KR20220098143A - 탄화수소 스트림을 위한 할로겐화물 제거 세척 시스템 - Google Patents
탄화수소 스트림을 위한 할로겐화물 제거 세척 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
세척수 주입 노즐 및 노즐 주위, 주입 파이프 주위 및 공정 가스 덕트 내부에 배치된 침전 방지 수단을 포함하는 공정 가스 덕트 내의 공정 가스로부터 할로겐화물을 흡수하기 위한 할로겐화물 제거 세척 시스템.
Description
본 발명은 일정량의 전환된 원료가 고화할 수 있는 탄화수소 원료의 전환을 위한 시스템, 구체적으로 하나 이상의 할로겐화물을 포함하는 탄화수소 스트림으로부터 할로겐화물을 제거하기 위한 시스템에 관한 것이다.
정유 공정은 가솔린, 디젤 등의 형태로 생성물을 제공하기 위해 탄화수소 부화 스트림의 복수의 처리를 포함한다. 이러한 처리는 수소화 처리, 수소화 분해, 분별 및 스트리핑뿐만 아니라 중간 열 교환 및 불순물의 제거를 포함한다.
정유소에서 처리될 탄화수소 부화 스트림의 일부는 염소와 같은 할로겐화물을 포함한다. 할로겐화물은 생성물(들)에서 바람직하지 않으며, 플랜트 유닛 내의 부식 문제로 인해 정유 플랜트에도 불리하다.
할로겐화물 외에 질소와 같은 다른 헤테로원자도 처리된 탄화수소에 존재한다. 수소화처리 중에 유기적으로 결합된 질소는 암모니아로 방출될 수 있다. 암모니아와 할로겐화물은 반응하여 염화암모늄과 같은 염을 형성할 수 있는데, 이것은 270℃ 아래의 온도에서 고체이다. 이러한 염의 침전은 공정 라인의 부분적 또는 완전한 차단을 가져올 수 있으므로 피해야 한다. 따라서, 270℃ 이상으로 공정 온도를 유지하는 것이 중요하다.
전형적으로, 수소화처리 반응은 발열 반응이므로 원료와 유출물 간 열교환에 의해 공정의 에너지 소비를 최적화하는 것이 가능하다. 암모니아와 할로겐화물이 존재하는 경우, 이 관점에서 문제는 원료/유출물 열교환기에서 원료 온도가 270℃ 아래이면 열교환기에 저온 구역이 발생할 수 있고, 여기서 예를 들어 염화암모늄이 침전할 수 있다는 것이다.
본 발명에 따르면, 인젝터 파이프 및 노즐에 의해 공정 가스 스트림에 주입된 세척수를 가지고 공정 가스 스트림으로부터 할로겐화물을 흡수할 수 있는 할로겐화물 제거 세척 시스템이 설명된다.
WO 2015/050635는 수소화처리에 의해 탄화수소 스트림으로부터 황 및 할로겐화물을 제거하는 과정에 관한 것이다. 이 문헌은 중간 스트림에 존재하는 질소에 대해 언급하지 않으며, 본 개시내용과 달리, 냉각수와의 열교환에 의해 수소화처리된 생성물로부터 열의 회수를 명시적으로 권장하고 있는데, 이것은 질소가 존재한다면 염의 침전을 야기할 가능성이 매우 높다.
본 발명의 할로겐화물 제거 세척 시스템은 할로겐화물을 포함하는 공정 가스의 전도에 적합한 공정 가스 덕트를 포함한다. 이 시스템은 또한 공정 가스 덕트로 연장되는 인젝터 파이프를 포함한다. 인젝터 파이프는 공정 가스 덕트 외부에 배치된 제1 단부에 세척수 입구를 가지고, 공정 가스 덕트 내에 배치된 인젝터 파이프의 제2 단부에 인젝터 노즐을 가진 세척수 출구를 가진다. 인젝터 노즐은 공정 가스로부터 할로겐화물을 흡수하기 위해 인젝터 노즐의 하류에 있는 공정 가스 덕트에서 공정 가스에 세척수를 분무하도록 구성된다.
