KR20050016286A - 중유의 기체화 방법 - Google Patents

중유의 기체화 방법

Info

Publication number
KR20050016286A
KR20050016286A KR10-2004-7006325A KR20047006325A KR20050016286A KR 20050016286 A KR20050016286 A KR 20050016286A KR 20047006325 A KR20047006325 A KR 20047006325A KR 20050016286 A KR20050016286 A KR 20050016286A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gasifier
water
high viscosity
feed
feedstock
Prior art date
Application number
KR10-2004-7006325A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100942790B1 (ko
Inventor
제이.스텔라치오 로버트
이.브루커 도날드
씨.챈 헨리
Original Assignee
텍사코 디벨롭먼트 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 텍사코 디벨롭먼트 코포레이션 filed Critical 텍사코 디벨롭먼트 코포레이션
Priority to KR1020047006325A priority Critical patent/KR100942790B1/ko
Publication of KR20050016286A publication Critical patent/KR20050016286A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100942790B1 publication Critical patent/KR100942790B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

본 발명은 고점도 탄화수소 물질을 합성 기체로 전환하기 위하여 기체화 장치로 공급하는 방법에 관한 것이다. 공급원료, 수증기 산소, 및 재순환 기체화 시스템 물 모두는 중앙 원통형 도관(4) 및 서로 방사형으로 거리를 두고 배치된 이차 원통형 도관(6), 삼차 원통형 도관(8) 및 외부 원통형 도관(10)을 포함하는 4개 스트림 공급물 공급장치(2)를 통하여 기체화 장치에 공급된다. 이와 같은 배열은 중앙 통로(12), 및 일차 환형 동축 동심 환형 통로(14), 이차 환형 동축 동심 환형 통로(16), 및 외부 환형 동축 동심 환형 통로(18)를 제공한다. 각 도관의 업스트림 말단들은 물질을 주입하기 위한 테두리진 주입구 노즐(20)을 갖는다. 이와 같은 설계에서 예외적으로 무거운 공급물의 우수한 전환 효율을 제공하기 위하여 공급원료는 두 개의 산소 스트림 사이에 샌드위치된다. 공급물 공급장치(2)의 중앙 레이아웃(12) 하부의 추가 스트림은 재순환 물의 유동 통로를 제공한다.

Description

중유의 기체화 방법{PROCESS FOR THE GASIFICATION OF HEAVY OIL}
본 발명은 고점도의 액체상 탄화수소 물질을 합성기체(synthesis gas)로 전환하기 위하여 기체화 장치에 공급하는 방법에 관한 것이다.
탄화수소 물질을 합성기체로 기체화하는 방법 및 이점들이 산업 전반에 걸쳐 일반적으로 잘 알려져 있다. 고온의 기체화 방법에 있어서, 합성기체는 천연기체와 같은 기체상 가연성 연료, 액체상 가연성 연료, 및 석탄, 잔류 석유(residual petroleum), 목재(wood), 역청사(tar sand), 혈암유(shale oil), 및 도시, 농촌 또는 산업 폐기물과 같은 고체상 가연성 유기연료로부터 일반적으로 생성된다. 이와 같은 기체상, 액체상 또는 고체상 가연성 유기연료들은 기체화 장치에서 공기, 농축공기(enriched air), 또는 거의 순수한 산소와 같은 산소 함유 기체, 및 온도 조절제(modifier)와 반응하여 합성기체를 수득한다.
기체화 반응기의 반응 구역에서, 내용물은 일반적으로 약 1,700℉(930℃) 내지 약 3,000℉(1650℃), 및 보다 일반적으로는 약 2,000℉(1100℃) 내지 약 2,800℉(1540℃)의 온도에 도달할 것이다. 압력은 일반적으로 약 1 기압(100 KPa) 내지 약 250 기압(25,000 KPa), 보다 일반적으로는 약 15 기압(1500 KPa) 내지 약 150 기압(15000 KPa)일 것이다.
