EA019363B1

EA019363B1 - Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения и способ его эксплуатации

Info

Publication number: EA019363B1
Application number: EA201170394A
Authority: EA
Inventors: Ясухиро Ониси; Юдзуру Като; Эиити Ямада; Ацуси Мурата; Осаму Вакамура; Кентароу Морита
Original assignee: Джэпэн Ойл, Гэз Энд Металз Нэшнл Корпорейшн; Инпекс Корпорейшн; ДжейЭкс НИППОН ОЙЛ ЭНД ЭНЕРДЖИ КОРПОРЕЙШН; Джапан Петролеум Эксплорейшн Ко., Лтд.; Космо Ойл Ко., Лтд.; Ниппон Стил Инджиниринг Ко., Лтд.
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2014-03-31
Also published as: AU2009299343B2; US20110190403A1; CA2737881A1; MY166161A; BRPI0920753A2; EP2336271A4; JP5364715B2; CA2737881C; US8569387B2; WO2010038396A1; CN102165037B; AU2009299343A1; EP2336271B1; CN102165037A; ZA201102233B; EA201170394A1; JPWO2010038396A1; EP2336271A1

Abstract

Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения, которое синтезирует углеводородное соединение посредством химической реакции синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей твердотельный катализатор, суспендированный в жидких углеводородах, данное устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения снабжено реактором, который содержит внутри суспензию, в который вводится синтез-газ, и из которого газ после реакции выпускается из его верхней части; внутренним узлом для разделения, размещенным внутри реактора, чтобы разделять катализатор и синтезированные жидкие углеводороды в суспензии; и внешним узлом для разделения, размещенным снаружи реактора, чтобы разделять катализатор и жидкие углеводороды в суспензии, которая извлекается из реактора.

Description

Данное изобретение относится к устройству для проведения реакции синтеза углеводородного соединения, которое синтезирует углеводородное соединение вдуванием синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, в суспензию, содержащую твердотельный катализатор, суспендированный в жидких углеводородах, и к способу эксплуатации устройства для проведения реакции синтеза.

Притязания на приоритет утверждаются заявкой на патент Японии № 2008-254815, зарегистрированной 30 сентября 2008, содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.

Предшествующий уровень техники

В качестве одного из способов синтеза жидких топлив из природного газа в последнее время была разработана технология ОТЬ (газ-в-жидкость: синтез жидкого топлива) риформинга природного газа, чтобы производить синтез-газ, содержащий газообразный монооксид углерода (СО) и газообразный водород (Н₂) в качестве основных компонентов, синтеза углеводородов с применением этого синтез-газа в качестве исходного газа посредством реакции синтеза Фишера-Тропша (на которую далее в данном документе дается ссылка как на реакцию синтеза ЕТ) и дополнительной гидрогенизации и фракционирования углеводородов, чтобы производить жидкие топлива в качестве конечных продуктов, такие как нафты (исходный тяжелый бензин), керосин, газойль и парафин.

В качестве устройства для проведения реакции синтеза, которое выполняет вышеуказанную реакцию синтеза ЕТ, как раскрыто, например, в патентном документе 1, предложено устройство типа барботажной колонны для проведения реакции ЕТ в слое суспензии, в котором твердотельный катализатор суспендирован в жидких углеводородах, чтобы получить суспензию, и синтез-газ вдувается в реактор, содержащий данную суспензию, посредством чего обеспечивается возможность проведения с ним реакции синтеза ЕТ.

Этот тип устройства для проведения реакции синтеза включает узел для отделения катализатора, который отделяет катализатор от суспензии, и выполняет операцию извлечения постоянного количества жидких углеводородов из суспензии в реакторе посредством узла для отделения катализатора.

В качестве вышеуказанного узла для отделения катализатора, как раскрыто, например, в патентном документе 2, предложен узел для разделения, в котором фильтрующий узел или т.п., включающий фильтр, размещен снаружи реактора (способ внешнего разделения), или размещен внутри реактора (способ внутреннего разделения).

Список ссылок

Патентный документ 1. Описание публикации выложенной заявки на патент США № 2003-0018089.

Патентный документ 2. Описание публикации выложенной заявки на патент США № 2005-0000861.

Сущность изобретения

Проблема, подлежащая разрешению посредством данного изобретения

При этом во время технического обслуживания узла для отделения катализатора, в случае, когда узел для отделения катализатора предусмотрен внутри реактора, необходимо прекращать эксплуатацию реактора, и, соответственно, производительность производства углеводородных соединений, которые являются продуктами, ухудшается. Кроме того, поскольку фильтрация выполняется в состоянии, когда концентрация катализатора высокая, вероятность возникновения проблем, проистекающих от прилипания твердотельного компонента, таких как засорение фильтра, увеличивается, и необходимо частое техническое обслуживание фильтрующего элемента.

С другой стороны, в случае, когда узел для отделения катализатора предусмотрен снаружи реактора, суспензия извлекается и вводится в узел для разделения. Однако, если температура понижается во время операции транспортировки или разделения суспензии снаружи реактора, имеет место возможность, что парафиновая фракция в жидких углеводородах может затвердевать. По этой причине разделение большого количества суспензии не может быть выполнено, и характеристики разделения могут быть неспособными к значительному улучшению.

Как таковые, способ внешнего разделения и способ внутреннего разделения имеют проблемы и, соответственно, не в состоянии эффективно выполнять операцию отделения катализатора.

Данное изобретение было сделано, принимая во внимание вышеуказанную ситуацию, и его целью является предоставление устройства для проведения реакции синтеза углеводородного соединения и способа его эксплуатации, которые могут простым и надежным образом выполнять разделение суспензии, и могут существенно повысить производительность производства углеводородных соединений.

Средство решения проблемы

Для того чтобы решить вышеуказанные проблемы для достижения такой цели, данное изобретение предлагает следующие средства.

Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения в соответствии с данным изобретением представляет собой устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения, которое синтезирует углеводородное соединение посредством химической реакции синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей твердотельный катализатор, суспендированный в жидких углеводородах, данное устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения снабжено: реактором, в котором содержится

- 1 019363 суспензия, в который вводится синтез-газ, и из которого газ после реакции выпускается из его верхней части; внутренним узлом для разделения, размещенным внутри реактора, чтобы разделять катализатор и синтезированные жидкие углеводороды в суспензии; и внешним узлом для разделения, размещенным снаружи реактора, чтобы разделять катализатор и жидкие углеводороды в суспензии, которая извлекается из реактора.

В соответствии с устройством для проведения реакции синтеза углеводородного соединения этой конфигурации, узлы для разделения, которые разделяют жидкие углеводороды и катализатор в суспензии, размещены внутри реактора (внутренний узел для разделения) и снаружи реактора (внешний узел для разделения), соответственно. Таким образом, посредством одновременного или поочередного использования двух узлов для разделения подходящим образом, в зависимости от необходимости, функционирование может осуществляться стабильно, и производительность производства углеводородных соединений может быть повышена.

