CN102325859B - 烃化合物的精制方法及烃化合物蒸馏分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烃化合物的精制方法，其对通过费托合成反应合成的烃化合物进行分馏，并且进行加氢及精制处理来制造液体燃料产品，该精制方法包含：将通过所述费托合成反应作为液体而合成的重质烃化合物分馏为第1中间馏分和蜡馏分的工序、将通过所述费托合成反应作为气体而合成的轻质烃化合物分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分的工序。

Description

烃化合物的精制方法及烃化合物蒸馏分离装置
技术领域
本发明涉及对通过费托合成反应合成的烃化合物进行分离、精制的烃化合物的精制方法及烃化合物蒸馏分离装置。
本申请基于2009年2月27日在日本申请的特愿2009-046152主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
近年来，作为用于由天然气合成液体燃料的方法之一，正在开发GTL(GAS To Liquids：液体燃料合成)技术。在GTL技术中，对天然气进行重整，合成以一氧化碳气体(CO)和氢气(H2)为主成分的合成气，以该合成气作为原料气体，通过费托合成反应，合成烃化合物。进而在GTL技术中，通过对该烃化合物进行加氢以及分馏，制造石脑油(粗汽油)、煤油、轻油、蜡等液体燃料产品。
以该烃化合物为原料的液体燃料产品中，链烷烃含量多，且基本不含硫成分，因而例如如专利文献1所示，作为环境对应燃料而备受注目。
但是，在进行费托合成反应的合成反应器中，碳原子数较多的重质烃化合物作为液体而生成，碳原子数较少的轻质烃化合物(主要含有与石脑油相当的烃)作为气体而生成。
作为由这些轻质及重质烃化合物得到液体燃料产品的方法的一个例子，能够举出下面这样的方法。首先，作为气体由合成反应器排出的轻质烃化合物通过热交换器等进行冷却而被液化。液化了的轻质烃化合物在气液分离器中被分离而回收。接下来，回收了的轻质烃化合物与由合成反应器作为液体排出的重质烃化合物混合，并被移送至蒸馏塔。
接下来，将烃化合物在蒸馏塔中，按照沸点进行分馏，分馏为石脑油馏分(沸点低于约150℃)、与煤油、轻油相当的中间馏分(沸点为约150～360℃)和蜡馏分(沸点高于约360℃)。
分别对这些石脑油馏分、中间馏分及蜡馏分进行加氢精制处理，生成石脑油、煤油、轻油、蜡等液体燃料的其他产品。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-323626号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在作为一个例子举出的上述方法中，如上述那样，将由合成反应器作为液体排出的重质烃化合物和从由合成反应器排出的气体成分回收的轻质烃化合物混合后，在蒸馏塔进行分馏。
在将混合了轻质及重质烃化合物的混合物在蒸馏塔分馏为石脑油馏分、中间馏分、蜡馏分时，对主要包含石脑油馏分的轻质烃化合物进行超过本来用于对其分馏所需要的加热的过剩的加热。由此存在蒸馏所需要的能量成本增加的问题。
本发明鉴于上述事实而完成，其目的在于提供一种能够高效地从费托合成反应中合成的烃化合物中回收与石脑油相当的烃，并且能够降低对石脑油馏分、中间馏分、蜡馏分进行分离时的能量成本的烃化合物的精制方法及烃化合物蒸馏分离装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题从而达成这样的目的，本发明提出以下的方法及装置。
本发明所涉及的烃化合物的精制方法是对通过费托合成反应合成的烃化合物进行分馏，并且进行加氢及精制处理来制造液体燃料产品的烃化合物的精制方法，包含：将通过所述费托合成反应作为液体而合成的重质烃化合物分馏为第1中间馏分和蜡馏分的工序、将通过所述费托合成反应作为气体而合成的轻质烃化合物分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分的工序。
在本发明的烃化合物的精制方法中，分别进行重质烃化合物的分馏和轻质烃化合物的分馏。因此，能够将轻质烃化合物通过必要最小限度的加热进行分馏，从而能够降低用于轻质烃化合物的加热的能量。因此，通过本发明，能够降低烃化合物的分馏所需要的能量。
此外，虽然重质烃化合物中也含有与石脑油相当的烃，但其含量极少，因此对石脑油的生成量不会有大的影响。另外，在轻质烃化合物分馏工序中，将含有大量与石脑油相当的烃化合物的轻质烃化合物分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分，所以能够高效率地回收与石脑油相当的烃。
