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KR20100106484A - Heavy oil upgrade process including recovery of spent catalyst - Google Patents

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KR20100106484A
KR20100106484A KR20107015718A KR20107015718A KR20100106484A KR 20100106484 A KR20100106484 A KR 20100106484A KR 20107015718 A KR20107015718 A KR 20107015718A KR 20107015718 A KR20107015718 A KR 20107015718A KR 20100106484 A KR20100106484 A KR 20100106484A
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랄릿 에스. 사아
크리스토퍼 에이. 파워
제임스 알. 스토이
프레드 디. 브랜트
브루스 이. 레이놀드
안드레 알. 다코스타
폴 에프. 브라이언
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셰브런 유.에스.에이.인크.
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Abstract

중질유를 개선하고 중질유를 저비점의 탄화수소 생성물로 전환하는 공정이 제공된다. 상기 공정은 1 내지 20 미크론 범위의 평균 입자 크기를 갖는 촉매 입자를 포함하는 촉매 슬러리를 이용한다. 개선 공정에서, 중질유 중의 사용된 슬러리 촉매가 배출 스트림으로서 생성된다. 하나의 측면에서, 공정은 추가로 슬러리 중에 촉매 입자로부터 중질유를 분리함으로써 사용된 촉매를 회수하는 것을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 중질유 중의 슬러리 촉매는 용매와 결합하여 결합된 슬러리-용매 스트림을 형성한다. 결합된 슬러리-용매 스트림은 막 여과를 사용하는 탈유 영역에서 여과된다. 탄화수소, 즉, 용매 및 잔류 중질유는 이어서 건조 영역에서 촉매 입자로부터 분리될 수 있다. 촉매 합성 유닛에서 이후의 재사용을 위해 촉매 입자로부터 귀금속이 회수되어서, 새로운 슬러리 촉매를 생성할 수 있다. A process for improving heavy oils and converting heavy oils to low boiling hydrocarbon products is provided. The process utilizes a catalyst slurry comprising catalyst particles having an average particle size in the range of 1-20 microns. In the refinement process, the spent slurry catalyst in the heavy oil is produced as discharge stream. In one aspect, the process further includes recovering the used catalyst by separating heavy oil from the catalyst particles in the slurry. In one embodiment, the slurry catalyst in heavy oil combines with the solvent to form a combined slurry-solvent stream. The combined slurry-solvent stream is filtered in the deoiling zone using membrane filtration. The hydrocarbons, ie the solvent and residual heavy oil, may then be separated from the catalyst particles in the drying zone. The precious metal may be recovered from the catalyst particles for later reuse in the catalyst synthesis unit, producing a new slurry catalyst.

Description

사용된 촉매의 회수를 포함하는 중질유 개선 공정{Heavy Oil Upgrade Process Including Recovery of Spent Catalyst}Heavy Oil Upgrade Process Including Recovery of Spent Catalyst

경질유의 비축은 점차적으로 고갈되고 있고, 중질유 자원의 개발(예컨대, 리프팅, 채굴 및 추출) 비용은 감소하여, 중질유 및 비투멘(bitumens)을 보다 경질의 생성물로 전환하는 신규한 개선 기술의 개발 필요성이 제기되었다. 보다 중질의 조 공급원료의 출현으로, 중질유를 개선하고, 오염물/황을 이들 공급원료로부터 제거하기 위하여 이전보다 정제 시 더 많은 촉매를 사용해야만 한다. 이러한 촉매 공정은 대량의 사용된 촉매를 발생시킨다. 귀금속에 대한 증가된 요구 및 시장 가격과 그 환경적 인식으로 인하여, 촉매는 금속 회수를 위한 2차적 공급원으로서 기능할 수 있다. The stockpile of light oils is becoming increasingly depleted, and the cost of developing heavy oil resources (eg, lifting, mining and extraction) is reduced, necessitating the development of new improvements to convert heavy oils and bitumens into lighter products. This was raised. With the emergence of heavier crude feedstocks, more catalyst must be used in refining than before to improve heavy oils and to remove contaminants / sulfur from these feedstocks. This catalytic process generates a large amount of used catalyst. Due to the increased demand for precious metals and the market price and its environmental awareness, the catalyst can serve as a secondary source for metal recovery.

촉매 금속을 재활용/회수하여 금속의 재생가능한 공급원을 제공하기 위하여, 지지된 또는 벌크 촉매 형태로, 중질유 개선 공정으로부터 발생된 사용된 촉매로부터 금속을 추출하고자 노력해 왔다. 촉매 금속을 사용된 촉매로부터 추출/회수할 수 있기 전에는, 수소화공정 작업으로부터 얻은 잔류 중질유를 사용된 촉매로부터 우선 분리하여야 한다. 중질유 개선 시스템으로부터의 배출 스트림은 일반적으로 미전환 중질유 물질, 보다 중질의 수첨 분해 액체 생성물, 3 내지 50 중량%의 슬러리 촉매, 소량의 코크, 아스팔텐 등을 포함한다. 종래의 여과 공정은 비-지지된 미세 촉매가 필터를 막거나 오염시킬 수 있기 때문에, 배출 스트림에서 고분자량 탄화수소 물질로부터 슬러리 촉매를 분리/회수하기에 적합하지 않을 수 있다. In order to recycle / recover catalyst metals to provide a renewable source of metals, efforts have been made to extract metals from spent catalysts resulting from heavy oil refinery processes, in the form of supported or bulk catalysts. Before the catalytic metal can be extracted / recovered from the used catalyst, the residual heavy oil obtained from the hydroprocessing operation must first be separated from the used catalyst. The exit stream from the heavy oil refinery system generally comprises unconverted heavy oil material, heavier hydrocracked liquid product, 3 to 50 wt% slurry catalyst, small amounts of coke, asphaltenes and the like. Conventional filtration processes may not be suitable for separating / recovering slurry catalyst from high molecular weight hydrocarbon materials in the effluent stream, as non-supported fine catalyst may clog or contaminate the filter.

특히 미세 여과, 초여과, 나노여과 및 역삼투를 이용하여, 막 기술이 환경 정화, 폐수 처리 및 수질 정화에서 오염물의 제거에 오랫동안 사용되어 왔다. 케로센(kerosene)과 같은 저 비점 탄화수소 혼합물로부터 (ppm 양의) 바나듐이 얻어진다.Using microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis, in particular, membrane technology has long been used for the removal of contaminants in environmental purification, wastewater treatment and water purification. (Ppm amount) vanadium is obtained from a low boiling hydrocarbon mixture such as kerosene.

수첨 분해 조건에 노출된 중질유는 특히 슬러리 촉매로부터 추출/제거/분리되기 어렵다. 종래 기술에서 기존의 용매 추출 및 로스팅법은 특히 슬러리 촉매에는 별로 효과적이지 못하여, 촉매 입자에 중질유를 남김으로써 (귀금속을 사용된 촉매로부터 회수하는) 하부의 금속 회수 공정에 문제를 야기한다. 촉매 입자 중 잔여 혼입 오일에서 일부 화학물질은 금속 회수 공정 중에 발포 문제를 일으켜서, 화학적 추출, 압력 침출, 금속 용해(digestion)/가용화, 결정화 및/또는 침전 방법 등을 사용하여 금속을 회수하려는 노력들에 부정적인 영향을 미친다.
Heavy oils exposed to hydrocracking conditions are particularly difficult to extract / remove / separate from slurry catalysts. Conventional solvent extraction and roasting methods in the prior art are not particularly effective for slurry catalysts, leaving heavy oil in the catalyst particles causing problems in the bottom metal recovery process (recovering precious metals from used catalysts). Some of the chemicals in the residual entrained oils in the catalyst particles cause foaming problems during the metal recovery process, and efforts to recover the metal using chemical extraction, pressure leaching, metal dissolution / solubilization, crystallization and / or precipitation methods, etc. Negatively affects.

본 발명은 중질유 개선 작업으로부터 발생되는 사용된 촉매 입자로부터 잔류 중질유를 분리 및/또는 추출하는데 있어서 막 기술의 신규한 용도를 제공하는데 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a novel use of membrane technology in the separation and / or extraction of residual heavy oil from spent catalyst particles resulting from heavy oil improvement operations.

하나의 측면에서, 중질유 개선을 위한 통합 시스템이 제공되는데, 상기 시스템은 중질유 개선 유닛, 미전환 중질유를 위해 사용된 슬러리 촉매를 분리하기 위한 촉매 탈유 유닛, 탈유된 사용된 슬러리 촉매로부터 귀금속을 회수하기 위한 금속 회수 유닛, 및 회수된 금속으로부터 슬러리 촉매를 형성하기 위한 촉매 합성 유닛을 포함한다. In one aspect, an integrated system for heavy oil improvement is provided, which system recovers precious metals from a heavy oil improvement unit, a catalyst deoiling unit for separating slurry catalyst used for unconverted heavy oil, and deoiled used slurry catalyst. Metal recovery unit, and a catalyst synthesis unit for forming a slurry catalyst from the recovered metal.

또 하나의 측면에서, 촉매 입자로부터 중질유를 분리하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 적어도 촉매 입자로부터 중질유의 적어도 90%를 제거하기에 충분한 세공 크기를 갖는 막을 갖는 여과 어셈블리를 이용한다. 하나의 실시 태양에서, 상기 여과 어셈블리는 교차-흐름 여과, 정용여과(diafiltration), 동적 여과, 교차-흐름 침강, 병류 침강 분리, 역류 침강 분리 및 침전 탱크로부터 선택되는 복수의 여과 유닛을 포함한다. In another aspect, a system for separating heavy oil from catalyst particles is provided. The system utilizes a filtration assembly having a membrane having a pore size sufficient to remove at least 90% of the heavy oil from the catalyst particles. In one embodiment, the filtration assembly comprises a plurality of filtration units selected from cross-flow filtration, diafiltration, dynamic filtration, cross-flow sedimentation, cocurrent sedimentation separation, countercurrent sedimentation separation, and settling tank.

또한, 제3의 측면에서, 동적 여과를 사용하여 중질유로부터 미세 촉매를 분리하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 중질유 중 미세 촉매 혼합물을 적어도 약 20,000/초의 전단력으로 진동 동적 여과시키는 단계를 포함한다. In a third aspect, there is also provided a method of separating fine catalyst from heavy oil using dynamic filtration. The method includes vibrating dynamic filtration of the fine catalyst mixture in heavy oil at a shear force of at least about 20,000 / second.

제4의 측면에서, 여과 침강을 사용하여 중질유로부터 미세 촉매를 분리하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 채널 형태로 복수의 막을 갖는 모듈을 구비한 침강 분리기를 이용하며, 상기 채널은 하향으로 기울어져서 촉매로부터 중질유의 분리를 촉진시킨다. In a fourth aspect, a method of separating fine catalyst from heavy oil using filtration sedimentation is provided. The method utilizes a sedimentation separator with a module having a plurality of membranes in the form of channels, the channels tilted downward to facilitate the separation of heavy oil from the catalyst.

제5의 측면에서, 적어도 두 개의 건조 단계를 포함하는 건조 영역을 갖고, 촉매 입자로부터 유기물, 예컨대, 용매 및 중질유의 휘발을 위한 두 번째 건조 단계를 갖는, 촉매 입자로부터 중질유를 분리하기 위한 시스템이 제공된다. 하나의 실시 태양에서, 첫 번째 건조 영역은 결합된 수평 및 수직 와이핑된 필름 건조기/증발기 (또는 결합된 수평 및 수직 박막 건조기/증발기)이고, 두 번째 영역은 회전 킬른(Kiln) 건조기이다.In a fifth aspect, a system for separating heavy oil from catalyst particles having a drying zone comprising at least two drying steps and having a second drying step for volatilization of organics, such as solvent and heavy oil, from the catalyst particles Is provided. In one embodiment, the first drying zone is a combined horizontal and vertical wiped film dryer / evaporator (or a combined horizontal and vertical thin film dryer / evaporator) and the second zone is a rotary kiln dryer.

또 다른 측면에서, 촉매 입자로부터 용매 및 중질유를 포함하는 유기물을 제거/세정하기 위하여 적어도 계면 활성제를 사용하는, 촉매 입자로부터 탄화수소를 분리하기 위한 시스템이 제공된다.
In another aspect, a system is provided for separating hydrocarbons from catalyst particles using at least surfactants to remove / clean organics, including solvents and heavy oils, from the catalyst particles.

본 발명에 따르면, 막기술을 사용하여 중질유 개선 작업으로부터 발생되는 사용된 촉매 입자로부터 잔류 중질유를 효과적으로 분리 및/또는 추출한다.
According to the present invention, membrane technology is used to effectively separate and / or extract residual heavy oil from spent catalyst particles resulting from heavy oil improvement operations.

도 1A는 플레이트 및 프레임 여과 유닛의 단면도이다.
도 1B는 주름진 막 구조를 갖는 막 여과 시스템의 실시 태양을 보여주는 부분 전개도이다.
도 1C는 튜브형 막 필터를 갖는 막 여과 시스템의 개략적인 도식이다.
도 1D는 복수의 튜브형/중공 막 필터를 갖는 막 시스템의 투시도이다.
도 1E는 나선형 막 시스템의 투시도이다.
도 2는 평행하게 배열된 막 채널과 수용 챔버로의 두 개의 대향(역류) 유입 스트림을 갖는 역류 침강 분리기의 개략적인 도식이다.
도 3은 평행하게 배열된 막 채널과, 채널의 일 측면 상의 유입 스트림 및 채널의 대향 측면에서의 배출(여액) 스트림을 갖는, 교차-흐름 침강 분리기의 개략적인 도식이다.
도 4는 탈유 작업의 실시 태양을 보여주는 블록선도이다.
도 5는 농축 영역을 갖는, 탈유 유닛의 또 다른 실시 태양의 블록선도이다.
도 6은 슬러리 농축 영역을 갖는, 탈유 유닛의 제3 실시 태양을 보여주는 블록선도이다.
도 7은 슬러리 농축 영역뿐만 아니라 농축 영역을 이용한, 탈유 유닛의 또 다른 실시 태양을 보여주는 블록선도이다.
도 8은 다중 교차-흐름 여과 유닛을 갖는 막 여과 시스템의 실시 태양을 도시한 블록선도이다.
도 9는 용매 세척을 위한 침전 탱크를 갖는 막 여과 시스템의 실시 태양을 도시한 블록선도이다.
도 10은 콤비 건조기 및 회전 킬른 건조기를 포함하는, 막 여과 영역 및 2 단계 건조 영역을 갖는 탈유 시스템의 실시 태양을 도시한 블록선도이다.
도 11은 동적 여과, 예컨대, 전단력 강화 진동 막 여과(V*SEP) 유닛을 이용한 실시 태양에서 재순환 작업을 보여주는 블록선도이다.
도 12는 동적 여과, 예컨대, V*SEP 유닛을 이용한 실시태양에서 막 시험의 도면이다.
도 13은 동적 여과, 예컨대, V*SEP 유닛을 이용한 실시태양에서 압력 시험의 도면이다.
도 14는 동적 여과, 예컨대, V*SEP 유닛을 이용한 뱃치 작업을 보여주는 블록선도이다.
도 15는 동적 여과, 예컨대, V*SEP 유닛을 이용한 실시태양에서 정용여과 시험의 도면이다.
도 16은 동적 여과, 예컨대, V*SEP 유닛을 이용한 실시태양에서 입자 크기 분포의 도면이다.
1A is a cross-sectional view of the plate and frame filtration unit.
1B is a partially exploded view showing an embodiment of a membrane filtration system having a pleated membrane structure.
1C is a schematic of a membrane filtration system with a tubular membrane filter.
1D is a perspective view of a membrane system having a plurality of tubular / hollow membrane filters.
1E is a perspective view of a helical membrane system.
FIG. 2 is a schematic diagram of a countercurrent sedimentation separator having two parallel (backflow) inlet streams into a membrane channel and a receiving chamber arranged in parallel.
FIG. 3 is a schematic of a cross-flow sedimentation separator having membrane channels arranged in parallel and an inlet stream on one side of the channel and an outlet (filtrate) stream on opposite sides of the channel.
4 is a block diagram showing an embodiment of a deoiling operation.
5 is a block diagram of another embodiment of a deoiling unit having a concentration zone.
6 is a block diagram showing a third embodiment of a deoiling unit having a slurry concentration zone.
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of a deoiling unit, using a concentration zone as well as a slurry concentration zone.
8 is a block diagram illustrating an embodiment of a membrane filtration system having multiple cross-flow filtration units.
9 is a block diagram illustrating an embodiment of a membrane filtration system having a precipitation tank for solvent washing.
10 is a block diagram illustrating an embodiment of a deoiling system having a membrane filtration zone and a two stage drying zone, including a combi dryer and a rotary kiln dryer.
FIG. 11 is a block diagram showing recycling operations in an embodiment using dynamic filtration, such as shear enhanced vibration membrane filtration (V * SEP) units.
12 is a diagram of membrane testing in an embodiment using dynamic filtration, eg, a V * SEP unit.
FIG. 13 is a diagram of a pressure test in an embodiment using dynamic filtration, eg, a V * SEP unit.
14 is a block diagram showing batch operation with dynamic filtration, eg, V * SEP unit.
FIG. 15 is a diagram of a diafiltration test in an embodiment using dynamic filtration, eg, a V * SEP unit.
FIG. 16 is a diagram of particle size distribution in an embodiment using dynamic filtration, eg, a V * SEP unit. FIG.

하기 용어들은 본 명세서 전체에서 사용될 것이고, 달리 지시되지 않는 한 하기 의미를 가질 것이다.The following terms will be used throughout this specification and shall have the following meanings unless otherwise indicated.

"평균 유량"은 특정 농도 범위에 걸쳐서 측정된 시간 가중된 평균 유량을 가리킨다. "Average flow rate" refers to a time weighted average flow rate measured over a certain concentration range.

"뱃치 농축"은 고정된 양의 공급 슬러리가 시스템으로부터 투과물의 제거에 의하여 점차적으로 농축되는, 동적 여과 시스템, 예컨대, 전단력 강화 진동 막 여과(V*SEP) 기계 배치를 가리킨다. 시스템으로부터의 농축물은 공급물 탱크로 반환된다."Batch concentration" refers to a dynamic filtration system, such as a shear force enhanced vibrating membrane filtration (V * SEP) machine arrangement, in which a fixed amount of feed slurry is gradually concentrated by removal of permeate from the system. The concentrate from the system is returned to the feed tank.

또한 "보유물"로도 알려진 "농축물"은 필터 매질, 예컨대, 막을 통해 투과하지 못한 슬러리의 부분을 가리킨다. 달리 말하면, 이것은 막을 통과하여 여과되지 못한 슬러리의 부분이다. "Concentrate", also known as "retentate", refers to a portion of a slurry that has not permeated through a filter medium, such as a membrane. In other words, this is the portion of the slurry that is not filtered through the membrane.

"농축 인자"는 농축물 유동 속도에 대한 공급물 유동 속도의 비율을 가리킨다. "Concentration factor" refers to the ratio of feed flow rate to concentrate flow rate.

"교차-흐름" 여과 (또는 교차흐름 여과 또는 접선 유동 여과(TFF))는 공급물 스트림이 막 표면을 따라서 (평행하게 또는 접선을 이루며) 유동하고, 여액은 막을 가로질러서 유동하는 여과 기법을 가리킨다. 교차-흐름 여과에서, 투과물 또는 여액 및 그 밖에 모든 것이 보유물 또는 농축물로서 막의 공급 측면에 보유될 때, 일반적으로 막 세공 크기보다 작은 물질만이 막을 통하여(가로질러서) 통과한다. 교차-흐름 여과의 하나의 실시 태양에서, 고체 함유 스트림에서 액체 부분만이 필터 매질, 즉, 막을 통과한다. 반면에, 기존의 여과(전량 여과(dead-end) 또는 정상(normal) 여과)에서는, 액체의 단지 일부라기보다는, 슬러리의 전체 액체 부분이, 막에 의해 대부분 또는 모든 고체가 보유된 채, 막을 통과하게 된다. "Cross-flow" filtration (or crossflow filtration or tangential flow filtration) refers to a filtration technique in which the feed stream flows (parallel or tangentially) along the membrane surface, and the filtrate flows across the membrane. . In cross-flow filtration, when the permeate or filtrate and everything else is retained on the feed side of the membrane as retentate or concentrate, generally only material that is smaller than the membrane pore size passes through (cross). In one embodiment of cross-flow filtration, only the liquid portion in the solid containing stream passes through the filter medium, ie the membrane. On the other hand, in conventional filtration (dead-end or normal filtration), rather than just a portion of the liquid, the entire liquid portion of the slurry is retained by the membrane with most or all solids retained. Will pass.

"정용여과(Diafiltration; DF)"는 여액이 공정으로부터 계속적으로 제거되는 동안에, 완충 물질, 예컨대, 용매가 공급물 스트림 및/또는 여과 공정에 첨가되는, 교차-흐름 여과 공정을 가리킨다. 정용여과의 하나의 실시 태양에서, 보유된 고분자량 종들을 정제하고, 저분자량 종들의 회수를 증가시키고, 완충 교환 및 간단히 주어진 용액의 특성을 변화시키기 위해 상기 공정이 사용된다. 정용여과는 뱃치 정용여과 또는 연속 정용여과의 형태일 수 있다. 뱃치 정용여과에서, 보유물은 원래의 부피 또는 보유물 내의 슬러리 촉매의 특정 농도까지 농축된다. 일단 이 농도에 도달하면, 또 다른 부피의 공급물 스트림이 첨가된다. 연속 정용여과에서, 공급물 스트림(용매 및 중질유 중의 촉매 슬러리)의 부피가 여액 및 농축물이 제거되는 것과 동일한 속도로 여과 공정에 첨가된다. 이러한 방법에 의해, 필터를 투과할 수 있는 더 작은 분자들, 예컨대, 용매 중의 중질유가 여액 중에서 세척되어 제거되는 동안에도, 공정 중의 액체 부피는 일정하게 유지될 수 있다. "Diafiltration (DF)" refers to a cross-flow filtration process in which a buffer material, such as a solvent, is added to the feed stream and / or the filtration process while the filtrate is continuously removed from the process. In one embodiment of diafiltration, the process is used to purify retained high molecular weight species, increase the recovery of low molecular weight species, buffer exchange and simply change the properties of a given solution. Diafiltration may be in the form of batch diafiltration or continuous diafiltration. In batch diafiltration, the retentate is concentrated to the original volume or to a certain concentration of slurry catalyst in the retentate. Once this concentration is reached, another volume of feed stream is added. In continuous diafiltration, the volume of the feed stream (catalyst slurry in solvent and heavy oil) is added to the filtration process at the same rate as the filtrate and concentrate are removed. By this method, the liquid volume in the process can be kept constant even while smaller molecules that can permeate the filter, such as heavy oil in the solvent, are washed off in the filtrate.

"동적 여과(Dynamic filtration)"는 교차-흐름 여과의 연장으로서, 필터 요소로부터 입자성 물질을 밀어내고, 필터 매질에 인접한 케이크 층들의 형성을 붕괴시킴으로써, 필터 매질에 본질적으로 막힘 또는 오염이 없다. 이러한 결과는, 회전, 오실레이팅, 왕복 운동, 또는 진동 수단의 사용과 같이, 입자들 상에 높은 양력(lift forces) 및 높은 전단 속도를 생성하기에 충분히 빠르게 필터 매질에 대하여 물질을 이동시켜서 여과시킴으로써 달성된다. (화합물 흡착으로 인한 조기 필터 막힘 및 필터 길이를 따라서 높은 접선 속도와 관련된 대폭의 불균일한 압력 강하와 같은 다른 문제점을 나타내어서, 잠재적으로 여과 매질을 통한 역류를 일으키고, 여과를 감소시키는) 접선 또는 교차흐름 여과 기법과는 달리, 액체-필터 매질 계면에서의 전단이 임의의 교차 흐름 액체 속도와 거의 독립적이다. “Dynamic filtration” is an extension of cross-flow filtration that pushes particulate matter out of the filter element and disrupts the formation of cake layers adjacent to the filter medium, thereby essentially freeing or contaminating the filter medium. This result is achieved by moving and filtering the material against the filter medium fast enough to produce high lift forces and high shear rates on the particles, such as the use of rotation, oscillating, reciprocating, or vibrating means. Is achieved. Tangential or crossover (which presents other problems such as premature filter plugging due to compound adsorption and a significant non-uniform pressure drop associated with high tangential velocity along the filter length, potentially causing backflow through the filtration medium and reducing filtration) Unlike the flow filtration technique, the shear at the liquid-filter media interface is almost independent of any cross flow liquid velocity.

"미세여과"는 미세세공막, 즉 미크론 범위의 세공 크기를 갖는 막을 이용하여, 막에 대하여 정수압이 액체에 가해지는 막 여과 공정을 가리킨다. 미세여과는 교차-흐름 여과, 정용여과, 또는 동적 여과의 형태일 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 막 크기는 100 nm 미만이다. 또 다른 실시 태양에서, 막 크기는 0.01 내지 10미크론(10 내지 10,000 nm)의 범위이다. 하나의 실시 태양에서, 0.1 μm 또는 500,000달톤의 크기 또는 중량 이상 입자들을 보유하기 위하여 충분한 크기의 막들이 사용된다. "Microfiltration" refers to a membrane filtration process in which hydrostatic pressure is applied to a liquid with respect to the membrane using a microporous membrane, ie, a membrane having a pore size in the micron range. Microfiltration can be in the form of cross-flow filtration, diafiltration, or dynamic filtration. In one embodiment, the film size is less than 100 nm. In another embodiment, the film size ranges from 0.01 to 10 microns (10 to 10,000 nm). In one embodiment, membranes of sufficient size are used to retain particles of size or weight of 0.1 μm or 500,000 daltons or more.

"나노여과"는 매우 작은 세공 크기를 갖는 필터, 즉, 나노미터 단위(1 nm=10Å 또는 0.001μm)의 세공 크기를 갖는 막이 있는 나노필터를 이용하여, 저압 내지 중등도 고압(일반적으로 >4 bar, 또는 50-450 psig)에서 작동하는 막 여과 공정을 가리킨다. "Nanofiltration" refers to low to moderately high pressures (typically> 4 bar) using filters with very small pore sizes, ie nanofilters with membranes with pore sizes in nanometers (1 nm = 10 μs or 0.001 μm). , Or 50-450 psig).

"공급물"은 "공급물 슬러리"와 상호교환적으로 사용할 수 있으며, 여과를 위해 제공되는 중질유 및 사용된 슬러리 촉매를 포함하는 혼합물을 가리킨다. 공급물은 일반적으로 고체 또는 분자들을 분산시킨 것으로서, 이들은 맑은 여액으로부터 분리되어서 크기가 감소됨으로써 공급물 슬러리의 농축 용액을 형성한다."Feed" may be used interchangeably with "feed slurry" and refers to a mixture comprising heavy oil and slurry catalyst used for filtration. The feed is generally a dispersion of solids or molecules, which are separated from the clear filtrate and reduced in size to form a concentrated solution of the feed slurry.

"오염"은 유량 감소를 야기하는, 막 표면 또는 구조물 상에서의 물질의 축적을 가리킨다. "Pollution" refers to the accumulation of material on the membrane surface or structure, causing a decrease in flow rate.

"유량"은 막의 설정 면적에 대하여 특정 시간 간격 동안에 막을 통과하는 액체 부피의 측정치(즉, 1일에 ft2의 막에서 생성되는 투과물의 갤론/(gfd) 또는 시간당 L/m2)를 가리킨다."Flow" refers to a measure of the volume of liquid passing through the membrane over a certain time interval relative to the set area of the membrane (i.e., gallons per liter (gfd) or L / m 2 per hour produced in ft 2 of membrane per day).

"순간 유량"은 시간상 주어진 순간에 측정된 유량을 가리킨다. "Instantaneous flow rate" refers to the flow rate measured at a given moment in time.

"라인-아웃(line-out) 시험"은 최종적인 안정성을 측정하기 위하여 시간에 따른 막 유량을 측정하는 과정을 가리킨다. "Line-out test" refers to the process of measuring the membrane flow rate over time to determine the final stability.

"최적 차압"은 시간에 따른 유량 변화 비율 또는 여과 생산성이 그 이상으로 감소하는 차압값을 가리킨다. "Optimal differential pressure" refers to a differential pressure value at which the rate of flow rate change over time or the filtration productivity decreases further.

"회수 비율"은 공급물 유속에 대한 투과물 유속의 비율을 가리킨다. "Recovery ratio" refers to the ratio of permeate flow rate to feed flow rate.

"여액"으로도 알려져 있는 "투과물"은 막을 통과하여 스며든 슬러리의 부분을 가리킨다. 여액에 포함된 고체의 양 및 고체의 입자 크기는 다른 인자들 중에서 분별 막의 세공 크기에 의해 측정된다. "Permeate", also known as "filtrate", refers to the portion of slurry that has permeated through a membrane. The amount of solids contained in the filtrate and the particle size of the solids are determined by the pore size of the fractionating membrane, among other factors.

"계면활성제" 또는 "표면작용제"는 물 또는 수용액 중에 용해 또는 분산되었을 때 표면 장력을 감소시키거나, 두 액체 사이 또는 액체 및 고체 사이의 계면 장력을 감소시키는 임의의 화합물을 가리킨다. 관련된 측면에서, 표면작용제의 3개 이상의 범주가 있다: 세제, 습윤제 및 유화제; 이들 모두는 동일한 기본 화학 매커니즘을 사용하고, 예컨대, 관련된 표면의 성질이 상이하다."Surfactant" or "surfactant" refers to any compound that reduces surface tension when dissolved or dispersed in water or aqueous solution, or reduces the interfacial tension between two liquids or between a liquid and a solid. In related aspects, there are three or more categories of surface agents: detergents, wetting agents and emulsifiers; All of these use the same basic chemical mechanism and differ, for example, in the nature of the surfaces involved.

"세제"는 비제한적으로, 지방산의 나트륨염 또는 칼륨염, 또는 설폰산이 알칸과 반응할 때 형성되는 설폰산염과 같은, 지방 또는 지방산에 대한 알칼리의 작용에 의하여 대체로 형성되는 유화제 또는 표면작용제를 가리킨다. 하나의 실시 태양에서, 세제는 비누와 화학적으로 상이하지만, 오일을 유화시켜서 현탁액 중에 더러움을 보유하고 습윤제로서 작용할 수 있는, 다수의 합성 수용성 또는 액체 유기 제제 중 임의의 것을 포함할 수 있다. "Detergent" refers to an emulsifier or surface agent generally formed by the action of an alkali on fat or fatty acids, such as, but not limited to, sodium or potassium salts of fatty acids, or sulfonates formed when sulfonic acids react with alkanes. . In one embodiment, the detergent may include any of a number of synthetic water soluble or liquid organic formulations that are chemically different from soap, but that can emulsify oil to retain dirt in suspension and act as humectant.

