The ROSE Process (Residuum Oil Supercritical Extraction) 미국 Kellogg Brown & Root 사는 1995 년 ROSE TM (Residuum Oil Supercritical Extraction) process를획득하였다. ROSE 공정은원유정제공정에서 atmospheric bottoms으로부터 refinery resids, tar sands bitumen, thermally degraded petroleum products, shale oil 그리고 coal liquefaction residues에이르기까지의탄화수소원료로부터 deasphalted oils을추출하는공정이다. 특히 ROSE공정의부가가치가있고유망한응용은윤활유생산 (lube oil blending stock) 을위한 atmospheric bottoms으로부터 deasphalted oil을추출하는것이다. 그림 1. ROSE Pilot Plant at KTDC - 160 liters/day
윤활유제조를위한기존의 Solvent Deasphalting 공정 ( 그림 2) 은 vacuum residuum 을용매와접촉시켜 deasphalted oil 을얻어내는것이다. 이 Solvent Deasphalting 공정에서는추출탑 (Extracting Tower) 의상부에밀도가큰 Vacuum Residuum이공급되고유기용매는추출탑의하부로공급된다. 따라서추출탑내에서는무거운 Vacuum Residuum이아래로흐르는동안에용매는상부로올라가면서서로향류 (Count-current) 로접촉하여 Oil을추출한다. 용매에추출된 Oil은 Stripping Tower로이송되어용매가제거 (Stripping) 되고하부로부터 Deasphalted Oil (DAO) 을얻는다. Oil이제거된 Raffinate는다른 Stripping Tower에서잔여 Oil을더제거한다음 Precipitated Bitumen (60-110 Softening Point) 을얻어낸다. 그림 2. A Typical Flow Process Solvent Deasphalting
ROSE공정은기존의용매추출탈아스팔트공정 (deasphalting processes) 에비하여초기건설비가 50% 이상이절약되는것으로알려졌다. 2002년현재까지전세계적으로 32개이상의공정이건설, 운전되어하루에약 500,000 BPSD (Barrel per Stream Day) of capacity의다양한중질유원료를처리하고있다. 그림 3 에나타난 ROSE 공정에서는 asphaltene concentrate 을얻기 위하여 resid 가저비점용매인 C 3 -C 5 (a normal or iso-paraffin in the Propane, Butanes, Pentanes) 과 Mixer 에서혼합된다. 용매의선정은원하 는 deasphalted oil의순도와수율에따라서달라진다. Asphaltenes (first fraction) 은 asphaltene stripper에서용매를 stripping시키면서회수된다. 추출액은다음분리기로이송되어두번째추출을수행하고 raffinate는 Stripping Tower에서용매를날려보내면서 Resins (second fraction) 을석출시킨다. 세번째추출탑에서는용매가추출되고 Raffinate는세번째 deasphalted oil stripper로보내져서용매를날려보내면 Oils (third fraction) 이없어진다. 이 ROSE공정에서얻어진 high softening point (93-176 ) 의 Asphaltenes 또는 resin은 paving grade 아스팔트세멘트의특정물성을만족시키기위한혼합성분으로사용된다. 사용된용매는회수되어재순환된다. ROSE 경제성은초임계유체로서추출용매를사용하는데이것을회 수하여재순환하는것으로부터비롯된다. 초임계유체는열교환기를거쳐서 대부분이회수되고쉽게재순환되는데이것이기존의유기용매사용공정 에비하여운전비를 50% 이상절약할수있다. 기존의용매 - 추출공정에서 는증발, 압축, 응축공정이필요로한다. 그러나 ROSE 공정에서는기존용
매 - 추출공정에서주요한증발공정을생략할수있어서장치가작아지고공 정이간단해진다. 따라서 ROSE 공정은결국초기투지비가적고에너지절 약공정이되고운전이비교적단순하여인건비가절감된다. 그림 3. ROSE TM (Residuum Oil Supercritical Extraction) process Garyville, Louisiana에위치한 Marathon Ashland Petroleum 회사의 30,000 BPSD ROSE Unit는 KBR에의하여설계되었으며건설되었는데, 상업적으로운전되는 ROSE 장치로는가장큰것이다. 이공장은나중에 ROSEMAX separator internals로개선되어제품의질과생산량을크게늘렸다.
그림 4. Marathon Ashland Petroleum s 30,000 BPSD ROSE Unit at Garyville, Louisiana Garyville, Louisiana
일본의 Chiyoda Corporation은 2002년 Residual Oil Treatment Technology에대하여미국의 KBR과전소계약을하고일본에 ROSE 공정의판매에들어갔다. 전세계적으로 32개이상의 license를판매한 ROSE 공정은이제 Residual Oil Treatment Technology의주요기술이되었다. 일본에서는연료로서의중유의수요는감소하고있는추세이며정유회사들은 "residue upgrading project" 를수행하고있다. 이중에는 coker 또는 gasfication 공정개발이포함되어있다. 특히이미설치된 Residue Desulfurization Units와결합시켜 residual의품질을향상시키는것을바라고있다. resid desulfurization unit 앞에 ROSE 공정을설치하게되면탈황설비의촉매성능과수명이크게증가된다. 더욱이 asphaltene은합성가스생산, 석유화학의원료, 발전등의연료로서사용할수있으며, asphaltene gasification 공정을개발할수있다. 가장최근에건설된 ROSE 공정은미국 Washington주 Anacortes시의 Tesoro Refinery일것이다. 2002년 3월 Tesoro Northwest Company의정유공장은새로운 21,000 bpd (barrels per day) 를완공하여시운전을마치고생산에들어갔다. 이기술로 Tesoro Refinery는 heavy-products 생산은감소하고고성능의제품을얻어낼수있었다. Tesoro Refinery는 Anvil Corporation과 VECO Pacific, Inc. 의 basic engineering 기술의도움으로 8천만달러의비용을들어서 21,000 bpd ROSE unit를건설하고 42,000 bpd FCC공장을 upgrade 시켰다. 따라서이공장은세계적인수준의 FCC와 ROSE 기술이결합된공정의수혜자가되었다. 즉 ROSE 공정에서생산된 deasphalted oils은 FCC (fluid catalytic cracking) unit로보내져서가솔린을생산하게된다. 이를위하여기존의반응기하나를새로운 riser cracking reactor로교체하여 ROSE deasphalted
oil로부터가솔린의수율을극대화시켰다. 새로운반응기는 Atomax-2 feed injection과 DynaFlux spent catalyst-stripping technology이결합된것이다. 더욱이 KBR과 Mobile FCC 연합회사가개발한 dense phase catalyst cooler 를 regenrator에장착하여촉매의성능을향상시켰다. Anacortes, Washington