EA017888B1

EA017888B1 - Реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны и содержащая его реакционная система синтеза углеводородов

Info

Publication number: EA017888B1
Application number: EA201070311A
Authority: EA
Inventors: Ясухиро Ониси; Юдзуру Като; Эиити Ямада
Original assignee: Ниппон Стил Инджиниринг Ко., Лтд.; Джэпэн Ойл, Гэз Энд Металз Нэшнл Корпорейшн; Инпекс Корпорейшн; Ниппон Ойл Корпорейшн; Джапан Петролеум Эксплорейшн Ко., Лтд.; Космо Ойл Ко., Лтд.
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-03-29
Also published as: JP5220755B2; AU2008304826A1; WO2009041604A1; CN101918514A; ZA201002078B; EP2199368A1; CA2700098A1; EP2199368B8; JPWO2009041604A1; EA201070311A1; US20100247392A1; AU2008304826B8; CA2700098C; AU2008304826B2; BRPI0817733A2; MY152110A; EP2199368A4; EP2199368B1

Abstract

Предлагается реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны, который синтезирует углеводородное соединение путем химической реакции синтез-газа, содержащего водород и моноксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей суспензированные в ней частицы твердого катализатора. Реактор синтеза углеводородов включает в себя основное тело реактора, которое вмещает суспензию, секцию подачи синтез-газа, которая подает синтез-газ в суспензию, и вводную часть, которая вводит охлаждающую текучую среду, имеющую более низкую температуру, чем температура суспензии, в основное тело реактора.

Description

Настоящее изобретение касается реактора синтеза углеводородов типа барботажной колонны для синтеза углеводородного соединения путем введения синтез-газа, который, главным образом, состоит из водорода и моноксида углерода, в суспензию, содержащую частицы твердого катализатора, суспензированные в жидком углеводороде, и касается реакционной системы синтеза углеводородов, содержащей реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны.

Заявляется приоритет японской патентной заявки № 2007-252521, зарегистрированной 27 сентября 2007 г., содержание которой включено сюда посредством ссылки во всей полноте.

Уровень техники данного изобретения

В качестве реакционных систем реакции синтеза Фишера-Тропша (далее называемой реакцией синтеза ФТ), которая дает углеводородное соединение и воду путем каталитической реакции из синтез-газа, который, главным образом, образован из водорода и моноксида углерода, доступна реакционная система синтеза ФТ типа барботажной колонны с фазой суспензии, которая осуществляет реакцию синтеза ФТ путем ввода синтез-газа в суспензию, в которой частицы твердого катализатора суспензированы в жидком углеводороде (например, см. патентные документы 1 и 2, указанные ниже). Далее углеводородное соединение, синтезированное по реакции синтеза ФТ, главным образом, применяется в качестве исходного материала для жидких топливных продуктов, таких как нафта (грубый бензин), керосин и газойль.

Обычно реактор синтеза ФТ, доступный для реакционной системы синтеза ФТ типа барботажной колонны со слоем суспензии, включает в себя основное тело реактора, которое вмещает суспензию, и секцию подачи газа, которая вводит синтез-газ в днище основного тела реактора. Дополнительно охлаждающая труба (теплообменник), которая охлаждает суспензию, нагретую теплотой реакции синтеза ФТ, обеспечивается внутри основного тела реактора. То есть путем подачи охладителя, такого как вода, в охлаждающую трубу суспензия, нагретая теплотой реакции, охлаждается посредством теплообмена между суспензией и водой.

Патентный документ 1: патентная заявка США, первая публикация № 2006/0272986.

Подробное описание изобретения Проблемы, решаемые с помощью изобретения

Между тем, в случае, когда некоторые функции реакционной системы синтеза углеводородов остановлены или снижены вследствие внешних факторов, таких как нарушение электрического питания, скорость потока подачи синтез-газа в суспензию становится неустойчивой. Следовательно, массовый баланс и тепловой баланс синтеза внутри основного тела реактора, основанные на реакции синтеза ФТ, могут быть нарушены, и температура внутри основного тела реактора может резко возрасти.

Однако вышеуказанная обычная охлаждающая труба может быть неспособна подавить неожиданный резкий рост температуры. В этот момент любое повреждение катализатора, вызванное теплом, становится большим. В результате, существует проблема того, что это повреждение приводит к ускорению измельчения катализатора или снижению срока службы катализатора. В этом случае необходимо заменять катализатор больше чем определенное число раз. Если частота замены катализатора увеличивается, стоимость операции или обслуживания реакционной системы синтеза становится высокой.

Настоящее изобретение сделано ввиду этих проблем и нацелено на смягчение или подавление любого повреждения катализатора в момент остановки или нарушения некоторых функций реакционной системы синтеза углеводородов в реакторе синтеза углеводородов типа барботажной колонны, который выполняет реакцию синтеза ФТ, и реакционную систему синтеза углеводородов, содержащую его.

Средство решения данной проблемы

Реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны данного изобретения представляет собой реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны, который синтезирует углеводородное соединение с помощью химической реакции синтез-газа, включающего в себя водород и моноксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей частицы твердого катализатора, суспензированные в жидкости. Реактор синтеза углеводородов включает в себя основное тело реактора, которое вмещает суспензию, секцию подачи синтез-газа, которая подает синтез-газ в суспензию, вводную часть, которая вводит охлаждающую текучую среду, имеющую меньшую температуру, чем температура суспензии, в основное тело реактора.

Кроме того, реакционная система синтеза углеводородов данного изобретения включает в себя реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны и средство подачи охлаждающей текучей среды, которое подает охлаждающую текучую среду в основное тело реактора через данную вводную часть.

Согласно реактору синтеза углеводородов типа барботажной колонны и содержащей его реакционной системе синтеза углеводородов настоящего изобретения, когда подача синтез-газа в суспензию и течение суспензии внутри основного тела реактора останавливаются или ухудшаются и, таким образом, становятся неустойчивыми вследствие внешних факторов, таких как нарушение электрического питания, вышеописанная суспензия может непосредственно охлаждаться охлаждающей текучей средой путем непосредственной подачи охлаждающей текучей среды в основное тело реактора с помощью средства подачи охлаждающей текучей среды.

Кроме того, в реакторе синтеза углеводородов типа барботажной колонны основное тело реактора образовано в цилиндрической форме, и вводная часть может включать в себя вводное отверстие, которое открывается на внутреннюю периферийную поверхность основного тела реактора, и вводную проточную канальную часть, которая направляет охлаждающую текучую среду во вводное отверстие, так что охлаждающая текучая среда течет, по меньшей мере, вдоль периферийного направления внутренней периферийной поверхности от вводного отверстия.

В этом случае, так как охлаждающая текучая среда течет в периферийном направлении вдоль внутренней периферийной поверхности с низкой потерей давления внутри основного тела реактора, охлаждающая текучая среда может эффективно диффундировать в суспензию. Соответственно, охлаждающий эффект суспензии от охлаждающей текучей среды может быть дополнительно улучшен. То есть в этом случае становится возможным охлаждать суспензию быстрее, чем скорость охлаждения только естественной конвекции, на основании разницы температур между суспензией и охлаждающей текучей средой.

Кроме того, в реакторе синтеза углеводородов типа барботажной колонны множество вводных отверстий может быть обеспечено с произвольными интервалами в периферийном направлении внутренней периферийной поверхности, и вводная проточная канальная часть может быть обеспечена так, чтобы не отклонять импульс потока охлаждающей текучей среды, подаваемой в основное тело реактора из определенного вводного отверстия.

Дополнительно в реакторе синтеза углеводородов типа барботажной колонны множество вводных частей может быть обеспечено с произвольными интервалами в аксиальном направлении основного тела реактора.

В этих случаях становится возможным заставить охлаждающую текучую среду равномерно течь и в периферийном, и в аксиальном направлении внутренней периферийной поверхности основного тела реактора. То есть так как охлаждающая текучая среда может легко диффундировать по всей суспензии внутри основного тела реактора, суспензия может охлаждаться быстрее, и любое отклонение распределения температуры в суспензии может предотвращаться.