Например, во время технического обслуживания внешнего узла для разделения функционирование может продолжаться при использовании лишь внутреннего узла для разделения. Кроме того, посредством снижения частоты применения внутреннего узла для разделения, интервал между циклами технического обслуживания внутреннего узла для разделения может быть увеличен, и число остановок работы реактора может быть уменьшено, насколько это возможно.

При этом может быть также предусмотрен промывочный узел, который обеспечивает протекание промывочной текучей среды через внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения, чтобы промыть внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения.

Как описано выше, когда твердотельный компонент, такой как катализатор, осаждается во внешнем узле для разделения или во внутреннем узле для разделения, характеристики разделения могут ухудшаться. При этом, посредством предоставления промывочного узла, который обеспечивает протекание промывочной текучей среды через внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения, чтобы промыть внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения, твердотельный компонент, прилипший и осажденный на внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения, может быть удален промывочной текучей средой, и ухудшение характеристик разделения внешнего узла для разделения или внутренний узел для разделения может быть подавлено. Кроме того, частота, т.е. интервал выполнения крупномасштабных работ по техническому обслуживанию, которые требуют прекращения функционирования, может быть увеличен.

Кроме того, промывочный узел может иметь накопительный резервуар, который хранит промывочную текучую среду, и подавать промывочную текучую среду во внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения через данный накопительный резервуар.

Как описано выше, во внутреннем узле для разделения операция разделения выполняется в состоянии, когда концентрация катализатора высокая. В результате, поскольку будет иметь место склонность к засорению, вызванному твердотельным компонентом, таким как катализатор, необходимо увеличить частоту промывок. С другой стороны, во внешнем узле для разделения операция разделения может быть выполнена в состоянии, когда концентрация катализатора низкая, посредством выполнения предварительной обработки, такой как разделение осаждением, возникновение засорения, вызванного твердотельным компонентом, таким как катализатор, затруднено, и отсутствует необходимость в промывке с высокой частотой. То есть внутренний узел для разделения будет отличаться по частоте промывки от внешнего узла для разделения. При этом посредством использования конфигурации, в которой промывка выполняется посредством подачи промывочной текучей среды во внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения с применением накопительного резервуара, отсутствует необходимость в одновременном выполнении промывки внутреннего узла для разделения и внешнего узла для разделения, и возможно выполнение промывки при интервалах времени, подходящих для каждого из узлов для разделения. Кроме того, посредством применения накопительного резервуара требуемое количество промывочной текучей среды может быть предоставлено для протекания через внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения, когда это необходимо, и количество используемой промывочной текучей среды может быть уменьшено. В частности, когда некоторые жидкие углеводороды, которые являются продуктом, используются в качестве промывочной текучей среды, ухудшение возможностей производства жидких углеводородов может быть предотвращено.

Кроме того, промывочной текучей средой могут являться жидкие углеводороды, отделенные внутренним узлом для разделения или внешним узлом для разделения.

Как описано выше, по сравнению со случаем, когда отдельная промывочная текучая среда используется заново, затраты снижаются, и регулирование промывочной текучей среды становится ненужным при применении жидких углеводородов, отделенных внутренним узлом для разделения или внешним узлом для разделения в качестве промывочной текучей среды. В дополнение к этому, поскольку жидкие углеводороды отделены внутренним узлом для разделения или внешним узлом для разделения и идентичны тем, что должны протекать через узел для разделения, они не влияют на узел для разделения после промывки, и узел для разделения может быть использован, как он есть, после промывки.

Способ эксплуатации устройства для проведения реакции синтеза углеводородного соединения в

- 2 019363 соответствии с данным изобретением представляет собой способ эксплуатации устройства для проведения реакции синтеза углеводородного соединения, как оно описано выше. Этот способ эксплуатации включает операцию переключения таким образом, что внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения используются одновременно или же альтернативным образом.

В этом случае, поскольку внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения переключаются и приводятся в действие, и внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения используются одновременно или поочередно подходящим образом, в зависимости от необходимости, функционирование может быть стабильным, и производительность получения углеводородных соединений может быть повышена. В дополнение к этому, когда функционирование внутреннего узла для разделения и внешнего узла для разделения переключается на любой из этих узлов, предпочтительно регулировать операции открытия и закрытия клапанов или т.п. таким образом, чтобы соответствующий узел для разделения мог функционировать надлежащим образом.

Преимущество данного изобретения

В соответствии с данным изобретением возможно предоставление устройства для проведения реакции синтеза углеводородного соединения и способа его эксплуатации, которые могут простым и надежным образом выполнять разделение суспензии и могут существенно повысить производительность производства углеводородных соединений.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, показывающее общую конфигурацию устройства для синтеза жидкого топлива, включающего устройство для проведения реакции синтеза в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 2 представляет собой пояснительную схему, показывающую устройство для проведения реакции синтеза в соответствии с одним из вариантов осуществления данного изобретения.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру переключения функционирования на внутренний сепаратор катализатора от внешнего сепаратора катализатора.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру переключения функционирования на внешний сепаратор катализатора от внутреннего сепаратора катализатора.

Описание вариантов осуществления

Далее в данном документе будут описаны предпочтительные варианты осуществления данного изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Вначале со ссылками на фиг. 1 будут описаны общая конфигурация и функционирование устройства для синтеза жидкого топлива (устройства для проведения реакции синтеза углеводородов), включающего устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Как показано на фиг. 1, устройство 1 для синтеза жидкого топлива (устройство для проведения реакции синтеза углеводородов) представляет собой промышленное устройство, которое осуществляет процесс СТЬ (газ-в-жидкость), посредством которого исходный углеводородный материал, такой как природный газ, преобразуется в жидкое топливо. Это устройство 1 для синтеза жидкого топлива включает узел 3 для производства синтез-газа, устройство 5 для проведения реакции синтеза и узел 7 повышения качества. Узел 3 для производства синтез-газа риформирует природный газ, который является исходным углеводородным материалом, чтобы получить синтез-газ, включающий газообразный монооксид углерода и газообразный водород. Устройство 5 для проведения реакции синтеза производит жидкие углеводороды из полученного синтез-газа посредством реакции синтеза РТ. Узел 7 повышения качества подвергает гидрогенизации и очищает жидкие углеводороды, полученные реакцией синтеза РТ, чтобы получить жидкие топлива в качестве конечных продуктов (нафта, керосин, газойль, парафин и т.п.). Далее в данном документе будут описаны компоненты каждого из этих узлов.

Узел 3 для производства синтез-газа главным образом включает, например, реактор 10 десульфурации, узел 12 для риформинга, котел 14 для рекуперации отходящего тепла, парожидкостные сепараторы 16 и 18, узел 2 0 для удаления СО₂ и сепаратор 26 водорода. Реактор 10 десульфурации состоит из гидродесульфуратора и т.д., и удаляет серосодержащие компоненты из природного газа, используемого в качестве исходного материала. Узел 12 для риформинга риформирует природный газ, подаваемый из реактора 10 десульфурации, чтобы получить синтез-газ, включающий газообразный монооксид углерода (СО) и газообразный водород (Н₂) в качестве основных компонентов. Котел 14 для рекуперации отходящего тепла рекуперирует отходящее тепло синтез-газа, произведенного в узле 12 для риформинга, чтобы получить пар высокого давления.

