用於提高合成氣體的轉化率的2段ｆ-ｔ反應器系統的製作方法

2023-08-09 11:29:01

專利名稱：用於提高合成氣體的轉化率的2段ｆ-ｔ反應器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在煤炭液化(CTL)及天然氣液化(GTL)エ序中，藉助與殘渣(油、蠟)中含有的催化劑的費託合成(Fischer-Tropsch)反應生成合成燃料的2段F-T反應器系統，尤其涉及用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，構成由鼓泡塔反應器形成的第I反應器和由鼓泡塔反應器或固定床反應器形成的第2反應器，在兩反應器之間安裝用於冷卻和加熱的2個熱交換器，通過分離水分及低沸點的油，最大限度地提高合成燃料的收率，延長使用的催化劑的壽命。
背景技術：
一般而言，F-T反應エ序是煤炭間接液化系統(CLT)、天然氣液化系統(GTL)、對木材等生物質及廢棄物等多種原料進行氣化制油的液化系統(XTL)的核心エ序。
其中，在CTL、GTL、XTLエ序的氣化工序中生成的氫與ー氧化碳的配合比(H2/C0比)隨原料物質而多祥地分布。在把煤炭、石油焦、重質渣油及諸如木材等生物質的固體用作原料時，配合比大致分布為0. 6 I. 2，在把天然氣及工程廢氣等氣體用作原料的情況下，顯示出I. 2 2.0的分布。其中，F-T反應エ序是使合成氣體(CCHH2)流入，與反應器主體內的催化劑反應，生成液體狀態的合成燃料。此時，在F-T反應器中使用的催化劑以Fe (鉄)催化劑和Co (鈷)催化劑為主。在F-T反應器中使用的催化劑的種類根據流入反應器的合成氣體的配合比(H2/C0比)決定。其中，就Fe催化劑而言，由於催化劑中含有的成份引起將CO轉化成氫的水煤氣轉化反應(water gas shift reaction),所以，H2/C0比可在0. 6 3. 5的廣_範圍使用。但是，Fe催化劑由於活性低於Co催化劑，為獲得高活性，反應溫度和壓カ升高，帶來催化劑壽命縮短的結果。相反，鈷催化劑由於活性高，反應溫度和壓カ與Fe催化劑相比雖然較低，但如果未將H2/C0比維持在I. 8 2. 0，則催化劑的鈍化現象會加速，催化劑的壽命縮短。因此，在煤炭液化工序中，在使用Co催化劑的情況下，需要在F-T反應器前添加水煤氣反應器，把流入F-T反應器的合成氣體的H2/C0比保持於I. 8 2. O。另外，Co催化劑的缺點是即使合成氣體中少量含有諸如H2S等雜質，反應活性也會急劇下降，因此，在應用於從煤炭生成的合成氣體方向存在困難。如上所述，Fe催化劑和Co催化劑由於分別具有優缺點，需要開發ー種組合反應エ序，在相互彌補他們優缺點的同時，提聞エ序的效率。

發明內容
本發明正是鑑於如上問題而提出的，本發明的第I目的在於提供一種用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，相互連接主要使用Fe催化劑的ー個以上的第I反應器與主要使用Fe. Co或Co催化劑的第2反應器，分別形成2個反應區域，在各反應區域具有互不相同的催化劑和反應條件，能夠提高合成氣體的總轉化率，實現合成燃料收率最大化，延長催化劑壽命。另外，第2目的在於提供ー種用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，調節第I反應器的溫度、壓カ及供應的合成氣體的流量，通過調節CO的轉化率，把注入第2反應器的氣體的H2/C0比調整為I. 8 2. 0，從而能夠提供適合第2反應器的反應條件。另外，第3目的在於提供ー種用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，利用第I熱交換器，去除第I反應器排出的合成氣體中的水分低沸點油，從而使第2反應器的雜質流入實現最小化，並利用第I反應器和第2反應器中發生的熱，加熱流入第2反應器的合成氣體溫度，能夠在提高能源效率的同時，最大限度提高反應效率。