JP2019504751A - フィッシャー・トロプシュ合成における気泡塔への触媒の投入 - Google Patents
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Abstract
Description
nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2O
フィッシャー・トロプシュ反応は、一般的に200℃〜350℃の範囲内の温度で、1〜4MPa間で典型的には実施される。フィッシャー・トロプシュ合成は、天然ガス、石炭またはバイオマスを化学工業用の燃料または中間体に転換するプロセスの要である。これらのプロセスは、初期供給原料として天然ガスを使用する場合にはGTL(気体から液体へ)として、石炭の場合にはCTL(石炭から液体へ)として、バイオマスの場合にはBTL(バイオマス〜液体へ)として知られている。
(a)合成反応器の少なくとも一部分に溶媒S1を充填する工程;
(b)前記合成反応器の分離ループの少なくとも一部分に前記溶媒S1を充填する工程;
(c)前記溶媒S1を合成反応器から分離ループに移動させ、前記分離ループから合成反応器に移動させる工程;
(d)合成反応器を100℃以下の温度まで加熱する工程;
(e)合成反応器の底部に不活性ガスを注入し、0.1〜0.6MPaの範囲の絶対圧を得るように合成反応器の圧力を上昇させる工程;
(f)液体/固体混合物を得るために、容器中で前記触媒と溶媒S2とを混合する工程;
(g)容器内の圧力を合成反応器の圧力より少なくとも0.2MPa高い圧力まで上昇させ、次いで工程(f)で得られた液体/固体混合物を合成反応器に送る工程;
(h)合成反応器および/または分離ループに含まれる前記溶媒S1および/またはS2の少なくとも一部を回収する工程;を含む。
(i)合成反応器を150℃〜270℃の範囲の温度まで加熱する工程;
(j)1.0〜6.0MPaの範囲の絶対圧を得るように合成反応器の圧力を上昇させる工程;
(k)合成反応器の底部に合成ガスを注入し、工程(e)で注入された不活性ガスと置き換える工程;をさらに含む。
好ましくは、工程(f)の触媒は、最初に還元反応器中で還元される。
(a)合成反応器40の少なくとも一部分に溶媒S1を充填する工程;
(b)前記合成反応器40の分離ループ21の少なくとも一部分に前記溶媒S1を充填する工程;
(c)前記溶媒S1を合成反応器40から分離ループ21に移動させ、前記分離ループ21から合成反応器40に移動させる工程;
(d)合成反応器40を100℃以下の温度まで加熱する工程;
(e)合成反応器40の底部に不活性ガスを注入し、0.1〜0.6MPaの範囲の絶対圧を得るように合成反応器40の圧力を上昇させる工程;
(f)液体/固体混合物を得るために、容器30中で触媒と、溶媒S1と同じであるか異なり得る溶媒S2とを混合する工程;
(g)工程(f)で得られた液体/固体混合物を合成反応器40に送る工程;
(h)合成反応器40および/または分離ループ21中に存在する溶媒S1および/またはS2の少なくとも一部を回収する工程;を含む。
(i)合成反応器40を150℃〜270℃の範囲の温度まで加熱する工程;
(j)1.0〜6.0MPaの範囲の絶対圧を得るように合成反応器40の圧力を上昇させる工程;
(k)合成ガスを注入して不活性ガスと置き換える工程;をさらに含む。
工程(a)〜(k)を以下に詳細に説明する。
工程(a)
本発明による方法の工程(a)によれば、合成反応器40の少なくとも一部分は溶媒S1で充填される。溶媒S1の性質は、15℃(298.15K)の温度および101325Paの圧力で規定される常温および常圧下であるだけではなく、フィッシャー・トロプシュ合成の条件下(以下の本文中で説明される)でも液体状態であるように選択されるべきである。
工程(b)
本発明による方法の工程(b)によれば、合成反応器40の分離ループ21は前記溶媒S1で充填される。本発明に関して、分離ループ21は、少なくとも1つの脱気ドラム50と、デカンタ60と、ポンプ70とを備える。
工程(c)
本発明による方法の工程(c)によれば、分離ループ21のポンプ70は、溶媒S1を反応器40からデガッサ50に、デガッサ50からデカンタ60に、およびデカンタ60から合成反応器40へと移動させるために起動される。合成反応器40中および分離ループ21中で溶媒S1を移動させることは、合成反応器が起動することによって分離ループ21(より具体的には、特に脱気ドラム50およびデカンタ60)中の触媒の沈降による目詰まりの危険性が制限され、ポンプ70の起動に問題が生じた場合に、分離ループ21全体を溶媒S1および/またはS2で、その後窒素などの不活性ガスでフラッシングすることを防ぎ得ることを意味する。
