JP2017155035A - Olefin production system and olefin production method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently produce an olefin.SOLUTION: There is provided an olefin production system 100 which comprises: a reformer 110 for reforming methane, carbon dioxide and water steam into carbon monoxide and hydrogen; an FTO reactor 150 for generating a mixed gas containing at least an olefin from the carbon monoxide and hydrogen obtained by the reformer 110; and a separator 200 for separating at least an olefin from the mixed gas obtained by the FTO reactor 150.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、オレフィンを製造するオレフィン製造システム、および、オレフィン製造方法に関する。   The present disclosure relates to an olefin production system for producing olefin, and an olefin production method.

オレフィンは、スチレン・ブタジエンゴム、ニトリル・ブタジエンゴム等の合成ゴムや、ABS樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer)等の合成樹脂の原料となることから、需要が高く、製造量が多い。従来オレフィンは、石油ナフサをクラッキング(接触分解)することによって製造されていた(例えば、特許文献1)。しかし、石油蒸留プラント、または、LNG蒸留プラントを設置する必要があり、製造コストが嵩むという問題があった。   Olefin is a raw material for synthetic rubbers such as styrene / butadiene rubber and nitrile / butadiene rubber, and synthetic resins such as ABS resin (Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer), and therefore demand is high and production is large. Conventionally, olefins have been produced by cracking (catalytic cracking) of petroleum naphtha (for example, Patent Document 1). However, there is a problem that it is necessary to install an oil distillation plant or an LNG distillation plant, which increases the manufacturing cost.

そこで、FTO(Fischer-Tropsch to olefins)反応を利用してオレフィンを合成することが考えられる。例えば、FTO反応の触媒として、鉄系の触媒が開発されている(非特許文献1、特許文献2)。   Therefore, it is conceivable to synthesize olefins using FTO (Fischer-Tropsch to olefins) reaction. For example, iron-based catalysts have been developed as FTO reaction catalysts (Non-patent Documents 1 and 2).

特開2001−40369号公報JP 2001-40369 A 特開2015−164909号公報JP2015-164909A

Hirsa M. Torres Galvis et al. Science 335, 835 (2012).Hirsa M. Torres Galvis et al. Science 335, 835 (2012).

上記したようにFTO反応に利用可能な触媒の開発は行われているものの、FTO反応を利用した具体的なオレフィン製造システムについては、未だ提案されていない。   As described above, although a catalyst that can be used for the FTO reaction has been developed, a specific olefin production system using the FTO reaction has not been proposed yet.

本開示は、このような課題に鑑み、オレフィンを効率よく製造することができるオレフィン製造システム、および、オレフィン製造方法を提供することを目的としている。   This indication aims at providing the olefin manufacturing system and olefin manufacturing method which can manufacture an olefin efficiently in view of such a subject.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るオレフィン製造システムは、メタン、二酸化炭素、および、水蒸気を、一酸化炭素および水素に改質する改質器と、前記改質器によって得られた前記一酸化炭素および前記水素から少なくともオレフィンを含む混合ガスを生成するFTO反応器と、前記FTO反応器によって得られた前記混合ガスから少なくともオレフィンを分離する分離装置と、を備える。   In order to solve the above problems, an olefin production system according to one embodiment of the present disclosure is obtained by a reformer that reforms methane, carbon dioxide, and steam into carbon monoxide and hydrogen, and the reformer. An FTO reactor that generates a mixed gas containing at least an olefin from the carbon monoxide and the hydrogen, and a separator that separates at least the olefin from the mixed gas obtained by the FTO reactor.

また、前記分離装置は、前記混合ガスから二酸化炭素を分離し、前記改質器には、前記分離装置によって分離された二酸化炭素が導入されるとしてもよい。   The separator may separate carbon dioxide from the mixed gas, and the carbon dioxide separated by the separator may be introduced into the reformer.

また、前記分離装置は、前記混合ガスからメタンを分離し、前記改質器には、前記分離装置によって分離されたメタンが導入されるとしてもよい。   The separator may separate methane from the mixed gas, and the reformer may be introduced with methane separated by the separator.

また、水蒸気が有するエネルギーを電力に変換する蒸気タービンを備え、前記分離装置は、前記混合ガスからメタンおよび一酸化炭素のいずれか一方または両方を分離し、前記蒸気タービンには、前記分離装置によって分離されたメタンおよび一酸化炭素のいずれか一方または両方を燃焼させることで得られた水蒸気が導入されるとしてもよい。   In addition, a steam turbine that converts the energy of water vapor into electric power is provided, the separation device separates one or both of methane and carbon monoxide from the mixed gas, and the steam turbine includes Water vapor obtained by burning one or both of the separated methane and carbon monoxide may be introduced.

また、前記分離装置は、前記混合ガスから一酸化炭素を分離し、前記FTO反応器には、前記分離装置によって分離された一酸化炭素が導入されるとしてもよい。   The separation device may separate carbon monoxide from the mixed gas, and the carbon monoxide separated by the separation device may be introduced into the FTO reactor.

また、前記改質器、前記FTO反応器、および、前記分離装置は、予め定められた圧力範囲内に維持されるとしてもよい。   The reformer, the FTO reactor, and the separation device may be maintained within a predetermined pressure range.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るオレフィン製造方法は、メタン、二酸化炭素、および、水蒸気を、一酸化炭素および水素に改質する工程と、前記改質する工程において得られた前記一酸化炭素および前記水素から少なくともオレフィンを含む混合ガスを生成する工程と、前記混合ガスを生成する工程において得られた前記混合ガスから少なくともオレフィンを分離する工程と、を含む。   In order to solve the above problems, an olefin production method according to one embodiment of the present disclosure is obtained in a step of reforming methane, carbon dioxide, and water vapor into carbon monoxide and hydrogen, and the step of reforming. And a step of generating a mixed gas containing at least an olefin from the carbon monoxide and the hydrogen, and a step of separating at least the olefin from the mixed gas obtained in the step of generating the mixed gas.

本開示によれば、オレフィンを効率よく製造することができる。   According to this indication, an olefin can be manufactured efficiently.

第1の実施形態にかかるオレフィン製造システムを説明する図である。It is a figure explaining the olefin manufacturing system concerning a 1st embodiment. 分離装置を説明する図である。It is a figure explaining a separator. 図2の破線で囲んだ部分の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the part enclosed with the broken line of FIG. 発電装置を説明する図である。It is a figure explaining a power generator. オレフィン製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of a process of an olefin manufacturing method. 第1のシミュレーションの結果を説明する図である。It is a figure explaining the result of the 1st simulation. 第2の実施形態のオレフィン製造システムを説明する図である。It is a figure explaining the olefin production system of 2nd Embodiment. 触媒における、反応率とオレフィンの選択率との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the reaction rate and the selectivity of an olefin in a catalyst. 第2のシミュレーションの結果を説明する図である。It is a figure explaining the result of the 2nd simulation. 第3のシミュレーションの結果を説明する図である。It is a figure explaining the result of the 3rd simulation.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Also, illustration of elements not directly related to the present disclosure is omitted.

