JP2007511634A - フィッシャー・トロプシュ法の生成物の品質を向上させるための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、留出範囲成分の水素化分解を最小にする、フィッシャー・トロプシュ生成物を水素化精製するための手段を対象とする。そのことは、資本投資の低減、特に大規模プラントのための資本投資の低減、操作コストの低減、及びより価値の高い生成物の生産の増大をもたらす。
(a)第一炭化水素流を第一富水素気体流と合わせ、第一供給原料を生成する工程、
(b)工程(a)の第一供給原料を、水素化分解条件において維持される水素化分解反応域に送り、標準的に液相の成分及び標準的に気相の成分を含有する水素化分解域流出物を生成する工程、
(c)工程(b)の水素化分解域流出物を熱交換器又は熱交換器系列に送り、そこで冷却する工程、
(d)工程(c)の冷却された流出物の成分を蒸気流及び液体流に分離する工程、
(e)工程(d)の蒸気流を第二炭化水素流と合わせ、第二供給原料を生成し、工程(d)の液体流を潤滑油製造に、又は燃料生成物及びディーゼル生成物の製造のための更なる処理に送る工程、
(f)工程(e)の第二供給原料を、第二炭化水素流中に存在する硫黄、窒素、含酸素化合物及び不飽和化合物の含量を低減させるのに十分な条件で維持される水素化精製域に送り、水素化精製域流出物を生成する工程、
(g)工程(f)の水素化精製域流出物を、生成物含有液体流と第二富水素気体流に分離する工程、
(h)工程(g)の液体流を更なる処理に送り、工程(g)の富水素気体流を、軽質富水素気体流と液体生成物含有流とへの更なる分離に送る工程、及び
(i)工程(h)の富水素気体流の少なくとも一部を水素化分解域及び水素化精製域に再循環させる工程
を含む、上記方法として記載される。
供給原料
スラリー床反応器において行われるフィッシャー・トロプシュ反応からの生成物は一般的に軽質留分(凝縮液留分としても知られている)及び重質留分(蝋留分としても知られている)を含有する。本発明において、蝋留分は、水素化分解装置への供給原料を含有し、凝縮液は水素化精製装置への供給原料の一部を含有する。凝縮液は、約700°Fより低い沸点の炭化水素(テールガスから中間留出物までであり、約C30まで高くなるにつれて物質の量が段々少なくなる)、好ましくはC5−650°Fの範囲の沸点を有する炭化水素を含有する。蝋質反応生成物は、約600°Fより高い沸点の炭化水素(例えば、減圧ガス油から重質パラフィン類までであり、約C10まで低くなるにつれて物質の量が段々少なくなる)を含有する。
水素化分解反応域における反応条件には、約250℃乃至約500℃(482°F−932°F)の反応温度、約3.5MPa乃至約24.2MPa(500−3,500psi)の圧力、約0.1時間−1乃至約20時間−1の供給速度(油容量/触媒容量・時間)が含まれる。水素循環速度は一般的に約350標準リットルH2/kg油から1,780標準リットルH2/kg油まで(2,310−11,750標準立方フィート/バレル)の範囲である。好ましい反応温度は約340℃乃至約455℃(644°F−851°F)の範囲である。好ましい全反応圧は約6.9MPa乃至約20.7MPa(1,000−3,000psi)の範囲である。好ましい触媒系では、好ましいプロセス条件には、約6.9MPa乃至約20.7MPa(1,000−3,000psi)の圧力、約379−909標準リットルH2/kg油(2,500−6,000scf/bbl)の、気体対油比、約0.5時間−1−1.5時間−1のLHSV及び350℃乃至427℃(662°F−800°F)の範囲の温度を含む水素化分解条件下で炭化水素供給原料を水素と接触させることが含まれることが見出された。
水素化分解段階及び水素化精製段階は、各々一つ以上の触媒を含有することができる。いずれかの段階において、一つより多くの別個の触媒が存在する場合、それらはブレンドすることもできるし、別個の層として存在することもできる。層状触媒系は、例えば、米国特許第4,990,243号に教示されており、その開示は参照により実際上本明細書の記載の一部とする。水素化分解段階のために有用な水素化分解触媒はよく知られている。一般的に、水素化分解触媒は、分解成分及び酸化物担体材料又はバインダー上の水素化成分を含有する。分解成分は、非晶質分解成分及び/又はY型ゼオライト、超安定Y型ゼオライト又は脱アルミニウムされたゼオライトのようなゼオライトを含むことができる。好適な非晶質分解成分はシリカ−アルミナである。
水素化精製装置は、第二炭化水素流から窒素化合物、酸素化合物及び不飽和化合物の少なくとも一部を除去するのに十分な条件で維持される。水素化精製装置は、任意選択的に、一つ以上の反応域への比較的に低温の流れの添加により調節される、反応域内の発熱性加熱により生じ得る温度勾配を除いて、水素化分解装置よりも低い温度で操作される。反応域を通る反応体液体流の供給速度は、0.1乃至20時間−1液空間速度の範囲である。水素化精製装置において典型的に用いられる水素化精製条件には、約150℃乃至約500℃(302°F乃至932°F)の反応温度、約2.1MPa乃至約24.2MPa(300乃至3,500psi)の圧力、約0.1時間−1乃至約20時間−1の供給速度(油容量/触媒容量・時間)が含まれる。水素循環速度は一般的に約350標準リットルH2/kg油から1,780標準リットルH2/kg油まで(2,310−11,750標準立方フィート/バレル)の範囲である。
