EA018660B1

EA018660B1 - Реакционная система синтеза

Info

Publication number: EA018660B1
Application number: EA201070310A
Authority: EA
Inventors: Ясухиро Ониси
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: 2013-09-30
Also published as: US8758692B2; EP2194111A4; AU2008304822A1; EP2194111B1; CA2700126A1; CN101809122B; WO2009041600A1; CA2700126C; BRPI0817738B1; ZA201002079B; NO2194111T3; JPWO2009041600A1; EA201070310A1; EP2194111A1; CN101809122A; JP5409370B2; US20100239474A1; BRPI0817738A2; AU2008304822B2; MY153988A

Abstract

В изобретении предложена реакционная система синтеза, которая предназначена для синтеза углеводородных соединений на основе химического взаимодействия синтетического газа, включающего водород и оксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей частицы твердого катализатора, суспендированные в жидкости, и выделения углеводородных соединений из суспензии. Реакционная система синтеза включает главный корпус реактора, в котором содержится суспензия, сепаратор, который отделяет углеводородные соединения, содержащиеся в суспензии, от суспензии, первый проточный канал, который обеспечивает течение суспензии, включающей углеводородные соединения, к сепаратору из главного корпуса реактора, второй проточный канал, который обеспечивает течение суспензии к главному корпусу реактора из сепаратора, и штуцер для подачи текучей среды, через который текучая среда подается по меньшей мере в один сепаратор, первый проточный канал и второй проточный канал.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к реакционной системе синтеза углеводородных соединений путем введения газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, в суспензию, содержащую частицы твердого катализатора, суспендированные в жидких углеводородах.

Запрашивается приоритет патентной заявки Японии № 2007-252520, поданной 27 сентября 2007, содержание которой введено в настоящий документ во всей полноте ссылкой.

Уровень техники

В качестве реакционной системы для реакции синтеза Фишера-Тропша (далее по тексту называемой реакцией синтеза ФТ), где в результате каталитической реакции образуется углеводородное соединение и вода из синтетического газа, который состоит главным образом из водорода и оксида углерода, реакционная система синтеза ФТ с суспензионным слоем типа барботажной колонны, в которой осуществляют реакцию синтеза ФТ введением синтетического газа в суспензию, в которой твердые частицы катализатора суспендированы в жидком углеводороде (например, относится к патентным документам 1 и 2, как упомянуто ниже). Кроме того, углеводородное соединение, синтезированное в реакционной системе ФТ, используется главным образом как исходный материал для жидких топливных продуктов, таких как нафта (сырой бензин), керосин и газойль.

Кроме того, кроме данной реакционной системы синтеза ФТ с суспензионным слоем типа барботажной колонны также существует реакционная система для синтеза ФТ наружного циркуляционного типа, включающая главный корпус реактора, в котором находится суспензия, и газоподающая секция, которая обеспечивает введение синтетического газа в нижнюю часть главного корпуса реактора, и наружная циркуляционная секция, которая обеспечивает вытекание суспензии катализатора, включающей углеводородное соединение, синтезированное внутри главного корпуса реактора, из главного корпуса реактора, отделение углеводородного соединения от суспензии катализатора и возврат суспензии катализатора в главный корпус реактора. В патентных документах 1 и 2 использован насос для принудительного течения суспензии через наружную циркуляционную часть. Однако, если использован насос и т.п., эксплуатационные свойства частиц катализатора могут ухудшаться вследствие трения.

Соответственно в данной конфигурации, когда синтетический газ, введенный в главный корпус реактора, проходит через суспензию, возникает подъемный поток (пневоподъем) в главном корпусе реактора. Поэтому циркулирующий поток суспензии возникает в главном корпусе реактора в вертикальном направлении. Кроме того, возникает поток суспензии через наружную циркуляционную секцию с циркуляционным потоком суспензии в главном корпусе реактора.

Патентный документ 1: патентная заявка США, первая публикация № 2003/0018089.

Патентный документ 2: патентная заявка США, первая публикация № 2007/0014703.

Подробное описание изобретения

Задачи, решаемые изобретением.

Однако, поскольку вышеупомянутый поток суспензии остается в состоянии, где синтетический газ не вводится в суспензию, т.е. в статическом состоянии реакционной системы синтеза, то твердая часть суспензии, включающая частицы катализатора, оседает. Таким образом, существует проблема осаждения твердого компонента внутри наружной циркуляционной части.

