烴的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的烴的制造方法包括下述工序：合成工序，在該工序中，使用保持包含催化劑顆粒和液體烴的漿料、在上部具有氣相部的氣泡塔型漿料床反應(yīng)器，并且利用費(fèi)-托合成反應(yīng)來合成烴；取出工序，在該工序中，使?jié){料在配置于反應(yīng)器的內(nèi)部和/或外部的過濾器中流動(dòng)，從而使重質(zhì)液體烴分離，取出重質(zhì)液體烴；反沖洗工序，在該工序中，使液體烴沿著與漿料的流動(dòng)方向相反的方向在過濾器中流動(dòng)，使催化劑顆粒返回反應(yīng)器內(nèi)；和冷卻-氣液分離工序，在該工序中，將從氣相部排出的烴冷卻，并且將冷凝的輕質(zhì)液體烴從氣體成分中分離并回收。在反沖洗工序中流動(dòng)的液體烴包含在冷卻-氣液分離工序中得到的輕質(zhì)液體烴。
【專利說明】烴的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于使用了氣泡塔型漿料床反應(yīng)器的費(fèi)-托合成反應(yīng)的烴的制造方法。
[0002]本申請(qǐng)基于2011年3月28日在日本申請(qǐng)的日本特愿2011-069395號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此援引其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]作為制造用作煤油、輕油等液體燃料產(chǎn)品的原料的具有寬的碳原子數(shù)分布的烴的方法，已知有以一氧化碳?xì)怏w(CO)和氫氣(H2)為原料并利用費(fèi)-托合成反應(yīng)(以下有時(shí)稱為“FT合成反應(yīng)”)的方法。另外，以天然氣等作為原料，利用轉(zhuǎn)化反應(yīng)制造合成氣(以CO和H2為主成分的混合氣)，并且利用FT合成反應(yīng)由合成氣合成烴，對(duì)該烴進(jìn)行加氫處理和分餾，由此制造液體燃料，上述技術(shù)被稱為GTL (Gas To Liquids:液體燃料合成)工藝。
[0004]作為利用FT合成反應(yīng)制造烴的方法，例如專利文獻(xiàn)I中公開了下述使用氣泡塔型漿料床反應(yīng)器的方法:向使固體的催化劑顆粒懸浮在液體烴中而成的漿料(以下有時(shí)簡稱為“漿料”)中吹入合成氣，由此使其發(fā)生FT合成反應(yīng)。
[0005]在該方法中，通過下述反應(yīng)系統(tǒng)來制造烴，該反應(yīng)系統(tǒng)具備:保持漿料并進(jìn)行FT合成反應(yīng)的反應(yīng)器(氣泡塔型漿料床反應(yīng)器)；將合成氣吹入反應(yīng)器的底部的導(dǎo)管(氣體供給部)；從反應(yīng)器內(nèi)的漿料分離催化劑顆粒的過濾器；將在反應(yīng)器內(nèi)合成并通過了上述過濾器的液體烴(重質(zhì)液體烴)取出的導(dǎo)管；和將經(jīng)由該導(dǎo)管取出的液體烴的一部分返送回上述反應(yīng)器內(nèi)并清洗上述過濾器的機(jī)構(gòu)。
[0006]另外，作為清洗上述過濾器的機(jī)構(gòu)、即用于使被過濾器捕獲而沉積在過濾器上的催化劑顆粒再次返回漿料中的機(jī)構(gòu)，采用下述反沖洗處理:使被過濾器過濾且經(jīng)由導(dǎo)管取出的液體烴(重質(zhì)液體烴)的一部分相對(duì)于上述過濾器沿著與過濾漿料時(shí)的流動(dòng)方向相反的方向流動(dòng)。
