JP2015027963A - 炭化水素合成用の反応器 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業の容易化を図りながら、合成ガスの噴き出しの勢いを低減することが可能な炭化水素合成用を提供する。【解決手段】合成ガスＧを液体炭化水素中に固体の触媒を懸濁させてなるスラリーＳに接触させてフィッシャー・トロプシュ合成反応により炭化水素を合成する炭化水素合成用の反応器であって、軸線Ｏを中心とした筒状をなし、内部にスラリーＳを封入した反応器本体４と、反応器本体４内に合成ガスＧを取り込むガス供給管１０と、反応器本体４内の下部に配されてガス供給管１０に連通し、合成ガスＧを噴き出すスパージャー部５とを備え、スパージャー部５は、軸線Ｏの周方向に互いに離間して複数の開口部が形成され、該開口部から合成ガスＧを噴き出すヘッダー管１５と、上記複数の開口部を周方向に直交する軸線Ｏの径方向の両側から挟み込むように、ヘッダー管１５から下方に突出して設けられた一対の板状部を有するシュラウド１７と備える。【選択図】図２
Description
本発明は、炭化水素合成装置に用いられる反応器に関するものである。
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と水素ガス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触媒を用いて炭化水素を合成する方法が知られている。そして、このような合成反応はフィッシャー・トロプシュ合成反応（以下、「ＦＴ合成反応」という）と呼ばれている。
また、このようにして得られた炭化水素を水素化・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ＦＴ合成反応用の炭化水素合成装置では、媒体液中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーが収容された気泡塔型スラリー床反応器の内部で、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が合成される。その際、この炭化水素合成装置では、原料である合成ガスが気泡塔型スラリー床反応器の下部から導入されるアップフロー式のものが用いられている。（例えば、特許文献１）
ここで一般に、反応器内の触媒を均一に分散させる目的から、合成ガスは反応器の底部全面へ向けて噴き出されて導入されるようになっている。そして、このようにして噴き出された合成ガスは、気泡となって反応器内を上昇し、この気泡の上昇エネルギーによってスラリーが撹拌され、スラリーの混合および流動状態が維持される。
ところで合成ガスの噴き出し部は、等間隔に開口部が形成された複数のヘッダー管で構成されている。ここで反応器内では、合成ガスの噴き込みによってスラリーに含まれる触媒の粉化が生じる（微紛の発生）が、この粉化は運転開始時で大きく、ある一定時間の経過後には緩やかとなり、即ち、初期粉化から定常粉化へと移行する。この移行時間は反応容器内に噴き込まれる合成ガスの運動エネルギーによって決定されるものである。そして、このような微紛が多く発生すると、触媒と反応器内で生成される炭化水素とを分離するフィルターを閉塞する原因になってしまう。一方で、閉塞を避けるためにフィルターの目開きを微紛の大きさ以上とすると、粉化した触媒がフィルターを通過して反応器外に流出してしまうため、触媒を損失してしまうおそれがある。このような問題を踏まえて反応器内に噴き込まれる合成ガスの運動エネルギーを所定の数値に抑える必要がある。
ここで、合成ガスの噴き出し部における開口部の各々には、周囲を囲むようにして筒状のシュラウドが取り付けられており、これら開口から噴き出す合成ガスの勢いを和らげ、合成ガスの運動エネルギーを低減している。
