JPWO2007114279A1 - Liquid fuel synthesis system - Google Patents
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Abstract
この液体燃料合成システム1は、炭化水素原料を改質して一酸化炭素ガスおよ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から排出された合成ガスの排熱を回収する排熱ボイラー14と、合成ガスを反応させて液体燃料の合成反応を行う気泡塔型反応器30と、気泡塔型反応器30に設けられ液体燃料の合成反応の反応熱を回収する伝熱管32と、排熱ボイラー14または伝熱管32から発生した水蒸気を利用して所定の熱処理を行う熱処理装置24,40,70とを備える。This liquid fuel synthesizing system 1 includes a reformer 12 for reforming a hydrocarbon raw material to generate a syngas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas, and a synthesis gas discharged from the reformer 12. An exhaust heat boiler 14 that recovers exhaust heat, a bubble column reactor 30 that performs synthesis reaction of liquid fuel by reacting synthesis gas, and a reaction heat of the synthesis reaction of liquid fuel that is provided in the bubble column reactor 30 The heat transfer tube 32 to be recovered, and heat treatment devices 24, 40, and 70 for performing a predetermined heat treatment using the steam generated from the exhaust heat boiler 14 or the heat transfer tube 32 are provided.
Description
本発明は、天然ガス等の炭化水素原料から液体燃料を合成するための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2006−95534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 liquid fuel synthesis system for synthesizing a liquid fuel from a hydrocarbon raw material such as natural gas.
This application claims priority about the Japan patent application 2006-95534 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)と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, natural gas is reformed to produce synthesis 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、天然ガスを改質して一酸化炭素ガスと水素ガスを主成分とする合成ガスを生成する改質器から排出される排ガスの熱や、例えばFT合成反応等の液体燃料合成反応が行われる反応器で発生する反応熱を回収する際に、熱交換器などの装置を使用してスチームとして回収している。 In a conventional liquid fuel synthesis system using GTL technology, heat of exhaust gas discharged from a reformer that reforms natural gas to produce synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas, for example, When recovering reaction heat generated in a reactor in which a liquid fuel synthesis reaction such as an FT synthesis reaction is performed, the heat is recovered as steam using an apparatus such as a heat exchanger.
しかしながら、改質器の排熱を回収する装置(例えば、排熱ボイラー)や反応器の反応熱を回収する装置(例えば、伝熱管)から発生したスチームは、例えば圧力が1.2MPaG程度と比較的圧力の低いスチーム(以下、「中圧スチーム」という。)のため、有効に利用されず、その大部分が冷却され、凝縮ドレンとして廃棄されている。 However, steam generated from a device for recovering exhaust heat of the reformer (for example, exhaust heat boiler) or a device for recovering reaction heat of the reactor (for example, heat transfer tube) is compared with, for example, a pressure of about 1.2 MPaG. Due to low steam pressure (hereinafter referred to as “medium pressure steam”), it is not used effectively and most of it is cooled and discarded as condensed drain.
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、天然ガス等の炭化水素原料から液体燃料を合成する液体燃料合成システムにおいて、改質器の排熱を回収する装置や反応器の反応熱を回収する装置から発生した中圧スチームを有効利用して、液体燃料合成システム全体の熱効率を向上させることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and in a liquid fuel synthesis system for synthesizing liquid fuel from a hydrocarbon raw material such as natural gas, an apparatus and a reactor for recovering exhaust heat of a reformer It is an object of the present invention to improve the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesizing system by effectively utilizing the medium pressure steam generated from the reaction heat recovery apparatus.