일반적인 기체화 방법에 있어서, 합성기체는 수소(H2), 일산화탄소(CO), 및 물(H2O), 이산화탄소(CO2), 황화카보닐(COS), 황화수소(H2S), 질소(N 2) 및 아르곤(Ar)과 같은 적은 양의 불순물을 실질적으로 포함할 것이다. 합성 기체를 냉각시키고, 특히 회분 및/또는 슬래그 및 기체화 장치의 반응 구역에서 배출되는 미세 탄소 그을음(soot)과 같은 어떠한 고형물질들을 제거하기 위하여, 상기 기체화 장치의 반응 구역 하부에 위치한 급랭 드럼(quench drum)이 사용된다. 급랭 드럼에 있어서, 합성 기체는 물웅덩이(pool)를 통과하여 물 레벨수준측정기(level) 상부의 배출 노즐(outlet nozzle)을 통하여 급랭 드럼을 빠져나간다. 고형 입자들은 드럼 바닥면에 침전되고, 제거된다. 한편, 급냉수(quench water)는 드럼의 일정한 액체 레벨을 유지하도록 급랭 드럼에 계속적으로 공급 및 제거된다.
합성 기체는 다운스트림 공정에 사용되기 이전에 특히, H2S, COS 및 CO2와 같은 불순물을 제거하거나 또는 양을 실질적으로 감소시키기 위하여 일반적으로 처리된다. 합성 기체는 정제용 수소의 제조, 화학 제조용 일산화탄소의 제조, 또는 전기 생산을 위한 연소 터빈용 연료기체 제조와 같은 여러 유용한 방법들에 사용되기 위하여 제조된다.
일반적으로, 공급물(feed)이 무거울수록, 수소에 대한 탄소 비율이 높아진다. 높은 C/H 비율은 낮은 C/H 비율의 공급물이 기체화되는 경우보다 기체화 장치의 반응 구역 온도가 보다 고온이 될 것이라는 것을 의미한다. 결국, 기체화장치의 반응 구역 온도를 알맞게 조절하기 위하여 일반적으로 수증기, 물 또는 이산화탄소와 같은 불활성 기체등의 온도 조절제의 사용이 요구된다. 물은 일반적으로 고체상 원료에 대하여 담체(carrier) 및 온도 조절제의 구실을 한다. 또한, 물은 액체상 탄화수소 연료와 일반적으로 혼합된다. 또한, 수증기는 공급물, 자유 산소 함유 기체 스트림, 또는 이들 모두와 혼합되어 기체화 장치로 공급될 수 있다.
일반적으로, 기체화 장치의 급랭 드럼으로부터 제거되는 급냉수의 일부는 다운스트림 유닛에서 처리된 후 공급물과 혼합되어 기체화장치로 재순환된다. 대부분의 경우, 급냉수를 공급물과 혼합하는 것은 어떠한 문제도 야기하지 않는다. 그러나, 액체상 공급원료가 너무 무거워 이들의 점도를 펌핑가능한 수준까지 낮추어 유지시키기 위하여 가열시킬 필요가 있을 경우, 공급원료와 급냉수를 혼합하는 것이 더 이상 효과적이지는 않다.
또한, 점도는 기체화 장치에서 공급원료의 전환(conversion)에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 일반적으로, 미세 입자를 반응기에 분사하기 위하여 공급물을 세분화(atomize)하는 것이 바람직하다. 입자가 보다 미세할수록 전환율이 보다 높아질 것이다. 그럼에도 불구하고, 높은 점도를 갖는 물질들을 세분화하는 것은 어려운 일이며, 물을 첨가하면 비균질 혼합물을 생성시킬 수 있다. 결국, 고점도의 공급원료와 물을 혼합하는 것은 혼합이 잘못될 경우 기체화 장치의 전환반응에 악영향을 끼칠 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 고점도의 액체상 탄화수소 물질을 합성기체로 전환하기 위하여 기체화장치에 공급하는 방법에 관한 것이다. 공급원료, 수증기, 산소 함유 기체 및 재순환 급냉수 모두는 4개 스트림 공급물 공급장치(injector)를 통하여 기체화 장치로 공급된다. 이와 같은 설계에서 예외적으로 무거운 공급물의 우수한 세분화 및 이로 인한 합성 기체로의 우수한 전환을 제공하기 위하여 공급원료는 두 개의 산소 스트림 사이에 샌드위치 된다. 공급물 공급장치의 중앙 베이어닛(bayonet)은 4번째 스트림인 급냉수 재순환에 대한 유동 통로(flow path)를 제공한다. 이와 같은 배치는 점도를 증가시키고 기체화 장치의 보다 낮은 전환 효율을 유발시키는 공급원료의 혼합 및 냉각을 방지한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 기체화 장치에서 사용되는 4개 스트림 공급물 공급장치의 개략도를 도시하고 있다.