这里，所述对轻质烃化合物进行分馏的工序也可以包含从所述轻质气体馏分中分离出与石脑油相当的烃化合物的工序。
此时，能够分离出轻质气体馏分中存在的与石脑油相当的烃。
另外，本发明所涉及的烃化合物的精制方法也可以进一步包含使所述与石脑油相当的烃化合物的一部分向所述对轻质烃化合物进行分馏的工序回流的工序。
另外，本发明所涉及的烃化合物的精制方法也可以进一步包含对所述与石脑油相当的烃化合物、所述第1中间馏分及所述第2中间馏分进行混合，对得到的混合物进行加氢精制处理的工序。
与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分和第2中间馏分的混合物包含与石脑油相当的烃化合物(C5～C10)、与煤油相当的烃化合物(C11～C15)和与轻油相当的烃化合物(C16～C20)。这些烃化合物的加氢精制处理能够在同样的条件下进行。因此，通过混合了这些与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分和第2中间馏分后进行加氢精制处理，能够削减加氢精制处理所需要的成本。
另外，在所述分离出与石脑油相当的烃化合物的工序中，也可以将分离所述轻质气体馏分和所述与石脑油相当的烃化合物时的所述轻质气体馏分的压力设定在200～600kPa的范围内。
此时，轻质气体馏分的压力在600kPa以下，所以能够防止轻质气体馏分中的水分凝结。另一方面，轻质气体的压力在200kPa以上，所以能够抑制分离出所述与石脑油相当的烃化合物后的轻质气体馏分中含有的与石脑油相当的烃化合物的含量为较少的量。
另外，在所述对轻质烃化合物进行分馏的工序中，也可以将用于从所述轻质烃化合物中分馏所述轻质气体馏分的温度设定在100～120℃的范围内。
此时，对轻质气体馏分进行分馏的温度在100℃以上，所以能够防止轻质气体馏分中含有的水分凝结。另外，对轻质气体馏分进行分馏的温度在120℃以下，所以能够抑制轻质烃化合物的分馏中的热负荷，能够削减能量成本。
进而，在对所述轻质烃化合物进行分馏的工序中，也可以将用于从所述轻质烃化合物中分馏所述第2中间馏分的温度设定在250～270℃的范围内。
此时，对第2中间馏分进行分馏的温度在270℃以下，所以能够抑制轻质烃化合物分馏工序中的热负荷，能够削减能量成本。另外，作为加热用的热源，也能够利用260～300℃的高压蒸汽等。另一方面，对第2中间馏分进行分馏的温度、即进行轻质烃化合物的分馏的蒸馏塔的塔底的温度在250℃以上，所以能够高效率地对第2中间馏分和轻质气体馏分进行分馏。
本发明所涉及的烃化合物蒸馏分离装置是对通过费托合成反应合成的烃化合物进行分馏的烃化合物蒸馏分离装置，具备：合成反应器，其通过所述费托合成反应将重质烃化合物作为液体而合成，并且将轻质烃化合物作为气体而生成；重质烃蒸馏塔，其将所述重质烃化合物分馏为第1中间馏分和蜡馏分；轻质烃蒸馏塔，其将所述轻质烃化合物分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分。
在本发明的烃化合物蒸馏分离装置中，具备对重质烃化合物进行分馏的重质烃蒸馏塔和对轻质烃化合物进行分馏的轻质烃蒸馏塔。因此，能够分别单独地对重质烃化合物和轻质烃进行分馏。因此，不再需要在轻质烃蒸馏塔中对轻质烃化合物进行必要以上的加热，能够大幅地削减能量成本。另外，在轻质烃蒸馏塔中，能够有效地得到与石脑油相当的烃化合物。
这里，本发明所涉及的烃化合物蒸馏分离装置也可以具备从所述轻质气体馏分中分离出与石脑油相当的烃化合物的轻质烃分离器。
此时，即使轻质气体馏分包含与石脑油相当的烃化合物，也能够从轻质气体馏分中分离出与石脑油相当的烃化合物。
另外，所述轻质烃分离器也可以具备使所述与石脑油相当的烃化合物的一部分向所述轻质烃蒸馏塔回流的回流路。
进而，本发明所涉及的烃化合物蒸馏分离装置也可以进一步具备：对所述与石脑油相当的烃化合物、所述第1中间馏分和所述第2中间馏分进行混合的混合部。
与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分和第2中间馏分能够以同样条件进行加氢精制处理。因此，能够将通过混合部得到的与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分以及第2中间馏分的混合物一并来进行加氢精制处理。
发明的效果