本発明の液体燃料合成システムの第一の態様は、炭化水素原料を改質して一酸化炭素ガスおよ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;前記改質器から排出された前記合成ガスの排熱を回収する排熱回収装置と;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;前記排熱回収装置において発生した水蒸気を利用して所定の熱処理を行う熱処理装置と;を備える。 A first aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention includes a reformer that reforms a hydrocarbon raw material to generate a syngas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas; and discharges from the reformer An exhaust heat recovery device for recovering exhaust heat of the synthesized gas; a reactor for synthesizing liquid hydrocarbons from carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the synthesis gas; and water vapor generated in the exhaust heat recovery device A heat treatment apparatus for performing a predetermined heat treatment using
本発明の液体燃料合成システムの第一の態様において、上記排熱ボイラー等の排熱回収装置は、改質器から排出された合成ガスの排熱を回収する際に高圧の水蒸気(高圧スチーム)を発生する。本発明によれば、この高圧スチームを、液体燃料合成システム内の所定の熱処理装置の加熱源として利用して、液体燃料合成システム全体の熱効率を向上させることができる。 In the first aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the exhaust heat recovery device such as the exhaust heat boiler is configured to recover high pressure steam (high pressure steam) when recovering the exhaust heat of the synthesis gas exhausted from the reformer. Is generated. According to the present invention, this high-pressure steam can be used as a heating source for a predetermined heat treatment apparatus in the liquid fuel synthesizing system to improve the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesizing system.
本発明の液体燃料合成システムの第一の態様は、前記排熱回収装置から排出された前記合成ガスから吸収液を用いて炭酸ガスを分離する吸収塔と、前記吸収塔で分離した炭酸ガスを含む前記吸収液を加熱して炭酸ガスを放散させる再生塔と、を有する脱炭酸装置をさらに備えており、前記熱処理装置は前記再生塔であってもよい。本発明によれば、排熱回収装置からの高圧スチームを、再生塔において吸収液を加熱する際の加熱源として使用することができる。 A first aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention includes an absorption tower that separates carbon dioxide gas from the synthesis gas discharged from the exhaust heat recovery apparatus using an absorption liquid, and carbon dioxide separated by the absorption tower. And a regeneration tower having a regeneration tower that dissipates carbon dioxide gas by heating the absorbing liquid. The heat treatment apparatus may be the regeneration tower. According to the present invention, the high-pressure steam from the exhaust heat recovery apparatus can be used as a heating source when heating the absorbing liquid in the regeneration tower.
本発明の液体燃料合成システムの第一の態様は、前記反応器で合成された前記液体炭化水素を加熱して沸点の相違する複数種類の液体燃料を分留する精留塔をさらに備えており、前記熱処理装置は前記精留塔であってもよい。本発明によれば、排熱回収装置からの高圧スチームを、精留塔において液体炭化水素を加熱する際の加熱源として使用することができる。 The first aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention further comprises a rectifying tower for fractionating a plurality of types of liquid fuels having different boiling points by heating the liquid hydrocarbon synthesized in the reactor. The heat treatment apparatus may be the rectification tower. According to the present invention, the high-pressure steam from the exhaust heat recovery apparatus can be used as a heating source when heating the liquid hydrocarbon in the rectification column.
本発明の液体燃料合成システムの第二の態様は、炭化水素原料を改質して一酸化炭素ガスおよ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;前記反応器に設けられ、前記液体炭化水素の合成反応の反応熱を回収する反応熱回収装置と;前記反応熱回収装置において発生した水蒸気を利用して所定の熱処理を行う熱処理装置と;を備える。 A second aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention includes a reformer that reforms a hydrocarbon raw material to generate a syngas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas; and is included in the syngas A reactor that synthesizes liquid hydrocarbons from carbon monoxide gas and hydrogen gas; a reaction heat recovery device that is provided in the reactor and recovers reaction heat of the synthesis reaction of the liquid hydrocarbon; and in the reaction heat recovery device A heat treatment apparatus for performing a predetermined heat treatment using the generated water vapor.
