KR20070116074A

KR20070116074A - 폐유로부터 윤활 기유를 생성하는 방법

Info

Publication number: KR20070116074A
Application number: KR20077022815A
Authority: KR
Inventors: 마틴 알 맥도날드
Original assignee: 아리 테크놀러지즈, 엘엘씨
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-12-06
Also published as: US20150129412A1; US20090223862A1; JP2008533240A; CN101171325A; EP1866390A2; US20110278151A1; IL185756A0; RU2007137007A; US8366912B1; WO2006096396A3; CA2600328A1; WO2006096396A2; US20170283734A1; MX2007011038A; SG193857A1; SG160372A1; BRPI0607478A2; US8936718B2; SG10201704568VA

Abstract

본 발명은 윤활 폐유 혼합물로부터 기유 범위의 성분을 분리한 후, 윤활 폐유 혼합물로부터 회수된 기유로부터 고품질 기유 성분과 저품질 기유 성분을 분리하고, 그 다음 상품성을 갖는 기유를 생성하도록 저품질 기유 조성믈을 처리함으로써 윤활 폐유로부터 기유를 회수하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에 의해 윤활 폐유로부터 생성된 총 기유는 윤활 폐유로부터의 기유 분리만을 사용하는 기존 방법 또는 생성물 기유를 생성하도록 윤활 폐유 혼합물로부터 회수된 기유를 처리하는 것만을 사용하는 방법에 의해 생성 가능한 양보다 많다.

Description

폐유로부터 윤활 기유를 생성하는 방법{METHOD FOR PRODUCING BASE LUBRICATING OIL FROM WASTE OIL}

본 발명은 폐유(waste oil)의 다른 성분으로부터 기유(base oil) 범위의 성분을 분리한 후, 저품질 기유 성분로부터 고품질 기유 성분을 분리하여 상품성을 갖는 고품질의 제1 등급 기유와 저품질의 제2 기유 스트림을 생성하고, 그 다음에 저품질 기유 스트림을 처리하여 상품성을 갖는 제2 등급 기유 생성물을 생성하는 것을 포함하는 방법에 의해 폐유로부터 상품성을 갖는 기유를 생성하는 것에 관한 것이다. 이 방법에 의해 폐유로부터 생성되는 고품질 기유 분획과 제1 생성물 및 제2 생성물의 총 기유 생산량은 기존 방법에 의해 생성 가능한 양보다 많다.

본 발명은 폐유의 다양한 물리적 오염물 및 다른 탄화수소 부분에서 비등점이 통상 500 내지 1100 ℉인 윤활 서비스에 적합한 기유 성분(기유 분획), 전형적으로는 광유의 적어도 일부분을 분리하는 단계와, 기유 분획에서 미립자, 불포화 화합물, 극성 화합물 및 방향족 화합물을 함유하는 것과 같은 저품질 분자의 일부를 분리하여 상품성을 갖는 고품질의 제1 기유 스트림과, 저품질 분자가 농축되어 있는 스트림을 생성하는 단계, 그리고 그 후 황, 산소, 질소, 염소 성분 등을 제거하고, 분자를 보다 충분히 포화시킴으로써 기유 스트림을 더욱 처리하여 미립자, 불포화 화합물, 극성 화합물 및 방향족 화합물을 함유하는 성분을 고품질 분자로 적어도 부분적으로 전환하고, 이에 의해 상품성을 갖는 품질의 제2 기유 스트림을 생성하는 단계를 포함하는, 폐유를 정제하여 기유 및 다른 유용한 생성물을 생성하는 고효율성 방법에 관한 것이다.

해마다 전세계적으로 많은 양의 가공 윤활유(finished lubricating oil)가 생성된다. 가공 윤활유는 기유[베이스 스톡(base stock), 베이스 루브 스톡(base lube stock), 루브 스톡, 루브 오일 등으로도 알려짐], 전형적으로는 18 내지 40개의 탄소 원자를 갖고, 비등점이 500 내지 약 1050 ℉인 광유와, 기유의 특성을 의도된 서비스에 보다 적합하게 향상시키는 화학 첨가제를 결합시키는 것에 의해 생성된다. 사용되는 기유의 품질, 양 및 타입은 생성된 가공 윤활유를 필요로 하는 서비스에 좌우된다.

기유 성분의 품질은 통상적으로 오일의 구성적 및 물리적 특성에 관련된 북수 요인에 의해 결정된다. ASTM(the American Society for Testing and Materails)은 기유의 품질을 테스팅하는 지침으로서 탄화수소 윤활 기유의 특성을 기술한 ASTM D-6074-99 표준 지침을 만들었다. 이와 유사하게, API(the American Petroleum Institute)는 기유의 품질을 정량하고 분류하기 위해 설명서 API 1509, 엔진 오일 라이센싱 및 증명 시스템 설명서(Engine Oil Licensing and Certification Systems Specification)를 준비하였다. 구성적 특성은 기유 분자에 있는 수소 및 탄소 이외의 어떤 오염물들의 존재와 같은 기유의 실제 화학 성분, 기유 분자의 형태 및 구조에 관한 것이다. 물리적 특성은 미리 규정된 방식으로 기유를 테스트할 때의 기유의 성능으로, 점도, 인화점, 휘발성 등과 같은 특성을 포함한다.

API 1509는 현재 기유를 6개의 등급(그룹)으로 명시하였다. 그룹 I, II 및 III는 통상적으로 기유를 그들의 물리적 및 구성적 특징에 따라 분류한다. 그룹 IV, V 및 VI는 통상적으로 기유를 타입별로 분류하며, 합성 오일 등을 포함한다. 폐유로부터 얻어진 광유는 통상적으로 그룹 I, II 또는 III로 분류될 것이다. 이들 그룹은 주로 황의 농도, 포화물의 비율 및 점도 지수에 의해 분류된다.

통상적으로, 기유 및 가공 윤활유는 사용 및/또는 취급에 의해 산화 및 분해물, 물, 연료, 용매, 부동액, 다른 오일, 미세 입자, 및 추가의 생성물 등에 의해 오염되게 된다. 서비스 역시 오일 및/또는 화학 첨가제의 분자 구조에 변화를 초래할 수 있고, 이에 따라 오일의 본래 특성이 변할 수 있다. 이들 오염물 또는 변화는 소망하는 오일의 성능을 감소시킬 수도 있고, 오일을 의도된 서비스에 대해 부적절하게 할 수도 있으며, 처리를 필요로 할 수도 있고 오염되지 않은 새로운 오일에 의한 대체를 필요로 할 수도 있다. 일단 사용하기에 또는 서비스하기에 부적당한 것으로 간주되면, 이들 오염된 오일은 통상적으로 폐유라고 칭한다. 폐유는, 사용되었을 수도 있고 그렇지 않았을 수도 있으며, 통상적으로 엔진, 터빈 및 기어를 위한 윤활제, 유압 유체, 금속 가공 유체, 단열 또는 냉각 유체, 처리 유체 등으로 사용되는 오일을 포함하는 석유나 합성 기유일 수 있다.

폐유는 통상적으로 지역적인 사용지 또는 생산지로부터 폐유를 수집하는 많은 지역적인 폐유 채집자에 의해 수집된다. 수집 과정에서는, 많은 타입의 서비스 를 위해 조제된 매우 다양한 오일이 함께 혼합되어, 상이한 타입 및 품질의 기유, 화학물, 오염물 등으로 이루어진 합성물을 형성한다.

우리들의 석유 자원을 신뢰할 수 있는 방식으로 취급하고 보전하고자 하는 계속해서 증가하는 바램에 있어서, 폐유에 함유된 기유를 회수하기 위해 폐유를 회수하고 재정제하고자 하는 필요성에 새롭게 초점이 맞춰진다. 현재, 수집된 폐유의 대부분은 산업 연료 오일과 결합되어 연소 연료로서 연소된다. 이러한 과정은 많은 양의 오염 물질을 주위 환경에 배출할 뿐만 아니라, 에너지를 낭비하여 수입 오일에 대한 의존에 기여한다. 미국 환경 보호국 및 API를 포함하는, 이러한 문제에 가장 정통한 단체들은 기유를 생성하는 재정제가 폐유를 사용하는 최고 및 최상의 방법이라는 것을 인식하였으며, 업계는 폐유로부터 높은 비율로 기유를 회수하고(고효율성), 기유로부터 고품질의 생성물을 높은 비율로 생성할 수 있는(고품질), 효과적이고, 경제적이며 환경 친화적인 방법을 오랫동안 모색해 왔다.

미국 특허 제5,362,381호, 제5,382,328호 및 제5,885,444호의 열 크랙킹(thermal cracking)과, 미국 특허 제4,101,414호, 제4,342,645호, 제5,306,419호, 제5,814,207호, 제5,980,698호 및 RE 38,366의 증류와, 미국 특허 제6,132,596호의 열분해(pyrolysis), 미국 특허 제5, 143,597호 및 RE 36,922의 코킹(coking) 등을 포함하는 다양한 형태의 처리를 채택하는 여러 처리 방법이 폐유로부터 보다 깨끗한 연소 연료 오일 또는 디젤 오일을 생성하기 위해 제안되었다. 그러나, 연료 오일을 생성하는 것은 폐유를 최고 및 최상으로 사용하는 것이 아니었는데, 그 이유는 원래 폐유로부터 기유를 생성하기 위해 겪는 또는 통합 방법을 통한 강력한 처리 및 에너지가 오일이 연소에 의해 소비될 때 손실되기 때문이다. 또한, 자원 자체도 손실된다. 따라서, 폐유 연소는 절약 및 회수에 대한 궁극적인 목적을 완전히 충족시키지 않는다.

이상적인 재정제 방법은 기유를 높은 비율로 생성하고, 고품질의 생성물, 즉 기유 및 부산물 모두를 생성하며, 환경 친화적이고, 경제적으로 실용적이며, 상업적으로 안정적일 것이다. 폐유를 기유로 재정제하는 여러 방법이 제안되어 왔지만, 현재 그 어떤 방법도 이하에서 설명할 방법만큼 효과적으로 소망하는 목적 전부를 충족시킬 수는 없다.

예컨대, 폐유는 오랫동안 유용한 탄화수소 성분으로부터 오염물을 분리한 후 점토에 의해 처리하기 위해 황산을 사용하여 기유로 재정제되어 왔지만, 이러한 타입의 시설은 불량한 기유 생성물의 품질과, 매우 유독하고 환경적으로 유해한 대량의 산 및 점토 슬러지로 인해 거의 남아있지 않다. 이러한 타입의 방법은 이러한 결점들로 인해 많은 서방 국가에서 사용이 금지되었다.

