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KR102716840B1 - 연료 첨가제 제조 방법 - Google Patents

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KR102716840B1
KR102716840B1 KR1020207029836A KR20207029836A KR102716840B1 KR 102716840 B1 KR102716840 B1 KR 102716840B1 KR 1020207029836 A KR1020207029836 A KR 1020207029836A KR 20207029836 A KR20207029836 A KR 20207029836A KR 102716840 B1 KR102716840 B1 KR 102716840B1
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기예르모 릴
나이프 모하메드 알-나다 알-오타이비
카리무딘 마하부브 샤이크
모하메드 비스밀라 안사리
비자이 딘카르 보다스
Original Assignee
사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
사우디 아라비안 오일 컴퍼니
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Abstract

연료 첨가제 제조 방법은 C4 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 수소 첨가된 스트림을 생성하는 단계; 상기 수소 첨가된 스트림을 증류 장치를 통하여 통과시켜 제1 스트림 및 제2 스트림을 생성하는 단계; 상기 제1 스트림을 분자 체 장치를 통하여 통과시켜 이소부틸렌 스트림을 생성하는 단계; 상기 이소부틸렌 스트림을 연료 첨가제를 위한 공급원으로서 수화 장치로 통과시키는 단계; 및 상기 수화 장치에서 연료 첨가제를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

연료 첨가제 제조 방법
내연 기관용 연료인 상업용 가솔린은 정제된 석유 생성물로서, 탄화수소 (베이스 가솔린), 첨가제, 및 혼합제의 전형적인 혼합물이다. 예를 들어 옥탄 부스터와 같은 첨가제 및 혼합제는 가솔린의 성능 및 안정성을 향상시키기 위하여 기본 가솔린에 첨가된다.
고압축 내연 기관에 사용될 때, 가솔린은 “노크(knock)”하는 경향이 있다. 노킹은 공기/연료 혼합물의 하나 이상의 포켓이 정상 연소 전면의 외투 외부에서 사전-점화되기 때문에 공기/연료 혼합물의 연소가 점화에 응답하여 올바르게 시작되지 아니할 때 발생한다. 옥탄 부스터로도 알려진 안티-노킹제는 엔진 노킹 현상을 감소시키고, 가솔린의 옥탄 등급을 증가시킨다.
탄화수소 분해 공정은 석유 정제소에서 사용되는 중요한 전화 공정이다. 예를 들어, 유동 접촉 분해(fluid catalytic cracking, FCC)는 석유 원유의 고-비점, 고-분자량 탄화수소 분획들을 보다 가치 있는 가솔린, 올레핀 가스, 및 다른 생성물로 전화시키는 데 널리 사용된다. 나프타 및 경유의 열분해는 석유화학 산업에서 다양한 올레핀 및 방향족을 생산하는 데 널리 사용된다. 예를 들어, 탄화수소 공급 원료는 증기와 혼합되어 증기 분해로에서 고온(예를 들어, 700-900℃)에 노출될 수 있고, 여기서 공급 원료 성분들은 다양한 분획들로 분해된다. 증기 분해로의 유출물은 탄화수소의 기체 혼합물, 예를 들어, 포화 및 불포화 올레핀 및 방향족(C1-C35)을 함유할 수 있다. 이어서 상기 유출물은 개별 올레핀(예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 및 C4의) 및 열분해 가솔린으로 분리될 수 있다. 조 탄화수소의 재순환 스트림은 종종 이러한 분해 공정 동안 부산물로서 형성된다.
조 탄화수소 스트림 내의 이소부틸렌, 부타디엔, 1-부텐, 2-부텐, 및 다른 성분들의 존재는 가치 있는 알코올 및 연료 첨가제를 형성하게 할 수 있다. 그러나, 조 탄화수소 스트림을 연료 첨가제 생성물로 전화시키는 것은 종종 비효율적이고 비용이 많이 들 수 있다. 나아가, 이러한 알코올의 최종 생성물 사양은 바람직하지 않을 수 있고 시장 품질 요구 사항을 충족시키지 못할 수 있다. 예를 들어, 알코올 생성물은 높은 수준의 불순물, 예를 들어, 13.79 kPa(제곱 인치 당 2.0 파운드(psi))을 초과하는 높은 레이드(Reid) 증기압, 및 낮은 옥탄가, 예를 들어, 82 이하의 연구옥탄가(Research Octane Number, RON)를 가질 수 있으며, 모두 제품 품질 저하와 관련이 있다. 이들 공정의 사양 및/또는 효율의 개선은 보다 가치 있는 연료 첨가제 생성물을 제공할 수 있다.
따라서, 조(crude) 탄화수소 스트림을 이용할 수 있고 보다 낮은 불순물 및 보다 높은 성능 사양을 갖는 최종 제품을 생성할 수 있는 연료 첨가제를 제조하는 효율적인 방법이 필요하다.
다양한 구현예에서, 연료 첨가제 제조 방법이 개시된다.
연료 첨가제 제조 방법은, C4 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 수소 첨가된 스트림을 생성하는 단계; 상기 수소 첨가된 스트림을 증류 장치를 통하여 통과시켜 제1 스트림 및 제2 스트림을 생성하는 단계; 상기 제1 스트림을 분자 체 장치(molecular sieve unit)를 통하여 통과시켜 이소부틸렌 스트림을 생성하는 단계; 상기 이소부틸렌 스트림을 연료 첨가제를 위한 공급원으로서 수화 장치로 통과시키는 단계; 및 상기 수화 장치에서 연료 첨가제를 형성하는 단계를 포함한다.
연료 첨가제 제조 방법은, C4 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 수소 첨가된 스트림을 생성하는 단계로서, 상기 공급 스트림에 존재하는 임의의 부타디엔의 90 중량% 이상이 상기 수소 첨가 장치에서 1-부텐 및/또는 2-부텐으로 전화되는 단계; 상기 수소 첨가된 스트림을 증류 장치를 통하여 통과시켜 이소부틸렌 및 이소부탄을 포함하는 제1 스트림 및 n-부탄, 1-부텐, 및 2-부텐을 포함하는 제2 스트림을 생성하는 단계; 상기 제1 스트림을 3 내지 10의 기공 크기를 갖는 분자 체 장치를 통하여 통과시켜 90% 이상의 순도를 갖는 이소부틸렌 스트림을 생성하는 단계; 상기 이소부틸렌을 공급원으로서 수화 장치로 통과시키는 단계; 상기 증류 장치로부터 2-부텐 스트림을 회수하는 단계, 상기 2-부텐 스트림을 제2 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 1-부텐 스트림을 생성하는 단계, 및 상기 1-부텐 스트림을 공급원으로서 상기 수화 장치로 통과시키는 단계; 및 상기 수화 장치로부터 연료 첨가제 생성물을 회수하는 단계로서, 상기 연료 첨가제 생성물은 0.5 중량% 이상의 트리메틸펜탄을 포함하는 단계를 포함한다.
