JP2009522410A - 小細孔および大細孔の両フィルターエレメントを用いるスラリー炭化水素合成プロセスのためのろ過系 - Google Patents

Abstract

固体粒子を、炭化水素スラリー液体から分離およびろ過するための方法。これには、２つ以上のフィルター区域が、炭化水素スラリーと流体連通して含まれる。少なくとも１つのフィルター区域は、平均細孔径１０ミクロン未満を有する１つ以上のフィルターエレメントからなり、少なくとも１つの他の区域は、平均細孔径１０ミクロン以上を有する１つ以上のフィルターエレメントからなる。小細孔フィルター（１０ミクロン未満）は、触媒粒子の摩損によって生じたより小さな触媒細粒の全てまたは実質的に全てを排除するであろう。小細孔フィルターから除去された液体生成物は、実質的に、微粒子を含まないであろう。大細孔フィルター（１０ミクロン以上）は、より大きな触媒粒子を排除するが、より小さな細粒を通過させるであろう。大細孔フィルターから除去された液体生成物は、触媒粒子の摩損から生じた細粒を含むであろう。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を固体粒子から分離するのに有用なろ過系に関する。より詳しくは、本発明は、１つ以上の大細孔フィルターエレメントおよび１つ以上の小細孔フィルターエレメントを含む。大細孔および小細孔のエレメントは、異なる区域に多枝管接続される。これにより、物質が、いずれの区域からも独立に排出される。提案のろ過系は、液体炭化水素生成物を、触媒粒子を炭化水素液体生成物中に含むフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成スラリーから分離するのに有用である。

スラリー炭化水素合成（ＨＣＳ）プロセスは知られている。スラリーＨＣＳプロセスにおいては、Ｈ_２およびＣＯの混合物を含む合成ガス（シンガス）は、反応器内のスラリー（炭化水素反応生成物からなり、そこにフィッシャー−トロプシュタイプの炭化水素合成触媒が分散されている）を通って上方にバブリングされる。これらの三相スラリーを含む反応器は、しばしば、「バブルカラム」と呼ばれ、本明細書に参照により援用される特許文献１に記載される。スラリー反応器が、分散床か、またはスランプ床として運転されるかに係らず、スラリー内の混合条件は、典型的には、栓流および逆混合の２つの理論的な条件の間のどこかにあろう。触媒粒子は、典型的には、スラリーを通って上向きにバブリングするシンガスの持上げ作用によって、および動力学的手段によって、液体中に分散および懸濁されて保たれる。スラリーフィッシャー−トロプシュ反応器は、蒸気相およびより高い分子量の液体生成物ストリームを製造する。

液体生成物（一般に、この文脈ではワックスと呼ばれる）が形成されることから、液体生成物を反応器から連続的にまたは周期的に除去することによって、スラリーを一定レベルで保持することが必要である。しかし、液体の除去に伴う１つの問題は、触媒粒子が、液体中に分散され、かつそれが、前記液体から分離され、反応器スラリーへ戻されて、一定在庫の触媒が反応器中に保持されなければならないことである。数種の手段が、触媒を液体生成物から分離するのに提案されている。例えば、遠心分離機、焼結金属フィルター、クロスフローフィルター、磁気分離装置、重力沈降等である。

ろ過は、フィッシャー−トロプシュ反応器と共に用いられる触媒−液体分離方法の１つである。ろ過技術は、流体を、フィルター媒体を横切って引き出すことによって、液体生成物をスラリーから除去する固体−液体分離系によって特徴付けられる。フィルター媒体は、単純には、フィルター基体であってもよいか、またはフィルター基体上に配置されるフィルターケークから構成されて、そのためにフィルターケークは、一次フィルターを形成してもよい。フィルターケークは、固体粒子が、フィルター基体上に析出されるにつれて形成される。これは、透過性障壁を、スラリーおよび基体の間にもたらす。フィルターケークの厚さおよび透過性は、ろ過系の効率的な運転にとって重大である。

