JPWO2007119587A1 - 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製造する第1改質器12と、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、気泡塔型反応器30で合成された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第1精留塔40と、合成ガスに含まれる水素ガスを利用して、炭化水素原料または液体燃料に対して所定の反応を行う水素利用反応装置と、水素利用反応装置から分離・回収される液分を精製する第2精留塔70と、第2精留塔70から排出されるガスを、第1改質器12、水素利用反応装置および気泡塔型反応器30の少なくともいずれか1つに原料の一部として供給する供給手段とを備える。This liquid fuel synthesizing system 1 includes a first reformer 12 that reforms a hydrocarbon raw material to produce a syngas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas, and carbon monoxide gas contained in the syngas. And a bubble column reactor 30 for synthesizing liquid hydrocarbons from hydrogen gas, and a first fractionation method for heating the liquid hydrocarbons synthesized in the bubble column reactor 30 to fractionate a plurality of types of liquid fuels having different boiling points. A rectifying column 40, a hydrogen-based reaction device that performs a predetermined reaction on a hydrocarbon raw material or liquid fuel using hydrogen gas contained in the synthesis gas, and a liquid component separated and recovered from the hydrogen-based reaction device The second rectifying column 70 for purifying the gas and the gas discharged from the second rectifying column 70 as a raw material are supplied to at least one of the first reformer 12, the hydrogen utilizing reactor and the bubble column reactor 30. Supply means to supply as part of That.

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2006−95544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 2006-95544 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一つとして、天然ガスを改質して一酸化炭素ガス(CO)と水素ガス(H)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および精製することで、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 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 a raw material gas, and further hydrogenating and purifying the 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.

合成反応直後の液体炭化水素は、沸点の異なる複数の液体炭化水素の混合物となっているが、この混合物を分離するために、精留塔と呼ばれる装置が用いられる。この精留塔の塔頂から排出される排ガス(以下、「オフガス」と称する。)は、例えば炭素数5以上のナフサ(粗ガソリン)、灯油、軽油等の液体燃料製品の成分が分離・回収された後は、フレアスタックに送られて燃焼され、大気中に放出されていた。   The liquid hydrocarbon immediately after the synthesis reaction is a mixture of a plurality of liquid hydrocarbons having different boiling points. In order to separate this mixture, an apparatus called a rectifying column is used. The components of liquid fuel products such as naphtha (crude gasoline), kerosene, light oil, etc. having 5 or more carbon atoms are separated and recovered from the exhaust gas (hereinafter referred to as “off-gas”) discharged from the top of this rectifying column. After being done, it was sent to the flare stack, burned, and released into the atmosphere.

しかしながら、上記のオフガスには、例えば炭素数5未満の炭化水素ガス等が含まれている。ところが、上記の従来の液体燃料合成システムでは、これらのオフガスを燃焼して廃棄するために、液体炭化水素の原料となりうる炭化水素ガスが無駄に廃棄されている。しかも、原料の有効利用がなされていないだけでなく、排ガス燃焼に伴う二酸化炭素排出量も増加する。   However, the off-gas includes, for example, a hydrocarbon gas having less than 5 carbon atoms. However, in the above-described conventional liquid fuel synthesizing system, in order to burn and discard these off-gases, hydrocarbon gas that can be a raw material for liquid hydrocarbons is wasted. Moreover, not only the raw materials are not effectively used, but also the amount of carbon dioxide emissions accompanying exhaust gas combustion increases.

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、上記オフガス中に含まれる炭素数の少ない炭化水素成分を廃棄せずに有効利用することで、原料の利用効率を向上でき、二酸化炭素排出量を削減することが可能な液体燃料合成システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and by effectively using a hydrocarbon component having a small number of carbon atoms contained in the off-gas without discarding, the utilization efficiency of the raw material can be improved, An object of the present invention is to provide a liquid fuel synthesis system capable of reducing carbon dioxide emissions.

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および水素ガスを主成分とする合成ガスを製造する第1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第1精留塔と;前記合成ガスに含まれる前記水素ガスを利用して、前記炭化水素原料または前記液体燃料に対して所定の反応を行う水素利用反応装置と;前記水素利用反応装置から分離・回収される液分を精製する第2精留塔と;前記第2精留塔から排出されるガスを、前記第1改質器、前記水素利用反応装置および前記反応器の少なくともいずれか1つに原料の一部として供給する供給手段と;を備える。   The liquid fuel synthesizing system of the present invention includes a first reformer for reforming a hydrocarbon raw material to produce a syngas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas; and carbon monoxide contained in the syngas A reactor for synthesizing liquid hydrocarbons from gas and hydrogen gas; a first rectifying column for fractionating a plurality of types of liquid fuels having different boiling points by heating the liquid hydrocarbons synthesized in the reactor; Using a hydrogen gas contained in the synthesis gas, a hydrogen-based reaction device that performs a predetermined reaction on the hydrocarbon raw material or the liquid fuel; and a liquid fraction separated and recovered from the hydrogen-based reaction device A second rectifying column to be purified; and a gas discharged from the second rectifying column as a part of a raw material in at least one of the first reformer, the hydrogen-utilizing reactor, and the reactor. A supply means for supplying;

かかる構成によれば、供給手段により、第2精留塔から排出されるガスが、第1改質器、水素利用反応装置および反応器の少なくともいずれか1つに、原料の一部として供給される。第2精留塔から排出されるガスには、炭素数が4以下の炭化水素成分が含まれることから、この第2精留塔から排出されるガスを第2精留塔よりも上流側の装置へ戻すことで、炭化水素原料の利用効率を向上させることができる。   According to such a configuration, the gas discharged from the second rectification column is supplied as a part of the raw material to at least one of the first reformer, the hydrogen utilization reactor, and the reactor by the supply means. The Since the gas discharged from the second rectifying column contains a hydrocarbon component having 4 or less carbon atoms, the gas discharged from the second rectifying column is more upstream than the second rectifying column. By returning to the apparatus, the utilization efficiency of the hydrocarbon raw material can be improved.

本発明の液体燃料合成システムにおいて、前記水素利用反応装置は、複数種類の液体燃料の少なくともいずれか1つを水素化する水素化反応器、または第1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 reaction apparatus is a hydrogenation reactor for hydrogenating at least one of a plurality of types of liquid fuels, or a hydrocarbon raw material supplied to the first reformer. At least one of desulfurization reactors for hydrodesulfurization may be included.

