MEROX라는 용어는 MERcaptan OXidation의 약어로서 UOP licensor 공정의 하나이며 petroleum distillate내 mercaptan을 제거하기 위해 촉매를 이용한 화학적 처리를 하는 공정이다.
이 공정에서는 황화합물인 머캅탄이 제거되거나 덜 유해한 형태로 전환이 되며 알카리 환경의 최적의 운전조건에서 머캅탄을 UOP 촉매를 이용하여 disulfide로 산화를 시킨다.
메탄티올이라고 불리는 머캅탄은 냄새, 제품의 안정성과 품질, 부식 등 여러 문제를 야기한다. 메록스 공정을 통해 석유화학 제품을 선택적으로 산화반응을 하여 sweeter disulfide로 전환이 되어 제품내에 존재하게 된다.
이에 따라 냄새를 제거하고 황화합물을 제거하며 제품 spec을 맞추고 가솔린의 경우 gum 생성을 방지하도록 케로젠, 젯퓨얼, 납사, LPG, 천연가스 등에 적용이 된다.
분자량이 낮은 머캅탄은 caustic에 잘 용해되어 천연가스나 LPG, light gasoline과 같은 boiling range가 낮고 가벼운 petroleum feedstock에 적용을 한다. 이들 유분에는 더 가벼운 머캅탄이 들어 있어서 가성소다에 잘 용해되어 제품으로부터 머캅탄이 쉽게 제거가 된다.
메록스 기술도 sweetening의 한 분야이며 catalytic hydrotreating unit보다 경제성이 있다. 이 공정은 메록스 촉매와 가성소다 수용액 환경의 알카리 분위기에서 진행된다. 촉매는 물에 녹인 액체상태일 수 있고 charcoal granule형태일 수도 있다.
Chemistry of Merox Process
먼저 LPG는 extractor내에서 UOP 액상 촉매가 포함된 가성소다 수용액과 combined된다. 이 과정에서 머캅탄이 제거되며 머캅탄 추출의 메커니즘은 아래와 같다.
2RSH + 2 NaOH → 2NaSR + 2 H2O
RSH는 머캅탄이며 R에 따라 여러 형태가 존재한다. 예를 methyl mercaptan (메탄티올)은 CH3SH이다.
두 번째 과정은 가성소다의 재생으로서 extractor를 나온 가성소다를 가열과 산화반응을 하여 가성소다내 머캅탄을 유기물 다이설파이드 (RSSR)로 전환을 하고 이는 물에 녹지 않고 가성소다로부터 분리가 된다.
NaSR + 2H2O +O2 → PSSR + 2NaOH
다이설파이드가 분리된 이후 재생된 lean caustic solution은 extractor로 recycle되어 머캅탄 추출을 진행한다. 아래는 추출과 재생단계가 포함된 overall merox 반응이다.
4RSH + O2 → 2RSSR + 2H2O
LPG MEROX Process Description
Amine absorption tower에서 아민으로 treating된 LPG는 prewash vessel로 upward방향으로 흐르면서 feed내 H2S와 같은 조성들을 제거한다.
이후 H2S가 제거된 LPG는 mercaptan extractor로 들어가 tray를 따라 위로 흘러가고 향류로 내려오는 가성소다에 의해 LPG로부터 머캅탄이 추출된다.
이후 sweeten LPG는 caustic settler에서 entrained caustic을 제거하고 이후 water wash vessel에서 잔여 caustic을 제거한다. 마지막으로 rock salt bed를 통해 물이 제거된다. 최종 dry sweetened LPG는 저장되며 마지막으로 LPG내 sodium trace들은 sand filter에 의해 제거된다.
머캅탄을 포함한 가성소다는 재생을 위해 먼저 가열되고 공기와 mixing된 후 oxidizer로 들어간다. oxidizer내에서는 머캅탄이 산화되어 disulfide로 전환이 된다.
oxidizer로부터 caustic-disulfide 혼합물, spent air는 disulfide separator로 들어간다. 여기에서 위에는 disulfide층이 생기고 그 아래에 lean caustic으로 상분리가 된다.
이후 Vertical separator column에서는 spent air는 Raschig ring에서 물질전단을 통해 disulfide가 venting되지 못하게 한다. 이후 disulfide는 hydrotreater나 fuel storage로 보내진다.
재생이후 lean caustic은 다시 extractor top으로 recycle되며 spent air는 안전한 처리를 위해 SRU내 incinerator로 보내진다.
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