通过本发明，能够提供一种可高效地从费托合成反应中生成的烃化合物中回收与石脑油相当的烃化合物，并且可降低对石脑油馏分、中间馏分和蜡馏分进行分离时的能量成本的烃化合物的精制方法及烃化合物蒸馏分离装置。
附图说明
图1为表示具备本发明的实施方式所涉及的烃化合物蒸馏分离装置的烃合成系统的全体构成的概略图。
图2为表示本发明的实施方式所涉及的烃化合物蒸馏分离装置的外围设备的说明图。
图3为表示本发明的实施方式所涉及的烃化合物的精制方法的流程图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
首先，参照图1对本实施方式的具备烃化合物蒸馏分离装置的液体燃料合成系统(烃合成反应系统)进行说明。
如图1所示，本实施方式的液体燃料合成系统(烃合成反应系统)1是实行将天然气等烃原料转换为液体燃料的GTL工艺的成套设备。该液体燃料合成系统1由合成气生成单元3、FT合成单元5和精制单元7构成。
合成气生成单元3对作为烃原料的天然气进行重整，从而制造含有一氧化碳气体和氢气的合成气(原料气体)。
FT合成单元5通过费托合成反应，由制造出的合成气(原料气体)合成液体烃化合物。
精制单元7对通过费托合成反应合成的液体烃化合物进行加氢、分馏，从而制造液体燃料的其他产品(石脑油、煤油、轻油、蜡等)。以下，对这些各单元的构成要素进行说明。
合成气生成单元3主要具备脱硫反应器10、重整器12、排热锅炉14、气液分离器16、18、碳酸脱除装置20和氢分离装置26。
脱硫反应器10由加氢脱硫装置等构成，从作为原料的天然气中将硫成分除去。
重整器12对由脱硫反应器10供给的天然气进行重整，生成含有一氧化碳气体(CO)和氢气(H2)作为主成分的合成气。
排热锅炉14将在重整器12生成的合成气的排热回收，产生高压蒸汽(260℃～300℃左右)。
气液分离器16将在排热锅炉14中通过与合成气的热交换而被加热的水分离成气体(高压蒸汽)和液体。
气液分离器18从在排热锅炉14中被冷却的合成气中将凝结成分除去，将气体成分供给碳酸脱除装置20。
碳酸脱除装置20具有吸收塔22和再生塔24。吸收塔22利用吸收溶剂从由气液分离器18供给的合成气中吸收二氧化碳气体。再生塔24从含有二氧化碳气体的吸收溶剂中使二氧化碳气体发散，对吸收溶剂进行再生。
氢分离装置26将通过碳酸脱除装置20分离出二氧化碳气体后的合成气中所含有的氢气的一部分分离。
FT合成单元5主要具备例如气泡塔型反应器(气泡塔型烃合成反应器)30、气液分离器34、分离器36、气液分离器38和本实施方式的烃化合物蒸馏分离装置100。
气泡塔型反应器30是将合成气合成为液体烃化合物的反应器的一个例子，作为通过费托合成反应由合成气合成液体烃化合物的合成反应器而发挥功能。该气泡塔型反应器30由在塔型的容器内部收纳有浆料的气泡塔型浆料床式反应器构成。作为浆料，使用使固体的催化剂粒子悬浮在液体烃化合物(费托合成反应的产物)中而成的物质。该气泡塔型反应器30使在上述合成气生成单元中制造出的合成气中所含有的一氧化碳气体与氢气进行反应，从而合成液体烃化合物。
气液分离器34将在配置于气泡塔型反应器30内的导热管32内流通而被加热的水分离为水蒸气(中压蒸汽：温度200℃左右)和液体。
分离器36将由气泡塔型反应器30排出的浆料分离为催化剂粒子和液体烃化合物。
气液分离器38与气泡塔型反应器30的塔顶连接，对含有未反应合成气及轻质烃化合物的气体副产物进行冷却处理。
烃化合物蒸馏分离装置100主要具备重质烃蒸馏塔110、轻质烃蒸馏塔(作为代表例，脱丁烷塔)120和轻质烃分离器(回流罐)132。重质烃蒸馏塔110对由气泡塔型反应器30经由分离器36供给的重质烃化合物进行蒸馏。轻质烃蒸馏塔120对由气泡塔型反应器30经由气液分离器38供给的轻质烃化合物进行蒸馏。轻质烃分离器132从在轻质烃蒸馏塔120中分馏出的轻质气体馏分中分离出与石脑油相当的烃化合物。
精制单元7具备加氢分解反应器50、加氢精制反应器52、气液分离器56、58、精馏塔70和石脑油稳定器72。
加氢分解反应器50与烃化合物蒸馏分离装置100的重质烃蒸馏塔110连接，在其下游设置有气液分离器56。
加氢精制反应器52与烃化合物蒸馏分离装置100的重质烃蒸馏塔110、轻质烃蒸馏塔120及轻质烃分离器132连接，在其下游设置有气液分离器58。
精馏塔70将由气液分离器56、58供给的液体烃化合物按照沸点进行分馏。
石脑油稳定器72对与石脑油相当的烃化合物进行精馏，轻质成分作为废气排出，重质成分作为产品的石脑油进行分离、回收。
接下来，对通过以上那样的构成的液体燃料合成系统1，由天然气合成液体燃料的工序(GTL工艺)进行说明。