Кроме того, в реакторе синтеза углеводородов типа барботажной колонны среди множества вводных частей направление потока охлаждающей текучей среды, вводимой в основное тело реактора из одной вводной части, отличается от направления потока охлаждающей текучей среды, вводимой в основное тело реактора из другой вводной части, которая соседствует с этой одной вводной частью.

В этом случае суспензия внутри основного тела реактора может эффективно перемешиваться потоком охлаждающей текучей среды, описанной выше, и становится возможным дополнительно усилить охлаждающий эффект для суспензии.

Кроме того, в реакционной системе синтеза углеводородов средство подачи охлаждающей текучей среды может включать в себя резервуар высокого давления, способный поддерживать охлаждающую текучую среду при более высоком давлении, чем суспензия, находящаяся в основном теле реактора, и открывающий/закрывающий клапан, который обеспечен в проточном канале, который ведет внутрь основного тела реактора через вводную часть из резервуара высокого давления, позволяя открывать и закрывать данный проточный канал.

В этой конфигурации открывающий/закрывающий клапан может быть предварительно закрыт, и охлаждающая текучая среда может удерживаться внутри резервуара высокого давления с более высоким давлением, чем давление внутри основного тела реактора. Также в случае, когда некоторые функции реакционной системы синтеза углеводородов остановлены или снижены вследствие внешних факторов, таких как нарушение электрического питания, охлаждающая текучая среда внутри резервуара высокого давления может принудительно течь в основное тело реактора под действием разницы давлений между давлением внутри резервуара высокого давления и давлением внутри основного тела реактора только путем оставления открывающего/закрывающего клапана в открытом состоянии. То есть так как внешний источник энергии, который приводит в действие охлаждающую текучую среду, становится необязательным, также становится возможным легко подавать охлаждающую текучую среду при аварии, такой как нарушение электрического питания.

Кроме того, в реакционной системе синтеза углеводородов средство подачи охлаждающей текучей среды может включать в себя регулятор температуры, который регулирует температуру охлаждающей текучей среды к температуре более высокой, чем температура осаждения парафиновой фракции, содержащейся в данном углеводородом соединении, и температуре, меньшей, чем температура суспензии, находящейся в основном теле реактора.

В этом случае, так как охлаждающая текучая среда, подаваемая в основное тело реактора, может быть установлена на заданную температуру, становится возможным легко регулировать температуру охлаждения суспензии внутри основного тела реактора. В частности, путем установления температуры охлаждающей текучей среды более высокой, чем температура осаждения парафиновой фракции, парафиновая фракция может легко предохраняться от осаждения, когда суспензия охлаждается.

Кроме того, в реакционной системе синтеза углеводородов охлаждающая текучая среда может представлять собой углеводородное соединение, извлеченное из основного тела реактора.

В этом случае охлаждающая текучая среда может надежно предохраняться от отрицательного воздействия химической реакции внутри основного тела реактора. Кроме того, так как нет необходимости готовить охлаждающую текучую среду отдельно, эксплуатационные расходы системы синтеза углеводородов могут быть снижены.

Преимущественные эффекты данного изобретения

Согласно данному изобретению в случае, когда некоторые функции реакционной системы синтеза углеводородов остановлены или снижены вследствие внешних факторов и, таким образом, скорость потока подачи синтез-газа в суспензию становится неустойчивой, суспензия внутри основного тела реактора может непосредственно охлаждаться охлаждающей текучей средой. Следовательно, любое повреждение катализатора, содержащегося в суспензии, может быть смягчено или подавлено. Соответственно, нет необходимости увеличивать частоту замены катализатора больше, чем требовалось ранее, и становится возможным подавлять увеличение затрат на обслуживание реактора синтеза углеводородов типа барботажной колонны.

Краткое описание фигур

Фиг. 1 представляет собой схематичное изображение, показывающее общую конфигурацию системы синтеза жидкого топлива согласно одному варианту осуществления данного изобретения;

фиг. 2 - продольный вид в разрезе, показывающий реактор, входящий в систему синтеза жидкого топлива на фиг. 1;

фиг. 3 - вид в разрезе, сделанном вдоль линии А-А на фиг. 2;

фиг. 4 - вид в разрезе, сделанном вдоль линии В-В на фиг. 2.

Описание численных обозначений

- система синтеза жидкого топлива (реакционная система синтеза углеводородов),

- реактор типа барботажной колонны (реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны),

- основное тело реактора,

80а - внутренняя периферийная поверхность,

82- суспензия,

- распределитель (секция подачи синтез-газа),

88, 89 - вводная часть,

88а, 89а - вводное отверстие,

88Ь, 89Ь - вводная проточная канальная часть,

- средство подачи охлаждающей текучей среды,

- регулятор температуры,

- бак хранения,

- второй открывающий/закрывающий клапан,

- перекачивающий насос,

- резервуар высокого давления,

- первый открывающий/закрывающий клапан,

822 - жидкий углеводород (углеводородное соединение),

О - ось.

Лучший способ осуществления данного изобретения

Ниже будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 1-4.

Как показано на фиг. 1, система синтеза жидкого топлива (реакционная система синтеза углеводородов) 1 согласно настоящему варианту осуществления представляет собой заводскую установку, которая осуществляет СТЬ процесс, который превращает исходный углеводородный материал, такой как природный газ, в жидкое топливо. Эта система синтеза жидкого топлива 1 включает в себя секцию 3 получения синтез-газа, секцию 5 синтеза ФТ и секцию 7 переработки. Секция 3 получения синтез-газа превращает природный газ, который представляет собой исходный углеводородный материал, с получением синтез-газа, содержащего газообразный моноксид углерода и газообразный водород. Секция 5 синтеза ФТ производит жидкие углеводороды из полученного синтез-газа по реакции синтеза Фишера-Тропша (далее называемой реакция синтеза ФТ). Секция 7 переработки гидрирует и гидрокрекирует жидкие углеводороды, полученные по реакции синтеза ФТ, с получением жидких топливных продуктов (нафта, керосин, газойль, парафин и т.д.). Ниже будут описаны составляющие части каждой из этих секций.

Секция 3 получения синтез-газа, главным образом, включает в себя, например, реактор 10 обессеривания, реформер 12, бойлер 14 с нагревом отходящим теплом, газожидкостные сепараторы 16 и 18, секцию 20 удаления СО₂ и аппарат 26 отделения водорода. Реактор 10 обессеривания образован из гидрирующего десульфуратора и др. и удаляет серный компонент из природного газа в качестве исходного материала. Реформер 12 превращает природный газ, подаваемый из реактора 10 обессеривания, с получением синтез-газа, содержащего газообразный моноксид углерода (СО) и газообразный водород (Н2) в качестве основных компонентов. Бойлер 14 с нагревом отходящим теплом извлекает отходящее тепло синтез-газа, произведенного реформером 12, с получением пара высокого давления. Газожидкостный сепаратор 16 разделяет воду, нагретую с помощью теплообмена с синтез-газом в бойлере 14 с нагревом отходящим теплом, на пар (высокотемпературный пар) и жидкость. Газожидкостный сепаратор 18 уда ляет конденсатные компоненты из синтез-газа, охлажденного в бойлере 14 с нагревом отходящим теплом, и подает газовый компонент в секцию 20 удаления СО₂. Секция 20 удаления СО₂ содержит поглотительную колонну 22, которая удаляет диоксид углерода путем использования поглотителя из синтез-газа, подаваемого из газожидкостного сепаратора 18, и колонну 24 регенерации, которая выводит и регенерирует газообразный диоксид углерода из поглотителя, содержащего газообразный диоксид углерода. Аппарат 26 отделения водорода отделяет часть газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе, газообразный диоксид углерода которого был отделен секцией 20 удаления СО₂. Здесь следует отметить, что вышеуказанная секция 20 удаления СО₂ не должна обеспечиваться в зависимости от обстоятельств.

