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KR20240114174A - A Method for reducing fouling in a device - Google Patents

A Method for reducing fouling in a device Download PDF

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Publication number
KR20240114174A
KR20240114174A KR1020230006268A KR20230006268A KR20240114174A KR 20240114174 A KR20240114174 A KR 20240114174A KR 1020230006268 A KR1020230006268 A KR 1020230006268A KR 20230006268 A KR20230006268 A KR 20230006268A KR 20240114174 A KR20240114174 A KR 20240114174A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
present disclosure
feedstock
fouling
passivation
dispersant
Prior art date
Application number
KR1020230006268A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김주연
남지수
이민회
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
에스케이에너지 주식회사
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Publication date
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Priority to KR1020230006268A priority Critical patent/KR20240114174A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G75/00Inhibiting corrosion or fouling in apparatus for treatment or conversion of hydrocarbon oils, in general
    • C10G75/02Inhibiting corrosion or fouling in apparatus for treatment or conversion of hydrocarbon oils, in general by addition of corrosion inhibitors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers

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Abstract

본 개시는 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법으로서, a) 공급원료 공급과 함께, 장치 내로 부동화 첨가제(passivation additive)를 주입하는 단계; 및 b) 공급원료 공급과 함께, 상기 장치 내로 분산제를 주입하는 단계를 포함하는, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법을 제공한다.The present disclosure provides a method for reducing fouling in a device, comprising the steps of: a) injecting a passivation additive into the device along with feedstock supply; and b) injecting a dispersant into the device in conjunction with the feedstock supply.

Description

장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법{A Method for reducing fouling in a device}{A Method for reducing fouling in a device}

본 개시는 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석유화학 공정에서 사용되는 열교환기와 같은 장치 내부에서 발생하는 파울링을 저감 및/또는 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for reducing fouling within a device, and more specifically, to a method for reducing and/or preventing fouling occurring inside a device such as a heat exchanger used in a petrochemical process.

석유화학공정에 사용되는 장치에 있어서, 석유 공급원료가 통과하는 상기 장치의 내부에 파울링이 발생한다. 이러한 파울링은 석유 공급원료 내에 포함된 아스팔텐, 무기 철 등에 의해 발생하는 것으로 알려져 있으나, 본 개시에서의 파울링의 발생 원인은 이에 제한되지는 않는다. 특히 열교환기와 같은 고온의 장치에서 석유 공급원료는 열교환을 통해 승온되는데, 공급원료의 온도가 높아질수록 장치 내부 표면에 파울링이 발생할 가능성이 증가한다. 이러한 파울링은 열저항을 증가시켜, 열교환기에서 석유 공급원료로의 열전달 효율을 감소시키는 문제점을 야기한다.In equipment used in petrochemical processes, fouling occurs inside the equipment through which petroleum feedstock passes. It is known that such fouling is caused by asphaltenes, inorganic iron, etc. contained in petroleum feedstock, but the cause of fouling in the present disclosure is not limited thereto. In particular, in high-temperature devices such as heat exchangers, the temperature of the petroleum feedstock is raised through heat exchange. As the temperature of the feedstock increases, the possibility of fouling occurring on the internal surface of the device increases. This fouling increases thermal resistance, causing a problem of reducing heat transfer efficiency from the heat exchanger to the petroleum feedstock.

석유화학공정에서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 장치 내 파울링을 저감시키거나, 또는 파울링 발생을 방지하기 위한 노력이 존재한다. 대표적인 방안으로, 석유 공급원료의 공급과 함께 장치 내부로 첨가제를 주입하는 방법이 알려져있다. In order to solve the above problems in petrochemical processes, efforts are being made to reduce fouling within the equipment or prevent fouling from occurring. As a representative method, a method of injecting additives into the device along with the supply of petroleum feedstock is known.

첨가제의 예로서, 분산제가 있다. 상기 분산제는 석유 공급원료 내부의 파울링의 원인이 되는 물질을 분산시켜, 상기 물질이 장치 내부 표면에 침착되는 것을 방지함으로써 파울링을 억제한다.Examples of additives include dispersants. The dispersant suppresses fouling by dispersing substances that cause fouling within the petroleum feedstock and preventing the substances from being deposited on the internal surface of the device.

