JP2012208028A - マグネット式液面計、炭化水素合成反応装置および炭化水素合成反応システム - Google Patents

Abstract

【課題】液面位置を高精度に検出すること。
【解決手段】スラリーが収容された収容容器３０に併設されるスタンドパイプ８２と、スタンドパイプ８２と収容容器３０とを連通する連通管８４、８６と、スタンドパイプ８２内のスラリーに浮遊するフロート８８と、スラリーに含有された触媒粒子のスタンドパイプ８２内への侵入を規制する規制部９４と、を備えているフロート式液面計８０を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マグネット式液面計、炭化水素合成反応装置および炭化水素合成反応システムに関する。

近年、天然ガスから液体燃料を合成するための方法の一つとして、天然ガスを改質して一酸化炭素ガス（ＣＯ）と水素ガス（Ｈ_２）とを主成分とする合成ガスを生成し、この合成ガスを原料ガスとしてフィッシャー・トロプシュ合成反応（以下、「ＦＴ合成反応」という。）により触媒を用いて炭化水素を合成し、さらにこの炭化水素を水素化・精製することで、ナフサ（粗ガソリン）、灯油、軽油、ワックス等の液体燃料製品を製造するＧＴＬ（Ｇａｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄｓ：液体燃料合成）技術が開発されている。
このＧＴＬ技術に用いられる炭化水素合成反応装置では、媒体液（例えば、液体の炭化水素など）中に固体の触媒粒子（例えば、コバルト触媒など）を懸濁させてなるスラリーが収容された反応容器の内部で、合成ガス中の一酸化炭素ガスと水素ガスとをＦＴ合成反応させることで炭化水素を合成する。

ところで、前記炭化水素合成反応装置における反応容器内のスラリーの液面位置を検出する液面計としては、磁石を用いたマグネット式が好適に採用される。マグネット式液面計は、磁石の位置に基づいて液面位置を検出するものであり、例えば視認性を確保し易いこと等が利点として挙げられる。
この種のマグネット式液面計としては、例えば下記特許文献１に示されるような構成が知られている。

米国特許第５４０６８３８号明細書

しかしながら、前記従来のマグネット式液面計を、前記炭化水素合成反応装置における反応容器に適用しようとした場合、磁力を有する触媒粒子を起因として液面位置を誤検出するおそれがあった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、液面位置を高精度に検出することができるマグネット式液面計を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係るマグネット式液面計は、スラリーが収容された収容容器に併設されるスタンドパイプと、前記スタンドパイプと前記収容容器とを連通する連通管と、前記スタンドパイプ内の前記スラリーに浮遊するフロートと、を備え、前記フロートに設けられた磁石の位置に基づいて、前記収容容器内のスラリーの液面位置を検出するマグネット式液面計であって、前記スラリーに含有された触媒粒子の前記スタンドパイプ内への侵入を規制する規制部を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、前記規制部を備えているので、触媒粒子のスタンドパイプ内への侵入を規制して、スタンドパイプ内において磁力を有する触媒粒子による誤検出を抑制することができる。

また、請求項２に係るマグネット式液面計は、前記規制部は、前記スラリーの媒体液を主成分とする清澄液を前記スタンドパイプの頂部から供給する供給部を備えていることを特徴とする。
なお前記清澄液は、前記触媒粒子を非含有の媒体液であってもよい。ここで、触媒粒子を非含有とは、触媒粒子を全く含有していない場合だけでなく、触媒粒子を僅かに含有している場合も含むものとする。

この場合、供給部によりスタンドパイプの頂部から清澄液を供給すると、スタンドパイプ内のスラリーに上方から清澄液が供給される。これにより、連通管内において、スタンドパイプ側から収容容器側に向けてスラリーの流れを形成することができる。

また、請求項３に係るマグネット式液面計は、前記供給部は、前記収容容器から排出された前記スラリーから前記触媒粒子を分離して前記清澄液を生成することを特徴とする。

この場合、供給部が、収容容器から排出されたスラリーから触媒粒子を分離して清澄液を生成するので、収容容器を清澄液の供給源としても機能させることができる。

また、請求項４に係るマグネット式液面計は、前記規制部は、前記連通管に配設された前記触媒粒子用のフィルタ部と、前記フィルタ部に対して前記スタンドパイプ側から前記収容容器側に洗浄流体を供給し、前記フィルタ部を逆洗する逆洗部と、を備えていることを特徴とする。

この場合、規制部が、前記フィルタ部を備えているので、連通管を通してスタンドパイプ内に触媒粒子が侵入するのを確実に抑制することができる。
また規制部が、前記逆洗部を備えているので、例えば定期的にフィルタ部の逆洗を行うこと等により、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。