商業スラリーバブルカラム反応器においては、反応器内部の流体力学的条件は、触媒物質の望ましい長寿命と対をなすが、これは、典型的には、触媒の摩損をもたらす。触媒が、時間を経て細分化すると、種々のサイズの副粒子がもたらされる。これには、「細粒」として知られる非常に小さな粒子が含まれる。その一部は、サイズがサブミクロンであってもよい。反応器における細粒の存在は、触媒−液体分離系の効率を、顕著に減じる傾向がある。

スラリー反応器においては、液体および固体の相を通って上昇するガス作用は、それらの相の撹拌および運動をもたらす。この撹拌は、スラリー反応器中に浸漬されてもよいフィルターの性能に有利な効果を与える。スラリーの撹拌は、一般に、フィルター表面の固体に対する撹拌液体の引きずり力により、フィルターの表面における固体の蓄積を実質的に低減する。この引きずり力は、粒径の関数であり、より小さな粒子では、より大きな粒子より小さな引きずりが生じることが知られる。従って、フィルターを、大きな触媒粒子を有するスラリーバブルカラム内で、長時間運転することが可能であるが、より細かい粒子は、より容易に、フィルター表面上に集められ、そのフィルターの汚損の一因となることがある。従って、ろ過を用いる触媒−液体分離系においては、逆洗浄運転の間のサイクル時間、同様にフィルター寿命は、細粒がフィルター系の透過性および流量を減じる傾向があることから、顕著に低減されてもよい。遠心分離機または重力沈降装置の使用は、細粒を触媒スラリーから除去するためには実用的でない。何故なら、微細粒子は、触媒に比較して、濃度が低いからである。磁気分離は、同様に、細粒をスラリーから除去するためには非実用である。従って、触媒−液体分離系の性能は、これまで、触媒の経時に望ましくなく依存している。例えば、触媒が新しい場合には、触媒−液体分離系は、非常に高速で作動するが、速度は、実質的に、触媒の経時と共に減少し、摩損が、細粒の濃度を上昇させる。

また、微粒子が、ＨＣＳ反応器からの液体生成物中に存在することは望ましくない。ＨＣＳ反応器からの生成物は、ＨＣＳ反応器の下流の系で、微粒子の濃度に関して、厳しい規格を有し得る更なる処理に付されてもよい。加えて、最終生成物（例えば、潤滑油またはディーゼル）はまた、微粒子の含有量に関して、厳格な規格を有してもよい。

米国特許第５，３４８，９８２号明細書 米国特許第４，５６８，６６３号明細書 米国特許第４，６６３，３０５号明細書 米国特許第４，５４２，１２２号明細書 米国特許第４，６２１，０７２号明細書 米国特許第５，５４５，６７４号明細書

従って、触媒−液体分離系の効率を、触媒の経時またはその摩損の程度とは無関係に保持する方法および装置が、当該技術分野で依然として必要とされている。従って、本発明の実施形態は、触媒細粒をスラリーから除去して、先行技術の限界を克服することを目指す方法および装置に関する。

