JPWO2007114276A1 - Method for starting liquid fuel synthesis system and liquid fuel synthesis system - Google Patents
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Abstract
この液体燃料合成システムは、炭化水素原料を改質して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生成する改質器12と、改質器12で生成された合成ガスに含まれる一酸化炭素ガス及び水素ガスから液体炭化水素を合成する気泡塔型反応器30と、改質器12で生成された合成ガスに含まれる水素ガスを利用して所定反応を行う水素利用反応装置10,50,52,54と、改質器12で生成された合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離する水素分離装置26と、水素分離装置26により分離された水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置80とを備える。そして、本システムの起動時に、水素貯蔵装置80に貯蔵された水素ガスを水素利用反応装置10,50,52,54に供給する。This liquid fuel synthesizing system includes a reformer 12 that reforms a hydrocarbon raw material to produce a syngas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas, and a syngas produced by the reformer 12. Bubble column reactor 30 for synthesizing liquid hydrocarbons from carbon monoxide gas and hydrogen gas, and a hydrogen-based reaction apparatus for performing a predetermined reaction using hydrogen gas contained in the synthesis gas generated by the reformer 12 10, 50, 52, 54, a hydrogen separator 26 for separating part of the hydrogen gas contained in the synthesis gas generated by the reformer 12, and hydrogen for storing the hydrogen gas separated by the hydrogen separator 26 And a storage device 80. And at the time of starting of this system, the hydrogen gas stored in the hydrogen storage apparatus 80 is supplied to the hydrogen utilization reaction apparatus 10, 50, 52, 54.
Description
本発明は、液体燃料合成システムの起動方法、及び液体燃料合成システムに関する。
本願は、2006年3月30日に出願された日本国特許出願第2006−96015号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a method for starting a liquid fuel synthesis system and a liquid fuel synthesis system.
This application claims priority about the Japan patent application 2006-96015 for which it applied on March 30, 2006, and uses the content here.
近年、天然ガスから液体燃料を合成するための方法の1つとして、天然ガスを改質して一酸化炭素ガス(CO)と水素ガス(H2)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。)により液体炭化水素を合成し、さらにこの液体炭化水素を水素化・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 Liquid:液体燃料合成)技術が開発されている。In recent years, as one of the methods for synthesizing liquid fuel from natural gas, the natural gas is reformed to produce a synthetic gas mainly composed of carbon monoxide gas (CO) and hydrogen gas (H 2 ), By synthesizing liquid hydrocarbons by Fischer-Tropsch synthesis reaction (hereinafter referred to as “FT synthesis reaction”) using this synthesis gas as raw material gas, and further hydrogenating and purifying this liquid hydrocarbon, naphtha (crude gasoline) GTL (Gas To Liquid) technology for producing liquid fuel products such as kerosene, light oil and wax has been developed.
従来のGTL技術を用いた液体燃料合成システムでは、合成ガスを製造・精製するために酸素プラントや炭酸ガス除去設備が必要であり、さらにFT合成反応に適したH2/CO比を得るために水素濃度調整装置が必要であった。また、本願発明者らの開発したGTL技術を用いた液体燃料合成システムでは、炭酸ガス改質法を利用することで、炭酸ガスを含む天然ガスを原料としてそのまま利用して、FT合成反応に適した組成(H2/CO比)の合成ガスを一回の反応で得ることができるため、水素濃度調整装置を不要とすることができる。In conventional liquid fuel synthesis systems using GTL technology, an oxygen plant and carbon dioxide removal equipment are required to produce and purify synthesis gas, and to obtain an H 2 / CO ratio suitable for FT synthesis reaction. A hydrogen concentration adjusting device was necessary. In addition, the liquid fuel synthesis system using the GTL technology developed by the inventors of the present application is suitable for the FT synthesis reaction by using the natural gas containing carbon dioxide as a raw material as it is by using the carbon dioxide reforming method. Since a synthesis gas having a high composition (H 2 / CO ratio) can be obtained by a single reaction, a hydrogen concentration adjusting device can be dispensed with.
ところで、上記従来のGTL技術を用いた液体燃料合成システムは、天然ガスを改質して一酸化炭素ガスと水素ガスが生成する改質器と、この改質器が生成した水素ガスを必要とする各種の水素利用反応装置(例えば、天然ガスを脱硫するための脱硫反応器や、合成された液体炭化水素を水素化するための水素化反応器など)を備えている。しかしながら、従来の液体燃料合成システムでは、改質器が起動して一酸化炭素ガスと水素ガスが生成されるまでは、上記水素利用反応装置を起動させることができず、上記水素利用反応装置の起動が遅い。このため、システム全体が立ち上がって液体炭化水素製品を生産開始するまでに時間がかかり、生産効率が低下する原因となっている。 By the way, the liquid fuel synthesizing system using the conventional GTL technology requires a reformer that reforms natural gas to generate carbon monoxide gas and hydrogen gas, and hydrogen gas generated by the reformer. (For example, a desulfurization reactor for desulfurizing natural gas, a hydrogenation reactor for hydrogenating synthesized liquid hydrocarbons, etc.). However, in the conventional liquid fuel synthesizing system, the hydrogen utilizing reactor cannot be activated until the reformer is activated and the carbon monoxide gas and the hydrogen gas are generated. Startup is slow. For this reason, it takes time until the entire system is started up and production of a liquid hydrocarbon product is started, which causes a reduction in production efficiency.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、水素利用反応装置を迅速に起動させて、生産効率を向上させることが可能な液体燃料合成システムの起動方法、及び液体燃料合成システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a liquid fuel synthesizing system activation method and a liquid fuel synthesizing system capable of quickly activating a hydrogen-utilizing reactor and improving production efficiency. The purpose is to do.
本発明の液体燃料合成システムの起動方法は、炭化水素原料を改質して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生成する改質器と、前記合成ガスに含まれる一酸化炭素ガス及び水素ガスから液体炭化水素を合成する反応器と、前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスを利用して所定反応を行う水素利用反応装置とを備える液体燃料合成システムの起動方法であって:前記液体燃料合成システムの定常運転時に、前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離して貯蔵しておき、前記液体燃料合成システムの起動時に、前記水素貯蔵装置に貯蔵された水素ガスを前記水素利用反応装置に供給する。 The method for starting a liquid fuel synthesis system according to the present invention includes a reformer that reforms a hydrocarbon raw material to generate a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas, and a monoxide contained in the synthesis gas. A liquid fuel synthesizing system comprising a reactor for synthesizing liquid hydrocarbons from carbon gas and hydrogen gas, and a hydrogen utilizing reactor for performing a predetermined reaction using hydrogen gas contained in the syngas produced by the reformer A part of hydrogen gas contained in the synthesis gas generated by the reformer during the steady operation of the liquid fuel synthesis system; At startup, the hydrogen gas stored in the hydrogen storage device is supplied to the hydrogen-utilizing reaction device.