また、請求項５に係る炭化水素合成反応装置は、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを主成分とする合成ガスと、媒体液中に磁性体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとを接触させることによって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置であって、前記スラリーを収容するとともに前記合成ガスが供給される収容容器と、前記マグネット式液面計と、を備えていることを特徴とする。

また、請求項６に係る炭化水素合成反応ユニットは、前記炭化水素合成反応装置と、炭化水素原料を改質して前記合成ガスを生成し、前記合成ガスを前記収容容器に供給する合成ガス生成ユニットと、前記炭化水素化合物から液体燃料を製造するアップグレーディングユニットと、を備えていることを特徴とする炭化水素合成反応システム。

請求項１に係るマグネット式液面計によれば、スタンドパイプ内において磁力を有する触媒粒子による誤検出を抑制することができるので、液面位置を高精度に検出することができる。

請求項２に係るマグネット式液面計によれば、連通管内ににおいて、スタンドパイプ側から収容容器側に向けてスラリーの流れを形成することができるので、連通管を通してスタンドパイプ内に触媒粒子が侵入するのを確実に抑制することができる。

請求項３に係るマグネット式液面計によれば、収容容器を清澄液の供給源としても機能させることができるので、マグネット式液面計を備える系、全体の簡素化および小型化を図ることができる。

請求項４に係るマグネット式液面計によれば、連通管を通してスタンドパイプ内に触媒粒子が侵入するのを確実に抑制することができる。

請求項５に係る炭化水素合成反応装置によれば、前記マグネット式液面計を備えているので、収容容器の液面位置を高精度に検出することができる。

請求項６に係る炭化水素合成反応システムによれば、前記マグネット式液面計を備えているので、収容容器の液面位置を高精度に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る液体燃料合成システムの全体構成を示す概略図である。 図１に示す液体燃料合成システムを構成するマグネット式液面計の概略図である。 図２に示すマグネット式液面計の変形例の概略図である。

以下、本発明の一実施形態に係る液体燃料合成システムの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（液体燃料合成システム）
図１に示すように、液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）１は、天然ガス等の炭化水素原料を液体燃料に転換するＧＴＬプロセスを実行するプラント設備である。この液体燃料合成システム１は、合成ガス生成ユニット３と、ＦＴ合成ユニット（炭化水素合成反応装置）５と、アップグレーディングユニット７とから構成される。合成ガス生成ユニット３は、炭化水素原料である天然ガスを改質して一酸化炭素ガスと水素ガスを含む合成ガスを製造する。ＦＴ合成ユニット５は、製造された合成ガスからＦＴ合成反応により液体の炭化水素化合物を生成する。アップグレーディングユニット７は、ＦＴ合成反応により合成された液体の炭化水素化合物を水素化・精製して液体燃料その他の製品（ナフサ、灯油、軽油、ワックス等）を製造する。以下、これら各ユニットの構成要素について説明する。

まず、合成ガス生成ユニット３について説明する。
合成ガス生成ユニット３は、例えば、脱硫反応器１０と、改質器１２と、排熱ボイラー１４と、気液分離器１６および１８と、脱炭酸装置２０と、水素分離装置２６とを主に備える。脱硫反応器１０は、水素化脱硫装置等で構成されて原料である天然ガスから硫黄成分を除去する。改質器１２は、脱硫反応器１０から供給された天然ガスを改質して、一酸化炭素ガス（ＣＯ）と水素ガス（Ｈ_２）とを主成分として含む合成ガスを製造する。排熱ボイラー１４は、改質器１２にて生成した合成ガスの排熱を回収して高圧スチームを発生する。気液分離器１６は、排熱ボイラー１４において合成ガスとの熱交換により加熱された水を気体（高圧スチーム）と液体とに分離する。気液分離器１８は、排熱ボイラー１４にて冷却された合成ガスから凝縮分を除去し気体分を脱炭酸装置２０に供給する。脱炭酸装置２０は、吸収塔（第２吸収塔）２２と、再生塔２４と、を有する。吸収塔２２では、気液分離器１８から供給された合成ガスに含まれる炭酸ガスが吸収液によって吸収される。再生塔２４では、炭酸ガスを吸収した吸収液が炭酸ガスを放散し、吸収剤が再生される。水素分離装置２６は、脱炭酸装置２０により炭酸ガスが分離された合成ガスから、当該合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離する。ただし、上記脱炭酸装置２０は場合によっては設けないこともある。

改質器１２では、例えば、下記の化学反応式（１）、（２）で表される水蒸気・炭酸ガス改質法を用い、二酸化炭素と水蒸気によって天然ガスが改質され、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする高温の合成ガスが製造される。なお、この改質器１２における改質法は、上記の水蒸気・炭酸ガス改質法に限定されない。例えば、水蒸気改質法、酸素を用いた部分酸化改質法（ＰＯＸ）、部分酸化改質法と水蒸気改質法の組合せである自己熱改質法（ＡＴＲ）、炭酸ガス改質法などを利用することもできる。

ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ_２ ・・・（１）
ＣＨ_４＋ＣＯ_２→２ＣＯ＋２Ｈ_２ ・・・（２）

水素分離装置２６は、脱炭酸装置２０又は気液分離器１８と気泡塔型反応器３０とを接続する主配管から分岐した分岐ライン上に設けられる。この水素分離装置２６は、例えば、圧力差を利用して水素の吸着と脱着を行う水素ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：圧力変動吸着）装置などで構成できる。この水素ＰＳＡ装置は、並列配置された複数の吸着塔（図示せず。）内に吸着剤（ゼオライト系吸着剤、活性炭、アルミナ、シリカゲル等）を有している。各吸着塔で水素の加圧、吸着、脱着（減圧）、パージの各工程を順番に繰り返すことで、合成ガスから分離した純度の高い水素ガス（例えば９９．９９９％程度）を、連続して供給することができる。

水素分離装置２６における水素ガス分離方法は、上記の水素ＰＳＡ装置による圧力変動吸着法に限定されない。例えば、水素吸蔵合金吸着法、膜分離法、或いはこれらの組合せなどを用いてもよい。

水素吸蔵合金法は、例えば、冷却／加熱されることで水素を吸着／放出する性質を有する水素吸蔵合金（ＴｉＦｅ、ＬａＮｉ_５、ＴｉＦｅ_{０．７〜０．９}Ｍｎ_{０．３〜０．１}、又はＴｉＭｎ_１．５など）を用いて、水素ガスを分離する手法である。水素吸蔵合金法では、例えば水素吸蔵合金が収容された複数の吸着塔において、水素吸蔵合金の冷却による水素の吸着と、水素吸蔵合金の加熱による水素の放出とが交互に繰り返される。これにより、合成ガス中の水素ガスを分離・回収することができる。

膜分離法は、芳香族ポリイミド等の高分子素材の膜を用いて、混合ガスから膜透過性に優れた水素ガスを分離する手法である。この膜分離法は、分離対称の相変化を必要としないため、運転に必要なエネルギーが小さくて済み、ランニングコストが小さい。また、膜分離装置の構造が単純でコンパクトなため、設備コストが低く設備の所要面積も小さくて済む。さらに、分離膜には駆動装置がなく、安定運転範囲が広いため、保守管理が容易であるという利点がある。

次に、ＦＴ合成ユニット５について説明する。
ＦＴ合成ユニット５は、例えば、気泡塔型反応器（収容容器）３０と、気液分離器３４と、分離器３６と、分離器３７と、気液分離器３８と、第１精留塔４０と、を主に備える。気泡塔型反応器３０は、上記合成ガス生成ユニット３で製造された合成ガス、即ち、一酸化炭素ガスと水素ガスとからＦＴ合成反応により液体炭化水素化合物を合成する。気液分離器３４は、気泡塔型反応器３０内に配設された伝熱管３２内を通過して加熱された水を、水蒸気（中圧スチーム）と液体とに分離する。分離器３６は、気泡塔型反応器３０の中央部に接続され、触媒と液体炭化水素化合物を分離する。分離器３７は、分離器３６に接続され、分離器３７には、分離器３６から液体炭化水素化合物が供給される。気液分離器３８は、気泡塔型反応器３０の塔頂に接続され、未反応合成ガス及び気体炭化水素化合物を冷却する。第１精留塔４０は、気泡塔型反応器３０から分離器３６および分離器３７、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素化合物を各留分に分留する。

このうち、気泡塔型反応器３０は、合成ガスから液体の炭化水素化合物を合成する反応器の一例であり、ＦＴ合成反応により合成ガスから液体の炭化水素化合物を合成するＦＴ合成用反応器として機能する。この気泡塔型反応器３０は、例えば、塔型の容器内部に主に触媒粒子と媒体油（媒体液、液体の炭化水素）とからなるスラリーが貯留された気泡塔型スラリー床式反応器で構成される。この気泡塔型反応器３０は、ＦＴ合成反応により合成ガスから気体又は液体の炭化水素化合物を合成する。詳細には、この気泡塔型反応器３０では、原料ガスである合成ガスは、気泡塔型反応器３０の底部の分散板から気泡となって供給され、媒体油中に触媒粒子が懸濁されたスラリー内を通過する。そして、懸濁状態の中で下記化学反応式（３）に示すように、合成ガスに含まれる水素ガスと一酸化炭素ガスとが反応して炭化水素化合物が合成される。

なお、このＦＴ合成反応は発熱反応であるため、気泡塔型反応器３０は内部に伝熱管３２が配設された熱交換器型になっている。気泡塔型反応器３０には、冷媒として例えば水（ＢＦＷ：Ｂｏｉｌｅｒ Ｆｅｅｄ Ｗａｔｅｒ）が供給され、上記ＦＴ合成反応の反応熱を、スラリーと水との熱交換により中圧スチームとして回収できるようになっている。