[0007]另一方面，在上述反應(yīng)器內(nèi)的漿料的上部設(shè)置氣相部，將在漿料中通過的期間未反應(yīng)的合成氣(未反應(yīng)的合成氣)以及由FT合成反應(yīng)生成且在反應(yīng)器內(nèi)的條件下為氣體的輕質(zhì)烴從漿料床向上述氣相部移動(dòng)，進(jìn)而通過上述氣相部，從而從與反應(yīng)器上部連接的導(dǎo)管排出。排出的未反應(yīng)的合成氣和輕質(zhì)的烴被冷卻，輕質(zhì)烴的一部分發(fā)生冷凝成為液體的烴(輕質(zhì)液體烴)，從而該輕質(zhì)液體烴與氣體成分(未反應(yīng)的合成氣和主要為C4以下的烴氣體)會(huì)氣液分離。而且，上述氣體成分在上述反應(yīng)器中循環(huán)，從而將未反應(yīng)的合成氣再利用，而輕質(zhì)液體烴供給到液體烴的精制工序。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特表2007-516065號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]發(fā)明所要解決的問題
[0012]然而，在上述專利文獻(xiàn)I所公開的技術(shù)中的上述過濾器的反沖洗處理中，反復(fù)進(jìn)行下述過程:在過濾漿料時(shí)通過過濾器的液體烴(重質(zhì)液體烴)的一部分沿著與過濾漿料時(shí)的流動(dòng)方向相反的方向通過該過濾器，再次返送回反應(yīng)器內(nèi)，然后形成漿料，從而再次通過過濾器而被取出。即，重質(zhì)液體烴的一部分在反應(yīng)器內(nèi)外往復(fù)，由此反復(fù)通過過濾器。因此，過濾漿料時(shí)，與從FT合成反應(yīng)器取出的每單位時(shí)間供給到后段的液體烴的精制工序的重質(zhì)烴的量相比，每單位時(shí)間更大量的重質(zhì)液體烴通過過濾器。
[0013]在這樣的運(yùn)轉(zhuǎn)中，過濾器需要過濾大量的漿料，即過濾器的負(fù)荷增大，并且伴隨于此反沖洗處理的負(fù)擔(dān)也增大。
[0014]此時(shí)，為了彌補(bǔ)所需的過濾器的負(fù)荷，就需要增大過濾器的過濾面積，有伴隨設(shè)備的大型化而使設(shè)備成本上升以及伴隨于此而使維護(hù)成本上升的問題。
[0015]本發(fā)明是鑒于上述情況進(jìn)行的，其目的在于，提供通過減少反復(fù)往復(fù)通過過濾器的液體烴的量而使過濾器的負(fù)荷減少的烴的制造方法。
[0016]用于解決問題的手段
[0017]本發(fā)明的烴的制造方法包括下述工序:合成工序，在該工序中，使用在內(nèi)部保持包含催化劑顆粒和液體烴的漿料、在上述漿料的上部具有氣相部的氣泡塔型漿料床反應(yīng)器，并且利用費(fèi)-托合成反應(yīng)來合成烴；取出工序，在該工序中，使上述漿料在配置于上述反應(yīng)器的內(nèi)部和/或外部的過濾器中流動(dòng)，從而將催化劑顆粒與重質(zhì)液體烴分離，取出重質(zhì)液體烴；反沖洗工序，在該工序中，使液體烴沿著與上述衆(zhòng)料的流動(dòng)方向相反的方向在上述過濾器中流動(dòng)，使沉積在上述過濾器上的催化劑顆粒返回上述反應(yīng)器內(nèi)的漿料床中；和冷卻-氣液分離工序，在該工序中，將從上述反應(yīng)器的氣相部排出的在該反應(yīng)器內(nèi)的條件下為氣體狀的烴冷卻，并且將冷凝的輕質(zhì)液體烴從氣體成分中分離并回收，其中，在上述反沖洗工序中流動(dòng)的液體烴包含在`上述冷卻-氣液分離工序中得到的輕質(zhì)液體烴。
[0018]另外，在上述烴的制造方法中，上述輕質(zhì)液體烴可以為在上述冷卻-氣液分離工序中通過將在上述反應(yīng)器內(nèi)的條件下為氣體狀的烴冷卻到180°C以上且比上述反應(yīng)器內(nèi)的溫度低的溫度而冷凝的輕質(zhì)液體烴。
[0019]此外，在上述烴的制造方法中，可以具備將上述輕質(zhì)液體烴進(jìn)一步冷卻的再冷卻工序,并且將經(jīng)過該工序的輕質(zhì)液體烴供給上述反沖洗工序。
