RU2418840C2

RU2418840C2 - System of liquid fuel synthesis

Info

Publication number: RU2418840C2
Application number: RU2008141283/04A
Authority: RU
Inventors: Ясухиро ОНИСИ (JP); Ясухиро Ониси; Осаму ВАКАМУРА (JP); Осаму Вакамура; Кенитиро ФУДЗИМОТО (JP); Кенитиро ФУДЗИМОТО
Original assignee: Ниппон Стил Инджиниринг Ко., Лтд.
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2011-05-20
Also published as: AU2007232922B2; WO2007114274A1; CN101432391A; JP5107234B2; RU2008141283A; JPWO2007114274A1; AU2007232922A1; MY149298A; ZA200808242B

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: system of liquid fuel synthesis consists of reforming unit converting stock hydrocarbon material for production of synthetic gas containing gaseous monoxide of carbon and gaseous hydrogen as basic components. Further, the system consists of a reactor synthesising liquid hydrocarbons out of gaseous monoxide of carbon and gaseous hydrogen contained in synthetic gas by means of reaction of Fischer- Tropsch synthesis. The system also includes a refinement processing unit treating liquid hydrocarbons synthesised in the reactor, and a unit heating liquid hydrocarbons introduced into the refinement processing unit with utilisation of spent gas. This gas is produced by combustion of gaseous fuel in a burner of the reforming unit and is withdrawn from the reforming unit as heat carrier. Spent gas is supplied into the refinement processing unit directly. The latter corresponds either to a rectifying column performing fraction distillation of liquid hydrocarbons into multitude of types of liquid fuel with different boiling temperature and/or to a reactor for hydrogenation of liquid hydrocarbons.

EFFECT: increased heat efficiency of whole system of liquid fuel synthesis.

2 cl, 2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к системе синтеза жидкого топлива.The present invention relates to a liquid fuel synthesis system.

Заявлен приоритет Японской Патентной Заявки №2006-95516, поданной 30 марта 2006 года, содержание которой приведено здесь для сведения.Priority claimed is Japanese Patent Application No. 2006-95516, filed March 30, 2006, the contents of which are incorporated herein by reference.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В качестве одного из способов синтеза жидкого топлива из природного газа недавно была разработана GTL-технология (Газ-В-Жидкость: синтез жидкого топлива, СЖТ) преобразования природного газа для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода (СО) и газообразный водород (H₂) в качестве основных компонентов, синтеза жидких углеводородов с использованием этого синтез-газа в качестве источника газа с помощью реакции синтеза Фишера-Тропша (далее называемой как «реакция ФТ-синтеза») и последующего гидрирования и гидрокрекинга жидких углеводородов для производства жидких топливных продуктов, таких как нафта (необработанный бензин), керосин, газойль и воск.As one of the methods for the synthesis of liquid fuels from natural gas, the GTL technology (Gas-In-Liquid: Synthesis of Liquid Fuels, LFG) of converting natural gas to produce synthesis gas including gaseous carbon monoxide (CO) and hydrogen gas ( H ₂ ) as the main components, the synthesis of liquid hydrocarbons using this synthesis gas as a gas source using the Fischer-Tropsch synthesis reaction (hereinafter referred to as the “FT synthesis reaction”) and subsequent hydrogenation and hydrocracking and liquid hydrocarbons for the production of liquid fuel products such as naphtha (untreated gasoline), kerosene, gas oil and wax.

В системе синтеза жидкого топлива, использующей такую GTL-технологию, необходимо нагревать промежуточный углеводородный продукт, полученный реакцией ФТ-синтеза, до заранее заданной температуры (например, около 320°С) перед тем, как промежуточный продукт будет введен в ректификационную колонну на стороне ниже по потоку в системе синтеза жидкого топлива.In a liquid fuel synthesis system using such GTL technology, it is necessary to heat the intermediate hydrocarbon product obtained by FT synthesis to a predetermined temperature (for example, about 320 ° C.) before the intermediate product is introduced into the distillation column on the lower side downstream in a liquid fuel synthesis system.

Более того, вышеупомянутый промежуточный продукт, разделенный при каждой температуре кипения с помощью этой ректификационной колонны, перерабатывается в продукт после его гидрирования и очистки, но необходимо нагревать отделенный промежуточный продукт до заранее заданной температуры (например, от около 100 до 400°С) непосредственно перед введением его в реактор для гидрирования.Moreover, the aforementioned intermediate product, separated at each boiling point using this distillation column, is processed into the product after hydrogenation and purification, but it is necessary to heat the separated intermediate product to a predetermined temperature (for example, from about 100 to 400 ° C) immediately before introducing it into a hydrogenation reactor.

В общепринятой системе синтеза жидкого топлива, использующей GTL-технологию, чтобы нагревать промежуточный продукт до вышеупомянутого температурного диапазона, в качестве теплоносителя применяется масляный теплоноситель.In a conventional liquid fuel synthesis system using GTL technology, an oil coolant is used as a heat transfer medium to heat the intermediate product to the aforementioned temperature range.

Из уровня техники известен US 2003119924, раскрывающий систему синтеза жидкого топлива, включающую реформинг-аппарат, который преобразует углеводородный сырьевой материал для получения синтез-газа; реактор, который синтезирует жидкие углеводороды из газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, содержащихся в синтез-газе; устройство для повышающей качество обработки, которое осуществляет заданную повышающую качество обработку жидких углеводородов, синтезированных в реакторе; и нагревательное устройство, которое нагревает жидкие углеводороды, вводимые в устройство для повышающей качество обработки.US 2003119924 is known from the prior art, disclosing a liquid fuel synthesis system comprising a reforming apparatus that converts a hydrocarbon feed material to produce synthesis gas; a reactor that synthesizes liquid hydrocarbons from gaseous carbon monoxide and gaseous hydrogen contained in the synthesis gas; a device for improving the quality of processing, which performs the specified improving the quality of the processing of liquid hydrocarbons synthesized in the reactor; and a heating device that heats the liquid hydrocarbons introduced into the device to improve the quality of processing.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМPROBLEMS SOLVED BY THE INVENTION

Однако чтобы использовать масляный теплоноситель в качестве теплоносителя, необходимо монтировать установку для хранения масляного теплоносителя в системе синтеза жидкого топлива, установку для нагревания масляного теплоносителя и т.д. Далее, эффективность утилизации тепла всей системы синтеза жидкого топлива в целом не улучшается.However, in order to use the oil coolant as a coolant, it is necessary to mount the installation for storing the oil coolant in the liquid fuel synthesis system, the installation for heating the oil coolant, etc. Further, the heat recovery efficiency of the entire liquid fuel synthesis system as a whole is not improved.

Настоящее изобретение было выполнено с учетом такой проблемы и направлено на разработку системы синтеза жидкого топлива, способной улучшить тепловую эффективность всей системы синтеза жидкого топлива в целом.The present invention was made in view of such a problem and is directed to the development of a liquid fuel synthesis system capable of improving the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesis system as a whole.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМMEANS FOR SOLVING PROBLEMS

Система синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению включает: реформинг-аппарат, который производит преобразование углеводородного сырьевого материала для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов; реактор, который синтезирует жидкие углеводороды из газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, содержащихся в синтез-газе; устройство для повышающей качество обработки, которое выполняет заданную повышающую качество обработку жидких углеводородов, синтезированных в реакторе, и нагревательное устройство, которое нагревает жидкие углеводороды, вводимые в устройство для повышающей качество обработки, с использованием газа, выводимого из реформинг-аппарата, в качестве источника тепла.The liquid fuel synthesis system according to the present invention includes: a reforming apparatus that converts a hydrocarbon feed material to produce synthesis gas including carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components; a reactor that synthesizes liquid hydrocarbons from gaseous carbon monoxide and gaseous hydrogen contained in the synthesis gas; a device for improving the quality of processing, which performs a given quality-improving treatment of liquid hydrocarbons synthesized in the reactor, and a heating device that heats the liquid hydrocarbons introduced into the device for improving the quality of processing, using gas removed from the reforming apparatus as a heat source .

В соответствии с системой синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению реформинг-аппарат производит преобразование углеводородного сырьевого материала для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, реактор синтезирует жидкие углеводороды с использованием синтез-газа в качестве сырьевого материала, устройство для повышающей качество обработки выполняет заданную повышающую качество обработку смеси множества сортов жидких топлив и нагревательное устройство нагревает жидкое топливо, вводимое в устройство для повышающей качество обработки. Путем подведения высокотемпературного газа, выводимого из реформинг-аппарата, к нагревательному устройству этот высокотемпературный газ может быть использован в качестве теплоносителя непосредственно как таковой. В результате может быть улучшена тепловая эффективность всей системы синтеза жидкого топлива в целом.According to the liquid fuel synthesis system of the present invention, the reforming apparatus converts a hydrocarbon feed material to produce synthesis gas including carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components, a reactor synthesizes liquid hydrocarbons using synthesis gas as a raw material, a device for improving the quality of processing performs a given quality-improving processing of a mixture of many varieties of liquid fuels and heat Flax device heats the liquid fuel is introduced into the apparatus for processing quality improver. By supplying the high-temperature gas discharged from the reforming apparatus to the heating device, this high-temperature gas can be used directly as such a heat carrier. As a result, the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesis system as a whole can be improved.

В системе синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению устройство для повышающей качество обработки может представлять собой по меньшей мере одну из установок, включающих ректификационную колонну, которая производит фракционную разгонку жидких углеводородов на множество сортов жидких топлив, имеющих различные температуры кипения, и реактор для гидрирования, который производит гидрирование жидких углеводородов.In the liquid fuel synthesis system according to the present invention, a device for improving the quality of processing may be at least one of the plants including a distillation column that fractionally distills liquid hydrocarbons into many varieties of liquid fuels having different boiling points, and a hydrogenation reactor, which produces hydrogenation of liquid hydrocarbons.

