 침적유체의 일부를 약 150-450℃(약 300-850℉) 범위의 온도에서 침적탱크로부터 제거하여 실질적으로 동일한 온도로 깨스발생기에 원료로서 도입시킬 수 있다. 이와 같은 방법으로 침적탱크는 연료 예비가열기로서의 역할을 한다.

액상 탄화수소 침적유체는 급냉탱크내에 존재하는 조작조건하에서 펌핑이 가능하다. 깨스 발생기에 대한 원료로서 상술된 바 있는 액상 탄화수소질 연료와 침적 유체는 실질적으로 동일한 형태의 물질이다.

침적유체의 온도는 침적탱크로부터 나오는 고온의 침적유체의 적어도 일부를 연속적으로 제거하고, 이를 냉각시키고, 입상탄소와 보충 액상 탄화수소질 연료와 응축된 C₅-C₁₀탄화수소로 구성되는 분산액과 임의 혼합될 수 있는 상기 냉각된 침적유체의 적어도 일부를 침적탱크에 재순환시킴으로써 조절될 수 있다.

이와 같은 분산액은 차후의 깨스정제단계와 깨스-액체 분리단계로부터 얻어질 수도 있다. 필요에 따라서는 냉각된 침적유체의 일부를 원료로서 깨스 발생기에 재순환시킬 수도 있으며, 침적유체의 일부를 시스템으로부터 제거하여 연료로서 어느 다른 곳에서 연소시킬 수도 있다.

침적탱크로부터 제거된 고온의 침적 유체는 냉각기내의 냉각제에 의한 간접열교환에 의하여 열교환역에서 또는 다른 방법으로는 증기 발생기내에서 냉각되어서, 부산물인 증기와 냉각된 침적 유체를 생성시킨다.

시동시에는, 침적 유체를 깨스 발생기로부터 나오는 유출 기류내의 H₂O의 노점 이상의 온도까지 통상적인 방법으로 가열시켜야 한다.

침적탱크의 정부(頂部)로부터 빠져나오는 세정, 냉각된 공정기류는 140-480℃(300-900℉), 바람직하게는 320-400℃(600-750℉)의 온도를 갖는다. 기류에 포함된 잔류 고체는 이 기류를 노즐 정제기로 통과 시킴으로써 제거된다. 다른 방법으로는 통상의 오리피스나 벤튜리 정제기를 이용할 수도 있다. 예컨대 공정기류는 약 100-400ft/sec 범위의 속도로 노즐형 정제기의 목을 통과한다. 정제 노즐의 목에서는 1000ft^³당 약 5-10갈론의 정제 유체가 공정기류내로 주입된다.

본 발명 공정의 실시예 1에 있어서, 펌핑가능한 정제유체는 입상탄소 및 존재가능한 C₅-C₁₀범위의 모든 응축된 가벼운 액상 탄화수소를 함유될 수도 있는 액상의 탄화수소 연료로 구성된다.

실시예 1에 있어서 기체-액체 분리기를 빠져나오는 생성깨스는 침적유체의 열분해 또는 증발에 의한 0-40몰%의 C₁-C₁₀포화 및 탄화수소를 함유할 수 있다. 기타의 깨스상 성분으로서 H₂, CO, CO₂및 H₂O와 N₂와 Ar과 H₂S와 COS 및 이들의 혼합물로부터 선택된 깨스상 불순물이 포함된다. 예를 들어, 합성깨스 생성물은 5몰%까지의 C₁-C₁₀탄화수소를 함유하는 것이 바람직하며, 그 반면 연료깨스는 10-40몰%의 C₁₀-C₁₀탄화수소를 함유하는 것이 바람직하다. C₁-C₁₀탄화수소의 존재량이 많아질수록 생성깨스의 발열량이 더욱 높아진다. 이와 같이 깨스 발생기내에서의 동일한 산소 소모량에 대하여, 본 발명에 의하여 생성된 연료깨스는 1ft^³당 400-800BTU정도의 보다 큰 발열량을 갖게 된다.