為達成上述目的，根據本發明的特徵，第I發明是針對F-T反應器系統，優選包括第I反應器(10)，至少I個以上，使用Fe催化劑，接受供應從煤炭或生物質或天然氣中提取的第I合成氣體，使其與Fe催化劑反應，獲得合成燃料；以及第2反應器(20)，使用Fe. Co 催化劑或Co催化劑，接受供應從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，使其與Fe. Co催化劑或Co催化劑反應，獲得合成燃料；而且，上述第I反應器(10)接受供應的第I合成氣體中含有的H2/C0的配合比範圍為0. 6 I. 2，調節內部溫度及壓カ和第I合成氣體的流速，反應時具有50 80%範圍的CO轉化率；上述第2反應器(20)接受供應的從第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體的H2/C0配合比範圍為I. 8 2.0，調節內部溫度及壓カ和第2合成氣體的流速，反應時具有90 95%範圍的CO轉化率。第2發明是優選在第I發明中，上述第I反應器(10)及第2反應器(20)為鼓泡塔反應器。第3發明是優選在第I發明中，上述第I反應器(10)為鼓泡塔反應器，第2反應器(20)是具有在內部填充了催化劑的催化劑管的固定床反應器。第4發明是優選在第I發明至第3發明中，上述第I反應器(10)在內部具備第I冷卻管(13)，防止因與Fe催化劑反應時發生的反應熱而導致溫度急劇上升；上述第2反應器(20)在內部具備第2冷卻管(23)，防止因與Fe. Co催化劑或Co催化劑反應時發生的反應熱而導致溫度急劇上升；還包括連接管線(30)，相互連接上述第I反應器(10)的流出管(12)與第2反應器(20)的流入管(21)，以便接受供應從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，與存儲於第2反應器(20)的Fe. Co催化劑或Co催化劑反應；第I熱交換器(31)，安裝於上述連接管線(30)，以便能夠冷卻從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，通過第I回收箱(33)收集、存儲第2合成氣體中含有的水分及低沸點油；第2熱交換器(32)，安裝於上述連接管，以便能夠把通過上述第I熱交換器(31)冷卻的第2合成氣體加熱至第2反應器(20)的Fe. Co催化劑或Co催化劑的反應溫度。第5發明是優選在第4發明中，還包括連接上述第I熱交換器(31)與第I冷卻管(13)的流入側的第I管線(40)，而且，上述第I管線(40)用於使供應給第I熱交換器
(31)的冷卻水冷卻從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，連續地移送給第I冷卻管(13)，冷卻生成反應熱的第I反應器(10)的內部，防止因內部反應熱導致溫度急劇上升;還包括連接上述第I冷卻管(13)的流出側與第2熱交換器(32)的第2管線(41)，而且，上述第2管線(41)用於使通過第I冷卻管(13)的流出側排出的高溫冷卻水供應給第2熱交換器(32)，在對通過第I熱交換器(31)冷卻的第2合成氣體進行加熱後，以水或蒸氣形態排出，能夠用作其他熱源；還包括連接上述第2冷卻管(23)的流出側與第2管線(41)的第3管線(42)，而且，上述第3管線(42)用於使通過第2冷卻管(23)的流出側排出的高溫冷卻水能夠供應給第2管線(41)，能夠提高沿第2管線(41)流入第2熱交換器(32)的冷卻水的溫度。第6發明是優選在第5發明中，還包括3熱交換器，以便能夠冷卻從上述第2反應器(20)反應後流出的第3合成氣體，通過第2回收箱(52)收集、存儲合成氣體中含有的水/低沸點油，而且，上述第3熱交換器(51)安裝幹與第2反應器(20)連接的排出管線
