专利名称：催化剂分离系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及分离催化剂粒子以回收烃的催化剂分离系统。本申请基于2008年9月30日在日本提出申请的特愿2008-254816并主张优先权， 这里援引其内容。
背景技术：
近年来，作为从天然气合成液体燃料的方法之一，开发了如下的GTL(Gas To Liquids 液体燃料合成)技术将天然气重整而生成以一氧化碳(CO)和氢气(H2)为主成分的合成气，将该合成气作为原料气体，通过费-托合成反应(以下称作“FT合成反应”) 使用催化剂来合成烃，再将该烃进行加氢和精制，由此制造石脑油(粗汽油)、煤油、轻油、 蜡等液体燃料产品。催化剂粒子因该FT合成反应中产生的反应热、与流路的内壁的摩擦、或除此以外的外部因素而劣化，为了从含有上述催化剂粒子的液体烃中分离、回收催化剂粒子，进行了各种装置的研究。作为该装置之一，可以利用例如专利文献1中所示的回收装置。在该装置中，首先，对加热室内设置的旋转筒的内部的含有催化剂粒子的烃进行加热，分离为从旋转筒的中央部沿轴线方向排出的气化烃和从旋转筒的外周部排出的催化剂粒子。然后，在冷却塔中将气化烃冷却，使其冷凝并进行回收。另外，作为另一装置，已知如下装置将含有催化剂粒子的液体烃加压并用一片过滤器过滤，捕集比该过滤器上形成的孔径更大的催化剂粒子，从而将催化剂粒子从液体烃中分离。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平6-17154号公报
发明内容
发明所要解决的问题但是，在从含有液体烃的浆料中分离、回收催化剂粒子时，上述专利文献1中所示的方法由于必须设置加热室和冷却塔，所以存在着整个装置变大的问题。另外，在上述的利用过滤器分离催化剂粒子的装置中，过滤粒径较小的催化剂粒子时，催化剂粒子会通过过滤器，回收的液体烃的质量有可能下降。本发明是鉴于上述问题点而完成的，提供能够在不会造成装置的大型化和烃的质量下降的情况下，将催化剂粒子从含有液体烃的浆料中分离、回收的催化剂分离系统。用于解决问题的手段为了解决上述课题，该发明提出了以下手段。本发明的催化剂分离系统是将固体的催化剂粒子从烃中分离的催化剂分离系统，所述烃是利用以氢和一氧化碳为主成分的合成气与通过在液体中悬浮固体的催化剂粒子而形成的浆料之间的化学反应来合成的，其中，所述催化剂分离系统具备反应器、将从所述反应器中抽出的浆料进行贮存的贮存罐、将该浆料进行过滤的多个过滤器、以及将经过了所述多个过滤器的滤液进行回收的滤液回收容器，所述多个过滤器在从所述贮存罐至所述滤液回收容器的浆料的流路上串联配置。另外，在上述的催化剂分离系统中，上述化学反应也可以是费_托合成反应。根据该发明，可以将从反应器主体流出的含有催化剂粒子的浆料用设置在第2流路的上游至下游的过滤器进行多次过滤。因此，在将催化剂粒子从含有液体烃的浆料中分离、回收时，能够切实地防止催化剂粒子混入到回收的液体烃中，能够抑制烃产品的质量下降。另外，由于是利用多个过滤器将催化剂粒子从浆料中分离，所以不需要另外设置加热室和冷却塔或冷凝装置等附属设备 ，因此作为装置整体可以抑制大型化。另外，在上述多个过滤器中，设置于上述流路的上游的过滤器的孔径也可以大于设置于下游的过滤器的孔径。根据该发明，如果多个过滤器的孔径全部为相同的大小，则催化剂粒子从上游的过滤器的孔就开始堵塞。