CN103442795A - 温度控制系统、烃合成反应装置、烃合成反应系统及温度控制方法 - Google Patents

温度控制系统、烃合成反应装置、烃合成反应系统及温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的温度控制系统具备：下除热部，其配设于在内部发生放热反应的反应容器的底部，并且从内部流过液体制冷剂；和上除热部，其配设于上述反应容器中上述下除热部的上方，并且从内部流过液体制冷剂，上述温度控制系统回收上述反应容器内的反应热，并且对上述反应容器内的温度进行控制。在上述下除热部中，供给温度被第1调温部调节过的液体制冷剂，在上述上除热部中，供给温度被与上述第1调温部不同的第2调温部调节过的液体制冷剂。

Description

温度控制系统、烃合成反应装置、烃合成反应系统及温度控制方法
技术领域
本发明涉及温度控制系统、烃合成反应装置、烃合成反应系统及温度控制方法。
本申请基于2011年3月30日在日本申请的日本特愿2011-074247号主张优先权，在此援引其内容。
背景技术
近年来，作为用于从天然气合成液体燃料的方法之一，开发了GTL（GasTo Liquids：液体燃料合成）技术，在GTL技术中，对天然气进行转化而生成以一氧化碳气体（CO）和氢气（H2）为主成分的合成气，使用催化剂并利用费-托合成反应（以下称为“FT合成反应”）以该合成气作为原料气来合成烃，进一步通过对该烃进行加氢和精制，制造石脑油（粗汽油）、煤油、轻油、蜡等液体燃料产品。
就该GTL技术中使用的烃合成反应装置而言，已知有例如下述专利文献1所示的构成，这种烃合成反应装置通常在反应容器的内部通过使合成气中的一氧化碳气体与氢气进行FT合成反应来合成烃。在反应容器内，收容有使固体的催化剂粒子（例如钴催化剂等）悬浮在介质液（例如液体烃等）中而成的浆料。
在该烃合成反应装置中，从反应容器的底部投入合成气，然后边与反应容器内的浆料接触来合成烃化合物，边在反应容器内上升。这样，由于合成气从反应容器的底部供给，所以一氧化碳气体与氢气易于在反应容器的底部侧进行FT合成反应。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2004/0235969号说明书
发明内容
发明所要解决的问题
这里，由于FT合成反应是放热反应，所以当一氧化碳气体与氢气在反应容器的底部侧进行FT合成反应时，反应容器的底部侧的温度会上升。由此，在反应容器的底部侧，FT合成反应更加被促进，其结果是，反应容器内的FT合成反应有可能会集中在反应容器的底部侧。此时，有可能烃化合物的生产量会降低，或者反应容器的底部侧的温度会变得极高。此外，如此所述，反应容器内的温度虽然是局部性的，但也有可能会变得极高，所以需要使反应容器具备高的耐热性，在反应容器的设计上也存在温度条件被制约这样的问题。
本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于，提供能够高精度地对反应容器内的温度进行控制的温度控制系统。
用于解决问题的手段
本发明的温度控制系统是回收在内部发生放热反应的反应容器内的反应热、对上述反应容器内的温度进行控制的温度控制系统，其具备：下除热部，其配设于上述反应容器的底部，并且从内部流过液体制冷剂；和上除热部，其配设于上述反应容器中上述下除热部的上方，并且从内部流过液体制冷剂。在上述下除热部中，供给温度被第1调温部调节过的液体制冷剂，在上述上除热部中，供给温度被与上述第1调温部不同的第2调温部调节过的液体制冷剂。
根据该发明，在下除热部中，供给温度被第1调温部调节过的液体制冷剂，并且在上除热部中，供给温度被第2调温部调节过的液体制冷剂，因此能够在下除热部和上除热部中供给温度不同的液体制冷剂。由此，能够使通过下除热部产生的反应热的回收量与通过上除热部产生的反应热的回收量不同。
因此，当反应容器的底部侧的温度要局部性地上升时，通过第1调温部来降低供给到下除热部的液体制冷剂的温度，从而能够提高通过下除热部产生的反应热的回收量。由此，能够抑制反应容器的底部侧的温度上升。
而且，此时，如上所述，能够使通过下除热部产生的反应热的回收量与通过上除热部产生的反应热的回收量不同，因此随着通过下除热部产生的反应热的回收量的提高，能够抑制通过上除热部产生的反应热的回收量变得过高。由此，在反应容器中位于下除热部的上侧的部分，能够将反应热适度地回收并抑制过度地回收。
根据本发明的温度控制系统，能够抑制反应容器的底部侧的温度上升，并且在反应容器中位于下除热部的上侧的部分，能够将反应热适度地回收并抑制过度地回收，因此能够高精度地对反应容器内的温度进行控制。
另外，如上所述，能够通过在下除热部和上除热部中供给温度不同的液体制冷剂来发挥高精度地对反应容器内的温度进行控制这样的作用效果。因此，即使例如不对分别从下除热部及上除热部流过的液体制冷剂的流量进行调节等，也能够简便且可靠地发挥上述作用效果。
本发明的温度控制系统还可以进一步具备测定上述底部内的温度的反应热温度测定部。基于上述反应热温度测定部的测定结果，对上述第1调温部进行控制。
根据本发明的温度控制系统，基于反应热温度测定部的测定结果，对第1调温部进行控制，因此即使反应容器的底部处的反应热量变动，也能够以追随该变动的方式，对供给到下传热部的液体制冷剂的温度进行调节。由此，能够可靠地发挥上述作用效果。
在本发明的温度控制系统中，上述第1调温部可以具备以气液平衡状态收容有液体制冷剂的制冷剂桶（drum）和对上述制冷剂桶内压力进行控制的压力控制部。上述压力控制部根据由上述反应热温度测定部测得的上述底部内的实际温度相对于上述底部内的温度设定值所具有的偏差，对上述制冷剂桶内的压力进行控制，由此对上述制冷剂桶内的液体制冷剂的温度进行控制。
此时，由于在制冷剂桶内以气液平衡状态收容有液体制冷剂，所以制冷剂桶内的压力和液体制冷剂的温度大致一对一对应。压力控制部利用该对应，对制冷剂桶内的压力进行控制，由此直接对从制冷剂桶供给到下除热部的液体制冷剂的温度进行控制，从而对通过下除热部产生的反应热的回收量进行控制。
即，在该温度控制系统中，首先，根据反应容器的底部内的实际温度相对于温度设定值所具有的偏差，压力控制部对制冷剂桶内的压力进行控制。这样一来，制冷剂桶内的液体制冷剂的温度根据制冷剂桶内的气液平衡状态的相关关系而发生变化。由于该液体制冷剂供被给到下除热部，所以在下除热部回收的热量根据液体制冷剂的温度变化而发生变化。
根据本发明的温度控制系统，压力控制部根据反应容器的底部内的实际温度与温度设定值的偏差，对制冷剂桶内的压力进行控制，由此使供给到下除热部的液体制冷剂的温度变化，能够调节在下除热部回收的热量。因此，通过对制冷剂桶内的压力进行控制，使得在反应容器的底部内的实际温度比温度设定值高时，在下除热部回收的热量增多，并且在上述实际温度比温度设定值低时，被下除热部回收的热量减少，由此能够以温度设定值为目标对反应容器的底部内的温度进行控制。
另外，压力控制部通过对与供给到下除热部的液体制冷剂的温度一对一对应的制冷剂桶的压力进行控制，能够直接对从制冷剂桶供给到下除热部的液体制冷剂的温度进行控制。因此，通过将在外部对温度进行过控制的液体制冷剂供给到制冷剂桶，能够比对制冷剂桶内的液体制冷剂的温度进行控制的方法更迅速地进行反应容器的底部内的温度控制。由此，能够可靠地发挥上述的作用效果。
此外，如上所述，在通过将在外部对温度进行过控制的液体制冷剂供给到制冷剂桶来对制冷剂桶内的液体制冷剂的温度进行控制的方法中，从外部供给的液体制冷剂和制冷剂桶内的液体制冷剂的温度难以变得均匀，反应容器的温度控制有可能不能高精度地进行。
在本发明的温度控制系统中，可以在上述制冷剂桶中，设置向其内部补给液体制冷剂的制冷剂补给部，上述制冷剂补给部也可以配设在上述制冷剂桶的气相部内。