폐유는 또한 수소 처리(hydrotreating) 또는 수소화정제(hydrofinishing)로 알려진 방법을 사용하여 기유로 재정제되었다. 미국 특허 제4,431,524호, 제4,432,856호, 제4,512,878호, 제4,941,967호, 제5,045,179호 및 제5,447,625호를 포함하는 여러 특허에는 다양한 방법의 유도물이 설명되어 있다. 이 처리 방법은 통상적으로 다른 오염물로부터 기유 분획을 분리하기 위해 몇몇 형태의 증류를 채택하며, 이 증류에 이어 고온 및 고압에서 촉매를 통한 수소에 의한 처리가 후속한다. 이 방법은 몇몇 방향족 화합물 및 불포화 화합물을 포화시키는 데 있어서는 성공적이었지만, 오일의 분자를 충분히 포화시키고 보다 높은 품질을 갖는 기유의 물리적 및 구성적 특정을 달성하기 위해서는 보다 강력한 수소 처리(보다 높은 온도, 압력, 수소 농도, 체류 시간 등)가 요구된다. 공교롭게도, 이러한 강력한 처리 조건은 분자 크랙킹(molecular cracking)을 초래할 수 있고, 그 결과 기유 생산량 손실을 초래하여 생산되는 기유의 양을 감소시킨다. 따라서, 이 방법은 고품질의 생성물(고품질)과 많은 양의 생산량(고효율성) 모두를 달성할 수 없다. 또한, 기유 분획 전부를 수소 처리하는 것은 비용이 많이 들어, 통상 경제적인 한계를 초래한다.

폐유를 기유로 정제하는 다른 방법은 용매 추출(solvent extraction)을 사용한다. 이 방법도 생산량/품질의 상충 관계로 곤란을 겪는다. 미국 특허 제4,021,333호, 제4,071 ,438호, 제4,360,420호, 제6,117,309호, 제6,319,394호, 제6,320,090호 및 제6,712,954호에는 용매 추출이 후속하는 몇몇 형태의 증류를 포함하는 다양한 방법이 설명되어 있다. 미국 특허 제4,302,325호 및 제4,399,025호에는 얻어진 기유 분획에 대한 추출 방법이 설명되어 있다. 이들 방법에서는, 액체/액체 추출을 사용하여 기유 분획으로부터 오염된 기유 분자(극성 화합물, 방향족 화합물, 헤테로 원자, 불포화물)의 일부가 분리된다. 이것은 정제 기유 스트림(라피네이트)과, 몇몇 오염된 분자가 농축되어 있는 추출 오일 스트림(추출물)을 생성한다. 오염된 분자로부터 고품질의 기유를 분리하는 효능은 온도, 처리 속도, 체류 시간, 접촉, 및 오일과 용매에 첨가되는 다른 유체의 존재를 포함하는 여러 변수에 의해 결정된다. 추출 처리에서는, 선택도(추출물과 함께 취한 우수한 기유의 양)와 순도(라피네이트에 남아 있는 오염된 기유 분자의 비율) 사이에 계속적인 상충 관계가 존재한다.

통상적으로 용매 추출 방법은 몇몇 방향족 화합물, 극성 화합물 및 불포화 화합물을 제거할 때 효과적이다. 그러나, 공지의 방법을 사용하여 고품질 표준을 위해 필요한 소망하는 수준의 정제에 도달하기 위해서는, 용매의 선택도를 감소시켜야 하며, 이에 의해 우수한 분자뿐만 아니라 오염된 분자 모두가 용매에 의해 취출된다. 이것은 기유의 생산량을 현저히 감소시킨다. 따라서, 품질과 생산량 사이에는 고유한 상충 관계가 존재하기 때문에, 고품질의 기유를 얻기 위해서는 산출량이 감소될 수 있다(미국 특허 제6,712,954호 참조).

앞서 언급한 바와 같이, 이러한 타입의 공지의 방법은 고품질이나 고생산량을 얻을 수 있으며, 이들 양자를 얻을 수는 없다. 이것은 광범위한 타입 및 품질로 이루어진 폐유 및 오염물의 특성과, 통상 이 방법에서 고유한 품질과 양 사이의 결과적인 상충 관계로 인한 것이다. 또한, 이러한 타입의 대부분의 공지의 방법은 단지 그룹 I 기유만을 생성할 수 있다. 이 방법의 추가의 단점은 폐유의 용매 추출에 의해 생성된 추출물도 중합으로 추정되는 재형성 경향이 있다는 것이다. 이러한 중합은 산에 의해 촉진되는 것으로 생각되고, 염기의 첨가 또는 연료 오일 혹은 다른 안티폴리머(antipolymer) 화학물과의 블렌딩을 통해 감소될 수 있으며, 이에 의해 전체 생산비가 증가된다. 또한, 최종 생성물은 저품질의 기유인데, 이것은 시장 판매가 곤란할 수 있다.

본 발명에 따르면, 폐유로부터 고품질 기유를 고생산량으로 효과적으로 생성하는 방법은 기유 분획을 생성하도록 폐유로부터 기유 성분의 적어도 일부를 분리하고, 기유 분획을 고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림으로 분리하도록 기유 분획을 처리하며, 저품질 기유 스트림의 바람직하지 않은 성분을 제거 또는 개선하도록 저품질 기유 스트림을 처리하여 저품질의 기유 스트림을 상품성을 갖는 품질의 기유 스트림으로 업그레이드하는 것을 포함한다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같이 생성된 고품질 기유 스트림을 바람직하지 않은 성분을 제거하거나 업그레이드하고 포화율을 증가시키도록 더욱 처리하여, 사용 및 그 가치에 있어서 보다 넓은 잠재적인 상품성을 갖는 고도로 정제된 기유를 생성하는, 고도로 정제된 기유 스트림을 생성하는 방법을 포함한다. 고도로 정제된 기유는 백유(white oil) 품질로 이루어질 수 있고, 이에 따라 고품질 또는 특수 윤활유에 사용하는 고품질의 베이스 스톡으로서 적합할 뿐만 아니라 제약 산업 및 식품 가공 산업에서 사용하기에 적합하게 된다.

본 발명은 또한 기유 분획을 생성하도록 폐유로부터 기유 성분의 적어도 일부를 분리하고, 기유를 고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림으로 분리하도록 기유 분획을 처리하며, 고도로 정제된 기유를 형성하기 위해 바람직하지 않은 성분을 제거 또는 업그레이드하도록 고품질 기유 스트림을 처리하는 것을 포함하는, 폐유로부터 고도로 정제된 기유를 효과적으로 생성하는 방법을 포함한다. 고도로 정제된 기유 스트림은 통상적으로 API 1509의 그룹 II 또는 그룹 III 품질이다.

본 발명은 또한, 기유 분획을 생성하도록 폐유로부터 기유 성분의 적어도 일부를 분리하고, 기유 분획을 초고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림으로 분리하도록, 여기에서 설명할 강력한 용매 추출을 사용하여 처리하는 것을 포함하는, 폐유로부터 초고품질의 기유를 효과적으로 생성하는 방법을 포함한다. 이 방법에 의해, 고품질 및 특수 윤활제에서 사용하기에 적절한 API 그룹 III 기유를 생성하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한 적어도 하나의 상부 스트림과 적어도 하나의 저부 스트림을 생성하도록, 적어도 하나의 증류 구역에서 원위치 플래쉬 증류(in-situ flash distillation)에 의해 비등점이 다양한 복수의 성분을 포함하는 액체 스트림을 분리하는 방법으로서, 액체 스트림을 증류 구역에 수용된 가열 액체층 안으로 이송하여 상부 스트림과 저부 스트림을 생성하고, 증류 구역의 액체층을 액체 공급물 스트림의 일부를 기화시키기에 충분한 온도로 계속해서 가열하여 저부 스트림과 증발된 증류액 스트림을 생성하며, 상류 스트림의 일부를 증류 구역 밖으로 이송하고, 가열된 저부 스트림의 일부를 다른 증류 구역으로의 배출액 스트림으로 사용하거나 생성물 스트림으로 사용하도록 이송하는 것을 포함하는 방법을 포함한다.

본 발명은 또한 원위치 플래쉬 증류에 의해 비등점이 다양한 복수의 성분을 포함하는 액체 스트림을 분리하는 장치로서, 적어도 상부 및 저부와, 액체 스트림 유입구와, 상부 근처의 증류액 유출구와, 하부 부분, 그리고 저부 근처의 저부 스트림 유출구를 구비하는 플래쉬 베셀의 하부 부분에 수용된 가열 액체층 안으로 액체 스트림을 충전하여, 상부 유출구를 통해 상부 스트림을 생성하고 저부 스트림 유출구를 통해 저부 스트림을 생성하고, 플래쉬 베셀로부터의 저부 스트림을 가열하여 가열된 저부 스트림을 생성하고, 가열된 저부 스트림의 일부를 플래쉬 증류 구역의 액체층으로 복귀시키는 것을 포함하는 액체 스트림 분리 장치를 포함한다.

도 1은 본 발명의 방법의 일반적인 개략도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에서의 용매 추출법 및 수소 첨가법과 조합된 바람직한 증류법의 개략적인 다이어그램이며,

도 3은 본 발명의 방법의 제2 실시예의 일반적인 개략도이고,

도 4는 본 발명의 방법의 제3 실시예의 일반적인 개략도이며.

도 5는 본 발명의 방법의 제4 실시예의 일반적인 개략도이다.

도 1에는 본 발명의 일반적인 실시예가 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 폐유 스트림(12)은, 라인(20)의 기유 성분(기유 분획)이 폐유에 있는 라인(16)의 다른 물리적 오염물로부터 분리되는 기유 분리 구역(14)으로 배출된다. 실무에서, 다양한 물리적 오염물은 통상 하나 이상의 스트림을 생성하도록 기유 분획으로부터 분리되지만, 단순화를 위해서 본 도면에서는 라인(16)을 통해 집합적으로 분리 및 회수되는 것으로 도시되어 있고, 통상 비등점 범위가 일반적으로 약 500 ℉ 미만- 비등점 범위가 650 ℉ 미만인 모든 물질을 포함하는 것이 바람직할 수도 있음 -인 탄소수가 적은 탄화수소(light hydrocarbon), 물, 글리콜 등과 같은 분자량이 낮은 물질과, 분자량이 높은 물질, 그리고 통상 비등점이 약 1100 ℉를 넘는 미립자, 폴리머, 염 등을 포함하는 휘발성이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 통상적으로, 라인 20을 통해 회수되는 기유 분획은 전형적으로 탄소 원자가 18 내지 40개이고 비등 범위가 약 500 내지 1050 ℉인 기유로 제조 또는 사용하기에 적합한 탄화수소 분자로 구성된다. 고품질 기유 분리 구역(22)에서는, 고품질 기유 분자(고품질 기유)의 일부가 저품질 기유 분자(저품질 기유)로부터 분리되어 생성물 기유로서 판매하기 위해 라인(24)를 통해 회수된다. 이 고품질 기유는 통상적으로 API 1509에 의해 규정된 그룹 I, II 또는 III 중 하나 이상에 부합한다. 저품질 기유는, API 1509의 그룹 I, II, 또는 III 중 하나 이상의 요건을 충족하고 라인(30)을 통해 회수되는 상품성을 갖는 품질의 기유를 생성하도록, 라인(26)을 통해 회수되어 저품질 기유 처리 구역(28)을 통과하는데, 이 저품질 기유 처리 구역에서는 라인(32)을 통해 회수되는 다양한 기본적인 오염물의 제거를 위해 저품질 기유를 보다 충분히 포화시켜 처리한다. 다양한 물질의 오염물, 유도물 및 생성물 등은 라인(32)을 통해 회수된다. 이것은 본 발명의 방법을 비교적 일반적으로 도시한 것이다. 그러나, 이것은 본 발명의 중요한 특징을 보여준다.