USUS 2015-0232362 2015-0232362 A1A1 USUS 2016-0060552 2016-0060552 A1A1

본 개시는 석유화학공정에서 사용되는 장치 내 파울링을 보다 더 효율적으로 저감 및/또는 방지하기 위한 새로운 방법을 제공하는데 관심을 둔다. The present disclosure is concerned with providing a new method for more efficiently reducing and/or preventing fouling in equipment used in petrochemical processes.

본 개시의 일 관점은 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법이며, 상기 방법은 a) 공급원료 공급과 함께, 장치 내로 부동화 첨가제를 주입하는 단계; 및 b) 공급원료 공급과 함께, 상기 장치 내로 분산제를 주입하는 단계를 포함한다.One aspect of the present disclosure is a method for reducing fouling in a device, comprising the steps of a) injecting a passivation additive into the device along with feeding feedstock; and b) injecting a dispersant into the device in conjunction with feeding the feedstock.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 장치는 열교환기, 로(furnace), 증류탑, 보일러, 또는 탈염기(desalter)를 포함한다.According to one embodiment of the present disclosure, the device includes a heat exchanger, furnace, distillation column, boiler, or desalter.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 a) 및 b) 단계는 순차적으로 수행되며, 상기 b) 단계가 수행되는 동안, a) 단계는 수행되지 않는다.According to one embodiment of the present disclosure, steps a) and b) are performed sequentially, and while step b) is performed, step a) is not performed.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 공급원료는 0 초과 내지 20 wt%의 아스팔텐을 포함한다.According to one embodiment of the present disclosure, the feedstock comprises greater than 0 to 20 wt% asphaltenes.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 공급원료는 원유, 상압잔사유, 중질유, 감압잔사유, 또는 이들의 조합을 포함한다.According to one embodiment of the present disclosure, the feedstock includes crude oil, atmospheric residue, heavy oil, vacuum residue, or a combination thereof.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 부동화 첨가제는 인산염계 부동화 첨가제이다.According to one embodiment of the present disclosure, the passivation additive is a phosphate-based passivation additive.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 방법을 실시한 장치의 열 효율은 a) 및 b) 단계를 모두 실시하지 않은 장치의 열 효율에 비해 적어도 70% 더 향상된다.According to one embodiment of the present disclosure, the thermal efficiency of a device subjected to the method is improved by at least 70% compared to the thermal efficiency of a device in which neither steps a) nor b) are performed.

본 개시의 방법을 통해, 장치 내 파울링을 저감할 수 있고, 그 결과 장치의 열전달 효율을 높게 유지할 수 있는 이점이 있다.Through the method of the present disclosure, fouling within the device can be reduced, and as a result, there is an advantage in maintaining high heat transfer efficiency of the device.

도 1은 본 개시의 일 실험예에서 사용된 실험 장비에 대한 개략적인 모식도이며;
도 2는 본 개시의 일 실험예의 결과를 나타낸 시간 대 델타 T의 그래프이다.
1 is a schematic diagram of experimental equipment used in an experimental example of the present disclosure;
Figure 2 is a graph of delta T versus time showing the results of an experimental example of the present disclosure.

본 개시의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이나, 본 개시가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. The objectives, specific advantages and novel features of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings, but the present disclosure is not necessarily limited thereto. Additionally, in describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present disclosure, the detailed description will be omitted.

본 개시는 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 a) 공급원료 공급과 함께, 장치 내로 부동화 첨가제를 주입하는 단계; 및 b) 공급원료 공급과 함께, 상기 장치 내로 분산제를 주입하는 단계를 포함한다.The present disclosure provides a method for reducing fouling in a device. The method includes the steps of a) injecting a passivation additive into the device along with feeding the feedstock; and b) injecting a dispersant into the device in conjunction with feeding the feedstock.