Парожидкостной сепаратор 16 разделяет воду, нагретую теплообменом с синтез-газом в котле 14 для рекуперации отходящего тепла, на пар (пар высокого давления) и жидкость. Парожидкостной сепаратор 18 удаляет конденсат из синтез-газа, охлажденного в котле 14 для рекуперации отходящего тепла, и подает газ в узел 20 для удаления СО₂. Узел 20 для удаления СО₂ содержит абсорбционную колонну 22, которая посредством применения абсорбента удаляет газообразный диоксид углерода из синтез-газа, подаваемого из парожидкостного сепаратора 18 и регенерационную колонну 24, которая десорбирует газообразный диоксид углерода и регенерирует абсорбент, включающий газообразный диоксид углерода. Сепаратор 26 водорода отделяет часть газообразного водорода, включенного в синтез-газ, газообраз

- 3 019363 ный диоксид углерода от которого отделен узлом 20 для удаления СО₂. Следует при этом заметить, что необходимость в применении вышеуказанного узла 20 для удаления СО₂ может отсутствовать, в зависимости от обстоятельств.

Среди них, узел 12 для риформинга риформирует природный газ посредством использования диоксида углерода и пара, чтобы получить синтез-газ при высокой температуре, включающий газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, посредством метода риформинга пара и газообразного диоксида углерода, представленного приведенными ниже формулами химических реакций (1) и (2). Кроме того, метод риформинга в этом узле 12 для риформинга не ограничивается вышеуказанным методом риформинга с применением пара и газообразного диоксида углерода. Например, метод парового риформинга, метод риформинга с частичным окислением (РОХ) с применением кислорода, метод автотермического риформинга (ЛТК), который является комбинацией метода с частичным окислением и метода парового риформинга, метод риформинга с газообразным диоксидом углерода и т.п. также могут быть использованы.

СН₄+Н₂О^СО+ЗН₂ (1)

СН₄+СОг-2СО+2Н₂ (2)

Кроме того, предусмотрен сепаратор 26 водорода на линии, ответвляющейся от основной трубы, которая соединяет узел 20 для удаления СО₂ или парожидкостной сепаратор 18 с реактором 30 в виде барботажной колонны. Этот сепаратор 26 водорода может, например, состоять из узла адсорбции водорода с колебаниями давления (Р8А), который выполняет адсорбцию и десорбцию водорода посредством использования разности давлений. Этот узел адсорбции водорода с колебаниями давления (Р8Л) имеет адсорбенты (цеолитный адсорбент, активированный уголь, глинозем, силикагель и т.п.) внутри нескольких адсорбционных колонн (не показаны), которые расположены параллельно. Посредством последовательного повторения процессов, включающих повышение давления, адсорбцию, десорбцию (уменьшение давления) и продувку водородом, в каждой из адсорбционных колонн, газообразный водород высокой чистоты (например, примерно 99,999%), отделенный от синтез-газа, может поставляться непрерывным образом.

Кроме того, метод отделения газообразного водорода в сепараторе 26 водорода не ограничивается примером метода адсорбции с колебаниями давления, как в вышеуказанном узле адсорбции водорода с колебаниями давления (Р8Л). Например, может быть использован метод адсорбции с применением сплава, накапливающего водород, метод мембранного разделения или их комбинация.

Далее будет описано устройство 5 для проведения реакции синтеза. Устройство 5 для проведения реакции синтеза в основном включает, например, реактор в виде барботажной колонны (реактор для синтеза углеводородов типа барботажной колонны) 30, парожидкостной сепаратор 34, сепаратор 36 катализатора (внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора), парожидкостной сепаратор 38 и первую фракционирующую колонну 40.

Реактор 30 в виде барботажной колонны, который является примером реактора, синтезирующего жидкие углеводороды из синтез-газа, функционирует как реактор для синтеза Фишера-Тропша (ЕТ), который синтезирует жидкие углеводороды из синтез-газа посредством реакции синтеза ЕТ. Реактор 30 в виде барботажной колонны включает, например, реактор в виде барботажной колонны со слоем суспензии, в котором содержится суспензия, имеющая твердотельные частицы катализатора, суспендированные в жидких углеводородах (продукте реакции синтеза ЕТ). Реактор 30 в виде барботажной колонны осуществляет взаимное реакционное взаимодействие компонентов синтез-газа, произведенного в вышеуказанном узле для производства синтез-газа, т.е. газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, чтобы синтезировать жидкие углеводороды. Подробнее, в этом реакторе 30 в виде барботажной колонны синтез-газ, который является исходным газом, подается в виде пузырьков из отверстия в нижней части реактора 30 в виде барботажной колонны и проходит через суспензию, и в диспергированном состоянии газообразный водород и газообразный монооксид углерода подвергаются реакции синтеза, как показано в приведенной ниже формуле (3) химической реакции.

2пН₂+пСО- (-СН₂~) _п+пН₂О (3)

Поскольку эта реакция синтеза ЕТ является экзотермической реакцией, то реактор 30 в виде барботажной колонны, который является реактором теплообменного типа, внутри которого размещена теплообменная труба 32, адаптирован таким образом, что, например, вода (ВЕ^: подпиточная вода для котла) подается в качестве хладагента, так что теплота вышеуказанной реакции синтеза ЕТ может быть рекуперирована в виде пара среднего давления посредством теплообмена между суспензией и водой.

Парожидкостной сепаратор 34 разделяет воду, протекающую через теплообменную трубу 32, которая размещена в реакторе 30 в виде барботажной колонны, и нагреваемую в ней, на пар (пар среднего давления) и жидкость. Сепаратор 36 катализатора (внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора) разделяет частицы катализатора и жидкие углеводороды в суспензии, содержащейся внутри реактора 30 в виде барботажной колонны. Газожидкостной сепаратор 38 соединен с верхней частью реактора 30 в виде барботажной колонны, чтобы охлаждать непрореагировавший синтез

- 4 019363 газ и газообразные углеводородные продукты. Первая фракционирующая колонна 40 дистиллирует жидкие углеводороды, подаваемые через сепаратор 36 катализатора (внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора) и парожидкостной сепаратор 38 из реактора 30 в виде барботажной колонны, разделяет жидкие углеводороды на отдельные фракции в соответствии с температурами кипения и очищает их.