제1 단계, 즉 구역(14)에서는, 기유 분획이 폐유의 물리적 오염물로부터 분리된다. 통상적으로, 그러한 오염물은 물, 탄소수가 적은 탄화수소, 용매, 고체, 폴리머, 분자량이 높은 탄화수소, 윤활유 첨가제, 화학물, 염 등을 포함한다. 이러한 분리를 실시하기 위해 당업자에게 알려진 바와 같은 다양한 형태의 추출법, 증류법, 여과법, 원심분리법, 흡수법, 흡착법 등을 포함하는 몇몇 방법 또는 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 통상적으로, 분리는 기유 분획과 다양한 오염 물질의 물리적 또는 화학적 특성의 차이를 기초로 하여 발생할 것이다.

그 후 제2 단계에서, 기유 분획은 저품질 기유 분자의 일부가 분리되는 과정의 구역(22)으로 공급된다. 이 저품질 기유 분자는, 통상 포화되고 파라핀계(paraffinic)이며 비방향족 화합물인 고품질 기유 분자로부터 분리되는 극성 화합물, 방향족 화합물, 올레핀, 불포화물, 헤테로 원자 등을 포함할 수 있다. 라인(24)의 고품질 기유 분자는 포화물이 통상 90 %를 넘고 황 함량이 약 0.3 중량% 미만인 고품질 기유 스트림이다. 라인(26)의 스트림은 통상 황, 산소, 질소, 올레핀, 방향족 화합물 등의 농도가 높을 것이다. 고품질 기유로부터 이들 물질을 분리하기 위해서 다양한 방법들 및 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 이들 방법은 당업자에게 공지되어 있는 다양한 형태의 추출법, 여과법, 한외 여과법, 흡수법, 흡착법, 분자체 등을 포함한다.

제3 단계에서, 이 스트림은 황, 질소, 산소 등과 같은 바람직하지 않은 요소를 제거하고 저품질 기유 스트림의 탄화수소 분자의 적어도 일부분의 포화율을 증가시키도록 당업자에게 공지되어 있는 수소 첨가, 알킬화, 분자 재형성, 분자 개질, 분자 치환 등 또는 이들의 조합에 의해 구역(28)에서 처리된다. 라인(30)을 통과하는 최종 생성 기유는 통상적으로 API 1509의 그룹 I, II 또는 III에 대한 요건을 만족시키기에 충분한 품질의 것이다.

도 2에는 본 발명의 실시예가 도시되어 있다. 제1 단계에는, 폐유 스트림의 다른 성분으로부터 기유 분획을 분리하기 위한 플래쉬 증류 장치 구역(40)이 도시되어 있다. 폐유 스트림은 라인(42)를 통해 히터(44)와 라인(46)을 거쳐 제1 플래쉬 증류 베셀(52)로 배출된다. 플래쉬 증류 베셀(52)은 상부(53) 및 저부(57)를 포함하고, 증류액 유출 라인(54) 및 저부 유출 라인(56)을 포함한다. 비등점 범위가 약 350 ℉인 증류액 스트림은 연료 등으로 사용하기 위해 라인(54)을 통해 통과 및 회수된다. 저부 스트림은 저부 유출 라인(56)을 통해 취출되어 제2 원위치 플래쉬 증류 베셀(70)로 통과된다.

원위치 플래쉬 증류 베셀(70)은 상부(72)와 저부(74)를 포함하며, 증류액 유입 라인(76)이 상부(72)로부터의 증류액 스트림을 회수하도록 배치되고 88로 나타낸 액체 레벨로 베셀(70)의 하부에 남아 있는 액체층의 일부분을 회수하기 위한 저부 유출 라인(78)이 배치되어 있다. 라인(76)으로부터 회수된 스트림의 비등점 범위는 거의 약 350 내지 약 500 ℉이며, 통상적으로 연료 등을 위해 사용된다. 라인(78)을 통해 회수되는 저부 스트림은 펌프(80)를 지난 다음 공급물 유입 라인(82)과 히터(84)를 거쳐 라인(83)을 통해 베셀(70)로 복귀된다. 라인(82)의 가열된 저부 스트림의 일부는 라인(86)을 통해 취출되어 제3 원위치 플래쉬 증류 베셀(90)로 공급된다.

원위치 플래쉬 증류 베셀(90)은 상부(92) 및 저부(94)와, 베셀(90)의 상부 부분을 통해 증류액을 회수하는 증류액 회수 유출구(96)를 포함한다. 저부 스트림(98)은 베셀(90)의 저부로부터 회수되어 라인(98)을 통해 펌프(100)를 거쳐 라인(102)을 통과하고, 히터(104)를 거쳐 라인(108)을 통과하여 복귀 스트림으로서 베셀(90)에 이른다. 스트림(102)의 일부는 라인(106)을 통해 공급물로서 제4 플래쉬 증류 베셀(112)에 이른다. 베셀(90)의 하부에는 액체 레벨(110)을 갖는 액체층이 남아 있다. 베셀(90)은 비등점 범위가 약 500 내지 약 650 ℉인 증류액 스트림 을 생성한다.

베셀(70, 90)을 위한 복귀 스트림은 베셀의 저부에 있는 액체층의 온도를 유지하는 데 사용된다. 베셀(70, 90)로 공급되는 오일은 베셀의 저부에 있는 액체층과의 직접 접촉에 의한 소망하는 증류액의 분리를 실시하는 데 필요한 온도로 가열된다.

베셀(112)은 상부(114) 및 저부(116)를 포함하며, 라인(106)을 통해 베셀(90)로부터의 공급물을 수용한다. 이 베셀은 온도가 약 650 내지 약 1050 ℉이고 증류액 유출구(118)를 통과하는 증류액 스트림을 생성한다. 이 베셀에서 액체 레벨도 130으로 나타낸 레벨로 유지된다. 저부 스트림은 라인(120)을 통해 취출되어, 펌프(122)를 거쳐 이 스트림의 일부가 생성물로서 회수되는 배출 라인(124)을 통과한다. 이 스트림의 일부는 또한 라인(126)과 히터(128)를 통해 복귀되어 유입 라인(106)에서 공급물 스트림과 결합한다. 이러한 가열된 저부 스트림(126)은 베셀(112)로의 소망하는 공급물 온도를 유지하는 데 사용된다.

라인(124)을 통해 회수되는 생성물 스트림은 통상적으로 아스팔트재 종류의 물질을 포함하고, 도 1의 폐유 스트림(42)에 함유된 폴리머, 비등점이 높은 탄화수소, 염, 고체, 다른 비등점 범위가 높은 물질, 통상적으로는 비등점이 1050 ℉보다 높은 물질 등을 포함한다.

베셀(112)은 필요하다면 이 베셀 내의 기유 스트림의 열화를 방지하기 위한 진공 증류 베셀일 수도 있다. 이 베셀에서는 증류를 증대시키기 위해 증기 또는 가스 제거(stripping)를 사용할 수도 있다.

라인(118)을 통해 베셀(112)로부터 회수되는 증류액 스트림은 제2 단계의 구역(50), 즉 용매 추출 섹션에 이른다. 라인(118)의 스트림은 열교환기(132)를 통과하여 용매 처리 베셀(140)에 이른다. 상부(144) 및 저부(142)를 지닌 이 용매 처리 베셀이 도시되어 있다. 베셀의 중앙부에는 접촉 섹션(146)이 개략적으로 도시되어 있다. 용매 처리 및 저장 장치가 148로 도시되어 있으며, 라인(150)을 통해 베셀(140)의 상부 근처의 상부 부분에 용매를 공급한다. 용매는 통상적으로 하향 향류식으로 접촉 섹션(146)의 저부에 인접하게 유입되는 오일로 이동한다. 고품질 기유 분자는 베셀(140)의 상부로부터 용매의 일부와 함께 회수되어 라인(157)을 통해, 상부(158) 및 저부(160)를 갖고 용매가 기유로부터 분리되고 기유가 라인(156)을 통해 생성물에 이르는 베셀(152)에 이른다. 이 스트림은 통상 APT 1509에 의해 특정된 그룹 I, II 또는 III의 요건을 충족시킬 고품질 오일이다.

용매는 라인(164)을 통해 회수되어, 통상 용매를 처리하여 물과 비등점이 낮은 오염물을 제거하고 당업자에게 공지되어 있는 산도 등을 중성화시켜 반복 사용을 위해 준비된 용매 저장고로 복귀시키는 용매 처리 및 저장 장치로 복귀된다. 저부 스트림(1550은 기유 분리 베셀(140)로부터 회수되어 상부(168) 및 저부(170)를 갖는 용매 분리 용기(154)에 이른다. 이 베셀에서 통상 증류에 의해 저품질 기유로부터 용매가 분리되어 라인(166)을 통해 용매 처리 및 저장 장치(148)로 되돌아간다. 베셀(154)의 저부로부터 회수된 저품질 기유는 라인(172)을 통해 제3 단계의 구역(60), 즉 수소 첨가 섹션에 이른다.

수소 첨가 섹션에서는, 도시한 바와 같이 라인(176)을 통해 스트림(172)에 수소가 첨가된다. 그 후, 스트림이 히터(174)를 통과하여, 수소 처리 촉매의 힘을 줄일 수 있는 오일 내의 오염물을 제거하는 가드 베드(guard bed)로서 작용하는 베셀(178)에 이른다. 이 베셀은 상부(180) 및 저부(182)를 갖고, 당업계에 공지되어 있는 촉매, 폐촉매, 활성 백토 등을 함유하는 접촉 구역(184)을 포함한다. 수소는 복수 지점에서 라인(172)으로 주입될 수도 있고, 복수 지점에서 용기(178)로 주입될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 베셀(178)로부터의 생성물은 라인(186)을 통해 회수되어 수소 첨가 리액터 베셀(190)에 이른다.

베셀(190)은 상부(192) 및 저부(194)를 갖고, 촉매 베드(196)를 포함한다. 수소는 라인(188)으로 나타낸 바와 같이 라인(186)을 따른 다양한 지점에서 또는 베셀(190)의 길이를 따른 다양한 지점에서 첨가될 수 있다. 어느 정도까지는, 황, 질소, 산소, 헤테로 원자 등과 같은 오염물을 함유하는 분자 또는 올레핀이 수소 첨가되어 더욱 포화된 탄화수소 분자와 휘발성 수소 화합물을 형성한다. 생성물 스트림은 라인(200)을 통해 베셀(202)에 이르며, 이 베셀에서는 대부분의 오염물을 함유하는 휘발성 물질이 연료로 사용되도록 적절한 처리 후에 라인(204)을 통과하여 대기 등으로 배출된다. 이제 업그레이드된 저품질 오일은 라인(206)을 통해 회수된다. 이 오일은 통상적으로 API 1509의 그룹 I, II 또는 III의 기유로 판매하기에 적절하다.

본 발명의 실무에서, 몇몇 경우에는 폐유를 히터(44)에서 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등과 같은 당업자에게 공지되어 있는 염기성 또는 알칼리성 물질로 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 이 단계는 폐유 스트림을 조절하거나, 안정화시키거나, 중성화시켜, 파울링(fouling) 경향을 감소시키고, 폐유 스트림을 그 성분 분획으로 분리되는 것을 용이하게 하며, 무기유 생성물의 품질을 향상시킨다. 어떤 경우에는, 증류 베셀 중 하나 이상의 공급물 스트림, 재순환 스트림에 알칼리 또는 염기를 첨가하거나 베셀에 직접 알칼리 또는 염기를 첨가하는 것이 바람직할 수도 있다.