次に、アップグレーディングユニット７について説明する。アップグレーディングユニット７は、例えば、ワックス留分水素化分解反応器５０と、中間留分水素化精製反応器５２と、ナフサ留分水素化精製反応器５４と、気液分離器５６，５８，６０と、第２精留塔７０と、ナフサ・スタビライザー７２とを備える。ワックス留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の塔底に接続されている。中間留分水素化精製反応器５２は、第１精留塔４０の中央部に接続されている。ナフサ留分水素化精製反応器５４は、第１精留塔４０の塔頂に接続されている。気液分離器５６，５８，６０は、これら水素化反応器５０，５２，５４のそれぞれに対応して設けられている。第２精留塔７０は、気液分離器５６，５８から供給された液体炭化水素化合物を分留する。ナフサ・スタビライザー７２は、気液分離器６０から供給された、及び第２精留塔７０から分留されたナフサ留分の液体炭化水素化合物を精留する。その結果、ナフサ・スタビライザー７２は、ブタン及びブタンより軽質の成分をオフガスとして排出し、炭素数５以上の成分を製品のナフサとして回収する。

次に、以上のような構成の液体燃料合成システム１により、天然ガスから液体燃料を合成する工程（ＧＴＬプロセス）について説明する。

液体燃料合成システム１には、天然ガス田又は天然ガスプラントなどの外部の天然ガス供給源（図示せず。）から、炭化水素原料としての天然ガス（主成分がＣＨ_４）が供給される。上記合成ガス生成ユニット３は、この天然ガスを改質して合成ガス（一酸化炭素ガスと水素ガスを主成分とする混合ガス）を製造する。

具体的には、まず、上記天然ガスは、水素分離装置２６によって分離された水素ガスとともに脱硫反応器１０に導入される。脱硫反応器１０では、導入された水素ガスと水素化脱硫触媒により、天然ガスに含まれる硫黄分が硫化水素に転換される。更に、脱硫反応器１０では、生成した硫化水素が例えばＺｎＯ等の脱硫剤により吸着除去される。このようにして天然ガスを予め脱硫しておくことにより、改質器１２及び気泡塔型反応器３０等で用いられる触媒の活性が硫黄により低下することを防止できる。

このようにして脱硫された天然ガス（二酸化炭素を含んでもよい。）は、二酸化炭素供給源（図示せず。）から供給される二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスと、排熱ボイラー１４で発生した水蒸気とが混合された上で、改質器１２に供給される。改質器１２では、例えば、上述した水蒸気・炭酸ガス改質法により、二酸化炭素と水蒸気とにより天然ガスが改質され、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする高温の合成ガスが製造される。このとき、改質器１２には、例えば、改質器１２が備えるバーナー用の燃料ガスと空気（エア）とが供給されている。そして、当該バーナーにおける燃料ガスの燃焼熱により、吸熱反応である上記水蒸気・炭酸ガス改質反応に必要な反応熱がまかなわれている。

このようにして改質器１２で製造された高温の合成ガス（例えば、９００℃、２．０ＭＰａＧ）は、排熱ボイラー１４に供給され、排熱ボイラー１４内を通過する水との熱交換により冷却（例えば４００℃）される。そして、合成ガスの排熱が水により回収される。このとき、排熱ボイラー１４において合成ガスにより加熱された水は気液分離器１６に供給される。そして、この合成ガスにより加熱された水は、気液分離器１６において高圧スチーム（例えば３．４〜１０．０ＭＰａＧ）と、水とに分離される。分離された高圧スチームは、改質器１２または他の外部装置に供給され、分離された水は排熱ボイラー１４に戻される。

一方、排熱ボイラー１４において冷却された合成ガスは、凝縮した液体分が気液分離器１８において分離・除去された後、脱炭酸装置２０の吸収塔２２、又は気泡塔型反応器３０に供給される。吸収塔２２では、吸収塔２２の内部に貯留されている吸収液によって、合成ガスに含まれる炭酸ガスが吸収され、当該合成ガスから炭酸ガスが除去される。吸収塔２２内で炭酸ガスを吸収した吸収液は、吸収塔２２から排出され、再生塔２４に導入される。再生塔２４に導入された吸収液は、例えばスチームで加熱されてストリッピング処理され、炭酸ガスを放散する。放散された炭酸ガスは、再生塔２４から排出されて改質器１２に導入され、上記改質反応に再利用される。

