烴合成反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及烴合成反應(yīng)裝置。
[0002] 本申請(qǐng)基于2013年3月26日在日本申請(qǐng)的專利申請(qǐng)2013-065192號(hào)主張優(yōu)先權(quán)， 將其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 近年來(lái)，作為用于從天然氣合成液體燃料的方法之一，開發(fā)了將天然氣重整生成 以一氧化碳?xì)怏w（C0)和氫氣（H 2)為主成分的合成氣體，以該合成氣體為原料氣體通過(guò) 費(fèi)-托合成反應(yīng)（以下稱為"FT合成反應(yīng)"。）用催化劑合成烴，進(jìn)一步通過(guò)將該烴加氫、精 制，來(lái)制造石腦油（粗汽油）、煤油、輕油、錯(cuò)等液體燃料產(chǎn)品的GTL(Gas To Liquids:液體 燃料合成）技術(shù)。
[0004] 在該GTL技術(shù)中使用的烴合成反應(yīng)裝置中，在收納有將固體催化劑粒子（例如鈷 催化劑等）懸浮于介質(zhì)液體（例如液態(tài)烴化合物等）中而成的漿料的反應(yīng)容器的內(nèi)部，通 過(guò)使合成氣體中的一氧化碳?xì)怏w和氫氣進(jìn)行FT合成反應(yīng)來(lái)合成經(jīng)。
[0005] 在這種烴合成反應(yīng)裝置中，為了將通過(guò)FT合成反應(yīng)生成的液態(tài)烴化合物排出到 反應(yīng)容器的外部，通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)容器內(nèi)的過(guò)濾器將液態(tài)烴化合物和催化劑粒子分離，將 分離的液態(tài)烴化合物排出到反應(yīng)容器外部（例如參照下述專利文獻(xiàn)1)。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特再表2010-038396號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 在這種烴合成反應(yīng)裝置中，將合成氣體供給到反應(yīng)容器內(nèi)部，在反應(yīng)容器內(nèi)邊攪 拌漿料邊使合成氣體進(jìn)行反應(yīng)。使催化劑粒子在反應(yīng)容器內(nèi)盡可能均勻分散是重要的，但 是，由于應(yīng)當(dāng)供給到反應(yīng)容器內(nèi)部的合成氣體的流量有限，因此當(dāng)催化劑粒子的粒徑過(guò)大 時(shí)，催化劑粒子的沉降速度會(huì)變得過(guò)大，存在與合成氣體的反應(yīng)不能充分進(jìn)行的情況。另一 方面，從將合成的液態(tài)烴化合物與催化劑粒子分開回收的觀點(diǎn)考慮，粒徑不能過(guò)小。其結(jié) 果，例如在通常的液體和固體的比重差的情況下，催化劑粒徑限制為100微米級(jí)的一定范 圍內(nèi)。
[0011] 這樣的催化劑粒子在通過(guò)漿料的攪拌流動(dòng)而被分散的同時(shí)，通過(guò)與機(jī)器或其它粒 子的沖撞、磨損，隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生或大或小的破裂或粉化。其結(jié)果，產(chǎn)生比起初的催化劑 粒徑范圍小的微小的催化劑粒子。
[0012] 進(jìn)而，在由于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致反應(yīng)容器內(nèi)的微小的催化劑粒子的量顯著增加的情 況下，在上游側(cè)的過(guò)濾器的過(guò)濾面形成的濾餅層變得致密化，從而過(guò)濾壓差（過(guò)濾器的上 游側(cè)和下游側(cè)的壓差）上升，可能難以回收與反應(yīng)生成量相當(dāng)?shù)囊簯B(tài)烴化合物。
[0013] 并且，在微小的催化劑粒子的直徑和過(guò)濾器網(wǎng)孔的孔徑的關(guān)系滿足一定條件時(shí)， 過(guò)濾器會(huì)發(fā)生堵塞，有可能難以通過(guò)反洗進(jìn)行再生。設(shè)置在反應(yīng)容器內(nèi)的過(guò)濾器不能進(jìn)行 像在運(yùn)轉(zhuǎn)中取下后將催化劑粒子等堵塞物洗滌除去那樣的保養(yǎng)，過(guò)濾壓差超過(guò)設(shè)計(jì)上的數(shù) 值時(shí)或者過(guò)濾器發(fā)生堵塞時(shí)，有可能運(yùn)轉(zhuǎn)難以繼續(xù)。