전술한 실시예에서는, 다른 폐유 성분로부터 기유 분획을 분리하기 위해 4개의 베셀을 사용한다. 본 발명의 실무에서는, 이 분리를 실시하기 위해서 겨우 2개의 베셀 혹은 8개의 베셀을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

전술한 실시예에서, 플래쉬 베셀은 기유 분획으로부터 다양한 성분을 분리하는 데 사용된다. 이들 베셀은 단일단(段) 분리에 작용하는, 단일 증발기, 박막 증발기, 컬럼, 베셀, 탱크, 파이프 등을 포함하는 당업자에게 공지되어 있는 임의의 베셀 또는 장치를 포함한다.

전술한 실시예에서는, 폐유로부터 경증류액(light distillate)을 제거하는 것을 돕기 위해 증기 또는 가스가 베셀에 첨가되고, 이에 따라 분리를 향상시킨다. 증기 제거는 증류법을 향상시키는 수단으로서 당업계에 잘 알려져 있다.

베셀(52)에서는 고온의 재순환 저부 스트림이 사용되지 않는데, 그 이유는 파울링에 대한 우려 없이 유입 공급물 스트림을 히터(44)에서 소망하는 온도로 가열하는 것이 가능하기 때문이다. 이 베셀은 라인(56)의 저부 스트림의 일부를 가열하고 베셀(52)로 복귀시켜 베셀(52)의 저부층에서 유지하는 것에 의해 베셀(70)과 동일한 방식으로 작동될 수 있다.

본 발명의 실무에서, 몇몇 경우에는 라인(96)을 통해 회수되는, 비등점의 범위가 통상적으로 약 500 내지 약 650 ℉인 스트림을 수소 처리를 위해 라인(172)의 스트림과 결합시키는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 이 스트림이 기유로서 사용하기에 적절하기 때문이다. 이 스트림은 모든 경우에 라인(172)의 스트림을 보충하기 위해 사용되는 것이 아니라 필요한 경우에 사용할 수 있다. 라인(96)을 통해 회수되는 물질의 비등점 범위는 필요한 경우 약간 높은 초기 비등점 등을 갖는 물질을 생성하도록 변경될 수 있다. 이 스트림은 또한 기유로서 유용하지만, 기존 방법에서는 여러 경우에 회수되지 않았다.

전술한 제2 단계에 대한 실시예는 기유보다 비중이 큰 용매에 적용된다. 용매의 비중이 기유보다 작은 경우, 용매는 용매 처리 베셀의 저부로 유입되고, 기유는 베셀의 상부로 도입될 것이다. 베셀(152, 154)은 또한 각각 라피네이트로부터 용매를 제거하고 추출하도록 구성될 것이다.

도 2에는 1개의 가드 베드, 즉 베셀(178)과 1개의 수소 첨가 리액터, 즉 베셀(190)이 도시되어 있지만, 직렬 또는 병렬로 구성된 2개 이상의 가드 베드가 베셀(190) 앞에서 사용될 수 있다. 병렬로 구성된 가드 베드는 베셀(190)로의 흐름을 방해하는 일없이 베셀 중 하나의 소제 및 재충전 또는 재생을 가능하게 하도록 한번에 1개씩 작동될 것이다. 이와 마찬가지로, 공정을 향상시키기 위해서 직렬 또는 병렬로 연결된 1개 이상의 수소 첨가 리액터가 작동될 수 있다.

전술한 실시예에서는, 처리 스트림(204)으로부터 수소를 회수하는 수소 회수 장치를 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 수소 회수 장치는 이 스트림에 있는 수소를 정제 및 회수하여, 스트림(176 및/또는 188)에서 사용하기 위해 다시 재순환시킬 것이다.

무기유 경질 오염물을 제거하는 것을 돕기 위해서 베셀(202)에서 증기 또는 가스 제거를 채택하는 것이 바람직할 수도 있다. 상이한 점도 컷(viscosity cut)을 형성하도록 라인(206)의 기유를 분류(分溜)하거나 휘발성을 감소시키도록 기유를 제거함으로써 라인(206)의 기유를 더욱 처리하기 위해 추가의 베셀이 부가될 수도 있다.

전술한 실시예에서, 제2 단계에서는 저품질 기유 분자로부터 고품질 기유 분자의 일부를 분리하는 것이 사용되어, 방향족 화합물, 극성 화합물, 불포화물, 헤테로 원자 등의 농도가 보다 낮은 고품질의 제1 기유 스트림(156)과, 방향족 화합물, 극성 화합물, 불포화물, 헤테로 원자 등의 농도가 높은 저품질의 제2 기유 스트림(172)이 형성된다. 고품질 기유 스트림에 남아 있는 방향족 화합물, 극성 화합물, 불포화물, 헤테로 원자 분자 등을 고품질 분자로 전환하는 것에 의해 더욱 정제함으로써, 제3 단계에서 설명한 것과 유사한 방법을 사용하여 고품질 기유 스트림을 더욱 업그레이드하는 것도 가능하다. 이 오일은 산업적인 용도의 윤활 시장의 윤활 기유 뿐만 아니라 의료 또는 식품 가공 산업의 백유로서 사용하기에 적합할 수 있다.

앞서 설명한 실시예에서, 저품질 및 고품질 기유와 스트림(164, 166)으로부터 회수된 용매가 결합되어, 재사용 이전에 물 및 다른 비등점이 낮은 오염물을 제거함으로써 용매 처리 및 저장 유닛에서 정제된다. 이 단계에서 용매는 용매에 형 성되었을 수 있는 유기산(organic acid)을 중화시키도록 당업자에게 공지되어 있는 염기에 의해 처리될 수도 있다.

전술한 본 발명의 실시예에서, 다른 폐유 성분로부터 기유 분획을 분리하기 위해서 플래쉬 증류 장치가 사용된다. 처리된 폐유 스트림은 히터(44)에서 250 내지 450 ℉, 바람직하게는 300 내지 400 ℉로 가열되고 밸브(도시하지 않음)를 거쳐 증류액 스트림(54)이 폐유로부터 회수되는 플래쉬 증류 베셀(52)에 이른다. 증류액 스트림은 통상 처리 가스로서 연소되거나 응결되고, 임의의 물, 글리콜 등으로부터 분리되어, 연료 등으로 사용될 것이다. 저부 폐유 유출 스트림은, 원위치 플래쉬 증류 베셀(70)로 이르거나 펌핑된다. 저부 폐유 유출 스트림은 원위치 플래쉬 증류 베셀의 저부에 있는 오일 풀에 이른다. 오일 풀은 재순환 히터를 통해 가열함으로써 400 내지 600 ℉, 바람직하게는 450 내지 550 ℉의 온도로 유지되어, 오일이 베셀(70)의 저부에서 펌핑되고 열교환기(84)에서 가열되어 베셀(70)로 다시 돌아간다. 통상적으로, 이 재순환 스트림의 유량은 액체층을 소망하는 온도로 유지하도록 열교환기(84)에서 적절한 열교환이 일어나기에 충분하고, 이에 따라 소망하는 증류액 분획(76)을 형성하고, 열교환기(84)의 관을 통한 높은 레이놀즈수(Reynolds number)와 난류를 유지한다.

베셀(52)에서 베셀(70)로 진입하는 폐유 스트림은 이 액체층과 직접 접촉에 의해 가열되어 액체층의 온도보다 낮은 비등점의 폐유 성분을 증발시키고 증류액 스트림(76)을 생성한다. 증류액 스트림(76)은 통상 거의 약 350 ℉ 내지 약 500 ℉의 비등점 범위를 갖고, 통상 응결되며, 연료 등을 위해 사용된다. 라인(82)의 저부 스트림의 일부는 제3 원위치 플래쉬 증류 베셀(90)에 이른다.

베셀(90)은 직접 접촉에 의해 유입 스트림을 가열하도록 가열 액체층을 사용하여 베셀(70)과 유사한 원리로 작동한다. 오일의 액체층은 재순환 히터(100)를 통해 가열함으로써 550 내지 750 ℉, 바람직하게는 600 내지 700 ℉의 온도로 유지되어, 오일이 베셀(90)의 저부에서 펌핑되고, 히터(100)에서 가열되어 베셀(90)로 다시 돌아간다. 재순환 스트림(82)의 일부는 플래쉬 증류 베셀(112)에 이른다. 액체 레벨(110)을 갖는 액체층은 베셀(90)의 하부 부분에서 유지된다. 베셀(90)은 비등점 범위가 약 600 내지 약 650 ℉인 증류액 스트림(96)을 생성한다.

전술한 실시예에서, 베셀(52, 70, 90)은 대기압으로 작동된다. 이들 베셀은 폐유로부터의 기유의 유사 분리를 실시하기 위해서 당업자에게 공지되어 있는 바와 같은 압력으로 또는 진공하에서 작동될 수도 있다.

베셀(112)은 통상적으로 완전 진공 내지 500 mmHg, 바람직하게는 2 내지 30 mmHg 범위에 이르는 진공하에서 작동되는 플래쉬 증류 베셀이다. 베셀(90)로부터의 공급물 스트림(106)은 550 내지 700 ℉, 바람직하게는 600 내지 650 ℉으로 가열된, 베셀(112)의 저부로부터의 재순환 스트림(126)과 결합되어, 공급물 스트림의 유량 대 재순환 스트림의 유량의 질량비가 1: 2 내지 1: 40, 바람직하게는 1 : 10 내지 1 : 20이다. 비등점 범위가 약 650 내지 약 1050 ℉인 증류액 스트림이 생성되어 증류액 유출구(118)를 통과한다. 베셀(112)에서도 액체 레벨(130)이 유지된다. 저부 스트림은 라인(120)을 통해 취출되고 펌프(122)를 거쳐 이 스트림의 일부가 생성물로서 회수되는 배출 라인(124)에 이른다. 이 스트림의 일부도 라 인(126)과 히터(128)를 통해 복귀되어 유입 라인(106)의 스트림과 결합된다. 이 가열된 저부 스트림은 베셀(112)로의 소망하는 공급물 온도를 유지하는 데 사용된다.

앞서 도시한 실시예에서는, 오일로부터 경질 성분을 제거하고 증류 및 분리 공정을 돕기 위해 베셀(52, 70, 90, 112)에 증기와 같은 가스를 제거하는 것을 추가하는 것이 유리할 수 있다. 가스 제거는 베셀의 저부 절반부의 다양한 지점이나 이들 베셀로의 오일 공급물 스트림에 추가될 수 있다.