"중질유"는 비제한적으로, 잔사유(resids), 석탄, 비투멘, 타르 샌드 등을 포함하는, 중질 및 초-중질의 원유를 가리킨다. 중질유 공급원료는 액체, 반고체 및/또는 고체일 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이 개선될 수 있는 중질유 공급원료의 예는 캐나다 타르 샌드, 브라질 산토스 및 캄포스 유역, 이집트 수에즈만, 챠드, 베네수엘라 줄리아, 말레이시아 및 인도네시아 수마트라로부터의 감압 잔사유(vacuum resid)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 중질유 공급원료의 다른 예들은, "최종 생성물(bottom of the barrel)" 및 "잔여물(residuum 또는 resid)"--적어도 343℃(650℉)의 비점을 갖는 대기압 탑 저류물(tower bottoms), 또는 적어도 524℃(975℉)의 비점을 갖는 감압 탑 저류물, 또는 524℃(975℉) 이상의 비점을 갖는 "잔사 피치(resid pitch)" 및 "감압 잔사유"--을 포함하여, 정유 공정으로부터 남겨지는 최종 생성물(bottom of the barrel) 및 잔여물(residuum)을 포함한다. 중질유 공급원료의 특성은 적어도 0.1, 적어도 0.3 또는 적어도 1의 TAN; 적어도 10 cSt의 점도; 하나의 실시 태양에서, 많아야 20이고, 또다른 실시 태양에서 많아야 10이며, 또 다른 실시 태양에서, 5 미만인 API 비중을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 중질유 공급원료 1g은 일반적으로 원유 g당 적어도 0.0001g의 Ni/V/Fe; 적어도 0.005g의 헤테로원자; 적어도 0.01g의 잔사; 적어도 0.04g의 C5 아스팔텐; 적어도 0.002g의 MCR; 적어도 0.00001g의 하나 이상의 유기산의 알칼리 금속염; 및 적어도 0.005g의 황을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 중질유 공급원료는 적어도 5 중량%의 황 함량 및 -5 내지 +5의 API 비중을 갖는다. 아사바스카 비투멘(캐나다)을 포함하는 중질유 공급물은 일반적으로 적어도 50 부피%의 감압 잔사유를 갖는다. 보스칸(베네수엘라) 중질유 공급물은 적어도 64 부피%의 감압 잔사유를 포함할 수 있다."Heavy oil" refers to heavy and ultra-heavy crude oils, including but not limited to residues, coal, bitumen, tar sands, and the like. The heavy oil feedstock may be liquid, semisolid and / or solid. Examples of heavy oil feedstocks that can be improved as described herein include vacuum resids from Canadian tar sands, Brazilian Santos and Campos basins, Egyptian Suezmann, Chad, Venezuela Giulia, Malaysia and Sumatra Indonesia This is not restrictive. Other examples of heavy oil feedstocks include "bottom of the barrel" and "residuum or resid"-tower bottoms having a boiling point of at least 343 ° C (650 ° F), Or a refining tower reservoir having a boiling point of at least 524 ° C. (975 ° F.), or “resid pitch” and “reduced residue” having a boiling point of at least 524 ° C. (975 ° F.). Bottom of the barrel and residue. The characteristics of the heavy oil feedstock include a TAN of at least 0.1, at least 0.3, or at least 1; Viscosity of at least 10 cSt; In one embodiment, at most 20, in another embodiment at most 10, and in another embodiment, may include, but is not limited to, an API specific gravity. 1 g of heavy oil feedstock generally has at least 0.0001 g of Ni / V / Fe per gram of crude oil; At least 0.005 g heteroatoms; At least 0.01 g of residue; At least 0.04 g C5 asphaltenes; At least 0.002 g of MCR; At least 0.00001 g of alkali metal salt of at least one organic acid; And at least 0.005 g of sulfur. In one embodiment, the heavy oil feedstock has a sulfur content of at least 5% by weight and an API specific gravity of -5 to +5. Heavy oil feeds, including Asabasca bitumen (Canada), generally have at least 50% by volume of vacuum residue. The Boskan (Venezuela) heavy oil feed may comprise at least 64% by volume of vacuum residue.

본원에서, 용어 "사용된 촉매"는 수소화공정 작업에 사용됨으로써 그 활성이 감소, 미변화 또는 향상된 촉매를 가리킨다. 예컨대, 특정 온도에서 새로운 촉매의 반응 속도 상수를 100%라고 가정한다면, 그 온도에서 사용된 촉매의 반응 속도 상수는, 하나의 실시 태양에서 80% 이하, 또 다른 실시 태양에서 50% 이하이다. 하나의 실시 태양에서, 소비된 촉매의 금속 성분은 VB족, VIB족 및 VIII족 금속 중 적어도 하나, 예컨대, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈 및 코발트를 포함한다. 가장 일반적으로 접하는 급속은 몰리브덴이다. 하나의 실시 태양에서, 소비된 촉매의 금속은 Mo, Ni 및 V의 황화물이다. As used herein, the term “catalyst used” refers to a catalyst whose activity is reduced, unchanged or improved by being used in hydroprocessing operations. For example, assuming a reaction rate constant of 100% for a new catalyst at a particular temperature, the reaction rate constant of the catalyst used at that temperature is 80% or less in one embodiment and 50% or less in another embodiment. In one embodiment, the metal component of the spent catalyst comprises at least one of Group VB, Group VIB and Group VIII metals, such as vanadium, molybdenum, tungsten, nickel and cobalt. The most commonly encountered rapid is molybdenum. In one embodiment, the metal of the spent catalyst is a sulfide of Mo, Ni and V.

용어 "처리", "처리된", "개선", "개선하는" 및 "개선된"은 중질유 공급원료와 함께 사용될 때, 수소화공정을 거치게 되거나 이미 거친 중질유 공급원료, 또는 중질유 공급원료의 분자량이 감소되었거나, 공급원료의 비점 범위가 감소되었거나, 아스팔텐의 농도가 감소되었거나, 탄화수소 부재 라디칼의 농도가 감소되었거나/되었고, 황, 질소, 산소, 할로겐화물 및 금속과 같은 불순물의 양이 감소된 수득 물질 또는 조 생성물을 가리킨다. The terms "treatment", "treated", "improved", "improved" and "improved" when used with heavy oil feedstock, are subjected to a hydrogenation process or have a coarse heavy oil feedstock, or the molecular weight of the heavy oil feedstock Reduced, reduced boiling range of feedstock, reduced concentration of asphaltenes, reduced concentration of hydrocarbon-free radicals, and / or reduced amounts of impurities such as sulfur, nitrogen, oxygen, halides and metals Refers to a substance or crude product.

하나의 실시 태양에서, 본 발명은, 1) 중질유 공급물이 보다 경질의 생성물로 전환되는 중질유 개선 공정 (또는 영역); 2) 잔류 중질유 및 보다 중질의 생성물 오일이 이후에 회수되기 위한 사용된 슬러리 촉매로부터 분리되는 탈유 공정 또는 영역; 3) 금속이 사용된 촉매로부터 회수되는 금속 회수 영역; 및 4) 사용된 촉매로부터 회수된 금속을 포함하는 공급원으로부터 얻은 금속에서 촉매를 합성하는 촉매 합성 영역을 포함하는 통합 설비 (또는 시스템)에 관한 것이다. 상기 임의의 영역은 뱃치 방식, 연속 방식 또는 이들의 결합으로서 작동될 수 있다. In one embodiment, the present invention provides a process comprising: 1) a heavy oil improvement process (or zone) in which the heavy oil feed is converted to a lighter product; 2) a deoiling process or zone in which residual heavy oil and heavier product oil are separated from the used slurry catalyst for subsequent recovery; 3) a metal recovery zone where metal is recovered from the catalyst used; And 4) a catalytic synthesis zone for synthesizing the catalyst from a metal obtained from a source comprising a metal recovered from the catalyst used. Any of these regions can be operated in a batch manner, continuous manner or a combination thereof.

중질유로부터 사용된 촉매의 회수/분리와 관련된 본 발명의 하나의 실시 태양에서, 중질유 전환율은 100%까지일 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 사용된 촉매의 회수/분리를 위한 탈유 영역을 갖는 통합 시스템은 99.5%까지의 중질유 전환율을 허용한다. 또 다른 실시 태양에서, 전체 중질유 전환율은 99%까지이다. 본원에서, 전환율은 중질유 공급원료가 1000℉(538℃) 미만의 비점을 갖는 물질로 전환되는 것을 가리킨다. In one embodiment of the present invention involving the recovery / separation of the catalyst used from heavy oil, the heavy oil conversion can be up to 100%. In one embodiment, an integrated system having a deoiling zone for recovery / separation of the catalyst used allows heavy oil conversion of up to 99.5%. In another embodiment, the overall heavy oil conversion is up to 99%. As used herein, conversion refers to the conversion of heavy oil feedstock to a material having a boiling point of less than 1000 ° F. (538 ° C.).

중질유 개선Heavy oil improvement

중질유 공급물의 개선 또는 처리는 일반적으로 "수소화공정"으로 지칭된다. 수소화공정은 비제한적으로 수소전환, 수첨 분해, 수소화, 수소처리, 수소화탈황, 수소화탈질소, 수소화탈금속, 수소화탈방향족, 수소화이성질화, 수소화탈왁스 및 선택적 수첨 분해를 포함하는 수첨 분해를 포함하는 수소의 존재 하에서 수행되는 임의의 공정을 의미한다. 수소화공정의 생성물은 향상된 점도, 점도 지수, 포화물 함량, 저온 특성, 휘발성 및 감극 등을 나타낼 수 있다. Improvement or treatment of heavy oil feed is generally referred to as a "hydrogenation process". Hydrogenation processes include, but are not limited to, hydrocracking including hydroconversion, hydrocracking, hydrogenation, hydrotreating, hydrodesulfurization, hydrodenitrification, hydrodemetallization, hydrodearomatics, hydroisomerization, hydrodewaxing, and selective hydrocracking. Means any process carried out in the presence of hydrogen. The products of the hydrogenation process can exhibit improved viscosity, viscosity index, saturate content, low temperature properties, volatility and polarization.

중질유 개선은 중질유 또는 비투멘을 상업적으로 가치있는 보다 경질의 생성물, 예컨대, 하나의 실시 태양에서, 액화 석유 가스(LPG), 가솔린, 제트, 디젤, 감압 가스 오일(VGO) 및 연료유를 포함하는 보다 저비점의 탄화수소로 전환시키는 데 이용된다. Heavy oil improvements include heavy oil or bitumen, which are commercially valuable lighter products, such as, in one embodiment, liquefied petroleum gas (LPG), gasoline, jet, diesel, reduced pressure gas oil (VGO) and fuel oil. It is used to convert to lower boiling hydrocarbons.

중질유 개선 공정에서, 중질유 공급물은 수소 존재 하에 슬러리 촉매 공급물과의 접촉에 의해 처리 또는 개선되고, 보다 경질의 생성물로 전환되며, a) 개선된 생성물의 혼합물, 슬러리 촉매, 수소 함유 기체 및 미전환 중질유 공급원료를 포함하며, 이어서 분리 영역으로 통과되는 배출 스트림; 및 b) 슬러리 촉매로서 미전환된 잔사 탄화수소유 및 보다 중질의 수첨 분해 액체 생성물(총괄하여, "중질유") 중에 사용된 미세 분할 비-지지 촉매, 탄소 미분 및 금속 미분을 포함하는, 본원에서 미전환 슬러리 출혈유 스트림("USBO")으로서 정의되는 스트림을 생성한다. USBO 스트림 중의 고체 함량은 하나의 실시 태양에서 약 5-40 중량%, 제2의 실시 태양에서 10-30 중량%, 제3의 실시 태양에서 약 15-25 중량%의 범위일 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 개선 공정은 반응기의 배치가 동일 또는 상이한 복수의 반응기 또는 접촉 영역을 포함한다. 본원에서 사용할 수 있는 반응기의 예로는 스태킹된 베드 반응기, 고정 베드 반응기, 유동(ebullating) 베드 반응기, 연속 교반 탱크 반응기, 유동(fluidized) 베드 반응기, 분무 반응기, 액체/액체 접촉기, 슬러리 반응기, 슬러리 기포 칼럼 반응기, 액체 재순환 반응기 및 이들의 조합을 포함한다.In the heavy oil refinement process, the heavy oil feed is treated or improved by contact with the slurry catalyst feed in the presence of hydrogen and converted to a lighter product, a) a mixture of the improved product, slurry catalyst, hydrogen containing gas and crude An output stream comprising a conversion heavy oil feedstock, which is then passed to a separation zone; And b) finely divided non-supported catalysts, carbon fines and metal fines used in unconverted residue hydrocarbon oil and heavier hydrocracked liquid product (collectively “heavy oil”) as slurry catalyst. Create a stream that is defined as a conversion slurry bleeding oil stream (“USBO”). The solids content in the USBO stream may range from about 5-40 wt% in one embodiment, 10-30 wt% in a second embodiment, and about 15-25 wt% in a third embodiment. In one embodiment, the refinement process includes a plurality of reactors or contacting zones where the arrangement of the reactors is the same or different. Examples of reactors that may be used herein include stacked bed reactors, fixed bed reactors, ebullating bed reactors, continuous stirred tank reactors, fluidized bed reactors, spray reactors, liquid / liquid contactors, slurry reactors, slurry bubbles Column reactors, liquid recycle reactors, and combinations thereof.

하나의 실시 태양에서, 적어도 하나의 접촉 영역은 황의 70% 이상, 질소의 90% 이상 및 헤테로원자의 90% 이상을 처리되는 조 생성물에서 제거할 수 있는 인-라인 수소처리기를 추가로 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 접촉 영역으로부터 개선된 중질유 공급물은 직접 분리 영역으로 공급되거나, 하나 이상의 중간 공정을 거친 다음 직접적으로 분리 영역, 예컨대, 플래쉬 드럼 또는 고압 분리기로 공급되어서, 가스 및 휘발성 액체가 비휘발성 분획, 예컨대, 미전환 슬러리 출혈유 스트림("USBO")으로부터 분리된다. In one embodiment, the at least one contacting zone further comprises an in-line hydrotreater capable of removing at least 70% of sulfur, at least 90% of nitrogen, and at least 90% of heteroatoms from the treated crude product. In one embodiment, the improved heavy oil feed from the contacting zone is fed directly to the separation zone or, after one or more intermediate processes, directly to a separation zone, such as a flash drum or a high pressure separator, so that gas and volatile liquids are Non-volatile fractions such as unconverted slurry bleeding oil stream ("USBO").

하나의 실시 태양에서, 90 중량% 이상의 중질유 공급물이 개선 시스템에서 보다 경질의 생성물로 전환된다. 제2의 실시 태양에서, 95% 이상의 중질유 공급물이 보다 경질의 생성물로 전환된다. 제3의 실시 태양에서, 전환율은 적어도 98%이다. 제4의 실시 태양에서, 전환율은 적어도 99.5%이다. 제5의 실시 태양에서 전환율은 적어도 80%이다. In one embodiment, at least 90% by weight heavy oil feed is converted to lighter product in the refinement system. In a second embodiment, at least 95% of the heavy oil feed is converted to lighter product. In a third embodiment, the conversion rate is at least 98%. In a fourth embodiment, the conversion rate is at least 99.5%. In a fifth embodiment the conversion is at least 80%.

하나의 실시 태양에서, 중질유 개선 공정은 슬러리 촉매를 이용한다. 촉매 슬러리는 예컨대, 중질유 개선 위치로의 촉매(슬러리)의 수송에 도움이 되기 위하여, 중질유 개선 이전에 농축될 수 있다. 아마도 분리와 같은 후속 공정을 따르는 반응기로부터의 배출 스트림은 미전환된 공급물을 포함하는 중질유에서 사용된 슬러리/비-지지 촉매를 포함하는 스트림 뿐만 아니라, 하나 이상의 가치있는 경질 생성물을 포함할 수 있다. In one embodiment, the heavy oil refinement process utilizes a slurry catalyst. The catalyst slurry can be concentrated prior to heavy oil refinement, for example, to assist in the transport of catalyst (slurry) to the heavy oil refinery site. The discharge stream from the reactor, possibly following a subsequent process such as separation, may comprise one or more valuable light products, as well as a stream comprising slurry / unsupported catalysts used in heavy oil comprising unconverted feed. .

촉매 합성Catalytic synthesis

하나의 실시 태양에서, 중질유로부터 분리될 사용된 슬러리 촉매는, V, Nb와 같은 VB족 금속; Ni, Co와 같은 VIII족 금속; Fe와 같은 VIIIB족 금속; Ti와 같은 IVB족 금속; Zn과 같은 IIB족 금속 및 이들의 조합 중 적어도 하나에 의해 증강된, 분산된 (벌크 또는 비-지지) VIB족 금속 황화물 촉매로부터 유래한다. 프로모터는 일반적으로 촉매 제형에 첨가되어서 촉매의 선택된 특성을 향상시키거나 촉매 활성 및/또는 선택성을 변화시킨다. 또 다른 실시 태양에서, 슬러리 촉매는 탄화수소 오일 수소화 공정을 위한 VIII족 금속으로 증강된 분산된 (벌크 또는 비-지지) VIB족 금속 황화물 촉매로부터 유래한다. In one embodiment, the used slurry catalyst to be separated from the heavy oil is a Group VB metal such as V, Nb; Group VIII metals such as Ni and Co; Group VIIIB metals such as Fe; Group IVB metals such as Ti; Derived from a dispersed (bulk or non-supported) Group VIB metal sulfide catalyst, enhanced by at least one of Group IIB metals such as Zn and combinations thereof. Promoters are generally added to catalyst formulations to enhance selected properties of the catalyst or to change catalyst activity and / or selectivity. In another embodiment, the slurry catalyst is derived from a dispersed (bulk or non-supported) Group VIB metal sulfide catalyst enhanced with a Group VIII metal for a hydrocarbon oil hydrogenation process.

하나의 실시 태양에서, 슬러리 촉매는 적어도 VIB족 금속 및 선택적으로 (프로모터로서) 적어도 VIII족 금속을 포함하는 다중-금속 촉매로부터 유래하는데, 상기 금속들은 원자 형태 또는 금속 화합물의 형태일 수 있다. 촉매를 제조하는데 사용되는 금속은 하부의 금속 회수 유닛으로부터 회수된 금속일 수 있고, 몰리브덴, 니켈 등과 같은 금속이 갓 만든/새로운 슬러리 촉매의 합성에 사용되기 위한 탈유 사용된 슬러리 촉매로부터 회수된다. In one embodiment, the slurry catalyst is derived from a multi-metal catalyst comprising at least a Group VIB metal and optionally (as a promoter) at least a Group VIII metal, which metals may be in atomic form or in the form of metal compounds. The metal used to prepare the catalyst may be metal recovered from the bottom metal recovery unit, and metals such as molybdenum, nickel and the like are recovered from the deoiled slurry catalyst for use in the synthesis of fresh / new slurry catalysts.

하나의 실시 태양에서, 슬러리 촉매는 단핵, 이핵 또는 다핵 몰리브덴 옥시설파이드 디티오카바메이트 착체로부터 제조된 촉매로부터 유래한다. 제2의 실시 태양에서 촉매는 몰리브덴 옥시설파이드 디티오카바메이트 착체로부터 제조된다. 하나의 실시 태양에서, 슬러리 촉매는 유기금속 착체 또는 화합물, 예컨대, 전이 금속 및 유기산의 지용성 화합물 또는 착체를 포함하는 촉매 전구체 조성물로부터 제조된 촉매로부터 유래한다. 이러한 화합물의 예는 나프텐산 몰리브덴, 나프텐산 바나듐, 옥탄산 바나듐, 헥사카보닐 몰리브덴 및 헥사카보닐 바나듐과 같은, Mo, Co, W 등과 같은 VIB족 및 VII족 금속의 나프텐산염, 펜탄디온산염, 옥탄산염 및 아세트산염을 포함한다. In one embodiment, the slurry catalyst is derived from a catalyst made from a mononuclear, binuclear or multinuclear molybdenum oxysulfide dithiocarbamate complex. In a second embodiment the catalyst is prepared from molybdenum oxysulfide dithiocarbamate complex. In one embodiment, the slurry catalyst is derived from a catalyst prepared from a catalyst precursor composition comprising an organometallic complex or compound, such as a fat soluble compound or complex of a transition metal and an organic acid. Examples of such compounds are naphthenates, pentanedionates of group VIB and group VII metals such as Mo, Co, W and the like, such as molybdenum naphthenate, vanadium naphthenate, vanadium octanoate, hexacarbonyl molybdenum and hexacarbonyl vanadium , Octanates and acetates.

하나의 실시 태양에서, 촉매 슬러리는 탄화수소 오일 희석제 중에 적어도 1 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 촉매 입자 또는 입자를 포함한다. 또 다른 실시 태양에서, 촉매 슬러리는 1-20 미크론 범위의 평균 입자 크기를 갖는 촉매 입자를 포함한다. 제3의 실시 태양에서 촉매 입자는 2-10 미크론 범위의 평균 입자 크기를 갖는다. 하나의 실시 태양에서, 슬러리 촉매는 콜로이드성(나노미터 크기)에서부터 약 1-2 미크론 범위의 평균 입자 크기를 갖는 촉매를 포함한다. 또 다른 실시 태양에서, 슬러리 촉매는 분자 및/또는 콜로이드 크기(즉, 100 nm 미만, 약 10 nm 미만, 약 5 nm 미만 및 약 1 nm 미만)의 극히 작은 입자를 갖는 촉매를 포함하여, 하나의 실시 태양에서 1 내지 10 미크론, 또 다른 실시 태양에서 1 내지 20 미크론, 그리고 제3의 실시태양에서 10 미크론 미만의 평균 크기를 갖는 응집물을 형성한다. In one embodiment, the catalyst slurry comprises catalyst particles or particles having an average particle size of at least 1 micron in a hydrocarbon oil diluent. In another embodiment, the catalyst slurry comprises catalyst particles having an average particle size in the range of 1-20 microns. In a third embodiment the catalyst particles have an average particle size in the range of 2-10 microns. In one embodiment, the slurry catalyst comprises a catalyst having an average particle size ranging from colloidal (nanometer size) to about 1-2 microns. In another embodiment, the slurry catalyst comprises a catalyst having extremely small particles of molecular and / or colloidal size (ie, less than 100 nm, less than about 10 nm, less than about 5 nm and less than about 1 nm). Aggregates having an average size of 1 to 10 microns in an embodiment, 1 to 20 microns in another embodiment, and less than 10 microns in a third embodiment.

탈유Deoiling 영역 domain

슬러리 촉매로부터 중질유를 추출/회수/분리하고/하거나, 촉매 슬러리를 농축시키는 시스템을 탈유 영역(유닛)이라고 한다. 탈유 영역의 하나의 실시 태양에서, 중질유가 촉매 입자로부터 추출 또는 분리되어서, 금속 회수 영역에서 후속 회수를 위한 깨끗한 건조 고체를 형성한다. 하나의 실시 태양에서, 탈유 영역은 용매 세척(용매 추출), 여과, 건조 및 용매 회수 서브-유닛을 포함하는 다수의 분리된 서브-유닛을 포함한다. The system for extracting / recovering / separating heavy oil from the slurry catalyst and / or concentrating the catalyst slurry is called a deoiling zone (unit). In one embodiment of the deoiling zone, the heavy oil is extracted or separated from the catalyst particles to form a clean dry solid for subsequent recovery in the metal recovery zone. In one embodiment, the deoiling zone comprises a plurality of separate sub-units including solvent washing (solvent extraction), filtration, drying and solvent recovery sub-units.

하나의 실시 태양에서, 탈유 영역은 촉매 슬러리를 예컨대, 약 60-70 중량%의 고체 함량으로 농축하기 위해 사용된다. 부분적으로, 농축 전의 촉매 슬러리 부피와 비교하여 감소된 부피를 갖는 농축된 촉매 슬러리로 인하여, 농축된 촉매 슬러리는 이어서 중질유 개선 위치 또는 반응기로 보다 쉽게 수송될 수 있고, 이곳에서 중질유 개선 이전에, 예컨대, 약 5 중량%의 고체 함량으로 복원될 수 있다. In one embodiment, the deoiling zone is used to concentrate the catalyst slurry, for example to a solids content of about 60-70% by weight. In part, due to the concentrated catalyst slurry having a reduced volume compared to the catalyst slurry volume before concentration, the concentrated catalyst slurry can then be more easily transported to the heavy oil refinery site or to the reactor, where prior to heavy oil improvement, for example , To a solids content of about 5% by weight.

용어 "사용된 촉매 슬러리"는 중질유로부터 분리되는 사용된 촉매 슬러리 또는 농축될 필요가 있는 갓 만든 촉매 슬러리를 가리킨다. The term “used catalyst slurry” refers to used catalyst slurry that is separated from heavy oil or freshly made catalyst slurry that needs to be concentrated.

용어 "추출"은 "분리" 또는 "회수" (또는 이들의 문법적 변형체)와 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 촉매 입자 (또는 입자)로부터 중질유의 분리를 의미한다. The term "extraction" can be used interchangeably with "separation" or "recovery" (or grammatical variants thereof) and means the separation of heavy oil from catalyst particles (or particles).

하나의 실시 태양에서, 탈유 영역으로의 공급물 스트림은 중질유 개선 또는 감압 잔사 유닛으로부터의 촉매 출혈 스트림, 예컨대, 미전환 슬러리 출혈유("USBO") 스트림으로서, 미전환 잔사 탄화수소 오일 및 보다 중질의 수첨 분해된 액체 생성물(총괄하여 "중질유") 중에, 사용된 미세 분할 비-지지 촉매, 탄소 미분, 및 금속 미분을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 탈유 공정으로의 USBO 공급물 스트림은 (고체로서) 5-40 중량% 범위의 사용된 촉매 농도를 갖는다. 또 다른 실시 태양에서, 사용된 촉매 고체는 총 USBO 공급물 스트림의 10 내지 20 중량% 범위이다. 탈유 공정을 벗어나는 깨끗한 건조 고체는 하나의 실시 태양에서, 500 ppm 미만의 용매로 용매 부존재를 기초로 하여, 1 중량% 미만의 오일을 갖는 사용된 촉매 고체로 본질적으로 이루어진다. In one embodiment, the feed stream to the deoiling zone is a catalyst bleeding stream from a heavy oil refinery or reduced pressure residue unit, such as an unconverted slurry bleeding oil ("USBO") stream, containing unconverted residue hydrocarbon oil and heavier In the hydrocracked liquid product (collectively "heavy oil"), the finely divided non-supported catalyst, carbon fines, and metal fines used are included. In one embodiment, the USBO feed stream to the deoiling process has a used catalyst concentration in the range of 5-40% by weight (as a solid). In another embodiment, the catalyst solids used range from 10 to 20 weight percent of the total USBO feed stream. The clean dry solids out of the deoiling process essentially consist of, in one embodiment, the used catalyst solids having less than 1% by weight of oil, based on solvent absence with less than 500 ppm of solvent.

하나의 실시 태양에서, 막 여과를 통하여 여과되기 전에, 공급원료 스트림은 우선 용매와 결합하여, 결합된 슬러리-용매 스트림을 형성한다. 또 다른 실시 태양에서 공급원료 스트림 및 용매는 분리된 공급물 스트림으로서 필터에 공급되고, 이들은 여과 공정에서 결합된다. 하나의 실시 태양에서, 새로운 용매가 용매 세척을 위해 사용된다. 또 다른 실시 태양에서, 공정의 또 다른 부분으로부터 재활용된 용매가 사용된다. 제3의 실시 태양에서, 새로운 용매 및 재활용된 용매의 혼합물이 이용된다. 제4의 실시 태양에서, 새로운 용매 및 재활용된 용매가 분리된 스트림으로서 이용된다. 공급원료 및 용매 스트림은 탈유 영역 이전에 또는 탈유 영역에서 결합될 수 있다. In one embodiment, before being filtered through membrane filtration, the feedstock stream first combines with the solvent to form a combined slurry-solvent stream. In another embodiment the feedstock stream and the solvent are fed to the filter as separate feed streams, which are combined in the filtration process. In one embodiment, fresh solvent is used for solvent washing. In another embodiment, solvent recycled from another part of the process is used. In a third embodiment, a mixture of fresh and recycled solvents is used. In a fourth embodiment, fresh solvent and recycled solvent are used as separate streams. The feedstock and solvent stream may be combined before or in the deoiling zone.

막 여과를 통하여, 분리된 스트림으로서 용매 중에, 사용된 촉매가 중질유로부터 분리, 즉 "탈유"된다. 중질유 및 용매를 포함하는 제2 스트림이 생성된다. 용매는 이어서 증발 건조를 포함하는 공정을 사용하여 촉매로부터 분리될 수 있다. 용매는 또는 이후의 재사용을 위해 중질유 및 용매를 포함하는 스트림으로부터 회수될 수 있고, 회수된 중질유는 생성물이 된다.Through membrane filtration, the catalyst used is separated from the heavy oil, ie “deoiled” in the solvent as a separate stream. A second stream is produced comprising heavy oil and a solvent. The solvent may then be separated from the catalyst using a process including evaporation drying. The solvent may be recovered from a stream comprising heavy oil and solvent or for later reuse, and the recovered heavy oil becomes a product.

하나의 실시 태양에서, 막 여과에 더하여, 또는 이를 대신하여, 경사판 침전지, 기존의 침전 탱크, 진동이 침전지/침강 유닛으로 전파되지 않는 한, 진동 분리 기구를 갖는 경사 침전지를 포함하는, 다른 분리 기법이 이용될 수 있다. In one embodiment, in addition to or in place of membrane filtration, other separation techniques, including gradient plate settler, existing settling tanks, and gradient settler with vibration separation mechanism, unless vibrations propagate to the settler / settling unit. This can be used.

막 여과Membrane filtration

하나의 실시 태양에서, 막 여과 어셈블리, 예컨대, 미세 여과가 촉매로부터 중질유를 분리하기 위하여 탈유 영역에 이용될 수 있다. 여과 어셈블리에서, 중질유 중에 슬러리 촉매를 포함하는 공급물 스트림이 두 개의 스트림, 기본적으로 탄화수소, 예컨대 중질유 및 용매의 혼합물을 함유하는 제1 스트림 및 용매 중에 감소된 중질유 농도를 갖는 촉매 고체를 함유하는 제2 스트림으로 변환된다. 탈유 영역/막 여과의 맥락에서 사용될 때, "중질유"는 미전환 잔사 탄화수소 오일, 보다 중질의 수첨 분해된 액체 생성물 및 이들의 혼합물을 지칭할 것이다. In one embodiment, a membrane filtration assembly such as fine filtration can be used in the deoiling zone to separate heavy oil from the catalyst. In the filtration assembly, the feed stream comprising the slurry catalyst in heavy oil comprises two streams, essentially a first stream containing a mixture of hydrocarbons such as heavy oil and a solvent and a catalyst solid having a reduced heavy oil concentration in the solvent. Converted to 2 streams. When used in the context of deoiling zone / membrane filtration, "heavy oil" will refer to unconverted residue hydrocarbon oil, heavier hydrocracked liquid products, and mixtures thereof.

이용되는 막은 "사행성-세공" 또는 "모세관-세공" 유형, 또는 일부는 사행성-세공 막이고, 일부는 모세관-세공 막인 다중 막 층들의 결합물일 수 있다. 본원에서, 사행성-세공은 사행성 세공들을 교차 연결하는 네트워크를 갖는 스펀지와 유사한 구조를 갖는 막을 가리킨다. 모세관-세공은 대략적으로 똑바로 관통하는 원통형 모세관을 갖는 막을 가리킨다. The membrane used may be a combination of multiple membrane layers, which is of the "meso-pore" or "capillary-pore" type, or some of which are meso-porous membranes and some of which are capillary-pore membranes. Here, mesoporous-pore refers to a membrane having a structure similar to a sponge with a network that crosses mesopores. Capillary-pore refers to a membrane having a cylindrical capillary tube that passes approximately straight through.

임의의 적절한 여과 매질(막)이 여과 어셈블리에 사용될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 여과 매질은 보유물 중에서 사용된 촉매 입자를 보유하면서, 특정 크기 미만의 중질유가 여액(또는 투과물)으로서 통과하여 유동하도록 하는 다공성 물질이다. 하나의 실시 태양에서, 여과 매질은 사용된 촉매로부터 적어도 50%의 중질유의 제거, 즉, 적어도 50%의 중질유가 필터 막을 통과하기에 충분한 세공 크기를 갖는다. 또 다른 실시 태양에서, 필터 막은 적어도 60%의 중질유가 막을 통과하기에 충분한 세공 크기를 갖는다. 제3의 실시 태양에서, 막은 적어도 70%의 중질유가 막을 통과하기에 충분한 세공 크기를 갖는다. 제4의 실시 태양에서, 세공은 적어도 75%의 중질유가 막을 통과하기에 충분한 크기이다. Any suitable filtration medium (membrane) can be used in the filtration assembly. In one embodiment, the filtration medium is a porous material that retains catalyst particles used in the retentate while allowing heavy oil below a certain size to flow through as a filtrate (or permeate). In one embodiment, the filtration medium has a pore size sufficient to remove at least 50% of the heavy oil from the catalyst used, ie at least 50% of the heavy oil passes through the filter membrane. In another embodiment, the filter membrane has a pore size sufficient for at least 60% of heavy oil to pass through the membrane. In a third embodiment, the membrane has a pore size sufficient for at least 70% of heavy oil to pass through the membrane. In a fourth embodiment, the pores are large enough for at least 75% of heavy oil to pass through the membrane.