本発明の液体燃料合成システムは、前記第2精留塔の下流に設けられたナフサ・スタビライザーを備え、前記ガスが、前記ナフサ・スタビライザーから排出されて前記第1改質器、前記水素利用反応装置および前記反応器の少なくともいずれか1つに原料の一部として供給されてもよい。さらに、本発明の液体燃料合成システムは、前記ナフサ・スタビライザーから排出されるガスを改質する第2改質器を備えていてもよい。かかる構成により、ナフサ・スタビライザーから排出されるガスを改質することで、液体燃料合成システム用の合成ガスを生成することができる。これにより、ナフサ・スタビライザーから排出されるガスに含まれる炭素数の少ない炭化水素成分を回収することができるので、原料である炭化水素の無駄な消費を減らし、原料の利用効率を向上させることができる。   The liquid fuel synthesizing system of the present invention includes a naphtha stabilizer provided downstream of the second rectification column, and the gas is discharged from the naphtha stabilizer and the first reformer and the hydrogen utilization reaction. It may be supplied as a part of the raw material to at least one of the apparatus and the reactor. Furthermore, the liquid fuel synthesizing system of the present invention may include a second reformer that reforms the gas discharged from the naphtha stabilizer. With such a configuration, the synthesis gas for the liquid fuel synthesis system can be generated by reforming the gas discharged from the naphtha stabilizer. As a result, it is possible to recover hydrocarbon components having a small number of carbon atoms contained in the gas discharged from the naphtha stabilizer, thereby reducing wasteful consumption of hydrocarbons as raw materials and improving the utilization efficiency of raw materials. it can.

また、本発明の液体燃料合成システムは、前記第2改質器により得られる合成ガスから水素ガスを分離して精製する水素分離装置を備え、供給手段は、水素分離装置により分離された水素ガスを反応器または水素利用反応装置に供給してもよい。かかる構成により、水素分離装置は、第2改質器により得られる合成ガスから、水素ガスのみを分離して精製し、供給手段により、水素ガスを必要とする各装置へ水素ガスを供給することができる。これにより、新たに液体燃料合成システムに導入される水素ガスの使用量を、削減することができる。   The liquid fuel synthesizing system of the present invention includes a hydrogen separation device that separates and purifies hydrogen gas from the synthesis gas obtained by the second reformer, and the supply means is a hydrogen gas separated by the hydrogen separation device. May be fed to a reactor or a hydrogen utilizing reactor. With this configuration, the hydrogen separator separates and purifies only hydrogen gas from the synthesis gas obtained by the second reformer, and supplies the hydrogen gas to each device that requires hydrogen gas by the supply means. Can do. Thereby, the usage-amount of the hydrogen gas newly introduce | transduced into a liquid fuel synthesis system can be reduced.

本発明の液体燃料合成システムは、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を備えていてもよい。   The liquid fuel synthesizing system of the present invention may include a hydrogen storage device that stores the hydrogen gas separated by the hydrogen separation device.

本発明の液体燃料合成システムにおいて、前記供給手段は、水素貯蔵装置に貯蔵される水素ガスを、液体燃料合成システムの起動時に水素利用反応装置に供給するようにしてもよい。かかる構成により、改質器から水素ガスが供給されるまえに、水素利用反応装置を迅速に起動することができる。そのため、液体燃料合成システムの生産効率を向上できる。   In the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the supply means may supply the hydrogen gas stored in the hydrogen storage device to the hydrogen utilizing reaction device when the liquid fuel synthesizing system is activated. With this configuration, it is possible to quickly start the hydrogen utilization reactor before hydrogen gas is supplied from the reformer. Therefore, the production efficiency of the liquid fuel synthesis system can be improved.

本発明によれば、オフガス中に含まれる炭素数の少ない炭化水素成分を廃棄せずに有効利用することで、原料の利用効率を向上でき、二酸化炭素排出量を削減することができる。   According to the present invention, the utilization efficiency of raw materials can be improved and the amount of carbon dioxide emissions can be reduced by effectively utilizing the hydrocarbon component having a small number of carbon atoms contained in the offgas without discarding it.

図1は、本発明の実施形態にかかる液体燃料合成システムの全体構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a liquid fuel synthesis system according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態にかかる液体燃料合成システムにおいて、精留塔の塔頂から排出されるガスを供給する供給手段の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of supply means for supplying gas discharged from the top of the rectifying column in the liquid fuel synthesizing system according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態にかかる液体燃料合成システムにおいて、精留塔の塔頂から排出されるガスを供給する供給手段の別の構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing another configuration example of the supply means for supplying the gas discharged from the top of the rectifying column in the liquid fuel synthesizing system according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施形態にかかる液体燃料合成システムにおいて、精留塔の塔頂から排出されるガスを供給する供給手段の更に別の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing still another configuration example of the supply means for supplying the gas discharged from the top of the rectifying column in the liquid fuel synthesis system according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

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…第1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、100…オフガス回収・供給経路、102…第2改質器、104…合成ガス供給経路、106…水素分離装置、108…一酸化炭素ガス供給経路、110…水素貯蔵装置、112…水素ガス供給経路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid fuel synthesis system, 3 ... Syngas production unit, 5 ... FT synthesis unit, 7 ... Product refinement unit, 10 ... Desulfurization reactor, 12 ... First reformer, 14 ... Waste heat boiler, 16, 18 ... Gas-liquid separator, 20 ... decarbonation device, 22 ... absorption tower, 24 ... regeneration tower, 26 ... hydrogen separator, 30 ... bubble column reactor, 32 ... heat transfer tube, 34, 38 ... gas-liquid separator, 36 ... Separator, 40 ... First fractionator, 50 ... WAX fraction hydrocracking reactor, 52 ... Kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor, 54 ... Naphtha fraction hydrocracking reactor, 56, 58, 60 ... Gas-liquid separator, 70 ... Second rectification column, 72 ... Naphtha stabilizer, 100 ... Off-gas recovery / supply path, 102 ... Second reformer, 104 ... Syngas supply path, 106 ... Hydrogen separator, 108 ... Carbon monoxide gas supply path, 110 ... Hydrogen storage equipment , 112 ... hydrogen gas supply path

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の全体構成及び工程について説明する。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 process of a liquid fuel synthesizing system 1 that executes a GTL (Gas To Liquid) process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a liquid fuel synthesis system 1 according to the present embodiment.

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 fuel synthesis system 1 according to the present embodiment is a plant facility that executes a GTL process for converting a hydrocarbon raw material such as natural gas into liquid fuel. The liquid fuel synthesis system 1 includes a synthesis gas generation unit 3, an FT synthesis unit 5, and a product purification unit 7. The synthesis gas generation unit 3 reforms natural gas that is a hydrocarbon raw material to generate synthesis gas containing carbon monoxide gas and hydrogen gas. The FT synthesis unit 5 generates liquid hydrocarbons from the generated synthesis gas by a Fischer-Tropsch synthesis reaction (hereinafter referred to as “FT synthesis reaction”). The product refining unit 7 produces liquid fuel products (naphtha, kerosene, light oil, wax, etc.) by hydrogenating and refining the liquid hydrocarbons produced by the FT synthesis reaction. Hereinafter, components of each unit will be described.

