BRPI0817738B1

BRPI0817738B1 - Synthesis reaction system

Info

Publication number: BRPI0817738B1
Application number: BRPI0817738-4A
Authority: BR
Inventors: Onishi. Yasuhiro
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2017-11-21
Also published as: CN101809122A; EA201070310A1; US20100239474A1; WO2009041600A1; EP2194111A4; CN101809122B; JP5409370B2; ZA201002079B; EP2194111A1; BRPI0817738A2; EA018660B1; US8758692B2; CA2700126A1; AU2008304822B2; EP2194111B1; NO2194111T3; AU2008304822A1; MY153988A; JPWO2009041600A1; CA2700126C

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE REAÇÃO DE SÍNTESE".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a um sistema de reação de síntese para sintetizar o composto de hidrocarboneto pela introdução de um gás incluindo hidrogênio e monóxido de carbono como componentes principais em uma pasta fluida possuindo partículas catalisadoras sólidas suspensas nos hidrocarbonetos líquidos. É reivindicada prioridade em relação ao Pedido de Patente Japonês N° 2007-252520, depositado em 27 de setembro de 2007, cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência em sua totalidade. Antecedentes da Técnica da Invenção Como um sistema de reação para uma reação de síntese de Fischer-Tropsch (daqui para frente chamada de reação de síntese FT) que gera um composto de hidrocarboneto e água pela reação catalítica a partir de um gás de síntese que é principalmente composto de hidrogênio e de monóxido de carbono, um sistema de reação de síntese FT de leito de pasta fluida do tipo coluna de bolha que realiza uma reação de síntese FT pela introdução de um gás de síntese em uma pasta fluida na qual partículas catalisadoras sólidas estão suspendas em um hidrocarboneto líquido, está disponível (por exemplo, refira-se ao Documento de Patente 1 e 2, como mencionado abaixo). Adicionalmente, um composto de hidrocarboneto sintetizado pela reação de síntese FT é principalmente utilizado como um material bruto para produtos combustíveis líquidos, tal como nafta (gasolina de qualidade inferior), querosene e gasóleo.

Adicionalmente, como este sistema de reação de síntese FT de leito de pasta fluida do tipo coluna de bolhas, há um sistema de reação de síntese FT do tipo circulação externa incluindo um corpo principal do reator que acomoda a pasta fluida, e uma seção de abastecimento de gás que introduz gás de síntese na parte de baixo do corpo principal do reator, e uma seção de circulação externa que faz a pasta fluida catalisadora incluindo um composto de hidrocarboneto sintetizado dentro do corpo principal do reator fluir para fora do corpo principal do reator, separa o composto de hidrocar-boneto da pasta fluida catalisadora e retorna a pasta fluida catalisadora novamente para o corpo principal do reator. Nos Documentos de Patente 1 e 2, uma bomba é utilizada para o fluxo de pasta fluida através de uma seção de circulação externa. Entretanto, se a bomba, etc., for utilizada, a performance das partículas catalisadoras pode degradar devido ao atrito.

Por consequência, nesta configuração, quando o gás de síntese introduzido no corpo principal do reator ascende através da pasta fluida, um fluxo para cima (elevação por ar) é gerado no corpo principal do reator. Portanto, o fluxo de circulação da pasta fluida é gerado no corpo principal do reator em sua direção vertical. Além disso, o fluxo de pasta fluida através da seção de circulação externa é gerado com o fluxo de circulação da pasta fluida dentro do corpo principal do reator. DOCUMENTO DE PATENTE 1: Pedido de Patente U.S. Primeira Publicação N° 2003/0018089 DOCUMENTO DE PATENTE 2: Pedido de Patente U.S. Primeira Publicação N° 2007/0014703 Descricão Detalhada da Invenção Problemas a Serem Resolvidos Pela Invenção Entretanto, desde que o fluxo de pasta fluida mencionado acima para em um estado onde o gás de síntese não é introduzido na pasta fluida, isto é, em um estado estático do sistema de reação de síntese, uma parte sólida da pasta fluida incluindo as partículas catalisadoras assenta. Assim, existe um problema pelo fato de que a parte sólida está apta a assentar dentro da seção de circulação externa.

Particularmente, quando o sistema de reação de síntese é interrompido devido a fatores externos, tal como uma falha de energia elétrica, adesão, coesão, ligação, etc., da parte sólida estão aptas a ocorrerem dentro da seção de circulação externa. Portanto, mesmo se a pasta fluida for levada a fluir novamente, levará um tempo mais longo até que o sistema de reação de síntese seja estabelecido para um estado estável de operação. Como resultado, existe um problema pelo fato de que a eficiência da produ- ção dos produtos combustíveis líquidos degrada. A presente invenção foi elaborada em vista de tais problemas e tem como objetivo permitir que o estado de um sistema de reação de síntese transite para um estado de operação a partir de um estado parado, reduzindo o tempo de transição do mesmo, e melhorando a eficiência da produção de produtos combustíveis líquidos, no sistema de reação de síntese que realiza uma reação de síntese FT.