이들 및 다른 특징들 및 특성들은 아래에서 보다 구체적으로 기술된다.
다음은 도면의 간단한 설명이며, 여기서 유사한 요소에는 유사하게 번호가 매겨지며, 이는 본원에 개시된 예시적인 구현예를 설명하기 위한 목적으로 제시된 것이며 이를 제한하기 위한 목적이 아니다.
도 1은 연료 첨가제를 제조하기 위한 장치 순서를 나타내는 개략도이다.
본원에는 조(crude) 탄화수소 스트림을 이용할 수 있고 보다 낮은 불순물 및 보다 높은 성능 사양을 갖는 최종 제품을 생성할 수 있는 연료 첨가제를 제조하는 효율적인 방법이 개시된다. 예를 들어, 본원에 개시된 방법은 조 탄화수소를 가치 있는 알코올 연료 첨가제로 전화시키는 장치 작동의 고유한 순서를 제공할 수 있다. 이 고유한 순서는 공정의 효율성을 크게 향상시켜, 총 자본 비용을 감소시킬 수 있다. 최종 연료 첨가제 생성물은 높은 수준의 트리메틸펜탄, 높은 옥탄가, 및 낮은 레이드(Reid) 증기압을 가질 수 있다. 예를 들어, 최종 연료 첨가제 생성물은 50 중량% 이하의 트리메틸펜탄, 예를 들어, 25 중량% 이하의 트리메틸펜탄, 예를 들어, 0.1 중량% 이상의 트리메틸펜탄, 예를 들어, 0.5 중량% 이상의 트리메틸펜탄, 예를 들어, 1.0 중량% 이상의 트리메틸펜탄, 예를 들어, 0.1 내지 50 중량%의 트리메틸펜탄을 가질 수 있다. 예를 들어, 최종 연료 첨가제 생성물은 80 초과, 예를 들어, 85 초과, 예를 들어, 90 초과의 옥탄가를 가질 수 있다. 예를 들어, 최종 연료 첨가제 생성물은 100 킬로파스칼(kPa) 이하, 예를 들어, 75 kPa 이하, 예를 들어, 55 kPa 이하, 예를 들어, 50 kPa 이하, 예를 들어, 25 내지 125 kPa, 예를 들어, 30 내지 55 kPa의 레이드 증기압을 가질 수 있다. 이들 특성들 중 하나 또는 모두는 고성능 및 높은 시장 가치와 관련될 수 있다. 본원에 개시된 방법은 또한 연료 첨가제 생성물과 함께 2차 생성물을 생성할 수 있다. 예를 들어, 연료 첨가제와 함께 에틸렌 및 프로필렌 생성물이 생성될 수 있으므로, 공정의 효율성 및 생산성을 극대화할 수 있다.
본원에 개시된 방법은 최소한의 성분들로 연료 첨가제를 제조하는 공정을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법에서 수소 첨가 장치, 예를 들어, 선택적 수소 첨가 장치의 포함은, 방법에서 부타디엔 장치 또는 MTBE 장치의 포함 없이, 부타디엔 성분을 이소부틸렌의 활용과 함께 1-부텐 및 2-부텐으로 변환시킬 수 있다. 상기 방법은 분해 장치, 예컨대 증기 분해 장치에서, 혼합된 조 탄화수소 공급원, 예를 들어, C4 탄화수소로부터, 연료 첨가제, 예를 들어, 알코올 연료 첨가제, 예를 들어, C4 연료 첨가제를 제공할 수 있으며, 최소한의 자본 지출 및 최대한의 연료 첨가제 생성으로, 효율성은 더욱 향상된다.
본원에 개시된 방법은 연료 첨가제의 생성을 극대화하기 위하여 공급원으로서 분해 장치 재순환 스트림으로부터의 조 탄화수소의 활용 및 변환을 위한 새로운 설계를 제공할 수 있다. 상기 방법은 연료 첨가제를 최대로 생성하기 위하여 선택적 수소 첨가 장치, 및 수화 장치의 사용을 포함한다. 상기 방법은 수화 장치로의 공급원으로서 사용되는 이소부틸렌의 양을 극대화하기 위하여 분자 체(molecular sieves)의 사용을 포함할 수 있으며, 이는 생성되는 연료 첨가제의 양을 최대화하는 데 도움이 될 수 있다.
본원에서 연료 첨가제 제조 방법은 조 탄화수소의 공급 스트림을 수소 첨가 장치, 예를 들어, 선택적 수소 첨가 장치를 통하여 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 조 C4 탄화수소 공급 스트림은 C4 탄화수소를 포함할 수 있다. 이 수소 첨가 장치는 상기 공급 스트림에 존재하는 부타디엔을 1-부텐 및 2-부텐으로 전화시켜, 수소 첨가된 스트림을 형성할 수 있다. 상기 수소 첨가된 스트림은 어어서 상기 수소 첨가된 스트림을 성분 탄화수소들로 분리할 수 있는 증류 장치를 통하여 통과될 수 있다. 이 방법의 스트림에서 부타디엔의 감소 및 부텐의 최대화는 연료 참가제의 바람직한 제품 사양, 예컨대 옥탄가를 증가시킬 수 있다. 이소부탄 및 이소부틸렌을 포함하는 제1 스트림은 상기 증류 장치로부터 회수되어 분자 체 장치(molecular sieve unit)를 통하여 통과될 수 있다. 상기 분자 체 장치는 이소부틸렌을 격리(isolate)시킬 수 있다. 1-부텐, 및 2-부텐을 포함하는 제2 스트림은 또한 상기 증류 장치로부터 회수될 수 있다. 상기 이소부틸렌 스트림 및 상기 (부텐을 포함하는) 제2 스트림은 이어서 수화 장치를 통하여 통과되어 연료 첨가제, 예를 들어, 연료 첨가제, 예를 들어, 혼합된 알코올 연료 첨가제, 예를 들어, C4 알코올 연료 첨가제를 생성할 수 있다. 공정 내의 재순환 스트림들을 사용하여 2차 생성물로서 에틸렌 및 프로필렌을 생성할 수 있다. 따라서, 본 공정은 연료 첨가제 생성물의 제품 품질을 극대화하는 동시에 또한 효율적인 방식으로 추가적인 2차 생성물을 생성할 수 있다.