(50)。第7發明是優選在第6發明中，還包括連接上述第3熱交換器(51)與第2冷卻管(23)的流入側的第4管線(43)，而且，上述第4管線(43)使供應給第3熱交換器(51)的 冷卻水冷卻從上述第2反應器(20)流出的第3合成氣體，連續地移送給第2冷卻管(23)，能夠防止因內部反應熱導致第2反應器(20)內部溫度急劇上升。第8發明是優選在第I發明中，上述第I反應器(10)的反應條件為內部溫度240°C 280°C，內部壓カ15個氣壓 40個氣壓，流入的第I合成氣體的流速為5 20cm/Sec0第9發明是優選在第8發明中，上述第2反應器(20)的反應條件為溫度150°C 230°C，壓カ10個氣壓 30個氣壓，流入的第I合成氣體的流速為5 20cm/sec。本發明用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統安裝兩個獨立的反應器，選定適合於合成氣體的h2/co配合比的催化劑，保持符合各自特性的エ序條件，從而能夠長時間保持催化劑的活性，具有使合成燃料收率實現最大化、提高工序經濟性的效果。另外，利用第I熱交換器，去除第I反應器排出的合成氣體中的水分及低沸點油，從而使第2反應器的雜質流入實現最小化，並利用第2熱交換器，加熱流入第2反應器的合成氣體溫度，具有能夠在提高能源效率的同時，最大限度提高反應效率的效果。


圖I是本發明第I實施例的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統的結構圖，圖2是本發明第2實施例的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統的結構圖。
具體實施例方式下面參照附圖，就本發明用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統進行詳細說明。實施例I圖I是本發明第I實施例的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統的結構圖。如圖I所示，本發明涉及ー種用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，相互連接主要使用Fe催化劑的ー個以上的第I反應器與主要使用Fe. Co或Co催化劑的第2反應器，分別形成2個反應區域，在各反應區域具有互不相同的催化劑和反應條件，能夠提高合成氣體的總轉化率，實現合成燃料收率最大化，延長催化劑壽命。這種本發明的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統大致由2部分構成，即，由第I反應器(10)、與上述第I反應器(10)相互連接的第2反應器(20)構成。其中，上述第I反應器由在內部存儲了含有Fe催化劑的殘渣的鼓泡塔反應器構成。在這種第I反應器(10)的底面，具備使從煤炭中提取的第I合成氣體的氣泡粒子分散的分散板(14)，在內部中央區域，具備過濾裝置(15)及第I冷卻管(13)，其中，過濾裝置(15)使第I合成氣體與Fe催化劑的費託合成(Fischer-Tropsch)反應而生成的合成燃料排出，而催化劑被過濾，第I冷卻管(13)用於冷卻因合成氣體與Fe催化劑的費託合成
(Fischer-Tropsch)反應而發生的反應熱。其中，上述的第I反應器(10)通過流入管(11)接受供應第I合成氣體，此時，接受供應的上述第I合成氣體包含的H2/C0的配合比範圍為0. 6 I. 2，調節內部溫度及壓カ和第I合成氣體的流速，與Fe催化劑反應吋，具有50 80%範圍的CO轉化率。此時要求，第I合成氣體的整體配合比為H2 :35% 40%、CO :40% 45%、CO2 10% 20%，CH4 :1% 5%範圍，內部溫度為240°C 280°C範圍，內部壓カ為15個氣壓 40個氣壓，流速為5 20cm/sec。特別是第I反應器(10)由於使用Fe催化劑，因此活性低於Co催化劑。所以，為了獲得高活性，應提高反應溫度，可是，如果反應溫度過高，則會帶來Fe催化劑的壽命縮短的結果。因此，可以使第I反應器(10)的反應溫度保持在240°C 280°C範圍，內部壓カ保持為15個氣壓 40個氣壓，流速調節為5 20cm/sec，把CO的轉化率調節為50 80%範圍。