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液體燃料合成系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:5103728閱讀:177來源:國知局
專利名稱:液體燃料合成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及液體燃料合成系統(tǒng)。
木申請對于在2006年3月30 口申請的日本國專利申請第2006-95516 號主張優(yōu)先權(quán),這里援引其內(nèi)容。
背景技術(shù)
近年來,作為從天然氣合成液體燃料的方法之一,開發(fā)了GTL(GasTo Liquid:液體燃料合成)技術(shù)。該技術(shù)是通過對天然氣進行重整,生成以一 氧化碳氣體(CO)和氫氣(H2)為主成分的合成氣,以該合成氣作為原料 氣體,通過費-托合成反應(以下,稱為"FT合成反應)合成液體碳氫化合 物,再通過對該液體碳氫化合物進行加氫及精制,制造石腦油(粗汽油)、 燈油、輕油、蠟等液體燃料制品。
在這樣的采用GTL技術(shù)的液體燃料合成系統(tǒng)中,在將通過FT合成反 應生成的油狀的中間產(chǎn)物導入液體燃料合成系統(tǒng)的下游側(cè)的精餾塔之前, 需要加熱到規(guī)定的溫度(例如,大約32(TC)。
此外,通過該精餾塔按各自的沸點分離的上述中間產(chǎn)物,再被加氫反 應器加氫并精制后成為制品,但在導入到該加氫反應器之前,需要將分離 的中間產(chǎn)物加熱到規(guī)定的溫度范圍(例如,100 400°C)。
在以往的采用GTL技術(shù)的液體燃料合成系統(tǒng)中,為了加熱到上述溫度 范圍,采用熱介質(zhì)油作為加熱介質(zhì)。
但是,為了采用熱介質(zhì)油作為加熱介質(zhì),在液體燃料合成系統(tǒng)屮,需 要設置用于貯存熱介質(zhì)油的裝置及用于加熱熱介質(zhì)油的裝置等。此外,液 體燃料合成系統(tǒng)整體的熱利H]效率不能提"。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的,其Ll的在于提供一種可提高液體燃料合成系統(tǒng)整體的熱效率的液體燃料合成系統(tǒng)。
本發(fā)明的液體燃料合成系統(tǒng)具備重整器,其對碳氫化合物原料進行 重整,生成以一氧化碳氣體及氫氣為主成分的合成氣;反應器,其由所述 合成氣中所含的一氧化碳氣體及氫氣來合成液體碳氫化合物;精制處理裝
置,其對在所述反應器中合成的液體碳氫化合物進行規(guī)定的精制處理;加
熱機構(gòu),其以從所述重整器排出的氣體為熱源,對導入到所述精制處理裝 置屮的液體碳氫化合物進行加熱。
根據(jù)本發(fā)明的液體燃料合成系統(tǒng),重整器對碳氫化合物原料進行重整, 生成以一氧化碳氣體及氫氣為主成分的合成氣,反應器以合成氣為原料合 成液體燃料,精制處理裝置對上述多種液體燃料的混合物進行規(guī)定的精制 處理,加熱機構(gòu)對導入到上述精制處理裝置屮的液體燃料進行加熱。通過 向加熱機構(gòu)供給從重整器排出的高溫的氣體,能夠直接利用該高溫的氣體 作為加熱介質(zhì)。結(jié)果能夠提高液體燃料合成系統(tǒng)整體的熱效率。
在本發(fā)明的液體燃料合成系統(tǒng)中,所述精制處理裝置也可以是將所述 液體碳氫化合物分餾成沸點不同的多種液體燃枓的精餾塔、和對所述液體 碳氫化合物進行加氫的加氫反應器中的至少任何一種。
另外,上述加熱機構(gòu)也可以是例如能在氣體和液體間進行熱交換的熱 交換器。
再有,在上述反應器中合成的液體燃料也可以是沸點不同的多種液體 燃料的混合物。