Среди них реформер 12 превращает природный газ, используя диоксид углерода и пар, с получением высокотемпературного синтез-газа, содержащего газообразный моноксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, с помощью способа парового и углекислотного реформинга, выраженного с помощью следующих формул химических реакций (1) и (2). Дополнительно способ реформинга в этом реформере 12 не ограничивается примером вышеуказанного способа парового и углекислотного реформинга. Например, способ парового реформинга, способ парциального окисления (ПОК) с использованием кислорода, способ автотермического реформинга (АТР), который представляет собой объединение способа парциального окисления и способа парового реформинга, способ углекислотного реформинга и подобные также могут быть использованы.

СН₄ + Н_гО СО + ЗН₂ (1)

СН₄ + СО₂ СО + 2Н₂ (2)

Дополнительно обеспечивается аппарат 26 отделения водорода на линии, ответвляющейся от основной трубы, которая соединяет секцию 20 удаления СО₂ или газожидкостный сепаратор 18 с реактором 30 типа барботажной колонны. Этот аппарат 26 отделения водорода может быть образован, например, из водородного АКД устройства (адсорбция с колебанием давления), которое выполняет адсорбцию и десорбцию водорода, используя разницу давлений. Это водородное АКД устройство имеет адсорбенты (цеолитный адсорбент, активированный уголь, оксид алюминия, силикагель и т.д.) внутри множества адсорбционных колонн (не показаны), которые расположены параллельно. С помощью последовательно повторяющихся процессов, включая увеличение давления, адсорбцию, десорбцию (снижение давления) и отдувку водорода, в каждой из адсорбционных колонн высокочистый (например, приблизительно 99,999%) газообразный водород, отделенный от синтез-газа, может непрерывно подаваться в реактор.

Кроме того, способ отделения газообразного водорода в аппарате 26 отделения водорода не ограничивается примером способа адсорбции с колебанием давления, как в вышеприведенном водородном АКД устройстве. Например, это может быть способ адсорбционного сохранения водорода в сплаве, способ мембранного разделения или их комбинация.

Теперь будет описана секция 5 синтеза ФТ. Секция 5 синтеза ФТ, главным образом, включает в себя, например, реактор типа барботажной колонны (реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны) 30, газожидкостный сепаратор 34, сепаратор 36, газожидкостный сепаратор 38, первую ректификационную колонну 40 и средство подачи охлаждающей текучей среды 90. Реактор 30 типа барботажной колонны, который является примером реактора, который превращает синтез-газ в жидкие углеводороды, функционирует как реактор синтеза ФТ, который синтезирует жидкие углеводороды из синтез-газа с помощью реакции синтеза ФТ. Реактор 30 типа барботажной колонны, как показано на фиг. 2, главным образом, включает в себя основное тело 80 реактора, распределитель 84 и охлаждающую трубу 86.

Основное тело 80 реактора представляет собой, по существу, цилиндрический резервуар, сделанный из металла, диаметр которого составляет приблизительно от 1 до 20 м, предпочтительно приблизительно от 2 до 20 м. Высота основного тела 80 реактора составляет приблизительно от 10 до 50 м, предпочтительно приблизительно от 15 до 45 м. Суспензия 82, содержащая частицы 824 твердого катализатора, суспензированные в жидких углеводородах (продукт реакции синтеза ФТ) 822, находится внутри основного тела 80 реактора. Основное тело 80 реактора образовано с портом 802 выхода суспензии, через который части суспензии 82 позволяется вытекать в сепаратор 36 из верхней части основного тела реактора, и с портом 804 входа суспензии, через который суспензии 82, содержащей некоторое количество частиц 824 твердого катализатора, позволяется втекать в нижнюю часть основного тела 80 реактора из сепаратора 36, и выходом 806 непрореагировавшего газа, который подает непрореагировавший синтезгаз и др. в газожидкостный сепаратор 38 из вершины основного тела 80 реактора.

Распределитель 84, который является примером секции подачи синтез-газа согласно настоящему варианту осуществления, расположен у нижней части внутри основного тела 80 реактора, чтобы подавать синтез-газ, содержащий водород и моноксид углерода в качестве основных компонентов, в суспензию 82. Распределитель 84 образован из трубы 842 подачи синтез-газа, сопельной головки 844, прикрепленной к дальнему концу трубы 842 подачи синтез-газа, и множества сопел 846 подачи синтез-газа, обеспеченных на боковой части сопельной головки 844.

Синтез-газ, подаваемый через трубу 842 подачи синтез-газа снаружи, проходит через сопельную головку 844 и впрыскивается в суспензию 82 внутри основного тела 80 реактора из порта подачи синтезгаза (не показан), обеспеченного у нижней части каждого сопла 846 подачи синтез-газа (у дна основного тела 80 реактора). Кроме того, в настоящем варианте осуществления, хотя синтез-газ впрыскивается в направлении нижней части (направление, показанное тонкими стрелками на чертеже) основного тела 80 реактора, синтез-газ может впрыскиваться в направлении верхней части основного тела 80 реактора.

Таким образом, синтез-газ, введенный в суспензию 82 из распределителя 84, превращается в пузырьки 828 и течет через суспензию 82 от дна к вершине в направлении высоты (перпендикулярное направление) основного тела 80 реактора. В данном процессе синтез-газ растворяется в жидких углеводородах 822 и вступает в контакт с частицами 824 катализатора, посредством чего осуществляется реакция синтеза жидких углеводородов (реакция синтеза ФТ). Более конкретно, как показано в следующей формуле (3) химической реакции, газообразный водород и газообразный моноксид углерода вызывают реакцию синтеза.

2пН₂ + пСО (-СН₂-)п + пН₂0 (3) где η является положительным числом.

Кроме того, синтез-газ вводится в суспензию 82 из распределителя 84, расположенного у нижней части внутри основного тела 80 реактора. Синтез-газ, введенный в суспензию, превращается в пузырьки 828 и поднимается через основное тело 80 реактора. Посредством этого внутри основного тела 80 реактора генерируется восходящее течение (воздушный лифт) суспензии 82 в центральной части внутри основного тела 80 реактора и в ее окрестности (то есть вблизи центральной оси основного тела 80 реактора), и нисходящее течение суспензии 82 генерируется вблизи внутренней стенки основного тела 80 реактора (то есть вблизи внутренней периферической части). Посредством этого, как показано толстыми стрелками на фиг. 2, циркулирующее течение суспензии 82 генерируется внутри основного тела 80 реактора.

Охлаждающая труба 86 обеспечена вдоль направления высоты основного тела 80 реактора внутри основного тела 80 реактора, чтобы охлаждать суспензию 82, температура которой растет вследствие теплоты, выделяемой реакцией синтеза ФТ. Охлаждающая труба 86 может быть сформирована так, чтобы обращаться множество раз (например, обращаться два раза на фиг. 2) вертикально в перпендикулярном направлении, например, путем изгиба единственной трубы, как показано на фиг. 2. Однако форма и количество охлаждающих труб не ограничиваются вышеприведенной формой и количеством и могут быть такими, что охлаждающие трубы равномерно расположены внутри основного тела 80 реактора и вызывают равномерное охлаждение суспензии 82. Например, множество охлаждающих труб, имеющих двухтрубную структуру, называемую байонетной, может быть расположено внутри основного тела 80 реактора.

Охлаждающая вода (например, температура которой отличается на приблизительно от -50 до 0°С от внутренней температуры основного тела 80 реактора), введенная из входа 862 охлаждающей трубы, принуждается циркулировать сквозь охлаждающую трубу 86. Так как охлаждающая вода обменивается теплом с суспензией 82 через стенку охлаждающей трубы 86 в процессе, во время которого охлаждающая вода циркулирует через охлаждающую трубу 86, суспензия 82 внутри основного тела 80 реактора охлаждается. Часть охлаждающей воды, как показано на фиг. 1, может выпускаться в газожидкостный сепаратор 34 из выхода 864 охлаждающей трубы в виде пара и отводиться в виде пара умеренного давления. Кроме того, среда для охлаждения суспензии 82 не ограничивается охлаждающей водой, как описано выше. Например, линейный и разветвленный парафин, нафтеновый углеводород, олефин, силан с низкой молекулярной массой, простой силилэфир, силиконовое масло и др. от С₄ до С₁₀ могут быть использованы в качестве данной среды.