[0020]另外，在上述烴的制造方法中，在上述反沖洗工序中流動(dòng)的液體烴可以為上述輕質(zhì)液體烴與在上述取出工序中取出的重質(zhì)液體烴的混合物。
[0021]此外，在上述烴的制造方法中，上述混合物中的重質(zhì)液體烴可以為將在上述取出工序中取出的重質(zhì)液體烴中所含有的催化劑顆粒的至少一部分進(jìn)一步除去而得到的。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的烴的制造方法，作為在反沖洗工序中在過濾器中流動(dòng)的液體烴，使用將從反應(yīng)器的氣相部排出的在該反應(yīng)器內(nèi)的條件下為氣體狀的烴冷卻而冷凝得到的輕質(zhì)液體烴，因此能夠降低在過濾漿料時(shí)反復(fù)往復(fù)通過過濾器的液體烴(重質(zhì)液體烴)的量。即，在反沖洗工序中返送到反應(yīng)器內(nèi)的輕質(zhì)烴在反應(yīng)器內(nèi)氣化而從反應(yīng)器的氣相部被取出，因此成為漿料的一部分而不通過過濾器。所以，在過濾漿料時(shí)能夠減輕每單位時(shí)間通過過濾器的液體烴的量，從而減輕過濾器的負(fù)荷。由此，變得可以降低過濾器的過濾面積，能夠?qū)崿F(xiàn)制造設(shè)備的小型化簡易化、以及伴隨于此的維護(hù)的減輕。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發(fā)明的液體燃料合成系統(tǒng)的一個(gè)例子的整體構(gòu)成的示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的FT合成單元的示意構(gòu)成圖。
[0026]圖3A是本發(fā)明的過濾器的示意構(gòu)成說明圖。
[0027]圖3B是本發(fā)明的過濾器元件的示意構(gòu)成說明圖。
[0028]圖4是本發(fā)明的FT合成單元的變形例的示意構(gòu)成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，對(duì)本發(fā)明的烴的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]首先，參照?qǐng)D1對(duì)適于實(shí)施本發(fā)明的烴的制造方法的合成反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)例子進(jìn)行說明。
[0031]圖1所示的液體燃料合成系統(tǒng)I是進(jìn)行將天然氣等烴原料轉(zhuǎn)換成液體燃料的GTL工藝的工廠設(shè)備。
[0032]該液體燃料合成系統(tǒng)I由合成氣制造單元3、FT合成單元5和產(chǎn)品精制單元7構(gòu)成。合成氣生成單元3對(duì)作為烴原料的天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化而制造包含一氧化碳?xì)怏w和氫氣的合成氣。FT合成單元5通過FT合成反應(yīng)從在合成氣制造單元3中制造得到的合成氣合成液體烴。產(chǎn)品精制單元7對(duì)通過FT合成反應(yīng)合成的液體烴進(jìn)行加氫、精制來制造液體燃料(主要為煤油、輕油)的基材。
[0033]以下，對(duì)上述各單元的構(gòu)成要素進(jìn)行說明。
[0034]合成氣制造單元3主要具備例如脫硫反應(yīng)器10、轉(zhuǎn)化器12、廢熱鍋爐14、氣液分離器16和18、脫碳酸裝置20和氫分離裝置26。脫硫反應(yīng)器10由加氫脫硫裝置等構(gòu)成，其從作為原料的天然氣中除去硫成分。轉(zhuǎn)化器12對(duì)從脫硫反應(yīng)器10供給的天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化，制造包含一氧化碳?xì)怏w(CO)和氫氣(H2)作為主成分的合成氣。廢熱鍋爐14回收在轉(zhuǎn)化器12中生成的合成氣的廢熱而產(chǎn)生高壓蒸汽。