В дополнение нагревательное устройство может представлять собой, например, теплообменник, который выполняет теплообмен между газом и жидкостью.In addition, the heating device may be, for example, a heat exchanger that performs heat exchange between a gas and a liquid.

Далее, жидкое топливо, синтезированное в реакторе, может представлять собой смесь множества сортов жидких топлив, имеющих различные температуры кипения.Further, the liquid fuel synthesized in the reactor may be a mixture of many varieties of liquid fuels having different boiling points.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯAdvantageous Effects of the Invention

Согласно настоящему изобретению тепловая эффективность всей системы синтеза жидкого топлива в целом может быть улучшена путем использования газа, выводимого из реформинг-аппарата, в качестве источника тепла.According to the present invention, the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesis system as a whole can be improved by using the gas discharged from the reforming apparatus as a heat source.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую общую компоновку системы синтеза жидкого топлива, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.1 is a schematic diagram showing an overall arrangement of a liquid fuel synthesis system according to an embodiment of the present invention.

Фиг.2 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую нагревательное устройство системы синтеза жидкого топлива, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 2 is a schematic diagram showing a heating device of a liquid fuel synthesis system according to an embodiment of the present invention.

ОПИСАНИЕ КОДОВЫХ СИМВОЛОВDESCRIPTION OF CODE SYMBOLS

1: СИСТЕМА СИНТЕЗА ЖИДКОГО ТОПЛИВА1: LIQUID FUEL SYNTHESIS SYSTEM

3: БЛОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕ3-ГАЗА3: SYNTHESIS 3-GAS UNIT

5: БЛОК СИНТЕЗА ФИШЕРА-ТРОПША (ФТ-СИНТЕЗА)5: FISHER-TROPSH SYNTHESIS BLOCK (FT-SYNTHESIS)

7: БЛОК ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА7: QUALITY BLOCK

9: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШАЮЩЕЙ КАЧЕСТВО ОБРАБОТКИ9: DEVELOPING QUALITY DEVICE

10: РЕАКТОР ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ10: DESULFURIZATION REACTOR

12: РЕФОРМИНГ-АППАРАТ12: REFORMING APPARATUS

14: КИПЯТИЛЬНИК, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ТЕПЛО ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ14: COOLING BOILER USING WASTE GAS

16 и 18: ГАЗО-ЖИДКОСТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ16 and 18: GAS-LIQUID SEPARATORS

20: БЛОК ДЛЯ УДАЛЕНИЯ CO₂ 20: CO ₂ REMOVAL UNIT

22: ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ КОЛОННА22: SIPPING COLUMN

24: РЕГЕНЕРАЦИОННАЯ КОЛОННА24: REGENERATION COLUMN

26: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА26: HYDROGEN SEPARATION DEVICE

30: БАРБОТАЖНЫЙ КОЛОННЫЙ РЕАКТОР30: Bubbling Column Reactor

32: ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК32: TUBULAR HEAT EXCHANGER

34 и 38: ГАЗО-ЖИДКОСТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ34 and 38: GAS-LIQUID SEPARATORS

36: СЕПАРАТОР36: SEPARATOR

40: ПЕРВАЯ РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА40: FIRST RECTIFICATION COLUMN

50: РЕАКТОР ГИДРОКРЕКИНГА ВОСКОВОГО КОМПОНЕНТА50: Wax Hydrocracking Reactor

52: РЕАКТОР ГИДРИРОВАНИЯ КЕРОСИНОВОЙ И ГАЗОЙЛЕВОЙ ФРАКЦИИ52: KEROSIN AND GAS OIL FACTION HYDRATION REACTOR

54: РЕАКТОР ГИДРИРОВАНИЯ ЛИГРОИНОВОЙ ФРАКЦИИ54: LIGROIN FACTION HYDROGEN REACTOR

56, 58 и 60 ГАЗО-ЖИДКОСТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ56, 58 and 60 GAS-LIQUID SEPARATORS

70: ВТОРАЯ РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА70: SECOND RECTIFICATION COLUMN

72: СТАБИЛИЗАТОР НАФТЫ72: NAFTA STABILIZER

100, 102 и 104: ТЕПЛООБМЕННИКИ100, 102 and 104: HEAT EXCHANGERS

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Далее предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно с привлечением сопроводительных чертежей. В дополнение, в настоящем описании и чертежах исключается дублированное описание путем присвоения одинаковых ссылочных позиций составным частям, имеющим по существу одинаковые функциональные конфигурации.Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in the present description and drawings, a duplicate description is excluded by assigning the same reference numerals to components having substantially the same functional configurations.

Во-первых, с привлечением фиг.1 будет описана общая компоновка и действие системы 1 синтеза жидкого топлива, которая выполняет GTL-процесс (Газ-В-Жидкость, СЖТ), согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую общую компоновку системы 1 синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления.First, with the involvement of FIG. 1, the general arrangement and operation of a liquid fuel synthesis system 1 that performs a GTL process (Gas-In-Liquid, SLF) according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a schematic diagram showing an overall arrangement of a liquid fuel synthesis system 1 according to the present embodiment.

Как показано в фиг.1, система 1 синтеза жидкого топлива согласно настоящему варианту осуществления представляет собой промышленное предприятие, которое выполняет GTL-процесс, который преобразует углеводородный сырьевой материал, такой как природный газ, в жидкие топлива. Эта система 1 синтеза жидкого топлива включает в себя блок 3 для производства синтез-газа, блок 5 для ФТ-синтеза и блок повышения качества 7 (для очистки). Блок 3 для производства синтез-газа подвергает реформингу природный газ, который представляет собой углеводородный сырьевой материал, для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород. Блок 5 для ФТ-синтеза производит жидкие углеводороды из вышеназванного синтез-газа с помощью реакции синтеза Фишера-Тропша (далее называемой как «реакция ФТ-синтеза»). Блок 7 повышения качества подвергает гидрированию и гидрокрекингу жидкие углеводороды, полученные реакцией ФТ-синтеза, для производства жидких топливных продуктов (нафты, керосина, газойля, воска и т.д.). Далее будут описаны составные части каждой из этих установок.As shown in FIG. 1, the liquid fuel synthesis system 1 of the present embodiment is an industrial plant that performs a GTL process that converts a hydrocarbon feed material, such as natural gas, to liquid fuels. This liquid fuel synthesis system 1 includes a block 3 for producing synthesis gas, a block 5 for FT synthesis and a block for improving quality 7 (for cleaning). Block 3 for the production of synthesis gas is reformed natural gas, which is a hydrocarbon feedstock, to produce synthesis gas comprising gaseous carbon monoxide and gaseous hydrogen. FT synthesis block 5 produces liquid hydrocarbons from the above synthesis gas using the Fischer-Tropsch synthesis reaction (hereinafter referred to as the “FT synthesis reaction”). The quality improvement unit 7 subjected to hydrogenation and hydrocracking liquid hydrocarbons obtained by the FT synthesis reaction to produce liquid fuel products (naphtha, kerosene, gas oil, wax, etc.). Next, the components of each of these installations will be described.

Во-первых, будет описан блок 3 для производства синтез-газа. Блок 3 для производства синтез-газа главным образом включает, например, реактор десульфуризации 10, реформинг-аппарат 12, кипятильник 14, использующий тепло отходящих газов, газо-жидкостные сепараторы 16 и 18, блок 20 для удаления СО₂ и устройство 26 для отделения водорода. Реактор 10 десульфуризации состоит из гидродесульфуризатора и т.д. и удаляет сернистый компонент из природного газа как сырьевого материала. Реформинг-аппарат 12 преобразует природный газ, подаваемый из реактора 10 десульфуризации, для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода (СО) и газообразный водород (Н₂) в качестве основных компонентов. Кипятильник 14, использующий тепло отходящих газов, утилизирует теплосодержание синтез-газа, произведенного в реформинг-аппарате 12, для получения пара высокого давления. Газо-жидкостный сепаратор 16 разделяет воду, нагретую путем теплообмена с синтез-газом в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, на газ (пар высокого давления) и жидкость. Газо-жидкостный сепаратор 18 удаляет сконденсированные компоненты из синтез-газа, охлажденного в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, и подает газообразный компонент в блоке 20 для удаления CO₂. Блок 20 для удаления CO₂ имеет поглотительную колонну 22, которая удаляет газообразный диоксид углерода из синтез-газа, подаваемого из газо-жидкостного сепаратора 18, путем абсорбции, и регенерационную колонну 24, которая выполняет десорбционную обработку для выделения газообразного диоксида углерода из поглотителя, содержащего газообразный диоксид углерода, для выделения и регенерации газообразного диоксида углерода. Устройство 26 для отделения водорода отделяет часть газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе, из синтез-газа, из которого газообразный диоксид углерода был отделен с помощью блока 20 для удаления CO₂.Firstly, block 3 for producing synthesis gas will be described. Block 3 for the production of synthesis gas mainly includes, for example, a desulfurization reactor 10, a reforming apparatus 12, a boiler 14 using waste gas heat, gas-liquid separators 16 and 18, a block 20 for removing CO ₂ and a device 26 for hydrogen separation . The desulfurization reactor 10 consists of a hydrodesulfurizer, etc. and removes the sulfur component from natural gas as a raw material. The reforming apparatus 12 converts the natural gas supplied from the desulfurization reactor 10 to produce synthesis gas comprising gaseous carbon monoxide (CO) and gaseous hydrogen (H ₂ ) as main components. The boiler 14, which uses the heat of the exhaust gases, utilizes the heat content of the synthesis gas produced in the reforming apparatus 12 to produce high pressure steam. The gas-liquid separator 16 separates the water heated by heat exchange with the synthesis gas in the boiler 14, which uses the heat of the exhaust gases, into gas (high pressure steam) and liquid. The gas-liquid separator 18 removes the condensed components from the synthesis gas cooled in the boiler 14, using the heat of the exhaust gases, and delivers the gaseous component in the block 20 to remove CO ₂ . The CO ₂ removal unit 20 has an absorption column 22 that removes carbon dioxide gas from the synthesis gas supplied from the gas-liquid separator 18 by absorption, and a regeneration column 24 that performs desorption processing to separate the carbon dioxide gas from the absorber containing carbon dioxide gas, for the isolation and regeneration of carbon dioxide gas. A hydrogen separator 26 separates a portion of the hydrogen gas contained in the synthesis gas from the synthesis gas from which the carbon dioxide gas was separated by the CO ₂ removal unit 20.