Кроме того, как показано на фиг. 2-4, верхняя и нижняя части основного тела 80 реактора обеспечены двумя вводными частями 88 и 89, которые вводят низкотемпературную охлаждающую текучую среду скорее, чем суспензию 82 в основное тело 80 реактора. То есть две вводные части 88 и 89 обеспечены с произвольным интервалом в направлении оси О в основном теле 80 реактора.

Верхняя вводная часть 88 основного тела 80 реактора, как показано на фиг. 2 и 3, включает в себя множество (четыре в показанном примере) вводных отверстий 88а, которые открываются на внутреннюю периферийную поверхность 80а основного тела 80 реактора, и вводные проточные канальные части 88Ь, соединенные с вводными отверстиями 88а соответственно.

Множество вводных отверстий 88а расположено в одной плоскости, перпендикулярной оси О основного тела 80 реактора, и обеспечено с равными интервалами в периферийном направлении внутренней периферийной поверхности 80а. Кроме того, вводные проточные канальные части 88Ь образуют трубу, которая направляет охлаждающую текучую среду в вводные отверстия 88а, так что охлаждающая текучая среда течет вдоль периферийного направления внутренней периферийной поверхности 80а от вводных отверстий 88а соответственно. Также вводные проточные канальные части 88Ь, которые составляют каждую вводную часть 88, обеспечены так, что охлаждающая текучая среда, подаваемая в основное тело 80 реактора из множества вводных отверстий 88а, течет в одном направлении вдоль внутренней периферийной поверхности 80а. Более конкретно, вводные проточные канальные части 88Ь обеспечены так, что охлаждающая текучая среда течет по часовой стрелке вдоль внутренней периферийной поверхности 80а от вводных отверстий 88а соответственно, как видно от верхней части основного тела 80 реактора. Тем самым, импульсы охлаждающей текучей среды, подаваемой из множества вводных отверстий

88а в основное тело 80 реактора, не погашают друг друга.

С другой стороны, нижняя вводная часть 89 основного тела 80 реактора также имеет почти такую же конфигурацию, как верхняя вводная часть 88. То есть нижняя вводная часть 89 также включает в себя множество (четыре в показанном примере) вводных отверстий 89а, которые открываются на внутреннюю периферийную поверхность 80а основного тела 80 реактора, и вводные проточные канальные части 89Ь, соединенные с вводными отверстиями 89а соответственно. Также множество вводных отверстий 89а расположено в одной плоскости, перпендикулярной оси О, и обеспечено с равными интервалами в периферийном направлении внутренней периферийной поверхности 80а. Также вводные проточные канальные части 89Ь, которые составляют нижнюю вводную часть 89, аналогично верхней вводной части 88, обеспечены так, что охлаждающая текучая среда, подаваемая в основное тело 80 реактора из множества вводных отверстий 89а, течет в одном направлении вдоль внутренней периферийной поверхности 80а, и импульсы охлаждающей текучей среды, подаваемой из множества вводных отверстий 88а и 89а в основное тело 80 реактора, не погашают друг друга.

Здесь следует отметить, что вводные проточные канальные части 89Ь, которые образуют нижнюю вводную часть 89, обеспечены так, что охлаждающая текучая среда течет против часовой стрелки вдоль внутренней периферийной поверхности 80а от вводных отверстий 89а соответственно, как видно от верхней части основного тела 80 реактора. То есть втекающие направления охлаждающей текучей среды в периферийном направлении противоположны друг другу в верхней части и нижней части основного тела 80 реактора.

Как показано на фиг. 1 и 2, газожидкостный сепаратор 34 разделяет воду, циркулирующую и нагреваемую в охлаждающей трубе 86, расположенной в реакторе 30 типа барботажной колонны, на пар (пар умеренного давления) и жидкость. Сепаратор 36 соединен с портом 802 выхода суспензии реактора 30 типа барботажной колонны, чтобы отделять жидкие углеводороды 822 от суспензии 82, содержащей частицы 824 катализатора. Дополнительно сепаратор 36 также соединен с портом 804 входа суспензии реактора 30 типа барботажной колонны, и суспензия 82, содержащая некоторое количество частиц 824 катализатора, течет в реактор 30 типа барботажной колонны из сепаратора 36. Газожидкостный сепаратор 38 соединен с выходом 806 непрореагировавшего газа реактора 30 типа барботажной колонны, чтобы охлаждать непрореагировавший синтез-газ и газообразные углеводороды. Первая ректификационная колонна 40 дистиллирует жидкие углеводороды, подаваемые через сепаратор 36 и газожидкостный сепаратор 38 из реактора 30 типа барботажной колонны, и разделяет и перерабатывает жидкие углеводороды на фракции индивидуальных продуктов согласно точкам кипения.

Средство 90 подачи охлаждающей текучей среды подает охлаждающую текучую среду через вышеуказанные вводные части 88 и 89 в основное тело 80 реактора 30 типа барботажной колонны и, главным образом, включает в себя регулятор 92 температуры, бак 94 хранения, перекачивающий насос 96 и резервуар 98 высокого давления.

Регулятор 92 температуры обеспечивается на боковой линии, ответвляющейся от основной линии, которая соединяет газожидкостный сепаратор 38 и первую ректификационную колонну 40. Регулятор 92 температуры нагревает или охлаждает жидкость, содержащую жидкие углеводороды 822, извлеченные из реактора 30 типа барботажной колонны и отделенные от суспензии 82 в сепараторе 36, и эта жидкость используется в качестве охлаждающей текучей среды, подаваемой в основное тело 80 реактора 30 типа барботажной колонны. Также регулятор 92 температуры приспособлен регулировать температуру охлаждающей текучей среды до температуры, меньшей, чем температура суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора, и большей, чем температура осаждения парафиновой фракции, содержащейся в жидких углеводородах 822. Это может предотвращать осаждение парафиновой фракции, содержащейся в суспензии 82, внутри самой охлаждающей текучей среды или внутри основного тела 80 реактора, охлаждаемого охлаждающей текучей средой.

Бак 94 хранения соединяется с вышеописанным регулятором 92 температуры и приспособлен сохранять большое количество охлаждающей текучей среды, вводимой из регулятора 92 температуры. Резервуар 98 высокого давления соединяется с баком 94 хранения и основным телом 80 реактора и сконструирован так, чтобы быть способным поддерживать охлаждающую текучую среду при давлении более высоком, чем давление суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора. Дополнительно в настоящем варианте осуществления проточный канал для охлаждающей текучей среды, который ведет в основное тело 80 реактора от резервуара 98 высокого давления, разветвляется, и разветвленные проточные каналы соединяются с вводными проточными канальными частями 88Ь и 89Ь соответственно основного тела 80 реактора, как показано на фиг. 2-4.

Перекачивающий насос 96 обеспечен между баком 94 хранения и резервуаром 98 высокого давления, чтобы принудительно перекачивать охлаждающую текучую среду в резервуар 98 высокого давления из бака 94 хранения. В проточном канале, который ведет в основное тело 80 реактора через вводные части 88 и 89 из резервуара 98 высокого давления, обеспечен первый открывающий/закрывающий клапан 99, который позволяет открывать и закрывать этот проточный канал. Соответственно, когда первый открывающий/закрывающий клапан 99 закрыт, давление охлаждающей текучей среды в резервуаре 98 высокого давления возрастает, так как охлаждающая текучая среда переносится в резервуар 98 высокого давления с помощью перекачивающего насоса 96.

