게시판 > 질답게시판 > Reforming 공정 및 light end unit 질문입니다

스테파노 Stefano

16-03-25 15:26

교수님께서 (시간에 쫒기다보니) 자세한 설명을 하시지 못하는 것으로 봅니다.

(A1-1) Space Velocity - Residence Time - 생산성

Space Velocity(SV)가 크면 반응기에 체류시간(=1/SV)이 짧아집니다. 이경우 관심사항은 그 짧은 시간에 원하는 반응이 모두 일어났느냐에 달려있습니다. 체류시간이 짧은데도 원하는 반응이 다 일어났다면 문제가 없지만 반응이 덜 일어났다면 미반응물질이 남아있게되어 이를 분리하여 다시 반응기에 투입해야 할 것이므로 그 경우에는 생산성이 떨어집니다.

교수님이 언급하신 "SV가 높아 체류시간이 짧으면 생산성이 많다"는 의미는 동일한 반응전환율과 선택도를 기준으로 했을 때의 이야기입니다. "반응전환율"은 만응물질이 <반응에 참여한 정도>를 말하고 "선택도"는 반응에 참여한 물질이 원하는 물질을 생성한 비율입니다. 이들 조건이 동일한데도 체류시간이 짧다면 진정으로 생산성이 높은 것이지요.

(A1-2) Cracking and Coking

Cracking 반응은 Cracking 반응기에서 "원하는" 반응이고 "Coking"은 반응물 혹은 중간 생성물이 고온에서 변질되어 Coke로 되는 반응이기 때문에 "원하지 않는" 반응입니다. Cracking 반응은 주로 고온에서 열분해되는 반응인데 Coking이 덜 생겨야 반응기를 정지시키지 않고 오랫동안 "Decoking"과정없이 운전할 수가 있기 때문에 생산성이 좋다 즉 성능이 좋다는 뜻입니다.

Coke가 많이 생기는 반응은 촉매수명을 단축시키고 Coking을 위해 자주 반응기로부터 Decoking하기 위하여 반응기 운전을 정지시켜야 합니다.

(A2-1) Hydro-Isomer(Hysomer, UCC)
Feed 물질의 Octane가가 낮은 n-Paraffin들은 Hydro Treating Reactor에서 Iso-Paraffin으로 전환해 줌으로써 Octane가를 높여줄 수 있습니다. 온도를 높이는 것은 반응속도를 높이기 위함이고 SV를 줄이는 것은 체류시간을 늘여 전환율을 높이기 위함이며 반응기(수소)압력을 높이는 것도 반응속도를 높이기 위함입니다. 반응온도가 높게 체류시간이 길어지면 촉매 표면에 Carbon이 누적되는 경향이 커져 촉매재생을 자주해 주어야 하는 문제가 대두됩니다.

(A2-2) <압력이 낮아지면 수소 : 하이드로카본 ratio를 줄여준다>
이 뜻은 수소압력을 낮추면 수소첨가반응이 줄어들 H/C Ratio가 줄어든다는 것을 언급한 것으로 보입니다.
(과연 그런지 재 확인해 보도록 하세요.)

(A3) Gasoline 성분에 Benzene 함량이 많으면 Octane가는 높아질 지라도 불완전연소로 매연문제가 발생하기 때문에 C6, cy-C6등을 넣어준다는 것이겠지요. cy-C6의 경우에는 옥탄가가 83정도인데 n-C6인 경우 25정도 밖에 되지 않기 때문에 n-C6를 Hydro-Isomer에서 처리하여 iso-C6 (옥탄가 75~100)정도로 만들어 투입하거나 Benzene(옥탄가100)이 약간 포함된 C6를 섞어준다는 뜻으로 보입니다. (별건 아니지만 이또한 정유공장의 기밀사항이라 교수님도 얼버무렸을 가능성도 있습니다.)

Octane가를 높이는 가장 좋은 방법은 n-Paraffin 성분들을 Catalytic Hydro-Isomer로 iso-Paraffine들로 전환해주거나 이들 혹은 고옥탄가 물질을 분리해서 섞어주면 될 것입니다. 고옥탄물질로 방향족탄화수소(벤젠-톨루엔 등)이 섞이게 되면 앞선 설명대로 그을음 생성이 늘어나는데 과연...출발물질 Feed 물질이 구체적으로 무엇인지 궁금합니다.

(A4) Gasoline중 방향족 성분을 분리하는 방버은 "Sulfolane 추출공정(UOP)" 을 이용하는 것입니다. 이에 대한 자세한 사항은 인터넷에서 " " 키워드로 찾아보고 이해되지 않는 부분을 질문해 주세요.

교수님께서 (시간에 쫒기다보니) 자세한 설명을 하시지 못하는 것으로 봅니다.

(A1-1) Space Velocity - Residence Time - 생산성

Space Velocity(SV)가 크면 반응기에 체류시간(=1/SV)이 짧아집니다.  이경우 관심사항은 그 짧은 시간에 원하는 반응이 모두 일어났느냐에 달려있습니다.  체류시간이 짧은데도 원하는 반응이 다 일어났다면 문제가 없지만 반응이 덜 일어났다면 미반응물질이 남아있게되어 이를 분리하여 다시 반응기에 투입해야 할 것이므로 그 경우에는 생산성이 떨어집니다.