본 발명은 고 점도의 액체상 탄화수소 공급원료의 신규한 부분 산화 또는 기체화 방법에 관한 것이다. 정의에 의하면, 기체화장치, 부분 산화 반응기, 또는 기체화장치는 공급원료의 부분 산화가 일어나서 공급원료를 합성 기체로 전환하는 반응기를 기술하기 위하여 상호 교환적으로 사용된다. 부분 산화 반응기들은 본 기술분야에 잘 알려져 있으며, 또한, 부분 산화 반응 조건들도 잘 알려져 있다. 예를 들면, 이들은 본 명세서에 참조문헌으로 모두 포함된 미합중국 특허 제 4,328,006호, 제4,959,080호 및 제5,281,243호 등에 기술되어 있다. 기체화 장치의 공급원료는 기체화 장치에서 공기, 농축 공기, 또는 거의 순수한 산소와 같은 산소 함유 기체, 및 물 또는 수증기와 같은 온도 조절제와 반응하여 합성 기체를 생성한다. 공급원료의 탄소를 주로 일산화탄소와 수소 기체로 부분 산화시키기 위하여 산소가 사용된다. 기체화 장치 내부의 온도를 조절하기 위하여 온도 조절제가 사용된다. 산소 및 온도 조절제 모두 합성 기체의 조성에 영향을 줄 수 있지만, 기체화 장치의 조절은 본 발명의 범위 밖에 있다.
부분 산화 반응은 완전 산화 반응시 발생되는 물 및 이산화탄소 대신에 수소 및 일산화탄소(합성 기체(synthesis gas 또는 syngas))를 생성시키기 위하여 탄화수소 공급원료와 함께 제한된 양의 산소를 사용한다. 이와 같은 반응은 직쇄 탄화수소에 대하여는 하기 반응식 (1)으로 나타낸다:
(1) ((n+2)/2)O2+CH3(CH2)nCH3 ⇔ (N+3)H2+(N+2)CO
실제적으로, 이와 같은 반응은 기재된 대로 실행하기 어렵다. 물 기체 전환 반응(2)을 통한 일부의 물 및 이산화탄소 생성이 언제나 존재할 것이다:
(2) H2O+CO ⇔ H2+CO2
이와 같은 반응은 가역적인 반응이다. 즉, 진행 정도가 온도 및 압력 조건에 의존한다. 합성 기체의 제조에는 고온 및 저압이 선호된다.
부분 산화 반응은 바람직한 양의 탄소 함유 공급원료를 합성기체로 전환시키기에 충분한 반응 조건하에서 수행된다. 반응 온도는 일반적으로 약 1,700℉(930℃) 내지 약 3,000℉(1650℃), 및 보다 일반적으로는 약 2,000℉(1100℃) 내지 약 2,800℉(1540℃)이다. 압력은 일반적으로 약 1 기압(100 KPa) 내지 약 250 기압(25,000 KPa), 보다 일반적으로는 약 15 기압(1500 KPa) 내지 약 150 기압(15000 KPa)이다.
합성 기체 생성물 조성은 공급원료의 조성 및 반응 조건에 따라 다양할 것이다. 합성 기체는 일반적으로 CO, H2, 수증기, CO2, H2S, COS, CH 4, NH3, N2, 일부의 Ar, 및 만일 부분 산화 반응기의 공급물에 충분히 높은 농도로 존재한다면, 일반적으로 중유 필드(fields)에서 발견되는, 철, 니켈 및 바나듐과 같은 용이하게 산화되지 않은 휘발성 금속들을 포함한다.
본 발명에 사용된 것과 같은 회분 함유 공급원료는 종종 거친 슬래그(coarse slag) 및 숯, 미세 탄소 입자, 및 무기 회분과 같은 기타 물질들을 포함하는 비-기체성 부산물을 생성한다. 상기 거친 슬래그 및 무기 회분은 종종 철, 니켈, 소듐, 바나듐, 포타슘, 알루미늄, 칼슘, 실리콘, 및 이와 같은 금속들의 산화물 및 황화물과 같은 금속들로 구성된다.