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、第1改質器12(以下、「改質器12」と称する。)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(H)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。
First, the synthesis gas generation unit 3 will be described. The synthesis gas generation unit 3 includes, for example, a desulfurization reactor 10, a first reformer 12 (hereinafter referred to as “reformer 12”), an exhaust heat boiler 14, and gas-liquid separators 16 and 18. The decarboxylation device 20 and the hydrogen separation device 26 are mainly provided.
The desulfurization reactor 10 is composed of a hydrodesulfurization device or the like and removes sulfur components from natural gas as a raw material. The reformer 12 reforms the natural gas supplied from the desulfurization reactor 10 to generate a synthesis gas containing carbon monoxide gas (CO) and hydrogen gas (H 2 ) as main components. The exhaust heat boiler 14 recovers the exhaust heat of the synthesis gas generated in the reformer 12 and generates high-pressure steam. The gas-liquid separator 16 separates water heated by heat exchange with the synthesis gas in the exhaust heat boiler 14 into a gas (high-pressure steam) and a liquid. The gas-liquid separator 18 removes the condensate from the synthesis gas cooled by the exhaust heat boiler 14 and supplies the gas to the decarboxylation device 20. The decarboxylation device 20 uses an absorption liquid from the synthesis gas supplied from the gas-liquid separator 18 to remove the carbon dioxide gas, and regenerates the carbon dioxide gas from the absorption liquid containing the carbon dioxide gas for regeneration. Tower 24. The hydrogen separation device 26 separates a part of the hydrogen gas contained in the synthesis gas from the synthesis gas from which the carbon dioxide gas has been separated by the decarbonation device 20.

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 reformer 12 reforms natural gas using carbon dioxide and steam by, for example, the steam / carbon dioxide reforming method represented by the following chemical reaction formulas (1) and (2). Thus, a high-temperature synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas is generated. The reforming method in the reformer 12 is not limited to the steam / carbon dioxide reforming method described above, but includes, for example, a steam reforming method, a partial oxidation reforming method (POX) using oxygen, and a partial oxidation method. An autothermal reforming method (ATR), a carbon dioxide gas reforming method, or the like, which is a combination of the reforming method and the steam reforming method, can also be used.

CH+HO→CO+3H ・・・(1)
CH+CO→2CO+2H ・・・(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上に設けられる。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 on a branch line branched from a main pipe connecting the decarbonator 20 or the gas-liquid separator 18 and the bubble column reactor 30. The hydrogen separator 26 can be constituted by, for example, a hydrogen PSA (Pressure Swing Adsorption) device that performs adsorption and desorption of hydrogen using a pressure difference. This hydrogen PSA apparatus has an adsorbent (zeolite adsorbent, activated carbon, alumina, silica gel, etc.) in a plurality of adsorption towers (not shown) arranged in parallel, and hydrogen is added to each adsorption tower. High-purity hydrogen gas (for example, about 99.999%) separated from the synthesis gas can be continuously supplied to the reactor by sequentially repeating the pressure, adsorption, desorption (decompression), and purge steps. it can.

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 hydrogen separator 26 is not limited to the pressure fluctuation adsorption method such as the hydrogen PSA device described above, and for example, a hydrogen storage alloy adsorption method, a membrane separation method, or a combination thereof. There may be.

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、LaNi、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 FT synthesis unit 5 will be described. The FT synthesis unit 5 mainly includes, for example, a bubble column reactor 30, a gas-liquid separator 34, a separator 36, a gas-liquid separator 38, and a first rectifying column 40. The bubble column reactor 30 generates a liquid hydrocarbon by performing an FT synthesis reaction of the synthesis gas produced by the synthesis gas production unit 3, that is, carbon monoxide gas and hydrogen gas. The gas-liquid separator 34 separates water heated through circulation in the heat transfer tube 32 disposed in the bubble column reactor 30 into water vapor (medium pressure steam) and liquid. The separator 36 is connected to the center of the bubble column reactor 30 and separates the catalyst and the liquid hydrocarbon product. The gas-liquid separator 38 is connected to the upper part of the bubble column reactor 30 and cools the unreacted synthesis gas and the gaseous hydrocarbon product. The first fractionator 40 distills the liquid hydrocarbons supplied from the bubble column reactor 30 via the separator 36 and the gas-liquid separator 38, and separates and purifies each product fraction according to the boiling point. .

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 bubble column reactor 30 is an example of a reactor that synthesizes synthesis gas into liquid hydrocarbons, and functions as a reactor for FT synthesis that synthesizes liquid hydrocarbons from synthesis gas by an FT synthesis reaction. The bubble column reactor 30 is constituted by, for example, a bubble column type slurry bed type reactor in which a slurry composed of a catalyst and a medium oil is stored inside a column type container. The bubble column reactor 30 generates liquid hydrocarbons from synthesis gas by an FT synthesis reaction. Specifically, in this bubble column reactor 30, the synthesis gas, which is a raw material gas, is supplied as bubbles from the dispersion plate at the bottom of the bubble column reactor 30, and passes through the slurry composed of catalyst and medium oil. Then, as shown in the chemical reaction formula (3) below, the hydrogen gas and the carbon monoxide gas cause a synthesis reaction in the suspended state.

2nH+nCO→−(CH−+nHO ・・・(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 bubble column reactor 30 is a heat exchanger type in which a heat transfer tube 32 is disposed inside, and supplies, for example, water (BFW: Boiler Feed Water) as a refrigerant. The heat of reaction of the FT synthesis reaction can be recovered as medium pressure steam by heat exchange between the slurry and water.

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側へ排出し、炭素数5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 purification unit 7 includes, for example, a WAX fraction hydrocracking reactor 50, a kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor 52, a naphtha fraction hydrotreating reactor 54, and gas-liquid separators 56, 58, 60, a second rectifying column 70, and a naphtha stabilizer 72. The WAX fraction hydrocracking reactor 50 is connected to the lower part of the first fractionator 40. The kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor 52 is connected to the center of the first fractionator 40. The naphtha fraction hydrotreating reactor 54 is connected to the upper part of the first fractionator 40. The gas-liquid separators 56, 58 and 60 are provided corresponding to the hydrogenation reactors 50, 52 and 54, respectively. The second rectifying column 70 separates and purifies the liquid hydrocarbons supplied from the gas-liquid separators 56 and 58 according to the boiling point. The naphtha stabilizer 72 rectifies the liquid hydrocarbons of the naphtha fraction supplied from the gas-liquid separator 60 and the second rectifying column 70, and discharges lighter components than butane to the flare gas side, and has 5 or more carbon atoms. The components are separated and recovered as naphtha of the product.

