EA018146B1 - Установка для реакции синтеза углеводородов, реакционная система синтеза углеводородов и способ синтеза углеводородов - Google Patents

Установка для реакции синтеза углеводородов, реакционная система синтеза углеводородов и способ синтеза углеводородов Download PDF

Info

Publication number
EA018146B1
EA018146B1 EA201170500A EA201170500A EA018146B1 EA 018146 B1 EA018146 B1 EA 018146B1 EA 201170500 A EA201170500 A EA 201170500A EA 201170500 A EA201170500 A EA 201170500A EA 018146 B1 EA018146 B1 EA 018146B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
synthesis
gas
synthesis gas
reaction
reactor
Prior art date
Application number
EA201170500A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201170500A1 (ru
Inventor
Ясухиро Ониси
Эиити Ямада
Original Assignee
Джэпэн Ойл, Гэз Энд Металз Нэшнл Корпорейшн
Инпекс Корпорейшн
ДжейЭкс НИППОН ОЙЛ ЭНД ЭНЕРДЖИ КОРПОРЕЙШН
Джапан Петролеум Эксплорейшн Ко., Лтд.
Космо Ойл Ко., Лтд.
Ниппон Стил Инджиниринг Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джэпэн Ойл, Гэз Энд Металз Нэшнл Корпорейшн, Инпекс Корпорейшн, ДжейЭкс НИППОН ОЙЛ ЭНД ЭНЕРДЖИ КОРПОРЕЙШН, Джапан Петролеум Эксплорейшн Ко., Лтд., Космо Ойл Ко., Лтд., Ниппон Стил Инджиниринг Ко., Лтд. filed Critical Джэпэн Ойл, Гэз Энд Металз Нэшнл Корпорейшн
Publication of EA201170500A1 publication Critical patent/EA201170500A1/ru
Publication of EA018146B1 publication Critical patent/EA018146B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/33—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used
    • C10G2/331—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used containing group VIII-metals
    • C10G2/332—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used containing group VIII-metals of the iron-group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/34—Apparatus, reactors
    • C10G2/342—Apparatus, reactors with moving solid catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00141—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/80—Additives
    • C10G2300/805—Water
    • C10G2300/807—Steam

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Установка для реакции синтеза углеводородов, которая позволяет синтезировать углеводородное соединение по химической реакции для синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, включающей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости. Установка для реакции синтеза углеводородов снабжена реактором, который содержит суспензию; частью введения синтез-газа, которая вводит синтез-газ в реактор; и частью нагревания синтез-газа, которая предусматривается в части введения синтез-газа для нагревания синтез-газа, введенного в реактор, до температуры разложения карбонильных соединений и более.

Description

Настоящее изобретение относится к установке для реакции синтеза углеводородов, которая позволяет синтезировать углеводородное соединение в результате введения синтез-газа, включающего газообразный водород и газообразный монооксид углерода в качестве основных компонентов, в суспензию, включающую твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости, реакционной системе синтеза углеводородов, включающей его, и способу синтеза углеводородов.
Заявляется приоритет японской патентной заявки № 2008-253215, поданной 30 сентября 2008 года, содержание которой посредством ссылки включается в настоящий документ.
Уровень техники
В качестве одного из способов синтеза жидких топлив из природного газа недавно разработали методику ГВЖ (превращения газа в жидкость: синтеза жидкого топлива), включающую риформинг природного газа для получения синтез-газа, содержащего газообразный монооксид углерода (СО) и газообразный водород (Н2) в качестве основных компонентов, синтез жидких углеводородов в качестве углеводородного соединения по реакции синтеза Фишера-Тропша (здесь и далее в настоящем документе называемой реакцией синтеза ФТ) при использовании в качестве исходного газа данного синтез-газа и, кроме того, гидрирование и очистку жидких углеводородов для получения жидкотопливных продуктов, таких как лигроин (неочищенный бензин), керосин, газойль и воск.
В качестве реакционной системы синтеза углеводородов, которая обеспечивает получение жидких топлив при использовании данной методики ГВЖ, как это продемонстрировано в следующем далее патентном документе 1, известна конфигурация, включающая установку для реакции синтеза углеводородов, которая позволяет синтезировать углеводородное соединение по химической реакции, такой как реакция синтеза ФТ, для синтез-газа и суспензии, включающей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости. Данная установка для реакции синтеза углеводородов включает реактор, который содержит суспензию, и часть введения синтез-газа, которая обеспечивает введение синтез-газа в реактор. В данной установке для реакции синтеза углеводородов часть введения синтез-газа образована, например, из стальной трубы и т.п., и синтез-газ, который перепускали через часть введения синтез-газа и вводили в реактор, подвергается химической реакции при использовании частиц катализатора, суспендированных в суспензии в реакторе в качестве катализатора, благодаря чему синтезируются жидкие углеводороды.
Перечень ссылок
Патентный документ 1: РСТ 1араис5е ТтаиДайои Ра1еи1 РиЬйсайои Νο. 2007-533662.
Краткое изложение изобретения.
Проблема, которую должно решать изобретение
Однако в случае протекания синтез-газа через часть введения синтез-газа в описывавшейся выше обычной реакционной системе синтеза углеводородов монооксид углерода в синтез-газе может оказать воздействие на железо, никель и т.п. в материале стали, который составляет часть введения синтез-газа, и могут быть образованы карбонильные соединения (например, карбонильное соединение железа и карбонильное соединение никеля). В случае оказания воздействия карбонильными соединениями на частицы катализатора в суспензии появляется вероятность возможного ухудшения характеристик частиц катализатора. Поэтому в случае введения в реактор и подачи в суспензию карбонильного соединения, образованного в части введения синтез-газа, характеристики частиц катализатора могут ухудшиться по истечении короткого периода времени. В результате имеет место проблема, заключающаяся в невозможности эффективного синтеза углеводородного соединения и в трудности реализации низких издержек синтеза углеводородного соединения.
Настоящее изобретение сделали с учетом описывавшихся выше ситуаций, и его цель заключается в предложении установки для реакции синтеза углеводородов, способа синтеза углеводородов и реакционной системы синтеза углеводородов, в том числе установки для реакции синтеза углеводородов, которые могут позволить подавить ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии, эффективно синтезировать углеводородное соединение и синтезировать углеводородное соединение при низких издержках.
Средство решения проблемы
Для решения описывавшихся выше проблем настоящее изобретение предлагает следующие далее средства.
Установкой для реакции синтеза углеводородов, соответствующей настоящему изобретению, является установка для реакции синтеза углеводородов, которая позволяет синтезировать углеводородное соединение по химической реакции для синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, включающей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости, установку для реакции синтеза углеводородов снабжают реактором, который содержит суспензию; частью введения синтез-газа, которая вводит синтез-газ в реактор; и частью нагревания синтез-газа, которая предусматривается в части введения синтез-газа для нагревания синтез-газа, введенного в реактор, до температуры разложения карбонильных соединений и более.
В частности, в соответствии с установкой для реакции синтеза углеводородов, относящихся к на
- 1 018146 стоящему изобретению, в части введения синтез-газа предусматривается часть нагревания синтез-газа для нагревания синтез-газа, введенного в реактор, до температуры разложения карбонильного соединения и более. Таким образом, карбонильное соединение, включенное в синтез-газ в части введения синтез-газа, может быть подвергнуто разложению перед подачей в суспензию, содержащуюся в реакторе. По этой причине можно подавить ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии и эффективно синтезировать углеводородное соединение. В результате углеводородное соединение может быть синтезировано при низких издержках в сопоставлении со случаем, в котором отсутствует часть нагревания синтез-газа.
Кроме того, карбонильным соединением могут быть карбонильное соединение железа или карбонильное соединение никеля.
Кроме того, предпочтительно установка для реакции синтеза углеводородов, соответствующая настоящему изобретению, дополнительно может включать выпускную часть реакторного газа, которая отбирает газ в реакторе, нагретый теплом, полученным в результате проведения химической реакции в нем, где часть нагревания синтез-газа может включать часть теплообмена с отобранным газом, которая нагревает синтез-газ при использовании тепла газа, отобранного из выпускной части реакторного газа.