В заключение, будет описан узел 7 повышения качества. Узел 7 повышения качества включает, например, реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, реактор 52 гидроочистки керосиновой и газойлевой фракции, реактор 54 гидроочистки нафтоновой фракции, парожидкостные сепараторы 56, 58 и 60, вторую фракционирующую колонну 70 и стабилизатор 72 нафты. Реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции соединен с нижней частью первой фракционирующей колонны 40. Реактор 52 гидроочистки керосиновой и газойлевой фракции соединен со средней частью первой фракционирующей колонны 40. Реактор 54 гидроочистки нафтоновой фракции соединен с верхней частью первой фракционирующей колонны 40. Парожидкостные сепараторы 56, 58 и 60 расположены таким образом, чтобы соответствовать реакторам гидрогенизации 50, 52 и 54, соответственно. Вторая фракционирующая колонна 70 разделяет и очищает жидкие углеводороды, подаваемые из парожидкостных сепараторов 56 и 58 в соответствии с их температурами кипения. Стабилизатор 72 нафты дистиллирует жидкие углеводороды нафтоновой фракции, подаваемые из парожидкостного сепаратора 60 и второй фракционирующей колонны 70. Затем стабилизатор 72 нафты выпускает бутан и компоненты легче, чем бутан, в качестве газа, сжигаемого в факеле (выпускаемого газа), и отделяет и рекуперирует компоненты с числом атомов углерода пять или более, такие как нафтоновый продукт.

Далее будет описан процесс (СТЬ процесс) синтезирования жидкого топлива из природного газа посредством устройства 1 для синтеза жидкого топлива, сконфигурированного так, как описано выше.

Природный газ (основным компонентом которого является СН₄) в качестве углеводородного сырья подается в устройство 1 для синтеза жидкого топлива из внешнего источника подачи природного газа (не показан), такого как месторождение природного газа или завод по обработке природного газа. Вышеуказанный узел 3 для производства синтез-газа риформирует этот природный газ, чтобы получить синтез-газ (газовую смесь, включающую газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов).

Более конкретно, вначале природный газ подается в реактор 10 десульфурации вместе с газообразным водородом, отделенным сепаратором 26 водорода. Реактор 10 десульфурации гидрогенизирует и десульфурирует серосодержащие компоненты, включенные в природный газ, с применением газообразного водорода вместе, например, с катализатором на базе ΖηΟ. Посредством предварительной десульфурации природного газа указанным образом возможно предотвращение деактивации катализатора, используемого в узле 12 для риформинга, реакторе 30 в виде барботажной колонны и т.п., под действием серосодержащих компонентов.

Природный газ (который может содержать диоксид углерода), десульфурированный таким образом, подается в узел 12 для риформинга после смешивания газообразного диоксида углерода (СО₂), подаваемого из источника подачи диоксида углерода (не показан), и пара, образуемого в котле 14 для рекуперации отходящего тепла. Узел 12 для риформинга риформирует природный газ с применением диоксида углерода и пара, чтобы получить синтез-газ при высокой температуре, включающий газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, посредством вышеописанного способа риформинга с применением пара и газообразного диоксида углерода. При этом в узел 12 для риформинга подается, например, топливный газ для горелки, размещенной в узле 12 для риформинга, и воздух, и теплота реакции, требующаяся для вышеуказанной реакции риформинга с паром и СО2, которая является эндотермической реакцией, предоставляется посредством теплоты сгорания топливного газа в горелке и лучистой теплоты в печи узла 12 для риформинга.

Синтез-газ при высокой температуре (например, 900°С, 2,0 МПа изб. давл.), произведенный таким образом в узле 12 для риформинга подается в котел 14 для рекуперации отходящего тепла и охлаждается посредством теплообмена с водой, которая протекает через котел 14 для рекуперации отходящего тепла (например, 400°С), посредством чего рекуперируется отходящее тепло. При этом вода, нагретая синтезгазом в котле 14 для рекуперации отходящего тепла, подается в парожидкостной сепаратор 16. Из этого парожидкостного сепаратора 16 газообразный компонент подается в узел 12 для риформинга или другие внешние устройства в качестве пара высокого давления (например, от 3,4 до 10,0 МПа изб. давл.), а вода в качестве жидкого компонента возвращается в котел 14 для рекуперации отходящего тепла.

В это же время синтез-газ, охлажденный в котле 14 для рекуперации отходящего тепла, подается в абсорбционную колонну 22 узла 20 для удаления СО₂ или реактор 30 в виде барботажной колонны после того, как конденсат отделен и удален из синтез-газа в парожидкостном сепараторе 18. Абсорбционная колонна 22 обеспечивает возможность абсорбции газообразного диоксида углерода, включенного в синтез-газ, в удерживаемой абсорбирующей жидкости, чтобы отделить газообразный диоксид углерода от синтез-газа. Абсорбирующая жидкость, включающая газообразный диоксид углерода внутри этой абсорбционной колонны 22, вводится в регенерационную колонну 24, абсорбирующая жидкость, вклю

- 5 019363 чающая газообразный диоксид углерода, нагревается и подвергается процедуре десорбции посредством, например, пара, и результирующий десорбированный газообразный диоксид углерода возвращается в узел 12 для риформинга из регенерационной колонны 24 и используется повторно для вышеуказанной реакции риформинга.

Синтез-газ, полученный таким образом в узле 3 для производства синтез-газа, подается в реактор 30 в виде барботажной колонны вышеуказанного устройства 5 для проведения реакции синтеза. При этом соотношение компонентов синтез-газа, подаваемого в реактор 30 в виде барботажной колонны, регулируется до соотношения компонентов (например, Н₂:СО = 2:1 (молярное соотношение)), подходящего для реакции синтеза ЕТ. Кроме того, давление синтез-газа, подаваемого в реактор 30 в виде барботажной колонны увеличивают до давления (например, примерно 3,6 МПа изб. давл.), подходящего для реакции синтеза ЕТ, компрессором (не показан), установленным на трубопроводе, который соединяет узел 20 для удаления СО₂ с реактором 30 в виде барботажной колонны. Следует заметить, что может отсутствовать необходимость в предоставлении компрессора.

Кроме того, часть синтез-газа, газообразный диоксид углерода которого отделен вышеуказанным узлом 20 для удаления СО2, также поступает в сепаратор 26 водорода. Сепаратор 26 водорода отделяет газообразный водород, включенный в синтез-газ, посредством адсорбции и десорбции (адсорбции и десорбции водорода с колебаниями давления (Р8Л)) с применением разности давления, как описано выше. Этот отделенный водород непрерывно подается из газгольдера (не показан) или т.п. посредством компрессора (не показан) к различным узлам для проведения реакции с применением водорода (например, реактору 10 десульфурации, реактору 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, реактору 52 гидроочистки керосиновой и газойлевой фракции, реактору 54 гидроочистки нафтоновой фракции, и т.п.), которые выполняют заданные реакции с применением водорода внутри устройства 1 для синтеза жидкого топлива.

Затем вышеуказанное устройство 5 для реакции синтеза синтезирует жидкие углеводороды реакцией синтеза ЕТ из синтез-газа, произведенного вышеуказанным узлом 3 для производства синтез-газа.

