KR20200091497A - 중질 연료유의 화학제품으로의 전환 - Google Patents
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Abstract
고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 시스템 및 공정으로서, 분해된 연료유 유출액을 형성하기 위하여 연료유 수소첨가분해기에서 상기 고유황 연료유를 수소첨가분해하는 단계를 포함하고, 이 때 경질 분획 및 중질 분획으로 분리될 수 있다. 상기 중질 분획은 합성가스를 생성하기 위하여 기화될 수 있고, 상기 합성가스 또는 상기 합성가스로부터 회수된 수소는 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급될 수 있다. 상기 경질 분획은 증류액 수소첨가분해기에서 수소첨가분해되어 분해된 유출액을 형성할 수 있고, 이 때 수소 분획, 경질 탄화수소 분획, 경질 나프타 분획, 및 중질 나프타 분획으로 분리될 수 있다. 상기 중질 나프타 분획은 개질되어 수소, 그리고 벤젠, 톨루엔, 및 자일렌 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. 상기 경질 탄화수소 분획 및/또는 상기 경질 나프타 분획은 증기 분해되어 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔, 및 자일렌 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.
Description
현재까지, 대부분의 원유는 대규모의 정제 공장-석유화학 단지(refinery-petrochemicals complexes)에서 화학제품(chemicals)으로 부분적으로 전환되어 왔다. 상기 정제 공장의 초점은 가솔린 및 디젤과 같은 운송 연료를 생산하는 것이다. 상기 정제 공장으로부터의 LPG 및 경질 나프타와 같은 낮은 가치의 스트림은 정제 공장과 인접하거나 또는 인접하지 않을 수 있는 석유화학 단지로 보내어진다. 그리고 나서, 상기 석유화학 단지는 벤젠, 파라-자일렌, 에틸렌, 프로필렌 및 부타디엔과 같은 화학제품을 생산한다. 이 유형의 전형적인 단지(complex)는 도 1에 나타나며, 여기서 단위 및 스트림은 하기 참조 번호를 가진다.
상기 정제 공장의 잔사유 전환 유닛으로부터 생산될 수 있는 연료유는 종종 높은 함량의 유황을 함유한다. 국제 해사 기구(International Maritime Organization, IMO)는 선박으로부터의 유황 배출을 줄이기 위한 규제를 현재 고려 중이다. 특히, 새로운 요구 사항은 현재 연료 함량의 최대 3.5 wt%에서 0.5 wt%로 유황 배출을 재설정할 것으로 예상된다.
전형적으로, 고유황 연료유, 저유황 연료유로 형성하기 위한 블랜딩, 또는 잔사유 수소첨가분해(residue hydrocracking) 또는 딜레이드 코킹(Delayed Coking)을 이용한 감압 잔사유의 감압 가스유(vacuum gas oil) 또는 더 가벼운 증류액으로의 전환, 또는 일부 예시에 있어서, 잔사유 FCC 유닛으로의 공급에 적합한 오일로의 감압 잔사유의 탈황으로서, 정유사는 그들의 정제 공장으로부터의 감압 잔사유(vacuum residue)를 판매하고 있다. 감압 잔사유를 감압 가스유 및 다른 경질 분획(light fractions)으로 전환시키기 위하여, 상기 감압 잔사유는 대안적으로 잔사유 수소첨가분해 유닛으로 보내질 수 있고, 이는 증류액 수소처리 또는 수소첨가분해 유닛에서 더 업그레이드하기 위하여 보내어질 수 있다. 또는, 상기 감압 잔사유는, 둘 중 하나가 고유황 또는 저유황 연료유에 블랜딩될 수 있는, 탈아스팔트화유 분획(deasphalted oil fraction) 및 피치 분획(pitch fraction)을 회수하기 위한 유황 탈아스팔트 유닛으로 보내어질 수 있거나, 가능한 경우 도로 아스팔트로 이용될 수 있다.
이러한 응용 분야 각각은 운송 연료의 생산을 포함하며, 정제 공장과 연관된다. 이들 각각의 경우에 있어서, 상기 고유황 연료유는 매우 낮은 가치의 제품이 될 것이다. 게다가, 상기 언급된 IMO 규제는 가까운 시일 내에 고유황 연료유를 판매하는 경로를 제거할 수 있다.
본 명세서에서의 구현예들은 고유황 연료유를 석유화학제품으로 직접 전환시켜 더 높은 가치의 최종 제품을 생성하는 공정에 관한 것이다. 상기 IMO 규제는 규격 외 및 매우 낮은 가치의 공급원료로서의 고유황 연료유의 과잉을 발생시킬 것이다. 본 명세서에서의 구현예들은 상기 낮은 가치의 연료유를 운송 연료보다는 석유화학제품으로 전환시킨다. 본 명세서에서의 구현예들은 또한 수소 평형(hydrogen balance)을 유지할 수 있다.
일 양태에 있어서, 본 명세서에 개시된 구현예는 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정에 관한 것이다. 분해된 연료유 유출액(cracked fuel oil effluent)을 형성하기 위하여, 상기 공정은 비등층(ebullated bed) 또는 슬러리층(slurry bed) 연료유 수소첨가분해기(fuel oil hydrocracker)에서 고유황 연료유를 수소첨가분해하는 것을 포함할 수 있다. 상기 분해된 연료유 유출액은 경질 분획(light fraction) 및 중질 분획(heavy fraction)으로 분리될 수 있다. 상기 경질 분획은 분해된 유출액을 형성하기 위하여 증류액 수소첨가분해기(distillate hydrocracker)에서 수소첨가분해될 수 있고, 이는 수소 분획, 경질 탄화수소 분획, 경질 나프타 분획 및 중질 나프타 분획으로 분리될 수 있다. 상기 중질 나프타 분획은 개질되어, 수소 그리고 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 개질기 유출액(reformer effluent)을 생성할 수 있다. 상기 경질 탄화수소 분획 및/또는 상기 경질 나프타 분획은 증기 분해기에서 증기 분해되어, 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 증기 분해기 유출액(steam cracker effluent)을 생성할 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 상기 중질 분획은 기화되어, 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스(syngas)를 생성할 수 있다. 상기 합성가스 또는 상기 합성가스로부터 회수된 수소는 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상기 중질 분획(미전환된 오일)은 딜레이드 코킹 유닛(delayed coking unit), 시멘트 공장으로 공급되거나, 또는 IMO를 준수하는 초저유황 연료유인 경우 내부적으로 사용되거나 높은 가치의 제품으로서 판매될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 명세서에 개시된 구현예는 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 고유황 연료유를 수소첨가분해하여 분해된 연료유 유출액을 형성하기 위한, 비등층 또는 슬러리층 연료유 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 제1 분리 시스템은 상기 분해된 연료유 유출액을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하기 위하여 제공될 수 있다. 또한, 상기 시스템은 상기 중질 분획을 가스화하여 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 생성하기 위한 기화기(gasifier)를 포함할 수 있다. 유동 배관(flow line)은 상기 합성가스 또는 상기 합성가스로부터 회수된 수소를 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급하기 위하여 제공될 수 있다. 상기 시스템은 증류액 수소첨가분해기, 접촉 개질기, 및 증기 분해기를 더 포함할 수 있다. 상기 증류액 수소첨가분해기는 상기 경질 분획을 분해된 유출액으로 수소첨가분해할 수 있고, 제2 분리 시스템은 상기 분해된 유출액을 수소 분획, 경질 탄화수소 분획, 경질 나프타 분획, 및 중질 나프타 분획으로 분리할 수 있다. 상기 접촉 개질기는 상기 중질 나프타 분획을 개질하여, 수소 및 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 개질기 유출액을 생성할 수 있다. 상기 증기 분해기는 상기 경질 탄화수소 분획 및/또는 상기 경질 나프타 분획을 분해하여, 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔, 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 증기 분해기 유출액을 생성할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 명세서에 개시된 구현예는 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 비등층 또는 슬러리층 연료유 수소첨가분해기 내의 고유황 연료유를 수소첨가분해하여, 분해된 연료유 유출액을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 그리고 나서, 상기 분해된 연료유 유출액은 경질 분획 및 중질 분획으로 분리될 수 있다. 또한, 상기 공정은 증류액 수소첨가분해기 내의 상기 경질 분획을 수소첨가분해하여 분해된 유출액을 형성하고, 수소, 황화수소, 및/또는 암모니아와 같은 하나 이상의 가스 분획의 회수, 및 경질 탄화수소 분획 및 중질 탄화수소 분획을 포함하는 2 이상의 탄화수소 분획의 회수를 위하여, 상기 분해된 유출액을 분리하는 것을 포함할 수 있다. 그리고 나서, 상기 중질 탄화수소 분획은 수소첨가분해되어, 나프타 범위 및 더 가벼운 탄화수소를 포함하는 수소첨가분해된 유출액을 생성할 수 있다. 상기 경질 탄화수소 분획 및 상기 수소첨가분해된 유출액은 에틸렌 단지(ethylene complex)로 공급되어, 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 및/또는 메틸 3차-부틸 에테르(methyl tertiary-butyl ether)를 포함하는 석유화학제품을 생성할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 명세서에 개시된 구현예는 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 고유황 연료유를 수소첨가분해하여 분해된 연료유 유출액을 형성하기 위한 비등층 또는 슬러리층 연료유 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 시스템은 상기 분해된 연료유 유출액을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하기 위한 분리기를 포함할 수 있다. 증류액 수소첨가분해기는 상기 경질 분획을 수소첨가분해하여 분해된 유출액을 형성하기 위하여 제공될 수 있다. 분리 시스템은 상기 분해된 유출액을 분리하여, 수소, 황화수소, 및/또는 암모니아와 같은 하나 이상의 가스 분획의 회수, 및 경질 탄화수소 분획 및 중질 탄화수소 분획을 포함하는 2 이상의 탄화수소 분획의 회수를 위하여 제공될 수 있다. 또한, 상기 시스템은 상기 중질 탄화수소 분획을 수소첨가분해하여, 나프타 범위 및 더 가벼운 탄화수소를 포함하는 수소첨가분해된 유출액을 생성하기 위한 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 에틸렌 단지는 상기 경질 탄화수소 분획 및 상기 수소첨가분해된 유출액을 전환하여, 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 및/또는 메틸 3차-부틸 에테르를 포함하는 석유화학제품을 생성하기 위하여 제공될 수 있다.
다른 양태 및 이점은 후술하는 설명 및 첨부된 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 전형적인 정제 공장-석유화학 단지의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 2는 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 3은 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 3a는 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정에서 유용한 통합된 2단계(two-stage) 수소첨가분해 시스템의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 4는 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 2는 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 3은 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 3a는 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정에서 유용한 통합된 2단계(two-stage) 수소첨가분해 시스템의 단순화된 공정 흐름도이다.
도 4는 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도이다.