Dispositivo Para Resolver os Problemas O sistema de reação de síntese da presente invenção é um sistema de reação de síntese que sintetiza um composto de hidrocarboneto por uma reação química de um gás de síntese incluindo hidrogênio e monóxido de carbono como componentes principais, e uma pasta fluida possuindo partículas catalisadoras sólidas suspensas no líquido e que extrai o composto de hidrocarboneto a partir da pasta fluida. O sistema de reação de síntese inclui um corpo principal do reator que acomoda a pasta fluida; um separador que separa o composto de hidrocarboneto da pasta fluida; uma primeira passagem de fluxo que permite que a pasta fluida incluindo o composto de hidrocarboneto flua para o separador a partir do corpo principal do reator; uma segunda passagem de fluxo que permite que a pasta fluida flua para o corpo principal do reator a partir do separador; e um bocal de fornecimento de fluido que fornece um fluido em direção a pelo menos um dentre o separador, a primeira passagem de fluxo e a segunda passagem de fluxo.

Em adição, o fluido acima é de forma desejável um fluido que não influencia a reação química do gás de síntese com a pasta fluida. Por exemplo, o fluido de preferência é um gás inerte, tal como nitrogênio ou ar-gônio, etc. Adicionalmente, o fluido acima pode ser produtos combustíveis líquidos, tal como querosene e gasóleo.

No sistema de reação de síntese da presente invenção, em um caso onde o sistema de reação de síntese é iniciado a partir de um estado onde o gás de síntese não é fornecido para a pasta fluida, isto é, a partir de um estado estático onde o fluxo de circulação da massa semifluida não é gerado no corpo principal do reator, e então é estabelecido em um estado de operação onde o fluxo de circulação da pasta fluida é gerado, é desejável que um fluido seja fornecido para o separador, para a primeira passagem de fluxo ou para a segunda passagem de fluxo a partir do bocal de fornecimento de fluido. Dessa forma, desde que o fluxo de fluido ocorrido pelo fluxo de circulação flutue a parte sólida da pasta fluida que assentou ou aderiu no separador, na primeira passagem de fluxo, ou na segunda passagem de fluxo, o estado do fluxo da pasta fluida no separador, na primeira passagem de fluxo ou na segunda passagem de fluxo, pode ser promovido. Por consequência, a transição suave do sistema de reação de síntese para um estado de operação a partir de um estado estático é permitido, e o tempo de transição do mesmo pode ser reduzido.

Adicionalmente, quando o sistema de reação de síntese é paralisado devido a certos fatores, e o fluxo de circulação dentro do corpo principal do reator paralisa, o fluido é fornecido para o separador, para a primeira passagem de fluxo, ou para a segunda passagem de fluxo a partir do bocal de fornecimento de fluido. Desse modo, desde que a parte sólida da pasta fluida preservada de assentar ou de aderir no separador, na primeira passagem de fluxo, ou na segunda passagem de fluxo, de modo que o entupimento do separador, da primeira passagem de fluxo e da segunda passagem de fluxo pela parte sólida da pasta fluida possa ser evitado, torna-se possível reiniciar o sistema de reação de síntese de forma rápida.

Adicionalmente, o sistema de reação de síntese adicionalmente pode incluir um bocal de ajuda de fluxo que permita ao fluido ser fornecido para o corpo principal do reator para promover o fluxo da pasta fluida dentro do corpo principal do reator.

Neste caso, quando o sistema de reação de síntese é iniciado para um estado de operação a partir de um estado estático, o fluxo de circulação da pasta fluida dentro do corpo principal do reator é promovido pelo fornecimento do fluido para o corpo principal do reator a partir do bocal de ajuda de fluxo. Assim, torna-se possível estabelecer um fluxo de circulação constante de forma rápida.

Além disso, no sistema de reação de síntese, o fluido pode ser aquecido pelo menos mais do que a temperatura de precipitação de uma fração de cera incluída no composto de hidrocarboneto.

Nesta configuração, quando o sistema de reação de síntese está em um estado estático, a temperatura da pasta fluida pode tornar-se inferior à temperatura de precipitação da fração de cera. Como resultado, mesmo se a fração de cera do composto de hidrocarboneto tiver precipitado dentro do corpo principal do reator, do separador, da primeira passagem de fluxo e da segunda passagem de fluxo, a fração de cera pode ser aquecida pelo fornecimento de fluido aquecido para o bocal de circulação externa ou para o corpo principal do reator quando o sistema de reação de síntese é iniciado. Por esta razão, em um caso onde o fluido aquecido quando o sistema de reação de síntese é paralisado é fornecido, o esfriamento da pasta fluida pode ser impedido. Portanto, torna-se possível impedir a precipitação da fração de cera. Adicionalmente, mesmo se a fração de cera tiver precipitado, torna-se possível dissolver a fração de cera precipitada.