본원에 개시된 방법은 공급 스트림을 올레핀 생성 장치, 예를 들어, 탄화수소 분해 장치, 예를 들어, 접촉 및/또는 증기 분해 장치를 통하여 통과시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 공급 스트림의 공급원은 올레핀 분해 공정 및/또는 올레핀 생성 공정의 생성물을 포함할 수 있다. 상기 공급 스트림은 탄화수소, 예를 들어, C4 탄화수소를 포함할 수 있다. 추가적인 탄화수소, 예를 들어, C2 및 C3 탄화수소가 또한 상기 올레핀 생성 공정에 공급될 수도 있다. 상기 공급 스트림은 이어서 조 C4 탄화수소 스트림으로서 상기 올레핀 생성 공정으로부터 회수될 수 있다. 상기 올레핀 생성 장치에 의하여 생성된 상기 공급 스트림은 프로필렌, 에틸 아세틸렌, 비닐 아세틸렌, 프로파디엔, 1,3-부타디엔, 1,2-부타디엔, 이소부틸렌, 시스-2-부텐, 트랜스-2-부텐, 1-부텐, 이소부탄, n-부탄, 프로펜, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 증기 분해 장치로부터 회수될 때, 상기 공급 스트림의 총 C4 올레핀 함량은 90 중량% 이상일 수 있고 상기 공급 스트림은 15 중량% 이상의 이소부틸렌을 포함할 수 있다. 유동 접촉 분해 장치로부터 회수될 때, 상기 공정 스트림의 총 C4 올레핀 함량은 35 중량% 이상일 수 있고 상기 공급 스트림은 30 중량% 이상의 양으로 포화 탄화수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공급 스트림은 이소부탄 및 n-부탄을 30 중량% 이상의 조합된 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 유동 접촉 분해 장치로부터 회수될 때, 상기 공정 스트림의 총 C4 함량은 30 내지 65 중량%일 수 있다. 이소부틸렌은 10 내지 25 중량%의 양으로 상기 공급 스트림에 존재할 수 있다. 포화 탄화수소는 30 내지 65 중량%의 양으로 상기 공급 스트림에 존재할 수 있다.
상기 공급 스트림은 이어서 수소 첨가 장치, 예를 들어, 선택적 수소 첨가 장치를 통하여 통과될 수 있다. 예를 들어, 상기 수소 첨가 장치는 선택적 부타디엔 수소 첨가 장치일 수 있다. 상기 선택적 부타디엔 수소 첨가 장치는 부타디엔을 1-부텐 및 2-부텐으로 선택적으로 전화시킬 수 있다. 상기 수소 첨가 장치로 들어가는 상기 공급 스트림은 50 중량% 이하, 예를 들어, 30 중량% 이하, 예를 들어, 20 중량% 이하의 부타디엔을 포함할 수 있다. [상기 수소 첨가 장치는 상기 공급 스트림에 존재하는 부타디엔을 1-부텐, 시스-2-부텐 및 트랜스-2-부텐으로 전화시켜 수소 첨가된 스트림을 형성할 수 있다. 부타디엔으로부터 1-부텐, 시스-2-부텐 및 트랜스-2-부텐으로의 전화율은 85% 이상, 예를 들어, 90% 이상, 예를 들어, 95% 이상일 수 있다. 상기 수소 첨가 장치는 또한 상기 공정 스트림에 존재하는 프로필렌, 메틸 아세틸렌, 및 프로파디엔을 이들의 상응하는 부텐으로 전화시킬 수 있다. 상기 수소 첨가 장치를 통하여 통과되기 전에 터셔리 부틸 카테콜 및/또는 수소가 상기 공정 스트림에 첨가될 수 있다.
상기 수소 첨가 장치는 다수의 반응기들을 직렬로 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 장치는 3개의 반응기 단(stage)들을 포함할 수 있다. 처음 2개의 반응기 단들은 상기 공급 스트림에 존재하는 부타디엔을 1-부텐 및 2-부텐으로 전화시킬 수 있다. 처음 2개의 반응기 단들은 수소 첨가 촉매, 예를 들어, 선택적 수소 첨가 촉매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 수소 첨가 촉매는 알루미늄 지지체를 갖는 팔라듐을 포함할 수 있다. 다른 촉매의 예는 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 코발트, 니켈, 구리, 또는 이들의 조합을 포함하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다. 상기 촉매는 처음 2개의 반응기 단들에 대하여 동일할 수 있다. 수소는 상기 첫 번째 반응기 단을 통하여 통과되기 전에 상기 공급 스트림에 주입될 수 있다. 세 번째 반응기 단에서, 디-올레핀의 모노-올레핀으로의 최종 수소 첨가 반응이 달성될 수 있다. 이 단계에서 일산화탄소가 주입되어 상기 촉매를 약화시킬 수 있고 1-부텐으로부터 2-부텐으로의 이성질화 반응을 최소화할 수 있다. 정상 작동 동안, 권장되는 일산화탄소 주입 속도는 세 번째 반응기로의 공급 속도의 2 ppm 몰/몰일 수 있다. 상기 수소 첨가 장치의 작동 조건은 표 1에서 확인할 수 있다. 제1 스트림은 이어서 상기 수소 첨가 장치로부터 회수될 수 있다. 각 반응기 단의 출구에서 부타디엔(BD) 함량과 함께 온도는 섭씨(℃)로, 압력은 킬로파스칼(kPa) 및 제곱 인치 게이지 당 파운드(psig)로 측정되었다.