부분 산화 반응기에서 제조된 거친 슬래그는 일반적으로 기체화 장치의 급랭 구획으로부터 주조형태로 합성 기체로부터 제거된다. 기체화 장치의 급랭 구획에서, 기체화 반응의 합성 기체 생성물은 기체화 장치 바로 아래에 위치한 급랭 챔버의 급냉수 웅덩이에 통과되어 냉각된다. 슬래그는 상기 급랭 챔버에서 냉각 및 회수되며, 이로부터 슬래그 및 급랭 챔버에 축적되는 기타 미세 물질들이 락호퍼(lockhopper) 또는 기타 적당한 수단을 사용하여 기체화 공정으로부터 방출될 수 있다. 추가의 공정을 수행하기 이전에 미립자들을 추가로 제거하기 위하여 수용성 집진기(scrubber)에 급랭 챔버를 빠져나가는 합성 기체를 통과시킨다. 기체화 장치의 급랭 챔버내 급냉수의 수준을 일정하게 유지하기 위하여 급랭 챔버에 급냉수를 계속적으로 제거 및 첨가한다.
본 발명에 있어서, 미합중국 특허 제4,525,175호에 기술된 것과 같은 기체화 장치에 사용되는 4개 스트림 공급물 공급장치는 고점도의 액체상 공급원료를 처리하기 위하여 사용된다. 도 1에 4개 스트림 공급물 공급장치 팁(tip)이 도시되어 있다. 공급물 공급장치(2)는 중앙의 원통형 도관(4) 및 서로 방사형으로 거리를 두고 배치된 이차 원통형 도관(6), 삼차 원통형 도관(8) 및 외부 원통형 도관(10)을 포함한다. 이와 같은 배열은 중앙 통로(12), 및 일차 환형 동축 동심 환형 통로(14), 이차 환형 동축 동심 환형 통로(16), 및 외부 환형 동축 동심 환형 통로(18)를 제공한다. 도관들은 공급물 공급장치의 중앙 세로축과 같은 축을 갖는다. 모든 도관 및 환형 통로들은 업스트림 말단에서 폐쇄되어 있고, 다운스트림 말단에서 개방되어 있다. 각 도관의 업스트림 말단들은 물질을 주입하기 위한 테두리진 주입구 노즐(20)을 갖는다. 중심 도관의 내부 및 외부 지름은 공급물 공급장치의 다운스트림 말단에 가까울수록 감소되어 원뿔형 노즐을 형성한다. 이것이 일반적으로 본 발명에서 사용될 수 있는 4개 스트림 공급물 공급장치의 표본이다. 고점도 공급원료의 부분 산화반응에 사용하기 위하여 어떠한 4개 스트림 공급물 공급장치를 사용하는 것도 본 발명의 범위내에 있다.
공급물 공급장치 어셈블리는 예를 들면, 미합중국 특허 제3,544,291호에 개시된 것과 같이 기체화 장치의 상부 주입 포트(port)를 통하여 아랫방향으로 삽입된다. 공급물 공급장치는 반응 구역으로 직접 방출하는 다운스트림 말단을 갖는 기체화 장치의 중심 세로축을 따라 연장된다. 기체화 장치로 공급되는 반응 공급물 스트림의 상대 비율은 연료에 존재하는 탄소의 실질적인 부분, 예를 들면 약 90중량% 이상을 탄소 산화물로 전환시키고; 내생 반응 구역 온도를 1,700℉(930℃) 내지 약 3,000℉(1650℃), 및 보다 일반적으로는 약 2,000℉(1100℃) 내지 약 2,800℉(1540℃)으로 유지하기 위하여 조심스럽게 조절된다. 4개 스트림 공급물 공급장치 어셈블리로 공급되는 반응물은 공기, 농축 공기 또는 거의 순수한 산소와 같은 산소 함유 기체, 수증기 및/또는 물, 바람직하게는 기체화 시스템으로부터 재순환된 물과 같은 온도 조절제, 및 고점도 액체상 탄화수소 공급원료이다. 수증기 또는 보일러 공급수와 선택적으로 혼합된 산소-함유 기체는 공급물 공급장치의 이차 도관(6) 및 외부 도관(10), 즉 일차 환형 동축 동심 환형 통로(14) 및 외부 환형 동축 동심 환형 통로(18)로 향한다. 고점도 액체상 탄화수소 공급원료는 공급물 공급장치의 삼차 도관(8), 즉, 이차 환형 동축 동심 환형 통로(16)를 통하여 공급물 공급장치로 공급된다. 물 온도 조절제, 바람직하게는 기체화 장치로부터의 탄소 그을음을 포함하는 재순환 기체화 시스템 물은 공급물 공급장치의 중심 원통형 도관(4)을 통하여 공급장치의 중심 통로(12)로 공급된다.