하나의 실시 태양에서, 여과 매질로서, 약 5 미크론 이하, 예컨대, 약 0.1-0.3 μm, 약 0.05-0.15 μm, 또는 약 0.1 μm의 유효 세공 등급("평균 세공 크기")을 갖는 여과 막이 사용된다. 제3의 실시 태양에서, 약 1 미크론 이하의 유효 세공 등급이 사용된다. 제4의 실시 태양에서 약 0.5 미크론 이하의 유효 세공 등급이 사용된다. 제5의 실시 태양에서, 막은 적어도 0.01 미크론의 유효 세공 등급을 갖는다. 제6의 실시 태양에서, 0.1 내지 1 미크론의 유효 세공 등급을 갖는다. 제7의 실시 태양에서, 적어도 1 미크론의 유효 세공 등급을 갖는다. 제8의 실시 태양에서 10 미크론 미만의 유효 세공 등급을 갖는다. In one embodiment, as filtration media, filtration membranes having an effective pore rating (“average pore size”) of about 5 microns or less, such as about 0.1-0.3 μm, about 0.05-0.15 μm, or about 0.1 μm, are used. . In a third embodiment, an effective pore rating of about 1 micron or less is used. In a fourth embodiment, an effective pore rating of about 0.5 micron or less is used. In a fifth embodiment, the membrane has an effective pore rating of at least 0.01 micron. In a sixth embodiment, it has an effective pore rating of 0.1 to 1 micron. In a seventh embodiment, it has an effective pore rating of at least 1 micron. In an eighth embodiment it has an effective pore rating of less than 10 microns.

중합체, 유기 물질, 무기 세라믹 물질, 및 금속이, 용매-안정성이라면, 막을 위한 구성 물질로서 사용하기에 적합하다. 용어 "용매-안정성"은 실질적으로 그 물질의 바람직한 특성을 손상시키는 유의적인 화학적 변화를 겪지 않는 물질을 가리킨다. 안정성은 다양한 공지 기법에 의하여 확인될 수 있는데, 이들은 비제한적으로, 흡수 시험(soaking test), 주사 전자 현미경(SEM), X선 회절(XRD), 시차 주사 열량 분석(DSC) 및 열중량 분석(TGA)을 포함한다. Polymers, organic materials, inorganic ceramic materials, and metals, if solvent-stable, are suitable for use as constituent materials for membranes. The term "solvent-stable" refers to a material that does not undergo significant chemical changes that substantially impair the desired properties of the material. Stability can be confirmed by various known techniques, including but not limited to soaking test, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis ( TGA).

하나의 실시 태양에서, 여과막은 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론®), 예컨대, 130℃(266℉)의 온도를 견딜 수 있는, 직조된 유리섬유 상의 폴리테트라플루오로에틸렌으로 만들어진다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 사용으로, 막은 화학적으로 불활성이고, 0-14의 연속 pH 수준을 감당할 수 있다. In one embodiment, the filtration membrane is made of polytetrafluoroethylene (Teflon ® ), such as polytetrafluoroethylene on woven glass fibers, which can withstand temperatures of 130 ° C. (266 ° F.). With the use of polytetrafluoroethylene, the membrane is chemically inert and can tolerate continuous pH levels of 0-14.

하나의 실시 태양에서, 여과막은 폴리(아크릴산), 폴리(아크릴레이트), 폴리아세틸렌, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리아민, 폴리아미드, 폴리설폰아미드, 폴리에테르, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리비닐 알콜, 폴리에스테르, 셀룰로즈, 셀룰로즈 에스테르, 셀룰로즈 에테르, 키토산, 키틴, 탄성 중합체, 할로겐화 중합체, 불화탄성체, 폴리비닐 할라이드, 폴리포스파젠, 폴리벤즈이미다졸, 폴리(트리메틸실릴프로핀), 폴리실록산, 폴리(디메틸 실록산), 및 이들의 공중합체 블렌드의 군으로부터 선택되는 중합체성 물질을 포함한다. 이들 중합체는 이들의 용매 안정성을 더욱 향상시키기 위해 물리적 또는 화학적으로 가교결합될 수 있다. In one embodiment, the filtration membrane is poly (acrylic acid), poly (acrylate), polyacetylene, poly (vinyl acetate), polyacrylonitrile, polyamine, polyamide, polysulfonamide, polyether, polyurethane, polyimide , Polyvinyl alcohol, polyester, cellulose, cellulose ester, cellulose ether, chitosan, chitin, elastomer, halogenated polymer, fluoroelastomer, polyvinyl halide, polyphosphazene, polybenzimidazole, poly (trimethylsilylpropine), Polymeric materials selected from the group of polysiloxanes, poly (dimethyl siloxanes), and copolymer blends thereof. These polymers may be physically or chemically crosslinked to further improve their solvent stability.

하나의 실시 태양에서, 막은 고온 및 가혹한 환경에 견디는 능력을 갖는 세라믹(탄화 규소, 산화 지르코늄, 산화 티타늄 등)과 같은 무기 물질을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 막은 나노 물질, 예컨대, 무기 금속 산화물로 코팅된 직물로 구성되어서, 막이 세라믹과 중합체성 막 모두의 잇점을 갖는 가요성 세라믹 막 호일의 형태가 되도록 한다. 또 다른 실시 태양에서, 여과 막은 스테인리스 스틸, 티타늄, 청동, 알루미늄, 또는 니켈-구리 합금과 같은 금속으로 구성된다. 또 다른 실시 태양에서, 막은 무기 금속 산화물 코팅, 예컨대, 산화 티타늄 코팅을 갖는 소결된 스테인리스 스틸과 같은 물질로 구성된다. In one embodiment, the membrane comprises inorganic materials such as ceramics (silicon carbide, zirconium oxide, titanium oxide, etc.) having the ability to withstand high temperatures and harsh environments. In one embodiment, the membrane consists of a fabric coated with nanomaterials, such as inorganic metal oxides, such that the membrane is in the form of a flexible ceramic membrane foil having the advantages of both ceramic and polymeric membranes. In another embodiment, the filtration membrane consists of a metal such as stainless steel, titanium, bronze, aluminum, or a nickel-copper alloy. In another embodiment, the membrane is composed of a material such as sintered stainless steel with an inorganic metal oxide coating, such as a titanium oxide coating.

하나의 실시 태양에서, 탈유 영역은 수평 방향으로 급속히 변위되는 막을 포함한다. 막의 보유물은 미세한 촉매를 포함하고, 막의 투과물은 중질유를 포함한다. 특히, 수평 방향으로의 막의 급속한 변위는 막의 회전을 포함한다.In one embodiment, the deoiling zone comprises a membrane that is rapidly displaced in the horizontal direction. The retentate of the membrane comprises a fine catalyst and the permeate of the membrane comprises heavy oil. In particular, rapid displacement of the membrane in the horizontal direction includes rotation of the membrane.

하나의 실시 태양에서, 여과막 작동압은 30-100 psi(약 2-7 bar)의 범위이다. 여과는 약 50-200℃의 온도 및 약 80-200 psi의 압력, 예컨대, 약 100℃의 온도 및 약 90 psi의 압력에서 수행될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 다중 여과 유닛을 포함하는 탈유 영역은 약 20-400 psi, 예컨대, 약 30-300 psi 또는 약 50-200 psi 범위의 압력에서 작동된다. 막간 차압으로 지칭되는, 여과 유닛에서 막을 가로지른 압력 강하는 약 0-100 psi, 예컨대, 약 0-50 psi 또는 약 0-25 psi 범위이다. 하나의 실시 태양에서, 탈유 영역의 온도는 약 100-500℉, 예컨대, 약 150-450℉ 또는 약 200-400℉ 범위이다. In one embodiment, the filtration membrane operating pressure is in the range of 30-100 psi (about 2-7 bar). Filtration may be performed at a temperature of about 50-200 ° C. and a pressure of about 80-200 psi, such as a temperature of about 100 ° C. and a pressure of about 90 psi. In one embodiment, the deoiling zone comprising multiple filtration units is operated at a pressure in the range of about 20-400 psi, such as about 30-300 psi or about 50-200 psi. The pressure drop across the membrane in the filtration unit, referred to as the intermembrane differential pressure, is in the range of about 0-100 psi, such as about 0-50 psi or about 0-25 psi. In one embodiment, the temperature of the deoiling zone is in the range of about 100-500 ° F, such as about 150-450 ° F or about 200-400 ° F.

용매 추출Solvent extraction

탈유 영역에서, 사용된 촉매로부터 중질유의 추출/분리를 위해 추출 매질이 사용된다. 하나의 실시 태양에서, 추출 매질은 경질의 특정 비중을 갖는 용매 또는 용매 혼합물, 예컨대, 크실렌, 벤젠, 톨루엔, 케로센, 접촉개질유(reformate)(경질 방향족), 경질 나프타, 중질 나프타, 경질 사이클 오일(LCO), 중등 사이클 오일(MCO), 프로판, 디젤 비점 범위 물질이고, 탈유 영역으로의 공급물 스트림을 "세척"하는데 사용된다. 하나의 실시 태양에서, 용매는 ShelSolTM 100 시리즈 용매와 같은 상업적으로 이용가능한 용매이다. In the deoiling zone, an extraction medium is used for the extraction / separation of heavy oil from the catalyst used. In one embodiment, the extraction medium is a solvent or solvent mixture having a specific specific gravity of light, such as xylene, benzene, toluene, kerosene, reformate (light aromatic), light naphtha, heavy naphtha, light cycle Oil (LCO), medium cycle oil (MCO), propane, diesel boiling range materials and are used to "wash" the feed stream to the deoiling zone. In one embodiment, the solvent is a commercially available solvent, such as ShelSol 100 Series solvent.

하나의 실시 태양에서, 용매를 사용한 세척/혼합(즉, 용매 추출)이 막 여과 이전, 예컨대, 막 여과 유닛 이전의 침전 탱크/혼합 탱크와 같은 분리된 탱크에서 행해진다. 또 다른 실시 태양에서, 용매를 사용한 세척/혼합은 막 여과 유닛에서 인-시츄로 이루어진다. 하나의 실시 태양에서, 경질의 특정 비중을 갖는 용매 및 사용된 슬러리 촉매를 포함하는 공급물 스트림이 분리된 스트림으로 하나 이상의 여과 유닛에 역류 방식으로 공급된다. 또 다른 실시 태양에서, 용매를 사용한 세척/혼합이 공존 방식으로 이루어진다. In one embodiment, washing / mixing with the solvent (ie solvent extraction) is performed in a separate tank, such as a settling tank / mixing tank, prior to membrane filtration, eg, before the membrane filtration unit. In another embodiment, washing / mixing with solvents is done in-situ in the membrane filtration unit. In one embodiment, a feed stream comprising a light specific solvent and a slurry catalyst used is supplied in a separate stream to the one or more filtration units in a countercurrent manner. In another embodiment, washing / mixing with the solvent is in a coexistence manner.

하나의 실시 태양에서, 용매는 탈유 영역 내에서 공정 단계로부터 회수된 재활용된 용매(사용된 용매)일 수 있다. 또 다른 실시 태양에서, 상기 모든 용매 중 적어도 임의의 두 개를 포함하는 용매 혼합물이 사용된다. In one embodiment, the solvent may be recycled solvent (solvent used) recovered from the process step in the deoiling zone. In another embodiment, a solvent mixture comprising at least any two of all the above solvents is used.

하나의 실시 태양에서, 슬러리 촉매를 포함하는 공급원료 스트림, 즉, 중질유 중의 촉매 입자가 (사용된 촉매 슬러리 부피를 기준으로 하여) 0.10/1 내지 100/1 범위의 부피 비로 용매로 혼합/세척된다. 제2의 실시 태양에서, 용매가 0.50/1 내지 50/1의 부피 비로 첨가된다. 제3의 실시 태양에서, 용매가 1/1 내지 25/1의 부피 비로 첨가된다. In one embodiment, the feedstock stream comprising the slurry catalyst, ie catalyst particles in heavy oil, is mixed / washed with the solvent in a volume ratio ranging from 0.10 / 1 to 100/1 (based on the catalyst slurry volume used). . In a second embodiment, the solvent is added at a volume ratio of 0.50 / 1 to 50/1. In a third embodiment, the solvent is added at a volume ratio of 1/1 to 25/1.

하나의 실시 태양에서, 슬러리 촉매를 함유하는 공급원료 스트림이 적어도 40% 까지 공급원료 스트림에서 중질유 농도를 감소시키기에 충분한 양의 용매로 혼합/세척된다. 제2의 실시 태양에서, 충분한 양의 촉매가 첨가되어 적어도 50%까지 중질유 농도를 감소시킨다. 제3의 실시 태양에서, 중질유 농도는 적어도 60%까지 감소된다. In one embodiment, the feedstock stream containing the slurry catalyst is mixed / washed with an amount of solvent sufficient to reduce the heavy oil concentration in the feedstock stream by at least 40%. In a second embodiment, a sufficient amount of catalyst is added to reduce the heavy oil concentration by at least 50%. In a third embodiment, the heavy oil concentration is reduced by at least 60%.

중질유 농도의 감소로, 촉매 입자는 (즉, 두 개의 상의 혼합물에서와 같이) 유의적으로 더 빠르게 저부로 가라앉는다는 점이 주지된다. 따라서, 하나의 실시 태양에서, 복수의 침전 탱크를 사용하여 용매를 사용한 세척/혼합이 수행되어서, 저부에서 촉매 입자의 침전, 및 대부분의 중질유가 촉매 입자로부터 제거될 때까지, 침전 탱크로부터 용매 및 중질유 부분을 포함하는 보다 경질의 상의 연속적인 제거를 허용하여, 경질의 특정 비중을 갖는 용매 중에 대부분 촉매 고체로 이루어진 스트림을 남긴다. 또 다른 실시 태양에서, 침전 탱크가 여과 유닛, 예컨대, 교차-흐름 여과, 교차-흐름 침강, 등과 함께 사용되어서, 침전 탱크의 사용으로 중질유 일부가 촉매 입자로부터 상분리된 다음, 나머지 중질유가 여과 기술을 사용하여 분리된다. It is noted that with a decrease in heavy oil concentration, the catalyst particles sink to the bottom significantly faster (ie, as in a mixture of two phases). Thus, in one embodiment, washing / mixing with solvent is performed using a plurality of precipitation tanks, so that the solvent and the solvent from the precipitation tank until precipitation of catalyst particles at the bottom and most of the heavy oil is removed from the catalyst particles. Allowing continuous removal of the lighter phase comprising the heavy oil portion, leaving a stream consisting mostly of catalytic solids in a solvent having a specific specific gravity of light. In another embodiment, a precipitation tank is used in conjunction with a filtration unit, such as cross-flow filtration, cross-flow sedimentation, and the like, so that a portion of the heavy oil is phase separated from the catalyst particles by use of the precipitation tank, and then the remaining heavy oil undergoes filtration techniques. Separated using.

하나의 실시 태양에서, 충분한 양의 용매가 첨가되어 적어도 50%의 중질유 농도를 감소시킨 후, 용매, 촉매 입자 및 중질유를 포함하는 스트림이 침전 탱크로 도입되어, 중력에 의한 분리를 허용한다. 하나의 실시 태양에서, 복수의 침전 탱크를 사용한 연속적 분리 단계 후, 적어도 90%의 중질유가 촉매 입자로부터 제거된다. In one embodiment, after a sufficient amount of solvent is added to reduce the heavy oil concentration of at least 50%, a stream comprising solvent, catalyst particles and heavy oil is introduced into the settling tank to allow separation by gravity. In one embodiment, at least 90% of the heavy oil is removed from the catalyst particles after the continuous separation step using the plurality of settling tanks.

하나의 실시 태양에서, 용매와 공급원료의 혼합은 여과 전 및 여과 동안에 실질적인 아스팔텐 침전을 방지하기에 충분한 시간 및 온도에서 이루어진다. 하나의 실시 태양에서, 이러한 온도는 약 50 내지 150℃의 범위이다. 하나의 실시 태양에서, 혼합은 15분 내지 1시간 범위에서 이루어진다. 또 다른 실시 태양에서, 적어도 20분 동안 혼합이 이루어진다. 또 다른 실시 태양에서, 연속적 공정에서, 용매 및 공급원료의 혼합은 10분 미만 동안 이루어진다. 여과 기구에서 인-시츄로 용매 및 공급원료의 혼합이 이루어지는 또 다른 실시 태양에서, 혼합은 5분 이하로 일어난다. In one embodiment, the mixing of solvent and feedstock takes place at a time and temperature sufficient to prevent substantial asphaltene precipitation before and during filtration. In one embodiment, such temperature is in the range of about 50-150 ° C. In one embodiment, the mixing is in the range of 15 minutes to 1 hour. In another embodiment, the mixing takes place for at least 20 minutes. In another embodiment, in a continuous process, the mixing of solvent and feedstock takes place for less than 10 minutes. In another embodiment where the solvent and feedstock are mixed in-situ in the filtering device, the mixing occurs in less than 5 minutes.

여과 이전에 용매를 사용하여 중질유 중의 슬러리 촉매를 함유하는 공급원료의 결합/세척 이외에, 여과 공정으로부터의 막의 보유물도 용매로 세척될 수 있다. 여과 유닛에서 세척 후, 중질유 및 용매를 포함하는 투과물(여액) 스트림은 보유물 스트림에 더하여 회수되어서, 비-지지 미세 촉매 및 용매를 포함할 수 있다. 비-지지 미세 촉매는 이어서 막의 보유물 스트림으로부터 분리될 수 있다. In addition to binding / washing feedstock containing slurry catalyst in heavy oil using a solvent prior to filtration, the retentate of the membrane from the filtration process may also be washed with a solvent. After washing in the filtration unit, the permeate (filtrate) stream comprising the heavy oil and the solvent can be recovered in addition to the retentate stream to include an unsupported microcatalyst and solvent. The unsupported fine catalyst can then be separated from the retentate stream of the membrane.

하나의 실시 태양에서, 결합된 보유물-용매 스트림의 용매는 결합된 슬러리-용매 스트림의 용매와 상이한 용매이다. 또 다른 실시 태양에서, 결합된 보유물-용매에 사용되는 용매는 결합된 공급원료-용매 스트림의 용매와 동일한 용매일 수 있다. 또 다른 실시 태양에서, 용매는 결합된 공급원료-용매 스트림의 용매와 상이한 공급원으로부터 얻은 용매를 포함할 수 있다. In one embodiment, the solvent of the combined retentate-solvent stream is a different solvent than the solvent of the combined slurry-solvent stream. In another embodiment, the solvent used in the combined retentate-solvent may be the same solvent as the solvent of the combined feedstock-solvent stream. In another embodiment, the solvent may comprise a solvent from a source different than the solvent of the combined feedstock-solvent stream.

하나의 실시 태양에서, 제1 여과 유닛으로부터 얻은 보유물 스트림이 연속하여 다음의 여과 유닛 이전에 용매와 결합될 수 있고, 이를 통하여 결합된 보유물-용매 스트림이 여과된다. 하나의 실시 태양에서, (복수의 여과 단계 또는 유닛을 갖는 시스템에서) 후기 단계 여과 유닛의 투과물(여액) 스트림은 재활용되어서, 초기 단계 여과 유닛으로 들어가는 공급물 스트림과 함께 사용되는 용매로서 사용되고, 결합된 공급원료-용매 스트림을 형성할 수 있다. In one embodiment, the retentate stream obtained from the first filtration unit can be continuously combined with the solvent before the next filtration unit, through which the combined retentate-solvent stream is filtered. In one embodiment, the permeate (filtrate) stream of the later stage filtration unit (in a system with multiple filtration stages or units) is recycled and used as a solvent for use with the feed stream entering the initial stage filtration unit, Combined feedstock-solvent streams can be formed.

하나의 실시 태양에서, 보유물 스트림은 추가로 용매가 강화된 스트림으로 희석되고, 다음의 여과 유닛으로 통과된다. 하나의 실시 태양에서, 용매가 강화된 스트림은 톨루엔과 같은 용매와 함께 미전환 오일의 스트림이고, 다음의 여과 유닛의 막을 통과한다. 보유물 스트림이 후속 여과 유닛으로 이동하면, 보유물 스트림은 후속 여과 유닛의 막을 통과한 톨루엔이 강화된 스트림으로 역류 방식으로 순차적 세척될 수 있다. In one embodiment, the retentate stream is further diluted with a solvent enriched stream and passed to the next filtration unit. In one embodiment, the solvent enriched stream is a stream of unconverted oil with a solvent such as toluene and passes through the membrane of the next filtration unit. Once the retentate stream is moved to the subsequent filtration unit, the retentate stream can be sequentially washed in a countercurrent manner with a stream of toluene enriched through the membrane of the subsequent filtration unit.

하나의 실시 태양에서, 보유물 스트림은 "역류" 방식으로 순차적으로 세척되는데, 보유물 스트림에 첨가되는 용매가 하나 이상의 하부 여과 유닛으로부터 나오는 동안, 보유물 스트림이 하나의 여과 유닛에서 다음으로 통과한다(예컨대, 5 내지 6개의 총 단계). 예컨대, 하나의 실시 태양에서, 마지막 여과 유닛으로부터 최초 여과 유닛까지의 용매 캐스케이드(cascade)는 여과 유닛을 통과하는 보유물 스트림의 흐름과 반대이다. 이러한 방식으로, 최초 여과 유닛으로의 공급물의 액체 부분은 용매 및 미전환 오일의 혼합물을 포함하고, 마지막 여과 유닛으로의 공급물의 액체 부분은 실질적으로 순수한 용매를 포함하며, 마지막 여과 유닛의 보유물 스트림은 실질적으로 순수한 용매 중의 촉매 입자를 포함한다. In one embodiment, the retentate stream is washed sequentially in a “countercurrent” fashion, where the retentate stream passes next in one filtration unit while the solvent added to the retentate stream comes from one or more bottom filtration units. (Eg, 5-6 total steps). For example, in one embodiment, the solvent cascade from the last filtration unit to the first filtration unit is the reverse of the flow of the retentate stream through the filtration unit. In this way, the liquid portion of the feed to the original filtration unit comprises a mixture of solvent and unconverted oil, the liquid portion of the feed to the last filtration unit comprises substantially pure solvent and the retentate stream of the last filtration unit Comprises catalyst particles in a substantially pure solvent.

도 1A 내지 1F에 도시한 바와 같이, 사용된 여과막은 (수평 또는 수직형) 압력 리프(leaf) 유닛, 플레이트 및 프레임 유닛(도 1A), 주름 막(도 1B), 튜브/중공 모듈(1C), 복수의 튜브/중공 모듈(도 1D), 나선형(1E) 또는 이들의 조합, 예컨대, 각각이 나선형인 복수의 튜브형 모듈(도시되지 않음)을 포함하는 다양한 형태로 제조될 수 있다. As shown in Figures 1A-1F, the filtration membranes used were (horizontal or vertical) pressure leaf units, plates and frame units (Figure 1A), corrugated membranes (Figure 1B), tube / hollow modules (1C). , A plurality of tube / hollow modules (FIG. 1D), a spiral 1E, or a combination thereof, such as a plurality of tubular modules (not shown) each being spiral.

도 1A는 플레이트 및 프레임(편평한 플레이트) 유닛의 단면도이다. 하나의 실시 태양에서, 플레이트 및 프레임(편평한 플레이트) 유닛은 시트 스톡(sheet stock) 여과 막을 채택할 수 있다.1A is a cross-sectional view of a plate and frame (flat plate) unit. In one embodiment, the plate and frame (flat plate) unit may employ sheet stock filtration membranes.

도 1B에서, 주름진 여과 막은 두 개의 투과성 시트 사이에 개재되고, 복수의 수집 포트를 갖는 코어 위에 감긴다. 외부 가드가 여과막을 보호하기 위해 제공된다. 필터의 대향 말단에서 말단 플레이트에 의해 시스템이 밀봉된다. 중질유가 수집 포트로부터 수집되고 배출구 밖으로 나온다. 도 1B의 주름 막의 하나의 실시 태양에서, 카트리지 및 하우징 주위에 슬리브가 배치되어, 하우징의 저부로부터 보유물 스트림을 빼내고, 이로써 교차-흐름 스트림이 주름 내로 들어가서 막과 접선 방향으로 이동한다. In FIG. 1B, a pleated filtration membrane is sandwiched between two permeable sheets and wound over a core having a plurality of collection ports. An external guard is provided to protect the filtration membrane. The system is sealed by the end plate at opposite ends of the filter. Heavy oil is collected from the collection port and exits the outlet. In one embodiment of the pleated membrane of FIG. 1B, a sleeve is disposed around the cartridge and the housing, withdrawing the retentate stream from the bottom of the housing, whereby the cross-flow stream enters the pleats and moves tangentially with the membrane.

도 1C는 외부 하우징, 유입구(공급물), 보유물 배출구 및 투과물 배출구(여액)를 구비한 실질적으로 튜브형인 막 필터를 도시한 것이다. 하우징의 축과 평행한 적어도 튜브형 필터가 하우징 내에 연장된다. 1C shows a substantially tubular membrane filter with an outer housing, inlet (feed), retentate outlet, and permeate outlet (filtrate). At least a tubular filter parallel to the axis of the housing extends in the housing.

도 1D는 서로 평행하고 하우징의 축과도 평행하게 배치된 복수의 필터 슬리브(중공 막 튜브)를 구비한 튜브형 필터 시스템의 제2 실시 태양이다. 1D is a second embodiment of a tubular filter system having a plurality of filter sleeves (hollow membrane tubes) arranged parallel to each other and also parallel to the axis of the housing.

도 1E는 중공 중심 코어 주위에 감겨진 막 및 분리기 스크린의 교호층이 구비된 나선형 막 모듈을 도시한 것이다. 작동 시, 공급물 스트림은 카트리지의 한쪽 말단으로 주입된다. 여액은 막을 통과하여 모듈의 코어로 나선형으로 움직여서, 제거되기 위해 수집된다. 1E shows a helical membrane module with alternating layers of membrane and separator screen wound around a hollow center core. In operation, the feed stream is injected into one end of the cartridge. The filtrate passes through the membrane and spirals into the core of the module, where it is collected for removal.

하나의 실시 태양에서, 탈유의 여과 어셈블리는 촉매 입자로부터 중질유의 효과적인 제거를 위하여 복수의 여과 유닛을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 복수의 여과 유닛을 갖는 여과 어셈블리는 (중질유 및 슬러리 촉매의 공급물 스트림에서) 용매 및 적어도 90%의 유입 중질유를 포함하는 여액 스트림을 위하여, 대부분의 중질유를 촉매 입자로부터 제거할 수 있다. 또 다른 실시 태양에서, 복수의 여과 유닛을 갖는 여과 어셈블리는 촉매 입자로부터 적어도 95%의 중질유를 제거할 수 있다. 제3의 실시 태양에서 99%까지의 중질유가 촉매 입자로부터 제거된다. In one embodiment, the filtration assembly of deoiling comprises a plurality of filtration units for effective removal of heavy oil from catalyst particles. In one embodiment, the filtration assembly having a plurality of filtration units removes most of the heavy oil from the catalyst particles for the filtrate stream comprising the solvent and at least 90% of the incoming heavy oil (in the feed stream of the heavy oil and slurry catalyst). can do. In another embodiment, a filtration assembly having a plurality of filtration units can remove at least 95% of heavy oil from the catalyst particles. In a third embodiment up to 99% of the heavy oil is removed from the catalyst particles.

하나의 실시 태양에서, 촉매 어셈블리는 2 내지 10개의 여과 유닛을 포함한다. 또 다른 실시 태양에서, 적어도 4 내지 8개의 여과 유닛을 포함한다. 제3의 실시 태양에서, 어셈블리는 6개의 여과 유닛을 포함한다. 탈유 영역에서 사용된 여과 유닛은 정용여과, 교차-흐름 여과, 동적 여과, 교차-흐름 침강, 병류 침강 분리, 역류 침강 분리 및 이들의 조합 중의 임의의 형태일 수 있으며, 이들 공정은 이하 보다 상세히 기술될 것이다. In one embodiment, the catalyst assembly comprises 2 to 10 filtration units. In another embodiment, at least four to eight filtration units are included. In a third embodiment, the assembly includes six filtration units. The filtration unit used in the deoiling zone can be any form of diafiltration, cross-flow filtration, dynamic filtration, cross-flow sedimentation, cocurrent sedimentation separation, countercurrent sedimentation separation and combinations thereof, these processes are described in more detail below. Will be.

막 여과 공정의 하나의 실시 태양에서, 각 여과 유닛은 복수의 단계, 예컨대, 적어도 2단계의 교차-흐름 여과, 적어도 2단계의 정용여과, 또는 각각 독립된 단계인 교차-흐름 여과, 교차-흐름 침강, 병류 침강 분리, 역류 침강 분리, 및/또는 정용여과 및/또는 동적 여과의 결합을 포함할 수 있다. 여과 단계의 수 및 용매 대 중질유 비율은 필요한 탈유 효율을 달성하도록 설정된다. In one embodiment of the membrane filtration process, each filtration unit comprises a plurality of stages, such as at least two stages of cross-flow filtration, at least two stages of diafiltration, or each of the independent stages of cross-flow filtration, cross-flow sedimentation. , Cocurrent sedimentation separation, countercurrent sedimentation separation, and / or combination of diafiltration and / or dynamic filtration. The number of filtration steps and the solvent to heavy oil ratio are set to achieve the required deoiling efficiency.

정용여과Jeong Yong Filtration

하나의 실시 태양에서, 막 여과는 정용여과의 형태이다. 종래 기술에서, 정용여과는 일반적으로 보유된 고분자량 종들의 정제, 저분자량 종들의 회수 증가, 버퍼 교환 및 주어진 용액 특성의 단순한 변화를 위해 사용된다. 정용여과의 분획화 공정과 용매의 사용으로, 중질유 분자는 촉매 고체(입자)를 보유물에 남기고, 여액으로서 막을 통과하여 세척된다.  In one embodiment, the membrane filtration is in the form of diafiltration. In the prior art, diafiltration is generally used for purification of retained high molecular weight species, increased recovery of low molecular weight species, buffer exchange and simple changes in the given solution properties. With the fractionation process of diafiltration and the use of a solvent, heavy oil molecules are washed through the membrane as filtrate, leaving catalyst solids (particles) in the retentate.

하나의 실시 태양에서, 정용여과는 단일 단계의 형태이다. 또 다른 실시 태양에서, 정용여과 유닛은 복수의 단계, 예컨대, 하나의 실시 태양에서 적어도 몇 개의 단계, 제2의 실시 태양에서 약 2 내지 5개의 단계, 제3의 실시 태양에서 적어도 7개의 단계를 포함한다. 정용여과의 사용으로, 제1 용액 (예컨대, 중질 출혈유 또는 탄화수소 용액) 중의 슬러리 촉매의 미세 고체가 용매, 예컨대, 톨루엔 또는 경질 나프타를 따라서 제2 용액(보유물)으로 이송된다. 중질 출혈유가 용매를 따라서 여액 스트림에서 회수된다. In one embodiment, diafiltration is in the form of a single step. In another embodiment, the diafiltration unit comprises a plurality of steps, for example at least some steps in one embodiment, about 2-5 steps in a second embodiment, at least 7 steps in a third embodiment. Include. With the use of diafiltration, the fine solids of the slurry catalyst in the first solution (eg heavy bleeding oil or hydrocarbon solution) are transferred to a second solution (retentate) along a solvent such as toluene or light naphtha. Heavy bleeding oil is recovered from the filtrate stream along the solvent.

동적 여과Dynamic filtration

하나의 실시 태양에서, 하나 이상의 상기 여과 유닛이 하나 이상의 동적 여과 유닛으로 대체될 수 있다. In one embodiment, one or more of the filtration units may be replaced with one or more dynamic filtration units.