[0035]氣液分離器16將在廢熱鍋爐14中通過與合成氣的熱交換而被加熱了的水分離成氣體(高壓蒸汽)和液體。氣液分離器18從被廢熱鍋爐14冷卻了的合成氣中除去冷凝成分而將氣體成分供給脫碳酸裝置20。脫碳酸裝置20具有使用吸收液將二氧化碳?xì)怏w從由氣液分離器18供給的合成氣中除去的吸收塔22和從含有該二氧化碳?xì)怏w的吸收液中使二氧化碳?xì)怏w解吸而再生的再生塔24。氫分離裝置26從由脫碳酸裝置20分離了二氧化碳?xì)怏w的合成氣中，分離該合成氣中所含的氫氣的一部分。但是，根據(jù)情況不同，有時(shí)也不需要設(shè)置上述脫碳酸裝置20。
[0036]其中，轉(zhuǎn)化器12利用例如以下述的化學(xué)反應(yīng)式(1)、(2)表示的水蒸氣-二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化法，使用二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣來對(duì)天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化，生成以一氧化碳?xì)怏w和氫氣為主成分的高溫的合成氣。此外，該轉(zhuǎn)化器12中的轉(zhuǎn)化法不限于上述水蒸氣-二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化法的例子，例如還能夠利用水蒸氣轉(zhuǎn)化法、使用了氧的部分氧化轉(zhuǎn)化法(POX)Jt為部分氧化轉(zhuǎn)化法與水蒸氣轉(zhuǎn)化法的組合的自熱轉(zhuǎn)化法(ATR)、二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化法等。
[0037]CH4+H20 — C0+3H2(I)[0038]CH4+C02 — 2C0+2H2(2)
[0039]另外，氫分離裝置26被設(shè)置在從將脫碳酸裝置20或氣液分離器18與氣泡塔型漿料床反應(yīng)器30 (以下有時(shí)也稱為“反應(yīng)器30”)連接起來的主配管上分支出來的分支管線上。該氫分離裝置26例如可以由利用壓力差來進(jìn)行氫的吸附和脫附的氫PSA (PressureSwing Adsorption:壓力變動(dòng)吸附)裝置等構(gòu)成。該氫PSA裝置在并列配置的多個(gè)吸附塔(未圖示)內(nèi)具有吸附劑(沸石系吸附劑、活性炭、氧化鋁、硅膠等)，通過在各吸附塔中依次反復(fù)進(jìn)行氫的加壓、吸附、脫附(減壓)、清洗各工序，能夠?qū)暮铣蓺庵蟹蛛x的純度高的氫氣(例如99.9%左右)連續(xù)供給利用氫進(jìn)行規(guī)定反應(yīng)的各種氫利用反應(yīng)裝置(例如脫硫反應(yīng)器10、蠟餾分加氫裂化反應(yīng)器60、中間餾分加氫精制反應(yīng)器61、石腦油餾分加氫精制反應(yīng)器62 等)。
[0040]作為氫分離裝置26中 的氫氣分離方法，不限于上述氫PSA裝置之類的壓力變動(dòng)吸附法的例子。例如，可以使用儲(chǔ)氫合金吸附法、膜分離法或它們的組合等。
[0041]接著，參照?qǐng)D1、圖2對(duì)FT合成單元5進(jìn)行說明。如圖1、圖2所示，F(xiàn)T合成單元5主要具備氣泡塔型漿料床反應(yīng)器30、氣液分離器32、外部型催化劑分離器34、氣液分離裝置36、反沖洗液槽38和第I精餾塔40。
[0042]氣泡塔型漿料床反應(yīng)器30從合成氣合成液體烴，其作為利用FT合成反應(yīng)從合成氣合成液體烴的FT合成用反應(yīng)器起作用。