本発明に従って、炭化水素を形成し、その際その少なくとも一部は液体であるためのスラリー炭化水素合成方法が提供される。本発明は、
（ａ）Ｈ_２およびＣＯの混合物を含む合成ガスを、炭化水素合成反応器において、スラリー中固体微粒子炭化水素合成触媒の存在下に、炭化水素を形成するのに効果的な反応条件で反応させ、その少なくとも一部は、前記反応条件で液体であり、その際前記スラリーは、前記触媒およびガス気泡を炭化水素スラリー液体中に含み、かつ前記スラリー炭化水素液体は、前記液体炭化水素を含む工程、
（ｂ）前記スラリーを、約１０ミクロン未満の細孔を有する１つ以上のフィルターエレメント、および１０ミクロン以上の細孔を有する１つ以上のフィルターエレメントからなるフィルター系と接触させ、前記小細孔フィルターエレメントは、ろ液導管に接続されたマニホールドを横切って配列され、小細孔フィルターエレメントの内側、マニホールド、および導管は、互いに流体連通し、その際小細孔フィルターエレメントの内側をスラリーから隔てる壁は、前記スラリー炭化水素液体に対して透過性であるが、前記スラリー固体に対しては透過性でなく、前記大細孔フィルターエレメントは、異なるろ液導管に接続された、異なるマニホールドを横切って配列され、大細孔フィルターエレメントの内側、マニホールド、および導管は、互いに流体連通し、その際大細孔フィルターエレメントの内側をスラリーから隔てる壁は、前記スラリー炭化水素液体および約１０ミクロン未満の粒子に対しては透過性であり、かつ前記大細孔フィルターエレメントは、スラリー液体の約２５体積％以下が、そこを通過されるものである工程、
（ｃ）前記スラリー炭化水素液体を、前記小細孔フィルターエレメントの壁を通って前記小細孔フィルターエレメントの前記内側に、ろ液として通過させ、次いで前記ろ液を、前記マニホールドおよび前記ろ液導管の内側を通って連続的に通過させ、前記ろ液を、前記導管から前記反応器の外へ通過させる工程、および
（ｄ）前記スラリー炭化水素液体および細粒を、前記大細孔フィルターエレメントの壁を通って前記大細孔フィルターエレメントの前記内側に、ろ液として通過させ、次いで前記ろ液を、前記マニホールドおよび前記ろ液導管の内側を通って連続的に通過させ、前記ろ液を、前記導管から前記反応器の外へ通過させる工程
を含む。

従って、本発明の利点の１つは、反応器から小細孔フィルターエレメントを通って除去される液体生成物は、実質的に固体および細粒を含まず、一方反応器内の細粒の濃度は、大細孔フィルターエレメントを用いて制御されることである。

本発明は、微粒子固体を、液体から分離するための方法およびフィルター系に関する。これは、炭化水素合成（ＨＣＳ）プロセスで有用である。ガスの作用は、固体および液体を混合するのに資する。これは、ＨＣＳプロセスのための効率的な反応系を提供する。

フィッシャー−トロプシュスラリーＨＣＳプロセスにおいては、Ｈ_２およびＣＯの混合物を含むシンガスは、反応性スラリーに上向きにバブリングされ、そこでそれは、炭化水素（好ましくは液体炭化水素）に接触転化される。原料中の水素／一酸化炭素のモル比は、約０．５〜４の範囲であろうが、より典型的には約０．７〜２．７５、好ましくは約０．７〜２．５の範囲であろう。フィッシャー−トロプシュＨＣＳ反応の化学量論モル消費比は、典型的には、約２．１である。しかし、当業者には周知であるように、化学量論比以外を用いる種々の理由がある。従って、これらの説明は、不必要であり、かつ本発明の範囲外である。反応器内のスラリー液体は、炭化水素合成反応によって製造される炭化水素生成物を含む。これは、反応条件では液体である。長年に亘る問題は、反応器内で製造される炭化水素液体生成物を、相対的に細かな触媒粒子から分離および除去することである。反応器内の高温および高圧、並びに炭化水素生成物のワックス質性は、従来の微粒子の分離およびろ過方法を、スラリータイプの炭化水素合成プロセスで用いるのに不適切にする。

スラリー反応器内の温度および圧力は、用いられる特定の触媒、および望ましい生成物に従って、広範に異なることができる。主にＣ_５＋パラフィン（例えば、Ｃ_５〜Ｃ_２００）、好ましくはＣ_１０＋パラフィンを含む炭化水素を、担持コバルト触媒を用いて形成するのに効果的な典型的な条件には、温度約３２０〜６００゜Ｆ、圧力８０〜６００ｐｓｉ、およびガス空間速度１００〜４０，０００Ｖ／時／Ｖ（ガス状ＣＯおよびＨ_２混合物の標準体積（０℃、１気圧）／時間／触媒の体積として表される）が含まれる。スラリーは、典型的には触媒固体約１０重量％〜７０重量％、より典型的には約３０重量％〜約６０重量％を含む。いくつかの実施形態においては、約４０重量％〜約５５重量％が好ましい。上記されるように、スラリー液体は、反応条件で好ましくは液体である炭化水素生成物を、少量の他の成分と共に含む。