베셀(140)에서 사용되는 추출 공정은 저품질 기유 분자로부터 고품질 기유 분자를 분리하는, 당업자에게 공지되어 있는 임의의 분리 공정일 수 있다. 그러한 공정은 에탄올, 디아세톤-알콜, 에틸렌-글리콜-모노(로우 알킬) 에테르, 디에틸렌-글리콜, 디에틸렌-글리콜모노(로우 알킬) 에테르, o-클로로페놀 푸르푸랄(o-chlorophenol furfural), 아세톤, 포름산(formic acid), 4-부티롤아세톤(4-butyrolacetone), 로우-알킬-에스테르 오브 로우 모노-앤드 디카보닉 애시드(low-alkyl-ester of low mono-and dicarbonic acids), 디메틸 포름아미드(dimethyl formamide), 2-피롤리돈 앤드 N-(로우 알킬)2-피롤리돈[2-pyrrolidone and N-(low alkyl)2-pyrrolidone], N-메틸-2-피롤로돈(N-methyl-2-pyrolodone), 에피-클로로히드린(epi-chlorohydrin), 디옥산(dioxane), 모르폴린(morpholine), 로우-알킬-앤드 아미노(로우-알킬)모르폴린[low-alkyl-and amino(low-alkyl)morpholine], 벤조니트릴 앤드 디-(로우-알킬) 설폭사이드[benzonitrile and di-(low-alkyl)sulfoxide], 및 인산염 등과 같은 물질을 갖는 용매 추출을 포함한다.

N-메틸-2-피롤로돈은 본 발명의 방법을 위한 바람직한 용매이다. 바람직한 실시예에서, 추출은 용매와 오일이 적어도 부분적으로 섞일 수 있는 온도, 통상 약 100 내지 약 250 ℉, 바람직하게는 약 130 내지 약 190 ℉의 온도에서 일어난다. 통상적으로, 용매와 오일 모두는 이 온도 범위 내에 있는 추출 컬럼으로 공급되지만, 반드시 동일한 온도일 필요는 없다. 추출 컬럼으로 공급되는 용매의 투입량(공급물에 대한 용매의 비율)은 통상 50 내지 1000 체적%, 바람직하게는 100 내지 500 체적%이다. 통상적으로, 추출은 충전 컬럼 또는 트레이형 컬럼에서 일어나고, 이에 의해 용매는 컬럼의 상부로 공급되고 오일은 저부로 공급된다. 충전 컬럼은 당업자에게 공지되어 있는 종래 타입의 구조화된 패킹이나 무작위적인 패킹을 포함할 수 있다. 용매 선택도를 제어하는 데 필요한 물이 용매 또는 추출 컬럼에 주입될 수 있다. 이와 유사하게, 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 성능 및 선택도에 작용하도록 온도 구배 또는 지역적인 가열 또는 냉각이 라인(50)을 따른 다양한 지점 또는 추출 컬럼에 걸쳐 사용될 수 있다. 상이한 온도 또는 유사한 온도에서의 추출 및 라피네이트 모두의 재순환을 채택할 수도 있다. 몇몇 경우에는, 추출 컬럼으로부터 측부 스트림을 제거하고, 라피네이트 또는 추출 스트림을 냉각하며, 측부 스트림을 냉각하고, 오일로부터 용매의 일부를 분리하며, 오일을 컬럼으로 복귀시키는 것이 유리할 수 있다. 용매는 증류를 사용하여 라인(157)의 라피네이트 스트림과 라인(155)의 추출 스트림으로부터 회수된다. 증류는 대기압으로 일어날 수도 있고, 진공을 사용함으로써 일어날 수도 있다. 기유로부터 용매를 분리하기 위해서 대기압이나, 소정 압력, 즉 진공 하에서 작동되는 1개 이상의 플래 쉬 분리기, 다단 컬럼 등이나 이들의 조합을 사용할 수 있다.

앞서 논의한 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 저품질 기유 스트림을 정제하고 포화시키는 최종 단계로서 수소화정제가 사용된다. 저품질 기유 스트림은 기유 공급물 배럴당 50 내지 2000 scf, 바람직하게는 70 내지 150 scf의 수소와 혼합되고, 약 500 내지 약 1200 ℉, 바람직하게는 약 650 내지 약 850 ℉로 가열되며, 약 100 내지 약 3000 psig, 바람직하게는 약 500 내지 약 800 psig로 가압된다. 혼합물은 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 활성 백토나 폐촉매로 이루어진 가드 베드를 통과한 다음, 주기율표의 V(b)족, VI(b)족 및 VIII족의 금속 성분을 지닌 1개 이상의 수소 처리 촉매를 포함하는 수소 첨가 리액터를 통과한다. 바람직하게는, 활성 탄소, 규조토, 실리카, 알루미나 등과 같은 캐리어 상에서 지지되는 니켈, 몰리브덴, 바나듐, 텡스텐 또는 코발트 금속으로 이루어진 화합물로는 알루미나 상의 코발트-몰리브덴, 알루미나 상의 니켈-몰리브덴 또는 실리카/알루미나 상의 니켈-텡스텐 등을 들 수 있다. 통상적으로, 수소 첨가는 1시간에 촉매의 체적당 0.1 내지 10, 바람직하게는 0.5 내지 2의 액체 공급물의 체적의 공간 속도로 이루어진다. 통상적으로 단지 1개의 리액터 단이 사용된다. 그러나, 필요한 경우, 직렬로 연결된 복수의 리액터를 사용함으로써 복수 단을 사용할 수 있다. 수소 첨가 처리후, 감소된 압력으로 작동될 수 있는 플래쉬 베셀의 수소 가스와 휘발성 반응물로부터 기유 분획이 분리된다. 통상적으로, 압력은 완전 진공 내지 약 100 psig이지만, 적절한 압력에서 다양하게 변경하는 것도 가능하다.

오일 스트림(156, 206) 모두에 있어서, 필요하다면 기유를 상이한 점도 컷으 로 분류하기 위해 증류 컬럼을 사용할 수 있다. 처리 스트림으로부터 열을 회수하고 공정의 열효율을 최적화시키기 위해서, 축열식 열교환기를 포함하는 많은 변형 및 스킴이 가능하다.

베셀(52)로부터의 증류 스트림(54)에 대해, 물, 글리콜, 용매, 탄소수가 적은 탄화수소 등과 같은 이 스트림의 성분을 더욱 분리하는 등의 추가의 처리가 이루어질 수 있고, 이에 의해 고품질 생성물로 더욱 업그레이드되거나 사용 가능한 별도의 생성물을 생성한다. 이들 생성물 스트림은 품질을 향상시키기 위해 당업자예게 공지되어 있는 바와 같이 더욱 처리될 수도 있다.

바람직한 실시예에서는, 제2 단계에서 1개의 증류액 컷만이 베셀(112)로부터 취출되어 더욱 처리된다. 제2 컷을 취출하거나 베셀(112) 뒤에 다른 분류 베셀(도시하지 않음)을 추가하여, 오일의 상이한 점도 등급 등을 형성하도록 기유 증류액을 더욱 분류할 수 있으며, 이 증류액은 제2 단계 및 제3 단계에서 개별적으로 처리될 수 있다.

전술한 실시예는 3개의 단계들 사이의 연속적인 흐름을 보여준다. 어떤 예에서는 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 처리 서지(surge), 특정 물질의 포함을 허용하고, 품질 제어를 목적으로, 그리고 1개 이상의 기유 증류액 컷 등을 허용하도록 단계들 사이에 중간 저장 베셀을 구비하는 것이 바람직할 수 있다.

몇몇 경우에는, 공정의 제2 단계의 작동을 향상시켜, 공정의 효율, 선택도 등이 증대되고, 이에 따라 저품질 기유 분자로부터 고품질 기유 분자를 보다 양호하게 분리하도록 당업자에게 공지되어 있는 바와 같은 상 이동 촉매를 사용하는 것 이 바람직할 수도 있다.

실시예에서 제시한 제3 단계에서는, 복수의 가드 베드를 갖고, 리액터를 작동시키는 것이 유리할 수 있으며, 리액터는 가드 베드와 리액터 사이 또는 리액터들 사이에서 사용되는 상 분리기 등에 병렬 또는 직렬로 연결된다. 또한, 몇몇 경우에는 경질 오염물의 기유를 제거하거나 기유를 상이한 점도 컷으로 더욱 분류하는 것이 유리할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 장치에서는 수소 회수 장치를 사용하지 않지만, 생성물 기유로부터의 분리후에 반응하지 않은 수소와 반응 생성물을 회수 및 정제하기 위해 수소 회수 장치를 채택할 수 있다.

어떤 경우에는, 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 별도의 수소 처리 단계에서 증류액 스트림(54 및/또는 75)을 수소 처리하여 업그레이드하는 것이 바람직할 수 있다. 대안으로서, 이들 스트림을 스트림(172 및/또는 96)과 결합하여 결합된 스트림을 수소 처리할 수 있다. 후자의 방법이 채택되면, 기유 컷과 연료 오일 컷을 생성하도록 다른 분류 단계를 포함하는 것이 바람직할 것이다.

도 3에는 본 발명의 일반적인 실시예가 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 폐유 스트림(312)은 라인(320)의 기유 성분의 일부(기유 분획)가 폐유에 있는 라인(316)의 다른 물리적 오염물로부터 분리되는 기유 분리 구역(314)으로 배출된다. 실무에서, 다양한 물리적 오염물은 통상 하나 이상의 스트림을 생성하도록 기유 분획으로부터 분리되지만, 단순화를 위해서 본 도면에서는 라인(316)을 통해 집합적으로 분리 및 회수되는 것으로 도시되어 있고, 통상 비등점 범위가 거의 약 500 ℉ 미만- 비등점 범위가 650 ℉ 미만인 모든 물질을 포함하는 것이 바람직할 수도 있 음 -인 탄소수가 적은 탄화수소, 물, 글리콜 등과 같은 분자량이 낮은 물질과, 분자량이 높은 물질, 그리고 통상 비등점이 약 1050 ℉를 넘는 미립자, 폴리머, 염 등을 포함하는 휘발성이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 통상적으로, 라인(320)을 통해 회수되는 기유 분획은 전형적으로 탄소 원자가 18 내지 40개이고 비등점 범위가 약 500 내지 1050 ℉인 기유로 제조 또는 사용하기에 적합한 탄화수소 분자로 구성된다.

고품질 기유 분리 구역(322)에서는, 고품질 기유 분자(고품질 기유)의 일부가 저품질 기유 분자(저품질 기유)로부터 분리되어 라인(324)을 통해 회수되고, 고품질 기유 처리 구역(325)에 이른다. 고품질 기유 처리 구역에서는, API 1509의 그룹 I, II 또는 III 중 하나 이상의 요건을 충족하고 라인(326)을 통해 회수되는 고도로 정제된 기유를 생성하도록, 라인(327)을 통해 회수되는 다양한 기본적인 오염물의 제거를 위해 고품질 기유를 보다 충분히 포화시켜 처리한다. 다양한 물질, 오염물, 유도물 및 생성물 등은 라인(327)을 통해 회수된다.

저품질 기유는, API 1509의 그룹 I, II, 또는 III 중 하나 이상의 요건을 충족하고 라인(330)을 통해 회수되는 상품성을 갖는 품질의 기유를 생성하도록, 라인(323)을 통해 회수되어 저품질 기유 처리 구역(328)에 이르는데, 이 저품질 기유 처리 구역에서는 라인(332)를 통해 회수되는 다양한 기본적인 오염물의 제거를 위해 저품질 기유를 보다 충분히 포화시켜 처리한다. 다양한 물질의 오염물, 유도물 및 생성물 등은 라인(332)를 통해 회수된다. 이것은 본 발명의 방법을 비교적 일반적으로 도시한 것이다. 그러나, 이것은 본 발명의 중요한 특징을 보여준다.