반응기 온도 ℃ 압력 kPa (psig) 촉매 출구에서 BD 함량
첫 번째 반응기 40-70 965-2758 (140-400) 귀금속/ 알루미나 7%
두 번째 반응기 50-60 965-2758 (140-400) 귀금속/ 알루미나 1%
세 번째 반응기 60-80 1724-1862 (250-270) 귀금속/ 알루미나 < 0.01%
상기 수소 첨가된 스트림은 이어서 증류 장치, 예를 들어, 동적(kinetic) 증류 장치를 통하여 통과될 수 있다. 이 증류 장치는 상기 공정 스트림을 성분 탄화수소들로 분리하여 제1 스트림 및 제2 스트림을 형성할 수 있다. 상기 증류 장치의 작동 조건은 600 kPa 내지 1000 kPa의 탑정 압력(overhead pressure) 및 35 내지 50℃의 환류 온도일 수 있다. 예를 들어, 이소부탄 및 이소부틸렌을 포함하는 제1 스트림은 상기 증류 장치로부터 회수되어 분자 체 장치를 통하여 통과될 수 있다. 상기 제1 스트림은 90 중량% 이상의 이소부탄 및/또는 이소부틸렌을 포함할 수 있다. 상기 분자 체 장치는 다른 탄화수소 성분들은 걸러내는 반면, 상기 제1 스트림에 존재하는 이소부틸렌을 격리(isolate)시킬 수 있다. 상기 분자 체는 제올라이트를 포함할 수 있다. 제올라이트는 전형적으로 Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O의 일반식을 가지며, 여기서 x, y, m 및 n은 양의 정수이다. 예를 들어, 제올라이트-X는 Na88Al88Si104O384·220H2O의 식을 가진다. 예시적인 제올라이트는 FAU 유형 제올라이트, X, Y, MFI 유형, 예컨대 ZSM-5, 실리카라이트-1(Silicalite-1), 제올라이트 A, 페리어라이트(Ferririte), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다. 분자 체에는 π 복합 흡착제가 로드될 수 있다. 상기 π 복합 흡착제는 지지체 재료 및 지지체 재료 상에 지지된 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화합물은 금속 질산염을 포함할 수 있다. 예시적인 금속 질산염은 AgNO3, CuNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)2, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다. 상기 지지체 재료는 구조화된 실리카, 알루미나, 알루미노 실리케이트, 티타노실리케이트를 포함할 수 있으며, 작동 압력은 345 내지 1034 kPa (50 내지 150 psig)이고 작동 온도는 10 내지 150℃일 수 있다. 이소부탄 및 이소부틸렌의 분리는 분자 체에서 올레핀과 결합할 수 있는 π 복합 흡착제에 의하여 얻어지는 반면, 포화 탄화수소는 전자 친화력의 차이로 인하여 통과된다. 이소부틸렌 스트림은 이어서 상기 분자 체 장치로부터 회수되어 수화 장치를 통하여 통과될 수 있다. 상기 이소부틸렌 스트림은 90% 이상, 예를 들어, 95% 이상, 예를 들어, 99% 이상의 순도 수준을 가질 수 있다. 상기 분자 체의 기공은 1 nm 내지 15 nm, 예를 들어, 4 nm 내지 10 nm, 및 그 사이의 모든 범위 및 값의 직경을 가질 수 있다. 1-부텐 및 2-부텐을 포함하는 제2 스트림은 또한 상기 증류 장치로부터 회수되어 상기 수화 장치로 직접 통과될 수 있다.
상기 증류 장치 내의 온도는 25℃ 내지 100℃, 예를 들어, 45℃ 내지 70℃일 수 있다. 상기 증류 장치 내의 압력은 500 kPa 내지 1500 kPa, 예를 들어, 750 kPa 내지 1200 kPa, 예를 들어, 785 kPa 내지 1175 kPa일 수 있다.
상기 수화 장치는 이소부틸렌 스트림 및 (부텐을 포함하는) 제2 스트림을 수화시켜 연료 첨가제, 예를 들어, 알코올 연료 첨가제, 예를 들어, 혼합된 알코올 연료 첨가제, 예를 들어, C4 알코올 연료 첨가제를 생성할 수 있다. 상기 수화 장치로 들어가는 상기 제2 스트림은 5 중량% 이하, 예를 들어, 3 중량% 이하, 예를 들어, 1 중량% 이하의 부타디엔을 포함할 수 있다. 상기 연료 첨가제 생성물은 생성물 스트림을 경유하여 상기 수화 장치로부터 회수될 수 있다. 물은 물 스트림을 경유하여 상기 수화 장치로 공급될 수 있다. 상기 수화 장치는 진동 배플 반응기(oscillating baffle reactor), 고정층 반응기, 멤브레인 통합형 반응기(membrane integrated reactor), 등온 다관 반응기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 수화 장치는 상기 공정 스트림에 존재하는 부텐을 부탄올로 전화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 스트림에 존재하는 부텐의 17 내지 99%는 상기 수화 장치 내에서 부탄올로 전화될 수 있다. 상기 공정 스트림은 상기 수화 장치 내에서 물 및 촉매와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매는 인산, 하이포아인산, 술폰산 수지, 과도산(super acid) 수지, 니오븀 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 물 및 부텐은 상기 수화 장치 내에 부텐 1 몰에 대하여 물 1 내지 15.0 몰, 예를 들어, 부텐 1.0 몰에 대하여 물 10 몰의 몰비로 존재할 수 있다. 상기 수화 장치 내의 온도는 30℃ 내지 250℃, 예를 들어, 100℃ 내지 200℃일 수 있다. 상기 수화 장치 내의 압력은 500 kPa 내지 20,000 kPa, 예를 들어, 5000 kPa 내지 10,000 kPa, 예를 들어, 7500 kPa일 수 있다.
상기 연료 첨가제 생성물은 2-부탄올, 터트(tert)-부틸 알코올, C4-이량체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 C4-이량체는 디-이소부틸렌, 2,2,4 트리메틸펜탄, 2,3,3 트리메틸펜탄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 연료 첨가제 생성물은 0.01 중량% 이상, 예를 들어, 5.0 중량% 이상, 예를 들어, 10.0 중량% 이상, 예를 들어, 15 중량% 이상, 예를 들어, 20.0 중량% 이상의 트리메틸펜탄을 포함할 수 있다. 안티-노크 지수(Anti-Knock Index, AKI)에 따른 상기 연료 첨가제 생성물의 옥탄가는 80 이상, 예를 들어, 85 이상, 예를 들어, 90 이상, 예를 들어, 93 이상, 예를 들어, 95 이상일 수 있다.
상기 옥탄가는 엔진 또는 연료의 성능을 측정하는 데 사용되는 표준 측정이다. 옥탄가가 높을수록, 점화되기 전에 연료가 견딜 수 있는 압축률이 높아진다. 옥탄가가 높은 연료는 일반적으로 보다 높은 압축비가 요구되는 고성능 가솔린 엔진에 사용된다. 디젤 엔진은 연료를 압축하지 않고, 단지 공기만 압축하고 이어서 압축에 의하여 가열된 공기에 연료를 분사하기 때문에, 디젤 엔진에는 옥탄가가 낮은 연료가 바람직할 수 있다. 가솔린 엔진은 혼합물로서 함께 압축된 공기 및 연료의 점화에 의존하며, 이는 점화 플러그를 사용하는 압축 행정의 끝에서 점화된다. 결과적으로, 연료의 높은 압축성은 가솔린 엔진에서의 고려 사항이다.