В данном случае газ в реакторе, нагретый теплом, полученным в результате проведения химической реакции, может быть отобран из выпускной части реакторного газа, и синтез-газ, введенный в реактор, может быть нагрет в части теплообмена с отобранным газом при использовании тепла данного отобранного газа. В соответствии с этим, тепло, полученное в результате проведения химической реакции, можно эффективно использовать для улучшения коэффициента полезного действия по энергии у установки для реакции синтеза углеводородов, и можно экономить энергию.
Кроме того, в установке для реакции синтеза углеводородов, соответствующей настоящему изобретению, часть нагревания синтез-газа может дополнительно включать часть теплообмена с водяным паром, которая нагревает синтез-газ при использовании водяного пара.
В данном случае благодаря включению в часть нагревания синтез-газа части теплообмена с водяным паром, использующей водяной пар, отдельно от части теплообмена с отобранным газом синтез-газ может быть надежно нагрет под действием водяного пара даже до прохождения химической реакции в реакторе. По этой причине ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии может быть подавлено с большей надежностью.
Кроме того, после проведения химической реакции в реакторе синтез-газ может быть нагрет при использовании как части теплообмена с отобранным газом, так и части теплообмена с водяным паром. Таким образом, можно уменьшить количество водяного пара, использующегося для части теплообмена с водяным паром, и можно добиться экономии энергии и получения низких эксплуатационных затрат для части теплообмена с водяным паром.
Кроме того, в установке для реакции синтеза углеводородов, соответствующей настоящему изобретению, часть нагревания синтез-газа может нагревать синтез-газ до 140°С и более и до температуры реакции и менее в реакторе.
В данном случае благодаря нагреванию в части нагревания синтез-газа до 140°С и более, что соответствует температуре разложения Ре3(СО)12 (додекакарбонила трижелеза), карбонильное соединение железа, включенное в синтез-газ в части введения синтез-газа, может быть надежно подвергнуто разложению.
Кроме того, реакционная система синтеза углеводородов, соответствующая настоящему изобретению, включает установку для реакции синтеза углеводородов, соответствующую настоящему изобретению, установку получения синтез-газа, которая обеспечивает проведение риформинга материала углеводородного исходного сырья для получения синтез-газа и вводит синтез-газ в часть введения синтез-газа установки для реакции синтеза углеводородов; и установку повышения сортности продукции, которая очищает углеводородные соединения для получения жидких топлив.
Благодаря включению в реакционную систему синтеза углеводородов, соответствующую настоящему изобретению, установки для реакции синтеза углеводородов, которая может позволить эффективно синтезировать углеводородные соединения при низких издержках, жидкие топлива могут быть эффективно получены при низких издержках.
Кроме того, в реакционной системе синтеза углеводородов, соответствующей настоящему изобретению, часть нагревания синтез-газа может нагревать синтез-газ в части введения синтез-газа при использовании водяного пара, полученного при проведении риформинга материала углеводородного исходного сырья в установке получения синтез-газа.
В данном случае благодаря нагреванию в части нагревания синтез-газа при использовании водяного пара, полученного при проведении риформинга материала углеводородного исходного сырья в установке получения синтез-газа, в случае отдельного обеспечения наличия агрегата источника тепла, который подает тепло, необходимое для части нагревания синтез-газа, теплопроизводительность, необходимая для агрегата источника тепла, может быть сделана небольшой. Поэтому реакционная система синтеза углеводородов может быть сделана компактной, и стоимость агрегата и эксплуатационные затраты могут
- 2 018146 быть уменьшены.
Кроме того, способом синтеза углеводородов, соответствующим настоящему изобретению, является способ синтеза углеводородов, который позволяет синтезировать углеводородное соединение по химической реакции для синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, включающей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости, в способе предусматривается: нагревание синтез-газа до температуры разложения карбонильного соединения и более перед подачей синтез-газа в суспензию.
В соответствии со способом синтеза углеводородов, относящимся к настоящему изобретению, перед подачей синтез-газа в суспензию данный синтез-газ может быть нагрет до температуры разложения карбонильного соединения и более, и карбонильное соединение, включенное в синтез-газ, может быть подвергнуто разложению. По этой причине можно подавить ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии и эффективно синтезировать углеводородное соединение. В результате, углеводородное соединение может быть синтезировано при низких издержках в сопоставлении со случаем, в котором нагревание не проводят.
Преимущество изобретения
В соответствии с установкой для реакции синтеза углеводородов и способом синтеза углеводородов, относящимися к настоящему изобретению; можно подавить ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии, эффективно синтезировать углеводородное соединение и синтезировать углеводородное соединение при низких издержках.
Кроме того, благодаря включению в реакционную систему синтеза углеводородов, соответствующую настоящему изобретению, установки для реакции синтеза углеводородов получение жидких топлив может быть эффективно проведено при низких издержках.
Краткое описание чертежа
Чертеж представляет собой вид, демонстрирующий совокупную конфигурацию системы синтеза жидкого топлива одного варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению.
Описание вариантов осуществления
Здесь и далее в настоящем документе будут подробно описываться предпочтительные варианты осуществления изобретения при обращении к прилагаемому чертежу.
Сначала при обращении к чертежу будет описываться совокупная конфигурация системы синтеза жидкого топлива (системы реакции синтеза углеводородов) 1, которая реализует способ ГВЖ (превращения газа в жидкость), соответствующий одному варианту осуществления изобретения. Чертеж представляет собой изображение, демонстрирующее совокупную конфигурацию системы синтеза жидкого топлива 1.
Как продемонстрировано на чертеже, система синтеза жидкого топлива 1, соответствующая настоящему варианту осуществления, представляет собой заводской агрегат, который реализует способ ГВЖ, который превращает материал углеводородного исходного сырья, такой как природный газ, в жидкие топлива. Данная система синтеза жидких топлив 1 включает установку получения синтез-газа 3, установку синтеза ФТ (установку для реакции синтеза углеводородов) 5 и установку повышения сортности продукции 7. Установка получения синтез-газа 3 обеспечивает проведение риформинга природного газа, который представляет собой материал углеводородного исходного сырья, для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород. Установка синтеза ФТ 5 обеспечивает получение жидких углеводородов (углеводородных соединений) из полученного синтез-газа по реакции синтеза Фишера-Тропша (химической реакции) (здесь и далее в настоящем документе называемой реакцией синтеза ФТ). Установка повышения сортности продукции 7 обеспечивает проведение гидрирования и гидрокрекинга жидких углеводородов, полученных по реакции синтеза ФТ, для получения жидкотопливных продуктов (лигроина, керосина, газойля, воска и т.п.). Здесь и далее в настоящем документе будут описываться комплектующие части каждой из данных установок.
Сначала будет описываться установка получения синтез-газа 3. Установка получения синтез-газа 3 в основном включает, например, десульфуризирующий реактор 10, установку риформинга 12, котелутилизатор 14, сепараторы пар-жидкость 16 и 18, установку удаления СО2 20 и сепаратор водорода 26. Десульфуризирующий реактор 10 образован из гидравлического десульфуратора и т.п. и позволяет удалять серосодержащие компоненты из природного газа в качестве материала исходного сырья. Установка риформинга 12 обеспечивает проведение риформинга природного газа, подаваемого из десульфуризирующего реактора 10, для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода (СО) и газообразный водород (Н2) в качестве основных компонентов. Котел-утилизатор 14 рекуперирует отходящее тепло синтез-газа, полученного в установке риформинга 12, для получения водяного пара высокого давления. Сепаратор пар-жидкость 16 разделяет воду, нагретую в результате теплообмена с синтезгазом в котле-утилизаторе 14, на пар (водяной пар высокого давления) и жидкость. Сепаратор паржидкость 18 удаляет конденсат из синтез-газа, охлажденного в котле-утилизаторе 14, и подает газ в установку удаления СО2 20. Установка удаления СО2 20 включает абсорбционную башню 22, которая удаляет газообразный диоксид углерода при использовании абсорбента из синтез-газа, подаваемого из сепаратора пар-жидкость 18, и регенерационную башню 24, которая обеспечивает десорбирование газооб
- 3 018146 разного диоксида углерода и регенерацию абсорбента, включающего газообразный диоксид углерода. Сепаратор водорода 26 отделяет часть газообразного водорода, включенного в синтез-газ, газообразный диоксид углерода которого отделили в установке удаления СО2 20. В настоящем документе необходимо отметить то, что в зависимости от обстоятельств описывавшуюся выше установку удаления СО2 20 предусматривать необязательно.