동적 여과는 일반적으로 미립자 물질 및 폐유를 포함하는 폐수를 처리하기 위해 사용되어 왔다. 동적 여과 어셈블리는 광범위한 물질을 취급할 수 있는 능력을 가져서, 주목할 만큼 고농도의 보유 고체를 달성하고, 필터 보조물 및/또는 역세척(backflushing)의 필요성 없이 연장된 기간에 걸쳐서 연속적으로 작동되며, 균일하게 높은 필터 성능을 달성하여 전체 시스템 크기를 최소화한다. 동적 여과 어셈블리는 임의의 적절한 배치일 수 있고, 일반적으로 하나 이상의 필터 매질을 포함하는 필터 유닛, 및 필터 매질 및 여과될 물질 사이에서 상대적인 움직임을 가져오는 수단을 함유한 하우징을 포함할 것이다. 필터 유닛의 여과 매질 및 여과되는 액체 및 여과 매질 사이에 상대적 움직임을 가져오는 수단은 임의의 다양한 적절한 배치를 가질 수 있다. 다양한 적절한 동력 수단이 예컨대, 회전, 오실레이션, 왕복 또는 진동 수단과 같이 그러한 상대적인 운동을 수행하기 위하여 이용될 수 있다. Dynamic filtration has generally been used to treat wastewater, including particulate matter and waste oil. The dynamic filtration assembly has the ability to handle a wide range of materials, achieving remarkably high concentrations of retained solids, continuously operating over extended periods of time without the need for filter aids and / or backflushing, and evenly High filter performance is achieved to minimize overall system size. The dynamic filtration assembly may be in any suitable arrangement and will generally include a filter unit comprising one or more filter media, and a housing containing means for effecting relative movement between the filter medium and the material to be filtered. The means for effecting the relative movement between the filtration medium of the filter unit and the liquid to be filtered and the filtration medium can have any of a variety of suitable arrangements. Various suitable power means may be used to perform such relative motion, such as, for example, rotation, oscillation, reciprocation or vibration means.

다양한 진동 진폭 및 대응 전단 속도, 오실레이션 주파수, 및 전단 강도가 직접적으로 여과 속도에 영향을 미친다. 전단은 막의 비틀림 오실레이션에 의해 생성된다. 동적 여과 유닛의 하나의 실시 태양에서, 막의 가장자리에서 약 1.9-3.2 cm 피크 대 피크 변위의 진폭으로 막의 오실레이션이 이루어진다. 최적의 여과 속도는 높은 전단 속도에서 달성될 수 있으며, 농축물이 전단에 의해 분해되지 않기 때문에, 실용적 장비의 한계 내에서 최대 전단이 바람직하다. 하나의 실시 태양에서, 동적 여과 유닛은 적어도 초당 약 20,000의 전단력을 발생시킨다. 제2의 실시 태양에서 적어도 초당 약 100,000의 전단력을 발생시킨다. 또 다른 실시 태양에서, 오실레이션 주파수는 약 50-60 Hz, 예컨대, 약 53 Hz이고, 예컨대, 초당 약 150,000의 전단 강도를 생성한다. 또 다른 실시 태양에서, 초당 20,000 내지 100,000의 전단력을 생성한다. Various vibration amplitudes and corresponding shear rates, oscillation frequencies, and shear strengths directly affect the filtration rate. Shear is produced by torsional oscillation of the membrane. In one embodiment of the dynamic filtration unit, the oscillation of the membrane occurs with an amplitude of about 1.9-3.2 cm peak to peak displacement at the edge of the membrane. Optimum filtration rates can be achieved at high shear rates, and since the concentrate is not degraded by shear, maximum shear is desirable within the limits of practical equipment. In one embodiment, the dynamic filtration unit generates at least about 20,000 shear forces per second. In a second embodiment, a shear force of at least about 100,000 per second is generated. In another embodiment, the oscillation frequency is about 50-60 Hz, such as about 53 Hz, producing a shear strength of, for example, about 150,000 per second. In another embodiment, a shear force of 20,000 to 100,000 is generated per second.

하나의 실시 태양에서, 동적 여과 어셈블리는 상대적으로 낮은 교차-흐름 속도로 작동함으로써, 투과물 속도가 허용될 수 없이 낮은 수준으로 떨어질 때까지 장비를 타고 올라가는 막의 조기 오염을 일으킬 수 있는, 장치의 유입구(고압)에서 배출구(저압) 말단으로의 유의적인 압력 강하를 방지한다. In one embodiment, the dynamic filtration assembly operates at a relatively low cross-flow rate, resulting in premature contamination of the membrane as it climbs up the equipment until the permeate rate drops to an unacceptably low level. Prevents significant pressure drop from (high pressure) to the outlet (low pressure) end.

하나의 실시 태양에서, 동적 여과 어셈블리의 작동압은 공급 펌프에 의해 발생된다. 보다 높은 압력이 종종 투과물 유속을 증가시키지만, 보다 높은 압력은 또한 더 많은 에너지를 사용한다. 그러므로, 작동압은 유속 및 에너지 소비 사이의 균형을 최적화한다. In one embodiment, the operating pressure of the dynamic filtration assembly is generated by the feed pump. Higher pressures often increase the permeate flow rate, but higher pressures also use more energy. Therefore, the working pressure optimizes the balance between flow rate and energy consumption.

동적 여과 어셈블리는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 적절한 원통형 동적 여과 시스템은 미국 특허 제3,797,662호, 제4,066,554호, 제4,093,552호, 제4,427,552호, 제4,900,440호 및 제4,956,102호에 기재되어 있다. 적절한 회전 디스크 동적 여과 시스템은 미국 특허 제3,997,447호 및 제5,037,562호와 미국 특허출원 제07/812,123호에 기재되어 있다. 적절한 오실레이팅, 왕복, 또는 진동 동적 여과 어셈블리는 대체로 미국 특허 제4,872,988호, 제4,952,317호, 및 제5,014,564호에 기재되어 있다. 다른 동적 여과 장치는 머크스(Murkes)의 문헌["Fundamentals of Crossflow Filtration," Separation and Purification Methods, 19(1), 1-29(1990)]에서 논의된다. 또한, 많은 동적 여과 어셈블리가 상업적으로 이용가능하다. 예컨대, 적절한 동적 여과 어셈블리는 Pall BDF-LAB, ASEA Brown Bovery rotary CROT filter 및 New Logic V-SEP을 포함한다. The dynamic filtration assembly can be any suitable device. Suitable cylindrical dynamic filtration systems are described in US Pat. Nos. 3,797,662, 4,066,554, 4,093,552, 4,427,552, 4,900,440 and 4,956,102. Suitable rotating disk dynamic filtration systems are described in US Pat. Nos. 3,997,447 and 5,037,562 and US Patent Application 07 / 812,123. Suitable oscillating, reciprocating, or vibratory dynamic filtration assemblies are generally described in US Pat. Nos. 4,872,988, 4,952,317, and 5,014,564. Other dynamic filtration devices are discussed in Murkes, "Fundamentals of Crossflow Filtration," Separation and Purification Methods, 19 (1), 1-29 (1990). In addition, many dynamic filtration assemblies are commercially available. For example, suitable dynamic filtration assemblies include Pall BDF-LAB, ASEA Brown Bovery rotary CROT filter and New Logic V-SEP.

하나의 실시 태양에서, 사용된 동적 여과 유닛은 New Logic의 전단력 강화 진동 공정(V*SEP) 시스템으로 예시된다. V*SEP 시스템에서, 막 모듈은 분리를 위해 사용되고, 강력한 전단 파동이 막 표면에 부가된다. V*SEP 시스템은 일반적으로 미립자 물질 및 폐유를 포함하는 폐수를 처리하는데 사용되어 왔다. 본 발명의 하나의 실시 태양에서, V*SEP은 탈유 공정에 사용된다. In one embodiment, the dynamic filtration unit used is illustrated by New Logic's Shear Force Enhancing Vibration Process (V * SEP) system. In the V * SEP system, the membrane module is used for separation and a strong shear wave is added to the membrane surface. V * SEP systems have generally been used to treat wastewater, including particulate matter and waste oil. In one embodiment of the present invention, V * SEP is used in the deoiling process.

하나의 실시 태양에서, 동적 여과를 사용하여 보다 적은 여과 단계로 동일한 분리 효율이 달성될 수 있게 한다. 특히, 일반적인 교차-흐름 필터는 막 오염을 방지하기 위해 대개 25-35 중량%의 고체 함량으로 제한되지만, 동적 여과 기계는 성능을 유지하면서 보다 높은 고체 함량(50-70 중량%)을 허용할 수 있다. 따라서, 동적 여과를 사용하여, 정용여과 모드에서 단계당 더 많은 오일을 제거함으로써, 필요한 단계 수를 감소시킬 수 있다. In one embodiment, dynamic filtration is used to allow the same separation efficiency to be achieved with fewer filtration steps. In particular, typical cross-flow filters are usually limited to a solids content of 25-35% by weight to prevent membrane contamination, but dynamic filtration machines can tolerate higher solids content (50-70% by weight) while maintaining performance. have. Thus, dynamic filtration can be used to reduce the number of steps required by removing more oil per step in diafiltration mode.

동적 여과 유닛에서, 여과될 슬러리는 유유히 곡류하는 흐름으로 움직이면서, 거의 정지 상태를 유지한다. 전단 세정 활동은 막을 급속히(즉, 50-60 Hz) (즉, 막 표면과 동일 평면상의 방향으로) 수평 변위시킴으로써 발생된다. 하나의 실시 태양에서, 변위는 회전 또는 오실레이팅으로 일어난다. 막의 변위 또는 진동에 의해 생성된 전단 파동은 고체 및 오염물이 막 표면으로 떠오르고, 슬러리와 재혼합되게 하여, 최대 처리량을 위해 막 세공을 노출시킨다. In the dynamic filtration unit, the slurry to be filtered moves in a freely flowing stream while remaining almost stationary. Shear cleaning activity occurs by horizontally displacing the membrane rapidly (ie, 50-60 Hz) (ie, in the direction coplanar with the membrane surface). In one embodiment, the displacement occurs by rotation or oscillating. Shear waves generated by displacement or vibration of the membrane cause solids and contaminants to rise to the membrane surface and remix with the slurry, exposing the membrane pores for maximum throughput.

하나의 실시 태양에서, 동적 여과는 중질유 개선 이전에 촉매 (슬러리)의 수송을 보조하기 위해 사용된다. 또 다른 실시 태양에서, 동적 여과는 촉매 슬러리를 예컨대, 약 60-70 중량%의 고체 함량으로 농축시키는데 사용된다. 부분적으로, 동적 여과를 통한 농축 전의 촉매 슬러리 부피와 비교하여, 감소된 부피를 갖는 농축된 촉매 슬러리로 인하여, 농축된 촉매 슬러리는 이어서 중질유 개선 위치 또는 반응기로 보다 쉽게 수송될 수 있고, 이곳에서 중질유 개선 이전에, 예컨대, 약 5 중량%의 고체 함량으로 복원될 것이다. In one embodiment, dynamic filtration is used to assist transport of catalyst (slurry) prior to heavy oil improvement. In another embodiment, dynamic filtration is used to concentrate the catalyst slurry to, for example, a solids content of about 60-70% by weight. In part, due to the concentrated catalyst slurry having a reduced volume compared to the catalyst slurry volume before concentration via dynamic filtration, the concentrated catalyst slurry can then be more easily transported to a heavy oil refinery site or reactor, where the heavy oil Prior to improvement, for example, it will be restored to a solids content of about 5% by weight.

침강 분리Sedimentation separation

하나의 실시 태양에서, 막 여과는 침강 분리기의 형태일 수 있다. 침강 분리에서, 막은 평행하게 배열된 복수의 채널 형태이고, 채널은 침강을 촉진하기 위해, 아래 방향으로 경사져 있다. 하나의 실시 태양에서, 채널은 예컨대, V-형, U-형 등의 주름진 막의 형태이다. 또 다른 실시 태양에서, 채널은 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 원형 단면을 갖는 튜브의 형태이다. 용어 "채널"은 "튜브"와 상호교환적으로 사용될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 침강 분리기는 추가로 보유물을 수용하기 위한 수용 챔버(침강 콘테이너)를 포함한다. In one embodiment, the membrane filtration may be in the form of sedimentation separators. In sedimentation separation, the membrane is in the form of a plurality of channels arranged in parallel and the channels are inclined downward to promote sedimentation. In one embodiment, the channel is in the form of a corrugated membrane, eg, V-shaped, U-shaped, or the like. In another embodiment, the channel is in the form of a tube having an oval, square, rectangular or circular cross section. The term "channel" can be used interchangeably with "tube." In one embodiment, the sedimentation separator further comprises a receiving chamber (sedimentation container) for receiving the retentate.

하나의 실시 태양에서, 필터 시스템은 100 mm 이하의 채널 높이 또는 튜브 직경, 약 0.2 내지 2.5 m의 길이 및 수평 표면으로부터 적어도 45°의 경사각을 갖는다. 제2의 실시 태양에서, 경사각은 45 내지 75°의 범위이다. 또 다른 실시 태양에서, 튜브 (또는 채널)은 0.2 내지 1.5 m 범위의 길이를 갖는다. 제4의 실시 태양에서, 필터 시스템은 수평 표면으로부터 30 내지 60°범위의 경사각을 갖는다. In one embodiment, the filter system has a channel height or tube diameter of 100 mm or less, a length of about 0.2 to 2.5 m and an inclination angle of at least 45 ° from the horizontal surface. In a second embodiment, the tilt angle is in the range of 45 to 75 degrees. In another embodiment, the tube (or channel) has a length in the range of 0.2 to 1.5 m. In a fourth embodiment, the filter system has a tilt angle in the range of 30 to 60 degrees from the horizontal surface.

튜브는 임의의 모양 또는 형태일 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 막 필터는 직사각형 단면을 갖는 복수의 채널의 형태이다. 또 다른 실시 태양에서, 막 필터는 복수의 둥근 튜브(원형 단면)의 형태이다. 하나의 실시 태양에서, 튜브 (또는 채널)은 균일한 단면을 갖는다. 또 다른 실시 태양에서, 단면은 튜브의 위치에 따라서 다양하다. The tube can be in any shape or form. In one embodiment, the membrane filter is in the form of a plurality of channels having a rectangular cross section. In another embodiment, the membrane filter is in the form of a plurality of round tubes (circular cross section). In one embodiment, the tube (or channel) has a uniform cross section. In another embodiment, the cross section varies depending on the position of the tube.

막 침강 시스템의 하나의 실시 태양에서, 기구는 튜브 (또는 채널)을 포함하는 모듈, 커버 플레이트 및 여액의 수집을 위해 (경사진 채널 밑에 위치한) 반납 용기를 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 기구는 흐름 분배를 향상시키는 유입 및 유출 챔버 플레이트를 추가로 포함한다. 플레이트는 편평한 플레이트 또는 성형된 플레이트일 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 플레이트는 가까운 근접부에서 유입 및 유출 채널에 수직으로 배열된다. In one embodiment of the membrane settling system, the apparatus includes a module comprising a tube (or channel), a cover plate and a return container (located below the sloped channel) for collection of the filtrate. In one embodiment, the apparatus further includes inlet and outlet chamber plates that enhance flow distribution. The plate may be a flat plate or a shaped plate. In one embodiment, the plates are arranged perpendicular to the inlet and outlet channels in close proximity.

탈유 영역에서 사용되기 위한 막 침강 분리기는 임의의 형태일 수 있다: (도 2에 도시된) 역류 침강 분리기, (도 3에 도시된) 교차-흐름 침강 분리기 및 (도시되지 않은) 병류 침강 분리기. 역류 침강 분리의 실시 태양인 도 2에 도시된 바와 같이, 중질유 중에 슬러리 촉매를 포함하는 용매 스트림 및 공급물 스트림이 두 개의 분리된 대향(역류) 흐름으로서 수용 챔버에 제공된다. 도 3은 교차-흐름 침강 분리기의 실시 태양을 도시한 것으로서, 용매를 포함하는 유입구, 채널의 한쪽 측면으로 들어오는 중질유 중의 슬러리 촉매, 및 채널의 대향 측면 상에 (중질유 및 용매를 포함하는) 여액의 유출을 포함한다. 피라미드형 수용 챔버가 (슬러리 촉매 및 용매를 포함하는) 보유물의 수집을 위해 채널 밑에 위치한다. Membrane sedimentation separators for use in the deoiling zone may be of any type: countercurrent sedimentation separators (shown in FIG. 2), cross-flow sedimentation separators (shown in FIG. 3) and cocurrent sedimentation separators (not shown). As shown in FIG. 2, which is an embodiment of countercurrent sedimentation separation, a feed stream and a solvent stream comprising slurry catalyst in heavy oil are provided to the receiving chamber as two separate opposed (backflow) streams. FIG. 3 shows an embodiment of a cross-flow sedimentation separator, wherein an inlet comprising a solvent, a slurry catalyst in heavy oil entering one side of the channel, and a filtrate (including heavy oil and solvent) on opposite sides of the channel Contains spills. A pyramidal receiving chamber is located below the channel for the collection of retentate (including slurry catalyst and solvent).

하나의 실시 태양에서, 막 여과 시스템은 복수의 상이한 또는 동일한 침강 분리기, 예컨대, 연속적인 두 개의 교차-흐름 침강 분리기, 역류 침강 분리기와 연속된 동적 여과 시스템, 또는 교차 흐름 침강, 병류 침강, 종래의 침강 탱크, 동적 여과 유닛으로부터의 진동이 침전지/침강 유닛에 전파되지 않는다면, 동적 여과 시스템을 갖는 경사 침전지(진동 분리 장치)의 조합을 포함한다. In one embodiment, the membrane filtration system comprises a plurality of different or identical settling separators, such as two consecutive cross-flow settling separators, a countercurrent settling separator and a continuous dynamic filtration system, or a cross flow settling, cocurrent settling, conventional Settling tank, if the vibration from the dynamic filtration unit does not propagate to the sedimentation basin / sedimentation unit, includes a combination of inclined sedimentation basins (vibration separation devices) with a dynamic filtration system.

하나의 실시 태양에서, 60-95 중량%의 중질유 및 (슬러리 촉매 형태의, 고체로서) 5-40 중량%의 사용된 촉매를 함유한, 막 여과 유닛으로의 공급물 스트림은 (고체로서) 5-40 중량%의 촉매, 0.01 내지 1 중량%의 중질유 및 잔부인 용매를 함유하는 보유물 스트림으로서 여과 유닛에 존재할 수 있다. 제2의 실시 태양에서, 막 여과를 종료한 보유물 스트림은 어디서든지 용매 부존재를 기준으로, 0.05 내지 0.5 중량%의 중질유를 함유할 수 있다. 제3의 실시 태양에서, 보유물에 남아 있는 중질유의 양은 0.1 내지 0.3 중량%의 범위이다. In one embodiment, the feed stream to the membrane filtration unit, containing 60-95% by weight of heavy oil and 5-40% by weight of used catalyst (as solid, in the form of slurry catalyst) is 5 (as a solid) It can be present in the filtration unit as a retentate stream containing -40 weight percent catalyst, 0.01 to 1 weight percent heavy oil and the balance solvent. In a second embodiment, the retentate stream after the membrane filtration can contain anywhere from 0.05 to 0.5% by weight of heavy oil, based on solvent absence. In a third embodiment, the amount of heavy oil remaining in the retentate is in the range of 0.1 to 0.3% by weight.

탈유 영역에서, 중질유 중의 슬러리 촉매는 용매 세척되고 혼합 스트림에서 분리되며, 탈유 영역에서 용매 세척되어서 중질의 USBO로부터 저비점 범위 용매로 이송된다. 탈유 영역으로부터 얻은 생성물은 촉매 및 보다 높은 비율의 용매를 갖는 스트림 및 촉매가 없고 상대적으로 높은 비율의 USBO를 갖는 스트림을 포함한다. 탈유 영역으로부터, 용매 및 운반유 혼합물로 이루어진 스트림이 분별 칼럼으로 전송되며, 이곳에서 세척 공정에 사용되기 위해 용매 탱크로 재순환되는 용매의 상부 스트림, 및 생성물 회수, 수소화 공정 부문, 또는 또 다른 잔사 처분 유닛으로 보내지는 운반유의 저부 스트림을 생성한다.In the deoiling zone, the slurry catalyst in heavy oil is solvent washed, separated in the mixed stream, solvent washed in the deoiling zone and transferred from the heavy USBO to the low boiling range solvent. The product obtained from the deoiling zone comprises a catalyst and a stream with a higher proportion of solvent and a stream without catalyst and with a relatively high proportion of USBO. From the deoiling zone, a stream of solvent and carrier oil mixture is sent to a fractionation column, where the top stream of solvent is recycled to the solvent tank for use in the washing process, and product recovery, hydrogenation process section, or another residue disposal. Create a bottom stream of carrier oil sent to the unit.

막 여과 (예컨대, 교차-흐름 여과, 정용여과, 동적 여과 등) 이후의 하나의 실시 태양에서, 용매 및 중질유 혼합물을 포함하는 여액 생성물이 용매 및 중질유의 분리 및 후속 회수를 위해 분리기, 예컨대, 분별 칼럼으로 전송된다. 이어서, 용매 (및 임의의 잔류 중질유)는 건조, 세제 세척, 초음파 세정, 플라즈마 세정 등을 포함하는 다양한 분리 수단을 사용하여 보유물 스트림에서 촉매 입자로부터 분리될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 용매 중에 대부분 슬러리 촉매를 포함하는 보유물 스트림이 건조 영역으로 보내질 수 있다. In one embodiment after membrane filtration (eg, cross-flow filtration, diafiltration, dynamic filtration, etc.), the filtrate product, including the solvent and heavy oil mixture, is separated from a separator, such as fractionation, for separation and subsequent recovery of the solvent and heavy oil. Sent to the column. The solvent (and any residual heavy oil) can then be separated from the catalyst particles in the retentate stream using various separation means including drying, detergent washing, ultrasonic washing, plasma washing, and the like. In one embodiment, a retentate stream comprising mostly slurry catalyst in a solvent can be sent to the drying zone.

하나의 실시 태양에서, 분별 칼럼은 용매 세척 공정에서 재사용되기 위해 용매 탱크로 재전송될 수 있는 용매의 상부 스트림, 및 생성물 회수, 수소화공정 유닛 또는 잔사 처분 유닛으로 보내질 수 있는 운반유(미전환 중질유 및 보다 중질의 수첨 분해된 액체 생성물)의 저부 스트림을 생성한다. In one embodiment, the fractionation column is a top stream of solvent that can be retransmitted to a solvent tank for reuse in a solvent wash process, and a carrier oil (unconverted heavy oil and that can be sent to a product recovery, hydroprocessing unit or residue disposal unit). A bottoms stream of heavier hydrocracked liquid product).

건조 영역Dry area

하나의 실시태양에서, 용매 중에 고도로 농축된 사용된 촉매로 이루어진 보유물(저부) 스트림이 최종 액화를 위해 건조 영역으로 보내진다. 건조 이전의 탈유는 하부의 금속 회수 요건을 만족시키기에 충분한 탄화수소-건조 물질이 생성되게 한다. In one embodiment, a retentate (bottom) stream consisting of used catalyst highly concentrated in solvent is sent to the drying zone for final liquefaction. Deoiling prior to drying causes sufficient hydrocarbon-dried material to be produced to meet the underlying metal recovery requirements.

하나의 실시 태양에서, 건조 영역으로의 공급물 스트림은 50 내지 90 중량%의 탄화수소 및 잔부인 촉매 입자를 포함한다. 대부분의 탄화수소는 용매의 형태이고, 잔류 중질유가 하나의 실시태양에서, 총 스트림의 5 중량% 미만, 또 다른 실시 태양에서 3 중량% 미만, 및 또 다른 실시 태양에서 0.1 중량% 미만을 차지한다. In one embodiment, the feed stream to the drying zone comprises 50 to 90% by weight of hydrocarbon and the balance catalyst particles. Most hydrocarbons are in the form of solvents and the residual heavy oil comprises in one embodiment less than 5% by weight of the total stream, less than 3% by weight in another embodiment, and less than 0.1% by weight in another embodiment.

하나의 실시 태양에서, 건조 단계는, 예컨대, 대기 조건에서의 증발, 건조기에서의 가온, 또는 로버스트 박막 (또는 와이핑된 필름) 결합 유형 건조기 또는 증발기를 통한 처리를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 태양에서 건조 단계는 열 및 감압에 최소한의 시간 동안 노출시켜서 촉매를 자유 유동 과립 상태로 전환할 기구, 예컨대, 질소 충전된 화로를 이용한다. 하나의 실시 태양에서, 건조 기구는 간접 발화 킬른, 간접 발화 회전 킬른, 간접 발화 건조기, 간접 발화 회전 건조기, 전기적으로 가열된 킬른, 전기적으로 가열된 회전 킬른, 마이크로파 가열된 킬른, 마이크로파 가열된 회전 킬른, 진공 건조기, 박막 건조기, 플렉시코커(flexicoker), 유동층 건조기, 샤프트 킬른 건조기 또는 임의의 이러한 건조 장치로부터 선택된다. 여과 유닛으로부터 얻은 보유물 스트림은 산화성, 환원성 또는 불활성 기체일 수 있는 기체 공급물과 병류 또는 역류로서 건조 기구에 공급될 수 있다. In one embodiment, the drying step may include, for example, evaporation at ambient conditions, warming in a dryer, or treatment through a robust thin film (or wiped film) bond type dryer or evaporator. In another embodiment, the drying step utilizes an apparatus, such as a nitrogen filled furnace, to convert the catalyst to a free flowing granule state by exposure to heat and reduced pressure for a minimum of time. In one embodiment, the drying apparatus includes an indirect firing kiln, an indirect firing rotary kiln, an indirect firing dryer, an indirect firing rotary dryer, an electrically heated kiln, an electrically heated rotary kiln, a microwave heated kiln, a microwave heated rotary kiln. , Vacuum dryer, thin film dryer, flexicoker, fluid bed dryer, shaft kiln dryer or any such drying apparatus. The retentate stream obtained from the filtration unit can be fed to the drying apparatus in co-current or countercurrent with a gaseous feed, which can be an oxidizing, reducing or inert gas.

하나의 실시 태양에서, 건조 기구는 박막 건조기, 박막 증발기, 와이핑된 필름 건조기, 또는 와이핑된 필름 증발기이고, 이들은 촉매 입자 표면을 열 전달 매질에 급속히 노출시키는데 효율적이다. 하나의 실시 태양에서, 건조 기구는 수직 박막 건조기, 수직 박막 증발기, 수직 와이핑된 필름 건조기 또는 수직 와이핑된 필름 증발기이다. 또 다른 실시 태양에서, 기구는 수평 박막 건조기, 수평 박막 증발기, 수평 와이핑된 필름 건조기 또는 수평 와이핑된 필름 증발기이다. 제3의 실시 태양에서, 기구는 LCI 코포레이션의 (수직 및 수평 설계를 결합한) 콤비 건조기이다. 박막 또는 와이핑된 필름 건조기/증발기는 건조기의 배치에 따라서 광범위한 체류 시간 동안 뱃치 또는 연속 모드로 작동할 수 있다. In one embodiment, the drying apparatus is a thin film dryer, a thin film evaporator, a wiped film dryer, or a wiped film evaporator, which are efficient for rapidly exposing the catalyst particle surface to a heat transfer medium. In one embodiment, the drying apparatus is a vertical thin film dryer, a vertical thin film evaporator, a vertical wiped film dryer or a vertical wiped film evaporator. In another embodiment, the apparatus is a horizontal thin film dryer, a horizontal thin film evaporator, a horizontal wiped film dryer, or a horizontal wiped film evaporator. In a third embodiment, the appliance is a combi dryer (combining vertical and horizontal design) of LCI Corporation. Thin film or wiped film dryers / evaporators may operate in batch or continuous mode for a wide range of residence times depending on the layout of the dryer.

하나의 실시 태양에서, 건조 기구는 회전하는 경사진 실린더 또는 회전하는 열 교환기일 수 있는, 회전 킬른 건조기이다. 하나의 실시 태양에서, 회전 킬른은 직접 발화 회전 킬른, 간접 발화 회전 건조기, 전기적으로 가열된 회전 킬른, 및 마이크로파 가열된 회전 킬른 중 하나이다. 회전 킬른 건조기의 체류 시간은 킬른의 치수에 따라 상이하며, 2 내지 250분으로 다양하다. In one embodiment, the drying apparatus is a rotary kiln dryer, which can be a rotating inclined cylinder or a rotating heat exchanger. In one embodiment, the rotary kiln is one of a direct fired rotary kiln, an indirect fired rotary dryer, an electrically heated rotary kiln, and a microwave heated rotary kiln. The residence time of the rotary kiln dryer varies depending on the dimensions of the kiln and varies from 2 to 250 minutes.

하나의 실시 태양에서, 사용된 촉매의 건조 처리는 대기압에서 이루어진다. 제2의 실시 태양에서, 0 내지 10 psig의 압력이다. 하나의 실시 태양에서, 건조는 불활성 조건, 예컨대, 0.2 내지 5 scf/분 범위의 질소 흐름 하의 질소에서 이루어진다. 하나의 실시 태양에서, 질소 흐름은 0.5 내지 2 scf/분 범위이다. 다른 일반적인 조건, 즉, 온도 및 체류 시간은 촉매로부터 증발될 유기 물질에 따라서 변경될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 건조 기구에서의 체류 시간은 5분 내지 240분의 범위이다. 제2의 실시 태양에서 10분 내지 120분의 범위이다. 제3의 실시 태양에서, 적어도 15분이다. 제4의 실시 태양에서 30분 내지 60분의 범위이다. 처리 온도는, 사용된 기구 유형, 가해진 압력 및 사용된 촉매에 남아 있는 중질유 및 용매 수준에 따라서 변경될 수 있다. 수직 박막 건조기를 사용하는 하나의 실시 태양에서, 온도는 대체로 300 내지 450℉(149 내지 232℃)의 범위이다. 수평 박막 건조기를 사용하는 제2 실시 태양에서, 온도는 400-700℉(204-371℃) 범위이다. 회전 킬른 건조기를 사용하는 제3의 실시 태양에서, 온도는 700 내지 1200℉(371 내지 649℃) 범위이다. 제4의 실시 태양에서, 건조 온도는 적어도 90%의 카복실레이트, 즉, 촉매 입자에 결합될 수 있는 표면 활성 탄화수소 화합물을 분해시키기에 충분히 높은 온도이다. 제5의 실시 태양에서, 적어도 95%의 카복실레이트가 건조기의 사용으로 제거된다. In one embodiment, the drying treatment of the catalyst used is at atmospheric pressure. In a second embodiment, the pressure is from 0 to 10 psig. In one embodiment, drying takes place under nitrogen under inert conditions, such as a nitrogen flow in the range of 0.2 to 5 scf / min. In one embodiment, the nitrogen flow ranges from 0.5 to 2 scf / min. Other general conditions, ie temperature and residence time, can be varied depending on the organic material to be evaporated from the catalyst. In one embodiment, the residence time in the drying apparatus ranges from 5 minutes to 240 minutes. In a second embodiment, from 10 minutes to 120 minutes. In a third embodiment, at least 15 minutes. In a fourth embodiment, in the range from 30 minutes to 60 minutes. The treatment temperature may vary depending on the type of instrument used, the pressure applied and the level of heavy oil and solvent remaining in the catalyst used. In one embodiment using a vertical thin film dryer, the temperature is generally in the range of 300-450 ° F. (149-232 ° C.). In a second embodiment using a horizontal thin film dryer, the temperature is in the range of 400-700 ° F. (204-371 ° C.). In a third embodiment using a rotary kiln dryer, the temperature is in the range of 700 to 1200 ° F. (371 to 649 ° C.). In a fourth embodiment, the drying temperature is at a temperature high enough to decompose at least 90% of the carboxylates, ie surface active hydrocarbon compounds that can be bound to the catalyst particles. In a fifth embodiment, at least 95% of the carboxylates are removed with the use of a dryer.

하나의 실시 태양에서, 건조 단계는 적어도 2단계의 건조 공정을 포함하는데, 2번째 건조 단계는 오염물, 예컨대, 사용된 촉매의 세공 공간 등에서의 카복실레이트, 잔류 오일의 제거를 위한 것으로서, 제거를 위해 유기 화합물들을 휘발시킨다. 하나의 실시 태양에서, 용매 중에 고도로 농축된 사용된 촉매를 함유하는 탈유 영역으로부터 얻은 보유물 스트림이, 0.5 내지 10 rpm의 회전 및 5 내지 200분 범위의 체류 시간으로, (300℃ 보다 높은 온도에서 작동하는) 회전 킬른 건조기에 도입되기 전에, 우선 (200℃ 미만의 온도에서 작동하는) 회전 드럼 건조기로 공급된다. 킬른에의 공급 속도는 킬른의 직경에 기초한다. 6”직경의 킬른을 사용하는 하나의 실시 태양에서, 킬른에의 공급 속도는 시간당 고체 2 내지 10 lbs 범위이다. 18”킬른을 사용하는 또 다른 실시 태양에서, 공급 속도는 시간당 고체 물질 10 내지 300 lbs의 범위이다. In one embodiment, the drying step comprises at least two drying processes, wherein the second drying step is for removal of contaminants such as carboxylate, residual oil, etc. in the pore space of the catalyst used, for removal. The organic compounds are volatilized. In one embodiment, the retentate stream obtained from the deoiling zone containing the used catalyst highly concentrated in solvent is subjected to (at temperatures above 300 ° C., rotations of 0.5 to 10 rpm and residence times ranging from 5 to 200 minutes). Before being introduced into the rotary kiln dryer, it is first fed to a rotary drum dryer (operating at temperatures below 200 ° C.). The feed rate to the kiln is based on the diameter of the kiln. In one embodiment using a 6 ”diameter kiln, the feed rate to the kiln ranges from 2 to 10 lbs of solids per hour. In another embodiment using 18 ”kilns, the feed rate ranges from 10 to 300 lbs of solid material per hour.