파울링이란 일반적으로 '경계면에 퇴적되는 바람직하지 않은 고체 퇴적물'로 정의될 수 있다. 본 개시에 있어서 파울링이란, 보다 바람직하게는, 석유 정제 공정에서 사용되는 장치 내부 표면에 침착(deposit)되는 침착물을 의미한다.Fouling can generally be defined as 'undesirable solid deposits deposited at an interface'. In the present disclosure, fouling more preferably refers to deposits deposited on the internal surfaces of equipment used in a petroleum refining process.

본 개시에 있어서, 상기 장치는 석유화학공정에서 사용되는 장치일 수 있다. 엄밀하게는, 본 개시에 있어서, 상기 장치는 석유화학공정에서 사용되는 장치 중 장치 내부를 통과하는 공급원료에 의해 파울링이 발생할 가능성이 있는 장치라면 특별히 제한되지 않는다. 본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 장치는 열교환기, 로(furnace), 증류탑, 보일러, 또는 탈염기(desalter)를 포함할 수 있다.In the present disclosure, the device may be a device used in a petrochemical process. Strictly speaking, in the present disclosure, the device is not particularly limited as long as it is a device used in a petrochemical process that is likely to cause fouling due to feedstock passing through the device. According to one embodiment of the present disclosure, the device may include a heat exchanger, a furnace, a distillation column, a boiler, or a desalter.

파울링의 주원인은 아스팔텐이다. 이에, 본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 공급원료는 공급원료 전체 중량을 기준으로 0 초과 내지 약 20 wt%의 아스팔텐을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 공급원료는 약 0.1 내지 약 10 wt%의 아스팔텐을 포함할 수 있다. 본 개시의 공급원료는 석유화학공정에서 사용되는 오일이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 상기 공급원료는 상술한 장치들에 공급되는 오일일 수 있다. 예컨대, 상기 공급원료는 원유, 상압잔사유, 중질유, 감압잔사유, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The main cause of fouling is asphaltene. Therefore, according to one embodiment of the present disclosure, the feedstock may include greater than 0 to about 20 wt% of asphaltene based on the total weight of the feedstock. Preferably, the feedstock may include about 0.1 to about 10 wt% asphaltenes. The feedstock of the present disclosure is not particularly limited as long as it is oil used in petrochemical processes. In particular, the feedstock may be oil supplied to the devices described above. For example, the feedstock may include crude oil, atmospheric residue, heavy oil, vacuum residue, or a combination thereof.

일반적으로 장치 내부 표면의 초기 부식은 공급원료 내 황 화합물에 의한 황화에 의해 상기 표면 상에 황화철 화합물이 생성됨으로써 발생한다. 황화철 화합물은 끈적거리는(sticky) 특성을 가져, 아스팔텐과 같은 파울링 유발 물질의 장치 내부 표면 상의 침착을 촉진한다. Typically, initial corrosion of device internal surfaces occurs due to sulfurization by sulfur compounds in the feedstock, producing iron sulfide compounds on the surfaces. Iron sulfide compounds have sticky properties, which promotes the deposition of fouling-causing substances, such as asphaltenes, on the device's internal surfaces.

본 개시의 장치 내 파울링을 저감시키는 방법은 먼저, 공급원료 공급과 함께, 장치 내로 부동화 첨가제를 주입하는 단계를 포함한다. 부동화 첨가제는 공급원료와 동시에 장치 내로 주입되며, 장치 내부 금속 표면에서 산화 반응을 통해 층을 형성한다. 본 개시에서 상기 층은 부동화 층(passivation layer)으로 지칭된다. 본 개시에 있어서, '부동화 첨가제'는 '피막 형성제', 또는 '부식 억제제'와 상호 교환적으로 사용 가능하고, '부동화 층'은 '코팅' 또는 '피막'과 상호 교환적으로 사용 가능하다. 상기 부동화 층은 공급원료 내 파울링 유발 물질이 장치 내부 표면과 직접적으로 접촉하는 것을 차단하여, 파울링 유발 물질이 장치 내부 표면에 침착되는 것을 차단한다. 이는 결과적으로 파울링의 발생을 지연시킬 수 있다.The method of reducing fouling in a device of the present disclosure includes first injecting a passivation additive into the device along with supply of feedstock. The passivation additive is injected into the device at the same time as the feedstock and forms a layer through an oxidation reaction on the metal surfaces inside the device. In this disclosure, this layer is referred to as a passivation layer. In the present disclosure, 'passivation additive' can be used interchangeably with 'film former' or 'corrosion inhibitor', and 'passivation layer' can be used interchangeably with 'coating' or 'film'. . The passivation layer blocks fouling-causing substances in the feedstock from direct contact with the device's internal surfaces, thereby preventing fouling-causing substances from being deposited on the device's internal surfaces. This can ultimately delay the occurrence of fouling.

