KR960031577A

KR960031577A - 고진공 정유장치 및 방법

Info

Publication number: KR960031577A
Application number: KR1019950001886A
Authority: KR
Inventors: 신호근; 이대성
Original assignee: 신호근; 박철홍; 이대성
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1996-09-17
Also published as: WO1996023853A1; EP0808352A1; JP2918695B2; JPH10502904A; RU97114940A; US5904836A; AU4549896A

Abstract

본 발명 고진공 정유장치 및 방법은 진공열분해장치와 진공기체 원심비중분리기를 통한 경,중질유의 분리, 경질유 진공기체 원심비중분리기를 통한 각 종류별 경질유의 생산 그리고 중질유 고진공기체 원심비중분리기를 통한 각 종류별 중질유를 생산하는 고진공 정유장치 및 방법으로 지금까지는 상업화 플랜트에는 도입이 어려웠던 고진공(1~10^-4Torr)증류에 의한 정유 플랜트 엔지니어링을 실현시킨 확기적 고진공 정유방법 및 장치인 것이다.

특히 편심축의 Whole vane Rotation 고진공 펌프와 진공유 재생공급 시스템에 의한 고진공 발생 및 유기지술은 1~10^-4Torr에 달하는 고진공 증류를 가능케 하여 별도의 탈황설비없이 탈황과 증류를 동시에 수행할 수 있게 함으로써 값싼 고유황 중질유를 원료로 하여 고가 고순도 유를 생산할 수 있는 장점이 있다.

이밖에 폐유의 경우 폐유가 간직한 기름의 성분에 따라 경질유는 경질유의 종류별로, 중질유는 중질유의 종류별로 고진공기체 원심비중분리하여 정유하므로 역시 고가 고순도 유로서 종류별 특성에 따라 각각 재활용(Recycling)할 수 있는 장점이 있다.

또한, 진공열분해장치는 고압(170 kg/㎠) 고온(450℃)의 기존 열분해 장치는 달리 압력이 거의 없는 진공열분해방식이기 때문에 소형화 저가화는 물론 진공열분해장치 가열온도의 조절로 경,중질유 생산 비율로 임의 조정할 수 있는 가변생산(Flexible manufacturing)이 가능하고, 제품수율 85~95% 정도의 고효율 생산 시스템이다.

Description

고진공 정유장치 및 방법

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제1도는 본 발명의 전체를 보인 개략도.