このようにして、合成ガス生成ユニット３で製造された合成ガスは、上記ＦＴ合成ユニット５の気泡塔型反応器３０に供給される。このとき、気泡塔型反応器３０に供給される合成ガスの組成比は、ＦＴ合成反応に適した組成比（例えば、Ｈ_２：ＣＯ＝２：１（モル比））に調整されている。なお、気泡塔型反応器３０に供給される合成ガスは、脱炭酸装置２０と気泡塔型反応器３０とを接続する配管に設けられた圧縮器（図示せず。）により、ＦＴ合成反応に適した圧力（例えば３．６ＭＰａＧ程度）まで昇圧される。

また、上記脱炭酸装置２０により炭酸ガスが分離された合成ガスの一部は、水素分離装置２６にも供給される。水素分離装置２６では、上記のように圧力差を利用した吸着、脱着（水素ＰＳＡ）により、合成ガスに含まれる水素ガスが分離される。当該分離された水素は、ガスホルダー（図示せず。）等から圧縮機（図示せず。）を介して、液体燃料合成システム１内において水素を利用して所定反応を行う各種の水素利用反応装置（例えば、脱硫反応器１０、ワックス留分水素化分解反応器５０、中間留分水素化精製反応器５２、ナフサ留分水素化精製反応器５４など）に連続して供給される。

次いで、上記ＦＴ合成ユニット５は、上記合成ガス生成ユニット３によって製造された合成ガスから、ＦＴ合成反応により、液体炭化水素化合物を合成する。

具体的には、上記脱炭酸装置２０において炭酸ガスが分離された合成ガスは、気泡塔型反応器３０に導入され、気泡塔型反応器３０内に貯留された触媒を含むスラリー内を通過する。この際、気泡塔型反応器３０内では、上述したＦＴ合成反応により、当該合成ガスに含まれる一酸化炭素と水素ガスとが反応して、炭化水素化合物が生成する。さらに、このＦＴ合成反応時には、気泡塔型反応器３０の伝熱管３２内を通過する水によって、ＦＴ合成反応の反応熱が回収され、反応熱によって加熱された水が気化して水蒸気となる。この水蒸気は気液分離器３４に供給されて凝縮した水と気体分に分離され、水は伝熱管３２に戻されて、気体分は中圧スチーム（例えば１．０〜２．５ＭＰａＧ）として外部装置に供給される。

このようにして、気泡塔型反応器３０で合成された液体炭化水素化合物は、気泡塔型反応器３０の中央部から触媒粒子を含んだスラリーとして排出されて、分離器３６に導入される。分離器３６では、導入されたスラリーが触媒（固形分）と、液体炭化水素化合物を含んだ液体分とに分離される。分離された触媒の一部は気泡塔型反応器３０に戻され、液体分は分離器３７に供給される。この液体分は、分離器３７に至るまでの過程でその一部が気化され、気化されたガス分は、分離器３７において分離され、残りの液体分はその一部が第１精留塔４０に導入される。気泡塔型反応器３０の塔頂からは、ＦＴ合成反応において反応しなかった合成ガスと、ＦＴ合成反応により生成した気体炭化水素化合物と、を含む気体副生成物が排出される。気泡塔型反応器３０から排出された気体副生成物は、気液分離器３８に導入される。気液分離器３８では、導入された気体副生成物が冷却され、凝縮した液体炭化水素化合物と、ガス分とに分離される。分離された液体炭化水素化合物は、気液分離器３８から排出され、第１精留塔４０に導入される。分離されたガス分は、気液分離器３８から排出され、その一部が気泡塔型反応器３０に再導入される。気泡塔型反応器３０では、再導入されたガス分に含まれる未反応の合成ガス（ＣＯとＨ_２）がＦＴ合成反応に再利用される。また、気液分離器３８から排出されたガス分の一部、および上記分離器３７において分離されたガス分は、オフガスとして燃料に使用されたり、このガス分からＬＰＧ（液化石油ガス）相当の燃料が回収されたりする。

第１精留塔４０では、上記のようにして気泡塔型反応器３０から分離器３６、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素化合物（炭素数は多様）が、ナフサ留分（沸点が約１５０℃より低い）と、中間留分（沸点が約１５０〜３５０℃）と、ワックス留分（沸点が約３５０℃を超える）とに分留される。この第１精留塔４０の塔底から排出されるワックス留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ_２１以上）は、ワックス留分水素化分解反応器５０に導入される。第１精留塔４０の中央部から排出される灯油・軽油に相当する中間留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ_１１〜Ｃ_２０）は、中間留分水素化精製反応器５２に導入される。第１精留塔４０の塔頂から排出されるナフサ留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ_５〜Ｃ_１０）は、ナフサ留分水素化精製反応器５４に導入される。