정의에 의하면, 고점도 액체상 탄화수소는 산업계에 알려진 다수의 중유(heavy oils)중 어떠한 하나이다. 알려진 중유 그룹은 특히, 버진 크루드(virgin crude), 석유 증류 및 크래킹 잔여물(residua from petroleum distillation and cracking), 석유 증류물(petroleum distillate), 환원 크루드(reduced crude), 홀 크루드(whole crude), 아스팔트(asphalt), 콜타르(coal tar), 석탄 유래 오일(coal derived oil), 혈암유(shale oil), 역청사유(tar sand oil), 용매 탈아스팔트 기부물(solvent deasphalting bottoms) 및 이의 혼합물로 이루어진다. 일반적으로, 이와 같은 중유들은 높은 황 및 질소 성분 농도를 가지며, 이들은 일반적으로 고농도의 니켈, 철, 및 바나듐 함유 회분을 포함한다. 또한, 일부의 공급물들은 실리콘 및 알루미나 물질들로 이루어진 촉매 미립자를 포함할 수 있다. 본 발명의 공급원료는 때때로 "배럴 기부(bottom of the barrel)" 탄화수소라고 불리며, 정제 원유의 가장 두껍고 가장 무거운 성분들로 되려는 이들의 경향 때문에 위와 같이 불려진다.
공급물의 회분은 촉매 미립자(이전 가공 조작으로부터 및 액체상 촉매 크래킹 유닛(FCCU)으로부터 생성된 것과 같은) 이외에도, 니켈, 철 및 바나듐으로 구성된다. 이와 같은 성분들의 조합은 정상적인 조작과정중에 기체화 장치로부터 급랭 드럼으로 용이하게 유동하지 않는 거칠고 점착성인 슬래그들로 기체화 장치를 마침내 막히게 하는 회분을 생성한다.
일반적으로, 본 발명에 사용되는 회분 함유 공급원료는 기체화 장치에 공급되기 전에 유동화제(fluxing agent)와 혼합된다. 유동화제는 기체화반응중 공급물내 회분의 유동성을 향상시키기 위하여 요구된다. 이는 정상적인 조작과정중에 슬래그가 기체화 장치로부터 유동하도록 슬래그의 액체 행동양식을 변형시키는 부가의 성분들을 제공한다. 유동화제는 일반적으로 칼슘산화물 및 FCCU 촉매 미립자의 혼합물로부터 제조되고, 운반제(carrying agent)(바람직하게는 커터 스탁(cutter stock)으로 작용할 수 있고, FCC 디켄트 오일(FCC decant oil)과 같이 추가로 공급원료의 점도를 감소시킬 수 있는 것)와 함께 액체상 슬러리 형태로 공급원료에 공급된다.
본 발명의 모든 공급원료들은 펌핑에 적당한 점도를 공급원료가 유지하도록 가열이 필요한 일반적으로 높은 점도를 공유하고 있다. 예를 들면, 기체화 장치로 공급되는 정상적으로 낮은 점도를 갖는 진공 잔여오일은 공급물 공급장치로 공급되기 전에 일반적으로 480℉까지 가열된다. 이와 같은 온도에서 공급물의 점도는 바람직하게는 20 센티푸아즈(centipoise) 이하이며, 이 값은 충분한 펌핑을 위한 한계값 이하이다. 본 발명의 고점도 공급원료는 약 480℉(249℃)의 정상 공급물 온도에서 600 센티푸아즈 이상의 점도를 일반적으로 갖는다. 고점도 공급원료는 자체의 점도를 공급원료를 충분히 펌핑하도록 낮게 유지하고, 공급물 공급장치내 공급원료를 세분화하기 위하여 DOWTHERMTM과 같은 보조 열전달 매체를 사용하여 약 550-600℉(288-316℃) 온도범위까지 가열될 필요가 있다. 공급물 공급장치의 삼차 도관(버너(burner)의 이차 환형 통로)을 통과하는 고점도 액체상 탄화수소 공급원료 스트림의 속도는 약 초당 1.0 내지 100 피트(feet), 바람직하게는 약 초당 25 내지 75 피트이다.