(第1の実施形態:オレフィン製造システム100)
図1は、本実施形態にかかるオレフィン製造システム100を説明する図である。図1に示すように、オレフィン製造システム100は、改質器110と、第1水分離器130と、FTO反応器150と、分離装置200と、発電装置300とを含んで構成される。
(First Embodiment: Olefin Production System 100)
FIG. 1 is a diagram illustrating an olefin production system 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the olefin production system 100 includes a reformer 110, a first water separator 130, an FTO reactor 150, a separation device 200, and a power generation device 300.

図1に示すように、改質器110には、メタン(CH)、水蒸気、二酸化炭素(CO)が導入され、これらを、2MPa(20bar)程度の圧力下、1100℃程度の温度下で、一酸化炭素(CO)および水素(H)に改質する。本実施形態において、メタン、水蒸気、二酸化炭素の導入量は、改質器110によって得られる一酸化炭素と、水素との比が、1:1〜1:1.5となるように設定される。 As shown in FIG. 1, methane (CH 4 ), steam, and carbon dioxide (CO 2 ) are introduced into the reformer 110, and these are subjected to a pressure of about 2 MPa (20 bar) and a temperature of about 1100 ° C. And reforming to carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). In the present embodiment, the amount of methane, water vapor, and carbon dioxide introduced is set so that the ratio of carbon monoxide obtained by the reformer 110 to hydrogen is 1: 1 to 1: 1.5. .

メタンは、ヒータ102によって所定の温度に加熱された後、改質器110に導入される。なお、本実施形態では、天然ガスまたはシェールガスをメタンとして改質器110に導入する。水蒸気は、ヒータ104によって所定の温度に加熱された後、改質器110に導入される。また、二酸化炭素は、圧縮機106で昇圧された後、ヒータ108によって所定の温度に加熱された後、改質器110に導入される。なお、本実施形態の改質器110、FTO反応器150、分離装置200は、予め定められた圧力範囲(例えば、2MPa程度)内に維持される。したがって、圧縮機106以外の昇圧装置を設ける必要がなくなり、ガスの昇圧に要するコストを低減することができる。   Methane is heated to a predetermined temperature by the heater 102 and then introduced into the reformer 110. In this embodiment, natural gas or shale gas is introduced into the reformer 110 as methane. The steam is heated to a predetermined temperature by the heater 104 and then introduced into the reformer 110. Carbon dioxide is boosted by the compressor 106, heated to a predetermined temperature by the heater 108, and then introduced into the reformer 110. In addition, the reformer 110, the FTO reactor 150, and the separation apparatus 200 of this embodiment are maintained within a predetermined pressure range (for example, about 2 MPa). Therefore, it is not necessary to provide a booster other than the compressor 106, and the cost required for boosting the gas can be reduced.

改質器110によって生成された改質ガス(一酸化炭素、水素、および、水蒸気)は、バルブ122a、熱交換器122、124を介して、第1水分離器130に導入される。熱交換器122、124は、改質ガスを所定の温度に冷却する。なお、熱交換器122において、改質ガスを冷却することで得られた水蒸気は、後述する発電装置300に導入される。   The reformed gas (carbon monoxide, hydrogen, and water vapor) generated by the reformer 110 is introduced into the first water separator 130 via the valve 122a and the heat exchangers 122 and 124. The heat exchangers 122 and 124 cool the reformed gas to a predetermined temperature. Note that water vapor obtained by cooling the reformed gas in the heat exchanger 122 is introduced into the power generation apparatus 300 described later.

第1水分離器130は、気液分離器で構成され、改質ガスから水(凝縮した水蒸気)を除去する。そして、第1水分離器130によって水が除去された改質ガス(一酸化炭素、および、水素)は、ヒータ142で所定の温度に加熱された後、FTO反応器150に導入される。   The first water separator 130 is constituted by a gas-liquid separator, and removes water (condensed water vapor) from the reformed gas. The reformed gas (carbon monoxide and hydrogen) from which water has been removed by the first water separator 130 is heated to a predetermined temperature by the heater 142 and then introduced into the FTO reactor 150.

FTO反応器150では、例えば、2MPa(20bar)程度の圧力下、340℃の温度下で、下記式(1)、(2)の反応が進行し、改質器110によって得られた一酸化炭素および水素から少なくともオレフィンを含む混合ガスを生成する。なお、FTO反応器150で用いられる触媒は、既存の技術を利用することができるため、ここでは、詳細な説明を省略する。
nCO + 2nH → −(CH)n− +nHO …式(1)
CO + HO → CO + H …式(2)
なお、式(1)のエンタルピー変化は、ΔH=−165kJ/molであり、式(2)のエンタルピー変化は、ΔH=−39.8kJ/molである。
In the FTO reactor 150, for example, the reaction of the following formulas (1) and (2) proceeds under a pressure of about 2 MPa (20 bar) and a temperature of 340 ° C., and carbon monoxide obtained by the reformer 110 is obtained. And a mixed gas containing at least olefin from hydrogen and hydrogen. In addition, since the catalyst used with the FTO reactor 150 can utilize the existing technique, detailed description is abbreviate | omitted here.
nCO + 2nH 2 → - (CH 2) n- + nH 2 O ... formula (1)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 Formula (2)
In addition, the enthalpy change of Formula (1) is (DELTA) H = -165kJ / mol, and the enthalpy change of Formula (2) is (DELTA) H = -39.8kJ / mol.

なお、FTO反応器150に導入される水素が一酸化炭素の1.5倍を上回ると、パラフィンの製造量が相対的に増加してしまう。しかし、本実施形態では、FTO反応器150に導入される一酸化炭素と、水素との比を、1:1〜1:1.5としているため、FTO反応器150においてC2(炭素数2)〜C4(炭素数4)のオレフィンを効率よく(例えば、62.5%程度)生成することができる。   In addition, when the hydrogen introduced into the FTO reactor 150 exceeds 1.5 times that of carbon monoxide, the production amount of paraffin relatively increases. However, in this embodiment, since the ratio of carbon monoxide introduced into the FTO reactor 150 and hydrogen is 1: 1 to 1: 1.5, C2 (carbon number 2) is used in the FTO reactor 150. ˜C4 (carbon number 4) olefin can be efficiently produced (for example, about 62.5%).

こうしてFTO反応器150で生成された混合ガスは、熱交換器122で所定の温度に冷却された後、分離装置200に導入されることとなる。   The mixed gas thus generated in the FTO reactor 150 is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 122 and then introduced into the separation device 200.

図2は、分離装置200を説明する図である。図2に示すように、FTO反応器150で生成された混合ガスは、まず、分離装置200を構成する第2水分離器210(気液分離器)に導入され、一部の水が分離される。そして、一部の水が分離された混合ガスは、熱交換器212で所定の温度に冷却され、第3水分離器214(気液分離器)で水が分離された後、乾燥剤(吸着剤)が充填された第4水分離器216でさらに水が除去される。   FIG. 2 is a diagram illustrating the separation device 200. As shown in FIG. 2, the mixed gas generated in the FTO reactor 150 is first introduced into a second water separator 210 (gas-liquid separator) that constitutes the separation apparatus 200, and a part of water is separated. The The mixed gas from which a part of the water has been separated is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 212, and after the water is separated by the third water separator 214 (gas-liquid separator), the desiccant (adsorption) Water is further removed by the fourth water separator 216 filled with the agent.