Por consequência, isto permite adicionalmente reduzir o tempo que é levado até o estado de operação onde a fração de cera é derretida de forma perfeita após o sistema de reação de síntese ser reiniciado.

Efeitos Vantajosos da Invenção De acordo com a presente invenção, quando o sistema de reação de síntese é iniciado ou paralisado, o fluido é fornecido para o separador, para a primeira passagem de fluxo, ou para a segunda passagem de fluxo. Desse modo, o tempo que é levado até que o estado do sistema de reação de síntese transite para um estado de operação a partir de um estado estático pode ser reduzido. Portanto, a eficiência da produção de hidro-carbonetos líquidos, e de produtos combustíveis líquidos utilizando os hidro-carbonetos líquidos como um material bruto, pode ser melhorada.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é um diagrama esquemático apresentado a configuração geral de um sistema de reação de síntese de acordo com uma concretização da invenção. A figura 2 é uma vista secional longitudinal apresentando um reator constituindo o sistema de reação de síntese da figura 1.

Melhor Modo Para Realizar a Invenção Daqui para frente, concretizações preferidas da presente invenção serão descritas com referência às figuras 1 e 2.

Como apresentado na figura 1, um sistema de reação de síntese 1 de acordo com a presente concretização é um sistema de reação de síntese FT de leito de pasta fluida do tipo coluna de bolhas, e inclui um reator 3 que causa a reação de síntese FT, e uma seção de circulação externa 5 que extrai os produtos da reação de síntese FT.

Como apresentado nas figuras 1 e 2, o reator 3 principalmente inclui um corpo principal do reator 10, um distribuidor 20, um tubo de resfriamento 30 e uma unidade de ajuda de fluxo 50. O corpo principal do reator 10 é um vaso substancialmente cilíndrico fabricado de metal, cujo diâmetro é cerca de 1 até 20 metros, de preferência, cerca de 2 até 10 metros. A altura do corpo principal do reator 10 é cerca de 10 até 50 metros, de preferência, cerca de 15 até 45 metros. A pasta fluida 12 possuindo as partículas catalisadoras sólidas 124 suspensas nos hidrocarbonetos líquidos (produto da reação de síntese FT) 1222 é acomodada dentro do corpo principal do reator 10. O corpo principal do reator 10 é formado com uma porta de saída de pasta fluida 14 através da qual uma parte da pasta fluida 12 é permitida de fluir para fora da seção de circulação externa 5 a partir de uma parte superior do corpo principal do reator, e uma porta de admissão de pasta fluida 16 através da qual a pasta fluida 12 é permitida de fluir para dentro de uma parte inferior do corpo principal do reator 10 a partir da seção de circulação externa 5. O distribuidor 20, o qual é um exemplo de uma seção de abastecimento de gás de síntese de acordo com a presente concretização, é disposto na parte inferior dentro do corpo principal do reator 10 para fornecer o gás de síntese incluindo hidrogênio e monóxido de carbono como componentes principais para a pasta fluida 12. O distribuidor 20 é composto de um tubo de fornecimento de gás de síntese 22, de uma cabeça de bocal 24 conectada com uma extremidade distante do tubo de fornecimento de gás de síntese 22, e vários bocais de fornecimento de gás de síntese 26 proporcionados em uma parte lateral da cabeça de bocal 24. O gás de síntese fornecido através do tubo de fornecimento de gás de síntese 22 a partir do exterior passa através da cabeça de bocal 24 e é injetado dentro da pasta fluida 12 dentro do corpo principal do reator 10, por exemplo, para baixo (ou seja, a direção apresentada pelas setas finas no desenho) a partir da abertura de fornecimento de gás de síntese (não-mostrada) proporcionada na parte inferior do bocal de fornecimento de gás de síntese 26 (a parte de baixo do corpo principal do reator 10). Assim, o gás de síntese introduzido a partir do distribuidor 20 para dentro da pasta fluida 12 é transformado em bolhas 28 e flui através da pasta fluida 12 a partir da parte de baixo até a parte de cima na direção da altura (direção vertical) do corpo principal do reator 10. No processo, o gás de síntese é dissolvido nos hidrocarbonetos líquidos 122 e levado em contato com as partículas catali-sadoras 124, por meio do que uma reação de síntese do hidrocarboneto líquido (reação de síntese FT) é realizada. Em adição, na presente concretização, o gás de síntese é injetado para baixo. Entretanto, o gás de síntese pode ser injetado para cima do corpo principal do reator 10.