В их числе установка риформинга 12 обеспечивает проведение риформинга природного газа при использовании диоксида углерода и водяного пара для получения высокотемпературного синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, по способу риформинга, использующему водяной пар и газообразный диоксид углерода и описывающемуся следующими далее формулами химической реакции (1) и (2). В дополнение к этому, способ риформинга в данной установке риформинга 12 не ограничивается примером описывавшегося выше способа риформинга, использующего водяной пар и газообразный диоксид углерода. Например, также могут быть использованы способ парового риформинга, способ риформинга с неполным окислением (НО), использующий кислород, способ автотермического риформинга (АТР), который представляет собой комбинацию из способа с неполным окислением и способа парового риформинга, способ риформинга, использующий газообразный диоксид углерода, и т.п.
СН4 + Н2О СО + ЗН2 (1),
СН4 + СО2 2СО + 2Н2 (2).
Кроме того, на линии, ответвляющейся от трубы введения (части введения синтез-газа) 31, которая соединяет установку удаления СО2 20 или сепаратор пар-жидкость 18 с барботажным колонным реактором (реактором) 30, предусматривается сепаратор водорода 26. Данный сепаратор водорода 26 может быть образован, например, из устройства КБА (короткоцикловой безнагревной адсорбции) водорода, которое производит адсорбирование и десорбирование водорода при использовании разности давлений. Данное устройство КБА водорода содержит адсорбенты (цеолитный адсорбент, активированный уголь, оксид алюминия, гель кремниевой кислоты и т.п.) во множестве адсорбционных башен (не показаны), которые скомпонованы параллельно.
Благодаря последовательному повторению процессов, включающих сжатие, адсорбирование, десорбирование (уменьшение давления) и продувку водорода в каждой из адсорбционных башен, можно непрерывно подавать высокочистый газообразный водород (например, приблизительно 99,999%), отделенный от синтез-газа.
В дополнение к этому, способ отделения газообразного водорода в сепараторе водорода 26 не ограничивается примером способа короткоцикловой безнагревной адсорбции, как в описывавшемся выше устройстве КБА водорода. Например, могут иметь место способ адсорбции на сплаве-аккумуляторе водорода, способ мембранного разделения или их комбинация.
Способ с использованием сплава-аккумулятора водорода представляет собой, например, методику отделения газообразного водорода при использовании сплава-аккумулятора водорода (Т1Ее, Ьа№5, Т1Ре0,7-0>9, Мио,3-0,1, Т1МП1,5 и т.п.), обладающего свойством адсорбирования или выделения водорода в результате охлаждения или нагревания. Благодаря наличию множества адсорбционных башен, в которых содержится сплав-аккумулятор водорода, и поочередному повторению в каждой из адсорбционных башен адсорбирования водорода в результате охлаждения сплава-аккумулятора водорода и выделения водорода в результате нагревания сплава-аккумулятора водорода газообразный водород в синтез-газе может быть отделен и выделен.
Кроме того, способ мембранного разделения представляет собой методику отделения газообразного водорода, характеризующегося превосходной мембранной проницаемостью, из смешанного газа при использовании мембраны, изготовленной из полимерного материала, такого как ароматический полиимид. Поскольку данный способ мембранного разделения не сопровождается фазовым изменением, для проведения операции требуется меньше энергии и эксплуатационные затраты невелики. Кроме того, благодаря простоте и компактности структуры устройства мембранного разделения требуемая стоимость агрегата невелика, небольшой является и требуемая площадь под агрегат. Кроме того, благодаря отсутствию в разделительной мембране какого-либо приводного устройства и широте диапазона устойчивого режима работы имеет место преимущество, заключающееся в легкости обслуживания и управления.
Далее будет описываться установка синтеза ФТ 5. Установка синтеза ФТ 5 в основном включает, например, барботажный колонный реактор 30, сепаратор пар-жидкость 34, сепаратор 36, сепаратор паржидкость 38 и первую фракционирующую колонну 40.
Барботажный колонный реактор 30 обеспечивает проведение реакции синтеза ФТ для синтез-газа, полученного в описывавшейся выше установке получения синтез-газа 3, то есть монооксида углерода и водорода, для получения жидких углеводородов. В данном варианте осуществления барботажный колонный реактор 30 соединяют с абсорбционной башней 22 установки удаления СО2 20 трубой введения 31, которая вводит синтез-газ в барботажный колонный реактор 30. Трубу введения 31 изготавливают, например, из стали, образованной, например, из железа, никеля и т.п. Сепаратор пар-жидкость 34 разделяет воду, протекающую и обогреваемую в теплопередающей трубе 32, размещенной в барботажном
- 4 018146 колонном реакторе 30, на водяной пар (водяной пар среднего давления) и жидкость. Сепаратор 36 соединяют со средней частью барботажного колонного реактора 30 для разделения катализатора и жидкого углеводородного продукта. Сепаратор пар-жидкость 38 охлаждает непрореагировавший синтез-газ и газообразный углеводородный продукт, отбираемые из барботажного колонного реактора 30. В данном варианте осуществления газ в барботажном колонном реакторе 30 перепускают внутри выпускной трубы (выпускной части реакторного газа) 39, которую соединяют с верхней частью барботажного колонного реактора 30 и которая обеспечивает отбор газа сквозь барботажный колонный реактор 30, и внутри теплообменника, использующего отобранный газ (части теплообмена с отобранным газом) 44, что будет описываться в дальнейшем в данном порядке, и подают в сепаратор пар-жидкость 38. Первая фракционирующая колонна 40 осуществляет перегонку жидких углеводородов, подаваемых через сепаратор 36 и сепаратор пар-жидкость 38 из барботажного колонного реактора 30, и разделяет и очищает жидкие углеводороды для получения индивидуальных фракций в соответствии с температурами кипения.
В их числе барботажный колонный реактор 30, который представляет собой один пример реактора, который позволяет синтезировать из синтез-газа жидкие углеводороды, функционирует в качестве реактора синтеза ФТ, который позволяет синтезировать жидкие углеводороды из синтез-газа по реакции синтеза ФТ. Данный барботажный колонный реактор 30 образован, например, из барботажного колонного реактора, относящегося к типу с суспензионным слоем, в котором внутри башенного контейнера удерживается суспензия, состоящая из катализатора и масла средней плотности.
Данный барботажный колонный реактор 30 обеспечивает получение жидких углеводородов из синтез-газа по реакции синтеза ФТ. Говоря подробно, в данном барботажном колонном реакторе 30 синтезгаз, который представляет собой исходный газ, перепускают через трубу введения 31, а после этого подают в виде пузырьков из барботера в нижней части барботажного колонного реактора 30 и перепускают через суспензию, состоящую из катализатора и масла средней плотности, и в суспендированном состоянии газообразный водород и газообразный монооксид водорода вступают в реакцию синтеза, как это продемонстрировано в следующей далее формуле химической реакции (3)
2пН2 + пСО -(СН2)п- + пН2О (3).