こうして、水が除去された混合ガスは、抽出蒸留器218に導入され、C5(炭素数5)以上のオレフィンやパラフィンが分離される。そして、C5以上のオレフィンやパラフィンが除去された混合ガスは、二酸化炭素分離器220に導入されて、二酸化炭素が分離される。なお、二酸化炭素分離器220は、例えば、Selexol(登録商標)や、アミン吸収液が充填されており、混合ガスから効率よく二酸化炭素を分離する。   Thus, the mixed gas from which water has been removed is introduced into the extractive distillation unit 218, and olefins and paraffins having 5 or more carbon atoms (C5) are separated. Then, the mixed gas from which the C5 or higher olefin and paraffin have been removed is introduced into the carbon dioxide separator 220 to separate the carbon dioxide. The carbon dioxide separator 220 is filled with, for example, Selexol (registered trademark) or an amine absorbing solution, and efficiently separates carbon dioxide from the mixed gas.

二酸化炭素分離器220によって分離された二酸化炭素は、上記改質器110に導入されて再利用される。これにより、二酸化炭素が無駄に排出されてしまう事態を回避することができ、歩留まりを向上させることが可能となる。   The carbon dioxide separated by the carbon dioxide separator 220 is introduced into the reformer 110 and reused. As a result, it is possible to avoid a situation where carbon dioxide is exhausted unnecessarily, and the yield can be improved.

二酸化炭素分離器220によって二酸化炭素が除去された混合ガスは、熱交換器222で所定の温度に冷却された後、脱メタン塔230に導入される。脱メタン塔230は、混合ガスを、一酸化炭素、水素、メタンの第1混合ガスと、第1液体と、第2液体とに分離する。第1混合ガスは、熱交換器232で所定の温度に冷却された後、膨張機234で膨張される。これにより、エネルギーを回収でき、また、膨張させることによって、第1混合ガスの温度をさらに冷却することが可能となる。そして、膨張機234によって膨張した第1混合ガスは、熱交換器236で一部の冷熱を回収された後、発電装置300に導入される。   The mixed gas from which carbon dioxide has been removed by the carbon dioxide separator 220 is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 222 and then introduced into the demethanizer 230. The demethanizer 230 separates the mixed gas into a first mixed gas of carbon monoxide, hydrogen, and methane, a first liquid, and a second liquid. The first mixed gas is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 232 and then expanded by the expander 234. Thereby, energy can be recovered and the temperature of the first mixed gas can be further cooled by expanding the energy. The first mixed gas expanded by the expander 234 is introduced into the power generation apparatus 300 after a part of the cold heat is recovered by the heat exchanger 236.

第1液体は、脱エタン塔240に導入され、メタンと、第3液体とに分離される。脱エタン塔240で分離されたメタンは、熱交換器242で所定の温度に冷却された後、改質器110に導入され、再利用される。これにより、メタンが無駄に排出されてしまう事態を回避することができ、歩留まりを向上させることが可能となる。   The first liquid is introduced into the deethanizer 240 and separated into methane and a third liquid. The methane separated by the deethanizer 240 is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 242 and then introduced into the reformer 110 and reused. As a result, it is possible to avoid a situation where methane is exhausted unnecessarily, and it is possible to improve the yield.

第3液体は、リボイラ244で加熱(還流)された後、C2蒸留塔250に導入される。C2蒸留塔250は、第3液体をエチレン(C)とエタン(C)とに分離する。そして、エチレン(オレフィン)は熱交換器252で所定の温度に冷却された後、後段のプロセスに送出される。また、エタンは、リボイラ254で所定の温度(−8℃)に加熱(還流)された後、後段のプロセスに送出される。 The third liquid is heated (refluxed) by the reboiler 244 and then introduced into the C2 distillation column 250. The C2 distillation column 250 separates the third liquid into ethylene (C 2 H 4 ) and ethane (C 2 H 6 ). The ethylene (olefin) is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 252 and then sent to a subsequent process. Further, ethane is heated (refluxed) to a predetermined temperature (−8 ° C.) by the reboiler 254, and then sent to a subsequent process.

一方、脱メタン塔230によって分離された第2液体は、リボイラ238で所定の温度(例えば、62℃)に加熱(還流)された後、脱プロパン塔260に導入される。脱プロパン塔260は、第2液体を、第2混合ガスと、第4液体とに分離する。第2混合ガスは、熱交換器262で所定の温度に冷却された後、C3蒸留塔270に導入される。C3蒸留塔270は、第2混合ガスをプロピレン(C)とプロパン(C)とに分離する。そして、プロピレン(オレフィン)は、熱交換器272で所定の温度に冷却された後、後段のプロセスに送出される。また、プロパンは、リボイラ274で所定の温度に加熱(還流)された後、後段のプロセスに送出される。 On the other hand, the second liquid separated by the demethanizer 230 is heated (refluxed) to a predetermined temperature (for example, 62 ° C.) by the reboiler 238 and then introduced into the depropanizer 260. The depropanizer 260 separates the second liquid into the second mixed gas and the fourth liquid. The second mixed gas is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 262 and then introduced into the C3 distillation column 270. The C3 distillation column 270 separates the second mixed gas into propylene (C 3 H 6 ) and propane (C 3 H 8 ). The propylene (olefin) is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 272, and then sent to a subsequent process. Propane is heated (refluxed) to a predetermined temperature by the reboiler 274 and then sent to a subsequent process.

脱プロパン塔260で分離された第4液体は、リボイラ264で所定の温度に加熱(還流)された後、C4蒸留塔280に導入される。C4蒸留塔280は、第4液体をブテン(C)と、ブタン(C10)とに分離する。そして、ブテン(オレフィン)は、熱交換器282で所定の温度に冷却された後、後段のプロセスに送出される。また、ブタンは、リボイラ284で所定の温度に加熱(還流)された後、後段のプロセスに送出される。 The fourth liquid separated in the depropanizer 260 is heated (refluxed) to a predetermined temperature by the reboiler 264 and then introduced into the C4 distillation column 280. The C4 distillation column 280 separates the fourth liquid into butene (C 4 H 8 ) and butane (C 4 H 10 ). The butene (olefin) is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 282 and then sent to a subsequent process. The butane is heated (refluxed) to a predetermined temperature by the reboiler 284, and then sent to a subsequent process.