상기 안티-노크 지수(Anti-Knock Index, AKI)는 연구옥탄가(research octane number, RON) 및 모터옥탄가(motor octane number, MON)를 더하고 2로 나누어, 즉 (RON+MON)/2로 결정된다. 상기 연구옥탄가는 제어된 조건 하에서 가변 압축비로 분 당 600 회전의 속도로 시험엔진에서 연료를 가동하고, 그 결과를 이소-옥탄 및 n-헵탄의 혼합물에 대한 결과와 비교하여 결정된다. 모터옥탄가는 상기 연구옥탄가를 결정하는 데 사용되는 것과 유사한 시험엔진을 시험함으로써 결정되지만, 예열된 연료 혼합물, 보다 높은 엔진 속도, 및 가변 점화 타이밍으로 분 당 900 회전의 속도로 결정된다. 조성에 따라, 상기 모터옥탄가가 상기 연구옥탄가보다 약 8 내지 12 옥탄 더 낮을 수 있다. 상기 연구옥탄가는 88 이상, 예를 들어, 91 이상, 예를 들어, 93 이상, 예를 들어, 95 이상, 예를 들어, 100 이상일 수 있다. 상기 모터옥탄가는 82 이상, 예를 들어, 89 이상, 예를 들어, 90 이상일 수 있다. 보다 높은 옥탄가는 연소를 시작하는 데 필요한 에너지를 보다 많은 양으로 제공할 수 있다. 옥탄가가 보다 높은 연료는 자동 점화되는 경향이 적고, 자동 점화 없이 내연 기관의 압축 행정 동안 보다 큰 온도의 상승을 견딜 수 있다.
레이드(Reid) 증기압은 ASTM D-323에 의하여 결정된 바와 같이 37.8℃에서 액체에 의하여 가해지는 절대 증기압으로 정의되며, 가솔린의 휘발성을 결정하는 데 사용된다. 액화 석유 가스를 제외한 가솔린 휘발성 원유, 및 다른 휘발성 석유 제품의 증기압을 측정한다. 레이드 증기압은 킬로파스칼(kiloPascals, kPa) 단위로 측정되며, ASTM D-323은 비-진공 챔버에서 시료의 게이지 압력을 측정하므로 대기압에 대한 상대 압력을 나타낸다. 겨울철 시동 및 작동에는 높은 수준의 기화가 필요하고, 여름 열기 동안 증기 폐색을 방지하려면 낮은 수준의 기화가 필요하다. 연료 라인에 증기가 존재하면 연료가 펌핑될 수 없고, 연소실의 액체 가솔린이 증발하지 않으면 겨울철 시동이 어려울 것이다. 이는 가솔린 엔진의 신뢰성을 유지하기 위하여 오일 생산자들이 계절에 따라 레이드 증기압을 변화시킨다는 것을 의미한다.
상기 연료 첨가제 생성물의 레이드 증기압은 55 kPa 이하, 예를 들어, 5 kPa 내지 55 kPa, 예를 들어, 5 kPa 내지 40 kPa일 수 있다. 압력이 겨울 동안 보다 높은 끝값일 수 있고, 여름 동안 보다 낮은 끝값일 수 있도록, 겨울 및 여름 동안 레이드 증기압이 변할 수 있다.
2-부텐 스트림은 또한 상기 증류 장치로부터 회수되어 제2 수소 첨가 장치를 통하여 통과될 수 있다. 상기 2-부텐 스트림은 n-부탄, 1-부텐 및 2-부텐을 포함할 수 있다. 상기 제2 수소 첨가 장치는 상기 2-부텐 스트림에 존재하는 2-부텐을 1-부텐으로 전화시킬 수 있다. 상기 제2 수소 첨가 장치의 작동 조건은 34 kPa 내지 105 kPa(5-15 bar)의 압력 및 180 내지 300℃의 온도를 포함할 수 있다. 1-부텐 스트림은 이어서 상기 제2 수소 첨가 장치로부터 회수되어 상기 증류 장치로 재순환될 수 있다. 상기 1-부텐 스트림은 1-부텐 및 n-부탄을 포함할 수 있다. 상기 1-부텐 스트림의 일부는 선택적으로 분리 장치를 통하여 통과될 수 있다. 상기 증류 장치 내의 온도는 25℃ 내지 100℃, 예를 들어, 45℃ 내지 70℃일 수 있다. 상기 증류 장치 내의 압력은 500 kPa 내지 1500 kPa, 예를 들어, 750 kPa 내지 1200 kPa, 예를 들어, 785 kPa 내지 1175 kPa일 수 있다. 상기 분리 장치는 1-부텐을 분리(separate)하고 격리(isolate)시킬 수 있다. 분리된 1-부텐 스트림은 이어서 상기 분리 장치로부터 회수되어 상기 수화 장치를 통하여 통과될 수 있다.
재순환 스트림, 예를 들어, 탄화수소 재순환 스트림은 상기 수화 장치로부터 회수되어, 상기 초기 공급 스트림 및/또는 상기 올레핀 생성 장치, 예컨대 증기 분해 장치로 재순환될 수 있다. 상기 재순환 스트림은 부텐, 이소부탄, n-부탄, 이소부틸렌, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 재순환 스트림은 상기 공급 스트림으로 돌아가기 전에 선택적으로 재순환 수소 첨가 장치를 통하여 통과될 수 있다. 상기 재순환 수소 첨가 장치는 상기 재순환 스트림에 존재하는1-부텐 및 2-부텐을 n-부탄 및 이소부탄으로 전화시킬 수 있다. 예를 들어, 탄화수소 재순환 스트림에 존재하는 임의의 부텐의 90% 이상은 상기 재순환 수소 첨가 장치 내에서 부탄으로 전화될 수 있다.
추가적인 재순환 스트림들은 상기 공정 내에서부터 회수되어, 2차 생성물로서 에틸렌 및 프로필렌을 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, n-부탄 스트림들은 상기 증류 장치 및/또는 상기 분리 장치로부터 회수될 수 있다. 이소부탄 스트림은 상기 분자 체 장치로부터 회수될 수 있다. 이들 추가적인 재순환 스트림들은 이어서 사용되어 에틸렌 및 프로필렌 2차 생성물을 생성할 수 있다. 예를 들어, 복분해(metathesis) 장치는 복분해를 경유하여 일반 부틸렌 및 에틸렌을 폴리머 등급 프로필렌으로 전화시킬 수 있다.