ワックス留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の塔底から排出された炭素数の多いワックス留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ_２１以上）を、上記水素分離装置２６から供給された水素ガスを利用して水素化分解して、炭素数を２０以下に低減する。この水素化分解反応では、炭素数の多い炭化水素化合物のＣ−Ｃ結合が切断される。これにより、炭素数の多い炭化水素化合物が炭素数の少ない炭化水素化合物へと転換される。また、ワックス留分水素化分解反応器５０においては、水素化分解反応と並行して、直鎖状飽和炭化水素化合物（ノルマルパラフィン）を水素化異性化して分岐状飽和炭化水素化合物（イソパラフィン）を生成する反応も進行する。これにより、ワックス留分水素化分解生成物の、燃料油基材として要求される低温流動性が向上する。さらに、ワックス留分水素化分解反応器５０においては、原料であるワックス留分に含まれるアルコール等の含酸素化合物の水素化脱酸素反応及びオレフィンの水素化反応も進行する。水素化分解されワックス留分水素化分解反応器５０から排出された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器５６に導入され、気体と液体とに分離される。分離された液体炭化水素化合物は、第２精留塔７０に導入され、分離された気体分（水素ガスを含む。）は、中間留分水素化精製反応器５２及びナフサ留分水素化精製反応器５４に導入される。

中間留分水素化精製反応器５２では、第１精留塔４０の中央部から排出された炭素数が中程度である灯油・軽油に相当する中間留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ_１１〜Ｃ_２０）が水素化精製される。中間留分水素化精製反応器５２では、水素分離装置２６からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスが、水素化精製に用いられる。この水素化精製反応においては、上記液体炭化水素化合物中に含まれるオレフィンが水素化されて飽和炭化水素化合物を生成するとともに、上記液体炭化水素化合物中に含まれるアルコール等の含酸素化合物が水素化脱酸素され飽和炭化水素化合物と水とに転換される。更に、この水素化精製反応においては、直鎖状飽和炭化水素化合物（ノルマルパラフィン）を異性化して分岐状飽和炭化水素化合物（イソパラフィン）に転換する水素化異性化反応が進行し、生成油の燃料油として要求される低温流動性を向上させる。水素化精製された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器５８で気体と液体に分離される。分離された液体炭化水素化合物は、第２精留塔７０に導入され、気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。

ナフサ留分水素化精製反応器５４では、第１精留塔４０の上部から排出された炭素数が少ないナフサ留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ_１０以下）が、水素化精製される。ナフサ留分水素化精製反応器５４では、水素分離装置２６からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスが、水素化精製に用いられる。この結果、水素化精製された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器６０で気体と液体に分離される。分離された液体炭化水素化合物は、ナフサ・スタビライザー７２に導入され、分離された気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。このナフサ留分の水素化精製においては、主としてオレフィンの水素化及びアルコール等の含酸素化合物の水素化脱酸素が進行する。

第２精留塔７０では、上記のようにしてワックス留分水素化分解反応器５０及び中間留分水素化精製反応器５２から供給された液体炭化水素化合物をＣ_１０以下の炭化水素化合物（沸点が約１５０℃より低い）と、灯油（沸点が約１５０〜２５０℃）と、軽油（沸点が約２５０〜３５０℃）と、ワックス留分水素化分解反応器５０からの未分解ワックス分（沸点約３５０℃を超える）とに分留する。第２精留塔７０の塔底からは未分解のワックス留分が得られ、これはワックス留分水素化分解反応器５０の上流にリサイクルされる。第２精留塔７０の中央部からは灯油及び軽油が排出される。一方、第２精留塔７０の塔頂からは、Ｃ_１０以下の気体炭化水素化合物が排出されて、ナフサ・スタビライザー７２に導入される。

さらに、ナフサ・スタビライザー７２では、上記ナフサ留分水素化精製反応器５４から供給された、及び第２精留塔７０において分留されたＣ_１０以下の炭化水素化合物が蒸留され、製品としてのナフサ（Ｃ_５〜Ｃ_１０）が得られる。これにより、ナフサ・スタビライザー７２の塔底からは、高純度のナフサが排出される。一方、ナフサ・スタビライザー７２の塔頂からは、製品対象外である炭素数が所定数以下（Ｃ_４以下）の炭化水素化合物を主成分とするオフガスが排出される。このオフガスは、燃料ガスとして使用されたり、このオフガスからＬＰＧ相当の燃料が回収されたりする。

（マグネット式液面計）
次に図２に示すように、上記ＦＴ合成ユニット５が備えるマグネット式液面計８０について説明する。
マグネット式液面計８０は、気泡塔型反応器３０に併設されたスタンドパイプ８２と、スタンドパイプ８２と気泡塔型反応器３０とを連通する連通管８４、８６と、スタンドパイプ８２内のスラリーに浮遊するフロート８８と、スタンドパイプ８２に沿って気泡塔型反応器３０の外部に延設されたインジケータ９０と、を備えている。ここでフロート８８には磁石９２が設けられており、このマグネット式液面計８０は、磁石９２の位置に基づいて、気泡塔型反応器３０内のスラリーの液面位置を検出する。
なおスタンドパイプ８２、フロート８８は非磁性体からなり、スラリーに含有された前記触媒粒子は磁性体からなる。