図3は、図2の破線で囲んだ部分の温度分布を示す図である。なお、図3に示すように、本実施形態において、熱交換器222は、第1熱交換器222a、第2熱交換器222b、第3熱交換器222c、第4熱交換器222dとを含んで構成される。上記したように、第1熱交換器222aには、混合ガス(例えば、30℃)が導入され、第1熱交換器222aは、混合ガスを20℃に冷却する。そして、第2熱交換器222bは20℃の混合ガスを17℃に冷却する。また、第3熱交換器222cは、17℃の混合ガスを−30℃に冷却する。さらに、第4熱交換器222dは、−30℃の混合ガスを−62℃に冷却する。こうして、−62℃に冷却された混合ガスは、脱メタン塔230に導入されることとなる。   FIG. 3 is a diagram showing a temperature distribution in a portion surrounded by a broken line in FIG. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the heat exchanger 222 includes a first heat exchanger 222a, a second heat exchanger 222b, a third heat exchanger 222c, and a fourth heat exchanger 222d. Consists of. As described above, a mixed gas (for example, 30 ° C.) is introduced into the first heat exchanger 222a, and the first heat exchanger 222a cools the mixed gas to 20 ° C. And the 2nd heat exchanger 222b cools 20 degreeC mixed gas to 17 degreeC. The third heat exchanger 222c cools the 17 ° C. mixed gas to −30 ° C. Further, the fourth heat exchanger 222d cools the −30 ° C. mixed gas to −62 ° C. Thus, the mixed gas cooled to −62 ° C. is introduced into the demethanizer tower 230.

上記したように、脱メタン塔230は、混合ガスを、第1混合ガスと、第1液体と、第2液体とに分離する。そして、第1混合ガスは、熱交換器232で冷却されることとなる。具体的に説明すると、本実施形態において、熱交換器232は、第4熱交換器232aと、第5熱交換器232bと、第6熱交換器232cとを含んで構成される。第4熱交換器232aは、−62℃の第1混合ガスを−119℃に冷却する。第5熱交換器232bは、−119℃の第1混合ガスを−111℃に昇温する。第6熱交換器232cは、−111℃の第1混合ガスを−29℃に昇温する。   As described above, the demethanizer 230 separates the mixed gas into the first mixed gas, the first liquid, and the second liquid. Then, the first mixed gas is cooled by the heat exchanger 232. If it demonstrates concretely, in this embodiment, the heat exchanger 232 is comprised including the 4th heat exchanger 232a, the 5th heat exchanger 232b, and the 6th heat exchanger 232c. The fourth heat exchanger 232a cools the first mixed gas at −62 ° C. to −119 ° C. The fifth heat exchanger 232b raises the temperature of the first mixed gas at −119 ° C. to −111 ° C. The sixth heat exchanger 232c raises the temperature of the first mixed gas at −111 ° C. to −29 ° C.

そして、−29℃の第1混合ガスは、膨張機234によって膨張されて、−133℃に冷却された後、熱交換器236によってさらに冷却されることとなる。本実施形態において、熱交換器236は、第7熱交換器236aと、第8熱交換器236bと、第9熱交換器236cと、第10熱交換器236dとを含んで構成される。第7熱交換器236aは、膨張機234によって−133℃に冷却された第1混合ガスを−120℃に昇温する。第8熱交換器236bは、−120℃の第1混合ガスを−38℃に昇温する。第9熱交換器236cは、−38℃の第1混合ガスを16℃に昇温する。第10熱交換器236dは、16℃の第1混合ガスを27℃に昇温する。こうして、27℃に昇温された第1混合ガスは、発電装置300に導入されることとなる。   The first mixed gas at −29 ° C. is expanded by the expander 234, cooled to −133 ° C., and further cooled by the heat exchanger 236. In the present embodiment, the heat exchanger 236 includes a seventh heat exchanger 236a, an eighth heat exchanger 236b, a ninth heat exchanger 236c, and a tenth heat exchanger 236d. The seventh heat exchanger 236a raises the temperature of the first mixed gas cooled to −133 ° C. by the expander 234 to −120 ° C. The eighth heat exchanger 236b raises the temperature of the first mixed gas at −120 ° C. to −38 ° C. The ninth heat exchanger 236c raises the temperature of the first mixed gas at −38 ° C. to 16 ° C. The tenth heat exchanger 236d raises the temperature of the first mixed gas at 16 ° C. to 27 ° C. Thus, the first mixed gas heated to 27 ° C. is introduced into the power generation apparatus 300.

一方、脱メタン塔230で分離された第1液体は、脱エタン塔240に導入され、−68℃に冷却されて、メタンと、第3液体とに分離される。脱エタン塔240で分離されたメタン(−68℃)は、熱交換器242によって冷却されることとなる。具体的に説明すると、熱交換器242は、第11熱交換器242aと、第12熱交換器242bとを含んで構成される。第11熱交換器242aは、−68℃のメタンを−96℃に冷却する。第12熱交換器242bは、−96℃のメタンを−30℃に昇温する。こうして、−30℃に昇温されたメタンは、改質器110に導入されることとなる。   On the other hand, the first liquid separated in the demethanizer 230 is introduced into the deethanizer 240, cooled to −68 ° C., and separated into methane and a third liquid. Methane (−68 ° C.) separated by the deethanizer 240 is cooled by the heat exchanger 242. More specifically, the heat exchanger 242 includes an eleventh heat exchanger 242a and a twelfth heat exchanger 242b. The eleventh heat exchanger 242a cools −68 ° C. methane to −96 ° C. The twelfth heat exchanger 242b raises the temperature of −96 ° C. methane to −30 ° C. Thus, methane heated to −30 ° C. is introduced into the reformer 110.

また、脱エタン塔240で分離された第3液体(−68℃)は、リボイラ244で−22℃に加熱された後、C2蒸留塔250に導入されることとなる。そして、C2蒸留塔250は、第3液体をエチレンとエタンに分離し、エチレンは、熱交換器252によって−29℃に冷却されることとなる。   The third liquid (−68 ° C.) separated by the deethanizer 240 is heated to −22 ° C. by the reboiler 244 and then introduced into the C2 distillation column 250. Then, the C2 distillation column 250 separates the third liquid into ethylene and ethane, and the ethylene is cooled to −29 ° C. by the heat exchanger 252.

ここで、第1熱交換器222aと、第10熱交換器236dとの間では熱交換が行われており、第1熱交換器222aに導入される混合ガスの熱を第10熱交換器236dに導入される第1混合ガスに移動させることができ(熱交換量は、16kW)、第1熱交換器222aに導入される混合ガスを冷却するとともに、第10熱交換器236dに導入される第1混合ガスを昇温することが可能となる。   Here, heat exchange is performed between the first heat exchanger 222a and the tenth heat exchanger 236d, and the heat of the mixed gas introduced into the first heat exchanger 222a is converted into the tenth heat exchanger 236d. (The heat exchange amount is 16 kW), the mixed gas introduced into the first heat exchanger 222a is cooled and introduced into the tenth heat exchanger 236d. It becomes possible to raise the temperature of the first mixed gas.