본원에 개시된 요소들, 공정들, 및 장치들에 대한 보다 완전한 이해는 첨부된 도면을 참조하여 얻을 수 있다. 이들 도면들(본원에서 “도”라고도 함)은 단지 본 개시를 편리하게 설명하기 위한 편의성에 기초한 개략적인 표현일 뿐이며, 따라서 장치들 또는 그 요소들의 상대적인 크기 및 치수를 나타내기 위한 것 및/또는 예시적인 구현예의 범위를 정의 또는 제한하기 위한 것이 아니다. 이하의 설명에서는 명확성을 위하여 특정한 용어를 사용하였으나, 이들 용어는 오직 도면의 설명을 위하여 선택된 구현예의 특정한 구조를 지칭하기 위한 것이며, 본 개시의 범위를 정의하거나 제한하기 위한 것이 아니다. 아래의 도면 및 이하의 설명에서, 유사한 숫자 지정은 유사한 기능의 요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1을 참조하면, 이 단순화된 개략도는 연료 첨가제 제조 방법에 사용되는 장치 순서(10)를 나타낸다. 상기 순서(10)는 탄화수소를 포함하는 원료(12)를 탄화수소 분해 장치(14)를 통하여 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화수소 분해 장치(14)는 증기 분해 및/또는 접촉 분해 장치일 수 있다.
상기 공급 스트림(16)은 이어서 상기 분해 장치(14)로부터 회수될 수 있다. 상기 공급 스트림(16)은 조 탄화수소, 예를 들어, C4 탄화수소를 포함할 수 있다. 상기 공급 스트림(16)은 이어서 수소 첨가 장치(18), 예를 들어, 선택적 수소 첨가 장치를 통하여 통과될수 있다. 상기 수소 첨가 장치(18)는 선택적 부타디엔 수소 첨가 장치일 수 있고 다수의 반응기들을 직렬로 포함할 수 있다. 이 수소 첨가 장치(18)는 상기 공급 스트림(16)에 존재하는 부타디엔을 1-부텐 및 2-부텐으로 전화시킬 수 있다.
수소 첨가된 스트림(24)은 이어서 상기 수소 첨가 장치(18)로부터 회수되어 증류 장치(26)를 통하여 통과될 수 있다. 이 증류 장치(26)는 상기 수소 첨가된 스트림(24)을 성분 탄화수소들로 분리할 수 있다. 이소부탄 및 이소부틸렌을 포함하는 제1 스트림(28)은 상기 증류 장치(26)로부터 회수되어 분자 체 장치(30)를 통하여 통과될 수 있다. 상기 분자 체 장치(30)는 다른 탄화수소 성분들은 걸러내는 반면, 상기 제1 스트림(28)에 존재하는 이소부틸렌을 격리시킬 수 있다. 이소부틸렌 스트림(32)은 이어서 상기 분자 체 장치(30)로부터 회수되어 수화 장치(42)를 통하여 통과될 수 있다. 1-부텐 및 2-부텐을 포함하는 제2 스트림(35)은 또한 상기 증류 장치(26)로부터 회수되어 상기 수화 장치(42)로 직접 통과될 수 있다.
상기 수화 장치(42)는 이소부틸렌 스트림(32) 및 (부텐을 포함하는) 제2 스트림(35)을 수화시켜 연료 첨가제를 생성할 수 있다. 상기 연료 첨가제 생성물(46)은 상기 수화 장치(42)로부터 회수될 수 있다. 물은 물 스트림(44)을 경유하여 상기 수화 장치로 공급될 수 있다.
2-부텐 스트림(34)은 또한 상기 증류 장치(26)로부터 회수되어 제2 수소 첨가 장치(36)를 통하여 통과될 수 있다. 상기 제2 수소 첨가 장치(36)는 상기 스트림(34)에 존재하는 2-부텐을 1-부텐으로 전화시킬 수 있다. 1-부텐 스트림(38)은 이어서 상기 제2 수소 첨가 장치(36)로부터 회수되어 상기 증류 장치(26)로 재순환될 수 있다. 상기 1-부텐 스트림의 일부는 선택적으로 스트림(40)을 경유하여 분리 장치(20)를 통하여 통과될 수 있다. 상기 분리 장치(20)는 1-부텐을 분리하고 격리시킬 수 있다. 분리된 1-부텐 스트림(22)은 이어서 상기 분리 장치(20)로부터 회수되어 상기 수화 장치(42)를 통하여 통과될 수 있다.
탄화수소 재순환 스트림(48)은 상기 수화 장치(42)로부터 회수되어, 상기 초기 공급 스트림(12) 및/또는 상기 분해 장치(14)로 재순환될 수 있다. 상기 재순환 스트림(48)은 상기 공급 스트림(12)으로 돌아가기 전에 수소 첨가 장치(50)를 통하여 통과될 수 있다.
본원에 개시된 방법은 적어도 다음 양태(들)를 포함한다:
양태 1: C4 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 수소 첨가된 스트림을 생성하는 단계; 상기 수소 첨가된 스트림을 증류 장치를 통하여 통과시켜 제1 스트림 및 제2 스트림을 생성하는 단계; 상기 제1 스트림을 분자 체 장치를 통하여 통과시켜 이소부틸렌 스트림을 생성하는 단계; 상기 이소부틸렌 스트림을 연료 첨가제를 위한 공급원으로서 수화 장치로 통과시키는 단계; 및 상기 수화 장치에서 연료 첨가제를 형성하는 단계를 포함하는, 연료 첨가제 제조 방법.
양태 2: 양태 1에 있어서, 상기 공급 스트림은 프로필렌, 에틸 아세틸렌, 비닐 아세틸렌, 프로파디엔, 1,3-부타디엔, 1,2-부타디엔, 이소부틸렌, 시스-2-부텐, 트랜스-2-부텐, 1-부텐, 이소부탄, n-부탄, 프로펜, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
양태 3: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 제1 스트림은 이소부탄 및 이소부틸렌을 포함하는, 방법.
양태 4: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 제2 스트림은 1-부텐 및 2-부텐을 포함하는, 방법.
양태 5: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 공급 스트림에 존재하는 임의의 부타디엔의 85 중량% 이상, 바람직하게는, 90 중량% 이상, 보다 바람직하게는, 95 중량% 이상이 상기 수소 첨가 장치에서 1-부텐 및/또는 2-부텐으로 전화되는, 방법.