Поскольку данная реакция синтеза ФТ является экзотермической реакцией, барботажный колонный реактор 30, который представляет собой реактор, относящийся к типу теплообменника, внутри которого размещают теплопередающую трубу 32, адаптируют таким образом, чтобы, например, подавать воду (ПВК: подпиточную воду для котла) в качестве хладагента для обеспечения возможности рекуперации тепла реакции описывавшейся выше реакции синтеза ФТ в виде водяного пара среднего давления благодаря теплообмену между суспензией и водой. В дополнение к этому, непрореагировавший синтез-газ, газообразный углеводородный продукт и т.п. в барботажном колонном реакторе 30 нагревают, дают им возможность подняться и отбирают из выпускной трубы 39 благодаря получению тепла в реакции синтеза ФТ.
В данном варианте осуществления установка синтеза ФТ 5 предусматривается на трубе введения 31 и включает часть нагревания синтез-газа 42, которая нагревает синтез-газ, введенный в барботажный колонный реактор 30, до температуры разложения карбонильного соединения и более. В проиллюстрированном примере часть нагревания синтез-газа 42 нагревает синтез-газ, введенный в барботажный колонный реактор 30, до температуры разложения карбонильного соединения железа или карбонильного соединения никеля и более. Кроме того, часть нагревания синтез-газа 42 включает теплообменник, использующий отобранный газ 44, который нагревает синтез-газ при использовании тепла газа в барботажном колонном реакторе 30, отбираемого из выпускной трубы 39, и теплообменника, использующего водяной пар (части теплообмена с водяным паром) 46, который нагревает синтез-газ при использовании водяного пара.
Как теплообменник, использующий отобранный газ 44, так и теплообменник, использующий водяной пар 46, предусматриваются на трубе введения 31. В данном варианте осуществления теплообменник, использующий водяной пар 46, предусматривается на трубе введения 31 ближе к барботажному колонному реактору 30, чем теплообменник, использующий отобранный газ 44.
Газ, нагретый теплом, полученным в результате проведения реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30, подают в теплообменник, использующий отобранный газ 44, через выпускную трубу 39. После этого теплообменник, использующий отобранный газ 44, может нагревать синтез-газ в трубе введения 31 в результате теплообмена между подаваемым газом и синтез-газом в трубе введения 31.
Теплообменник, использующий водяной пар 46, нагревает синтез-газ в трубе введения 31 при использовании водяного пара, полученного при проведении риформинга природного газа в установке получения синтез-газа 3. В данном варианте осуществления водяной пар высокого давления подают в теплообменник, использующий водяной пар 46, из сепаратора пар-жидкость 16 установки получения синтезгаза 3. После этого теплообменник, использующий водяной пар 46, может нагревать синтез-газ в трубе введения 31 в результате теплообмена между подаваемым водяным паром высокого давления и синтезгазом в трубе введения 31.
Синтез-газ в трубе введения 31 нагревают при использовании части нагревания синтез-газа 42 для
- 5 018146 получения при введении в барботажный колонный реактор 30, например, температуры, равной 140°С и более, предпочтительно 140°С и более и температуре реакции (температуре реакции внутри реактора) (например, 230°С) для реакции синтеза ФТ, которая представляет собой химическую реакцию в барботажном колонном реакторе 30, и менее, а более предпочтительно 200°С и более и температуре реакции (например, 230°С) для реакции синтеза ФТ и менее.
В заключение, будет описываться установка повышения сортности продукции 7. Установка повышения сортности продукции 7 включает, например, реактор гидрокрекинга восковой фракции 50, реактор гидрообработки керосиновой и газойлевой фракции 52, реактор гидрообработки лигроиновой фракции 54, сепараторы пар-жидкость 56, 58 и 60, вторую фракционирующую колонну 70 и стабилизатор лигроина 72. Реактор гидрокрекинга восковой фракции 50 соединяют с нижней частью первой фракционирующей колонны 40. Реактор гидрообработки керосиновой и газойлевой фракции 52 соединяют со средней частью первой фракционирующей колонны 40. Реактор гидрообработки лигроиновой фракции 54 соединяют с верхней частью первой фракционирующей колонны 40. Сепараторы пар-жидкость 56, 58 и 60 предусматриваются таким образом, чтобы соответствовать реакторам гидрирования 50, 52 и 54 соответственно. Вторая фракционирующая колонна 70 разделяет и очищает жидкие углеводороды, подаваемые из сепараторов пар-жидкость 56 и 58 в соответствии с температурами кипения. Стабилизатор лигроина 70 обеспечивает перегонку жидких углеводородов лигроиновой фракции, подаваемой из сепаратора пар-жидкость 60 и второй фракционирующей колонны 70. После этого стабилизатор лигроина 72 осуществляет выпуск компонентов более легких, чем бутан, в линию факельного газа и отделяет и извлекает компоненты, характеризующиеся количеством атомов углерода, равным пяти и более, в виде лигроинового продукта.
Далее будет описываться способ (способ ГВЖ) синтеза жидкого топлива из природного газа при использовании системы синтеза жидкого топлива 1, сконфигурированной так, как это описывалось выше.
Природный газ (основным компонентом которого является СН4) в качестве материала углеводородного исходного сырья подают в систему синтеза жидкого топлива 1 из внешнего источника подачи природного газа (не показан), такого как месторождение природного газа или газоперерабатывающее предприятие. Описывавшаяся выше установка получения синтез-газа 3 обеспечивает проведение риформинга данного природного газа для получения синтез-газа (смешанного газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов).
Говоря конкретно, сначала описывавшийся выше природный газ, который представляет собой материал углеводородного исходного сырья, подают в десульфуризирующий реактор 10 совместно с газообразным водородом, отделенным при использовании сепаратора водорода 26. Десульфуризирующий реактор 10 обеспечивает проведение гидрирования и десульфуризации серосодержащих компонентов, включенных в природный газ, при использовании газообразного водорода, например, на катализаторе ΖηΟ. Благодаря проведению предварительной десульфуризации природного газа данным образом можно предотвратить уменьшение активности катализатора, использующегося в установке риформинга 12, барботажном колонном реакторе 30 и т.п., под действием серосодержащих соединений.
Природный газ (он также может содержать диоксид углерода, подвергнутый десульфуризации данным образом, подают в установку риформинга 12 после перемешивания газообразного диоксида углерода (СО2), подаваемого из источника подачи диоксида углерода (не показан), с водяным паром, полученным в котле-утилизаторе 14. Установка риформинга 12 обеспечивает проведение риформинга природного газа при использовании диоксида углерода и водяного пара для получения высокотемпературного синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, по описывавшемуся выше способу риформинга, использующему водяной пар и газообразный диоксид углерода. В данный момент в установку риформинга 12 подают, например, топливный газ для горелки, размещенной в установке риформинга 12, и воздух, а теплоту реакции, необходимую для проведения описывавшейся выше реакции риформинга, использующей водяной пар и СО2, которая представляет собой эндотермическую реакцию, обеспечивает теплота сгорания топливного газа в горелке.
Высокотемпературный синтез-газ (например, 900°С, 2,0 МПа (изб.)), полученный в установке риформинга 12 данным образом, подают в котел-утилизатор 14 и охлаждают в результате теплообмена с водой, которая протекает через котел-утилизатор 14 (например, 400°С), таким образом, отходящее тепло рекуперируют. В данный момент воду, нагретую под действием синтез-газа в котле-утилизаторе 14, подают в сепаратор пар-жидкость 16. Из данного сепаратора пар-жидкость 16 газовый компонент подают в установку риформинга 12 или другие внешние устройства в виде водяного пара высокого давления (например, от 3,4 до 10,0 МПа (изб.)), а воду в виде жидкого компонента возвращают в котел-утилизатор 14.
Между тем, синтез-газ, охлажденный в котле-утилизаторе 14, подают в абсорбционную башню 22 установки удаления СО2 20 или барботажный колонный реактор 30 после отделения и удаления конденсата из синтез-газа в сепараторе пар-жидкость 18. Абсорбционная башня 22 абсорбирует газообразный диоксид углерода, включенный в синтез-газ, в удерживаемом абсорбенте для отделения газообразного
- 6 018146 диоксида углерода из синтез-газа. Абсорбент, включающий газообразный диоксид углерода в данной абсорбционной башне 22, вводят в регенерационную башню 24, абсорбент, включающий газообразный диоксид углерода, нагревают и подвергают воздействию отпаривающей обработки, например, под действием водяного пара, а получающийся в результате десорбированный газообразный диоксид углерода отправляют на рецикл в установку риформинга 12 из регенерационной колонны 24 и повторно используют для описывавшейся выше реакции риформинга.