Adicionalmente, o gás de síntese é introduzido na pasta fluida 12 a partir do distribuidor 20 disposto na parte inferior dentro do corpo principal do reator 10. O gás de síntese introduzido na pasta fluida ascende como as bolhas 28 dentro do corpo do principal do reator 10. Desse modo, dentro do corpo principal do reator 10, um fluxo para cima (elevação por ar) da pasta fluida 12 é gerada na parte central dentro do corpo principal do reator 10 e nas vizinhanças do mesmo (ou seja, nas vizinhanças do eixo geométrico central do corpo principal do reator 10), e um fluxo para baixo da pasta fluida 12 é gerado nas vizinhanças da parede interna do corpo principal do reator 10 (ou seja, nas vizinhanças da parte periférica interna). Desse modo, como apresentado pelas setas grossas na figura 2, um fluxo de circulação da pasta fluida 12 é gerado dentro do corpo principal do reator 10. O tubo de resfriamento 40 é proporcionado ao longo da direção da altura do corpo principal do reator 10 dentro do corpo principal do reator 10 para resfriar a pasta fluida 12 cuja temperatura subiu devido ao calor gerador pela reação de síntese FT. O tubo de resfriamento 40 pode ser formado de modo a reciprocar várias vezes (por exemplo, para reciprocar duas vezes na figura 2) verticalmente na direção vertical, por exemplo, pela curvatura de um único tubo como apresentado na figura 2. Entretanto, o formato e o número de tubos de resfriamento não estão limitados ao formato e ao número acima, mas podem ser de modo que os tubos de resfriamento sejam uniformemente dispostos dentro do corpo principal do reator 10 e contribuam para o resfriamento uniforme da pasta fluida 12. Por exemplo, vários tubos de resfriamento possuindo uma estrutura de tubo duplo, chamada tipo baioneta, podem ser dispostos dentro do corpo principal do reator 10. A água de resfriamento (por exemplo, cuja temperatura é diferente cerca de -50° C até 0o C da temperatura interior do corpo principal do reator 10) introduzida a partir da entrada do tubo de resfriamento 42 circula através do tubo de resfriamento 40. À medida que a água de resfriamento troca calor com a pasta fluida 12 via a parte do tubo de resfriamento 40 no processo durante o qual a água de resfriamento circula através do tubo de resfriamento 40, a pasta fluida 12 dentro do corpo principal do reator 10 é resfriada. Uma parte da água de resfriamento é descarregada a partir da saída do tubo de resfriamento 44 como vapor. Em adição, o meio para resfriar a pasta fluida 12 não está limitado à água de resfriamento como descrito acima. Por exemplo, uma parafina de cadeia linear e de cadeia ramificada, hidrocarboneto naftênico, oleofina, silano com baixo peso molecular, éter de silício, e óleo de silicone, etc., de C4 até Cio podem ser utilizados como o meio.

Como apresentado na figura 1, várias unidades de ajuda de fluxo 50 são proporcionadas fora do corpo principal do reator 10 de modo a fornecer fluido para dentro do corpo principal do reator 10 a partir do exterior. Além disso, cada unidade de ajuda de fluxo 50 inclui um bocal de ajuda de fluxo 51 conectado com uma parede interna (parte de parede periférica) do corpo principal do reator 10, e o fluido é lançado em jato em direção ao corpo principal do reator 10 por este bocal de ajuda de fluxo 51 de modo a cor- rer ao longo de uma superfície de parede interna do corpo principal do reator 10. Adicionalmente, cada unidade de ajuda de fluxo 50 inclui uma válvula de abertura / fechamento 52 que é disposta entre uma fonte de abastecimento de fluido (não-mostrada) e o bocal de ajuda de fluxo 51 para controlar o fornecimento do fluido, e o fluido é fornecido para o corpo principal do reator 10 pela abertura da válvula de abertura / fechamento 52.

Em adição, o fluido a ser fornecido para o corpo principal do reator 10 a partir dos bocais de ajuda de fluxo 51 pode, por exemplo, ser o mesmo gás de síntese que o gás fornecido pelo distribuidor 20, ou pode ser um gás (por exemplo, um gás inerte, tal como nitrogênio ou argônio) ou um líquido (por exemplo, hidrocarbonetos líquidos, ou produtos combustíveis líquidos tal como querosene e gasóleo, os quais são produzidos utilizando os hidrocarbonetos líquidos como um material bruto) que não influência a reação de síntese FT. Adicionalmente, o gás ou o líquido mencionado acima pode ser fornecido ou ambos podem ser fornecidos para o corpo principal do reator 10 a partir do bocal de ajuda de fluxo 51.

Adicionalmente, na presente concretização, o bocal de ajuda de fluxo 51 é disposto entre o corpo principal do reator 10 e a válvula de abertura / fechamento 52. Entretanto, por exemplo, o bocal de ajuda de fluxo pode ser disposto na posição onde a válvula de abertura / fechamento é imprensada junto com o corpo principal do reator 10. Além disso, apesar do bocal de ajuda de fluxo 51 ser proporcionado na posição onde o fluxo para baixo da pasta fluida 12 é promovido, o bocal de ajuda de fluxo 51 pode ser proporcionado, por exemplo, na posição onde o fluxo para cima da pasta fluida 12 é promovido. Ou seja, o bocal de ajuda de fluxo 51 pode ser proporcionado, por exemplo, na posição onde o fluido é esguichado para cima a partir de próximo do eixo geométrico central dentro do corpo principal do reator 10.