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 fuel synthesizing system 1 having the above configuration will be described.

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CH)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 fuel synthesis system 1 is supplied with natural gas (main component is CH 4 ) as a hydrocarbon feedstock from an external natural gas supply source (not shown) such as a natural gas field or a natural gas plant. The synthesis gas generation unit 3 reforms the natural gas to produce a synthesis gas (a mixed gas containing carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components).

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 desulfurization reactor 10 together with the hydrogen gas separated by the hydrogen separator 26. The desulfurization reactor 10 hydrodesulfurizes sulfur contained in natural gas using the hydrogen gas, for example, with a ZnO catalyst. By desulfurizing the natural gas in advance in this way, it is possible to prevent the activity of the catalyst used in the reformer 12 and the bubble column reactor 30 or the like from being reduced by sulfur.

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(CO)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上で、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 in carbon dioxide (CO 2 ) gas supplied from a carbon dioxide supply source (not shown) and the exhaust heat boiler 14. After being mixed with water vapor, it is supplied to the reformer 12. For example, the reformer 12 reforms the natural gas using carbon dioxide and steam by the steam / carbon dioxide reforming method described above, so that the reformer 12 has a high temperature mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas. Generate synthesis gas. At this time, for example, the fuel gas and air for the burner included in the reformer 12 are supplied to the reformer 12, and the steam / carbon dioxide gas which is an endothermic reaction by the combustion heat of the fuel gas in the burner. The reaction heat necessary for the reforming reaction is covered.

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 reformer 12 in this manner is supplied to the exhaust heat boiler 14 and is exchanged by heat exchange with the water flowing in the exhaust heat boiler 14. It is cooled (for example, 400 ° C.) and the exhaust heat is recovered. At this time, water heated by the synthesis gas in the exhaust heat boiler 14 is supplied to the gas-liquid separator 16, and the gas component is reformed as high-pressure steam (for example, 3.4 to 10.0 MPaG) from the gas-liquid separator 16. The water in the liquid is returned to the exhaust heat boiler 14 after being supplied to the vessel 12 or other external device.

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に送出され、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 exhaust heat boiler 14 is supplied to the absorption tower 22 or the bubble column reactor 30 of the decarboxylation device 20 after the condensed liquid is separated and removed in the gas-liquid separator 18. The The absorption tower 22 removes carbon dioxide from the synthesis gas by absorbing the carbon dioxide contained in the synthesis gas in the stored absorption liquid. The absorption liquid containing carbon dioxide in the absorption tower 22 is sent to the regeneration tower 24, and the absorption liquid containing carbon dioxide is heated by, for example, steam and stripped. To the reformer 12 and reused in the reforming reaction.

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、H: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程度)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 bubble column reactor 30 of the FT synthesis unit 5. At this time, the composition ratio of the synthesis gas supplied to the bubble column reactor 30 is adjusted to a composition ratio (for example, H 2 : CO = 2: 1 (molar ratio)) suitable for the FT synthesis reaction. The synthesis gas supplied to the bubble column reactor 30 is subjected to an FT synthesis reaction by a compressor (not shown) provided in a pipe connecting the decarboxylation device 20 and the bubble column reactor 30. The pressure is increased to an appropriate pressure (for example, about 3.6 MPaG).

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)に連続して供給する。   A part of the synthesis gas from which the carbon dioxide gas has been separated by the decarbonation device 20 is also supplied to the hydrogen separation device 26. The hydrogen separator 26 separates the hydrogen gas contained in the synthesis gas by adsorption and desorption (hydrogen PSA) using the pressure difference as described above. The separated hydrogen is subjected to various hydrogen utilization reactions in which a predetermined reaction is performed using hydrogen in the liquid fuel synthesizing system 1 from a gas holder (not shown) or the like via a compressor (not shown). It supplies continuously to the apparatus (for example, desulfurization reactor 10, WAX fraction hydrocracking reactor 50, kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor 52, naphtha fraction hydrotreating reactor 54, etc.).

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 decarboxylation device 20 flows from the bottom of the bubble column reactor 30 and rises in the catalyst slurry stored in the bubble column reactor 30. To do. At this time, in the bubble column reactor 30, the carbon monoxide and hydrogen gas contained in the synthesis gas react with each other by the above-described FT synthesis reaction to generate hydrocarbons. Furthermore, at the time of this synthesis reaction, water is circulated through the heat transfer tube 32 of the bubble column reactor 30 to remove the reaction heat of the FT synthesis reaction. Become. As for this water vapor, the water liquefied by the gas-liquid separator 34 is returned to the heat transfer tube 32, and the gas component is supplied to the external device as medium pressure steam (for example, 1.0 to 2.5 MPaG).

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に送出される。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H)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(C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。In this way, the liquid hydrocarbon synthesized in the bubble column reactor 30 is taken out from the center of the bubble column reactor 30 and sent to the separator 36. The separator 36 separates the catalyst (solid content) in the extracted slurry into a liquid content containing the liquid hydrocarbon product. A part of the separated catalyst is returned to the bubble column reactor 30, and the liquid is supplied to the first rectifying column 40. Further, unreacted synthesis gas and synthesized hydrocarbon gas are introduced into the gas-liquid separator 38 from the top of the bubble column reactor 30. The gas-liquid separator 38 cools these gases, separates some of the condensed liquid hydrocarbons, and introduces them into the first fractionator 40. On the other hand, for the gas component separated by the gas-liquid separator 38, the unreacted synthesis gas (CO and H 2 ) is reintroduced into the bottom of the bubble column reactor 30 and reused in the FT synthesis reaction. In addition, exhaust gas (flare gas) mainly composed of hydrocarbon gas with a low carbon number (C 4 or less) that is not a product target is introduced into an external combustion facility (not shown) and burned. Released into the atmosphere.

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C〜C10)は、ナフサ留分水素化精製反応器54に移送される。Next, the first rectifying column 40 heats the liquid hydrocarbon (having various carbon numbers) supplied from the bubble column reactor 30 through the separator 36 and the gas-liquid separator 38 as described above. Fractionation using the difference in boiling point, naphtha fraction (boiling point is less than about 315 ° C), kerosene / light oil fraction (boiling point is about 315 to 800 ° C), WAX (boiling point is about 800 ° C or more) Large) and separated and purified. Wax liquid hydrocarbons (mainly C 21 or more) taken out from the bottom of the first fractionator 40 are transferred to the WAX fraction hydrocracking reactor 50 and taken out from the center of the first fractionator 40. The liquid hydrocarbon (mainly C 11 to C 20 ) of the kerosene / light oil fraction is transferred to the kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor 52 and taken out from the upper part of the first rectifying column 40. Hydrocarbons (mainly C 5 -C 10 ) are transferred to the naphtha fraction hydrotreating reactor 54.