다만, 부동화 첨가제를 이용하여 파울링 발생을 지연시키기 위해서는, 부동화 첨가제를 공급원료와 함께 지속적으로 공급해야 한다. 후술하는 바와 같이, 현재 부동화 첨가제로 인삼염계 부동화 첨가제가 사용되는 것이 일반적이다. 고농도의 인산염의 지속적인 공급은 다운스트림의 촉매 및 생성되는 제품의 품질에 악영향을 미칠 수 있어 바람직하지 않다. However, in order to delay the occurrence of fouling using a passivation additive, the passivation additive must be continuously supplied along with the feedstock. As will be described later, phosphorus salt-based passivation additives are currently commonly used as passivation additives. Continuous supply of high concentrations of phosphate is undesirable as it may adversely affect the quality of the downstream catalyst and the resulting product.

이에, 본 개시에 있어서, 부동화 첨가제를 장치 내로 주입하는 단계는 공정 초기에 상대적으로 짧은 시간 동안만 수행되는 것을 특징으로 한다. Accordingly, in the present disclosure, the step of injecting the passivation additive into the device is characterized in that it is performed only for a relatively short time at the beginning of the process.

본 개시에 있어서, 상기 부동화 첨가제 주입 단계는 공급원료 공급 시작과 동시에 수행될 수 있다. 이 경우, 부동화 첨가제는 미리 공급원료에 혼합되어 공급원료 및 부동화 첨가제의 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물이 장치 내로 공급될 수 있다. 또는 공급원료 및 부동화 첨가제는 각각 별개의 유입구를 통해 장치로 공급될 수 있다.In the present disclosure, the passivation additive injection step may be performed simultaneously with the start of supply of the feedstock. In this case, the passivation additive may be previously mixed into the feedstock to form a mixture of feedstock and passivation additive, which may be fed into the device. Alternatively, the feedstock and passivation additive may each be supplied to the device through separate inlets.

부동화 첨가제를 장치 내로 주입하는 단계는 공정 초기에 반응기 내부 금속 전체 표면 상에 부동화 층이 형성되기에 충분한 시간 동안 수행될 수 있다. 본 개시의 일 구현예에 따르면, 부동화 첨가제를 장치 내로 주입하는 단계는 약 12 시간 내지 약 100 시간 동안 수행될 수 있다. 바람직하게는 상기 단계는 약 18 시간 내지 약 84 시간, 보다 바람직하게는 약 24 시간 내지 약 72 시간 동안 수행될 수 있다.The step of injecting the passivation additive into the device may be performed early in the process for a sufficient time to form a passivation layer on the entire surface of the metal inside the reactor. According to one embodiment of the present disclosure, the step of injecting the passivation additive into the device may be performed for about 12 hours to about 100 hours. Preferably, this step may be performed for about 18 hours to about 84 hours, more preferably for about 24 hours to about 72 hours.