생성 깨스내의 C₁-C₁₀탄화수소의 양은 침적 유체의 특성과 침적유체의 온도의 함수이다. 합성깨스가 생성되는 경우에는 침적유체의 열분해를 조절 또는 최소화하여야 한다. 이와 같은 경우, 잔류 방향유와 같은 내화성유, 높은 유용도, 150-260℃(300-500℉)인 열분해온도 이하의 낮은 급냉온도 및 적어도 1500psia의 압력이 5올 %까지의 C₁-C₁₀탄화수소를 함유하는 생성 기체를 제조하기에 바람직한 조작조건이다. 그러나 생성깨스나 연료깨스인 경우에는 갓의 발열량을 증가시키기 위하여 침적역내에서 침적 유체를 열분해시키는 것이 바람직하다.

필요에 따라서는 생성기류로부터 나오는 모든 깨스상 불순물을 제거하기 위하여 용제흡수단계나 한제(寒劑)냉각 단계와 같은 부가적인 통상의 깨스 정제 단계가 이용될 수도 있다. 예를 들어 기체-액체분리기를 빠져나오는 생성기체를 냉각시키면 물이나, 물과 적어도 일부의 C₅-C₁₀탄화수소의 혼합물이 응축된다.

본 발명 공정의 실시예 2에 있어서, 침적탱크의 정부로부터 나오는 세정, 냉각된 공정기류는 공정중 수집된 부산물인 물 및 새로운 보충수가 혼합되어 구성된 펌핑가능한 정제유체에 의하여 정제기내에서, 바람직하게는 노즐 정제기내에서, 더욱 정제된다. 그후, 이 공정기류는 함유되었을 수도 있는 일반적으로 액상인 가벼운(즉, C₅-C₁₀) 탄화수소 및 H₂O의 노점 이하로 냉각된다.

기체-액체 분리기내에서, 상기 실시예 2로부터의 생성깨스는 일반적으로 액상인 성분, 즉 물과 세정된 기류내에 존재하는 C₅-C₁₀탄화수소로부터 분리된다. 존재하는 모든 C₅-C₁₀액상탄화수소는 기류로부터 정제된 입상 탄소와 함께 분산액을 형성할 것이다. 이 분산액은 분리되어, 기체-액체분리기의 저부에 가라앉은 부산물인 물층위에 부유한다. 단지 소량의 C₅-C₁₀액상탄화수소만이 존재하거나 또는 이와 같은 탄화수소가 존재하지 않는 경우, 입상탄소는 부산물인 물과 함께 분산액을 형성할 것이다.

공정기류는 기체-액체분리기를 빠져나가기전 세정된 보충수로 세척된다. 기체-액체분리기를 빠져나가는 세정된 생성기체에는 침적유체의 열분해에 의하여 생성된 약 0-40몰%의 일반적으로 깨스상인 C₁-C₄포화 및 불포화 탄화수소를 함유한다. 기타의 깨스상성분으로서는 H₂, CO, CO₂및 N₂, Ar, H₂S, COS 및 이들의 혼합물로부터 선택된 깨스상 불순물이 포함된다. 에컨대 합성깨스 생성물은 약 0-5몰%의 C₁-C₄탄화수소를 함유하는 것이 바람직하며, 반면 연료깨스는 10-40몰%의 C₁-C₄탄화수소를 함유하는 것이 바람직하다. C₁-C₄탄화수소의 존재량이 크면 클수록 생성기체의 발열량이 더욱 높아진다. 이와 같이 깨스 발생기내에서의 동일한 산소 소모량에 대하여, 본 발명에 의해 생성된 연료깨스는 1ft^³당 약 400-800BTU정도의 보다 큰 발열량을 갖게 된다.

생성깨스내의 C₁-C₄탄화수소의 양은 침적유체의 특성과 침적유체의 온도의 함수이다. 필요에 따라서는 생성기류로부터 나오는 모든 깨스상 불순물을 제거하기 위하여 용제흡수 단계나 한제 냉각단계와 같은 부가적인 통상의 깨스 정제 단계를 이용할 수도 있다.