또 다른 실시 태양에서, 보유물 스트림은, 수직 부문에서 200 내지 450℉(93 내지 232℃) 범위의 작동 온도, 처음 절반의 수평 부문에서 400-900℉(204 내지 482℃) 범위의 온도, 마지막 절반의 수평 부문 (또는 냉각 부문)에서 50-100℉(10 내지 38℃) 범위의 온도를 갖는 콤비 건조기에서 우선 건조된다. 하나의 실시 태양에서, 콤비 건조기를 벗어나는 스트림의 온도는 80 내지 120℉(27-49℃) 범위이다. In another embodiment, the retentate stream has an operating temperature in the range of 200-450 ° F. (93-232 ° C.) in the vertical section, a temperature in the range of 400-900 ° F. (204-482 ° C.) in the first half of the horizontal section. It is first dried in a combi dryer with a temperature in the range of 50-100 ° F. (10-38 ° C.) in half of the horizontal section (or cooling section). In one embodiment, the temperature of the stream leaving the combi dryer is in the range of 80-120 ° F. (27-49 ° C.).

하나의 실시 태양에서, 건조 영역은 복수의 건조 기구를 포함하여, 오염물, 예컨대, 사용된 촉매의 세공 공간 등에서 카복실레이트, 잔류 오일의 제거를 최대화한다. 하나의 실시 태양에서, 탈유 영역으로부터 얻은 보유물 스트림은 우선 콤비 건조기에 공급되고, (건조 분말로서의) 촉매 및 (하나의 실시 태양에서, 0.1 내지 1 중량%, 제2의 실시 태양에서 0.5 중량% 미만인) 잔류 중질유로 본질적으로 이루어진 배출 스트림을 위하여, 용매의 대부분이 제거된다. 하나의 실시 태양에서, 콤비 건조기는, 0.2 내지 5 scf/분의 양으로 역류 흐름으로서 질소가 제공되는 질소 블랭킷 하에 유지된다. 이러한 건조 분말은 다음에 회전 킬른 드라이어에서 두번째 건조 단계로 보내지고, 잔류 유기 물질, 예컨대, 중질유가 연소된다. 회전 킬른에서, 질소는 병류 또는 역류 흐름으로서 제공될 수 있다. 두번째 단계에서의 체류 시간은 하나의 실시 태양에서 10 내지 150분 범위이다. In one embodiment, the drying zone comprises a plurality of drying mechanisms to maximize removal of carboxylates, residual oils, etc., in contaminants such as pore space of the catalyst used. In one embodiment, the retentate stream obtained from the deoiling zone is first fed to the combi dryer, and in one embodiment 0.1 to 1% by weight, in a second embodiment, 0.5% by weight in the second embodiment. For the effluent stream consisting essentially of residual heavy oil), most of the solvent is removed. In one embodiment, the combi dryer is maintained under a nitrogen blanket provided with nitrogen as a countercurrent flow in an amount of 0.2 to 5 scf / min. This dry powder is then sent to a second drying stage in a rotary kiln dryer, where residual organic material, such as heavy oil, is combusted. In a rotary kiln, nitrogen can be provided as a cocurrent or countercurrent flow. The residence time in the second step ranges from 10 to 150 minutes in one embodiment.

촉매 입자를 떠난 후의 휘발된 유기 화합물은 응축기에서 수집되어서, 중질유 및/또는 용매가 회수될 수 있다. The volatilized organic compound after leaving the catalyst particles can be collected in a condenser so that heavy oil and / or solvent can be recovered.

세제 세척Detergent washing

하나의 실시 태양에서, (막 여과 후) 촉매 중의 용매/잔류 중질유의 제거를 위하여 건조 유닛 대신에 또는 이에 더하여, 계면활성제가 촉매에 결합된 용매 및/또는 중질유를 제거하기 위해 사용된다. 계면활성제 용액은 막 여과 유닛에서 나오는 보유물 스트림에 첨가된다. 또 다른 실시 태양에서, 계면활성제 용액은 건조 영역으로부터 나오는, 촉매 입자 및 탄화수소를 함유하는 스트림, 즉, 용매 및 잔류 중질유에 첨가된다. In one embodiment, instead of or in addition to a drying unit for removal of solvent / residue heavy oil in the catalyst (after membrane filtration), a surfactant is used to remove the solvent and / or heavy oil bound to the catalyst. The surfactant solution is added to the retentate stream coming from the membrane filtration unit. In another embodiment, the surfactant solution is added to the stream containing catalyst particles and hydrocarbons, ie solvents and residual heavy oil, coming from the drying zone.

용기, 예컨대, 기계적 진탕을 이용한 혼합 탱크에서, 계면활성제는, 물 분자에 끌려가는 친수성 머리 및 물을 밀어내고 용매 및 중질유에 부착되는 소수성 꼬리를 가진 채, 사용된 고체 촉매로부터 멀어져서 용매/및 임의의 잔류 중질유를 끌어당긴다. 대향하는 힘이 고체 촉매로부터 용매 및 중질유를 제거하고/풀어 준다. 계면활성제를 함유하는 세정 용액과 사용된 촉매 및 탄화수소의 혼합물은 촉매 표면으로부터 수용액 내로 탄화수소를 제거하기에 충분한 시간 및 조건 하에서 혼합된다. 이어서, 수중 계면활성제/용매/중질유의 혼합물이 비제한적으로, 기울여 따르기 및 침전 탱크의 사용을 포함하는 공지된 분리 수단을 통하여 고체 촉매로부터 분리될 수 있다. In a mixing tank with a vessel, such as a mechanical agitation, the surfactant is solvent / and away from the solid catalyst used, with the hydrophilic head attracted to the water molecules and a hydrophobic tail that repels the water and adheres to the solvent and heavy oil. Draw any residual heavy oil. Opposing forces remove and loosen the solvent and heavy oil from the solid catalyst. The cleaning solution containing the surfactant and the mixture of catalyst and hydrocarbon used are mixed under sufficient time and conditions to remove the hydrocarbon from the catalyst surface into the aqueous solution. The mixture of surfactant / solvent / heavy oil in water can then be separated from the solid catalyst through known separation means including, but not limited to, decantation and the use of settling tanks.

하나의 실시 태양에서, 혼합 온도는 약 30℃ 내지 85℃ 범위이다. 제2의 실시 태양에서, 혼합은 85℃ 미만의 온도에서 이루어진다. 제3의 실시 태양에서, 177℃까지의 온도에서 이루어진다. 하나의 실시 태양에서, 세정 용액과 사용된 촉매 및 탄화수소의 혼합물과의 혼합(접촉)은 적어도 2분 동안 이루어진다. 제2의 실시 태양에서, 적어도 5분간 이루어진다. 제3의 실시 태양에서, 적어도 10분간 이루어진다. In one embodiment, the mixing temperature ranges from about 30 ° C to 85 ° C. In a second embodiment, the mixing is at a temperature below 85 ° C. In a third embodiment, at a temperature up to 177 ° C. In one embodiment, the mixing (contacting) of the cleaning solution with the mixture of catalyst and hydrocarbon used is for at least 2 minutes. In a second embodiment, at least 5 minutes. In a third embodiment, at least 10 minutes.

하나의 실시 태양에서, 계면활성제는 우선 물, 예컨대, 탈이온수에 약 0.001% 내지 포화 농도로 용해된다. 제2의 실시 태양에서, 계면활성제는 0.01% 내지 약 10%의 농도로 첨가된다. 제3의 실시 태양에서, 0.5% 내지 약 5%의 농도로 첨가된다. 제4의 실시 태양에서, 적어도 90%의 탄화수소, 즉, 용매 및 중질유를 촉매 입자의 표면으로부터 용해 및 제거시키기에 충분한 농도로 첨가된다. 제5의 실시 태양에서, 계면활성제의 농도는 적어도 95 중량%의 탄화수소를 촉매 입자로부터 용해 및 제거시키기에 충분하다. In one embodiment, the surfactant is first dissolved in water, such as deionized water, at a concentration of about 0.001% to saturation. In a second embodiment, the surfactant is added at a concentration of 0.01% to about 10%. In a third embodiment, it is added at a concentration of 0.5% to about 5%. In a fourth embodiment, at least 90% of the hydrocarbons, ie solvents and heavy oils, are added at a concentration sufficient to dissolve and remove from the surface of the catalyst particles. In a fifth embodiment, the concentration of surfactant is sufficient to dissolve and remove at least 95% by weight of hydrocarbon from the catalyst particles.

하나의 실시 태양에서, 계면활성제는 음이온성, 비이온성, 쯔비터이온성, 산성, 염기성, 양쪽성(amphoteric), 효소성 및 수용성 양이온성 세제 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 하나의 실시 태양에서, 계면활성제는 음이온성 세제이다. In one embodiment, the surfactant is selected from anionic, nonionic, zwitterionic, acidic, basic, amphoteric, enzymatic and water soluble cationic detergents, and mixtures thereof. In one embodiment, the surfactant is an anionic detergent.

하나의 실시 태양에서, 세제는 분자 구조에 약 8 내지 약 22개의 탄소원자를 갖는 알킬기 및 설폰산 또는 황산 에스테르기를 갖는 유기 황화 반응 생성물의, 수용성 염, 특히, 알칼리 금속, 암모늄 및 알칸올암모늄 염으로부터 선택되는 음이온성 계면활성제이다(용어 "알킬"에는 아실기의 알킬 부분도 포함된다). 합성 계면활성제의 이러한 기의 예는, 알킬 황산 나트륨 및 칼륨, 특히, 우지(tallow) 또는 코코넛 오일의 글리세리드를 환원시켜서 생성된 고급 알콜(C8-C18의 탄소수)을 황산염화하여 얻어진 것들, C8-C20 파라핀 설폰산 나트륨 및 칼륨, 및 알킬기가 직쇄 또는 분지쇄 배열로서 약 9 내지 약 15개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 벤젠 설폰산 나트륨 및 칼륨을 포함한다. In one embodiment, the detergent is derived from water-soluble salts, in particular alkali metal, ammonium and alkanolammonium salts of organic sulfidation reaction products having alkyl groups having from about 8 to about 22 carbon atoms in the molecular structure and sulfonic acid or sulfuric acid ester groups. Anionic surfactant of choice (the term "alkyl" also includes the alkyl portion of the acyl group). Examples of such groups of synthetic surfactants are those obtained by the sulfate of alkyl sodium sulfate and potassium, in particular the higher alcohols (carbon number of C 8 -C 18 ) produced by the reduction of glycerides of tallow or coconut oil, C 8 -C 20 paraffinic sodium sulfonate and potassium, and alkyl benzene sulfonate sodium and potassium, in which the alkyl group comprises about 9 to about 15 carbon atoms in a straight or branched chain configuration.

또 다른 실시 태양에서, 음이온성 계면활성제 화합물은, 알킬기가 약 8 내지 약 12개의 탄소 원자를 포함하는, 알킬 글리세릴 에테르 설폰산 나트륨, 및 분자당 약 1 내지 약 10 단위의 에틸렌 옥사이드를 함유하는 알킬 페놀 에틸렌 옥사이드 에테르 황산의 나트륨염 및 칼륨염으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또 다른 실시 태양에서, 음이온성 계면활성제는 직쇄 C10-C12 알킬 벤젠 설폰산 나트륨; C10-C12 알킬 벤젠 설폰산 트리에탄올아민; 우지 알킬 황산 나트륨; 코코넛 알킬 글리세릴 에테르 설폰산 나트륨; 및 우지 알콜과 약 3 내지 약 10 몰의 에틸렌 옥사이드의 황산염화 축합 생성물의 나트륨염; 알킬 황산 나트륨 및 칼륨의 혼합물로부터 선택된다. In another embodiment, the anionic surfactant compound contains alkyl glyceryl ether sulfonic acid sodium, wherein the alkyl group comprises about 8 to about 12 carbon atoms, and about 1 to about 10 units of ethylene oxide per molecule. It is selected from the group consisting of sodium and potassium salts of alkyl phenol ethylene oxide ether sulfuric acid. In another embodiment, the anionic surfactant is selected from the group consisting of straight chain C 10 -C 12 alkyl benzene sulfonate sodium; C 10 -C 12 alkyl benzene sulfonic acid triethanolamine; Uji alkyl sodium sulfate; Coconut alkyl glyceryl ether sodium sulfonate; And sodium salts of sulfated condensation products of tallow alcohol with about 3 to about 10 moles of ethylene oxide; Alkyl sodium sulfate and potassium.

하나의 실시 태양에서, 계면활성제는 비이온성 계면활성제이다. 예로서 C10-C20 지방족 알콜 및 C6-C12 알킬 페놀의 수용성 에톡실레이트가 포함된다.In one embodiment, the surfactant is a nonionic surfactant. Examples include water soluble ethoxylates of C 10 -C 20 aliphatic alcohols and C 6 -C 12 alkyl phenols.

하나의 실시 태양에서, 계면활성제는 반-극성(semi-polar) 계면활성제이다. 예로서, 약 10 내지 약 28개의 탄소 원자를 갖는 하나의 알킬 잔기 및 1 내지 약 3개의 탄소 원자로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 잔기를 함유하는 수용성 아민 옥사이드; 약 10 내지 28 탄소 원자를 갖는 하나의 알킬기 및 약 1 내지 3 탄소 원자를 함유하는 알킬기 및 하이드록시알킬기로 이루어진 기로부터 선택되는 2개의 잔기를 함유하는 수용성 포스핀 옥사이드; 및 약 10 내지 28개의 탄소 원자를 갖는 하나의 알킬 잔기 및 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 하이드록시알킬 잔기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 잔기를 함유하는 수용성 설폭사이드를 포함한다. In one embodiment, the surfactant is a semi-polar surfactant. For example, a water-soluble amine oxide containing one alkyl residue having about 10 to about 28 carbon atoms and two residues selected from the group consisting of 1 to about 3 carbon atoms; Water-soluble phosphine oxides containing two moieties selected from one alkyl group having about 10 to 28 carbon atoms and an alkyl group and a hydroxyalkyl group containing about 1 to 3 carbon atoms; And a water soluble sulfoxide containing one moiety selected from the group consisting of one alkyl moiety having about 10 to 28 carbon atoms and alkyl and hydroxyalkyl moiety having 1 to 3 carbon atoms.

하나의 실시 태양에서, 계면활성제는 양쪽성 계면활성제이다. 예로서, 헤테로사이클릭 2차 및 3차 아민의 지방족 또는 지방족 유도체의 유도체를 포함하는데, 지방족 잔기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 지방족 치환체 중 하나는 약 8 내지 18개의 탄소 원자를 포함하고, 적어도 하나의 지방족 치환체는 음이온성 수용화기를 포함한다. In one embodiment, the surfactant is an amphoteric surfactant. By way of example, include derivatives of aliphatic or aliphatic derivatives of heterocyclic secondary and tertiary amines, wherein the aliphatic moiety can be straight or branched, one of the aliphatic substituents comprising about 8 to 18 carbon atoms, at least One aliphatic substituent includes an anionic acceptor group.

또 다른 실시 태양에서, 계면활성제는 쯔비터이온성 계면활성제이다. 예로서, 지방족 4급 암모늄, 포스포늄 및 설포늄 화합물의 유도체를 포함하는데, 여기서 지방족 잔기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 지방족 치환체 중 하나는 약 8 내지 18개의 탄소 원자를 포함하고, 하나는 음이온성 수용화기를 포함한다. In another embodiment, the surfactant is a zwitterionic surfactant. Examples include derivatives of aliphatic quaternary ammonium, phosphonium and sulfonium compounds, wherein the aliphatic moiety may be straight or branched, one of the aliphatic substituents containing about 8 to 18 carbon atoms, and one anion Sex receptors.

식물 유래의 계면활성제; 오렌지 오일, 시트러스 오일 등과 같은 천연 오일을 포함하는 가정용 세제; 상업적으로 이용가능한 탈지제; 및 통상의 실험실용 계면활성제 및 세제, 예컨대, 알킬 황산염, 알킬 에톡실레이트 황산염을 비제한적으로 포함하는 통상의 계면활성화제를 사용하는 것이 추가로 예상된다. 하나의 실시 태양에서, 계면활성화제는 라우릴 황산 나트륨(SDS), Brij 세제 및 niaproff 음이온성 세제이다. 또 다른 실시 태양에서, 음이온성 세제는 ALCONOXTM으로 알려져서 상업적으로 이용가능한, 직쇄 알킬아릴 설폰산 나트륨, 알콜 황산염, 인산염 및 탄산염의 전매 블렌드이다. 또 다른 실시 태양에서, 계면활성제는 LIQUINOXTM이라는 이름으로서 상업적으로 공지된 세제이다. Plant-derived surfactants; Household detergents including natural oils such as orange oil, citrus oil, and the like; Commercially available degreasing agents; And conventional surfactants, including, but not limited to, conventional laboratory surfactants and detergents, such as alkyl sulfates, alkyl ethoxylate sulfates. In one embodiment, the surfactant is sodium lauryl sulfate (SDS), Brij detergent and niaproff anionic detergent. In another embodiment, the anionic detergent is a proprietary blend of straight chain alkylaryl sulfonic acid sodium, alcohol sulphates, phosphates and carbonates known as ALCONOX . In another embodiment, the surfactant is a detergent commercially known under the name LIQUINOX .

또한, 계면활성제는 세정 용액으로서 첨가될 필요가 없다고도 예상된다. 하나의 실시 태양에서, 계면활성제 용액은 전구체 물질, 예컨대, 수산화 나트륨, 수산화암모늄 등의 알칼리 금속 화합물의 첨가에 의해 인-시츄로 생성되어서, 적어도 계면활성제가 세제 세척 공정에서 사용되기 위해 인-시츄로 생성된다. It is also envisioned that the surfactant does not need to be added as a cleaning solution. In one embodiment, the surfactant solution is produced in-situ by addition of a precursor material such as an alkali metal compound such as sodium hydroxide, ammonium hydroxide, so that at least the surfactant is in-situ for use in the detergent washing process. Is generated.

초음파 세정Ultrasonic cleaning

하나의 실시 태양에서, 사용된 촉매로부터 용매 및 중질유의 세정/제거를 위한 세제의 사용에 더하여, 또는 이를 대신하여, 초음파 세정이 사용된다. 본원에서 초음파 세정은 (인간의 청취 영역 또는 약 18 kHz보다 높은 범위의) 고주파 음파의 사용을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 초음파 변환기가 20 내지 80 kHz 범위의 주파수로 사용된다. 제3의 실시 태양에서, 사용되는 주파수는 15-400 kHz 범위이다. 하나의 실시 태양에서, 초음파 탱크가 하나의 실시 태양에서, 적어도 50℃, 제2의 실시 태양에서 적어도 70℃의 온도에서, 여전히 사용된 촉매와 함께 남아 있는 용매의 비점보다 적어도 6℃ 낮은 온도까지 유지된다. In one embodiment, in addition to or instead of the use of detergents for cleaning / removing solvents and heavy oils from the catalysts used, ultrasonic cleaning is used. Ultrasonic cleaning herein includes the use of high frequency sound waves (in the human listening area or in the range above about 18 kHz). In one embodiment, an ultrasonic transducer is used at a frequency in the range of 20 to 80 kHz. In a third embodiment, the frequency used is in the range of 15-400 kHz. In one embodiment, the ultrasonic tank is in one embodiment at a temperature of at least 50 ° C., in a second embodiment at least 70 ° C., to at least 6 ° C. below the boiling point of the solvent still remaining with the catalyst used. maintain.

하나의 실시 태양에서, 초음파/음향 에너지가 15분 미만 동안 세정 용액에 적용된다. 하나의 실시 태양에서, 0.25 내지 10 분간 적용된다. 제3의 실시 태양에서, 60분 미만 동안 적용된다. 하나의 실시 태양에서, 촉매 입자에 부착된 용매 및 중질유와 같은 유기 성분들이 초음파 에너지에 의해 야기된 기포의 내파로, 표면으로부터 완전히 제거된다. 후속 분리 공정, 예컨대, 사이클론, 디캔터 또는 침전 탱크에서, 탈유된 미세 촉매 입자는 저부로부터 분리되어서 수집될 수 있다. 용매 및 중질유를 함유한 수상이 수처리 기구로 보내질 수 있고, 유기 물질이 풍부한 분획이 회수되고, 물이 깨끗한 물로서 세제 세척 공정으로 재순환될 수 있다. 또한, 세제 세척 공정에서 세척수로서 재사용되기 전에, 초여과, 흡착 칼럼 또는 다른 수단에 의해 폐수를 세정하는 것도 가능하다.In one embodiment, ultrasonic / acoustic energy is applied to the cleaning solution for less than 15 minutes. In one embodiment, 0.25 to 10 minutes are applied. In a third embodiment, the application is for less than 60 minutes. In one embodiment, organic components such as solvents and heavy oils attached to the catalyst particles are completely removed from the surface by implosion of bubbles caused by ultrasonic energy. In subsequent separation processes, such as cyclones, decanters or settling tanks, the deoiled fine catalyst particles can be collected separately from the bottom. The aqueous phase containing the solvent and heavy oil can be sent to the water treatment apparatus, the fractions rich in organic matter can be recovered and the water recycled to the detergent washing process as clean water. It is also possible to clean the wastewater by ultrafiltration, adsorption columns or other means before being reused as wash water in the detergent washing process.

플라즈마plasma 세정 washing

하나의 실시 태양에서, 사용된 촉매로부터 용매 및 중질유의 세정/제거를 위해 초음파 세정 또는 적어도 계면활성제를 사용하는 것에 더하여 또는 이를 대신하여, 플라즈마 세정이 사용된다. 일부 실시 태양에서, 일반적인 플라즈마 제트가 일반적인 오일 또는 가스 버너보다 훨씬 고온이기 때문에, 기존의 건조기와 비교하여 플라즈마 시스템을 사용하는 것이 유리하다. 따라서, 에너지원 및 가열되는 물질의 온도에 의존하는 열 전달은 플라즈마 공정에서 더 높아서, 플라즈마 공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. In one embodiment, in addition to or instead of using ultrasonic cleaning or at least a surfactant for cleaning / removing solvent and heavy oil from the catalyst used, plasma cleaning is used. In some embodiments, it is advantageous to use a plasma system as compared to conventional dryers, since a typical plasma jet is much hotter than a typical oil or gas burner. Thus, heat transfer depending on the energy source and the temperature of the material being heated is higher in the plasma process, thereby increasing the energy efficiency of the plasma process.

하나의 실시 태양에서, 플라즈마 세정 공정은 촉매 입자에서 잔류 탄화수소, 즉, 중질유 잔사 및 용매를 휘발시키기 위해, 400 내지 900℃(752 내지 1652℉)의 온도에서 작동한다. 촉매 입자를 떠난 후의 휘발된 유기 화합물은 응축기에서 수집될 수 있고, 중질유 및/또는 용매가 회수될 수 있다. 플라즈마 반응기/용기는 블활성 블랭킷 또는 감소된 대기 하에 유지되어서, 유기 물질을 플라즈마 반응기에서 배출 가스로서 휘발시킨 후에 유기 물질의 회수를 허용할 수 있고, 0.5 중량% 미만의 탄화수소를 용매 물질 및/또는 잔류 중질유로서 함유하는 건조 분말로서의 촉매 입자를 남긴다. In one embodiment, the plasma cleaning process operates at a temperature of 400-900 ° C. (752-1652 ° F.) to volatilize residual hydrocarbons, ie, heavy oil residues and solvents in the catalyst particles. The volatilized organic compound after leaving the catalyst particles may be collected in a condenser and heavy oil and / or solvent may be recovered. The plasma reactor / vessel may be maintained under a blanket blanket or reduced atmosphere to allow recovery of the organic material after volatilizing the organic material as exhaust gas in the plasma reactor, and less than 0.5% by weight of hydrocarbons may be applied to the solvent material and / or Catalyst particles as dry powders contained as residual heavy oil are left.

하나의 실시 태양에서, 플라즈마 세정 시스템은 용기 (예컨대, 혼합 탱크 또는 반응기), 촉매 입자 및 탄화수소의 혼합물을 용기 내에서 가열하기 위한 플라즈마 시스템, 및 배출 가스를 수집하기 위한 수단을 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 플라즈마 시스템은 흑연 전극 및 흑연 전극 사이에 유지된 전기 아크를 포함한다. 또 다른 실시 태양에서, 플라즈마 시스템은 용기 반응기 내부에 위치한 복수의 플라즈마 토치(torches)를 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 응축기 시스템이 사용되어서 휘발된 탄화수소를 수집 및 회수한다. 또 다른 실시 태양에서, 분별 칼럼이 사용되어서 플라즈마 시스템으로부터 수집된 휘발된 탄화수소에서 잔류 중질유로부터 용매를 수집 및 분리한다. In one embodiment, the plasma cleaning system includes a vessel (eg, a mixing tank or reactor), a plasma system for heating a mixture of catalyst particles and hydrocarbons in the vessel, and means for collecting the exhaust gas. In one embodiment, the plasma system includes a graphite electrode and an electric arc held between the graphite electrodes. In another embodiment, the plasma system includes a plurality of plasma torches located inside the vessel reactor. In one embodiment, a condenser system is used to collect and recover volatilized hydrocarbons. In another embodiment, a fractionation column is used to collect and separate the solvent from residual heavy oil in the volatized hydrocarbons collected from the plasma system.

이하, 분 발명의 실시 태양을 추가로 설명하기 위해 도면을 참조할 것이다. Reference will now be made to the drawings to further illustrate embodiments of the invention.

도 4에 도시된 바와 같은 탈유 영역의 하나의 실시 태양에서, 탈유 영역(200)으로의 공급원료 스트림(1)이 슬러리 드럼(100)으로 유입되어서, 공급원료(1)가 저장되고 슬러리 펌프(150)에 의해 연속적으로 혼합된다. 공급원료(1)가 라인(2)을 통하여 슬러리 드럼(100)을 떠나고, 슬러리 펌프(150)를 통과하고, 슬러리 펌프(150)는 공급원료(1)를 탈유 영역(200)의 작동압까지 펌핑한다. 공급원료를 진탕시키고 슬러리 드럼(100)에서 촉매 입자의 뭉침을 방지하기 위하여, 라인(2)의 공급원료 일부가 라인(3)을 통하여 슬러리 드럼(100)으로 재순환된다. 라인(2)의 공급원료의 주요 부분은 탈유 영역(200)으로 계속되지만, 탈유 영역(200)으로 유입되기 직전에, 공급원료(1)는 경질 탄화수소 용매(4), 예컨대, 톨루엔이 강화된 스트림과 혼합되어서, 미전환 잔사 탄화수소 오일을 희석시키고, 탈유 영역(200)에 공급되는 스트림(5)을 형성한다. In one embodiment of the deoiling zone as shown in FIG. 4, the feedstock stream 1 into the deoiling zone 200 enters the slurry drum 100 so that the feedstock 1 is stored and the slurry pump ( 150) continuously. Feedstock 1 leaves the slurry drum 100 via line 2, passes through slurry pump 150, and slurry pump 150 moves feedstock 1 to the operating pressure of the deoiling zone 200. Pump. In order to shake the feedstock and prevent the agglomeration of catalyst particles in the slurry drum 100, a portion of the feedstock of line 2 is recycled to line slurry slurry 100 via line 3. The major part of the feedstock of line 2 continues to the deoiling zone 200, but immediately before entering the deoiling zone 200, the feedstock 1 is enriched with a light hydrocarbon solvent 4, for example toluene. Mixed with the stream to dilute the unconverted residue hydrocarbon oil and form stream 5 which is fed to the deoiling zone 200.

하나의 실시 태양에서, 경질 탄화수소 용매(4)는 톨루엔이다. 탈유 영역(200)에서, 미전환 오일이 스트림(5)의 촉매 입자로부터 제거되어서, 경질 탄화수소 용매, 예컨대, 톨루엔 중의 미전환 오일로 필수적으로 이루어진 스트림(6)을 남긴다. 스트림(6)은 열 교환기(250)로 보내져서 가열된 스트림(7)을 형성하고, 이는 분리기(300)으로 유입되어, 플래쉬-오프된(flashed off) 상부는 톨루엔 증기 스트림(8)이고, 미전환 오일이 스트림(9)으로서 제거된다. 하나의 실시 태양에서, 용매 및 회수된 오일 간에 분명한 분리를 달성하기 위하여, 분리기(300)는 증류 칼럼이다. 미전환 오일을 포함하는 스트림(9)은 추가 처리를 위해, 중질유 개선 공정, 예컨대, 감압 잔사 유닛으로 재순환되거나 생성물 저장소로 보내질 수 있다. 탈유 영역(200)으로부터 나온 스트림(14)은 톨루엔 중의 미전환 오일로 이루어진 스트림(6)가 빠진, 촉매 입자, 탄소 미분 및 금속 미분으로 구성된다. 스트림(14)은 건조 영역(500)으로 나아가서, 톨루엔 증기 스트림(16)이 스트림(17)에서 촉매, 탄소 미분 및 금속 미분(즉, 탄화수소-부재 고체)으로부터 분리된다. 건조 영역은 관련 분야의 통상의 기술자에게 공지된 증발 및 고체 액화 장치일 수 있다. (도시되지 않은) 하나의 실시 태양에서, 스트림(17)은 금속 회수 시스템으로 전송되어서, 촉매 중의 금속이 회수되고 이어서 촉매 합성 유닛에서 사용될 수 있다. In one embodiment, the light hydrocarbon solvent 4 is toluene. In the deoiling zone 200, the unconverted oil is removed from the catalyst particles in the stream 5, leaving a stream 6 consisting essentially of the unconverted oil in a light hydrocarbon solvent such as toluene. Stream 6 is sent to heat exchanger 250 to form a heated stream 7 which enters separator 300 so that the flashed off top is toluene vapor stream 8, Unconverted oil is removed as stream 9. In one embodiment, separator 300 is a distillation column in order to achieve a clear separation between solvent and recovered oil. The stream 9 comprising unconverted oil can be recycled to a heavy oil refinery process, such as a reduced pressure residue unit or sent to a product reservoir for further processing. Stream 14 from the deoiling zone 200 consists of catalyst particles, carbon fines and metal fines, with the stream 6 consisting of unconverted oil in toluene missing. Stream 14 proceeds to drying zone 500 where toluene vapor stream 16 is separated from catalyst, carbon fines and metal fines (ie, hydrocarbon-free solids) in stream 17. The drying zone may be an evaporation and solid liquefaction apparatus known to those skilled in the art. In one embodiment (not shown), stream 17 is sent to a metal recovery system so that the metal in the catalyst can be recovered and subsequently used in a catalytic synthesis unit.

톨루엔 증기 스트림(8 및 16)은 복합 톨루엔 증기 스트림(31)으로 결합되어서 응축 유닛(350)으로 유입되고, 톨루엔이 증기 상태에서 액체 상태로 전환되어서 액체 톨루엔 스트림(11)으로서 응축 유닛을 떠난다. 액체 톨루엔 스트림(11)은 용매 저장 드럼(400)으로 유입되고, 이로부터 톨루엔이 라인(13)을 통하여 탈유 영역(200)으로 재순환된다. 소량의 톨루엔이 기화를 통해 손실되기 때문에, 추가 톨루엔 스트림(12)이 용매 저장 드럼(400)에 첨가된다. The toluene vapor streams 8 and 16 are combined into a combined toluene vapor stream 31 and enter the condensation unit 350, and the toluene is converted from the vapor state to the liquid state and leaves the condensation unit as the liquid toluene stream 11. The liquid toluene stream 11 enters the solvent storage drum 400 from which toluene is recycled via line 13 to the deoiling zone 200. Since a small amount of toluene is lost through vaporization, an additional toluene stream 12 is added to the solvent storage drum 400.