부동화 첨가제는 공정 초기에 고농도로 주입될 수 있다. 본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 부동화 첨가제의 농도는 공급원료의 부피에 대하여 약 10 내지 약 2000 ppm일 수 있다. 바람직하게는 상기 농도는 약 20 내지 약 1500 ppm, 보다 바람직하게는 약 30 내지 약 1000 ppm일 수 있다. 부동화 첨가제의 농도가 상기 범위보다 낮은 경우, 충분한 부동화 층이 형성되지 않는다는 문제가 발생할 수 있다. 반면, 부동화 첨가제의 농도가 상기 범위를 초과하는 경우, 다운스트림 공정의 촉매 및 수득되는 제품에 부정적인 영향을 미치는 문제가 발생할 수 있다. 본 개시에 있어서, 부동화 첨가제의 종류는 석유화학공정에서 파울링을 저감하기 위해 사용가능한 부동화 첨가제라면 특별히 제한되지 않는다. 본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 부동화 첨가제는 인산염계 부동화 첨가제일 수 있다.Passivation additives can be injected in high concentrations early in the process. In one embodiment of the present disclosure, the concentration of the passivation additive may be about 10 to about 2000 ppm based on the volume of the feedstock. Preferably, the concentration may be about 20 to about 1500 ppm, more preferably about 30 to about 1000 ppm. If the concentration of the passivation additive is lower than the above range, a problem may occur in that a sufficient passivation layer is not formed. On the other hand, if the concentration of the passivation additive exceeds the above range, problems may arise that negatively affect the catalyst in the downstream process and the resulting product. In the present disclosure, the type of passivation additive is not particularly limited as long as it is a passivation additive that can be used to reduce fouling in a petrochemical process. In one embodiment of the present disclosure, the passivation additive may be a phosphate-based passivation additive.

본 개시의 방법은, 장치 내로 분산제를 주입하는 단계를 포함한다. 분산제는 공급원료 내에 존재하는 파울링 유발 물질을 분산시켜 파울링 유발 물질 간의 응집 및 장치 내부 표면으로의 침착을 방지한다. 그러나 분산제의 단독 사용은 장치 내부 표면의 초기 부식으로 인한 파울링 발생을 방지하지 못한다는 문제점을 갖는다.The method of the present disclosure includes the step of injecting a dispersant into the device. The dispersing agent disperses fouling-causing substances present in the feedstock and prevents agglomeration between fouling-causing substances and deposition on the internal surface of the device. However, the sole use of a dispersant has the problem of not preventing fouling due to initial corrosion of the internal surface of the device.

이에, 본 개시의 방법은 부동화 첨가제 주입 단계 이후에 분산제를 주입하는 방식을 채택하고 있다. 본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 분산제 주입 단계는 공급원료의 공급과 함께 수행될 수 있다. 이 경우, 분산제는 미리 공급원료와 혼합되어 공급원료 및 분산제의 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물이 장치 내로 공급될 수 있다. 또는, 공급원료 및 분산제는 각각 별개의 유입구를 통해 장치로 공급될 수 있다.Accordingly, the method of the present disclosure adopts a method of injecting a dispersant after the passivation additive injection step. According to one embodiment of the present disclosure, the dispersant injection step may be performed together with the supply of feedstock. In this case, the dispersant may be previously mixed with the feedstock to form a mixture of feedstock and dispersant, and the mixture may be fed into the device. Alternatively, the feedstock and dispersant may each be supplied to the device through separate inlets.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 부동화 첨가제 주입 단계 및 분산제 첨가 단계는 순차적으로 수행되며, 상기 분산제 첨가 단계가 수행되는 동안, 부동화 첨가제 주입 단계는 수행되지 않는다.According to one embodiment of the present disclosure, the passivation additive injection step and the dispersant addition step are performed sequentially, and while the dispersant addition step is performed, the passivation additive injection step is not performed.

일반적으로 부동화 첨가제의 가격은 분산제보다 고가에 형성되어 있다. 본 개시의 방법은 공정 초기에만 공급원료와 함께 부동화 첨가제를 주입하고, 그 뒤 분산제만을 공급원료와 함께 주입함으로써, 부동화 첨가제 및 분산제 각각을 단독으로 사용하는 공정에 비해 더 우수한 파울링 저감 효과를 기대할 수 있다. 또한, 부동화 첨가제를 지속적으로 사용하는 공정이 갖는 문제점을 회피할 수 있으며, 비용 측면에서도 더 유리하다.In general, the price of passivation additives is higher than that of dispersants. In the method of the present disclosure, the passivation additive is injected together with the feedstock only at the beginning of the process, and then only the dispersant is injected together with the feedstock, and thus a better fouling reduction effect is expected to be achieved compared to the process of using the passivation additive and the dispersant alone. You can. In addition, the problems associated with the process of continuously using a passivation additive can be avoided, and it is also more advantageous in terms of cost.

