JP5364786B2 - 触媒分離システム - Google Patents
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Description
本願は、2009年3月19日に出願された特願2009−68829号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
この発明によれば、濾過器によって分離された液体炭化水素は気相の炭化水素を含んだ状態で、枝管から集合管へと移送される。集合管が枝管よりも大径になっているので、枝管から集合管へ向かう移送途中並びに集合管においても、それぞれ気液分離されることとなり、気液分離時間を短縮できる。
この発明によれば、反応容器内で、合成ガスと触媒スラリーとの化学反応によって炭化水素が合成される。合成された炭化水素は濾過器によって触媒スラリーを分離されて、下流側の気液体分離器へ移送される。濾過器によって触媒スラリーが分離された炭化水素中には気相の炭化水素も含まれるが、気液体分離器へ移送されると、ここで気体炭化水素と液体炭化水素とに分離される。このように、炭化水素が気体と液体とに分離されるため、気液体分離器からさらに下流側へ移送するときには、それら気体炭化水素と液体炭化水素を別々に移送することができる。したがって、移送路における圧力損失を抑えることができる。
この発明によれば、炭化水素の流体を複数の枝管からヘッダへ移送するとき、ヘッダに対して同じ条件で移送することができ、ヘッダ内での流体の流れがスムースになる。
この発明によれば、リング状のヘッダが、容器と中心を一致させるように配置されているので、それらの専有スペースを小さくでき、装置のコンパクト化が図れる。また、濾過器によって分離された、気相の炭化水素を含む液体炭化水素を枝管を介してリング状のヘッダへ移送するので、気液分離を行いつつ液体炭化水素のスムースな移送が可能となる。
この発明によれば、リング状のヘッダによって分離されたもののうち、液体炭化水素を液体移送管によって移送し、気体炭化水素を気体移送管によって移送する。このように、気液分離された気体炭化水素と液体炭化水素を別々に下流側へ移送することができる。
以下、本発明に係る触媒分離システムの第1実施形態を、図1から図3を参照しながら説明する。
まず、図1を参照して、本発明の触媒分離システム81を備えた液体燃料合成システム1の全体構成について説明する。
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(H2)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、気液分離器18から供給された合成ガスから吸収液を用いて炭酸ガスを除去する吸収塔22と、当該炭酸ガスを含む吸収液から炭酸ガスを放散させて再生する再生塔24とを有する。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。
CH4+CO2→2CO+2H2 ・・・(2)
気泡塔型反応器30内で合成された炭化水素は、同反応器内部でフィルタ91によって触媒スラリーを分離される。触媒スラリーを分離された炭化水素は、気相の炭化水素を含んだまま、枝管92を通過する。このとき、炭化水素は、気体と液体とに徐々に分離されながらリング状のヘッダ94内へ移送され、このリング状ヘッダ94において、気体と液体とに完全に分離される。
図3を参照しながら本発明に係る触媒分離システムの第2実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、前記第1実施形態と同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
分離器110は、例えば上下が閉塞された円筒状の容器115と、容器115内に収納された複数のフィルタ91とを備える。フィルタ91は枝管92を介してリング状に形成されたヘッダ94に接続される。ヘッダ94は、容器115の外方であってかつフィルタ91よりも上方に配置され、しかも環の中心を容器115の中心と一致させるように配置されている。本実施形態においても、ヘッダ94の管の内径D1は枝管92の内径D2より大きい。
例えば、上記第1実施形態及び第2実施形態では、容器30、115の上部外方にリング状のヘッダ94を設けたが、このリング状のヘッダ94は必ずしも容器の上部外方に配置する必要はない。例えば、ヘッダを容器の下方に配置してもよいし、容器30、115の側方に配置してもよい。また、ヘッダ94は、必ずしもリング状に限られない。例えば、円筒状、直方体状あるいは立方体状であってもよい。要は、フィルタで分離された気体を含む液体炭化水素を気体と液体とに分離したり、分離したものをそのまま保持したりできる形状と内容量とを備えていれば足りる。
また、前記第1実施形態では内部濾過型の例、前記第2実施形態では外部濾過型の例を挙げてそれぞれ説明したが、それらを併用することも可能である。
本発明によれば、FT合成反応により合成された液体炭化水素を触媒スラリーから分離して下流側へ移送する際に、圧力損失を抑えて、所定の流量を確保ことができる。
36 分離器(濾過器)
81 触媒分離システム
82 気液分離器
83 受用タンク
91 フィルタ
92 枝管
94 リング状のヘッダ(集合管)
96 液体移送管
97 気体移送管
Claims (5)
- 一酸化炭素ガス及び水素ガスを主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなる触媒スラリーとの化学反応によって炭化水素を合成する反応容器と、
前記炭化水素と前記触媒スラリーとを分離する濾過器と、
前記濾過器から流出される前記液体炭化水素を、気体炭化水素と液体炭化水素とに分離する気液体分離器とを備え、
前記気液体分離器は、前記濾過器から延びる複数の枝管と、前記枝管内を流れる流体を集合させかつ前記枝管よりも大径の集合管とを有する触媒分離システム。 - 請求項1に記載の触媒分離システムにおいて、
前記化学反応はフィッシャー・トロプシュ合成反応である触媒分離システム。 - 請求項1または2に記載の触媒分離システムにおいて、
前記集合管は、リング状のヘッダである触媒分離システム。 - 請求項3に記載の触媒分離システムにおいて、
前記ヘッダは、前記濾過器よりも上方に、前記濾過器を収納する容器と中心を一致させるように配置されている触媒分離システム。 - 請求項3または4に記載の触媒分離システムにおいて、
前記リング状のヘッダには、該リング状のヘッダ内で分離された液体炭化水素を移送する液体移送管と、前記リング状のヘッダ内で分離された気体炭化水素を移送する気体移送管とが接続されている触媒分離システム。
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