양태 6: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 물 스트림을 상기 수화 장치를 통하여 통과시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 7: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 수소 첨가 장치를 통하여 통과되기 전에 터셔리 부틸 카테콜 및/또는 수소를 상기 공급 스트림에 첨가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 8: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 이소부틸렌 스트림으로부터 이소부틸렌 생성물을 회수하는 단계를 더 포함하며, 상기 이소부틸렌 생성물은 90% 이상, 바람직하게는, 95% 이상, 보다 바람직하게는, 99% 이상의 순도를 갖는, 방법.
양태 9: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 증류 장치로부터 n-부탄 스트림을 회수하는 단계 및 상기 n-부탄 스트림을 다시 상기 공급 스트림으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 10: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 분자 체 장치로부터 이소부탄 스트림을 회수하는 단계 및 상기 이소부탄 스트림을 다시 상기 공급 스트림으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 11: 양태 10에 있어서, 상기 이소부탄 스트림을 프로필렌 장치를 통하여 통과시키는 단계 및 상기 프로필렌 장치로부터 프로필렌 생성물을 회수하는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 12: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 증류 장치로부터 2-부텐 스트림을 회수하는 단계, 상기 2-부텐 스트림을 제2 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 1-부텐 스트림을 생성하는 단계, 및 상기 1-부텐 스트림을 다시 상기 증류 장치로 재순환시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 13: 양태 12에 있어서, 상기 1-부텐 스트림의 일부를 분리 장치 및 상기 수화 장치를 통하여 통과시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 14: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 수화 장치는 진동 배플 반응기, 고정층 반응기, 멤브레인 통합형 반응기, 등온 다관 반응기, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
양태 15: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 제2 스트림에 존재하는 임의의 부텐의 0.01% 이상이 상기 수화 장치에서 부탄올로 전화되는, 방법.
양태 16: 선행하는 양태들 중 하나에 있어서, 상기 수화 장치로부터 연료 첨가제 생성물을 회수하는 단계를 더 포함하며, 상기 연료 첨가제 생성물은 2-부탄올, 터트-부틸 알코올, 디-이소부텐, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
양태 17: 양태 16에 있어서, 상기 연료 첨가제 생성물은 0.01% 이상의 트리메틸펜탄을 포함하는, 방법.
양태 18: 양태 16에 있어서, 안티-노크 지수에 따른 상기 연료 첨가제 생성물의 옥탄가는 85 이상인, 방법.
양태 19: 양태 16에 있어서, 상기 연료 첨가제 생성물의 레이드 증기압은 75 kPa 이하, 바람직하게는, 65 kPa 이하, 바람직하게는, 60 이하, 바람직하게는 55 kPa 이하인, 방법.
양태 20: C4 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 수소 첨가된 스트림을 생성하는 단계로서, 상기 공급 스트림에 존재하는 임의의 부타디엔의 90 중량% 이상이 상기 수소 첨가 장치에서 1-부텐 및/또는 2-부텐으로 전화되는 단계; 상기 수소 첨가된 스트림을 증류 장치를 통하여 통과시켜 이소부틸렌 및 이소부탄을 포함하는 제1 스트림 및 n-부탄, 1-부텐, 및 2-부텐을 포함하는 제2 스트림을 생성하는 단계; 상기 제1 스트림을 3 내지 10의 기공 크기를 갖는 분자 체 장치를 통하여 통과시켜 90% 이상의 순도를 갖는 이소부틸렌 스트림을 생성하는 단계; 상기 이소부틸렌을 공급원으로서 수화 장치로 통과시키는 단계; 상기 증류 장치로부터 2-부텐 스트림을 회수하는 단계, 상기 2-부텐 스트림을 제2 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 1-부텐 스트림을 생성하는 단계, 및 상기 1-부텐 스트림을 공급원으로서 상기 수화 장치로 통과시키는 단계; 및 상기 수화 장치로부터 연료 첨가제 생성물을 회수하는 단계로서, 상기 연료 첨가제 생성물은 0.5 중량% 이상의 트리메틸펜탄을 포함하는 단계를 포함하는, 연료 첨가제 제조 방법.
일반적으로, 본 발명은 본원에 개시된 임의의 적절한 요소들을 교호적으로 포함하거나, 구성하거나, 본질적으로 구성할 수 있다. 본 발명은 추가적으로 또는 대안적으로, 선행기술 조성물에 사용되거나 본 발명의 기능 및/또는 목적을 달성하는 데 달리 필요하지 아니한 임의의 요소, 재료, 성분, 보조제 또는 종이 전혀 없거나 실질적으로 없도록 제형화될 수 있다. 동일한 요소 또는 속성에 관한 모든 범위의 종말점은 포괄적이고 독립적으로 결합할 수 있다(예를 들어, “25 중량% 이하, 또는 5 중량% 내지 20 중량%”는, “5 중량% 내지 25 중량%” 등의 범위의 종말점 및 모든 중간값을 포함한다.). 보다 넓은 범위에 더한 보다 좁은 범위 또는 보다 구체적인 군의 개시는 보다 넓은 범위 또는 보다 큰 군의 포기가 아니다. “조합(Combination)”은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 본원에서 용어 “제1,” “제2,” 등은 임의의 순서, 수량, 또는 중요성을 나타내지 않고, 오히려 하나의 요소를 다른 요소로부터 나타내는 데 사용된다. 본원에서 용어 “a” 및 “an” 및 “the”는 수량의 제한을 나타내지 않으며, 본원에서 달리 표시되거나 문맥 상 명백하게 모순되지 아니하는 한 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석하여야 한다. “또는”은 “및/또는”을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같은 접미사 “(들)”은 그것이 변형시키는 용어의 단수 및 복수를 모두 포함하여, 이에 따라 그 용어의 하나 이상이 포함되도록 의도된다(예를 들어, 필름(들)은 하나 이상의 필름들을 포함한다). 명세서 전체에 걸친 “일 구현예”, “다른 구현예”, “구현예” 등의 언급은, 그 구현예와 관련하여 설명된 특정한 요소(예를 들어, 특징, 구조, 및/또는 특성)가 본원에 기재된 적어도 하나의 구현예에 포함되고 다른 구현예에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 더하여, 기재된 요소는 다양한 구현예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음을 이해하여야 한다.