本发明的催化剂分离系统以配设于第2流路的下游的过滤器的孔径比配设于上游的过滤器的孔径小的方式来构成。因此，在配设于下游的过滤器中，通过了其上游的一个过滤器的孔的外径较小的催化剂粒子发生堵塞，而在孔径较大的上游的过滤器中，比该过滤器的孔径更大的催化剂粒子发生堵塞，这样根据过滤器不同，所堵塞的催化剂粒子的外径不同。因此，能够防止催化剂粒子仅集中堵塞于上游的过滤器，防止含有催化剂粒子的浆料阻塞第2流路而不能流过。另外，在上述的催化剂分离系统中，上述多个过滤器中的至少一个也可以是吸滤器(Nutsche filter)。此外，这里所说的吸滤器是指用真空泵等从布或金属网筛的一侧吸引来进行过滤的方式的过滤器、或通过从另一侧加压来进行过滤的方式的过滤器。根据该发明，可以有效地过滤浆料中的催化剂粒子。另外，在上述的催化剂分离系统中，上述多个过滤器中，最靠近滤液回收容器的过滤器可以由烧结金属制作。此外，这里所说的由烧结金属制作的过滤器是指将金属制的粉或网等重叠，并在金属的熔点以下的温度中进行热处理后凝固而成的过滤器。根据该发明，用过滤器连外径较小的几微米的催化剂粒子都能捕集。另外，在上述的催化剂分离系统中，所述多个过滤器可以具有将从所述贮存罐排出的浆料进行过滤的第1过滤器和将经过了所述第1过滤器的所述浆料进行过滤的多个第 2过滤器，所述流路的一部分也可以并联地分支，在分支的各流路上设置有所述多个第2过滤器，在所述流路上也可以设置有用于使所述浆料选择性地流入至所述多个第2过滤器的切换机构。根据该发明，例如，浆料在流过任一个分支流路的过程中，催化剂粒子堵塞在过滤器的孔而变得难以流动时，通过切换机构可以将浆料流过的分支流路切换成其它的分支流路。因此，即使是催化剂粒子堵塞在过滤器的孔的情况下，也能够不使浆料的流动停止而切换到新的过滤器。
发明的效果根据本发明的催化剂分离系统，能够在不会造成装置的大型化和烃的质量下降的情况下，将催化剂粒子从含有液体烃的浆料中分离、回收。
图1是表示使用 本发明的第1实施方式的催化剂分离系统的液体燃料合成系统的整体结构的概略图。图2是表示本发明的第1实施方式的催化剂分离系统的整体结构的概略图。图3是表示本发明的第1实施方式的催化剂分离系统的工序的流程图。图4是表示本发明的第2实施方式的催化剂分离系统的整体结构的概略图。
具体实施例方式(第1实施方式)以下，参照图1至图3对本发明的催化剂分离系统的第1实施方式进行说明。图1是表示使用本发明的催化剂分离系统81的、由天然气等烃原料合成液体燃料的液体燃料合成系统1的整体结构的概略图。液体燃料合成系统1是实行将天然气等烃原料转换为液体燃料的GTL工艺的工厂设备。而且，催化剂分离系统81例如是在液体燃料合成系统1的后述的制造液体燃料产品的各单元停止运转时使用的从含有液体烃的浆料中分离、回收催化剂粒子的系统，其中所述液体烃是利用以一氧化碳气体和氢气为主成分的合成气与通过在液体中悬浮固体的催化剂粒子而形成的浆料之间的化学反应来合成的。如图1所示，该液体燃料合成系统1由合成气生成单元3、FT合成单元5和产品精制单元7构成。合成气生成单元3将作为烃原料的天然气重整而生成含有一氧化碳气体和氢气的合成气。FT合成单元5利用费-托合成反应从所生成的合成气生成液体烃。产品精制单元7对由FT合成反应所生成的液体烃进行加氢、精制来制造液体燃料产品(石脑油、 煤油、轻油、蜡等)。以下，说明这些各单元的构成要素。首先，对合成气生成单元3进行说明。合成气生成单元3例如主要具备脱硫反应器10、重整器12、废热锅炉14、气液分离器16和18、脱碳酸装置20以及氢分离装置26。