根据本发明的温度控制系统，制冷剂补给部配设在制冷剂桶的气相部内，因此即使从制冷剂补给部补给比制冷剂桶内的温度更低温的液体制冷剂，由于在该液体制冷剂与制冷剂桶内的蒸汽之间进行热移动，液体制冷剂与蒸汽成为相同温度而蓄积在制冷剂桶内的液相部，因此在制冷剂桶内的气相部与液相部之间也不会产生温度差。即，在气相部，在液体制冷剂与制冷剂桶内的蒸汽之间高效地进行热的移动，所以即使不预先在体系外预热从制冷剂补给部补给的液体制冷剂，制冷剂桶内也不会产生气相部与液相部的温度差，能够可靠地保持制冷剂桶内的压力和温度为气液平衡状态的相关关系。
在本发明的温度控制系统中，也可以在上述制冷剂补给部上，形成有将液体制冷剂散布在上述气相部中的散布部。
根据本发明的温度控制系统，在制冷剂补给部上，形成有将液体制冷剂散布在上述气相部中的散布部，所以通过将从制冷剂补给部补给的液体制冷剂的表面积增大，能够在制冷剂桶内的蒸汽与液体制冷剂之间更顺利地进行热移动。由此，能够更加可靠地确保制冷剂桶内的压力和温度为气液平衡状态的相关关系。
在本发明的温度控制系统中，上述制冷剂补给部形成为管状，上述散布部也可以由形成在上述制冷剂补给部上的贯通孔构成。
根据本发明的温度控制系统，散布部由形成在制冷剂补给部的贯通孔构成，所以能够可靠地散布液体制冷剂。
本发明的温度控制系统可以具备：返回配管，其使在上述下除热部产生的蒸汽与液体制冷剂的混相流体返回上述制冷剂桶；蒸汽出口配管，其将上述制冷剂桶内的蒸汽排出到体系外；和补给配管，其以与排出到上述体系外的蒸汽的量相称的补给水量向上述返回配管供给包含液体制冷剂的补给水。
根据本发明的温度控制系统，通过使与排出到体系外的蒸汽流量相称的补给水量在返回配管中合流，而使其与返回配管内的处于饱和温度的蒸汽流量直接混合，从而能够在向制冷剂桶供给之前，使补给水加热、蒸发。由此，能够将制冷剂桶内的气液温度一直维持在饱和温度。
而且，与直接向制冷剂桶供给补给水时相比较，能够避免结构的复杂化和设备的大型化，从而能够均匀地对制冷剂桶内的温度进行控制。
本发明的温度控制系统还可以具备：控制机构，其根据上述制冷剂桶内的较高的温度和补给水的较低的温度的差与上述反应器内的反应热量之积来确定上述补给水量；和补给水调节机构，其根据由上述控制机构确定的上述补给水量来设定从上述补给配管供给到上述返回配管的补给水量。
根据本发明的温度控制系统，能够通过控制机构以使其与排出到体系外的蒸汽流量相等的方式准确地计算出补给水量，从而能够对补给水量准确地进行控制以使其不超过蒸汽流量，能够可靠地防止在合流部由全冷凝造成的锤击（hammering）。
在本发明的温度控制系统中，也可以根据下式计算出由上述控制机构确定的补给水量。
WL3=Q/{Cp×(t1-t3)+r}
式中，WL3：补给水量
Q：上述底部内的反应热量，
Cp：液体制冷剂的比热，
t1：上述制冷剂桶或上述底部内的温度，
t3：补给水的温度，
r：液体制冷剂的蒸发潜热。
根据本发明的温度控制系统，由上述式以使其为与排出到体系外的蒸汽流量相等或其以下的方式准确地计算出补给水量，所以能够限制补给水量使其不超过蒸汽流量。
在本发明的温度控制系统中，在上述返回配管与上述补给配管的合流部，上述补给配管也可以沿着上述返回配管内的混相流体的行进方向与上述返回配管以锐角的角度连接。
根据本发明的温度控制系统，当使补给配管的补给水与返回配管的蒸汽与液体制冷剂的混相流体合流时，能够沿着混相流体的流动方向进行补给水的给水。由此，能够防止在合流时补给水与混相流体冲突而发生由冲击造成的锤击。
在本发明的温度控制系统中，也可以在上述补给配管中，设置防止蒸汽逆流的密封部。由此，在补给水的供给量少时，能够防止返回配管内的蒸汽逆流到补给配管内而产生由冷凝造成的锤击。
在本发明的温度控制系统中，在上述返回配管与上述补给配管的合流部，也可以在上述补给配管中设置向上述返回配管内喷雾补给水的喷嘴。由此，在从补给配管将补给水在合流部供给到返回配管时，只要用喷嘴将补给水喷雾而使其均等地分散来与混相流体的蒸汽接触，就能够抑制由补给水的偏差造成的急剧的蒸汽冷凝从而防止锤击的发生。
本发明的烃合成反应装置是通过使以氢气及一氧化碳气体为主成分的合成气与使催化剂粒子悬浮在介质液中而成的浆料接触来合成烃化合物的烃合成反应装置，其具备收容上述浆料并且供给上述合成气的反应容器和上述温度控制系统。由此，能够抑制反应容器的底部侧的温度局部性地上升。
本发明的烃合成反应系统具备：上述烃合成反应装置；合成气生成单元，其对烃原料进行转化，从而生成上述合成气，并且将上述合成气供给到上述反应容器；和产品精制单元，其从上述烃化合物来制造液体燃料。由此，能够抑制反应容器的底部侧的温度局部性地上升。
本发明的温度控制方法是使用下述温度控制系统来回收在内部发生放热反应的反应容器内的反应热、对上述反应容器内的温度进行控制的温度控制方法，上述温度控制系统具备：下除热部，其配设于上述反应容器的底部，并且从内部流过液体制冷剂；和上除热部，其配设于上述反应容器中上述下除热部的上方，并且从内部流过液体制冷剂，在上述温度控制方法中，将供给到上述下除热部的液体制冷剂的温度设定得低于供给到上述上除热部的液体制冷剂的温度。
在本发明中，能够使供给到下除热部的液体制冷剂的温度低于供给到上除热部的液体制冷剂的温度，或者能够单独使流量增加而增大回收热量。因此，可以抑制反应容器的底部侧的温度上升，并且在反应容器中位于下除热部的上侧的部分，能够适度回收反应热且抑制过度回收。
根据本发明的温度控制方法，可以抑制反应容器的底部侧的温度上升，并且在反应容器中位于下除热部的上侧的部分，能够适度回收反应热且抑制过度回收，因此能够高精度地对反应容器内的温度进行控制。
另外，如上所述，通过在下除热部和上除热部供给温度不同的液体制冷剂，能够发挥高精度地对供给反应容器内的温度进行控制的作用效果。因此，即使例如不对分别从下除热部及上除热部流过的液体制冷剂的流量进行调节等，也能够简便且可靠地发挥上述的作用效果。
发明效果
根据本发明，能够高精度地对反应容器内的温度进行控制。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的液体燃料合成系统的整体构成的示意图。
图2是构成图1所示的液体燃料合成系统的温度控制系统的示意流程图。
图3是图1所示的制冷剂桶的横向剖面图。
图4是图1所示的制冷剂桶的纵向剖面图。
图5是本发明的一个参考例的制冷剂桶的横向剖面图。
图6是本发明的一个参考例的温度控制系统的示意流程图。
图7是本发明的第2实施方式的温度控制系统的示意流程图。
图8是表示图7所示的温度控制系统中的水和蒸汽的循环路及其流量及温度的说明图。
图9是表示图7所示的温度控制系统中的第一变形例的返回配管和补给配管的合流部的说明图。
图10是表示图7所示的温度控制系统中的第二变形例的返回配管和补给配管的合流部的说明图。
图11是表示图7所示的温度控制系统中的第三变形例的返回配管和补给配管的合流部的说明图。
图12是表示图7所示的温度控制系统中的气泡塔型反应器的出口和合流后的返回配管中蒸汽的比例变化的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的液体燃料合成系统的一个实施方式进行说明。
（液体燃料合成系统）
如图1所示，液体燃料合成系统（烃合成反应系统）1是进行将天然气等烃原料转换成液体燃料的GTL工艺的工厂设备。该液体燃料合成系统1由合成气生成单元3、FT合成单元（烃合成反应装置）5和产品精制单元7构成。合成气生成单元3对作为烃原料的天然气进行转化而制造包含一氧化碳气体和氢气的合成气。FT合成单元5通过FT合成反应从制造得到的合成气生成液体的烃化合物。产品精制单元7对通过FT合成反应合成的液体的烃化合物进行加氢、精制来制造液体燃料等其他产品（石脑油、煤油、轻油、蜡等）。以下，对上述各单元的构成要素进行说明。
首先，对合成气生成单元3进行说明。