触媒粒径は、広く、１ミクロン程度〜２００ミクロン程度の範囲であってもよいが、典型的なスラリー炭化水素合成触媒は、平均粒径２０〜１００ミクロンを有するであろう。これらの触媒にはまた、１ミクロンより小さな微細粒子が含まれ、スラリーにおける触媒粒子の定常的な撹拌および混合は、触媒の摩損をもたらす。摩損の過程は、粒径約１０ミクロン未満を一般に有する細粒をもたらす。更に、フィッシャー−トロプシュスラリーバブルカラムプロセスの正常な運転からもたらされる摩損生成物の実質的な部分は、約１ミクロンより小さな粒径を有するであろう。

本発明のフィルター系は、少なくとも２つのフィルター区域を含み、それぞれは、ろ液導管に接続されたマニホールド上に配置される多数の中空フィルターエレメントからなる。少なくとも１つの区域は、約１０ミクロン未満の細孔を有する１つ以上のフィルターエレメントからなり、少なくとも１つの区域は、１０ミクロン以上の細孔を有する１つ以上のフィルターエレメントからなる。本発明の方法においては、フィルター系は、スラリー内に浸漬され、そこでフィルターエレメントの内側、マニホールド、および導管は全て、互いに液体連通している。フィルターエレメントは、スラリー液体に対しては透過性であるが、微粒子固体に対しては透過性でない。各フィルター区域は、それを阻止するように選ばれる。本発明のフィルター系および方法は、スラリー炭化水素液体を、スラリー反応器の内側、または異なる槽における反応器の外側のいずれにおいても、三相フィッシャー−トロプシュタイプ炭化水素合成スラリーから分離および除去するのに有用である。

本発明の一実施形態においては、フィルター系の１つ以上の各区域は、多数のフィルターエレメントを含む。これは、共通のろ液導管に接続される個々のマニホールドの水平表面を横切って、垂直に配置され、かつ水平に配列されるか、または整列される。フィルターエレメントは、伸びた中空管またはパイプを含む。これは、液体透過性物質で作製されるが、それらが設計される固体の通過に対しては非透過性である。これらのフィルターエレメントは、例えば焼結金属粒子、焼結金属繊維、巻きくさびワイヤ、ワイヤメッシュ、または所望サイズの狭い均一な細孔開口を有するいかなる形態からもなってもよい。フィルターエレメントの構成物質は、耐久性があり、フィッシャー−トロプシュ反応器の温度および圧力に、初期的な不具合なしに耐えることができるいかなる構成物質でもあってもよい。好ましい物質には、３００シリーズのステンレス鋼が含まれる。例えば、小細孔フィルターは、３１６ステンレス鋼焼結金属粒子からなり、大細孔フィルターは、３１６ステンレス鋼くさびワイヤまたはワイヤメッシュ物質からなることが好ましい。

他の好ましい実施形態においては、スラリー環境に暴露されるフィルター媒体の表面は、処理されるか、または修飾されて、そのファウリング傾向（例えば、微細粒子を、永久固着させ、かつフィルター表面を目詰まりさせる）が、低減される。これらの処理の限定しない例には、チタニア、ジルコニア、またはセラミック物質による被覆、表面粗さを低減するためのフィルター表面の機械加工、陽極酸化、窒化、または他の適切な化学処理（フィルター表面に好都合な効果を有することができる）が含まれる。