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 fraction hydrocracking reactor 50 is a liquid fed from the lower part of the first rectifying column 40 to a liquid hydrocarbon having a high carbon number (approximately C 21 or more) and hydrogen supplied from the hydrogen separator 26. Hydrocracking using gas to reduce the carbon number to 20 or less. In this hydrocracking reaction, a C—C bond of a hydrocarbon having a large number of carbon atoms is cut using a catalyst and heat to generate a low molecular weight hydrocarbon having a small number of carbon atoms. A product containing liquid hydrocarbons hydrocracked by the WAX hydrocracking reactor 50 is separated into a gas and a liquid by a gas-liquid separator 56, and the liquid hydrocarbons are separated from the second fractionator. The gas component (including hydrogen gas) is transferred to a kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor 52 and a naphtha fraction hydrotreating reactor 54.

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 fraction hydrotreating reactor 52 is a liquid hydrocarbon (generally C 11 to C 20 ) of the kerosene / light oil fraction supplied from the center of the first fractionator 40 and having a medium number of carbon atoms. Is hydrorefined using the hydrogen gas supplied from the hydrogen separator 26 via the WAX fraction hydrocracking reactor 50. This hydrorefining reaction is a reaction in which hydrogen is added to the unsaturated bond of the liquid hydrocarbon to saturate to produce a linear saturated hydrocarbon. As a result, the hydrorefined liquid hydrocarbon-containing product is separated into a gas and a liquid by the gas-liquid separator 58, and the liquid hydrocarbon is transferred to the second rectifying column 70, where the gas component (hydrogen Gas is reused) in the hydrogenation reaction.

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 hydrogen separator 26 Hydrotreating is performed using the hydrogen gas supplied through the hydrocracking reactor 50. As a result, the hydrorefined liquid hydrocarbon-containing product is separated into a gas and a liquid by the gas-liquid separator 60, and the liquid hydrocarbon is transferred to the naphtha stabilizer 72, where the gas component (hydrogen gas is removed). Is reused in the hydrogenation reaction.

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 second rectifying column 70 distills the liquid hydrocarbons supplied from the WAX fraction hydrocracking reactor 50 and the kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor 52 as described above to obtain a carbon number. and of C 10 or less hydrocarbons (having a boiling point of approximately less than 315 ° C.), and kerosene (boiling point of about three hundred fifteen to four hundred fifty ° C.), separated and purified in the gas oil (boiling point of about 450 to 800 ° C.). Light oil is taken out from the lower part of the second fractionator 70, and kerosene is taken out from the center. On the other hand, a hydrocarbon gas having a carbon number of 10 or less is taken out from the top of the second rectifying column 70 and supplied to the naphtha stabilizer 72.

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(C〜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(C以下)の炭化水素を主成分とする排ガス(オフガス)が排出される。このオフガスは、通常、外部の燃焼設備(図示せず。)に送出されて、フレアガスとして燃焼され、排ガスとして大気中に放出されるが、本実施形態にかかる液体燃料合成システムは、このオフガスに含まれる炭素数が4以下の炭化水素を、以下に詳述する方法を用いて回収し、原料の一部として再利用することに特徴がある。Further, the naphtha stabilizer 72 distills hydrocarbons having a carbon number of 10 or less supplied from the naphtha fraction hydrotreating reactor 54 and the second rectifying tower 70 to obtain naphtha (C 5 as a product). ~C 10) are separated and purified. Thereby, high-purity naphtha is taken out from the lower part of the naphtha stabilizer 72. Meanwhile, from the top of the naphtha stabilizer 72, the exhaust gas carbon number of target products composed mainly of hydrocarbons below predetermined number (C 4 or less) (off-gas) is discharged. This off gas is usually sent to an external combustion facility (not shown), burned as flare gas, and released into the atmosphere as exhaust gas. However, the liquid fuel synthesis system according to the present embodiment uses this off gas. The hydrocarbons having 4 or less carbon atoms are recovered by using the method described in detail below and reused as a part of the raw material.

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(C〜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、H: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. By such a GTL process, natural gas is clean such as high-purity naphtha (C 5 to C 10 : crude gasoline), kerosene (C 11 to C 15 : kerosene) and light oil (C 16 to C 20 : gas oil). 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 reformer 12, carbon dioxide contained in natural gas as a raw material is effectively used, and the FT synthesis is performed. A composition ratio (for example, H 2 : CO = 2: 1 (molar ratio)) of synthesis gas suitable for the reaction can be efficiently generated by one reaction of the reformer 12, and a hydrogen concentration adjusting device, etc. There is an advantage that is unnecessary.

続いて、図2から図4を用いて、ナフサ・スタビライザーの塔頂から排出されるオフガスに含まれる炭素数が4以下の炭化水素を、本実施形態に係る液体燃料合成システム1の原料の一部として供給する供給手段について、詳細に説明する。   Subsequently, using FIG. 2 to FIG. 4, hydrocarbons having 4 or less carbon atoms contained in the off-gas discharged from the top of the naphtha stabilizer are used as raw materials for the liquid fuel synthesis system 1 according to the present embodiment. The supply means supplied as a part will be described in detail.

図2は、本実施形態にかかる液体燃料合成システムにおいて、ナフサ・スタビライザー72の塔頂から排出されるオフガスを、ナフサ・スタビライザー72よりも上流側の装置に供給する供給手段を説明するためのブロック図である。なお、図2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。   FIG. 2 is a block diagram for explaining supply means for supplying off-gas discharged from the top of the naphtha stabilizer 72 to a device upstream of the naphtha stabilizer 72 in the liquid fuel synthesis system according to the present embodiment. FIG. In FIG. 2, for convenience of explanation, main components among the components of the liquid fuel synthesis system 1 of FIG. 1 are illustrated, and some of the components are not illustrated.

上述のように、ナフサ・スタビライザーの塔頂から排出されるオフガスには、炭素数が4以下の炭化水素が含まれている。これらの炭素数4以下の炭化水素は、製品対象外の炭化水素であるが、第1改質器12に導入される炭化水素原料として利用可能なものである。   As described above, the off-gas discharged from the top of the naphtha stabilizer contains hydrocarbons having 4 or less carbon atoms. These hydrocarbons having 4 or less carbon atoms are hydrocarbons that are not products, but can be used as hydrocarbon raw materials introduced into the first reformer 12.