본 명세서에서의 구현예는 고유황 연료유를 석유화학제품으로 직접 전환할 수 있는 공정 및 시스템에 관한 것이다. 본 명세서의 구현예에서 유용한 공급원료는 고유황 연료유(high sulfur fuel oil, HSFO)를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 HSFO는 1 wt% 초과의 유황 함량을 가지는 연료유를 지칭한다. 본 명세서에서의 구현예에서 유용한 다른 공급원료는, 예를 들어 용제 탈아스팔트 유닛(solvent deasphalting units)으로부터의 피치(pitch), 디켄트유(decant oil), 및 증기 분해기로부터의 열분해 연료유(pyrolysis fuel oil)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 상기 공급원료는 고유황 연료유 및 열분해 연료유의 블랜드(blend)일 수 있다. 본 명세서에서의 공급원료는 잔사유 전환 공정(residue conversion processes)으로부터 유래된 감압 가스유(vacuum gas oil)를 포함할 수 있고, 상기 감압 가스유는 유황을 가질뿐만 아니라, 질소 및 중질 다핵 방향족 화합물 함량이 높을 수 있다.
본 명세서에서의 구현예에서 사용된 공급원료는 전형적으로 0.5 wt% 초과, 다른 구현예에서는 1.0 wt% 초과, 다른 구현예에서는 2.0 wt% 초과의 유황 함량을 가지며, 다른 구현예에서는 7.0 wt% 만큼 높을 수 있다. 상기 공급원료는 전형적으로 15 ℃에서 900 ㎏/㎥ 초과의 밀도를 가지고, 및/또는 50 ℃에서 적어도 180 ㎟/s의 동적 점도를 가질 수 있다. 상기 공급원료는 일부 구현예에서는 350 ℃ 초과; 다른 구현예에서는 450 ℃ 초과; 및 다른 구현예에서는 580 ℃ 초과의 초기 비점을 가질 수 있다. 상기 공급원료는 전형적으로 500 ℃ 초과의 초기 비점을 가진다. HSFO가 1 wt% 초과의 유황을 함유하는 것으로 앞서 정의되었으나, 상기 기술된 값은 본 명세서에서의 구현예에서 유용한 공급원료, 및 더 낮은 유황 함량을 가질 수 있는 다른 HSFO 공급원료를 지칭한다.
본 명세서에서의 공급원료는 통합된 고압 수소첨가분해기를 이용하여 경질 올레핀을 포함하는 석유화학제품으로 전환되고, 여기서 상기 HSFO 분해기는 재순환을 수반한 2단계 시스템을 이용하는 단일 고압 루프일 수 있다. 당업자는 일반적으로 HSFO와 같은 낮은 수소 함량의 공급원료를 석유화학제품으로 전환하는 것을 제안하지 않을 것이다. 그러나, 본 명세서에서의 구현예는 하기 기술된 바와 같은 촉매, 처리 조건, 및 처리 유닛의 조합을 이용하여, 이러한 공급원료를 석유화학제품으로 효율적이고 효과적으로 전환할 수 있다.
상기 HSFO는 비등층 또는 슬러리 수소첨가분해 유닛에서 감압 가스유(VGO)(전형적으로 370 ℃ 내지 580 ℃) 생성물로 전환될 수 있다. 상기 수소첨가분해 유닛은 비등층 반응기(액체 순환을 이용하는 이종상 반응기)에서의 압출물(extrudates) 또는 수소의 존재 하에서의 슬러리 촉매(균일상 반응기)를 이용할 수 있다. 상기 슬러리 촉매는 EB 반응기와 같은 액체 순환 반응기 또는 슬러리 버블상 반응기에서 이용될 수 있다. 이 연료유 수소첨가분해 단계는 본 명세서에서 단계 1(Step 1)로 지칭된다.
상기 수소첨가분해 유닛에서의 전환은 단지 부분적이다. 일부 구현예에 있어서, 미반응된 오일 또는 피치는 기화기로 공급될 수 있다. 상기 기화기는 후술되는 상기 연료유 수소첨가분해 및 그 다음의 통합된 증류액 수소첨가분해 단계를 위한 수소를 제공하며, 상기 미전환된 오일 또는 피치를 합성 가스로 전환하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 필요한 경우, 상기 기화기는 전력을 발생시키기 위하여 이용될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 상기 중질 분획(미전환된 오일)은 딜레이드 코킹 유닛 또는 시멘트 공장으로 공급될 수 있다. 또 다른 구현예에 있어서, 초저유황 연료유는 상기 수소첨가분해 유닛으로부터 회수(단계 1)될 수 있고, 이는 내부적으로 사용되거나 높은 가치의 제품으로서 판매될 수 있다.
상기 연료유 수소첨가분해 단계(단계 1)은, 단계 1로부터의 생성물을 중질 나프타, 경질 나프타, LPG 및 에탄과 같은 더 가벼운 생성물로 추가 전환하는 수소첨가분해 단계(단계 2)와 통합된다. 단계 1로부터의 생성물은 방향족 화합물이 많으므로, 올레핀을 제조하기 위한 증기 분해에 적합하지 않다. 단계 2는 단계 1로부터의 생성물을 수소첨가하고, 상기 VGO 및 디젤 범위의 물질을, 예를 들어 올레핀 제조를 위한 증기 분해기를 포함할 수 있는 에틸렌 단지의 다운스트림으로 공급되기에 보다 더 적합한, 나프타로 수소첨가분해한다.
일부 구현예에 있어서, 단계 2 및 단계 1는 동일한 고압 수소 루프를 공유할 수 있다.
단계 2는 통합된 2단계 수소첨가분해 시스템을 포함할 수 있다.
그리고 나서, 단계 2로부터의 에탄, LPG 및/또는 나프타 생성물은 증기 분해기를 포함할 수 있는 에틸렌 단지로 향할 수 있다. 필요한 경우, 나프텐이 풍부한, 단계 2로부터의 중질 나프타는 접촉 개질(catalytic reforming)을 위한 반응기로 공급될 수 있다. 상기 공정은 또한 유연하고, 방향족 화합물 대비 더 많은 올레핀이 요구되는 경우, 상기 경질 나프타 스트림 및 일부 또는 전부의 상기 중질 나프타 스트림 모두는 상기 증기 분해기로 향할 수 있다.
상기 에틸렌 단지 및 상기 접촉 개질기 모두는 수소를 생성한다. 상기 수소는 단계 1 및 2로 다시 되돌려질 수 있다. 이러한 방법에 있어서, 상기 통합된 유닛은 내부적으로 대부분 또는 전체의 수소를 발생시키며, 수소 평형을 유지하거나 수소 평형을 거의 유지할 수 있다. 나아가, 일부 구현예에 있어서, 상기 에틸렌 단지에서 생성된 열분해 가스 및/또는 열분해 연료유는 상기 연료유 수소첨가분해 단계 1을 위한 추가의 공급원료로서 사용될 수 있다.
본 명세서에서의 구현예에 유용한 에틸렌 단지는 다양한 유닛 작업을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에틸렌 단지는 증기 분해기와 같은 분해기를 포함할 수 있다. 다른 분해 작업들도 이용될 수 있다. 또한, 상기 에틸렌 단지는, 올레핀 및 다른 경질 탄화수소의 생성 및 회수에 유용한 다른 것들 중에서, 올레핀 회수 유닛, 부타디엔 추출 유닛, MTBE 유닛, C4 선택적 수소첨가 유닛, 열분해 가솔린 수소처리 유닛, 방향족 화합물 추출 유닛, 복분해(metathesis) 유닛, 및/또는 불균등화(disproportionation) 유닛을 포함할 수 있다. 상기 에틸렌 단지로부터의 생성물은, 다른 것들 중에서, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, MTBE, 및 혼합된 자일렌을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 공정들은 석유화학제품을 생성하기 위한 정제 공장에 종속되지 않는다. 본 명세서에서의 구현예에 따른 시스템은, 예를 들어 유일한 공급원으로서 수입된 고유황 연료유를 수반하는 석유화학제품 단지의 바로 옆에 위치될 수 있다. 고유황 연료유는 2020년 IMO 규제의 시행에 따르는 원유보다 훨씬 저렴하게 가격이 책정될 수 있고, 본 명세서에서의 구현예는 이들 낮은 비용의 공급원료를 더 높은 가치의 석유화학제품으로 전환할 수 있다. 또한, 본 명세서에서의 구현예는 정제 공장의 필요성 및 이들 낮은 가치의 탄화수소로부터 임의의 운송 연료를 제조하기 위한 필요성을 제거할 수 있고, 통합을 수반하여 투자 비용을 극적으로 감소시킬 수 있으며, 및/또는 증기 분해기로부터의 열분해 연료유를 위한 우수한 배출구를 제공할 수 있다.
이제 도 2를 참고하면, 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도가 도시되어 있다. 고유황 연료유(100)는, 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 슬러리 또는 비등층 연료유 수소첨가분해기를 포함할 수 있는, 연료유 수소첨가분해 반응 구역(102)으로 공급될 수 있다. 고유황 연료유(100)는 상기 슬러리 또는 비등층 연료유 수소첨가분해기에서 수소첨가분해 촉매를 통하여 (하기 추가로 기술된 108, 122, 130으로부터의) 수소와 반응되어, 연료유 탄화수소의 적어도 일부가 더 가벼운 분자로 전환될 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 상기 연료유 반응 구역 내의 수소첨가분해기는 40 wt% 내지 98 wt%의 전환, 예를 들어 다른 구현예에 있어서는 60 wt% 초과의 전환; 또 다른 구현예에 있어서는 80 wt% 초과의 전환을 제공하기 위한 조건에서 작동될 수 있다. 상기 연료유 수소첨가분해 반응 구역에서의 수소첨가분해 반응은 약 360 ℃ 내지 약 460 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 400 ℃ 내지 약 440 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 연료유 수소첨가분해 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 내지 약 180 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 3.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 2 hr-1 범위 내의 액 공간 속도(liquid hourly space velocity, LHSV)에서 수행될 수 있다.
본 명세서에서 탄화수소 전환은, 이후에 기술된 온도 임계점을 초과하여 비등하는 반응기 공급물 스트림 내의 물질 비율에서 동일한 온도 임계점을 초과하여 비등하는 반응기 유출액 스트림 내의 물질 비율을 뺀 차이를 상기 온도 임계점을 초과하여 비등하는 반응기 공급물 스트림 내의 물질 비율로 나눈 것으로 정의된다. 고유황 연료유 전환에 대한 것과 같은 일부 구현예에 있어서, 상기 임계 온도는 500 ℃+, 예를 들어 520 ℃ 또는 공급원료 연료유 등급의 탄화수소로 지정된 다른 TBP 차단점(cut point)으로 정의될 수 있고; 다른 구현예에 있어서는 상기 임계 온도는 540 ℃+로, 그리고 다른 구현예에 있어서는 상기 임계 온도는 560 ℃+로 정의될 수 있다.
그리고 나서, 상기 비등층 또는 슬러리 수소첨가분해기로부터의 탄화수소 유출액은 경질(전환된) 탄화수소 분획(110) 및 중질(미전환된) 탄화수소 분획(104)으로 분리될 수 있다. 상기 경질 탄화수소 분획은 약 450 ℃ 내지 약 550 ℃ 범위 내, 예를 들어 일부 구현예에 있어서는 약 520 ℃의 최종 비등점(end boiling point)을 가질 수 있다. 그리고 나서, 상기 경질 탄화수소 분획(110)은 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112)로 전달될 수 있다.