Claims

유수분리저장조(1)로부터 필터(9)를 통해 펌프(10)에 의해 여과흡입된 원료유는 중간터미널(11)로 저장되고, 이 터미널내의 펌프(13)에 의해 열교환기(17)로 보내어 원료유를 예열시켜 열분해장치(18)로 보내며, 확산관로(22)를 통해 진공기체 원심비중분리기(23)로 보내어 경질유 및 중질유를 분리하는 경,중질유분리장치(A)와, 상기 경,중질유분리장치(A)에서 분리된 중질유(27)를 플로트밸브(31)에 의해 일정 수위 이상에서만 개방시켜 공급하는 중간터미널(29)로 저장하고 이로부터 공급되는 중질유를 상부에서 하부로 보내게 순차 연결 형성된 제1,2,3 고진공기체 원심비중분리기(56,57,58)를 가지되 내저부에 수집된 각각의 고중질유(74)와 중질유 및 기계유(75,76)가 직접 그리고 냉각기(72)를 거쳐 탱크(79)와 탱크(78,77)로 저장되며, 상기 탱크(79)로부터 고중질유(74)는 고진공 증발 탈황장치(B)와 연결되고 이탈황장치로부터의 증발기체는 상하로 연결형성된 제1, 및 제2고진공기체 원심비중분리기(85,86)를 지나면서 각각의 진공도 및 액화온도에 따라 액화되어 내저부에 수집된 각각의 초고중질유와 고중질유(89,90)로 냉각기(87)를 거쳐 탱크(95,96)로 저장되며, 제3고진공기체원심비중분리기(58) 저부로부터의 가스관(64)을 진공관로(65)로, 제2고진공기체 원심비중분리기(86) 저부로부터의 가스관(64A)은 진공관로(64A)로 각각 제1콘덴서(66)를 통해 제2 및 제3콘덴서(67,68)를 거쳐 냉각 액화시켜 탱크(88)로 저장되며, 제3콘덴서 하부 일측에는 고진공펌프(69)를 설치하되 진공유재생공급장치(E)가 부설되며, 경질유를 생산키 위해 경,중질유분리장치(A) 상부로의 가스관로(28)가 상향으로 연결설치되어 제1제2 및 제3진공기체 원심비중분리기(32,33,34)의 제1진공기체 원심비중분리기(32) 상부에 연결되고 각각의 분리기 내저부에 수집되는 경질유, 경유 및 등유(38,39,40)는 오일라인(O.L)의 냉각기(73)를 통해 각각의 탱크(38,39,40)에 저장케하며, 액화되지 아니한 가스는 제3진공기체 원심비중분리기(34) 저부로부터의 가스관(64B) 및 진공관로(65B)를 통해 콘덴서(41,42,43)에서 냉각액화하여 그 저부에 수집된 휘발성 유류(71)를 오일라인(O.L)을 통해 탱크(71T)에 저장케 설치하고, 상기 콘덴서에서도 액화치 아니한 가스는 진공펌프(44)와 액화가스압축기(46)를 통해 압축시켜 가스냉각기(47)에서 액화시켜 액화가스(48)로 저장하며 여기서도 액화하지 않은 최종가스는 백화이어방지장치(51)를 거쳐 연소 처리하도록 설치됨을 특징으로 한 고진공 정유장치.
제1항에 있어서, 중간터미널(11)은 유입되는 오일랴의 증가에 따라 승강되는 플로트밸브(12)에 의해 레벨스위치(14)를 스위칭하여 개폐하는 솔레노이드밸브(16)와 오일펌프(13)의 작동으로 원료유를 열교환기(17)로 보내도록 형성된 것을 특징으로 한 고진공 정유장치.
제1항에 있어서, 열교환기(17)는 원료유가 작은 직경의 코일링관로(19)를 지나 보다 큰 직경의 확산관로(22)를 통하여 진공기체 원심비중분리기(23)의 상부로 연결됨과 동시에 상기 코일링관로(19)를 가열하는 버너(20)와 열분해장치(18)의 대향측에 보일러(21)를 구비하고 열분해장치(18)의 보일러(21)에서 발생한 증기를 스팀관로(8)를 통하여 열교환기(17)를 지나 유수비중분리기(4) 및 유수분리저장조(1)로 열교환되게 배관해서된 것을 특징으로 하는 고진공 정유장치.
제1항에 있어서, 진공기체 원심비중분리기(23)는 외측에 냉각수챔버(24)를 갖고 펌프(26)와 순환관로(30)에 의해 냉각수(25)를 순환케 하며, 이 챔버내벽에 충진제층(W)을 가지고 중심에는 원통(P)이 설치되는데, 이 원통 상부로는 가스관로(28)를 따라 제1진공기체 원심비중분리기(32)의 상측에 연결되며 진공기체 원심비중분리기(23) 상부 일측으로는 냉각수챔버와 충진제층을 관통하도록 확산관로(22)가 삽입 연결되고 이 분리기 중앙의 원통(P)둘레와 분리기 내벽 사이에는 스파이럴판(S)에 의해 나선형 통로를 하향으로 구성, 상기 원통(P)하부로 연통되게 하여 가스관로(28)를 상향하여 보내게 형성된 것을 특징으로 한 고진공 정유장치.