また、第2熱交換器222bと、第9熱交換器236cとの間では熱交換が行われており、第2熱交換器222bに導入される混合ガスの熱を第9熱交換器236cに導入される第1混合ガスに移動させることができ(熱交換量は、35kW)、第2熱交換器222bに導入される混合ガスを冷却するとともに、第9熱交換器236cに導入される第1混合ガスを昇温することが可能となる。   In addition, heat exchange is performed between the second heat exchanger 222b and the ninth heat exchanger 236c, and the heat of the mixed gas introduced into the second heat exchanger 222b is transferred to the ninth heat exchanger 236c. The first mixed gas to be introduced can be moved (the amount of heat exchange is 35 kW), the mixed gas introduced into the second heat exchanger 222b is cooled, and the first mixed gas introduced into the ninth heat exchanger 236c is cooled. It becomes possible to raise the temperature of one mixed gas.

さらに、第4熱交換器222dと、第6熱交換器232cとの間では熱交換が行われており、第4熱交換器222dに導入される混合ガスの熱を第6熱交換器232cに導入される第1混合ガスに移動させることができ(熱交換量は、691kW)、第4熱交換器222dに導入される混合ガスを冷却するとともに、第6熱交換器232cに導入される第1混合ガスを昇温することが可能となる。   Furthermore, heat exchange is performed between the fourth heat exchanger 222d and the sixth heat exchanger 232c, and the heat of the mixed gas introduced into the fourth heat exchanger 222d is transferred to the sixth heat exchanger 232c. The first mixed gas to be introduced can be moved (a heat exchange amount is 691 kW), and the mixed gas introduced into the fourth heat exchanger 222d is cooled and the first heat exchanger 232c introduced into the sixth heat exchanger 232c is cooled. It becomes possible to raise the temperature of one mixed gas.

また、第4熱交換器232aと、第7熱交換器236aとの間では熱交換が行われており、第4熱交換器232aに導入される第1混合ガスの熱を第7熱交換器236aに導入される第1混合ガスに移動させることができ(熱交換量は、101kW)、第4熱交換器232aに導入される第1混合ガスを冷却するとともに、第7熱交換器236aに導入される第1混合ガスを昇温することが可能となる。   Further, heat exchange is performed between the fourth heat exchanger 232a and the seventh heat exchanger 236a, and the heat of the first mixed gas introduced into the fourth heat exchanger 232a is converted into the seventh heat exchanger. 236a can be moved to the first mixed gas (heat exchange amount is 101 kW), the first mixed gas introduced into the fourth heat exchanger 232a is cooled, and the seventh heat exchanger 236a is It is possible to raise the temperature of the introduced first mixed gas.

さらに、第11熱交換器242aと、第5熱交換器232bとの間では熱交換が行われており、第11熱交換器242aに導入されるメタンの熱を第5熱交換器232bに導入される第1混合ガスに移動させることができ(熱交換量は、69kW)、第11熱交換器242aに導入されるメタンを冷却するとともに、第5熱交換器232bに導入される第1混合ガスを昇温することが可能となる。   Further, heat exchange is performed between the eleventh heat exchanger 242a and the fifth heat exchanger 232b, and the heat of methane introduced into the eleventh heat exchanger 242a is introduced into the fifth heat exchanger 232b. The first mixed gas introduced into the fifth heat exchanger 232b can be cooled while the methane introduced into the eleventh heat exchanger 242a is cooled. It is possible to raise the temperature of the gas.

また、熱交換器252と第8熱交換器236bとの間では熱交換が行われており、熱交換器252に導入されるエチレンの熱を第8熱交換器236bに導入される第1混合ガスに移動させることができ(熱交換量は、640kW)、熱交換器252に導入されるエチレンを冷却するとともに、第8熱交換器236bに導入される第1混合ガスを昇温することが可能となる。   Further, heat exchange is performed between the heat exchanger 252 and the eighth heat exchanger 236b, and the first mixing in which the heat of ethylene introduced into the heat exchanger 252 is introduced into the eighth heat exchanger 236b. It can be moved to gas (the amount of heat exchange is 640 kW), and the ethylene introduced into the heat exchanger 252 can be cooled and the temperature of the first mixed gas introduced into the eighth heat exchanger 236b can be raised. It becomes possible.

さらに、熱交換器252と第12熱交換器242bとの間では熱交換が行われており、熱交換器252に導入されるエチレンの熱を第12熱交換器242bに導入されるメタンに移動させることができ(熱交換量は、14kW)、熱交換器252に導入されるエチレンを冷却するとともに、第12熱交換器242bに導入されるメタンを昇温することが可能となる。   Further, heat exchange is performed between the heat exchanger 252 and the twelfth heat exchanger 242b, and the heat of ethylene introduced into the heat exchanger 252 is transferred to methane introduced into the twelfth heat exchanger 242b. (The amount of heat exchange is 14 kW), and the ethylene introduced into the heat exchanger 252 can be cooled and the temperature of the methane introduced into the twelfth heat exchanger 242b can be raised.

したがって、第1冷凍機(−40℃)によって、第3熱交換器222cから635kWの熱エネルギーを回収するとともに、第2冷凍機(−120℃)によって、第4熱交換器232aから1403kWの熱エネルギーを回収すれば足りることとなる。上記のように、熱交換器222、232、236、242、252を構成することにより、熱エネルギーを効率よく利用することができ、ガスを加熱したり冷却したりするためのエネルギー(コスト)を低減することが可能となる。   Therefore, the first refrigerator (−40 ° C.) recovers 635 kW of thermal energy from the third heat exchanger 222c, and the second refrigerator (−120 ° C.) generates heat of the fourth heat exchanger 232a to 1403 kW. It will be enough if energy is recovered. By configuring the heat exchangers 222, 232, 236, 242, and 252 as described above, heat energy can be used efficiently, and energy (cost) for heating and cooling the gas can be reduced. It becomes possible to reduce.

図4は、発電装置300を説明する図である。図4に示すように、発電装置300は、ボイラ310を備えている。ボイラ310には、純水と、空気と、燃料ガスとが導入され、燃料を空気で燃焼させて、純水を沸騰させて水蒸気を生成する。なお、純水は、ヒータ302で所定の温度に加熱された後、ボイラ310に導入される。また、空気は、圧縮機304で昇圧された後、ヒータ306で所定の温度に加熱された後、ボイラ310に導入される。   FIG. 4 is a diagram illustrating the power generation device 300. As illustrated in FIG. 4, the power generation device 300 includes a boiler 310. In the boiler 310, pure water, air, and fuel gas are introduced, and the fuel is burned with air to boil the pure water to generate water vapor. The pure water is heated to a predetermined temperature by the heater 302 and then introduced into the boiler 310. In addition, the air is pressurized by the compressor 304, heated to a predetermined temperature by the heater 306, and then introduced into the boiler 310.

燃料ガスは、ヒータ308で所定の温度に加熱された後、ボイラ310に導入される。本実施形態において、ボイラ310には、脱メタン塔230で分離された第1混合ガスが燃料ガスとして導入される。これにより、第1混合ガスで発電することができ、エネルギーを回収することが可能となる。   The fuel gas is heated to a predetermined temperature by the heater 308 and then introduced into the boiler 310. In the present embodiment, the first mixed gas separated in the demethanizer 230 is introduced into the boiler 310 as a fuel gas. Thereby, it is possible to generate electric power with the first mixed gas, and it is possible to recover energy.