본 발명이 취급하도록 설계된 고점도 공급원료 때문에 물 조절제는 기체화 장치로 공급되기 전에 공급원료와 혼합될 수 없다. 물 조절제를 고점도 공급원료와 혼합하면 공급원료의 온도가 감소하고, 이로서 점도가 증가하고, 고점도 공급원료의 가공을 방해한다. 여전히 기체화 장치로 물이 공급되고 있지만, 공급원료를 냉각시키지 않기 위하여 공급원료와 분리되어 공급된다. 이는 본 발명에서 4개 스트림 공급물 공급장치의 중앙 도관을 통하여 물 조절제를 공급하는 이유이다. 4개 스트림 공급물 공급 장치의 중앙 도관을 통하여 공급되는 물 조절제의 속도는 약 초당 10 내지 120 피트, 바람직하게는 초당 20 내지 60 피트이다.
선택적으로 추가 온도 조절제로서 수증기와 혼합된 산소 함유 기체는 버너의 이차 및 외부 도관, 즉, 일차 및 외부 환형 동축 동심 환형 통로로 향한다. 산소 함유 기체는 버너의 삼차 도관, 즉 이차 환형 동축 동심 환형 통로를 통하여 버너에 공급되는 고점도 액체상 탄화수소의 어느 한쪽 표면으로 공급된다. 이는 산소 함유 기체 스트림이 환형 탄화수소 공급원료 스트림의 전단(shearing)을 제공하고, 이로써 공급원료 스트림의 일부 세분화를 제공하도록 한다. 4개 스트림 버너의 일차 및 외부 환형 통로를 통과하는 산소 함유 기체 스트림(온도 조절제로서 수증기와 혼합되거나 혼합되지 않은)의 속도는 음속에 대하여 약 초당 50 피트, 바람직하게는 약 초당 150 내지 750 피트이다.
4개 스트림 공급물 공급장치의 사용은 본 발명에서 필수적이다. 두 개의 산소 스트림 사이로 탄화수소 스트림을 샌드위치시키는 배치는 증가된 세분화 및 공급원료와 산소 함유 기체와의 우수한 혼합을 제공함으로써 이와 같은 무거운 공급물과의 보다 우수한 전환 효율을 제공한다. 공급물 공급 장치의 중앙 도관 하부로 물, 바람직하게는 재순환 그을음 함유 물을 전송하는 것은 공급원료의 온도를 뜨겁게 유지하게 하며, 점도를 감소시키고 낮은 전환 효율을 유발시킬 수 있는 공급원료와 물과의 혼합 및 냉각을 방지한다.