脱硫反应器10由加氢脱硫装置等构成，用于从作为原料的天然气除去硫成分。重整器12用于对从脱硫反应器10供给的天然气进行重整，生成作为主成分包含一氧化碳气体(CO)和氢气(H2)的合成气。废热锅炉14用于回收在重整器12生成的合成气的废热， 产生高压蒸汽。气液分离器16用于将在废热锅炉14中通过与合成气的热交换而被加热的水分离成气体(高压蒸汽)和液体。气液分离器18用于从被废热锅炉14冷却的合成气除去冷凝成分而将气体成分供给到脱碳酸装置20中。脱碳酸装置20具有采用吸收液从由气液分离器18供给的合成气除去二氧化碳的吸收塔22和从包含该二氧化碳的吸收液使二氧化碳解吸而再生的再生塔24。氢分离装置26用于从由脱碳酸装置20分离了二氧化碳的合成气中分离包含于该合成气的氢气的一部分。但是，依情况的不同也可以不设置上述脱碳酸装置20。其中，重整器12例如利用下述的化学反应式(1)、(2)所表示的水蒸气-二氧化碳重整法，并采用二氧化碳和水蒸气来重整天然气，生成以一氧化碳气体和氢气为主成分的高温的合成气。另外，该重整器12的重整法不限于上述水蒸气-二氧化碳重整法的例子， 例如，也能利用水蒸气重整法、采用了氧的部分氧化重整法(POX)、部分氧化重整法和水蒸气重整法的组合即自热重整法(ATR)、二氧化碳重整法等。CH4+H20 — C0+3H2 (1)CH4+C02 — 2C0+2H2 (2)而且，将氢分离装置26设置在从将脱碳酸装置20或气液分离器18与气泡塔型反应器30连接起来的主流路分支出来的分支流路上。该氢分离装置26例如可以由利用压力差来进行氢的吸附和脱附的氢PSApressureSwing Adsorption 压力变动吸附)装置等构成。该氢PSA装置在并列配置的多个吸附塔(未图示)内具有吸附剂(沸石系吸附剂、活性炭、氧化铝、硅胶等)，通过在各吸附塔中依次反复进行氢的加压、吸附、脱附(减压)、清洗各工序，能够连续供给从合成气分离得到的纯度高的氢气(例如99. 999%左右)。另外，作为氢分离装置26的氢气分离方法，不限于上述氢PSA装置那样的压力变动吸附法的例子，例如，也可以是储氢合金吸附法、膜分离法，或它们的组合等。储氢合金法是例如采用通过冷却/加热而具有吸附/释放氢的性质的储氢的合金 (TiFeaaNi5, TiFe0., ^ 0.9Mn0.3 ^ 0.1或TiMr^5等)来分离氢气的方法。设置多个收容储氢合金的吸附塔，在各吸附塔中，通过使利用储氢合金的冷却进行的氢的吸附和利用储氢合金的加热进行的氢的释放交替反复进行，能够分离、回收合成气内的氢气。而且，膜分离法是采用芳香族的聚酰亚胺等高分子材料的膜而从混合气体中分离出膜透过性优异的氢气的方法。该膜分离法不伴随相变化，因此运转所需的能量较小就足够，运行成本便宜。而且，膜分离装置的构造简单且小型化，因此设备成本低且设备的所需面积也较小就足够。并且，分离膜没有驱动装置，稳定运转范围广，因此具有保养管理容易这样的优点。接着，说明FT合成单元5。FT合成单元5例如主要具备气泡塔型反应器(反应器主体)30、气液分离器34、分离器36、气液分离器38和第1精馏塔40。气泡塔型反应器30 使由上述合成气生成单元3生成的合成气、即一氧化碳气体和氢气进行FT合成反应而生成烃。气液分离器34将流过被设置在气泡塔型反应器30内的传热管32内而被加热的水分离成水蒸气(中压蒸汽)和液体。分离器36与气泡塔型反应器30的中央部连接，对催化剂和液体烃产物进行分离处理。