도 5에 도시된 바와 같은 탈유 시스템의 또 다른 실시 태양에서, 스트림(6)이 빠진 촉매 입자, 탄소 미분 및 금속 미분으로 구성된, 탈유 영역(200)으로부터의 스트림(14)은 슬러리 농축 영역(550)으로 보내질 수 있고, 이로부터 스트림(14)의 일부(스트림(19))가 건조 영역(500)으로 공급되고, 스트림(14)의 일부가 라인(18)을 통하여 공급되어서 건조 영역(500)으로부터의 톨루엔 증기 스트림(16)과 혼합된다.In yet another embodiment of the deoiling system as shown in FIG. 5, stream 14 from deoiling zone 200, consisting of catalyst particles, carbon fines and metal fines missing stream 6, is slurry concentrated zone 550. ), From which a portion of stream 14 (stream 19) is fed to drying zone 500, and a portion of stream 14 is fed through line 18 to dry zone 500. From toluene vapor stream 16 from the mixture.

도 6에 도시된 바와 같은 또 다른 실시 태양에서, (중질유 중에 사용된 촉매를 포함하는) 공급원료 스트림(1)이 경질 탄화수소 용매(4)와 혼합되기 전에, 라인(2)이 슬러리 농축 영역(600)에 공급될 수 있고, 이로부터 미전환 오일(21)이 제거된다. 스트림(22)(즉, 미전환 오일(21)이 빠진 공급원료(1))이 이어서 경질 탄화수소 용매(4)와 혼합되고 탈유 영역(200)으로 공급된다. In another embodiment as shown in FIG. 6, before the feedstock stream 1 (including the catalyst used in heavy oil) 1 is mixed with the light hydrocarbon solvent 4, the line 2 is in a slurry concentration zone ( 600, from which the unconverted oil 21 is removed. Stream 22 (ie, feedstock 1 without unconverted oil 21) is then mixed with light hydrocarbon solvent 4 and fed to the deoiling zone 200.

도 7은 도 2에 도시한 바와 같은 탈유 시스템을 도시하는데, (도 5에 도시한 바와 같은) 슬러리 농축 영역(550) 및 도 6의 슬러리 농축 영역(600)을 추가로 포함한다.FIG. 7 shows a deoiling system as shown in FIG. 2, further comprising slurry concentration zone 550 (as shown in FIG. 5) and slurry concentration zone 600 of FIG. 6.

도 8을 참조하면, 공급원료(51)가 경질 탄화수소 용매(54)와 혼합되어서 스트림(55)을 형성하고, 이는 상부 부문(210A) 및 저부 부문(210B)을 분리시키는 막(215)로 이루어진 제1 여과 유닛으로 공급된다. 일반적으로, 스트림(55)은 막 요소의 다중-튜브 다발의 튜브 측면으로 유입되고, 투과물 스트림(56)은 막 하우징의 쉘(shell) 측면으로 나온다. 하기하는 바에서, 경질 탄화수소 용매(54)는 톨루엔이 강화된 스트림(즉, 여과의 두번째 단계로부터 얻은 투과물)이다. 슬러리 펌프(230)는 튜브에서 일정한 속도를 유지하여, 촉매 입자의 침전 또는 뭉침을 방지한다. 톨루엔과 함께 미전환 오일의 일부가 막(215)을 통과하여 저부 부문(210B)으로 이동하고, 스트림(56)으로서 제1 여과 유닛을 빠져나와서, 톨루엔 및 미전환 오일을 분리된 스트림으로서 회수하기 위해 증류 공정으로 보내질 수 있다. 보유물 스트림(57)은 톨루엔이 강화된 스트림(58)으로 희석되어서 스트림(59)을 형성하고, 이는 제2 여과 유닛으로 이동한다. 제2 여과 유닛은 상부 부문(220A)과 저부 부문(220B)을 분리시키는 막(225)로 이루어진다. 슬러리 펌프(240)는 막(225) 위의 상부 부문(220A)에서 일정한 속도를 유지하고, 스트림(59)가 계속적으로 운동하도록 함으로써, 촉매 입자의 침전 또는 뭉침을 방지한다. 톨루엔과 함께 미전환 오일의 일부가 막(225)을 통과하여 저부 부문(220B)으로 이동하고, 스트림(54)으로서 제2 여과 유닛을 빠져나오며, 이는 재순환되어서 공급원료(51)와 혼합되고, 스트림(55)을 형성한다. Referring to FIG. 8, the feedstock 51 is mixed with the light hydrocarbon solvent 54 to form a stream 55, which consists of a membrane 215 separating the upper section 210A and the bottom section 210B. Fed to the first filtration unit. In general, stream 55 enters the tube side of the multi-tube bundle of membrane elements and permeate stream 56 exits the shell side of the membrane housing. In the following, the light hydrocarbon solvent 54 is a toluene enriched stream (ie, permeate obtained from the second stage of filtration). Slurry pump 230 maintains a constant velocity in the tube to prevent precipitation or agglomeration of catalyst particles. A portion of unconverted oil with toluene passes through membrane 215 to bottoms section 210B and exits first filtration unit as stream 56 to recover toluene and unconverted oil as a separate stream. To the distillation process. Retentate stream 57 is diluted with toluene enriched stream 58 to form stream 59, which is directed to a second filtration unit. The second filtration unit consists of a membrane 225 separating the upper section 220A and the bottom section 220B. Slurry pump 240 maintains a constant velocity in upper section 220A above membrane 225 and allows stream 59 to continue to move, thereby preventing precipitation or agglomeration of catalyst particles. A portion of unconverted oil with toluene passes through membrane 225 to bottoms section 220B and exits the second filtration unit as stream 54, which is recycled and mixed with feedstock 51, Form stream 55.

도 9는 중질유 개선 시스템으로부터 얻은 촉매 슬러리의 예비-혼합/세척을 위해 침전 탱크 시스템(70)을 사용하는 탈유 영역의 실시 태양을 도시한다. 침전 탱크로의 공급물 용매는 임의의 건조 영역(20) 또는 용매 회수 시스템(50)으로부터 재순환된 용매일 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 여과 유닛으로부터의 일부 (또는 전부) 여액이 도시된 바와 같이 침전 탱크(70)로 다시 재순환된다. 또 다른 실시 태양에서, 보유물의 일부 (또는 전부)가 도시된 바와 같이 침전 탱크(70)로 다시 재순환된다. (도시되지 않은) 또 다른 실시 태양에서, 재순환 영역으로부터 재순환된 용매도 중질유 중에 슬러리 촉매를 포함하는 공급물 스트림을 세척하는데 사용하기 위하여, 침전 탱크로 우회할 수 있다. 9 illustrates an embodiment of a deoiling zone using a precipitation tank system 70 for pre-mixing / washing catalyst slurry obtained from a heavy oil refinery system. The feed solvent to the precipitation tank may be solvent recycled from any drying zone 20 or solvent recovery system 50. In one embodiment, some (or all) filtrate from the filtration unit is recycled back to the settling tank 70 as shown. In another embodiment, some (or all) of the retentate is recycled back to the settling tank 70 as shown. In another embodiment (not shown), solvent recycled from the recycle zone can also be diverted to a settling tank for use in washing feed streams comprising slurry catalyst in heavy oil.

도 10은 2단계 건조 영역을 갖는 시스템의 실시 태양을 도시한 것이다. 제1 건조 영역은 회전 건조기, 수직 박막 건조기, 수평 박막 건조기, 또는 콤비 건조기(수직 및 수평의 결합) 중 임의의 것일 수 있다. 도시된 바와 같이, 용매 및 중질유를 포함하는 막 여과 유닛으로부터 얻은 여액이 용매 회수 유닛으로 이동한다. 이 유닛에서, 용매가 액체 스트림으로 응축되고 용매 탱크로 이동한다. 하나의 실시 태양에서, 용매 회수 유닛은 용매와 중질유 간의 분명한 분리를 달성하기 위해 증류 칼럼을 포함한다. 중질유는 추가 처리를 위해 감압 잔사 유닛으로 재순환되거나 생성물 저장소로 보내질 수 있다. 첫번째 건조 단계(20)에서, 여과 유닛으로부터 얻은 보유물 스트림(2)은 예컨대, 0.2 중량% 미만의 중질유, 90 중량%까지의 용매 및 잔부인 고체 촉매를 포함하는 스트림을 위하여 실질적으로 농축되어서, 1 중량%까지의 중질유를 포함하는 실질적으로 건조 분말 형태로 변환된다. 용매 증기 스트림은 회수(응축)되어서, 여과 유닛으로의 공급물 스트림과 혼합되기 위하여, 막 여과 유닛 또는 침전 탱크(도시되지 않음)로 다시 재순환될 수 있다. 10 illustrates an embodiment of a system having a two stage dry zone. The first drying zone may be any of a rotary dryer, a vertical thin film dryer, a horizontal thin film dryer, or a combination dryer (vertical and horizontal combination). As shown, the filtrate from the membrane filtration unit comprising the solvent and heavy oil is transferred to a solvent recovery unit. In this unit, the solvent condenses into the liquid stream and moves to the solvent tank. In one embodiment, the solvent recovery unit includes a distillation column to achieve clear separation between solvent and heavy oil. Heavy oil may be recycled to the vacuum residue unit or sent to the product reservoir for further processing. In the first drying step 20, the retentate stream 2 obtained from the filtration unit is substantially concentrated, for example, for a stream comprising less than 0.2% by weight of heavy oil, up to 90% by weight of solvent and the balance solid catalyst, Converted to a substantially dry powder form containing up to 1% by weight of heavy oil. The solvent vapor stream may be recovered (condensed) and recycled back to the membrane filtration unit or settling tank (not shown) for mixing with the feed stream to the filtration unit.

예컨대, 회전 킬른 건조기와 같은 두번째 건조 단계에서, 금속 및 탄소 미분을 포함하는 사용된 촉매의 건조 분말로 본질적으로 이루어진 스트림을 위하여, 유기 물질이 실질적으로 증발된다. For example, in a second drying step, such as a rotary kiln dryer, the organic material is substantially evaporated for a stream consisting essentially of a dry powder of the used catalyst comprising metal and carbon fines.

건조 분말 촉매로부터의 금속 회수Metal Recovery from Dry Powder Catalyst

하나의 실시 태양에서, 사용된 촉매의 건조 분말은 촉매 합성 유닛에서 이후에 재사용되기 위한 몰리브덴, 니켈, 크롬 등의 귀금속의 회수를 위하여 금속 회수 유닛으로 보내진다. 하나의 실시 태양에서, 사용된 촉매의 탈유 및 건조된 입자가오토클레이브, 즉, 충분한 온도 및 압력에서 진탕되는 다중-챔버의 용기에서 암모니아 및 공기를 포함하는 수용액으로 우선 침출되며, 이때, 암모니아 및 공기가 공급되어서 침출 반응을 유도하고, VIB족 금속(예컨대, 몰리브덴) 및 VIII족 금속(예컨대, 니켈)이 VIB족 및 VIII족 수용성 금속 착체를 형성하는 용액으로 침출된다. In one embodiment, the dry powder of the catalyst used is sent to a metal recovery unit for recovery of precious metals such as molybdenum, nickel, chromium, etc. for later reuse in the catalyst synthesis unit. In one embodiment, the deoiled and dried particles of the catalyst used are first leached into an aqueous solution comprising ammonia and air in an autoclave, i.e., a multi-chamber vessel shaken at sufficient temperature and pressure, wherein ammonia and Air is supplied to induce a leaching reaction and the Group VIB metals (eg molybdenum) and Group VIII metals (eg nickel) are leached into a solution that forms Group VIB and Group VIII water soluble metal complexes.

이어서, 침출된 슬러리는 관련 분야에 공지된 물리적 방법, 예컨대, 침전, 원심 분리, 기울여 따르기, 또는 여과 등을 통하여, VIB족 및 VIII족 금속 착체를 포함하는 액체 스트림("PLS" 또는 압력 침출 용액), 및 코크와 임의의 VB족 금속(바나듐) 착체를 포함하는 고체 잔사로서 액체-고체 분리를 거친다. 액체-고체 분리에 이어서, PLS 스트림의 pH가 금속 착체의 선택적 침전이 일어나는 수준("예비-선택된 pH")으로 제어되어서, 침전 이전에 초기에 존재하는, VIB족 금속의 적어도 90%, VIII족 금속의 적어도 90%, 및 VB족 금속의 적어도 40%가 침전되도록 한다. 하나의 실시 태양에서, 금속 착체는 추가 처리/예비-선택된 pH 컨디셔닝을 거쳐서, 이후에 촉매 합성 유닛에서 사용될 수 있는, VIB족 및 VIII족 금속을 금속 황화물로서 추가적으로 회수한다.
The leached slurry is then subjected to a liquid stream ("PLS" or pressure leach solution comprising Group VIB and Group VIII metal complexes, through physical methods known in the art, such as precipitation, centrifugation, decantation, filtration, or the like. ), And liquid-solid separation as a solid residue comprising coke and any Group VB metal (vanadium) complex. Following liquid-solid separation, the pH of the PLS stream is controlled to the level at which the selective precipitation of the metal complex occurs (“pre-selected pH”), so that at least 90% of the Group VIB metal, Group VIII, initially present prior to precipitation At least 90% of the metal and at least 40% of the Group VB metal are allowed to precipitate. In one embodiment, the metal complex undergoes further processing / pre-selected pH conditioning to further recover Group VIB and Group VIII metals as metal sulfides, which can then be used in catalytic synthesis units.

<< 실시예Example >>

이하의 예시적인 실시예들은 비제한적인 것으로서 의도된다.
The following exemplary embodiments are intended as non-limiting.

교차-흐름 여과 Cross-flow filtration 실시예Example

미전환 중질유 생성물 중의 사용된 잔사 수소화공정 슬러리상 촉매의 공급원료(1~10μm)를 8 단계의 교차-흐름 여과를 이용하여 처리하였다. 교차-흐름 여과는 175℃, 75 psig에서 수행하였다. 공급 슬러리 고체 함량은 12 중량%이었다. 각 단계에서, 공급 오일을 원래의 공급 슬러리와 동등량의 톨루엔으로 희석하였다. 충분한 오일 및 톨루엔이 막을 통해 투과하여 25 중량% 고체의 재농축된 슬러리를 생성할 때까지 수득된 혼합물을 교차-흐름 여과 모듈을 통해 재순환시켰다. 막 오염을 방지하기 위해, 재순환 펌프를 필터 하우징 튜브를 통하여 충분한 속도(초당 10 피트 초과)로 유지하였다.The feedstock (1-10 μm) of the spent residue hydrogenation process slurry phase catalyst in the unconverted heavy oil product was treated using eight stages of cross-flow filtration. Cross-flow filtration was performed at 175 ° C., 75 psig. The feed slurry solids content was 12% by weight. In each step, the feed oil was diluted with toluene equivalent to the original feed slurry. The resulting mixture was recycled through a cross-flow filtration module until sufficient oil and toluene permeated through the membrane to produce a 25% wt solid concentrated slurry. To prevent membrane fouling, the recirculation pump was maintained at a sufficient speed (greater than 10 feet per second) through the filter housing tube.

막의 설계는 오일만이 튜브 벽을 통해 다발의 쉘 측면으로 투과하고, 미세 고체 촉매는 튜브 측면에 보유되도록 하였다. 이러한 공정을 추가로 7회 반복함으로써 촉매를 실질적으로 오일-부재의 톨루엔 스트림으로 이송하였다. 수득된 톨루엔 슬러리를 결합 수직 박막/수평 건조기에서 증발시켜서 건조 고체를 생성시켰다. 건조기에서 가장 고온의 영역은 550℉의 온도에서 작동하였다. 건조 고체에서 0.5 중량% 미만의 톨루엔 추출가능한 오일이 분석되어, 99.9% 이상의 오일이 제거되었음을 나타내었다. 이 물질은 수계 침출 공정을 사용한 활성 금속의 회수를 허용하기에 충분할 정도로 탈유된 것으로 밝혀졌다. 투과물 오일 스트림의 분석은 검출가능한 수준의 몰리브덴이 존재하지 않음을 나타내어서, 몰리브덴계 촉매가 깨끗한 톨루엔 슬러리로 정량적으로 회수되었음을 확인하였다. The design of the membrane allowed only oil to permeate through the tube wall to the shell side of the bundle and fine solid catalyst retained on the tube side. This process was repeated an additional seven times to transfer the catalyst to the substantially oil-free toluene stream. The toluene slurry obtained was evaporated in a combined vertical thin film / horizontal dryer to produce a dry solid. The hottest zone in the dryer was operated at a temperature of 550 ° F. Less than 0.5% by weight of toluene extractable oil in the dry solid was analyzed, indicating that at least 99.9% of oil was removed. This material was found to be deoiled enough to allow recovery of the active metal using an aqueous leaching process. Analysis of the permeate oil stream indicated that no detectable levels of molybdenum were present, confirming that the molybdenum-based catalyst was recovered quantitatively into a clean toluene slurry.

단일 단계 교차-흐름 여과 막 모듈이 순차적으로 8회 작동하여 8단계 교차-흐름 시스템과 같이 작동한다. 그러나, 각 단계가 교차-흐름이고 매우 높은 탈유 정도를 목표하였기 때문에, 매우 다량의 톨루엔(새로운 슬러리 비율의 7.75배)가 사용되었다. 하나의 실시 태양에서, 톨루엔을 마지막 단계에서만 첨가하고, 톨루엔 투과물이 이전 단계로 흘러가면, 아마도 5 또는 6 단계 (및 새로운 슬러리 비율의 2-3배의 톨루엔 비율)를 필요로 할 것이다.
The single stage cross-flow filtration membrane module is operated eight times in sequence to work like an eight stage cross-flow system. However, because each step was cross-flow and aimed at a very high degree of deoiling, very large amounts of toluene (7.75 times the fresh slurry ratio) were used. In one embodiment, if toluene is added only in the last step, and the toluene permeate flows to the previous step, it will probably require 5 or 6 steps (and 2-3 times the toluene rate of the new slurry rate).

동적 여과 Dynamic filtration 실시예Example

톨루엔으로 교환된 오일 중의 촉매를 100℃(온도 교정 기초)에서 시험하였다. 20 갤론의 촉매/오일 슬러리 공급물을 시험하였다. 우선, 고체를 오일 중에서 농축한 다음, 세척 용매로서 톨루엔을 사용하여 오일 슬러리 중에서 고체를 세척 또는 정용여과하였다(즉, 오일을 용매로 교환하였다). 펌핑될 수 있는 촉매/오일 슬러리는 14 중량%의 촉매 고체 및 다른 고체와 86 중량%의 오일을 포함하였다. 하나의 실시 태양에서, 오일 농도가 약 2 중량% 미만이 될 때까지 오일을 톨루엔으로 제거 및 대체한다. The catalyst in oil exchanged with toluene was tested at 100 ° C. (temperature calibration basis). 20 gallons of catalyst / oil slurry feed were tested. First, the solid was concentrated in oil, and then the solid was washed or diafiltered in the oil slurry using toluene as washing solvent (ie, the oil was exchanged for solvent). The catalyst / oil slurry that could be pumped included 14 weight percent catalyst solids and other solids and 86 weight percent oil. In one embodiment, the oil is removed and replaced with toluene until the oil concentration is less than about 2% by weight.

구체적으로, 오일을 대체하고 총 고체를 펌핑가능한 수준으로 유지하기 위해서, 톨루엔을 대체 용매로서 사용하였다. 오일 또는 톨루엔을 함유하는 임의의 투과물을 회수를 위해 증류 칼럼으로 보낼 수 있다. 최종 세척된 촉매 고체를 또 다른 기술을 사용하여 추가로 처리할 수 있다. 오일, 톨루엔 및 가용성 고체만이 막을 통과하고, 촉매 고체는 보유될 것이다. 따라서, 추가의 처리 단계에 적합한, 오일의 양이 감소된 액상의 촉매 슬러리가 생성된다. 하나의 실시 태양에서, 최종 세척된 농축물(보유물)에서 적어도 약 95 중량%의 고체가 회수된다. 가열 장비를 사용하고, 밀봉된 질소 퍼징 탱크를 사용하여 공급 액체를 처리하였다. Specifically, toluene was used as an alternative solvent to replace the oil and to keep the total solids at a pumpable level. Any permeate containing oil or toluene can be sent to the distillation column for recovery. The final washed catalyst solids can be further processed using another technique. Only oil, toluene and soluble solids will pass through the membrane and the catalyst solids will be retained. Thus, a catalyst slurry in a liquid phase with reduced amount of oil is produced, which is suitable for further processing steps. In one embodiment, at least about 95 weight percent solids is recovered in the final washed concentrate (retentate). Heating equipment was used and the feed liquid was processed using a sealed nitrogen purging tank.

최적의 변수를 결정하기 위해 가능한 많은 변수를 분리함으로써 평가를 수행하였다. 변수들은 막의 유형, 온도, 압력, 농축 요소 및 오염을 포함하였다. 변수를 하기와 같이 평가하였다.The evaluation was performed by separating as many variables as possible to determine the optimal variable. Variables included membrane type, temperature, pressure, concentration factor and contamination. The parameters were evaluated as follows.

시료 물질을 100-메쉬 스크린을 사용하여 예비-스크리닝함으로써 큰 입자들을 제거한 다음, New Logic의 시리즈 L V*SEP 기계에 연결된 공급 탱크 내에 위치시켰다. 막을 설치하고 공급물을 도입하고 시리즈 L V*SEP 기계 내로 펌핑하였다. Large particles were removed by pre-screening the sample material using a 100-mesh screen and then placed in a feed tank connected to a New Logic Series L V * SEP machine. The membrane was installed, feed introduced and pumped into the Series L V * SEP machine.

단계 1. 막 시험Step 1. Membrane Test

막 시험을 이용하여 시료 물질에 대한 다양한 막을 평가함으로써, 유량 및/또는 투과물 품질의 측면에서 최적의 막을 결정하였다. 성능을 "재순환 모드"에서 측정하였는데, 이는 물질이 농축되지 않고 분리된 스트림이 공급 탱크로 반환되고, 동일한 조건 하에서 각 막의 상대적 성능만이 측정됨을 의미한다. 예시적인 "재순환 모드"는 도 11에 도시한다. Membrane tests were used to evaluate the various membranes for the sample material to determine the optimal membrane in terms of flow rate and / or permeate quality. The performance was measured in "recycle mode", which means that the material is not concentrated and the separated stream is returned to the feed tank and only the relative performance of each membrane is measured under the same conditions. An exemplary "recycle mode" is shown in FIG. 11.

단계 2. 압력 시험Step 2. Pressure Test

압력 시험을 이용하여 특정 공급 물질에 대해 선택된 막의 최적 압력을 결정하였다. 점진적으로 시스템의 압력을 증가시키면서, 투과물 속도를 측정하였다. 압력 시험에서는, 증가시킨 압력이 투과물 유속에 유의적인 증가를 가져오지 않는 지점에 도달하는 것이 가능한지 여부, 및 어떠한 압력에서 압력의 증가가 투과물 유속에 더 이상 유의적인 증가를 가져오지 않는지를 측정하였다. The pressure test was used to determine the optimal pressure of the selected membrane for the particular feed material. Permeate velocity was measured while gradually increasing the pressure in the system. The pressure test measures whether it is possible to reach a point where the increased pressure does not result in a significant increase in permeate flow rate, and at what pressure the increase in pressure no longer results in a significant increase in permeate flow rate. It was.

단계 3. 장기 라인-아웃 시험Step 3. Long-Term Line-Out Test

장기 라인-아웃 시험을 이용하여 시간에 대한 유량을 측정함으로써 시간의 경과에 따라서 투과물 속도가 안정적인지를 측정하였다. 장기 라인-아웃 시험은 튜브형 교차 흐름 시스템과 같이, 시스템이 유량을 상실할 것인지를 확인하는 장기간에 걸친 시험이었다. 장기 라인-아웃 시험의 결과는 또한 필요하다면 세정 빈도를 결정하는데 사용될 수 있다. Long-term line-out tests were used to determine whether permeate velocity was stable over time by measuring the flow rate over time. The long term line-out test was a long term test to confirm that the system would lose flow, such as a tubular cross flow system. The results of the long term line-out test can also be used to determine the frequency of cleaning if necessary.

단계 4. 세척 시험Step 4. Wash Test

각각의 개별적인 세척에 대해 평균 유량을 평가하기 위해서, 세척 부피에 대한 유량을 측정하도록 세척 시험을 설계하였다. 시리즈 L V*SEP 기계의 막 면적이 단지 0.5 제곱피트이었기 때문에, 세척 시험은 뱃치 모드에서 완료하였다. 농축된 물질이 공급 탱크로 반환되는 동안, 시스템으로부터 계속적으로 투과물을 제거하였다. 세척물은 한번에 하나씩 첨가되었고, 첨가된 세척수와 비교하여 동등량의 투과물이 제거되면 한 번의 세척이 완료되었다. 세척 시험에서, 한 번의 연속적인 세척을 뱃치 모드에서 완료하였다. 투과물이 제거되면, 추가의 톨루엔을 탱크에 첨가하였다. To assess the average flow rate for each individual wash, a wash test was designed to measure the flow rate for the wash volume. Since the membrane area of the Series L V * SEP machine was only 0.5 square feet, the wash test was completed in batch mode. Permeate was continuously removed from the system while the concentrated material was returned to the feed tank. The washes were added one at a time and one wash was completed when the same amount of permeate was removed compared to the added wash water. In the wash test, one continuous wash was completed in batch mode. Once the permeate was removed, additional toluene was added to the tank.

단계 5. 농축 시험Step 5. Concentration Test

세척 시험에서 얻어지지 않는다면, 원하는 종점까지 고체를 농축시키도록 농축 시험을 설계하였다. 막 면적이 단지 0.5 제곱피트이었기 때문에, 농축 시험은 뱃치 모드에서 완료하였다. 농축된 물질이 공급 탱크로 반환되는 동안, 시스템으로부터 계속적으로 투과물을 제거하였다. 수득된 데이터를 사용하여 농축/회수 범위에 걸친 평균 유량을 측정하였고, 이는 이어서 예비적인 시스템 규모를 결정할 수 있게 하였다. If not obtained in the wash test, the concentration test was designed to concentrate the solid to the desired end point. Since the membrane area was only 0.5 square feet, the concentration test was completed in batch mode. Permeate was continuously removed from the system while the concentrated material was returned to the feed tank. The data obtained was used to measure the average flow rate over the concentration / recovery range, which in turn allowed to determine the preliminary system scale.

시험 조건은 약 90-100℃의 온도(100℃로 교정된 온도), 막 시험을 위한 약 100-120 psi 및 세척 시험을 위한 90 psi의 압력, 20 갤론의 시료 크기, 및 상기한 바와 같은 0.5 제곱피트의 막 면적을 포함하였다. Test conditions include a temperature of about 90-100 ° C. (temperature calibrated to 100 ° C.), a pressure of about 100-120 psi for the membrane test and a pressure of 90 psi for the wash test, a sample size of 20 gallons, and 0.5 as described above. Square feet of membrane area were included.

결과-막 선택Result-Membrane Selection

표 1에 상술한 바와 같은, 양호한 화학 내성을 갖고 고온에 견딜 수 있는 2개의 막을 시험을 위해 선택하였다.
Two membranes with good chemical resistance and capable of withstanding high temperatures, as detailed in Table 1, were selected for testing.

시험된 막Tested membrane membrane 유형type 세공 크기Handwork size 최대 온도Temperature 물 유량*Water flow rate * Halar®상의 Teflon® Halar ® on Teflon ® 미세 여과Fine filtration 0.05μm0.05μm 200℃200 500 gfd500 gfd 직조된 유리 섬유 상의 Teflon® Teflon ® on Woven Glass Fiber 미세 여과Fine filtration 0.1μm0.1 μm 200℃200 ℃ 750 gfd750 gfd

*60 psi 및 20℃에서 새로운 막에 대한 평균 뱃치 셀 시험 결과Average batch cell test results for new membranes at 60 psi and 20 ° C

선택된 막 각각의 상대적 성능을 시험하였다. 공급 탱크에 시료 공급 물질을 준비하였고, 시스템을 "재순환 모드"로 배치하였다. 상기한 각각의 막을 설치하고, 2 내지 4시간의 "라인-아웃 시험"을 수행하였다. 유량 및 투과물 품질에 기초하여 막들을 비교하였다. 표 2는 각 막의 상대적 성능을 나타낸다.
The relative performance of each of the selected membranes was tested. Sample feed material was prepared in the feed tank and the system was placed in "recycle mode". Each of the membranes described above was set up and a "line-out test" of 2-4 hours was performed. Membranes were compared based on flow rate and permeate quality. Table 2 shows the relative performance of each membrane.

막 선택 결과Membrane Selection Results membrane 초기 흐름*Initial flow * 말기 흐름Terminal flow 압력pressure Halar®상의 Teflon® Halar ® on Teflon ® 42.6 ml/min42.6 ml / min 47.8 ml/min47.8 ml / min 100 psi100 psi 직조된 유리 섬유 상의 Teflon® Teflon ® on Woven Glass Fiber 25.8 ml/min25.8 ml / min 11.7 ml/min11.7 ml / min 120 psi120 psi

*100℃로 교정된 온도Temperature calibrated to 100 ° C

도 12는 막 시험 결과를 도시한 그래프이다. 작동 온도는 100℃이었다. 막 선택을 위해 사용된 인자는, 예컨대, 유속, 투과물 유속, 여액 품질, 막의 화학적 혼용적합성, 막의 기계적 강도, 및 막의 고온 내성을 포함한다. 0.05μm의 Teflon®막이 0.1μm의 Teflon®막 보다 양호한 유속을 나타내었다. 각각으로부터 얻은 여액의 분석 시험 결과, 0.05μm의 Teflon®막이 여액 중 181ppm의 분산된 고체를 포함하는 반면, 0.1μm의 Teflon®막은 단지 72ppm의 총 분산 고체를 포함하는 것으로 나타났다. 공급 슬러리는 9.18 중량%의 고체 및 90.82 중량%의 오일을 포함하였다. 따라서, 0.05μm의 Teflon®막이 보다 나은 유속을 제공하였지만, 투과물 품질은 불량하였다. 12 is a graph depicting membrane test results. The operating temperature was 100 ° C. Factors used for membrane selection include, for example, flow rate, permeate flow rate, filtrate quality, chemical compatibility of the membrane, mechanical strength of the membrane, and high temperature resistance of the membrane. Teflon ® film of 0.05μm exhibited good flow rate than Teflon ® film of 0.1μm. Analysis of the filtrate obtained from each test result, while the Teflon ® of 0.05μm film comprising a solid dispersion of 181ppm of the filtrate was found to contain a total of dispersion solids of only 72ppm film of 0.1μm Teflon ®. The feed slurry comprised 9.18 wt% solids and 90.82 wt% oil. Thus, a 0.05 μm Teflon ® membrane provided a better flow rate, but the permeate quality was poor.

우수한 유속 또는 투과물 품질에 더하여, 막은 내구성이 있어야 하고, 공급 물질에도 효력이 유지될 수 있어야 한다. 많은 물질이 막 구성을 위해 이용가능하며, 이는 여전히 이용가능한 최적화 기술이다. 막 그 자체에 더하여, 모든 다른 습윤부에서 혼용적합성을 시험하여야 한다. Halar®(에틸렌 클로로트리플루오로-에틸렌) 및 직조된 유리섬유 물질은 모두 화학적으로 불활성이고, 톨루엔 및 오일 운반체와 혼용적합성을 가질 것이다. 또한, 이들 모두 100℃ 공정 온도를 견딜 수 있을 것이다. 화학적 혼용적합성 및 온도 내성 범주의 측면에서, 상기 막은 본질적으로 동등하다. In addition to good flow rate or permeate quality, the membrane must be durable and able to remain effective in the feed material. Many materials are available for membrane construction, which is still an optimization technique available. In addition to the membrane itself, the compatibility of all other wetted parts should be tested. Halar ® (ethylene chlorotrifluoro-ethylene) and woven glass fiber materials are both chemically inert and will be compatible with toluene and oil carriers. In addition, they will all be able to withstand 100 ° C. process temperatures. In terms of chemical compatibility and temperature tolerance categories, the membranes are essentially equivalent.