본 개시에 있어서, 분산제의 종류는 석유화학공정에서 파울링을 저감하기 위한 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 분산제는 아스팔텐 분산제일 수 있다. 예시적으로 아스팔텐 분산제로서, 폴리이소부틸렌(polyisobutylene, PIB)계 분산제가 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present disclosure, the type of dispersant is not particularly limited as long as it is used to reduce fouling in a petrochemical process. In one embodiment of the present disclosure, the dispersant may be an asphaltene dispersant. As an exemplary asphaltene dispersant, a polyisobutylene (PIB)-based dispersant may be used, but is not limited thereto.

본 개시의 일 구현예에 있어서, 상기 분산제의 농도는 공급원료의 부피에 대하여 약 5 내지 50 ppm일 수 있다. 바람직하게는 상기 농도는 약 5 내지 30 ppm, 보다 바람직하게는 약 10 내지 20 ppm일 수 있다. 공급원료 내 파울링 유발 물질의 종류 및 함량에 따라, 상기 범위를 벗어나는 농도로 분산제가 사용될 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the concentration of the dispersant may be about 5 to 50 ppm based on the volume of the feedstock. Preferably, the concentration may be about 5 to 30 ppm, more preferably about 10 to 20 ppm. Depending on the type and content of fouling-causing substances in the feedstock, the dispersant may be used at a concentration outside the above range.

본 개시의 파울링 저감 방법을 이용함으로써, 부동화 첨가제 단독으로 사용하는 것과 달리, 부동화 첨가제를 지속적으로 주입하지 않아도 되어 경제적 관점에서 이점이 있다. 또, 본 개시의 파울링 저감 방법을 이용함으로써, 분산제 단독으로 사용하는 것과 달리, 초기 표면 부식으로 인한 장치 내부의 파울링 형성의 문제도 해결할 수 있다는 이점이 있다. 궁극적으로 본 개시의 방법을 이용함으로써, 파울링 발생을 효율적으로 제어하여, 우수한 열전달 효율을 유지하는 것이 가능하다.By using the fouling reduction method of the present disclosure, unlike using the passivation additive alone, there is no need to continuously inject the passivation additive, which is advantageous from an economic perspective. In addition, by using the fouling reduction method of the present disclosure, unlike using the dispersant alone, there is an advantage that the problem of fouling formation inside the device due to initial surface corrosion can be solved. Ultimately, by using the method of the present disclosure, it is possible to efficiently control the occurrence of fouling and maintain excellent heat transfer efficiency.

본 개시의 일 구현예에 따르면, 본 개시의 방법을 실시하는 경우, 장치의 열 효율은 부동화 첨가제 및 분산제를 모두 주입하지 않은 장치의 열 효율에 비해 적어도 70% 더 향상될 수 있다. 바람직하게는 본 개시의 방법을 실시한 장치의 열 효율은 그렇지 않은 장치에 비해 적어도 80%, 보다 바람직하게는 적어도 90%, 더욱 바람직하게는 약 90 내지 95% 더 향상될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, when the method of the present disclosure is implemented, the thermal efficiency of the device can be improved by at least 70% compared to the thermal efficiency of the device without injection of both the passivation additive and the dispersant. Preferably, the thermal efficiency of a device using the method of the present disclosure can be improved by at least 80%, more preferably at least 90%, and even more preferably about 90 to 95% compared to a device that does not perform the method of the present disclosure.

이하, 본 개시의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 개시를 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present disclosure. However, the following examples are provided only to facilitate easier understanding of the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto.