对液体燃料合成系统1，从天然气田或者天然气工厂等外部的天然气供给源(未图示)供给作为烃原料的天然气(主成分是CH4)。上述的合成气生成单元3对该天然气进行重整，从而制造合成气(以一氧化碳气体和氢气为主成分的混合气)。
首先，由天然气供给源供给的天然气与通过氢分离装置26分离出的氢气一起被供给脱硫反应器10。脱硫反应器10通过被供给的氢气和加氢脱硫催化剂，将被供给的天然气中所含有的硫成分转换为硫化氢，并将生成的硫化氢通过例如ZnO等吸附除去。
脱硫后的天然气与由二氧化碳供给源(未图示)供给的二氧化碳(CO2)气体和在排热锅炉14中产生的水蒸气混合后被供给至重整器12。重整器12通过水蒸气-二氧化碳气体重整法，使用二氧化碳和水蒸气对天然气进行重整，制造以一氧化碳气体和氢气为主成分的高温的合成气。
如此在重整器12中生成的高温的合成气(例如900℃、2.0MPaG)被供给至排热锅炉14，通过与在排热锅炉14内流通的水的热交换而被冷却(例如350℃)。由此，合成气的排热经由在排热锅炉14内流通的水被回收。
在排热锅炉14中被冷却的合成气在气液分离器18中分离除去凝结液成分后，被供给至碳酸脱除装置20的吸收塔22或气泡塔型反应器30。供给吸收塔22的合成气中所含有的二氧化碳气体被吸收塔22的内部的吸收溶剂吸收。将在吸收塔22中吸收了二氧化碳气体的吸收溶剂移送至再生塔24，在再生塔24中放出二氧化碳气体。在再生塔24中被放出的二氧化碳气体由再生塔24送至重整器12，再次用于上述的重整反应。
这样，在合成气生成单元3中制造出的合成气被供给至上述FT合成单元5的气泡塔型反应器30中。此时，将供给至气泡塔型反应器30的合成气的组成比调整为适于费托合成反应的组成比(例如H2∶CO＝2∶1(摩尔比))。
另外，氢分离装置26通过利用了压力差的吸附、脱附(氢PSA)，分离出合成气中所含的氢气。该被分离出的氢气通过压缩机(未图示)由储气罐(未图示)等被连续地供给至在液体燃料合成系统1内利用氢气进行反应的各种氢利用反应装置(例如脱硫反应器10、加氢分解反应器50、加氢精制反应器52等)中。
接下来，上述费托合成单元5由在上述合成气生成单元3中制造出的合成气通过费托合成反应合成液体烃化合物。
在上述合成气生成单元3中制造出的合成气从气泡塔型反应器30的底部流入，在收纳于气泡塔型反应器30内的浆料内上升。此时，在气泡塔型反应器30内，通过上述的费托合成反应，该合成气中所含的一氧化碳与氢气发生反应，生成烃化合物。
在气泡塔型反应器30中合成的烃化合物的液体成分(重质烃化合物)与催化剂粒子一起作为浆料被导入至分离器36。
分离器36将浆料分离成催化剂粒子等固态成分和含重质烃化合物的液体成分。分离出的催化剂粒子等固态成分的一部分返回至气泡塔型反应器30。分离出的重质烃化合物被供给至烃化合物蒸馏分离装置100的重质烃蒸馏塔110。
另外，从气泡塔型反应器30的塔顶排出费托合成反应的副产物。该副产物含有未反应的合成气和在气泡塔型反应器30中生成的轻质烃化合物，在气液分离器38中被分离为气体副产物和液体成分。
在气液分离器38中分离出的液体成分被供给至蒸馏分离装置100的轻质烃蒸馏塔120。
将在气液分离器38中分离出的气体副产物的一部分再投入至气泡塔型反应器30的底部，再次用于费托合成反应。气体副产物的残余作为废气排出，或作为燃料气体使用，或作为与LPG(液化石油气体)相当的燃料回收，或再次用于合成气生成单元3的重整器12的原料。
接下来，重质烃蒸馏塔110对由气泡塔型反应器30经由分离器36供给的重质烃化合物进行加热，按照沸点进行分馏。这样，重质烃蒸馏塔110将重质烃化合物分馏为气体馏分、第1中间馏分(沸点为约360℃以下的烃化合物)和蜡馏分(沸点高于约360℃的烃化合物)。
另外，轻质烃蒸馏塔120对由气泡塔型反应器30经由气液分离器38供给的轻质烃化合物进行加热，分馏为轻质气体馏分(大体为C4以下的烃化合物)和第2中间馏分(大体为C5以上的烃化合物)。将从轻质烃蒸馏塔120取出的轻质气体馏分移送至轻质烃分离器132，从而分离出与石脑油相当的烃化合物。
而且，从重质烃蒸馏塔110的底部取出的蜡馏分(沸点高于约360℃的烃化合物)被移送至加氢分解反应器50。
将从重质烃蒸馏塔110的中央部取出的第1中间馏分与从轻质烃蒸馏塔120取出的第2中间馏分及从轻质烃分离器132取出的与石脑油相当的烃化合物相混合，并被移送至加氢精制反应器52。