しかしながら、上述したようにこれまでの合成ガスの噴き出し部では、ヘッダー管に形成された開口部における開口の各々に一つずつ筒状のシュラウドを取り付けているため、反応器が大きくなると開口部の数量も数千個というオーダーになり、シュラウドの取付作業に非常に手間を要する。また、隣接する開口部同士の間隔が狭くなっている場合、隣のシュラウドが邪魔になり、取付作業が困難となって十分な品質を得られないおそれがある。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、作業の容易化を図りながら、合成ガスの噴き出しの勢いを低減することが可能な炭化水素合成用の反応器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る炭化水素合成用の反応器は、一酸化炭素ガス及び水素ガスを主成分とする合成ガスを、液体炭化水素中に固体の触媒を懸濁させてなるスラリーに接触させてフィッシャー・トロプシュ合成反応により炭化水素を合成する炭化水素合成用の反応器であって、軸線を中心とした筒状をなし、内部に前記スラリーを封入した反応器本体と、前記反応器本体内に前記合成ガスを取り込むガス供給管と、前記反応器本体内の下部に配されて前記ガス供給管に連通し、前記合成ガスを噴き出すスパージャー部と、を備え、前記スパージャー部は、第一の方向に互いに離間して複数の開口部が形成され、該開口部から前記合成ガスを噴き出すヘッダー管と、前記複数の開口部を前記第一の方向に直交する方向の両側から挟み込むように、前記ヘッダー管から突出して設けられた一対の壁面部と、を有することを特徴とする。
即ち、本発明に係る炭化水素合成用の反応器は、一酸化炭素ガス及び水素ガスを主成分とする合成ガスを、液体炭化水素中に固体の触媒を懸濁させてなるスラリーに接触させてフィッシャー・トロプシュ合成反応により炭化水素を合成する炭化水素合成用の反応器であって、軸線を中心とした筒状をなし、内部に前記スラリーを封入した反応器本体と、前記反応器本体内に前記合成ガスを取り込むガス供給管と、前記反応器本体内の下部に配されて前記ガス供給管に連通し、前記合成ガスを噴き出すスパージャー部と、を備え、前記スパージャー部は、第一の方向に互いに離間して複数の開口部が形成され、該開口部から前記合成ガスを噴き出すヘッダー管と、前記複数の開口部を前記第一の方向に直交する方向の両側から挟み込むように、前記ヘッダー管から突出して設けられた一対の壁面部と、を有することを特徴とする。
このような反応器によれば、ガス供給管を通じて反応器本体に取り込まれた合成ガスが、ヘッダー管の開口部から下方に向かって噴き出される。そして、開口部からの合成ガスは開口部の外周側に拡がるように噴き出されることになるが、このような拡がりが抑制されるように一対の壁面部に合成ガスが衝突することで、噴き出しの際の勢いが低減される。ここで、これら一対の壁面部は、各々のヘッダー管で、開口部を挟み込むように設けられている。このため、壁面部をヘッダー管に取り付ける際には取り付け作業が非常に容易となり、取り付け精度の向上や、製作納期の短縮につながる。
また、前記ヘッダー管は、前記軸線を中心とした環状をなして同心円状に複数設けられ、前記複数の開口部は、下方に向かって開口するとともに、前記第一の方向として前記軸線の周方向に間隔をあけて複数の前記ヘッダー管の各々に形成され、前記一対の壁面部は、前記ヘッダー管から下方に突出して設けられていてもよい。
このような反応器によれば、周方向に間隔をあけて形成された開口部を軸線の径方向の両側から挟み込むように、一対の壁面部が環状に設けられていることになり、ヘッダー管への壁面部の取り付け作業の容易化、及び取り付け精度の向上につながる。
また、前記ヘッダー管は、前記軸線に直交する水平方向に延在して、互いに離間して平行に複数設けられ、前記複数の開口部は、下方に向かって開口するとともに、前記第一の方向として前記ヘッダー管の延在方向に間隔をあけて形成され、前記一対の壁面部は、前記ヘッダー管の各々から下方に突出して設けられていてもよい。
即ち、ヘッダー管はいわゆる櫛形状となっている。そしてこのような反応器では、一対の壁面部がヘッダー管の延在方向に延びて設けられていることになり、ヘッダー管への壁面部の取り付け作業の容易化、及び取り付け精度の向上につながる。
また、前記一対の壁面部は、前記開口部の開口径に対する該一対の壁面部同士の離間距離の比が１〜８となるように、かつ、前記開口径に対する該一対の壁面部の突出高さの比が４〜１０となるように設けられていてもよい。
このように一対の壁面部の形状を設定することで、一対の壁面部に合成ガスを効果的に衝突させることができる。
さらに、前記ヘッダー管における前記開口部の開口径は５ｍｍに形成され、前記一対の壁面部は、該一対の壁面部同士の離間距離が５ｍｍ〜４０ｍｍとなるように、かつ、前記一対の壁面部の突出高さが２０ｍｍ〜５０ｍｍとなるように設けられていてもよい。
このように一対の壁面部の形状を設定することで、一対の壁面部に合成ガスを効果的に衝突させることができる。