본 발명의 할로겐화물 제거 세척 시스템은 할로겐화물을 포함하는 공정 가스가 있는 공정 가스 덕트에 사용되었을 때 적절하게 작동시 NH4Cl이 어느 표면에도 침전하지 않는 것을 보장한다는 이점을 가진다. 사출시 압력 보유 부분에 대한 열 응력은 기계적 설계에 의해 방지되며, 이것은 도면과 관련하여 더 상자세히 설명될 것이다. 세척수와 원료의 혼합은 99.9% 이상의 HCl 세척을 보장한다.
본 발명의 실시형태에서, 시스템은 공정 가스 덕트로 연장되는 인젝터 파이프의 적어도 일부의 주위에 배치된 침전 방지 수단을 포함한다. 침전 방지 수단은 인젝터 파이프의 표면이 공정 가스에 비해 차갑지 않도록 하는 수단이라는 것이 이해되어야 한다. 인젝터 파이프의 표면이 주변의 공정 가스에 비해 상대적으로 차가우면 공정 가스의 일부가 인젝터 파이프 표면에 침전할 위험이 있고, 부식을 초래할 수 있다. 침전 방지 수단은, 예를 들어 가열 수단 또는 절연체일 수 있다.
추가의 실시형태에서, 침전 방지 수단은 인젝터 노즐의 적어도 일부의 주위에 배치된다. 인젝터 파이프와 인젝터 노즐에 침전 방지 수단을 제공하는 것이 특히 유리한데, 이들 부재는 상대적으로 차가운 표면을 가지므로 공정 가스의 일부가 침전할 위험이 높기 때문이다.
침전 방지 수단은 단열의 형태일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 침전 방지 수단은 세척수의 온도와 비교하여 상대적으로 고온의 퍼지 유체를 제공하도록 구성된 인젝터 퍼지 채널일 수 있다. 추가의 실시형태에서, 침전 방지 수단은 히트 트레이싱, 예를 들어 전기 전류가 전기 배선을 통해서 보내질 때 인젝터 노즐과 인젝터 파이프의 표면을 가열할 수 있는 전기 배선인 전기 가열 배선일 수 있다.
단열, 퍼지 채널, 히트 트레이싱 및 추가 침전 방지 수단의 효과는 공정 가스와 비교하여 상대적으로 차가운 표면에 침전하는 것의 방지이다.
본 발명의 실시형태에서, 공정 가스 덕트는 인젝터 노즐의 하류에 있는 공정 가스 덕트의 내부 표면에 배치된 부식 방지 라이너를 가진다. 일 실시형태에서, 이 부식 방지 라이너는 공정 가스 덕트의 내부 표면과 부식 방지 라이너 사이에 틈을 남기고 공정 가스 덕트의 내부 표면에 인접하게 배치될 수 있다. 이 틈을 통해 퍼지 유체가 부식 방지 라이너와 공정 가스 덕트 사이를 유동할 수 있다. 일 실시형태에서, 틈은 0.2-50mm 범위일 수 있다. 또한, 공정 가스가 틈으로 들어가지 않도록 하고 퍼지 가스의 유동을 제어하기 위해 부식 방지 라이너와 공정 가스 덕트 사이에 실링이 제공될 수 있다. 또한, 인젝터 노즐의 하류에 있는 공정 가스 덕트와 퍼지 유체의 연결이 제공될 수 있으며, 이것은 유체를 틈 내로 퍼지하도록 구성된다.
본 발명의 실시형태에서, 하나 이상의 혼합기가 공정 가스의 혼합을 제공하기 위해 인젝터 노즐의 하류에 있는 공정 가스 덕트 내에 배치된다.
본 발명의 추가의 실시형태에서, 하나여도 되고 복수여도 되는 인젝터 파이프와 복수의 인젝터 노즐이 제공된다. 복수의 인젝터 파이프 및 노즐은 단일 공정 가스 덕트 내에 배치될 수 있거나, 또는 복수의 공정 가스 덕트가 있고, 각 덕트가 하나 이상의 인젝터 파이프 및 노즐을 가질 수도 있다. 복수의 공정 가스 덕트는 모두 매니폴드 설정으로 인젝터 노즐의 상류에 있는 공통 공정 가스 덕트에 연결될 수 있다.