제1 단계, 즉 구역(314)에서는, 기유 분획이 폐유의 물리적 오염물로부터 분리된다. 통상적으로, 그러한 오염물은 물, 탄소수가 적은 탄화수소, 용매, 고체, 폴리머, 분자량이 높은 탄화수소, 윤활유 첨가제, 화학물, 염 등을 포함한다. 이러한 분리를 실시하기 위해 당업자에게 알려진 바와 같은 다양한 형태의 추출법, 증류법, 여과법, 원심분리법, 흡수법, 흡착법 등을 포함하는 몇몇 방법 또는 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 통상적으로, 분리는 기유 분획과 다양한 오염 물질의 물리적 또는 화학적 특성의 차이를 기초로 하여 발생할 것이다.

그 후 제2 단계에서, 기유 분획은 저품질 기유 분자의 일부가 분리되는 과정의 구역(322)으로 공급된다. 이 저품질 기유 분자는, 통상 포화되고 파라핀계(paraffinic)이며 비방향족 화합물인 고품질 기유 분자로부터 분리되는 극성 화합물, 방향족 화합물, 올레핀, 불포화물, 헤테로 원자 등을 포함할 수 있다. 라인(323)의 스트림은 통상 황, 산소, 질소, 올레핀, 방향족 화합물 등의 농도가 높을 것이다. 고품질 기유로부터 이들 물질을 분리하기 위해서 다양한 방법들 및 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 이들 방법은 당업자에게 공지되어 있는 다양한 형태의 추출법, 한외 여과법, 흡수법, 흡착법, 분자체 등을 포함한다.

제3 단계에서, 스트림(323)은 황, 질소, 산소 등과 같은 바람직하지 않은 요소를 제거하고 저품질 기유 스트림의 탄화수소 분자의 적어도 일부의 포화율을 증가시키도록 당업자에게 공지되어 있는 수소 첨가, 알킬화, 분자 개질, 분자 치환 등 또는 이들의 조합에 의해 구역(323)에서 처리된다. 라인(330)을 통해 생성되는 최종 기유는 통상적으로 API 1509의 그룹 I, II 또는 III에 대한 요건을 만족시키 기에 충분한 품질의 것이다.

제4 단계에서, 스트림(324)은 황, 질소, 산소 등과 같은 바람직하지 않은 요소를 제거하고 저품질 기유 스트림의 탄화수소 분자의 적어도 일부의 포화율을 증가시키도록 당업자에게 공지되어 있는 수소 첨가, 알킬화, 분자 개질, 분자 치환 등 또는 이들의 조합에 의해 구역(325)에서 처리된다. 라인(326)을 통과하는 최종 생성 기유는 통상적으로 API 1509의 그룹 I, II 또는 III에 대한 요건을 만족시키기에 충분한 품질의 것이다.

도 4에는 본 발명의 일반적인 실시예가 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 폐유 스트림(412)은 라인(420)의 기유 성분의 일부(기유 분획)가 폐유에 있는 라인(416)의 다른 물리적 오염물로부터 분리되는 기유 분리 구역(414)으로 배출된다. 실무에서, 다양한 물리적 오염물은 통상 하나 이상의 스트림을 생성하도록 기유 분획으로부터 분리되지만, 단순화를 위해서 본 도면에서는 라인(416)을 통해 집합적으로 분리 및 회수되는 것으로 도시되어 있고, 통상 비등점 범위가 일반적으로 약 500 ℉ 미만- 비등점 범위가 650 ℉ 미만인 모든 물질을 포함하는 것이 바람직할 수도 있음 -인 탄소수가 적은 탄화수소, 물, 글리콜 등과 같은 분자량이 낮은 물질과, 분자량이 높은 물질, 그리고 통상 비등점이 약 1050 ℉를 넘는 미립자, 폴리머, 염 등을 포함하는 휘발성이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 통상적으로, 라인(420)을 통해 회수되는 기유 분획은 전형적으로 탄소 원자가 18 내지 40개이고 비등점 범위가 약 500 내지 1100 ℉인 기유로 제조 또는 사용하기에 적합한 탄화수소 분자로 구성된다.

초고품질 기유 분리 구역(422)에서는, 고품질 기유 분자(고품질 기유)의 일부가 저품질 기유 분자(저품질 기유)로부터 분리되어 생성물 기유로서 판매하기 위해 라인(424)를 통해 회수된다. 이 고품질 기유는 통상적으로 API 1509에 의해 규정된 그룹 I, II 또는 III 중 하나 이상에 부합한다. 저품질 기유는 라인(426)을 통해 회수되어, 연료 오일로서 판매되거나, 오일을 상품성을 갖는 고품질 오일로 업그레이드하도록 더욱 처리된다.

제1 단계, 즉 구역(414)에서는, 기유 분획이 폐유의 물리적 오염물로부터 분리된다. 통상적으로, 그러한 오염물은 물, 탄소수가 적은 탄화수소, 용매, 고체, 폴리머, 분자량이 높은 탄화수소, 윤활유 첨가제, 화학물, 염 등을 포함한다. 이러한 분리를 실시하기 위해 당업자에게 알려진 바와 같은 다양한 형태의 추출법, 증류법, 여과법, 원심분리법, 흡수법, 흡착법 등을 포함하는 몇몇 방법 또는 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 통상적으로, 분리는 기유 분획과 다양한 오염 물질의 물리적 또는 화학적 특성의 차이를 기초로 하여 발생할 것이다.

그 후 제2 단계에서, 기유 분획은 저품질 기유 분자의 일부가 라인(526)을 통해 분리되는 과정의 구역(422)으로 공급된다. 이 저품질 기유 분자는, 통상 포화되고 파라핀계(paraffinic)이며 비방향족 화합물인 고품질 기유 분자로부터 분리되는 극성 화합물, 방향족 화합물, 올레핀, 불포화물, 헤테로 원자 등을 포함할 수 있다. 라인(424)의 고품질 기유 분자는 포화물이 통상 90 %를 넘고 황 함량이 약 0.3 중량% 미만인 고품질 기유 스트림이다. 라인(426)의 스트림은 통상 황, 산소, 질소, 올레핀, 방향족 화합물 등의 농도가 높을 것이다. 고품질 기유로부터 이들 물질을 분리하기 위해서 다양한 방법 및 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 이들 방법은 당업자에게 공지되어 있는 다양한 형태의 추출법, 한외 여과법, 흡수법, 흡착법, 분자체 등을 포함한다.

도 5에는 본 발명의 일반적인 실시예(500)가 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 도시한 실시예에서, 폐유 스트림(512)은 라인(520)의 기유 성분의 일부(기유 분획)가 폐유에 있는 라인(516)의 다른 물리적 오염물로부터 분리되는 기유 분리 구역(514)으로 배출된다. 실무에서, 다양한 물리적 오염물은 통상 하나 이상의 스트림을 생성하도록 기유 분획으로부터 분리되지만, 단순화를 위해서 본 도면에서는 라인(516)을 통해 집합적으로 분리 및 회수되는 것으로 도시되어 있고, 통상 비등점 범위가 일반적으로 약 500 ℉ 미만- 비등점 범위가 650 ℉ 미만인 모든 물질을 포함하는 것이 바람직할 수도 있음 -인 탄소수가 적은 탄화수소, 물, 글리콜 등과 같은 분자량이 낮은 물질과, 분자량이 높은 물질, 그리고 통상 비등점이 약 1050 ℉를 넘는 미립자, 폴리머, 염 등을 포함하는 휘발성이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 통상적으로, 라인(520)을 통해 회수되는 기유 분획은 전형적으로 탄소 원자가 18 내지 40개이고 비등점 범위가 약 500 내지 1100 ℉인 기유로 제조 또는 사용하기에 적합한 탄화수소 분자로 구성된다.

고품질 기유 분리 구역(522)에서는, 고품질 기유 분자(고품질 기유)의 일부가 저품질 기유 분자(저품질 기유)로부터 분리되어 라인(524)을 통해 회수되고, 고품질 기유 처리 구역(528)에 이른다. 고품질 기유 처리 구역에서는, API 1509의 그룹 I, II 또는 III 중 하나 이상의 요건을 충족하고 라인(526)을 통해 회수되는 고도로 정제된 기유를 생성하도록, 라인(525)을 통해 회수되는 다양한 기본적인 오염물의 제거를 위해 고품질 기유를 보다 충분히 포화시켜 처리한다. 다양한 물질, 오염물, 유도물 및 생성물 등은 라인(527)을 통해 회수된다. 저품질 기유는 라인(523)을 통해 회수되어, 연료 오일로서 판매되거나, 상품성을 갖는 품질의 기유로 오일을 업그레이드하도록 더욱 처리된다.

제1 단계, 즉 구역(514)에서는, 기유 분획이 폐유의 물리적 오염물로부터 분리된다. 통상적으로, 그러한 오염물은 물, 탄소수가 적은 탄화수소, 용매, 고체, 폴리머, 분자량이 높은 탄화수소, 윤활유 첨가제, 화학물, 염 등을 포함한다. 이러한 분리를 실시하기 위해 당업자에게 알려진 바와 같은 다양한 형태의 추출법, 증류법, 여과법, 원심분리법, 흡수법, 흡착법 등을 포함하는 몇몇 방법 또는 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 통상적으로, 분리는 기유 분획과 다양한 오염 물질의 물리적 또는 화학적 특성의 차이를 기초로 하여 발생할 것이다.

그 후 제2 단계에서, 기유 분획은 저품질 기유 분자의 일부가 분리되는 과정의 구역(522)으로 공급된다. 이 저품질 기유 분자는, 통상 포화되고 파라핀계(paraffinic)이며 비방향족 화합물인 고품질 기유 분자로부터 분리되는 극성 화합물, 방향족 화합물, 올레핀, 불포화물, 헤테로 원자 등을 포함할 수 있다. 라인(523)의 스트림은 통상 황, 산소, 질소, 올레핀, 방향족 화합물 등의 농도가 높을 것이다. 고품질 기유로부터 이들 물질을 분리하기 위해서 다양한 방법들 및 이들 방법의 조합을 사용할 수 있다. 이들 방법은 당업자에게 공지되어 있는 다양한 형태의 추출법, 한외 여과법, 흡수법, 흡착법, 분자체 등을 포함한다.

제3 단계에서, 스트림(524)은 황, 질소, 산소 등과 같은 바람직하지 않은 요소를 제거하고 저품질 기유 스트림의 탄화수소 분자의 적어도 일부의 포화율을 증가시키도록 당업자에게 공지되어 있는 수소 첨가, 알킬화, 분자 개질, 분자 치환 등 또는 이들의 조합에 의해 구역(525)에서 처리된다. 라인(526)을 통과하는 최종 생성 기유는 통상적으로 API 1509의 그룹 I, II 또는 III에 대한 요건을 충족시키기에 충분한 품질의 고도로 정제된 기유이다.

본 발명의 방법에 의하면, 기유 스트림은 폐유 스트림으로부터 분리된 후, 고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림으로 분리되고, 그 다음에 저품질 기유 스트림이 업그레이드되어 판매 가능한 기유 스트림이 생성된다. 이들 단계의 조합은 놀라윤 고품질의 기유를 생산하는 놀라울 만큼 우수한 방법을 이루었다.