本発明においては、大細孔および小細孔のフィルターの区域は、独立に運転され、かつ個別の機能に資する。小細孔フィルターは、スラリー反応器に存在する微粒子の全てまたは実質的に全てを排除するように選択される開口を有する。これには、より大きな触媒粒子を摩損することによって生じる細粒が含まれる。反応器から、小細孔フィルターを通って除去される液体生成物は、従って、微粒子を完全にまたは実質的に完全に含まないであろう。大細孔フィルターは、より大きな触媒粒子を排除するが、より小さな触媒細粒を通過させるように選択される開口を有する。反応器から、大細孔フィルターを通って除去される液体生成物は、触媒の摩損によって生成される細粒を含むであろう。大細孔フィルターを通って排出される液体の量は、反応器から排出される全液体の相対的小画分であろう。これは、しかし、微細粒子を運ぶのに量的に十分である。相対的小画分とは、スラリー約１重量％〜約２５重量％（好ましくは約１重量％以下〜約１５重量％）が、大細孔フィルターエレメントを通ってろ過されるであろうことを意味する。最も好ましい範囲は、大細孔フィルターエレメントを通過する炭化水素生成物の約１重量％〜約５重量％であろう。

ここで、本明細書の唯一の図面を参照すると、スラリータイプ炭化水素合成反応器３０は、三相スラリー３４をその内部に含む円筒形の鋼製外殻または槽３２を含むものとして示されている。これは、炭化水素液体を含み、そこに触媒粒子が分散および懸濁される。これはまた、ガス気泡を含む。ガスは、合成ガス、およびフィッシャー−トロプシュタイプ炭化水素合成反応のガス生成物を含む。合成原料ガスは、ライン２０を経て反応器に導入され、ガス分配装置３８によってスラリー３４の底部に上向きに注入される。合成ガスは、スラリー３４を通って流上する。これは、気泡３６によって示される。便宜上、そのうちのほんの数個が示される。合成ガスは、スラリー中の触媒粒子に接触し、液体およびガスの炭化水素生成物を、実質量の水蒸気と共に形成する。本発明の２つのフィルターアセンブリ（４０および５０）は、スラリー３４内に懸濁されて示されるが、それぞれ、フィルターエレメントの１つ以上の群を含む。各群は、多数のフィルターエレメントを含み、便宜上、そのうちのほんの少数が、簡単に示される。フィルターアセンブリ４０は、完全に、小細孔フィルターエレメントから構成され、一方フィルターアセンブリ５０は、完全に、大細孔フィルターエレメントから構成される。小細孔フィルターエレメントは、平均細孔径約１０ミクロン未満、好ましくは約５ミクロン未満、より好ましくは約２ミクロン未満を有するであろう。平均細孔径は、ＡＳＴＭ試験Ｅ１２９４または同等試験を用いて決定されることができる。大細孔フィルターエレメントは、平均細孔径１０ミクロン以上を有するであろう。大細孔および小細孔の両フィルターエレメントは、スラリー内のいかなる位置にも配置されることができるものの、大細孔フィルターエレメントは、スラリーの頂部半分、より好ましくはその頂部１／３に位置されることが好ましい。

反応が進行するにつれて、蒸気相生成物および未反応合成ガスは、スラリーの頂部で出て、オーバーヘッドでガス分離域２２に進み、そこからそれらは、ライン２４を経て反応器から除去される。同時に、液体相生成物は、小細孔フィルターエレメントの内側に進む。その壁は、多孔質であり、スラリー液体の流れに対して透過性である。しかし、これは、極めて小さなサイズ（例えば、＜２ミクロン）の細孔のために、スラリー中の触媒粒子または触媒細粒を、フィルターエレメントの内側に進ませないであろう。細孔径は、触媒の特性であり、平均細孔径＜２ミクロンは、チタニアに担持されるか、またはそれと複合化されたＣｏを含む触媒に適切であることが見出されている。スラリー液体は、ろ液として、フィルターエレメントの内側に、次いでフィルターエレメントが流体連通しているマニホールドの内側に進む。ろ液は、マニホールドから、ろ液導管に進み、矢印４２によって示されるように、反応器から清浄な生成物受器４７に除去される。