蒸気タービン314は、ボイラ310で生成された水蒸気および熱交換器122で生成された水蒸気(高圧スチーム)が有するエネルギーを電力に変換する。熱交換器122で生成された水蒸気を蒸気タービン314に導入する構成により、エネルギーを回収することができる。   The steam turbine 314 converts the energy of the steam generated by the boiler 310 and the steam (high-pressure steam) generated by the heat exchanger 122 into electric power. Energy can be recovered by the configuration in which the steam generated in the heat exchanger 122 is introduced into the steam turbine 314.

こうして、蒸気タービン314によって生成された電力は、圧縮機106、304の駆動および分離装置200の冷却に利用されることとなる。例えば、圧縮機106の消費電力は3700kW程度であり、圧縮機304の消費電力は900kW程度であり、分離装置200の消費電力は2300kW程度であるのに対し、蒸気タービン314の発電力は10300kW程度である。したがって、オレフィン製造システム100全体の消費電力を削減することができる。   Thus, the electric power generated by the steam turbine 314 is used for driving the compressors 106 and 304 and cooling the separation device 200. For example, the power consumption of the compressor 106 is about 3700 kW, the power consumption of the compressor 304 is about 900 kW, the power consumption of the separation device 200 is about 2300 kW, and the power generation of the steam turbine 314 is about 10300 kW. It is. Therefore, power consumption of the entire olefin production system 100 can be reduced.

そして、ボイラ310において余剰の水蒸気は、熱交換器312で冷却された後、外部に排出され、また、蒸気タービン314を通過した水蒸気は、熱交換器316で冷却された後、外部に排出されることとなる。   In the boiler 310, excess steam is cooled by the heat exchanger 312 and then discharged to the outside, and the steam that has passed through the steam turbine 314 is cooled by the heat exchanger 316 and then discharged to the outside. The Rukoto.

(オレフィン製造方法)
続いて、上記オレフィン製造システム100を用いたオレフィン製造方法について説明する。図5は、オレフィン製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図5に示すように、オレフィン製造方法は、改質器110において、メタン、二酸化炭素、および、水蒸気を、一酸化炭素および水素に改質する工程(ステップS110)と、FTO反応器150において、一酸化炭素および水素から少なくともオレフィンを含む混合ガスを生成する工程(ステップS120)と、分離装置200において、得られた混合ガスから少なくともオレフィンを分離する工程(ステップS130)とを含む。
(Olefin production method)
Then, the olefin manufacturing method using the said olefin manufacturing system 100 is demonstrated. FIG. 5 is a flowchart for explaining the process flow of the olefin production method. As shown in FIG. 5, the olefin production method includes a step of reforming methane, carbon dioxide, and steam into carbon monoxide and hydrogen in the reformer 110 (step S110), and in the FTO reactor 150. A step of generating a mixed gas containing at least an olefin from carbon monoxide and hydrogen (step S120), and a step of separating at least the olefin from the obtained mixed gas in the separation device 200 (step S130) are included.

以上説明したように、本実施形態のオレフィン製造システム100およびこれを用いたオレフィン製造方法によれば、オレフィンを効率よく製造することができる。   As described above, according to the olefin production system 100 of the present embodiment and the olefin production method using the olefin production system 100, olefins can be produced efficiently.

(第1のシミュレーション)
オレフィン製造システム100において、二酸化炭素分離器220によって分離された二酸化炭素を改質器110で再利用しない場合(実施例1)の生産量と、再利用した場合(実施例2)の生産量と、をシミュレーションで推定した。
(First simulation)
In the olefin production system 100, the production amount when the carbon dioxide separated by the carbon dioxide separator 220 is not reused by the reformer 110 (Example 1), and the production amount when the carbon dioxide is reused (Example 2) Was estimated by simulation.

図6は、第1のシミュレーションの結果を説明する図である。図6中、実施例1を黒色で、実施例2を白色で示す。図6に示すように、実施例1においては、パラフィン(C2〜C4)以上にオレフィン(C2〜C4)を生産できることが分かった。また、実施例2においても、パラフィン(C2〜C4)以上にオレフィン(C2〜C4)を生産できることが確認され、さらに、実施例1と比較して、オレフィン(C2〜C4)の生産量が65%程度向上することが分かった。   FIG. 6 is a diagram for explaining the result of the first simulation. In FIG. 6, Example 1 is shown in black and Example 2 is shown in white. As shown in FIG. 6, in Example 1, it turned out that an olefin (C2-C4) can be produced more than paraffin (C2-C4). Moreover, also in Example 2, it was confirmed that olefin (C2-C4) can be produced more than paraffin (C2-C4), and also compared with Example 1, the production amount of olefin (C2-C4) is 65. It was found that it improved by about%.

(第2の実施形態:オレフィン製造システム400)
上記第1の実施形態において、脱メタン塔230によって分離された第1混合ガスが発電装置300に導入される構成について説明した。なお、第1混合ガスを再利用することで、オレフィンの製造率をさらに向上することができる。本実施形態では、第1混合ガスを再利用して、オレフィンの製造率を向上させたオレフィン製造システム400について説明する。
(Second Embodiment: Olefin Production System 400)
In the first embodiment, the configuration in which the first mixed gas separated by the demethanizer 230 is introduced into the power generation apparatus 300 has been described. The olefin production rate can be further improved by reusing the first mixed gas. In this embodiment, an olefin production system 400 in which the first mixed gas is reused to improve the olefin production rate will be described.

図7は、第2の実施形態のオレフィン製造システム400を説明する図である。図7に示すように、オレフィン製造システム400は、改質器110と、第1水分離器130と、FTO反応器150と、分離装置200と、発電装置300とを含んで構成される。なお、上記オレフィン製造システム100と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 7 is a diagram illustrating an olefin production system 400 according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the olefin production system 400 includes a reformer 110, a first water separator 130, an FTO reactor 150, a separation device 200, and a power generation device 300. In addition, about the component substantially equivalent to the said olefin manufacturing system 100, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

オレフィン製造システム400のFTO反応器150で用いられる触媒は、反応率が相対的に低いものの、オレフィンの選択率が相対的に高い触媒である。図8は、触媒における、反応率とオレフィンの選択率との関係を説明する図である。図8に示すように、FTO反応器150で利用可能な触媒の反応率およびオレフィンの選択率は、種類によって異なるが、反応率は5%以上90%以下の範囲内であり、オレフィンの選択率は25%以上90%以下の範囲内である。本実施形態において、FTO反応器150は、反応率が相対的に低いものの、オレフィンの選択率が相対的に高い触媒(図8中、ハッチングで示す)を用いる。これにより、製造率は低いものの、高純度のオレフィンを製造する(不純物を少なくする)ことができる。   The catalyst used in the FTO reactor 150 of the olefin production system 400 is a catalyst having a relatively low olefin selectivity, although the reaction rate is relatively low. FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the reaction rate and the olefin selectivity in the catalyst. As shown in FIG. 8, the reaction rate of the catalyst and the selectivity of the olefin that can be used in the FTO reactor 150 vary depending on the type, but the reaction rate is in the range of 5% to 90%, and the selectivity of the olefin. Is in the range of 25% to 90%. In this embodiment, the FTO reactor 150 uses a catalyst (shown by hatching in FIG. 8) that has a relatively low reaction rate but a relatively high olefin selectivity. Thereby, although the production rate is low, high-purity olefin can be produced (impurities are reduced).