Como apresentado na figura 1, a seção de circulação externa 5 principalmente inclui um vaso de desgaseificação 62 e um separador estacionário 64. O vaso de desgaseificação 62 é conectado com a abertura de saída da pasta fluida 14 do corpo principal do reator 10 através de um pri- meiro tubo 61, e remove o gás de síntese não-reacionado (bolhas 28), etc., incluído na pasta fluida 12 que fluiu a partir do corpo principal do reator 10. Adicionalmente, na parte média do primeiro tubo 61, uma válvula de divisão 61 a que abre e fecha o primeiro tubo 61, é disposta. Pela operação da válvula de divisão 61a, o influxo da pasta fluida 12 a partir do corpo principal do reator 10 para o vaso de desgaseificação 62 pode ser controlado. Além disso, uma parte inferior do vaso de desgaseificação 62 é conectada com o separador estacionário 64 através de um segundo tubo 63. Por consequência, uma primeira passagem de fluxo 60 para permitir que a pasta fluida 12 flua para o separador estacionário 64 a partir do corpo principal do reator 10 é constituída do primeiro tubo 61, do vaso de desgaseificação 62 e do segundo tubo 63.

Adicionalmente, uma parte inferior do separador estacionário 64 é conectada com a abertura de entrada de pasta fluida 16 do corpo principal do reator 10 através de um terceiro tubo 65. Ou seja, na presente concretização, o terceiro tubo 65 forma uma segunda passagem de fluxo para permitir que a pasta fluida 12 flua até o corpo principal do reator 10 a partir do separador estacionário 64. Além disso, em uma parte média deste terceiro tubo 65, uma válvula de divisão 65a que abre e fecha o terceiro tubo 65 e a válvula de retorno 65b estão dispostas de modo a separar um do outro.

Em adição, na configuração acima, o segundo tubo 63 de preferência inclina para baixo em direção ao separador estacionário 64 a partir do vaso de desgaseificação 62, e, o terceiro tubo 65 de preferência inclina para baixo em direção ao corpo principal do reator 10 a partir do separador estacionário 64. Desse modo, a pasta fluida 12 está apta a fluir em direção ao separador estacionário 64 a partir do vaso de desgaseificação 62 ou em direção ao corpo principal do reator 10 a partir do separador estacionário 64, por gravidade, sem utilizar outra fonte de energia, tal como uma bomba.

Além disso, o separador estacionário 64 mencionado acima faz as partículas catalisadoras 124 precipitarem para a parte inferior do separador estacionário 64 pela utilização da característica de que a gravidade específica das partículas catalisadoras 124 incluídas na pasta fluida 12, que fluiu a partir do vaso de desgaseificação 62, é maior do que esta dos hidro-carbonetos líquidos 122, e desse modo, uma parte dos hidrocarbonetos líquidos 122 é separada das partículas catalisadoras 124 na pasta fluida 12. Além disso, pela abertura da válvula de divisão 65a e da válvula de retorno 65b que são proporcionadas no terceiro tubo 65, a pasta fluida 12 incluindo mais partículas catalisadoras 124 flui para dentro do corpo principal do reator 10 a partir da parte inferior do separador estacionário 64.

Em adição, no processo de separação acima, por exemplo, um difusor que reduz a vazão da pasta fluida 12 pode ser proporcionado na ponta do segundo tubo 63 localizado no lado do separador estacionário 64, de modo que o fluxo de pasta fluida 12 pode não ser causado dentro do separador estacionário 64 pelo fluxo da pasta fluida 12 que vai em direção ao separador estacionário 64 a partir do vaso de desgaseificação 62.

Adicionalmente, no separador estacionário 64 configurado deste modo, de forma similar ao vaso de desgaseificação 62, o gás de síntese não-reacionado pode ser removido.

Além disso, na parte inferior do separador estacionário 64, uma primeira unidade de fornecimento de fluido 66 que fornece fluido em direção a parte superior do separador estacionário 64 a partir da parte inferior é proporcionada. A primeira parte de fornecimento de fluido 66 inclui um primeiro bocal de fornecimento de fluido 68 conectado com a parte inferior do separador estacionário 64, e uma válvula de abertura / fechamento 70 proporcionada entre a fonte de abastecimento de fluido (não-mostrada) e o primeiro bocal de fornecimento de fluido 68.

Adicionalmente, uma segunda unidade de fornecimento de fluido 67, a qual fornece o fluido para o terceiro tubo 65, é proporcionada na parte média do terceiro tubo 65 localizada entre a válvula de divisão 65a e a válvula de retorno 65b. A segunda unidade de fornecimento de fluido 67, de forma similar à primeira unidade de fornecimento de fluido 66, inclui um segundo bocal de fornecimento de fluido 69 conectado com o terceiro tubo 65, e uma válvula de abertura / fechamento 71 proporcionada entre a fonte de abastecimento de fluido (não-mostrada) e o segundo bocal de fornecimento de flui- do 69.