气液分离器38与气泡塔型反应器30的顶部连接，对未反应的合成气和气体烃产物进行冷却处理。第1精馏塔40对从气泡塔型反应器30经由分离器36、气液分离器38供给的液体烃进行蒸馏，按照沸点分离、精制成各馏分。其中，气泡塔型反应器30是从合成气合成液体烃的反应器，作为利用FT合成反应从合成气合成液体烃的FT合成用反应器发挥作用。该气泡塔型反应器30例如由塔型的容器内部收容有主要由催化剂粒子和介质油构成的浆料的气泡塔型浆料床式反应器构成。该气泡塔型反应器30利用FT合成从合成气生成气体或液体烃。详细而言，在该气泡塔型反应器30中，作为原料气体的合成气从气泡塔型反应器30的底部的分散板成为气泡而被供给并通过浆料内，在悬浮状态中如下述化学反应式(3)所示那样引起氢气与一氧化碳气体发生合成反应。
2nH2 十 nCO ^Ce2)-!! + JiH2O (3)
此外，催化剂粒子有时因为FT合成反应中产生的热或与流路的内壁的摩擦等而发生劣化。另外，由于该FT合成反应是放热反应，因此气泡塔型反应器30是在内部配设有传热管32的热交换器型反应器，作为制冷剂，例如供给水(BFW :Boiler Feed Water)，能够将上述FT合成反应的反应热利用浆料和水的热交换以中压蒸汽的形式回收。最后，说明产品精制单元7。产品精制单元7例如具备蜡(WAX)馏分加氢裂化反应器50、煤油-轻油馏分加氢精制反应器52、石脑油馏分加氢精制反应器54、气液分离器56、 58、60、第2精馏塔70和石脑油稳定塔72。蜡馏分加氢裂化反应器50与第1精馏塔40的下部连接。煤油-轻油馏分加氢精制反应器52与第1精馏塔40的中央部连接。石脑油馏分加氢精制反应器54与第1精馏塔40的上部连接。气液分离器56、58、60与上述加氢反应器50、52、54分别对应地设置。第2精馏塔70按照沸点将从气液分离器56、58供给的液体烃分离、精制。石脑油稳定塔72对从气液分离器60和第2精馏塔70供给的石脑油馏分的液体烃进行精馏，丁烷和比丁烷轻的成分作为火炬气而排出，碳原子数为5以上的成分作为产品的石脑油而分离、回收。接着，对利用如上那样的结构的液体燃料合成系统1从天然气合成液体燃料的工序(GTL工艺)进行说明。在液体燃料合成系统1中，从天然气田或天然气工厂等外部的天然气供给源(未图示)供给作为烃原料的天然气(主成分为CH4)。上述合成气生成单元3对该天然气进行重整，制造合成气(以一氧化碳气体和氢气为主成分的混合气体)。
具体来说，首先，上述天然气与由氢分离装置26分离得到的氢气一起被供给到脱硫反应器10。脱硫反应器10采用该氢气并例如用Z否催化剂对包含于天然气的硫成分进行加氢脱硫。这样，天然气预先脱硫，从而能够防止重整器12和气泡塔型反应器30等所采用的催化剂的活性被硫降低。这样被脱硫的天然气(也可以含有二氧化碳)与从二氧化碳供给源(未图示)供给的二氧化碳(CO2)气体、在废热锅炉14产生的水蒸气相混合，并且被供给到重整器12。重整器12例如利用上述的水蒸气_ 二氧化碳重整法，采用二氧化碳和水蒸气来重整天然气， 生成以一氧化碳气体和氢气为主成分的高温的合成气。此时，例如重整器12所具备的燃烧炉用的燃料气体和空气被供给到重整器12中，利用该燃烧炉的燃料气体的燃烧热，供给作为吸热反应的上述水蒸气_ 二氧化碳重整反应所需的反应热。这样用重整器12生成的高温的合成气(例如，900°C、2. OMPaG)被供给到废热锅炉14，由于与在废热锅炉14内流通的水进行热交换而被冷却(例如400°C )，被废热回收。 