제1항에 있어서, 중질유를 처리하는 제1,2,3 고진공기체 원심비중분리기(56,57,58)와 경질유를 원심비중 분리하는 제1,2,3 진공기체원심비중분리기(32,33,34) 및 제1,2 고진공기체 원심비중분리기(85,86)는 적어도 2대 이상의 상,하 연결된 형태로 설치하되 각각의 분리기 외벽쪽으로는 냉각수챔버(24)를, 내벽둘레에는 온도조절용 충진제층(W)을 가지게 하며 각각의 중심에는 원통(P)이 설치되고 원통(P) 둘레에는 스파이럴판(S)에 의해 나선형토로가 하향으로 형성되며, 이 원통(P) 둘레를 따른 나선형통로 하단부부터는 원통(P)내부로 진입하여 상부로 상승하여 다음 단계의 분리기 상부와 연결되는 가스관(64,64B,64A)을 구비하여서 된 것을 특징으로 한 고진공 정유장치.
제1항에 있어서, 고진공 증발 탈황장치(D)는 배기관을 가지며, 이 배기관 둘레에 오일챔버(O.C)를 형성하고 일측에 장착된 버너(81)로 가열시킨 챔버내의 오일(74)은 오일순환펌프(82)로 순환관로(83)를 따라 증발기(84)로 보내어 순환시키며, 오일이 증발하여 유황성분이 농축된 미증발 오일슬러지는 이 증발기 저부로부터의 관로(83)를 따라 펌프(82)에 의해 밸브(93)를 거쳐 슬러지배출라인(91)을 통해 탱크(97)로 보내거나 밸브(94)를 통해 오일챔버(O.C)로 재순환시키게 설치되며, 증발기(84) 상부로 증발하여 증류된 초고중질유는 오버플로우방지구(O.B)를 거쳐 제1고진공기체 원심비중분리기(85)의 상부 일측으로 연결되게 함을 특징으로 한고진공 정유장치.
제1항에 있어서, 콘덴서(68)하부로부터 연결된 고진공 펌프(69)와 고진공유지용 진공유 재생공급장치(E)는 콘덴서에서 액화하지 못한 미량의 가스가 고진공펌프(69)로 유입되어 진공펌프배기구(107)로 배기되거나 연소처리되며, 고진공펌프내의 진공유는 폐진공유 중간터미널(70)에서 일정수위 이상일때 플로트밸브가 상승 개방되어 오일히터(101)로 보내어 가열시킨 다음 증발기(102)에서 수분과 휘발성 유류성분들이 증발하여 재생된 진공유는 오일냉각기(103)와 그 저부의 관로(VO.L)를 통해 고진공펌프(69)로 보냄과 동시에 보조진공펌프(105)로 보내고, 증발기(102)를 통해 기화되는 기체는 오버플로우방지구(O.B)를 거쳐 콘덴서(104)에서 수분과 함께 냉각액화시켜 폐수처리하며 콘덴서내에서도 액화되지 아니한 가스는 보조진공펌프 사이의 진공라인(V.L)을 통하여 보조진공펌프의 배기구(107)로 배기케하며, 이 보조진공펌프(105)의 폐진공유 또한 별도의 중간터미널(70)에서 일정 수위 이상일때 플로트밸브가 개방되어 폐진공유라인(W.V.O.L)을 통해 오일히터(101)로 공급, 진공유 재생라인을 거쳐 순환되게 연결설치해서 됨을 특징으로 한 고진공 정유장치.
유수비중분리된 원료유(2)가 원료유 중간터미널(11)에서 일정수위를 유지할 때 플로트밸브(12)가 상승 개방되어 공급하되 열교환기로써 예열하는 공정과 이 예열된 원료유를 작은직경의 코일링관로(19)로 보내어 가열하여 370~600℃의 고온으로 가열, 열분해시키면서 보다 큰 직경의 확산관로(22)에 진입시키는 순간 진공 환경을 주어 증발, 기화, 팽창, 냉각, 가속되면서 진공기체 원심비중분리기(23)내에서 증발기체와 아직 증발하지 못한 미립자상태의 중질유가 이 진공기체 원심비중분리기내(23)의 진공도에 따라 초고속(200~300m/sec)으로 하향 선회하면서 비중이 큰 유황성분 증발기체와 중질유 분자는 내벽 온도 약 260~360℃의 이 분리기(23)에서 비중분리 냉각액화시켜 중질유 중간터미널(29)로 수집하여 각각의 중질유를 고진공 원심비중분리한 다음 고진공 증발 탈황장치(B)내에서 초고중질유(89)와 고중질유(90)를 증류하는 중질유 처리공정과, 상기 진공기체 원심비중분리기(23)에서 액화하지 아니한 경질유 증발기체를 가스관로(28)를 따라 여러 경질유 분리공정으로 보내어 종류별 경질유로 분리됨을 특징으로 한 고진공 정유방법.