Por consequência, em cada uma das unidades de fornecimento de fluido 66 e 67, o fluido pode ser fornecido para o separador estacionário 64 ou para a parte média do terceiro tubo 65 a partir de cada um dos bocais de fornecimento de fluido 68 e 69 pela abertura das válvulas de abertura / fechamento 70 e 71.

Apesar do fluído a ser fornecido para o separador estacionário 64 ou para o terceiro tubo 65 a partir dos bocais de fornecimento de fluido 68 e 69 incluir, por exemplo, um gás inerte, tal como nitrogênio ou argônio, hi-drocarbonetos líquidos ou produtos combustíveis líquidos, tal como querosene e gasóleo, os quais são produzidos pela utilização dos hidrocarbonetos como um material bruto, arbitrariamente gases ou líquidos que não influenciam a reação de síntese FT, podem ser utilizados. Adicionalmente, o gás ou o líquido mencionado acima pode ser fornecido e ambos podem ser fornecidos para o separador estacionário 64 e para o terceiro tubo 65 a partir dos bocais de fornecimento de fluido 68 e 69.

Em adição, na presente concretização, cada um dentre os bocais de fornecimento de fluido 68 e 69 é disposto entre o separador estacionário 64 ou o terceiro tubo 65, e as válvulas de abertura / fechamento 70 ou 71. Entretanto, por exemplo, cada um dentre os bocais de fornecimento de fluido pode ser disposto na posição onde as válvulas de abertura / fechamento 70 ou 71 é imprensada junto com o separador estacionário 64 ou com o terceiro tubo 65. A seguir, a operação do sistema de reação de síntese 1 configurado deste modo será descrita.

Em um estado onde o sistema de reação de síntese 1 é operado, o gás de síntese é fornecido para a pasta fluida 12 acomodada de modo que seu nível de líquido fique localizado mais elevado do que a abertura de saída de pasta fluida 14 e por consequência, o fluxo de circulação da pasta fluida 12 é gerado dentro do corpo principal do reator 10. Adicionalmente, neste estado, os hidrocarbonetos líquidos 122 são sintetizados pela reação química com o gás de síntese e com as partículas catalisadoras 124. Além disso, o calor produzido por esta reação química é resfriado pelo tubo de resfriamento 40.

Adicionalmente, no estado de operação do sistema de reação de síntese 1, uma parte do fluxo de circulação da pasta fluida 12 é circulada para a abertura de entrada de pasta fluida 16 através do primeiro tubo 61, do vaso de desgaseificação 62, do segundo tubo 63, do separador estacionário 64 e do terceiro tubo 65 a partir da abertura de saída de pasta fluida 14. Ou seja, neste estado de operação, a válvula de divisão 61a do primeiro tubo 61, a válvula de divisão 65a do terceiro tubo 65 e a válvula de retorno 65b são abertas.

Adicionalmente, neste estado de operação, as válvulas de abertura / fechamento 52, 70 e 71 da unidade de ajuda de fluxo 50 e das unidade de fornecimento de fluido 66 e 67 são fechadas, e assim, o fornecimento do fluido para o corpo principal do reator 10, para o separador estacionário 64 e para o terceiro tubo 65 não é executado.

Então, quando a operação do sistema de reação de síntese 1 mencionado acima é paralisada por alguns fatores arbitrários, tal como uma falha de energia elétrica, e o fluxo de circulação dentro do corpo principal do reator 10 é paralisado, a válvula de divisão 61a do primeiro tubo 61 e a válvula de retorno 65b do terceiro tubo 65 são fechadas, desse modo dividindo o caminho de circulação da pasta fluida 12 composto do corpo principal do reator 10 e da seção de circulação externa 5. Adicionalmente, a válvula de abertura / fechamento 70 ou 71 de cada uma das unidade de fornecimento de fluido 66 e 67 é aberta para fornecer fluido para a parte inferior do separador estacionário 64 e para a parte média do terceiro tubo 65 a partir de cada um dos bocais de fornecimento de líquido 68 e 69.

Adicionalmente, no sistema de reação de síntese 1, o sistema de reação de síntese 1 é iniciado a partir de um estado onde o gás de síntese não é fornecido para a pasta fluida 12, isto é, a partir de um estado estático onde o fluxo de circulação da pasta fluida 12 não é gerado no corpo principal do reator 10. Então, se este estado for retornado para o estado de operação mencionado acima, o gás de síntese é fornecido para a pasta fluida 12 den- tro do corpo principal do reator 10. Adicionalmente, antes ou após este fornecimento do gás de síntese ou simultaneamente com este, a válvula de abertura / fechamento 52 da unidade de ajuda de fluxo 50 é aberta para fornecer o fluido para o corpo principal do reator 10 a partir do bocal de ajuda de fluxo 51. Desse modo, o fluxo de circulação da pasta fluida 12 dentro do corpo principal do reator 10 é promovido, de modo que o fluxo de circulação constante possa ser estabelecido em um curto tempo.