工程(d)
本発明による方法の工程(d)によれば、合成反応器40は、100℃以下、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下の温度まで加熱される。かかる温度に到達するために、温水および/または水蒸気が熱交換器80のライン14に注入される。
工程(e)
本発明による方法の工程(e)によれば、不活性ガスは、ライン5を介して合成反応器40の底部に注入される。有利には、不活性ガスは窒素である。
工程(f)
本発明の方法の工程(f)によれば、固体/液体混合物を得るために、触媒は容器30中の溶媒S2と混合される。溶媒S2は、ライン2を介して容器30に供給される。触媒は、ライン1を介して容器30に導入される。
工程(g)
本発明による方法の工程(g)によると、工程(f)で得られた固体/液体混合物は、容器30から合成反応器40に移される。
工程(h)
本発明による方法の工程(h)によれば、合成反応器および分離ループ21に含まれる溶媒S1および/またはS2の少なくとも一部が回収される。より具体的には、溶媒S1および/またはS2は、合成反応器40内の液体のレベルを初期の液体レベル(すなわち、工程(f)で調製された固体/液体混合物の注入前)まで低下させるように、ライン11を介してデカンタ60のレベルで回収される。
工程(i)
本発明による方法の任意の工程(i)によると、合成反応器40は、フィッシャー・トロプシュ合成反応温度まで加熱される。合成反応器40内の温度を上昇させるために、フィッシャー・トロプシュ合成が開始する温度、すなわち、温度150℃〜270℃の範囲、好ましくは170℃〜250℃の範囲、より好ましくは190℃〜230℃の範囲の温度に達するように、熱水および/または水蒸気が熱交換器80のライン14に注入される。
工程(j)
本発明による方法の任意の工程(j)によると、合成反応器40の圧力は、フィッシャー・トロプシュ合成反応の操作圧力、すなわち、一般に1.0〜6.0MPaの範囲、好ましくは1.5〜4.0MPaの範囲、およびより好ましくは2.0〜3.5MPaの範囲の絶対圧に達するように上昇される。ライン5を介して注入される不活性ガスの流速も、工程(e)と同じガス速度を維持するように徐々に上昇される。
工程(k)
本発明による方法の任意の工程(k)によると、不活性ガスの代わりに合成ガスがライン5を介して注入される。合成ガスの流速は、一酸化炭素の目標転化率を達成するように決定される。有利には、合成ガスを高温、すなわち180℃を超える、好ましくは190℃を超える温度で注入することは、合成ガスの一酸化炭素との反応と注入ガスに含まれる金属との反応から得られ、フィッシャー・トロプシュ触媒においては害となる金属カルボニルの形成をも防ぎ得る。
触媒還元工程
合成反応器40で使用する前に、触媒は一般に、触媒を活性化させ、ゼロ価状態(金属の形態で)の金属粒子を形成する目的で、高温で、例えば純粋または希釈された水素中で還元処理がなされる。還元工程は、還元反応器20中の容器30の上流で実行され得る。
フィッシャー・トロプシュ触媒
非限定的な様式では、本発明による方法に関して使用される触媒は、支持体に担持される好ましくはコバルト、ニッケル、ルテニウムおよび鉄から選択される、第VIIIB族の少なくとも1つの金属を含む活性相を含む。好ましくは第VIIIB族の金属は、鉄およびコバルトから選択され、より好ましくはコバルトである。
フィッシャー・トロプシュ法
フィッシャー・トロプシュ法は、本質的に線状で飽和したC5 +炭化水素の生成に使用され得る。本発明において、「本質的に線状で飽和したC5 +炭化水素」という用語は、1分子当たり少なくとも5個の炭素原子を含有する炭化水素化合物の割合が、形成される全炭化水素の少なくとも50重量%、好ましくは少なくとも80重量%であり、前記1分子当たり少なくとも5個の炭素原子を含有する炭化水素化合物の中に存在するオレフィン性化合物の総含有量が15重量%未満である炭化水素を意味する。そのため、本発明の方法によって生成される炭化水素は、本質的にパラフィン系炭化水素であり、最高沸点を有する画分は、水素化分解および/または水素化異性化などの接触水素化転化プロセスを使用して、高収率で中間蒸留物(灯油および軽油留分)に転化され得る。