수량과 관련하여 사용되는 수식어 “약”은 명시된 값을 포함하고 문맥에 의하여 지시된 의미를 갖는다(예를 들어, 특정한 수량의 측정과 관련된 오류의 정도를 포함한다). 표기 “+ 10%”는 표시된 측정값이 명시된 값의 마이너스 10%의 양에서 플러스 10%의 양까지 될 수 있음을 의미한다. 본원에 사용된 용어 “앞”, “뒤”, “아래”, 및/또는 “위”는 달리 명시되지 아니하는 한 단지 설명의 편의를 위하여 사용된 것으로, 어느 한 위치 또는 공간적 방향에 한정되지 아니한다. “선택적” 또는 “선택적으로”는 이후에 설명되는 일 또는 상황이 발생할 수 있거나 없음을 의미하며, 상기 설명에는 일이 발생하는 경우와 발생하지 아니하는 경우가 포함된다. 달리 정의되지 아니하는 한, 본원에 사용되는 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자에 의하여 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. “조합(Combination)”은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 대안적으로 사용 가능한 종들의 목록에서, “이들의 조합”은 조합이 하나 이상의 명명되지 아니한 유사한 요소와 상기 목록의 적어도 하나 이상의 유사한 요소의 조합을 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, “적어도 하나”는 상기 목록이 각각의 요소를 개별적으로 포함하는 것뿐만 아니라, 상기 목록의 둘 이상의 요소의 조합, 및 명명되지 아니한 유사한 요소와 상기 목록의 적어도 하나의 요소의 조합을 포함하는 것을 의미한다. 인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 기타 참고문헌은 그 전체가 참조로 본원에 통합된다. 그러나, 본 출원의 용어가 통합된 참조의 용어와 모순되거나 충돌하는 경우, 본 출원의 용어가 통합된 참조의 용어보다 우선한다.
특정한 구현예가 설명되었지만, 현재 예상되지 않았거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선, 및 실질적인 등가물이 출원인 또는 다른 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원되고 보정될 수 있는 첨부된 청구범위는 그러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선, 및 실질적인 등가물을 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. C4 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 수소 첨가된 스트림을 생성하는 단계로서, 상기 수소 첨가 장치는 다수의 반응기들을 직렬로 포함하는 단계;
    상기 수소 첨가된 스트림을 증류 장치를 통하여 통과시켜 제1 스트림 및 제2 스트림을 생성하는 단계;
    상기 제1 스트림을 분자 체 장치를 통하여 통과시켜 90% 이상의 순도를 갖는 이소부틸렌 스트림을 생성하는 단계;
    상기 이소부틸렌 스트림을 연료 첨가제를 위한 공급원으로서 수화 장치로 통과시키는 단계; 및
    상기 수화 장치에서 연료 첨가제를 형성하는 단계
    를 포함하는, 연료 첨가제 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급 스트림은 프로필렌, 에틸 아세틸렌, 비닐 아세틸렌, 프로파디엔, 1,3-부타디엔, 1,2-부타디엔, 이소부틸렌, 시스-2-부텐, 트랜스-2-부텐, 1-부텐, 이소부탄, n-부탄, 프로펜, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 스트림은 이소부탄 및 이소부틸렌을 포함하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 스트림은 1-부텐 및 2-부텐을 포함하는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급 스트림에 존재하는 임의의 부타디엔의 85 중량% 이상이 상기 수소 첨가 장치에서 1-부텐 및/또는 2-부텐으로 전화되는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 물 스트림을 상기 수화 장치를 통하여 통과시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수소 첨가 장치를 통하여 통과되기 전에 터셔리 부틸 카테콜 및/또는 수소를 상기 공급 스트림에 첨가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이소부틸렌 스트림으로부터 이소부틸렌 생성물을 회수하는 단계를 더 포함하며, 상기 이소부틸렌 생성물은 90% 이상의 순도를 갖는, 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증류 장치로부터 n-부탄 스트림을 회수하는 단계 및 상기 n-부탄 스트림을 다시 상기 공급 스트림으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분자 체 장치로부터 이소부탄 스트림을 회수하는 단계 및 상기 이소부탄 스트림을 다시 상기 공급 스트림으로 재순환시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이소부탄 스트림을 프로필렌 장치를 통하여 통과시키는 단계 및 상기 프로필렌 장치로부터 프로필렌 생성물을 회수하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증류 장치로부터 2-부텐 스트림을 회수하는 단계, 상기 2-부텐 스트림을 제2 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 1-부텐 스트림을 생성하는 단계, 및 상기 1-부텐 스트림을 다시 상기 증류 장치로 재순환시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 1-부텐 스트림의 일부를 분리 장치 및 상기 수화 장치를 통하여 통과시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수화 장치는 진동 배플 반응기, 고정층 반응기, 멤브레인 통합형 반응기, 등온 다관 반응기, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 스트림에 존재하는 임의의 부텐의 0.01 중량% 이상이 상기 수화 장치에서 부탄올로 전화되는, 방법.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수화 장치로부터 연료 첨가제 생성물을 회수하는 단계를 더 포함하며, 상기 연료 첨가제 생성물은 2-부탄올, 터트-부틸 알코올, 디-이소부텐, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 연료 첨가제 생성물은 0.01 중량% 이상의 트리메틸펜탄을 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 안티-노크 지수에 따른 상기 연료 첨가제 생성물의 옥탄가는 85 이상인, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 연료 첨가제 생성물의 레이드 증기압은 75 kPa 이하인, 방법.
  20. C4 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 수소 첨가된 스트림을 생성하는 단계로서, 상기 공급 스트림에 존재하는 임의의 부타디엔의 90 중량% 이상이 상기 수소 첨가 장치에서 1-부텐 및/또는 2-부텐으로 전화되는 단계;
    상기 수소 첨가된 스트림을 증류 장치를 통하여 통과시켜 이소부틸렌 및 이소부탄을 포함하는 제1 스트림 및 n-부탄, 1-부텐, 및 2-부텐을 포함하는 제2 스트림을 생성하는 단계;
    상기 제1 스트림을 3 내지 10의 기공 크기를 갖는 분자 체 장치를 통하여 통과시켜 90% 이상의 순도를 갖는 이소부틸렌 스트림을 생성하는 단계;
    상기 이소부틸렌을 공급원으로서 수화 장치로 통과시키는 단계;
    상기 증류 장치로부터 2-부텐 스트림을 회수하는 단계, 상기 2-부텐 스트림을 제2 수소 첨가 장치를 통하여 통과시켜 1-부텐 스트림을 생성하는 단계, 및 상기 1-부텐 스트림을 공급원으로서 상기 수화 장치로 통과시키는 단계; 및
    상기 수화 장치로부터 연료 첨가제 생성물을 회수하는 단계로서, 상기 연료 첨가제 생성물은 0.5 중량% 이상의 트리메틸펜탄을 포함하는 단계
    를 포함하는, 연료 첨가제 제조 방법.
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