Кроме того, в проточном канале, который ведет в перекачивающий насос 96 из бака 94 хранения, обеспечен второй открывающий/закрывающий клапан 95, который позволяет открывать и закрывать этот проточный канал. Соответственно, при закрытом втором открывающем/закрывающем клапане 95 после перекачки охлаждающей текучей среды в резервуар 98 высокого давления, как указано выше, даже если перекачивающий насос 96 остановлен, давление охлаждающей текучей среды в резервуаре 98 высокого давления может предотвращаться от падения, и охлаждающая текучая среда поддерживается в резервуаре 98 высокого давления в состоянии высокого давления. Путем открытия первого открывающего/закрывающего клапана 99 в этом поддерживающем состоянии охлаждающая текучая среда может подаваться в основное тело 80 реактора в зависимости от разницы давлений между давлением внутри резервуара 98 высокого давления и давлением внутри основного тела 80 реактора.

Наконец, будет описана секция 7 переработки. Секция 7 переработки включает в себя, например, реактор 50 гидрокрекинга парафинового компонента, реактор 52 гидрообработки фракции керосина и газойля, реактор 54 гидрообработки фракции нафты, газожидкостные сепараторы 56, 58 и 60, вторую ректификационную колонну 70 и стабилизатор 72 нафты. Реактор 50 гидрокрекинга парафинового компонента соединяется с нижней частью первой ректификационной колонны 40. Реактор 52 гидрообработки фракции керосина и газойля соединяется с центральной частью первой ректификационной колонны 40. Реактор 54 гидрообработки фракции нафты соединяется с верхней частью первой ректификационной колонны 40. Газожидкостные сепараторы 56, 58 и 60 обеспечиваются так, чтобы соответствовать реакторам гидрирования 50, 52 и 54 соответственно. Вторая ректификационная колонна 70 разделяет и перерабатывает жидкие углеводороды, подаваемые из газожидкостных сепараторов 56 и 58 согласно точкам кипения. Стабилизатор 72 нафты разгоняет жидкие углеводороды фракции нафты, подаваемой из газожидкостного сепаратора 60 и второй ректификационной колонны 70. Затем стабилизатор 72 нафты выпускает компоненты более легкие, чем бутан, в факельный газ (сбрасываемый газ) и отделяет и извлекает компоненты, имеющие число атомов углерода пять или больше в виде произведенной нафты.

Теперь будет описан способ (СТЬ способ) синтеза жидкого топлива из природного газа с помощью системы 1 синтеза жидкого топлива, скомпонованной, как описано выше.

Природный газ (чьим основным компонентом является СН₄) в качестве исходного углеводородного материала подается в систему 1 синтеза жидкого топлива из внешнего источника подачи природного газа (не показан), такого как месторождение природного газа или завод природного газа. Вышеописанная секция 3 получения синтез-газа реформирует этот природный газ с получением синтез-газа (смешанного газа, содержащего газообразный моноксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов).

Более конкретно, сначала вышеуказанный природный газ подается в реактор 10 обессеривания с газообразным водородом, отделенным с помощью аппарата 26 отделения водорода. Реактор 10 обессеривания гидрирует и обессеривает серный компонент, содержащийся в природном газе, используя газообразный водород, с катализатором ΖηΟ. Путем предварительного обессеривания природного газа можно предотвращать снижение активности катализатора, используемого в реформере 12, реакторе 30 типа барботажной колонны и т.д., из-за серы.

Природный газ (может также содержать диоксид углерода), обессеренный таким образом, подается в реформер 12 после диоксида углерода (СО₂), подаваемого из источника подачи диоксида углерода (не показан), и пар, полученный в бойлере 14 с нагревом отходящим теплом, смешивается с обессеренным природным газом. Реформер 12 преобразует природный газ, используя диоксид углерода и пар, с получением высокотемпературного синтез-газа, содержащего газообразный моноксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, с помощью вышеуказанного способа парового и углекислотного реформинга. В это время реформер 12 снабжается, например, топливным газом для горелки, расположенной в реформере 12, и воздухом, и теплота реакции, требуемая для вышеуказанной реакции парового и СО₂ реформинга, которая является эндотермической реакцией, обеспечивается с помощью теплоты сгорания топливного газа в горелке и излучательного тепла в печи реформера 12.

Высокотемпературный синтез-газ (например, 900°С, 2,0 МПа-ман), полученный в реформере 12 таким образом, подается в бойлер 14 с нагревом отходящим теплом и охлаждается путем теплообмена с водой, которая циркулирует через бойлер 14 (например, 400°С), тем самым отводя и возвращая тепло. В это время вода, нагретая с помощью синтез-газа в бойлере 14, подается в газожидкостный сепаратор 16. Из газожидкостного сепаратора 16 газовый компонент подается в реформер 12 или другие внешние устройства в виде пара высокого давления (например, 3,4-10,0 МПа-ман), а вода в виде жидкого компонента возвращается в бойлер 14 с нагревом отходящим теплом.

Между тем, синтез-газ, охлажденный в бойлере 14 с нагревом отходящим теплом, подается в поглотательную колонну 22 секции 20 удаления СО₂ или реактор 30 типа барботажной колонны после того, как конденсатные компоненты отделяются и удаляются из синтез-газа в газожидкостном сепараторе 18. Поглотительная колонна 22 поглощает газообразный диоксид углерода, содержащийся в синтез-газе, в циркулирующий поглотитель, отделяя газообразный диоксид углерода от синтез-газа. Поглотитель, содержащий газообразный диоксид углерода внутри этой поглотительной колонны 22, вводится в колонну 24 регенерации, поглотитель, содержащий газообразный диоксид углерода, нагревается и подвергается отгоночной обработке, например, с паром, и полученный выделившийся газообразный диоксид углерода подается в реформер 12 из колонны 24 регенерации и повторно используется для вышеуказанной реакции реформинга.

Синтез-газ, полученный в секции 3 получения синтез-газа таким образом, подается в реактор 30 типа барботажной колонны вышеуказанной секции 5 синтеза ФТ. В это время композиционное отношение синтез-газа, подаваемого в реактор 30 типа барботажной колонны, подгоняют к композиционному отношению (например, Н₂:СО=2:1 (мольное отношение)), подходящему для реакции синтеза ФТ. Кроме того, давление синтез-газа, подаваемого в реактор 30 типа барботажной колонны, повышается до подходящего (например, 3,6 МПа-ман) для реакции синтеза ФТ с помощью компрессора (не показан), обеспеченного в трубе, которая соединяет секцию 20 удаления СО₂ с реактором 30 типа барботажной колонны. Следует заметить, что компрессор может быть удален из трубы.

Дополнительно часть синтез-газа, газообразный диоксид углерода из которого отделен с помощью секции 20 удаления СО₂, также подается в аппарат 26 отделения водорода. Аппарат 26 отделения водорода отделяет газообразный водород, содержащийся в синтез-газе, путем адсорбции и десорбции (АКД водорода) с использованием разницы давлений, как описано выше. Этот отделенный водород непрерывно подается из газгольдера (не показан) и т.д. посредством компрессора (не показан) в различные, применяющие водород реакционные устройства (например, реактор 10 обессеривания, реактор 50 гидрокрекинга парафинового компонента, реактор 52 гидрообработки фракции керосина и газойля, реактор 54 гидрообработки фракции нафты и т.д.), которые выполняют заданные реакции, используя водород в системе 1 синтеза жидкого топлива.

Затем вышеуказанная секция 5 синтеза ФТ производит жидкие углеводороды посредством реакции синтеза ФТ из синтез-газа, полученного с помощью вышеуказанной секции 3 получения синтез-газа.

