JP4210601B2 - 下降管反応器ループ内での外部水素異性化を伴うスラリー炭化水素の合成 - Google Patents
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Description
(a)H2とCOの混合物を含んでなる合成ガスを、スラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成反応器中の、三相スラリーを含んでなるスラリー体に送る工程であって、前記スラリーは、スラリー炭化水素液体中にガス気泡および微粒子状炭化水素合成触媒を含んでなる工程;
(b)触媒存在下、炭化水素を形成するために有効な反応条件でH2とCOを反応させる工程であって、前記炭化水素の一部は反応条件で液体であり、スラリー炭化水素液体を構成する工程;
(c)スラリー体のスラリーの一部と、ガス気泡を除去する手段を接触させて、合成反応器内のスラリー体を構成するスラリーよりも密度が高い、ガス気泡が減少した濃密化スラリー炭化水素液体を形成する工程;
(d)水素処理ガスおよび(iii)において形成された濃密化炭化水素液体を、1つ以上の前記合成反応器の外部にあり、流体接触しており、またそこから垂下する下降管反応器内の水素異性化域へ送り、そこでそれらを、好ましくはモノリス水素異性化触媒存在下で反応させ、流動点の減じた炭化水素液体を形成する工程;および
(e)流動点を減じた液体を全部または一部合成反応器に戻し、そこでそれをその中の主スラリー体と混合する工程
を含んでなる。
各々酸性分解成分と水素化/脱水素化金属成分からなる、4つの二官能性モノリス水素異性化触媒を、市販の円筒形連続気泡α−アルミナ発泡体をモノリス支持体として用いて調製した。円筒形アルミナ発泡体は、各々直径0.5インチ、長さ1インチであった。2つの異なるセルサイズを用い、1つは1インチ当たり(ppi)20細孔、他方は65ppiを有した。平均細孔サイズは約1000μmと300μmであった。酸性成分として2つの異なるゼオライトを用い、2種類の水素異性化触媒を作製した。これらのゼオライトは、LZY−82とゼオライトベータであった。まず、標準的な初期湿潤法を用いて、各ゼオライトに0.5重量%Ptを含浸し、乾燥し、400℃で4時間焼成した。このゼオライト物質を水/酢酸(5%)中でスラリー化し、次に複数回浸すことにより、ウォッシュコートとして、α−アルミナ発泡体上に塗布し、続いて焼成(600℃、2時間)した。仕上げた4つのモノリス触媒を表1にまとめた。
フィッシャー−トロプシュ合成炭化水素液体を代表する原料としてヘキサデカン(n−C16H38)を用い、これら4つの触媒を、重質ワックス質パラフィン性炭化水素に対する水素化転化の有効性について評価した。水素化転化実験は、水素圧750psig、公称処理ガス速度2500SCF/B、重量空間速度(WHSV)2.3〜3.1で操作する小型の上方流パイロットプラントにおいて実施した。転化の程度は、温度を400°Fから550°Fに調整することで変化した。各反応器には、円筒状触媒モノリスを5つ直列に充填し、反応域の前部と後部にppi等級が同様のα−アルミナ発泡体を装備した。各実験に関する反応器条件を表2にまとめた。
Claims (27)
- スラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成反応器内で、合成ガスからスラリー炭化水素液体を生成しつつ、生成された前記スラリー炭化水素液体を水素異性化する方法であって、前記合成反応器中の前記スラリーは、前記液体中にガス気泡および触媒粒子を含んでなり、
前記方法は、
(a)前記スラリーの一部と、ガス気泡を除去するための手段を接触させて、前記合成反応器中の前記スラリーよりも高い密度を有するガス気泡減少スラリーを生成する工程;
(b)前記合成反応器の外部にあって前記反応器内の前記スラリーと流体的に連通し、水素異性化域を定める水素異性化触媒を各々含む、1つ以上の下降管反応器内の水素異性化域に、水素処理ガスおよび前記濃密化されたガス気泡減少スラリーを送り、下向きに通す工程;
(c)前記水素異性化触媒の存在下、前記液体の少なくとも一部を水素異性化し、水素異性化液体を生成するのに有効な反応条件で、前記ガス気泡減少スラリーと水素を反応させる工程;および
(d)前記水素異性化炭化水素液体の全部または一部を前記合成反応器に戻し、そこでそれをその中の前記スラリーと混合し、前記スラリー液体の一部を形成する工程
を含んでなることを特徴とするスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。 - 2つ以上の下降管反応器があることを特徴とする請求項1に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 少なくとも1つの下降管は、貴金属を含む水素異性化触媒を含有し、少なくとも1つの他の下降管は、非貴金属水素異性化触媒を含有することを特徴とする請求項2に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記下降管反応器を通って下降し、前記合成反応器へ戻る前記ガス気泡減少スラリーの循環は、少なくとも部分的に、前記スラリーの密度差による密度駆動液圧により発生することを特徴とする請求項1に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記合成反応器で前記炭化水素スラリー液体を生成しつつ、前記スラリー炭化水素液体を、前記合成反応器から生成物液体として断続的または連続的に取り出すことを特徴とする請求項4に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記スラリーを前記水素異性化域へ下向きに送る前に、ガス気泡の除去に加えて、前記触媒粒子の少なくとも一部もまた前記スラリーから除去されることを特徴とする請求項5に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記水素異性化触媒は、モノリス触媒を含んでなることを特徴とする請求項6に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記水素異性化触媒は、モノリスの形態であることを特徴とする請求項7に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記モノリス触媒は、前記域内に垂直に配列された複数のモノリス触媒体を含んでなることを特徴とする請求項7に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記合成反応器から除かれた前記スラリー液体の少なくとも一部は、少なくとも分留および/または1つ以上の転化操作