과제 발굴 회의 _ 2014 05 28

중앙기술연구원2014. 5. 28 중앙기술연구원 연구개발 1 팀

FCC 공정 개발

- 프로필렌 증산 -

중앙기술연구원2

FCC 공정은 공정과 촉매의 진화를 통하여 발전해 옴

초기의 비정질 촉매를 이용한 고정상 반응기에서 제올라이트

촉매를 이용한 short contact time riser 반응기로

발전해 옴

이러한 발전을 통하여 VGO, residue 로부터 distil-

late, 가솔린 , 프로필렌 등을 생산함으로써 가장 널리

활용되는 고도화 공정이 됨

공정의 운전 목표는 경질유와 light olefin, aromatics

등의 석유화학원료 등 고부가 제품을 생산하는 것임

2014 년 현재 전세계 프로필렌 공급의 30% 이상을 FCC,

RFCC, DCC 등 FCC 관련 공정이 담당

제품 수요과 가격의 변동에 대응하기 위하여 신축적으로

제품 생산을 조절할 필요가 있으며 석유화학 생산 설비와

연계시킴으로써 시너지와 비용 절감에 대한 요구 증대

FCC 공정

일반적인 FCC 공정


프로필렌 수급


프로필렌 수급


프로필렌 수급


프로필렌 수급


프로필렌 수급 – 제조 공정


시장 요구에 대응하기 위하여 high severity down flow

FCC(HS-FCC) 공정을 개발함

개발 주체

Saudi Aramco

JX Nippon Oil & Energy

King Fahd University of Petroleum and

Minerals(KFUPM)

2011 년부터 일본에서 3,000 b/d semi-commercial

unit 가동 (Mizushima refinery of JX group)

가혹도 높은 운전 조건과 down flow 반응기를 이용하여

다양한 feedstock 으로부터 높은 수율의 light olefin

수율을 달성함

Licensor : Axens/Technip Stone & Webster

Process Technology

HS-FCC 공정 개발

HS-FCC semi-commercial unit


FCC 공정은 제올라이트 촉매를 이용하여 중질 유분을 분해하여 가솔린 , 디젤 , 프로필렌 , 부틸렌

등을 생산함

공정의 수익성을 극대화하기 위해서는 이차반응에 의하여 부가가치가 낮은 제품으로 전환되는 것을

최소화해야 함

HS-FCC 는 경질유의 선택도를 개선할 뿐만 아니라 가혹도가 높은 조건에서 light olefin 과

aromatics 등 석유화학원료 생산을 극대화하는 것을 목표로 개발됨

목표를 달성하기 위해서는 세가지 핵심 요소가 필요함

1) 우수한 선택도를 가진 촉매와 첨가제

2) 최적화된 운전 조건

3) 반응 후 신속한 촉매 분리를 위한 short contact time 반응 시스템

HS-FCC 공정 특징


촉매 분해 반응 경로는 복잡함

일차반응으로 생성된 올레핀은 인접한 분자와 수소 전달 반응에 의하여 각각 paraffin 과 aro-

matics 으로 전환됨

촉매의 산점 농도를 조절하여 수소 전달 반응을 억제해야 함

ZSM-5(pentasil) 를 이용하여 가솔린을 선택적으로 분해하여 프로필렌 수율 증대

주촉매는 USY 제올라이트이며 매우 희박한 산점 농도를 가져 수소 전달 반응을 최소화함으로써

높은 올레핀 선택도와 coke 및 dry gas 수율은 줄임

HS-FCC 공정 개발 - 촉매


가혹한 조건에서 운전

높은 반응온도와 짧은 접촉시간은 올레핀으로의

일차 반응을 증가시키고 수소전달반응과 열분해

반응을 최소화

충분한 반응열과 높은 촉매 활성을 제공하기 위하여

높은 Cat-to-Oil 필요

HS-FCC 공정 – 운전 조건


짧은 접촉시간과 높은 가혹도에서 운전하는 발상은 해왔지만 이를 상업공정에서 적용하기는 쉽지

않았음

신속한 촉매 - 유분 혼합 , 반응 , 분리 , 높은 촉매 순환 속도에 견디는 장치 필요

촉매 순환량이 매우 크고 back mixing 을 제거하기 위하여 down flow 반응기 채택

HS-FCC 공정 – Down Flow 반응기




일정한 전환율에서 높은 가솔린 수율 실현


일정한 Olefin 수율에서 높은 가솔린

수율 실현


HS-FCC 공정 – 개발 단계


HS-FCC 공정 – 수율


HS-FCC 공정 – 프로필렌 증산


HS-FCC 공정 - 프로필렌 증산 기술

기존 기술에 비하여 다양한 feedstock 을 처리할 수 있으며 높은 프로필렌 수율 달성


HS-FCC 공정 – 경제성 평가







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