상기 중질 탄화수소 분획(104)은 기화기(106)로 공급되고, 다른 부산물 중에서도 CO 및 H2를 포함할 수 있는 합성가스로 전환될 수 있다. 상기 합성가스 또는 그로부터 분리된 수소만이, 연료유 수소첨가분해 반응 단계(102) 및 이로부터 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112)로의 다운스트림에 수소를 제공하기 위한 공급물(108)로서 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 다른 구현예에 있어서, 상기 중질 탄화수소 분획(미전환된 오일)(104)은 딜레이드 코킹 유닛 또는 시멘트 공장(미도시)로 공급될 수 있다. 또 다른 구현예에 있어서, 내부적으로 사용되거나 높은 가치의 제품으로서 판매될 수 있는, 초저유황 연료유는 상기 수소첨가분해 유닛(단계 1)로부터 회수될 수 있다.
증류액 수소첨가분해 반응 단계(112)는, 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 고정, 비등, 또는 슬러리 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 반응기 간의 가스 액체 분리기(inter-reactor gas liquid separator)는 미전환된 잔사유로부터 전환된 생성물을 분리하는 것이 포함될 수 있다. 상기 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112)에서의 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 300 ℃ 내지 약 440 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 360 ℃ 내지 약 440 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 400 ℃ 내지 약 440 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 증류액 수소첨가분해 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 내지 약 180 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 4.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 2.5 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
그리고 나서, 증류액 수소첨가분해기(112)로부터의 탄화수소 유출액은, 경질물(lights) 또는 LPG 분획(113), 경질 나프타 분획(114) 및 중질 나프타 분획(115)과 같은, 2 이상의 분획으로 분리될 수 있다. 그리고 나서, LPG 분획(113) 및 경질 나프타 분획(114)은 증기 분해 반응 단계(124)로 전달될 수 있고, 상기 중질 나프타 분획(115)은 접촉 개질 반응 구역(116)으로 공급될 수 있다.
접촉 개질 반응 구역(116)은, 필요한 경우, 접촉 방향족화 반응기(catalytic aromatization reactor)뿐만 아니라 탈수소화 반응기(dehydrogenation reactor)를 포함할 수 있다. 상기 증류액 수소첨가분해 반응으로부터의 중질 나프타 공급물이 포화 성분(saturated components)이 풍부할 것으로 예상되는 경우, 상기 탈수소화 반응기가 포함될 수 있다. 상기 접촉 방향족화 반응기에 사용되는 촉매는, 분해 및 수소 전달을 통한 올레핀 및 파라핀 분자를 작은 올레핀으로의 전환, 변성(transmutation), 올리고머화, 분해, 및 이성질화 반응을 통한 C2 내지 C10 올레핀의 형성, 및 고리화 및 수소 전달에 의한 방향족 형성과 같은, 하나 또는 다수의 반응을 촉진시키는 촉매를 포함할 수 있다. 상기 촉매는 적용된 공급원료 및 조건에 기초하여 원하는 반응으로 맞추어질 수 있다.
그리고 나서, 상기 접촉 개질기로부터의 반응 생성물은 분별증류(fractionation) 구역(박스(116) 내, 미도시)에서 처리되어, 하나 이상의 증류탑(distillation column)을 이용하여 상기 반응 생성물을 2 이상의 탄화수소 분획으로 분리될 수 있다. 최종 탄화수소 분획은, 다른 분획들 중에서도, 벤젠 분획(118), 파라자일렌 분획(120), 및 수소 분획(122)을 포함할 수 있다.
LPG 분획(113) 및 경질 나프타 분획(114)는, 전술한 바와 같이, 증기 분해 반응 구역(124)으로 공급될 수 있다. 증기 분해 반응 구역(124)은, 증기의 존재 하에 상기 경질 나프타 및 LPG를 분해하기 위한 하나 이상의 대류 및/또는 복사 코일을 함유하는 가열기를 포함할 수 있다. 상기 증기 분해는 700 ℃ 초과, 예를 들어 약 750 ℃ 내지 약 1,100 ℃ 범위 내의 가스 배출구 온도에서 수행될 수 있다. 상기 증기 수소첨가분해 시스템으로부터 회수된 유출액은 분리되어, 상기 유출액 내의 탄화수소로부터 미반응된 수소(130)가 회수되고, 증기는 응축될 수 있다. 상기 유출액 탄화수소는 하나 이상의 증류탑을 이용하여 분별되어, 하나 이상의 경질 탄화수소 분획(126)(프로필렌, 에틸렌 등), 하나 이상의 방향족 화합물 분획(128)(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등), 및 열분해 가스유 및/또는 연료유 분획(132)을 포함하는, 2 이상의 탄화수소 분획을 형성될 수 있다.
유동 배관은 연료유 수소첨가분해기(102), 증류액 수소첨가분해기(112), 또는 둘 모두에 상기 열분해 가스유 분획을 공급하기 위하여 제공될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 상기 열분해 가스유 분획은 분리기에서 분리되어 경질 열분해 가스유 분획 및 중질 가스유 분획을 형성할 수 있고, 상기 중질 열분해 가스유 분획의 연료유 수소첨가분해기(102)로의 공급 및 상기 경질 열분해 가스유 분획의 증류액 수소첨가분해기(112)로의 공급과 같이, 유동 배관은 회수된 분획 각각을 원하는 반응기로 공급하기 위하여 제공될 수 있다.
개질기(116) 및 증기 분해기(124) 회수된 수소 분획(122 및 130)은 각각, 전술한 바와 같은, 연료유 수소첨가분해기(102) 및/또는 증류액 수소첨가분해기(112)로 공급될 수 있다. 수소 분획(108, 122, 130)은, 내부적으로 대부분 또는 전체의 수소를 발생시키며, 시스템이 수소 평형을 유지하거나 이에 근접하도록 할 수 있다.
이제 도 3 및 3a를 참고하면, 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도가 도시되어 있으며, 여기서 유사한 번호는 유사한 부분을 나타낸다. 고유황 연료유(100)는, 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 비등층 또는 슬러리 반응기를 포함할 수 있는, 연료유 수소첨가분해 반응 구역(102EB)으로 공급될 수 있다. 고유황 연료유(100)는 수소첨가탈금속화(hydrodemetallation), 수소첨가탈황화(hydrodesulfurization), CCR 전환, 수소첨가탈질소화(hydrodenitrification), 방향족 포화(aromatic saturation) 및 수소첨가분해를 위하여 설계된 특정 기능을 수반한 하나 이상의 촉매를 통하여, (하기 추가로 기술된 108, 122, 130으로부터의) 수소와 반응될 수 있다. 상기 전환 공정의 일부는 열적이고, 일부는 촉매 접촉이다. 상기 연료유 수소첨가분해기에 있어서, 열적 및 접촉 전환 공정은 상기 연료유 탄화수소의 적어도 일부를 더 가벼운 분자로 전환시킨다. 상기 비등층 또는 슬러리층 반응기에서의 수소첨가분해 촉매는, 다른 반응들 중에서 수소첨가탈황화를 최대화시킬 수 있는, 매우 높은 수소첨가 활성을 가질 수 있다. 상기 연료유 수소첨가분해 단계에서 사용되는 반응기에 따라, 상기 촉매는, 실리카 알루미나 베이스 상의 Ni, Mo 또는 유기 몰리브덴 성분 또는 다른 비천금속(base metal)에 의하여 촉진된 몰리브덴염 일 수 있다.
상기 연료유 반응 구역에서의 수소첨가분해기는, 일부 구현예에 있어서는 40 wt% 내지 90 wt%의 전환, 예를 들어 다른 구현예에 있어서는 60 wt% 초과의 전환; 또 다른 구현예에 있어서는 80 wt% 초과의 전환을 제공하기 위한 조건에서 작동될 수 있다. 상기 연료유 수소첨가분해 반응 구역에서의 수소첨가분해 반응은, 약 360 ℃ 내지 약 460 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 390 ℃ 또는 400 ℃ 내지 약 440 ℃의 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 연료유 수소첨가분해 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 내지 약 200 bara, 예를 들어 다른 구현예에 있어서는 약 170 bara 내지 약 195 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 3.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 2 hr-1, 예를 들어 다른 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 0.5 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
상기 비등층 수소첨가분해 반응 구역(102EB)으로부터의 유출액은, 경질 및 중질 나프타, 디젤, 및 감압 가스유 범위의 탄화수소를 포함하는 탄화수소 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 경질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 50 wppm의 질소 및 최대 500 wppm의 유황뿐만 아니라, 60 내지 75 wt%의 파라핀, 15 내지 30 wt%의 나프텐, 2 내지 10 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 상기 중질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 150 wppm의 질소 및 최대 200 wppm의 유황뿐만 아니라, 20 내지 50 wt%의 파라핀, 35 내지 55 wt%의 나프텐, 12 내지 20 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 상기 디젤 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 750 wppm의 질소 및 최대 2,000 wppm의 유황뿐만 아니라, 15 내지 35 wt%의 파라핀, 15 내지 30 wt%의 나프텐, 35 내지 55 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 상기 VGO 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 3,500 wppm의 유황 및 질소, 그리고 약 10,000 wppm으로부터 최대 약 25,000 wppm 범위 내의 (4+의 고리를 가지는) 중질 다핵 방향족 화합물뿐만 아니라, 15 내지 25 wt%의 파라핀, 15 내지 30 wt%의 나프텐, 40 내지 60 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 이들 생성물 분획 각각은, 빠른 파울링, 올레핀으로의 낮은 전환(낮은 에틸렌 수율)을 초래할 수 있고, 열분해 연료유의 높은 수율을 초래할 수 있으며, 및/또는 증기 분해기 내의 높은 온도에서 코크스로 빠르게 전환될 수 있기 때문에, 증기 분해기에 대한 공급원료로서 적합하지 않다. 대부분의 접촉 개질 촉매가 0.5 ppm 미만으로의 유황 및 질소 함량이 필요한 경우, 상기 중질 나프타는 매우 높은 유황 및 질소를 가지고 있기 때문에 접촉 개질기로의 공급물로서 적합하지 않다.
상기 단계 1의 연료유 수소첨가분해로부터의 유출액의 전환율을 향상시키기 위하여, 상기 연료유 수소첨가분해기(들)로부터의 유출액은, 이후에 경질(전환된) 탄화수소 분획(110) 및 중질(미전환된) 탄화수소 분획(104)으로 분리될 수 있다. 상기 경질 탄화수소 분획은 약 450 ℃ 내지 약 550 ℃ 범위 내, 예를 들어 일부 구현예에 있어서는 약 520 ℃의 최종 비등점을 가질 수 있다. 그리고 나서, 도 3a에 추가로 도시된 바와 같이, 경질 탄화수소 분획(110)은 2단계 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)로 전달될 수 있다.