図2に示したように、本実施形態に係る構成例では、ナフサ・スタビライザー72の頭頂部に、オフガス回収・供給経路100の端部を接続し、オフガス回収・供給経路100のもう一方の端部を、改質器12の更に上流側に接続する。このような経路100を設けることで、オフガスに含まれる炭素数4以下の炭化水素ガスを、改質器12に導入する炭化水素原料の一部として再利用することができる。   As shown in FIG. 2, in the configuration example according to the present embodiment, the end of the off-gas recovery / supply path 100 is connected to the top of the naphtha stabilizer 72 and the other end of the off-gas recovery / supply path 100 is connected. Is connected to the further upstream side of the reformer 12. By providing such a path 100, the hydrocarbon gas having 4 or less carbon atoms contained in the off gas can be reused as part of the hydrocarbon raw material introduced into the reformer 12.

上記のようなオフガス回収・供給経路100を設けることで、改質器12の更に上流側に設けられる天然ガス供給源(図示せず。)から供給される天然ガスの使用量を減らすことができるため、液体燃料合成システム全体としての炭化水素原料の利用効率を向上させることができる。   By providing the off gas recovery / supply path 100 as described above, the amount of natural gas supplied from a natural gas supply source (not shown) provided further upstream of the reformer 12 can be reduced. Therefore, the utilization efficiency of the hydrocarbon raw material as the whole liquid fuel synthesis system can be improved.

なお、オフガス回収・供給経路100と、天然ガスを供給する主経路との接続点では、調整弁(図示せず。)等を介して両経路を接続し、経路100内に存在するオフガスの圧力や流量等に応じて、天然ガスの供給量を調節するようにしてもよい。   Note that at the connection point between the off-gas recovery / supply path 100 and the main path for supplying natural gas, both paths are connected via a regulating valve (not shown) and the pressure of the off-gas existing in the path 100. The supply amount of natural gas may be adjusted according to the flow rate or the like.

図3は、本実施形態にかかる液体燃料合成システムにおいて、ナフサ・スタビライザー72の塔頂から排出されるオフガスを、ナフサ・スタビライザー72よりも上流側の装置に供給する別の構成例を説明するためのブロック図である。なお、図3においても、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。   FIG. 3 is a diagram illustrating another configuration example of supplying off-gas discharged from the top of the naphtha stabilizer 72 to a device upstream of the naphtha stabilizer 72 in the liquid fuel synthesis system according to the present embodiment. FIG. Also in FIG. 3, for convenience of explanation, the main components of the liquid fuel synthesizing system 1 of FIG. 1 are shown, and some of the components are not shown.

本構成例においては、ナフサ・スタビライザー72の塔頂から排出されるオフガスを、改質器12とは別に設けた第2改質器102(以下、「改質器102」と称する。)に導入して改質し、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする合成ガスを製造する。オフガスを改質するために要する二酸化炭素は、別途設ける二酸化炭素供給源(図示せず。)から供給されるようにしてもよいし、改質器12に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源(図示せず。)から供給されるようにしてもよいし、水蒸気のみで改質してもよい。   In this configuration example, off-gas discharged from the top of the naphtha stabilizer 72 is introduced into a second reformer 102 (hereinafter referred to as “reformer 102”) provided separately from the reformer 12. Then, the gas is reformed to produce a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas. Carbon dioxide required for reforming off-gas may be supplied from a separately provided carbon dioxide supply source (not shown), or a carbon dioxide supply source for supplying carbon dioxide to the reformer 12 ( (Not shown) may be supplied, or may be reformed only with steam.

上記の改質器102で合成された合成ガスを、改質器102に接続された合成ガス供給経路104を介して気泡塔型反応器30の上流側へと供給し、FT合成反応等の原料として利用する。上記のように塔頂から排出されるオフガスを改質して合成ガスとして利用することにより、液体燃料合成システム全体としての天然ガスの利用効率を、向上することができる。   The synthesis gas synthesized by the reformer 102 is supplied to the upstream side of the bubble column reactor 30 via the synthesis gas supply path 104 connected to the reformer 102, and is used as a raw material for the FT synthesis reaction or the like. Use as As described above, the off gas discharged from the top of the tower is reformed and used as a synthesis gas, whereby the utilization efficiency of natural gas as the whole liquid fuel synthesis system can be improved.

なお、改質器12と改質器102で製造される合成ガスの生成量をそれぞれ監視できるようにし、改質器102で反応に十分な量の合成ガスが製造されている場合には、改質器12において製造する合成ガスの量を抑制することにより、天然ガス供給源(図示せず。)から供給される天然ガスの量を削減することも可能である。   It should be noted that the amount of synthesis gas produced by the reformer 12 and the reformer 102 can be monitored, respectively. It is also possible to reduce the amount of natural gas supplied from a natural gas supply source (not shown) by suppressing the amount of synthesis gas produced in the mass device 12.

図4は、本実施形態にかかる液体燃料合成システムにおいて、ナフサ・スタビライザー72の塔頂から排出されるオフガスを、ナフサ・スタビライザー72よりも上流側の装置に供給する更に別の構成例を説明するためのブロック図である。なお、図4においても、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。   FIG. 4 illustrates still another configuration example in which the off-gas discharged from the top of the naphtha stabilizer 72 is supplied to a device upstream of the naphtha stabilizer 72 in the liquid fuel synthesis system according to the present embodiment. It is a block diagram for. In FIG. 4 as well, for convenience of explanation, major components of the liquid fuel synthesizing system 1 of FIG. 1 are shown, and some components are not shown.

図4に示した構成例は、ナフサ・スタビライザー72の塔頂から排出されるオフガスを改質する改質器102と、改質器102により合成される一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする合成ガスを一酸化炭素ガスと水素ガスとに分離する水素分離装置106と、水素分離装置106により分離された水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置110とを主に備える。   The configuration example shown in FIG. 4 includes a reformer 102 for reforming off-gas discharged from the top of the naphtha stabilizer 72, and carbon monoxide gas and hydrogen gas synthesized by the reformer 102 as main components. The hydrogen separation device 106 that separates the synthesis gas into carbon monoxide gas and hydrogen gas, and the hydrogen storage device 110 that stores the hydrogen gas separated by the hydrogen separation device 106 are mainly provided.