상기 실시예 2에 있어서, 부산물인 액상의 물은 개체-액체 분리기내에 있는 생성기체와 모든 C₅-C₁₀액상 탄화수소로부터 중력에 의하여 분리된다. 보충수와 혼합되어 있는 부산물인 물의 제1부분은 정제유체로서 노즐 정제기에 재순환되고, 제2부분은 상술한 바와 같이 온도 조정제로서 깨스 발생기에서 소모된다. 경우에 따라서는, 제3부분을 제거하여 시스템의 어느 다른 곳에서 사용할 수도 있다. 기체-액체 분리기에서 분리된 C₅-C₁₀액상 탄화수소는 원료의 일부로서 깨스 발생기에서 소모된다.

본 발명에 따른 잇점에는 다음과 같은 것이 있다.

(1) 나프타를 이용하여 탄소-물 슬러리로부터 탄소를 추출하기 위한 종래의 탄소 추출단계 및 그후의 경사분리단계와 나프타 제거단계가 필요없다.

(2) 단위 용량당 높은 열량을 갖는 합성깨스, 즉 농축된 연료깨스를 생성한다.

(3) 깨스 발생기에 공급된 유(油)공급원원료를 예열하고 깨스발생기로부터 나오는 유출깨스의 열량을 이용함으로써 열효율을 증가시킬수 있다.

이하, 본 발명의 실시예가 도시되어 있는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시를 위하여, 다음 실시예에는 각 기류의 양이 명시되어 있다.

[실시예 1]

본 실시예는 첨부도면의 제1도에 도식적으로 도시한 장치를 이용한다.

관(1)내의 약 150℃(약 300℉)의 유-탄소 원료 분산액 약 2000lb(시간당; 이하 같음)를 버너(4)의 입구(2)와 내부 환형통로(3)로 통과시켰다. 동시에 관(5)내의 약 340℃(약 650℉)의 수증기 약 1200lb를 입구(6)와 외부 환형통로(7)로 통과시켰다. 버너(4)는 통상의 수직형, 자유 유동성, 비충전 , 비촉매성, 그리고 내화물질로 내장된 깨스 발생기(9)의 상부이비구(8)내로 축상으로 연장된다. 유-탄소 분산액은 약 3.6중량%의 입상탄소를 함유하고 있다. 상기 분산액내의 유는 다음과 같은 원소 분석치를 갖는 캘리포니아 환원원유로서 15.0°API이다. 즉, C85.99, H11.28, O0.13, N0.88, S1.69 및 회분 0.03중량%, 이유의 연소열은 18.514BTU/lb이다.

동시에, 관(10)내의 약 150℃(약 300℉)의 실질적으로 순수한 산소 2135lb를 버너(4)의 중앙통로(15)로 통과시켰다. 이들 반응기류는 버너의 끝부분에서 합쳐지며, 이곳에서는 연료의 분무화와 산화제내의 분산이 이루어진다.

연료의 부분산화는 약 1240℃(약 2260℉)의 자생온도(自生溫度)와 약 28기압의 압력하에서 깨스발생기(9)의 반응역(16)내에서 이루어진다. 시간당 121,700ft³의 유출깨스를 동축으로 위치된 저부 출구(17)를 통해 깨스 발생기로부터 배출시켜 침지관(18)을 직접 하향 통과시키고, 수직의 유침적용기(21)에 함유된 유-탄소 분산액의 풀(pool)(20)로 구성되는 침적 유체의 표면(19)하방으로 배출시킨다. 침지관(18)은 상부 입구(22)에 축상으로 위치된다. 잡입관(18)을 하향 이동하는 공정기류의 방향은 용기(21)에 함유된 침적 유체내로 배출되는 순간 바뀌어지게 된다. 이때 이 기류는 침지관(18)의 외부표면과 개방 절단된 동심통풍관(24)의 내부표면과의 사이에 형성된 환형공간(23)에 함유된 침적 유체를 격렬하게 통과한다. 스페이서(25)는 통풍관(24)를 지지하며 침지관(18)에 대하여 이를 위치시키는 역할을 한다. 난류 작용은 공정기류를 냉각 및 세정시키며, 이 기류는 다음에 침적용기의 상부에 있는 공간(26)내에서 약 260℃(약 500℉)의 온도로 침적 유체로부터 분리된다. 침적용기와 깨스발생기내의 압력은 실질적으로 동일하다.