這最終建立一種結構，使反應後流出到第2反應器(20)內部的第2合成氣體的H2/C0配合比保持在I. 8 2. 0範圍，與第2反應器(20)內的Fe. Co催化劑或Co催化劑反應，在第2反應器(20)內，能夠使CO的轉化率提高到90% 95%範圍。另ー方面，本發明的費託合成(Fischer-Tropsch)反應式如[化學式I]所示進行定義，這是第I反應器(10)與第2反應器(20)的主反應式。化學式InC0+2nH2 => (CH2) n+nH20而且，第I反應器(10)的副反應(水煤氣轉化反應)式如[化學式2]所示。化學式2nH20+nC0 = > nC02+nH2這種[化學式I]和[化學式2]在使用Fe催化劑的第I反應器(10)內發生，建立了一種結構，通過按照前述的第I合成氣體的配合比、流速和內部溫度以及內部壓カ，把CO的轉化率保持於50 80%範圍，把供應給第2反應器(20)的第2合成氣體的H2/C0的比率控制在I. 8 2.0範圍。另外，在第I反應器(10)中，通過[化學式I]，利用與Fe催化劑的反應，使CO的轉化率為50 80%範圍，能夠通過過濾裝置(15)，獲得在這種狀態下生成的蠟形態的合成燃料。
而且，第I合成氣體、第2合成氣體的副反應式如[化學式3]所示化學式33nH2+nC0 = > nCH4+nH20這種[化學式3]往往發生於反應溫度維持較高時，特別是甲烷氣體的發生如果增カロ，那麼，エ序的效率將會下降，因此是不利的。另ー方面，當第2合成氣體的H2/C0比率以低於I. 8的狀態流入使用Fe. Co催化劑或Co催化劑的第2反應器(20)，或溫度過高，甲烷氣體的發生增加，氫的量發生不足吋，會發生如下的副反應式[化學式4]。H2+C0 = > C+H20化學式4
這種反應發生碳，碳覆蓋催化劑的表面，促進催化劑的鈍化，降低CO的轉化率，結果導致第2合成氣體中的合成燃料獲得率減小，因此是不利的。另ー方面，第2反應器(20)使用Fe. Co催化劑或Co催化劑，在內部安裝了去除第2合成氣體與催化劑反應時發生的反應熱的第2冷卻管(23)。這種第2反應器(20)可以由鼓泡塔反應器或具有在內部填充的催化劑的催化劑管的固定床反應器構成。在本發明的實施例中，如附圖所示，以鼓泡塔反應器為例進行說明。其中，在第I反應器(10)中，如前所述，通過把CO的轉化率維持於50 80%，從而上述第2反應器(20)能夠獲得供應H2/C0比率為I. 8 2. 0的第2合成氣體。而且，上述第2合成氣體的整體配合比由H2 :40% 50%、CO :20 30%、CO2 :20% 40%、CH4 2% 7%範圍組成。此時，優選第2反應器(20)的反應條件為溫度150°C 230°C，壓カ10個氣壓 30個氣壓，流入的第I合成氣體的流速為5 20cm/sec。這種上述第2反應器(20)與第I反應器(10)連接，從第I反應器(10)接受供應第2合成氣體，第I合成氣體中曾包含的微量雜質被在第I反應器(10)中與Fe催化劑反應的過程中去除，或被殘渣吸收，另外，包含於在第I熱交換器(31)凝聚的油或水中被去除，因此能夠防止流入第2反應器(20)，在第2反應器(20)中，幾乎不供應抑制Co催化劑活性的物質，所以能夠延長Co催化劑的壽命。另外，供應給第2反應器(20)的第2合成氣體H2/C0配合比範圍為I. 8 2. 0，根據上述的反應條件，能夠把第2合成氣體的CO轉化率提高到90% 95%以上，所以，整體エ序的收率提高到95%以上，能夠提高工序的經濟性。另ー方面，本發明的構成還包括第I熱交換器(31)，對第I反應器(10)內部及通過第I反應器(10)的流出管(12)排出的合成氣體進行冷卻；第2熱交換器(32)，被對通過上述第I熱交換器(31)冷卻的合成氣體進行加熱的第I反應器(10)的反應熱而加熱。而且，連接管線(30)相互連接上述第I反應器(10)的流出管(12)與第2反應器(20)的流入管(21)，以便能夠從上述第I反應器(10)接受供應第2合成氣體，在第2反應器(20)中，與Fe. Co催化劑或Co催化劑反應。