本発明の液体燃料合成システムの第二の態様において、上記伝熱管等の反応熱回収装置は、反応器の反応熱を回収する際に比較的低い圧力の水蒸気(中圧スチーム)を発生する。本発明によれば、この中圧スチームを、液体燃料合成システム内の所定の熱処理装置の加熱源として利用して、液体燃料合成システム全体の熱効率を向上させることができる。 In the second aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the reaction heat recovery device such as the heat transfer tube generates steam having a relatively low pressure (medium pressure steam) when recovering the reaction heat of the reactor. According to the present invention, this intermediate pressure steam can be used as a heating source for a predetermined heat treatment apparatus in the liquid fuel synthesizing system to improve the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesizing system.
本発明の液体燃料合成システムの第二の態様は、前記反応器で合成された前記液体炭化水素を加熱して沸点の相違する複数種類の液体燃料に分留する精留塔をさらに備えており、前記熱処理装置は前記精留塔であってもよい。本発明によれば、反応熱回収装置からの中圧スチームを、精留塔において液体炭化水素を加熱する際の加熱源として使用することができる。 The second aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention further includes a rectifying tower for heating the liquid hydrocarbon synthesized in the reactor to fractionate into a plurality of types of liquid fuels having different boiling points. The heat treatment apparatus may be the rectification tower. According to the present invention, the medium-pressure steam from the reaction heat recovery apparatus can be used as a heating source when heating the liquid hydrocarbon in the rectification column.
本発明の液体燃料合成システムの第二の態様において、前記精留塔は、前記精留塔内の気圧、すなわち圧力を減少させる精留塔用減圧装置(例えば、真空ポンプなど)を備えていてもよい。これにより、精留塔内の液体燃料の沸点を下げることができ、中圧スチームのようなエネルギーの低い水蒸気でも加熱源として利用することができる。さらに、液体燃料の沸点を下げることができることから、より少ない熱で液体燃料を分留することができ、液体燃料が熱履歴をあまり受けないで済む。したがって、精製される液体燃料製品の品質を向上させることができる。 In the second aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the rectification column includes a rectification column decompression device (for example, a vacuum pump) for reducing the pressure in the rectification column, that is, the pressure. Also good. Thereby, the boiling point of the liquid fuel in the rectification column can be lowered, and even steam having low energy such as medium pressure steam can be used as a heating source. Furthermore, since the boiling point of the liquid fuel can be lowered, the liquid fuel can be fractionated with less heat, and the liquid fuel does not receive much heat history. Therefore, the quality of the liquid fuel product to be refined can be improved.
本発明の液体燃料合成システムの第二の態様は、前記改質器から排出された前記合成ガスの排熱を回収する排熱回収装置と、前記排熱回収装置から排出された前記合成ガスから吸収液を用いて炭酸ガスを分離する吸収塔と、前記吸収塔で分離した炭酸ガスを含む前記吸収液を加熱して炭酸ガスを放散させる再生塔と、を有する脱炭酸装置をさらに備えており、前記熱処理装置は前記再生塔であってもよい。本発明によれば、反応熱回収装置からの中圧スチームを、再生塔において吸収液を加熱する際の加熱源として使用することができる。 A second aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention includes an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat of the synthesis gas exhausted from the reformer, and the synthesis gas that is exhausted from the exhaust heat recovery device. The apparatus further comprises a decarbonation device having an absorption tower that separates carbon dioxide gas using an absorption liquid, and a regeneration tower that heats the absorption liquid containing the carbon dioxide gas separated by the absorption tower to dissipate the carbon dioxide gas. The heat treatment apparatus may be the regeneration tower. According to the present invention, the medium pressure steam from the reaction heat recovery apparatus can be used as a heating source when heating the absorbent in the regeneration tower.
また、本発明の液体燃料合成システムの第二の態様において、前記再生塔は、前記再生塔内の気圧を減少させる再生塔用減圧装置(例えば、真空ポンプなど)を備えていてもよい。これにより、吸収液の沸点を下げることができ、中圧スチームのようなエネルギーの低い水蒸気でも加熱源として利用することができる。 In the second aspect of the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the regeneration tower may include a regeneration tower decompression device (for example, a vacuum pump) that reduces the atmospheric pressure in the regeneration tower. Thereby, the boiling point of the absorbing liquid can be lowered, and steam with low energy such as medium pressure steam can be used as a heating source.