상기 중질 탄화수소 분획(104)은 기화기(106)로 공급되고, 다른 부산물 중에서도 CO 및 H2를 포함할 수 있는 합성가스로 전환될 수 있다. 상기 합성가스 또는 그로부터 분리된 수소만이, 연료유 수소첨가분해 반응 단계(102) 및 이로부터 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)로의 다운스트림에 수소를 제공하기 위한 공급물(108)로서 사용될 수 있다. 또한, 기화기(106)와 관련된 터빈 및 다른 장비는 전력 출력(109)을 발생시키기 위하여 이용될 수 있다.
2단계 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)는, 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 고정, 비등, 또는 슬러리 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 2단계 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)는, 수소처리, 높은 수소첨가, 개환, 및 수소첨가탈질소화, 및 수소첨가분해를 수행하기 위한 촉매 혼합물을 포함하는, 제1 단계(first stage) 반응기(들)을 포함할 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 예를 들어, 상기 제1 단계는, 제1 접촉층(304) 내의 Ni-Mo 촉매와 같은 Ⅱ형 수소처리 촉매; 제2 접촉층(306) 내의 높은 수소첨가, 개환, 및 수소첨가탈질소화를 표적으로 하는 담지되지 않은 3 금속의 촉매 시스템; 및 제3 접촉층(308) 내의, Ni, Mo 또는 W와 같은 비천금속을 수반하는 제올라이트성 또는 비정질일 수 있는, 질소-내성의 수소첨가분해 촉매의 층;을 함유하는 고정층 반응기(302)를 포함할 수 있다.
제1 단계로부터의 반응기 유출액(310)은, 예를 들어 플래쉬 드럼 또는 분리기(312)에서 플래쉬되어 증기 분획(314)으로 회수될 수 있고, 이는 상기 탄화수소로부터 암모니아 및 황화수소의 제거뿐만 아니라 재순환을 위한 수소를 포함할 수 있다. 그리고 나서, 상기 잔류하는 탄화수소 유출액(316)은, 다양한 탄화수소 분획을 회수하기 위하여, 중간 정류탑(fractionator) 또는 분리 구역(318)로 향할 수 있다. 정류탑(318)으로부터 회수된 탑정(overhead) 및/또는 사이드-드로우 분획은, 하나 이상의 C2-C12 분획(C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, 각각 또는 이들의 조합)과 같은, 하나 이상의 경질 탄화수소 분획(320)를 포함할 수 있다. 제1 단계로부터의 미전환된 탄화수소 (오일)을 포함하는 중질 분획은, 유동 스트림(flow stream)(322)을 통하여, 정류탑 또는 분리 구역(318)로부터 회수될 수 있다.
그리고 나서, 제1 단계로부터의 상기 미전환된 오일은 제2 단계의 반응기(들)에서 전환될 수 있고, 이는 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 고정, 비등, 또는 슬러리 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 상기 제2 단계의 반응기(들)(324)은, 제1 단계로부터의 상기 미전환된 오일을 유출액(328)으로서 회수되는 매우 수소첨가된 나프타 및 더 가벼운 성성물로 전환하기 위한, 수소첨가분해 촉매(326)를 포함할 수 있고, 상기 유출액은 제1 단계의 유출액과 함께 통상의 정류탑(318)에서, 또는 별도의 전용 정류탑(미도시)에서 회수될 수 있다. 상기 제2 단계에서의 수소첨가분해 촉매는 제올라이트성 또는 비정질 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 촉매는 Ni, Mo과 같은 비천금속, 또는 백금 또는 팔라듐과 같은 귀금속을 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 상기 수소첨가분해 촉매는 수소처리 촉매와 층을 이룰 수 있다.
제2 단계로부터의 상기 경질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 75 내지 85 wt%의 파라핀, 15 내지 20 wt%의 나프텐, 2 내지 5 wt%의 방향족 화합물, 및 1 wppm 미만의 유황 및 질소를 포함할 수 있다. 상기 중질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 40 내지 50 wt%의 파라핀, 45 내지 50 wt%의 나프텐, 8 내지 10 wt%의 방향족 화합물, 및 0.5 wppm 미만의 질소 및 유황을 포함할 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 수소첨가분해 반응 단계(112TS)로부터의 전체 나프타 수율은 약 85 내지 92 wt% 범위 내일 수 있다. 게다가, 도 2와 관련하여 전술한 바와 같이, 회수된 C2 분획(117), C3/LPG 분획(113), 및 경질 나프타 생성물(114)은 에틸렌 분해기 단지(124) 내의 증기 분해기 또는 열분해로(pyrolysis furnace)의 다운스트림에 대한 이상적인 공급원료일 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 스트림(320, 328)은 에틸렌 단지(124)로 직접 공급될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 스트림(320 및/또는 328)은, 개별 처리(예를 들어, 각각의 분획에 대한 바람직한 온도, 압력, 및 체류 시간에서의 분해)를 위하여, 복수의 분획으로 분리될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 예를 들어, 상기 제2 단계로부터의 유출액(328)은, 도 2과 관련하여 전술한 바와 같이 처리될 수 있는 경질 나프타 분획(114) 및 중질 나프타 분획(115)를 회수하기 위하여, 분해 구역(124) 및 선택적으로 개질 구역(116)에서 분리될 수 있다.
증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)에서의 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 280 ℃ 또는 300 ℃ 내지 약 440 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 360 ℃ 내지 약 440 ℃; 및 다른 구현예에 있어서는 약 330 ℃ 내지 약 440 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 증류액 수소첨가분해 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 내지 약 200 bara, 예를 들어 약 140 내지 약 190 bara의 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 4.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 2.5 hr-1, 예를 들어 약 0.5 hr-1 내지 약 2.5 또는 3.0 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
상기 제1 단계에 있어서, 예를 들어, 상기 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 300 ℃ 내지 약 440 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 320 ℃ 내지 약 440 ℃; 및 다른 구현예에 있어서는 약 340 ℃ 내지 약 430 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 단계 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 bara 내지 약 200 bara, 예를 들어 약 140 내지 약 190 bara, 또는 다른 구현예에 있어서는 약 150 bara 내지 약 180 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 제1 단계 반응 구역에서의 수소첨가분해 반응은, 예를 들어, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 4.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 3.0 hr-1, 예를 들어 약 0.5 hr-1 내지 약 2.5 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
상기 제2 단계에 있어서, 예를 들어, 상기 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 280 ℃ 내지 약 440 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 300 ℃ 내지 약 400 ℃; 및 다른 구현예에 있어서는 약 320 ℃ 내지 약 380 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제2 단계 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 bara 내지 약 200 bara, 예를 들어 약 140 내지 약 190 bara, 또는 다른 구현예에 있어서는 약 150 bara 내지 약 180 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 제2 단계 반응 구역에서의 수소첨가분해 반응은, 예를 들어, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 4.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 3.5 hr-1, 예를 들어 약 0.5 hr-1 내지 약 3.0 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
도 3을 다시 참고하면, 전술한 바와 같이, 2단계 증류액 수소첨가분해 반응 구역(112TS)으로부터의 탄화수소 유출액(320, 328)은 석유화학제품을 생성하기 위하여 에틸렌 단지로 이송될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 분획(320, 328) 중 하나 또는 모두는, 예를 들어 경질 분획(117), C3 또는 LPG 분획(113), 경질 나프타 분획(114) 및 중질 나프타 분획(115)와 같은, 2 이상의 분획으로 분리될 수 있다. 그리고 나서, 경질(C2) 분획(117), C3/LPG 분획(113) 및 경질 나프타 분획(114)은 증기 분해 반응 단계(124)로 이송될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 중질 나프타 분획(115) 또는 상기 연료유 수소첨가분해기 및/또는 상기 제1 또는 제2 단계 수소첨가분해기로부터의 미전환된 유출액을 포함하는 다른 중질 분획과 같은, 중질 분획은 선택적으로 접촉 개질 반응 구역(116)으로 공급될 수 있다.
존재하는 경우, 접촉 개질 반응 구역(116)은, 필요한 경우 접촉 방향족화 반응기뿐만 아니라 탈수소화 반응기를 포함할 수 있다. 상기 증류액 수소첨가분해 반응으로부터의 중질 나프타 공급물이 포화 성분이 풍부할 것으로 예상되는 경우, 상기 탈수소화 반응기가 포함될 수 있다. 상기 접촉 방향족화 반응기에 사용되는 촉매는, 분해 및 수소 전달을 통한 올레핀 및 파라핀 분자를 작은 올레핀으로의 전환, 변성(transmutation), 올리고머화, 분해, 및 이성질화 반응을 통한 C2 내지 C10 올레핀의 형성, 및 고리화 및 수소 전달에 의한 방향족 형성과 같은, 하나 또는 다수의 반응을 촉진시키는 촉매를 포함할 수 있다. 접촉 반응 구역(116)에서 이용되는 촉매는 적용된 공급원료 및 조건에 기초하여 원하는 반응으로 맞추어질 수 있다.
그리고 나서, 상기 접촉 개질기로부터의 반응 생성물은 (구역(116) 내부의, 도시되지 않은) 분별증류 구역에서 처리되어, 하나 이상의 증류탑을 이용하여 상기 반응 생성물은 2 이상의 탄화수소 분획으로 분리될 수 있다. 최종 탄화수소 분획은, 예를 들어, 다른 분획들 중에서도, 벤젠 분획(118), 파라자일렌 분획(120), 및 수소 분획(122)을 포함할 수 있다.
경질 분획(117), C3/LPG 분획(113) 및 경질 나프타 분획(114)는, 전술한 바와 같이, 증기 분해 반응 구역(124)로 공급될 수 있다. 증기 분해 반응 구역(124)은, 증기의 존재 하에 상기 경질 나프타 및 LPG를 분해하기 위한 하나 이상의 대류 및/또는 복사 코일을 함유하는 가열기를 포함할 수 있다. 상기 증기 분해는 700 ℃ 초과, 예를 들어 약 750 ℃ 내지 약 1,100 ℃ 범위 내의 가스 배출구 온도에서 수행될 수 있다. 상기 증기 수소첨가분해 시스템으로부터 회수된 유출액은 분리되어, 상기 유출액 내의 탄화수소로부터 미반응된 수소(130)가 회수되고, 증기는 응축될 수 있다. 상기 유출액 탄화수소는 하나 이상의 증류탑을 이용하여 분별되어, 예를 들어, 하나 이상의 경질 탄화수소 분획(125, 126)(프로필렌, 에틸렌 등), 부타디엔 또는 C4-함유 분획(127), 하나 이상의 방향족 화합물 분획(128, 129)(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등), 및 열분해 가스유 및/또는 연료유 분획(132)을 포함하는, 2 이상의 탄화수소 분획을 형성될 수 있다.
