烴的製造方法
2023-05-23 12:49:16 1
烴的製造方法
【專利摘要】本發明的烴的製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器，並且利用費-託合成反應來合成烴；取出工序，在該工序中，使漿料在配置於反應器的內部和/或外部的過濾器中流動，從而使重質液體烴分離，取出重質液體烴；反衝洗工序，在該工序中，使液體烴沿著與漿料的流動方向相反的方向在過濾器中流動，使催化劑顆粒返回反應器內；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，並且將冷凝的輕質液體烴從氣體成分中分離並回收。在反衝洗工序中流動的液體烴包含在冷卻-氣液分離工序中得到的輕質液體烴。
【專利說明】烴的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及基於使用了氣泡塔型漿料床反應器的費-託合成反應的烴的製造方法。
[0002]本申請基於2011年3月28日在日本申請的日本特願2011-069395號主張優先權，在此援引其內容。
【背景技術】
[0003]作為製造用作煤油、輕油等液體燃料產品的原料的具有寬的碳原子數分布的烴的方法，已知有以一氧化碳氣體(CO)和氫氣(H2)為原料並利用費-託合成反應(以下有時稱為「FT合成反應」)的方法。另外，以天然氣等作為原料，利用轉化反應製造合成氣(以CO和H2為主成分的混合氣)，並且利用FT合成反應由合成氣合成烴，對該烴進行加氫處理和分餾，由此製造液體燃料，上述技術被稱為GTL (Gas To Liquids:液體燃料合成)工藝。
[0004]作為利用FT合成反應製造烴的方法，例如專利文獻I中公開了下述使用氣泡塔型漿料床反應器的方法:向使固體的催化劑顆粒懸浮在液體烴中而成的漿料(以下有時簡稱為「漿料」)中吹入合成氣，由此使其發生FT合成反應。
[0005]在該方法中，通過下述反應系統來製造烴，該反應系統具備:保持漿料並進行FT合成反應的反應器(氣泡塔型漿料床反應器)；將合成氣吹入反應器的底部的導管(氣體供給部)；從反應器內的漿料分離催化劑顆粒的過濾器；將在反應器內合成並通過了上述過濾器的液體烴(重質液體烴)取出的導管；和將經由該導管取出的液體烴的一部分返送回上述反應器內並清洗上述過濾器的機構。
[0006]另外，作為清洗上述過濾器的機構、即用於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構，採用下述反衝洗處理:使被過濾器過濾且經由導管取出的液體烴(重質液體烴)的一部分相對於上述過濾器沿著與過濾漿料時的流動方向相反的方向流動。
[0007]另一方面，在上述反應器內的漿料的上部設置氣相部，將在漿料中通過的期間未反應的合成氣(未反應的合成氣)以及由FT合成反應生成且在反應器內的條件下為氣體的輕質烴從漿料床向上述氣相部移動，進而通過上述氣相部，從而從與反應器上部連接的導管排出。排出的未反應的合成氣和輕質的烴被冷卻，輕質烴的一部分發生冷凝成為液體的烴(輕質液體烴)，從而該輕質液體烴與氣體成分(未反應的合成氣和主要為C4以下的烴氣體)會氣液分離。而且，上述氣體成分在上述反應器中循環，從而將未反應的合成氣再利用，而輕質液體烴供給到液體烴的精製工序。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特表2007-516065號公報
【發明內容】
[0011]發明所要解決的問題
[0012]然而，在上述專利文獻I所公開的技術中的上述過濾器的反衝洗處理中，反覆進行下述過程:在過濾漿料時通過過濾器的液體烴(重質液體烴)的一部分沿著與過濾漿料時的流動方向相反的方向通過該過濾器，再次返送回反應器內，然後形成漿料，從而再次通過過濾器而被取出。即，重質液體烴的一部分在反應器內外往復，由此反覆通過過濾器。因此，過濾漿料時，與從FT合成反應器取出的每單位時間供給到後段的液體烴的精製工序的重質烴的量相比，每單位時間更大量的重質液體烴通過過濾器。
[0013]在這樣的運轉中，過濾器需要過濾大量的漿料，即過濾器的負荷增大，並且伴隨於此反衝洗處理的負擔也增大。
[0014]此時，為了彌補所需的過濾器的負荷，就需要增大過濾器的過濾面積，有伴隨設備的大型化而使設備成本上升以及伴隨於此而使維護成本上升的問題。
[0015]本發明是鑑於上述情況進行的，其目的在於，提供通過減少反覆往復通過過濾器的液體烴的量而使過濾器的負荷減少的烴的製造方法。
[0016]用於解決問題的手段