本発明の液体燃料合成システムの起動方法によれば、液体燃料合成システムの定常運転時に予め貯蔵しておいた水素ガスを、水素利用反応装置の起動時に水素利用反応装置に供給するので、当該水素利用反応装置において水素を利用した所定反応を即座に開始することができる。これにより、改質器から水素ガスが供給される前に、水素利用反応装置を迅速に起動させることができるので、液体燃料合成システムの生産効率を向上できる。 According to the starting method of the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the hydrogen gas stored in advance during the steady operation of the liquid fuel synthesizing system is supplied to the hydrogen using reactor when the hydrogen using reactor is started. A predetermined reaction using hydrogen can be started immediately in the reaction apparatus. Thereby, before the hydrogen gas is supplied from the reformer, the hydrogen-utilizing reactor can be started quickly, so that the production efficiency of the liquid fuel synthesis system can be improved.
本発明の液体燃料合成システムの起動方法において、前記水素利用反応装置は、前記反応器で合成された液体炭化水素を水素化する水素化反応器、または、前記改質器に供給される炭化水素原料を水添脱硫する脱硫反応器のうちの少なくともいずれか1つを含んでいてもよい。 In the start-up method of the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the hydrogen utilizing reactor is a hydrogenation reactor for hydrogenating the liquid hydrocarbon synthesized in the reactor, or a hydrocarbon supplied to the reformer. At least one of desulfurization reactors for hydrodesulfurizing the raw material may be included.
本発明の液体燃料合成システムの起動方法において、上記水素ガスは、圧力変動吸着法、水素吸蔵合金吸着法または膜分離法のうちの少なくともいずれかの方法によって分離されてもよい。 In the startup method of the liquid fuel synthesis system of the present invention, the hydrogen gas may be separated by at least one of a pressure fluctuation adsorption method, a hydrogen storage alloy adsorption method, and a membrane separation method.
本発明の液体燃料合成システムの起動方法において、上記反応器は、気泡塔型スラリー床式反応器であってもよい。 In the method for starting the liquid fuel synthesis system of the present invention, the reactor may be a bubble column type slurry bed reactor.
本発明の液体燃料合成システムは、炭化水素原料を改質して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生成する改質器と;前記合成ガスに含まれる一酸化炭素ガス及び水素ガスから液体炭化水素を合成する反応器と;前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスを利用して所定反応を行う水素利用反応装置と;前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離する水素分離装置と;前記水素分離装置により分離された水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置と;前記液体燃料合成システムの起動時に、前記水素貯蔵装置に貯蔵された水素ガスを前記水素利用反応装置に供給する制御手段と;を備える。 A liquid fuel synthesizing system of the present invention includes a reformer that reforms a hydrocarbon raw material to generate a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas; a carbon monoxide gas contained in the synthesis gas; A reactor that synthesizes liquid hydrocarbons from hydrogen gas; a hydrogen-based reaction device that performs a predetermined reaction using hydrogen gas contained in the synthesis gas generated in the reformer; and a reactor that is generated in the reformer A hydrogen separator for separating a part of the hydrogen gas contained in the synthesis gas; a hydrogen storage device for storing the hydrogen gas separated by the hydrogen separator; and at the start of the liquid fuel synthesis system, the hydrogen storage device Control means for supplying the stored hydrogen gas to the hydrogen-utilizing reactor.
本発明の液体燃料合成システムにおいて、上記水素利用反応装置は、反応器で合成された液体炭化水素を水素化する水素化反応器、または、改質器に供給される炭化水素原料を水添脱硫する脱硫反応器のうちの少なくともいずれか1つを含んでいてもよい。 In the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the hydrogen-utilizing reactor includes a hydrogenation reactor for hydrogenating liquid hydrocarbons synthesized in a reactor, or a hydrodesulfurization of a hydrocarbon raw material supplied to a reformer. It may contain at least one of the desulfurization reactors.
本発明の液体燃料合成システムにおいて、上記水素分離装置は、圧力変動吸着法、水素吸蔵合金吸着法または膜分離法のうちの少なくともいずれかの方法によって水素ガスを分離してもよい。 In the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the hydrogen separation device may separate hydrogen gas by at least one of a pressure fluctuation adsorption method, a hydrogen storage alloy adsorption method, and a membrane separation method.
本発明の液体燃料合成システムにおいて、上記反応器は、気泡塔型スラリー床式反応器であってもよい。 In the liquid fuel synthesis system of the present invention, the reactor may be a bubble column type slurry bed reactor.
本発明によれば、液体燃料合成システムに設けられた水素利用反応装置を迅速に起動させることができ、液体燃料の生産効率を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogen utilization reaction apparatus provided in the liquid fuel synthesis system can be started quickly, and the production efficiency of liquid fuel can be improved.