기류로부터 분리된 회분과 중금속 성분과 같은 잔류물은 용기(21)내의 유-탄소 분산액의 저부에 가라앉아서 저부의 동축출구(30)및 관(31), 밸브(32), 관(33), 탱크 (34), 관(35), 밸브(36), 관(37)로 구성되는 통상의 록호퍼(lock hopper)시스템을 통하여 정기적으로 제거된다.

약 260℃(약 500℉)의 침적유체(20)중에서 39000lb를 제거하고 관(38)을 통하여 약 4.0중량%의 입상 탄소를 함유시킴으로써 침적유체(20)의 온도가 하강된다. 다음에 이 침적유체는 냉각기(39)와 관(40)(41)을 통과한다. 다음에 설명될 하향 기체 정제 단계로부터 오는 관(42)으로부터의 정제 유체 약 2000lb가 관(40)으로부터의 냉각된 침적유체와 관(41)내에서 혼합된다. 약 150℃(약 300℉)의 이들 유체 혼합물 39000lb는 침적유체로서 펌프(43)에 의하여 관(44)(45)를 통하여 침적 용기(21)의 상부로 펌핑된다. 관(44)내에 있는 약 2000lb의 유체 혼합물은 관(46), 밸브(47), 관(1), 노즐(2)을 통하여 깨스 발생기(9)에 대한 액상 탄화수소질 연료 공급물로서 버너(4)로 보내진다. 다른 방법으로는, 관(45)내에 냉각기(39)를 위치시킬 수도 있다. 이러한 경우, 관(44)내에 있는 고온의 유체 혼합물의 일부는 실질적으로 냉각됨이 없이 적어도 원료의 일부로서 깨스 발생기(9)내로 도입된다. 경우에 따라서는, 관(44)내에 있는 유체 혼합물의 일부를 관(48), 밸브(49) 및 관(50)으로 통과시켜 연료 가열에 이용될 수도 있다.

또 다른 방법으로는 침적유체의 민감한 열을 더욱 효율적으로 사용하기 위하여 냉각기(39)를 증기 발생기로 대체할 수도 있다.

공정기류는 침적용기(21)의 상부에 있는 공간(26)으로부터 제기되어 관(55)을 통하여 통상의 노즐 정제기(56)내로 들어가고, 이곳에서 관(57)(58)(59)으로부터 6200lb의 정제 유체에 의하여 정제된다. 정제유체와 혼합되어 있는 공정기류는 그후 관(60)을 통하여 기체-액체 분리기(70)로 들어가서 이곳에서 생성기체가 분리되고, 곤(71)로부터의 실온의 세정된 보충 캘리포니아 환원 원유의 분무류를 통과하게 된다. 세정된 공정깨스는 분리기(70)의 상부에서 관(72)를 통하여 제거된다. 본 실시예에서는 생성 기류내에 C₂-C₁₀탄화수소가 실질적으로 존재하지 않았다. 이것은 침적용기 (21)내의 침적유체의 온도가 열분해 온도 이하로, 그리고 주어진 압력에서의 증발온도 이하로 유지되있기 때문이다. 관(72)내의 생성깨스의 조성은 몰%(건조 기준)로 다음과 같다. 즉, H₂48.12, CO44.99, CO₂5.89, CH₄0.33, H₂S0.36, COS0.02, N₂0.22, Ar0.07몰%.

정제유체와 보충유와 0.25중량%의 입상탄소로 구성되는 펌핑가능항 액상 분산액은 분리기(70)의 저부에 있는 관(73)를 통하여 제거된다. 이 분산액의 제1부분은 펌프(74)에 의하여 관(75)(57)을 통하여 노즐정제기(56)로 들어가며, 제2부분은 관(76)을 통하여 관(42)으로 들어가서 관(40)으로부터의 침적 유체와 관(41)내에서 혼합됨은 상술한 바와 같다. 경우에 따라서는 추가의 보충유가 관(77), 밸브(78) 및 관(79)을 통하여 관(42)내로 도입될 수도 있다.