전술한 내용에 대하여, 당업자는 본 발명이 물 스트림을 기체화 장치의 상부에 장착된 4개 스트림 공급물 공급장치의 중앙 도관을 통하여 통과시키는 단계-상기 공급물 공급장치가 방사형으로 거리를 두고 배치된 동심원 중앙, 이차, 삼차 및 외부 원통형 도관을 포함하고, 상기 도관들은 방출을 위해 이들의 다운스트림 출구 오리피스에서 개방됨-; 동시에 고점도 탄화수소 공급물 스트림을 삼차 원통형 도관을 통하여 통과시키는 단계; 동시에 온도 조절제와 선택적으로 혼합된 자유 산소 함유 기체 스트림을 이차 및 외부 원통형 도관으로 통과시키는 단계; 외부 도관 출구 오리피스(orifice) 도달전, 도달후, 또는 이로부터의 다운스트림에서 상기 스트림들을 혼합하는 단계; 및 기체화 장치의 반응 구역에서 혼합물을 반응시키는 단계를 포함하는 고점도 탄화수소 공급물 스트림의 부분 산화 연속 방법을 포함한다는 것을 주지하여야 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 사용된 물은 약 초당 1.0 내지 100 피트의 속도로 이동하는 기체화 장치로부터 발생된 탄소 그을음을 포함하는 재순환 기체화 시스템 물이다. 고점도 탄화수소 공급원료는 버진 크루드(virgin crude), 석유 증류 및 크래킹 잔여물(residua from petroleum distillation and cracking), 석유 증류물(petroleum distillate), 환원 크루드(reduced crude), 홀 크루드(whole crude), 아스팔트(asphalt), 콜타르(coal tar), 석탄 유래 오일(coal derived oil), 혈암유(shale oil), 역청사유(tar sand oil), 용매 탈아스팔트 기부물(solvent deasphalting bottoms) 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 고점도 탄화수소 공급원료는 약 480℉(249℃) 온도에서 600 센티푸아즈 이상의 점도를 일반적으로 갖는다. 고점도 탄화수소 공급원료는 약 550℉(288℃) 내지 600℉(316℃) 온도에서 공급물 공급장치로 공급되고, 약 초당 10 내지 100 피트, 바람직하게는 약 초당 25 내지 75 피트의 속도로 공급물 공급장치를 통하여 이동한다. 자유 산소 함유 기체는 공기, 농축 공기, 및 온도 조절제로서 수증기, 물 또는 불활성 기체와 선택적으로 혼합된 거의 순수한 산소로 이루어진 군에서 선택된다. 공급물 공급장치의 일차 및 외부 환형 통로를 통과하는 산소 함유 기체의 속도는 일반적으로 음속에 대하여 초당 50 피트, 바람직하게는 약 초당 150 내지 750 피트이다.
기체화 장치의 반응 구역은 일반적으로 약 1,700℉(930℃) 내지 약 3,000℉(1650℃), 바람직하게는 약 2,000℉(1100℃) 내지 약 2,800℉(1540℃)의 온도를 갖는다. 기체화 압력은 일반적으로 약 1 기압(100 KPa) 내지 약 250 기압(25,000 KPa), 바람직하게는 약 15 기압(1500 KPa) 내지 약 150 기압(15000 KPa)이다.
본 발명의 방법들이 바람직한 실시예들로 기술되어 있지만, 본 발명의 개념 및 범위에서 벗어나지 않으면서 본 명세서에 기술된 방법에 다양한 변형들이 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 이와 같은 당업자에게 자명한 모든 유사 치환 및 변형들은 하기 청구범위에서 청구된 바와 같이 본 발명의 범위 및 개념안에 포함될 것이다.

Claims (15)

  1. (1) 기체화 장치의 상부에 장착된 4개 스트림 공급물 공급장치의 중앙 도관을 통하여 물 스트림을 통과시키는 단계-상기 공급물 공급장치가 방사형으로 거리를 두고 배치된 동심원 중앙, 이차, 삼차 및 외부 원통형 도관을 포함하고, 상기 도관들은 방출을 위해 이들의 다운스트림 출구 오리피스에서 개방됨-;
    (2) 삼차 원통형 도관을 통하여 고점도 탄화수소 공급물 스트림을 동시에 통과시키는 단계;
    (3) 이차 및 외부 원통형 도관을 통하여 온도 조절제와 선택적으로 혼합된 자유 산소 함유 기체 스트림을 동시에 통과시키는 단계;
    (4) 외부 도관 출구 오리피스(orifice) 도달전, 도달후, 또는 이로부터의 다운스트림에서 (1), (2) 및 (3) 단계의 스트림들을 혼합하는 단계; 및
    (5) 기체화 장치의 반응 구역에서 (4) 단계의 혼합물을 반응시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고점도 탄화수소 공급물 스트림의 부분 산화 연속 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 물이 기체화 장치로부터 생성된 탄소 그을음을 포함한 재순환 기체화 시스템 물인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공급물 공급장치의 물 속도가 약 초당 1,0 내지 120 피트인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고점도 탄화수소 공급원료가 버진 크루드(virgin crude), 석유 증류 및 크래킹 잔여물(residua from petroleum distillation and cracking), 석유 증류물(petroleum distillate), 환원 크루드(reduced crude), 홀 크루드(whole crude), 아스팔트(asphalt), 콜타르(coal tar), 석탄 유래 오일(coal derived oil), 혈암유(shale oil), 역청사유(tar sand oil), 용매 탈아스팔트 기부물(solvent deasphalting bottoms) 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고점도 탄화수소 공급원료가 480℉(249℃) 온도에서 약 600 센티푸아즈(centipoise) 이상의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 고점도 탄화수소 공급원료가 약 550℉(288℃) 내지 600℉(316℃) 온도에서 기체화 장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 공급물 공급장치에서 고점도 탄화수소 공급원료의 속도가 약 초당 10 내지 120 피트인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고점도 탄화수소 공급원료의 속도가 약 초당 25 내지 75 피트인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 자유 산소 함유 기체가 공기, 농축 공기, 및 거의 순수한 산소로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 온도 조절제가 수증기, 물이거나 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 일차 및 외부 환형 통로를 통과하는 산소 함유 기체의 속도가 음속에 대하여 약 초당 50 피트인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 