1…液体燃料合成システム、3…合成ガス生成ユニット、5…FT合成ユニット、7…製品精製ユニット、10…脱硫反応器、12…改質器、14…排熱ボイラー、16,18…気液分離器、20…脱炭酸装置、22…吸収塔、24…再生塔、26…水素分離装置、30…気泡塔型反応器、32…伝熱管、34,38…気液分離器、36…分離器、40…第1精留塔、50…WAX分水素化分解反応器、52…灯油・軽油留分水素化精製反応器、54…ナフサ留分水素化精製反応器、56,58,60…気液分離器、70…第2精留塔、72…ナフサ・スタビライザー、80…水素貯蔵装置、81,101…貯蔵タンク、82,83,104…水素圧縮機、84,105…コントローラ、86,87,106,107…弁、91,92,93,94,95…配管、102…液化装置、103…気化装置
DESCRIPTION OF
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
まず、図1を参照して、本発明の実施形態にかかるGTL(Gas To Liquid)プロセスを実行する液体燃料合成システム1の全体構成及び動作について説明する。図1は、本実施形態にかかる液体燃料合成システム1の全体構成を示す概略図である。
First, an overall configuration and operation of a liquid fuel synthesizing
図1に示すように、本実施形態にかかる液体燃料合成システム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である。この液体燃料合成システム1は、合成ガス生成ユニット3と、FT合成ユニット5と、製品精製ユニット7とから構成される。合成ガス生成ユニット3は、炭化水素原料である天然ガスを改質して一酸化炭素ガスと水素ガスを含む合成ガスを生成する。FT合成ユニット5は、生成された合成ガスからフィッシャー・トロプシュ合成反応(以下、「FT合成反応」という。)により液体炭化水素を生成する。製品精製ユニット7は、FT合成反応により生成された液体炭化水素を水素化・精製して液体燃料製品(ナフサ、灯油、軽油、ワックス等)を製造する。以下、これら各ユニットの構成要素について説明する。
As shown in FIG. 1, a liquid
まず、合成ガス生成ユニット3について説明する。合成ガス生成ユニット3は、例えば、脱硫反応器10と、改質器12と、排熱ボイラー14と、気液分離器16および18と、脱炭酸装置20と、水素分離装置26とを主に備える。脱硫反応器10は、水添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生成する。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る必要がないこともある。First, the synthesis
このうち、改質器12は、例えば、下記の化学反応式(1)、(2)で表される水蒸気・炭酸ガス改質法により、二酸化炭素と水蒸気とを用い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高温の合成ガスを生成する。なお、この改質器12における改質法は、上記水蒸気・炭酸ガス改質法の例に限定されず、例えば、水蒸気改質法、酸素を用いた部分酸化改質法(POX)、部分酸化改質法と水蒸気改質法の組合せである自己熱改質法(ATR)、炭酸ガス改質法などを利用することもできる。
Among these, the
CH4+H2O→CO+3H2 ・・・(1)
CH4+CO2→2CO+2H2 ・・・(2)CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (1)
CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2 (2)
また、水素分離装置26は、脱炭酸装置20又は気液分離器18と気泡塔型反応器30とを接続する主配管から分岐した分岐ラインに設けられる。この水素分離装置26は、例えば、圧力差を利用して水素の吸着と脱着を行う水素PSA(Pressure Swing Adsorption:圧力変動吸着)装置などで構成できる。この水素PSA装置は、並列配置された複数の吸着塔(図示せず。)内に吸着剤(ゼオライト系吸着剤、活性炭、アルミナ、シリカゲル等)を有しており、各吸着塔で水素の加圧、吸着、脱着(減圧)、パージの各工程を順番に繰り返すことで、合成ガスから分離した純度の高い水素ガス(例えば99.999%程度)を、連続して反応器へ供給することができる。
Further, the
なお、水素分離装置26における水素ガス分離方法としては、上記水素PSA装置のような圧力変動吸着法の例に限定されず、例えば、水素吸蔵合金吸着法、膜分離法、或いはこれらの組合せなどであってもよい。
Note that the hydrogen gas separation method in the
水素吸蔵合金法は、例えば、冷却/加熱されることで水素を吸着/放出する性質を有する水素吸蔵合金(TiFe、LaNi5、TiFe0.7〜0.9、Mn0.3〜0.1、又はTiMn1.5など)を用いて、水素ガスを分離する手法である。水素吸蔵合金が収容された複数の吸着塔を設け、各吸着塔において、水素吸蔵合金の冷却による水素の吸着と、水素吸蔵合金の加熱による水素の放出とを交互に繰り返すことで、合成ガス内の水素ガスを分離・回収することができる。The hydrogen storage alloy method is, for example, a hydrogen storage alloy having a property of adsorbing / releasing hydrogen by being cooled / heated (TiFe, LaNi 5 , TiFe 0.7 to 0.9 , Mn 0.3 to 0.1). Or TiMn 1.5 or the like) to separate hydrogen gas. A plurality of adsorption towers containing hydrogen storage alloys are provided, and in each of the adsorption towers, hydrogen adsorption by cooling the hydrogen storage alloys and hydrogen release by heating the hydrogen storage alloys are alternately repeated, so that the inside of the synthesis gas Of hydrogen gas can be separated and recovered.
また、膜分離法は、芳香族ポリイミド等の高分子素材の膜を用いて、混合ガス中から膜透過性に優れた水素ガスを分離する手法である。この膜分離法は、相変化を伴わないため、運転に必要なエネルギーが小さくて済み、ランニングコストが安い。また、膜分離装置の構造が単純でコンパクトなため、設備コストが低く設備の所要面積も小さくて済む。さらに、分離膜には駆動装置がなく、安定運転範囲が広いため、保守管理が容易であるという利点がある。 The membrane separation method is a method of separating hydrogen gas having excellent membrane permeability from a mixed gas using a membrane made of a polymer material such as aromatic polyimide. Since this membrane separation method does not involve a phase change, the energy required for operation is small, and the running cost is low. Further, since the structure of the membrane separation apparatus is simple and compact, the equipment cost is low and the required area of the equipment is small. Further, the separation membrane has no driving device and has a wide stable operation range, so that there is an advantage that maintenance management is easy.