また、排熱回収装置と熱処理装置との間には、排熱回収装置から発生した水蒸気を減圧させるスチーム減圧装置が配設されていてもよい。 Further, a steam decompression device that decompresses water vapor generated from the exhaust heat recovery device may be disposed between the exhaust heat recovery device and the heat treatment device.
本発明によれば、天然ガス等の炭化水素原料から液体燃料を合成する液体燃料合成システムにおいて、改質器の排熱を回収する装置や、反応器の反応熱を回収する装置から発生したスチームを、液体燃料合成システム内の所定の熱処理装置の加熱源として利用することが可能である。したがって、本発明によれば、中圧スチームを有効利用して、液体燃料合成システム全体の熱効率を向上させることができる。 According to the present invention, in a liquid fuel synthesis system for synthesizing liquid fuel from a hydrocarbon raw material such as natural gas, steam generated from an apparatus for recovering exhaust heat of a reformer or an apparatus for recovering reaction heat of a reactor Can be used as a heating source for a predetermined heat treatment apparatus in the liquid fuel synthesis system. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesizing system by effectively utilizing the intermediate pressure steam.
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、144…スチーム減圧装置、242,402,702…熱交換器、244…再生塔用減圧装置、404…第1精留塔用減圧装置、704…第2精留塔用減圧装置
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、排熱回収装置の一例としての排熱ボイラー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、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分離する吸収塔22と、当該炭酸ガスを含む吸収液を例えばスチームで加熱して、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。First, the synthesis gas generation unit 3 will be described. The synthesis gas generation unit 3 includes, for example, a
The
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、気液分離器16の先には、スチーム減圧装置144が設けられている。排熱ボイラー14から発生した例えば高圧スチームは、3.4〜10MPaG程度の圧力を有しており、この高圧スチームを減圧させて例えば1.2〜2.5MPaG程度の圧力を有する中圧スチームにするためのスチーム減圧装置144が設けられている。
A steam pressure reducing device 144 is provided at the tip of the gas-
また、脱炭酸装置20において炭酸ガスを吸収・除去するために使用される吸収液としては、一般に、塩基性の有機溶剤が使用され、このような塩基性の有機溶剤としては、例えば、モノエタノールアミン、カテコールアミン、トリプタミン、アリールアミン、アルカノールアミン等のアミン系溶剤が挙げられる。脱炭酸装置20は、例えば、上記アミン系溶剤を吸収液として使用し、下記の化学反応式(3)で表される反応により、炭酸ガスを吸収してカルバミン酸を生成する。なお、下記化学反応式(3)で示される反応は平衡反応である。
Further, as the absorbing liquid used for absorbing / removing carbon dioxide gas in the
RNH2+CO2→RNHCOOH ・・・(3)RNH 2 + CO 2 → RNHCOOH (3)
また、水素分離装置26は、脱炭酸装置20または気液分離器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 hydrogen separator 26 is provided in a branch line branched from a main pipe connecting the
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内に配設された反応熱回収装置の一例としての伝熱管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 FT synthesis unit 5 will be described. The FT synthesis unit 5 mainly includes, for example, a
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上昇し、上昇中に気泡中に含まれる合成ガスがスラリー中に溶解し、下記化学反応式(4)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 ・・・(4)2nH 2 + nCO → − (CH 2 ) n − + nH 2 O (4)
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)等を供給し、上記FT合成反応の反応熱を、スラリーと水等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 product purification unit 7 will be described. The product refining unit 7 includes, for example, a WAX
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。Natural gas (which may contain carbon dioxide) desulfurized in this way is generated in carbon dioxide (CO 2 ) gas supplied from a carbon dioxide supply source (not shown) and in 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。また、炭酸ガスが抽出されて再生された吸収液は、吸収塔22に送られて、上記炭酸ガスの除去に再利用される。
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器(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 gas production unit 3 is supplied to the
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。この分離された水素は、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)に連続的に供給される。
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 FT synthesis unit 5 synthesizes liquid hydrocarbons from the synthesis gas produced by the synthesis gas production unit 3 by an FT synthesis reaction.