Более конкретно, синтез-газ, произведенный вышеуказанным узлом 3 для производства синтез-газа, втекает в нижнюю часть основного корпуса 30 реактора, составляющего реактор 30 в виде барботажной колонны, и протекает вверх в суспензию, размещенную в реакторе 30 в виде барботажной колонны. При этом внутри реактора 30 в виде барботажной колонны монооксид углерода и газообразный водород, которые включены в синтез-газ, реагируют один с другим в ходе реакции синтеза ЕТ, посредством чего производятся углеводороды. Более того, посредством протекания воды через теплообменную трубу 32 реактора 30 в виде барботажной колонны во время этой реакции синтеза, теплота реакции синтеза ЕТ удаляется, и вода, нагревающаяся посредством этого теплообмена, испаряется с образованием пара. Что касается этого пара, то вода, ожиженная в парожидкостном сепараторе 34, возвращается в теплообменную трубу 32, а газообразный компонент подается во внешний узел в качестве пара среднего давления (например, от 1,0 до 2,5 МПа изб. давл.).

Жидкие углеводороды, синтезированные в реакторе 30 в виде барботажной колонны таким образом, вводятся в сепаратор 36 (внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора) вместе с частицами катализатора в виде суспензии. Сепаратор 36 катализатора (внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора) разделяет суспензию на твердотельный компонент, такой как частицы катализатора, и жидкий компонент, который включает жидкие углеводороды. Часть отделенного твердотельного компонента, такого как частицы катализатора, возвращается в реактор 30 в виде барботажной колонны, а жидкий компонент подается в первую фракционирующую колонну 40. Из верхней части реактора 30 в виде барботажной колонны непрореагировавший синтез-газ и газообразный компонент синтезированных углеводородов вводятся в парожидкостной сепаратор 38. Парожидкостной сепаратор 38 охлаждает эти газы, чтобы отделить некоторые сконденсированные жидкие углеводороды и ввести их в первую фракционирующую колонну 40. В то же время, что касается газообразного компонента, отделенного в парожидкостном сепараторе 38, непрореагировавший синтез-газ (в основном СО и Н₂) возвращается в нижнюю часть реактора 30 в виде барботажной колонны и используется повторно для реакции синтеза ЕТ. Кроме того, выпускаемый газ (газ, сжигаемый в факеле), иной, чем целевые продукты, включающий в качестве основного компонента газообразный углеводород с небольшим числом атомов углерода (С₄ или меньше), вводится во внешний агрегат для сжигания (не показан), сжигается в нем и затем выпускается в атмосферу.

Затем первая фракционирующая колонна 40 нагревает жидкие углеводороды (с разным числом атомов углерода), подаваемые через сепаратор 36 (внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора) или через парожидкостной сепаратор 38 из реактора 30 в виде барботажной колонны, как описано выше, чтобы фракционировать дистилляцией жидкие углеводороды посредством использования разности в их температурах кипения. Посредством этого, первая фракционирующая колонна 40 разделяет и очищает жидкие углеводороды на нафтоновую фракцию (температура кипения которой ниже примерно 150°С), керосиновую и газойлевую фракцию (температура кипения которой составляет примерно от 150 до 350°С) и парафиновую фракцию (температура кипения которой выше при

- 6 019363 мерно 350°С). Жидкие углеводороды (в основном С₂₁ или более), отбираемые в качестве парафиновой фракции из нижней части первой фракционирующей колонны 40, перемещаются в реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, жидкие углеводороды (в основном от С₁₁ до С₂₀), извлеченные в качестве керосиновой и газойлевой фракции из средней части первой фракционирующей колонны 40, перемещаются в реактор 52 гидроочистки керосиновой и газойлевой фракции, и жидкие углеводороды (в основном от С₅ до С₁₀), извлеченные в качестве нафтоновой фракции из верхней части первой фракционирующей колонны 40, перемещаются в реактор 54 гидроочистки нафтоновой фракции.

Реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции подвергает гидрокрекингу жидкие углеводороды, являющиеся парафиновой фракцией с большим числом атомов углерода (примерно С₂₁ или более), которая подается из нижней части первой фракционирующей колонны 40, посредством использования газообразного водорода, подаваемого из вышеуказанного сепаратора 26 водорода, чтобы уменьшить число атомов углерода до С₂₀ или менее. В этой реакции гидрокрекинга углеводороды с небольшим числом атомов углерода и с низкой молекулярной массой производятся посредством разрыва связей С-С углеводородов с большим числом атомов углерода при применении катализатора и нагревания. Продукт, включающий жидкие углеводороды, подвергнутые гидрокрекингу посредством этого реактора 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, разделяется на газ и жидкость в парожидкостном сепараторе 56, жидкие углеводороды от которого перемещаются во вторую фракционирующую колонну 70, а газообразный компонент (включающий газообразный водород) от которого перемещается в реактор 52 гидроочистки керосиновой и газойлевой фракции и реактор 54 гидроочистки нафтоновой фракции.

Реактор 52 гидроочистки керосиновой и газойлевой фракции подвергает гидроочистке жидкие углеводороды (примерно от С₁₁ до С₂₀), являющиеся керосиновой и газойлевой фракциями, имеющими в основном среднее число атомов углерода, которые подаются из средней части первой фракционирующей колонны 40, посредством использования газообразного водорода, подаваемого через реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции из сепаратора 26 водорода. В этой реакции гидроочистки, для того, чтобы получить в основном насыщенные углеводороды с боковыми цепями, жидкие углеводороды изомеризуются, и к ненасыщенным связям вышеуказанных жидких углеводородов добавляется водород, чтобы насытить жидкие углеводороды. В результате, продукт, включающий гидроочищенные жидкие углеводороды, разделяют на газ и жидкость в парожидкостном сепараторе 58, жидкие углеводороды от которого перемещают во вторую фракционирующую колонну 70, а газообразный компонент (включающий газообразный водород) от которого используют повторно для вышеуказанной реакции гидрогенизации.

Реактор 54 гидроочистки нафтоновой фракции подвергает гидроочистке жидкие углеводороды (примерно С₁₀ или менее), являющиеся нафтоновой фракцией с небольшим числом атомов углерода, которая подается из верхней части первой фракционирующей колонны 40, посредством использования газообразного водорода, подаваемого через реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции из сепаратора 26 водорода. В результате, продукт, включающий гидроочищенные жидкие углеводороды, разделяют на газ и жидкость в парожидкостном сепараторе 60, жидкие углеводороды от которого перемещают в стабилизатор 72 нафты, а газообразный компонент (включающий газообразный водород) от которого используют повторно для вышеуказанной реакции гидрогенизации.

Затем вторая фракционирующая колонна 70 дистиллирует жидкие углеводороды, подаваемые из реактора 50 гидрокрекинга парафиновой фракции и реактора 52 гидроочистки керосиновой и газойлевой фракции, как описано выше. В соответствии с этим, вторая фракционирующая колонна 70 разделяет и очищает жидкие углеводороды из реактора 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, разделяя их на углеводороды (температура кипения которых ниже примерно 150°С) с числом атомов углерода С₁₀ или менее, керосин (температура кипения которого примерно от 150 до 250°С), газойль (температура кипения которого примерно от 250 до 350°С) и некрекированную парафиновую фракцию (температура кипения которой выше, чем примерно 350°С). Газойль отбирается из нижней части второй фракционирующей колонны 70, и керосин отбирается из ее средней части. В то же время углеводородный газ с числом атомов углерода С₁₀ или менее отбирается из верхней части второй фракционирующей колонны 70 и подается в стабилизатор 72 нафты.