Среди них реформинг-аппарат 12 преобразует природный газ с использованием диоксида углерода и водяного пара для получения высокотемпературного синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, способом реформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода, который описывается нижеследующими уравнениями химических реакций (1) и (2). В дополнение способ реформинга в этом реформинг-аппарате 12 не ограничивается примером вышеупомянутого способа реформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода. Например, также могут быть использованы способ реформинга водяного пара, способ частичного окисления (РОХ) с использованием кислорода, способ автотермического реформинга (ATR), который представляет собой комбинацию способа частичного окисления и способа парового реформинга, способ реформинга газообразного диоксида углерода и тому подобные.Among them, the reforming apparatus 12 converts natural gas using carbon dioxide and water vapor to produce high temperature synthesis gas including carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components, a method for reforming water vapor and carbon dioxide gas, which is described by the following chemical reaction equations (1) and (2). In addition, the reforming method in this reforming apparatus 12 is not limited to an example of the aforementioned method for reforming water vapor and carbon dioxide gas. For example, a steam reforming method, a partial oxidation method (POC) using oxygen, an autothermal reforming method (ATR), which is a combination of a partial oxidation method and a steam reforming method, a carbon dioxide gas reforming method, and the like can also be used.

Далее, устройство 26 для отделения водорода предусмотрено в линии, ответвляющейся от главного трубопровода, который соединяет блок 20 для удаления CO₂ или газо-жидкостный сепаратор 18 с барботажным колонным реактором 30. Это устройство 26 для отделения водорода может быть составлено, например, устройством для адсорбции водорода при переменном давлении (PSA), которое производит адсорбцию и десорбцию водорода с использованием разности давлений. Это устройство адсорбции водорода при переменном давлении (PSA) имеет адсорбенты (цеолитный адсорбент, активированный уголь, оксид алюминия, силикагель и т.д.) внутри множества поглотительных колонн (не показаны), которые размещены параллельно. Путем последовательно повторяющихся процессов, включающих сжатие, адсорбцию, десорбцию (при сбросе давления) и продувку водорода в каждой из поглотительных колонн, высокочистый (например, с чистотой около 99,999%) газообразный водород, отделенный от синтез-газа, может непрерывно подаваться в реактор.Further, a hydrogen separation device 26 is provided in a line branching off from a main pipeline that connects the CO ₂ removal unit 20 or a gas-liquid separator 18 to a bubble column reactor 30. This hydrogen separation device 26 may be constituted, for example, by a device for pressure swing hydrogen adsorption (PSA), which produces hydrogen adsorption and desorption using a pressure differential. This variable pressure hydrogen adsorption (PSA) device has adsorbents (zeolite adsorbent, activated carbon, alumina, silica gel, etc.) inside a plurality of absorption columns (not shown) that are arranged in parallel. By sequentially repeating processes, including compression, adsorption, desorption (during depressurization) and purging of hydrogen in each of the absorption columns, high-purity (for example, with a purity of about 99.999%) hydrogen gas separated from the synthesis gas can be continuously fed into the reactor.

В дополнение способ отделения газообразного водорода в устройстве 26 для отделения водорода не ограничивается примером способа адсорбции водорода при переменном давлении, как в вышеупомянутом устройстве для отделения водорода (PSA). Например, это может быть способ накопления водорода путем адсорбции сплавами, способ мембранного разделения или комбинации таковых.In addition, the method for separating hydrogen gas in the hydrogen separator 26 is not limited to an example of a method for adsorbing hydrogen under variable pressure, as in the aforementioned hydrogen separator (PSA). For example, it may be a method of accumulating hydrogen by adsorption by alloys, a method of membrane separation, or a combination thereof.

Например, способ накопления водорода путем адсорбции сплавами представляет собой технологию отделения газообразного водорода с использованием поглощающего водород сплава (TiFe, LaNi₅, TiFe_0,7-0,9Mn_0,3-0,1, TiMn_1,5 и т.д.), имеющего свойство поглощать или высвобождать водород в охлажденном или нагретом состоянии. При использовании множества поглотительных колонн, в которых размещен поглощающий водород сплав, и попеременном повторении в каждой из поглотительных колонн адсорбции водорода при охлаждении поглощающего водород сплава и высвобождения водорода при нагревании поглощающего водород сплава, газообразный водород в синтез-газе может быть отделен и утилизирован.For example, a method of accumulating hydrogen by adsorption by alloys is a technology for separating hydrogen gas using a hydrogen-absorbing alloy (TiFe, LaNi ₅ , TiFe _0.7-0.9 Mn _0.3-0.1 , TiMn _1.5 , etc. .), which has the property of absorbing or releasing hydrogen in a cooled or heated state. By using a plurality of absorption columns containing a hydrogen absorbing alloy and alternately repeating hydrogen adsorption in each of the absorption columns while cooling the hydrogen absorbing alloy and releasing hydrogen by heating the hydrogen absorbing alloy, hydrogen gas in the synthesis gas can be separated and disposed of.

Далее способ мембранного разделения представляет собой технологию отделения газообразного водорода, имеющего способность прекрасно диффундировать через мембрану из смеси газов, с использованием мембраны, изготовленной из полимерного материала, такого как ароматический полиимид. Поскольку такой способ мембранного разделения не сопровождается изменением фазового состояния, требуется меньшее количество энергии для его выполнения, и снижается стоимость процесса. Далее поскольку конструкция устройства для мембранного разделения является простой и компактной, требуются низкие производственные расходы и производственные площади, необходимые для установки, также сокращаются. Более того, поскольку в разделительной мембране нет приводного механизма и широк диапазон условий стабильной эксплуатации, есть преимущество в простоте технического обслуживания и управления.Further, the membrane separation method is a technology for separating hydrogen gas having the ability to perfectly diffuse through a membrane from a gas mixture using a membrane made of a polymeric material such as aromatic polyimide. Since this method of membrane separation is not accompanied by a change in the phase state, less energy is required for its implementation, and the cost of the process is reduced. Further, since the design of the membrane separation device is simple and compact, the low production costs and the floor space required for installation are also reduced. Moreover, since there is no drive mechanism in the separation membrane and a wide range of conditions for stable operation, there is an advantage in the simplicity of maintenance and control.

Далее будет описан блок 5 ФТ-синтеза. Блок 5 ФТ-синтеза главным образом включает, например, барботажный колонный реактор 30, газо-жидкостный сепаратор 34, сепаратор 36, газо-жидкостный сепаратор 38 и первую ректификационную колонну 40. Барботажный колонный реактор 30 проводит реакцию ФТ-синтеза синтез-газа, полученного в вышеупомянутом блоке 3 для получения синтез-газа, то есть газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, с образованием жидких углеводородов. Газо-жидкостный сепаратор 34 разделяет воду, циркулирующую и нагреваемую в трубчатом теплообменнике 32, размещенном в барботажном колонном реакторе 30, на пар (пар среднего давления) и жидкость. Сепаратор 36 соединен с центральной частью барботажного колонного реактора 30 и разделяет катализатор и жидкий углеводородный продукт. Газо-жидкостный сепаратор 38 соединен с верхней частью барботажного колонного реактора 30 и охлаждает непрореагировавший синтез-газ и газообразный углеводородный продукт. Первая ректификационная колонна 40 разгоняет жидкие углеводороды, поступающие через сепаратор 36 и газо-жидкостный сепаратор 38 из барботажного колонного реактора 30, и разделяет и очищает жидкие углеводороды на индивидуальные фракции продуктов соответственно температурам кипения.Next, FT synthesis block 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 distillation column 40. A bubble column reactor 30 conducts a FT synthesis synthesis gas synthesis in the aforementioned block 3 for producing synthesis gas, that is, gaseous carbon monoxide and gaseous hydrogen, with the formation of liquid hydrocarbons. The gas-liquid separator 34 separates the water circulating and heated in the tubular heat exchanger 32 located in the bubble column reactor 30 into steam (medium pressure steam) and liquid. The separator 36 is connected to the Central part of the bubble column reactor 30 and separates the catalyst and the liquid hydrocarbon product. A gas-liquid separator 38 is connected to the upper part of the bubble column reactor 30 and cools the unreacted synthesis gas and gaseous hydrocarbon product. The first distillation column 40 accelerates the liquid hydrocarbons entering through the separator 36 and the gas-liquid separator 38 from the bubble column reactor 30, and separates and purifies the liquid hydrocarbons into individual product fractions according to boiling points.