スラリー３４からの液体相生成物の小部分は、大細孔フィルターアセンブリ５０を通って反応器から排出される。排出は、連続的または周期的であることができる。微細粒子を含むスラリー液体は、ろ液としてフィルターエレメントの内側に、次いでフィルターエレメントが流体連通しているマニホールドの内側に進む。ろ液は、マニホールドから、ろ液導管に進み、矢印５４によって示されるように、反応器から未処理生成物受器５６に除去される。受器５６からの液体および細粒は、更に、分離装置６０で処理されて、清浄な生成物ストリーム６２および固体富化ストリーム６１が製造されてもよい。分離装置６０は、いかなる適切な分離装置でもあることができる。これには、フィルター、液体サイクロン、遠心分離機、重力沈降装置などが含まれる。

スラリー中の小細孔フィルターエレメントを周期的に逆洗浄することは、フィルターエレメントを清浄化し、かつ流れ抵抗を低減するのに必要である。小細孔フィルターは、次の方法で逆洗浄される。生成物バルブ４６が、先ず閉じられ、フィルターを通る液体生成物の流れが止められる。任意に、短時間が決められて、無流状態が維持されてもよい。次に、逆洗浄バルブ４５が、一定時間開放され、逆洗浄ドラム４４からの逆洗浄流体を、導管４２に、およびフィルター４０を通って反応器に、正常な流れと反対方向で流れさせる。これを達成するために、逆洗浄ドラム４４は、反応器圧力より高い圧力で運転される。当業者は、逆洗浄ドラムの過剰圧力量、および逆洗浄バルブを開放するタイミングを選択して、逆洗浄の有利な効果を最大にすることができる。一般に、高い過剰圧力および短いバルブ開放時間は、鋭い圧力パルスをフィルターに与えるが、これは、良好な逆洗浄をもたらすであろうことが知られる。逆洗浄の後に、バルブ４５は、再度閉じられる。任意に、短時間が再度選択されて、無流状態が維持されてもよい。最終的に、生成物バルブ４６は、開放され、流れは、生成物収集ドラム４７に復旧される。

大細孔フィルターを周期的に逆洗浄することもまた、フィルターケーキの蓄積を防止し、かつフィルターの細粒除去能力を維持するのに必要である。大細孔フィルターは、次の方法で逆洗浄される。生成物バルブ５５が、先ず閉じられ、フィルターを通る細粒および液体の流れが止められる。任意に、バルブ５５は、逆洗浄バルブ５２が開放された後に、短時間の間、開放されて残されて、いかなる固体もが、フィルターの内側から未処理生成物受器にフラッシングされてもよい。次に、逆洗浄バルブ５２が、一定時間開放され、逆洗浄ドラム５３からの逆洗浄流体を、導管５１に、およびフィルター５０を通って反応器に、正常な流れと反対方向で流れさせる。これを達成するために、逆洗浄ドラム５３は、反応器圧力より高い圧力で運転される。当業者は、逆洗浄ドラムの過剰圧力量、および逆洗浄バルブを開放するタイミングを選択して、逆洗浄の有利な効果が最大にされることができる。一般に、高い過剰圧力および短いバルブ開放時間は、鋭い圧力パルスをフィルターに与えるが、これは、良好な逆洗浄をもたらすであろうことが知られる。逆洗浄の後に、バルブ５２は、再度閉じられる。任意に、短時間が再度決められて、無流状態が維持されてもよい。最終的に、生成物バルブ５５は、開放され、流れは、未処理生成物収集ドラム５６に復旧される。