また、オレフィン製造システム400において、分離装置200を構成する脱メタン塔230(図2参照)によって分離された第1混合ガス(一酸化炭素、水素、メタン)の少なくとも一部は、ヒータ142を介して、FTO反応器150に導入される。これにより、第1混合ガスに含まれる一酸化炭素を再利用することができる。したがって、触媒の反応率が相対的に低いものの、高純度のオレフィンを効率よく製造することが可能となる。つまり、オレフィンの製造率を向上させることができる。   In the olefin production system 400, at least a part of the first mixed gas (carbon monoxide, hydrogen, methane) separated by the demethanizer tower 230 (see FIG. 2) constituting the separation device 200 is passed through the heater 142. And introduced into the FTO reactor 150. Thereby, carbon monoxide contained in the first mixed gas can be reused. Therefore, although the reaction rate of the catalyst is relatively low, it is possible to efficiently produce a high-purity olefin. That is, the production rate of olefin can be improved.

(第2のシミュレーション)
FTO反応器150で用いられる触媒を、図8中黒丸で示した、反応率およびオレフィンの選択率の触媒とし、一酸化炭素の回収比を0.5として、FTO反応器150で生成される物質の選択率のシミュレーションを行った。なお、一酸化炭素の回収比は、「脱メタン塔230からFTO反応器150に返送される一酸化炭素の量/脱メタン塔230で分離された一酸化炭素の量」で定義される。
(Second simulation)
The catalyst used in the FTO reactor 150 is a catalyst having a reaction rate and an olefin selectivity shown by black circles in FIG. 8 and a carbon monoxide recovery ratio of 0.5. The selectivity was simulated. The carbon monoxide recovery ratio is defined as “the amount of carbon monoxide returned from the demethanizer 230 to the FTO reactor 150 / the amount of carbon monoxide separated by the demethanizer 230”.

図9は、第2のシミュレーションの結果を説明する図である。一酸化炭素の回収比を0.5とした場合、二酸化炭素(CO)の選択率(Cmol%(炭素のモル百分率))は、25Cmol%となった。メタン(C1)の選択率は、9Cmol%となった。エチレン(Ethylene)の選択率は、10.22Cmol%となった。エタン(Ethane)の選択率は、3.78Cmol%となった。プロピレン(Propylene)の選択率は、15.12Cmol%となった。プロパン(Propane)の選択率は、1.82Cmol%となった。ブチレン(Butylene)の選択率は、10.22Cmol%となった。ブタン(Butane)の選択率は、4.48Cmol%となった。炭素数が5以上の化合物(C5+)の選択率は、20.36Cmol%となった。 FIG. 9 is a diagram for explaining the result of the second simulation. When the carbon monoxide recovery ratio was 0.5, the selectivity for carbon dioxide (CO 2 ) (C mol% (mole percentage of carbon)) was 25 C mol%. The selectivity of methane (C1) was 9 Cmol%. The selectivity for ethylene was 10.22 Cmol%. Ethane selectivity was 3.78 Cmol%. The selectivity for propylene was 15.12 Cmol%. Propane selectivity was 1.82 Cmol%. The selectivity of butylene was 10.22 Cmol%. Butane selectivity was 4.48 Cmol%. The selectivity of the compound having 5 or more carbon atoms (C5 +) was 20.36 Cmol%.

以上の結果から、一酸化炭素の回収比を0.5とした場合には、オレフィン(エチレン、プロピレン、ブチレン)の選択率が相対的に高いことが確認された。   From the above results, it was confirmed that the selectivity for olefins (ethylene, propylene, butylene) was relatively high when the carbon monoxide recovery ratio was 0.5.

(第3のシミュレーション)
一酸化炭素の回収比が大きくなるほど(1に近づくほど)、オレフィンの製造率は向上する。これに対し、一酸化炭素の回収比が大きくなるほど、FTO反応器150、分離装置200(脱メタン塔230)で処理するガスの量が増加する。このため、一酸化炭素の回収比が大きくなるほど、装置が大きくなり、装置のコストが増加する。
(Third simulation)
The higher the carbon monoxide recovery ratio (closer to 1), the better the olefin production rate. In contrast, as the carbon monoxide recovery ratio increases, the amount of gas to be processed in the FTO reactor 150 and the separation device 200 (demethanizer 230) increases. For this reason, the larger the carbon monoxide recovery ratio, the larger the device and the higher the cost of the device.

そこで、FTO反応器150で用いられる触媒を、図8中黒丸で示した、反応率およびオレフィンの選択率の触媒とし、一酸化炭素の回収比と、内部収益率(IRR:Internal Rate of Return)との関係をシミュレーションした。   Therefore, the catalyst used in the FTO reactor 150 is a catalyst with a reaction rate and an olefin selectivity shown by black circles in FIG. 8, and a carbon monoxide recovery ratio and an internal rate of return (IRR). And the relationship was simulated.

図10は、第3のシミュレーションの結果を説明する図である。図10に示すように、一酸化炭素の回収比が0.9になるまでは、回収比が高くなるに従ってIRRが大きくなる。しかし、一酸化炭素の回収比が0.9を上回ると、回収比が高くなるに従ってIRRが低下する。したがって、一酸化炭素の回収比を0.75以上0.95以下とすることにより、IRRを0.2以上とすることができる。また、一酸化炭素の回収比を0.9とすることにより、IRRを0.36まで向上させることが可能となる。   FIG. 10 is a diagram for explaining the result of the third simulation. As shown in FIG. 10, the IRR increases as the recovery ratio increases until the carbon monoxide recovery ratio reaches 0.9. However, if the carbon monoxide recovery ratio exceeds 0.9, the IRR decreases as the recovery ratio increases. Therefore, the IRR can be set to 0.2 or more by setting the carbon monoxide recovery ratio to 0.75 or more and 0.95 or less. Further, by setting the carbon monoxide recovery ratio to 0.9, the IRR can be improved to 0.36.

以上の結果から、一酸化炭素の回収比を0.75以上0.95以下とすることで、オレフィン製造システム400自体のコスト、および、ランニングコストを抑えつつ、オレフィンの製造率を向上できることが確認された。   From the above results, it is confirmed that the olefin production rate can be improved while suppressing the cost of the olefin production system 400 itself and the running cost by setting the carbon monoxide recovery ratio to 0.75 or more and 0.95 or less. It was done.

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although embodiment of this indication was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this indication is not limited to the above-mentioned embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made in the scope described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present disclosure. Is done.