실시예Example

도 1에 도시된 바와 같이 실험 장치를 설계하였다. 도 1을 참조하면, 저장소 에 존재하는 피드는 유입구를 통해 유입되어 가열된 로드를 포함하는 열교환기를 통과하여 유출구를 통해 배출된다. 유출구를 통해 배출된 유체는 다시 저장소에 저장된다. 열교환기의 유입구 및 유출구에서의 유체의 온도가 측정되었다. 여기서 가열된 로드의 온도는 약 400℃로 유지되도록 설정하였다. 피드는 약 1.0 ml/min의 속도로 유입되었다. 피드는 오일을 포함했다. 오일의 API 비중은 약 30 °API였고, 오일 내 아스팔텐 함량은 약 3 wt%였다.The experimental apparatus was designed as shown in Figure 1. Referring to Figure 1, the feed present in the reservoir flows in through an inlet, passes through a heat exchanger including a heated rod, and is discharged through an outlet. The fluid discharged through the outlet is stored back in the reservoir. The temperature of the fluid at the inlet and outlet of the heat exchanger was measured. Here, the temperature of the heated rod was set to be maintained at approximately 400°C. The feed was introduced at a rate of approximately 1.0 ml/min. The feed contained oil. The API specific gravity of the oil was about 30 °API, and the asphaltene content in the oil was about 3 wt%.

실험예 1Experimental Example 1

분산제 및 부동화 첨가제 없이, 오일만을 상기 열교환기에 통과시켰다(도 1에 미도시). 시간 경과에 따른 유출구에서의 유체의 온도를 측정하였다. 그 결과를 도 2에 시간 대 델타 T의 그래프로 나타내었다. 여기서 델타 T는 특정 시간에서의 유출구 유체의 온도 - 초기 유출구 유체의 온도(Ttime - T0)를 의미한다.Only oil was passed through the heat exchanger, without dispersants and passivation additives (not shown in Figure 1). The temperature of the fluid at the outlet was measured over time. The results are shown as a graph of delta T versus time in Figure 2. Here, delta T means the temperature of the outlet fluid at a specific time minus the temperature of the initial outlet fluid (T time - T 0 ).

실험예 2Experimental Example 2

오일 및 부동화 첨가제(오일 부피 대비 약 400 ppm)를 포함하는 피드 1을 상기 열교환기에 통과시켰고, 이외에는 실험예 1과 동일한 방식으로 실험하였다. 그 결과를 도 2에 도시하였다. 부동화 첨가제로는 Suez社 Thermoflo 7R29 제품이 사용되었다. Feed 1 containing oil and a passivation additive (about 400 ppm relative to the oil volume) was passed through the heat exchanger, and other than that, the experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Figure 2. Suez's Thermoflo 7R29 product was used as a passivation additive.

실험예 3Experimental Example 3

오일 및 아스팔텐 분산제(오일 부피 대비 약 160 ppm)를 포함하는 피드 2를 상기 열교환기에 통과시켰고, 이외에는 실험 예 1과 동일한 방식으로 실험하였다. 그 결과를 도 2에 도시하였다. 아스팔텐 분산제로는 Suez社 Thermoflo 7049 제품이 사용되었다.Feed 2 containing oil and asphaltene dispersant (approximately 160 ppm relative to oil volume) was passed through the heat exchanger, and other than that, the experiment was performed in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Figure 2. Suez's Thermoflo 7049 product was used as an asphaltene dispersant.

실험예 4Experimental Example 4

오일 및 부동화 첨가제를 포함하는 피드 1을 약 120분간 열교환기에 통과시킨 후, 피드 2를 상기 열교환기에 통과시켰다. 이후 실험예 1과 동일하게 실험을 진행하였다. 그 결과를 도 2에 도시하였다. 실험예 4의 결과는 피드 2가 처음 열교환기에 공급되는 시점을 0 min으로 하여 도 2에 도시되었다.Feed 1 containing oil and passivation additive was passed through a heat exchanger for about 120 minutes, and then feed 2 was passed through the heat exchanger. Afterwards, the experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Figure 2. The results of Experimental Example 4 are shown in FIG. 2 with 0 min being the time when feed 2 is first supplied to the heat exchanger.