유동 배관은 연료유 수소첨가분해기(102EB), 증류액 수소첨가분해기(112TS), 또는 둘 모두에 상기 열분해 가스유 분획을 공급하기 위하여 제공될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 상기 열분해 가스유 분획은 분리기에서 분리되어 경질 열분해 가스유 분획 및 중질 가스유 분획을 형성할 수 있고, 상기 중질 열분해 가스유 분획의 연료유 수소첨가분해기(102)로의 공급 및 상기 경질 열분해 가스유 분획의 증류액 수소첨가분해기(112TS)로의 공급과 같이, 유동 배관은 회수된 분획 각각을 원하는 반응기 또는 반응 단계로 공급하기 위하여 제공될 수 있다.
개질기(116) 및 증기 분해기(124)에서 회수된 수소 분획(122 및 130)은 각각, 전술한 바와 같은, 연료유 수소첨가분해기(102EB) 및/또는 증류액 수소첨가분해기(112TS)로 공급될 수 있다. 수소 분획(108, 122, 130)은, 내부적으로 대부분 또는 전체의 수소를 발생시키며, 시스템이 수소 평형을 유지하거나 이에 근접하도록 할 수 있다.
이제 도 4를 참고하면, 본 명세서에서의 구현예에 따른 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정의 단순화된 공정 흐름도가 도시되어 있으며, 여기서 유사한 번호는 유사한 부분을 나타낸다. 고유황 연료유(100)는, 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 슬러리 연료유 수소첨가분해기를 포함할 수 있는, 연료유 수소첨가분해 반응 구역(102S)으로 공급될 수 있다. 고유황 연료유(100)는 상기 슬러리 연료유 수소첨가분해기 내의 수소첨가분해 촉매를 통하여 (하기 추가로 기술된 108, 122, 130으로부터의) 수소와 반응되어, 상기 연료유 탄화수소의 적어도 일부를 더 가벼운 분자로 전환시킬 수 있다. 상기 슬러리 반응기 내의 수소첨가분해 촉매는, 다른 반응들 중에서 수소첨가탈질소화를 최대화시킬 수 있는, 매우 높은 수소첨가 활성을 가질 수 있다.
연료유 반응 구역(102S) 내의 수소첨가분해기는, 일부 구현예에 있어서는 40 wt% 내지 98 wt%의 전환, 예를 들어 다른 구현예에 있어서는 60 wt% 초과의 전환; 또 다른 구현예에 있어서는 80 wt% 초과의 전환을 제공하기 위한 조건에서 작동될 수 있다. 연료유 수소첨가분해 반응 구역(102S)에서의 수소첨가분해 반응은, 약 360 ℃ 내지 약 460 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 390 ℃ 또는 400 ℃ 내지 약 440 ℃의 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 연료유 수소첨가분해 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 내지 약 200 bara, 예를 들어 다른 구현예에 있어서는 약 170 bara 내지 약 195 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 3.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 2 hr-1, 예를 들어 다른 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 0.5 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
슬러리 수소첨가분해 반응 구역(102S)로부터의 유출액은, 경질 및 중질 나프타, 디젤, 및 감압 가스유 범위의 탄화수소를 포함하는 탄화수소 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 경질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 50 wppm의 질소 및 최대 500 wppm의 유황뿐만 아니라, 60 내지 75 wt%의 파라핀, 15 내지 30 wt%의 나프텐, 2 내지 10 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 상기 중질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 150 wppm의 질소 및 최대 200 wppm의 유황뿐만 아니라, 20 내지 50 wt%의 파라핀, 35 내지 55 wt%의 나프텐, 12 내지 20 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 상기 디젤 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 750 wppm의 질소 및 최대 2,000 wppm의 유황뿐만 아니라, 15 내지 35 wt%의 파라핀, 15 내지 30 wt%의 나프텐, 35 내지 55 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 상기 VGO 범위의 생성물은, 예를 들어 최대 1,000 wppm의 유황 및 질소, 그리고 약 10,000 wppm으로부터 최대 약 25,000 wppm 범위 내의 (4+의 고리를 가지는) 중질 다핵 방향족 화합물뿐만 아니라, 15 내지 25 wt%의 파라핀, 15 내지 30 wt%의 나프텐, 40 내지 60 wt%의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 이들 생성물 분획 각각은, 빠른 파울링, 올레핀으로의 낮은 전환(낮은 에틸렌 수율)을 초래할 수 있고, 열분해 연료유의 높은 수율을 초래할 수 있으며, 및/또는 증기 분해기 내의 높은 온도에서 코크스로 빠르게 전환될 수 있기 때문에, 증기 분해기에 대한 공급원료로서 적합하지 않다.
상기 단계 1의 슬러리층 수소첨가분해로부터의 유출액의 전환율을 향상시키기 위하여, 상기 비등층 수소첨가분해기로부터의 유출액은, 이후에 초저유황 연료유 분획과 같은 경질(전환된) 탄화수소 분획(110) 및 중질(미전환된) 탄화수소 분획(107)으로 분리될 수 있고, 이는 내부적으로 사용되거나 높은 가치의 제품으로서 판매될 수 있다. 상기 경질 탄화수소 분획은 약 450 ℃ 내지 약 550 ℃ 범위 내, 예를 들어 일부 구현예에 있어서는 약 520 ℃의 최종 비등점을 가질 수 있다. 그리고 나서, 경질 탄화수소 분획(110)은 2단계 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)로 전달될 수 있고, 도 3 및 3a와 관련하여 전술한 바와 같이 유사하게 처리될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 전술한 바와 같이, 상기 중질 분획(미전환된 오일)은 기화기, 딜레이드 코킹 유닛 또는 시멘트 공장(미도시)로 공급될 수 있다.
2단계 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)는, 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 고정, 비등, 또는 슬러리 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 2단계 증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)는, 수소처리, 높은 수소첨가, 개환, 및 수소첨가탈질소화, 및 수소첨가분해를 수행하기 위한 촉매 혼합물을 포함하는, 제1 단계 반응기(들)을 포함할 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 예를 들어, 상기 제1 단계는, 제1 접촉층(304) 내의 Ni-Mo 촉매와 같은 Ⅱ형 수소처리 촉매; 제2 접촉층(306) 내의 높은 수소첨가, 개환, 및 수소첨가탈질소화를 표적으로 하는 담지되지 않은 3 금속의 촉매 시스템; 및 제3 접촉층(308) 내의 질소-내성의 수소첨가분해 촉매의 층;을 함유하는 고정층 반응기(302)를 포함할 수 있다.
제1 단계로부터의 반응기 유출액(310)은, 예를 들어 플래쉬 드럼 또는 분리기(312)에서 플래쉬되어 증기 분획(314)으로 회수될 수 있고, 이는 상기 탄화수소로부터 암모니아 및 황화수소의 제거뿐만 아니라 재순환을 위한 수소를 포함할 수 있다. 그리고 나서, 상기 잔류하는 탄화수소 유출액(316)은, 다양한 탄화수소 분획을 회수하기 위하여, 중간 정류탑 또는 분리 구역(318)로 향할 수 있다. 정류탑(318)으로부터 회수된 탑정(overhead) 및/또는 사이드-드로우 분획은, 하나 이상의 C2-C12 분획(C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, 각각 또는 이들의 조합)과 같은, 하나 이상의 경질 탄화수소 분획(320)를 포함할 수 있다. 제1 단계로부터의 미전환된 탄화수소 (오일)을 포함하는 중질 분획은, 유동 스트림(322)을 통하여, 정류탑 또는 분리 구역(318)로부터 회수될 수 있다.
그리고 나서, 제1 단계로부터의 상기 미전환된 오일은 제2 단계의 반응기(들)에서 전환될 수 있고, 이는 직렬 및/또는 병렬로 작동될 수 있는, 하나 이상의 고정, 비등, 또는 슬러리 수소첨가분해기를 포함할 수 있다. 상기 제2 단계의 반응기(들)(324)은, 제1 단계로부터의 상기 미전환된 오일을 유출액(328)으로서 회수되는 매우 수소첨가된 나프타 및 더 가벼운 성성물로 전환하기 위한, 수소첨가분해 촉매(326)를 포함할 수 있다.
제2 단계로부터의 상기 경질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 75 내지 85 wt%의 파라핀, 15 내지 20 wt%의 나프텐, 2 내지 5 wt%의 방향족 화합물, 및 1 wppm 미만의 유황 및 질소를 포함할 수 있다. 상기 중질 나프타 범위의 생성물은, 예를 들어 40 내지 50 wt%의 파라핀, 45 내지 50 wt%의 나프텐, 8 내지 10 wt%의 방향족 화합물, 및 0.5 wppm 미만의 질소 및 유황을 포함할 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 수소첨가분해 반응 단계(112TS)로부터의 전체 나프타 수율은 약 85 내지 92 wt% 범위 내일 수 있다. 게다가, 도 2 및 도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 회수된 C2 분획(113), C3/LPG 분획(114), 및 나프타 생성물(경질 또는 전체 범위)(117)은 에틸렌 분해기 단지(124) 내의 증기 분해기 또는 열분해로(pyrolysis furnace)의 다운스트림에 대한 이상적인 공급원료일 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 스트림(320, 328)은 에틸렌 단지(124)로 직접 공급될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 스트림(320 및/또는 328)은, 개별 처리(예를 들어, 각각의 분획에 대한 바람직한 온도, 압력, 및 체류 시간에서의 분해)를 위하여, 복수의 분획으로 분리될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 예를 들어, 상기 제2 단계로부터의 유출액(328)은, 에틸렌 단지(124)로 공급되는 전체 범위의 나프타 분획(117)을 회수하기 위하여, 분리될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 예를 들어, 도 3과 관련하여 전술된 바와 같이 유출액(328)은, 경질 나프타 분획(117) 및 중질 나프타 분획(115)를 회수하기 위하여, 분리 구역(124) 및 선택적으로 개질 구역(116)에서 분리될 수 있다.
증류액 수소첨가분해 반응 단계(112TS)에서의 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 280 ℃ 또는 300 ℃ 내지 약 440 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 360 ℃ 내지 약 440 ℃; 및 다른 구현예에 있어서는 약 330 ℃ 내지 약 440 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 증류액 수소첨가분해 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 내지 약 200 bara, 예를 들어 약 140 내지 약 190 bara의 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 수소첨가분해 반응은, 예를 들어, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 4.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 2.5 hr-1, 예를 들어 약 0.5 hr-1 내지 약 2.5 또는 3.0 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
상기 제1 단계에 있어서, 예를 들어, 상기 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 300 ℃ 내지 약 460 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 320 ℃ 내지 약 440 ℃; 및 다른 구현예에 있어서는 약 340 ℃ 내지 약 430 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 단계 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 bara 내지 약 200 bara, 예를 들어 약 140 내지 약 190 bara, 또는 다른 구현예에 있어서는 약 150 bara 내지 약 180 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 제1 단계 반응 구역에서의 수소첨가분해 반응은, 예를 들어, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 4.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 3.0 hr-1, 예를 들어 약 0.5 hr-1 내지 약 2.5 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
상기 제2 단계에 있어서, 예를 들어, 상기 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 280 ℃ 내지 약 440 ℃; 다른 구현예에 있어서는 약 300 ℃ 내지 약 400 ℃; 및 다른 구현예에 있어서는 약 320 ℃ 내지 약 380 ℃ 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제2 단계 반응 구역에서의 압력은, 일부 구현예에 있어서는 약 70 bara 내지 약 230 bara; 다른 구현예에 있어서는 약 100 bara 내지 약 200 bara, 예를 들어 약 140 내지 약 190 bara, 또는 다른 구현예에 있어서는 약 150 bara 내지 약 180 bara 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 제2 단계 반응 구역에서의 수소첨가분해 반응은, 일부 구현예에 있어서는 약 0.1 hr-1 내지 약 4.0 hr-1; 다른 구현예에 있어서는 약 0.2 hr-1 내지 약 3.5 hr-1, 예를 들어 약 0.5 hr-1 내지 약 3.0 hr-1 범위 내의 액 공간 속도에서 수행될 수 있다.