根據(jù)本發(fā)明,通過以從重整器屮排出的氣體為熱源,能夠提高液體燃 料合成系統(tǒng)整體的熱效率。


圖1是表示木發(fā)明的實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)的整體構(gòu)成的簡略圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)的加熱機構(gòu)的投塊圖。
符號說叨1…液體燃料合成系統(tǒng),3…合成氣生成單元,5…FT合成單元,7…制 品精制單元,9…精制處理裝置,10…脫硫反應器,12…重整器,14…排熱 鍋爐,16、 18…氣液分離器,20…脫碳酸裝置,22…吸收塔,24…再生塔, 26…氫分離裝置,30…氣泡塔式反應器,32…導熱管,34、 38…氣液分離 器,36…分離器,40…第1精餾塔,50…蠟餾分加氫裂化反應器,52…燈 油及輕油餾分加氫精制反應器,54…石腦油餾分加氫精制反應器,56、 58、 60…氣液分離器,70…第2精餾塔,72…石腦油穩(wěn)定器,00、 102、 104... 熱交換器
具體實施例方式
以下,參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細地說明。再有, 在本說明書及附圖中,對于具有實質(zhì)上相同功能構(gòu)成的構(gòu)成耍素使用相同 的符號,并省略重復的說明。
首先,參照圖1,對本發(fā)明的實施方式涉及的實行GTL (Gas To Liquid) 工藝的液體燃料合成系統(tǒng)1的整體構(gòu)成及工作進行說明。圖1是表示木實 施方式的液體燃料合成系統(tǒng)1的整體構(gòu)成的簡略圖。
如圖1所示,本實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)1是實行將天然氣等碳 氫化合物原料轉(zhuǎn)換成液體燃料的GTL工藝的成套設備(plant)。該液體燃 料合成系統(tǒng)1由合成氣生成單元3、 FT合成單元5和制品精制單元7構(gòu)成。 合成氣生成單元3對碳氫化合物原料即天然氣進行重整,生成含有一氧化 碳氣體和氫氣的合成氣。FT合成單元5通過費-托合成反應(以下,稱為"FT 合成反應"。),由該合成氣生成液體碳氫化合物。制品精制單元7對通過該 FT合成反應生成的液體碳氧化合物進行加氫精制,制造液體燃料制品(石 腦油、燈油、輕油、蠟等)。以下,對上述各單元的構(gòu)成要素進行說明。
首先,對合成氣生成單元3進行說明。合成氣生成單元3例如主要具 備脫硫反應器10、重整器12、排熱鍋爐14、氣液分離器16及18、脫碳 酸裝置20、氫分離裝置26。脫硫反應器10 l:h^化脫硫裝置等構(gòu)成,H]于 從fe料即天然氣屮除去硫成分。重整器12對從脫硫反應器10供給的大然 氣進行重整,生成含有一氧化碳氣體(CO)和氫氣(H2)作為主成分的合 成氣。排熱鍋爐14 l"l收在重整器12中生成的合成氣的排熱,產(chǎn)牛.高壓蒸汽。氣液分離器16將在排熱鍋爐14中通過與合成氣的熱交換被加熱的水 分離成氣體(高壓蒸汽)和液體。氣液分離器18從在排熱鍋爐14中被冷 卻的合成氣中除去冷凝部分,將氣體部分供給到脫碳酸裝置20。脫碳酸裝 置20具有采用吸收液從由氣液分離器18供給的合成氣中除去碳酸氣的吸 收塔22、和通過汽提處理從含有該碳酸氣的吸收液中使碳酸氣釋放而進行 再生的再生塔24。氫分離裝置26從被脫碳酸裝置20分離了碳酸氣的合成 氣中分離在該合成氣中所含的氫氣的一部分。
其中,重整器12例如通過用下述的化學反應式(1)、 (2)表示的水蒸 氣碳酸氣重整法,采用二氧化碳和水蒸氣對天然氣進行重整,生成以一氧 化碳氣體和氫氣為主成分的高溫的合成氣。再有,該重整器12所用的重整 法,并不限定于上述水蒸氣碳酸氣重整法的例子,例如,也能夠利用水蒸 氣重整法、采用了氧的部分氧化重整法(POX)、將部分氧化重整法和水蒸 氣重整法組合而成的自熱重整法(ATR)、碳酸氣重整法等。