Среди них барботажный колонный реактор 30, который представляет собой пример реактора, который преобразует синтез-газ в жидкие углеводороды, функционирует как реактор, который производит жидкие углеводороды из синтез-газа путем реакции ФТ-синтеза. Этот барботажный колонный реактор 30 составлен, например, суспензионным барботажным колонным реактором, в котором суспензия, состоящая из катализатора и масляной среды, помещается внутрь колонны. Этот барботажный колонный реактор 30 производит жидкие углеводороды из синтез-газа с помощью реакции ФТ-синтеза. Более подробно, в этом барботажном колонном реакторе 30 синтез-газ как сырьевой газ подается в виде пузырьков через распределительную пластину в донной части барботажного колонного реактора 30 и проходит через суспензию, состоящую из катализатора и масляной среды, и в суспендированном состоянии газообразный водород и газообразный монооксид углерода вступают в реакцию синтеза с катализатором, как показано в нижеследующем уравнении химической реакции (3).Among them, the bubble column reactor 30, which is an example of a reactor that converts synthesis gas to liquid hydrocarbons, functions as a reactor that produces liquid hydrocarbons from synthesis gas by a FT synthesis reaction. This bubble column reactor 30 is constituted, for example, by a suspension bubble column reactor in which a suspension consisting of a catalyst and an oil medium is placed inside the column. This bubble column reactor 30 produces liquid hydrocarbons from synthesis gas using a FT synthesis reaction. In more detail, in this bubble column reactor 30, synthesis gas as feed gas is supplied in the form of bubbles through a distribution plate in the bottom of the bubble column reactor 30 and passes through a suspension consisting of a catalyst and an oil medium, and in a suspended state, hydrogen gas and gaseous monoxide carbon react with the catalyst, as shown in the following chemical reaction equation (3).

Поскольку эта реакция ФТ-синтеза является экзотермической реакцией, барботажный колонный реактор 30, который представляет собой реактор типа теплообменника, внутри которого размещен трубчатый теплообменник 32, скомпонован так, что, например, вода (BFW: вода для питания кипятильника) подается в качестве охлаждающей среды, чтобы теплота реакции из вышеупомянутой реакции ФТ-синтеза могла быть утилизирована в виде пара среднего давления с помощью теплового обмена между суспензией и водой.Since this FT synthesis reaction is an exothermic reaction, the bubble column reactor 30, which is a heat exchanger type reactor inside which a tubular heat exchanger 32 is placed, is arranged such that, for example, water (BFW: water for feeding the boiler) is supplied as a cooling medium so that the heat of reaction from the aforementioned FT synthesis reaction can be disposed of as medium pressure vapor by heat exchange between the suspension and water.

Наконец, будет описан блок 7 повышения качества (для очистки). Блок 7 повышения качества включает, например, реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента, реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции, реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции, газо-жидкостные сепараторы 56, 58 и 60, вторую ректификационную колонну 70 и стабилизатор 72 нафты. Реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента соединен с нижней частью первой ректификационной колонны 40. Реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции соединен с центральной частью первой ректификационной колонны 40. Реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции соединен с верхней частью первой ректификационной колонны 40. Газо-жидкостные сепараторы 56, 58 и 60 расположены так, чтобы соответствовать реакторам 50, 52 и 54 для гидрирования соответственно. Вторая ректификационная колонна 70 отделяет и очищает жидкие углеводороды, поступающие из газожидкостных сепараторов 56 и 58, согласно температурам кипения. Стабилизатор 72 нафты производит ректификацию жидких углеводородов лигроиновой фракции, поступающей из газожидкостного сепаратора 60 и второй ректификационной колонны 70. Затем стабилизатор 72 нафты выводит компоненты более легкие, чем бутан, в виде газа, сжигаемого в факеле, и отделяет и регенерирует компоненты, имеющие число атомов углерода от пяти и выше, в качестве лигроинового продукта.Finally, a quality improvement unit 7 (for cleaning) will be described. The quality improvement unit 7 includes, for example, a wax component hydrocracking reactor 50, a kerosene and gas oil fraction hydrogenation reactor 52, a naphtha hydrogenation reactor 54, gas-liquid separators 56, 58 and 60, a second distillation column 70, and a naphtha stabilizer 72. The wax component hydrocracking reactor 50 is connected to the lower part of the first distillation column 40. The kerosene and gas oil fraction hydrogenation reactor 52 is connected to the central part of the first distillation column 40. The naphtha hydrogenation reactor 54 is connected to the upper part of the first distillation column 40. Gas-liquid separators 56, 58 and 60 are arranged to correspond to hydrogenation reactors 50, 52, and 54, respectively. A second distillation column 70 separates and purifies the liquid hydrocarbons from the gas-liquid separators 56 and 58 according to the boiling points. The naphtha stabilizer 72 rectifies the liquid hydrocarbons of the naphtha fraction coming from the gas-liquid separator 60 and the second distillation column 70. The naphtha stabilizer 72 then removes components lighter than butane in the form of gas flared, and separates and regenerates the components having the number of atoms carbon from five and above, as a ligroin product.

Далее, будет описан процесс (GTL-процесс) синтеза жидкого топлива из природного газа с помощью системы 1 синтеза жидкого топлива, скомпонованной, как показано выше.Next, a process (GTL process) for synthesizing liquid fuel from natural gas using the liquid fuel synthesis system 1 configured as shown above will be described.

Природный газ (основным компонентом которого является СН₄) в качестве углеводородного сырьевого материала подается в систему 1 синтеза жидкого топлива из внешнего источника природного газа (не показан), такого как месторождение природного газа или предприятие, обрабатывающее природный газ. Вышеупомянутый блок 3 для производства синтез-газа преобразует этот природный газ для получения синтез-газа (газовой смеси, включающей газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов).Natural gas (the main component of which is CH ₄ ) as a hydrocarbon feed is supplied to the liquid fuel synthesis system 1 from an external source of natural gas (not shown), such as a natural gas field or a natural gas processing plant. The above synthesis gas production unit 3 converts this natural gas to produce synthesis gas (a gas mixture comprising carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components).

Более конкретно, во-первых, вышеупомянутый природный газ подается в реактор 10 десульфуризации вместе с газообразным водородом, отделенным в устройстве 26 для отделения водорода. Реактор 10 десульфуризации производит гидрирование и десульфуризацию сернистого компонента, присутствующего в природном газе, с использованием газообразного водорода, с помощью ZnO-катализатора. Благодаря предварительной десульфуризации природного газа этим путем можно предотвратить обусловленное серой снижение активности катализатора, применяемого в реформинг-аппарате 12, барботажном колонном реакторе 30 и т.д.More specifically, firstly, the aforementioned natural gas is supplied to the desulfurization reactor 10 together with hydrogen gas separated in the hydrogen separation device 26. The desulfurization reactor 10 hydrogenates and desulfurizes the sulfur component present in natural gas using hydrogen gas using a ZnO catalyst. Due to the preliminary desulfurization of natural gas in this way, it is possible to prevent the sulfur-induced decrease in the activity of the catalyst used in the reforming apparatus 12, the bubble column reactor 30, etc.

Природный газ (может также содержать диоксид углерода), подвергнутый десульфуризации этим способом, подается в реформинг-аппарат 12, после чего газообразный диоксид углерода (CO₂), подводимый из источника подачи диоксида углерода (не показан), и водяной пар, образованный в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, смешиваются с обессеренным природным газом. Реформинг-аппарат 12 преобразует природный газ с использованием диоксида углерода и пара с образованием высокотемпературного синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, с помощью вышеупомянутого способа реформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода. В это время реформинг-аппарат 12 снабжается, например, газообразным топливом для горелки, расположенной в реформинг-аппарате 12, и воздухом, и теплота реакции, требуемая для вышеупомянутой реакции реформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода, которая является эндотермической реакцией, подводится от теплоты сгорания газообразного топлива в горелке. Система 1 синтеза жидкого топлива согласно настоящему варианту осуществления имеет особенность, заключающуюся в том, что используется отработанный газ с температурой от около 1000 до 1200°С, полученный благодаря теплоте сгорания дымового газа в этой горелке. Этот момент будет более подробно описан ниже.Natural gas (may also contain carbon dioxide), subjected to desulfurization by this method, is fed to the reforming apparatus 12, after which gaseous carbon dioxide (CO ₂ ) supplied from a carbon dioxide supply source (not shown), and water vapor formed in the boiler 14, using the heat of the exhaust gases, mixed with desulphurized natural gas. The reforming apparatus 12 converts natural gas using carbon dioxide and steam to form a high-temperature synthesis gas including carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components using the aforementioned method for reforming water vapor and carbon dioxide gas. At this time, the reforming apparatus 12 is supplied with, for example, gaseous fuel for the burner located in the reforming apparatus 12, and air, and the heat of reaction required for the aforementioned reforming reaction of water vapor and gaseous carbon dioxide, which is an endothermic reaction, is supplied from heat combustion of gaseous fuel in the burner. The liquid fuel synthesis system 1 according to the present embodiment has the peculiarity that exhaust gas is used with a temperature of from about 1000 to 1200 ° C., obtained due to the heat of combustion of the flue gas in this burner. This point will be described in more detail below.

Высокотемпературный синтез-газ (например, с температурой 900°С, давление 2,0 МПа (избыточных)), полученный в реформинг-аппарате 12 этим путем, подается в кипятильник 14, использующий тепло отходящих газов, и охлаждается путем теплообмена с водой, которая циркулирует через кипятильник 14, использующий тепло отходящих газов (например, до температуры 400°С), тем самым теряя и утилизируя тепло. В это время вода, нагретая синтез-газом в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, подается в газо-жидкостный сепаратор 16. Из этого газожидкостного сепаратора 16 газообразный компонент подается в реформинг-аппарат 12 или другие внешние устройства в виде пара высокого давления (например, давление от 3,4 до 10,0 МПа (избыточных)), и вода в виде жидкого компонента возвращается в кипятильник 14, использующий тепло отходящих газов.High-temperature synthesis gas (for example, with a temperature of 900 ° C, a pressure of 2.0 MPa (excess)) obtained in the reforming apparatus 12 in this way is fed to a boiler 14 using exhaust gas heat and cooled by heat exchange with water, which circulates through the boiler 14, using the heat of the exhaust gases (for example, to a temperature of 400 ° C), thereby losing and utilizing heat. At this time, water heated by synthesis gas in a boiler 14 using exhaust heat is supplied to a gas-liquid separator 16. From this gas-liquid separator 16, a gaseous component is supplied to the reforming apparatus 12 or other external devices in the form of high pressure steam (for example , pressure from 3.4 to 10.0 MPa (excess)), and water in the form of a liquid component is returned to the boiler 14, using the heat of the exhaust gases.