그러나, 막의 기계적 강도의 측면에서, 직조된 유리섬유 지지 물질이 훨씬 더 강하고 Halar®보다 장기간에 걸쳐서 보다 잘 견딜 것이다. 따라서, 직조된 유리섬유 상의 0.1μm Teflon®막을 추가 분석을 위해 선택하였다. However, the film in terms of mechanical strength, a woven fiberglass support material will withstand much stronger and better over the long run than Halar ®. Thus, were selected for further analysis film is 0.1μm Teflon ® on the woven glass fiber.

압력 선택Pressure selection

압력 시험의 결과를 도 13에 나타낸다. 작동 온도는 100℃이었다. 최적 압력은 다양한 압력에서 유량을 측정함으로써 결정하였다. 유량은 90 psi에서 가장 컸기 때문에 90 psi가 최적 압력으로 나타났다. The result of the pressure test is shown in FIG. The operating temperature was 100 ° C. The optimum pressure was determined by measuring the flow rate at various pressures. Since the flow rate was the largest at 90 psi, 90 psi was the optimal pressure.

초기 농축Initial concentration

시스템을 우선 "재순환 모드"로 시작하였고 최적 압력 및 예상된 공정 온도를 설정하였다. 시스템을 수 시간 동안 가동하여, 유량이 안정되고 시스템이 평형에 도달하였는지 확인하였다. The system was first started in "recycle mode" and the optimum pressure and expected process temperature were set. The system was run for several hours to verify that the flow rate was stable and the system had reached equilibrium.

이어서 투과물 라인을 분리된 콘테이너로 우회시켜서 시스템이 "뱃치" 모드에서 작동하도록 하였다. 투과물 유속을 알맞은 시간 간격으로 측정하여 다양한 수준의 농도에서 시스템에 의해 생성되는 유속을 측정하였다. 투과물이 시스템으로부터 제거되면서, 공급 탱크에서 고체 농도가 상승하였다. 도 14는 뱃치 모드 작동을 도시한다. The permeate line was then bypassed to a separate container to allow the system to operate in "batch" mode. Permeate flow rates were measured at appropriate time intervals to determine the flow rates produced by the system at various levels of concentration. As the permeate was removed from the system, the solid concentration in the feed tank rose. 14 illustrates batch mode operation.

초기 농축은 오일을 제거하고 고체를 농축시킴으로써, 공급물 부피를 감소시킨다. 그 결과, 세척 용매를 더 적게 사용할 수 있다. 세척 용매를 첨가하지 않았고, 초기 고체만이 농축된다. Initial concentration reduces the feed volume by removing oil and concentrating the solids. As a result, less washing solvent can be used. No wash solvent was added and only the initial solid was concentrated.

표 3은 초기 농축의 물질 수지 결과를 나타낸다.
Table 3 shows the mass balance results of the initial concentration.

물질 수지 결과Mass balance results 초기 부피Initial volume 말기 부피Terminal volume 회수% collection% 초기 고체%Initial solid% 말기 고체%Terminal solid% 20 갤론20 gallons 11.7 갤론11.7 gallons 41.49%41.49% 9.18%9.18% 15.69%15.69%

초기 농축은 약 100℃ 및 약 90 psi의 압력에서 행해진다. 추가 농축이 수행될 수 있었지만, 초기 농축 후에, 공급물은 매우 점도가 높고 점도로 인하여 유속이 비교적 낮았다. 톨루엔의 첨가가 점도를 떨어뜨리고 유속을 크게 향상시킬 것으로 생각되었다. 유의적인 부피 감소가 일어나고, 고체 비율이 적절한 수준까지 증가하였으며, 톨루엔 첨가로 유속을 향상시킬 수 있었기 때문에, 농축을 약 41% 회수 시 중단하였다. Initial concentration is at a pressure of about 100 ° C. and about 90 psi. Further concentration could be performed, but after the initial concentration, the feed was very viscous and the flow rate was relatively low due to the viscosity. The addition of toluene was thought to reduce the viscosity and greatly improve the flow rate. Concentration was stopped at about 41% recovery because significant volume reduction occurred, the solid fraction increased to an appropriate level, and toluene addition could improve the flow rate.

표 4는 초기 농축 시 시스템 성능을 나타낸다.
Table 4 shows the system performance at initial concentration.

초기 농축 결과Initial concentration result 초기 유량Initial flow 말기 유량Terminal flow 평균 유량Average flow 압력pressure 온도 Temperature 34.5 gfd34.5 gfd 28.2 gfd28.2 gfd 29.6 gfd29.6 gfd 90 psi90 psi 100℃100 ℃

정용여과Jeong Yong Filtration 공정 fair

공급물의 부피가 41%까지 감소되고 약 11.7 갤론의 공급물이 남게 되면, 시스템 배치를 보존하여 투과물이 분리된 콘테이너로 우회하고 폐기 라인(reject line)이 공급물 탱크로 반환되도록 하였다. 또한, 깨끗한 톨루엔을 상부에 채우는 방식으로 공급 탱크에 첨가하여, 여액에 제거되면 탱크 수준을 유지하고 공급물 부피를 보충하였다. If the feed volume was reduced by 41% and left approximately 11.7 gallons of feed remaining, the system layout was preserved, allowing the permeate to be diverted to a separate container and the reject line returned to the feed tank. In addition, clean toluene was added to the feed tank by filling the top to maintain tank level and replenish the feed volume when removed to the filtrate.

공정은 수일 동안 계속되었다. 세척 연구 동안, 세척 시험 전체에 걸쳐서 상이한 시간에 9개의 소량의 시료를 투과물 및 농축물에서 취했다. 약 75 갤론의 용매가 첨가된 후, 세척 공정을 중단하였다. 처음에, 여액은 매우 짙은 색이고 기름기가 돌았다. 세척 공정이 계속되면서, 여액의 색이 옅어져서 마침내 매우 연한 호박색이 되었다. 표 5는 정용여과 동안 물질 수지 결과를 나타낸다.
The process continued for several days. During the wash study, nine small amounts of samples were taken in permeate and concentrate at different times throughout the wash test. After about 75 gallons of solvent were added, the washing process was stopped. At first, the filtrate was very dark and oily. As the washing process continued, the filtrate faded to a very light amber color. Table 5 shows the mass balance results during diafiltration.

정용여과 물질 수지 결과Diafiltration Material Balance Results IDID 시간time 제거된 여액Removed filtrate 세척부피Cleaning volume 투과물 고체Permeate solid 폐기 고체Discarded solid 1One 165분165 minutes 1.8갤론1.8 gallons 0.1x0.1x 1ppm1 ppm 9.77%9.77% 22 301분301 minutes 3.1갤론3.1 gallons 0.3x0.3x 3ppm3 ppm 9.88%9.88% 33 906분906 minutes 10.3갤론10.3 gallons 1.0x1.0x 153ppm153ppm 4.62%4.62% 3a3a 1117분1117 minutes 12.5갤론12.5 gallons 1.3x1.3x 4ppm4 ppm 11.31%11.31% 44 2362분2362 minutes 38.3갤론38.3 gallons 4.0x4.0x 1500ppm1500 ppm 7.86%7.86% 55 2974분2974 minutes 58.0갤론58.0 gallons 5.7x5.7x 406ppm406 ppm 24.51%24.51% 66 3122분3122 minutes 61.1갤론61.1 gallons 5.9x5.9x 481ppm481 ppm 41.33%41.33% 77 3180분3180 minutes 61.9갤론61.9 gallons 6.0x6.0x 137ppm137 ppm 38.58%38.58% 88 3430분3430 minutes 71.9갤론71.9 gallons 6.9x6.9x 21ppm21 ppm 25.01%25.01% 99 3983분3983 minutes 80.3갤론80.3 gallons 7.6x7.6x 32ppm32 ppm 42.41%42.41%

시험에 앞서, 6번의 세척 부피가 이론적으로 고체를 "세정"하고 충분한 오일을 제거하기에 충분할 것인지 평가하였다. 시험 과정 동안, 약 75 갤론의 깨끗한 톨루엔을 사용하였다. 톨루엔 공급이 소진된 후, 그리고 6번 이상의 세척이 완료된 후, 정용여과를 중단하였다. 말기량을 공급물 슬러리가 상당히 걸쭉해질 때까지 농축하였다. 슬러리가 상당히 걸쭉해져서 막힐 우려가 존재할 때, 농축을 중단하였다. Prior to testing, six wash volumes were evaluated to be sufficient to theoretically “clean” the solids and remove sufficient oil. During the course of the test, about 75 gallons of clean toluene were used. Diafiltration was stopped after the toluene supply was exhausted and after at least six washes were completed. The final volume was concentrated until the feed slurry became quite thick. Concentration was stopped when the slurry became quite thick and there was a risk of clogging.

도 15는 정용여과 시험의 그래프이다. 공정 조건은 100℃의 온도, 90 psi의 압력 및 0.1μm의 세공 크기를 갖는 직조된 유리섬유막 상의 Teflon®을 포함하였다. 평균 유량 플롯은 도면에 나타내지 않은, 초기 농축에서 얻은 데이터를 포함한다. 시험 동안 실제 평균 유량은 112 gfd였다. 15 is a graph of diafiltration test. Process conditions included Teflon ® on a woven glass fiber membrane having a temperature of 100 ° C., a pressure of 90 psi and a pore size of 0.1 μm. The mean flow rate plot includes data from initial concentration, not shown. The actual average flow rate was 112 gfd during the test.

시험 동안 여러 관찰이 이루어졌다: 1)부직 유리섬유 배수포("Manniglass")는 기계적으로 견디지 못했다; 2)나일론 "트리코트(Tricot)" 배수포는 잘 견뎠다; 3)폴리프로필렌 배수포는 허용가능한 정도로 작동하였으나 팽윤하였다; 4)시스템이 가동되지 않았을 때, 고체는 관에 침전되어서 시스템을 막을 것이다; 5)뭉침을 막기 위해서, 양호한 예비-스크리닝이 필요하다; 6)시료에 유의적인 H2S는 존재하지 않았다(초기에 300ppm이 존재하였으나 제거됨); 7)오일 상에서 유속이 낮았으나, 톨루엔이 첨가되자 크게 향상되었다; 8)Viton® 탄성중합체는 불량하게 팽윤하였고 수차례 작동하지 못하였다; 9)낮은 교차-흐름이 필터 헤드에서 고체를 축적시켰다; 10)케이크층이 막 표면에 쌓였다. Several observations were made during the test: 1) Nonwoven glass fiber drainage ("Manniglass") was mechanically unbearable; 2) the nylon "Tricot" drainage was well tolerated; 3) the polypropylene drainage operated to an acceptable degree but swelled; 4) When the system is not running, solids will settle in the tubes and block the system; 5) good pre-screening is needed to prevent clumping; 6) no significant H 2 S was present in the sample (300 ppm initially present but removed); 7) the flow rate was low on the oil, but improved significantly with the addition of toluene; 8) Viton ® elastomers swelled poorly and did not work many times; 9) low cross-flow accumulated solids in the filter head; 10) The cake layer accumulated on the film surface.

상기한 바와 같이, 처음에 여액은 탁하지는 않았지만 짙은 색이었다. 정용여과 말기로 가면서, 색은 옅은 호박색으로 변했다. 시험 동안 필터 헤드가 분해되어서, 누출되는 Viton® 밀봉 및 작동이 안 되는 배수포 물질을 대체하는 수차례의 경우가 있었다. 필터 헤드가 열릴 때마다, 투과물 챔버는 공급물 슬러리로 오염되었다. 작동을 재개하면, 여액이 처음에는 약간 탁했다가 오염이 정화되면서 청정해질 것이다. 여액의 고체 비율에서 큰 차이가 관찰되었다. 이론에 속박되는 것을 바라지 않지만, 여액의 고체 비율에서 관찰되는 큰 변화는 투과물 챔버 오염으로 설명될 수 있을 것으로 생각된다. As mentioned above, the filtrate was initially dark but dark. At the end of diafiltration, the color turned pale amber. There have been several cases in which the filter head disintegrates during the test, replacing leaking Viton ® seals and inoperable drainage material. Each time the filter head was opened, the permeate chamber was contaminated with feed slurry. When the operation resumes, the filtrate will initially be slightly turbid and then purged as the contamination is cleaned. A large difference was observed in the solid ratio of the filtrate. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the large change observed in the solid ratio of the filtrate can be explained by permeate chamber contamination.

도 6은 막 변경 후 투과물 품질을 보여준다.
6 shows the permeate quality after membrane change.

IDID 총시간Total time 델타 시간Delta time 투과물 고체Permeate solid 2313분2313 minutes 0분0 min 막변경Change of membrane 44 2362분2362 minutes 49분49 minutes 1500 ppm1500 ppm 2792분2792 minutes 0분0 min 막변경Change of membrane 55 2974분2974 minutes 182분182 minutes 406ppm406 ppm 66 3122분3122 minutes 330분330 minutes 481ppm481 ppm 77 3180분3180 minutes 388분388 minutes 137ppm137 ppm 88 3430분3430 minutes 638분638 minutes 21ppm21 ppm 99 3983분3983 minutes 1191분1191 minutes 32ppm32 ppm

막 자체는 유의적인 비율의 고체를 제지할 수 있어야 한다. 투과물 중의 고체는 막 세공을 통과한 고체의 결과가 아닐 수 있다. 오히려, 오염이 여액 중의 고체에 기여할 수 있다. 또한, 팽윤된 Viton® O-링은 잘해야 미미한 밀봉을 제공할 수 있었을 것이다. 막이 변경될 때마다, 새로운 세트의 O-링이 설치되었다. 투과물 챔버에 오염이 없고, O-링 밀봉이 양호하다면, 여액 중 고체는 약 10-20ppm 범위일 수 있다. The membrane itself should be able to hold a significant proportion of solids. Solids in the permeate may not be the result of solids that have passed through the membrane pores. Rather, contamination can contribute to solids in the filtrate. In addition, the swollen Viton ® O-ring could at best provide a slight seal. Each time the membrane was changed, a new set of O-rings was installed. If there is no contamination in the permeate chamber and the O-ring seal is good, the solids in the filtrate can range from about 10-20 ppm.

여액 중 고체에 대한 또 다른 가능한 설명은 막에서 세공 크기의 분포이다. 특히, 막이 명목상의 세공 크기 등급을 갖지만, 임의의 주어진 막에서 실제 세공 크기는 다양하다. 세공 크기 분포 곡선은 종형 곡선의 형태를 띤다. 명목상의 세공 크기 등급은 대개 모든 크기의 평균이다. 따라서, 명목상의 세공 크기 등급이 0.1μm인 막은 1.0μm만큼 큰 세공을 가질 수 있다. 촉매 고체의 입자 크기 분포를 측정하면, 도 16에 도시된 바와 같이, 일부 중복이 있을 수 있다. Another possible explanation for solids in the filtrate is the distribution of pore sizes in the membrane. In particular, although the membrane has a nominal pore size rating, the actual pore size varies for any given membrane. The pore size distribution curve takes the form of a bell curve. The nominal pore size rating is usually the average of all sizes. Thus, membranes with a nominal pore size rating of 0.1 μm may have pores as large as 1.0 μm. When measuring the particle size distribution of the catalyst solids, there may be some overlap, as shown in FIG. 16.

0.05μm 또는 그보다 더 작은 등급의 Teflon®막은 너무 커서 모든 고체를 전혀 제거할 수 없을 수조차 있다. 0.01μm로 낮아진 세공 크기를 갖고 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF;Kynar®)를 포함하는 다른 물질로 만들어진 더 작은 막이 양호한 고체 제거 능력을 가질 수 있지만, 그러한 막은 화학적 내성 및 온도 내성이 더 낮아서 시간 경과에 따른 내구성이 낮을 수 있다. Teflon ® membranes of 0.05 μm or smaller grade may be too large to remove all solids at all. Smaller membranes with a pore size lowered to 0.01 μm and made of other materials including polyvinylidene difluoride (PVDF; Kynar ® ) may have good solids removal capability, but such membranes have lower chemical and temperature resistances resulting in time Durability over time may be low.

통합 교차-흐름 여과 & 콤비 건조 유닛을 갖는 시스템System with integrated cross-flow filtration & combination drying unit

중질유 개선 유닛으로부터 얻은 슬러리 공급물 스트림(100 lbs/hr)이 제공된다. 스트림은 80 lbs의 중질유 중에 20 lbs의 사용된 촉매를 포함하며, 중질유는 미전환 중질유/보다 중질의 수첨 분해된 생성물이다. 약 300 lbs의 용매도 교차-흐름 여과 유닛에 제공된다. 교차-흐름 여과 유닛은 표 7에 나타낸 작동 조건을 갖는 복수의 필터 단계를 포함한다.
A slurry feed stream (100 lbs / hr) obtained from a heavy oil refinery unit is provided. The stream contains 20 lbs of spent catalyst in 80 lbs of heavy oil, which is an unconverted heavy oil / heavy hydrocracked product. About 300 lbs of solvent is also provided to the cross-flow filtration unit. The cross-flow filtration unit includes a plurality of filter stages with the operating conditions shown in Table 7.

필터 단계Filter steps 온도(℉)Temperature (℉) 압력(psig)Pressure (psig) 1One 200200 3030 22 200200 5050 33 200200 7070 44 200200 9090 55 200200 110110

교차-흐름 유닛으로부터 얻은 보유물 스트림(100lbs)은 20 중량%의 사용된 촉매, 79.9 중량%의 톨루엔과 같은 용매, 및 0.1 중량%의 중질유를 포함하며, 연속적으로 연결된 건조 영역으로 보내진다. 여액 스트림은 대략 220.1 lbs의 용매 및 79.9 lbs의 중질유를 포함하고, 용매 회수 유닛으로 보내진다. The retentate stream (100 lbs) obtained from the cross-flow unit comprises 20 wt% used catalyst, 79.9 wt% solvent such as toluene, and 0.1 wt% heavy oil and is sent to a continuously connected drying zone. The filtrate stream contains approximately 220.1 lbs of solvent and 79.9 lbs of heavy oil and is sent to a solvent recovery unit.

건조 영역의 첫번째 단계에서 사용된 건조 기구는 스팀 또는 뜨거운 오일로 간접적으로 가열된 LCI 콤비 건조기인데, 수직 부문에서 232℉, 수평 부문의 처음 절반에서 대략 800℉, 수평 부문의 마지막 절반 (또는 냉각 부문)에서 70 내지 77℉의 작동온도를 갖는다. 콤비 건조기는 0 내지 10 psig 범위의 압력에서 유지되고, 역류 질소 흐름이 0.5 내지 1 scf/분의 범위에서 유지된다. 콤비 건조기를 나오는 건조 분말 촉매는 100 내지 110℉의 온도 범위이고, 장치에서의 체류 시간은 10 내지 120분이다. TGA(열중량 분석)를 사용하여 건조 촉매 분말 중의 오일 함량을 측정하는데, 0.5 중량% 미만의 중질유 농도를 나타낸다.The drying apparatus used in the first stage of the drying zone is an LCI combination dryer heated indirectly with steam or hot oil, 232 ° F. in the vertical section, approximately 800 ° F. in the first half of the horizontal section, and the last half of the horizontal section (or the cooling section). ) Has an operating temperature of 70 to 77 ° F. The combi dryer is maintained at a pressure in the range of 0 to 10 psig and the countercurrent nitrogen flow is maintained at a range of 0.5 to 1 scf / min. The dry powder catalyst exiting the combi dryer is in the temperature range of 100 to 110 ° F. and residence time in the apparatus is 10 to 120 minutes. The oil content in the dry catalyst powder is measured using TGA (thermogravimetric analysis), which shows a heavy oil concentration of less than 0.5% by weight.

교차-흐름 여과 & 2단계 건조 유닛을 갖는 시스템System with cross-flow filtration & two stage drying unit

콤비 건조기와 연속되게 회전 킬른 건조기를 더하여, 앞의 실시예를 반복한다. 콤비 유닛으로부터 얻은 건조 분말을 시간당 4 내지 6 lbs의 범위로 회전 킬른 건조기로 보낸다. 킬른은 약 800℉의 온도, 1 내지 5 rpm의 킬른 회전, 및 30 내지 60분의 체류 시간에서 작동한다. 질소 흐름은 회전 킬른에서 병류이다. TGA 분석은 킬른에서 나오는 분말에서 오일 농도가 0.1 중량% 미만, 하나의 실시태양에서, 0.05 중량% 미만의 양임을 나타낸다. The previous example is repeated with the addition of a rotary kiln dryer in series with the combi dryer. The dry powder obtained from the combi unit is sent to a rotary kiln dryer in the range of 4 to 6 lbs per hour. The kiln is operated at a temperature of about 800 ° F., kiln rotation of 1 to 5 rpm, and residence time of 30 to 60 minutes. Nitrogen flow is cocurrent in a rotary kiln. TGA analysis indicates that the oil concentration in the powder exiting the kiln is in an amount of less than 0.1% by weight, and in one embodiment, less than 0.05% by weight.

본 명세서 및 첨부된 청구항을 위하여, 달리 지시되지 않으면, 본 명세서 및 청구항에서 사용된, 양, 백분율 또는 비율, 및 다른 수치값을 표시하는 모든 수는 용어 "약"에 의하여 모든 경우에서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않으면, 본 명세서 및 첨부된 청구항에 제시된 수치적 변수는 본 발명에 의해 달성하고자 하는 바람직한 특성에 따라서 변화될 수 있는 근사치이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용될 때, 단수형("a", "an" 및 "the")은 명시적으로 분명하게 하나의 지시 대상으로 한정되지 않는 한, 복수의 언급 대상을 포함한다. 본원에서, 용어 "포함" 및 이의 문법적 변형체들은 비제한적이어서, 목록에서 항목의 기재가 열거된 항목을 대체하거나 이에 첨가될 수 있는 다른 유사한 항목을 배제하지 않는 것으로 의도된다. For the purposes of this specification and the appended claims, unless otherwise indicated, all numbers indicating quantities, percentages, or ratios, and other numerical values, as used herein and in the claims, may be changed in all instances by the term "about". It should be understood that there is. Accordingly, unless indicated to the contrary, the numerical variables set forth herein and in the appended claims are approximations that may vary depending upon the desired properties sought to be achieved by the present invention. As used in this specification and the appended claims, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural referents unless the context clearly dictates it to one explicitly. Herein, the term "comprising" and its grammatical variations are intended to be non-limiting, so that the description of an item in a list is not intended to exclude other similar items that may replace or be added to the listed item.

본 명세서의 기재는 본 발명을 개시하기 위해, 또한 임의의 통상의 기술자가 본 발명을 제조 및 사용하기 위해, 최선의 양태를 포함하여 실시예를 사용한다. 특허가능한 범위는 청구항에 의해 한정되며, 통상의 기술자가 생각할 수 있는 다른 실시예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들은, 이들이 청구항의 문언적 기재와 상이하지 않은 구조적 요소를 갖거나, 또는 이들이 청구항의 문언적 기재와 실질적인 차이가 없는 동등한 구조적 요소를 포함한다면, 본 청구항의 범위에 속하는 것으로 의도된다. 본원에서 언급된 모든 인용문헌은 참조 문헌으로써 본원에 명시적으로 편입된다. The description herein uses examples, including the best mode, to disclose the invention and for any skilled person to make and use the invention. The patentable scope is defined by the claims, and may include other embodiments that occur to those skilled in the art. Such other embodiments are intended to fall within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal description of the claims, or if they include equivalent structural elements that do not materially differ from the literal descriptions of the claims. . All citations referred to herein are expressly incorporated herein by reference.

Claims (73)

