디젤에서 수분을 제거하여 규격 미충족 제품을 근절한 코어레서

문제점

캐나다의 한 주요 정유 회사는 앨버타 주의 Edmonton 근처에 138,000 bbl/일 규모의 정유 공장을 운영합니다. 이 공장에서는 증기 스트리핑된 경질 및 중질 초저유황경유(ULSD)를 생산합니다. 공정 유속은 각 21,875 bbl/day와 36,590 bbl/day입니다. 수소처리기는 UOP의 허가받은 Unionfining 기술입니다. 수소처리된 제품을 분별하기 위해 증기 스트리핑을 이용합니다.

증기 스트리핑은 (재가열기에 비해) 보다 경제적인 분별법 옵션입니다. 그러나 증기가 증류액 내에서 응결되면서 극히 미세한 물방울을 형성함으로써 안정적인 에멀션이 생성됩니다. 이렇게 생성된 안정적인 에멀션은 기존의 KO 장치와 전통적인 액체/액체 코어레서 기술로는 제거하기 어렵습니다.

안정된 에멀션의 분리는 정유 산업, 공정 라이센서, 엔지니어링 회사에서 잘 알고 있지 않은 분야입니다.

해당 엔지니어링 회사는 ULSD 프로젝트를 위해 액체/기체 분리기의 주요 생산기업으로부터 수평 메시 패드 액체/액체 코어레서를 구입하였습니다. 이 코어레서는 에멀션을 제거하지 못하였고 염 건조기의 수명이 극히 짧아지는 결과를 초래했습니다. 메시 패드 코어레서의 주입구와 배출구에서 채취한 샘플은 외관이 같았습니다.

정유소의 ULSD 장치는 재처리를 요하는 오염된 증류액의 저장 용량의 한계에 도달하여 작동 정지에 직면했습니다. (자유수 농도를 600ppm에서 250~300ppm으로 낮추는 데 수일의 방해받지 않은 침전 기간이 필요했는데, 이는 생성된 에멀션이 극히 안정함을 나타냅니다.)

사업 유지용 단기 솔루션으로서 염 층을 염보다 흡수 용량이 높은 분자체 배지로 교체했습니다. 정유소에 분자체 배지를 재생할 설비가 없었기 때문에 소모 후에는 교체되었습니다. 아주 고비용의 임시방편 조치였습니다.

2006년 여름, 고객은 메시 패드 코어레서 문제 해결에 실패한 후 AquaSep® 코어레서 현장 기술 시범을 위해 ^{Pall Corporation}을 초청하었습니다.

Pall은 용량을 결정하기 위한 변수와 수분 분리 효율을 정하기 위해 현장 시험을 수행했습니다. 시험 장치에 유입되는 총 수분 농도는 경질과 중질 공정 모두 작동 온도 30-33˚C(86-91˚F)에서 약 600ppmv였습니다. 파일럿 시험 장치의 후단에서 경질 디젤유의 자유수 농도는 5~12ppmv였습니다. 중질 증류액에서는 자유수 농도가 Gammon Aqua-Glo1법에 의해 3.5~10.5ppmv로 측정되었습니다. 해당 회사는 규격에 맞는 디젤을 생산해야 했고, 도움을 즉시 필요로 했습니다.

해결책

화학물질 및 중합체 기술의 업계 리더인 Pall은 문제를 해결할 만반의 준비가 되어 있었습니다. Pall 기술자들이 정유소가 직면한 문제점을 평가한 후 AquaSep® 코어레서가 가장 적합하다고 판단했습니다. Pall의 AquaSep 디젤 코어레서는 탄화수소 흐름으로부터 효율적으로 수분을 분리하면서도 무력화되지 않을 것으로 예상되었습니다. 또한 액체 분리 총 비용이 낮습니다. 효율이 낮은 다른 방법과 비교했을 때 더 그렇습니다.

현장 시험과 제안서 제출을 성공적으로 마친 후 정유소는 지체없이 경질 및 중질 공정에 사용할 수직 프리 필터와 AquaSep L/L 코어레서를 주문했습니다. 주문은 2006년 8월에 이루어졌고 날씨가 추워지기 전 10월 31일까지 신속한 장비 인도를 요청했습니다. (중질 증류액은 겨울에 흐림점을 낮추기 위해 Isodewaxing됩니다. 여기에 쓰이는 IDW 장치는 건조한 주입 유체를 필요로 합니다.) Pall은 다음과 같은 장비를 인도하였습니다.

경질 디젤유:

프리 필터: 7HFH62408F3-280-CS w/ HFU660GF020H 엘리먼트

코어레서: 37AQH3608F3-280-CS w/ LCS4B1AH & LSS2F2H 코어레서/분리기 엘리먼트

중질 디젤유:

프리 필터: Duplex 12HFH63008F3-280-CS w/ HFU660GF020H 엘리먼트

코어레서: 59AQH4808F3-280-CS w/ LCS4B1AH & LSS2F2H 코어레서/분리기 엘리먼트

중질 증류액의 프리 필터와 디젤 코어레서 필터는 2006년 12월 20일에 가동이 시작되었습니다. 후단의 총 수분 농도는 140ppm(Karl Fischer 적정법에 의함)였고 배출액은 ‘투명하고 밝은색’이었습니다(목표 요건 이내). 코어레서의 오수통은 매 30분마다 비워졌습니다. 정유소는 예상보다 더 활발하게 증기 스트리핑을 수행하였습니다. 시장 수요로 인해 경질 증류액 생산을 최대화했고

그 결과 중질 증류액의 점도가 설계 규격 6.1 cps를 초과하는 8.5 cps로 증가했습니다. Pall의 코어레서는 이렇게 증가한 점도에서도 계속 설계대로 성공적으로 작동했습니다.

결과

이 정유 회사는 디젤 연료 필터 코어레서 성능에 매우 만족하였고 “Pall 코어레서는 약속을 지켰다”고 평가했습니다. 규격에 맞는 디젤을 생산하지 못했던 것은 그 당시 이 회사가 직면한 가장 큰 문제로 여겨졌습니다.

앞으로는 ULSD에서 용해된 수분을 제거하기 위해 온라인 분자체를 이용할 계획입니다. 분자체는 분별장치에서 바로 배출된 고온의 중질 증류액을 이용해 재생될 것입니다. 수분을 함유한 증류액은 그 후 자유수 분리를 위해 AquaSep 코어레서로 보내져 재활용될 예정입니다. AquaSep 코어레서의 긴 수명과 탁월한 액체 분리 효율은 가동중단을 최소화하고 해당 정유소가 앞으로 오랫동안 비용절감의 효과를 누리도록 도울 것입니다.