加氢分解反应器50利用从上述氢分离装置26供给的氢气对碳原子数多的蜡馏分(大体为C21以上)进行加氢分解，将碳原子数降低到20以下。在该加氢分解反应中，利用催化剂和热将碳原子数多的烃化合物的C-C键切断，生成碳原子数少的低分子量的烃化合物。含有由该加氢分解反应器50加氢分解而成的液体烃化合物的产物在气液分离器56中被分离为气体成分和液体烃化合物。该分离出的液体烃化合物被移送至精馏塔70，气体成分(包含氢气)被移送至加氢精制反应器52。
加氢精制反应器52使用由氢分离装置26经由加氢分解反应器50供给的氢气对碳原子数为中等程度的中间馏分(大体为C11～C20)及与石脑油相当的烃化合物(大体为C5～C10)进行加氢精制。该加氢精制反应主要由分别对费托合成反应中副产出的烯烃及醇等含氧化合物进行加氢及加氢脱氧从而形成为饱和烃化合物的反应以及通过作为烃化合物的主成分的正链烷烃的异构化而生成支链状饱和烃(异链烷烃)的反应构成。包含加氢精制而成的液体烃化合物的产物在气液分离器58中被分离为气体成分和液体烃化合物。分离出的液体烃化合物被移送至精馏塔70，分离出的气体成分(含有氢气)再次用于上述加氢反应。
接下来，精馏塔70将由加氢分解反应器50及加氢精制反应器52供给的液体烃化合物分馏为C10以下的烃化合物(沸点低于约150℃)、煤油(沸点为约150～250℃)、轻油(沸点为约250～360℃)和未分解蜡馏分(沸点高于360℃)。未分解蜡馏分由精馏塔70的塔底得到，循环投入至加氢分解反应器50的上游。由精馏塔70的中央部取出煤油及轻油。另一方面，由精馏塔70的塔顶，C10以下的烃化合物作为气体取出，并供给至石脑油稳定器72。
进而，石脑油稳定器72对在精馏塔70中分馏出的C10以下的烃化合物进行蒸馏，得到作为产品的石脑油(C5～C10)。由此，由石脑油稳定器72的塔底取出高纯度的石脑油。另一方面，由石脑油稳定器72的塔顶，排出以作为非产品对象的碳原子数在规定数以下的烃化合物为主成分的废气。对于该废气，作为燃料气体使用，或作为与LPG相当的燃料回收。
以上，对液体燃料合成系统1的工序(GTL工艺)进行了说明。通过所涉及的GTL工艺，将天然气转换为高纯度的石脑油(C5～C10：粗汽油)、煤油(C11～C15)及轻油(C16～C20)等液体燃料。
接下来，参照图2对作为本实施方式的烃化合物蒸馏分离装置100的外围设备的构成详细地进行说明。
如上所述，该烃化合物蒸馏分离装置100具备重质烃蒸馏塔110、轻质烃蒸馏塔120和轻质烃分离器132。
在分离器36与重质烃蒸馏塔110之间设置有对移送来的重质烃化合物进行加热的第1加热器119。另外，分别在重质烃蒸馏塔110的塔顶连接有气体馏分排出路111，在中央部连接有第1中间馏分排出路112，在塔底及下部连接有蜡馏分排出路113及供给路114。
气体馏分由重质烃蒸馏塔110的塔顶经由气体馏分排出路111排出。第1中间馏分由重质烃蒸馏塔110的中央部经由第1中间馏分排出路排出。蜡馏分经由蜡馏分移送路113由重质烃蒸馏塔110的塔底排出。由重质烃蒸馏塔110的下部经由供给路114供给气提蒸汽(例如约150℃)。
这里，在气体馏分排出路111上设置有对气体馏分进行冷却的热交换器115，冷却后的气体馏分被移送至分离器(回流罐)116。冷却后的气体馏分在该分离器116中，被分离为凝结了的液体烃化合物、水及废气。而且，液体烃化合物返回至重质烃蒸馏塔110，水及废气分别向外部排出。
另外，第1中间馏分排出路112经由侧流气提器117及混合路(混合部)105与加氢精制反应器52连接。
进而，蜡馏分排出路113与加氢分解反应器50连接。
在轻质烃蒸馏塔120的塔顶上连接有轻质气体馏分排出路121，在塔底连接有第2中间馏分排出路122。由轻质烃蒸馏塔120的塔顶排出的轻质气体馏分经由轻质气体馏分排出路121被移送。由轻质烃蒸馏塔120的塔底排出的第2中间馏分经由第2中间馏分排出路122被移送。
第2中间馏分排出路122经由混合路105与加氢精制反应器52连接，并且具备回流路128。第2中间馏分的一部分经由回流路128被移送，回流至轻质烃蒸馏塔120。此外，在该回流路128上设置有对第2中间馏分进行加热的第2加热器129。另外，轻质气体馏分排出路121经由热交换器131与轻质烃分离器132连接。
这里，在轻质烃蒸馏塔120中，使用通过在排热锅炉14中与合成气的热交换而得到的高压蒸汽(260℃～300℃左右)对轻质烃化合物进行加热。
轻质烃分离器132将经由热交换器131被冷却的轻质气体馏分分离为与石脑油相当的烃化合物(石脑油馏分)、水和废气。分离出的与石脑油相当的烃化合物的一部经由回流路133向轻质烃蒸馏塔120回流，残余部分经由混合路105与第1中间馏分、第2中间馏分相混合，并被移送至加氢精制反应器52。