CH4 + H20 — CO + 3H2 (1)
CH4 + C02 — 2CO + 2H2 (2)
此外,氫分離裝置26被設在從連接脫碳酸裝置20或氣液分離器18和 氣泡塔式反應器30的主配管分支出去的分支線上。該氫分離裝置26例如 由利用壓力差進行氫的吸附和解吸的氫PSA (Pressure Swing Adsorption: 壓力變動吸附)裝置等構(gòu)成。該氫PSA裝置在并列配置的多個吸附塔(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 各吸附塔依次重復進行加壓、吸附、解吸(減壓)、凈化的各工序,能夠?qū)?從合成氣分離的純度高的氫氣(例如99.999%左右)連續(xù)地供給到反應器。
再有,作為氫分離裝置26中的氫氣分離方法,并不限定于上述氫PSA 裝置這樣的壓力變動吸附法的例子,例如,也可以采用儲氫合金吸附法、 膜分離法、或它們的組合等。
儲氫合金吸附法例如是采ffl具有通過冷卻/加熱來吸附/放出氫的性質(zhì) 的儲氫合金(TiFe、 LaNi5、 TiFe0 7 0"、 Mn().:,()」、或TiMn,.5等)來分離氫 氣的方法。設置多個收容有儲li合金的吸附塔,在各吸附塔111,通過交轉(zhuǎn) 重復儲氫合金的利用冷卻來進行氫氣的吸附和儲M合金的利11]加熱來進行 氫氣的放出,能夠分離和回收合成氣內(nèi)的氫氣。此外,膜分離法是采用芳香族聚酰亞胺等高分子原材料的膜,從混合 氣體中分離出膜透過性優(yōu)良的氫氣的方法。該膜分離法由于不伴隨相變化, 因此運轉(zhuǎn)所需的能量小,爐襯費用低。此外,膜分離裝置的結(jié)構(gòu)簡單、緊 湊,因此設備成本低,設備所需的面積也小。而且,分離膜沒有驅(qū)動裝置, 穩(wěn)定運轉(zhuǎn)范圍廣,因此具有易于維護管理的優(yōu)點。
接著,對FT合成單元5進行說明。FT合成單元5例如主耍具備氣泡 塔式反應器30、氣液分離器34、分離器36、氣液分離器38、和第1精餾 塔40。氣泡塔式反應器30使在上述合成氣生成單元3中生成的合成氣、即 一氧化碳氣體和氫氣發(fā)生FT合成反應,生成液體碳氫化合物。氣液分離器 34將在氣泡塔式反應器30內(nèi)配設的導熱管32內(nèi)流通且被加熱的水分離成 水蒸氣(中壓蒸汽)和液體。分離器36被連接在氣泡塔式反應器30的中 央部,對催化劑和液體碳氫化合物產(chǎn)物進行分離處理。氣液分離器38被連 接在氣泡塔式反應器30的上部,對未反應的合成氣及氣體碳氫化合物產(chǎn)物 進行冷卻處理。第1精餾塔40對從氣泡塔式反應器30經(jīng)由分離器36、氣 液分離器38供給的液體碳氫化合物進行蒸餾,根據(jù)沸點而分離、精制成各 制品餾分。
其中,氣泡塔式反應器30是在將合成氣合成為液體碳氫化合物的反應 器的一個例子,具有作為通過FT合成反應從合成氣合成液體碳氫化合物的 FT合成用反應器的功能。該氣泡塔式反應器30例如由在塔式的容器內(nèi)部 儲留有包含催化劑和介質(zhì)油的漿液的氣泡塔式懸浮床式反應器(也稱作"氣 泡塔式漿液床式反應器")構(gòu)成。該氣泡塔式反應器30通過FT合成反應由 合成氣生成液體碳氫化合物。詳細地講,在該氣泡塔式反應器30中,原料 氣體即合成氣從氣泡塔式反應器30的底部的分散板變成氣泡而供給,在包 含催化劑和介質(zhì)油的漿液內(nèi)通過,在懸濁狀態(tài)中如下述化學反應式(3)所 示,氫氣和一氧化碳氣體發(fā)生合成反應。
2nH2+ nCO——(CH2)n— + nH20 (3)