在這種上述連接管線(30)上，可以安裝第I熱交換器(31)，以便能夠冷卻來自上述第I反應器(10)的第2合成氣體，通過第I回收箱(33)收集、存儲第2合成氣體中含有的水分及低沸點油。S卩，以便上述第I熱交換器(31)能夠冷卻沿連接管線(30)移送的高溫的第2合成氣體，通過第I回收箱(33)收集第2合成氣體中含有的水分及低沸點油，這是能夠防止供應抑制第2反應器(20)的Co催化劑活性的水分的結構。另外，在上述連接管線(30)上安裝第2熱交換器(32)，以便能夠把通過上述第I熱交換器(31)冷卻的第2合成氣體加熱至第2反應器(20)的Fe. Co催化劑或Co催化劑的反應溫度。另ー方面，在上述第I熱交換器(31)與第I冷卻管(13)的流入側，以第I管線
(40)為連接結構。這種上述第I管線(40)使供應給上述第I熱交換器(31)的冷卻水冷卻從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，連續地移送給第I冷卻管(13)，冷卻生成反應熱的第I反應器(10)的內部，防止因內部反應熱導致溫度急劇上升。 另外，上述第2熱交換器(32)與第I冷卻管(13)的流出側以第2管線(41)為連接結構。這種上述第2管線(41)使通過上述第I冷卻管(13)的流出側排出的高溫冷卻水供應給第2熱交換器(32)，加熱通過第I熱交換器(31)冷卻的第2合成氣體後，以水或蒸氣形態排出，能夠用作其他熱源。另外，還包括連接上述第2冷卻管(23)的流出側與第2管線(41)的第3管線
(42)。這種上述第3管線(42)使通過第2冷卻管(23)的流出側排出的高溫冷卻水能夠供應給第2管線(41)，能夠提高沿第2管線(41)流入第2熱交換器(32)的冷卻水的溫度。下面參照圖1，簡單說明本發明用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統的作用。如圖I所示，第I合成氣體通過第I反應器(10)的流入管(11)流入。流入的第I合成氣體經過分散板(14)，使氣泡粒子實現均一，之後與Fe催化劑反應，能夠生成合成燃料。而且，生成的合成燃料通過過濾裝置(15)收集，反應後通過連接管線(30)流出的高溫的第2合成氣體被第I熱交換器(31)冷卻，能夠通過第I回收箱(33)收集第2合成氣體中含有的水分及低沸點油。這是為了防止水分流入第2反應器(20)，抑制Co催化劑活性。而且，去除了水分及低沸點油的低溫的第2合成氣體通過第2熱交換器(32)，溫度重新上升，流入上述第2反應器(20)的內部。而且，流入第2反應器(20)的第2合成氣體與Fe. Co催化劑或Co催化劑反應，通過第2反應器(20)具備的過濾裝置(24)，獲得合成燃料，反應中生成的氣體和未反應氣體排出到外部。上述的冷卻水的移動路徑如下。第一最初的低溫冷卻水供應給第I熱交換器(31)，冷卻第2合成燃料，通過第I管線(40)流出。第二 冷卻了第2合成燃料的冷卻水通過第I管線(40)流入第I冷卻管(13)，冷卻第I反應器(10)的反應熱，轉化成高溫冷卻水，通過第2管線(41)流出。第三冷卻了第2反應器(20)的反應熱、轉化成高溫冷卻水的另外的冷卻水，通過第3管線(42)流出，與第2管線(41)的冷卻水合流。
第四合流的高溫冷卻水通過第2管線(41)供應給第2熱交換器(32)，在加熱第2合成燃料後，變成蒸氣，可以用作其他熱源。實施例2圖2是本發明第2實施例的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統的結構圖。如圖2所示，第2實施例在結構上包含第I實施例，而且還包括3熱交換器，以便能夠冷卻從上述第2反應器(20)反應後流出的第3合成氣體，通過第2回收箱(52)收集、存儲合成氣體中含有的水/低沸點油。