図1において、2つのダウンフロー型反応器容器5及び15が示されている。水素化分解である第一段階の反応は容器5において生じる。水素化精製である第二段階は容器15において生じる。各容器は、少なくとも一つの反応域を含有する。容器5は、3つの触媒床を有するものとして示されており、一方、容器15は単一の触媒床を有するものとして示されている。第一反応容器5は第一炭化水素流1を分解するためのものであり、主に予熱されたフィッシャー・トロプシュワックス及び分別からの再循環炭化水素から構成されている。炭化水素供給原料はその反応器において部分的に生成物に変換される。その反応器流出物14は軽質気化炭化水素、留出油、重質非変換炭化水素、及びその反応において消費されなかった過剰の水素を含有する。流出物流14は熱交換器(交換器20)によりわずかに冷却され、その後に流れ17として高温高圧セパレーター(HHPS)55に送られる。水素化精製装置である第二反応容器15により、第二炭化水素流34からの、窒素含有分子、酸素含有分子及び不飽和の分子が除去される。流れ34は、HHPSからの蒸気を含有し、その流れはライン2からの予熱された凝縮液と合わされる。
Claims (11)
- 蝋を含有する第一炭化水素流及び凝集液を含有する第二炭化水素流を含有するフィッシャー・トロプシュ生成物の処理のための統合された水素化変換方法であって、水素化分解段階と水素化精製段階の少なくとも二つの段階を有し、各段階が少なくとも一つの反応域を有し、
(a)第一炭化水素流を第一富水素気体流と合わせ、第一供給原料を生成する工程、
(b)工程(a)の第一供給原料を、水素化分解条件において維持される水素化分解反応域に送り、標準的に液相の成分及び標準的に気相の成分を含有する水素化分解域流出物を生成する工程、
(c)工程(b)の水素化分解域流出物を熱交換器又は熱交換器系列に送り、そこで冷却する工程、
(d)工程(c)の冷却された流出物の成分を蒸気流及び液体流に分離する工程、
(e)工程(d)の蒸気流を第二炭化水素流と合わせ、第二供給原料を生成し、工程(d)の液体流を潤滑油製造に、又は燃料生成物及びディーゼル生成物の製造のための更なる処理に送る工程、
(f)工程(e)の第二供給原料を、第二炭化水素流中に存在する硫黄、窒素、含酸素化合物及び不飽和化合物の含量を低減させるのに十分な条件で維持される水素化精製域に送り、水素化精製域流出物を生成する工程、
(g)工程(f)の水素化精製域流出物を、生成物含有液体流と第二富水素気体流に分離する工程、
(h)工程(g)の液体流を更なる処理に送り、工程(g)の富水素気体流を、軽質富水素気体流と液体生成物含有流とへの更なる分離に送る工程、及び
(i)工程(h)の富水素気体流の少なくとも一部を水素化分解域及び水素化精製域に再循環させる工程
を含む、上記方法。 - 工程(h)の生成物含有液体流を、液体生成物流と燃料気体に送られる軽質気体成分とへの更なる分離に送る、請求項1に記載の方法。
- 請求項2の液体生成物流を分別に送り、塔頂から取り出される気体又はナフサ流れを含有する生成物流、一つ以上の中間留分流及び更なる処理に適する残留物流に分離する、請求項1に記載の方法。
- 燃料生成物及びディーゼル生成物の製造のための、工程(d)の液体流の更なる処理が、
(a)請求項1、工程(d)の液体流を請求項1、工程(g)の液体画分と合わせ、単一流を生成すること、
(b)工程4(a)の単一流を、軽質流と重質流とに分離し、重質流を分別に送ること、
(c)工程4(b)の軽質流を、請求項1、工程(h)の生成物流と合わせ、単一流を生成すること、及び
(d)工程4(c)の単一流を、軽質気体流と液体生成物流とに分離し、軽質気体流を燃料気体に進ませ、液体生成物流を分別に進ませること
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 工程1(b)の水素化分解域を、少なくとも約25%の、第一炭化水素流の沸騰範囲変換をもたらすのに十分な条件で維持する、請求項1に記載の方法。
- 工程1(b)の水素化分解域を、30%乃至90%の、第一炭化水素流の沸騰範囲変換をもたらすのに十分な条件で維持する、請求項5に記載の方法。
- 請求項1の蝋質の第一炭化水素流が約600°Fより高い標準沸点を有する、請求項1に記載の方法。
- 請求項1の第二炭化水素流が700°Fより低い標準沸点を有する、請求項1に記載の方法。
- 第二炭化水素流がC5−650°F範囲で沸騰する、請求項8に記載の方法。
- 工程1(b)段階の反応域を、約340℃乃至約455℃(644°F乃至851°F)の範囲の反応温度、約3.5MPa−24.2MPa(500−3,500ポンド/平方インチ)の範囲の反応圧力、約0.1時間−1乃至約10時間−1の供給速度(油容量/触媒容量・時間)及び約350標準リットルH2/kg油から1,780標準リットルH2/kg油まで(2,310−11,750標準立方フィート/バレル)の範囲の水素循環速度を含む水素化分解反応条件で維持する、請求項1に記載の方法。
- 工程1(g)の反応域を、約150℃乃至約500℃(302°F−932°F)の範囲の反応温度、約2.1MPa乃至24.2MPa(300−3,500psi)の範囲の反応圧力、約0.1時間−1乃至約20時間−1の供給速度(油容量/触媒容量・時間−1)及び約350標準リットルH2/kg油から1,780標準リットルH2/kg油まで(2,310−11,750標準立方フィート/バレル)の範囲の水素循環速度を含む水素化精製反応条件で維持する、請求項1に記載の方法。
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