を含んでなる少なくとも1つの品質向上操作に送られることを特徴とする請求項9に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記1つ以上の下降管反応器は、前記合成反応器に連結し、そこから垂下することを特徴とする請求項10に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記モノリス体の少なくとも一部は、前記水素異性化域内で垂直に間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項11に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記水素処理ガスを、前記域に沿って垂直に間隔をあけて配置され、各々がモノリス触媒体の上流にある少なくとも2つの別個のガス注入手段を通して前記域へ送ることを特徴とする請求項12に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記モノリス体間の前記間隔の少なくとも一部に、静的混合手段が位置することを特徴とする請求項13に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記水素の少なくとも一部は、少なくとも1つの前記混合手段の上流にある前記水素異性化域に注入されることを特徴とする請求項14に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記ガス気泡および微粒子状固体は、前記合成反応器中の前記スラリーに浸漬されるガス気泡および固体の除去手段により前記スラリーから除去されることを特徴とする請求項15に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記ガス気泡および微粒子状固体は、前記水素異性化域の上流で密度差により前記スラリー液体から除去されることを特徴とする請求項16に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 前記ガス気泡減少スラリー液体は、前記合成反応器中の前記スラリーに浸漬される下降管手段により前記1つ以上の下降管反応器に供給されることを特徴とする請求項17に記載のスラリー炭化水素液体を水素異性化する方法。
- 合成ガスから炭化水素液体を生成しつつ、合成反応により生成される炭化水素液体を水素異性化することを含むスラリー炭化水素を合成する方法であって、
(a)H2とCOの混合物を含んでなる前記合成ガスを、スラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成反応器内の3相系主要スラリー体を含むスラリー体に送る工程であって、前記スラリー体は、スラリー炭化水素液体中にガス気泡および微粒子状炭化水素合成触媒を含む工程;
(b)前記触媒の存在下、炭化水素を生成させるのに有効な反応条件において前記H2とCOを反応させる工程であって、前記炭化水素の一部は、前記反応条件で液体であり、前記スラリー炭化水素液体を構成する工程;
(c)前記スラリー体からの前記スラリーの一部をガス気泡除去手段と接触させて、前記スラリー体を含んでなる前記スラリーよりも高い密度に濃密化されたガス気泡減少スラリーを形成する工程;
(d)水素処理ガスおよび前記濃密化されたスラリーを、前記合成反応器の外部にあって、それと流体的に接触しており、それから垂下する1つ以上の下降管反応器内の水素異性化域に下向きに送り、そこでそれらをモノリス水素異性化触媒存在下で反応させて、流動点の減少した水素異性化炭化水素液体を形成する工程であって、前記1つ以上の下降管反応器を通して下降し、前記合成反応器へ戻る前記濃密化スラリーの循環は、少なくとも一部、前記スラリー密度差による密度駆動液圧利用により発生する工程;および
(e)前記水素異性化炭化水素液体の少なくとも一部を前記合成反応器に戻し、そこでその中の前記スラリー体と混合する工程
を含んでなることを特徴とするスラリー炭化水素を合成する方法。 - 前記合成反応器で前記スラリー炭化水素液体を生成しつつ、前記スラリー炭化水素液体を前記合成反応器から生成物液体として断続的または連続的に取り出し、前記生成物液体の少なくとも一部を、少なくとも分留および/または1つ以上の転化操作を含んでなる少なくとも1つの品質向上操作に送ることを特徴とする請求項19に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
- 前記ガス気泡減少スラリーを前記水素異性化域内で前記水素と反応させる前に、前記ガス気泡減少スラリーの温度を前記スラリー反応器とは異なる値に変えるために熱交換手段を通過させることを特徴とする請求項20に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
- モノリス水素異性化触媒は、複数の垂直に配列されたモノリス触媒体を含んでなり、その少なくとも一部が垂直に間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項21に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
- 前記域に沿って垂直に間隔をあけて配置され、各々がモノリス触媒体の上流にある少なくとも2つの別個のガス注入手段によって前記水素処理ガスを前記域に送ることを特徴とする請求項22に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
- 前記スラリー液体を前記水素異性化触媒と接触させる前に、固体微粒子状もまた前記スラリーから除去し、前記ガス気泡および微粒子状固体は、前記スラリー体に浸漬されたガス気泡および固体を除去する手段により前記スラリーから除去されることを特徴とする請求項23に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
- 前記触媒体間の前記間隔の少なくとも一部に、静的混合手段が配置されていることを特徴とする請求項24に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
- 前記反応器内で生成され、水素異性化されたスラリー液体の少なくとも一部を、少なくとも1つの品質向上操作に送ることを特徴とする請求項25に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
- 前記品質向上は、分留および/または1つ以上の転化操作を含んでなることを特徴とする請求項26に記載のスラリー炭化水素を合成する方法。
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