具体的には、上記脱炭酸装置20において炭酸ガスを分離された合成ガスは、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 from which the carbon dioxide gas has been separated in the
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、精留塔の一種であるナフサ・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
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の工程(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 process of the liquid fuel synthesis system 1 (GTL process) has been described above. Such GTL process, natural gas, high-purity naphtha (C 5 -C 10: crude gasoline), kerosene (C 11 -C 15: kerosene), and light oil: clean the (C 16 -C 20 gas oil), etc. It can be easily and economically converted to liquid fuel. Furthermore, in this embodiment, since the steam / carbon dioxide reforming method is adopted in the
ところで、従来は、排熱ボイラー14による改質器12で生成された合成ガスの排熱回収の際に発生する高圧スチームや、伝熱管32による気泡塔型反応器30によるFT合成反応の反応熱回収の際に発生する中圧スチームは、有効に利用されず、その大部分が凝縮ドレンとして回収され廃棄されていた。特に、中圧スチームは、上述したように、例えば1.2MPaG程度と比較的圧力が低い水蒸気であるため、エネルギーが小さく、加熱源等としての利用価値が低かった。また、排熱ボイラー14の熱回収により発生した高圧スチームは、減圧弁や減温装置単独およびこれらの組み合わせによるスチーム減圧装置144を使用して中圧スチームとされることが多い。
By the way, conventionally, the reaction heat of the FT synthesis reaction by the high-pressure steam generated in the exhaust heat recovery of the synthesis gas generated in the
そこで、本実施形態に係る液体燃料合成システム1においては、図1に示すように、排熱ボイラー14による排熱回収の際に発生する高圧スチーム(図の丸囲みのA)や、伝熱管32による反応熱回収の際に発生する中圧スチーム(図の丸囲みのB)を、脱炭酸装置20の再生塔24、第1精留塔40、第2精留塔70、ナフサ・スタビライザー72など、水蒸気を利用して所定の熱処理を行う熱処理装置の加熱源として使用することにより、上記高圧スチームや中圧スチームを液体燃料合成システム1内で有効利用して、GTL技術を利用した液体燃料合成システム1全体の熱効率を向上させている。
Therefore, in the liquid
以下、図2に基づいて、かかる本実施形態に係る液体燃料合成システム1における排熱ボイラー14による排熱回収の際に発生する高圧スチームや、伝熱管32による反応熱回収の際に発生する中圧スチームなどの水蒸気利用の詳細について説明する。なお、図2は、本発明の実施形態に係る液体燃料合成システム1における水蒸気利用の概要を示すブロック図である。
Hereinafter, based on FIG. 2, the high-pressure steam generated during exhaust heat recovery by the
まず、本実施形態に係る再生塔24、第1精留塔40、第2精留塔70の詳細な構成について説明する。なお、その他の構成については上述したとおりである。
First, detailed configurations of the
図2に示すように、再生塔24は、炭酸ガスを多く含む吸収液から炭酸ガスを放散させる際の加熱を行うための加熱手段として、熱交換器242を備えている。この熱交換器242は、高温の水蒸気の有する熱を再生塔内の吸収液の加熱に使用するために熱交換を行い、熱交換がされた後の水蒸気はスチームトラップ等を経由してドレンとして排出される。本実施形態では、この熱交換器242の加熱源となる水蒸気として、排熱ボイラー(WHB)14の排熱回収により発生した高圧スチームをスチーム減圧装置144により減圧した中圧スチームや、伝熱管32の反応熱回収により発生した中圧スチームを使用する。このような中圧スチームを利用して熱交換器242は、再生塔24内の吸収液を例えば約100〜140℃程度まで加熱することができる。
As shown in FIG. 2, the