중질유 중의 촉매 입자를 포함하는 공급물 스트림 및 용매를 수용하기 위한 것으로서, 상기 촉매 입자로부터 상기 중질유의 적어도 90%를 제거하기 위한 복수의 여과 유닛을 가지며, 상기 공급물 스트림을 (a) 용매와 제거된 중질유를 포함하는 여액 스트림과 (b) 감소된 중질유 함량을 갖는 촉매 입자와 상기 용매의 일부를 포함하는 보유물(retentate) 스트림으로 분리하기 위한 여과 어셈블리;
상기 여액 스트림을 수용하고 상기 용매로부터 상기 중질유를 분리하기 위한 분리기; 및
상기 보유물 스트림으로부터 1 중량% 미만의 중질유와 용매를 함유하는 건조 분말로서 상기 촉매 입자를 회수하기 위한 수단을 포함하는, 중질유 중의 5-40 중량%의 촉매 입자를 포함하는 공급물 스트림에서 촉매 입자로부터 중질유를 분리하는 시스템.
For receiving a feed stream comprising a catalyst particle in heavy oil and a solvent, said feed stream having a plurality of filtration units for removing at least 90% of said heavy oil from said catalyst particle, said feed stream being removed with (a) solvent A filtration assembly for separating into a filtrate stream comprising heavy oil and (b) a catalyst stream having a reduced heavy oil content and a retentate stream comprising a portion of said solvent;
A separator for receiving the filtrate stream and for separating the heavy oil from the solvent; And
Catalyst particles in a feed stream comprising 5-40 wt% catalyst particles in heavy oil, comprising means for recovering the catalyst particles as a dry powder containing less than 1 wt% heavy oil and solvent from the retentate stream. System to separate heavy oil from oil.
제1항에 있어서,
상기 복수의 여과 유닛은 교차-흐름 여과, 정용여과(diafiltration), 동적 여과, 교차-흐름 침강, 병류 침강 분리, 역류 침강 분리 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 1,
Wherein said plurality of filtration units are selected from cross-flow filtration, diafiltration, dynamic filtration, cross-flow sedimentation, cocurrent sedimentation separation, countercurrent sedimentation separation, and combinations thereof.
중질유 중의 촉매 입자를 포함하는 공급물 스트림 및 용매를 수용하기 위한 것으로서, 상기 촉매 입자로부터 상기 중질유의 적어도 90%를 제거하여 용매 중의 중질유를 함유하는 여액 스트림과 상기 촉매 입자를 포함하며 상기 공급물 스트림 중의 상기 중질유 농도보다 낮은 중질유 농도를 갖는 보유물 스트림을 생성하기 위한 여과 어셈블리-상기 여과 유닛의 적어도 하나는 적어도 약 20,000/초의 전단력으로 동적 여과(dynamic filtation)로 실시된다-;
상기 여액 스트림을 수용하고 상기 용매로부터 상기 중질유를 분리하기 위한 분리기; 및
상기 보유물 스트림으로부터 1 중량% 미만의 중질유와 용매를 함유하는 건조 분말로서 촉매 입자를 회수하기 위한 수단을 포함하는, 중질유 중의 5-40 중량%의 촉매 입자를 포함하는 공급물 스트림에서 촉매 입자로부터 중질유를 분리하기 위한 시스템.
A feed stream comprising catalyst particles in heavy oil and a solvent, wherein at least 90% of the heavy oil is removed from the catalyst particles to contain a filtrate stream containing heavy oil in solvent and the feed stream A filtration assembly for producing a retentate stream having a heavy oil concentration lower than the heavy oil concentration in the reactor, wherein at least one of the filtration units is subjected to dynamic filtation with a shear force of at least about 20,000 / second;
A separator for receiving the filtrate stream and for separating the heavy oil from the solvent; And
From catalyst particles in a feed stream comprising 5-40% by weight catalyst particles in heavy oil, comprising means for recovering catalyst particles as a dry powder containing less than 1% by weight heavy oil and solvent from the retentate stream. System for separating heavy oils.
제3항에 있어서,
상기 동적 여과는 진동(vibratory) 동적 여과인 것을 특징으로 하는 중질류 분리 시스템.
The method of claim 3,
Wherein said dynamic filtration is vibratory dynamic filtration.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 동적 여과는 20,000 내지 100,000/초의 전단력을 갖는 것을 특징으로 하는 중질류 분리 시스템.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein said dynamic filtration has a shear force of 20,000 to 100,000 / sec.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 동적 여과는 적어도 약 100,000/초의 전단력을 갖는 것을 특징으로 하는 중질류 분리 시스템.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein said dynamic filtration has a shear force of at least about 100,000 / second.
평행하게 배열된 복수의 채널을 가지며 수평면으로부터 적어도 45도의 경사각을 갖는 적어도 하나의 여과막을 포함하는 여과 어셈블리-상기 막은 상기 공급물 스트림을 (a) 용매와 상기 공급물 스트림 중의 상기 중질유의 적어도 50%를 포함하는 여액 스트림과 (b) 감소된 중질유 함량을 갖는 촉매 입자와 상기 용매의 일부를 포함하는 보유물 스트림으로 분리하기 위하여 선택된 평균 세공 크기를 가짐-;
상기 보유물 스트림을 수용하기 위한 수용 챔버;
상기 여액 스트림을 수용하고 상기 용매로부터 상기 중질유를 분리하기 위한 분리기; 및
상기 보유물 스트림으로부터 1 중량% 미만의 중질유와 용매를 함유하는 건조 분말로서 촉매 입자를 회수하기 위한 수단을 포함하는, 중질유 중의 5-40 중량%의 촉매 입자를 포함하는 공급물 스트림에서 촉매 입자로부터 중질유를 분리하기 위한 시스템.
Filtration assembly comprising a plurality of channels arranged in parallel and having at least one filtration membrane having an inclination angle of at least 45 degrees from a horizontal plane, the membrane comprising (a) at least 50% of the solvent and the heavy oil in the feed stream. (B) a mean pore size selected for separation into a filtrate stream comprising (b) a catalyst particle having a reduced heavy oil content and a retentate stream comprising a portion of said solvent;
A receiving chamber for receiving the retentate stream;
A separator for receiving the filtrate stream and for separating the heavy oil from the solvent; And
From catalyst particles in a feed stream comprising 5-40% by weight catalyst particles in heavy oil, comprising means for recovering catalyst particles as a dry powder containing less than 1% by weight heavy oil and solvent from the retentate stream. System for separating heavy oils.
제7항에 있어서,
상기 복수의 채널이 수평면으로부터 45 내지 70도의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 7, wherein
And the plurality of channels have an inclination angle of 45 to 70 degrees from the horizontal plane.
제8항에 있어서,
상기 복수의 채널이 타원, 정사각, 직사각 또는 원형 단면적을 갖는 튜브 형태인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 8,
The heavy oil separation system, characterized in that the plurality of channels in the form of a tube having an ellipse, square, rectangular or circular cross-sectional area.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 침강 어셈블리가 역류 침강 분리기, 교차-흐름 침강 분리기 및 병류 침강 분리기의 하나인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 7 to 9,
Wherein the filtration sedimentation assembly is one of a countercurrent sedimentation separator, a cross-flow sedimentation separator and a cocurrent sedimentation separator.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급물 스트림이 10-30 중량%의 고체로서의 촉매 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 10,
The heavy oil separation system, wherein the feed stream contains 10-30% by weight of catalyst particles as a solid.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급물 스트림으로부터 상기 중질유의 적어도 일부를 제거하기 위해, 상기 여과 어셈블리 전에 적어도 침강 탱크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 11,
And a settling tank at least before the filtration assembly to remove at least a portion of the heavy oil from the feed stream.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 어셈블리가 적어도 2개의 여과 유닛을 갖는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 12,
A heavy oil separation system, wherein the filtration assembly has at least two filtration units.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 어셈블리가 상기 촉매 입자로부터 상기 중질유의 적어도 95%를 제거하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 13,
And the filtration assembly removes at least 95% of the heavy oil from the catalyst particles.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 어셈블리가 상기 촉매 입자로부터 상기 중질유의 적어도 99%를 제거하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 14,
And the filtration assembly removes at least 99% of the heavy oil from the catalyst particles.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 어셈블리가 5 마이크론 미만의 평균 세공 크기를 갖는 적어도 여과막을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
And wherein the filtration assembly comprises at least a filtration membrane having an average pore size of less than 5 microns.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 어셈블리가 1 마이크론 미만의 평균 세공 크기를 갖는 적어도 여과막을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 16,
And wherein the filtration assembly comprises at least a filtration membrane having an average pore size of less than 1 micron.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과 어셈블리가 상기 중질유의 적어도 50%가 통과하고 여액과 함께 빠져나갈 수 있는 충분한 평균 세공 크기를 갖는 적어도 여과막을 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 17,
And wherein the filtration assembly comprises at least a filtration membrane having a sufficient average pore size through which at least 50% of the heavy oil can pass and exit with the filtrate.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중질유와 용매를 휘발시켜 1 중량% 미만의 중질유와 용매를 함유하는 건조 분말로서 상기 촉매 입자를 회수하기 위한 건조 영역을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 18,
And a drying zone for recovering the catalyst particles as a dry powder containing the solvent and volatilizing the heavy oil and less than 1% by weight of heavy oil.
제19항에 있어서,
상기 건조 영역이 간접 발화 킬른, 간접 발화 회전 킬른, 간접 발화 건조기, 간접 발화 회전 건조기, 전기적 가열 킬른, 전기적 가열 회전 킬른, 마이크로파 가열 킬른, 마이크로파 가열 회전 킬른, 감압 건조기, 박막 건조기, 플렉시코커, 유동층 건조기, 샤프트 킬른 건조기, 박막 증발기, 와이핑된 필름 건조기 및 와이핑된 필름 증발기로부터 선택되는 적어도 건조 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 19,
The drying zones are indirect fired kilns, indirect fired rotary kilns, indirect fired rotary kilns, indirect fired rotary dryers, electric heated kilns, electric heated rotary kilns, microwave heated kilns, microwave heated rotary kilns, decompression dryers, thin film dryers, flexicokers, fluidized beds A heavy oil separation system comprising at least a drying device selected from a dryer, a shaft kiln dryer, a thin film evaporator, a wiped film dryer and a wiped film evaporator.
제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 건조 영역이 적어도 2개의 건조 기구를 직렬로 포함하고, 제2 기구가 회전 킬른 건조기인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
21. The method according to claim 19 or 20,
Wherein said drying zone comprises at least two drying appliances in series and said second appliance is a rotary kiln dryer.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
분별 칼럼이 상기 여액 스트림에서 상기 용매로부터 상기 중질유를 분리하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 21,
A fractionating column is used to separate the heavy oil from the solvent in the filtrate stream.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과막이 금속, 고분자 물질, 세라믹 및 나노물질의 군으로부터 선택되는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 16 to 22,
The heavy oil separation system, characterized in that the filter membrane is made of a material selected from the group of metals, polymers, ceramics and nanomaterials.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여과막이 스테인리스 스틸, 티타늄, 청동, 알루미늄, 니켈, 구리 및 이들의 합금으로부터 선택되는 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 16 to 23, wherein
The heavy oil separation system, characterized in that the filtration membrane is composed of a metal selected from stainless steel, titanium, bronze, aluminum, nickel, copper and alloys thereof.
제23항 또는 제24항에 있어서,
상기 막이 무기 금속 산화물 코팅으로 피복되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 23 or 24,
A heavy oil separation system, wherein the membrane is coated with an inorganic metal oxide coating.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매가 톨루엔, 크실렌, 경질 사이클 오일, 중등 사이클 오일, 프로판, 디젤, 벤젠, 케로센, 접촉개질유, 경질 나프타, 중질 나프타 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 25,
Heavy oil separation system, characterized in that the solvent is selected from toluene, xylene, light cycle oil, medium cycle oil, propane, diesel, benzene, kerosene, catalytic reforming oil, light naphtha, heavy naphtha and mixtures thereof.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
중질유 중의 촉매 입자를 포함하는 상기 공급물 스트림 대 상기 여과 어셈블리 중의 상기 용매의 부피 비가 0.10/1 내지 100/1의 범위인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 26,
A heavy oil separation system, characterized in that the volume ratio of said feed stream comprising catalyst particles in heavy oil to said solvent in said filtration assembly is in the range of 0.10 / 1 to 100/1.
(a) 촉매 입자와 50 내지 90 중량%의 탄화수소의 혼합물을 포함하는 스트림과 (b) 상기 탄화수소의 적어도 90%를 용해시키고 상기 촉매 입자로부터 제거하기에 충분한 양의 적어도 계면활성제를 포함하는 세정 용액을 혼합하기 위해 작동될 수 있는 용기; 및
용해된 탄화수소를 포함하는 상기 세정 용액으로부터 상기 촉매 입자를 분리하기 위한 수단을 포함하며,
상기 계면활성제가 음이온성, 비이온성, 쯔비터이온성, 산성, 염기성, 양쪽성, 효소성 및 수용성 양이온성 세제 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 촉매 입자로부터 용매를 포함하는 탄화수소 및 중질유를 분리하는 시스템.
a cleaning solution comprising (a) a stream comprising a mixture of catalyst particles and from 50 to 90% by weight of hydrocarbons and (b) an amount of at least surfactant sufficient to dissolve and remove at least 90% of the hydrocarbons from the catalyst particles A container operable to mix the mixture; And
Means for separating the catalyst particles from the cleaning solution comprising dissolved hydrocarbons,
A system for separating hydrocarbons and heavy oils, including solvents, from catalyst particles, wherein the surfactant is selected from anionic, nonionic, zwitterionic, acidic, basic, amphoteric, enzymatic and water soluble cationic detergents and mixtures thereof. .
제28항에 있어서,
상기 세정 용액 중의 상기 계면활성제는 적어도 하나의 알칼리 금속 화합물을 탄화수소 중의 촉매 입자 혼합물을 포함하는 상기 스트림에 첨가함으로써 그자리(in situ)에서 생성되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 28,
The surfactant in the cleaning solution is produced in situ by adding at least one alkali metal compound to the stream comprising a mixture of catalyst particles in a hydrocarbon.
제28항 또는 제29항에 있어서,
상기 촉매 입자로부터 상기 탄화수소를 제거하기 위하여 적어도 20 kHz의 주파수를 갖는 초음파를 제공할 수 있는 초음파 배쓰(bath)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 28 or 29,
And an ultrasonic bath capable of providing ultrasonic waves having a frequency of at least 20 kHz to remove the hydrocarbons from the catalyst particles.
제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
용해된 탄화수소를 포함하는 상기 세정 용액으로부터 상기 촉매 입자를 분리하기 위한 적어도 침강 탱크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 28 to 30,
And a sedimentation tank for separating the catalyst particles from the rinse solution comprising dissolved hydrocarbons.
제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세정 용액이 0.01 내지 10중량%의 계면활성제 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 28 to 31,
Heavy oil separation system, characterized in that the cleaning solution has a surfactant concentration of 0.01 to 10% by weight.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촉매 입자로부터 탄화수소를 휘발시키기 위한 적어도 하나의 건조 기구를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
33. The method according to any one of claims 28 to 32,
And at least one drying mechanism for volatilizing hydrocarbons from said catalyst particles.
제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 건조 기구가 간접 발화 킬른, 간접 발화 회전 킬른, 간접 발화 건조기, 간접 발화 회전 건조기, 전기적 가열 킬른, 전기적 가열 회전 킬른, 마이크로파 가열 킬른, 마이크로파 가열 회전 킬른, 감압 건조기, 박막 건조기, 플렉시코커, 유동층 건조기, 샤프트 킬른 건조기, 박막 증발기, 와이핑된 필름 건조기 및 와이핑된 필름 증발기로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 28 to 33, wherein
The drying apparatus is indirect ignition kiln, indirect ignition rotary kiln, indirect ignition dryer, indirect ignition rotary dryer, electric heating kiln, electric heating rotary kiln, microwave heating kiln, microwave heating rotary kiln, decompression dryer, thin film dryer, flexicoker, fluidized bed A heavy oil separation system, characterized in that it is selected from a dryer, shaft kiln dryer, thin film evaporator, wiped film dryer and wiped film evaporator.
촉매 입자와 50 내지 90 중량%의 탄화수소의 혼합물을 포함하는 스트림을 수용하기 위한 용기;
상기 탄화수소의 적어도 90%를 휘발시키고 상기 촉매 입자로부터 제거하기에 충분한 온도까지 촉매 입자와 탄화수소의 상기 혼합물을 가열하기 위한 플라즈마 시스템; 및
휘발된 탄화수소를 수집하기 위한 수단을 포함하는, 촉매 입자로부터 용매를 포함하는 탄화수소와 중질유를 분리하는 시스템.
A container for receiving a stream comprising a mixture of catalyst particles and 50 to 90 weight percent hydrocarbons;
A plasma system for heating said mixture of catalyst particles and hydrocarbons to a temperature sufficient to volatilize and remove at least 90% of said hydrocarbons from said catalyst particles; And
A system for separating heavy oils from hydrocarbons, including solvents, from catalyst particles, comprising means for collecting volatilized hydrocarbons.
제35항에 있어서,
상기 휘발된 탄화수소를 수집하기 위한 상기 수단이 응축기 및 분별 칼럼중 하나인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
36. The method of claim 35 wherein
And the means for collecting the volatilized hydrocarbon is one of a condenser and a fractionation column.
제35항 또는 제36항에 있어서,
상기 플라즈마 시스템이 촉매 입자와 탄화수소의 상기 혼합물을 400 내지 900℃의 온도로 가열할 수 있는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method of claim 35 or 36,
And the plasma system is capable of heating the mixture of catalyst particles and hydrocarbons to a temperature of 400 to 900 ° C.
제28항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촉매가 0.5 중량% 미만의 탄화수소를 함유하는 건조 분말로서 회수되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 28 to 37,
And the catalyst is recovered as a dry powder containing less than 0.5% by weight hydrocarbon.
제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촉매 입자가 1 내지 20 마이크론의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 38,
Heavy oil separation system, characterized in that the catalyst particles have an average particle size of 1 to 20 microns.
제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촉매 입자가 10 마이크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 39,
A heavy oil separation system, wherein the catalyst particles have an average particle size of less than 10 microns.
촉매 미립자와 50 내지 90 중량%의 탄화수소를 포함하는 스트림을 제공하는 단계;
상기 촉매 미립자로부터 상기 탄화수소의 적어도 90%를 제거하기에 충분한 양의 적어도 계면활성제를 포함하는 세정 용액을 제공하는 단계;
상기 세정 용액을 촉매 입자와 탄화수소를 포함하는 상기 스트림과 충분한 시간 동안 혼합하여 상기 탄화수소의 적어도 90%를 상기 세정 용액에 용해시키는 단계; 및
상기 촉매 미립자로부터 상기 용해된 탄화수소 포함하는 상기 세정 용액을 분리하는 단계를 포함하는, 촉매 미립자로부터 용매를 포함하는 탄화수소와 중질유를 분리하는 방법.
Providing a stream comprising catalyst particulates and from 50 to 90 weight percent hydrocarbons;
Providing a cleaning solution comprising at least a surfactant in an amount sufficient to remove at least 90% of the hydrocarbons from the catalyst particulates;
Mixing the cleaning solution with the stream comprising catalyst particles and hydrocarbons for a sufficient time to dissolve at least 90% of the hydrocarbons in the cleaning solution; And
Separating the cleaning solution comprising the dissolved hydrocarbons from the catalyst particulates, wherein the hydrocarbon comprising heavy solvent and the heavy oil are separated from the catalyst particulates.
제41항에 있어서,
상기 세정 용액이 인시츄(in situ)로 생성되도록 적어도 알칼리 금속 화합물이 촉매 미립자와 탄화수소를 포함하는 상기 스트림에 첨가되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 41, wherein
At least an alkali metal compound is added to the stream comprising catalyst particulates and hydrocarbons such that the cleaning solution is produced in situ.
제41항에 있어서,
상기 계면활성제가 음이온성, 비이온성, 쯔비터이온성, 산성, 염기성, 양쪽성, 효소성 및 수용성 양이온성 세제 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 41, wherein
Wherein said surfactant is selected from anionic, nonionic, zwitterionic, acidic, basic, amphoteric, enzymatic and water soluble cationic detergents and mixtures thereof.
제43항에 있어서,
상기 계면활성제가 음이온성 세제인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 43,
The heavy oil separation method, characterized in that the surfactant is an anionic detergent.
제44항에 있어서,
상기 계면활성제가 알칼리 금속염, 암모늄 금속염, 알카놀암모늄 염 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 44,
And wherein said surfactant is selected from the group of alkali metal salts, ammonium metal salts, alkanolammonium salts, and mixtures thereof.
제45항에 있어서,
상기 계면활성제가 나트륨 알킬아릴 설폰산염, 알코올 황산염, 인산염 및 탄산염으로 본질적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 45,
A process for separating heavy oil, characterized in that the surfactant consists essentially of sodium alkylaryl sulfonates, alcohol sulfates, phosphates and carbonates.
제41항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계면활성제가 상기 세정 용액 중의 0.001% 내지 포화의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method according to any one of claims 41 to 46,
And wherein said surfactant has a concentration of from 0.001% to saturation in said cleaning solution.
제41항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계면활성제가 상기 세정 용액 중의 0.01 내지 10 중량%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method according to any one of claims 41 to 48,
And the surfactant has a concentration of 0.01 to 10% by weight in the cleaning solution.
제41항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세정 용액과 촉매 미립자 및 탄화수소를 포함하는 상기 스트림의 혼합 단계는 적어도 5분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method according to any one of claims 41 to 48,
The process of mixing heavy oil, wherein the mixing of the rinse solution with the stream comprising catalyst particulates and hydrocarbons takes place for at least 5 minutes.
제41항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
용해된 탄화수소를 포함하는 상기 세정 용액이 기울여 따르기(decantation)로 상기 촉매 미립자로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method according to any one of claims 41 to 49,
And wherein said cleaning solution comprising dissolved hydrocarbons is separated from said catalyst particulates by decantation.
제41항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
용해된 탄화수소를 포함하는 상기 세정 용액이 침강 탱크를 이용하여 상기 촉매 미립자로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method according to any one of claims 41 to 50,
And the cleaning solution comprising dissolved hydrocarbons is separated from the catalyst particulates using a settling tank.
제41항에 있어서,
상기 세정 용액과 촉매 미립자 및 탄화수소를 포함하는 상기 스트림의 혼합물을 적어도 20 kHz의 주파수를 갖는 초음파로 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 41, wherein
And treating said mixture of said cleaning solution and said stream comprising catalyst particulates and hydrocarbons by ultrasonication with a frequency of at least 20 kHz.
촉매 미립자와 50 내지 90 중량%의 탄화수소의 혼합물을 포함하는 스트림을 제공하는 단계;
촉매 미립자와 탄화수소의 상기 혼합물을 플라즈마 공급원으로 처리하는 단계-여기서, 촉매 미립자와 탄화수소의 상기 혼합물은 400 내지 900℃의 온도로 충분한 시간 동안 가열되어 상기 탄화수소가 휘발되고 배출가스가 생성됨-;
탄화수소를 함유하는 상기 배출 가스를 제거하는 단계; 및
상기 촉매 미립자를 0.5 중량% 미만의 탄화수소를 함유하는 건조 분말로서 수집하는 단계를 포함하는, 촉매 미립자로부터 용매를 포함하는 탄화수소와 중질유를 분리하는 방법.
Providing a stream comprising a mixture of catalyst particulates and from 50 to 90 weight percent hydrocarbons;
Treating said mixture of catalyst particulates and hydrocarbons with a plasma source, wherein said mixture of catalyst particulates and hydrocarbons is heated to a temperature of 400 to 900 ° C. for a sufficient time to volatilize said hydrocarbons and produce offgas;
Removing said exhaust gas containing hydrocarbons; And
Collecting the catalyst particulates as a dry powder containing less than 0.5% by weight of hydrocarbons.
(a) 중질유 중의 5-40 중량%의 촉매 입자 혼합물을 포함하는 공급물 스트림을 제공하는 단계;
(b) 충분한 양의 용매를 상기 중질유 중 촉매 입자 혼합물에 첨가하여 상기 중질유 농도를 적어도 40% 감소시키고, 이로써 상기 혼합물을 (a) 상기 중질유와 용매의 일부를 포함하는 상부 상(top phase)과 (b) 상기 촉매 입자, 상기 용매의 일부, 상기 공급물 스트림 중의 초기 중질유 농도보다 낮은 중질유 농도를 포함하는 저부 상(bottom phase)의 2상으로 분리하는 단계;
(c) 용매 중의 촉매 입자를 포함하고 감소된 중질유 농도를 갖는 상기 저부 상을 회수하는 단계를 포함하는, 촉매 입자로부터 중질유를 분리하는 방법.
(a) providing a feed stream comprising a mixture of 5-40 wt% catalyst particles in heavy oil;
(b) adding a sufficient amount of solvent to the catalyst particle mixture in the heavy oil to reduce the heavy oil concentration by at least 40%, thereby removing the mixture from (a) a top phase comprising a portion of the heavy oil and a solvent; (b) separating into two phases of a bottom phase comprising a catalyst oil, a portion of the solvent, a heavy oil concentration lower than an initial heavy oil concentration in the feed stream;
(c) recovering the bottoms phase comprising catalyst particles in a solvent and having a reduced heavy oil concentration.
제54항에 있어서,
단계 (b)와 (c)를 적어도 2회 반복하여 상기 촉매 입자로부터 상기 중질유를 적어도 90% 제거하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 54,
Repeating steps (b) and (c) at least twice to remove at least 90% of the heavy oil from the catalyst particles.
제54항 또는 제55항에 있어서,
용매 중의 촉매 입자를 포함하며 감소된 중질유 농도를 갖는 상기 회수된 저부 상을 여과 어셈블리에 통과시키는 단계를 추가로 포함하되, 상기 여과 어셈블리가 상기 회수된 저부 상으로부터 상기 감소된 중질유 농도의 적어도 90%를 제거하고 상기 회수된 저부 상을
(a) 용매와 제거된 중질유를 포함하는 여액 스트림; 및
(b) 추가로 감소된 중질유 함량을 갖는 촉매 입자와 상기 용매의 일부를 포함하는 보유물 스트림으로 분리하기 위한 복수의 여과 유닛을 가지는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 54 or 55,
Passing the recovered bottom phase comprising catalyst particles in a solvent and having a reduced heavy oil concentration through a filtration assembly, wherein the filtration assembly is at least 90% of the reduced heavy oil concentration from the recovered bottom phase. And remove the recovered bottoms.
(a) a filtrate stream comprising a solvent and heavy oil removed; And
and (b) a plurality of filtration units for separating the catalyst particles having a further reduced heavy oil content into a retentate stream comprising a portion of said solvent.
제56항에 있어서,
상기 여과 어셈블리로부터 상기 여액 스트림을 수집하고 상기 용매로부터 상기 중질유를 분리하는 단계;
상기 보유물 스트림을 수집하는 단계; 및
상기 보유물 스트림으로부터 1 중량% 미만의 중질유와 용매를 함유하는 건조 분말로서 촉매 입자를 회수하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 56, wherein
Collecting the filtrate stream from the filtration assembly and separating the heavy oil from the solvent;
Collecting the retentate stream; And
Recovering catalyst particles from the retentate stream as a dry powder containing less than 1% by weight of heavy oil and a solvent.
용매와 중질유 중의 촉매 미립자를 포함하는 상기 공급물 스트림을 여과 어셈블리에 통과시키는 단계-여기서 상기 여과 어셈블리는 상기 촉매 미립자로부터 상기 중질유의 적어도 90%를 제거하고 상기 공급물 스트림을 (a) 용매와 상기 제거된 중질유를 포함하는 여액 스트림과 (b) 감소된 중질유 함량을 갖는 촉매 미립자와 상기 용매의 일부를 포함하는 보유물 스트림으로 분리하기 위한 복수의 여과 유닛을 가짐-;
상기 여과 어셈블리로부터 상기 여액 스트림을 수집하고 상기 용매로부터 상기 중질유를 분리하는 단계;
상기 보유물 스트림을 수집하는 단계; 및
상기 보유물 스트림으로부터 1 중량% 미만의 중질유와 용매를 함유하는 건조 분말로서 촉매 미립자를 회수하는 단계를 포함하는, 중질유 중의 5-40 중량%의 촉매 미립자를 포함하는 공급물 스트림에서 촉매 미립자로부터 중질유를 분리하는 방법.
Passing the feed stream comprising solvent and catalyst particulates in heavy oil through a filtration assembly, wherein the filtration assembly removes at least 90% of the heavy oil from the catalyst particulates and (a) the solvent and the A plurality of filtration units for separating into a filtrate stream comprising heavy oil removed and (b) a catalyst particulate having a reduced heavy oil content and a retentate stream comprising a portion of said solvent;
Collecting the filtrate stream from the filtration assembly and separating the heavy oil from the solvent;
Collecting the retentate stream; And
Recovering catalyst particulates from the retentate stream as dry powders containing less than 1% by weight heavy oil and solvent, from the catalyst particulates in the feed stream comprising 5-40% by weight catalyst particulates in heavy oil. How to separate.
용매와 중질유 중의 촉매 입자를 포함하는 상기 공급물 스트림을 복수의 여과 유닛을 포함하는 여과 어셈블리에 통과시키는 단계;
상기 여과 유닛의 적어도 하나를 적어도 약 20,000/초의 전단력의 동적 여과로 실시하여 상기 공급물 스트림 중의 상기 중질유의 적어도 90%를 함유하는 여액 스트림과 상기 공급물 스트림 중의 상기 중질유 농도보다 낮은 중질유 농도를 갖는 보유물 스트림을 생성하는 단계를 포함하는, 중질유 중의 5-40 중량%의 촉매 입자를 포함하는 공급물 스트림에서 촉매 입자로부터 중질유를 분리하는 방법.
Passing the feed stream comprising solvent and catalyst particles in heavy oil through a filtration assembly comprising a plurality of filtration units;
At least one of the filtration units is subjected to dynamic filtration of shear force of at least about 20,000 / sec to have a filtrate stream containing at least 90% of the heavy oil in the feed stream and a heavy oil concentration lower than the heavy oil concentration in the feed stream. A process for separating heavy oil from catalyst particles in a feed stream comprising 5-40% by weight of catalyst particles in heavy oil, comprising producing a retentate stream.
용매와 중질유 중의 촉매 입자를 포함하는 상기 공급물 스트림의 혼합물을 여과 침강 어셈블리에 통과시키는 단계를 포함하며,
상기 여과 침강 어셈블리는 평행하게 배열된 복수의 채널을 가지며, 수평면으로부터 적어도 45도의 경사각을 갖는 적어도 하나의 여과막-여기서 상기 막은 상기 공급물 스트림을 (a) 용매와 상기 공급물 스트림 중의 상기 중질유의 적어도 50%를 포함하는 여액 스트림과 (b) 감소된 중질유 함량을 갖는 촉매 입자와 상기 용매의 일부를 포함하는 보유물 스트림으로 분리하기 위해 선택된 평균 세공 크기를 가짐-; 및
상기 보유물 스트림을 수용하기 위한 수용 챔버를 포함하는, 중질유 중의 5-40 중량%의 촉매 입자를 포함하는 공급물 스트림에서 촉매 입자로부터 중질유를 분리하기 위한 방법.
Passing a mixture of said feed stream comprising catalyst particles in a solvent and heavy oil through a filtration settling assembly,
The filtration sedimentation assembly has a plurality of channels arranged in parallel, and at least one filtration membrane having an inclination angle of at least 45 degrees from a horizontal plane, wherein the membrane comprises (a) at least one of the solvent and the heavy oil in the feed stream. Having an average pore size selected for separation into a filtrate stream comprising 50% and (b) a catalyst particle having a reduced heavy oil content and a retentate stream comprising a portion of said solvent; And
A process for separating heavy oil from catalyst particles in a feed stream comprising 5-40% by weight of catalyst particles in heavy oil, comprising a receiving chamber for receiving the retentate stream.
제58항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보유물 스트림은 건조 영역으로 통과되어 상기 중질유와 용매를 휘발시켜 1 중량% 미만의 중질유와 용매를 함유하는 건조 분말로서 상기 촉매 입자를 회수하고,
상기 건조 영역은 간접 발화 킬른, 간접 발화 회전 킬른, 간접 발화 건조기, 간접 발화 회전 건조기, 전기적 가열 킬른, 전기적 가열 회전 킬른, 마이크로파 가열 킬른, 마이크로파 가열 회전 킬른, 감압 건조기, 박막 건조기, 플렉시코커, 유동층 건조기, 샤프트 킬른 건조기, 박막 증발기, 와이핑된 필름 건조기 및 와이핑된 필름 증발기로부터 선택되는 적어도 하나의 건조 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
61. The method of any of claims 58-60,
The retentate stream is passed through a drying zone to volatilize the heavy oil and solvent to recover the catalyst particles as a dry powder containing less than 1% by weight heavy oil and solvent,
The drying zone may include an indirect fired kiln, an indirect fired rotary kiln, an indirect fired dryer, an indirect fired rotary dryer, an electric heating kiln, an electric heating rotary kiln, a microwave heating kiln, a microwave heating rotary kiln, a decompression dryer, a thin film dryer, a flexicoker, a fluidized bed. At least one drying mechanism selected from a dryer, a shaft kiln dryer, a thin film evaporator, a wiped film dryer and a wiped film evaporator.
제58항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 건조 영역이 적어도 2개의 건조 기구를 연속으로 포함하고, 제2 기구가 회전 킬른 건조기인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
62. The method of any of claims 58-61,
And wherein said drying zone comprises at least two drying appliances in series and said second appliance is a rotary kiln dryer.
제58항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서,
분별 칼럼이 상기 여액 스트림에서 상기 용매로부터 상기 중질유를 분리하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
63. The method of any of claims 58-62,
A fractionation column is used for separating the heavy oil from the solvent in the filtrate stream.
촉매 입자와 50 내지 90 중량%의 탄화수소 혼합물을 포함하는 스트림을 제공하는 단계;
촉매 입자와 탄화수소를 포함하는 상기 스트림을 제1 건조 기구 및 제2 건조 기구의 적어도 2개의 건조 기구를 포함하는 건조 영역에 통과시키는 단계-여기서 상기 제2 건조 기구는 상기 촉매 입자로부터 탄화수소의 적어도 90%를 제거하기에 충분히 높은 온도에서 작동됨-;
상기 건조 영역으로부터 상기 촉매를 건조 분말로서 제거하는 단계를 포함하는, 촉매 입자로부터 용매를 포함하는 탄화수소와 중질유를 분리하는 방법.
Providing a stream comprising a catalyst particle and a mixture of 50 to 90 weight percent hydrocarbons;
Passing said stream comprising catalyst particles and hydrocarbons to a drying zone comprising at least two drying devices of a first drying device and a second drying device, wherein said second drying device is adapted to remove at least 90 hydrocarbons from said catalyst particles. Operated at a temperature high enough to remove the%;
Removing the catalyst from the drying zone as a dry powder, the hydrocarbon comprising heavy solvent and heavy oil from the catalyst particles.
제64항에 있어서,
상기 제2 건조 기구가 상기 촉매 입자상에 결합된 표면 활성 탄화수소를 제거하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
65. The method of claim 64,
And wherein said second drying mechanism is used to remove surface active hydrocarbons bound on said catalyst particles.
제65항에 있어서,
상기 촉매 입자상에 결합된 상기 표면 활성 탄화수소가 카복실레이트인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
66. The method of claim 65,
And the surface active hydrocarbon bound to the catalyst particles is a carboxylate.
제66항에 있어서,
상기 제2 건조 기구가 회전 킬른 건조기인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
67. The method of claim 66,
And a second drying mechanism is a rotary kiln dryer.
제67항에 있어서,
상기 회전 킬른 건조기가 700 내지 1200℉의 온도에서 작동되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
68. The method of claim 67,
The rotary kiln dryer is operated at a temperature of 700 to 1200 ° F heavy oil separation method.
제68항에 있어서,
상기 회전 킬른 건조기가 상기 카복실레이트를 휘발시키고 상기 촉매 입자 중의 상기 탄화수소를 0.5 중량% 미만으로 감소시키기에 충분히 높은 온도에서 작동되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 68,
And the rotary kiln dryer is operated at a temperature high enough to volatilize the carboxylate and reduce the hydrocarbon in the catalyst particles to less than 0.5% by weight.
제64항에 있어서,
상기 제1 건조 기구가 간접 발화 킬른, 간접 발화 회전 킬른, 간접 발화 건조기, 간접 발화 회전 건조기, 전기적 가열 킬른, 전기적 가열 회전 킬른, 마이크로파 가열 킬른, 마이크로파 가열 회전 킬른, 감압 건조기, 박막 건조기, 플렉시코커, 유동층 건조기, 샤프트 킬른 건조기, 박막 증발기, 와이핑된 필름 건조기 및 와이핑된 필름 증발기로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
65. The method of claim 64,
The first drying apparatus is an indirect fired kiln, an indirect fired rotary kiln, an indirect fired dryer, an indirect fired rotary dryer, an electric heating kiln, an electric heating rotary kiln, a microwave heating kiln, a microwave heating rotary kiln, a reduced pressure dryer, a thin film dryer, a flexicoker And a fluidized bed dryer, a shaft kiln dryer, a thin film evaporator, a wiped film dryer and a wiped film evaporator.
제64항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 건조 기구가 제1 수직 부문과 제2 수평 부문의 결합된 설계를 갖는 박막 건조기인 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method according to any one of claims 64 to 70,
And the first drying mechanism is a thin film dryer having a combined design of the first vertical section and the second horizontal section.
제10항에 있어서,
상기 수직 부문이 200 내지 450℉의 온도에서 작동하고 상기 수평 부문이 50 내지 100℉의 온도에서 작동하는 것을 특징으로 하는 중질유 분리 방법.
The method of claim 10,
Wherein the vertical section operates at a temperature of 200 to 450 ° F. and the horizontal section operates at a temperature of 50 to 100 ° F. 18.
탄화수소 오일 희석제 중에 촉매 입자를 포함하는 촉매 슬러리를 준비하는 단계-여기서 상기 촉매 입자는 1-20 마이크론 범위의 평균 입자 크기를 가지며, 상기 촉매는 적어도 VIII족 금속으로 증강된 벌크 VIB족 금속 황화물 촉매임-;
상기 중질유 공급원료를 수소함유 기체의 존재 하에 상기 촉매 슬러리와 반응시켜 상기 중질유 공급원료를 개선된 생성물로 전환시키고, 개선된 생성물, 상기 슬러리 촉매, 상기 수소함유 기체 및 미전환 중질유 공급원료의 혼합물을 생성하는 단계;
개선된 생성물, 상기 슬러리 촉매, 상기 수소함유 기체 및 미전환 중질유 공급원료의 혼합물을 분리 영역에 통과시켜, 기체 및 개선된 생성물이 상기 슬러리 촉매 및 상기 중질유 공급원료로부터 분리되는 단계;
여과 어셈블리를 이용하여 상기 슬러리 촉매 중의 상기 촉매 입자로부터 상기 중질유 공급원료를 분리하는 단계-여기서 상기 여과 어셈블리는 상기 촉매 입자로부터 상기 중질유 공급원료의 적어도 90%를 제거하기 위한 복수의 여과 유닛을 가짐-;
상기 촉매를 0.5 중량% 미만의 탄화수소를 갖는 건조 분말로서 회수하는 단계;
상기 회수된 촉매 분말로부터 VIB족 및 VIII족 금속을 회수하는 단계;
촉매 합성 유닛에서 상기 촉매를 제조하는 데 사용하기 위해 상기 VIB족 및 VIII족 금속을 순환시키는 단계를 포함하는, 중질유 공급원료를 개선하여 보다 저비점의 탄화수소 생성물을 생산하는 방법.
Preparing a catalyst slurry comprising catalyst particles in a hydrocarbon oil diluent, wherein the catalyst particles have an average particle size in the range of 1-20 microns and the catalyst is a bulk Group VIB metal sulfide catalyst enhanced with at least Group VIII metals -;
Reacting the heavy oil feedstock with the catalyst slurry in the presence of a hydrogen containing gas to convert the heavy oil feedstock into an improved product, and a mixture of the improved product, the slurry catalyst, the hydrogen containing gas and the unconverted heavy oil feedstock. Generating;
Passing a mixture of the improved product, the slurry catalyst, the hydrogenous gas and the unconverted heavy oil feedstock through a separation zone to separate the gas and the improved product from the slurry catalyst and the heavy oil feedstock;
Separating the heavy oil feedstock from the catalyst particles in the slurry catalyst using a filtration assembly, wherein the filtration assembly has a plurality of filtration units for removing at least 90% of the heavy oil feedstock from the catalyst particles. ;
Recovering the catalyst as a dry powder having less than 0.5% by weight hydrocarbons;
Recovering the Group VIB and Group VIII metals from the recovered catalyst powder;
Circulating the Group VIB and Group VIII metals for use in preparing the catalyst in a catalytic synthesis unit, wherein the heavy oil feedstock is improved to produce a lower boiling hydrocarbon product.
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