其中，在實施例中，第2反應器(20)由鼓泡塔反應器構成，上述第3熱交換器(51)是安裝幹與第2反應器(20)的流出管(22)連接的排出管線(50)上的結構。而且，還包括連接上述第3熱交換器(51)與第2冷卻管(23)的流入側的第4管線(43)，上述第4管線(43)使供應給第3熱交換器(51)的冷卻水冷卻從上述第2反應器(20)流出的第3合成氣體，連續地移送給第2冷卻管(23)，以便能夠防止因內部反應熱導致第2反應器(20)內部溫度急劇上升。這種結構使低溫冷卻水供應給第3熱交換器(51)，能夠通過第2回收箱(52)收集通過排出管線(50)流出的第3合成氣體的水或低沸點油，未反應氣體被排出到外部。另外，通過第2冷卻管(23)流出的高溫冷卻水通過第3管線(42)合併到第2管線(41)，通過第2熱交換器(32)實現對第2合成氣體的加熱。本發明的第2反應器(20)的體積與第I反應器(10)的個數和第I反應器中的CO轉化率成正比，例如，如實施例所示，當第I反應器(10)個數為I個時，第2反應器(20)的體積相當於第I反應器(10)的30 60%。因此，在第I反應器(10)是2個的情況下，第2反應器(20)的體積則相當於第I反應器(10)體積的60% 120%。雖然本發明是就上述列舉的優選實施例進行說明的，但在不脫離本發明要g與範圍的前提下，能夠進行其他多種修改及變形。因此，應視為權利要求書包含了屬於本發明真正範圍內的這種修改及變形。
權利要求
1.ー種用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，涉及F-T反應器系統，其特徵在於，包括 第I反應器(10)，至少I個以上，使用Fe催化劑，接受供應從煤炭或生物質或天然氣中提取的第I合成氣體，使其與Fe催化劑反應，獲得合成燃料；以及 第2反應器(20)，使用Fe. Co催化劑或Co催化劑，接受供應從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，使其與Fe. Co催化劑或Co催化劑反應，獲得合成燃料；而且， 上述第I反應器(10)接受供應的第I合成氣體中含有的H2/CO的配合比範圍為0. 6 I.2，調節內部溫度及壓カ和第I合成氣體的流速，反應時具有50 80%範圍的CO轉化率； 上述第2反應器(20)接受供應的從第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體的H2/CO配合比範圍為I. 8 2. 0，調節內部溫度及壓カ和第2合成氣體的流速，反應時具有90 95%範圍的CO轉化率。
2.根據權利要求I所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 上述第I反應器(10)及第2反應器(20)為鼓泡塔反應器。
3.根據權利要求I所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 上述第I反應器(10)為鼓泡塔反應器，第2反應器(20)是具有在內部填充催化劑的催化劑管的固定床反應器。
4.根據權利要求I至3中任意一項所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 上述第I反應器(10)在內部具備第I冷卻管(13)，防止因與Fe催化劑反應時發生的反應熱而導致溫度急劇上升； 上述第2反應器(20)在內部具備第2冷卻管(23)，防止因與Fe. Co催化劑或Co催化劑反應時發生的反應熱而導致溫度急劇上升； 還包括 連接管線(30)，相互連接上述第I反應器(10)的流出管(12)與第2反應器(20)的流入管(21)，以便接受供應從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，與存儲於第2反應器(20)的Fe. Co催化劑或Co催化劑反應； 第I熱交換器(31)，安裝於上述連接管線(30)，冷卻從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，以便能夠通過第I回收箱(33)收集、存儲第2合成氣體中含有的水分及低沸點油； 第2熱交換器(32)，安裝於上述連接管，以便能把通過上述第I熱交換器(31)冷卻的第2合成氣體加熱至第2反應器(20)的Fe. Co催化劑或Co催化劑的反應溫度。