由于該FT合成反應是放熱反應,因此氣泡塔式反應器30為在內(nèi)部配 設了導熱管32的熱交換器型,例如供給水(BFW: Boiler Feed Water,鍋
爐給水)來作為冷卻劑,可通過漿液和水的熱交換作為屮壓蒸汽來冋收上 述FT合成反應的反應熱。最后,對制品精制單元7進行說明。制品精制單元7例如具備蠟餾
分加氫裂化反應器50、燈油及輕油餾分加氫精制反應器52、石腦油餾分加 氫精制反應器54、氣液分離器56、 58、 60、第2精餾塔70、石腦油穩(wěn)定器 72。蠟餾分加氫裂化反應器50被連接在第1精餾塔40的下部。燈油及輕 油餾分加氫精制反應器52被連接在第1精餾塔40的中央部。石腦油餾分 加氫精制反應器54被連接在第1精餾塔40的上部。氣液分離器56、 58、 60分別與這些加氫反應器50、 52、 54對應地設置。第2精餾塔70根據(jù)沸 點對從氣液分離器56、 58供給的液體碳氫化合物進行分離和精制。石腦油 穩(wěn)定器72對從氣液分離器60及第2精餾塔70供給的石腦油餾分的液體碳 氫化合物進行精餾,將比丁烷輕的成分排向尾氣側(cè),分離回收碳數(shù)為5以 上的成分作為制品的石腦油。
接著,對通過上述構(gòu)成的液體燃料合成系統(tǒng)1從天然氣合成液體燃料 的工序(GTL工藝)進行說明。
從天然氣田或天然氣成套設備等外部的天然氣供給源(未圖示),向液 體燃料合成系統(tǒng)1供給作為碳氫化合物原料的天然氣(主成分為CH》。上 述合成氣生成單元3對該天然氣進行重整,制造合成氣(以一氧化碳氣體 和氫氣為主成分的混合氣)。
具體是,首先,將上述天然氣與由氫分離裝置26分離得到的氫氣一同 供給到脫硫反應器10。脫硫反應器10采用該氫氣將天然氣中所含的硫成分 通過例如ZnO催化劑進行氫化脫硫。通過如此預先將天然氣脫硫,能夠防 止重整器12及氣泡塔式反應器30等中使用的催化劑的活性因硫而降低。
被如此脫硫的天然氣(也可以含有二氧化碳)在與從二氧化碳供給源 (未圖示)供給的二氧化碳(C02)氣體和在排熱鍋爐14中產(chǎn)生的水蒸氣 混合后,被供給到重整器12。重整器12例如利用上述的水蒸氣碳酸氣重整 法,利用二氧化碳和水蒸氣對天然氣進行重整,生成以一氧化碳氣體和氫 氣為主成分的高溫的合成氣。此時,向重整器12供給例如重整器12具備 的燃燒器用的燃料氣體和空氣,通過該燃燒器中的燃料氣體的燃燒熱,供 給上述水蒸氣碳酸氣重整反應所需的反應熱。木實施方式的液體燃料合成 系統(tǒng)1的特征在于利ffl由該燃燒器屮的燃料氣體的燃燒熱產(chǎn)生的大約 1000 120(TC的排氣。對于此點,以下進行詳細說明。將如此在重整器12中生成的高溫的合成氣(例如,900°C、 2.0MPaG) 供給到排熱鍋爐14,通過與下排熱鍋爐14內(nèi)流通的水的熱交換將該合成氣 冷卻(例如40(TC),排熱被回收。此時-,將在排熱鍋爐14中被合成氣加熱 的水供給到氣液分離器16,從該氣液分離器16將氣體部分以高壓蒸汽(例 如3.4 10.0MPaG)供給到重整器12或其它外部裝置,將液體部分的水返 回到排熱鍋爐14。
另一方面,在排熱鍋爐14中被冷卻的合成氣,當在氣液分離器18屮 分離除去冷凝液部分后,供給到脫碳酸裝置20的吸收塔22、或氣泡塔式反 應器30。吸收塔22通過將在合成氣中所含的碳酸氣吸收到貯存的吸收液內(nèi), 從該合成氣中除去碳酸氣。將該吸收塔22內(nèi)的含有碳酸氣的吸收液導入到 再生塔24中,例如用蒸汽加熱含有該碳酸氣的吸收液,進行汽提處理,將 釋放的碳酸氣從再生塔24送入到重整器12中,再利用于上述重整反應。
這樣一來,將在合成氣生成單元3中生成的合成氣供給到上述FT合成 單元5的氣泡塔式反應器30。此時,供給到氣泡塔式反應器30的合成氣的 組成比被調(diào)整為適合FT合成反應的組成比(例如,H2 : CO二2 : K摩爾比))。 再有,供給到氣泡塔式反應器30的合成氣通過設在連接脫碳酸裝置20和 氣泡塔式反應器30的配管上的壓縮機(未圖示)被升壓到適合FT合成反 應的壓力(例如3.6MPaG左右)。