また、再生塔24は、再生塔24内の圧力を減少させる再生塔用減圧装置244を備えている。かかる再生塔用減圧装置244としては、例えば、真空ポンプを用いることができる。この真空ポンプとしては、例えば、ポンプによって高圧液流を発生させ、これをノズルに供給し、ノズルから高速で噴出する液体の速度エネルギーによる圧力低下を利用して、この圧力低下部分に空気およびガスまたはその凝縮液を吸引する管路を接続するエゼクタポンプを使用することができる。このように、再生塔用減圧装置244を利用して再生塔24内の圧力を減少させて、吸収液の沸点を低下させることにより、上記中圧スチームのような保有するエネルギーの小さな水蒸気を使用しても、炭酸ガスを吸収した吸収液の再生を十分に行うことができる。
The
また、第1精留塔40は、気泡塔型反応器30により生成された沸点の異なる複数の液体炭化水素の混合物の分留を行うための加熱手段として、熱交換器402を備えており、第2精留塔70は、水素化反応器50,52,54の反応生成物の分留を行うための加熱手段として、熱交換器702を備えている。この熱交換器402および702は、高温の水蒸気の有する熱を第1精留塔40および第2精留塔70内の液体炭化水素の加熱に使用するために熱交換を行い、熱交換がされた後の水蒸気は液体の水として排出される。本実施形態では、この熱交換器402および702の加熱源となる水蒸気として、排熱ボイラー(WHB)14の排熱回収により発生した高圧スチームをスチーム減圧装置144により減圧した中圧スチームや、伝熱管32の反応熱回収により発生した中圧スチームを使用する。このような中圧スチームを利用して熱交換器402および702は、第1精留塔40および第2精留塔70内の液体炭化水素を例えば約300℃程度まで加熱することができる。
The
第1精留塔40および第2精留塔70は、それぞれ、第1精留塔40および第2精留塔70内の気圧、すなわち圧力を減少させる第1精留塔用減圧装置404および第2精留塔用減圧装置704を備えている。かかる第1精留塔用減圧装置404および第2精留塔用減圧装置704としては、再生塔用減圧装置244と同様に、例えば、真空ポンプを用いることができる。このように、第1精留塔用減圧装置404および第2精留塔用減圧装置704を利用して第1精留塔40および第2精留塔70内の気圧、すなわち圧力を減少させて、液体炭化水素の沸点を低下させて、真空蒸留等を行うことにより、上記中圧スチームのような保有するエネルギーの小さな水蒸気を使用しても、沸点の異なる液体炭化水素成分の分留を行うのに十分な熱量を供給することができる。また、液体炭化水素の沸点を低くすることから、加熱する液体炭化水素に与えられる熱量を小さくすることができ、従来よりも熱履歴を受けることを少なくすることができる。これにより、精製される液体炭化水素製品の品質を向上させることができる。
The
次に、排熱ボイラー14による排熱回収の際に発生する高圧スチームや、伝熱管32による反応熱回収の際に発生する中圧スチームなどの水蒸気利用の具体的な方法について説明する。
Next, a specific method for using water vapor such as high-pressure steam generated during exhaust heat recovery by the
図2に示すように、脱硫反応器10により硫黄成分が除去された天然ガスは、改質器12により改質されて、一酸化炭素ガスと水素ガスを主成分とする合成ガスが生成する。改質器12により生成された合成ガスは、排熱ボイラー14により排熱が回収される。排熱ボイラー14による排熱回収により発生した水蒸気(高圧スチーム)は、例えば3.8MPaG程度の高い圧力を有しているが、スチーム減圧装置144により、例えば1.2MPaG程度にまで減圧される。一方、排熱が回収された合成ガスは、脱炭酸装置20の吸収塔22に送出され、吸収液により炭酸ガスが分離される。
As shown in FIG. 2, the natural gas from which the sulfur component has been removed by the
炭酸ガスを吸収して炭酸ガス濃度が高くなった吸収液は、再生塔24に送られ、吸収液の再生が行われる。再生塔24では、再生塔用減圧装置244により再生塔24内を減圧雰囲気にし、当該炭酸ガスを含む吸収液を熱交換器242を用いて加熱しながら、吸収液から炭酸ガスが放出される。再生塔244炭酸ガスを放散して再生された吸収液は、吸収塔22に送られて、上記炭酸ガスの除去に再利用される。
The absorbent that has absorbed carbon dioxide and has a high carbon dioxide concentration is sent to the
炭酸ガスが除去された合成ガスは、気泡塔型反応器30に導入され、FT合成反応、すなわち、液体炭化水素の合成反応が行われる。このとき、FT合成反応は、発熱反応であることから、伝熱管32によりFT合成反応の反応熱が回収され、気泡塔型反応器30内の液体炭化水素の温度が上昇しすぎないように制御される。この伝熱管32の反応熱の回収により水蒸気(中圧スチーム)が発生する。
The synthesis gas from which the carbon dioxide gas has been removed is introduced into the
気泡塔型反応器30内で合成された液体炭化水素は、炭素数の異なる(沸点の異なる)様々な炭化水素を含む混合物であり、これを第1精留塔40に送出して、第1精留塔40内で、沸点の差を利用して分留が行われる。第1精留塔40では、第1精留塔用減圧装置404により第1精留塔40内を真空状態にし、沸点の異なる液体炭化水素の混合物を熱交換器402を用いて加熱しながら、液体炭化水素混合物の分留を行う。