Между тем синтез-газ, охлажденный в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, подается в поглотительную колонну 22 блока 20 для удаления CO₂ или барботажный колонный реактор 30 после того, как сконденсированные компоненты отделены и удалены из синтез-газа в газо-жидкостном сепараторе 18. Поглотительная колонна 22 поглощает газообразный диоксид углерода, присутствующий в синтез-газе, с помощью циркулирующего поглотителя для удаления газообразного диоксида углерода из синтез-газа. Поглотитель, захвативший газообразный диоксид углерода внутри этой поглотительной колонны 22, вводится в регенерационную колонну 24, поглотитель, включающий газообразный диоксид углерода, нагревается и подвергается десорбционной обработке, например, паром, и полученный свободный газообразный диоксид углерода подается в реформинг-аппарат 12 из регенерационной колонны 24 и используется вновь для вышеупомянутой реакции реформинга.Meanwhile, the synthesis gas cooled in the boiler 14, using the heat of the exhaust gases, is supplied to the absorption column 22 of the block 20 to remove CO ₂ or bubble column reactor 30 after the condensed components are separated and removed from the synthesis gas in a gas-liquid separator 18. The absorption column 22 absorbs the carbon dioxide gas present in the synthesis gas using a circulating absorber to remove carbon dioxide gas from the synthesis gas. The absorber trapping carbon dioxide gas inside this absorption column 22 is introduced into the regeneration column 24, the absorber comprising carbon dioxide gas is heated and subjected to desorption treatment, for example, with steam, and the resulting free carbon dioxide gas is fed to the reforming apparatus 12 from the regeneration column 24 and is used again for the aforementioned reforming reaction.

Синтез-газ, полученный этим путем в блоке 3 для получения синтез-газа, подается в барботажный колонный реактор 30 вышеупомянутого блока 5 для ФТ-синтеза. В это время композиционное соотношение синтез-газа, подаваемого в барботажный колонный реактор 30, корректируется до композиционного соотношения (например, H₂:CO=2:1 (молярное отношение)), пригодного для реакции ФТ-синтеза. В дополнение давление синтез-газа, подаваемого в барботажный колонный реактор 30, повышается до давления (например, 3,6 МПа (избыточных)), пригодного для реакции ФТ-синтеза, с помощью компрессора (не показан), предусмотренного в трубопроводе, который соединяет блок 20 для удаления СО₂ с барботажным колонным реактором 30.The synthesis gas obtained in this way in block 3 for producing synthesis gas is supplied to the bubble column reactor 30 of the above FT synthesis block 5. At this time, the compositional ratio of the synthesis gas fed to the bubble column reactor 30 is adjusted to the compositional ratio (e.g., H ₂ : CO = 2: 1 (molar ratio)) suitable for the FT synthesis reaction. In addition, the pressure of the synthesis gas supplied to the bubble column reactor 30 is increased to a pressure (e.g., 3.6 MPa (excess)) suitable for the FT synthesis reaction using a compressor (not shown) provided in the pipeline that connects block 20 for removal of CO ₂ with bubble column reactor 30.

Далее часть синтез-газа, из которого газообразный диоксид углерода был отделен в вышеупомянутом блоке 20 для удаления СО₂, также подается в устройство 26 для отделения водорода. Устройство 26 для отделения водорода отделяет газообразный водород, присутствующий в синтез-газе, путем адсорбции и десорбции (адсорбции водорода при переменном давлении (PSA)) с использованием разности давлений, как описано выше. Этот отделенный водород непрерывно подается из газгольдера (не показан) и т.п. через компрессор (не показан) в разнообразные потребляющие водород реакционные устройства (например, реактор 10 десульфуризации, реактор 50 гидрокрекинга восковых компонентов, реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции, реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции и т.д.), которые выполняют заранее заданные реакции, использующие водород, в пределах системы 1 синтеза жидкого топлива.Next, a portion of the synthesis gas from which gaseous carbon dioxide was separated in the aforementioned unit 20 for removing CO ₂ is also supplied to the device 26 for separating hydrogen. The hydrogen separator 26 separates the hydrogen gas present in the synthesis gas by adsorption and desorption (hydrogen pressure swing adsorption (PSA)) using a pressure differential as described above. This separated hydrogen is continuously supplied from a gas tank (not shown) and the like. through a compressor (not shown) to a variety of hydrogen-consuming reaction devices (e.g., desulfurization reactor 10, wax component hydrocracking reactor 50, kerosene and gas oil fraction hydrogenation reactor 52, naphtha hydrogenation reactor 54, etc.) that perform predetermined reactions using hydrogen, within the framework 1 of the synthesis of liquid fuel.

Далее вышеупомянутый блок 5 для ФТ-синтеза производит жидкие углеводороды путем реакции ФТ-синтеза из синтез-газа, полученного в вышеупомянутом блоке 3 для производства синтез-газа.Further, the aforementioned FT synthesis unit 5 produces liquid hydrocarbons by a FT synthesis reaction from the synthesis gas obtained in the aforementioned synthesis gas production unit 3.

Более конкретно, синтез-газ, из которого газообразный диоксид углерода был отделен в вышеупомянутом блоке 20 для удаления CO₂, протекает в барботажный колонный реактор 30 из донной части реактора 30 и протекает через суспензию катализатора, помещенную в барботажный колонный реактор 30. В это время внутри барботажного колонного реактора 30 монооксид углерода и газообразный водород, которые входят в состав синтез-газа, реагируют между собой в реакции ФТ-синтеза, тем самым образуя углеводороды. Более того, путем циркуляции воды через трубчатый теплообменник 32 в барботажном колонном реакторе 30 во время этой реакции синтеза теплота процесса реакции ФТ-синтеза отводится, и вода, нагретая с помощью этого теплообмена, испаряется с образованием пара. Что касается этого водяного пара, вода, отделенная в газо-жидкостном сепараторе 34, возвращается в трубчатый теплообменник 32, и пар подается к внешнему устройству в виде пара среднего давления (например, с давлением от 1,0 до 2,5 МПа (избыточных)).More specifically, synthesis gas from which carbon dioxide gas was separated in the aforementioned unit for removing CO ₂ flows into the bubble column reactor 30 from the bottom of the reactor 30 and flows through a catalyst slurry placed in the bubble column reactor 30. At this time inside the bubble column reactor 30, carbon monoxide and hydrogen gas, which are part of the synthesis gas, react with each other in the FT synthesis reaction, thereby forming hydrocarbons. Moreover, by circulating water through a tubular heat exchanger 32 in a bubble column reactor 30 during this synthesis reaction, the heat of the FT synthesis reaction is removed and the water heated by this heat exchange evaporates to form steam. For this water vapor, the water separated in the gas-liquid separator 34 is returned to the tubular heat exchanger 32, and the steam is supplied to the external device in the form of medium pressure steam (for example, with a pressure of from 1.0 to 2.5 MPa (excess) )

Жидкие углеводороды, синтезированные в барботажном колонном реакторе 30 этим путем, удаляются из центральной части барботажного колонного реактора 30 и вводятся в сепаратор 36. Сепаратор 36 разделяет введенные жидкие углеводороды на катализатор (твердый компонент) в извлеченной суспензии и жидкий компонент, включающий жидкий углеводородный продукт. Часть отделенного катализатора подается в барботажный колонный реактор 30, и жидкий компонент из него подается на первую ректификационную колонну 40. С верхней части барботажного колонного реактора 30 непрореагировавший синтез-газ и газообразный компонент синтезированных углеводородов вводятся в газо-жидкостный сепаратор 38. Газо-жидкостный сепаратор 38 охлаждает эти газы и затем отделяет некоторые сконденсированные жидкие углеводороды для введения их в первую ректификационную колонну 40. Между тем, в виде газообразного компонента, отделенного в газо-жидкостном сепараторе 38, непрореагировавшие синтез-газы (СО и Н₂) вводятся в донную часть барботажного колонного реактора 30 и используются вновь для реакции ФТ-синтеза. Далее, в общем, отработанный газ (газ для сжигания в факеле), иной, нежели целевые продукты, который содержит в качестве основного компонента газообразный углеводород, имеющий низкое число атомов углерода (C₄ или менее), выводится во внешнее устройство для сожжения (не показано), сжигается в нем и затем выпускается в атмосферу.The liquid hydrocarbons synthesized in the bubble column reactor 30 in this way are removed from the central portion of the bubble column reactor 30 and introduced into the separator 36. The separator 36 separates the introduced liquid hydrocarbons into a catalyst (solid component) in the recovered suspension and a liquid component including a liquid hydrocarbon product. Part of the separated catalyst is fed to a bubble column reactor 30, and a liquid component is supplied from it to a first distillation column 40. From the top of the bubble column reactor 30, unreacted synthesis gas and a gaseous component of the synthesized hydrocarbons are introduced into a gas-liquid separator 38. A gas-liquid separator 38 cools these gases and then separates some condensed liquid hydrocarbons for introduction into the first distillation column 40. Meanwhile, in the form of a gaseous component, nnogo in gas-liquid separator 38, unreacted synthesis gases (CO and H ₂₎ are introduced into the bottom of the bubble column reactor 30 and used again for the FT synthesis reaction. Further, in general, the exhaust gas (gas for flaring), other than the target products, which contains as a main component a gaseous hydrocarbon having a low number of carbon atoms (C ₄ or less), is output to an external combustion device (not shown), burned in it and then released into the atmosphere.