제8항에 있어서, 여러 중질유를 분리하는 공정은 중간터미널(29)로부터 유입되는 중질유를 경,중질유로 분리시키는 진공기체 원심비중분리기(23)와 같은 방식으로 하되, 제1,2,3 고진공기체 원심비중분리기(56,57,58)를 상에서 하로 순차로 지나는 공정으로 각각의 액화온도(320~260℃)와 진공도(10~10⁺⁴Torr)에 따라 원심 비중분리 액화시키되 유황성분을 함유한 고중질유(74)는 내벽온도 약 320℃의 제1고진공기체 원심분리기(56)에서, 중질유(75)는 내벽온도 약 300℃의 제2고진공기체 원심분리기(57)에서, 기계유(76)는 내벽온도 약 260℃의 제3고진공기체 원심비중분리기(57)에서 액화되며, 고중질유(74)는 고진공 증발 탈황공정을 거친 다음, 제1,2고진공기체 원심비중분리기를 거쳐 증발 액화온도 330~360℃의 고점도 지수의 초고중질유(89)와 증발액화 온도 약 200℃이상의 고중질유(90)를 생산하도록 형성하고, 여기서도 액화되지 아니한 미량의 가스분자는 제3고진공기체 원심비중분리기(58)에서 액화되지 아니한 가스분자와 함께 증기압이 더 낮은 콘덴서(66,67,68)에서 액화시키며, 여기서도 액화되지 아니한 나머지 미량의 가스는 고진공펌프(69)로 흡입배기시키거나 연소처리하는 것을 특징으로 한 고진공 정유방법.
제9항에 있어서, 고진공 증발 탈황공정은 유황성분함유 고중질유(7)를 가열기(80)에서 버너(81)에 의해 가열시키고 증발기(84)의 진공도를 1~10^-4Torr까지 유지하면서 300~360℃로 가열하여 고진공 증발시킴으로써 증발기(84)저부의 증발하지 못한 유황성분이 농축된 슬러지오일을 슬러지배출라인(91)을 통해 탱크(97)로 배출하여 종말처리하거나 가열기(80)로 재순환시킴을 특징으로 한 고진공 정유방법.
제9항에 있어서, 고진공펌프의 진공유 재생순환 공정은 고진공펌프(69)의 실린더속으로 흡입된 증발가스 기체들이 진공유와 함께 혼합함침되어 유질이 나빠진 폐진공유를 중간터미널(70)에 모아 일정수위 이상에서 플로트밸브가 상승 개방되어 폐진공유라인을 따라 보조진공펌프(105)의 작동으로 조성된 오일히터(101)내의 진공흡인력에 의해 증발기(102)로 상승시키면서 증기가 열매체유 등의 가열수단으로 200~300℃로 열교환 가열시켜 증발기(102)에서 증기압이 높은 수분과 휘발성 유류성분들을 증발시킨 다음 보다 진공도가 높은 콘덴서(104)로 흡인시켜 콘덴서내에서 액화시키고, 극미량의 액화치 못한 가스기체들은 보조진공펌프(105)를 거쳐 배기방출시키며, 유질이 재생된 증발기(102)저부의 재생진공유는 오일냉각기(103)를 하향하여 진공유공급라인을 따라 고진공펌프(69)와 보조진공펌프(105)로 공급케 하고 고진공펌프(69)와 보조진공펌프(105)의 오일챔버와 연결된 각각의 중간터미널(70)내의 폐진공유는 폐진공유라인을 따라 오일히터(101)쪽으로 흡인순환시켜 가열 증발 냉각 순환하면서 진공유 재생공급 기능을 수행케 함을 특징으로 한 고진공 정유방법.
제8항에 있어서, 경질유 분리공정은 진공기체 원심비중분리기(23)의 상부 가스관로(28)를 따라 중질유분리공정과 같이 제1,2,3, 진공기체 원심비중분리기(32,33,34)에서 진공펌프(44)와 냉동콘덴서(41,42,43)쪽으로 가까워질수록 높아지는 진공도(5~20 Torr)에 따라 가속 회전되면서 원심비중분리 액화되는데, 내벽온도 약 200℃의 제1진공기체 원심비중분리기(32)에서는 경질유(38)가, 내벽온도 약 160℃의 제2진공기체 원심비중분리기(38)에서는 경유(39)가 내벽온도 약 30℃의 제3진공기체 원심비중분리기(34)에서는 등유(40)가 각각 원심비중분리 액화되어 오일냉각기에 의해 냉각후 저장되며, 여기서도 액화되지 아니한 휘발성 유류는 진공도가 더욱 높은 -20℃ 조건의 냉동콘덴서(41,42,43)에서 액화시켜 저장하고 여기서도 액화하지 못한 LPG나 메탄등의 가스는 가스압축기(46)로 압축시킨 다음 -40℃의 가스냉각기(47)에서 액화시켜서 액화가스 저장탱크(48)에 저장시키며, 가스냉각기(47)에서도 액화하지 아니한 최종가스는 레귤레이터(49)와 체크밸브(50)를 지나 백화이어방지장치(51)속의 물(52)를 통과하여 백화이어방지장치(51) 말단에 있는 점화장치(53)에 의해 점화되어 연소처리하는 것을 특징으로 하는 고진공 정유방법.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.