[0043]該反應(yīng)器30主要具備反應(yīng)器主體80和冷卻管81，在內(nèi)部被加熱到例如190~270 V左右、并且被加壓到比大氣壓大的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0044]反應(yīng)器主體80為大致圓筒型的金屬制的容器。在反應(yīng)器主體80的內(nèi)部收容有固體的催化劑顆粒懸浮在液體烴(FT合成反應(yīng)的產(chǎn)物)中所得到的漿料，由該漿料形成漿料床。
[0045]在該反應(yīng)器主體80的下部，向漿料中噴射以氫氣和一氧化碳?xì)怏w為主成分的合成氣。而且，吹入漿料中的合成氣成為氣泡，在漿料中從反應(yīng)器主體80的高度方向(鉛直方向)下方朝向上方上升。在該過程中，合成氣溶解在液體烴中，其與催化劑顆粒接觸，由此進(jìn)行液體烴的合成反應(yīng)(FT合成反應(yīng))。具體而言，如下述化學(xué)反應(yīng)式(3)所示，氫氣和一氧化碳?xì)怏w反應(yīng)而生成烴。
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種烴的制造方法，其包括下述工序: 合成工序，在該工序中，使用在內(nèi)部保持包含催化劑顆粒和液體烴的漿料、在所述漿料的上部具有氣相部的氣泡塔型漿料床反應(yīng)器，并且利用費(fèi)-托合成反應(yīng)來合成烴； 取出工序，在該工序中，使所述漿料在配置于所述反應(yīng)器的內(nèi)部和/或外部的過濾器中流動(dòng)，從而將催化劑顆粒與重質(zhì)液體烴分離，取出重質(zhì)液體烴； 反沖洗工序，在該工序中，使液體烴沿著與所述漿料的流動(dòng)方向相反的方向在所述過濾器中流動(dòng)，使沉積在所述過濾器上的催化劑顆粒返回所述反應(yīng)器內(nèi)的漿料床中；和 冷卻-氣液分離工序，在該工序中，將從所述反應(yīng)器的氣相部排出的在該反應(yīng)器內(nèi)的條件下為氣體狀的烴冷卻，并且將冷凝的輕質(zhì)液體烴從氣體成分中分離并回收， 其中，在所述反沖洗工序中流動(dòng)的液體烴包含在所述冷卻-氣液分離工序中得到的輕質(zhì)液體烴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴的制造方法，其中，所述輕質(zhì)液體烴為在所述冷卻-氣液分離工序中通過將在所述反應(yīng)器內(nèi)的條件下為氣體狀的烴冷卻到180°C以上且比所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度低的溫度而冷凝的輕質(zhì)液體烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的烴的制造方法，其具備將所述輕質(zhì)液體烴進(jìn)一步冷卻的再冷卻工序，并且將經(jīng)過該工序的輕質(zhì)液體烴供給所述反沖洗工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的烴的制造方法，其中，在所述反沖洗工序中流動(dòng)的液體烴為所述輕質(zhì)液體烴與在所述取出工序中取出的重質(zhì)液體烴的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的烴的制造方法，其中，所述混合物中的重質(zhì)液體烴為將在所述取出工序中取出的重質(zhì)液體烴中所含有的催化劑顆粒的至少一部分進(jìn)一步除去而得到的。`
【文檔編號(hào)】C10G2/00GK103562350SQ201280014960
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月28日
【發(fā)明者】新宮英樹 申請(qǐng)人:日本石油天然氣·金屬礦物資源機(jī)構(gòu), 國際石油開發(fā)帝石株式會(huì)社, 吉坤日礦日石能源株式會(huì)社, 石油資源開發(fā)株式會(huì)社, 克斯莫石油株式會(huì)社, 新日鐵住金工程技術(shù)株式會(huì)社