接下来，参照图2及图3对使用了上述的烃化合物蒸馏分离装置100的本实施方式的烃化合物的精制方法进行说明。
首先，在气泡塔型反应器(合成反应器)30中，合成烃化合物(烃化合物合成工序S1)。
由气泡塔型反应器30作为液体而排出的重质烃化合物作为与催化剂混合而成的浆料被移送至分离器36。接下来，在分离器36中，分离催化剂和重质烃化合物(重质烃化合物分离工序S2)。
分离出的重质烃化合物被第1加热器119加热，并且被移送至重质烃蒸馏塔110。在该重质烃蒸馏塔110中，重质烃化合物被分馏为气体馏分、第1中间馏分(沸点为约360℃以下的烃化合物)和蜡馏分(沸点高于约360℃的烃化合物)(重质烃化合物分馏工序S3)。这里，在重质烃化合物分馏工序S3中，将重质烃蒸馏塔110的塔顶中的气体馏分的压力设定为130～170kPa，并将冷却该气体馏分的热交换器115的出口温度设定为20～50℃。
将在重质烃蒸馏塔110中分馏出的第1中间馏分向加氢精制反应器52移送，蜡馏分向加氢分解反应器50移送。
另一方面，将由气泡塔型反应器30排出的轻质烃化合物、水分、及未反应的合成气的混合物被移送至气液分离器38，在气液分离器38中分离出凝结了的液体成分(轻质烃化合物等)(轻质烃化合物分离工序S4)。
将在气液分离器38中分离出的轻质烃化合物移送至轻质烃蒸馏塔120。在该轻质烃蒸馏塔120中，轻质烃化合物被分馏为轻质气体馏分(大体为C4以下的烃化合物)和第2中间馏分(大体为C5以上的烃化合物)(轻质烃化合物分馏工序S5)。这里，在轻质烃化合物分馏工序S5中，将轻质烃蒸馏塔120的塔顶中的轻质气体馏分的温度设定成为100～120℃。进而，将轻质烃蒸馏塔120的塔底中的第2中间馏分的温度设定为250～270℃。
在轻质烃蒸馏塔120中分馏出的轻质气体馏分通过热交换器131被冷却(轻质气体冷却工序S6)，在轻质烃分离器132中分离出凝结了的与石脑油相当的烃化合物(石脑油馏分分离工序S7)。这里，将冷却轻质气体馏分的热交换器131的出口处的轻质气体馏分的温度设定为10～50℃。另外，将轻质烃分离器132内的轻质气体馏分的压力设定为200～600kPa。
使在石脑油馏分分离工序S7中分离出的与石脑油相当的烃化合物的一部分回流至轻质烃蒸馏塔120(回流工序S11)。
未供给至回流工序S11而残余的与石脑油相当的烃化合物和在轻质烃蒸馏塔120中分馏出的第2中间馏分与在重质烃蒸馏塔110中分馏出的第1中间馏分相混合(混合工序S8)，并被移送至加氢精制反应器52。
在这样的条件下，将未供给至回流工序S11而与第1中间馏分、第2中间馏分相混合的与石脑油相当的烃化合物的比例设为向轻质烃蒸馏塔120供给的与石脑油相当的烃化合物的供给量全体的10～25摩尔％。
接下来，包含与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分及第2中间馏分的混合物在加氢精制反应器52中被供给至上述的加氢精制(加氢精制处理工序S9)。
另一方面，向加氢分解反应器50移送的蜡馏分在加氢分解反应器50中被供给至上述的加氢分解(加氢分解处理工序S10)。
这样，将被进行加氢精制处理或者加氢分解处理而得到的烃化合物在精馏塔70中分馏，并且在石脑油稳定器72中处理，生成石脑油、煤油、轻油、蜡等液体燃料的其他产品。
以上，根据本实施方式的烃化合物蒸馏分离装置100，分别设置将重质烃化合物分馏为第1中间馏分和蜡馏分的重质烃蒸馏塔110和将轻质烃化合物分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分的轻质烃蒸馏塔120。也就是说，根据本实施方式的烃化合物的精制方法，分别进行将重质烃化合物分馏为第1中间馏分和蜡馏分的工序和将轻质烃化合物分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分的工序。因此，与将由气泡塔型反应器30作为液体排出的重质烃化合物和由气泡塔型反应器30作为气体排出的轻质烃化合物相混合而在单一的蒸馏塔中分馏为各馏分的情况相比，能够降低用于轻质烃化合物的分馏所必要的加热的能量。也就是说，在将轻质及重质烃化合物相混合而得到的混合物通过单一的蒸馏塔进行分馏，由塔顶得到石脑油馏分，由中段得到中间馏分，由塔底得到蜡馏分时，需要使该混合物中的含有石脑油馏分与第2中间馏分的轻质烃化合物气化。
另一方面，在本实施方式的轻质烃蒸馏塔120中，仅对石脑油馏分进行气化即可，由于第2中间馏分从蒸馏塔的塔底排出，因此不需要使其气化。