次に、FT合成ユニット5について説明する。FT合成ユニット5は、例えば、気泡塔型反応器30と、気液分離器34と、分離器36と、気液分離器38と、第1精留塔40とを主に備える。気泡塔型反応器30は、上記合成ガス生成ユニット3で生成された合成ガス、即ち、一酸化炭素ガスと水素ガスとをFT合成反応させて液体炭化水素を生成する。気液分離器34は、気泡塔型反応器30内に配設された伝熱管32内を流通して加熱された水を、水蒸気(中圧スチーム)と液体とに分離する。分離器36は、気泡塔型反応器30の中央部に接続され、触媒と液体炭化水素生成物を分離処理する。気液分離器38は、気泡塔型反応器30の上部に接続され、未反応合成ガス及び気体炭化水素生成物を冷却処理する。第1精留塔40は、気泡塔型反応器30から分離器36、気液分離器38を介して供給された液体炭化水素を蒸留し、沸点に応じて各製品留分に分離・精製する。
Next, the
このうち、気泡塔型反応器30は、合成ガスを液体炭化水素に合成する反応器の一例であり、FT合成反応により合成ガスから液体炭化水素を合成するFT合成用反応器として機能する。この気泡塔型反応器30は、例えば、塔型の容器内部に触媒と媒体油とからなるスラリーが貯留された気泡塔型スラリー床式反応器で構成される。この気泡塔型反応器30は、FT合成反応により合成ガスから液体炭化水素を生成する。詳細には、この気泡塔型反応器30では、原料ガスである合成ガスは、気泡塔型反応器30の底部の分散板から気泡となって供給され、触媒と媒体油からなるスラリー内を通過し、懸濁状態の中で下記化学反応式(3)に示すように水素ガスと一酸化炭素ガスとが合成反応を起こす。
Among these, the
2nH2+nCO→(−CH2−)n+nH2O ・・・(3)2nH 2 + nCO → (—CH 2 —) n + nH 2 O (3)
このFT合成反応は発熱反応であるため、気泡塔型反応器30は内部に伝熱管32が配設された熱交換器型になっており、冷媒として例えば水(BFW:Boiler Feed Water)を供給し、上記FT合成反応の反応熱を、スラリーと水との熱交換により中圧スチームとして回収できるようになっている。
Since this FT synthesis reaction is an exothermic reaction, the
最後に、製品精製ユニット7について説明する。製品精製ユニット7は、例えば、WAX分水素化分解反応器50と、灯油・軽油留分水素化精製反応器52と、ナフサ留分水素化精製反応器54と、気液分離器56,58,60と、第2精留塔70と、ナフサ・スタビライザー72とを備える。WAX分水素化分解反応器50は、第1精留塔40の下部に接続されている。灯油・軽油留分水素化精製反応器52は、第1精留塔40の中央部に接続されている。ナフサ留分水素化精製反応器54は、第1精留塔40の上部に接続されている。気液分離器56,58,60は、これら水素化反応器50,52,54のそれぞれに対応して設けられている。第2精留塔70は、気液分離器56,58から供給された液体炭化水素を沸点に応じて分離・精製する。ナフサ・スタビライザー72は、気液分離器60及び第2精留塔70から供給されたナフサ留分の液体炭化水素を精留して、ブタンより軽い成分はフレアガス(排ガス)側へ排出し、炭素数がC5以上の成分は製品のナフサとして分離・回収する。Finally, the
次に、以上のような構成の液体燃料合成システム1により、天然ガスから液体燃料を合成する工程(GTLプロセス)について説明する。
Next, a process (GTL process) of synthesizing liquid fuel from natural gas by the liquid
液体燃料合成システム1には、天然ガス田又は天然ガスプラントなどの外部の天然ガス供給源(図示せず。)から、炭化水素原料としての天然ガス(主成分がCH4)が供給される。上記合成ガス生成ユニット3は、この天然ガスを改質して合成ガス(一酸化炭素ガスと水素ガスを主成分とする混合ガス)を製造する。The liquid
具体的には、まず、上記天然ガスは、水素分離装置26によって分離された水素ガスとともに脱硫反応器10に供給される。脱硫反応器10は、当該水素ガスを用いて天然ガスに含まれる硫黄分を例えばZnO触媒で水添脱硫する。このようにして天然ガスを予め脱硫しておくことにより、改質器12及び気泡塔型反応器30等で用いられる触媒の活性が硫黄により低下することを防止できる。
Specifically, first, the natural gas is supplied to the
このようにして脱硫された天然ガス(二酸化炭素を含んでもよい。)は、二酸化炭素供給源(図示せず。)から供給される二酸化炭素(CO2)ガスと、排熱ボイラー14で発生した水蒸気とが混合された後で、改質器12に供給される。改質器12は、例えば、上述した水蒸気・炭酸ガス改質法により、二酸化炭素と水蒸気とを用い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高温の合成ガスを生成する。このとき、改質器12には、例えば、改質器12が備えるバーナー用の燃料ガスと空気が供給されており、当該バーナーにおける燃料ガスの燃焼熱により、吸熱反応である上記水蒸気・炭酸ガス改質反応に必要な反応熱がまかなわれている。The natural gas (which may contain carbon dioxide) desulfurized in this way is generated by carbon dioxide (CO 2 ) gas supplied from a carbon dioxide supply source (not shown) and the
このようにして改質器12で生成された高温の合成ガス(例えば、900℃、2.0MPaG)は、排熱ボイラー14に供給され、排熱ボイラー14内を流通する水との熱交換により冷却(例えば400℃)されて、排熱回収される。このとき、排熱ボイラー14において合成ガスにより加熱された水は気液分離器16に供給され、この気液分離器16から気体分が高圧スチーム(例えば3.4〜10.0MPaG)として改質器12または他の外部装置に供給され、液体分の水が排熱ボイラー14に戻される。
The high-temperature synthesis gas (for example, 900 ° C., 2.0 MPaG) generated in the
一方、排熱ボイラー14において冷却された合成ガスは、凝縮液分が気液分離器18において分離・除去された後、脱炭酸装置20の吸収塔22、又は気泡塔型反応器30に供給される。吸収塔22は、貯留している吸収液内に、合成ガスに含まれる炭酸ガスを吸収することで、当該合成ガスから炭酸ガスを除去する。この吸収塔22内の炭酸ガスを含む吸収液は、再生塔24に導入され、当該炭酸ガスを含む吸収液は例えばスチームで加熱されてストリッピング処理され、放散された炭酸ガスは、再生塔24から改質器12に送られて、上記改質反応に再利用される。
On the other hand, the synthesis gas cooled in the
このようにして、合成ガス生成ユニット3で生成された合成ガスは、上記FT合成ユニット5の気泡塔型反応器30に供給される。このとき、気泡塔型反応器30に供給される合成ガスの組成比は、FT合成反応に適した組成比(例えば、H2:CO=2:1(モル比))に調整されている。なお、気泡塔型反応器30に供給される合成ガスは、脱炭酸装置20と気泡塔型反応器30とを接続する配管に設けられた圧縮機(図示せず。)により、FT合成反応に適切な圧力(例えば3.6MPaG)まで昇圧される。In this way, the synthesis gas produced by the synthesis
また、上記脱炭酸装置20により炭酸ガスが分離された合成ガスの一部は、水素分離装置26にも供給される。水素分離装置26は、上記のように圧力差を利用した吸着、脱着(水素PSA)により、合成ガスに含まれる水素ガスを分離する。当該分離された水素は、ガスホルダー(図示せず。)等から圧縮機(図示せず。)を介して、液体燃料合成システム1内において水素を利用して所定反応を行う各種の水素利用反応装置(例えば、脱硫反応器10、WAX分水素化分解反応器50、灯油・軽油留分水素化精製反応器52、ナフサ留分水素化精製反応器54など)に、連続して供給される。
A part of the synthesis gas from which the carbon dioxide gas has been separated by the
次いで、上記FT合成ユニット5は、上記合成ガス生成ユニット3によって生成された合成ガスから、FT合成反応により、液体炭化水素を合成する。
Next, the