また、前記一対の壁面部は、該一対の壁面部同士の離間距離に対する該一対の壁面部の突出高さの比が２．５以上となるように設けられていてもよい。
このように一対の壁面部の形状を設定することで、一対の壁面部に合成ガスを効果的に衝突させることができる。
請求項１の炭化水素合成用の反応器によると、一対の壁面部を設けることで、作業の容易化を図りながら、合成ガスの噴き出しの勢いを低減することが可能である。
請求項２の炭化水素合成用の反応器によると、作業の容易化を図りながら、合成ガスの噴き出しの勢いを低減することが可能である。
また、請求項３の炭化水素合成用の反応器によると、作業の容易化を図りながら、合成ガスの噴き出しの勢いを低減することが可能である。
また、請求項４の炭化水素合成用の反応器によると、合成ガスの噴き出しの勢いをより効果的に低減することができる。
さらに、請求項５の炭化水素合成用の反応器によると、合成ガスの噴き出しの勢いをより効果的に低減することができる。
また、請求項６の炭化水素合成用の反応器によると、合成ガスの噴き出しの勢いをより効果的に低減することができる。
以下、本発明の実施形態に係る炭化水素合成用の反応器１（以下、単に反応器１とする）について説明する。
反応器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に用いられる気泡塔型スラリー床反応器である。
そして、この反応器１では、炭化水素原料である天然ガスを改質して製造される一酸化炭素ガスと水素ガスを含む合成ガスＧから、ＦＴ合成反応により液体炭化水素を合成する。なお、このようにＦＴ合成反応により合成された液体炭化水素が水素化・精製されて、液体燃料（主として灯油、軽油）の基材が製造される。
反応器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に用いられる気泡塔型スラリー床反応器である。
そして、この反応器１では、炭化水素原料である天然ガスを改質して製造される一酸化炭素ガスと水素ガスを含む合成ガスＧから、ＦＴ合成反応により液体炭化水素を合成する。なお、このようにＦＴ合成反応により合成された液体炭化水素が水素化・精製されて、液体燃料（主として灯油、軽油）の基材が製造される。
図１に示すように、反応器１は、筒状をなす反応器本体４と、反応器本体４の内部に合成ガスＧを取り込むガス供給管１０と、反応器本体４内部の下部に配されたスパージャー部５と、反応器本体４の上部に接続された排出管６とを主に備えている。
反応器本体４は、軸線Ｏを中心とした略円筒状の金属製の容器であって、内部には、液体炭化水素（ＦＴ合成反応の生成物）中に固体の触媒粒子を懸濁させたスラリーＳが封入されており、このスラリーＳによってスラリー床が形成されている。
排出管６は、反応器本体４内での反応によって生成された液体炭化水素を取り出し可能に反応器本体４の上面に接続されて、反応器本体４の内外を連通している。
図１から図３に示すように、ガス供給管１０は、反応器本体４の側壁を貫通して軸線Ｏの径方向に延び、先端部が軸線Ｏ上で下方に向かって屈曲する形状をなしている。
さらにこのガス供給管１０の先端部には、ガス供給管１０に連通する連結管１１が取り付けられている。そしてこの連結管１１は、ガス供給管１０の先端部に接続されて連通するとともに、軸線Ｏの径方向に反応器本体４の側壁内面４ａに接触しない位置まで延びる水平管１２を有している。さらにこの連結管１１は、軸線Ｏの径方向に軸線Ｏを挟んで径方向の外側に対称となるように径方向に間隔をあけて接続され、対をなして該水平管１２に連通して下方に延びる複数対の鉛直管１３とを有している。
次に、スパージャー部５について説明する。
図２から図５に示すように、スパージャー部５は、連結管１１の鉛直管１３に連通して軸線Ｏを中心とした環状をなす複数のヘッダー管１５と、ヘッダー管１５に設けられたシュラウド１７とを有している。
図２から図５に示すように、スパージャー部５は、連結管１１の鉛直管１３に連通して軸線Ｏを中心とした環状をなす複数のヘッダー管１５と、ヘッダー管１５に設けられたシュラウド１７とを有している。
ヘッダー管１５は、軸線Ｏを中心として同心円状に複数が設けられており、各々のヘッダー管１５が、対応する一対の鉛直管１３の下端部に接続されていることで、連結管１１に連通している。
さらに、このヘッダー管１５には、下方に向かって開口する複数の開口部１６が軸線Ｏの周方向（第一の方向）に間隔をあけて形成されており、ガス供給管１０からの合成ガスＧが連結管１１を介してヘッダー管１５に導入され、合成ガスＧがこの開口部１６から下方に向かって噴き出されるようになっている。