大細孔フィルターについて、本明細書の図面に示されるように、逆洗浄および生成物収集マニホールドを特定の方法で接続することは、好都合であり得る。生成物マニホールドは、垂直に配置されたフィルターの底部に設定される。いかなる固体も、底部のマニホールドの方向に沈積する傾向があるが、これは、容易に除去されることができる。逆洗浄マニホールドは、フィルターの頂部に設定され、清浄な逆洗浄は、いかなる固体をも、実際の逆洗浄サイクルの前に、フィルターの内側から未処理生成物ドラムに一掃するのに用いられることができる。高い地点の排出口を上部マニホールドに設置して、蒸気のいかなる蓄積も、周期的に、マニホールドから排出されることが必要であってもよい。

ＨＣＳプロセスにおいては、液体およびガス状の炭化水素生成物は、シフトまたは非シフト条件下で、好ましくは非シフト条件下（水性ガスシフト反応が、殆どまたは全く生じない）で、特に触媒金属がＣｏ、Ｒｕ、またはそれらの混合物を含む場合に、Ｈ_２およびＣＯの混合物を含むシンガスを接触させることによって形成される。適切なフィッシャー−トロプシュ反応タイプの触媒は、例えば、一種以上の第ＶＩＩＩ族触媒金属（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、およびＲｅなど）を含む。一実施形態においては、触媒は、触媒有効量のＣｏ、並びにＲｅ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｕ、Ｍｇ、およびＬａの一種以上を、適切な無機担体物質上に担持して含む。好ましくは、一種以上の耐火性金属酸化物を含むものである。Ｃｏ含有触媒に好ましい担体は、より高分子量の主にパラフィン質液体炭化水素生成物が望まれるスラリーＨＣＳプロセスを特に用いる場合には、チタニアを含む。有用な触媒およびそれらの調製は、知られており、例示的であるが限定しない例は、例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６に見いだされ得る。

本発明に従ってＨＣＳプロセスによって製造される炭化水素は、典型的には、Ｃ_５ ^＋炭化水素の全てまたはその一部を、分留および／または転化に付すことによって、より価値の高い生成物へ品質向上される。転化とは、炭化水素の少なくとも一部の分子構造が変化される一種以上の操作を意味し、これには、非接触処理（例えば、スチーム分解）、および留分が適切な触媒と接触される接触的処理（例えば、接触分解）のいずれもが含まれる。水素が反応体として存在する場合には、これらのプロセス工程は、典型的には、水素転化と呼ばれ、これには、例えば、水素異性化、水素化分解、水素化脱ロウ、水素化精製、およびより過酷な水素化精製（水素化と呼ばれる）が含まれる。全て、炭化水素原料（パラフィン富化された炭化水素原料を含む）の水素転化に関する文献において周知の条件で行われる。転化によって形成されるより価値の高い生成物の例示であるが、限定しない例には、合成原油、液体燃料、オレフィン、溶剤、潤滑油、工業または医薬油、ワックス質炭化水素、窒素および酸素含有化合物などの一種以上が含まれる。液体燃料には、自動車ガソリン、ディーゼル燃料、ジェット燃料、および灯油の一種以上が含まれ、一方潤滑油には、例えば、自動車、ジェット、タービン、および金属加工油が含まれる。工業油には、掘削流体、農業油、伝熱流体などが含まれる。

本発明を実施するに際して、種々の他の実施形態および変更は、当業者には明らかであり、また当業者によって、上記される本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、容易になされることができることは理解される。従って、本明細書に添付される特許請求の範囲は、上記される正確な記載に限定されるものでなく、むしろ特許請求の範囲は、本発明に存在する特許可能な新規性の全特徴の全てを、本発明が属する当業者によってその均等物として扱われるであろう全ての特徴および実施形態を含めて、包含するものである。

スラリー反応器のスラリー液体中に浸漬された、本発明の大および小フィルターアセンブリの好ましい実施形態の概略図である。

Claims (14)