合成气生成单元3主要具备例如脱硫反应器10、转化器12、废热锅炉14、气液分离器16和18、脱碳酸装置20和氢分离装置26。脱硫反应器10由加氢脱硫装置等构成，其从作为原料的天然气中除去硫成分。转化器12对从脱硫反应器10供给的天然气进行转化，从而制造包含一氧化碳气体（CO）和氢气（H2）作为主成分的合成气。废热锅炉14回收在转化器12中生成的合成气的废热而产生高压蒸汽。气液分离器16将在废热锅炉14中通过与合成气的热交换而被加热了的水分离成气体（高压蒸汽）和液体。气液分离器18从被废热锅炉14冷却了的合成气中除去冷凝成分而将气体成分供给脱碳酸装置20。脱碳酸装置20具有吸收塔（第2吸收塔）22和再生塔24。在吸收塔22中，从气液分离器18供给的合成气中所含的二氧化碳气体被吸收液吸收。在再生塔24中，吸收了二氧化碳气体的吸收液解吸二氧化碳气体，再生吸收剂。氢分离装置26从由脱碳酸装置20分离了二氧化碳气体的合成气中，分离该合成气中所含的氢气的一部分。但是，根据情况不同，有时也不设置上述脱碳酸装置20。
在转化器12中，例如利用下述的化学反应式（1）、（2）所表示的水蒸气-二氧化碳气体转化法，通过二氧化碳和水蒸气来转化天然气，制造以一氧化碳气体和氢气为主成分的高温的合成气。另外，该转化器12中的转化法不限于上述水蒸气-二氧化碳气体转化法。例如，还能够利用水蒸气转化法、采用了氧的部分氧化转化法（POX）、作为部分氧化转化法与水蒸气转化法的组合的自热转化法（ATR）、二氧化碳气体转化法等。
CH4+H2O→CO+3H2    （1）
CH4+CO2→2CO+2H2    （2）
氢分离装置26被设置在从将脱碳酸装置20或气液分离器18与气泡塔型反应器30连接起来的主配管上分支出来的分支管线上。该氢分离装置26例如可以由利用压力差来进行氢的吸附和脱附的氢PSA（Pressure SwingAdsorption：压力变动吸附）装置等构成。该氢PSA装置在并列配置的多个吸附塔（未图示）内具有吸附剂（沸石系吸附剂、活性炭、氧化铝、硅胶等）。通过在各吸附塔中依次重复氢的加压、吸附、脱附（减压）、清洗各工序，能够连续供给从合成气分离出来的纯度高的氢气（例如99.999%左右）。
氢分离装置26中的氢气分离方法不限于利用上述氢PSA装置进行的压力变动吸附法。例如，可以使用储氢合金吸附法、膜分离法或它们的组合等。
储氢合金法是例如采用通过冷却/加热而具有吸附/释放氢的性质的储氢合金（TiFe、LaNi5、TiFe0.7～0.9Mn0.3～0.1或TiMn1.5等）来分离氢气的方法。在储氢合金法中，例如在收容有储氢合金的多个吸附塔中，交替反复进行利用储氢合金的冷却进行的氢的吸附和利用储氢合金的加热进行的氢的释放。由此，能够分离、回收合成气中的氢气。
膜分离法是采用芳香族聚酰亚胺等高分子材料的膜而从混合气体中分离出膜透过性优异的氢气的方法。该膜分离法不需要分离对称的相变化，因此运转所需的能量小就足够，运转成本低。另外，膜分离装置的构造简单且紧凑，因此设备成本低且设备所需面积也小就足够。并且，分离膜没有驱动装置，稳定运转范围宽，因此有保养管理容易这样的优点。
接着，对FT合成单元5进行说明。
FT合成单元5主要具备例如气泡塔型反应器（反应容器）30、分离器36、气液分离器38和第1精馏塔40。气泡塔型反应器30通过FT合成反应从在上述合成气生成单元3中制造得到的合成气即一氧化碳气体和氢气来合成液体烃化合物。分离器36与气泡塔型反应器30的中央部连接，分离催化剂和液体烃化合物。气液分离器38与气泡塔型反应器30的塔顶连接，冷却未反应合成气和气体烃化合物。第1精馏塔40将从气泡塔型反应器30经由分离器36、气液分离器38供给的液体烃化合物分馏成各馏分。
其中，气泡塔型反应器30是从合成气合成液体的烃化合物的反应器的一个例子，发挥通过FT合成反应从合成气合成液体的烃化合物的FT合成用反应器的功能。该气泡塔型反应器30例如由在塔型的容器内部储存主要包含催化剂粒子和介质油（介质液、液体烃）的浆料的气泡塔型浆料床式反应器构成。该气泡塔型反应器30通过FT合成反应从合成气合成气体或液体的烃化合物。详细而言，在该气泡塔型反应器30中，作为原料气的合成气从气泡塔型反应器30的底部的分散板以形成气泡的方式来供给，从在介质油中悬浮有催化剂粒子的浆料内通过。然后，在悬浮状态中，如下述化学反应式（3）所示，合成气中所含的氢气与一氧化碳气体反应而合成烃化合物。
Figure BDA00003878723900111
此外，该FT合成反应为放热反应，因此气泡塔型反应器30为在内部配设有构成温度控制系统80的导热管（下除热部、上除热部）32a、32b的热交换器型。在气泡塔型反应器30中，例如供给水（BFW：Boiler Feed Water，锅炉给水）作为制冷剂，能够通过浆料和水的热交换将上述FT合成反应的反应热以中压蒸汽的形式回收。
接着，对产品精制单元7进行说明。产品精制单元7具备例如：蜡馏分加氢裂化反应器50、中间馏分加氢精制反应器52、石脑油馏分加氢精制反应器54、气液分离器56、58、60、第2精馏塔70和石脑油稳定塔72。蜡馏分加氢裂化反应器50与第1精馏塔40的塔底连接。中间馏分加氢精制反应器52与第1精馏塔40的中央部连接。石脑油馏分加氢精制反应器54与第1精馏塔40的塔顶连接。气液分离器56、58、60分别与上述加氢反应器50、52、54各自对应设置。第2精馏塔70将从气液分离器56、58供给的液体烃化合物分馏。石脑油稳定塔72将从气液分离器60供给的以及从第2精馏塔70分馏得到的石脑油馏分的液体烃化合物精馏。其结果是，石脑油稳定塔72将丁烷以及比丁烷轻质的成分作为废气排出，并且回收碳原子数为5以上的成分作为产品的石脑油。
接着，对通过如上那样构成的液体燃料合成系统1从天然气合成液体燃料的工序（GTL工艺）进行说明。
在液体燃料合成系统1中，从天然气田或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（主成分为CH4）。上述合成气生成单元3对该天然气进行转化来制造合成气（以一氧化碳气体和氢气为主成分的混合气体）。
具体而言，首先，上述天然气与由氢分离装置26分离出来的氢气一并被导入脱硫反应器10。在脱硫反应器10中，利用导入的氢气和加氢脱硫催化剂，将天然气中所含的硫成分转换为硫化氢。另外，在脱硫反应器10中，将生成的硫化氢例如用ZnO等脱硫剂吸附除去。这样，将天然气预先脱硫，从而能够防止转化器12和气泡塔型反应器30等中所采用的催化剂的活性由于硫而降低。
将这样被脱硫的天然气（可以含有二氧化碳）与从二氧化碳供给源（未图示）供给的二氧化碳（CO2）气体和在废热锅炉14中产生的水蒸气混合后供给到转化器12。在转化器12中，例如通过上述的水蒸气-二氧化碳气体转化法，用二氧化碳和水蒸气来转化天然气，制造以一氧化碳气体和氢气为主成分的高温的合成气。此时，例如转化器12所具备的燃烧炉用的燃料气体和空气（air）被供给到转化器12。然后，利用该燃烧炉中的燃料气体的燃烧热，供给作为吸热反应的上述水蒸气-二氧化碳气体转化反应所需的反应热。
这样在转化器12中制造得到的高温的合成气（例如900℃，2.0MPaG）被供给到废热锅炉14，由于与从废热锅炉14内流过的水进行热交换而被冷却（例如400℃）。并且，合成气的废热被水回收。
此时，在废热锅炉14中被合成气加热了的水被供给到气液分离器16。然后，该被合成气加热了的水在气液分离器16中被分离成高压蒸汽（例如3.4～10.0MPaG）和水。分离出来的高压蒸汽被供给到转化器12或其他外部装置，分离出来的水返回到废热锅炉14。
另一方面，在废热锅炉14中被冷却了的合成气在气液分离器18中被分离、除去冷凝了的液体成分，然后被供给到脱碳酸装置20的吸收塔22或气泡塔型反应器30。在吸收塔22中，通过储存在吸收塔22的内部的吸收液，吸收合成气中所含的二氧化碳气体，从该合成气中除去二氧化碳气体。在吸收塔22内吸收了二氧化碳气体的吸收液从吸收塔22排出，被导入再生塔24。导入再生塔24的吸收液例如被蒸汽加热而进行汽提处理，将二氧化碳气体解吸。被解吸了的二氧化碳气体从再生塔24排出而被导入转化器12，从而再利用于上述转化反应。