連通管８４、８６としては、スタンドパイプ８２の底部と気泡塔型反応器３０とを連通する底連通管８４と、スタンドパイプ８２の頂部と気泡塔型反応器３０とを連通する頂連通管８６と、が備えられている。これらの両連通管８４、８６には、いずれも開閉弁８４ａ、８６ａが設けられている。頂連通管８６は、気泡塔型反応器３０とスタンドパイプ８２との各気相部を連通している。

スタンドパイプ８２内のスラリーの液面は、気泡塔型反応器３０内のスラリーの液面に対応し、気泡塔型反応器３０内の液面に追従して上下推移する。
フロート８８は、上下方向に延在し、フロート８８の上端部は、スタンドパイプ８２内のスラリーの液面よりも上方に位置している。
磁石９２は、フロート８８と同軸に配置され、フロート８８の上端部から上方に向けて突出している。

インジケータ９０内には、図示しない指示体が昇降可能に設けられている。前記指示体には、スタンドパイプ８２内の磁石９２と吸引し合う図示しないマグネットが設けられている。これにより、スタンドパイプ８２内の液面の上下推移に伴って、前記指示体が上下動することとなり、このとき、前記指示体は液面位置を指し示している。

そして本実施形態では、マグネット式液面計８０は、触媒粒子のスタンドパイプ８２内への侵入を規制する規制部９４を更に備えている。図示の例では、規制部９４は、媒体油を主成分とする清澄液をスタンドパイプ８２の頂部から供給する供給部９６を備えている。なお清澄液は、触媒粒子を非含有の媒体油とされている。ここで、触媒粒子を非含有とは、触媒粒子を全く含有していない場合だけでなく、触媒粒子を僅かに含有している場合も含むものとする。

図１に示すように、供給部９６は、気泡塔型反応器３０から排出されたスラリーから触媒粒子を分離して清澄液を生成する。供給部９６は、前記分離器３６と、前記分離器３７と、移送部９８と、供給管１００と、により構成されている。
移送部９８には、分離器３７において分離された液体分のうち、第１精留塔４０に導入されなかったものが供給される。
供給管１００は、移送部９８およびスタンドパイプ８２の頂部に接続されている。また、供給管１００には開閉弁１００ａが設けられている。

以上のように構成したマグネット式液面計８０では、分離器３６および分離器３７を介して気泡塔型反応器３０から移送部９８に供給された清澄液は、移送部９８により移送され、一部が気泡塔型反応器３０に戻され、残りの清澄液は、供給管１００を通してスタンドパイプ８２の頂部からスタンドパイプ８２内に供給される。
すると、スタンドパイプ８２内のスラリーに上方から清澄液が供給される。これにより、底連通管８４内ににおいて、スタンドパイプ８２側から気泡塔型反応器３０側に向けてスラリーの流れを形成することが可能になり、底連通管８４を通してスタンドパイプ８２内に触媒粒子が侵入するのを確実に抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るマグネット式液面計８０によれば、前記規制部９４を備えているので、触媒粒子のスタンドパイプ８２内への侵入を規制して、スタンドパイプ８２内において磁力を有する触媒粒子による誤検出を抑制することができるので、液面位置を高精度に検出することができる。

また供給部９６が、気泡塔型反応器３０から排出されたスラリーから触媒粒子を分離して清澄液を生成するので、気泡塔型反応器３０を清澄液の供給源としても機能させることができる。これにより、ＦＴ合成ユニット５全体の簡素化および小型化を図ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、規制部９４は前記実施形態に示したものに限られず、触媒粒子のスタンドパイプ内８２への侵入を規制する構成であれば、図３に示すような構成を採用することも可能である。

図３に示すマグネット式液面計１１０では、規制部９４には、底連通管８４に配設された触媒粒子用のフィルタ部１１２と、フィルタ部１１２に対してスタンドパイプ８２側から気泡塔型反応器３０側に洗浄流体を供給し、フィルタ部１１２を逆洗する逆洗部１１４と、が前記供給部９６に代えて備えられている。

フィルタ部１１２は、底連通管８４において開閉弁８４ａよりも気泡塔型反応器３０側に配置されている。なおフィルタ部１１２は、底連通管８４に着脱可能に装着されていてもよい。
逆洗部１１４は、洗浄流体が貯留された貯留部１１６と、この貯留部１１６と、底連通管８４において開閉弁８４ａとフィルタ部１１２との間に位置する部分と、を接続する接続管１１８と、接続管１１８に設けられた開閉弁１１８ａと、を備えている。