상기 언급된 대로, 설명된 할로겐화물 제거 세척 시스템은 수소화처리 공정에서 사용될 수 있다.
본 명세서 전체에서 "유기 할로겐화물"이라는 용어는 하나 이상의 탄소 원자가 하나 이상의 할로겐 원자(불소, 염소, 브롬, 요오드 또는 아스타틴, 현재 IUPAC 명명법에서 제17족)와 공유 결합에 의해 연결된 화학 화합물이다. "무기 할로겐화물"은 할로겐 원자와 할로겐보다 전기음성도가 낮은(또는 전기양성도가 높은) 원소 또는 라디칼 사이의 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 또는 아스타틴 화합물을 형성하는 화학 화합물이며, 추가의 제한으로서 탄소는 화합물의 일부가 아니다.
"할로겐화물 제거"라는 용어는 존재하는 할로겐화물의 일부 또는 전부가 제거되는 상황을 포함하는 의미이다. 따라서, 이 용어는 존재하는 할로겐화물의 특정 퍼센트가 제거되는 상황에 제한되지 않는다.
개시된 시스템은 원료가 할로겐화물을 포함하는 폐기물인 경우, 예컨대 폐플라스틱의 직접 수소화처리 또는 폐플라스틱의 열분해 생성물의 수소화처리 등에서 유용하다는 것을 발견할 수 있다. 원료는 또한 염수에서 성장한 조류 지질에서 기원할 수 있거나, 또는 탄화수소 및 염화물을 포함하는 다른 생물학적 원료일 수 있다.
할로겐화물 제거 세척 시스템의 예는 도면을 참조하여 하기에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 할로겐화물 제거 세척 시스템의 개략도이다.
도 2는 할로겐화물 제거 시스템의 상세도이다.
부재번호:
01. 공정 가스 덕트
02. 인젝터 파이프
03. 인젝터 노즐
04. 인젝터 연결 플랜지
05. 단열
06. 인젝터 퍼지 채널
07. 히트 트레이싱
08. 덕트 라이너
09. 덕트 실링
10. 혼합 요소
11. 덕트 퍼지
도 2는 할로겐화물 제거 시스템의 상세도이다.
부재번호:
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10. 혼합 요소
11. 덕트 퍼지
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 할로겐화물 제거 세척 시스템의 개략도이다. 이 실시형태에서, 매니폴드 솔루션이 사용되며, 복수의, 이 경우 4개의 공정 가스 덕트(01)가 공통 공정 가스 덕트에 연결된다. 단순함을 위해, 공정 가스 덕트 중 하나만 위치 번호가 매겨지고, 다른 3개의 공정 가스 덕트는 유사한 위치 번호를 가진 유사한 구성요소를 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 각각의 공정 가스 덕트 내에 인젝터 파이프(02)가 공통 공정 가스 덕트를 통해서, 공통 공정 가스 덕트의 하류에 있는 공정 가스 덕트 내에서 그 상류에 배치된다. 인젝터 파이프의 제1 단부에서 인젝터 연결 플랜지(04)가 세척수 입구를 제공한다. 인젝터 파이프의 제2 단부에서 인젝터 노즐(03)이 인젝터 파이프 및 인젝터 연결 플랜지와 유체 연결된 상태로 배치된다. 인젝터 노즐은 공정 가스 덕트에서 유동하는 공정 가스 스트림에 세척수를 분무하도록 구성된다. 인젝터 노즐의 하류에서 공정 가스 덕트 내에 다수의 혼합 요소(10)가 직렬로 배치되어 공정 가스의 혼합을 제공한다.
도 2에 인젝터 파이프 및 노즐을 가진 할로겐화물 제거 세척 시스템이 더 상세히 도시된다. 이 도면에서, 상대적으로 차가운 세척수를 가진 인젝터 파이프에 상대적으로 고온의 공정 가스가 침전되는 것을 방지하기 위해 인젝터 파이프에 단열(05)과 히트 트레이싱(07)이 둘 다 제공된다는 것을 알 수 있다. 또한, 인젝터 노즐은 히트 트레이싱을 구비하고, 상대적으로 고온의 공정 가스의 침전을 방지하기 위해 노즐의 주위에 인젝터 퍼지 채널(06)을 더 구비한다.