此时，在废热锅炉14中被合成气加热的水被供给到气液分离器16，气体成分从该气液分离器16作为高压蒸汽(例如3. 4 10. OMPaG)而被供给到重整器12或其他的外部装置，液体成分的水返回到废热锅炉14。另一方面，在废热锅炉14中被冷却的合成气在气液分离器18中被分离、除去冷凝液体成分之后，被供给到脱碳酸装置20的吸收塔22或气泡塔型反应器30。吸收塔22通过将合成气中所含的二氧化碳吸收于贮存的吸收液内，从而从该合成气除去二氧化碳。该吸收塔22内的包含二氧化碳的吸收液被送出到再生塔24，包含该二氧化碳的吸收液例如被蒸汽加热而进行汽提处理，被解吸的二氧化碳从再生塔24输送到重整器12，从而再利用于上述重整反应。
这样，在合成气生成单元3生成的合成气被供给到上述FT合成单元5的气泡塔型反应器30。此时，被供给到气泡塔型反应器30的合成气的组成比被调整成适于FT合成反应的组成比(例如,H2 CO = 2 1(摩尔比))。另外，被供给到气泡塔型反应器30的合成气利用设置在将脱碳酸装置20和气泡塔型反应器30连接起来的配管上的压缩机(未图示)而被升压到适于FT合成反应的压力(例如3. 6MPaG左右)。 而且，利用上述脱碳酸装置20分离了二氧化碳的合成气的一部分也被供给到氢分离装置26。氢分离装置26通过上述那样利用了压力差的吸附、脱附(氢PSA)，对合成气所含的氢气进行分离。该被分离的氢从储气器(未图示)等经由压缩机(未图示)连续供给到在液体燃料合成系统1内利用氢进行规定反应的各种的氢利用反应装置(例如，脱硫反应器10、蜡馏分加氢裂化反应器50、煤油-轻油馏分加氢精制反应器52、石脑油馏分加氢精制反应器54等)中。接着，上述FT合成单元5利用FT合成反应从由上述合成气生成单元3生成的合成气来合成液体烃。具体来说，在上述脱碳酸装置20中被分离了二氧化碳的合成气从气泡塔型反应器30的底部流入，在贮存在气泡塔型反应器30内的催化剂浆料内上升。此时，在气泡塔型反应器30内，利用上述的FT合成反应，该合成气所含的一氧化碳和氢气发生反应生成烃。 并且，在进行该合成反应时，通过使水在气泡塔型反应器30的传热管32内流通，从而除去 FT合成反应的反应热，利用该热交换被加热的水气化而成为水蒸气。该水蒸气在气液分离器34液化而得到的水返回到传热管32，气体成分作为中压蒸汽(例如1. 0 2. 5MPaG)而供给到外部装置。这样，在气泡塔型反应器30合成的液体烃的浆料被从气泡塔型反应器30的中央部取出，送出到分离器36。分离器36将被取出的浆料分离成催化剂(固体成分)和包含液体烃产物的液体成分。被分离的催化剂的一部分返回到气泡塔型反应器30，液体成分被供给到第1精馏塔40。而且，未反应的合成气和合成的烃的气体成分从气泡塔型反应器30 的塔顶被导入到气液分离器38。气液分离器38冷却这些气体，分离一部分的冷凝成分的液体烃并导入到第1精馏塔40。另一方面，对于被气液分离器38分离的气体成分，未反应的合成气(⑶和吐)被再次投入到气泡塔型反应器30的底部而再利用于FT合成反应。另外， 以产品对象以外的碳原子数较少(C4以下)的烃气体为主成分的废气(火炬气)被导入到外部的燃烧设备(未图示)，被燃烧之后释放到大气中。接着，第1精馏塔40对像上述那样从气泡塔型反应器30经由分离器36、气液分离器38供给的液体烃(碳原子数有多种)进行加热，利用沸点的不同进行分馏，分离、精制成石脑油馏分(沸点大约低于150°C )、煤油、轻油馏分(沸点大约为150 350°C )和蜡馏分 (沸点大约高于350°C )。