[실시예 2]

본 실시예는 첨부도면의 제2도에 도식적으로 도시한 장치내에서 수행된다. 필요한 경우에는 제1도에서와 동일한 참조부호가 사용되었다.

관(1a)내의 약 150℃(약 300℉)의 유-탄소 원료 분산액 약 2000lb(시간당; 이하 같음)를 관(1)으로 통과시켜 이곳에서 관(65)로부터의 약 95℃(약 200℉)의 부산물인 유해(有害)한 물 500lb와 혼합시켰다.

부산물인 물은 차후의 공정에서 온도 조절제로서의 작용을 한다. 관(1)내의 원료 혼합물은 입구(2)와 외부의 환상통로(7)를 경유하여 버너(4)로 통과되었다. 버너 (4)는 내화물질로 내장된 깨스 발생기(9)의 상부 입구(8)로 하향 연장된다. 유-탄소 분산액은 약 3.6중량%의 입상탄소를 함유하고 있다. 상기 분산액내의 유(油)의 성분은 실시예 1에서와 동일하다.

동시에, 관(10)내의 약 150℃(약 300℉)의 실질적으로 순수한 산소 2254lb를 버너(4)의 중앙통로(15)로 통과시켰다. 이들 반응기류는 버너의 끝부분에서 합쳐지며, 이곳에서는 연료의 분무화와 산화제내의 분산이 이루어진다.

연료의 부분산화는 약 1380℃(약 2520℉)의 자생온도와 약 28기압의 압력하에서 깨스 발생기의 반응역(16)내에서 이루어진다. 시간당 107.600ft³의 유출 깨스를 출구(17)를 통해 깨스 발생기로부터 배출시켜 침지관(18)을 직접 하향 통과시키고, 실시예 1에서와 마찬가지로 수직의 유침적용기(21)내에 함유된 유-탄소 분산액 풀(20)의 표면(19)의 하방으로 배출시킨다. 침지관의 배열 및 침적유체를 냉각시키고 고체 잔류물과 생성기류를 제거하는 장치는 제1도에서와 실질적으로 동일하므로 상세히 기술하지 않기로 한다.

약 260℃(약 500℉)의 침적유체(20)중에서 약 38500lb를 제거하고 관(38)을 통하여 약 4.0중량%의 입상 탄소를 함유시킴으로써 침적유체(20)의 온도가 하강된다. 다음에 이 침적유체는 냉각기(39)와 관(40)(41)을 통과한다. 관(42)으로부터의 약 1950lb의 신선한 캘리포니아 환원 원유 보충유체는 관(40)으로부터의 냉각된 침적 유체와 관(41)내에서 혼합된다. 약 150℃(약 300℉)의 이들 유체 혼합물 약 38500lb는 상술한 바와 같은 침적유체로서 펌프(43)에 의하여 관(44)(45)을 통하여 침적용기 (21)의 상부로 펌핑된다. 관(44)내에 있는 약 2000lb의 유체 혼합물은 관(46), 밸브 (47) 및 관(1a)(1)을 상술한 바와 같이 통과한다. 실시예 1에서와 같이 관(45)내에 냉각기(39)를 위치시킴으로써, 관(44)내에 있는 고온의 유체혼합물의 일부가 실질적으로 냉각됨이 없이 적어도 원료의 일부로서 관(46)(1a)(1)에 의하여 깨스 발생기(9)내로 도입되도록 할 수도 있다. 이와 같은 방법으로, 보충유는 고온의 침적 유체와 접촉함에 의하여 예비가열될 수 있다. 경우에 따라서는, 관(44)내의 유체혼합물의 일부를 관(48), 밸브(49) 및 관(50)으로 통과시켜 연료가 열에 이용할 수도 있다.