这样，在合成气生成单元3中制造得到的合成气被供给到上述FT合成单元5的气泡塔型反应器30。此时，被供给到气泡塔型反应器30的合成气的组成比被调节成适于FT合成反应的组成比（例如H2:CO=2:1（摩尔比））。另外，被供给到气泡塔型反应器30的合成气利用设置在将脱碳酸装置20和气泡塔型反应器30连接起来的配管上的压缩器（未图示）而被升压至适于FT合成反应的压力（例如3.6MPaG左右）。
另外，利用上述脱碳酸装置20分离了二氧化碳气体的合成气的一部分也被供给到氢分离装置26。在氢分离装置26中，通过上述那样利用了压力差的吸附、脱附（氢PSA），对合成气中所含的氢气进行分离。该被分离出来的氢从储气器（未图示）等经由压缩机（未图示）连续供给到在液体燃料合成系统1内利用氢来进行规定反应的各种氢利用反应装置（例如脱硫反应器10、蜡馏分加氢裂化反应器50、中间馏分加氢精制反应器52、石脑油馏分加氢精制反应器54等）。
接着，上述FT合成单元5通过FT合成反应从由上述合成气生成单元3制造得到的合成气来合成液体烃化合物。
具体来说，在上述脱碳酸装置20中分离二氧化碳气体后的合成气被导入气泡塔型反应器30，从储存在气泡塔型反应器30内的包含催化剂的浆料内通过。此时，在气泡塔型反应器30内，通过上述的FT合成反应，该合成气中所含的一氧化碳与氢气发生反应，从而生成烃化合物。此外，在该FT合成反应时，通过从气泡塔型反应器30的导热管32a、32b内通过（流过）的水（液体制冷剂），回收FT合成反应的反应热，通过反应热被加热了的水气化而变成水蒸气。
这样，在气泡塔型反应器30中合成的液体烃化合物从气泡塔型反应器30的中央部被作为包含催化剂粒子的浆料排出，导入分离器36。在分离器36中，导入的浆料被分离成催化剂（固体成分）和含有液体烃化合物的液体成分。分离出来的催化剂的一部分返回至气泡塔型反应器30，液体成分被导入第1精馏塔40。包含FT合成反应中未反应的合成气和通过FT合成反应生成的气体烃化合物的气体副产物从气泡塔型反应器30的塔顶排出。从气泡塔型反应器30排出的气体副产物被导入气液分离器38。在气液分离器38中，导入的气体副产物被冷却，分离成冷凝了的液体烃化合物和气体成分。分离出来的液体烃化合物从气液分离器38被排出，导入第1精馏塔40。分离出来的气体成分从气液分离器38排出，其一部分被再次导入至气泡塔型反应器30。在气泡塔型反应器30中，再次导入的气体成分中所含的未反应的合成气（CO和H2）被再利用于FT合成反应。另外，从气液分离器38排出的气体成分的一部分作为废气被用于燃料，或者从该气体成分中回收相当于LPG（液化石油气体）的燃料。
在第1精馏塔40中，如上所述那样从气泡塔型反应器30经由分离器36、气液分离器38供给的液体烃化合物（碳原子数多样）被分馏为石脑油馏分（沸点低于约150℃）、中间馏分（沸点约为150～350℃）和蜡馏分（沸点高于约350℃）。从该第1精馏塔40的塔底排出的蜡馏分的液体烃化合物（主要为C21以上）被导入到蜡馏分加氢裂化反应器50。从第1精馏塔40的中央部排出的相当于煤油、轻油的中间馏分的液体烃化合物（主要为C11～C20）被导入到中间馏分加氢精制反应器52。从第1精馏塔40的塔顶排出的石脑油馏分的液体烃化合物（主要为C5～C10）被导入到石脑油馏分加氢精制反应器54。
蜡馏分加氢裂化反应器50利用从上述氢分离装置26供给的氢气对从第1精馏塔40的塔底排出的碳原子数多的蜡馏分的液体烃化合物（大致为C21以上）进行加氢裂化，从而将碳原子数降低至20以下。在该加氢裂化反应中，切断碳原子数多的烃化合物的C-C键。由此，碳原子数多的烃化合物转变成碳原子数少的烃化合物。另外，在蜡馏分加氢裂化反应器50中，与加氢裂化反应并行，将直链状饱和烃化合物（正构链烷烃）加氢异构化而生成支链状饱和烃化合物（异构链烷烃）的反应也在进行。由此，蜡馏分加氢裂化产物的作为燃料油基材所要求的低温流动性会提高。此外，在蜡馏分加氢裂化反应器50中，作为原料的蜡馏分中所含的醇等含氧化合物的加氢脱氧反应和烯烃的加氢反应也在进行。包含被加氢裂化而从蜡馏分加氢裂化反应器50排出的液体烃化合物的产物被导入到气液分离器56，分离成气体和液体。分离出来的液体烃化合物被导入第2精馏塔70，分离出来的气体成分（包含氢气）被导入中间馏分加氢精制反应器52和石脑油馏分加氢精制反应器54。
在中间馏分加氢精制反应器52中，从第1精馏塔40的中央部排出的碳原子数为中等程度的相当于煤油、轻油的中间馏分的液体烃化合物（大致为C11～C20）被加氢精制。在中间馏分加氢精制反应器52中，从氢分离装置26经由蜡馏分加氢裂化反应器50供给的氢气被用于加氢精制。在该加氢精制反应中，上述液体烃化合物中所含的烯烃被加氢而生成饱和烃化合物，并且上述液体烃化合物中所含的醇等含氧化合物被加氢脱氧而转化为饱和烃化合物和水。而且，在该加氢精制反应中，将直链状饱和烃化合物（正构链烷烃）异构化而转换为支链状饱和烃化合物（异构链烷烃）的加氢异构化反应进行，使作为生成油的燃料油所要求的低温流动性提高。包含被加氢精制的液体烃化合物的产物在气液分离器58中被分离为气体和液体。
分离出来的液体烃化合物被导入到第2精馏塔70，气体成分（包含氢气）被再利用于上述加氢反应。
在石脑油馏分加氢精制反应器54中，从第1精馏塔40的上部排出的碳原子数较少的石脑油馏分的液体烃化合物（大致为C10以下）被加氢精制。在石脑油馏分加氢精制反应器54中，从氢分离装置26经由蜡馏分加氢裂化反应器50供给的氢气被用于加氢精制。其结果是，包含被加氢精制的液体烃化合物的产物在气液分离器60中分离为气体和液体。分离出来的液体烃化合物被导入石脑油稳定塔72，分离出来的气体成分（包含氢气）被再利用于上述加氢反应。在该石脑油馏分的加氢精制中，主要进行烯烃的加氢和醇等含氧化合物的加氢脱氧。
在第2精馏塔70中，如上所述那样将从蜡馏分加氢裂化反应器50和中间馏分加氢精制反应器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250～350℃）和来自蜡馏分加氢裂化反应器50的未分解蜡馏分（沸点高于约350℃）。从第2精馏塔70的塔底得到未分解的蜡馏分，其向蜡馏分加氢裂化反应器50的上游循环利用。
从第2精馏塔70的中央部排出煤油和轻油。另一方面，从第2精馏塔70的塔顶排出C10以下的气体烃化合物，从而导入石脑油稳定塔72。
此外，在石脑油稳定塔72中，蒸馏从上述石脑油馏分加氢精制反应器54供给的以及在第2精馏塔70中分馏得到的C10以下的烃化合物，得到作为产品的石脑油（C5～C10）。由此，从石脑油稳定塔72的塔底排出高纯度的石脑油。另一方面，从石脑油稳定塔72的塔顶，排出以产品对象之外的碳原子数为常规数目以下（C4以下）的烃化合物为主成分的废气。该废气被用作燃料气体，或从该废气中回收相当于LPG的燃料。
接着，对于回收气泡塔型反应器30内的反应热、对气泡塔型反应器30内的温度进行控制的温度控制系统100进行说明。该温度控制系统100如上所述设置有收容浆料的气泡塔型反应器30，并且回收通过使从气泡塔型反应器30的底部30a供给到气泡塔型反应器30中的合成气与浆料接触而产生的FT合成反应（放热反应）的反应热。
（第1实施方式）
如图2所示，温度控制系统100具备上述导热管32a、32b。作为导热管32a、32b，具备配设于气泡塔型反应器30的底部30a内的下导热管（下除热部）32a和配设于气泡塔型反应器30中位于下导热管32a的上方的部分内的上导热管（上除热部）32b。在图示的例子中，上导热管32b在上下方向上隔开间隔地配置有两个，这两个上导热管32b配置在气泡塔型反应器30的顶部30b内和气泡塔型反应器30中位于顶部30b与底部30a之间的中央部30c内。
而且，在本实施方式中，在下导热管32a中，供给温度被第1调温部121调节过的水，在上导热管32b中，供给温度被与第1调温部121不同的第2调温部122调节过的水。
第1调温部121具备以气液平衡状态收容有水的制冷剂桶101和对制冷剂桶101内的压力进行控制的压力控制部118。
制冷剂桶101和下导热管32a由设置有可调节流量的泵104的流出配管113连接，通过泵104将制冷剂桶101内的水从制冷剂桶101的底部送至下导热管32a。