从该第1精馏塔40的底部取出的蜡馏分的液体烃(主要是C21以上)被移送到蜡馏分加氢裂化反应器50，从第1精馏塔40的中央部取出的煤油、轻油馏分的液体烃(主要是C11 CJ被移送到煤油-轻油馏分加氢精制反应器52，从第1精馏塔 40的上部取出的石脑油馏分的液体烃(主要是C5 Cltl)被移送到石脑油馏分加氢精制反应器54。蜡馏分加氢裂化反应器50利用从上述氢分离装置26供给的氢气对从第1精馏塔40的下部供给的碳原子数较多的蜡馏分的液体烃(大概C21以上)进行加氢裂化，将碳原子数降低到C2tl以下。在该加氢裂化反应中，利用催化剂和热，切断碳原子数较多的烃的 C-C键，生成碳原子数较少的低分子量的烃。利用该蜡馏分加氢裂化反应器50，包含被加氢裂化而得到的液体烃的产物被气液分离器56分离成气体和液体，其中，液体烃被移送到第 2精馏塔70，气体成分(包含氢气)被移送到煤油-轻油馏分加氢精制反应器52和石脑油馏分加氢精制反应器54。煤油-轻油馏分加氢精制反应器52采用从氢分离装置26经由蜡馏分加氢裂化反应器50供给的氢气，对从第1精馏塔40的中央部供给的碳原子数为中等程度的煤油、轻油馏分的液体烃(大概C11 C2tl)进行加氢精制。在该加氢精制反应中，为了主要得到侧链饱和烃，使上述液体烃异构化，在上述液体烃的不饱和键上加成氢从而饱和。其结果是，包含被加氢精制的液体烃的产物被气液分离器58分离成气体和液体，其中，液体烃被移送到第 2精馏塔70，气体成分(包含氢气)被再利用于上述加氢反应。石脑油馏分加氢精制反应器54采用从氢分离装置26经由蜡馏分加氢裂化反应器 50供给的氢气，对从第1精馏塔40的上部供给的碳原子数较少的石脑油馏分的液体烃(大概Cltl以下)进行加氢精制。其结果是，包含被加氢精制的液体烃的产物被气液分离器60 分离成气体和液体，其中，液体烃被移送到石脑油稳定塔72，气体成分(包含氢气)被再利用于上述加氢反应。接着，第2精馏塔70对像上述那样从蜡馏分加氢裂化反应器50和煤油-轻油馏分加氢精制反应器52供给的液体烃进行蒸馏，分离、精制成碳原子数为Cltl以下的烃(沸点大约低于150°C )、煤油(沸点大约为150 250°C )、轻油(沸点大约为250 350°C )和来自蜡馏分加氢裂化反应器50的未分解蜡馏分(沸点大约高于350°C )。从第2精馏塔70 的下部取出轻油，从中央部取出煤油。另一方面，从第2精馏塔70的塔顶取出碳原子数为 C10以下的烃供给到石脑油稳定塔72。而且，在石脑油稳定塔72中，对从上述石脑油馏分加氢精制反应器54和第2精馏塔70供给的碳原子数为Cltl以下的烃进行蒸馏，分离、精制作为产品的石脑油(C5 C1(I)。由此，从石脑油稳定塔72的下部取出高纯度的石脑油。另一方面，从石脑油稳定塔72的塔顶排出作为产品对象之外的以碳原子数为规定数量以下(C4以下)的烃为主成分的废气(火炬气)。图2如上所述，例如为液体燃料合成系统1的各单元停止运转时使用的本发明的催化剂分离系统81。催化剂分离系统81具备气泡塔型反应器30、用于将含有催化剂粒 子的浆料从气泡塔型反应器30抽出的第1流路83、将抽出的浆料进行贮存的贮存罐即废催化剂接收罐 85、用于处理废催化剂接收罐85的浆料的第2流路84、以及从第2流路84的上游朝着下游设置的多个过滤器(其详细情况在后面叙述)。