원유 생성물을 제조하기 위한 시스템, 방법 및 촉매 document_id A220623042766

원유를 경제적으로 이송할 수 없게 하거나 종래의 시설을 사용하여 처리할 수 없는 일 이상의 부적합한 특성들을 지니는 원유를 보통 "저급 원유" 라고 부른다. 저급 원유는 그 원유 공급물의 전산가(total acid number)에 기여하는 산성 성분들을 포함할 수 있다. TAN이 비교적 높은 저급 원유는 그 이송 및/또는 처리 중에 금속 부속품을 부식시키는 원인이 된다. 저급 원유로부터 산성 성분들을 제거하는 것은 각종의 염기(base)로 산성 성분들을 중화시키는 공정을 수반한다. 다르게는, 이송 장치 및/또는 처리 장치에 내부식성 금속들을 사용할 수도 있다. 내부식성 금속의 사용은, 많은 경우에, 상당한 비용 지출을 수반하기 때문에, 기존의 설비에 내부식성 금속을 사용함은 바람직하지 못하다. 부식을 방지하기 위한 다른 방법은 저급 원유의 이송 전 및/또는 처리 전에 그 저급 원유에 대한 부식 방지제의 첨가를 수반한다. 부식 방지제를 사용하면 그 원유 처리에 사용되는 장치 및/또는 상기 원유로부터 제조되는 제품의 품질에 악영향을 줄 수 있다. 저급 원유는, 많은 경우에 비교적 높은 수준의 잔여물을 포함하고 있다. 이처럼 높은 잔여물 수준은 기존의 설비를 활용한 이송 및/또는 처리를 곤란하게 하며 또한 비용을 높이게 된다. 저급 원유는 많은 경우 유기 결합 이종원자들(예컨대, 황, 산소 그리고 질소)을 포함하고 있다. 유기 결합 이종원자들은, 경우에 따라서는 촉매에 부정적 영향을 끼친다. 저급 원유는, 예를 들어 니켈, 바나듐, 및/또는 철 등의 금속 불순물의 함량이 비교적 높다. 이러한 원유를 처리하는 중에, 금속 불순물 및/또는 금속 불순물들의 화합물들이 촉매의 표면이나 촉매의 공극(void) 부피 내에 침적될 수 있다. 이러한 침적은 촉매 활성을 떨어뜨릴 수 있다. 저급 원유의 처리 중, 촉매 표면에 코크스가 급속히 형성 및/또는 침적될 수 있다. 코크스로 오염된 촉매의 촉매 활성을 재생하는 데는 상당한 비용이 들어가게 된다. 또한, 재생 중에 사용되는 고온은 촉매 활성의 저하 및/또는 촉매의 열화를 가져올 수 있다. 저급 원유는 유기산 금속염 중의 금속(예컨대, 칼슘, 칼륨 및/또는 나트륨)들을 포함할 수 있다. 통상, 예컨대 탈염(desalting) 및/또는 산세(acid washing)와 같은 종래의 처리에 의해서는 저급 원유로부터 유기산 금속염 중의 금속들을 분리할 수 없다. 유기산 금속염 중의 금속들이 존재하게 되면, 종래의 처리에서는 처리공정들이 많은 경우 서로 충돌하게 된다. 니켈 및 바나듐은 대개 촉매의 외표면 가까이에 침적되지만, 유기산 금속염 중의 금속들은 촉매 입자들 사이의 공극의 부피 내에, 특히 촉매 베드의 상부에 우선적으로 침적되게 된다. 촉매 베드의 상부에, 오염물, 예를 들어, 유기산 금속염 중의 금속들이 침적되면 보통은 그 베드에 대한 압력 강하가 증가하게 되어, 그 촉매 베드가 사실상 폐색되게 된다. 또한, 유기산 금속염 중의 금속들은 촉매의 급속한 비활성화를 가져온다. 저급 원유는 유기 산소 화합물들을 포함할 수 있다. 저급 원유 그램당 최소 0.002 그램의 산소 함량을 가지는 저급 원유를 처리하는 처리 시설은 처리공정 중에 난관에 봉착할 수 있다. 처리공정 중에 유기 산소 화합물들이 가열되면, 처리된 원유로부터 제거하기 곤란하며 및/또는 처리공정 중 설비를 부식/오염 시켜서, 이송 라인의 폐색을 초래하는 더 높은 차수의 산화 화합물들(예컨대, 케톤 및/또는 알코올의 산화에 의해 형성된 산 및/또는 에테르의 산화에 의해 형성된 산)을 형성할 수 있다. 저급 원유는 수소 결핍 탄화수소를 포함할 수 있다. 