[0014] 進(jìn)而，粉化的催化劑粒子的沉降速度小，有可能會(huì)伴隨從反應(yīng)容器出口流出的廢 氣的氣流，飛散流出到上部氣體體系中。
[0015] 此外，固體催化劑一般以還原金屬作為活性元素，由于反應(yīng)產(chǎn)物等的氧或水的存 在，活性元素氧化而形成氧化物時(shí)，會(huì)招致重量增加，同時(shí)失去活性。進(jìn)而，氧化過(guò)程中粒子 彼此也會(huì)結(jié)合而發(fā)生塊狀化。
[0016] 這樣的氧化或塊狀化的催化劑由于粒子重量增加或粒徑變大，變得容易沉降。這 樣的粒子在反應(yīng)容器內(nèi)蓄積時(shí)，由于越重的粒子越容易沉降，可能會(huì)發(fā)生催化劑不均勻分 散的流動(dòng)不良。
[0017] 起因于以上那樣的課題，由于反應(yīng)容器內(nèi)的催化劑量的減少或催化劑活性的劣 化，有可能使得液態(tài)烴化合物的生產(chǎn)率降低。
[0018] 本發(fā)明鑒于上述情況而做出，其目的在于，提供可防止反應(yīng)容器內(nèi)部的過(guò)濾器因 粉化的微小的催化劑粒子的附著而堵塞、由此能夠?qū)⒁簯B(tài)烴化合物穩(wěn)定地排出到反應(yīng)容器 的外部的烴合成反應(yīng)裝置。進(jìn)而，提供能夠防止?jié){料中容易沉降的塊狀化的催化劑粒子在 反應(yīng)容器內(nèi)濃縮、能抑制因催化劑不均勻分散而導(dǎo)致漿料的流動(dòng)性降低的烴合成反應(yīng)裝 置。
[0019] 用于解決課題的手段
[0020] 本發(fā)明的烴合成反應(yīng)裝置具備：反應(yīng)容器，其使以一氧化碳?xì)怏w和氫氣為主成分 的合成氣體與將固體催化劑懸浮于液態(tài)烴化合物中而成的漿料接觸，通過(guò)費(fèi)-托反應(yīng)合成 液態(tài)烴化合物；過(guò)濾器，其設(shè)置在所述反應(yīng)容器內(nèi)，將所述液態(tài)烴化合物與所述催化劑分 離；以及，粉化催化劑粒子排出機(jī)構(gòu)，其將所述漿料中的所述固體催化劑中的粉化的催化劑 粒子排出到所述反應(yīng)容器外部。
[0021] 根據(jù)上述的烴合成反應(yīng)裝置，將漿料中的固體催化劑中的粉化的微小的催化劑粒 子通過(guò)粉化催化劑粒子排出機(jī)構(gòu)連續(xù)地或定期地排出到反應(yīng)容器的外部。因此，即使催化 劑粉化進(jìn)行到設(shè)想的程度以上或者在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，反應(yīng)容器內(nèi)的微小的催化劑粒子 的量也不會(huì)顯著增加。由此，能夠?qū)⑦^(guò)濾器因微小的催化劑粒子而堵塞的情況防止于未然。 其結(jié)果，能夠?qū)⒃诜磻?yīng)容器內(nèi)合成的液態(tài)烴化合物通過(guò)過(guò)濾器與催化劑分離，穩(wěn)定地排出 到反應(yīng)容器的外部。
[0022] 此外，由于積極地將粉化的微小的催化劑粒子排出到反應(yīng)容器外部，從而能夠減 少伴隨在從反應(yīng)容器的頂部排出的未反應(yīng)氣體中的催化劑粒子的量。因此，輕油中所含的 催化劑粒子的量也減少，在輕油處理系統(tǒng)的后段，在將輕油氫化裂解的工藝等中成為催化 劑中毒的原因的元素的混入變少，結(jié)果是產(chǎn)品的合格率提高。
[0023] 在本發(fā)明的烴合成反應(yīng)裝置中，所述粉化催化劑粒子排出機(jī)構(gòu)具備：第一分級(jí)裝 置，其利用液體中粒子的沉降速度差將所述粉化的催化劑粒子從所述漿料中的所述固體催 化劑中分離；流出路，其使在所述第一分級(jí)裝置中分離的所述粉化的催化劑粒子與所述液 態(tài)烴化合物一起流出到所述第一分級(jí)裝置的外部；以及，粉化粒子分離裝置，其設(shè)置在所述 流出路中，捕捉所述粉化的催化劑粒子。
[0024] 通過(guò)第一分級(jí)裝置，粉化的催化劑粒子從漿料中的固體催化劑中分離。即，在第一 分級(jí)裝置的下部聚集比較重的催化劑粒子，在第一分級(jí)裝置的上部聚集粉化的催化劑粒子 等比較輕的催化劑粒子。在第一分級(jí)裝置的上部聚集的微小的催化劑粒子與液態(tài)烴化合物 一起從第一分級(jí)裝置的上部通過(guò)流出路流出到第一分級(jí)裝置的外部。流出到第一分級(jí)裝置 的外部的微小的催化劑粒子被粉化粒子分離裝置捕捉。