改質器102については、図3に示したものと同一の機能を有し、同様の効果を奏するものであるため、詳細な説明は省略する。水素分離装置106は、改質器102で合成された合成ガスを、一酸化炭素ガスと水素ガスとに分離する装置である。水素分離装置106には、分離された一酸化炭素ガスを気泡塔型反応器30の更に上流側へ供給する一酸化炭素ガス供給経路108と、分離された水素ガスを貯蔵することができる水素貯蔵装置110とが接続される。上記の水素分離装置106は、合成ガス生成ユニット3中に設けられる水素分離装置26と同一の機能を有し、同様の効果を奏するものを使用することが可能である。   Since the reformer 102 has the same function as that shown in FIG. 3 and exhibits the same effect, a detailed description thereof will be omitted. The hydrogen separation device 106 is a device that separates the synthesis gas synthesized by the reformer 102 into carbon monoxide gas and hydrogen gas. The hydrogen separator 106 includes a carbon monoxide gas supply path 108 for supplying the separated carbon monoxide gas further upstream of the bubble column reactor 30, and a hydrogen storage capable of storing the separated hydrogen gas. The device 110 is connected. The hydrogen separation device 106 described above has the same function as the hydrogen separation device 26 provided in the synthesis gas generation unit 3 and can exhibit the same effect.

なお、改質器102に、合成された合成ガスを直接改質器12の上流側に供給できるように、別途供給経路を設けてもよい。   A separate supply path may be provided in the reformer 102 so that the synthesized gas synthesized can be directly supplied to the upstream side of the reformer 12.

一酸化炭素ガス供給経路108は、水素分離装置106によって分離された一酸化炭素ガスを、例えば気泡塔型反応器30に供給される合成ガスの一酸化炭素ガス濃度を調整するために供給する。すなわち、改質器12で生成される合成ガスの一酸化炭素濃度を監視しておき、改質器12からの一酸化炭素供給量が少ない場合には、一酸化炭素ガス供給経路108に設けられた一酸化炭素貯蔵装置および一酸化炭素圧縮機(図示せず。)を介して、一酸化炭素ガス供給経路108から一酸化炭素ガスが改質器12へ供給されるようにしてもよい。   The carbon monoxide gas supply path 108 supplies the carbon monoxide gas separated by the hydrogen separator 106 in order to adjust the carbon monoxide gas concentration of the synthesis gas supplied to the bubble column reactor 30, for example. In other words, the carbon monoxide concentration of the synthesis gas generated in the reformer 12 is monitored, and when the amount of carbon monoxide supplied from the reformer 12 is small, the carbon monoxide gas supply path 108 is provided. Alternatively, carbon monoxide gas may be supplied to the reformer 12 from the carbon monoxide gas supply path 108 via a carbon monoxide storage device and a carbon monoxide compressor (not shown).

水素貯蔵装置110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等から構成され、水素分離装置106により分離された水素ガスを、例えば液化して貯蔵しておくことができる。この水素貯蔵装置110には、水素ガス供給経路112が接続されている。   The hydrogen storage device 110 is configured by a storage tank configured by a pressure vessel such as a spherical storage tank, for example, and can store the hydrogen gas separated by the hydrogen separation device 106, for example, by liquefying. A hydrogen gas supply path 112 is connected to the hydrogen storage device 110.

水素ガス供給経路112は、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必要とする、あらゆる箇所に水素ガスを供給して、水素ガス濃度を適宜調整することができる。水素ガスを必要とする箇所とは、例えば、炭化水素原料である天然ガスを水添脱硫する脱硫反応器10や、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする合成ガスから沸点の異なる複数の液体燃料を合成する気泡塔型反応器30や、C=C二重結合やC≡C三重結合などの不飽和炭素−炭素間結合を有する液体燃料を水素化する各水素化反応器50,52,54等である。   The hydrogen gas supply path 112 can appropriately adjust the hydrogen gas concentration by supplying the hydrogen gas to any location that requires the hydrogen gas in the liquid fuel synthesis system 1 according to the present embodiment. The locations requiring hydrogen gas include, for example, a desulfurization reactor 10 for hydrodesulfurizing natural gas that is a hydrocarbon raw material, and a plurality of different boiling points from synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas. A bubble column reactor 30 for synthesizing a liquid fuel, and hydrogenation reactors 50 for hydrogenating a liquid fuel having an unsaturated carbon-carbon bond such as a C═C double bond or a C≡C triple bond, 52, 54 and so on.

本実施形態に係る液体燃料合成システム1では、以上説明したような供給手段を設けることにより、従来の液体燃料合成システムに比べて、原料である天然ガスの使用量をシステム全体で約10〜15%以上削減することが可能である。   In the liquid fuel synthesizing system 1 according to this embodiment, by providing the supply means as described above, the amount of natural gas used as a raw material is about 10 to 15 in the entire system as compared with the conventional liquid fuel synthesizing system. % Or more can be reduced.

なお、水素貯蔵装置110を設けることで、水素ガスが必要となったときに水素貯蔵装置110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110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安定動作させ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、ワックス等の液体燃料製品の生産効率を向上することができる。   By providing the hydrogen storage device 110, the hydrogen gas can be instantaneously supplied from the hydrogen storage device 110 when hydrogen gas is needed. Therefore, when the liquid fuel synthesizing system 1 is restarted, the hydrogen gas stored in the hydrogen storage device 110 is immediately supplied to the hydrogen utilization reactors such as the hydrogenation reactors 50, 52, 54 and the desulfurization reactor 10. Therefore, the time required for starting up these hydrogen utilization reactors to operate stably can be reduced to the minimum. Therefore, since the start-up time of the entire liquid fuel synthesizing system 1 can be greatly shortened, the production efficiency of liquid fuel products such as naphtha, kerosene, light oil, and wax can be improved.

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 fuel synthesizing system 1. However, the present invention is not limited to this example, and other hydrocarbon raw materials such as asphalt and residual oil are used. May be.

また、上記実施形態では、液体燃料合成システム1に脱炭酸装置20が設けられた場合について説明したが、場合によっては、脱炭酸装置20を設けなくとも良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the decarbonation apparatus 20 was provided in the liquid fuel synthesis system 1, depending on the case, the decarboxylation apparatus 20 does not need to be provided.

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)「RCH=CH+CO+H→RCHCHCHO」、メタノール合成「CO+2H→CHOH」、ジメチルエーテル(DME)合成「3CO+3H→CHOCH+CO」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 bubble column reactor 30, this invention is not limited to this example. As the synthesis reaction in the bubble column reactor, for example, oxo synthesis (hydroformylation reaction) “RCH═CH 2 + CO + H 2 → RCH 2 CH 2 CHO”, methanol synthesis “CO + 2H 2 → CH 3 OH”, dimethyl ether (DME) The present invention can also be applied to synthesis “3CO + 3H 2 → CH 3 OCH 3 + CO 2 ” and the like.