The liquid hydrocarbon synthesized in the
第1精留塔40で分留された炭化水素成分は、まだ液体燃料合成システム1による最終製品であるナフサ、灯油、軽油のほかに、さらに炭素数の多いものや、オレフィンなどの不飽和結合を有するものも含まれている。そのため、水素化反応器50,52,54により、炭化水素の水素化分解により炭素数を少ないものに分解したり、水素付加により飽和の炭化水素成分にしたりする。
The hydrocarbon components fractionated in the
この水素化反応器50,52,54における反応生成物は、さらに、第2精留塔70に送出され、ここで、ナフサ、灯油、軽油などの最終的な液体炭化水素製品(液体燃料製品)に分留される。第2精留塔70では、第2精留塔用減圧装置704により第2精留塔70内を減圧状態にし、沸点の異なる液体炭化水素の混合物を熱交換器702を用いて加熱しながら、液体炭化水素混合物の分留を行う。
The reaction products in the
ここで、上述したように、再生塔24内の熱交換器242、第1精留塔40内の熱交換器402および第2精留塔70内の熱交換器702で使用する加熱源として、排熱ボイラー14の排熱回収により発生した高圧スチームをスチーム減圧装置144により減圧した中圧スチームや、伝熱管32の反応熱回収により発生した中圧スチームを使用することができる。したがって、従来は水蒸気の圧力が比較的低いために用途が少なく、あまり有効利用されていなかった中圧スチームを、液体炭化水素システム1内で有効利用することができ、これにより、液体炭化水素システム1全体の熱効率を著しく向上させることができる。また、第1精留塔40における加熱や第2精留塔70における加熱に、エネルギーの低い中圧スチームを使用することにより、液体炭化水素が受ける熱履歴を減少させることができ、最終製品の品質の向上を図ることも可能である。
Here, as described above, as a heat source used in the
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、本発明はかか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 this example. 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、本発明に係る気泡塔型反応器として、気泡塔型反応器30を用いて、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 using the
また、上記実施形態では、熱処理装置として、脱炭酸装置20の再生塔24、第1精留塔40、第2精留塔70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蒸気を利用して所定の熱処理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。例えば、ナフサ・スタビライザー72等の加熱においても中圧スチームを使用することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the example 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およ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;前記改質器から排出された前記合成ガスの排熱を回収する排熱回収装置と;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;前記排熱回収装置において発生した水蒸気を利用して所定の熱処理を行う熱処理装置と;を備える液体燃料合成システムに関する。
本発明の液体燃料合成システムによれば、改質器の排熱を回収する装置や反応器の反応熱を回収する装置から発生した中圧スチームを有効利用して、液体燃料合成システム全体の熱効率を向上させることができる。The present invention relates to a reformer for reforming a hydrocarbon raw material to generate a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas; and recovering exhaust heat of the synthesis gas discharged from the reformer An exhaust heat recovery apparatus that performs; a reactor that synthesizes liquid hydrocarbons from carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the synthesis gas; and a heat treatment that performs a predetermined heat treatment using water vapor generated in the exhaust heat recovery apparatus And a liquid fuel synthesizing system.