此外,將通過上述脫碳酸裝置20分離了碳酸氣的合成氣的一部分也供 給氫分離裝置26。氫分離裝置26如上所述通過利用壓力差的吸附、解吸(氫 PSA),分離在合成氣中所含的氫氣。將該被分離的氫氣從儲氣罐(未圖示) 等經(jīng)由壓縮機(未圖示)連續(xù)地供給到在液體燃料合成系統(tǒng)1內(nèi)利用氫進 行規(guī)定反應的各種利用氫的反應裝置(例如,脫硫反應器10、蠟餾分加氫 裂化反應器50、燈油及輕油餾分加氫精制反應器52、石腦油餾分加氫精制 反應器54等)。
接著,上述FT合成單元5從由上述合成氣生成單元3生成的合成氣, 通過FT合成反應合成液體碳t〔化合物。
具體是,從氣泡塔式反應器30的底部流入在上述脫碳酸裝置20屮分 離了碳酸氣的合成氣,在儲留在氣泡塔式反應器30內(nèi)的催化劑漿液內(nèi)上升。 此時,在氣泡塔式反應器30內(nèi),通過上述的FT合成反應,在該合成氣屮所含的一氧化碳和氫氣發(fā)生反應,生成碳氫化合物。而且,在該合成反應
時,通過使水在氣泡塔式反應器30的導熱管32內(nèi)流動,除去FT合成反應
的反應熱,通過該熱交換被加熱的水氣化而成為水蒸氣。該水蒸氣在氣液
分離器34中液化而成的水返回到導熱管32,氣體部分作為中壓蒸汽(例如 1.0 2.5MPaG)被供給到外部裝置。
如此一來,從氣泡塔式反應器30的屮央部取出在氣泡塔式反應器30 中合成的液體碳氫化合物,送入到分離器36。分離器36將取出的漿液中的 催化劑(固體部分)和含有液體碳氫化合物產(chǎn)物的液體部分分離。將分離 出的催化劑的一部分返回到氣泡塔式反應器30,將液體部分供給到第1精 餾塔40。此外,從氣泡塔式反應器30的塔頂,將未反應的合成氣和合成的 碳氫化合物的氣體部分導入到氣液分離器38。氣液分離器38將這些氣體冷 卻,分離一部分的冷凝部分的液體碳氫化合物,導入到第1精餾塔40。另 一方面,對于被氣液分離器38分離的氣體部分,將未反應的合成氣(CO 和H2)再投入到氣泡塔式反應器30的底部,再利用于FT合成反應,此外, 將以制品對象以外的碳數(shù)少(C4以下)的碳氫化合物氣體為主成分的排氣, 一般作為尾氣導入到外部的燃燒設備(未圖示)屮,燃燒后向大氣中排放。
接著,第1精餾塔40對如上所述從氣泡塔式反應器30經(jīng)由分離器36、 氣液分離器38供給的液體碳氫化合物(碳數(shù)為多樣)進行加熱,利用沸點 的差異進行分餾,分離精制成石腦油餾分(沸點大約低于315°C)、燈油及 輕油餾分(沸點大約為315 800°C)、蠟餾分(沸點大約高于800°C)。將 從該第1精餾塔40的底部取出的蠟餾分的液體碳氫化合物(主耍為C21以 上)移送到蠟餾分加氫裂化反應器50,將從第1精餾塔40的中央部取出的 燈油及輕油餾分的液體碳氫化合物(主要為Ch C2。)移送到燈油及輕油餾 分加氫精制反應器52,將從第1精餾塔40的上部取出的石腦油餾分的液體 碳氫化合物(主要為C5 C,n)移送到石腦油餾分加氫精制反應器54。
蠟餾分加氫裂化反應器50利用從上述氫分離裝置26供給的氫氣,將 從第1精餾塔40的下部供給的碳數(shù)多的蠟餾分的液體碳氫化合物(一般為 C〕以上)加氫裂化,將碳數(shù)降低到C2(,以下。在該加氫裂化反應屮,利川
的碳氫化合物。通過該蠟餾分加氫裂化反應器50,含有被加氫裂化了的液體碳氫化合物的產(chǎn)物在氣液分離器56被分離成氣體和液體,其中的液體碳
氫化合物被移送到第2精餾塔70,氣體部分(含有氫氣)被移送到燈油及 輕油餾分加氫精制反應器52及石腦油餾分加氫精制反應器54。