Claims (14)
- 分離ループ(21)を含む気泡塔型の合成反応器(40)に触媒を投入する方法であって、前記方法は、以下:
(a)合成反応器(40)の少なくとも一部分に溶媒S1を充填する工程;
(b)前記合成反応器(40)の分離ループ(21)の少なくとも一部分に前記溶媒S1を充填する工程;
(c)前記溶媒S1を合成反応器(40)から分離ループ(21)に移動させ、前記分離ループ(21)から合成反応器(40)に移動させる工程;
(d)合成反応器(40)を100℃以下の温度まで加熱する工程;
(e)合成反応器(40)の底部に不活性ガスを注入し、0.1〜0.6MPaの範囲の絶対圧を得るように合成反応器(40)の圧力を上昇させる工程;
(f)液体/固体混合物を得るために、容器(30)中で前記触媒と溶媒S2とを混合する工程;
(g)容器(30)内の圧力を合成反応器(40)の圧力より少なくとも0.2MPa高い圧力まで上昇させ、次いで工程(f)で得られた液体/固体混合物を合成反応器(40)に送る工程;
(h)合成反応器(40)および/または分離ループ(21)に含まれる前記溶媒S1および/またはS2の少なくとも一部を回収する工程;
を含む、方法。 - 前記溶媒S1は前記溶媒S2と同一である、請求項1に記載の方法。
- 前記溶媒S1および/または溶媒S2は、水素化ポリアルファオレフィン溶媒または水素化イソパラフィン溶媒から選択される、請求項1または2に記載の方法。
- 工程(h)の後に、以下:
(i)合成反応器(40)を150℃〜270℃の範囲の温度まで加熱する工程;
(j)0.1〜0.6MPaの範囲の絶対圧を得るように合成反応器(40)の圧力を上昇させる工程;
(k)合成反応器(40)の底部に合成ガスを注入し、工程(e)で注入された不活性ガスと置き換える工程;
をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記分離ループ(20)は、少なくとも1つの脱気ドラム(50)とデカンタ(60)を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(h)において、前記溶媒S1および/またはS2の少なくとも一部は、デカンタ(60)を介して回収される、請求項5に記載の方法。
- 工程(e)で注入された不活性ガスは、合成反応器(40)の上部から回収され、次いで、前記合成反応器(40)の底部に再循環される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記触媒は、10〜500マイクロメートルの範囲の寸法を有する粒子の形態である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 使用される溶媒S2の量は、容器(30)中の固体濃度が50重量%を超えないように決定される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(f)の触媒は、最初に還元反応器(20)中で還元される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 還元工程(20)は、0〜1.5MPaの範囲の圧力、かつ350℃〜500℃の範囲の最終還元温度で、還元性ガスの存在下で実行される、請求項10に記載の方法。
- 本発明による方法の還元工程の後かつ工程(f)の前に、触媒を80℃以下の温度まで冷却する、請求項10または11に記載の方法。
- 工程(b)における溶媒S1が脱気ドラム(50)および/またはデカンタ(60)に充填されるレベルは、脱気ドラム(50)および/またはデカンタ(60)のそれぞれの体積の合計に対して少なくとも10体積%である、請求項5〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(d)において、合成反応器(40)は80℃以下の温度まで加熱される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
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JP6088214B2 (ja) | 炭化水素合成反応装置のスタートアップ方法 |
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