수소 결핍 탄화수소를 처리하는 경우, 특히, 크래킹(cracking) 공정으로부터 얻은 불포화 분량이 생성되는 경우, 통상 지속적인 양의 수소가 첨가되어야 한다. 통상 활성 수소화 촉매의 사용을 수반하는 처리 중 수소화는 불포화 분량이 코크스를 형성하는 것을 방지하기 위해 필요하다. 수소는 그 제조 및/또는 처리 시설로의 이송에 상당한 비용이 들어간다. 저급 원유는 종래의 시설들에서의 처리 중에 불안정성을 나타낸다. 원유 불안정성은, 처리공정 중 성분의 상 분리 및/또는 바람직하지 않은 부산물(예컨대, 황화수소, 물, 이산화탄소)의 형성을 초래한다. 종래의 처리공정들은, 대개의 경우, 저급 원유 중의 다른 특성들은 현저히 변경시킴 없이, 그 저급 원유 중의 선택된 특성을 변경시키는 능력이 부족하다. 예를 들어, 종래의 처리공정들은 저급 원유 중의 특정 성분(황 또는 금속 불순물 등)들의 함유량은 원하는 만큼만 변화시키면서 저급 원유에서 TAN을 현저히 낮추는 능력이 떨어진다. 원유의 질을 향상시키기 위한 어떤 처리공정들은 바람직하지 못한 특성들에 기여하는 성분들의 중량 백분율을 낮추기 위해 저급 원유에 대한 희석제의 첨가를 포함한다. 그러나 희석제를 첨가하면, 희석제에 들어가는 비용 및/또는 저급 원유의 취급에 들어가는 증가 비용 때문에, 일반적으로 그 저급 원유를 처리하는 비용이 상승하게 된다. 저급 원유에 대한 희석제의 첨가는, 경우에 따라서는 그 원유의 안정성을 떨어뜨릴 수 있다. 서드헤이카(Sudhakar) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,547,957 호, 메이어즈(Meyers) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,277,269 호, 그란데(Grande) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,063,266 호, 비어덴(Bearden) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,928,502 호, 비어덴 등에게 허여된 미국 특허 제 5,914,030 호, 트라체테(Trachte) 등에게 허여된 미국특허 제 5,897,769 호, 트라체테 등에게 허여된 미국특허 제 5,871,636 호 그리고 다나카(Tanaka) 등에게 허여된 미국특허 제 5,851,381 호에는 원유를 처리하는 각종의 처리공정, 시스템, 그리고 촉매들이 기술되어 있다. 이들 특허문헌에 기술되어 있는 처리공정, 시스템 및 촉매들은 위에 제시한 많은 기술적인 문제들 때문에 그 적용에 있어 제한이 따른다. 요컨대, 저급 원유는 통상 바람직하지 않은 특성들(예컨대, 비교적 높은 TAN, 처리 중에 불안정하게 되는 경향, 및/또는 처리 중 비교적 다량의 수소를 소비하는 경향)을 가지고 있다. 다른 바람직하지 않은 특성들은 바람직하지 않은 성분들(예컨대, 잔여물, 유기 결합 이종원자, 금속 불순물, 유기산 금속염 중의 금속 및/또는 유기 산소 화합물들)을 다량 가지는 것을 포함한다. 이러한 특성들은 종래의 이송 및/또는 처리 시설에서, 부식의 증가, 촉매 수명의 단축, 처리공정 플러깅(plugging), 및/또는 처리 중 수소 소비의 증가와 같은 문제를 일으킨다. 그러므로, 저급 원유를 보다 바람직한 특성을 가지는 원유 생성물로 전환하는 개선된 시스템, 방법 및/또는 촉매들에 대한 현저한 경제적 및 기술적 관점에서의 요구가 존재하게 된다. 또한, 저급 원유의 다른 특성들을 선택적으로 변동시키면서 그 저급 원유의 선택된 특성들을 변경시킬 수 있는 개선된 시스템, 방법 및/또는 촉매들에 대한 현저한 경제적, 기술적 관점에서의 요구도 존재한다.