幻—袖及輕油餾分加氫精制反應器52采用從氫分離裝置26經(jīng)由蠟餾分 加氫裂化反應器50供給的氫氣,對從第1精餾塔40的中央部供給的碳數(shù) 為中等程度的燈油及輕油餾分的液體碳氫化合物(一般為C C2())進行加 氫精制。該加氫精制反應是對上述液體碳氫化合物的不飽和鍵加成氫使其 飽和而生成直鏈狀飽和碳氫化合物的反應。結(jié)果是含有被加氫精制了的液 體碳氫化合物的產(chǎn)物在氣液分離器58中被分離成氣體和液體,其中的液體 碳氫化合物被移送到第2精餾塔70,氣體部分(含有氫氣)被再利用于上 述加氫反應。
石腦油餾分加氫精制反應器54采用從氫分離裝置26經(jīng)由蠟餾分加氫 裂化反應器50供給的氫氣,對從第1精餾塔40的上部供給的碳數(shù)少的石 腦油餾分的液體碳氫化合物(一般為C,。以下)進行加氫精制。結(jié)果是含有 被加氫精制了的液體碳氫化合物的產(chǎn)物在氣液分離器60被分離成氣體和液 體,其中的液體碳氫化合物被移送到作為精餾塔的一種的石腦油穩(wěn)定器72, 氣體部分(含有氫氣)被再利用于上述加氫反應。
接著,第2精餾塔70對如上所述從蠟餾分加氫裂化反應器50及燈油 及輕油餾分加氫精制反應器52供給的液體碳氫化合物進行蒸餾,分離精制 成碳數(shù)為C,o以下的碳氫化合物(沸點大約低于315°C)、燈油(沸點大約 為315 45(TC)、輕油(沸點大約為450 800°C)。從第2精餾塔70的下 部取出輕油,從中央部取出燈油。另一方面,從第2精餾塔70的塔頂取出 碳數(shù)為C1Q以下的碳氫化合物氣體,供給到石腦油穩(wěn)定器72。
而且,在石腦油穩(wěn)定器72中對從上述石腦油餾分加氫精制反應器54 及第2精餾塔70供給的碳數(shù)為C,。以下的碳氫化合物進行蒸餾,分離精制 作為制品的石腦油(C5 C1Q)。從而,從石腦油穩(wěn)定器72的下部取出高純 度的石腦汕。另一方面,從石腦汕穩(wěn)定器72的塔頂排出以制品對象以外的 碳數(shù)在規(guī)定數(shù)以下(C4以下)的碳氫化合物為主成分的排氣(尾氣)。將該 排氣導入到外部的燃燒設備(未圖小)屮,燃燒后向大氣屮排放。
以上,對液體燃料合成系統(tǒng)1的工序(GTL工藝)進行了說明。根據(jù)該GTL工藝,能夠容易且經(jīng)濟地將天然氣轉(zhuǎn)換成高純度的石腦油(C5 C,o: 粗汽油)、燈油(CU C15:煤油)及輕油(CI6 C2Q:粗柴油)等清潔的液 體燃料。而且,在本實施方式中,優(yōu)點是通過在重整器12中采用上述水 蒸氣碳酸氣重整法,可有效地利用作為原料的天然氣中所含的二氧化碳,
且能夠通過重整器2的1次反應高效率地生成適合上述FT合成反應的合
成氣的組成比(例如,H2:CO=2:l (摩爾比)),不需要氫濃度調(diào)節(jié)裝置 楚
寸o
接著,參照圖2對在本實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)所用的加熱機構(gòu) 進行詳細地說明。圖2是表示本實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)中的加熱機 構(gòu)的模塊圖。
如上所述,本實施方式的重整器12是從作為原料而供給的天然氣和二 氧化碳氣生成大約IOO(TC的高溫的以一氧化碳氣體及氫氣為主成分的合成 氣的裝置,但為了得到該高溫的合成氣的生成反應所需的反應熱,如上所 述,需要利用燃燒器等使導入到重整器12的燃料氣體燃燒。通過該燃料氣 體的燃燒,從重整器12排出大約1000 120(TC的排氣。
在采用以往的重整器的液體燃料合成系統(tǒng)中,通過與上述的高溫排氣 的熱交換進行原料即天然氣或BFW (Boiler Feed Water,鍋爐給水)的加熱, 只不過是謀求余熱的有效利用。