다시 도 4를 참고하면, 전술한 바와 같이, 2단계 증류액 수소첨가분해 반응 구역(112TS)으로부터의 탄화수소 유출액(320, 328)은 석유화학제품을 생성하기 위하여 에틸렌 단지로 이송될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 분획(320, 328) 중 하나 또는 모두는, 그 후에 경질(C2) 분획(117), C3 또는 LPG 분획(113), 및 나프타 분획(114)과 같은, 2 이상의 분획으로 분리될 수 있다. 그리고 나서, 상기 경질 분획(117), C3/LPG 분획(113) 및 나프타 분획(114)은 증기 분해 반응 단계(124)로 이송될 수 있고; 회수되는 경우, 도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 중질 분획(115)은 접촉 개질 반응 구역(116)으로 공급될 수 있다.
상기 경질 분획(117), C3/LPG 분획(113) 및 나프타 분획(114)는, 전술한 바와 같이, 증기 분해 반응 구역(124)으로 공급될 수 있다. 증기 분해 반응 구역(124)은, 증기의 존재 하에 상기 경질 나프타 및 LPG를 분해하기 위한 하나 이상의 대류 및/또는 복사 코일을 함유하는 가열기를 포함할 수 있다. 상기 증기 분해는 700 ℃ 초과, 예를 들어 약 750 ℃ 내지 약 1,100 ℃ 범위 내의 가스 배출구 온도에서 수행될 수 있다. 상기 증기 수소첨가분해 시스템으로부터 회수된 유출액은 분리되어, 상기 유출액 내의 탄화수소로부터 미반응된 수소(130)가 회수되고, 증기는 응축될 수 있다. 상기 유출액 탄화수소는 하나 이상의 증류탑을 이용하여 분별되어, 예를 들어, 하나 이상의 경질 탄화수소 분획(125, 126)(프로필렌, 에틸렌 등), 부타디엔 또는 C4-함유 분획(127), 하나 이상의 방향족 화합물 분획(128, 129)(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등), 및 열분해 가스유 및/또는 연료유 분획(132)을 포함하는, 2 이상의 탄화수소 분획을 형성될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 에틸렌 분해기 단지(124)는 MTBE 유닛을 포함하여, MTBE를 포함하는 분획(131)을 생성할 수 있다.
유동 배관은 연료유 수소첨가분해기(102S), 증류액 수소첨가분해기(112TS), 또는 둘 모두에 상기 열분해 가스유 분획을 공급하기 위하여 제공될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 상기 열분해 가스유 분획은 분리기에서 분리되어 경질 열분해 가스유 분획 및 중질 가스유 분획을 형성할 수 있고, 상기 중질 열분해 가스유 분획의 연료유 수소첨가분해기(102S)로의 공급 및 상기 경질 열분해 가스유 분획의 증류액 수소첨가분해기(112TS)로의 공급과 같이, 유동 배관은 회수된 분획 각각을 원하는 반응기 또는 반응 단계로 공급하기 위하여 제공될 수 있다.
개질기(116) 및 증기 분해기(124)에서 회수된 수소 분획(122 및 130)은 각각, 전술한 바와 같은, 연료유 수소첨가분해기(102S) 및/또는 증류액 수소첨가분해기(112TS)로 공급될 수 있다. 수소 분획(122, 130)은, 내부적으로 대부분 또는 전체의 수소를 발생시키며, 시스템이 수소 평형을 유지하거나 이에 근접하도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 단계 1, 상기 비등층 또는 슬러리 수소첨가분해 반응 구역에서 유용한 촉매는 매우 높은 수소첨가 활성을 가지는 촉매를 포함할 수 있고, 다른 반응들 중에서 수소첨가탈질소화를 최대화시킬 수 있다. 사용될 수 있는 예시적인 촉매는, 비등층 및/또는 슬러리 반응기에서 사용하기 적합한 압출물 또는 액체 순환 촉매, 또는 전술한 바와 같은 고정층 반응기를 포함하는, 이용될 수 있는 다른 유형의 반응기에 적합한 다른 촉매를 포함할 수 있다.
비등층 반응기에 있어서, 상기 촉매는, 매우 높은 공극 크기를 수반하는 실리카 알루미나 상의 Ni 및 Mo를 수반한 수소첨가탈금속화 촉매에 이어서 점진적으로 공극 크기가 작아지고 더 높은 표면적을 수반하는 Ni-Mo 촉매를 포함하여, 과도한 침전물의 형성 없이 HDS, DCCR, 및 아스팔텐 전환의 목표 수준을 달성할 수 있다. 슬러리층 반응기에 있어서, 상기 촉매는, Ni과 같은 다른 비천금속에 의하여 촉진된, 나노-스케일 또는 미크론-사이즈의 황화 몰리브덴 내의 유기-몰리(organo-moly) 화합물일 수 있다. 상기 촉매 시스템은, 잔류 아스팔텐(미전환된 아스팔텐) 침전을 야기할 수 있는 수지 파괴(resin destruction)의 한계에 앞서, 항상 유지되는 수소첨가를 수반한 최대 전환을 위하여 설계되었다.
단계 2의 제1 단계에서 유용한 촉매는 수소처리, 높은 수소첨가, 개환, 및 수소첨가탈질소화, 및 수소첨가분해를 수행하기 위한 촉매 또는 촉매 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 단계 2의 제1 단계 반응기(들)은 복수의 촉매층을 포함할 수 있고, 여기서 제1 층은 Ni-Mo 촉매와 같은 Ⅱ형 수소처리 촉매를 포함할 수 있고; 제2 접촉층에는 높은 수소첨가, 개환, 및 수소첨가탈질소화를 표적으로 하는 담지되지 않은 3 금속의 촉매 시스템이 배치될 수 있으며; 제3 접촉층에는 질소-내성의 수소첨가분해 촉매의 층이 사용될 수 있다.
Ⅱ형 수소처리 촉매의 예시는 다공성 물질, 통상적으로 알루미나 상에 배치된 킬레이트화된 Ni-Mo 또는 Co-Mo 또는 Ni-Co-Mo 촉매를 포함할 수 있다. 전통적인 수소처리 촉매 대비 이들 촉매의 진전 사항은 수소첨가 및 유황 제거가 일어나는 금속 및 다공성의 조정에의 접근이다.
담지되지 않은 3 금속의 촉매는, 예를 들어, Ni-W-Mo 촉매일 수 있다. 상기 모든 촉매는 하기 두가지 기능을 제공할 수 있다: (1) 상기 촉매는 잔사유 수소첨가 분해로부터, 보통의 HPNA보다 더 큰 활성 사이트에 대한 접근을 제공하기 위한 적절한 다공성을 가질 수 있고, (2) 높은 농도의 금속은 HPNA의 포화도 및 더 낮은 비점의 방향족 화합물을 초래한다. 또한, 이러한 촉매는 나프텐 고리를 개환시키기 위한 충분히 높은 활성을 가질 수 있고, 이로 인하여 이후에 포집된 질소가 처리될 수 있다. 그리고 나서, 상기 모든 금속 촉매는 이어서 수소첨가탈질소화 및 수소첨가분해를 허용할 수 있고, 그렇지 않으면 심각하게 억제될 수 있다. 상기 모든 금속 촉매의 이용은 더 낮은 온도에서 질소의 전환을 허용할 수 있다. 이러한 촉매 및 관련된 활성 없이는, 더 높은 온도를 통하여 질소를 전환하기 위한 시도 외에는 방법이 없을 것이고, 이는, 스콜 응축(Scholl condensation)에 의하는 것과 같이, 더 높은 함량의 HPNA의 형성을 초래할 것이다. 게다가, 상기 모든 금속 촉매의 활성 사이트에 대한 접근 없이는, 더 큰 HPNA가 촉매를 파울링하는 탄소질 침전물을 빠르게 형성할 것이다. 예시적인 모든 금속 촉매(all-metal catalyst)는 Grace Catalyst Technologies로부터 입수가능한 ICR® 1000을 포함할 수 있다.
단계 2의 제2 단계에서 유용한 촉매는 제1 단계로부터의 중질 탄화수소 (오일)을 매우 수소첨가된 나프타 및 더 가벼운 생성물로 전환하기에 유용한 수소첨가분해 촉매를 포함할 수 있다. 바람직한 활성은, 다른 것들 중에서, 예를 들어 귀금속 제올라이트성(zeolitic) 촉매에 의하여 제공될 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 또한, 필요한 경우, 모든 금속 촉매를 함유하는 가드층(guard bed)이 제2 단계에서 이용되어, 상기 귀금속 제올라이트성 촉매 또는 이용되는 다른 촉매를 더 보호할 수 있다.
실시예
다음은, 본 명세서에서의 구현예에 따른 중동의 고유황 연료유(Middle Eastern High Sulfur Fuel Oil, ME HSFP)의 전환을 위한 실시예이다. 상기 ME HSFO 공급물은 4.5 wt%의 유황, 3,300 ppm의 질소, 10.3 wt%의 수소, 84.8 wt%의 탄소, 130 ppm의 니켈 및 바나듐, 및 23 wt%의 콘라드슨 탄소(Conradson Carbon)를 포함한다.
상기 ME HSFO는 단계 1 반응기(압출물 촉매를 함유하는 비등층 또는 액체 순환 촉매를 함유하는 슬러리 반응기)에서의 촉매와 접촉된다. 단계 1에서의 작동 조건은 약 390 ℃ 내지 약 440 ℃ 범위 내의 작동 온도, 170 bar 내지 195 bar 범위 내의 작동 압력, 및 0.1 내지 0.5 h-1 범위 내의 액 공간 속도를 포함할 수 있다.