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、あるいは、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 desulfurization reactor 10, the WAX fraction hydrocracking reactor 50, the kerosene / light oil fraction hydrotreating reactor 52, and the naphtha fraction hydrotreating reactor 54 are used as the hydrogen utilization reactor. However, the present invention is not limited to this example, and any apparatus other than those described above may be used as long as the apparatus performs a predetermined reaction using hydrogen gas in the liquid fuel synthesis system. Specifically, the hydrogen utilization reaction apparatus is, for example, a fuel cell, an apparatus for performing a hydrogenation reaction of naphthalene (naphthalene → decalin), an apparatus for performing an aromatic hydrocarbon (benzene) hydrogenation reaction (benzene → cyclohexane, etc.) Alternatively, an apparatus for performing a hydrogenation reaction on an unsaturated fatty acid may be used.

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.

また、上記実施形態では、ナフサ・スタビライザーの塔頂から排出されるオフガスを例にとって説明を行ったが、ナフサ・スタビライザーの塔頂からの排出ガスに限定されるわけではなく、例えば、他の精留塔の塔頂からの排出ガスや、気液分離器からの排出ガスに対して上記で説明した処理を行うことも可能である。   In the above embodiment, the off gas discharged from the top of the naphtha stabilizer has been described as an example. However, the present invention is not limited to the exhaust gas from the top of the naphtha stabilizer. It is also possible to perform the above-described treatment on the exhaust gas from the top of the distillation column and the exhaust gas from the gas-liquid separator.

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製造する第1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第1精留塔と;前記合成ガスに含まれる前記水素ガスを利用して、前記炭化水素原料または前記液体燃料に対して所定の反応を行う水素利用反応装置と;前記水素利用反応装置から分離・回収される液分を精製する第2精留塔と;前記第2精留塔から排出されるガスを、前記第1改質器、前記水素利用反応装置および前記反応器の少なくともいずれか1つに原料の一部として供給する供給手段と;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、原料の利用効率を向上でき、二酸化炭素排出量を削減することができる。
The present invention includes a first reformer for reforming a hydrocarbon raw material to produce a synthesis gas mainly composed of carbon monoxide gas and hydrogen gas; and from the carbon monoxide gas and hydrogen gas contained in the synthesis gas. A reactor for synthesizing liquid hydrocarbons; a first rectifying tower for fractionating a plurality of types of liquid fuels having different boiling points by heating the liquid hydrocarbons synthesized in the reactor; and included in the synthesis gas A hydrogen-using reaction device that performs a predetermined reaction on the hydrocarbon raw material or the liquid fuel using the hydrogen gas; and a second refiner that purifies the liquid separated and recovered from the hydrogen-using reaction device. A distillation column; and supply means for supplying a gas discharged from the second rectification column to at least one of the first reformer, the hydrogen-utilization reactor, and the reactor as a part of a raw material. A liquid fuel synthesis system comprising: To.
According to the liquid fuel synthesizing system of the present invention, the utilization efficiency of raw materials can be improved, and the amount of carbon dioxide emissions can be reduced.

Claims (7)

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製造する第1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第1精留塔と;
前記合成ガスに含まれる前記水素ガスを利用して、前記炭化水素原料または前記液体燃料に対して所定の反応を行う水素利用反応装置と;
前記水素利用反応装置から分離・回収される液分を精製する第2精留塔と;
前記第2精留塔から排出されるガスを、前記第1改質器、前記水素利用反応装置および前記反応器の少なくともいずれか1つに原料の一部として供給する供給手段と;を備える液体燃料合成システム。
A first reformer for reforming a hydrocarbon raw material to produce 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 first rectifying column for heating the liquid hydrocarbon synthesized in the reactor to fractionate a plurality of types of liquid fuels having different boiling points;
A hydrogen-based reaction apparatus that performs a predetermined reaction on the hydrocarbon raw material or the liquid fuel using the hydrogen gas contained in the synthesis gas;
A second rectifying column for purifying the liquid separated and recovered from the hydrogen-utilizing reactor;
A supply means for supplying a gas discharged from the second rectification column to at least one of the first reformer, the hydrogen-utilizing reactor, and the reactor as a part of a raw material. Fuel synthesis system.
前記水素利用反応装置は、前記複数種類の液体燃料の少なくともいずれか1つを水素化する水素化反応器、または前記第1改質器に供給される前記炭化水素原料を水添脱硫する脱硫反応器の少なくともいずれか1つを含む請求項1に記載の液体燃料合成システム。   The hydrogen-utilizing reaction apparatus includes a hydrogenation reactor that hydrogenates at least one of the plurality of types of liquid fuels, or a desulfurization reaction that hydrodesulfurizes the hydrocarbon raw material supplied to the first reformer. The liquid fuel synthesis system according to claim 1, comprising at least one of the vessels. 前記第2精留塔の下流に設けられたナフサ・スタビライザーをさらに備え、
前記ガスは、前記ナフサ・スタビライザーから排出されて前記第1改質器、前記水素利用反応装置および前記反応器の少なくともいずれか1つに原料の一部として供給される請求項1に記載の液体燃料合成システム。
A naphtha stabilizer provided downstream of the second rectifying column;
2. The liquid according to claim 1, wherein the gas is discharged from the naphtha stabilizer and is supplied as a part of a raw material to at least one of the first reformer, the hydrogen-utilizing reactor, and the reactor. Fuel synthesis system.
前記ナフサ・スタビライザーから排出されるガスを改質する第2改質器をさらに備える請求項3に記載の液体燃料合成システム。   The liquid fuel synthesis system according to claim 3, further comprising a second reformer that reforms the gas discharged from the naphtha stabilizer. 前記第2改質器により得られる合成ガスから水素ガスを分離する水素分離装置をさらに備え、
前記供給手段は、前記水素分離装置により分離された水素ガスを前記反応器または前記水素利用反応装置に供給する請求項4に記載の液体燃料合成システム。
A hydrogen separation device for separating hydrogen gas from the synthesis gas obtained by the second reformer;
The liquid fuel synthesizing system according to claim 4, wherein the supply means supplies the hydrogen gas separated by the hydrogen separator to the reactor or the hydrogen utilizing reactor.
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をさらに備える請求項5に記載の液体燃料合成システム。   The liquid fuel synthesis system according to claim 5, further comprising a hydrogen storage device that stores hydrogen gas separated by the hydrogen separation device. 前記供給手段は、前記水素貯蔵装置に貯蔵される前記水素ガスを、前記液体燃料合成システムの起動時に前記水素利用反応装置に供給する請求項6に記載の液体燃料合成システム。   The liquid fuel synthesizing system according to claim 6, wherein the supply unit supplies the hydrogen gas stored in the hydrogen storage device to the hydrogen utilization reaction device when the liquid fuel synthesizing system is activated.
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