공정 가스 덕트는 공정 가스 덕트의 내부 표면에 인접하여 내부에 배치된 덕트 라이너(08)를 구비하며, 인젝터 노즐의 약간 상류에서 시작하여 인젝터 노즐의 하류로 뻗어있다. 라이너는 라이너와 공정 가스 덕트의 내부 표면 사이에 틈이 있도록 배치되고, 이로써 덕트 퍼지(11) 유체 유동을 허용한다. 이 퍼지 유체 유동을 제어하기 위해, 덕트 실링(09)이 라이너 상류의 시작 부분에서, 라이너와 공정 가스 덕트의 내부 표면 사이에 배치된다.
Claims (15)
- 탄화수소 및 할로겐화물을 포함하는 공정 가스용의 공정 가스 덕트를 포함하는 할로겐화물 제거 세척 시스템으로서, 인젝터 파이프가 공정 가스 덕트로 연장되어 있고, 상기 인젝터 파이프는 공정 가스 덕트 외부에 배치된 인젝터 파이프의 제1 단부에 있는 세척수 입구 및 인젝터 노즐의 하류에서 공정 가스 덕트의 공정 가스에 세척수를 분무하도록 구성된 인젝터 파이프의 제2 단부에 있는 인젝터 노즐을 구비한 세척수 출구를 갖는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 공정 가스 덕트로 연장되는 인젝터 파이프의 적어도 일부의 주위에 배치된 침전 방지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인젝터 노즐의 적어도 일부의 주위에 배치된 침전 방지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 침전 방지 수단은 단열인 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 침전 방지 수단은 세척수의 온도와 비교하여 상대적으로 고온의 인젝터 퍼지 유체를 제공하도록 구성된 인젝터 퍼지 채널인 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 침전 방지 수단은 전기 가열 배선인 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 공정 가스 덕트는 인젝터 노즐의 하류에서 공정 가스 덕트의 내부 표면에 배치된 부식 방지 라이너를 갖는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 부식 방지 라이너는 공정 가스 덕트의 내부 표면과 부식 방지 라이너 사이에 틈을 두고 인젝터 노즐의 하류에서 공정 가스 덕트의 내부 표면에 인접하여 공정 가스 덕트 내에 배치되며, 이로써 덕트 퍼지 유체가 부식 방지 라이너와 공정 가스 덕트 사이에 있도록 허용하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 부식 방지 라이너는 공정 가스 덕트의 내부 표면과 부식 방지 라이너 사이에 0.2-50mm의 틈을 두고 인젝터 노즐의 하류에서 공정 가스 덕트의 내부 표면에 인접하여 공정 가스 덕트 내에 배치되며, 이로써 덕트 퍼지 유체가 부식 방지 라이너와 공정 가스 덕트 사이에 있도록 허용하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 부식 방지 라이너와 공정 가스 덕트 사이의 실링 및 부식 방지 라이너와 공정 가스 덕트 사이의 틈으로 유체를 퍼지하도록 구성된 인젝터 노즐 하류의 공정 가스 덕트와 덕트 퍼지 유체의 연결을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 덕트 퍼지 유체 소비가 미리 설정된 값을 초과하는 경우 알람 출력을 제공하도록 구성된 덕트 퍼지 유체 소비 모니터링 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 인젝터 노즐의 하류에서 공정 가스 덕트 내에 배치된 적어도 하나의 유체 혼합기 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 인젝터 파이프 및 복수의 인젝터 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 공정 가스 덕트 및 복수의 인젝터 파이프 및 인젝터 노즐; 인젝터 노즐 상류의 공통 공정 가스 덕트 및 각 인젝터 노즐 하류의 복수의 공정 가스 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 할로겐화물 제거 세척 시스템.
- 수소화처리 공정에서 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 할로겐화물 제거 세척 시스템의 사용.
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