具体的には、上記合成ガス生成ユニット3で生成された合成ガスは、気泡塔型反応器30の底部から流入されて、気泡塔型反応器30内に貯留された触媒スラリー内を上昇する。この際、気泡塔型反応器30内では、上述したFT合成反応により、当該合成ガスに含まれる一酸化炭素と水素ガスとが反応して、炭化水素が生成される。さらに、この合成反応時には、気泡塔型反応器30の伝熱管32内に水を流通させることで、FT合成反応の反応熱を除去し、この熱交換により加熱された水が気化して水蒸気となる。この水蒸気は、気液分離器34で液化した水が伝熱管32に戻されて、気体分が中圧スチーム(例えば1.0〜2.5MPaG)として外部装置に供給される。
Specifically, the synthesis gas generated in the synthesis
このようにして、気泡塔型反応器30で合成された液体炭化水素は、気泡塔型反応器30の中央部から取り出されて、分離器36に導入される。分離器36は、取り出されたスラリー中の触媒(固形分)と、液体炭化水素生成物を含んだ液体分とに分離する。分離された触媒は、その一部を気泡塔型反応器30に戻され、液体分は第1精留塔40に供給される。また、気泡塔型反応器30の塔頂からは、未反応の合成ガスと、合成された炭化水素のガス分とが気液分離器38に導入される。気液分離器38は、これらのガスを冷却して、一部の凝縮分の液体炭化水素を分離して第1精留塔40に導入する。一方、気液分離器38で分離されたガス分については、未反応の合成ガス(COとH2)は、気泡塔型反応器30の底部に再投入されてFT合成反応に再利用され、また、製品対象外である炭素数が少ない(C4以下)の炭化水素ガスを主成分とする排ガス(フレアガス)は、外部の燃焼設備(図示せず。)に導入されて、燃焼された後に大気放出される。Thus, the liquid hydrocarbon synthesized in the
次いで、第1精留塔40は、上記のようにして気泡塔型反応器30から分離器36、気液分離器38を介して供給された液体炭化水素(炭素数は多様)を加熱して、沸点の違いを利用して分留し、ナフサ留分(沸点が約315℃未満)と、灯油・軽油留分(沸点が約315〜800℃)と、WAX分(沸点が約800℃より大)とに分離・精製する。この第1精留塔40の底部から取り出されるWAX分の液体炭化水素(主としてC21以上)は、WAX分水素化分解反応器50に移送され、第1精留塔40の中央部から取り出される灯油・軽油留分の液体炭化水素(主としてC11〜C20)は、灯油・軽油留分水素化精製反応器52に移送され、第1精留塔40の上部から取り出されるナフサ留分の液体炭化水素(主としてC5〜C10)は、ナフサ留分水素化精製反応器54に移送される。Next, the
WAX分水素化分解反応器50は、第1精留塔40の下部から供給された炭素数の多いWAX分の液体炭化水素(概ねC21以上)を、上記水素分離装置26から供給された水素ガスを利用して水素化分解して、炭素数をC20以下に低減する。この水素化分解反応では、触媒と熱を利用して、炭素数の多い炭化水素のC−C結合を切断して、炭素数の少ない低分子量の炭化水素を生成する。このWAX分水素化分解反応器50により、水素化分解された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器56で気体と液体とに分離され、そのうち液体炭化水素は、第2精留塔70に移送され、気体分(水素ガスを含む。)は、灯油・軽油留分水素化精製反応器52及びナフサ留分水素化精製反応器54に移送される。The WAX
灯油・軽油留分水素化精製反応器52は、第1精留塔40の中央部から供給された炭素数が中程度である灯油・軽油留分の液体炭化水素(概ねC11〜C20)を、水素分離装置26からWAX分水素化分解反応器50を介して供給された水素ガスを用いて、水素化精製する。この水素化精製反応は、上記液体炭化水素の不飽和結合に水素を付加して飽和させ、直鎖状飽和炭化水素を生成する反応である。この結果、水素化精製された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器58で気体と液体に分離され、そのうち液体炭化水素は、第2精留塔70に移送され、気体分(水素ガスを含む。)は、上記水素化反応に再利用される。The kerosene / light oil
ナフサ留分水素化精製反応器54は、第1精留塔40の上部から供給された炭素数が少ないナフサ留分の液体炭化水素(概ねC10以下)を、水素分離装置26からWAX分水素化分解反応器50を介して供給された水素ガスを用いて、水素化精製する。この結果、水素化精製された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器60で気体と液体に分離され、そのうち液体炭化水素は、ナフサ・スタビライザー72に移送され、気体分(水素ガスを含む。)は、上記水素化反応に再利用される。The naphtha fraction hydrotreating reactor 54, the upper supplied from the naphtha fraction of liquid hydrocarbons having a small number of carbon atoms of the first fractionator 40 (approximately of C 10 or less), WAX fraction hydrogen from the
次いで、第2精留塔70は、上記のようにしてWAX分水素化分解反応器50及び灯油・軽油留分水素化精製反応器52から供給された液体炭化水素を蒸留して、炭素数がC10以下の炭化水素(沸点が約315℃未満)と、灯油(沸点が約315〜450℃)と、軽油(沸点が約450〜800℃)とに分離・精製する。第2精留塔70の下部からは軽油が取り出され、中央部からは灯油が取り出される。一方、第2精留塔70の塔頂からは、炭素数がC10以下の炭化水素ガスが取り出されて、ナフサ・スタビライザー72に供給される。Next, the
さらに、ナフサ・スタビライザー72では、上記ナフサ留分水素化精製反応器54及び第2精留塔70から供給された炭素数がC10以下の炭化水素を蒸留して、製品としてのナフサ(C5〜C10)を分離・精製する。これにより、ナフサ・スタビライザー72の下部からは、高純度のナフサが取り出される。一方、ナフサ・スタビライザー72の塔頂からは、製品対象外である炭素数が所定数以下(C4以下)の炭化水素を主成分とする排ガス(フレアガス)が排出される。この排ガスは、外部の燃焼設備(図示せず。)に導入されて、燃焼された後に大気放出される。Further, the
以上、液体燃料合成システム1の動作(GTLプロセス)について説明した。かかるGTLプロセスにより、天然ガスを、高純度のナフサ(C5〜C10:粗ガソリン)、灯油(C11〜C15:ケロシン)及び軽油(C16〜C20:ガスオイル)等のクリーンな液体燃料に、容易且つ経済的に転換することができる。さらに、本実施形態では、改質器12において上記水蒸気・炭酸ガス改質法を採用しているので、原料となる天然ガスに含有されている二酸化炭素を有効に利用し、かつ、上記FT合成反応に適した合成ガスの組成比(例えば、H2:CO=2:1(モル比))を改質器12の1回の反応で効率的に生成することができ、水素濃度調整装置などが不要であるという利点がある。The operation (GTL process) of the liquid
次に、本実施形態にかかる液体燃料合成システム1において、水素ガスを利用して所定反応を行う水素利用反応装置に対する水素ガスの供給系統について、詳細に説明する。
Next, in the liquid
上記液体燃料合成システム1では、定常運転時(システム起動から所定時間経過後の定格運転時)には、改質器12で生成された合成ガス中の水素ガスの一部を水素分離装置26で分離して、当該分離した水素ガスを、水素利用反応装置(例えば、合成ガス生成ユニット3の脱硫反応器10、及び、製品精製ユニット7のWAX分水素化分解反応器50、灯油・軽油留分水素化精製反応器52及びナフサ留分水素化精製反応器54(以下、「水素化反応器50,52,54」と総称する。))に対して連続的に供給する構成である。
In the liquid
ところが、このような水素ガスの供給系統だけでは、液体燃料合成システム1の起動時(各ユニット3,5,7の起動時も含む。)において、改質器12が起動した後に定常運転となり、合成ガスが安定的に生成・供給されるまでは、上記製品精製ユニット7の水素化反応器50,52,54に水素ガスが供給されないので、当該水素化反応器50,52,54を起動することができない。このため、従来では、液体燃料合成システム1全体が立ち上がり、液体燃料製品を製造するまでにかなりの時間がかかってしまい、生産効率が悪いという問題があった。