이러한 다단계 방법의 사용은 현재의 공정 방법에 비해 여러 가지 중요한 장점을 제공한다. 본원 발명은 사용 가능한 제품의 품질에 대한 시장의 요구를 충족하는 제품을 제조하고자 하는 목적과, 폐유로부터 생성되는 기유의 양을 최대화하고자하는 소망 전부를 실현시킬 수 있다. 현재의 방법은 공정의 효율성 또는 생산량 손실을 대가로 하여 고품질의 기유를 생성할 수 있을 뿐이다.

도 2의 라인(156, 206)을 통과하는 총 생성 기유는 기존의 방법에 의해 생성되었던 총 기유보다 많고, 전체적으로 고품질의 것이다. 다른 바람직하지 않은 성분으로부터 기유를 분리하는 데 기존의 추출법이 사용될 때, 추출 처리는 고품질의 기유를 생성하도록 비교적 강력할 것이 요구되며, 그 결과 과도한 추출에 의한 기유 생산량의 손실이 초래된다. 이와 마찬가지로, 기존의 방법이 사용될 때도, 고 품질의 기유를 생성하도록 비교적 강력한 처리가 요구된다. 이러한 강력한 처리는 기유 분자 중 일부가 보다 작은 무기유 원자로 크랙킹하는 것을 초래하여, 생산량 손실이 일어난다. 따라서, 이들 방법 중 그 어느 것도 단독으로는 높은 생산량과 고품질 기유를 생성할 수 없다.

본 발명에 따르면, 기유 물질은 추출 처리를 받고, 고품질 기유로부터 오염물을 함유하는 저품질 기유를 분리하기 위해 강력한 추출이 사용될 수 있는데, 그 이유는 추출된 오일이 생산량 손실없이 다음 단계에서 회수되어 업그레이드되기 때문이다. 본원에서 설명한 다단계 방법의 사용을 통한, 생샨량 손실의 위협의 제거로 인해 높은 생산량 및 고품질 기유를 생성하는 것이 가능하다. 이러한 놀라운 결과는 공지의 처리 방법을 사용하여 기존에는 얻을 수 없는 것이었다.

본 발명의 다른 장점은 전체적인 고품질과 함께 기유의 높은 생산량을 이룰 수 있다는 것이다. 통상적으로, 기유의 소망하는 기본 품질에 의해 좌우되는, 폐유 스트림의 오일 함량의 약 45 내지 65 %가 제2 단계에서 스트림(156)을 통해 회수되고, 기유의 10 내지 30 %가 제3 단계에서 스트림(206)을 통해 추가로 생성된다. 통상적으로, 폐유 스트림(42)에 함유된 기유의 90 % 이상이 본원에서 설명한 방법을 통해 회수 및/또는 업그레이드되어, 75 내지 85 %의 전체 기유 생산량을 얻는다. 통상적으로 공지된 방법은 60 내지 65 %의 기유를 생성할 뿐이다.

현재 기술에 비해 본 발명의 다른 예상치 못한 장점은 품질과 내용물이 다양한 폐유를 처리하고, 또한 고품질의 기유를 높은 생산량으로 생성할 수 있다는 것이다. 현재의 방법은 공급 원료의 품질에 의해 매우 영향을 받고, 이 방법에 의한 생성물의 품질 및/또는 생산량은 공급 원료의 품질에 의해 매우 영향을 받는다. 본원에서 약술한 본 발명은 매우 다양한 폐유를 처리할 수 있고, 또한 고품질 기유를 제조할 수 있으며, 총 기유 생성물의 높은 생산량을 유지한다.

본 발명은 자본 지출을 감소시킨다고 하는 예상치 못한 장점도 갖는다. 공지의 방법에서, 우수한 기유 분자의 업그레이드가 필요하지 않을 수 있더라도, 우수한 기유 분자는 통상 오염된 기유 분자와 함께 처리된다. 이로 인해, 업그레이드 처리는 기유 분자 모두를 함께 처리하는 것보다 대규모여야 한다. 통상적으로, 업그레이드 장비는 제조 및 작동하는 데 비용이 매우 많이 든다. 본 발명에서는, 오염된 분자를 업그레이드하기 전에 우수한 기유 분자가 오염된 기유 분자로부터 분리된다. 그렇게 함으로써, 업그레이드 처리 장비의 크기를 보다 작게 정할 수 있고, 이에 따라 자본비와 작동 비용을 절감할 수 있다.

본원에 개시되어 있는 타입의 증류 장치의 사용은 기존의 장치에 비해 많은 장점을 제공하는 것으로 생각된다. 본 발명의 방법은 추가의 효율성과 경제적인 장점을 제공하는데, 그 이유는 본 발명이 각 단계에서 보다 덜 복잡한 장비에 의해 보다 효과적인 분리를 가능하게 하는 간단한 플래쉬 베셀을 사용하기 때문이다. 이와 마찬가지로, 플래쉬 베셀은 폐유에서 통상 발견되는 오염물의 우수한 분리를 가능하게 하여, 다른 공정 및 업그레이드에 적절한 기유 증류액을 생성한다. 물리적 오염물의 순차적인 분리는 연료 오일, 아스팔트재 등과 같은 기유 증류액뿐만 아니라 유용한 생성물을 생성하는 오염물의 분리에 대한 우수한 제어도 가능하게 한다. 본원에서 설명한 원위치 증류 장치는 막 증발기 등에서 발견되는 것과 같은 기계적 수단을 갖지 않기 때문에, 자본 유지와 작동비가 더 낮다. 원위치 증류 장치의 다른 장점은 이 장치가 충전 컬럼을 통해 사용된 오일을 처리할 때 겪을 수 있는 전형적인 패킹 파울링(packing fouling) 문제를 회피한다는 것이다. 플래쉬 베셀은 어떠한 패킹도 갖지 않고, 따라서 파울링 침전물이 형성되는 최소의 표면 및 접촉점을 갖는다. 증류를 실시하기 위해 충전 컬럼이 사용되는 경우에는, 패킹이 타르질의 침전물에 의해 파울링될 수 있어, 패킹 효율성이 감소되고, 궁극적으로 컬럼 내의 흐름 및 물질을 제한하여, 작동 유지비가 증가된다.

본 발명의 방법의 놀라운 장점은 열교환에 작용하는 고온 표면을 사용하는 폐유 처리 설비에서 통상 일어나는 열교환기 파울링(heat exchanger fouling)의 문제를 회피할 수 있다는 것이다. 베셀(70, 90)을 위한 복귀 스트림은 용기 저부의 액체층의 온도를 유지하는 데 사용된다. 용기(70, 90)로 공급되는 오일은 베셀 저부의 액체층과의 직접 접촉에 의한 소망하는 분리를 실시하기 위해 필요한 온도로 가열된다. 베셀의 저부층에 있는 고온 유체와의 직접 접촉을 통해 오일을 가열 및 증발시킴으로써 장점이 얻어진다. 열교환기의 고온 표면의 경계층에서 증발이 일어날 때 통상적으로 발생하고, 침전물을 형성하는 파울링 반응 등과, 감소된 효율성 및 유지 보수가 파울링 생성물이 침전되는 고온 금속 표면의 부재로 인해 감소된다. 따라서, 본 발명은 열교환의 효율성을 증가시키고, 유지 보수를 감소시키며, 궁극적으로 장비의 효용성을 증가시킨다.

본원에서 채택된 용매 추출 장치는 API 그룹 III 기유를 생성함으로써 놀라운 결과를 이루었다. 이전에는 다른 어떤 재정제 기술도 이러한 고품질의 기유를 생성할 수 없었다.

몇몇 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 설명된 실시예는 본 발명의 특징을 제한하는 것이라기보다는 예시적인 것이며, 본 발명의 범위 내에서 많은 변형 및 수정이 가능하다는 것이 지적된다. 그러한 많은 변형 및 수정은 전술한 바람직한 실시예의 검토에 기초하여 당업자에 의해 명백하고 바람직한 것으로 간주될 수 있다.

Claims

폐유로부터 고품질의 기유(base oil)를 높은 생산량으로 효과적으로 생성하는 방법으로서,

a) 기유 분획을 생성하도록 폐유로부터 기유 성분의 적어도 일부를 분리하고,

b) 기유 분획을 고품질 기유 스트림과 저품질 스트림으로 분리하도록 처리하며,

c) 바람직하지 않은 성분을 제거하거나 개선하여 저품질 기유 스트림을 상품성을 갖는 기유 스트림으로 업그레이드하도록 저품질 기유 스트림을 처리하는 것을 포함하는 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 기유 분획은 증류, 진공 증류, 증발, 여과, 한외 여과, 용매 추출, 추출, 원심 분리, 흡수 및 흡착 중 적어도 하나에 의해 폐유로부터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 기유 분획은 증류에 의해 폐유로부터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 기유 분획은 진공 증류에 의해 적어도 부분적으로 폐유로부 터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 기유 분획은 약 500 내지 약 1100 ℉의 비등점을 갖는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림은 여과, 한외 여과, 분자체, 추출, 용매 추출, 흡수 및 흡착 중 적어도 하나에 의해 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 고품질 윤활 기유 스트림과 저품질 윤활 기유 스트림은 용매 추출에 의해 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 용매는 N-메틸2피롤리돈(N-methyl2pyrolidone)인 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 고품질 기유 스트림은 API 1509에 의해 규정된 그룹 I, 그룹 II 또는 그룹 III 기유인 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 저품질 기유는 수소 첨가(hydrogenating), 알킬화(alkylating) 및 분자 개질(molecular reforming) 중 적어도 하나에 의해 처리되 는 것인 기유 생성 방법.
제10항에 있어서, 저품질 기유는 이 저품질 기유의 바람직하지 않은 성분의 양을 감소시키고 기유 분자를 보다 충분히 포화시키도록 수소 첨가되는 것인 기유 생성 방법.
제11항에 있어서, 수소 첨가는 적절한 캐리어 상에서 지지되는 주기율표의 V(b)족, VI(b)족 및 VIII족 금속 및 그 화합물을 함유하는 촉매의 존재하에서 약 500 내지 약 1000 ℉ 온도 및 약 100 내지 약 2000 psig 압력으로 수소 가스를 사용하여 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 상품성을 갖는 품질의 윤활제는 API 1509에 의해 규정된 그룹 I 또는 그룹 II 기유인 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 바람직하지 않은 성분은 극성 화합물, 방향족 화합물, 헤테로 원자 불포화물 및 올레핀으로 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 기유 분획은 증류에 의해 폐유로부터 분리되어 비등점 범위가 약 500 내지 약 650 ℉인 적어도 하나의 증류액 스트림과, 비등점 범위가 약 650 내지 1100 ℉인 증류액 스트림을 생성하는 것인 기유 생성 방법.
제15항에 있어서, 비등점 범위가 약 500 내지 약 650 ℉인 증류액 스트림의 적어도 일부는, 상품성을 갖는 기유 스트림을 생성하도록 바람직하지 않은 오염물을 처리하기 전에 저품질 기유 스트림과 조합되는 것인 기유 생성 방법.
제16항에 있어서, 바람직하지 않은 오염물은 수소 첨가에 의해 제거되는 것인 기유 생성 방법.
제1항에 있어서, 고품질 기유 스트림은 고도로 정제된 기유 스트림을 생성하기 위해 바람직하지 않은 성분을 제거하거나 업그레이드하도록 더욱 처리되는 것인 기유 생성 방법.
제18항에 있어서, 고품질 기유는 수소 첨가, 알킬화 및 분자 개질 중 적어도 하나에 의해 처리되는 것인 기유 생성 방법.
제18항에 있어서, 고품질 기유 스트림은 저품질 기유의 바람직하지 않은 성분의 양을 감소시키고 기유 분자를 보다 충분히 포화시키도록 수소 첨가되는 것인 기유 생성 방법.
제20항에 있어서, 수소 첨가는 적절한 캐리어 상에서 지지되는 주기율표의 V(b)족, VI(b)족 및 VIII족 금속 및 그 화합물을 함유하는 촉매의 존재하에서 약 500 내지 약 1200 ℉ 온도 및 약 100 내지 약 2000 psig 압력으로 수소 가스를 사용하여 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
폐유로부터 고도로 정제된 기유를 효과적으로 생성하는 방법으로서,