공정기류는 침적용기(21)의 상부에 있는 공간으로부터 제거되어 관(55)을 통하여 통상의 노즐 정제기(56)내로 들어가고, 이곳에서 관(57)(58)(59)로부터 8100lb의 부산물인 물(정제유체)에 의하여 정제됨으로써, 공정기류내에 잔류하는 모든 입상탄소를 제거하게 된다. 이때 상술한 바와 같이 부산물인 물의 일부를 관(63)과 밸브(64)를 통하여, 그리고 관(65)(1)을 통하여 버너내로 도입시키는 것이 바람직하다. 정제유체와 혼합되어 있는 공정기류는 그후 관(60)을 통하여 냉각기(61)내로 들어가며, 이곳에서 공정기류의 온도는 존재할 수 있는 모든 C₅-C₁₀탄화수소와 물의 응축온도 이하로 하강된다. 냉각기(61)로부터 나오는 공정기류는 관(62)을 통하여 기체-액체 분리기(70)로 들어가고, 이곳에서 생성기체는 액체로부터 분리된다. 생성깨스는 분리기(70)로부터 배출되기 전에 관(71)로부터의 실온의 신선한 보충수에 의하여 최종적으로 정제된다. 세정된 생성깨스는 관(72)을 통하여 분리기 (70)의 상부로부터 제거된다. 본 실시예에 있어서는 생성기류내에 C₂-C₁₀탄화수소가 실질적으로 존재하지 않았다. 이것은 침적용기(21)내의 침적유체의 온도가 열분해 온도 이하로, 그리고 주어진 압력에서의 증발온도 이하로 유지되었기 때문이다. 관(72)내의 생성깨스의 조성은 몰%(건조기준)로 다음과 같다. 즉, H₂45.14, CO51.30, CO₂2.62, CH₄0.22, H₂S 0.38, COS 0.02, N₂0.24, Ar 0.08몰%.

경우에 따라서는, 관(72)내의 생성깨스는 약 400-700BTU/ft³범위의 총 발열량을 갖는 연료 깨스가 될수 있다. 이것은 급냉탱크를 열분해온도 이상에서 작동시켜서 약 10-40몰%의 C₁-C₄깨스상탄화수소를 생성깨스와 혼합시킴으로써 이루어질 수 있다.

보충수 및 0.2중량%의 입상탄소와 혼합되어 있는 부산물인 유해한 물로 구성되는 펌핑가능한 액상 분산액의 정제 유체는 분리기(70)의 저부에 있는 관(73)을 통하여 제거된다. 제1부분은 펌프(74)에 의하여 관(57)을 통하여 노즐 정제기(56)로 들어가며, 노즐 정제유체의 제2부분은 관(63), 밸브(64), 관(65)으로 들어가서 관(1a)로부터의 유-탄소분산액과 관(1)내에서 혼합됨은 상술한 바와 같다. 모든 C₃-C₁₀액상 탄화수소는 관(66)을 통하여 배출되어 원료의 일부로서 깨스 발생기내에서 연소될 수도 있다.

Claims (1)

1. 비충전된 자유유동성의 깨스발생기내에서 약 700-1650℃의 온도와 약 1-250기압의 압력으로 액상 탄화수소질 연료에 입상탄소를 분산시킨 분산액으로 구성되는 원료를 함유리산소 깨스로 부분산화시킴으로서 H₂, CO, CO₂, H₂O 및 입상탄소로 구성되는 유출기류를 생성시키고, 액상 탄화수소질 연료에 입상탄소를 분산시킨 분산액으로 구성된 침적유체내에 유출기류를 직접 배출하여 H₂, CO, CO₂및 H₂O로 구성되는 정제기류를 회수함으로써 유출기류내의 수분의 노점 이상의 온도인 약 150-480℃ 범위의 온도까지 유출기류를 냉각역에서 냉각시킴과 동시에 포함되어 있는 입상 탄소를 제거하고, 고온의 침적유체의 적어도 일부를 간접 열교환에 의하여 약 150-450℃의 온도까지 냉각시키고, 냉각된 침적유체의 적어도 일부를 냉각역으로 재순환시키고, 고온의 침적유체의 일부 또는 냉각된 침적유체의 일부를 적어도 원료의 일부로서 깨스 발생기에 도입시키는 단계들로 구성되는 것을 특징으로하는 세정된 합성깨스의 제조방법.

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