However, with such a hydrogen gas supply system alone, when the liquid
この製品精製ユニット7の水素化反応器50,52,54の起動遅延について、図2を参照して具体的に説明する。図2に示すように、従来では、液体燃料合成システム1を起動する場合、まず、合成ガス生成ユニット3の改質器12を起動させ、合成ガスの生成反応を開始させる。この改質器12が定常運転となり合成ガスを安定供給できるようになるのは、起動時から例えば4日目である。また、FT合成ユニット5については、合成ガス生成ユニット3の起動時から例えば1日後に起動させて、装置の調整・FT合成反応の準備を行うと、合成ガス生成ユニット3定格運転する日と同一の4日目から、FT合成反応を安定して実行できる。
The start-up delay of the
ところが、製品精製ユニット7については、改質器12で生成された水素ガスが水素化反応器50,52,54に供給されてから(上記4日目以後)でないと、水素化反応器50,52,54を起動させて触媒還元や水素化反応の準備を開始することができない。このため、製品精製ユニット7が水素化、精製反応を安定して実行できるようになるのは、合成ガス生成ユニット3の起動時から例えば8日目となってしまい、長い起動時間が必要であった。よって、液体燃料合成システム1全体が完全に立ち上がり、液体燃料製品を安定して製造できるようになるのは、合成ガス生成ユニット3の起動時から例えば8日目(合成ガス生成ユニット3の定格運転開始後4日目)と非常に遅く、生産効率が低いという問題があった。
However, for the
さらに、合成ガス生成ユニット3の起動時から4日目ないし7日目では、FT合成ユニット5が正常稼働しているが、製品精製ユニット7が正常稼働していないので、FT合成反応により生成された液体炭化水素(水素化及び精製される前の半製品)を貯蔵しておくための半製品貯蔵用タンク(図示せず。)が必要であるという問題もあった。
Furthermore, on the 4th to 7th days from the start of the synthesis
そこで、これらの問題を解決するため、本実施形態にかかる液体燃料合成システム1では、図1に示すように、水素分離装置26により合成ガスから分離・回収された水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置80を設け、この水素貯蔵装置80に貯蔵された水素ガスを、上記合成ガス生成ユニット3の脱硫反応器10や、製品精製ユニット7の水素化反応器50,52,54などに供給できるようになっている。即ち、脱硫反応器10や水素化反応器50,52,54などといった水素利用反応装置に対して、上記のような水素分離装置26から直接的に水素ガスを供給する供給系統とは別に、水素分離装置26からの水素ガスを水素貯蔵装置80で一旦貯蔵して間接的に供給する供給系統を設けている。
Therefore, in order to solve these problems, in the liquid
このような構成において、液体燃料合成システム1の定常運転時に、水素分離装置26により合成ガスから分離された水素ガスの全量を、上記脱硫反応器10や水素化反応器50,52,54などの水素利用反応装置に供給せずに、当該水素ガスの一部を水素貯蔵装置80に貯蔵しておく。そして、その後の液体燃料合成システム1の再起動時などにおいて、水素化反応器50,52,54を再起動するときに、水素貯蔵装置80に貯蔵された水素ガスを、水素化反応器50,52,54や脱硫反応器10などに即座に供給する。これによって、改質器12が起動して当該改質器12から水素ガスが安定供給されるより前に、上記水素化反応器50,52,54や脱硫反応器10などの水素利用反応装置を迅速に起動させることができる。
In such a configuration, during the steady operation of the liquid
具体的には、図3に示すように、本実施形態にかかる液体燃料合成システム1を再起動する場合、まず、水素貯蔵装置80に貯蔵された水素ガスを、製品精製ユニット7の水素化反応器50,52,54に供給する。これにより、改質器12の起動前に、水素化反応器50,52,54を起動させて、触媒還元や水素化反応の準備を開始することができるようになる。次いで、水素化反応器50,52,54の起動から1日後に、合成ガス生成ユニット3を起動させて、水素貯蔵装置80に貯蔵された水素ガスを脱硫反応器10に供給するとともに、改質器12を起動させてスタートアップを行い、さらに、その1日後に、FT合成ユニット5を起動させて装置調整およびFT合成反応の準備をおこなう。これにより、上記水素化反応器50,52,54の起動時から例えば5日目に、改質器12を定常運転して合成ガスを安定的に供給できるとともに、気泡塔型反応器30でFT合成反応により液体炭化水素を安定的に生成できるようになる。さらに、このとき(5日目)には、製品精製ユニット7において水素化反応器50,52,54等の準備動作が完了しているので、製品精製ユニット7は、FT合成ユニット5から供給される液体炭化水素の水素化反応(還元反応/水素化分解反応)及び精製反応を安定的に実行して、液体燃料製品の製造を開始することができる。
Specifically, as shown in FIG. 3, when the liquid
このように、本実施形態では、液体燃料合成システム1の再起動時において、水素貯蔵装置80に貯蔵されている水素ガスを水素化反応器50,52,54や脱硫反応器10に供給することで、システム全体の起動時間を短縮して、早期に液体燃料製品を製造開始できるので、生産効率を向上することができる。
As described above, in this embodiment, when the liquid
ここで、図4及び図5を参照して、本実施形態にかかる液体燃料合成システム1における水素貯蔵装置80の構成例について詳細に説明する。図4及び図5は、本実施形態にかかる液体燃料合成システム1における水素貯蔵装置80の構成例をそれぞれ示すブロック図である。なお、図4及び図5では、説明の便宜上、図1の液体燃料合成システム1の構成要素のうち主要なもののみを図示し、一部の構成要素については図示を省略してある。
Here, with reference to FIG.4 and FIG.5, the structural example of the
図4及び図5に示すように、液体燃料合成システム1では、水素分離装置26と水素貯蔵装置80とが配管91を介して接続され、この水素貯蔵装置80と脱硫反応器10及び水素化反応器50,52,54とが、それぞれ配管92,93を介して接続されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the liquid
まず、図4の例の水素貯蔵装置80について詳細に説明する。図4に示すように、水素貯蔵装置80は、例えば球形貯槽等の耐圧容器で構成される貯蔵タンク81と、上記水素分離装置26からの配管91が接続されるとともに、貯蔵タンク81の入側に接続される水素圧縮機82と、貯蔵タンク81の出側に接続されるとともに、上記配管92,93を介して脱硫反応器10及び水素化反応器50,52,54にそれぞれ接続される水素圧縮機83と、水素貯蔵装置80の各部を制御するコントローラ84とを備える。なお、コントローラ84は、水素貯蔵装置80の動作(例えば、水素ガスの貯蔵動作や、貯蔵された水素ガスの水素利用反応装置への供給動作など)を制御する制御手段の一例である。
First, the
かかる構成の図4の水素貯蔵装置80の動作について説明する。上記液体燃料合成システム1の定常運転時には、水素分離装置26によって、改質器12で生成された合成ガスの中から水素ガスの一部が分離・回収され、配管94,95を介して、脱硫反応器10や水素化反応器50,52,54に供給される。この定常運転時には、水素貯蔵装置80のコントローラ84には、例えば、オペレータ入力に基づく貯蔵指示信号、或いは、液体燃料合成システム1のコントローラ(図示せず。)からの貯蔵指示信号が入力される。すると、コントローラ84は、貯蔵タンク81に水素ガスを貯蔵するために、水素圧縮機82を動作させ、貯蔵タンク81の入側の弁86を開放するとともに出側の弁87を閉鎖するように制御する。これにより、水素分離装置26から排出される水素ガスの一部は、配管91を介して水素圧縮機82に供給され、水素圧縮機82は、供給された水素ガスを圧縮して、貯蔵タンク81に所定の貯蔵圧力(例えば3MPaG)で貯蔵する。その後、十分な量の水素ガスが貯蔵された時点で、コントローラ84は、水素圧縮機82の動作を停止させ、貯蔵タンク81の入側の弁86を閉鎖して、貯蔵動作を終了する。
The operation of the