Синтез-газ, полученный в установке получения синтез-газа 3 данным образом, подают в барботажный колонный реактор 30 описывавшейся выше установки синтеза ФТ 5. В данный момент композиционное соотношение для синтез-газа, подаваемого в барботажный колонный реактор 30, доводят до композиционного соотношения (например, Н2:СО=2:1 (молярное соотношение)), подходящего для реакции синтеза ФТ. В дополнение к этому, давление синтез-газа, подаваемого в барботажный колонный реактор 30, увеличивают до давления (например, приблизительно 3,6 МПа (изб.)), подходящего для реакции синтеза ФТ, при использовании компрессора (не показан), предусмотренного в трубе, которая соединяет установку удаления СО2 20 с барботажным колонным реактором 30.
Кроме того, часть синтез-газа, газообразный диоксид углерода которого отделили при использовании описывавшейся выше установки удаления СО2 20, также подают в сепаратор водорода 26. Сепаратор водорода 26 отделяет газообразный водород, включенный в синтез-газ, благодаря адсорбированию и десорбированию (КБА водорода) при использовании разности давлений, как это описывалось выше. Данный отделенный водород непрерывно подают из газгольдера (не показан) и т.п. через компрессор (не показан) в различные устройства реакции, использующей водород (например, десульфуризирующий реактор 10, реактор гидрокрекинга восковой фракции 50, реактор гидрообработки керосиновой и газойлевой фракции 52, реактор гидрообработки лигроиновой фракции 54 и т.п.), которые обеспечивают проведение в системе синтеза жидкого топлива 1 предварительно определенных реакций, использующих водород.
Далее описывавшаяся выше установка синтеза ФТ 5 позволяет синтезировать жидкие углеводороды по реакции синтеза ФТ из синтез-газа, полученного при использовании описывавшейся выше установки получения синтез-газа 3.
Говоря конкретно, синтез-газ, от которого газообразный диоксид углерода отделили в описывавшейся выше установке удаления СО2 20, перепускают через трубу введения 31 и вводят в барботажный колонный реактор 30. В данном случае синтез-газ, протекающий через трубу введения 31, охлаждают, например, до приблизительно 40°С в трубе введения 31 при использовании теплообменника (не показан), установленного между котлом-утилизатором 14 и частью нагревания синтез-газа 42, для удаления влаги, включенной в синтез-газ, вплоть до достижения синтез-газом части нагревания синтез-газа 42 после охлаждения при использовании котла-утилизатора 14. Таким образом, в данном варианте осуществления данный охлажденный синтез-газ нагревают при использовании части нагревания синтез-газа 42, например, до приблизительно 200°С при введении синтез-газа в барботажный колонный реактор 30.
После этого нагретый синтез-газ втекает из нижней части барботажного колонного реактора 30 и протекает снизу вверх в суспензии катализатора, содержащейся в барботажном колонном реакторе 30. В данный момент в барботажном колонном реакторе 30 газообразные монооксид углерода и водород, которые включены в синтез-газ, вступают в реакцию друг с другом по реакции синтеза ФТ, тем самым обеспечивая получение углеводородов. Кроме того, благодаря протеканию воды через теплопередающую трубу 32 барботажного колонного реактора 30 во время данной реакции синтеза отводят теплоту реакции для реакции синтеза ФТ, а воду, нагретую в результате данного теплообмена, испаряют для получения водяного пара. Что касается данного водяного пара, то воду, ожиженную в сепараторе паржидкость 34, возвращают в теплопередающую трубу 32, а газовый компонент подают во внешнее устройство в виде водяного пара среднего давления (например, от 1,0 до 2,5 МПа (изб.)). В дополнение к этому, внутреннее давление барботажного колонного реактора 30 благодаря реакции синтеза ФТ становится, например, равным приблизительно 3,2 МПа (изб.). Кроме того, температуру реакции в барботажном колонном реакторе 30 выдерживают, например, равной приблизительно 230°С благодаря теплу реакции для реакции синтеза ФТ и охлаждению при использовании теплопередающей трубы 32.
Суспензию, содержащую жидкие углеводороды, синтезированные в барботажном колонном реакторе 30 данным образом, отбирают из средней части барботажного колонного реактора 30 и вводят в сепаратор 36. Сепаратор 36 разделяет отобранную суспензию на катализатор (твердый компонент) и жидкий компонент, включающий жидкий углеводородный продукт. Часть отделенного катализатора возвращают в барботажный колонный реактор 30, а жидкий компонент подают в первую фракционирующую колонну 40.
Кроме того, непрореагировавший синтез-газ и газовый компонент синтезированных углеводородов отбирают через выпускную трубу 39 из верхней части барботажного колонного реактора 30, и данные газы перепускают через теплообменник, использующий отобранный газ 44, где теплообмен проводят так, как это будет описываться в дальнейшем, а после этого вводят в сепаратор пар-жидкость 38. Сепаратор пар-жидкость 38 охлаждает данные газы для отделения некоторого количества конденсированных
- 7 018146 жидких углеводородов и введения их в первую фракционирующую колонну 40. Между тем, что касается газового компонента, отделенного в сепараторе пар-жидкость 38, то непрореагировавшие синтез-газы (СО и Н2) перепускают между котлом-утилизатором 14 и частью нагревания синтез-газа 42 на трубе введения 31, нагревают при использовании части нагревания синтез-газа 42, после этого еще раз возвращают в нижнюю часть барботажного колонного реактора 30 и повторно используют для реакции синтеза ФТ. Кроме того, испускаемый газ (факельный газ), отличный от целевых продуктов, включающих в качестве основного компонента газообразный углеводород, характеризующийся небольшим количеством атомов углерода (равным или меньшим С4), вводят во внешний сжигающий агрегат (не показан), в нем сжигают, а после этого выпускают в атмосферу.
В данном случае будет описываться функционирование части нагревания синтез-газа 42 до и после реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30.
Сначала вследствие отсутствия подачи газа, нагретого при использовании теплообменника, использующего отобранный газ 44, до реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30 и непосредственно после запуска системы синтеза жидкого топлива 1 синтез-газ не может быть нагрет при использовании теплообменника, использующего отобранный газ 44. Таким образом, синтез газ нагревают только при использовании теплообменника, использующего водяной пар 46.
Далее благодаря подаче газа в барботажном колонном реакторе 30, нагретого в ходе реакции синтеза ФТ, в теплообменник, использующий отобранный газ 44, через выпускную трубу 39 после реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30 синтез-газ в трубе введения 31 может быть нагрет при использовании теплообменника, использующего отобранный газ 44. Поэтому синтез-газ в трубе введения 31 нагревают при использовании как теплообменника, использующего отобранный газ 44, так и теплообменника, использующего водяной пар 46. В данный момент синтез-газ в трубе введения 31 при введении в барботажный колонный реактор 30 сначала нагревают, например, до приблизительно 150°С при использовании теплообменника, использующего отобранный газ 44, а после этого нагревают до достижения приблизительно 200°С при использовании теплообменника, использующего водяной пар 46.
В дополнение к этому, что касается функционирования части нагревания синтез-газа 42 даже либо до, либо после реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30, то в соединительной части между трубой введения 31 и барботажным колонным реактором 30 может быть предусмотрена часть измерения температуры (не показана) для регулирования количества водяного пара высокого давления, подаваемого в теплообменник, использующий водяной пар 46, при одновременном измерении температуры синтез-газа в трубе введения 31.