図４及び図５に示すように、シュラウド１７は、各々のヘッダー管１５における複数の開口部１６を、上記周方向に直交する軸線Ｏの径方向両側から挟みこむように、開口部１６の開口に干渉しないように設けられた軸線Ｏを中心とした環状をなす一対の板状部１８を有している。
そして、このシュラウド１７は、ヘッダー管１５の下部で、下方に向かって鉛直方向に一対の板状部１８が平行に突出するように、溶接等によってヘッダー管１５に取り付けられており、シュラウド１７の開口部１６に面する内面が壁面部２０となっている。
このような反応器１においては、ガス供給管１０を通じて外部から反応器本体４に取り込まれた合成ガスＧが、ヘッダー管１５の開口部１６から下方に向かって噴き出される。この際、開口部１６からの合成ガスＧが開口部１６の外周側に拡がるように放射状に噴き出されることになる。
ここで、開口部１６から噴き出された合成ガスＧは、外周側への拡がりが抑制されるように、シュラウド１７の壁面部２０に衝突することになり、噴き出し時のエネルギーが衝突によって消費されることで噴き出しの際の勢いが低減され、スラリーＳ中の触媒の損傷を抑制することができる。
ここで、各々のヘッダー管１５で、シュラウド１７における板状部１８は開口部１６を径方向両側から挟み込むように環状に設けられている。このため、壁面部２０をヘッダー管１５に取り付ける際には、開口部１６の各々に対して開口部１６を外周側から覆うような部材をシュラウドとして設ける場合に比べて、取り付け作業に要する手間を低減することができる。
また、各々の開口部１６に個別にシュラウドとしての部材を取り付ける場合には、隣接する開口部１６に既に取り付けた部材が、新たな部材の取り付け作業の邪魔になり、取り付け作業が困難になるといったことがある。しかしこの点、本実施形態では環状をなす板状部１８を有するシュラウド１７を取り付ける場合には、このような問題が生じないため、取り付け作業が非常に容易であり、また、取り付け精度の向上につながる。
さらに、このようなシュラウド１７によって、隣接する開口部１６から噴き出された合成ガスＧ同士は軸線Ｏの周方向に衝突することになり、このような合成ガスＧの衝突によっても、合成ガスＧの噴き出し時のエネルギーを低減できる。
本実施形態の反応器１によると、環状をなすシュラウド１７によって作業の容易化を図りながら、合成ガスＧの噴き出しの勢いを低減することが可能となる。この結果、スラリーＳ中の触媒の損傷の抑制が可能となる。
ここで、図６に示すように、各々のヘッダー管１５でのシュラウド１７Ａは、鉛直方向の下方に延びる一対の板状部１８Ａと、これら一対の板状部１８Ａの下端部に一体に形成され、互いに近接するように板状部１８Ａから軸線Ｏの径方向に屈曲して延びる屈曲板状部１９Ａとを有していてもよい。
そしてこのようなシュラウド１７Ａによれば、板状部１８Ａの内面（壁面部２０）に衝突した合成ガスＧが、屈曲板状部１９Ａの内面にも衝突することになり、合成ガスＧの噴き出し時のエネルギーのさらなる低減につながり、より効果的に合成ガスＧの噴き出しの勢いを低減することができる。
また、図７に示すように、各々のヘッダー管１５でのシュラウド１７Ｂは、一対の板状部１８Ｂがヘッダー管１５との接続部分から下方に向かうに従って、互いに近接するように軸線Ｏの径方向に傾斜するように、即ち、末狭まりとなるように設けられていてもよい。そしてこのような場合にも、屈曲板状部１９Ａが設けられていてもよい。
また、噴き出した合成ガスＧが衝突可能あれば、図７の場合とは逆に、一対の板状部１８Ｂは、ヘッダー管１５との接続部分から下方に向かうに従って、互いに離間するように軸線Ｏの径方向に傾斜するように、即ち、末拡がりとなるように設けられていてもよい。この場合でも、上記の屈曲板状部１９Ａは設けられていても、いなくてもよい。
さらに、シュラウド１７における一対の板状部１８は、上述したように板状をなしていなくともよく、代わりに、ブロック状をなしていてもよい。即ち、シュラウド１７は、少なくとも開口部１６に面する部分に開口部１６からの合成ガスＧが衝突可能となるように、軸線Ｏを中心として環状をなす壁面部２０を有するような部材であればよい。
また、シュラウド１７（１７Ａ、１７Ｂ）は、全てのヘッダー管１５に設けられていなくともよく、例えばヘッダー管１５の一つおきに設けられていてもよい。