교수님이 언급하신 "SV가 높아 체류시간이 짧으면 생산성이 많다"는 의미는 동일한 반응전환율과 선택도를 기준으로 했을 때의 이야기입니다.   "반응전환율"은 만응물질이 <반응에 참여한 정도>를 말하고 "선택도"는 반응에 참여한 물질이 원하는 물질을 생성한 비율입니다.  이들 조건이 동일한데도 체류시간이 짧다면 진정으로 생산성이 높은 것이지요.

(A1-2) Cracking and Coking

Cracking 반응은 Cracking 반응기에서 "원하는" 반응이고  "Coking"은 반응물 혹은 중간 생성물이 고온에서 변질되어 Coke로 되는 반응이기 때문에 "원하지 않는" 반응입니다.  Cracking 반응은 주로 고온에서 열분해되는 반응인데 Coking이 덜 생겨야 반응기를 정지시키지 않고 오랫동안 "Decoking"과정없이 운전할 수가 있기 때문에 생산성이 좋다 즉 성능이 좋다는 뜻입니다.

Coke가 많이 생기는 반응은 촉매수명을 단축시키고 Coking을 위해 자주 반응기로부터 Decoking하기 위하여 반응기 운전을 정지시켜야 합니다.

(A2-1) Hydro-Isomer(Hysomer, UCC)
Feed 물질의 Octane가가 낮은 n-Paraffin들은 Hydro Treating Reactor에서 Iso-Paraffin으로 전환해 줌으로써 Octane가를 높여줄 수 있습니다.  온도를 높이는 것은 반응속도를 높이기 위함이고 SV를 줄이는 것은 체류시간을 늘여 전환율을 높이기 위함이며 반응기(수소)압력을 높이는 것도 반응속도를 높이기 위함입니다.   반응온도가 높게 체류시간이 길어지면  촉매 표면에 Carbon이 누적되는 경향이 커져 촉매재생을 자주해 주어야 하는 문제가 대두됩니다.

(A2-2) <압력이 낮아지면 수소 : 하이드로카본 ratio를 줄여준다> 
이 뜻은 수소압력을 낮추면 수소첨가반응이 줄어들 H/C Ratio가 줄어든다는 것을 언급한 것으로 보입니다.
(과연 그런지 재 확인해 보도록 하세요.)

(A3) Gasoline 성분에 Benzene 함량이 많으면 Octane가는 높아질 지라도 불완전연소로 매연문제가 발생하기 때문에 C6, cy-C6등을 넣어준다는 것이겠지요.  cy-C6의 경우에는 옥탄가가 83정도인데 n-C6인 경우 25정도 밖에 되지 않기 때문에 n-C6를 Hydro-Isomer에서 처리하여 iso-C6 (옥탄가 75~100)정도로 만들어 투입하거나 Benzene(옥탄가100)이 약간 포함된 C6를 섞어준다는 뜻으로 보입니다.   (별건 아니지만 이또한 정유공장의 기밀사항이라 교수님도 얼버무렸을 가능성도 있습니다.)

Octane가를 높이는 가장 좋은 방법은 n-Paraffin 성분들을 Catalytic Hydro-Isomer로 iso-Paraffine들로 전환해주거나 이들 혹은 고옥탄가 물질을 분리해서 섞어주면 될 것입니다.  고옥탄물질로 방향족탄화수소(벤젠-톨루엔 등)이 섞이게 되면 앞선 설명대로 그을음 생성이 늘어나는데 과연...출발물질 Feed 물질이 구체적으로 무엇인지 궁금합니다.

(A4) Gasoline중 방향족 성분을 분리하는 방버은 "Sulfolane 추출공정(UOP)" 을 이용하는 것입니다.  이에 대한 자세한 사항은 인터넷에서 " " 키워드로 찾아보고 이해되지 않는 부분을 질문해 주세요.

龍鳳 yongbong

16-03-30 17:27

조금 부연 설명을 해 보겠습니다.

1) Space Velocity는 스테파노님께서 설명을 해 주셨으므로 Pass

2) "압력이 낮아지면 수소 : 하이드로카본 ratio를 줄여준다고하셧는데 무슨말인지 모르겠어요"
전체적으로 질문의 배경이 되는 프로세스는 Catalytic Reforming으로 통상 CCR로 불리는 프로세스인것으로 보여집니다.
CCR에서 압력이 낮아지면 반응이 Aromatic이 많이 생성되는 방향으로 진행되어서 수율이 올라갑니다. 이 반응은 수소가 생성되는 반응으로 수소 분압이 높으면 오히려 수율이 안 좋아지므로 적당히 수소 분압을 줄여준다는 의미일 것 같습니다.
다만 실제 CCR에서는 Recycle Gas의 양이나 수소 분압을 줄이기 위한 Control은 별도로 없어서, 이 부분은 명확히 답변이 되지는 않을 것 같습니다.

3) "가끔은 gasoline에 끓는점을 올려서 C6에 해당하는 헥세인, 싸이클로헥세인,벤젠까지 분리를해서 넣어준다고합니다."
Reactor Effluent는 Stabilizer에서 Light한 성분을 제거하게 되는데, C6를 제거하고 싶으면 Stabilizer온도를 올려서 운전한다는 의미인 듯 합니다. 특히 벤젠의 경우 독성이 있어서 Gasoline내의 함량을 규제하니까요.

근데 Stabilizer Overhead Product는 통상 LPG로 취급하는데, 여기에 C5~C6가 섞여 들어가게 하려면 별도의 Column을 추가 해야하는 문제는 있을 것 같네요.