Далее будут описываться стадии первой фракционирующей колонны 40 и следующие после нее. Первая фракционирующая колонна 40 нагревает жидкие углеводороды (количество атомов углерода у которых различно), подаваемые через сепаратор 36 и сепаратор пар-жидкость 38 из барботажного колонного реактора 30, как это описывалось выше, для фракционной перегонки жидких углеводородов при использовании разности температур кипения. Тем самым, первая фракционирующая колонна 40 отделяет и очищает жидкие углеводороды для получения лигроиновой фракции (температура кипения которой является меньше чем приблизительно 150°С), керосиновой и газойлевой фракции (температура кипения которой находится в диапазоне приблизительно от 150 до 350°С) и восковой фракции (температура кипения которой является больше чем приблизительно 350°С). Жидкие углеводороды (в основном С21 и более) в виде восковой фракции, отобранной из нижней части первой фракционирующей колонны 40, вводят в реактор гидрокрекинга восковой фракции 50, жидкие углеводороды (в основном от С11 до С20) в виде керосиновой и газойлевой фракции, отобранной из средней части первой фракционирующей колонны 40, вводят в реактор гидрообработки керосиновой и газойлевой фракции 52, а жидкие углеводороды (в основном от С5 до С10) в виде лигроиновой фракции, отобранной из верхней части первой фракционирующей колонны 40, вводят в реактор гидрообработки лигроиновой фракции 54.
Реактор гидрокрекинга восковой фракции 50 обеспечивает проведение гидрокрекинга жидких углеводородов восковой фракции, характеризующейся большим количеством атомов углерода (приблизительно С21 и более), которую подали из нижней части первой фракционирующей колонны 40, при использовании газообразного водорода, подаваемого из описывавшегося выше сепаратора водорода 26, для уменьшения количества атомов углерода до С20 и менее. В данной реакции гидрокрекинга в результате расщепления связей С-С углеводородов, характеризующихся большим количеством атомов углерода, при использовании катализатора и тепла получают углеводороды, характеризующиеся небольшим количеством атомов углерода и небольшой молекулярной массой. Продукт, включающий жидкие углеводороды, подвергнутые гидрокрекингу при использовании данного реактора гидрокрекинга восковой фракции 50, разделяют на газ и жидкость в сепараторе пар-жидкость 56, жидкие углеводороды из которого вводят во вторую фракционирующую колонну 70, а газовый компонент (включающий газообразный водород) из которого вводят в реактор гидрообработки керосиновой и газойлевой фракции 52 и реактор гидрообработки лигроиновой фракции 54.
Реактор гидрообработки керосиновой и газойлевой фракции 52 обеспечивает проведение гидрообработки жидких углеводородов (приблизительно от Си до С20) в качестве керосиновой и газойлевой
- 8 018146 фракций, характеризующихся приблизительно средним количеством атомов углерода, которые подали из средней части первой фракционирующей колонны 40, при использовании газообразного водорода, подаваемого через реактор гидрокрекинга восковой фракции 50 из сепаратора водорода 26. В данной реакции гидрообработки для получения в основном насыщенных углеводородов с боковыми цепями жидкие углеводороды изомеризуются, а водород присоединяется к ненасыщенным связям описывавшихся выше жидких углеводородов для насыщения жидких углеводородов. В результате продукт, включающий подвергнутые гидрообработке жидкие углеводороды, разделяют на газ и жидкость в сепараторе паржидкость 58, жидкие углеводороды из которого вводят во вторую фракционирующую колонну 70, а газовый компонент (включающий газообразный компонент) из которого повторно используют для описывавшейся выше реакции гидрирования.
Реактор гидрообработки лигроиновой фракции 54 обеспечивает проведение гидрообработки жидких углеводородов лигроиновой фракции, характеризующейся малым количеством атомов углерода (приблизительно Сю и менее), которую подали из верхней части первой фракционирующей колонны 40, при использовании газообразного водорода, подаваемого через реактор гидрокрекинга восковой фракции 50 из сепаратора водорода 26. В результате продукт, включающий подвергнутые гидрообработке жидкие углеводороды, разделяют на газ и жидкость в сепараторе пар-жидкость 60, жидкие углеводороды из которого вводят в стабилизатор лигроина 72, а газовый компонент (включающий газообразный водород) из которого повторно используют для описывавшейся выше реакции гидрирования.
Далее вторая фракционирующая колонна 70 осуществляет перегонку жидких углеводородов, подаваемых из описывавшихся выше реактора гидрокрекинга восковой фракции 50 и реактора гидрообработки керосиновой и газойлевой фракций 52. Тем самым, вторая фракционирующая колонна 70 отделяет и очищает жидкие углеводороды для получения углеводородов (температура кипения которых является меньше чем приблизительно 150°С), характеризующихся количеством атомов углерода Сю и менее, керосина (температура кипения которого находится в диапазоне приблизительно от 150 до 250°С), газойля (температура кипения которого находится в диапазоне приблизительно от 250 до 350°С) и неподвергнутой крекингу восковой фракции (температура кипения которой является больше чем приблизительно 350°С) из реактора гидрокрекинга восковой фракции 50. Газойль отбирают из нижней части второй фракционирующей колонны 70, а керосин отбирают из ее средней части. Между тем, углеводород, характеризующийся количеством атомов углерода С10 и менее, отбирают из верхней части второй фракционирующей колонны 70 и подают в стабилизатор лигроина 72.
Кроме того, стабилизатор лигроина 72 осуществляет перегонку углеводородов, характеризующихся количеством атомов углерода С10 и менее, которые подали из описывавшихся выше реактора гидрообработки лигроиновой фракции 54 и второй фракционирующей колонны 70. Тем самым, стабилизатор лигроина 72 отделяет и очищает лигроин (от С5 до С10) в качестве продукта. В соответствии с этим, из нижней части стабилизатора лигроина 72 отбирают высокочистый лигроин. Между тем, из верхней части стабилизатора лигроина 72 выпускают испускаемый газ (факельный газ), отличный от продуктов, которые содержат в качестве основного компонента углеводороды, характеризующиеся количеством атомов углерода, меньшим или равным предварительно определенному количеству (меньшим или равным С4).
Способ (способ ГВЖ) системы синтеза жидкого топлива 1 описывался выше. Благодаря реализации рассматриваемого способа ГВЖ природный газ легко и экономично может быть превращен в чистые жидкие топлива, такие как высокочистый лигроин (от С5 до С10: неочищенный бензин), ламповое масло (от С11 до С15: керосин) и газойль (от С16 до С20: газойль). Кроме того, в настоящем варианте осуществления в установке риформинга 12 применяют описывавшийся выше способ риформинга, использующий водяной пар и газообразный диоксид углерода. Таким образом, имеют место преимущества, заключающиеся в том, что в качестве материала исходного сырья может быть эффективно использован диоксид углерода, содержащийся в природном газе, композиционное соотношение (например, Н2:СО = 2:1 (молярное соотношение)) для синтез-газа, подходящее для описывавшейся выше реакции синтеза ФТ, может быть эффективно получено в одной реакции установки риформинга 12, а регулятор концентрации водорода и т.п. не требуются.
В частности, в соответствии с установкой синтеза ФТ 5, включающей систему синтеза жидкого топлива 1, относящуюся к настоящему изобретению, на трубе введения 31 предусматривается часть нагревания синтез-газа 42 для нагревания синтез-газа, введенного в барботажный колонный реактор 30, до температуры разложения карбонильного соединения и более. Таким образом, карбонильное соединение, включенное в синтез-газ в трубе введения 31, может быть подвергнуто разложению перед подачей в суспензию, содержащуюся в барботажном колонном реакторе 30. По этой причине можно подавить ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии и эффективно синтезировать жидкие углеводороды. В результате жидкие углеводороды могут быть синтезированы при низких издержках в сопоставлении со случаем, в котором отсутствует часть нагревания синтез-газа 42.