ここで、逆洗部１１４を用いてフィルタ部１１２を逆洗する際には、底連通管８４の開閉弁８４ａを閉状態にした後、貯留部１１６から接続管１１８を通して底連通管８４に洗浄流体を供給する。なお前記洗浄流体としては、例えば窒素ガス等を好適に採用することができる。

前記マグネット式液面計１１０によれば、規制部９４が、前記フィルタ部１１２を備えているので、底連通管８４を通してスタンドパイプ８２内に触媒粒子が侵入するのを確実に抑制することができる。
また規制部９４が、前記逆洗部１１４を備えているので、例えば定期的にフィルタ部１１２の逆洗を行うこと等により、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
以上のように、底連通管８４を通してスタンドパイプ８２内に触媒粒子が侵入するのを確実に抑制することができる。

なお、図３に示すマグネット式液面計１１０では、規制部９４に、フィルタ部１１２および逆洗部１１４が前記供給部９６に代えて備えられているものとしたが、フィルタ部１１２および逆洗部１１４、並びに供給部９６が備えられていてもよい。

また前記実施形態では、インジケータ９０の前記指示部が液面位置を指し示すものとしたが、フロートに設けられた磁石の位置に基づいて、収容容器内のスラリーの液面位置を検出する構成であれば、適宜変更することが可能である。例えば、インジケータ９０に代えて、磁気センサを採用してもよい。

また前記実施形態では、液体燃料合成システム１に供給される炭化水素原料として、天然ガスを用いたが、かかる例に限定されず、例えば、アスファルト、残油など、その他の炭化水素原料を用いてもよい。

また、前記実施形態では、気泡塔型反応器３０における合成反応として、ＦＴ合成反応による液体炭化水素の合成を例示したが、本発明はかかる例に限定されない。気泡塔型反応器における合成反応としては、例えば、オキソ合成（ヒドロホルミル化反応）「Ｒ−ＣＨ＝ＣＨ_２＋ＣＯ＋Ｈ_２→Ｒ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨＯ」、メタノール合成「ＣＯ＋２Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＨ」、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）合成「３ＣＯ＋３Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋ＣＯ_２」などにも適用することができる。

また、本発明に係るマグネット式液面計８０は、液体燃料合成システム１への適用に限られるものではなく、スラリーを収容する気泡塔型反応器３０の液面を検出するのに好適に採用することができる。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）
３ 合成ガス生成ユニット
５ ＦＴ合成ユニット（炭化水素合成反応装置）
７ アップグレーディングユニット
３０ 気泡塔型反応器（収容容器）
８０、１１０ マグネット式液面計
８２ スタンドパイプ
８４、８６ 連通管
８８ フロート
９２ 磁石
９４ 規制部
９６ 供給部
１１２ フィルタ部
１１４ 逆洗部

Claims (6)

1. スラリーが収容された収容容器に併設されるスタンドパイプと、
   前記スタンドパイプと前記収容容器とを連通する連通管と、
   前記スタンドパイプ内の前記スラリーに浮遊するフロートと、を備え、
   前記フロートに設けられた磁石の位置に基づいて、前記収容容器内のスラリーの液面位置を検出するマグネット式液面計であって、
   前記スラリーに含有された触媒粒子の前記スタンドパイプ内への侵入を規制する規制部を備えていることを特徴とするマグネット式液面計。
2. 請求項１記載のマグネット式液面計であって、
   前記規制部は、前記スラリーの媒体液を主成分とする清澄液を前記スタンドパイプの頂部から供給する供給部を備えていることを特徴とするマグネット式液面計。
3. 請求項２記載のマグネット式液面計であって、
   前記供給部は、前記収容容器から排出された前記スラリーから前記触媒粒子を分離して前記清澄液を生成することを特徴とするマグネット式液面計。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のマグネット式液面計であって、
   前記規制部は、
   前記連通管に配設された前記触媒粒子用のフィルタ部と、
   前記フィルタ部に対して前記スタンドパイプ側から前記収容容器側に洗浄流体を供給し、前記フィルタ部を逆洗する逆洗部と、を備えていることを特徴とするマグネット式液面計。
5. 水素ガスおよび一酸化炭素ガスを主成分とする合成ガスと、媒体液中に磁性体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとを接触させることによって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置であって、
   前記スラリーを収容するとともに前記合成ガスが供給される収容容器と、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のマグネット式液面計と、を備えていることを特徴とする炭化水素合成反応装置。
6. 請求項５記載の炭化水素合成反応装置と、
   炭化水素原料を改質して前記合成ガスを生成し、前記合成ガスを前記収容容器に供給する合成ガス生成ユニットと、
   前記炭化水素化合物から液体燃料を製造するアップグレーディングユニットと、を備えていることを特徴とする炭化水素合成反応システム。

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