ここで、プラント設備の運転開始時には、合成ガスＧの噴き出し時のエネルギーは定常運転時に比べて小さくなっていることから、このようにシュラウド１７を設けることで、過度に合成ガスＧの噴き出し時のエネルギーを低減してしまうことがなく、効果的に合成ガスＧの噴き出しの際の勢いの低減が可能となる。
ここで、プラント設備の運転開始時には、合成ガスＧの噴き出し時のエネルギーは定常運転時に比べて小さくなっていることから、このようにシュラウド１７を設けることで、過度に合成ガスＧの噴き出し時のエネルギーを低減してしまうことがなく、効果的に合成ガスＧの噴き出しの際の勢いの低減が可能となる。
ここで、図８に示すように、シュラウド１７については、開口部１６の開口径ｄに対する一対の壁面部２０同士の離間距離Ｌ（軸線Ｏの径方向における一対の壁面部２０同士の間隔）の比が１〜８となるように、かつ、開口径ｄに対する一対の壁面部２０の突出高さＨの比が４〜１０となるように設けられていることが好ましい。
より具体的には、シュラウド１７については、ヘッダー管１５における開口部１６の開口径ｄは５ｍｍに形成され、一対の壁面部２０同士の離間距離Ｌが５ｍｍ〜４０ｍｍとなるように、かつ、一対の壁面部２０の突出高さＨが２０ｍｍ〜５０ｍｍとなるように設けられていることが好ましい。
そして、シュラウド１７における一対の壁面部２０をこのような寸法に設定することで、一対の壁面部２０に合成ガスＧを効果的に衝突させることができ、合成ガスＧの噴き出しの勢いをより効果的に低減することができる。
さらに、シュラウド１７については、一対の壁面部２０同士の離間距離Ｌに対する一対の壁面部２０の突出高さＨの比が２．５以上となるように設けられていることが好ましい。そして、このような寸法に一対の壁面部２０を設定することによっても、これら一対の壁面部２０に合成ガスＧを効果的に衝突させることができる。
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、図９に示すように、ヘッダー管がいわゆる櫛形構造となっている場合にも、上述のシュラウド１７（１７Ａ、１７Ｂ）を適用することが可能である。
例えば、図９に示すように、ヘッダー管がいわゆる櫛形構造となっている場合にも、上述のシュラウド１７（１７Ａ、１７Ｂ）を適用することが可能である。
具体的には、ヘッダー管１５Ｃは、水平管１２に直交して水平面上に延び、互いに水平管１２の延在方向に間隔をあけて複数が設けられている。
そして、これらヘッダー管１５Ｃの各々には、図１０に示すように、下方に向かって開口する開口部１６が、ヘッダー管１５Ｃの延びる方向（第一の方向）の全域にわたって、この方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。
さらに、水平管１２の延在方向の両側から開口部１６を挟みこむように、ヘッダー管１５Ｃから下方に突出してシュラウド１７Ｃの板状部１８Ｃが設けられている。
そして、これらヘッダー管１５Ｃの各々には、図１０に示すように、下方に向かって開口する開口部１６が、ヘッダー管１５Ｃの延びる方向（第一の方向）の全域にわたって、この方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。
さらに、水平管１２の延在方向の両側から開口部１６を挟みこむように、ヘッダー管１５Ｃから下方に突出してシュラウド１７Ｃの板状部１８Ｃが設けられている。
１…反応器（炭化水素合成用の反応器） ４…反応器本体 ４ａ…側壁部内面 ５…スパージャー部 ６…排出管 １０…ガス供給管 １１…連結管 １２…水平管 １３…鉛直管 １５、１５Ｃ…ヘッダー管 １６…開口部 １７、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ…シュラウド １８、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ…板状部 １９Ａ…屈曲板状部 ２０…壁面部 Ｇ…合成ガス Ｓ…スラリー Ｏ…軸線
Claims (6)
- 一酸化炭素ガス及び水素ガスを主成分とする合成ガスを、液体炭化水素中に固体の触媒を懸濁させてなるスラリーに接触させてフィッシャー・トロプシュ合成反応により炭化水素を合成する炭化水素合成用の反応器であって、
軸線を中心とした筒状をなし、内部に前記スラリーを封入した反応器本体と、
前記反応器本体内に前記合成ガスを取り込むガス供給管と、
前記反応器本体内の下部に配されて前記ガス供給管に連通し、前記合成ガスを噴き出すスパージャー部と、