В частности, когда реакционная система синтеза не работает вследствие действия внешних факторов, таких как падение электрического напряжения, адгезия, когезия, сшивание и т.д., то вышеупомянутый твердый компонент склонен находиться внутри наружной циркуляционной секции. Поэтому даже когда суспензия вновь начинает движение, то потребуется больше времени для достижения реакционной системой стабильного рабочего состояния. Как результат этого возникает проблема снижения эффективности производства жидких топливных продуктов.

Настоящее изобретение разработано с учетом данных проблем и направлено на то, чтобы состояние реакционной системы синтеза перешло в рабочее состояние из состояния останова, на снижение продолжительности перехода и улучшение эффективности производства жидких топливных продуктов в реакционной системе синтеза, в которой протекает синтез ФТ.

Средства решения задач.

Реакционная система синтеза настоящего изобретения представляет собой реакционную систему синтеза, которая предназначена для синтеза углеводородного соединения посредством химической реакции между синтетическим газом, включающим водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензией, содержащей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости, и выведения углеводородного соединения из суспензии. Реакционная система синтеза включает главный корпус реактора, в котором содержится суспензия; сепаратор, который отделяет углеводородное соединение от суспензии; первый проточный канал, который обеспечивает течение суспензии, включающей углеводородное соединение, к сепаратору от главного корпуса реактора; второй проточный канал, который обеспечивает течение суспензии к главному корпусу реактора от сепаратора; и штуцер для подачи текучей среды, через который текучую среду подают по меньшей мере в любой один из сепаратора первого проточного канала и второго проточного канала.

Кроме того, вышеупомянутой текучей средой желательно является текучая среда, которая не влияет

- 1 018660 на ход химической реакции синтетического газа с суспензией. Например, текучей средой предпочтительно является инертный газ, такой как азот или аргон, и т.п. Кроме того, вышеупомянутой текучей средой могут быть жидкие топливные продукты, такие как керосин и газойль.

В реакционной системе синтеза настоящего изобретения в случае, когда реакционная система синтеза начинает работать из состояния, при котором синтетический газ не подается в суспензию, т.е. из статического состояния, где циркуляционный поток суспензии не образуется в главном корпусе реактора, и затем устанавливается рабочее состояние, когда возникает циркуляционный поток суспензии, желательно, чтобы в сепаратор, первый проточный канал или второй проточный канал подавалась текучая среда из штуцера для подачи текучей среды. Поэтому, поскольку поток текучей среды, встречающийся с циркуляционным потоком, несет твердый компонент суспензии, который осел или слипся в сепараторе, первом проточном канале или втором проточном канале, текучее состояние суспензии в сепараторе, первом проточном канале или втором проточном канале может быть ускорено. Соответственно возможен гладкий переход реакционной системы синтеза в рабочее состояние из статического состояния, а продолжительность данного перехода может быть снижена.

Кроме того, когда реакционная система синтеза отключена по каким-то определенным причинам, и циркуляция потока внутри главного корпуса реактора остановлена, текучая среда подается в сепаратор, первый проточный канал или на второй проточный канал из штуцера для подачи текучей среды. Поэтому, поскольку твердый компонент суспензии поддерживается в состоянии, не позволяющем ему осесть или слипнуться в сепараторе, первом проточном канале или втором проточном канале, что может предотвратить забивание сепаратора, первого проточного канала и второго проточного канала твердым компонентом суспензии, то оказывается возможным быстро перезапустить реакционную систему синтеза.

Далее, реакционная система синтеза может дополнительно включать вспомогательный штуцер, что позволяет подавать текучую среду в главный корпус реактора и ускорять протекание суспензии внутри главного корпуса реактора.

В этом случае, когда реакционная система синтеза запускается в рабочее состояние из состояния покоя, циркуляционный поток суспензии внутри главного корпуса реактора ускоряется за счет подачи текучей среды в главный корпус реактора через вспомогательный штуцер. Таким образом, оказывается возможным быстро установить стационарный режим циркуляционного потока.

Кроме того, в реакционной системе синтеза текучую среду можно нагревать до температуры, по меньшей мере, превышающей температуру осаждения парафиновой фракции, входящей в состав углеводородной композиции.

В данной конфигурации, когда реакционная система синтеза находится в состоянии покоя, температура суспензии может стать ниже, чем температура осаждения парафиновой фракции. Как результат этого, даже если парафиновая фракция углеводородной композиции осела внутри главного корпуса реактора, в сепараторе, первом проточном канале и втором проточном канале, парафиновую фракцию можно нагреть путем подачи нагретой текучей среды в наружную циркуляционную систему или главный корпус реактора, когда реакционная система синтеза запущена. По этой причине, в случае, если осуществляется подача нагретой текучей среды, когда реакционная система синтеза отключена, охлаждения суспензии можно избежать. Поэтому оказывается возможным предупредить осаждение парафиновой фракции. Кроме того, даже если парафиновая фракция осела, оказывается возможным растворить осевшую парафиновую фракцию.

Соответственно это позволяет дополнительно снизить время достижения рабочего режима, если парафиновая фракция отлично плавится после перезапуска реакционной системы синтеза.

Положительные эффекты изобретения.

Согласно настоящему изобретению, когда реакционная система синтеза запущена или остановлена, текучая среда подается в сепаратор, первый проточный канал или второй проточный канал. Поэтому время, необходимое для перехода реакционной системы синтеза в рабочее состояние из состояния покоя, может быть снижено. Поэтому может быть улучшена эффективность производства жидких углеводородов и жидких топливных продуктов при использовании жидких углеводородов в качестве исходных материалов.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема общего вида реакционной системы синтеза согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг. 2 показан продольный разрез реактора, входящего в состав реакционной системы синтеза фиг. 1.

Описание ссылок символов

- Реакционная система синтеза,

- наружная циркуляционная секция,

- главный корпус реактора,

- суспензия,

- распределитель (секция подачи синтетического газа),

- вспомогательный штуцер,

- 2 018660

- первый проточный канал для суспензии (первый проточный канал),

- стационарный сепаратор,

- третий трубопровод (второй проточный канал),

68, 69 - штуцер для подачи текучей среды,

122 - жидкий углеводород (углеводородная композиция),

124 - частицы катализатора.

Лучший вариант осуществления изобретения

Далее будут рассмотрены предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения ссылкой на фиг. 1, 2.

Как показано на фиг. 1, реакционная система 1 синтеза согласно настоящему изобретению представляет реакционную систему синтеза ФТ с суспензионным слоем типа барботажной колонны и включает реактор 3, в котором протекает реакция синтеза ФТ, и наружную циркуляционную секцию 5, которая выводит продукты реакции синтеза ФТ.

Как показано на фиг. 1 и 2, реактор 3 включает главным образом главный корпус реактора 10, распределитель 20, охлаждающую трубу 40 и вспомогательный узел 50.

Главный корпус 10 реактора представляет собой, по существу, цилиндрическую емкость, изготовленную из металла, диаметр которой составляет приблизительно от 1 до 20 м, предпочтительно приблизительно от 2 до 10 м. Высота главного корпуса 10 реактора составляет приблизительно от 10 до 50 м, предпочтительно приблизительно от 15 до 45 м. Суспензия 12, содержащая твердые частицы катализатора 124, суспендированные в жидких углеводородах (продукте реакции синтеза ФТ) 122, собирается внутри главного корпуса 10 реактора. Главный корпус 10 реактора включает в себя выводной канал 14 суспензии, через который часть суспензии 12 вытекает в наружную циркуляционную секцию 5 из верхней части главного корпуса реактора, и впускное отверстие 16 для суспензии, через которое суспензия 12 втекает в нижнюю часть главного корпуса реактора 10 из наружной циркуляционной секции 5.

Распределитель 20, который является примером секции ввода синтетического газа согласно настоящему изобретению, расположен в нижней части внутри главного корпуса реактора 10 для подачи синтетического газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве главных компонентов, в суспензию 12. Распределитель 20 состоит из трубы 22 для подачи синтетического газа, сопельной головки 24, присоединенной к наружному концу трубы 22 подачи синтетического газа, и множество сопел 26 для подачи синтетического газа с боковой части сопельной головки 24.

Синтетический газ, поданный через трубу 22 подачи синтетического газа снаружи, проходит через сопельную головку 24 и инжектируется в суспензию 12 внутрь главного корпуса реактора 10, например вниз (то есть в направлении, показанном на чертеже тонкими стрелками) из канала подачи синтетического газа (не показанного), расположенного в нижней части сопла 26 для подачи синтетического газа (нижняя часть главного корпуса реактора 10). Таким образом, синтетический газ, введенный из распределителя 20 в суспензию 12, распадается на пузырьки 28 и проходит через суспензию 12 из нижней части к верху по всей высоте (в вертикальном направлении) главного корпуса 10 реактора. В ходе процесса синтетический газ растворяется в жидких углеводородах 122 и приходит в контакт с частицами катализатора 124, в результате чего протекает реакция синтеза жидкого углеводорода (реакция синтеза ФТ). Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения синтетический газ инжектируется внизу. Однако синтетический газ может быть инжектирован в верхнюю часть главного корпуса реактора 10.

Далее, синтетический газ вводится в суспензию 12 из распределителя 20, расположенного в нижней части внутри главного корпуса 10 реактора. Синтетический газ, введенный в суспензию, в виде пузырьков 28 поднимается внутри главного корпуса 10 реактора. Поэтому внутри главного корпуса 10 реактора, в центральной его части возникает восходящий поток (пневмоподъем) суспензии 12 внутри главного корпуса 10 реактора и вблизи его (то есть вблизи центральной оси главного корпуса 10 реактора), а нисходящий поток суспензии 12 возникает вблизи внутренней стенки главного корпуса 10 реактора (то есть вблизи внутренней периферической части). В результате этого, как показано тонкими стрелками на фиг. 2, возникает циркуляционный поток суспензии 12 внутри главного корпуса реактора 10.

По высоте главного корпуса реактора 10, внутри главного корпуса реактора 10 установлена охлаждающая труба 40 для охлаждения суспензии 12, чья температура возросла вследствие выделения тепла при протекании реакции синтеза ФТ. Охлаждающая труба 40 может несколько раз изгибаться в вертикальном направлении (например, изгибаться дважды, как на фиг. 2), например, путем изгиба одной трубы, как показано на фиг. 2. Однако форма и число охлаждающих труб не ограничены вышеуказанной формой и числом, но может быть таковым, что охлаждающие трубы могут равномерно располагаться внутри главного корпуса реактора 10 и обеспечивать равномерное охлаждение суспензии 12. Например, внутри главного корпуса реактора 10 может быть расположено множество охлаждающих труб, имеющих двухтрубную конструкцию, называемую байонетным типом.

Охлаждающая вода (например, температура которой отличается от внутренней температуры внутри главного корпуса реактора 10 приблизительно на 50-0°С), подаваемая через вход 42 охлаждающей трубы, циркулирует по охлаждающей трубе 40. Как только охлаждающая вода забирает тепло от суспензии 12 через стенки охлаждающей трубы 40 в процессе циркуляции охлаждающей воды по охлаждающей

- 3 018660 трубе 40, суспензия 12 внутри главного корпуса 10 реактора охлаждается. Часть охлаждающей воды отводится через выпускной канал 44 охлаждающей трубы в виде пара. Кроме того, среда для охлаждения суспензии 12 не ограничивается охлаждающей водой, как рассмотрено выше. Например, в качестве среды могут быть использованы линейные или разветвленные парафины, нафтеновые углеводороды, олефины, низкомолекулярный силан, простой силиловый эфир и силиконовое масло и т.п.

Как показано на фиг. 1, снаружи главного корпуса 10 реактора установлено множество вспомогательных узлов 50 для подачи текучей среды в главный корпус 10 реактора снаружи. Кроме того, каждый вспомогательный узел 50 включает вспомогательный штуцер 51, присоединенный к внутренней стенке (периферической зоне стенки) главного корпуса 10 реактора, и текучая среда вводится в главный корпус реактора 10 через данный вспомогательный штуцер 51 так, чтобы протекать вдоль поверхности внутренней стенки главного корпуса 10 реактора. Кроме того, каждый вспомогательный узел 50 включает открывающий/запорный клапан 52, который расположен между источником подачи текучей среды (не показан) и вспомогательным штуцером 51 для регулирования подачи текучей среды, и текучая среда подается в главный корпус 10 реактора при открытии открывающего/запорного вентиля 52.

Кроме того, предназначенная для подачи через вспомогательные штуцеры 51 в главный корпус реактора 10 текучая среда может быть, например, тем же синтетическим газом, что и вводимый через распределитель 20, или может быть газом (например, инертным газом, таким как азот или аргон) или жидкостью (например, жидкими углеводородами или жидкими топливными продуктами, такими как керосин и газойль, которые образуются при использовании жидких углеводородов в качестве исходных материалов), которая не влияет на реакцию синтеза ФТ. Кроме того, либо газ, либо жидкость, упомянутые выше, могут подаваться по отдельности или вместе в главный корпус реактора 10 через вспомогательный штуцер 51.

Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения вспомогательный штуцер 51 расположен между главным корпусом реактора 10 и открывающим/запорным вентилем 52. Однако, например, открывающий/затворный вентиль 52 может быть расположен вертикально между вспомогательным штуцером и главным корпусом реактора 10. Более того, хотя вспомогательный штуцер 51 расположен в положении, где происходит ускорение нисходящего потока суспензии 12, вспомогательный штуцер 51 может быть установлен, например, в положении, где ускоряется восходящий поток суспензии 12. То есть вспомогательный штуцер 51 может быть расположен, например, в положении, где текучая среда инжектируется вверх от точки вблизи главной оси внутри главного корпуса реактора 10.

Как показано на фиг. 1, наружная циркуляционная секция 5 включает главным образом емкость 62 для дегазации и стационарный сепаратор 64.

Емкость 62 для дегазации соединена с выводным каналом 14 суспензии главного корпуса 10 реактора первым трубопроводом 61 и удаляет непрореагировавший синтетический газ (пузырьки 28) и т.д., входящий в суспензию 12, которая втекает из главного корпуса реактора 10. Далее, в средней части первого трубопровода 61 расположен клапан 61а деления потока, который открывает и закрывает первый трубопровод 61. Работой клапана 61а для деления потока можно регулировать ввод суспензии 12 из главного корпуса реактора 10 в емкость для дегазации 62. Кроме того, нижняя часть емкости 62 дегазации соединена со стационарным сепаратором 64 вторым трубопроводом 63. Соответственно первый проточный канал 60, обеспечивающий течение суспензии 12 в стационарный сепаратор 64 из главного корпуса 10 реактора, состоит из первого трубопровода 61, емкости 62 для дегазации и второго трубопровода 63.

Далее, нижняя часть стационарного сепаратора 64 соединена с впускным отверстием 16 для суспензии главного корпуса 10 реактора третьим трубопроводом 65. То есть в настоящем варианте осуществления изобретения третий трубопровод 65 образует второй проточный канал, обеспечивающий протекание суспензии 12 в главный корпус 10 реактора из стационарного сепаратора 64. Кроме того, в средней части данного третьего трубопровода 65 расположены клапан 65а для деления потока, который открывает и закрывает третий трубопровод 65, и возвратный клапан 65Ь, разделяющие друг друга.

Кроме того, в вышерассмотренной конфигурации второй трубопровод 65 предпочтительно наклонен вниз в направлении стационарного сепаратора 64 от емкости 62 дегазации, а третий трубопровод 65 предпочтительно наклонен вниз в направлении главного корпуса реактора 10 от стационарного сепаратора 64. Поэтому суспензия 12 способна протекать в направлении стационарного сепаратора 64 от емкости 62 дегазации или в направлении главного корпуса реактора 10 из стационарного сепаратора 64 самотеком, без использования других источников энергии, таких как насосы.

Кроме того, вышеупомянутый стационарный сепаратор 64 вынуждает частицы катализатора 124 оседать в нижней части стационарного сепаратора 64 за счет использования того свойства, что удельный вес частиц катализатора 124, входящих в состав суспензии 12, которая втекает из емкости 62 для дегазации, больше, чем удельный вес жидких углеводородов 122, и поэтому часть жидких углеводородов 122 отделяется от частиц катализатора 124 в суспензии 12. Кроме того, при открытии клапана для деления потока 65а и возвратного клапана 65Ь, которые расположены на третьем трубопроводе 65, суспензия 12, включающая больше частиц катализатора 124, втекает в главный корпус реактора 10 из нижней части стационарного сепаратора 64.

- 4 018660

Помимо этого, в вышерассмотренном процессе разделения может быть установлен, например, диффузор, который снижает расход суспензии 12, сверху второго трубопровода 63, расположенного сбоку от стационарного сепаратора 64, так чтобы поток суспензии 12 не мог возникнуть внутри стационарного сепаратора 64 под действием потока суспензии 12, который проходит в направлении стационарного сепаратора 64 из емкости 62 дегазации.

Далее, в стационарном сепараторе 64, сконструированном таким образом, аналогично емкости 62 для дегазации, непрореагировавший синтетический газ может быть удален.

Кроме того, в нижней части стационарного сепаратора 64 установлен первый узел 66 подачи текучей среды, который обеспечивает ввод текучей среды в направлении верхней части внутри стационарного сепаратора 64 из нижней части. Первый узел 66 подачи текучей среды включает первый штуцер 68 для введения текучей среды, присоединенный к нижней части стационарного сепаратора 64, и открывающий/запорный клапан 70, установленный между источником введения текучей среды (не показан) и первым штуцером 68 для подачи текучей среды.

Далее, второй узел 67 подачи текучей среды, который обеспечивает ввод текучей среды в третий трубопровод 65, расположен в средней части третьего трубопровода 65, расположенного между клапаном 65а для деления потока и возвратным клапаном 65Ь. Второй узел 67 введения текучей среды, аналогично первому узлу 66 подачи текучей среды, содержит второй 69 штуцер для введения текучей среды, соединенный с третьим трубопроводом 65, и открывающим/запорным клапаном 71, установленным между источником подачи текучей среды (не показан) и вторым штуцером 69 для введения текучей среды.

Соответственно в каждом узле 66 и 67 подачи текучей среды текучая среда может вводиться в стационарный сепаратор 64 или среднюю часть третьего трубопровода 65 через каждый штуцер 68 и 69 для введения текучей среды путем открытия открывающих/запорных клапанов 70 и 71.

Хотя текучая среда, предназначенная для введения в стационарный сепаратор 64 или третий трубопровод 65 через штуцеры 68 и 69 для подачи текучей среды, включает, например, инертный газ, такой как азот или аргон, жидкие углеводороды и жидкие топливные продукты, такие как керосин и газойль, которые образуются при использовании жидких углеводородов в качестве исходного материала, могут быть использованы произвольные газы или жидкости, которые не влияют на ход реакции синтеза ФТ. Кроме того, любой газ или жидкость, упомянутые выше, могут быть введены по отдельности или могут быть введены они оба в стационарный сепаратор 64 и третий трубопровод 65 через штуцеры 68 и 69 подачи текучей среды.

Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения каждый штуцер 68 и 69 для введения текучей среды установлен между стационарным сепаратором 64 или третьим трубопроводом 65 и открывающими/запорными клапанами 70 или 71. Однако, например, каждый штуцер для введения текучей среды может быть расположен между открывающими/запорными клапанами 70 или 71 и стационарным сепаратором 64 или третьим трубопроводом 65.

Затем будет рассмотрена работа реакционной 1 системы синтеза, сконструированной таким образом.

В состоянии, когда реакционная система 1 синтеза работает, синтетический газ подается в размещенную суспензию 12 так, что уровень ее жидкости располагается выше, чем выводной канал 14 суспензии, и соответственно внутри главного корпуса реактора 10 возникает циркуляционный поток суспензии 12. Кроме того, в данном состоянии происходит синтез жидких углеводородов 122 в результате протекания химической реакции с синтетическим газом и частицами катализатора 124. Более того, тепло, выделяющееся в данной химической реакции, отводится охлаждающей трубой 40.

Далее, в рабочем состоянии реакционной системы 1 синтеза часть циркуляционного потока суспензии 12 циркулирует к впускному отверстию 16 для суспензии по первому трубопроводу 61, емкости 62 для дегазации, второму трубопроводу 63, стационарному сепаратору 64 и третьему трубопроводу 65 от выводного канала 14 суспензии. То есть в данном рабочем состоянии клапан 61а для деления потока первого трубопровода 61, клапан 65а для деления потока третьего трубопровода 65 и возвратный клапан 65Ь открыты.

Далее, в данном рабочем состоянии открывающий/затворный клапаны 52, 70 и 71 вспомогательного узла 50 и узлы 66 и 67 подачи текучей среды закрыты, и, таким образом, подача текучей среды в главный корпус 10 реактора, стационарный сепаратор 64 и третий трубопровод 65 не осуществляется.

Затем, когда работа вышеупомянутой реакционной системы 1 синтеза прекращена вследствие тех или иных факторов, таких как прекращение подачи энергии, и циркуляция потока внутри главного корпуса 10 реактора остановлена, клапан 61а для деления потока первого трубопровода 61 и возвратный клапан 65Ь третьего трубопровода 65 закрываются, в результате разделяя путь циркуляции суспензии 12, состоящий из главного корпуса реактора 10 и наружной циркуляционной секции 5. Кроме того, открывающий/запорный клапан 70 или 71 каждого узла 66 и 67 подачи текучей среды открывается и осуществляется введение текучей среды в нижнюю часть стационарного сепаратора 64 и среднюю часть третьего трубопровода 65 через каждый штуцер 68 и 69 подачи текучей среды.

Далее, в реакционной системе синтеза 1 реакционная система синтеза 1 начинает функционировать из состояния, когда синтетический газ не подается в суспензию 12, т.е. из статического состояния, когда

- 5 018660 циркуляционный поток суспензии 12 не возникает в главном корпусе 10 реактора. Затем, если данный старт возвращается к вышеупомянутому рабочему состоянию, синтетический газ подается в суспензию 12 внутри главного корпуса 10 реактора. Далее, перед или после данной подачи синтетического газа или одновременно с ней открывающий/запорный клапан 52 вспомогательного узла 50 открывается для подачи текучей среды в главный корпус 10 реактора через вспомогательный штуцер 51. В результате, циркуляционный поток суспензии 12 внутри главного корпуса 10 реактора ускоряется, так что за короткое время может установиться стационарный циркуляционный поток.

В то же время, в статическом состоянии реакционной системы синтеза 1 твердый компонент суспензии 12 может выпасть в осадок и слипнуться внутри наружной циркуляционной секции 5, особенно в направлении нижней части стационарного сепаратора 64 или ниже третьего трубопровода 65.

Таким образом, в реакционной системе синтеза 1 перед или после данной подачи синтетического газа или одновременно с ней открывающий/затворный клапан 70 или 71 каждого из узлов 66 и 67 подачи текучей среды открывается для осуществления подачи текучей среды в нижнюю часть стационарного сепаратора 64 и среднюю часть третьего трубопровода 65 через каждый штуцер 68 и 69 для подачи текучей среды. Таким образом, поскольку вышеупомянутый поток текучей среды несет твердый компонент суспензии 12, который выпадает в осадок или слипается в нижней части стационарного сепаратора 64 или третьем трубопроводе 65, поток суспензии 12 внутри наружной циркуляционной секции 5 может быть ускорен.

Согласно реакционной системе синтеза 1, связанной с настоящим вариантом осуществления изобретения, когда реакционная система 1 синтеза останавливается, закупорка нижней части стационарного сепаратора 64 и третьего трубопровода 65 может быть предупреждена путем введения текучей среды в нижнюю часть стационарного сепаратора 64 или в третий трубопровод 65. Кроме того, когда реакционная система синтеза 1 начинает работать, текучая среда поступает в нижнюю часть стационарного сепаратора 64 или третий трубопровод 65, неся с собой твердый компонент суспензии 12, который осел или слипся в нижней части стационарного сепаратора 64 или третьем трубопроводе 65, так что поток суспензии 12 внутри наружной циркуляционной части 5 может быть ускорен. Соответственно, когда реакционная система синтеза 1 начинает работать, время, которое затрачивается на переход реакционной системы синтеза 1 из статического состояния в рабочее состояние, может быть снижено. Как результат этого, эффективность производства жидких углеводородов 122 и жидких топливных продуктов при использовании жидких углеводородов в качестве исходного материала может быть повышена.

Кроме того, в вышерассмотренном варианте осуществления изобретения, когда реакционная система синтеза 1 не работает или когда реакционная система 1 синтеза начинает работать, текучая среда, нагретая до более высокой температуры, чем температура плавления (температура осаждения: приблизительно 100°С) парафиновой фракции (главным образом С₂₁ или больше), входящей в состав жидких углеводородов 122, может быть введена в главный корпус реактора 10, нижнюю часть стационарного сепаратора 64 и третий трубопровод 65 из вспомогательного штуцера 51 или каждого штуцера 68 и 69 для подачи текучей среды.

То есть в случае, где осуществляется подача нагретой текучей среды, когда реакционная система синтеза 1 отключена, охлаждения суспензии 12 можно избежать. Поэтому можно избежать осаждения парафиновой фракции. Кроме того, в случае, где осуществляется подача нагретой текучей среды, когда реакционная система синтеза 1 начала работу, в реакционной системе синтеза 1 в статическом состоянии становится возможным нагреть парафин теплом текучей среды, даже если температура суспензии 12 становится ниже, чем температура осаждения парафиновой фракции, и парафиновая фракция осела внутри главного корпуса реактора 10 или наружной циркуляционной секции 5. Поэтому становится возможным растворить парафин. Соответственно время для достижения рабочего состояния, когда парафин плавится после начала работы реакционной системы синтеза 1, может быть дополнительно снижено.

Кроме того, в вышерассмотренном варианте осуществления изобретения узлы 66 и 67 подачи текучей среды расположены в нижней части стационарного сепаратора 64 и в средней части третьего трубопровода 65. Однако узлы 66 и 67 подачи текучей среды были установлены, по меньшей мере, в произвольных положениях наружной циркуляционной секции 5. Например, такие же узлы 66 и 67 подачи текучей среды, как те, что использованы в вышерассмотренном варианте осуществления изобретения, могут быть расположены в нижней части емкости 62 для дегазации и в средней части второго трубопровода 63. Следует отметить, что более предпочтительно, чтобы узлы подачи текучей среды были расположены в положениях, где твердый компонент суспензии 12, включающий частицы катализатора 124, стремился осесть или слипнуться, как в нижней части стационарного сепаратора 64, и т.п., в наружной циркуляционной секции 5, аналогично вышерассмотренному варианту осуществления изобретения.

Кроме того, в вышерассмотренном варианте осуществления изобретения вспомогательный узел 50 и узлы 66 и 67 подачи текучей среды включают открывающий/затворный клапаны 52, 70 и 71. Однако они просто должны включать вспомогательный штуцер 51 и штуцеры 68 и 69 подачи текучей среды.

Кроме того, в реакторе 3 синтетический газ вводится в суспензию 12 из распределителя 12. Однако в суспензию могут вдуваться другие газы, например газообразный азот, поскольку они образуют циркуляционный поток суспензии 12.

- 6 018660

Хотя выше рассмотрены и проиллюстрированы предпочтительные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что они являются пояснительными для настоящего изобретения и их не следует рассматривать как ограничивающие его существо и объем притязаний. Дополнения, исключения, замены и другие модификации могут быть осуществлены без отклонения от существа и объема притязаний настоящего изобретения. Соответственно изобретение не следует считать ограниченным вышепредставленным описанием, и оно ограничено только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Промышленное использование

Настоящее изобретение относится к реакционной системе синтеза, предназначенной для синтеза углеводородной композиции по химической реакции синтетического газа, включающего водород и оксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей твердые частицы катализатора, суспендированные в жидкости, и вывода углеводородной композиции из суспензии. Реакционная система синтеза включает главный корпус реактора, в котором собирается суспензия; сепаратор, который отделяет углеводородную композицию, входящую в суспензию, от суспензии; первый проточный канал, который позволяет суспензии, включающей углеводородную композицию, протекать в сепаратор из главного корпуса реактора; второй проточный канал, который позволяет суспензии протекать в главный корпус реактора из сепаратора, и штуцер для подачи текучей среды, через который текучая среда подается по меньшей мере в один сепаратор, первый проточный канал и второй проточный канал.

Согласно реакционной системе синтеза настоящего изобретения эффективность производства углеводородных соединений и жидких топливных продуктов, включающих углеводородные соединения в качестве исходных материалов, может быть улучшена.

Claims

1. Реакционная система синтеза, которая предназначена для синтеза углеводородного соединения посредством химической реакции синтетического газа, включающего водород и монооксид углерода в качестве основных компонентов, и суспензии, содержащей частицы твердого катализатора, суспендированные в жидкости, и выделения углеводородного соединения из суспензии, причем реакционная система синтеза содержит главный корпус реактора, в котором содержится суспензия, сепаратор, который отделяет углеводородное соединение, содержащееся в суспензии, от суспензии, первый проточный канал, который обеспечивает течение суспензии, содержащей углеводородное соединение, к упомянутому сепаратору из упомянутого главного корпуса реактора, второй проточный канал, который обеспечивает течение суспензии к упомянутому главному корпусу реактора из упомянутого сепаратора, штуцер для подачи текучей среды, через который текучая среда подается по меньшей мере в любой один из упомянутого сепаратора, упомянутого первого проточного канала и упомянутого второго проточного канала, причем упомянутый второй проточный канал наклонен вниз в направлении упомянутого главного корпуса реактора от упомянутого сепаратора, упомянутый сепаратор имеет воронкообразную нижнюю часть, впускное отверстие упомянутого второго проточного канала соединено с упомянутой нижней секцией упомянутой нижней части упомянутого сепаратора, упомянутый штуцер для подачи текучей среды, обеспеченный для упомянутого второго проточного канала, выполнен с возможностью подачи вверх текучей среды в упомянутый сепаратор через упомянутое впускное отверстие упомянутого второго проточного канала.

2. Реакционная система синтеза по п.1, дополнительно включающая вспомогательный штуцер для потока, через который текучая среда поступает в главный корпус реактора, для ускорения течения суспензии внутри главного корпуса реактора.

3. Реакционная система синтеза по п.1 или 2, содержащая вспомогательный штуцер или штуцера для подачи текучей среды, обеспечивающие подачу текучей среды нагретой, по меньшей мере, до температуры выше температуры осаждения парафиновой фракции, содержащейся в углеводородных соединениях.