[0017]本發明的烴的製造方法包括下述工序:合成工序，在該工序中，使用在內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器，並且利用費-託合成反應來合成烴；取出工序，在該工序中，使上述漿料在配置於上述反應器的內部和/或外部的過濾器中流動，從而將催化劑顆粒與重質液體烴分離，取出重質液體烴；反衝洗工序，在該工序中，使液體烴沿著與上述眾料的流動方向相反的方向在上述過濾器中流動，使沉積在上述過濾器上的催化劑顆粒返回上述反應器內的漿料床中；和冷卻-氣液分離工序，在該工序中，將從上述反應器的氣相部排出的在該反應器內的條件下為氣體狀的烴冷卻，並且將冷凝的輕質液體烴從氣體成分中分離並回收，其中，在上述反衝洗工序中流動的液體烴包含在`上述冷卻-氣液分離工序中得到的輕質液體烴。
[0018]另外，在上述烴的製造方法中，上述輕質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器內的條件下為氣體狀的烴冷卻到180°C以上且比上述反應器內的溫度低的溫度而冷凝的輕質液體烴。
[0019]此外，在上述烴的製造方法中，可以具備將上述輕質液體烴進一步冷卻的再冷卻工序,並且將經過該工序的輕質液體烴供給上述反衝洗工序。
[0020]另外，在上述烴的製造方法中，在上述反衝洗工序中流動的液體烴可以為上述輕質液體烴與在上述取出工序中取出的重質液體烴的混合物。
[0021]此外，在上述烴的製造方法中，上述混合物中的重質液體烴可以為將在上述取出工序中取出的重質液體烴中所含有的催化劑顆粒的至少一部分進一步除去而得到的。
[0022]發明效果
[0023]根據本發明的烴的製造方法，作為在反衝洗工序中在過濾器中流動的液體烴，使用將從反應器的氣相部排出的在該反應器內的條件下為氣體狀的烴冷卻而冷凝得到的輕質液體烴，因此能夠降低在過濾漿料時反覆往復通過過濾器的液體烴(重質液體烴)的量。即，在反衝洗工序中返送到反應器內的輕質烴在反應器內氣化而從反應器的氣相部被取出，因此成為漿料的一部分而不通過過濾器。所以，在過濾漿料時能夠減輕每單位時間通過過濾器的液體烴的量，從而減輕過濾器的負荷。由此，變得可以降低過濾器的過濾面積，能夠實現製造設備的小型化簡易化、以及伴隨於此的維護的減輕。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發明的液體燃料合成系統的一個例子的整體構成的示意圖。
[0025]圖2是本發明的FT合成單元的示意構成圖。
[0026]圖3A是本發明的過濾器的示意構成說明圖。
[0027]圖3B是本發明的過濾器元件的示意構成說明圖。
[0028]圖4是本發明的FT合成單元的變形例的示意構成圖。
【具體實施方式】
[0029]以下，對本發明的烴的製造方法進行詳細說明。
[0030]首先，參照圖1對適於實施本發明的烴的製造方法的合成反應系統的一個例子進行說明。
[0031]圖1所示的液體燃料合成系統I是進行將天然氣等烴原料轉換成液體燃料的GTL工藝的工廠設備。
[0032]該液體燃料合成系統I由合成氣製造單元3、FT合成單元5和產品精製單元7構成。合成氣生成單元3對作為烴原料的天然氣進行轉化而製造包含一氧化碳氣體和氫氣的合成氣。FT合成單元5通過FT合成反應從在合成氣製造單元3中製造得到的合成氣合成液體烴。產品精製單元7對通過FT合成反應合成的液體烴進行加氫、精製來製造液體燃料(主要為煤油、輕油)的基材。
[0033]以下，對上述各單元的構成要素進行說明。
[0034]合成氣製造單元3主要具備例如脫硫反應器10、轉化器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。脫硫反應器10由加氫脫硫裝置等構成，其從作為原料的天然氣中除去硫成分。轉化器12對從脫硫反應器10供給的天然氣進行轉化，製造包含一氧化碳氣體(CO)和氫氣(H2)作為主成分的合成氣。廢熱鍋爐14回收在轉化器12中生成的合成氣的廢熱而產生高壓蒸汽。
[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氣體從由氣液分離器18供給的合成氣中除去的吸收塔22和從含有該二氧化碳氣體的吸收液中使二氧化碳氣體解吸而再生的再生塔24。氫分離裝置26從由脫碳酸裝置20分離了二氧化碳氣體的合成氣中，分離該合成氣中所含的氫氣的一部分。但是，根據情況不同，有時也不需要設置上述脫碳酸裝置20。