제1 단계의 전환 이후의 생성물은 표 1과 같이 나타날 수 있다.
| 성분(Component) | Wt% |
| 에탄(Ethane) | 1.3-2 |
| LPG | 3.2-5 |
| 경질 나프타(Light Naphtha) | 3.0-8.0 |
| 중질 나프타(Heavy Naphtha) | 5.2-18.3 |
| 디젤(Diesel) | 37.0-42.0 |
| VGO | 23.0-40.0 |
| ULSFO 또는 피치(Pitch) | 3.0-10.0 |
상기 나열된 단계 1로부터의 생성물의 성분은 표 2에 나타난 바와 같은 하기의 조성을 가질 수 있다.
| 경질 나프타(Light Naptha) | ||
| 파라핀(Paraffins) | 65-70 wt% | |
| 나프텐(Naphthenes) | 20-25 wt% | |
| 방향족 화합물(Aromatics) | 4-6 wt% | |
| 질소(Nitrogen) | 30-50 wppm | |
| 유황(Sulfur) | 300-400 wppm | |
| 중질 나프타(Heavy Naphtha) | ||
| 파라핀(Paraffins) | 30-40 wt% | |
| 나프텐(Naphthenes) | 40-45 wt% | |
| 방향족 화합물(Aromatics) | 15-18 wt% | |
| 질소(Nitrogen) | 80-100 wppm | |
| 유황(Sulfur) | 100-150 wppm | |
| 디젤(Diesel) | ||
| 파라핀(Paraffins) | 20-30 wt% | |
| 나프텐(Naphthenes) | 20-30 wt% | |
| 방향족 화합물(Aromatics) | 40-50 wt% | |
| 질소(Nitrogen) | 500-600 wppm | |
| 유황(Sulfur) | 1600-1800 ppm | |
| 2+ 고리의 방향족 화합물 (2+ ring aromatics) |
7-9 wt% | |
| VGO | ||
| 파라핀(Paraffins) | 20-25 wt% | |
| 나프텐(Naphthenes) | 20-30 wt% | |
| 방향족 화합물(Aromatics) | 45-55 wt% | |
| 유황(Sulfur) | 2000-3500 wppm | |
| HPNA (4+ 고리) | 10,000-25,000 wppm |
상기 경질 나프타 생성물은, 이의 조성에 기초하여, 증기 분해기로 공급될 수 없다. 유사하게, 상기 중질 나프타는 접촉 개질기 또는 증기 분해기로 공급될 수 없다. 상기 디젤은, 증기 분해기로 공급되는 경우, 빠른 파울링 및 낮은 에틸렌 수율을 야기할 수 있다. 그리고, 상기 증기 분해기 내의 높은 온도에서 상기 HPNA가 매우 빠르게 코크스로 전환되고, 매우 낮은 에틸렌 수율 및 매우 높은 열분해 연료유 수율을 야기하기 때문에, 상기 VGO는 증기분해기로 공급될 수 없다.
그리고 나서, 단계 1로부터의 생성물은, 재순환을 수반하는 통합된 2단계 수소첨가분해기를 포함하는 단계 2로 업그레이드될 수 있다. 단계 2의 제1 단계는 Ni-Mo 촉매와 같은 Ⅱ형 수소처리 촉매를 포함하는 촉매 시스템, 뒤이어 높은 수소첨가 및 개환을 표적으로 하는 담지되지 않은 3 금속의 촉매 시스템, 뒤이어 HND, 뒤이어 질소 내성의 수소첨가분해 촉매의 층을 포함한다. 단계 2의 제1 단계에서의 작동 조건은 약 340 ℃ 내지 약 430 ℃ 범위 내의 작동 온도, 150 bar 내지 180 bar 범위 내의 작동 압력, 및 0.5 내지 2.5 h-1 범위 내의 약 공간 속도를 포함할 수 있다. 단계 2의 제2 단계에서의 작동 조건은 약 300 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위 내의 작동 온도, 150 bar 내지 180 bar 범위 내의 작동 압력, 및 0.5 내지 3.0 h-1 범위 내의 액 공간 속도를 포함할 수 있다.
제1 단계의 수소첨가분해에 이어서, 상기 반응기 유출액은 플래쉬되어 재순환을 위한 수소를 회수하고, 암모니아 및 황화수소를 제거한다. 그리고 나서, 생성물을 회수하기 위하여, 상기 유출액은 중간 정류탑으로 향한다. 상기 정류탑으로부터의 바닥(bottoms)은 깨끗한 제2 단계(단계 2 의 제2 단계)로 향하고, 여기서 또 다른 수소첨가분해 촉매는 제1 단계로부터의 미전환된 오일을 매우 수소첨가된 나프타 및 더 가벼운 생성물로 전환시킨다. 제2 단계로부터 생성된 최종 제품은 하기 표 3과 같을 수 있다.
| 분획(Fraction) | 구성(Component) | 함량(Amount) |
| 경질 나프타(Light Naptha) | ||
| 파라핀(Paraffins) | 75-85 wt% | |
| 나프텐(Naphthenes) | 15-20 wt% | |
| 방향족 화합물(Aromatics) | 2-5 wt% | |
| 유황+질소(Sulfur + Nitrogen) | < 1 wppm | |
| 중질 나프타(Heavy Naphtha) | ||
| 파라핀(Paraffins) | 40-45 wt% | |
| 나프텐(Naphthenes) | 45-50 wt% | |
| 방향족 화합물(Aromatics) | 8-10 wt% | |
| 유황+질소(Sulfur + Nitrogen) | < 0.5 wppm |
석유화학제품의 제조를 위하여 적합한 전체 나프타 수율은, 예를 들어 85 내지 92 wt% 범위 내일 수 있다. C2, C3, LPG 및 경질 나프타는 증기 분해기에 이상적인 구성이다. 매우 높은 질소와 방향족 화합물의 함량을 수반한 중질 나프타는 접촉 개질기에 이상적이지만, 증기 분해기로 공급될 수도 있다.
디젤 또는 VGO의 제조를 피함으로써, 본 명세서에서의 구현예는 증기 분해기 내의 열분해로 또는 이송 배관 교환기(Transfer Line Exchanger)에서의 파울링 위험을 제거한다. 증기 분해기로의 HPNA 함량의 세부 사항은 매우 엄격하다. 이는 정제 유닛 또는 에틸렌 유닛 단독의 지식을 가진 자에게 알려진 개념은 아니지만, 각각의 유닛에서의 분자 변환의 철저한 이해를 필요로 한다.
상기 처리의 결과, 전체 나프타가 증기 분해기로 보내어질 때, 23 내지 30 wt%의 에틸렌, 13 내지 16 wt%의 프로필렌, 6 내지 7 wt%의 부타디엔, 및 5 wt% 미만의 방향족 화합물 및 열분해 연료유가 생성될 수 있다. 상기 열분해 연료유는 잔사유 수소첨가분해 구역으로 재순환될 수 있다. 상기 미전환된 피치는 연료로서 이용될 수 있고, 또는 부분 산화 유닛을 이용하여 수소로 전환될 수 있다. 또한, 상기 증기 분해기는 상기 잔사유 소소첨가분해 및 통합된 수소첨가분해 구역을 위한 수소를 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에서 기술된 상기 반응기 구성, 작동 조건, 및 촉매 시스템은 석유화학제품의 제조를 위한 적절한 공급물을 생성할 수 있다. 잔사유 전환으로부터 유래된 VGO는 중질 다핵 방향족 화합물의 함량 및 질소가 매우 높으며; 누군가가 이 VGO를 종래의 Ni-Mo 촉매가 로딩된 전형적인 수소처리 유닛으로 보낸다면, 공급물 HPNA 분자로부터 더 높은 분자량의 HPNA(중질 다핵 방향족 화합물)의 형성에 의하여, 상기 촉매는 매우 빠르게 불활성화될 것이다. 상기 VGO가 전환되더라도, 생성물 디젤 및 나프타 범위의 증류액은 높은 나프텐계 고리를 가질 것이고, 증기 분해기로 공급되는 경우, 이는 올레핀을 높지 않은 수율로 생성할 것이다.
이와 반대로, 본 명세서에서의 구현예는 2단계를 이용한 단일 고압 루프 내에서의 HSPO 분해기를 수반한 고압 수소첨가분해기와 재순환 수소첨가분해기를 통합하여: (ⅰ) 바람직하지 않은 (고 암모니아 환경)에서 잔사유-유래 진공 가스유의 전환을 최소화하고, (ⅱ) 매우 높은 수소첨가 활성을 수반한 촉매를 이용하여 제1 단계에서의 수소첨가탈질소화(HDN)을 최대화하며, 그리고 (ⅲ) 접촉 개질 또는 증기 분해를 위한 적절한 분자 구조를 수반한 나프타 생성물의 생성을 위하여, 깨끗한 (암모니아 및 황화수소가 없는) 환경의 제2 단계에서의 전환을 최대화 한다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 명세서에서의 구현예는, 고유황 연료유와 같은 저비용의 공급원료를 방향족 화합물을 포함하는 더 높은 가치의 석유화학제품으로 전환하는 것을 제공한다. 또한, 본 명세서에서의 구현예는 정제 공장에 대한 필요성 및 이들 낮은 가치의 탄화수소로부터 임의의 운송 연료를 제조하기 위한 필요성을 제거하고, 통합을 수반하여 투자 비용을 극적으로 감소시킬 수 있고, 및/또는 증기 분해기로부터의 열분해 연료유를 위한 우수한 배출구를 제공할 수 있다.
추가적으로, 본 명세서에서의 구현예는 유닛 통합을 제공하고, 유닛 간의 공정 흐름에 더하여 실질적인 열 통합이 있을 수 있다. 예를 들어, 열 통합은 수소첨가분해기 (연료유 및 증류액) 및 에틸렌 (증기) 분해기, 그리고 특히 일부 구현예에 있어서는 접촉 개질기 사이에서 제공될 수 있다. 전체 수소첨가분해 공정은 증기 분해기 및 접촉 개질기에 대한 공급물 제조로 간주될 수 있으므로, 순 발열성의 수소첨가분해기는 심한 흡열성의 증기 분해기 및 접촉 개질기와 통합될 수 있다. 예를 들어, 생성물이 상기 분해로(cracking furnaces)로 직접 향할 것이므로, 수소첨가분해기로부터 생성물이 줄어들 필요가 없을 것이다.
본 명세서는 제한된 수의 구현예를 포함하지만, 본 개시 사항의 이점을 가지는 당업자는 본 개시 사항의 범위를 벗어나지 않는 다른 구현예가 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 상기 범위는 첨부된 청구 범위에 의하여만 제한되어야 한다.