另外，在将轻质及重质烃化合物相混合而通过单一的分馏工序进行分馏时，石脑油馏分及第2中间馏分与重质烃化合物一起被加热，因此轻质烃化合物被加热至比本来分馏所必要的温度高的温度。
另一方面，在本实施方式中，对石脑油馏分及第2中间馏分单独地分馏。因此，能够加热至用于分馏这些馏分的适当的温度。
因此，根据本实施方式的烃化合物分离精制装置及烃化合物的精制方法，能够降低烃化合物的蒸馏所需要的能量。
另外，在轻质烃蒸馏塔120中，将含有很多与石脑油相当的烃化合物的轻质烃化合物分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分，因此能够效率良好地回收与石脑油相当的烃化合物。
另外，由于具备从轻质气体馏分中分离出与石脑油相当的烃化合物的轻质烃分离器132，因此在轻质烃蒸馏塔120中，即使设定条件以使轻质气体馏分中所含有的烃化合物的含量变大，也能够效率良好地回收与石脑油相当的烃化合物。
另外，在本实施方式中，将在轻质烃蒸馏塔120的塔顶中的轻质气体馏分的温度设定为100～120℃。由此，能够防止在轻质烃蒸馏塔120中水发生凝结。因此，能够稳定地操作轻质烃蒸馏塔120。
另外，将轻质烃蒸馏塔120的塔底中的第2中间馏分的温度设定为250～270℃。由此，能够在轻质烃化合物的加热中，利用在排热锅炉14中通过与合成气的热交换得到的高压蒸汽(260～300℃)。
进而，将轻质烃分离器132内的轻质气体馏分的压力设定为200～600kPa。因此，能够防止在轻质烃蒸馏塔120中水发生凝结。
另外，通过混合路105对与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分和第2中间馏分进行混合，并将得到的混合物在加氢精制反应器52中进行加氢精制处理。因此，能够将与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分及第2中间馏分一并起来进行加氢精制处理，从而能够有效地进行加氢精制处理。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体的构成不限于本实施方式，也包含在不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等。
例如，对作为将在轻质烃分离器分离出的与石脑油相当的烃化合物、第1中间馏分和第2中间馏分相混合来进行加氢精制处理的构成进行了说明，但不限于此，也可以单独地对与石脑油相当的烃化合物进行加氢精制处理。
另外，合成气生成单元3、FT合成单元5、精制单元7的构成不限于本实施方式中所记载的构成，只要是分别独立地进行由合成反应器合成出的轻质烃化合物的分馏和重质烃化合物的分馏的构成即可。
此外，以浆料床式的合成反应器为例进行了说明，但对合成反应器的构成没有限定，例如也可以是固定床式。
实施例
以下，对用于确认本发明的效果而实施的确认实验的结果进行说明。
作为比较例，将从FT合成反应器中作为气体而排出的轻质烃化合物和从FT合成反应器中作为液体而排出的重质烃化合物相混合后，在蒸馏塔中进行了分馏。此外，将与蒸馏塔连接的分离器的压力设为500kPa，将热交换器出口处的由蒸馏塔的塔顶排出的气体(轻质气体馏分)的凝结温度设为40℃。
作为实施例，将从FT合成反应器中作为液体而排出的重质烃化合物在重质烃蒸馏塔中进行分馏，由FT合成反应器作为气体排出的轻质烃化合物在轻质烃蒸馏塔120中进行分馏。此外，在实施例1中，将与轻质烃蒸馏塔120连接的分离器(轻质烃分离器132)的内部的压力设为300kPa，轻质烃蒸馏塔120的塔顶温度设为105℃，轻质烃蒸馏塔120的塔底温度设为250℃，热交换器131出口处的由轻质烃蒸馏塔120的塔顶排出的气体的凝结温度设为40℃。另外，将重质烃蒸馏塔110的塔顶压设为500kPa，热交换器115出口处的由重质烃蒸馏塔110的塔顶排出的气体的凝结温度设为40℃。在实施例2中，将与轻质烃蒸馏塔120连接的分离器(轻质烃分离器132)的压力设为300kPa，轻质烃蒸馏塔120的塔顶温度设为105℃，轻质烃蒸馏塔120的塔底温度设为250℃，热交换器131出口处的由轻质烃蒸馏塔120的塔顶排出的气体的凝结温度设为40℃。另外，将重质烃蒸馏塔110的塔顶压设为500kPa，热交换器115出口处的由重质烃蒸馏塔110的塔顶排出的气体的凝结温度设为25℃。