因此,在本實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)中,規(guī)定直接利用從該重整 器12排出的高溫排氣作為加熱介質(zhì),與以往相比,能夠提高系統(tǒng)的整體的
熱效率o
在向FT合成單元5中的第1精餾塔40導入由氣泡塔式反應器30生成 的具有不同沸點的多種液體燃料的混合物時,需要使該液體燃料的混合物 的溫度達到大約32(TC左右。但是,由于從氣泡塔式反應器30屮取出的液 體燃料的混合物的溫度大約為24(TC左右,因此達到上述溫度需要將混合物 大約加熱80'C左右。此外,如圖1所示,也可向第1精餾塔40供給由氣液 分離器38作為液體而分離的大約4CTC左右的液體碳氫化合物成分。關(guān)f該 液體碳試化合物成分,也需要加熱到大約320°C。
因此,在本實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)屮,在第l精餾塔40的入l〕 側(cè)設置熱交換器100這樣的加熱機構(gòu),直接供給從重整器12排出的高溫排氣。
作為上述的熱交換器100,可采用能夠在氣體-液體之間進行熱交換的 熱交換器。作為這樣的熱交換器的例子,例如,有片式熱交換器或翅管式 熱交換器等。這些熱交換器是經(jīng)由片或管等在氣體-液體之間進行熱的授受 的裝置。
艮口,可使由氣泡塔式反應器30生成的液體燃料的混合物,通過設在氣
泡塔式反應器30和第精餾塔40之間的熱交換器100,供給到第1精餾塔 40,但該液體燃料的混合物在通過熱交換器100時',在熱交換器100中被 從重整器12排出的高溫排氣加熱到32(TC左右。通過了熱交換器100的來 自重整器2的排氣,在實施了規(guī)定的處理后被廢棄。
這樣,本實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)由于直接利高溫的排氣,對導 入到第1精餾塔40的多種液體燃料的混合物進行加熱,因此與以往的采用 熱介質(zhì)油的加熱方法相比,能夠提高熱效率,且不需要新設生成熱介質(zhì)油 的設備等。
如圖1所示,多種液體燃料的混合物通過第1精餾塔40,基于沸點的 差異而被分餾、精制成3種液體燃料。接著,分餾成3種的各液體燃料分 別供給到制品精制單元7中的加氫反應器50、 52、 54,將含有C^C雙鍵或 C三c三鍵等不飽和鍵的液體燃料加氫成只有C-C單鍵的液體燃料。在將 該3種液體燃料分別供給到加氫反應器50、 52、 54時,需要加熱到大約300 。C左右。此時,也與上述同樣,在第1精餾塔40和各加氫反應器50、 52、 54之間設置熱交換器102作為加熱機構(gòu),通過向該熱交換器102供給從重 整器12排出的排氣,能夠高效率地加熱各個液體燃料。
如圖1所示,將被加氫的各液體燃料導入到第2精餾塔70,進行分離 及精制。此時,在向第2精餾塔70供給之前,也需要將各燃料加熱到大約 110 40(TC左右。在此種情況下,如圖2所示,也分別在各個加氫反應器 50、 52、 54和第2精餾塔70之間例如設置熱交換器104作為加熱機構(gòu),通 過向該熱交換器102供給從重整器12排出的排氣,可髙效率地進行液體燃
關(guān)于上述熱交換器102、 104,可使j—l]與上述熱交換器IOO相同的熱交 換器。通過了這些熱交換器102、 104的來自重整器12的排氣在被實施了規(guī)定的處理后被廢棄。
再有,在圖2中,表示采用通用的排氣供給路徑將從重整器12排出的
排氣供給到熱交換器100、 102、 104時的情況,但排氣的供給路徑也不限 定于此例,例如也可以分別單個地設置各熱交換器100、 102、 104專用的徑路。