도 2를 참조하면, 시간이 경과함에 따라 초기 유출구에서 배출된 유체의 온도와의 온도 차이가 증가하는 경향이 있음을 알 수 있다. 이는 파울링 발생으로 인해 열교환기의 열저항이 증가하여, 열전도 효율이 감소된 결과인 것으로 예상된다. 본 개시의 방법을 이용한 실험예 4의 경우, 상당 시간 경과 후에도 상기 델타 T 값의 절대값을 1℃ 이하로 달성하는 것이 가능하였는바, 우수한 파울링 저감 효과를 달성할 수 있는 것으로 확인된다.Referring to Figure 2, it can be seen that the temperature difference with the temperature of the fluid discharged from the initial outlet tends to increase as time passes. This is expected to be the result of increased thermal resistance of the heat exchanger due to fouling and reduced heat conduction efficiency. In the case of Experimental Example 4 using the method of the present disclosure, it was possible to achieve the absolute value of the Delta T value below 1°C even after a considerable period of time, confirming that an excellent fouling reduction effect can be achieved.

본 개시의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 개시의 영역에 속하는 것이며, 본 개시의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes to the present disclosure fall within the scope of the present disclosure, and the specific scope of protection of the present disclosure will be made clear by the appended claims.

Claims (7)

장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법으로서,
a) 공급원료 공급과 함께, 장치 내로 부동화 첨가제(passivation additive)를 주입하는 단계; 및
b) 공급원료 공급과 함께, 상기 장치 내로 분산제를 주입하는 단계를 포함하는, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법.
As a method for reducing fouling within the device,
a) Injecting a passivation additive into the device together with the feedstock supply; and
b) A method for reducing fouling in a device comprising the step of injecting a dispersant into the device in conjunction with the feedstock supply.
청구항 1에 있어서,
상기 장치는 열교환기, 로(furnace), 증류탑, 보일러, 또는 탈염기(desalter)를 포함하는, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법.
In claim 1,
A method for reducing fouling in a device, wherein the device includes a heat exchanger, furnace, distillation column, boiler, or desalter.
청구항 1에 있어서,
상기 a) 및 b) 단계는 순차적으로 수행되며,
상기 b) 단계가 수행되는 동안, a) 단계는 수행되지 않는, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법.
In claim 1,
Steps a) and b) are performed sequentially,
A method for reducing fouling in a device, wherein while step b) is performed, step a) is not performed.
청구항 1에 있어서,
상기 공급원료는 0 초과 내지 20 wt%의 아스팔텐을 포함하는, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법.
In claim 1,
A method for reducing fouling in a device, wherein the feedstock comprises greater than 0 to 20 wt% asphaltenes.
청구항 1에 있어서,
상기 공급원료는 원유, 상압잔사유, 중질유, 감압잔사유, 또는 이들의 조합을 포함하는, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법.
In claim 1,
The feedstock includes crude oil, atmospheric residue, heavy oil, vacuum residue, or a combination thereof.
청구항 1에 있어서,
상기 부동화 첨가제는 인산염계 부동화 첨가제인, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법.
In claim 1,
A method for reducing fouling in a device, wherein the passivation additive is a phosphate-based passivation additive.
청구항 1에 있어서,
상기 방법을 실시한 장치의 열 효율은 a) 및 b) 단계를 모두 실시하지 않은 장치의 열 효율에 비해 적어도 70% 더 향상되는, 장치 내 파울링을 저감시키기 위한 방법.
In claim 1,
A method for reducing fouling in a device, wherein the thermal efficiency of the device performing the method is improved by at least 70% compared to the thermal efficiency of the device not performing both steps a) and b).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150232362A1 (en) 2012-12-28 2015-08-20 Ecolab Usa Inc. Corrosion and fouling mitigation using non-phosphorus based additives
US20160060552A1 (en) 2008-06-20 2016-03-03 Exxonmobil Research And Engineering Company Polyalkyl succinic anhydride derivatives as additives for fouling mitigation in petroleum refinery processes

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