Кроме того, благодаря нагреванию синтез-газа, введенного в барботажный колонный реактор 30, до температуры разложения карбонильного соединения железа или карбонильного соединения никеля и более, например, даже в случае изготовления трубы введения 31 из стали, включающей железо или ни
- 9 018146 кель в качестве основных компонентов, и образования в синтез-газе карбонильного соединения железа или карбонильного соединения никеля при одновременном протекании синтез-газа через трубу введения 31 данные соединения могут быть подвергнуты разложению перед подачей синтез-газа в суспензию, содержащуюся в барботажном колонном реакторе 30, и ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии может быть надежно подавлено.
Кроме того, газ в барботажном колонном реакторе 30, нагретый в результате тепловыделения при реакции синтеза ФТ, может быть отобран из выпускной трубы 39, и синтез-газ, введенный в барботажный колонный реактор 30, может быть нагрет при использовании теплообменника, использующего отобранный газ 44, при помощи тепла данного отобранного газа. В соответствии с этим, тепло, полученное в результате проведения реакции синтеза ФТ, можно эффективно использовать для улучшения коэффициента полезного действия по энергии у установки синтеза ФТ 5, и можно экономить энергию.
Кроме того, благодаря включению в часть нагревания синтез-газа 42 теплообменника, использующего водяной пар 46, в котором применяют водяной пар, отдельно от теплообменника, использующего отобранный газ 44, синтез-газ может быть надежно нагрет под действием водяного пара даже до прохождения реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30. По этой причине ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии может быть подавлено с большей надежностью.
В дополнение к этому, после проведения реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30 синтез-газ может быть нагрет при использовании как теплообменника, использующего отобранный газ 44, так и теплообменника, использующего водяной пар 46. Таким образом, можно уменьшить количество водяного пара, использующегося для теплообменника, использующего водяной пар 46, и можно добиться экономии энергии и получения низких эксплуатационных затрат для теплообменника, использующего водяной пар 46. В дополнение к этому, благодаря обеспечению наличия теплообменника, использующего водяной пар 46, ближе к барботажному колонному реактору 30, чем теплообменника, использующего отобранный газ 44, на трубе введения 31 синтез-газ до введения в барботажный колонный реактор 30 может быть надежно нагрет до температуры разложения и более при использовании теплообменника, использующего водяной пар 46, температуру которого можно легко контролировать.
Кроме того, благодаря нагреванию в части нагревания синтез-газа 42 синтез-газа до 140°С и более, что соответствует температуре разложения Ре3(СО)12 (додекакарбонила трижелеза), карбонильное соединение железа и карбонильное соединение никеля, включенные в синтез-газ в трубе введения 31, могут быть надежно подвергнуты разложению. В дополнение к этому, что касается температуры разложения других карбонильных соединений железа, характеризующихся меньшим количеством карбонильных групп, чем у Ре3(СО)12, то в числе карбонильных соединений железа, например, температура разложения Ре2(СО)9 составляет приблизительно 100°С и температура разложения Ре(СО)5 составляет приблизительно 77°С. Кроме того, что касается температуры разложения карбонильных соединений никеля, то, например, температура разложения №(СО)4 составляет приблизительно 127°С. Все температуры разложения являются равными или меньшими 140°С.
Кроме того, часть нагревания синтез-газа 42 нагревает синтез-газ в трубе введения 31 до температуры, равной или меньшей температуры реакции для реакции синтеза ФТ в барботажном колонном реакторе 30, при одновременном нагревании синтез-газа до 140°С и более. В соответствии с этим, даже в случае введения нагретого синтез-газа в барботажный колонный реактор 30 внутри барботажного колонного реактора 30 не произойдет избыточного нагревания, и реакция синтеза ФТ будет стабильно проведена. Таким образом, жидкие углеводороды могут быть синтезированы с большей эффективностью.
В дополнение к этому, часть нагревания синтез-газа 42 нагревает синтез-газ в трубе введения 31, в частности, до 200°С и более даже при нагревании синтез-газа до 140°С и более. В соответствии с этим, карбонильное соединение может быть подвергнуто разложению с большей надежностью.
Кроме того, благодаря включению в систему синтеза жидкого топлива 1, соответствующую данному варианту осуществления, установки синтеза ФТ 5, которая обнаруживает вышеупомянутые эффекты, получение жидких топлив может быть эффективно проведено при низких издержках.
Кроме того, благодаря нагреванию в части нагревания синтез-газа 42 синтез-газа при использовании водяного пара высокого давления, полученного в сепараторе пар-жидкость 16 при проведении риформинга природного газа, отсутствует потребность в отдельном обеспечении наличия агрегата источника тепла, который подает тепло, необходимое для части нагревания синтез-газа 42, система синтеза жидкого топлива 1 может быть компактной, и стоимость агрегата и эксплуатационные затраты системы синтеза жидкого топлива могут быть уменьшены.
Несмотря на описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения при обращении к прилагаемым чертежам изобретение такими вариантами осуществления не ограничивается. Специалистам в соответствующей области техники очевидна возможность создания различных изменений или модификаций в категории, представленной в формуле изобретения, и необходимо понимать то, что данные изменения или модификации естественным образом относятся к техническому объему настоящего изобретения.
Например, в описывавшихся выше вариантах осуществления в качестве материала углеводородного
- 10 018146 исходного сырья, подаваемого в систему синтеза жидкого топлива 1, используют природный газ. Однако изобретение таким примером не ограничивается. Например, могут быть использованы другие материалы углеводородного исходного сырья, такие как асфальт и кубовые остатки.
Кроме того, в описывавшихся выше вариантах осуществления жидкие углеводороды получают в результате синтеза по реакции синтеза ФТ в качестве реакции синтеза в барботажном колонном реакторе 30. Однако изобретение данным примером не ограничивается. Говоря конкретно, изобретение также может быть применено, например, к оксосинтезу (реакции гидроформилирования) В-СН=СН2 + СО + Н2 К-СН2СН2СНО, синтезу метанола СО + 2Н2 СН3ОН, синтезу диметилового эфира (ДМЭ) 3СО +
3Н2 СН3ОСН3 + СО2 и т.п. в качестве реакции синтеза в барботажном колонном реакторе 30.
Кроме того, в описывавшемся выше варианте осуществления часть нагревания синтез-газа 42 включает теплообменник, использующий отобранный газ 44, и теплообменник, использующий водяной пар 46. Однако часть нагревания синтез-газа может включать только один из теплообменников, или нагревание может быть проведено при использовании других конфигураций (например, способ быстрого нагревания трубы при использовании индукционной печи), которые отличаются от данных конфигураций.
Кроме того, в описывавшемся выше варианте осуществления теплообменник, использующий водяной пар 46, нагревает синтез-газ при использовании водяного пара, полученного при проведении риформинга природного газа в установке получения синтез-газа 3. Однако синтез-газ может быть нагрет не при использовании данного водяного пара, а при использовании водяного пара агрегата источника тепла, который предусматривается отдельно, или при использовании отдельного водяного пара, полученного в системе синтеза жидкого топлива 1.
Кроме того, в описывавшемся выше варианте осуществления часть нагревания синтез-газа 42 нагревает синтез-газ, введенный в барботажный колонный реактор 30, до температуры разложения карбонильного соединения железа или карбонильного соединения никеля и более. Однако вместо этого синтез-газ может быть нагрет до температуры разложения карбонильных соединений и более (например, соединения карбонила и металла, который вступает в контакт с синтез-газом при протекании синтез-газа перед его введением в барботажный колонный реактор 30) в случае карбонильных соединений, отличных от карбонильного соединения железа и карбонильного соединения никеля.
В дополнение к этому, можно подходящим образом заместить компоненты в вышеупомянутых конструкционных элементах хорошо известными конструкционными элементами, отличающимися от основной идеи изобретения, и вышеупомянутые модифицированные примеры могут быть подходящим образом объединены друг с другом.
Промышленная применимость
Установка для реакции синтеза углеводородов, способ синтеза углеводородов и реакционная система синтеза углеводородов, включающая установку для реакции синтеза углеводородов, соответствующую настоящему изобретению, могут позволить подавить ухудшение характеристик частиц катализатора в суспензии, эффективно синтезировать углеводородное соединение и синтезировать углеводородное соединение при низких издержках.