Кроме того, стабилизатор 72 нафты дистиллирует углеводороды с числом атомов углерода С₁₀ или менее, которые подаются из вышеуказанного реактора 54 гидроочистки нафтоновой фракции и второй фракционирующей колонны 70. Таким образом, стабилизатор 72 нафты отделяет и очищает нафту (от С₅до С10) в качестве продукта. Соответственно, высокочистая нафта отбирается из нижней части стабилизатора 72 нафты. В то же время выпускаемый газ (газ, сжигаемый в факеле), иной, чем целевые продукты, который содержит в качестве основного компонента углеводороды с заданным числом атомов углерода или менее (С₄ или менее), выпускается из верхней части стабилизатора 72 нафты. Кроме того, выпускаемый газ (газ, сжигаемый в факеле) вводится во внешний агрегат для сжигания (не показан), сжигается в нем и затем выпускается в атмосферу.

До сих пор был описан процесс (СТЬ процесс), выполняемый в устройстве 1 для синтеза жидкого топлива. Посредством процесса СТЬ природный газ преобразуется в жидкие топлива, такие как высокочистая нафта (от С₅ до С₁₀), керосин (от С₁₁ до С₁₅), и газойль (от С₁₆ до С₂₀).

- 7 019363

Далее, сепаратор 36 катализатора устройства 5 для проведения реакции синтеза углеводородного соединения, который является отличительным признаком варианта осуществления данного изобретения, будет описан подробно со ссылками на фиг. 2.

Устройство 5 для проведения реакции синтеза включает внешний сепаратор 36А катализатора, размещенный с внешней стороны реактора 30 в виде барботажной колонны, и внутренний сепаратор 36В катализатора, размещенный внутри реактора 30 в виде барботажной колонны, в качестве сепаратора 36 катализатора, который разделяет частицы катализатора и жидкие углеводороды в суспензии.

В данном варианте осуществления внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора включают фильтры 201 и 241, соответственно, и твердотельный компонент, такой как частицы катализатора, и жидкие углеводороды разделяются посредством протекания суспензии через фильтры 201 и 241. Отделенные жидкие углеводороды протекают в первую фракционирующую колонну 40, показанную на фиг. 1. Кроме того, отделенные частицы катализатора используются повторно в качестве суспензии.

Внешний сепаратор 36А катализатора соединен с линией 202 для извлекаемого потока, которая извлекает внутреннюю суспензию из средней части реактора 30 в виде барботажной колонны. В дополнение к этому, на линии 202 для извлекаемого потока предусмотрены выпускной клапан 203 и парожидкостной сепаратор 204 в данном порядке от реактора 30 в виде барботажной колонны до фильтра 201. Кроме того, парожидкостной сепаратор 204 и внешний сепаратор 36А катализатора соединены с верхней частью реактора 30 в виде барботажной колонны посредством линий 205 и 206 для выравнивания давления и клапанов 207 и 208 для выравнивания давления, которые установлены на линиях 205 и 206 для выравнивания давления. Кроме того, линия 206 для выравнивания давления снабжена предохранительным клапаном 209 и перепускными клапанами 210 и 211 предохранительного клапана 209.

Помимо того, с внешним сепаратором 36А катализатора соединена возвратная линия 212, которая транспортирует катализатор (суспензию), отделенную фильтром 201, в реактор 30 в виде барботажной колонны. Двухпозиционный клапан 213 и обратный клапан 214 размещены в указанном порядке от фильтра 201 к реактору 30 на возвратной линии 212. Кроме того, предусмотрен узел 215 для введения газообразного азота, который поочередно вводит газообразный азот со стороны верхнего или нижнего течения двухпозиционного клапана 213.

Линия для внешнего циркуляционного потока суспензии образована линией 202 для извлекаемого потока, внешним сепаратором 36А катализатора и возвратной линией 212.

Кроме того, возвратная линия 212 снабжена ответвляющейся линией 216, которая ответвляется от участка между двухпозиционным клапаном 213 и обратным клапаном 214, и выпускные клапаны 217 и 218, который извлекают катализатор или суспензию из возвратной линии 212, размещены на ответвляющейся линии 216.

Ответвляющаяся линия 216 соединена с резервуаром 219 для суспензии. Резервуар 219 для суспензии включает мешалку 220, которая перемешивает размещенную внутри суспензию, и рубашку 221, которая нагревает резервуар 219 для суспензии, и в рубашку 221 вводится пар, так что резервуаром 219 для суспензии может быть нагрет.

Внутренний сепаратор 36В катализатора в основном разделяет катализатор и жидкие углеводороды внутри реактора 30 в виде барботажной колонны, жидкие углеводороды, отделенные фильтром 241, извлекаются наружу из реактора 30 в виде барботажной колонны, а частицы катализатора, отделенные фильтром 241, используются повторно внутри реактора 30 в виде барботажной колонны.

Поскольку вышеописанный внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора отделяют твердотельный компонент, такой как частицы катализатора, посредством фильтров 201 и 241, следует также принимать во внимание, что характеристики разделения ухудшаются, если вышеуказанный твердотельный компонент засоряет фильтры 201 и 241. По этой причине необходимо промывать фильтры 201 и 241 посредством периодического пропускания промывочной текучей среды через внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора (так называемая обратная промывка) в противоположном направлении. Далее будет описан узел 250 для обратной промывки, который промывает фильтры 201 и 241.

Узел 250 для обратной промывки включает, например, накопительный резервуар 251, в котором размещается запас жидких углеводородов, подающую линию 252, которая подает промывочную текучую среду во внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора из накопительного резервуара 251, клапан 253 для регулирования потока, установленный на линии 252, первую подающую линию 255, которая подает промывочную текучую среду во внешний сепаратор 36А катализатора от клапана 253 для регулирования потока, и вторую подающую линию 256, которая подает промывочную текучую среду во внутренний сепаратор 36В катализатора от клапана 253 для регулирования потока. Кроме того, жидкие углеводороды, отделенные внешним сепаратором 36А катализатора или внутренним сепаратором 36В катализатора, протекают по первой выпускной линии 257 и второй выпускной линии 258 для поступления в резервуар 259, затем, кроме того, протекают из него через фильтр 260, чтобы поступить в разделительный резервуар 261, и сохраняются в нем. Сохраненные жидкие углеводороды протекают по подающей линии 262 насосом 263 для размещения в накопительном резервуаре

- 8 019363

251 в качестве промывочной текучей среды.

При этом подающая линия 262 снабжена линией 264 для протекания, которая возвращает жидкие углеводороды в разделительный резервуар 261, и расход подачи в накопительный резервуар 251 регулируется таким образом, чтобы количество жидких углеводородов в накопительном резервуаре 251 поддерживалось постоянным. А именно, лишь требуемая часть жидких углеводородов, перемещаемых насосом 263, подается в накопительный резервуар 251, а избыточные жидкие углеводороды возвращаются в разделительный резервуар 261 по линии 264 для протекания.