Далее первая ректификационная колонна 40 нагревает жидкие углеводороды (число атомов углерода в которых варьирует), подаваемые через сепаратор 36 и газо-жидкостный сепаратор 38 из барботажного колонного реактора 30, как описано выше, для фракционной разгонки жидких углеводородов с использованием разницы в температурах кипения. Тем самым, первая ректификационная колонна 40 разделяет и очищает жидкие углеводороды на лигроиновую фракцию (температура кипения которой составляет менее чем около 315°С), керосиновую и газойлевую фракцию (температура кипения которой составляет от около 315 до 800°С) и восковой компонент (температура кипения которого составляет более чем около 800°С). Жидкие углеводороды (главным образом C₂₁ или более), как восковой компонент, извлеченные из донной части первой ректификационной колонны 40, передаются в реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента, жидкие углеводороды (главным образом от С₁₁ до С₂₀), как керосиновая и газойлевая фракция, удаленная из центральной части первой ректификационной колонны 40, передаются в реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции, и жидкие углеводороды (главным образом от C₅ до С₁₀), как лигроиновая фракция, извлекаемая из верхней части первой ректификационной колонны 40, передаются в реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции.Next, the first distillation column 40 heats liquid hydrocarbons (the number of carbon atoms varies), supplied through a separator 36 and a gas-liquid separator 38 from a bubble column reactor 30, as described above, for fractional distillation of liquid hydrocarbons using a difference in boiling points. Thus, the first distillation column 40 separates and purifies liquid hydrocarbons into a naphtha fraction (boiling point of which is less than about 315 ° C), a kerosene and gas oil fraction (boiling point of which is from about 315 to 800 ° C) and a wax component (temperature boiling which is more than about 800 ° C). Liquid hydrocarbons (mainly C ₂₁ or more), as a wax component, extracted from the bottom of the first distillation column 40, are transferred to the wax component hydrocracking reactor 50, liquid hydrocarbons (mainly C ₁₁ to C ₂₀ ), as a kerosene and gas oil fraction removed from the central part of the first distillation column 40, are transferred to the reactor 52 for hydrogenation of the kerosene and gas oil fraction, and liquid hydrocarbons (mainly from C ₅ to C ₁₀ ), as a naphtha fraction recovered from the upper part of the first distillation fiction columns 40 are transferred to the ligroin fraction hydrogenation reactor 54.

Реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента производит гидрокрекинг жидких углеводородов как воскового компонента с высоким числом атомов углерода (приблизительно C₂₁ или более), который был подан из нижней части первой ректификационной колонны 40, с использованием газообразного водорода, поставляемого из вышеупомянутого устройства 26 для отделения водорода, для сокращения числа атомов углерода до уровня менее С₂₀. В этой реакции гидрокрекинга углеводороды с высоким числом атомов углерода и с низким молекулярным весом формируются путем расщепления С-С-связей в углеводородах с большим числом атомов углерода, используя катализатор и теплоту. Продукт, включающий жидкие углеводороды, полученные гидрокрекингом в этом реакторе 50 гидрокрекинга воскового компонента, разделяется на газ и жидкость в газо-жидкостном сепараторе 56, из которого жидкие углеводороды направляются во вторую ректификационную колонну 70 и газообразный компонент (включающий газообразный водород) которого направляется в реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции и реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции.The wax component hydrocracking reactor 50 hydrocracks the liquid hydrocarbons as a wax component with a high number of carbon atoms (approximately C ₂₁ or more) that has been fed from the bottom of the first distillation column 40 using hydrogen gas supplied from the aforementioned hydrogen separation device 26, to reduce the number of carbon atoms to less than C ₂₀ . In this hydrocracking reaction, hydrocarbons with a high number of carbon atoms and low molecular weight are formed by cleavage of C — C bonds in hydrocarbons with a large number of carbon atoms, using a catalyst and heat. A product including liquid hydrocarbons obtained by hydrocracking in this wax component hydrocracking reactor 50 is separated into gas and liquid in a gas-liquid separator 56, from which liquid hydrocarbons are sent to a second distillation column 70 and a gaseous component (including hydrogen gas) is sent to the reactor 52 hydrogenation of the kerosene and gas oil fraction and a reactor 54 for hydrogenation of the naphtha fraction.

Реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции подвергает гидрированию жидкие углеводороды (приблизительно от С₁₁ до С₂₀), как керосиновую и газойлевую фракцию, имеющую приблизительно среднее число атомов углерода, которая была поставлена из центральной части первой ректификационной колонны 40, с использованием газообразного водорода, подаваемого через реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента из устройства 26 для отделения водорода. Эта реакция гидрирования представляет собой реакцию, в которой водород присоединяется к ненасыщенным связям вышеупомянутых жидких углеводородов для насыщения жидких углеводородов и образования насыщенных углеводородов с линейными цепями. В результате продукт, включающий гидрированные жидкие углеводороды, разделяется на газ и жидкость в газо-жидкостном сепараторе 58, из которого жидкие углеводороды направляются во вторую ректификационную колонну 70 и газообразный компонент (включающий газообразный водород) которого используется вновь для вышеупомянутой реакции гидрирования.The hydrogenation reactor 52 of the kerosene and gas oil fraction hydrogenates liquid hydrocarbons (approximately C ₁₁ to C ₂₀ ) as a kerosene and gas oil fraction having approximately the average number of carbon atoms that was supplied from the center of the first distillation column 40 using hydrogen gas, fed through the hydrocracking reactor 50 of the wax component from the hydrogen separation device 26. This hydrogenation reaction is a reaction in which hydrogen is attached to the unsaturated bonds of the aforementioned liquid hydrocarbons to saturate the liquid hydrocarbons and form saturated linear hydrocarbons. As a result, a product including hydrogenated liquid hydrocarbons is separated into gas and liquid in a gas-liquid separator 58 from which liquid hydrocarbons are sent to a second distillation column 70 and a gaseous component (including hydrogen gas) is used again for the aforementioned hydrogenation reaction.

Реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции производит гидрирование жидких углеводородов (приблизительно С₁₁ или менее) как лигроиновой фракции с низким числом атомов углерода, которая была подведена из верхней части первой ректификационной колонны 40, с использованием газообразного водорода, поступающего через реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента из устройства 26 для отделения водорода. В результате продукт, включающий гидрированные жидкие углеводороды, разделяется на газ и жидкость в газо-жидкостном сепараторе 60, жидкие углеводороды из которого передаются в стабилизатор 72 нафты, который представляет собой разновидность ректификационной колонны и газообразный компонент (включающий газообразный водород) которого используется вновь для вышеупомянутой реакции гидрирования.The naphtha hydrogenation reactor 54 hydrogenates liquid hydrocarbons (approximately C ₁₁ or less) as a low carbon atom naphtha fraction which was fed from the top of the first distillation column 40 using hydrogen gas supplied through the wax component hydrocracking reactor 50 from the device 26 for separating hydrogen. As a result, the product, including hydrogenated liquid hydrocarbons, is separated into gas and liquid in a gas-liquid separator 60, the liquid hydrocarbons from which are transferred to a naphtha stabilizer 72, which is a type of distillation column and a gaseous component (including hydrogen gas) is used again for the above hydrogenation reactions.

Далее, вторая ректификационная колонна 70 разгоняет жидкие углеводороды, поставляемые из реактора 50 гидрокрекинга воскового компонента и реактора 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции, как описано выше. Тем самым, вторая ректификационная колонна 70 разделяет и очищает жидкие углеводороды на лигроиновую фракцию (температура кипения которой составляет менее чем около 315°С) с числом атомов углерода 10 или менее, керосин (температура кипения которого составляет от около 315 до 450°С) и газойль (температура кипения которого составляет от около 450 до 800°С). Газойль извлекается из нижней части второй ректификационной колонны 70, и керосин отбирается из ее центральной части. Между тем, газообразный углеводород с числом атомов углерода 10 или более извлекается с верхней части второй ректификационной колонны 70 и подается в стабилизатор 72 нафты.Further, the second distillation column 70 accelerates liquid hydrocarbons supplied from the wax component hydrocracking reactor 50 and the kerosene and gas oil fraction hydrogenation reactor 52, as described above. Thus, the second distillation column 70 separates and purifies the liquid hydrocarbons into a naphtha fraction (boiling point of which is less than about 315 ° C) with 10 carbon atoms or less, kerosene (boiling point of which is from about 315 to 450 ° C) and gas oil (boiling point of which is from about 450 to 800 ° C). Gas oil is removed from the bottom of the second distillation column 70, and kerosene is taken from its central part. Meanwhile, a gaseous hydrocarbon with a number of carbon atoms of 10 or more is recovered from the upper part of the second distillation column 70 and fed to a naphtha stabilizer 72.

Более того, стабилизатор 72 нафты разгоняет углеводороды с числом атомов углерода 10 или менее, которые были подведены из вышеупомянутого реактора 54 гидрирования лигроиновой фракции и второй ректификационной колонны 70. Тем самым, стабилизатор 72 нафты разделяет и очищает нафту (от C₅ до С₁₀) как продукт. Соответственно этому высокочистая нафта извлекается из нижней части стабилизатора 72 нафты. Между тем, отработанный газ (факельный газ), иной, нежели продукты, который содержит в качестве основного компонента углеводороды с числом атомов углерода, меньшим чем или равным заранее заданному или меньшему числу (менее чем или равному С₄), выпускается из верхней части стабилизатора 72 нафты. Далее отработанный газ подается на внешнюю установку для сожжения (не показана), сжигается в ней и затем выпускается в атмосферу.Moreover, the naphtha stabilizer 72 accelerates hydrocarbons with a carbon number of 10 or less that were supplied from the aforementioned naphtha hydrogenation reactor 54 and the second distillation column 70. Thus, the naphtha stabilizer 72 separates and refines the naphtha (C ₅ to C ₁₀ ) as a product. Accordingly, high-purity naphtha is extracted from the bottom of the naphtha stabilizer 72. Meanwhile, the exhaust gas (flare gas), other than products, which contains hydrocarbons as the main component with the number of carbon atoms less than or equal to a predetermined or smaller number (less than or equal to C ₄ ), is discharged from the upper part of the stabilizer 72 naphthas. Further, the exhaust gas is supplied to an external combustion plant (not shown), burned therein and then released into the atmosphere.