在比较例及实施例中，对烃化合物蒸馏分离装置中蒸馏所必要的热量及所述蒸馏分离装置中的与石脑油相当的烃化合物(C5以上，沸点为150℃左右以下的烃化合物)的损失率进行了评价。这里，所述与石脑油相当的烃的损失率用在各个分离器中分离、排出的废气中所含有的与石脑油相当的烃化合物的质量排出速度相对于向所述蒸馏分离装置供给的重质及轻质烃化合物中所含有的与石脑油相当的烃化合物的质量供给速度的比例(质量％)来表示。
评价结果在表1中表示。
表1
※1将使比较例的蒸馏塔燃烧所需要的热量设为1来进行比较
在将比较例的热量设为1时，实施例1及实施例2中的蒸馏所需要的热量分别为0.59、0.59。
另外，在比较例中，与石脑油相当的烃化合物的损失率为13.6质量％。与此相对，在实施例1中，与石脑油相当的烃化合物的损失率为5.2质量％，在实施例2中，与石脑油相当的烃化合物的损失率为4.7质量％。
该结果确认了，通过实施例能够降低蒸馏所需要的热量，并且能够有效地回收与石脑油相当的烃化合物。
产业上的可利用性
通过本发明的烃化合物的精制方法及烃化合物蒸馏分离装置，能够从在费托合成反应器中生成的烃化合物中效率良好地回收与石脑油相当的烃化合物，并且能够降低分离出石脑油馏分、中间馏分、蜡馏分时的能量成本。
符号说明
30气泡塔型反应器(FT合成反应器)
100烃化合物蒸馏分离装置
105混合路(混合部)
110重质烃蒸馏塔
120轻质烃蒸馏塔
132轻质烃分离器(回流罐)

Claims (11)

1.一种烃化合物的精制方法，其对通过费托合成反应在合成反应器内合成的烃化合物进行分馏，并进行加氢及精制处理来制造液体燃料产品，所述精制方法具备下述工序：
将所述烃化合物中所含的液体状的重质烃化合物从所述合成反应器排出的工序；
将所述烃化合物中所含的气体状的轻质烃化合物与所述重质烃化合物分开地从所述合成反应器排出的工序；
将从所述合成反应器排出的所述重质烃化合物在重质烃蒸馏塔中分馏为第1中间馏分和蜡馏分的工序；以及
将从所述合成反应器排出的所述轻质烃化合物与所述重质烃化合物分开地在轻质烃蒸馏塔中分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分的工序。
2.根据权利要求1所述的烃化合物的精制方法，其中，
所述对轻质烃化合物进行分馏的工序包含从所述轻质气体馏分中分离出与石脑油相当的烃化合物的工序，所述与石脑油相当的烃化合物为碳原子数为5～10的烃化合物。
3.根据权利要求2所述的烃化合物的精制方法，其中，
还包含使所述与石脑油相当的烃化合物的一部分向所述对轻质烃化合物进行分馏的工序回流的工序。
4.根据权利要求2或3所述的烃化合物的精制方法，其中，
还包含对所述与石脑油相当的烃化合物、所述第1中间馏分及所述第2中间馏分进行混合，对得到的混合物进行加氢精制处理的工序。
5.根据权利要求2或3所述的烃化合物的精制方法，其中，
在所述分离出与石脑油相当的烃化合物的工序中，将对所述轻质气体馏分和所述与石脑油相当的烃化合物进行分离时的所述轻质气体馏分的压力设定在200～600kPa的范围内。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的烃化合物的精制方法，其中，
在所述对轻质烃化合物进行分馏的工序中，将用于从所述轻质烃化合物中分馏所述轻质气体馏分的温度设定在100～120℃的范围内。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的烃化合物的精制方法，其中，
在所述对轻质烃化合物进行分馏的工序中，将用于从所述轻质烃化合物中分馏所述第2中间馏分的温度设定在250～270℃的范围内。
8.一种烃化合物蒸馏分离装置，其对通过费托合成反应合成的烃化合物进行分馏，具备：
合成反应器，其通过所述费托合成反应合成液体状的重质烃化合物和气体状的轻质烃化合物；
重质烃蒸馏塔，其将从所述合成反应器排出的所述重质烃化合物分馏为第1中间馏分和蜡馏分；以及
轻质烃蒸馏塔，其将从所述合成反应器排出的所述轻质烃化合物与所述重质烃化合物分开地分馏为轻质气体馏分和第2中间馏分。
9.根据权利要求8所述的烃化合物蒸馏分离装置，其中，
还具备从所述轻质气体馏分中分离出与石脑油相当的烃化合物的轻质烃分离器，所述与石脑油相当的烃化合物为碳原子数为5～10的烃化合物。
10.根据权利要求9所述的烃化合物蒸馏分离装置，其中，
所述轻质烃分离器还具备使所述与石脑油相当的烃化合物的一部分向所述轻质烃蒸馏塔回流的回流路。
11.根据权利要求9所述的烃化合物蒸馏分离装置，其中，
还具备对所述第1中间馏分、所述第2中间馏分和所述与石脑油相当的烃化合物进行混合的混合部。
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