Enquanto isto, no estado estático do sistema de reação de síntese 1, uma parte sólida da pasta fluida 12 pode precipitar e aderir na seção de circulação externa 5, especialmente em direção à parte inferior do separador estacionário 64 ou à jusante do terceiro tubo 65.

Assim, no sistema de reação de síntese 1, antes ou após este fornecimento do gás de síntese ou simultaneamente com o mesmo, a válvula de abertura 70 ou 71 de cada uma das unidades de fornecimento de fluido 66 e 67 é aberta para fornecer o fluido para a parte inferior do separador estacionário 64 e para a parte média do terceiro tubo 65 a partir de cada um dos bocais de fornecimento de fluido 68 e 69. Desse modo, desde que o fluxo de fluido mencionado acima flutue a parte sólida da pasta fluida 12 que precipitou ou aderiu na parte inferior do separador estacionário 64 ou no terceiro tubo 65, o fluxo de pasta fluida 12 dentro da seção de circulação externa 5 pode ser promovido.

De acordo com o sistema de reação de síntese 1 relacionado com a presente concretização, quando o sistema de reação de síntese 1 é paralisado, o entupimento da parte inferior do separador estacionário 64 e do terceiro tubo 65 pode ser impedido pelo fornecimento de fluido para a parte inferior do separador estacionário 64, ou para o terceiro tubo 65. Adicionalmente, quando o sistema de reação de síntese 1 é iniciado, o fluido é fornecido para a parte inferior do separador estacionário 64, ou para o terceiro tubo 65, desse modo flutuando a parte sólida da pasta fluida 12 que precipitou ou acumulou na parte inferior do separador estacionário 64, ou no terceiro tubo 65, de modo que o fluxo de pasta fluida 12 dentro da seção de circulação externa 5 possa ser promovido. Por consequência, quando o sistema de reação de síntese 1 é iniciado, o tempo que é levado até o estado do sistema de reação de síntese 1 transitar para um estado de operação a partir de um estado estático pode ser reduzido. Como resultado, a eficiência da produção dos hidrocarbonetos líquidos 122 e dos produtos combustíveis líquidos pela utilização dos hidrocarbonetos líquidos como um material bruto pode ser melhorada.

Em adição, na concretização acima, quando o sistema de reação de síntese 1 é encerrado, ou quando o sistema de reação de síntese 1 é iniciado, o fluido aquecido até uma temperatura mais alta do que o ponto de fusão (temperatura de precipitação: cerca de 100°C) de uma fração de cera (principalmente C21 ou maior) incluída nos hidrocarbonetos líquidos 122 pode ser fornecido para o corpo principal do reator 10, para a parte inferior do separador estacionário 64 e para o terceiro tubo 65 a partir do bocal de ajuda de fluxo 51 e ou cada um dos bocais de fornecimento de fluido 68 e 69.

Ou seja, em um caso onde o fluido aquecido quando o sistema de reação de síntese 1 é paralisado é fornecido, o resfriamento da pasta fluida 12 pode ser impedido. Portanto, a precipitação da fração de cera pode ser impedida. Adicionalmente, em um caso onde o é fornecido fluido aquecido quando o sistema de reação de síntese 1 é iniciado, no sistema de reação de síntese 1 em um estado estático, torna-se possível aquecer a cera pelo calor do fluido mesmo se a temperatura da massa semifluida 12 se tornar mais baixa do que a temperatura de precipitação de uma fração de cera, e a fração de cera tiver precipitado dentro do corpo principal do reator 10 ou na seção de circulação externa 5. Portanto, torna-se possível dissolver a cera. Por consequência, o tempo que é levado até o estado de operação onde a cera é derretida após o sistema de reação de síntese ser iniciado pode ser adicionalmente reduzido.

Adicionalmente, as unidades de fornecimento de fluido 66 e 67 são proporcionadas na parte inferior do separador estacionário 64 e na parte mediana do terceiro tubo 65. No entanto, as unidades de fornecimento de fluido 66 e 67 acabaram de ser proporcionadas pelo menos em posições arbitrárias da seção de circulação externa 5. Por exemplo, as mesmas uni- dades de fornecimento de fluido 66 e 67 que estas da concretização acima podem ser proporcionadas na parte inferior do vaso de desgaseificação 62 e na parte média do segundo tubo 63. Aqui, é para ser observado que mais de preferência estas unidades de fornecimento de fluido sejam proporcionadas nas partes onde um componente sólido da pasta fluida 12, incluindo uma série de partículas catalisadoras 124, tende a precipitar ou aderir da mesma forma que na parte inferior do separador estacionário 64, e similares, na seção de circulação externa 5, de forma similar à concretização acima.