До сих пор был описан процесс (GTL-процесс) системы 1 синтеза жидкого топлива. С помощью GTL-процесса природный газ может быть легко и экономично преобразован в чистые жидкие топлива, такие как высокочистая нафта (от С₅ до С₁₀: необработанный бензин), керосин (от С₁₁ до C₁₅: керосин) и газойль (от C₁₆ до С₂₀: газойль). Более того, в настоящем варианте осуществления вышеупомянутый способ реформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода осуществляется в реформинг-аппарате 12. Таким образом, есть преимущества, в которых диоксид углерода, содержащийся в природном газе, используемом в качестве сырьевого материала, может быть утилизирован эффективно, композиционное соотношение (например, Н₂:СО=2:1 (молярное отношение)) синтез-газа, пригодное для вышеупомянутой реакции ФТ-синтеза, может быть эффективно реализовано в одной реакции в реформинг-аппарате 12, корректирование концентрации водорода и т.п. не является необходимым.So far, the process (GTL process) of the liquid fuel synthesis system 1 has been described. Using the GTL process, natural gas can be easily and economically converted to pure liquid fuels, such as highly pure naphtha (C ₅ to C ₁₀ : untreated gasoline), kerosene (C ₁₁ to C ₁₅ : kerosene) and gas oil (C ₁₆ to C ₂₀ : gas oil). Moreover, in the present embodiment, the aforementioned method for reforming water vapor and carbon dioxide gas is carried out in the reforming apparatus 12. Thus, there are advantages in which carbon dioxide contained in the natural gas used as a raw material can be disposed of efficiently, composition ratio (for example, H _2: CO = 2: 1 (molar ratio)) of the synthesis gas suitable for the above FT synthesis reaction can be effectively implemented in a single reaction in the reformer the Machine e 12, adjustment of the hydrogen concentration, etc. not necessary.

Далее с привлечением фиг.2 будет более подробно описано нагревательное устройство, которое применяется в системе синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления. Фиг.2 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую нагревательное устройство системы синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления.Next, with reference to FIG. 2, a heating device that is used in the liquid fuel synthesis system according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 2 is a schematic diagram showing a heating device of a liquid fuel synthesis system according to the present embodiment.

Как описано выше, реформинг-аппарат 12, согласно настоящему варианту осуществления, представляет собой установку, которая производит синтез-газ, включающий в качестве основных компонентов высокотемпературные газообразный, диоксид углерода и газообразный водород с температурой около 1000°С из газообразного диоксида углерода и природного газа, подводимого в качестве сырьевого материала. Чтобы получить теплоту реакции, нужную для реакции генерирования высокотемпературного синтез-газа, необходимо сжигать газообразное топливо, подводимое в реформинг-аппарат 12 через горелку, и т.д., как описано выше. Отработанный газ с температурой от около 1000 до 1200°С выводится из реформинг-аппарата 12 при сжигании этого газообразного топлива.As described above, the reforming apparatus 12, according to the present embodiment, is a plant that produces synthesis gas comprising, as main components, high temperature gas, carbon dioxide and hydrogen gas with a temperature of about 1000 ° C. from carbon dioxide gas and natural gas fed as raw material. In order to obtain the heat of reaction necessary for the reaction of generating high-temperature synthesis gas, it is necessary to burn gaseous fuel supplied to the reforming apparatus 12 through a burner, etc., as described above. The exhaust gas with a temperature of from about 1000 to 1200 ° C is removed from the reforming apparatus 12 during the combustion of this gaseous fuel.

В традиционной системе синтеза жидкого топлива, использующей реформинг-аппарат, природный газ в качестве сырьевого материала и вода для питания кипятильника (BFW) нагревалась путем теплообмена с вышеупомянутым высокотемпературным отработанным газом, что направлено только на эффективное использование отбросного тепла.In a traditional liquid fuel synthesis system using a reforming apparatus, natural gas as a raw material and water for feeding a boiler (BFW) were heated by heat exchange with the aforementioned high-temperature exhaust gas, which is aimed only at the efficient use of waste heat.

Таким образом, в системе синтеза жидкого топлива согласно настоящему варианту осуществления тепловая эффективность всей системы может быть еще более улучшена путем непосредственного использования высокотемпературного отработанного газа, выводимого из реформинг-аппарата 12, в качестве теплоносителя.Thus, in the liquid fuel synthesis system according to the present embodiment, the thermal efficiency of the entire system can be further improved by directly using the high temperature exhaust gas discharged from the reforming apparatus 12 as a heat transfer medium.

Когда смесь множества видов промежуточного жидкого продукта, имеющих различные температуры кипения, которые были получены в барботажном колонном реакторе 30, вводится в первую ректификационную колонну 40 в блоке 5 для ФТ-синтеза, температура этой жидкой топливной смеси должна составлять около 320°С. Однако поскольку температура промежуточного жидкого продукта, выводимого из барботажного колонного реактора 30, составляет около 240°С, необходимо дальнейшее нагревание смеси до более высокой температуры примерно на 80°С. Далее, как показано в фиг.1, жидкий углеводородный компонент с температурой около 40°С, отделенный в виде жидкости в газо-жидкостном сепараторе 38, также подается в первую ректификационную колонну 40. Этот жидкий углеводородный компонент тоже необходимо нагревать до температуры около 320°С.When a mixture of many kinds of intermediate liquid product having different boiling points, which were obtained in a bubble column reactor 30, is introduced into the first distillation column 40 in the FT synthesis unit 5, the temperature of this liquid fuel mixture should be about 320 ° C. However, since the temperature of the intermediate liquid product withdrawn from the bubble column reactor 30 is about 240 ° C, further heating of the mixture to a higher temperature of about 80 ° C is necessary. Further, as shown in FIG. 1, a liquid hydrocarbon component with a temperature of about 40 ° C., separated as a liquid in the gas-liquid separator 38, is also fed to the first distillation column 40. This liquid hydrocarbon component also needs to be heated to a temperature of about 320 ° FROM.

Таким образом, в системе синтеза жидкого топлива согласно настоящему варианту осуществления нагревательное устройство, такое как теплообменник 100, располагается на входном патрубке первой ректификационной колонны 40 так, чтобы непосредственно подводился горячий отработанный газ, выведенный из реформинг-аппарата 12.Thus, in the liquid fuel synthesis system according to the present embodiment, a heating device, such as a heat exchanger 100, is located at the inlet of the first distillation column 40 so that hot exhaust gas withdrawn from the reforming apparatus 12 is directly supplied.

В качестве вышеупомянутого теплообменника 100 может быть применен теплообменник, который может выполнять теплообмен между газом и жидкостью. В качестве примера такого теплообменника может быть, например, теплообменник пластинчатого типа, теплообменник типа ребристой трубы и т.д. Эти теплообменники представляют собой устройства, которые выполняют перенос тепла между газом и жидкостью через пластины, трубы и т.д.As the aforementioned heat exchanger 100, a heat exchanger can be used that can perform heat exchange between a gas and a liquid. An example of such a heat exchanger may be, for example, a plate-type heat exchanger, a fin-type tube heat exchanger, etc. These heat exchangers are devices that carry out heat transfer between gas and liquid through plates, pipes, etc.

То есть промежуточный жидкий продукт, полученный в барботажном колонном реакторе 30, подается в первую ректификационную колонну 40 через теплообменник 100, расположенный между барботажным колонным реактором 30 и первой ректификационной колонной 40. В этом случае, когда жидкая топливная смесь проходит через теплообменник 100, смесь нагревается примерно до температуры 320°С высокотемпературным отработанным газом, выводимым через теплообменник 100 из реформинг-аппарата 12. Отработанный газ из реформинг-аппарата 12, который прошел через теплообменник 100, выбрасывается после подвергания его предусмотренной обработке.That is, the intermediate liquid product obtained in the bubble column reactor 30 is supplied to the first distillation column 40 through a heat exchanger 100 located between the bubbler column reactor 30 and the first distillation column 40. In this case, when the liquid fuel mixture passes through the heat exchanger 100, the mixture is heated up to about 320 ° C high-temperature exhaust gas discharged through the heat exchanger 100 from the reforming apparatus 12. Exhaust gas from the reforming apparatus 12, which passed through the heat exchanger 100, discarded after subjecting it to prescribed processing.

По существу, система 1 синтеза жидкого топлива согласно настоящему варианту осуществления нагревает смесь множества сортов жидких топлив, вводимых в первую ректификационную колонну 40, с непосредственным использованием высокотемпературного отработанного газа. Поэтому по сравнению с общепринятым способом нагревания, использующим масляный теплоноситель, тепловая эффективность может быть улучшена, и монтаж оборудования, которое производит масляный теплоноситель, теперь не требуется.As such, the liquid fuel synthesis system 1 of the present embodiment heats a mixture of a plurality of varieties of liquid fuels introduced into the first distillation column 40 with the direct use of high temperature exhaust gas. Therefore, compared with the conventional heating method using an oil coolant, thermal efficiency can be improved, and the installation of equipment that produces an oil coolant is no longer required.