一方、液体燃料合成システム1の起動時には、水素貯蔵装置80のコントローラ84には、例えば、オペレータ入力に基づく供給指示信号、或いは、液体燃料合成システム1のコントローラ(図示せず。)からの供給指示信号が入力される。すると、コントローラ84は、上記のように貯蔵タンク81に貯蔵された水素ガスを供給するために、水素圧縮機83を動作させ、貯蔵タンク81の入側の弁86を閉鎖したまま、出側の弁87を開放するように制御する。これにより、貯蔵タンク81に貯蔵された水素ガスを、水素圧縮機83により、気泡塔型反応器30に適した所定圧力(例えば3.6MPaG)まで昇圧し、当該昇圧された水素ガスを配管92,93を介して脱硫反応器10及び水素化反応器50,52,54に供給する。このように、図4の例では、比較的簡単な装置構成の水素貯蔵装置80を用いて、液体燃料合成システム1の起動時に、貯蔵タンク81に貯蔵された水素ガスを必要箇所に対して即時に供給できる。
On the other hand, when the liquid
次に、図5の例の水素貯蔵装置80について詳細に説明する。この図5の水素貯蔵装置は、さらに大容量の水素を貯蔵するために、水素ガスを液化して貯蔵する液化水素貯蔵装置として構成されている。
Next, the
図5に示すように、水素貯蔵装置80は、例えば球形貯槽等の耐圧容器で構成される貯蔵タンク101と、上記水素分離装置26からの配管91が接続されるとともに、貯蔵タンク101の入側に接続される液化装置102と、貯蔵タンク101の出側に接続される気化装置103と、気化装置103に接続されるとともに、上記配管92,93を介して脱硫反応器10及び水素化反応器50,52,54にそれぞれ接続される水素圧縮機104と、水素貯蔵装置80の各部を制御するコントローラ105とを備える。このうち、液化装置102は、例えば、ジュールトムソンサイクル、等エントロピー膨張サイクル、又はヘリウムブライトンサイクル等の熱力学サイクルにより、水素ガスを液化することができる。また、気化装置103は、熱交換器等を具備しており、貯蔵タンク101から供給された液化水素を加熱・気化して、水素ガスとすることができる。なお、コントローラ105は、水素貯蔵装置80の動作(例えば、水素ガスの貯蔵動作や、貯蔵された水素ガスの水素利用反応装置への供給動作など)を制御する制御手段の一例である。
As shown in FIG. 5, the
かかる構成の図5の水素貯蔵装置80の動作について説明する。上記液体燃料合成システム1の定常運転時には、上記図4の例と同様に、水素貯蔵装置80のコントローラ105には貯蔵指示信号が入力される。すると、コントローラ105は、貯蔵タンク101に水素ガスを貯蔵するために、液化装置102を動作させ、貯蔵タンク101の入側の弁106を開放するとともに出側の弁107を閉鎖するように制御する。これにより、水素分離装置26から排出される水素ガスの一部は、配管91を介して液化装置102に供給され、液化装置102は、供給された水素ガスを液化して、この液化水素を貯蔵タンク101に所定の貯蔵圧力(例えば0.5MPaG)で貯蔵する。その後、十分な量の液化水素が貯蔵された時点で、コントローラ105は、液化装置102の動作を停止させ、貯蔵タンク101の入側の弁106を閉鎖して、貯蔵動作を終了する。
The operation of the
一方、液体燃料合成システム1の起動時には、水素貯蔵装置80のコントローラ105には、図4の例と同様に、供給指示信号が入力される。すると、コントローラ105は、上記のように貯蔵タンク101に貯蔵された液化水素を水素ガスに気化して供給するために、気化装置103及び水素圧縮機104を動作させ、貯蔵タンク101の入側の弁106を閉鎖したまま、出側の弁107を開放するように制御する。これにより、貯蔵タンク101に貯蔵された液化水素は、気化装置103により気化されて水素ガスとなり、さらに、水素圧縮機83により、この水素ガスを気泡塔型反応器30の所定圧力(例えば3.6MPaG)まで昇圧し、当該昇圧された水素ガスを配管92,93を介して脱硫反応器10及び水素化反応器50,52,54に供給する。このように、図5の例では、水素ガスを液化して貯蔵することで、貯蔵タンク101に大量の水素を貯蔵でき、また、液体燃料合成システム1の起動時に、貯蔵タンク101に貯蔵された液化水素を気化した水素ガスを、必要箇所に対して即時かつ大量に供給することができる。
On the other hand, when the liquid
以上、本実施形態にかかる液体燃料合成システム1と、この液体燃料合成システム1の起動方法について詳述した。本実施形態によれば、水素貯蔵装置80を設けることで、液体燃料合成システム1の定常運転時に、改質器12で生成された合成ガス中の水素ガスの一部を水素貯蔵装置80に貯蔵して、水素を所定量以上確保しておくことができ、水素ガスが必要となったときに水素貯蔵装置80から水素ガスを瞬時に供給できるようになる。このため、液体燃料合成システム1の再起動時などに、水素貯蔵装置80に貯蔵された水素ガスを水素化反応器50,52,54や脱硫反応器10などの水素利用反応装置に即座に供給できるので、これらの水素利用反応装置を起動して定常運転に入るまでに要する時間を最低限に短縮することができる。従って、液体燃料合成システム1全体の起動時間を大幅に短縮できるので、ナフサ、灯油、軽油等の液体燃料製品の生産効率を向上することができる。
The liquid
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例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内において、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発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上記実施形態では、液体燃料合成システム1に供給される炭化水素原料として、天然ガスを用いたが、かかる例に限定されず、例えば、アスファルト、残油などその他の炭化水素原料を用いてもよい。
For example, in the above embodiment, natural gas is used as the hydrocarbon raw material supplied to the liquid
また、上記実施形態では、気泡塔型反応器30における合成反応として、FT合成反応により液体炭化水素を合成したが、本発明はかかる例に限定されない。気泡塔型反応器における合成反応としては、例えば、オキソ合成(ヒドロホルミル化反応)「R・CH=CH2+CO+H2→R・CH2CH2CHO」、メタノール合成「CO+2H2→CH3OH」、ジメチルエーテル(DME)合成「3CO+3H2→CH3OCH3+CO2」などにも適用することができる。Moreover, in the said embodiment, although the liquid hydrocarbon was synthesize | combined by FT synthesis reaction as a synthesis reaction in the
また、上記実施形態では、水素利用反応装置として、脱硫反応器10、WAX分水素化分解反応器50、灯油・軽油留分水素化精製反応器52、ナフサ留分水素化精製反応器54の例を挙げたが、かかる例に限定されず、液体燃料合成システムにおいて水素ガスを利用して所定反応を行う装置であれば、上記以外の任意の装置であってよい。具体的には、水素利用反応装置は、例えば、燃料電池、ナフタレンの水素化反応(ナフタレン→デカリン)を行う装置、芳香族炭化水素(ベンゼン)の水素化反応(ベンゼン→シクロヘキサンなど)を行う装置、或いは、不飽和脂肪酸への水素添加反応を行う装置などであってもよい。
In the above embodiment, examples of the
また、上記実施形態では、合成ガスを液体炭化水素に合成する反応器として、気泡塔型スラリー床式反応器を用いたが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、固定床式反応器などを用いてFT合成反応を行ってもよい。 In the above embodiment, the bubble column type slurry bed type reactor is used as the reactor for synthesizing the synthesis gas into the liquid hydrocarbon. However, the present invention is not limited to this example, and for example, a fixed bed type reactor. The FT synthesis reaction may be performed using such as.