Более конкретно, синтез-газ, полученный с помощью вышеуказанной секции 3 получения синтезгаза, течет в основное тело 80 реактора 30 типа барботажной колонны от дна тела 80 и течет вверх сквозь суспензию 82, находящуюся в основном теле 80 реактора. В это время внутри основного тела 80 реактора газообразный моноксид углерода и водород, которые содержатся в синтез-газе, реагируют друг с другом по реакции синтеза ФТ, тем самым давая углеводороды. Кроме того, путем циркуляции воды через охлаждающую трубу 86 в реакторе 30 типа барботажной колонны во время этой реакции синтеза теплота реакции синтеза ФТ удаляется, и вода, нагретая с помощью этого теплообмена, испаряется в пар. Что касается водяного пара, вода, отделенная в газожидкостном сепараторе 34, возвращается в охлаждающую трубу 86, а газовый компонент подается на внешнее устройство в виде пара умеренного давления (например, 1,0-2,5 МПа-ман).

Жидкие углеводороды 822, синтезированные в реакторе 30 типа барботажной колонны таким образом, извлекаются в виде суспензии 82 из средней части реактора 30 типа барботажной колонны и вводятся в сепаратор 36. Сепаратор 36 разделяет извлеченную суспензию 82 на твердый компонент, такой как частицы 824 катализатора, и жидкий компонент, содержащий жидкие углеводороды 822. Часть отделенного твердого компонента суспензии, такого как частицы 824 катализатора, возвращается в реактор 30 типа барботажной колонны, а жидкий компонент подается в первую ректификационную колонну 40. Из выхода 806 непрореагировавшего газа реактора 30 типа барботажной колонны непрореагировавший синтез-газ и газовый компонент синтезированных углеводородов вводятся в газожидкостный сепаратор 38. Газожидкостный сепаратор 38 охлаждает эти газы, чтобы отделить некоторые конденсированные жидкие углеводороды для их ввода в первую ректификационную колонну 40. Между тем, что касается газового компонента, отделенного в газожидкостном сепараторе 38, непрореагировавший синтез-газ (СО и Н₂) возвращается на дно реактора 30 типа барботажной колонны и повторно используется для реакции синтеза ФТ. Кроме того, сбрасываемый газ (факельный газ), иной, чем целевые продукты, содержащий в качестве основного компонента углеводородный газ, имеющий малое число атомов углерода (меньше чем С₄), вводится во внешнее сжигающее устройство (не показано), сгорает в нем и затем выпускается в атмосферу.

Затем первая ректификационная колонна 40 нагревает жидкие углеводороды (число атомов углерода которых различно), подаваемые через сепаратор 36 и газожидкостный сепаратор 38 из реактора 30 типа барботажной колонны, как описано выше, чтобы фракционно дистиллировать жидкие углеводороды, используя разницу в точке кипения. Тем самым первая ректификационная колонна 40 разделяет и перерабатывает жидкие углеводороды на фракцию нафты (точка кипения которой лежит ниже, чем приблизительно 150°С), фракцию керосина и газойля (точка кипения которой составляет приблизительно от 150 до 350°С) и парафиновый компонент (точка кипения которого лежит выше, чем приблизительно 350°С). Жидкие углеводороды (главным образом С₂₁ или больше) в виде парафинового компонента, извлеченного со дна первой ректификационной колонны 40, переносятся в реактор 50 гидрокрекинга парафинового компонента, жидкие углеводороды (главным образом Сц-С₂₀) в виде фракции керосина и газойля, извлеченной из средней части первой ректификационной колонны 40, переносятся в реактор 52 гидрообработки фракции керосина и газойля, и жидкие углеводороды (главным образом С₅-Сю) в виде фракции нафты, извлеченной из верхней части первой ректификационной колонны 40, переносятся в реактор 54 гидрообработки фракции нафты.

Реактор 50 гидрокрекинга парафинового компонента гидрокрекирует жидкие углеводороды в виде парафинового компонента с большим числом атомов углерода (приблизительно С₂; или больше), которые были поданы из нижней части первой ректификационной колонны 40, используя газообразный водород, подаваемый из вышеуказанного аппарата 26 отделения водорода, снижая число атомов углерода до менее чем С₂₀. В этой реакции гидрокрекинга углеводороды с большим числом атомов углерода и с низкой молекулярной массой образуются путем разрыва С-С связей углеводородов с большим числом атомов углерода, используя катализатор и тепло. Продукт, содержащий жидкие углеводороды, гидрокрекированные с помощью этого реактора 50 гидрокрекинга парафинового компонента, разделяется на газ и жидкость в газожидкостном сепараторе 56, жидкие углеводороды из которого переносятся во вторую ректификационную колонну 70, а газовый компонент (включая газообразный водород) из которого переносится в реактор 52 гидрообработки фракции керосина и газойля и реактор 54 гидрообработки фракции нафты.

Реактор 52 гидрообработки фракции керосина и газойля подвергает гидрообработке жидкие углеводороды (приблизительно Сц-С₂₀) в виде фракции керосина и газойля, имеющей приблизительно среднее число атомов углерода, которые были поданы из центральной части первой ректификационной колонны 40, используя газообразный водород, подаваемый через реактор 50 гидрокрекинга парафинового компонента из вышеуказанного 26 отделения водорода. Эта реакция гидрообработки представляет собой реакцию, которая добавляет водород к изомеризованным и ненасыщенным связям вышеуказанных жидких углеводородов, насыщая жидкие углеводороды и, главным образом, образуя насыщенные углеводороды с боковой цепью. В результате продукт, содержащий гидрообработанные жидкие углеводороды, разделяется на газ и жидкость в газожидкостном сепараторе 58, жидкие углеводороды из которого переносятся во вторую ректификационную колонну 70, а газовый компонент (включая газообразный водород) из которого повторно используется для вышеописанной реакции гидрирования.

Реактор 54 гидрообработки фракции нафты подвергает гидрообработке жидкие углеводороды (приблизительно Сю или меньше) в виде фракции нафты с малым числом атомов углерода, которые были поданы из верхней части первой ректификационной колонны 40, используя газообразный водород, подаваемый через реактор 50 гидрокрекинга парафинового компонента из вышеуказанного 26 отделения водорода. В результате продукт, содержащий гидрообработанные жидкие углеводороды, разделяется на газ и жидкость в газожидкостном сепараторе 60, жидкие углеводороды из которого переносятся в стабилизатор 72 нафты, а газовый компонент (включая газообразный водород) из которого повторно используется для вышеописанной реакции гидрирования.

Затем вторая ректификационная колонна 70 дистиллирует жидкие углеводороды, подаваемые из реактора 50 гидрокрекинга парафинового компонента и реактора 52 гидрообработки фракции керосина и газойля, как описано выше. Тем самым, вторая ректификационная колонна 70 разделяет и перерабатывает жидкие углеводороды на фракцию нафты (точка кипения которой меньше чем приблизительно 150°С) с числом атомов углерода 10 или меньше, керосин (точка кипения которого составляет приблизительно от 150°С до 250°С), газойль (точка кипения которого составляет приблизительно от 250°С до 350°С) и неразложившийся парафиновый компонент (точка кипения которого составляет приблизительно 350°С) из реактора 50 гидрокрекинга парафинового компонента. Газойль извлекают из нижней части второй ректификационной колонны 70, а керосин извлекают из ее средней части. Между тем, углеводородный газ с числом атомов углерода 10 или больше извлекается из вершины второй ректификационной колонны 70 и подается в стабилизатор 72 нафты.

Кроме того, стабилизатор 72 нафты дистиллирует углеводороды с числом атомов углерода 10 или меньше, которые подаются из вышеуказанного реактора 54 гидрообработки фракции нафты и второй ректификационной колонны 70. Тем самым, стабилизатор 72 нафты отделяет и перерабатывает нафту (С₅-С₁₀) в качестве продукта. Соответственно, нафта высокой чистоты извлекается из нижней части стабилизатора 72 нафты. Тем временем, сбрасываемый газ (факельный газ), иной, чем продукты, который содержит в качестве основного компонента углеводороды с числом атомов углерода, меньшим или равным заданному числу или меньше (меньше или равно С₄), выпускается из вершины стабилизатора 72 нафты. Далее, сбрасываемый газ вводится во внешнее сжигающее устройство (не показано) через второе охлаждающее устройство 82 (его подробности будут описаны позднее), сгорает там и затем выпускается в атмосферу.