[0036]其中，轉化器12利用例如以下述的化學反應式(1)、(2)表示的水蒸氣-二氧化碳氣體轉化法，使用二氧化碳氣體和水蒸氣來對天然氣進行轉化，生成以一氧化碳氣體和氫氣為主成分的高溫的合成氣。此外，該轉化器12中的轉化法不限於上述水蒸氣-二氧化碳氣體轉化法的例子，例如還能夠利用水蒸氣轉化法、使用了氧的部分氧化轉化法(POX)Jt為部分氧化轉化法與水蒸氣轉化法的組合的自熱轉化法(ATR)、二氧化碳氣體轉化法等。
[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器30 (以下有時也稱為「反應器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行氫的吸附和脫附的氫PSA (PressureSwing Adsorption:壓力變動吸附)裝置等構成。該氫PSA裝置在並列配置的多個吸附塔(未圖示)內具有吸附劑(沸石系吸附劑、活性炭、氧化鋁、矽膠等)，通過在各吸附塔中依次反覆進行氫的加壓、吸附、脫附(減壓)、清洗各工序，能夠將從合成氣中分離的純度高的氫氣(例如99.9%左右)連續供給利用氫進行規定反應的各種氫利用反應裝置(例如脫硫反應器10、蠟餾分加氫裂化反應器60、中間餾分加氫精制反應器61、石腦油餾分加氫精制反應器62 等)。
[0040]作為氫分離裝置26中 的氫氣分離方法，不限於上述氫PSA裝置之類的壓力變動吸附法的例子。例如，可以使用儲氫合金吸附法、膜分離法或它們的組合等。
[0041]接著，參照圖1、圖2對FT合成單元5進行說明。如圖1、圖2所示，FT合成單元5主要具備氣泡塔型漿料床反應器30、氣液分離器32、外部型催化劑分離器34、氣液分離裝置36、反衝洗液槽38和第I精餾塔40。
[0042]氣泡塔型漿料床反應器30從合成氣合成液體烴，其作為利用FT合成反應從合成氣合成液體烴的FT合成用反應器起作用。
[0043]該反應器30主要具備反應器主體80和冷卻管81，在內部被加熱到例如190~270 V左右、並且被加壓到比大氣壓大的條件下運轉。
[0044]反應器主體80為大致圓筒型的金屬制的容器。在反應器主體80的內部收容有固體的催化劑顆粒懸浮在液體烴(FT合成反應的產物)中所得到的漿料，由該漿料形成漿料床。
[0045]在該反應器主體80的下部，向漿料中噴射以氫氣和一氧化碳氣體為主成分的合成氣。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，由此進行液體烴的合成反應(FT合成反應)。具體而言，如下述化學反應式(3)所示，氫氣和一氧化碳氣體反應而生成烴。
[0046]
【權利要求】
1.一種烴的製造方法，其包括下述工序: 合成工序，在該工序中，使用在內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器，並且利用費-託合成反應來合成烴； 取出工序，在該工序中，使所述漿料在配置於所述反應器的內部和/或外部的過濾器中流動，從而將催化劑顆粒與重質液體烴分離，取出重質液體烴； 反衝洗工序，在該工序中，使液體烴沿著與所述漿料的流動方向相反的方向在所述過濾器中流動，使沉積在所述過濾器上的催化劑顆粒返回所述反應器內的漿料床中；和 冷卻-氣液分離工序，在該工序中，將從所述反應器的氣相部排出的在該反應器內的條件下為氣體狀的烴冷卻，並且將冷凝的輕質液體烴從氣體成分中分離並回收， 其中，在所述反衝洗工序中流動的液體烴包含在所述冷卻-氣液分離工序中得到的輕質液體烴。
2.根據權利要求1所述的烴的製造方法，其中，所述輕質液體烴為在所述冷卻-氣液分離工序中通過將在所述反應器內的條件下為氣體狀的烴冷卻到180°C以上且比所述反應器內的溫度低的溫度而冷凝的輕質液體烴。
3.根據權利要求1或2所述的烴的製造方法，其具備將所述輕質液體烴進一步冷卻的再冷卻工序，並且將經過該工序的輕質液體烴供給所述反衝洗工序。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的烴的製造方法，其中，在所述反衝洗工序中流動的液體烴為所述輕質液體烴與在所述取出工序中取出的重質液體烴的混合物。
5.根據權利要求4所述的烴的製造方法，其中，所述混合物中的重質液體烴為將在所述取出工序中取出的重質液體烴中所含有的催化劑顆粒的至少一部分進一步除去而得到的。`
【文檔編號】C10G2/00GK103562350SQ201280014960
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年3月15日 優先權日:2011年3月28日
【發明者】新宮英樹 申請人:日本石油天然氣·金屬礦物資源機構, 國際石油開發帝石株式會社, 吉坤日礦日石能源株式會社, 石油資源開發株式會社, 克斯莫石油株式會社, 新日鐵住金工程技術株式會社