a) 기유 분획을 생성하도록 폐유로부터 기유 성분의 적어도 일부를 분리하고,

b) 기유 분획을 고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림으로 분리하도록 처리하며,

c) 고도로 정제된 기유를 형성하기 위해, 바람직하지 않은 성분을 제거하거나 업그레이드하도록 고품질 기유 스트림을 처리하는 것을 포함하는 기유 생성 방법.
제22항에 있어서, 기유 분획은 증류, 진공 증류, 증발, 여과, 한외 여과, 추출, 원심 분리, 흡수 및 흡착 중 적어도 하나에 의해 폐유로부터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제23항에 있어서, 기유 분획은 증류에 의해 폐유로부터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제24항에 있어서, 기유 분획은 진공 증류에 의해 적어도 부분적으로 폐유로부터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제22항에 있어서, 기유 분획은 약 500 내지 약 1100 ℉의 비등점을 갖는 것인 기유 생성 방법.
제22항에 있어서, 고도로 정제된 기유 스트림은 API 1509에 의해 규정된 그룹 II 또는 그룹 III 기유인 것인 기유 생성 방법.
제22항에 있어서, 고품질 기유 스트림 및 저품질 기유 스트림은 여과, 한외 여과, 분자체, 추출, 용매 추출, 흡수 및 흡착 중 적어도 하나에 의해 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제28항에 있어서, 고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림은 용매 추출에 의해 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제29항에 있어서, 용매는 N-메틸2피롤리돈인 것인 기유 생성 방법.
제22항에 있어서, 고품질 기유는 수소 첨가, 알킬화 및 분자 개질 중 적어도 하나에 의해 처리되는 것인 기유 생성 방법.
제31항에 있어서, 고품질 기유 스트림은 저품질 기유의 바람직하지 않은 성분의 양을 감소시키고 기유 분자를 보다 충분히 포화시키도록 수소 첨가되는 것인 기유 생성 방법.
제32항에 있어서, 수소 첨가는 적절한 캐리어 상에서 지지되는 주기율표의 V(b)족, VI(b)족 및 VIII족 금속 및 그 화합물을 함유하는 촉매의 존재하에서 약 500 내지 약 1000 ℉ 온도 및 약 100 내지 약 2000 psig 압력으로 수소 가스를 사용하여 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
폐유로부터 초고품질 기유를 효과적으로 생성하는 방법으로서,

a) 기유 분획을 생성하도록 폐유로부터 기유 성분의 적어도 일부를 분리하고,

b) 기유 분획을 초고품질 기유 스트림과 저품질 기유 스트림으로 분리하도록, 적어도 부분적으로 오일에 혼합될 수 있는 용매를 이용하거나 소정 조건하에서 용매 추출을 사용하여 기유 분획을 강력하게 처리하는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 기유 분획은 증류, 진공 증류, 증발, 여과, 한외 여과, 추출, 원심 분리, 흡수 및 흡착 중 적어도 하나에 의해 폐유로부터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제35항에 있어서, 기유 분획은 증류에 의해 폐유로부터 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제35항에 있어서, 기유 분획은 진공 증류에 의해 폐유로부터 적어도 부분적으로 분리되는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 기유 분획은 약 500 내지 1100 ℉의 비등점을 갖는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 초고품질 기유 스트림은 API 1509에 의해 규정된 그룹 II 또는 그룹 III 기유인 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 용매는 N-메틸2피롤리돈인 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 용매 추출은 100 내지 300 ℉에서 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 용매 추출은 3 : 1이 넘는 용매 처리율로 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 용매 추출은 혼입(entrainment)을 제한하고, 오일과 용매 상(phase)의 양호한 분리를 가능하게 하도록 구성된 추출 컬럼에서 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 용매 추출은 충전 컬럼에서 이루어지는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 체류 시간이 효율적인 용매/오일 접촉 및 양호한 상 분해(phase disengagement)를 가능하게 하기에 충분한 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 추출을 증대시키기 위해 상 이동 촉매(phase transfer catalyst)가 사용되는 것인 기유 생성 방법.
제34항에 있어서, 초고품질 기유는 적어도 2개의 상이한 점도 컷(viscosity cut)으로 분류(分溜)되도록 더욱 처리되는 것인 기유 생성 방법.
적어도 하나의 상부 스트림과 적어도 하나의 저부 스트림을 생성하도록 적어도 하나의 증류 구역에서 원위치 플래쉬 증류(in-situ flash distillation)에 의해 비등점이 다양한 복수의 성분을 포함하는 액체 스트림을 분리하는 방법으로서.

a) 액체 스트림을 증류 구역에 수용된 가열 액체층 안으로 이송하여 상부 스트림과 저부 스트림을 생성하고,

b) 증류 구역에 있는 액체층을 액체 공급물 스트림의 일부를 증발시키기에 충분한 온도로 가열하는 것을 유지하여, 저부 스트림 및 증발된 증류액 스트림을 생성하며,

c) 증류액 스트림의 적어도 일부를 증류 구역 밖으로 이송하고,

d) 가열된 저부 스트림의 일부를 다른 증류 구역으로의 충전 액체 스트림으로 사용하거나 생성물 스트림으로 사용하도록 이송하는 것을 포함하는 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 복수의 플래쉬 증류 구역이 사용되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 플래쉬 증류 구역 중 적어도 하나는 진공하에서 작동되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 플래쉬 증류 구역 중 적어도 하나는 충전 컬럼인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 2개의 플래쉬 증류 베셀이 사용되는 것인 액체 스트림 분 리 방법.
제48항에 있어서, 3개의 플래쉬 증류 베셀이 사용되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 4개의 플래쉬 증류 베셀이 사용되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 5개 이상의 플래쉬 증류 베셀이 사용되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 액체 스트림은 파울링(fouling)하는 경향이 있는 액체인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 액체 스트림은 탄화수소 스트림인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 액체 스트림은 폐유인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제52항에 있어서, 비등점 범위가 약 500 내지 약 600 ℉인 상부 스트림과, 비등점 범위가 약 600 내지 약 1100 ℉인 상부 스트림을 생성하는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 증류 구역으로부터 상부 스트림을 생성하도록, 액체 스트림의 일부가 증발하기에 충분한 온도로 증류 구역의 액체층을 가열하기에 충분한 온도로 저부 스트림을 가열하여 일부를 증류 구역으로 복귀시키는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 액체 스트림은 증류 이전에 오일을 조절하도록 알칼리 또는 염기에 의해 처리되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제61항에 있어서, 알칼리 또는 염기는 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 중 하나인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 액체 스트림은 물, 탄소수가 적은 탄화수소 및 비등점이 낮은 성분을 제거하도록 플래쉬 증류 이전에 처리되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제59항에 있어서, 액체 스트림은 물 및 비등점이 낮은 성분을 제거하도록 원위치 플래쉬 증류 이전에 증류를 사용하여 처리되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제48항에 있어서, 액체 스트림은 증류 이전에 알칼리 또는 염기에 의해 처리되고, 물 및 탄소수가 적은 탄화수소를 제거하도록 처리되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
원위치 플래쉬 증류에 의해 비등점이 다양한 복수의 성분을 포함하는 액체 스트림을 분리하는 장치로서,

a) 적어도 상부 및 저부와, 액체 스트림 유입구와, 상부 근처의 증류액 유출구와, 하부 부분, 그리고 저부 근처의 저부 스트림 유출구를 구비하는 플래쉬 베셀의 하부 부분에 수용된 가열 액체층 안으로 액체 스트림을 충전하여, 상부 유출구를 통해 상부 스트림을 생성하고 저부 스트림 유출구를 통과하는 저부 스트림을 생성하고,

b) 플래쉬 베셀로부터의 저부 스트림을 가열하여 가열된 저부 스트림을 생성하고, 가열된 저부 스트림의 일부를 플래쉬 증류 구역의 액체층으로 복귀시키는 것을 포함하는 액체 스트림 분리 장치.
제66항에 있어서, 복수의 증류액 스트림과 복수의 생성물 저부 스트림을 생성하기 위해 복수의 플래쉬 증류 베셀을 사용하는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제66항에 있어서, 플래쉬 증류 베셀 중 적어도 하나는 진공하에서 작동하는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제67항에 있어서, 플래쉬 증류 베셀 중 적어도 하나는 충전 컬럼인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제67항에 있어서, 2개의 플래쉬 증류 베셀을 사용하는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제67항에 있어서, 3개의 플래쉬 증류 베셀을 사용하는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제67항에 있어서, 4개의 증류 베셀을 사용하는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제67항에 있어서, 5개 이상의 증류 베셀을 사용하는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제66항에 있어서, 액체 스트림은 탄화수소 스트림인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제61항에 있어서, 액체 스트림은 폐유인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제70항에 있어서, 비등점 범위가 약 500 내지 약 650 ℉인 증류액 스트림과 비등점 범위가 약 650 내지 약 1100 ℉인 증류액 스트림이 생성되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제66항에 있어서, 제1 증류 구역으로부터 증류액 스트림을 생성하도록, 액체 스트림의 일부를 증발시키기에 충분한 온도로 제1 플래쉬 증류 구역의 액체층을 가열하기에 충분한 온도로 저부 스트림을 가열하여 일부를 플래쉬 구역으로 복귀시키는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제70항에 있어서, 제2 증류 구역으로부터 증류액 스트림을 생성하도록, 제1 플래쉬 증류 구역으로부터의 저부 스트림의 일부를 증발시키기에 충분한 온도로 제2 플래쉬 증류 구역의 액체층을 가열하기에 충분한 온도로 제2 플래쉬 증류 구역으로부터의 저부 스트림을 가열하여 일부를 플래쉬 구역으로 복귀시키는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제66항에 있어서, 액체 스트림은 증류 이전에 오일을 조절하도록 알칼리 또는 염기에 의해 처리되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제77항에 있어서, 알칼리 또는 염기는 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼 륨 중 하나인 것인 액체 스트림 분리 방법.
제66항에 있어서, 액체 스트림은 증류 이전에 물 및 탄소수가 적은 탄화수소를 제거하도록 처리되는 것인 액체 스트림 분리 방법.
제66항에 있어서, 액체 스트림은 증류 이전에 알칼리 또는 염기에 의해 처리되고, 물 및 탄소수가 적은 탄화수소를 제거하도록 처리되는 것인 액체 스트림 분리 방법.