在下导热管32a中，一部分水蒸发得到的蒸汽及水的混相流体通过连接下导热管32a和制冷剂桶101的返回配管112，返回至制冷剂桶101。
压力控制部118具备：蒸汽出口配管111，其排出制冷剂桶101内的蒸汽；压力调节阀103，其设置于该蒸汽出口配管111上；和压力设定部109，其通过对该压力调节阀103进行控制来设定制冷剂桶101内的压力。
通过蒸汽出口配管111而排出的蒸汽被供给体系外的蒸汽用户。此外，在蒸汽出口配管111的下游侧，也可以设置未图示的蒸汽疏水器。
压力设定部109使用压力调节阀103对通过蒸汽出口配管111的制冷剂桶101内的蒸汽的排出量进行控制，由此设定制冷剂桶101内的压力。从对气泡塔型反应器30内的温度进行测定的反应热温度测定部106将气泡塔型反应器30的底部30a内的测定结果送出到压力设定部109中，压力设定部109根据该测定结果设定制冷剂桶101内的压力。
另外，反应热温度测定部106例如也可以由在气泡塔型反应器30中在上下方向互相隔开配置的未图示的多个温度传感器构成等。
此外，经由补给配管110补给与通过压力控制部118经由蒸汽出口配管111排出到体系外的蒸汽相称的量的补给水（水）。
在该补给配管110上，如图3及图4所示，连接有沿着制冷剂桶101的长度方向延伸的补给水内管（制冷剂补给部）114。补给水内管114设置在制冷剂桶101的蒸汽相中。
在补给水内管114的侧面114a上，沿着管轴方向设置有一个以上的孔（贯通孔）115，同样在管端114b也设置有一个以上的孔115。而且，这些孔115构成将补给水从补给水内管114向蒸汽相中洒水（散布）的洒水部（散布部）119。另外，孔115也可以为洒水喷嘴。
另外，在制冷剂桶101的蒸汽相内，还设置有与上述返回配管112连接的返回内部配管112a。在下导热管32a中部分蒸发了的蒸汽及水的混相流体从返回内部配管112a被供给到制冷剂桶101内。返回内部配管112a位于补给水内管114的上方，并且配置在不包括补给水内管114的铅直上方的位置。而且，返回内部配管112a向补给水内管114侧弯曲，由此从返回内部配管112a内流过的蒸汽就向着补给水内管114供给。
此外，如图2所示，根据对制冷剂桶101内的水位（液位）进行测定的物位测定部117的测定结果，利用物位调节阀102调节来自补给配管110的补给水的补给量。
这里，第2调温部122与上述第1调温部121大致相同地构成。在第2调温部122中，对于与第1调温部121中的构成要素相同的部分，标注相同符号，省略其说明，仅对于不同之处进行说明。
第2调温部122中的流出配管113在泵104的下游侧分支，各分支末端分别与两上导热管32b连接。
另外，第2调温部122中的返回配管112从两上导热管32b分别延伸设置，然后在途中合流，接着与制冷剂桶101连接。
然后，将气泡塔型反应器30的顶部30b内及中央部30c内的各测定结果从反应热温度测定部106送出到第2调温部122中的压力设定部109，压力设定部109根据这些测定结果设定制冷剂桶101内的压力。
对于如上构成的温度控制系统100的运用的一个例子进行说明。
在该温度控制系统100中，第1调温部121将水的温度调节得比第2调温部122低。由此，能够使由下导热管32a产生的反应热的回收量多于由上导热管32b产生的反应热的回收量。另外，此时，由下导热管32a产生的反应热的回收量与由上导热管32b产生的反应热的回收量之比例如可以设为约3:1等。
此外，在本实施方式中，通过第1调温部121将水的温度调节得比第2调温部122低，使气泡塔型反应器30的底部30a内的实际温度低于气泡塔型反应器30中位于底部30a的上侧的中央部30c内及顶部30b内的实际温度。此时，例如能够将气泡塔型反应器30的底部30a内的实际温度例如设为约200℃，并且将气泡塔型反应器30的中央部30c及顶部30b内的实际温度例如设为约230℃。
这里，气泡塔型反应器30的底部30a内、中央部30c内及顶部30b内的实际温度能够利用上述反应热温度测定部106来测定。
因此，本实施方式中，第1调温部121中的压力控制部118根据由反应热温度测定部106测得的气泡塔型反应器30的底部30a内的实际温度相对于底部30a内的温度设定值所具有的偏差来对制冷剂桶101内的压力进行控制，由此对制冷剂桶101内的水的温度进行控制。
即，制冷剂桶101内的蒸汽相（气相部）和水相（液相部）处于气液平衡状态，因此制冷剂桶101的蒸汽相压力和制冷剂桶101的水相的温度具有一定的相关关系。因此，当由反应热温度测定部106测得的底部30a的实际温度相对于气泡塔型反应器30的底部30a的温度设定值产生偏差时，使压力控制部118工作，变更制冷剂桶101的蒸汽相压力。
这样，制冷剂桶101内的水相的温度会变化，可以使由下导热管32a回收的热量变化，能够使气泡塔型反应器30的底部30a的温度接近温度设定值。此外，就表示水温和饱和蒸汽压的关系的一个例子而言，在195℃下的饱和蒸汽压约为14760.75hPa左右，在170℃下的饱和蒸汽压约为8249.20hPa左右，在140℃下的饱和蒸汽压约为3706.57hPa左右。
另外，就第2调温部122而言，也是同样根据由反应热温度测定部106测定得到的气泡塔型反应器30的中央部30c内及顶部30b内的实际温度相对于气泡塔型反应器30的中央部30c内及顶部30b内的温度设定值所具有的偏差，第2调温部122的压力控制部118对制冷剂桶101内的压力进行控制，由此对制冷剂桶101内的水的温度进行控制。
此外，当如上所述由压力控制部118通过蒸汽出口配管111排出蒸汽时，由于制冷剂桶101内的水面水位下降而由补给水内管114供给补给水。此时，通过从补给水内管114未没水的位置来供给补给水，由此低温的补给水与蒸汽相的蒸汽发生热交换，能够避免补给水直接以低温流向制冷剂桶101的底部的状况。
另外，使补给水从补给水内管114的侧面114a及管端114b的孔115洒水，由此能够增加补给水与蒸汽的接触面积而提高热交换的效率，能够提高低温的补给水与蒸汽的温度的热交换的效率。由此，蒸汽相与水相之间的温度差消失，制冷剂桶101的蒸汽相压力和制冷剂桶101内的水相的温度一直保持基于气液平衡状态的相关关系。
此外，如图5所示的参考例那样，补给水内管114在制冷剂桶101内没在水中时，比重大的低温的补给水几乎不会从补给水内管114的侧面开孔116流出，而直接流到制冷剂桶101的底部，因此在制冷剂桶101内的蒸汽相与水相之间产生温度差。这样，制冷剂桶101的蒸汽相压力与制冷剂桶101内的水相的温度的相关关系有可能破坏。
如以上说明的那样，根据本发明的温度控制系统100，在下导热管32a中，供给温度被第1调温部121调节过的水，并且在上导热管32b中，供给温度被第2调温部122调节过的水，因此能够在下导热管32a和上导热管32b中供给温度不同的水。由此，能够使由下导热管32a产生的反应热的回收量与由上导热管32b产生的反应热的回收量不同。
因此，在要使气泡塔型反应器30的底部30a侧的温度局部性地上升时，由第1调温部121降低供给到下导热管32a中的水的温度，由此能够提高由下导热管32a产生的反应热的回收量。由此，能够抑制气泡塔型反应器30的底部30a侧的温度上升。
而且，此时，如上所述，由于能够使由下导热管32a产生的反应热的回收量与由上导热管32b产生的反应热的回收量不同，所以随着提高由下导热管32a产生的反应热的回收量，从而可以抑制由上导热管32b产生的反应热的回收量过高。由此，就气泡塔型反应器30而言，在位于下导热管32a的上侧的中央部30c及顶部30b，能够适度回收反应热而且能够抑制过度回收。
如上所述，可以抑制气泡塔型反应器30的底部30a侧的温度上升，并且在气泡塔型反应器30的中央部30c及顶部30b，能够适度回收反应热而且可以抑制过度回收，因此能够高精度地对气泡塔型反应器30内的温度进行控制。