Описание номеров позиций:
- система синтеза жидкого топлива (реакционная система синтеза углеводородов);
- установка получения синтез-газа;
- установка синтеза ФТ (установка для реакции синтеза углеводородов);
- установка повышения сортности продукции;
- барботажный колонный рактор (реактор);
- труба введения (часть введения синтез-газа);
- выпускная труба (выпускная часть реакторного газа);
- часть нагревания синтез-газа;
- теплообменник, использующий отобранный газ (часть теплообмена с отобранным газом);
- теплообменник, использующий водяной пар (часть теплообмена с водяным паром).

Claims (8)

1. Установка для реакции синтеза углеводородов из синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, в присутствии суспензии, включающей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости, при этом установка для реакции синтеза углеводородов включает реактор, который содержит суспензию; устройство для введения синтез-газа и средство для нагревания синтез-газа до температуры разложения карбонильных соединений или более.
2. Установка по п.1, где карбонильным соединением являются карбонильное соединение железа или карбонильное соединение никеля.
3. Установка по п.1 или 2, дополнительно включающая выпускную часть реакторного газа, которая отбирает газ в реакторе, нагретый в результате тепловыделения при реакции синтеза в нем, где средство для нагревания синтез-газа включает теплообменник, в котором нагревается синтез-газ при использова
- 11 018146 нии тепла газа, отобранного из выпускной части реакторного газа.
4. Установка для реакции синтеза углеводородов по п.3, где теплообменник дополнительно включает средство теплообмена с водяным паром, которое нагревает синтез-газ при использовании водяного пара.
5. Установка для реакции синтеза углеводородов по любому одному из пп.1-4, где теплообменник нагревает синтез-газ до 140°С и более и до температуры реакции или менее в реакторе.
6. Реакционная система синтеза углеводородов, включающая установку для реакции синтеза углеводородов по любому одному из пп.1-5; установку получения синтез-газа, которая обеспечивает проведение риформинга материала углеводородного исходного сырья для получения синтез-газа с последующим его введением в реактор; и установку повышения сортности продукции, которая очищает углеводородные соединения для получения жидких топлив.
7. Реакционная система по п.6, содержащая средство нагревания синтез-газа с помощью водяного пара, полученного при проведении риформинга материала углеводородного исходного сырья.
8. Способ синтеза углеводородов, который позволяет синтезировать углеводородное соединение по химической реакции для синтез-газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, в присутствии суспензии, включающей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости, при этом способ включает нагревание синтез-газа до температуры разложения карбонильного соединения или более перед его подачей в суспензию.
EA201170500A 2008-09-30 2009-09-25 Установка для реакции синтеза углеводородов, реакционная система синтеза углеводородов и способ синтеза углеводородов EA018146B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008253215 2008-09-30
PCT/JP2009/004875 WO2010038391A1 (ja) 2008-09-30 2009-09-25 炭化水素合成反応装置及び炭化水素合成反応システム、並びに炭化水素合成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201170500A1 EA201170500A1 (ru) 2011-10-31
EA018146B1 true EA018146B1 (ru) 2013-05-30

Family

ID=42073175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201170500A EA018146B1 (ru) 2008-09-30 2009-09-25 Установка для реакции синтеза углеводородов, реакционная система синтеза углеводородов и способ синтеза углеводородов

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8586640B2 (ru)
EP (1) EP2351813A4 (ru)
JP (1) JP5298133B2 (ru)
CN (1) CN102165041B (ru)
AU (1) AU2009299338C1 (ru)
BR (1) BRPI0919387B1 (ru)
CA (1) CA2738263C (ru)
EA (1) EA018146B1 (ru)
MY (1) MY153983A (ru)
WO (1) WO2010038391A1 (ru)
ZA (1) ZA201102240B (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5804747B2 (ja) * 2011-03-31 2015-11-04 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 合成ガス製造装置への金属混入抑制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001517645A (ja) * 1997-09-24 2001-10-09 テキサコ・デベロップメント・コーポレーション 炭化水素合成の最適化プロセス
JP2002520423A (ja) * 1998-07-08 2002-07-09 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ ガス流からの金属カルボニルの除去方法
JP2005058996A (ja) * 2003-08-09 2005-03-10 Lurgi Ag 工業ガスの洗浄方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9801200D0 (en) * 1998-01-20 1998-03-18 Air Prod & Chem Intergration of a cryogenic air separator with synthesis gas production and conversion
EG22489A (en) * 1999-02-05 2003-02-26 Sasol Technology Process for producing liquid and optionally gaseous products from gaseous reactants
EP1156026A1 (en) * 2000-05-19 2001-11-21 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process for the production of liquid hydrocarbons
GB0112796D0 (en) 2001-05-25 2001-07-18 Bp Exploration Operating Process
US7247281B2 (en) 2004-04-06 2007-07-24 Fuelcell Energy, Inc. Methanation assembly using multiple reactors
US20070259973A1 (en) 2006-05-03 2007-11-08 Syntroleum Corporation Optimized hydrocarbon synthesis process
KR101443060B1 (ko) * 2006-09-27 2014-09-22 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이. 합성 가스 스트림으로부터 금속 카르보닐의 제거 방법
JP5210535B2 (ja) 2007-04-06 2013-06-12 パナソニック株式会社 データ収集システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001517645A (ja) * 1997-09-24 2001-10-09 テキサコ・デベロップメント・コーポレーション 炭化水素合成の最適化プロセス
JP2002520423A (ja) * 1998-07-08 2002-07-09 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ ガス流からの金属カルボニルの除去方法
JP2005058996A (ja) * 2003-08-09 2005-03-10 Lurgi Ag 工業ガスの洗浄方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU et al. Deactivation model of Fischer-Tropsch synthesis over an Fe-Cu-K commercial catalyst, Appl. Catal. A Gen., 1997, 161 (1/2), p. 137-151 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20110201696A1 (en) 2011-08-18
EP2351813A1 (en) 2011-08-03
ZA201102240B (en) 2012-06-27
EA201170500A1 (ru) 2011-10-31
AU2009299338C1 (en) 2014-01-23
CA2738263C (en) 2015-12-15
WO2010038391A1 (ja) 2010-04-08
MY153983A (en) 2015-04-30
AU2009299338A1 (en) 2010-04-08
CA2738263A1 (en) 2010-04-08
CN102165041A (zh) 2011-08-24
US8586640B2 (en) 2013-11-19
JPWO2010038391A1 (ja) 2012-02-23
CN102165041B (zh) 2014-08-20
JP5298133B2 (ja) 2013-09-25
EP2351813A4 (en) 2012-03-14
AU2009299338B2 (en) 2013-08-01
BRPI0919387A2 (pt) 2020-09-15
BRPI0919387B1 (pt) 2021-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2415904C2 (ru) Система синтеза жидкого топлива
EA019593B1 (ru) Способ и система для синтеза жидких углеводородных соединений
JP5107234B2 (ja) 液体燃料合成システム
JP5501366B2 (ja) 炭化水素合成反応装置、及び炭化水素合成反応システム、並びに炭化水素合成反応方法
RU2425089C2 (ru) Система синтеза жидкого топлива
EA033831B1 (ru) Способ конверсии природного газа в углеводородные продукты и установка для осуществления способа
US8569386B2 (en) Hydrocarbon synthesis reaction apparatus, hydrocarbon synthesis reaction system, and hydrocarbon synthesizing method
EA023881B1 (ru) Устройство для осуществления реакции синтеза углеводородов, способ его запуска и система для осуществления реакции синтеза углеводородов
RU2430954C2 (ru) Способ пуска системы синтеза жидкого топлива и система синтеза жидкого топлива
EA018146B1 (ru) Установка для реакции синтеза углеводородов, реакционная система синтеза углеводородов и способ синтеза углеводородов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