這樣,由于本實施方式的液體燃料合成系統(tǒng)1可直接利用從重整器12 排出的排氣作為加熱介質(zhì),因此能夠使設在系統(tǒng)l中的熱交換器00、02、 104的尺寸小型化,并且能夠高效率地加熱液體燃料等。此外,與以往的利 用熱介質(zhì)油等的加熱方法相比,能夠?qū)⒁后w燃料合成系統(tǒng)整體的熱效率提 高5 10%左右。而且,由于不需要設置用于生成熱介質(zhì)油等新熱源的設備, 因此還能夠使液體燃料合成系統(tǒng)1整體小型化。
以上,參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行了說明,當然本發(fā)明 并不限定于上述例子。顯然,只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員,就能在權(quán)利要求的 范圍所記載的范疇內(nèi),想到各種變更例或修正例,這些當然也可以理解為 屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如,在上述實施方式中,作為供給液體燃料合成系統(tǒng)1的碳氫化合 物原料采用天然氣,但也不限定于此例,例如也可以采用瀝青、渣油等其 它碳氫化合物原料。
此外,在上述實施方式中,對在液體燃料合成系統(tǒng)1中設置脫碳酸裝 置20時的情況進行了說明,但也可以根據(jù)情況不在液體燃料合成系統(tǒng)1中 設置脫碳酸裝置20。
此外,在上述實施方式中,作為將合成氣合成為液體碳氫化合物的反 應器,采用了氣泡塔式懸浮床式反應器,但本發(fā)明也不限定于此例,例如, 也可以采用固定床式反應器等進行FT合成反應。
本發(fā)明涉及液體燃料合成系統(tǒng),其具備重整器,其對碳氫化合物原 料進行重整,生成以一氧化碳氣體及氫氣為主成分的合成氣;反應器,其 屮所述合成氣屮所含的一氧化碳氣體及氫氣來合成液體碳氫化合物;精制 處理裝置,其對在所述反應器屮合成的液體碳^化合物進行規(guī)定的精制處 理;加熱機構(gòu),其以從所述重整器排出的氣體為熱源,對導入到所述精制 處理裝置屮的液體碳氫化合物進行加熱。根據(jù)本發(fā)明的液體燃料合成系統(tǒng),能夠提高液體燃料合成系統(tǒng)的熱效
權(quán)利要求
1、一種液體燃料合成系統(tǒng),其具備重整器,其對碳氫化合物原料進行重整,生成以一氧化碳氣體及氫氣為主成分的合成氣;反應器,其由所述合成氣中所含的一氧化碳氣體及氫氣來合成液體碳氫化合物;精制處理裝置,其對在所述反應器中合成的液體碳氫化合物進行規(guī)定的精制處理;加熱機構(gòu),其以從所述重整器排出的氣體為熱源,對導入到所述精制處理裝置中的液體碳氫化合物進行加熱。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體燃料合成系統(tǒng),其中,所述精制處理裝 置是將所述液體碳氫化合物分餾成沸點不同的多種液體燃料的精餾塔、和 對所述液體碳氫化合物進行加氫的加氫反應器中的至少仟何一種。
全文摘要
本發(fā)明的液體燃料合成系統(tǒng)(1)具備重整器(12),其對碳氫化合物原料進行重整,生成以一氧化碳氣體及氫氣為主成分的合成氣;氣泡塔式反應器(30),其由合成氣中所含的一氧化碳氣體及氫氣來合成液體碳氫化合物;精制處理裝置(9),其對在氣泡塔式反應器(30)中合成的液體碳氫化合物進行規(guī)定的精制處理;加熱機構(gòu)(100),其以從重整器(12)排出的氣體為熱源,對導入到精制處理裝置(9)中的液體碳氫化合物進行加熱。
文檔編號C10G45/00GK101432391SQ20078001560
公開日2009年5月13日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者大西康博, 若村修, 藤本健一郎 申請人:新日鐵工程技術(shù)株式會社
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