另外，如上所述，能够通过对下导热管32a和上导热管32b供给温度不同的水，发挥高精度地对气泡塔型反应器30内的温度进行控制的作用效果。因此，例如如图6所示的参考例那样，通过调节设置在流出配管113上的流路调节阀113a，由此即使不对分别从下导热管32a及上导热管32b流过的水的流量进行调节等，也能够简便且可靠地发挥上述的作用效果。
此外，压力控制部118根据气泡塔型反应器30的底部30a内的实际温度与温度设定值的偏差，对制冷剂桶101内的压力进行控制，由此能够使供给到下导热管32a中的水的温度变化，调节由下导热管32a回收的热量。因此，通过对制冷剂桶101内的压力进行控制，使得在气泡塔型反应器30的底部30a内的实际温度比温度设定值高时，由下导热管32a回收的热量增多，并且在上述实际温度比温度设定值低时，由下导热管32a回收的热量减少，由此能够以温度设定值为目标来控制气泡塔型反应器30的底部30a内的温度。
另外，压力控制部118通过对与供给到下导热管32a中的水的温度一对一对应的制冷剂桶101的压力进行控制，能够直接对从制冷剂桶101供给到下导热管32a中的水的温度进行控制。因此，通过将在外部对温度进行过控制的水向制冷剂桶101供给，能够比对制冷剂桶101内的水的温度进行控制的方法，更迅速地进行气泡塔型反应器30的底部30a内的温度控制。由此，能够可靠地发挥上述的作用效果。
此外，如上所述，就通过将在外部对温度进行过控制的水向制冷剂桶101供给来对制冷剂桶101内的水的温度进行控制的方法而言，从外部供给的水和制冷剂桶101内的水的温度难以变得均匀，有可能不能高精度地进行气泡塔型反应器30的温度控制。
另外，补给水内管114配设在制冷剂桶101的蒸汽相内，因此即使从补给水内管114补给比制冷剂桶101内的温度更低温的水，由于在该水与制冷剂桶101内的蒸汽之间进行热移动，水也会达到与蒸汽相同的温度而储存在制冷剂桶101内的蒸汽相中，所以制冷剂桶101内的蒸汽相与蒸汽相之间不会产生温度差。
这样，在蒸汽相中，水与制冷剂桶101内的蒸汽之间高效地进行热的移动，所以即使不在体系外预热从补给水内管114补给的水，在制冷剂桶101内也不会产生蒸汽相与蒸汽相的温度差，能够可靠地保持制冷剂桶101内的压力和温度为气液平衡状态的相关关系。
另外，由于在补给水内管114上形成有向上述蒸汽相中散布水的洒水部119，所以通过增大从补给水内管114补给的水的表面积，能够在制冷剂桶101内的蒸汽与水之间更顺利地进行热移动。由此，能够进一步可靠地确保制冷剂桶101内的压力和温度为气液平衡状态的相关关系。
另外，洒水部119由形成在补给水内管114上的孔115构成，所以能够可靠地散布水。
（第2实施方式）
接着，对本发明的第2实施方式的温度控制系统进行说明。
这里，在该第2实施方式中，与上述第1实施方式相比，第1调温部121及第2调温部122不同。另外，在该第2实施方式中，与上述第1实施方式同样，第2调温部122与第1调温部121大致同样地构成。
因此，在该第2实施方式中，对于第1调温部121进行说明，省略其以外的说明。另外，即使对于第1调温部121，也是对与第1实施方式中的构成要素相同的部分标注相同的符号，省略其说明，仅说明不同之处。
此外，在图7中，为了使该图易看懂，省略上导热管32b及第2调温部122的图示，并示意性地表示了气泡塔型反应器30。
如图7所示，补给配管110在返回配管112的途中的合流部201连接，将与从蒸汽出口配管111排出到体系外的蒸汽排出量相称的量的补给水向制冷剂桶101补给。由此，较低温（例如设为温度t3）的补给水在返回配管112内与用气泡塔型反应器30使其蒸发的较高温（例如设为温度t1。t1＞t3）的蒸汽直接混合而被加热，达到饱和温度。
而且，合流部201的下游侧的返回配管112内的蒸汽量设为与通过蒸汽出口配管111从制冷剂桶101排出的蒸汽量相等或其以下，以使水的流量与通过流出配管113从制冷剂桶101供给到气泡塔型反应器30的水的流量大致相等的方式进行控制。
此外，在补给配管110中设置有对补给水的温度进行测定的补给温度测定部202。而且，补给配管110的补给水在返回配管112变成蒸汽从而向制冷剂桶101内供给。
另外，在蒸汽出口配管111中设置有对向体系外的蒸汽排出量进行测定的蒸汽排出量测定机构203。此外，在气泡塔型反应器30上设置有对气泡塔型反应器30内的反应热量Q进行测定的反应热量测定部204。而且，制冷剂桶101内的水相的温度可以通过设置在制冷剂桶101的底部的水相温度测定部205来测定。此外，在本实施方式中，反应热量测定部204为对气泡塔型反应器30的底部30a、顶部30b及中央部30c的各内部的反应热量Q进行测定的构成。
另外，在温度控制系统200中设置有控制机构206，其用于以从补给配管110的补给水量不超过从蒸汽出口排管111向体系外排出的蒸汽量的方式对补给水量进行控制。就该控制机构206而言，其中输入通过对制冷剂桶101内的水相温度进行测定的水相温度测定部205、气泡塔型反应器30中的反应热温度测定部106、反应热量测定部204、对补给配管110内的补给水温度进行测定的补给温度测定部202所测得的各测定值，并且以补给水量不超过从蒸汽出口排管111排出的蒸汽量的方式进行计算来确定补给水量。
计算得到的补给水量的数据输出到设置于补给配管110中的流量调节机构207，对物位调节阀102的开度进行调节来控制补给水量。其中，流量调节机构207和物位调节阀102构成补给水量调节机构。
通过这些，补给水量WL3被控制为不超过蒸汽流量WV1。
接着，对利用控制机构206进行的补给水量的计算方法的一个例子进行说明。
如图8所示，将由蒸汽出口配管111排出的蒸汽量设为WV1，温度设为t1，将由流出配管113供给到气泡塔型反应器30中的水的流量设为WL4，温度设为t1，将从气泡塔型反应器30向返回配管112喷出的蒸汽量设为WV2，水的流量设为WL2，各温度设为t1，将从补给配管110向返回配管112供给的水的流量设为WL3，温度设为t3，将从合流后的返回配管112返回至制冷剂桶101的蒸汽量设为WV1，水的流量设为WL4，各温度设为t1。此外，水的流量设为单位kg/小时，蒸汽的流量设为单位kg/小时，温度设为℃。
另外，将在气泡塔型反应器30中的反应热量设为Q（kcal/小时），将水的蒸发潜热设为r（kcal/kg），将水的比热设为Cp（kcal/kg/℃）。
首先，根据物质收支平衡，补给配管110合流后的返回配管112中的蒸汽发生量WV1与补给水量WL3相等，因此下述式（4）式成立。
WV1=WL3    （4）
下面，对导出上述（4）式的步骤进行说明。
在图8中，首先，从制冷剂桶101供给的温度t1的水的流量WL4在气泡塔型反应器30中回收反应热，从而成为温度t1的蒸汽流量WV2+水流量WL2，因此得到表示在气泡塔型反应器30中相变化的出入的物质收支平衡的下述（5）式。
WL4=WV2+WL2    （5）
另外，通过从补给配管110供给补给水量WL3，返回配管112与补给配管110的合流部201的物质收支平衡（给水+相变化）为下述式（6）。
WV2+WL2+WL3=WV1+WL4    （6）
将（5）式代入（6）式而整理得到上述（4）式。
另外，补给水量WL3的温度为低温t3，其他为高温t1（＞t3）。因为在返回配管112和补给配管110的合流部201，蒸汽凝聚量=给水预热量/蒸发潜热，所以得到下述（7）式。
(WV2-WV1)×r=WL3×Cp×(t1-t3)    （7）
反应热量Q和气泡塔型反应器30中的蒸汽发生量WV2的关系如下。
WV2=Q/r    （8）
然后，将（4）、（8）式代入（7）式并进行整理。
WL3=Q/{Cp×(t1-t3)+r}    （9）
这样，能够从反应热量Q与给水温度t1、t3的关系求出补给水量WL3。
其中，反应热量Q能够从另外测定的反应率、制冷剂桶101与气泡塔型反应器30的温度差求得。
本实施方式的温度控制系统200具有上述构成，接下来对其控制方法进行说明。