5.根據權利要求4所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 還包括連接上述第I熱交換器(31)與第I冷卻管(13)的流入側的第I管線(40)，而且，上述第I管線(40)用於使供應給第I熱交換器(31)的冷卻水冷卻從上述第I反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，連續地移送給第I冷卻管(13)，冷卻生成反應熱的第I反應器(10)的內部，防止因內部反應熱導致溫度急劇上升；還包括連接上述第I冷卻管(13)的流出側與第2熱交換器(32)的第2管線(41)，而且，上述第2管線(41)用於使通過第I冷卻管(13)的流出側排出的高溫冷卻水供應給第2熱交換器(32)，在對通過第I熱交換器(31)冷卻的第2合成氣體進行加熱後，以水或蒸氣形態排出，能夠用作其他熱源； 還包括連接上述第2冷卻管(23)的流出側與第2管線(41)的第3管線(42)，而且，上述第3管線(42)用於使通過第2冷卻管(23)的流出側排出的高溫冷卻水能夠供應給第2管線(41)，能夠提高沿第2管線(41)流入第2熱交換器(32)的冷卻水的溫度。
6.根據權利要求5所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 還包括3熱交換器，以便能夠冷卻從上述第2反應器(20)反應後流出的第3合成氣體，通過第2回收箱(52)收集、存儲合成氣體中含有的水/低沸點油，而且，上述第3熱交換器(51)安裝於與第2反應器(20)連接的排出管線(50)。
7.根據權利要求6所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 還包括連接上述第3熱交換器(51)與第2冷卻管(23)的流入側的第4管線(43)，而且，上述第4管線(43)使供應給第3熱交換器(51)的冷卻水冷卻從上述第2反應器(20)流出的第3合成氣體，連續地移送給第2冷卻管(23)，能夠防止因內部反應熱導致第2反應器(20)內部溫度急劇上升。
8.根據權利要求I所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 上述第I反應器(10)的反應條件為內部溫度240°C 280°C，內部壓カ15個氣壓 40個氣壓，流入的第I合成氣體的流速為5 20cm/sec。
9.根據權利要求8所述的用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，其特徵在於 上述第2反應器(20)的反應條件為溫度150°C 230°C，壓カ10個氣壓 30個氣壓，流入的第I合成氣體的流速為5 20cm/sec。
全文摘要
本發明涉及用於提高合成氣體的轉化率的2段F-T反應器系統，為此，其特徵在於，包括第1反應器(10)，至少1個以上，使用Fe催化劑，接受供應從煤炭或生物質或天然氣中提取的第1合成氣體，使其與Fe催化劑反應，獲得合成燃料；以及第2反應器(20)，使用Fe.Co催化劑或Co催化劑，接受供應從上述第1反應器(10)反應後流出的第2合成氣體，使其與Fe.Co催化劑或Co催化劑反應，獲得合成燃料；而且，上述第1反應器(10)接受供應的第1合成氣體中含有的H2/CO的配合比範圍為0.6～1.2，調節內部溫度及壓力和第1合成氣體的流速，反應時具有50～80％範圍的CO轉化率；上述第2反應器(20)接受供應的從第1反應器(10)反應後流出的第2合成氣體的H2/CO配合比範圍為1.8～2.0，調節內部溫度及壓力和第2合成氣體的流速，反應時具有90～95％範圍的CO轉化率。
文檔編號B01J8/04GK102869752SQ201180004625
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年4月1日
發明者李鎬泰, 鄭憲, 梁正一, 金學柱, 千東鉉, 梁正燻, 樸智燦, 金秉權 申請人:韓國能量技術研究院