を備え、
前記スパージャー部は、
第一の方向に互いに離間して複数の開口部が形成され、該開口部から前記合成ガスを噴き出すヘッダー管と、
前記複数の開口部を前記第一の方向に直交する方向の両側から挟み込むように、前記ヘッダー管から突出して設けられた一対の壁面部と、
を有することを特徴とする炭化水素合成用の反応器。 - 前記ヘッダー管は、前記軸線を中心とした環状をなして同心円状に複数設けられ、
前記複数の開口部は、下方に向かって開口するとともに、前記第一の方向として前記軸線の周方向に間隔をあけて複数の前記ヘッダー管の各々に形成され、
前記一対の壁面部は、前記ヘッダー管から下方に突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素合成用の反応器。 - 前記ヘッダー管は、前記軸線に直交する水平方向に延在して、互いに離間して平行に複数設けられ、
前記複数の開口部は、下方に向かって開口するとともに、前記第一の方向として前記ヘッダー管の延在方向に間隔をあけて形成され、
前記一対の壁面部は、前記ヘッダー管の各々から下方に突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素合成用の反応器。 - 前記一対の壁面部は、前記開口部の開口径に対する該一対の壁面部同士の離間距離の比が１〜８となるように、かつ、前記開口径に対する該一対の壁面部の突出高さの比が４〜１０となるように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の炭化水素合成用の反応器。
- 前記ヘッダー管における前記開口部の開口径は５ｍｍに形成され、
前記一対の壁面部は、該一対の壁面部同士の離間距離が５ｍｍ〜４０ｍｍとなるように、かつ、前記一対の壁面部の突出高さが２０ｍｍ〜５０ｍｍとなるように設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の炭化水素合成用の反応器。 - 前記一対の壁面部は、該一対の壁面部同士の離間距離に対する該一対の壁面部の突出高さの比が２．５以上となるように設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の炭化水素合成用の反応器。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030195264A1 (en) * | 2000-06-06 | 2003-10-16 | David Newton | Fischer-tropsch process |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US20030195264A1 (en) * | 2000-06-06 | 2003-10-16 | David Newton | Fischer-tropsch process |
| JP2007530275A (ja) * | 2004-04-02 | 2007-11-01 | スタトイル・エーエスエー | スラリー気泡塔の反応器 |
| JP2007197405A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 気泡塔型炭化水素合成反応器 |
| WO2010038395A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 液体燃料合成方法及び液体燃料合成装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016188296A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社クボタ | 気泡塔型スラリー床反応装置 |
| JP2020517424A (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-18 | 中国科学院大▲連▼化学物理研究所Ｄａｌｉａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ | 流動床のガス分配器、それを用いた反応器及びパラキシレンを生産し低級オレフィンを併産する方法 |
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