例如，通过驱动给水用的泵104，从制冷剂桶101向气泡塔型反应器30供给温度t1的水的流量WL4。通过与在气泡塔型反应器30中产生的放热反应相伴的反应热，在下导热管32a内水流量WL4的一部分蒸发，成为温度t1的蒸汽流量WV2与水的流量WL2的双相，该双相流体（混相流体）由返回配管112供给输送。
另外，就制冷剂桶101内的蒸汽相和水相而言，上述的水的流量WL4通过泵104向着气泡塔型反应器30排出，由此水面下降，因此将其用物位测定部117测定，根据该测定结果，由设置在补给配管110中的物位调节阀102来调节、供给补给水量。
另一方面，在补给配管110中，补给由控制机构206确定的较低温t3的补给水量WL3，在与返回配管112的合流部201与返回配管112内的双相流体（WV2+WL2）合流。这样，在合流部201，温度t3的补给水量WL3在返回配管112内与高温t1的蒸汽WV2直接混合而被加热，成为饱和温度t1的蒸汽。而且，一部分蒸汽冷凝，由此返回配管112内的水的流量变得与从制冷剂桶101向流出配管113供给的水流量WL4相等。
然后，在合流部201以后的返回配管112中，成为温度t1的蒸汽流量WV1和水的流量WL4，被排出到制冷剂桶101内的水面的上方。
这里，对于根据控制机构206进行的补给水量WL3的控制方法进行说明。
在控制机构206中，输入由对制冷剂桶101内的水相温度进行测定的水相温度测定部205测得的温度t1、由对气泡塔型反应器30的温度进行测定的反应热温度测定部106测得的温度t1、由反应热量测定部204测得的反应热量Q、由补给配管110的补给温度测定部202测得的补给水的温度t3。然后，在控制机构206中，由上述（9）式计算出补给水量WL3。
将该补给水量WL3的计算值输出到流量调节机构207，从而使物位调节阀102动作，在补给配管110中供给补给水流量WL3，在合流部201合流到返回配管112中，向制冷剂桶101排出。
然后，在制冷剂桶101内，蒸汽相和水相的水面被调节为设定水位，蒸汽相压力和水相的温度一直保持基于气液平衡状态的相关关系。
另外，通过蒸汽出口配管111蒸汽流量WV1从制冷剂桶101内被排出到体系外，并且补给水量WL3在与返回配管112的合流部201，与蒸汽和水的双相流体合流，供给到制冷剂桶101内。而且，通过控制机构206，将蒸汽流量WV1和补给水量WL3控制为相等，或者控制为补给水量WL3在蒸汽流量WV1以下，因此制冷剂桶101内的水面被调节为固定。
如上所述，根据本实施方式的温度控制系统200，能够使与通过蒸汽出口配管111排出到体系外的蒸汽流量WV1相等的较低温t3的补给水量WL3从补给配管110合流到返回配管112中，与返回配管112内的处于饱和温度t1的蒸汽流量WV2直接混合，因此能够将补给水量瞬间加热而使其蒸发。因此，能够将制冷剂桶101内的气液温度一直保持为饱和温度。
此外，通过控制机构206，能够以补给水量WL3与排出到体系外的蒸汽流量WV1相等的方式进行计算，能够准确地限制补给水量使得补给水量WL3不超过蒸汽流量WV1，从而能够防止在合流部201由全冷凝造成的锤击。
而且，能够避免结构的复杂化和设备的大型化，从而将制冷剂桶101内的温度均匀地控制。
（第2实施方式的变形例）
接着，根据图9到图11作为变形例，对于在上述温度控制系统200中用于防止补给配管110在合流部201合流到返回配管112中时的锤击的构成进行说明。
（第1变形例）
图9是表示第1变形例的合流部201的构成的图。在图9中，补给配管110相对于返回配管112的双相流体的流动方向呈锐角α地连结合流。由此，对于流过返回配管112的蒸汽和水的双相流体，补给水顺畅地合流并蒸发，因此不发生锤击。
（第2变形例）
接着，在图10所示的第2变形例的合流部中，补给配管110相对于返回配管112的双相流体的流动方向呈锐角地连结合流，并且在合流部201的上游侧的补给配管110中，设置有形成例如略U字形状的凹部110a而使水残留填充在凹部110a内的水密封部210作为密封部。
根据该构成，在补给水量WL3少时，返回配管112内的蒸汽即使要逆流到补给配管110内，也会因水密封部210而停止。因此，能够防止返回配管112内的蒸汽逆流到补给配管110内而发生由冷凝造成的锤击。
此外，作为防止蒸汽逆流的密封部，也可以代替水密封部210而设置止逆阀。
（第3变形例）
图11是表示第3变形例的合流部201的构成的图。在图11中，补给配管110相对于返回配管112的双相流体的流动方向呈锐角地连结，而且在补给配管110的末端部形成有在返回配管112内分散补给水而进行喷雾的喷嘴220。由此，与返回配管112的蒸汽和水合流的补给水由喷嘴220大范围地喷雾，因此能够抑制急剧的蒸汽冷凝并防止锤击。
此外，在实施方式的温度控制系统200中，也可以构成为组合上述第1到第3变形例的构成中的任意两个或三个。
（第2实施方式的验证试验）
接着，对于本发明的实施方式的温度控制系统200的验证试验进行说明。
首先，在图8中，将制冷剂桶101内的温度、通过流出配管113而供给的水量WL4、在气泡塔型反应器30生成的水量WL2的各水温t1以及蒸汽流量WV1、WV2的温度t1均设为195℃的饱和温度。并且，将补给水量WL3的水温t3设为110℃。
此外设为：反应热量Q=8000000kcal/小时（测定值（由计算得到）），
水的蒸发潜热r=470kcal/kg（物性值（常数）），
水的比热Cp=1kcal/kg/℃（物性值（常数）），
蒸汽桶压力=1.3MPaG，
泵104的循环量WL4=68000kg/小时。
在上述条件下，在温度控制系统200的控制机构206中，为了实现制冷剂桶101内的温度的均匀化和液面水位的固定化来确定与向体系外的蒸汽的流量WV1为相同量的补给水量WL3，根据上述（9）式进行。即，在（9）式中代入上述的各数值，得到WL3=Q/{Cp×(t1-t3)+r}=14400kg/小时。
另外，根据（4）式，蒸汽的流量WV1与补给水量WL3相等，所以得到WV1=WL3=14400kg/小时。另外，由（8）式求气泡塔型反应器30内的蒸汽发生量WV2，为WV2=Q/r=17000kg/小时。另外，从（5）式求气泡塔型反应器30的出口的水的流量WL2，为WL2=WL4-WV2=51000kg/小时。
接着，图12是在表示温度控制系统200中返回配管112和补给配管110的合流部201的前后位置处的蒸汽比例的变化的验证试验的曲线图。
在图12中，将气泡塔型反应器30内生成的蒸汽WV2相对于从蒸汽罐2向气泡塔型反应器30供给的水的循环量WL4的比例（WV2/WL4）作为横坐标，将合流部201的前后的返回配管112内的双相流体中的蒸汽量的比例作为气相部的比例而作为纵坐标。
而且，测定使气泡塔型反应器30内生成的蒸汽WV2相对于水的循环量WL4的比例（WV2/WL4）变化时返回配管112中的合流部201前后的双相液体中的蒸汽量（气相部）的比例。
在图12中，虚线M表示气泡塔型反应器30的出口（返回配管112）处的气相（蒸汽）的比例（WV2/(WL2+WV2)），实线N表示补给配管110合流后的返回配管112中的气相（蒸汽）的比例（WV1/(WV1+WL4)）的变化。
在图12所示的曲线图中，在开始时刻，气泡塔型反应器30中的蒸发比例为0（WV2/WL4=0），但随着气泡塔型反应器30的温度上升，蒸汽WV2的发生量增加。蒸发量WV2相对于气泡塔型反应器30中的循环流量WL4的比例（WV2/WL4）通常以30%运行。将其作为正常工况点。在该状态下，从气泡塔型反应器30的出口处生成的蒸汽量WV2的比例（WV2/WL4）向补给水WL3合流后的返回配管112中的蒸汽量WV1的比例（WV1/(WV1+WL4)）的变化只有约1%左右的降低。
另外，蒸发量WV2相对于气泡塔型反应器30中的循环流量WL4的比例（WV2/WL4）在超过0且35%以下的全部范围中，即使从虚线M所示的蒸汽量的比例（WV2/(WL2+WV2)）变化为合流后的返回配管112中实线N所示的蒸汽量的比例（WV1/(WV1+WL4)），该变化也为1%～3%左右的范围内，是极低的，因此不发生锤击。