1. 少なくとも一部が液体である炭化水素を形成するためのスラリー炭化水素合成方法であって、
   （ａ）Ｈ_２およびＣＯの混合物を含む合成ガスを、炭化水素合成反応器において、スラリー中の固体微粒子炭化水素合成触媒の存在下に、炭化水素を形成するのに効果的な反応条件で反応させる工程であって、前記炭化水素の少なくとも一部は、前記反応条件で液体であり、前記スラリーは、前記触媒およびガス気泡を炭化水素スラリー液体中に含み、前記スラリー炭化水素液体は、前記液体炭化水素を含む工程；
   （ｂ）前記スラリーを、平均細孔径１０ミクロン未満を有する１つ以上の小細孔フィルターエレメントおよび平均細孔径１０ミクロン以上を有する１つ以上の大細孔フィルターエレメントからなるフィルター系と接触させる工程であって、
   前記小細孔フィルターエレメントは、ろ液導管に接続されたマニホールドを横切って配列され、前記小細孔フィルターエレメントの内側、マニホールドおよび導管は、互いに流体連通し、前記小細孔フィルターエレメントの内側をスラリーから隔てる壁は、前記スラリー炭化水素液体に対して透過性であるが、前記スラリー固体に対しては透過性でなく、
   前記大細孔フィルターエレメントは、異なるろ液導管に接続された、異なるマニホールドを横切って配列され、前記大細孔フィルターエレメントの内側、マニホールドおよび導管は、互いに流体連通し、前記大細孔フィルターエレメントの内側をスラリーから隔てる壁は、前記スラリー炭化水素液体および１０ミクロン未満の粒子に対しては透過性であり、前記大細孔フィルターエレメントは、スラリー液体の１重量％以下〜２５重量％が、そこを通過するものである工程；
   （ｃ）前記スラリー炭化水素液体を、前記小細孔フィルターエレメントの壁を通って前記小細孔フィルターエレメントの前記内側に、ろ液として通過させ、次いで前記ろ液を、前記マニホールドおよび前記ろ液導管の内側を通って連続的に通過させ、前記ろ液を、前記導管から前記反応器の外へ通過させる工程；および
   （ｄ）前記スラリー炭化水素液体および細粒を、前記大細孔フィルターエレメントの壁を通って前記大細孔フィルターエレメントの前記内側に、ろ液として通過させ、次いで前記ろ液を、前記マニホールドおよび前記ろ液導管の内側を通って連続的に通過させ、前記ろ液を、前記導管から前記反応器の外へ通過させる工程
   を含むことを特徴とするスラリー炭化水素合成方法。
2. 前記触媒は、鉄ベースまたはコバルトベースのフィッシャー−トロプシュ触媒であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記触媒は、コバルトベースの触媒であり、２０ミクロン〜１００ミクロンの範囲の平均粒径を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記大細孔および小細孔の両フィルターエレメントは、周期的に逆洗浄されて、ケークのないフィルターの表面が保持されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記逆洗浄は、１回以上の、前記反応器からの正常な生成物流と反対の方向に流れる清浄流体の短期間・高圧パルスからなることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記逆洗浄工程の前に、フラッシング工程が行われ、内部フィルター体積のいかなる残留微細粒子も取り除かれることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記逆洗浄工程の後に、フィルターを通る流れがない期間が続き、次いで前記フィルターは、生成物排出バルブの段階的な開放を用いて、使用運転に戻されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記大細孔フィルターエレメントは、スラリー反応器槽の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記大細孔フィルターは、スラリー反応器槽の外側に配置されるが、反応器スラリーと連通することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記小細孔フィルターエレメントは、周期的に逆洗浄されて、ケーキのないフィルターの表面が保持されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記小細孔フィルターエレメントに対する前記逆洗浄は、１回以上の、前記反応器からの正常な生成物流と反対の方向に流れる清浄流体の短期間・高圧パルスからなることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記逆洗浄工程の後に、フィルターを通る流れがない期間が続き、次いで前記フィルターは、生成物排出バルブの段階的な開放を用いて、使用運転に戻されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記小細孔フィルターは、スラリー反応器槽の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記小細孔フィルターは、スラリー反応器槽の外側に配置されるが、反応器スラリーと連通することを特徴とする請求項１に記載の方法。

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