Узел 250 для обратной промывки такой конфигурации функционирует, если необходимо подать промывочную текучую среду к внешнему сепаратору 36А катализатора или внутреннему сепаратору 36В катализатора из накопительного резервуара 251, чтобы вымыть твердотельный компонент, осажденный и прилипший к фильтрам 201 и 241, посредством чего предотвращается засорение фильтров 201 и 241. Соответственно, предотвращается ухудшение характеристик разделения для внешнего сепаратора 36А катализатора или внутреннего сепаратора 36В катализатора.

Далее со ссылками на блок-схемы фиг. 3 и 4 будет описано управление переключением внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора.

Вначале будет описано управление переключением от функционирования внешнего сепаратора 36А катализатора на функционирование внутреннего сепаратора 36В катализатора. Для того чтобы переключиться от внешнего сепаратора 36А катализатора на внутренний сепаратор 36В катализатора, извлечение суспензии из реактора 30 в виде барботажной колонны должно быть приостановлено.

Вначале останавливается функционирование внешнего сепаратора 36А катализатора (81). После этого клапан 253 для регулирования потока узла 250 для обратной промывки приводится в действие, чтобы изменить степень открытия от величины, соответствующей расходу, подходящему для внешнего сепаратора 36А катализатора, до величины, соответствующей расходу, подходящему для внутреннего сепаратора 36В катализатора (82). Затем закрывается выпускной клапан 203 и обратный клапан 214, соответственно, и останавливается внешняя циркуляция суспензии (83). После этого закрываются клапаны 207 и 208 для выравнивания давления линий 205 и 206 для выравнивания давления, соединенных с реактором 30 в виде барботажной колонны (84). Перепускные клапаны 210 и 211 предохранительного клапана 209 открываются, чтобы уменьшить давление в линии для внешнего циркуляционного потока суспензии до примерно 0,2 МПа изб. давл. (85).

После этого газообразный азот вводится в верхнее течение двухпозиционного клапана 213 из узла 215 для введения газообразного азота, и двухпозиционный клапан 213 полностью открывается (86).

Кроме того, в то время как пар вводится в рубашку 221 резервуара 219 для суспензии, чтобы поддерживать резервуар для суспензии при примерно 150°С, приводится в действие мешалка 220 (87). В это время давление резервуара 219 для суспензии устанавливается таким образом, чтобы оно, по существу, было равно атмосферному давлению (50 кПа изб. давл.).

Затем открываются выпускные клапаны 217 и 218, размещенные на ответвляющейся линии 216, и суспензия перемещается в резервуар 219 для суспензии посредством использования давления газообразного азота (88).

Введение газообразного азота из узла 215 для введения газообразного азота останавливается после того, как перемещение суспензии завершено (89). В дополнение к этому, решение о завершении перемещения суспензии выносится по изменению уровня масла в резервуаре 219 для суспензии, перепада давления в линии для внешнего циркуляционного потока и т.п. Кроме того, закрываются выпускные клапаны 217 и 218 (810).

После этого газообразный азот вводится в нижнее течение двухпозиционного клапана 213 из узла 215 для введения газообразного азота (811). Жидкие углеводороды вводятся из верхнего течения парожидкостного сепаратор 204 в линии 202 для извлекаемого потока (812). Выпускные клапаны 217 и 218 открываются, и жидкие углеводороды, которые прошли через парожидкостной сепаратор 204 и внешний сепаратор 36А катализатора, перемещаются в резервуар 219 для суспензии (813). После этого выпускные клапаны 217 и 218 закрываются (814), и закрываются перепускные клапаны 210 и 211 предохранительного клапана 209. Затем начинается функционирование внутреннего сепаратора 36В катализатора (815).

После того как суспензия в линии для внешнего циркуляционного потока удалена таким образом, выполняется переход от функционирования внешнего сепаратора 36А катализатора к функционированию внутреннего сепаратора 36В катализатора.

Далее будет описано управление переключением от функционирования внутреннего сепаратора 36В катализатора на функционирование внешнего сепаратора 36А катализатора.

Вначале все из выпускного клапана 203 и обратного клапана 214 и т.п. закрываются (8'1). После этого устанавливается, остались ли жидкие углеводороды или т.п. в линии для внешнего циркуляционного потока или нет, и если жидкие углеводороды или т.п. остались, то они извлекаются (8'2). Затем перепускные клапаны 210 и 211 предохранительного клапана 209 открываются, чтобы отрегулировать давление внутри линии для внешнего циркуляционного потока до атмосферного давления (8'3).

Жидкие углеводороды вводятся со стороны верхнего течения парожидкостного сепаратора 204 в линии 202 для извлекаемого потока и загружаются во внешний сепаратор 36А катализатора в заданном

- 9 019363 количестве (8'4). Перепускные клапаны 210 и 211 предохранительного клапана 209 закрываются (8'5). После этого клапаны 207 и 208 для выравнивания давления линий 205 и 206 для выравнивания давления, соединенных с реактором 30 в виде барботажной колонны открываются, чтобы сделать давление в реакторе 30 в виде барботажной колонны и давление в линии для внешнего циркуляционного потока равными одно другому (8'6). Двухпозиционный клапан 213 полностью открывается (8'7). Выпускной клапан 203 открывается (8'8). Обратный клапан 214 открывается (8'9). Двухпозиционный клапан 213 регулирует расход суспензии (8'10). Функционирование внутреннего сепаратора 36В катализатора останавливается (8'11), и начинается функционирование внешнего сепаратора 36А катализатора (8'12).

Выполняется переключение функционирования от внутреннего сепаратора 36В катализатора на внешний сепаратор 36А катализатора.

Поскольку устройство 5 для проведения реакции синтеза в соответствии с данным вариантом осуществления, сконфигурированный, как описано выше, включает внешний сепаратор 36А катализатора, размещенный с внешней стороны реактора 30 в виде барботажной колонны, и внутренний сепаратор 36В катализатора, размещенный внутри реактора 30 в виде барботажной колонны, в качестве сепаратора 36 катализатора, который разделяет частицы катализатора и жидкие углеводороды в суспензии в реакторе 30 в виде барботажной колонны, возможно одновременное или поочередное использование внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора подходящим образом, в зависимости от необходимости.

Поэтому во время технического обслуживания внешнего сепаратора 36А катализатора, функционирование может продолжаться при использовании лишь внутреннего сепаратора 36В катализатора. Кроме того, посредством уменьшения частоты применения внутреннего сепаратора 36В катализатора во время нормального использования, может быть сдержано ухудшение внутреннего сепаратора 36В катализатора, интервал между циклами технического обслуживания может быть увеличен, и частота остановок реактора 30 в виде барботажной колонны может быть уменьшена, насколько это возможно. Кроме того, производительность разделения суспензии, т.е. количество произведенных жидких углеводородов, может быть улучшена посредством одновременного функционирования как внешнего сепаратора 36А катализатора, так и внутреннего сепаратора 36В катализатора.