这里，在返回配管112与补给配管110的合流部201中，如果发生返回配管112内的蒸汽WV2的全冷凝，则有可能会发生锤击，但在本验证试验中，如上所述，补给水量WL3合流后的返回配管112内的蒸汽WV1的比例的变化约为1%～3%的范围，取得了蒸汽流量WV1与补给水量WL3的平衡，因此不发生锤击。
此外，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围可以加入各种变更。
例如，在上述实施方式中，作为供给到液体燃料合成系统1中的烃原料，使用了天然气，但不限于上述例子，也可以使用例如沥青、残油等其他的烃原料。
另外，在上述实施方式中，作为气泡塔型反应器30中的合成反应，例示了根据FT合成反应进行的液体烃的合成，但本发明不限于上述例子。作为气泡塔型反应器30中的合成反应，能够用于例如羰基合成（氢甲酰化反应）“R-CH=CH2+CO+H2→R-CH2CH2CHO”、甲醇合成“CO+2H2→CH3OH”、二甲醚（DME）合成“3CO+3H2→CH3OCH3+CO2”等。
此外，在上述实施方式中，如图1所示，反应后流体（反应产物）从气泡塔型反应器30的顶部30b导出，但从气泡塔型反应器30导出反应后流体的位置可以适当变更。例如反应后流体可以从气泡塔型反应器30的中央部30c（侧面）或底部30a导出，也可以从气泡塔型反应器30的顶部30b、中央部30c及底部30a中的多处导出。另外，导出反应后流体的位置例如可以根据气泡塔型反应器30内的放热反应的种类等而变更。
另外，在上述实施方式中，作为水采用了水，但也可以不为水。
此外，在上述实施方式中，设为在下导热管32a中部分蒸发的蒸汽及水的混相流体通过返回配管112而返回制冷剂桶101，但该混相流体也可以不返回制冷剂桶101。
另外，在上述实施方式中，设为第1调温部121及第2调温部122的任何一个都具备制冷剂桶101及压力控制部118，但不限于此，只要是调节作为液体制冷剂的水的温度的构成，就能够适当变更构成。
此外，在上述实施方式中，上导热管32b设为设置有两个，但不限于此。
另外，在上述实施方式中，将气泡塔型反应器30的底部30a内的实际温度设定得低于在气泡塔型反应器30中位于底部30a的上侧的中央部30c内及顶部30b内的实际温度，但不限于此，也可以使底部30a内的实际温度与中央部30c内及顶部30b内的实际温度相等。
此外，在不脱离本发明的主旨的范围，能够适当将上述实施方式中的构成要素换为公知的构成要素，还可以适当组合上述变形例。
产业上的可利用性
本发明涉及回收FT合成反应器内的反应热、对上述反应容器内的温度进行控制的温度控制系统。根据本发明，能够高精度地对反应容器内的温度进行控制。
符号说明
1   液体燃料合成系统（烃合成反应系统）
3   合成气生成单元
5   FT合成单元（烃合成反应装置）
7   产品精制单元
30  气泡塔型反应器（反应容器）
30a 底部
32a 下导热管（下除热部）
32b 上导热管（上除热部）
100 温度控制系统
101 制冷剂桶
106 反应热温度测定部
110 补给配管
111 蒸汽出口配管
112 返回配管
114 补给水内管（制冷剂补给部）
115 孔（贯通孔）
118 压力控制部
121 第1调温部
122 第2调温部
201 合流部
206 控制机构
210 密封部
220 喷嘴

Claims (15)

1.一种温度控制系统，其是回收在内部发生放热反应的反应容器内的反应热、对所述反应容器内的温度进行控制的温度控制系统，其具备：
下除热部，其配设于所述反应容器的底部，并且从内部流过液体制冷剂；和
上除热部，其配设于所述反应容器中所述下除热部的上方，并且从内部流过液体制冷剂，
其中，在所述下除热部中，供给温度被第1调温部调节过的液体制冷剂，在所述上除热部中，供给温度被与所述第1调温部不同的第2调温部调节过的液体制冷剂。
2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其具备测定所述底部内的温度的反应热温度测定部，其中，基于所述反应热温度测定部的测定结果，对所述第1调温部进行控制。
3.根据权利要求2所述的温度控制系统，其中，所述第1调温部具备以气液平衡状态收容有液体制冷剂的制冷剂桶和对所述制冷剂桶内压力进行控制的压力控制部，所述压力控制部根据由所述反应热温度测定部测得的所述底部内的实际温度相对于所述底部内的温度设定值所具有的偏差，对所述制冷剂桶内的压力进行控制，由此对所述制冷剂桶内的液体制冷剂的温度进行控制。
4.根据权利要求3所述的温度控制系统，其中，在所述制冷剂桶中，设置向其内部补给液体制冷剂的制冷剂补给部，所述制冷剂补给部配设在所述制冷剂桶的气相部内。
5.根据权利要求4所述的温度控制系统，其中，在所述制冷剂补给部上，形成有将液体制冷剂散布在所述气相部中的散布部。
6.根据权利要求5所述的温度控制系统，其中，所述制冷剂补给部形成为管状，所述散布部由形成在所述制冷剂补给部上的贯通孔构成。
7.根据权利要求3所述的温度控制系统，其具备：
返回配管，其使在所述下除热部产生的蒸汽与液体制冷剂的混相流体返回所述制冷剂桶；
蒸汽出口配管，其将所述制冷剂桶内的蒸汽排出到体系外；和
补给配管，其以与排出到所述体系外的蒸汽的量相称的补给水量向所述返回配管供给包含液体制冷剂的补给水。
8.根据权利要求7所述的温度控制系统，其还具备：
控制机构，其根据所述制冷剂桶内的较高的温度和补给水的较低的温度的差与所述反应器内的反应热量之积来确定所述补给水量；和
补给水调节机构，其根据由所述控制机构确定的所述补给水量来设定从所述补给配管供给到所述返回配管的补给水量。
9.根据权利要求8所述的温度控制系统，其中，根据下式计算出由所述控制机构确定的补给水量，
WL3=Q/{Cp×(t1-t3)+r}
式中，WL3：补给水量，
Q：所述底部内的反应热量，
Cp：液体制冷剂的比热，
t1：所述制冷剂桶或所述底部内的温度，
t3：补给水的温度，
r：液体制冷剂的蒸发潜热。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的温度控制系统，其中，在所述返回配管与所述补给配管的合流部，所述补给配管沿着所述返回配管内的混相流体的行进方向与所述返回配管以锐角的角度连接。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的温度控制系统，其中，在所述补给配管中，设置防止蒸汽逆流的密封部。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的温度控制系统，其中，在所述返回配管与所述补给配管的合流部，在所述补给配管中设置向所述返回配管内喷雾补给水的喷嘴。
13.一种烃合成反应装置，其是通过使以氢气及一氧化碳气体为主成分的合成气与使催化剂粒子悬浮在介质液中而成的浆料接触来合成烃化合物的烃合成反应装置，其具备收容所述浆料并且供给所述合成气的反应容器和权利要求1～12中任一项所述的温度控制系统。
14.一种烃合成反应系统，其具备：
权利要求13所述的烃合成反应装置；
合成气生成单元，其对烃原料进行转化，从而生成所述合成气，并且将所述合成气供给到所述反应容器；和
产品精制单元，其从所述烃化合物来制造液体燃料。
15.一种温度控制方法，其是使用下述温度控制系统来回收在内部发生放热反应的反应容器内的反应热、对所述反应容器内的温度进行控制的温度控制方法，所述温度控制系统具备：下除热部，其配设于所述反应容器的底部，并且从内部流过液体制冷剂；和上除热部，其配设于所述反应容器中所述下除热部的上方，并且从内部流过液体制冷剂，
在所述温度控制方法中，将供给到所述下除热部的液体制冷剂的温度设定得低于供给到所述上除热部的液体制冷剂的温度，从而回收所述反应容器内的反应热。
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