Как показано в фиг.1, смесь множества сортов жидких топлив подвергается фракционной разгонке и очистке на три сорта жидких топлив, основываясь на различиях в температуре кипения, с помощью первой ректификационной колонны 40. Затем три сорта подвергнутых фракционной разгонке жидких топлив соответственно подаются в реакторы 50, 52 и 54 для гидрирования в блоке повышения качества 7, где жидкое топливо, включающее ненасыщенные связи, такие как двойные С=С-связи или тройные С≡С-связи, подвергается гидрированию с образованием жидкого топлива, содержащего только одинарные С-С-связи. Эти три сорта жидких топлив должны быть нагреты примерно до температуры 300°С, когда они подводятся к реакторам 50, 52 и 54 для гидрирования. И в этом случае подобным вышеупомянутому путем теплообменник 102 предусмотрен в качестве нагревательного устройства между первой ректификационной колонной 40 и каждым из реакторов 50, 52 и 54 для гидрирования, и отработанный газ, выведенный из реформинг-аппарата 12, подается к этому теплообменнику 102, чтобы каждое жидкое топливо могло быть эффективно нагрето.As shown in figure 1, a mixture of many types of liquid fuels is subjected to fractional distillation and purification for three types of liquid fuels, based on differences in boiling point, using the first distillation column 40. Then, three varieties subjected to fractional distillation of liquid fuels are respectively fed into reactors 50 52 and 54 for hydrogenation in a quality improvement unit 7, where liquid fuel including unsaturated bonds, such as double C = C bonds or triple C≡C bonds, undergoes hydrogenation to form liquid fuel, containing only single C-C bonds. These three grades of liquid fuels should be heated to approximately 300 ° C when they are fed to the hydrogenation reactors 50, 52, and 54. And in this case, in a similar way to the above, heat exchanger 102 is provided as a heating device between the first distillation column 40 and each of the hydrogenation reactors 50, 52 and 54, and the exhaust gas discharged from the reforming apparatus 12 is supplied to this heat exchanger 102 so that each liquid fuel could be effectively heated.

Как показано в фиг.1, каждое из подвергнутых гидрированию жидких топлив вводится во вторую ректификационную колонну 70 и в ней отделяется и очищается. Именно в это время каждое топливо должно быть нагрето до температуры от около 110 до 400°С перед подачей его во вторую ректификационную колонну 70. И в этом случае, как показано в фиг.2, теплообменник 104, например, установлен в качестве нагревательного устройства между каждым из реакторов 50, 52 и 54 для гидрирования и второй ректификационной колонной 70, и отработанный газ, выводимый из реформинг-аппарата 12, подается на этот теплообменник 102, чтобы каждое жидкое топливо могло быть эффективно нагрето.As shown in FIG. 1, each of the hydrogenated liquid fuels is introduced into the second distillation column 70 and is separated and purified therein. It was at this time that each fuel should be heated to a temperature of from about 110 to 400 ° C before being fed to the second distillation column 70. And in this case, as shown in FIG. 2, the heat exchanger 104, for example, is installed as a heating device between each of the hydrogenation reactors 50, 52, and 54 and the second distillation column 70, and the exhaust gas discharged from the reforming apparatus 12, is supplied to this heat exchanger 102 so that each liquid fuel can be effectively heated.

В качестве вышеупомянутых теплообменников 102 и 104 также могут быть использованы такие же теплообменники, как вышеназванный теплообменник 100. Отработанный газ из реформинг-аппарата 12, который прошел через эти теплообменники 102 и 104, выпускается после подвергания его предусмотренной обработке.As the above-mentioned heat exchangers 102 and 104, the same heat exchangers as the above-mentioned heat exchanger 100 can also be used. The exhaust gas from the reforming apparatus 12 that has passed through these heat exchangers 102 and 104 is discharged after being subjected to the intended treatment.

В дополнение, хотя фиг.2 показывает случай, где отработанный газ, выведенный из реформинг-аппарата 12, подается на каждый из теплообменников 100, 102 и 104 с использованием общего пути подачи отработанного газа, маршрут подведения отработанного газа не ограничивается таким примером. Например, может быть предусмотрен отдельный путь исключительно для каждого из теплообменников 100, 102 и 104.In addition, although FIG. 2 shows a case where the exhaust gas discharged from the reforming apparatus 12 is supplied to each of the heat exchangers 100, 102 and 104 using a common exhaust gas supply path, the exhaust gas supply path is not limited to such an example. For example, a separate path may be provided exclusively for each of the heat exchangers 100, 102 and 104.

По существу, поскольку система 1 синтеза жидкого топлива согласно настоящему варианту осуществления непосредственно использует отработанный газ, выведенный из реформинг-аппарата 12, в качестве теплоносителя, теплообменники 100, 102 и 104, расположенные в системе 1, могут быть сделаны с меньшими размерами, и жидкие топлива могут быть эффективно нагреты. Далее, по сравнению с общеупотребительным способом нагревания, использующим масляный теплоноситель и т.д., тепловая эффективность всей системы синтеза жидкого топлива в целом может быть улучшена примерно на величину от 5 до 10%. Более того, поскольку нет потребности в оборудовании, которое производит новый источник тепла, такой как масляный теплоноситель, могут быть уменьшены габариты всей системы 1 синтеза жидкого топлива в целом.Essentially, since the liquid fuel synthesis system 1 of the present embodiment directly uses the exhaust gas withdrawn from the reforming apparatus 12 as a heat transfer medium, the heat exchangers 100, 102 and 104 located in the system 1 can be made smaller and the liquid fuels can be heated efficiently. Further, compared with the conventional heating method using an oil coolant, etc., the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesis system as a whole can be improved by about 5 to 10%. Moreover, since there is no need for equipment that produces a new heat source, such as an oil heat transfer medium, the overall dimensions of the entire liquid fuel synthesis system 1 can be reduced.

Хотя предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны с привлечением сопроводительных чертежей, нет необходимости говорить, что настоящее изобретение не ограничивается такими вариантами осуществления. Квалифицированному специалисту в этой области технологии очевидно, что разнообразные изменения или модификации могут быть сделаны в пределах области, как изложенной в пунктах формулы изобретения, и будет понятно, что эти изменения или модификации естественным образом принадлежат к технической области настоящего изобретения.Although preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, it is needless to say that the present invention is not limited to such embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the field as set forth in the claims, and it will be understood that these changes or modifications naturally belong to the technical field of the present invention.

Например, в вышеприведенных вариантах осуществления в качестве углеводородного сырьевого материала, подаваемого в систему 1 синтеза жидкого топлива, используется природный газ. Однако настоящее изобретение не ограничивается таким примером. Например, могут быть использованы прочие углеводородные сырьевые материалы, такие как битум и топочный мазут.For example, in the above embodiments, natural gas is used as the hydrocarbon feed material supplied to the liquid fuel synthesis system 1. However, the present invention is not limited to such an example. For example, other hydrocarbon feedstocks such as bitumen and heating oil can be used.

Далее, в вышеприведенном варианте осуществления был описан случай, где система 1 синтеза жидкого топлива оснащена блоком 20 для удаления CO₂. Однако в зависимости от обстоятельств блок 20 для удаления CO₂ может отсутствовать в системе 1 синтеза жидкого топлива.Further, in the above embodiment, a case has been described where the liquid fuel synthesis system 1 is equipped with a CO ₂ removal unit 20. However, depending on the circumstances, the CO ₂ removal unit 20 may not be present in the liquid fuel synthesis system 1.

Далее, в вышеприведенных вариантах осуществления суспензионный барботажный колонный реактор используется в качестве реактора, который преобразует синтез-газ в жидкие углеводороды. Однако настоящее изобретение не ограничивается таким примером. Например, может быть проведена реакция ФТ-синтеза с использованием типа реактора с неподвижным слоем и т.д.Further, in the above embodiments, a slurry bubble column reactor is used as a reactor that converts synthesis gas to liquid hydrocarbons. However, the present invention is not limited to such an example. For example, a FT synthesis reaction may be carried out using a type of fixed bed reactor, etc.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Настоящее изобретение относится к системе синтеза жидкого топлива, включающей: реформинг-аппарат, который производит преобразование углеводородного сырьевого материала для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов; реактор, который синтезирует жидкие углеводороды из газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, содержащихся в синтез-газе; устройство для повышающей качество обработки, которое выполняет заданную повышающую качество обработку жидких углеводородов, синтезированных в реакторе, и нагревательное устройство, которое нагревает жидкие углеводороды, вводимые в устройство для повышающей качество обработки, с использованием газа, выводимого из реформинг-аппарата, в качестве источника тепла.The present invention relates to a liquid fuel synthesis system, comprising: a reforming apparatus that converts a hydrocarbon feed material to produce synthesis gas comprising carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components; a reactor that synthesizes liquid hydrocarbons from gaseous carbon monoxide and gaseous hydrogen contained in the synthesis gas; a device for improving the quality of processing, which performs a given quality-improving treatment of liquid hydrocarbons synthesized in the reactor, and a heating device that heats the liquid hydrocarbons introduced into the device for improving the quality of processing, using gas removed from the reforming apparatus as a heat source .

В соответствии с системой синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению может быть улучшена тепловая эффективность всей системы синтеза жидкого топлива в целом.According to the liquid fuel synthesis system of the present invention, the thermal efficiency of the entire liquid fuel synthesis system as a whole can be improved.

Claims

1. The system of synthesis of liquid fuel, including
a reforming apparatus that converts a hydrocarbon raw material to produce synthesis gas containing carbon monoxide gas and hydrogen gas as main components;
a reactor that synthesizes liquid hydrocarbons from gaseous carbon monoxide and gaseous hydrogen contained in the synthesis gas using the Fischer-Tropsch synthesis reaction;
a device for improving the quality of processing, which performs the specified improving the quality of the processing of liquid hydrocarbons synthesized in the reactor; and
a heating device that heats the liquid hydrocarbons introduced into the device for improving the quality of processing, using the exhaust gas obtained by burning gaseous fuel in the burner of the reforming apparatus and removed from the reforming apparatus as a coolant, the exhaust gas being directly supplied to the device for increasing processing quality, and a device for improving the quality of processing is a distillation column, which produces fractional distillation of liquid carbon evodorodov a plurality of kinds of liquid fuels having a high boiling point and / or a hydrogenation reactor, hydrogenation of which produces liquid hydrocarbons.

2. The liquid fuel synthesis system according to claim 1, further comprising a boiler using exhaust gas heat, which heats the water by heat exchange with synthesis gas discharged from the reforming apparatus to produce high pressure steam.