本発明は、炭化水素原料を改質して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生成する改質器と、前記合成ガスに含まれる一酸化炭素ガス及び水素ガスから液体炭化水素を合成する反応器と、前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスを利用して所定反応を行う水素利用反応装置とを備える液体燃料合成システムの起動方法であって、前記液体燃料合成システムの定常運転時に、前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離して貯蔵しておき、前記液体燃料合成システムの起動時に、前記水素貯蔵装置に貯蔵された水素ガスを前記水素利用反応装置に供給する液体燃料合成システムの起動方法に関する。
本発明の液体燃料合成システムの起動方法によれば、水素利用反応装置を迅速に起動させて、生産効率を向上させることができる。The present invention includes a reformer for reforming a hydrocarbon raw material to generate a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas, and liquid carbonization from the carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the synthesis gas. A method for starting a liquid fuel synthesis system comprising: a reactor that synthesizes hydrogen; and a hydrogen-based reaction device that performs a predetermined reaction using hydrogen gas contained in the synthesis gas generated by the reformer, During steady operation of the liquid fuel synthesis system, a part of hydrogen gas contained in the synthesis gas generated by the reformer is separated and stored, and when the liquid fuel synthesis system is started up, the hydrogen storage device The present invention relates to a method for starting a liquid fuel synthesizing system for supplying stored hydrogen gas to the hydrogen-utilizing reactor.
According to the starting method of the liquid fuel synthesizing system of the present invention, it is possible to quickly start the hydrogen utilization reaction apparatus and improve the production efficiency.
Claims (8)
前記液体燃料合成システムの定常運転時に、前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離して貯蔵しておき、
前記液体燃料合成システムの起動時に、前記水素貯蔵装置に貯蔵された水素ガスを前記水素利用反応装置に供給する液体燃料合成システムの起動方法。A reformer for reforming a hydrocarbon raw material to generate a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas, and synthesizing a liquid hydrocarbon from the carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the synthesis gas. A method for starting a liquid fuel synthesis system comprising a reactor and a hydrogen-based reaction device that performs a predetermined reaction using hydrogen gas contained in the synthesis gas generated by the reformer,
During steady operation of the liquid fuel synthesis system, a part of hydrogen gas contained in the synthesis gas generated by the reformer is separated and stored,
A method for starting a liquid fuel synthesizing system, wherein the hydrogen gas stored in the hydrogen storage device is supplied to the hydrogen-using reaction device when the liquid fuel synthesizing system is started.
前記合成ガスに含まれる一酸化炭素ガス及び水素ガスから液体炭化水素を合成する反応器と;
前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスを利用して所定反応を行う水素利用反応装置と;
前記改質器で生成された合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離する水素分離装置と;
前記水素分離装置により分離された水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置と;
前記液体燃料合成システムの起動時に、前記水素貯蔵装置に貯蔵された水素ガスを前記水素利用反応装置に供給する制御手段と;を備える液体燃料合成システム。A reformer for reforming a hydrocarbon raw material to generate a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas;
A reactor for synthesizing liquid hydrocarbons from carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the synthesis gas;
A hydrogen-based reaction apparatus that performs a predetermined reaction using hydrogen gas contained in the synthesis gas generated in the reformer;
A hydrogen separator for separating a part of the hydrogen gas contained in the synthesis gas produced by the reformer;
A hydrogen storage device for storing hydrogen gas separated by the hydrogen separation device;
A liquid fuel synthesizing system comprising: control means for supplying hydrogen gas stored in the hydrogen storage device to the hydrogen-using reaction device when the liquid fuel synthesizing system is activated.
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