Além disso, na concretização acima, a unidade de ajuda de fluxo 50 e as unidades de fornecimento de fluido 66 e 67 incluem as válvulas de abertura / fechamento 52, 70 e 71. Entretanto, elas apenas têm que incluir o bocal de ajuda de fluxo 51 e os bocais de fornecimento de fluido 68 e 69.

Adicionalmente, no reator 3, o gás de síntese é introduzido na pasta fluida 12 a partir do distribuidor 20. Entretanto, por exemplo, outros gases, tal como gás de nitrogênio, podem ser soprados para a massa semi-fluida contanto que eles gerem um fluxo de circulação da massa semifluida 12.

Enquanto concretizações preferidas da invenção foram descritas e ilustradas acima, deve ser entendido que estas são ilustrativas da invenção e não são para serem consideradas como limitantes. Adições, omissões, substituições e outras modificações podem ser feitas sem afastamento do espírito e do escopo da presente invenção. Por consequência, a invenção não é para ser considerada como estando limitada pela descrição anterior, é somente é limitada pelo escopo das reivindicações anexas.

Aplicabilidade Industrial A presente invenção refere-se a um sistema de reação de síntese que sintetiza um composto de hidrocarboneto por uma reação química de um gás de síntese incluindo hidrogênio e monóxido de carbono como componentes principais, e com a pasta fluida possuindo partículas catalisadoras sólidas suspensas no líquido e que extrai o composto de hidrocarboneto a partir da pasta fluida. O sistema de reação de síntese inclui um corpo principal do reator que acomoda a pasta fluida; um separador que separa o com- posto de hidrocarboneto incluído na pasta fluida da pasta fluida; uma primeira passagem de fluxo que permite que a pasta fluida, incluindo o composto de hidrocarboneto, flua até o separador a partir do corpo principal do reator; uma segunda passagem de fluxo que permite que a pasta fluida flua até o corpo principal do reator a partir do separador; e um bocal de fornecimento de fluido que fornece um fluido em direção a pelo menos qualquer um dentre o separador, a primeira passagem, e a segunda passagem.

De acordo com o sistema de reação de síntese da presente invenção, a eficiência da produção de compostos de hidrocarboneto e de produtos combustíveis líquidos incluindo compostos de hidrocarboneto como material bruto, pode ser aperfeiçoada.

Listagem de Referência 1: Sistema de reação de síntese 5: Seção de circulação externa 10: Corpo principal do reator 12: Pasta fluida 20: Distribuidor (seção de abastecimento de gás de síntese) 50: Bocal de ajuda de fluxo 60: Primeira passagem de fluxo de pasta fluida (primeira passagem de fluxo) 64: Separador estacionário 65: Terceira tubulação (segunda passagem de fluxo) 68, 69: Bocal de fornecimento de fluido 122: Hidrocarboneto líquido (composto de hidrocarboneto) 124: Partícula catalisadora REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de reação de síntese (1) que sintetiza um composto de hidrocarboneto por uma reação química de um gás de síntese incluindo hidrogênio e monóxido de carbono como componentes principais, e uma pasta fluida possuindo partículas catalisadoras sólidas suspensas no líquido e que extrai o composto de hidrocarboneto a partir da pasta fluida, o sistema de reação de síntese (1) caracterizado pelo fato de que compreende: um corpo principal do reator (10) que acomoda a pasta fluida; um separador (64) que separa o composto de hidrocarboneto incluído na pasta fluida a partir da pasta fluida; uma primeira passagem de fluxo (60) que permite que a pasta fluida incluindo o composto de hidrocarboneto flua para o separador (64) a partir do corpo principal do reator (10); e uma segunda passagem de fluxo (64) que permite que a pasta fluida flua para o corpo principal do reator (10) a partir do separador (65), em que o sistema de reação de síntese (1) compreende ainda: uma válvula de divisão (65a) e uma válvula de retorno (65b) que são dispostas no meio da segunda passagem de fluxo (65) de modo a separar uma da outra; um primeiro bocal de fornecimento de fluido (68) que está conectado com a parte inferir do separador (64) e fornece um fluido em direção à parte superior do separador (64) a partir da parte inferior do separador (64); e um segundo bocal de fornecimento de fluido (69) que está provido no meio da segunda passagem de fluxo (65) localizada entre a válvula de divisão (65a) e a válvula de retorno (65b) e fornece um fluido na segunda passagem de fluxo (65), e um fluxo de circulação da pasta fluida na segunda passagem de fluxo (65) é feita por intermédio do acionamento da válvula de divisão (65a) e da válvula de retorno (65b).

2. Sistema de reação de síntese (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um bocal de ajuda de fluxo (50) que fornece o fluido para o corpo principal do reator (10) para promover o fluxo de pasta fluida dentro do corpo principal do reator (10).

3. Sistema de reação de síntese (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fluido é aquecido até pelo menos mais do que a temperatura de precipitação de uma fração de cera incluída no composto de hidrocarboneto.