例えば、上記実施形態において、改質器110に二酸化炭素分離器220で分離された二酸化炭素が導入される構成を例に挙げて説明した。しかし、二酸化炭素分離器220で分離された二酸化炭素を改質器110に導入せずともよく、他のプロセスで利用してもよい。   For example, in the above embodiment, the configuration in which carbon dioxide separated by the carbon dioxide separator 220 is introduced into the reformer 110 has been described as an example. However, the carbon dioxide separated by the carbon dioxide separator 220 may not be introduced into the reformer 110 and may be used in other processes.

また、上記実施形態において、改質器110に脱エタン塔240で分離されたメタンが導入される構成を例に挙げて説明した。しかし、脱エタン塔240で分離されたメタンを改質器110に導入せずともよく、他のプロセス、例えば、発電装置300のボイラ310で利用してもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the methane separated in the deethanizer 240 is introduced into the reformer 110 has been described as an example. However, the methane separated in the deethanizer 240 may not be introduced into the reformer 110, and may be used in other processes, for example, the boiler 310 of the power generation apparatus 300.

また、上記実施形態において、第1混合ガスを燃料ガスとして発電装置300で利用する構成を例に挙げて説明した。しかし、第1混合ガスを改質器110に導入して再利用してもよい。また、圧力スウィング吸着(PSA)法を利用して、第1混合ガスから水素を分離し、水素を改質器110に導入するとともに、メタンおよび一酸化炭素を発電装置300で利用してもよい。また、水素を発電装置300で利用するとともに、メタンおよび一酸化炭素を改質器110に導入してもよい。また、オレフィン製造システム100が発電装置300を備える構成を例に挙げて説明したが、発電装置300は必須の構成ではない。   Moreover, in the said embodiment, the structure which utilizes the 1st mixed gas as fuel gas with the electric power generating apparatus 300 was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the first mixed gas may be introduced into the reformer 110 and reused. Further, the pressure swing adsorption (PSA) method may be used to separate hydrogen from the first mixed gas, introduce hydrogen into the reformer 110, and use methane and carbon monoxide in the power generator 300. . Further, hydrogen may be used in the power generation apparatus 300 and methane and carbon monoxide may be introduced into the reformer 110. Further, although the olefin production system 100 has been described by taking the configuration including the power generation device 300 as an example, the power generation device 300 is not an essential configuration.

また、上記実施形態において、改質器110、FTO反応器150、分離装置200が予め定められた圧力範囲内に維持される構成を例に挙げて説明した。しかし、改質器110、FTO反応器150、分離装置200それぞれが異なる圧力であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, the reformer 110, the FTO reactor 150, and the separation apparatus 200 were mentioned as an example, and demonstrated the structure maintained within the predetermined pressure range. However, the reformer 110, the FTO reactor 150, and the separation device 200 may have different pressures.

なお、本明細書のオレフィン製造方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的な処理を含んでもよい。   In addition, each process of the olefin manufacturing method of this specification does not necessarily need to process in time series along the order described as a flowchart, and may include a parallel process.

本開示は、オレフィンを製造するオレフィン製造システム、および、オレフィン製造方法に利用することができる。   The present disclosure can be used for an olefin production system and an olefin production method for producing olefin.

100 オレフィン製造システム
110 改質器
130 第1水分離器
150 FTO反応器
200 分離装置
314 蒸気タービン
400 オレフィン製造システム
100 Olefin Production System 110 Reformer 130 First Water Separator 150 FTO Reactor 200 Separator 314 Steam Turbine 400 Olefin Production System

Claims (7)

メタン、二酸化炭素、および、水蒸気を、一酸化炭素および水素に改質する改質器と、
前記改質器によって得られた前記一酸化炭素および前記水素から少なくともオレフィンを含む混合ガスを生成するFTO反応器と、
前記FTO反応器によって得られた前記混合ガスから少なくともオレフィンを分離する分離装置と、
を備えるオレフィン製造システム。
A reformer that reforms methane, carbon dioxide, and steam into carbon monoxide and hydrogen;
An FTO reactor for producing a mixed gas containing at least an olefin from the carbon monoxide and the hydrogen obtained by the reformer;
A separation device for separating at least olefin from the mixed gas obtained by the FTO reactor;
An olefin production system comprising:
前記分離装置は、前記混合ガスから二酸化炭素を分離し、
前記改質器には、前記分離装置によって分離された二酸化炭素が導入される請求項1に記載のオレフィン製造システム。
The separation device separates carbon dioxide from the mixed gas;
The olefin production system according to claim 1, wherein carbon dioxide separated by the separation device is introduced into the reformer.
前記分離装置は、前記混合ガスからメタンを分離し、
前記改質器には、前記分離装置によって分離されたメタンが導入される請求項1または2に記載のオレフィン製造システム。
The separation device separates methane from the mixed gas,
The olefin production system according to claim 1 or 2, wherein methane separated by the separation device is introduced into the reformer.
水蒸気が有するエネルギーを電力に変換する蒸気タービンを備え、
前記分離装置は、前記混合ガスからメタンおよび一酸化炭素のいずれか一方または両方を分離し、
前記蒸気タービンには、前記分離装置によって分離されたメタンおよび一酸化炭素のいずれか一方または両方を燃焼させることで得られた水蒸気が導入される請求項1から3のいずれか1項に記載のオレフィン製造システム。
A steam turbine that converts the energy of water vapor into electricity;
The separation device separates one or both of methane and carbon monoxide from the mixed gas,
4. The steam according to claim 1, wherein water vapor obtained by burning one or both of methane and carbon monoxide separated by the separation device is introduced into the steam turbine. 5. Olefin production system.
前記分離装置は、前記混合ガスから一酸化炭素を分離し、
前記FTO反応器には、前記分離装置によって分離された一酸化炭素が導入される請求項1から4のいずれか1項に記載のオレフィン製造システム。
The separation device separates carbon monoxide from the mixed gas;
The olefin production system according to any one of claims 1 to 4, wherein carbon monoxide separated by the separation device is introduced into the FTO reactor.
前記改質器、前記FTO反応器、および、前記分離装置は、予め定められた圧力範囲内に維持される請求項1から4のいずれか1項に記載のオレフィン製造システム。   The olefin production system according to any one of claims 1 to 4, wherein the reformer, the FTO reactor, and the separation device are maintained within a predetermined pressure range. メタン、二酸化炭素、および、水蒸気を、一酸化炭素および水素に改質する工程と、
前記改質する工程において得られた前記一酸化炭素および前記水素から少なくともオレフィンを含む混合ガスを生成する工程と、
前記混合ガスを生成する工程において得られた前記混合ガスから少なくともオレフィンを分離する工程と、
を含むオレフィン製造方法。
Reforming methane, carbon dioxide and water vapor to carbon monoxide and hydrogen;
Generating a mixed gas containing at least an olefin from the carbon monoxide and the hydrogen obtained in the reforming step;
Separating at least olefin from the mixed gas obtained in the step of generating the mixed gas;
An olefin production method comprising:
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