Claims (31)
- 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정에 있어서, 상기 공정은,
분해된 연료유 유출액을 형성하기 위하여, 비등층 또는 슬러리층 연료유 수소첨가분해기에서 고유황 연료유를 수소첨가분해하는 단계;
상기 분해된 연료유 유출액을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계;
분해된 유출액을 형성하기 위하여, 증류액 수소첨가분해기에서 상기 경질 분획을 수소첨가분해하는 단계;
상기 분해된 유출액을 수소 분획, 경질 탄화수소 분획, 경질 나프타 분획 및 중질 나프타 분획으로 분리하는 단계;
수소 그리고 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 개질기 유출액을 생성하기 위하여, 상기 중질 나프타 분획을 개질하는 단계;
에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 증기 분해기 유출액을 생성하기 위하여, 상기 경질 탄화수소 분획 및/또는 상기 경질 나프타 분획을 증기 분해하는 단계;를 포함하는, 공정. - 청구항 1에 있어서,
일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 생성하기 위하여, 상기 중질 분획을 기화하는 단계;
상기 합성가스 또는 상기 합성가스로부터 회수된 수소를 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급하는 단계;를 더 포함하는, 공정. - 청구항 1에 있어서,
상기 증기 분해기 유출액을 수소 분획, 하나 이상의 경질 올레핀 분획, 하나 이상의 방향족 화합물 분획, 및 열분해 가스유 분획으로 분리하는 단계를 더 포함하는, 공정. - 청구항 3에 있어서,
상기 증기 분해기 유출액 수소 분획을 상기 증류액 수소첨가분해기로 공급하는 단계를 더 포함하는, 공정. - 청구항 3에 있어서,
상기 열분해 가스유 분획을 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급하는 단계를 더 포함하는, 공정. - 청구항 1에 있어서,
수소 분획 및 하나 이상의 방향족 화합물 분획을 형성하기 위하여, 상기 개질기 유출액을 분리하는 단계를 더 포함하는, 공정. - 청구항 6에 있어서,
상기 개질기 유출액 수소 분획을 상기 증류액 수소첨가분해기로 공급하는 단계를 더 포함하는, 공정. - 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
고유황 연료유를 수소첨가분해하여 분해된 연료유 유출액을 형성하기 위한, 비등층 또는 슬러리층 연료유 수소첨가분해기;
상기 분해된 연료유 유출액을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하기 위한, 제1 분리 시스템;
상기 경질 분획을 수소첨가분해하여 분해된 유출액을 형성하기 위한, 증류액 수소첨가분해기;
상기 분해된 유출액을 수소 분획, 경질 탄화수소 분획, 경질 나프타 분획, 및 중질 나프타 분획으로 분리하기 위한, 제2 분리 시스템;
상기 중질 나프타 분획을 개질하여, 수소 그리고 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 개질기 유출액을 생성하기 위한, 접촉 개질기;
상기 경질 탄화수소 분획 및/또는 상기 경질 나프타 분획을 증기 분해하여, 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔, 및 자일렌 중 적어도 하나를 포함하는 증기 분해기 유출액을 생성하기 위한, 증기 분해기;를 포함하는, 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 중질 분획을 기화하여, 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 생성하기 위한, 기화기;
상기 합성가스 또는 상기 합성가스로부터 회수된 수소를 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급하기 위한, 유동 배관;을 더 포함하는, 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 증기 분해기 유출액을 수소 분획, 하나 이상의 경질 올레핀 분획, 하나 이상의 방향족 화합물 분획, 및 열분해 가스유 분획으로 분리하기 위한, 제3 분리 시스템을 더 포함하는, 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 증기 분해기 유출액 수소 분획을 상기 증류액 수소첨가분해기로 공급하기 위한, 유동 배관을 더 포함하는, 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 열분해 가스유 분획을 상기 연료유 수소첨가분해기 또는 상기 증류액 수소첨가분해기 또는 이들 모두에 공급하기 위한, 유동 배관을 더 포함하는, 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 개질기 유출액을 분리하여, 수소 분획 및 하나 이상의 방향족 화합물 분획으로 형성하기 위한, 제4 분리 시스템을 더 포함하는, 시스템. - 청구항 13에 있어서,
상기 개질기 유출액 수소 분획을 상기 증류액 수소첨가분해기로 공급하기 위한, 유동 배관을 더 포함하는, 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 열분해 가스유 분획을 경질 열분해 가스유 분획 및 중질 열분해 가스유 분획으로 분리하기 위한, 분리기를 더 포함하는, 시스템. - 청구항 15에 있어서,
상기 중질 열분해 가스유 분획을 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급하기 위한, 유동 배관; 및
상기 경질 열분해 가스유 분획을 상기 증류액 수소첨가분해기로 공급하기 위한, 유동 배관;을 더 포함하는, 시스템. - 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 공정에 있어서, 상기 공정은,
분해된 연료유 유출액을 형성하기 위하여, 비등층 또는 슬러리층 연료유 수소첨가분해기에서 고유황 연료유를 수소첨가분해하는 단계;
상기 분해된 연료유 유출액을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하는 단계;
분해된 유출액을 형성하기 위하여, 증류액 수소첨가분해기에서 상기 경질 분획을 수소첨가분해하는 단계;
수소, 황화수소, 및/또는 암모니아를 포함하는 하나 이상의 가스 분획를 회수하고, 경질 탄화수소 분획 및 중질 탄화수소 분획을 포함하는 2 이상의 탄화수소 분획을 회수하기 위하여, 상기 분해된 유출액을 분리하는 단계;
나프타 범위 및 더 가벼운 탄화수소를 포함하는 수소첨가분해된 유출액을 생성하기 위하여, 상기 중질 탄화수소 분획을 수소첨가분해하는 단계;
에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 및/또는 메틸 3차-부틸 에테르를 포함하는 석유화학제품을 생성하기 위하여, 상기 경질 탄화수소 분획 및 상기 수소첨가분해된 유출액을 에틸렌 단지(ethylene complex)로 공급하는 단계;를 포함하는, 공정. - 청구항 17에 있어서,
일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 생성하기 위하여, 상기 중질 분획을 기화하는 단계; 및
상기 합성가스 또는 상기 합성가스로부터 회수된 수소를 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급하는 단계;를 더 포함하는, 공정. - 청구항 17에 있어서,
상기 중질 분획을 딜레이트 코킹 유닛 또는 시멘트 공장으로 공급하는 단계를 더 포함하는, 공정. - 청구항 17에 있어서,
상기 중질 분획은 0.5 wt% 미만의 유황을 함유하는, IMO를 준수하는 초저유황 연료유인 것인, 공정. - 청구항 17에 있어서,
상기 에틸렌 단지에서 석유화학제품을 생성하는 단계는 증기 분해, 접촉 분해, 복분해, 에테르화, 부타디엔 추출, 방향족 화합물 추출, 및/또는 불균등화 중 하나 이상을 포함하는 것인, 공정. - 청구항 17에 있어서,
상기 분해된 유출액을 형성하기 위하여, 증류액 수소첨가분해기에서 상기 경질 분획을 수소첨가분해하는 단계는,
수소처리 촉매를 포함하는 제1 반응 구역에서 상기 경질 분획을 반응시키는 단계;
담지되지 않은 3 금속의 촉매를 포함하는 제2 반응 구역에서 상기 제1 반응 구역 유출액을 반응시키는 단계; 및
질소-내성의 수소첨가분해 촉매를 포함하는 제3 반응 구역에서 상기 제2 반응 구역 유출액을 반응시키는 단계를 포함하는 것인, 공정. - 청구항 22에 있어서,
상기 제1, 제2, 및 제3 반응 구역 각각은, 약 340 ℃ 내지 약 430 ℃ 범위 내의 온도, 약 150 bara 내지 약 180 bara 범위 내의 압력, 및 약 0.5 h-1 내지 약 2.5 h-1 범위 내의 액 공간 속도에서 작동되는 것인, 공정. - 청구항 17에 있어서,
상기 나프타 범위 및 더 가벼운 탄화수소를 포함하는 수소첨가분해된 유출액을 생성하기 위하여, 상기 중질 탄화수소 분획을 수소첨가분해하는 단계는,
담지되지 않은 3 금속의 촉매를 포함하는 반응 구역에서 상기 중질 탄화수소 분획을 반응시키는 단계; 및
귀금속 제올라이트성 촉매를 포함하는 반응 구역의 다운스트림에서 상기 반응 구역 유출액을 반응시키는 단계;를 포함하는 것인, 공정. - 청구항 24에 있어서,
상기 반응 구역 및 상기 반응 구역의 다운스트림 각각은, 약 300 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위 내의 온도, 약 150 bara 내지 약 180 bara 범위 내의 압력, 및 약 0.5 h-1 내지 약 3.0 h-1 범위 내의 액 공간 속도에서 작동되는 것인, 공정. - 청구항 17에 있어서,
상기 연료유 수소첨가분해기에서 고유황 연료유를 수소첨가분해하는 단계는,
약 390 ℃ 내지 약 440 ℃ 범위 내의 온도, 약 170 bara 내지 약 195 bara 범위 내의 압력, 및 약 0.1 h-1 내지 약 0.5 h-1 범위 내의 액 공간 속도에서 작동되는 반응 구역에서 상기 고유황 연료유를 반응시키는 단계를 포함하는 것인, 공정. - 고유황 연료유를 석유화학제품으로 전환하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
고유황 연료유를 수소첨가분해하여 분해된 연료유 유출액을 형성하기 위한, 비등층 또는 슬러리층 연료유 수소첨가분해기;
상기 분해된 연료유 유출액을 경질 분획 및 중질 분획으로 분리하기 위한, 분리기;
상기 경질 분획을 수소첨가분해하여 분해된 유출액을 형성하기 위한, 증류액 수소첨가분해기;
상기 분해된 유출액을 분리하여, 수소, 황화수소, 및/또는 암모니아를 포함하는 하나 이상의 가스 분획를 회수하고, 경질 탄화수소 분획 및 중질 탄화수소 분획을 포함하는 2 이상의 탄화수소 분획을 회수하기 위한, 분리 시스템;
상기 중질 탄화수소 분획을 수소첨가분해하여, 나프타 범위 및 더 가벼운 탄화수소를 포함하는 수소첨가분해된 유출액을 생성하기 위한, 수소첨가분해기;
상기 경질 탄화수소 분획 및 상기 수소첨가분해된 유출액을 전환하여, 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 및/또는 메틸 3차-부틸 에테르를 포함하는 석유화학제품을 생성하기 위한, 에틸렌 단지;를 포함하는, 시스템. - 청구항 27에 있어서,
상기 중질 분획을 기화하여, 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 생성하기 위한, 기화기; 및
상기 합성가스 또는 상기 합성가스로부터 회수된 수소를 상기 연료유 수소첨가분해기로 공급하기 위한, 유동 배관;을 더 포함하는, 시스템. - 청구항 27에 있어서,
상기 에틸렌 단지는, 증기 분해기, 접촉 분해기, 복분해 유닛, 에테르화 유닛, 부타디엔 추출 유닛, 방향족 화합물 추출 유닛, 및/또는 불균등화 유닛 중 하나 이상을 포함하는 것인, 시스템. - 청구항 27에 있어서,
상기 증류액 수소첨가분해기는,
수소처리 촉매를 포함하는 제1 반응 구역;
담지되지 않은 3 금속의 촉매를 포함하는 제2 반응 구역; 및
질소-내성의 수소첨가분해 촉매를 포함하는 제3 반응 구역;을 포함하는 것인, 시스템. - 청구항 27에 있어서,
상기 중질 탄화수소 분획을 수소첨가분해하여, 수소첨가분해된 유출액을 생성하기 위한 수소첨가분해기는,
담지되지 않은 3 금속의 촉매를 포함하는 반응 구역; 및
귀금속 제올라이트성 촉매를 포함하는 다운스트림 반응 구역;을 포함하는 것인, 시스템.
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