Посредством одновременного или поочередного использования внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора таким образом может стабильно выполняться функционирование реактора 30 в виде барботажной колонны, и производительность производства углеводородных соединений может быть увеличена. Кроме того, возможно предоставление устройства для синтеза углеводородных соединений, которое может удовлетворять широкому интервалу способности к производству углеводородных соединений на один реактор 30 в виде барботажной колонны.

Кроме того, поскольку устройство для проведения реакции синтеза включает узел 250 для обратной промывки, который удаляет твердотельные компоненты, осажденные и прилипшие к фильтрам 201 и 241 внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора, твердотельный компонент, осажденный и прилипший к фильтрам 201 и 241, может быть удален посредством протекания промывочной текучей среды через фильтры 201 и 241 внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора в противоположном направлении, и характеристики разделения внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора могут поддерживаться посредством предотвращения засорения фильтров или т.п.

Более того, поскольку узел 250 для обратной промывки включает накопительный резервуар 251, который сохраняет промывочную текучую среду (жидкие углеводороды), и имеет первую подающую линию 255 и вторую подающую линию 256, которые вводят промывочную текучую среду во внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора, соответственно, из накопительного резервуара 251, то отсутствует необходимость в одновременном выполнении промывки внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора, и возможно выполнение промывки (обратной промывки) при интервалах времени, подходящих для каждого из сепараторов. Кроме того, интервал между циклами технического обслуживания, которое требует остановки функционирования, может быть увеличен по сравнению со случаем, когда предусмотрен один сепаратор катализатора.

Кроме того, поскольку узел для обратной промывки включает клапан 253 для регулирования потока, который регулирует расход, когда промывочная текучая среда вводится во внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора из накопительного резервуара 251, лишь требуемое количество промывочной текучей среды может быть направлено для протекания через внешний сепаратор 36А катализатора и внутренний сепаратор 36В катализатора, и количество используемой промывочной текучей среды может быть уменьшено. При этом в данном варианте осуществления отсутствует необходимость в предоставлении оборудования, которое производит отдельную промывочную текучую среду, поскольку часть жидких углеводородов, которые являются продуктом, используется в качестве промывочной текучей среды. Поэтому затраты на оборудование могут быть снижены.

Кроме того, в данном варианте осуществления переключение функционирования от внешнего сепаратора 36А катализатора на внутренний сепаратор 36В катализатора выполняется в соответствии с процедурой, блок-схема которой показана на фиг. 3, и переключение функционирования от внутреннего се

- 10 019363 паратора 36В катализатора на внешний сепаратор 36А катализатора выполняется в соответствии с процедурой, блок-схема которой показана на фиг. 4. Таким образом, любые проблемы во время функционирования внешнего сепаратора 36А катализатора и функционирования внутреннего сепаратора 36В катализатора могут быть предотвращены заранее, и, соответственно, переключение внешнего сепаратора 36А катализатора и внутреннего сепаратора 36В катализатора может быть выполнено надежным образом.

Хотя варианты осуществления данного изобретения были описаны выше подробно со ссылками на чертежи, конкретные конфигурации не ограничиваются данными вариантами осуществления, и изобретение также включает изменения в конструкции, которые не отклоняются от сущности данного изобретения.

Например, хотя было описано, что фильтры соответственно предусмотрены в качестве внешнего сепаратора катализатора и внутреннего сепаратора катализатора, изобретение не ограничивается этим, и циклон или т.п. может быть использован при условии, что он разделяет твердотельный компонент и жидкий компонент.

Кроме того, хотя было описано, что в узле для обратной промывки некоторые жидкие углеводороды, образованные синтезом ЕТ, используются в качестве промывочной текучей среды, изобретение не ограничивается этим, и могут быть использованы другие промывочные текучие среды. Однако загрязнения во внешнем сепараторе катализатора, внутреннем сепараторе катализатора, реакторе в виде барботажной колонны, линии для внешнего циркуляционного потока и т.п. могут быть предотвращены посредством применения произведенных жидких углеводородов.

Промышленная применимость

Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения и способ его эксплуатации по данному изобретению могут простым и надежным образом выполнять операцию разделения суспензии и могут значительно повысить производительность производства углеводородных соединений.

Описание цифровых обозначений

- устройство для синтеза жидкого топлива (устройство для проведения реакции синтеза углеводородов);

- устройство для проведения реакции синтеза;

- реактор в виде барблтажной колонны (реактор);

36А - внешний сепаратор катализатора (внешний узел для разделения);

36В - внутренний сепаратор катализатора (внутренний узел для разделения);

250 - узел для обратной промывки (промывочный узел);

251 - накопительный резервуар.

Claims

1. Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения, которое синтезирует углеводородное соединение посредством химической реакции синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей твердотельный катализатор, суспендированный в жидких углеводородах, данное устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения содержит реактор, который содержит внутри суспензию, отверстие в нижней части для ввода синтез-газа и отверстие в верхней части для выпуска газа после реакции;

внутренний узел для разделения, размещенный внутри реактора, который служит для разделения катализатора и жидких углеводородов в суспензии; и внешний узел для разделения, размещенный снаружи реактора, который служит для разделения катализатора и жидких углеводородов в суспензии, которая извлекается из реактора, где устройство сконфигурировано таким образом, что внутренний и внешний узлы для разделения функционируют одновременно или же поочередно, и где устройство дополнительно содержит возвратную линию между внешним узлом для разделения и реактором, выполненную для транспортировки катализатора, отделённого во внешнем узле разделения, в реактор, резервуар для суспензии соединён с ответвляющейся линией, которая отходит от возвратной линии и по которой суспензия транспортируется из внешнего узла для разделения; и узел ввода газообразного азота, установленный на возвратной линии и сконфигурированный для подачи азота в возвратную линию для удаления суспензии изнутри возвратной линии, в то время как внешний узел для разделения выключен, а внутренний узел для разделения включён.

2. Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения по п.1, также содержащее промывочный узел, который пропускает промывочную текучую среду через внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения, чтобы промыть внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения.

3. Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения по п.2, в котором промывочный узел имеет накопительный резервуар, который хранит промывочную текучую среду и подает

- 11 019363 промывочную текучую среду во внутренний узел для разделения, и внешний узел для разделения из данного накопительного резервуара.

4. Устройство для проведения реакции синтеза углеводородного соединения по п.2 или 3, в котором промывочной текучей средой являются жидкие углеводороды, отделенные внутренним узлом для разделения или внешним узлом для разделения.

5. Способ эксплуатации устройства для проведения реакции синтеза углеводородного соединения по любому из пп.1-4, в котором осуществляют операцию переключения таким образом, что внутренний узел для разделения и внешний узел для разделения используются одновременно или же поочерёдно; и вводят газообразный азот в возвратную линию для подачи суспензии изнутри возвратной линии в резервуар для суспензии через ответвляющую линию, в то время как внешний узел для разделения выключен, а внутренний узел для разделения включён.