일차 및 외부 환형 통로를 통과하는 산소 함유 기체의 속도가 약 초당 150 내지 750 피트인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기체화 장치의 반응 구역 조건이 온도가 약 1,700℉(930℃) 내지 약 3,000℉(1650℃)이고, 압력이 약 1 기압(100 KPa) 내지 약 250 기압(25,000 KPa)인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기체화 장치의 온도가 약 2,000℉(1100℃) 내지 약 2,800℉(1540℃)인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 기체화 장치의 압력이 약 15 기압(1500 KPa) 내지 약 150 기압(15000 KPa)인 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020047006325A 2001-11-02 2002-08-06 중유의 기체화 방법 KR100942790B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020047006325A KR100942790B1 (ko) 2001-11-02 2002-08-06 중유의 기체화 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/002,510 2001-11-02
KR1020047006325A KR100942790B1 (ko) 2001-11-02 2002-08-06 중유의 기체화 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050016286A true KR20050016286A (ko) 2005-02-21
KR100942790B1 KR100942790B1 (ko) 2010-02-18

Family

ID=41783284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047006325A KR100942790B1 (ko) 2001-11-02 2002-08-06 중유의 기체화 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100942790B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101123384B1 (ko) * 2009-11-16 2012-03-23 한국에너지기술연구원 오일 분산성 나노첨가제를 이용한 중질유의 가스화 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4525175A (en) * 1983-05-31 1985-06-25 Texaco Inc. High turn down burner for partial oxidation of slurries of solid fuel
US5087271A (en) * 1990-11-19 1992-02-11 Texaco Inc. Partial oxidation process
US5401282A (en) * 1993-06-17 1995-03-28 Texaco Inc. Partial oxidation process for producing a stream of hot purified gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101123384B1 (ko) * 2009-11-16 2012-03-23 한국에너지기술연구원 오일 분산성 나노첨가제를 이용한 중질유의 가스화 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100942790B1 (ko) 2010-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2002323043B2 (en) Process for gasification of heavy oil
AU2002323043A1 (en) Process for gasification of heavy oil
US4443228A (en) Partial oxidation burner
US4353712A (en) Start-up method for partial oxidation process
US3544291A (en) Coal gasification process
US4491456A (en) Partial oxidation process
JP2640979B2 (ja) 液体もしくは固体および／または気体の炭火水素含有燃料の部分酸化方法
EP0027280B1 (en) Process and apparatus for the conversion of agglomerating hydrocarbonaceous solid material to a more valuable gaseous product
US4400180A (en) Partial oxidation process
US4394137A (en) Partial oxidation process
US4666397A (en) Fluid cooled burner
US4490156A (en) Partial oxidation system
US4400179A (en) Partial oxidation high turndown apparatus
US4392869A (en) High turndown partial oxidation process
US4351647A (en) Partial oxidation process
US4351645A (en) Partial oxidation burner apparatus
EP0290450A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR VAPORIZING CARBONATED MATERIALS.
US4007019A (en) Production of clean synthesis or fuel gas
US4547203A (en) Partial oxidation process
JPH02239101A (ja) 合成ガスの製造法
US4479810A (en) Partial oxidation system
US4007018A (en) Production of clean synthesis or fuel gas
US4647294A (en) Partial oxidation apparatus
US11524894B2 (en) Thermal integration in synthesis gas production by partial oxidation
KR100942790B1 (ko) 중유의 기체화 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130125

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140127

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150127

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160125

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee