ITMI20002782A1 - INSTALLATION AND PRODUCTION PROCESS OF HYDROCARBONS BY FISCHER-TROPSH SYNTHESIS IN A REACTOR PRESENT ON THE RECIRCULATION RING - Google Patents
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Description
caratterizzata dal fatto che essa comprende almeno una zona E comprendente almeno un mezzo che permette di ripartire la perdita di carica totale. characterized in that it comprises at least one zone E comprising at least one means which allows the total loss of charge to be shared.
(Figura 1) (Figure 1)
Descrizione del trovato Description of the finding
Il procedimento di sintesi di idrocarburi con la reazione detta di Fischer-Tropsch è un procedimento industriale ben noto per la produzione di idrocarburi, quali frazioni di tipo nafta, gasolio o composti più pesanti, quali cere (paraffine lunghe). La presente invenzione concerne più particolarmente, ma non esclusivamente, la sintesi di idrocarburi pesanti mediante la reazione detta di Fischer-Tropsch per reazione del monossido di carbonio sull'idrogeno. In questa reazione il rapporto idrogeno su monossido di carbonio è abitualmente da circa 1:1 a circa 2,5:1, e sovente da circa 1,8:1 a 2,2:1. La velocità spaziale oraria può variare in una gamma larghissima. Essa è tipicamente da circa 300 h<_1 >a circa 15000 h-<1>, spesso da circa 1000 h a circa 10000 h The hydrocarbon synthesis process with the so-called Fischer-Tropsch reaction is a well-known industrial process for the production of hydrocarbons, such as naphtha-type fractions, diesel oil or heavier compounds, such as waxes (long paraffins). The present invention relates more particularly, but not exclusively, to the synthesis of heavy hydrocarbons by means of the so-called Fischer-Tropsch reaction by reaction of carbon monoxide on hydrogen. In this reaction the hydrogen to carbon monoxide ratio is usually from about 1: 1 to about 2.5: 1, and often from about 1.8: 1 to 2.2: 1. The hourly space velocity can vary over a very wide range. It is typically about 300 h <_1> to about 15000 h- <1>, often about 1000 h to about 10000 h
Gli idrocarburi sono prodotti cataliticamente per conversione chimica di gas di sintesi ricco di idrogeno e di monossido di carbonio, generalmente ottenuto partendo da gas naturale o da carbone. Il gas di sintesi può ugualmente contenere del diossido di carbonio. Le pressioni utilizzate sono generalmente da circa 5 a circa 200 bar assoluti, sovente da circa 5 a circa 80 bar assoluti e il più sovente da circa 10 a circa 60 bar assoluti (10 bar = 1 MPa), e le temperature di reazione sono abitualmente da circa 130 a circa 400°C, sovente da circa 150 a circa 350°C e il più sovente da circa 200 a circa 300°C. Hydrocarbons are produced catalytically by chemical conversion of synthesis gas rich in hydrogen and carbon monoxide, generally obtained from natural gas or coal. The synthesis gas can also contain carbon dioxide. The pressures used are generally from about 5 to about 200 absolute bar, often from about 5 to about 80 absolute bar and most often from about 10 to about 60 absolute bar (10 bar = 1 MPa), and the reaction temperatures are usually from about 130 to about 400 ° C, often from about 150 to about 350 ° C and most often from about 200 to about 300 ° C.
I catalizzatori impiegati, cosi come i metodi di fabbricazione di questi catalizzatori, sono ben noti agli esperti del ramo. Questi catalizzatori possono essere di diversa natura e contengono il più sovente almeno metalli del gruppo Vili della classificazione periodica degli elementi (manuale di chimica e fisica 45 edizione 1964, 1965) su un supporto spesso minerale. Sovente questo catalizzatore contiene almeno un metallo scelto nel gruppo formato da ferro, cobalto e rutenio e il più sovente nel gruppo formato da ferro e cobalto. Il supporto è generalmente una materia porosa e sovente un ossido refrattario inorganico poroso. A titolo di esempio questo supporto può essere scelto nel gruppo formato dall'allumina, silice, ossido di titanio, zircone o miscele di almeno due di questi ossidi minerali porosi. Tipicamente la quantità di metallo presente nel catalizzatore è da circa 1 a circa 100 parti in peso per 100 parti in peso del supporto e sovente da circa 5 a circa 50 parti in peso per 100 parti in peso del supporto. Il catalizzatore può inoltre contenere dei promotori, come quelli citati ad esempio nel documento brevettuale WO 97/31693. The catalysts employed, as well as the manufacturing methods of these catalysts, are well known to those skilled in the art. These catalysts can be of different nature and most often contain at least metals of group VIII of the periodic classification of the elements (manual of chemistry and physics 45 edition 1964, 1965) on a thick mineral support. Often this catalyst contains at least one metal selected from the group formed by iron, cobalt and ruthenium and most often from the group formed by iron and cobalt. The support is generally a porous material and often a porous inorganic refractory oxide. By way of example, this support can be selected from the group formed by alumina, silica, titanium oxide, zircon or mixtures of at least two of these porous mineral oxides. Typically the amount of metal present in the catalyst is from about 1 to about 100 parts by weight per 100 parts by weight of the support and often from about 5 to about 50 parts by weight per 100 parts by weight of the support. The catalyst can also contain promoters, such as those mentioned for example in the patent document WO 97/31693.
I reattori di sintesi utilizzati possono essere di diversi tipi, il catalizzatore essendo sia in letto alimentato, sia in un reattore del tipo a colonna a bolle, in cui vi è la messa in contatto del gas con una miscela liquido/solida molto finemente suddivisa (o slurry, secondo la denominazione anglosassone). Il termine slurry sarà impiegato in seguito nella presente descrizione per indicare una sospensione di particelle solide in un liquido. Il calore di reazione, molto elevato, è abitualmente eliminato da uno scambiatore di raffreddamento, generalmente interno al reattore. The synthesis reactors used can be of different types, the catalyst being both in a fed bed and in a bubble column reactor, in which the gas is brought into contact with a very finely divided liquid / solid mixture ( or slurry, according to the Anglo-Saxon denomination). The term slurry will be used later in the present description to indicate a suspension of solid particles in a liquid. The very high heat of reaction is usually eliminated by a cooling exchanger, generally inside the reactor.
Le installazioni di sintesi Fischer-Tropsch comportano del resto dei mezzi di separazione, per la produzione da una parte di idrocarburi liquidi, dall'altra parte di prodotti gassosi residui o formati come prodotti secondari nel corso della sintesi, comprendente in particolar modo degli inerti, idrocarburi leggeri gassosi e la frazione non reagita del gas di sintesi. The Fischer-Tropsch synthesis installations also involve separation media, for the production of liquid hydrocarbons on the one hand, residual gaseous products on the other hand or formed as secondary products in the course of synthesis, including in particular the inerts, gaseous light hydrocarbons and the unreacted fraction of the synthesis gas.
I prodotti ricercati devono essere separati in modo sensibilmente totale dal catalizzatore (ad esempio fino a tassi di catalizzatore residuo nell'ordine da 1 a qualche parte per milione (ppm)), al fine di poter essere utilizzati o trattati durante le fasi ulteriori. The researched products must be significantly separated from the catalyst (for example up to residual catalyst rates in the order of 1 to some parts per million (ppm)), in order to be used or treated during the further steps.
Questa separazione dei prodotti è delicata, complessa e costosa, a causa delle condizioni di servizio (pressioni e temperature elevate) e delle quantità, sovente molto importanti, di fini particelle di catalizzatore, microniche o submicroniche, presenti nei prodotti. Questa difficoltà è ancora accresciuta nel caso di un reattore slurry, a causa della grandissima concentrazione di fini particelle di catalizzatore in uno slurry. This separation of the products is delicate, complex and costly, due to the service conditions (high pressures and temperatures) and the quantities, often very important, of fine particles of catalyst, micron or submicron, present in the products. This difficulty is further increased in the case of a slurry reactor, due to the very large concentration of fine catalyst particles in a slurry.
Tipicamente, si può avere in effetti in uno slurry Fischer-Tropsch una quantità di particelle solide di catalizzatore rappresentante dal 20 al 65% in peso dello slurry. Queste particelle hanno il più sovente un diametro medio inferiore a 100 micron, e contengono quantità considerevoli di particelle finissime, ad esempio inferiori a 10 micron e di particelle ultrafini vale a dire submicroniche . Typically, a quantity of solid catalyst particles representing 20 to 65% by weight of the slurry may actually be in a Fischer-Tropsch slurry. These particles most often have an average diameter of less than 100 microns, and contain considerable amounts of very fine particles, for example, less than 10 microns, and of ultra-fine, that is, submicron particles.
Le particelle finissime ultrafini sono prodotte pèr attrizione, vale a dire per frammentazione delle particelle iniziali di catalizzatore. Questa attrizione può avere cause molteplici: nelle pompe di circolazione, negli idrocicloni, nel reattore stesso, nelle tubazioni a velocità di circolazione dello slurry elevata, nelle singolarità quali valvole di laminatura. The very fine ultrafine particles are produced by attrition, i.e. by fragmentation of the initial catalyst particles. This attrition can have multiple causes: in circulation pumps, in hydrocyclones, in the reactor itself, in pipes with high slurry circulation speeds, in singularities such as laminating valves.
Una causa importante di attrizione risulta dall'anello di circolazione esterna di slurry utilizzata nella maggior parte dei procedimenti al fine di alimentare dei mezzi di separazione dello slurry (idrocarburi liquidi/catalizzatore solido) . An important cause of friction results from the external slurry circulation ring used in most processes in order to feed the slurry separation media (liquid hydrocarbons / solid catalyst).
Questo anello è tipicamente alimentato da slurry prelevato nella parte alta del reattore e poi degasificato, lo slurry ispessito uscito dai mezzi di separazione venendo riciclato nella parte bassa del reattore. This ring is typically fed by slurry taken from the upper part of the reactor and then degasified, the thickened slurry coming out of the separation means being recycled in the lower part of the reactor.
A causa della differenza di altezza fra questi due punti e per il fatto che lo slurry viene espanso nel reattore mediante la messa in contatto con il gas di sintesi, questo anello funziona in gasosifone, con una pressione motrice elevata, che può superare 0,5 bar. Due to the difference in height between these two points and to the fact that the slurry is expanded in the reactor by contact with the synthesis gas, this ring operates in gasosiphon, with a high driving pressure, which can exceed 0.5 bar.
Per questo fatto, lo slurry circola a velocità elevata in questo anello, provocando una attrizione del catalizzatore e aumentando i rischi di erosione delle tubazioni. Questo procedimento con anello di circolazione esterna e in effetti di gasosifone è, ad esempio, descritto nella domanda di brevetto WO 97/31693. Nei procedimenti di questo tipo, una circolazione non controllata dello slurry nell</>anello esterno porta a rischi elevati di attrizione del catalizzatore e di erosione delle linee. Un mezzo noto di limitazione della portata nelle linee di questo anello consiste nel disporre una valvola di laminatura che permette di restringere la portata. Ciò non permette però di risolvere il problema di attrizione del catalizzatore, a causa dell'attrizione risultante dalla valvola di laminatura. Di questo problema si è largamente parlato nel testo della domanda di brevetto WO 97/31693. For this fact, the slurry circulates at high speed in this ring, causing friction of the catalyst and increasing the risk of erosion of the pipes. This process with an external circulation loop and actually a gas siphon is, for example, described in patent application WO 97/31693. In processes of this type, uncontrolled circulation of the slurry in the outer ring leads to high risks of catalyst attrition and erosion of the lines. A known means of limiting the flow rate in the lines of this ring consists in arranging a rolling valve which allows the flow to be restricted. However, this does not allow the problem of catalyst friction to be solved, due to the friction resulting from the laminating valve. This problem has been widely discussed in the text of the patent application WO 97/31693.
Uno degli oggetti dell'invenzione è un'installazione di produzione di idrocarburi per sintesi Fischer-Tropsch, comprendente dei mezzi specifici che permetto di ridurre in modo molto importante i rischi di attrito provocati dalla circolazione dello slurry nelle linee, e in particolar modo nell'anello di circolazione esterna. Nella sua forma più generale l'invenzione si definisce come un'installazione di sintesi di idrocarburi secondo la reazione detta di Fischer-Tropsch comportante: One of the objects of the invention is an installation for the production of hydrocarbons for Fischer-Tropsch synthesis, comprising specific means that allow to reduce in a very important way the risks of friction caused by the circulation of the slurry in the lines, and in particular in the external circulation ring. In its most general form, the invention is defined as a hydrocarbon synthesis installation according to the so-called Fischer-Tropsch reaction involving:
- almeno una zona R di reazione contenente almeno un liquido, delle particelle solide in sospensione in questo liquido comprendendo delle particelle solide di catalizzatore della reazione e del gas contenente del monossido di carbonio e dell'idrogeno, comprendente dei mezzi (10, 9) di introduzione di particelle solide, dei mezzi (3) di prelievo di un effluente gassoso e dei mezzi (2) di prelievo di una prima sospensione di particelle solide in un liquido comprendente una parte almeno degli idrocarburi liquidi prodotti dalla reazione, - at least one reaction zone R containing at least one liquid, solid particles suspended in this liquid comprising solid particles of reaction catalyst and gas containing carbon monoxide and hydrogen, comprising means (10, 9) for introduction of solid particles, means (3) for withdrawing a gaseous effluent and means (2) for withdrawing a first suspension of solid particles in a liquid comprising at least a part of the liquid hydrocarbons produced by the reaction,
- almeno una sezione di separazione S2, in cui si invia almeno una parte della detta prima sospensione di particelle solide e partendo dalla quale si ottiene un lìquido contenente una frazione idrocarbonata impoverita di particelle solide composta essenzialmente da prodotti della reazione detta di Fischer-Tropsch e una seconda sospensione arricchita di particelle solide contenute inizialmente nella sospensione uscita dalla zona R, - at least one separation section S2, into which at least a part of said first suspension of solid particles is sent and starting from which a liquid is obtained containing a hydrocarbonate fraction depleted of solid particles essentially composed of products of the said Fischer-Tropsch reaction and a second suspension enriched with solid particles initially contained in the suspension leaving zone R,
- almeno un mezzo (9) di introduzione della detta seconda sospensione nella zona R di reazione, - at least a means (9) for introducing said second suspension into the reaction zone R,
la detta installazione essendo caratterizzata dal fatto che essa presenta, fra l'uscita dalla prima sospensione di particelle solide in un liquido della zona R di reazione e l'entrata della seconda sospensione arricchita di particelle solide nella zona R di reazione, almeno una zona E comprendente almeno un mezzo che permette di ripartire la perdita di carica totale fra l'entrata e l'uscita della detta zona E in più perdite di carica elementari di ridotto valore. the said installation being characterized in that it has, between the exit from the first suspension of solid particles in a liquid of the reaction zone R and the entry of the second suspension enriched with solid particles in the reaction zone R, at least one zone E comprising at least one means which allows the total charge loss to be divided between the inlet and outlet of said zone E into several elementary charge losses of reduced value.
Secondo una forma particolare, l'installazione della presente invenzione comprenderà fra l'uscita della prima sospensione di particelle solide in un liquido della zona R di reazione e l'entrata della seconda separazione S2 almeno una zona SI di degasificazione della sospensione di particelle solide in un liquido comprendente degli idrocarburi liquidi prodotti dalla reazione, partendo dalla quale si evacua un effluente gassoso e una sospensione Sd, almeno parzialmente degasificata, di particelle solide in un liquido comprendente gli idrocarburi liquidi prodotti dalla reazione. La detta sospensione Sd viene in seguito inviata nella sezione di separazione S2. According to a particular embodiment, the installation of the present invention will comprise between the outlet of the first suspension of solid particles in a liquid of the reaction zone R and the inlet of the second separation S2 at least one degassing zone S1 of the suspension of solid particles in a liquid comprising liquid hydrocarbons produced by the reaction, starting from which a gaseous effluent and a suspension Sd, at least partially degasified, of solid particles in a liquid comprising the liquid hydrocarbons produced by the reaction are evacuated. The said suspension Sd is then sent to the separation section S2.
Secondo una messa in opera particolare, la sospensione Sd viene inviata nella sezione di separazione S2 con l'aiuto di una pompa P. According to a particular implementation, the suspension Sd is sent to the separation section S2 with the help of a pump P.
Così, nell'ambito della presente invenzione, la zona E di realizzazione di una perdita di carica ripartita può essere disposta a valle o a monte della sezione di separazione S2 nel senso di circolazione della sospensione uscita dalla zona di reazione R. Nel caso in cui questa zona E fosse a monte della sezione di separazione S2 e in cui si utilizzasse una zona di degasificazione SI, essa potrà essere fra l'uscita della zona di reazione R e la zona di degasificazione, o fra la zona di degasificazione SI e la sezione di separazione S2. Non si uscirà dall'ambito delle presente invenzione utilizzando diverse zone E di realizzazione di una perdita di carica ripartita, ad esempio una zona E fra l'uscita dalla zona di reazione R e la zona di degasificazione SI e un'altra fra la zona di degasificazione SI e la sezione di separazione S2. Thus, in the context of the present invention, the zone E for producing a distributed charge loss can be arranged downstream or upstream of the separation section S2 in the direction of circulation of the suspension leaving the reaction zone R. zone E was upstream of the separation section S2 and in which a degassing zone SI was used, it could be between the exit of the reaction zone R and the degassing zone, or between the degassing zone SI and the separation S2. The scope of the present invention will not be exceeded by using different zones E for the realization of a distributed charge loss, for example a zone E between the exit from the reaction zone R and the degassing zone SI and another between the degassing SI and the separation section S2.
Il più sovente la zona E comporta un mezzo di ripartizione della perdita di carica totale in perdite di carica elementari inferiori al valore di soglia partendo dal quale vi è una frammentazione considerevole di una parte delle particelle solide contenute nella sospensione. Most often, zone E involves a means of dividing the total charge loss into elementary charge losses below the threshold value, starting from which there is a considerable fragmentation of a part of the solid particles contained in the suspension.
Un altro oggetto dell'invenzione è un procedimento di sintesi di idrocarburi secondo la reazione detta di Fischer-Tropsch che genera una attrizione ridotta del catalizzatore, ciò che presenta dei vantaggi operativi importanti. Nell'ambito della presente invenzione, il catalizzatore viene allora fatto funzionare di preferenza secondo la tecnica comportante un reattore R del tipo a colonna a bolle, con messa in contatto del gas con una miscela liquida/solida molto finemente divisa, (o slurry, secondo la denominazione anglosassone). La granulometria del catalizzatore nuovo è allora tale che la dimensione media dei grani di catalizzatore è inferiore a circa 150 micron e il più sovente da circa 10 a 100 micron. Another object of the invention is a hydrocarbon synthesis process according to the so-called Fischer-Tropsch reaction which generates a reduced attrition of the catalyst, which has important operational advantages. In the context of the present invention, the catalyst is then operated preferably according to the technique involving a reactor R of the bubble column type, with contact of the gas with a very finely divided liquid / solid mixture, (or slurry, according to the Anglo-Saxon denomination). The particle size of the new catalyst is then such that the average size of the catalyst grains is less than about 150 microns and most often about 10 to 100 microns.
Così, secondo l'invenzione, si sostituisce una perdita di carica puntuale ΔΡ in una singolarità quale una valvola o un orifizio, con un gran numero, cioè n, perdite di carica elementari di ridotta ampiezza, vale a d Se n è sufficientemente grande, il valore d allora Thus, according to the invention, a point charge loss ΔΡ is replaced in a singularity such as a valve or an orifice, with a large number, i.e. n, elementary charge losses of reduced amplitude, i.e. a d If n is sufficiently large, the value d then
sufficientemente ridotto affinché l'energia cinetica dello slurry nell'elemento di perdita di carica elementare sufficiently reduced for the kinetic energy of the slurry in the elemental charge loss element
si sia sufficientemente ridotta e inferiore all'energia cinetica al di là della quale interviene una frammentazione considerevole di una parte delle particelle di catalizzatore. is sufficiently reduced and lower than the kinetic energy beyond which a considerable fragmentation of a part of the catalyst particles occurs.
In altre parole, si realizza la perdita di carica totale in una molteplicità di elementi quali l'energia cinetica dello slurry e delle particelle di catalizzatore vale a dire inferiore al valore di soglia di frammentazione delle particelle. Secondo la realizzazione più corrente della presente invenzione rappresentata schematicamente in figura 1, l'installazione di sintesi di idrocarburi secondo la reazione detta di Fischer-Tropsch comporta almeno una zona R di reazione contenente almeno un liquido, abitualmente un idrocarburo o una sezione idrocarbonata, il più sovente si utilizza una frazione idrocarbonata prodotta dalla reazione detta di Fischer-Tropsch, almeno un catalizzatore solido sotto forma di particelle, la cui dimensione è abitualmente quella indicata in precedenza, e del gas contenente essenzialmente del monossido di carbonio e dell'idrogeno. L'installazione di sintesi di idrocarburi mediante la reazione detta di Fischer-Tropsch comporta come rappresentato in figura 1 un reattore R, in cui viene introdotto attraverso la linea 1 un gas contenente del monossido di carbonio e dell'idrogeno, attraverso la linea 9 una sospensione di particelle solide contenenti delle particelle solide di catalizzatore della reazione. Si preleva da questo reattore R, attraverso la linea 2, una sospensione in un liquido di particelle solide, contenente delle particelle solide di catalizzatore della reazione, nonché un effluente gassoso dalla linea 3 che viene in seguito evacuato attraverso la linea 4 in miscela con la frazione gassosa ottenuta nel separatore SI, in cui viene degasificata la sospensione in un liquido di particelle solide contenente delle particelle solide di catalizzatore della reazione e prelevato dal reattore R attraverso la linea 2. La degasifreazione può essere effettuata mediante qualsiasi metodo noto all'esperto del ramo, ad esempio mediante il disimpegno delle bolle di gas. Si può così impiegare un'apparecchiatura di tipo a idrociclone per effettuare questa degasifreazione. Si troverà, ad esempio, una descrizione generale degli idrocicloni nell'enciclopedia Ullmann di chimica industriale (Ullmann's encyclopedia of industriai chemistry) 5 edizione, volume B2, pagine 11-19 a 11-23. Si può ugualmente effettuare questa degasif reazione mediante il disimpegno in una colonna sostanzialmente verticale (standpipe secondo la denominazione anglosassone) . Si recupera, partendo dal separatore SI, attraverso la linea 6 una sospensione in un liquido di particelle solide, contenente delle particelle solide di catalizzatore della reazione, almeno parzialmente degasificata, e di preferenza sensibilmente totalmente degasificata che viene in seguito inviata mediante la pompa P attraverso la linea 7 in una sezione di separazione S2, partendo dalla quale si ottiene attraverso la linea 11 un liquido contenente una frazione . idrocarbonata che è tipicamente il prodotto della reazione detta di Fischer-Tropsch impoverita di particelle solide e di preferenza che non contiene sostanzialmente più particelle solide e attraverso la linea 8 una sospensione arricchita di particelle solide e di preferenza contenente la maggior parte delle particelle solide contenute inizialmente nella sospensione recuperata attraverso la linea 2 all'uscita dal reattore R. Questa sezione S2 di separazione può essere ad esempio una sezione comprendente un sistema di filtraggio frontale o tangenziale o qualsiasi altro sistema ben conosciuto dall'esperto del ramo. Questa sospensione fortemente arricchita di particelle solide viene inviata nella zona E che comporta almeno un mezzo che permette di ripartire la perdita di carica totale fra l'entrata e l'uscita della detta zona E in più perdite dì carica elementari di ridotto valore. All'uscita dalla zona E la sospensione ottenuta viene rinviata attraverso la linea 9 nel reattore R. L'installazione comporta inoltre una linea 10 collegata alla linea 9 attraverso la quale si può introdurre una sospensione di particelle solide contenente delle particelle solide di catalizzatore della reazione, ad esempio di catalizzatore nuovo integrativo. In other words, the total charge loss is achieved in a multiplicity of elements such as the kinetic energy of the slurry and of the catalyst particles, i.e. lower than the fragmentation threshold value of the particles. According to the most current embodiment of the present invention schematically represented in Figure 1, the hydrocarbon synthesis installation according to the so-called Fischer-Tropsch reaction involves at least one reaction zone R containing at least one liquid, usually a hydrocarbon or a hydrocarbonate section, the more often, a hydrocarbonate fraction produced by the so-called Fischer-Tropsch reaction is used, at least one solid catalyst in the form of particles, the size of which is usually that indicated above, and of the gas essentially containing carbon monoxide and hydrogen. The installation of hydrocarbon synthesis by means of the so-called Fischer-Tropsch reaction involves, as shown in figure 1, a reactor R, in which a gas containing carbon monoxide and hydrogen is introduced through line 1, through line 9 a suspension of solid particles containing solid particles of reaction catalyst. From this reactor R, through line 2, a suspension of solid particles in a liquid is taken, containing solid particles of the reaction catalyst, as well as a gaseous effluent from line 3 which is then evacuated through line 4 in mixture with the gaseous fraction obtained in separator SI, in which the suspension of solid particles in a liquid containing solid particles of reaction catalyst is degased and taken from reactor R through line 2. The degassing can be carried out by any method known to the skilled in the art. branch, for example by disengaging the gas bubbles. A hydrocyclone-type apparatus can thus be employed to effect this degassing. For example, a general description of hydrocyclones will be found in Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry 5 edition, volume B2, pages 11-19 to 11-23. It is also possible to carry out this degasif reaction by disengaging it in a substantially vertical column (standpipe according to the Anglo-Saxon denomination). Starting from the separator S1, a suspension of solid particles in a liquid is recovered through line 6, containing solid particles of the reaction catalyst, at least partially degasified, and preferably considerably totally degassed, which is then sent by pump P through line 7 in a separation section S2, starting from which a liquid containing a fraction is obtained through line 11. hydrocarbonate which is typically the product of the Fischer-Tropsch reaction depleted of solid particles and preferably containing substantially no more solid particles and through line 8 a suspension enriched with solid particles and preferably containing most of the solid particles initially contained in the suspension recovered through the line 2 at the outlet from the reactor R. This separation section S2 can be for example a section comprising a front or tangential filtering system or any other system well known to those skilled in the art. This suspension strongly enriched with solid particles is sent to zone E which involves at least a means which allows the total charge loss to be divided between the inlet and outlet of said zone E into several elementary charge losses of reduced value. At the exit from zone E, the suspension obtained is sent back through line 9 into reactor R. The installation also involves a line 10 connected to line 9 through which a suspension of solid particles containing solid particles of the reaction catalyst can be introduced. , for example of a new integrative catalyst.
Le figure 2a, 2b, 2c, 2d rappresentano schematicamente diverse soluzioni sensibilmente equivalenti di elementi utilizzabile nella zona E per effettuare la ripartizione della perdita di carica globale in una pluralità di perdite dì cariche elementari. In figura 2a questo elemento comporta una pluralità di alette 12 interne che permette di ottenere una pluralità di orifizi di restrizione che crea una pluralità di zone di accelerazione e di decelerazione fra gli orifizi. Abitualmente l'elemento della zona E comporterà almeno cinque orifizi, sovente almeno 10 orifizi e il più sovente almeno 25 orifizi. In figura 2b l'elemento della zona E contiene un letto di sfere 13 di dimensioni relativamente grosse. Le sfere abitualmente utilizzate hanno di preferenza un diametro medio superiore o uguale a circa 50 volte il diametro medio equivalente dei grani di catalizzatore e in modo più preferito un diametro medio superiore uguale a circa 100 volte il diametro medio equivalente dei grani di catalizzatore. Le sfere abitualmente utilizzate hanno un diametro medio di almeno 3 mm, di preferenza di almeno 5 mm e, in modo più preferito, di almeno 6 mm. Il diametro medio delle sfere utilizzate non supera abitualmente i 30 mm. Nel caso rappresentato in figura 2b, il letto unico avrà abitualmente un'altezza di almeno 5 volte il diametro medio delle sfere utilizzate, di preferenza di almeno 10 volte questo diametro e, in modo più preferito di almeno 25 volte questo diametro. Non si uscirà dall'ambito della presente invenzione utilizzando nella zona E un elemento comportante una pluralità, vale a dire almeno due letti di sfere contigui o separati da una zona che non contiene sfere. Secondo la realizzazione schematizzata in figura 2c, l'elemento della zona E comporta una pluralità di deflettori formati da alette 14 che assicurano ciascuno un cambiamento di direzione dello slurry che circola nella detta zona E. Abitualmente l'elemento della zona E comporterà almeno 5 deflettori, di preferenza almeno 10 deflettori e, in modo più preferito, almeno 25 deflettori. Secondo la realizzazione schematizzata in figura 2d, l'elemento della zona E comporta una grande lunghezza di tubazioni comportante delle lunghezze rette (16) separate da gomiti (15) che assicurano a ciascun gomito un cambiamento di direzione dello slurry che circola nella detta zona E. Il numero di gomiti di questo elemento è abitualmente di almeno 5, di preferenza almeno 10 e in modo più preferito di almeno 25. La lunghezza totale di tubazione è abitualmente almeno uguale a 2 volte l'altezza del reattore, di preferenza almeno 3 volte questa altezza e, in modo più preferito, almeno 4 volte questa altezza. Figures 2a, 2b, 2c, 2d schematically represent various considerably equivalent solutions of elements that can be used in zone E to carry out the division of the global charge loss into a plurality of elementary charge losses. In figure 2a this element comprises a plurality of internal fins 12 which allows to obtain a plurality of restriction orifices which create a plurality of acceleration and deceleration zones between the orifices. Usually the element of zone E will comprise at least five orifices, often at least 10 orifices and most often at least 25 orifices. In Figure 2b the element of the zone E contains a bed of balls 13 of relatively large dimensions. The spheres usually used preferably have an average diameter greater than or equal to about 50 times the equivalent average diameter of the catalyst grains and more preferably a greater average diameter equal to about 100 times the equivalent average diameter of the catalyst grains. The spheres usually used have an average diameter of at least 3 mm, preferably at least 5 mm and, more preferably, at least 6 mm. The average diameter of the spheres used usually does not exceed 30 mm. In the case shown in Figure 2b, the single bed will usually have a height of at least 5 times the average diameter of the spheres used, preferably at least 10 times this diameter and, more preferably, at least 25 times this diameter. It will not depart from the scope of the present invention by using in zone E an element comprising a plurality, that is to say at least two beds of contiguous spheres or separated by a zone that does not contain spheres. According to the embodiment schematized in Figure 2c, the element of zone E comprises a plurality of deflectors formed by fins 14 which each ensure a change of direction of the slurry that circulates in said zone E. Usually the element of zone E will comprise at least 5 deflectors , preferably at least 10 baffles and, more preferably, at least 25 baffles. According to the embodiment schematized in figure 2d, the element of zone E involves a large length of pipes comprising straight lengths (16) separated by elbows (15) which ensure at each elbow a change of direction of the slurry that circulates in said zone E . The number of elbows of this element is usually at least 5, preferably at least 10 and most preferably at least 25. The total length of piping is usually at least equal to 2 times the height of the reactor, preferably at least 3 times this height and, more preferably, at least 4 times this height.
L'invenzione concerne ugualmente un procedimento di sintesi di idrocarburi partendo da gas di sintesi messi in opera nell'installazione secondo l'invenzione. The invention also relates to a process of synthesis of hydrocarbons starting from synthesis gas implemented in the installation according to the invention.
L'invenzione concerne così in particolar modo un procedimento di sintesi si idrocarburi aventi di preferenza almeno 3 atomi di carbonio nella loro molecola e, in modo più preferito, almeno 5 atomi di carbonio nella loro molecola, comprendente la messa a contatto di un gas contenente del monossido di carbonio e dell'idrogeno in una zona di reazione contenente una sospensione di particelle solide in un liquido comprendente delle particelle solide di catalizzatore della reazione (slurry) in condizione di produzione di idrocarburi, l'estrazione a partire dalla zona di reazione di una corrente di una prima sospensione di particelle solide in un liquido, la separazione di almeno una frazione degli idrocarburi liquidi nelle condizioni scelte e una seconda sospensione concentrata in particelle solide, il detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto che fra l'uscita dalla prima sospensione di particelle solide in un liquido della zona R di reazione e l'entrata della seconda sospensione arricchita di particelle solide nella zona R di reazione si procede a una ripartizione della perdita di carica totale in più perdite di carica elementare di ridotto valore. The invention thus concerns in particular a process of synthesis of hydrocarbons preferably having at least 3 carbon atoms in their molecule and, more preferably, at least 5 carbon atoms in their molecule, comprising contacting a gas containing of carbon monoxide and hydrogen in a reaction zone containing a suspension of solid particles in a liquid comprising solid particles of the reaction catalyst (slurry) in conditions of hydrocarbon production, the extraction from the reaction zone of a stream of a first suspension of solid particles in a liquid, the separation of at least a fraction of the liquid hydrocarbons under the chosen conditions and a second suspension concentrated in solid particles, the said process being characterized in that between the exit from the first suspension of solid particles in a liquid of the reaction zone R and the entrance of the second suspension a enriched with solid particles in the reaction zone R, the total charge loss is divided into several elementary charge losses of reduced value.
Secondo una messa in opera particolare del procedimento secondo la presente invenzione si procede fra l'estrazione della zona di reazione R di una corrente di una prima sospensione di particelle solide in un liquido e la sezione S2 di separazione di almeno una frazione degli idrocarburi, alla degasificazione di questa prima sospensione contenente i detti idrocarburi formati durante la reazione, poi si separa nella sezione S2 questa sospensione degasificata Sd in un liquido impoverito di particelle solide contenente essenzialmente dei prodotti liquidi della reazione e in una sospensione arricchita di particelle solide, contenuta inizialmente nella sospensione uscita dalla zona R di reazione che viene rinviata nella zona R di reazione. According to a particular implementation of the process according to the present invention, one proceeds between the extraction of the reaction zone R of a stream of a first suspension of solid particles in a liquid and the section S2 for the separation of at least a fraction of the hydrocarbons, to degasification of this first suspension containing said hydrocarbons formed during the reaction, then this degasified suspension Sd is separated in section S2 in a liquid depleted of solid particles essentially containing liquid products of the reaction and in a suspension enriched with solid particles, initially contained in the suspension leaving the reaction zone R which is returned to the reaction zone R.
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