[0025] 由此，能夠連續(xù)地或定期地捕捉粉化的微小的催化劑粒子。另外，分離了微小的催 化劑粒子的液態(tài)烴化合物可以返回到反應(yīng)容器內(nèi)而再利用，也可以作為反應(yīng)容器內(nèi)的過(guò)濾 器反洗用的液體。
[0026] 本發(fā)明的烴合成反應(yīng)裝置也可以具備對(duì)所述流出路中的含有所述粉化的催化劑 粒子的所述液態(tài)烴化合物的流出速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的流出速度調(diào)節(jié)部，進(jìn)一步，所述第一分級(jí) 裝置的上部形成為錐形，同時(shí)也可以在形成為所述錐形的所述第一分級(jí)裝置的內(nèi)部設(shè)置有 沿高度方向排列的多個(gè)漿料抽出噴嘴。
[0027] 通過(guò)在形成為錐形的第一分級(jí)裝置的內(nèi)部以不同高度配置多個(gè)漿料抽出噴嘴，同 時(shí)調(diào)節(jié)含有粉化的催化劑粒子的液態(tài)烴化合物的流出速度，能夠在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)通過(guò)第 一分級(jí)裝置分離的微小的催化劑粒子的粒徑以及回收的液態(tài)烴化合物的流量。即，從位于 下方的抽出噴嘴抽出漿料時(shí)，含有催化劑粒子的液態(tài)烴化合物的流出速度加快，粒徑比較 大的催化劑粒子通過(guò)流出路從第一分級(jí)裝置流出到外部。另一方面，從位于上方的抽出噴 嘴抽出漿料時(shí)，含有催化劑粒子的液態(tài)烴化合物的流出速度變慢，粒徑比較小的催化劑粒 子通過(guò)流出路從第一分級(jí)裝置流出到外部。
[0028] 本發(fā)明的烴合成反應(yīng)裝置中，所述粉化粒子分離裝置可以采用過(guò)濾器過(guò)濾方式、 重力沉降方式、旋流方式、離心分離方式、磁分離方式中的任一種方式。
[0029] 本發(fā)明的烴合成反應(yīng)裝置可以具備將所述漿料中的所述固體催化劑中的塊狀化 的催化劑粒子排出到所述反應(yīng)容器的外部的塊狀粒子排出機(jī)構(gòu)。
[0030] 塊狀化而重量增加的劣化催化劑通過(guò)塊狀粒子排出機(jī)構(gòu)定期地排出到反應(yīng)容器 的外部。因此，能夠防止在漿料中容易沉降的塊狀的劣化催化劑在反應(yīng)容器內(nèi)濃縮。其結(jié) 果，能夠抑制因催化劑不均勻分散而導(dǎo)致的漿料的流動(dòng)性的降低。
[0031] 本發(fā)明的烴合成反應(yīng)裝置中，所述塊狀粒子排出機(jī)構(gòu)可以具備：第二分級(jí)裝置，其 利用液體中的粒子的沉降速度差將所述塊狀化的催化劑粒子從所述漿料中的所述固體催 化劑中分離；以及，排出路，其將在所述第二分級(jí)裝置中分離的所述塊狀化的催化劑粒子排 出到所述第二分級(jí)裝置的外部。
[0032] 通過(guò)第二分級(jí)裝置，塊狀化的催化劑粒子從漿料中的固體催化劑中分離。即，在第 二分級(jí)裝置的下部聚集比較重的塊狀化的催化劑粒子。在第二分級(jí)裝置的下部聚集的塊狀 催化劑粒子通過(guò)排出路流出到第二分級(jí)裝置的外部。由此，能夠連續(xù)地或定期地捕捉塊狀 化的催化劑粒子。
[0033] 本發(fā)明的烴合成反應(yīng)裝置可以具備對(duì)將所述液態(tài)烴化合物供給到所述第二分級(jí) 裝置中的連通管中的所述液態(tài)烴化合物的供給流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的供給流量調(diào)節(jié)部，進(jìn)一步， 所述第二分級(jí)裝置的上部形成為錐形，同時(shí)可以將供給到所述第二分級(jí)裝置的液態(tài)烴化合 物在形成為所述錐形的所述第二分級(jí)裝置的內(nèi)部向上吹出。
[0034] 通過(guò)調(diào)節(jié)供給到形成為錐形的第二分級(jí)裝置中的液態(tài)烴化合物的供給流量，能夠 改變第二分級(jí)裝置的內(nèi)部的催化劑粒子浮游難易性。即，減小液態(tài)烴化合物的供給流量時(shí)， 從液態(tài)烴化合物中分離回收粒徑比較小的催化劑粒子。增大液態(tài)烴化合物的供給流量時(shí)， 即使粒徑比較大的催化劑粒子也變得容易在第二分級(jí)裝置的內(nèi)部浮游，因而從液態(tài)烴化合 物中分離回收塊狀化的催化劑粒子。
[0035]