Способ (СТЬ способ) системы 1 синтеза жидкого топлива был описан ранее. Между тем, когда вышеописанный способ СТЬ останавливается или замедляется, как в случае, когда некоторые функции системы 1 синтеза жидкого топлива останавливаются или снижаются вследствие внешних факторов, таких как нарушение электрического питания, то есть когда подача синтез-газа внутри основного тела 80 реактора в суспензию 82 и конвекция суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора останавливаются или снижаются и, таким образом, становятся неустойчивыми, температура суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора может резко возрастать. Таким образом, во время остановки способа СТЬ суспензия 82 охлаждается средством 90 подачи охлаждающей текучей среды. Далее будет описан способ охлаждения суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора с помощью средства 90 подачи охлаждающей текучей среды.

В этом способе охлаждения, пока СТЬ способ выполняется, жидкие углеводороды в качестве охлаждающей текучей среды сохраняются предварительно в резервуаре высокого давления с высоким давлением. Более конкретно, первый открывающий/закрывающий клапан 99 средства 90 подачи охлаждающей текучей среды закрыт, и некоторые жидкие углеводороды, извлеченные из сепаратора 36 или газожидкостного сепаратора 38, подаются в регулятор 92 температуры. В это время температура жидких углеводородов, подаваемых в регулятор 92 температуры, регулируется до меньшей, чем температура суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора, которая вызывает реакцию синтеза ФТ, и большей, чем температура осаждения парафиновой фракции, содержащейся в жидких углеводородах. Также жидкие углеводороды, температура которых отрегулирована, вводятся в бак 94 хранения из регулятора 92 температуры.

Кроме того, пока СТЬ способ выполняется, при открытом втором открывающем/закрывающем клапане, жидкие углеводороды переносятся в резервуар 98 высокого давления из бака 94 хранения с помощью перекачивающего насоса 96, и давление жидких углеводородов в резервуаре 98 высокого давления повышается. Дополнительно, когда давление жидких углеводородов в резервуаре 98 высокого давления достигает заданного давления, желательно, чтобы перекачивающий насос 96 останавливался и второй открывающий/закрывающий клапан 95 закрывался.

Тем самым давление жидких углеводородов внутри резервуара 98 высокого давления будет поддерживаться при заданном давлении. Кроме того, желательно, чтобы вышеуказанное заданное давление, упомянутое выше, было, по меньшей мере, таким давлением, чтобы жидкие углеводороды могли течь в основное тело 80 реактора и распространяться в суспензии 82 основного тела 80 реактора.

Также, когда СТЬ способ остановлен и подача синтез-газа в суспензию 82 внутри основного тела 80 реактора или конвекция суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора остановлены, первый открывающий/закрывающий клапан 99 средства 90 подачи охлаждающей текучей среды поддерживается в открытом состоянии. Тем самым под разницей давлений между давлением внутри резервуара 98 высокого давления и давлением внутри основного тела 80 реактора жидкие углеводороды внутри резервуара 98 высокого давления могут течь в основное тело 80 реактора через вводные части 88 и 89 соответственно, тем самым непосредственно охлаждая суспензию 82 внутри основного тела 80 реактора жидкими углеводородами. Дополнительно, так как температура жидких углеводородов, которые образуют охлаждающую текучую среду, установлена ниже, чем температура суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора, и выше, чем температура осаждения парафиновой фракции, содержащейся в жидких углеводородах 822 внутри основного тела 80 реактора, даже хотя жидкие углеводороды охлаждают суспензию 82, парафиновая фракция предохраняется от осаждения внутри основного тела 80 реактора.

Согласно системе 1 синтеза жидкого топлива и реактору 30 типа барботажной колонны согласно настоящему варианту осуществления, даже если СТЬ способ останавливается, суспензия 82 внутри основного тела 80 реактора может непосредственно охлаждаться охлаждающей текучей средой. Следовательно, какое-либо повреждение частиц 824 катализатора, содержащихся в суспензии 82, может смягчаться или подавляться. Соответственно, нет необходимости увеличивать частоту замены частиц 824 катализатора больше, чем требовалось ранее, и становится возможным подавлять увеличение стоимости обслуживания реактора 30 типа барботажной колонны.

Дополнительно охлаждающая текучая среда, которая втекает в основное тело 80 реактора, течет в периферийном направлении вдоль внутренней периферийной поверхности 80а с низкой потерей давления, как показано на фиг. 3 и 4. Кроме того, так как охлаждающая текучая среда течет в направлениях, противоположных друг другу, в верхней части и нижней части внутри основного тела 80 реактора, суспензия 82 внутри основного тела 80 реактора может эффективно перемешиваться. Соответственно, охлаждающая текучая среда может эффективно диффундировать по всей суспензии 82 внутри основного тела 80 реактора, и охлаждающий эффект может усиливаться, в то время как любое отклонение, возникающее в распределении температур суспензии 82, может предотвращаться. То есть становится возможным охлаждать суспензию быстрее, чем скорость охлаждения только естественной конвекцией, основанной на разнице температур между охлаждающей текучей средой и суспензией 82.

Кроме того, согласно системе 1 синтеза жидкого топлива настоящего варианта осуществления, так как охлаждающая текучая среда может течь в основное тело 80 реактора только путем открытия первого открывающего/закрывающего клапана 99 во время аварии, внешний источник питания, который приводит в движение охлаждающую текучую среду, такой как насос, становится ненужным, и охлаждающая текучая среда может легко подаваться.

Дополнительно, так как охлаждающая текучая среда, подаваемая в основное тело 80 реактора, может быть установлена на заданную температуру путем обеспечения средства 90 подачи охлаждающей текучей среды с регулятором 92 температуры, становится возможным легко регулировать температуру охлаждения суспензии внутри основного тела 80 реактора. В частности, путем установления температуры охлаждающей текучей среды более высокой, чем температура осаждения парафиновой фракции, па

- 10 017888 рафиновая фракция может легко предохраняться от осаждения, когда суспензия 82 охлаждается. Кроме того, так как охлаждающая текучая среда суспензии 82 включает в себя жидкие углеводороды, извлеченные из основного тела 80 реактора, какое-либо влияние на реакцию синтеза ФТ, вызванное внутри основного тела 80 реактора, может положительно предотвращаться. Дополнительно, так как также нет необходимости готовить охлаждающую текучую среду отдельно, эксплуатационные расходы системы 1 синтеза жидкого топлива могут быть снижены.

Кроме того, в описанном выше варианте осуществления вводные проточные канальные части 88Ь и 89Ь, которые составляют вводные части 88 и 89 соответственно, обеспечены так, что охлаждающая текучая среда течет в периферийном направлении вдоль внутренней периферийной поверхности 80а основного тела 80 реактора. Однако вводные проточные канальные части должны только обеспечиваться так, чтобы вызывать течение в периферийном направлении. То есть, например, вводные проточные канальные части 88Ь и 89Ь могут быть обеспечены так, что охлаждающая текучая среда течет в направлениях, включающих и периферийный компонент, и аксиальный компонент вдоль внутренней периферийной поверхности 80а, то есть так, что в основном теле 80 реактора получается вращательное течение.

Кроме того, хотя две вводные части 88 и 89 сконструированы так, чтобы вводить охлаждающую текучую среду в противоположных друг другу направлениях, они только должны быть сконструированы так, чтобы вводить охлаждающую текучую среду в направлениях, отличающихся друг от друга.

Кроме того, хотя две вводные части 88 и 89 обеспечены с произвольным интервалом в верхней части и нижней части основного тела 80 реактора, три или больше вводных частей могут быть обеспечены с интервалами в аксиальном направлении или могут быть обеспечены только в одном месте в аксиальном направлении. Дополнительно в случае, когда обеспечены три или больше вводных частей, все вводные части могут быть сконструированы так, чтобы вводить охлаждающую текучую среду в направлениях, отличающихся друг от друга, или только вводные части, соседние друг другу в аксиальном направлении, могут быть сконструированы так, чтобы вводить охлаждающую текучую среду в направлениях, отличающихся друг от друга.