According to the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesizing system is obtained by effectively using the intermediate pressure steam generated from the apparatus for recovering the exhaust heat of the reformer and the apparatus for recovering the reaction heat of the reactor. Can be improved.
Claims (8)
前記改質器から排出された前記合成ガスの排熱を回収する排熱回収装置と;
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;
前記排熱回収装置において発生した水蒸気を利用して所定の熱処理を行う熱処理装置と;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;
An exhaust heat recovery device for recovering exhaust heat of the synthesis gas exhausted from the reformer;
A reactor for synthesizing liquid hydrocarbons from carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the synthesis gas;
And a heat treatment apparatus for performing a predetermined heat treatment using water vapor generated in the exhaust heat recovery apparatus.
前記熱処理装置は、前記再生塔である請求項1に記載の液体燃料合成システム。An absorption tower that separates carbon dioxide gas from the synthesis gas discharged from the exhaust heat recovery apparatus using an absorption liquid, and a regeneration that heats the absorption liquid containing the carbon dioxide gas separated by the absorption tower to dissipate the carbon dioxide gas. And a decarboxylation device having a tower,
The liquid fuel synthesis system according to claim 1, wherein the heat treatment apparatus is the regeneration tower.
前記熱処理装置は、前記精留塔である請求項1に記載の液体燃料合成システム。A rectifying tower for heating and fractionating the liquid hydrocarbon synthesized in the reactor into a plurality of types of liquid fuels having different boiling points;
The liquid fuel synthesis system according to claim 1, wherein the heat treatment apparatus is the rectification tower.
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;
前記反応器に設けられ、前記液体炭化水素の合成反応の反応熱を回収する反応熱回収装置と;
前記反応熱回収装置において発生した水蒸気を利用して所定の熱処理を行う熱処理装置と;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 reaction heat recovery device provided in the reactor for recovering the reaction heat of the liquid hydrocarbon synthesis reaction;
And a heat treatment apparatus for performing a predetermined heat treatment using water vapor generated in the reaction heat recovery apparatus.
前記熱処理装置は、前記精留塔である請求項4に記載の液体燃料合成システム。A rectifying tower for heating the liquid hydrocarbon synthesized in the reactor to fractionate a plurality of types of liquid fuels having different boiling points;
The liquid fuel synthesis system according to claim 4, wherein the heat treatment apparatus is the rectification tower.
前記熱処理装置は、前記再生塔である請求項4に記載の液体燃料合成システム。An exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat of the synthesis gas exhausted from the reformer; an absorption tower that separates carbon dioxide gas from the synthesis gas exhausted from the exhaust heat recovery device using an absorbent; Further comprising a decarbonation device having a regeneration tower that heats the absorption liquid containing carbon dioxide separated in the absorption tower to dissipate carbon dioxide.
The liquid fuel synthesis system according to claim 4, wherein the heat treatment apparatus is the regeneration tower.
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