Дополнительно множество вводных проточных канальных частей 88а и 89а, которые составляют вводные части 88 и 89 соответственно, только должны быть расположены с интервалами в периферийном направлении внутренней периферийной поверхности 80а или могут быть расположены равномерно в периферийном направлении. Кроме того, хотя множество вводных отверстий 88а и 89а, которые составляют вводные части 88 и 89 соответственно, расположено в одной плоскости перпендикулярно аксиальному направлению, они только должны быть расположены в одной плоскости, которая пересекает аксиальное направление.

Дополнительно, хотя вводные части 88 и 89 включают в себя множество вводных отверстий 88а и 89а, они могут включать в себя, например, только одно вводное отверстие.

Кроме того, хотя данное изобретение не ограничивается структурой, в которой вводные части 88 и 89 включают в себя вводные отверстия 88а и 89а и вводные проточные канальные части 88Ь и 89Ь, вводные части только должны вводить охлаждающую текучую среду в основное тело 80 реактора. Соответственно, структура, в которой вводные части непосредственно вводят охлаждающую текучую среду в радиальную центральную часть основного тела 80 реактора, может быть принята, например, подобно распределителю 84 вышеописанного варианта осуществления.

Дополнительно охлаждающая текучая среда не ограничивается жидкостью, содержащей жидкие углеводороды 822, отделенные в сепараторе 36. Например, охлаждающая текучая среда может представлять собой индивидуальные полученные фракции жидких углеводородов, которые отделяют и очищают в первой ректификационной колонне 40, или может представлять собой продукты, содержащие жидкие углеводороды, которые подвергали гидрокрекингу и гидрообработке в реакторах гидрирования 50, 52 и 54, жидкие углеводороды, отделенные в газожидкостных сепараторах 56, 58 и 60, и жидкие топливные продукты, такие как керосин и газойль, которые получили во второй ректификационной колонне 70.

Кроме того, охлаждающая текучая среда не ограничивается средой, которая получается в системе 1 синтеза жидкого топлива, но только должна представлять собой газ или жидкость, которые не влияют на реакцию синтеза ФТ. Кроме того, газ, который не влияет на реакцию синтеза ФТ, включает в себя, например, инертный газ, такой как азот или аргон.

Дополнительно регулятор 92 температуры не ограничивается средством, которое вводит охлаждающую текучую среду в бак 94 хранения. Например, регулятор температуры может быть расположен между баком 94 хранения и резервуаром 98 высокого давления или может быть обеспечен в самом баке 94 хранения или резервуаре 98 высокого давления.

Кроме того, средство 90 подачи охлаждающей текучей среды не ограничивается конфигурацией вышеописанного варианта осуществления и только должно быть сконструировано так, чтобы охлаждающая текучая среда текла в основное тело 80 реактора во время аварии системы 1 синтеза жидкого топлива. Соответственно, например, средство подачи охлаждающей текучей среды может быть сконструировано так, что охлаждающая текучая среда приводится в движение перекачивающим насосом и т.д. во время аварии и принуждается течь в основное тело 80 реактора.

Дополнительно в вышеописанных вариантах осуществления природный газ используется в качест

- 11 017888 ве исходного углеводородного материала, подаваемого в систему 1 синтеза жидкого топлива. Однако, например, другие исходные углеводородные материалы, такие как асфальт или нефтяной остаток, могут быть использованы.

Кроме того, хотя в вышеописанном варианте осуществления описана система 1 синтеза жидкого топлива, настоящее изобретение может применяться к реакционной системе синтеза углеводородов, которая синтезирует углеводородное соединение с помощью химической реакции синтез-газа, содержащего, по меньшей мере, водород и моноксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии. Кроме того, реакционная система синтеза углеводородов может представлять собой, например, систему, включающую в себя секцию 5 синтеза ФТ в качестве основного компонента, и может представлять собой систему, главным образом, включающую в себя реактор 30 типа барботажной колонны и средство 90 подачи охлаждающей текучей среды.

Хотя предпочтительные варианты осуществления данного изобретения были описаны и показаны выше, следует понимать, что они являются примерами данного изобретения и не должны рассматриваться в качестве ограничения. Дополнения, пропуски, замены и другие модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, данное изобретение не следует рассматривать как ограниченное посредством вышеприведенного описания, и оно ограничивается только объемом приложенной формулы изобретения.

Применение в промышленности

Настоящее изобретение касается реактора синтеза углеводородов типа барботажной колонны, который синтезирует углеводородное соединение путем химической реакции синтез-газа, содержащего водород и моноксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей суспензированные в ней частицы твердого катализатора. Реактор синтеза углеводородов включает в себя основное тело реактора, которое вмещает суспензию, секцию подачи синтез-газа, которая подает синтез-газ в суспензию, и вводную часть, которая вводит охлаждающую текучую среду, имеющую более низкую температуру, чем температура суспензии, в основное тело реактора.

Согласно реактору синтеза углеводородов типа барботажной колонны настоящего изобретения становится возможным подавлять увеличение затрат на обслуживание реактора синтеза углеводородов типа барботажной колонны.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны, предназначенный для синтеза углеводородных соединений с помощью химической реакции синтез-газа, включающего в себя водород и моноксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей частицы твердого катализатора, суспензированные в жидкости, где данный реактор синтеза углеводородов содержит основное тело реактора цилиндрической формы, которое вмещает суспензию;

секцию подачи синтез-газа, которая подает синтез-газ в суспензию; и вводную часть, предназначенную для введения охлаждающей текучей среды, имеющей меньшую температуру, чем температура суспензии внутри основного тела реактора, причём вводная часть состоит из множества вводных отверстий, выполненных с интервалами в периферийном направлении, которые открываются на внутреннюю периферийную поверхность основного тела реактора, и вводных проточных канальных частей, через которые направляют охлаждающую текучую среду в вводные отверстия так, чтобы она протекала вдоль периферийного направления внутренней периферийной поверхности основного тела реактора.
2. Реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны по п.1, в котором основное цилиндрическое тело реактора дополнительно снабжено множеством вводных частей, расположенных с интервалами в аксиальном направлении основного тела реактора.
3. Реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны по п.2, в котором вводные проточные каналы расположены так, что периферийное направление охлаждающей текучей среды, вводимой в основное тело реактора из вводных проточных каналов одной из вводных частей, является противоположным периферийному направлению охлаждающей текучей среды, вводимой в основное тело реактора из вводных проточных каналов другой вводной части, соседствующей с предыдущей вводной частью.
4. Реакционная система синтеза углеводородов содержит реактор синтеза углеводородов типа барботажной колонны согласно любому из пп.1-3 и средство подачи охлаждающей текучей среды, которое подает охлаждающую текучую среду в основное тело реактора через вводные части.
5. Реакционная система синтеза углеводородов по п.4, в которой средство подачи охлаждающей текучей среды включает в себя резервуар высокого давления, способный поддерживать охлаждающую текучую среду при более высоком давлении, чем суспензия, находящаяся в основном теле реактора, и открывающий/закрывающий клапан, который расположен в проточном канале, соединяющий основное тело реактора и резервуар высокого давления, причём клапан позволяет открывать и закрывать данный проточный канал.
6. Реакционная система синтеза углеводородов по п.4 или 5, в которой средство подачи охлаждаю

- 12 017888 щей текучей среды включает в себя регулятор температуры, который регулирует температуру охлаждающей текучей среды, поддерживая её более высокой, чем температура осаждения парафиновой фракции, содержащейся в данной охлаждающей текучей среде, и меньшей, чем температура суспензии, находящейся в основном теле реактора.
7. Реакционная система синтеза углеводородов по любому из пп.4-6, которая предназначена для использования в качестве охлаждающей текучей среды углеводородного соединения, извлеченного из основного тела реактора.