第1流路83由配管83a构成，第2流路84包含配管84a、84b、84c，从上游开始依次设置有废催化剂接收罐85、第1过滤装置87、第2过滤装置89、滤液回收容器91。而且， 气泡塔型反应器30与配管83a的一端连接，在配管83a的另一端与配管84a的一端之间连接有废催化剂接收罐85，在配管84a的另一端与配管84b的一端之间连接有第1过滤装置 87，在配管84b的另一端与配管84c的一端之间连接有第2过滤装置89。在配管84c与第 2过滤装置89连接的一端的相反侧的另一端上连接有滤液回收容器91。
废催化剂接收罐85是暂时贮存浆料的罐，第1过滤装置87和第2过滤装置89是从浆料中过滤催化剂粒子等固体物的装置，滤液回收容器91是收容过滤浆料而得到的滤液L的容器。在气泡塔型反应器30与废催化剂接收罐85之间连接的配管83a上，安装有用于开关配管83a的第1间门阀93。这里所说的打开配管，是指设定成浆料能够在配管中流动的状态，所谓关闭配管，是指设定成浆料不能在配管中流动的状态。在废催化剂接收罐85的上部连接有用于向废催化剂接收罐85内供给氮的第1氮供给流路95，在该第1氮供给流路95上安装有用于开关流路的第2闸门阀96。在废催化剂接收罐85上安装有用于检测内部收容的浆料的液面高度的液面检测装置98，还安装有用于搅拌浆料的搅拌装置99。此外，液面检测装置98在废催化剂接收罐 85被浆料填充，并且液面达到规定高度以上时，可以由其自身设置的显示装置(未图示)显示HIGH，而在废催化剂接收罐85中没有了浆料时，可以显示EMPTY。在废催化剂接收罐85与第1过滤装置87之间连接的配管84a上，安装有用于开关配管84a的第3闸门阀101和用于检测在配管84a中流动的浆料的流量的计量器102。而且，第1过滤装置87具备收容浆料的筒状的容器主体87a、用于过滤该浆料的吸滤器即第1过滤器104、检测容器主体87a中的含有催化剂粒子的浆料的液面的液面检测装置87b、进行浆料的搅拌和被第1过滤器104过滤的固体物的排出的搅拌、排出机构105、 以及输送过滤后的固体 物并收容于第1废催化剂筒107中的第1固体物输送流路108。吸滤器一般是用真空泵等通过从布或金属网筛的一侧吸引来进行过滤的方式的过滤器、或通过从另一侧加压来进行过滤的方式的过滤器，本实施方式的第1过滤器104的孔眼尺寸为400 800目，即以第1过滤器104上形成的孔径为31 63 μ m的方式来构成。搅拌、排出机构105具备配置于容器主体87a内、在容器主体87a的轴线周围旋转并沿其轴线方向平行移动的搅拌翼105a ；—端与搅拌翼105a连接的轴构件105b ；与轴构件105b的另一端连接、产生使搅拌翼105a旋转或移动的驱动力的搅拌翼驱动马达105c。另外，在第1固体物输送流路108上安装有用于开关该第1固体物输送流路108 的开关阀109。在第1过滤装置87与第2过滤装置89之间连接的配管84b上，安装有用于开关配管84b的第4闸门阀110。第2过滤装置89具备测定自身的内部与刚从第2过滤装置89出来的配管84c 之间的压力差的压差计112、配置于内部的由烧结金属制作的过滤器(以下称作“烧结金属过滤器”)即第2过滤器113、检测第2过滤装置89中的浆料的液面的液面检测装置89a。 在该烧结金属过滤器上可以形成微小的孔，本实施方式中，第2过滤器113的孔径设定为 ΙΟμπι以下，优选设定为5μπι以下。即，催化剂分离系统81所具备的2个过滤器以如下方式构成配设于下游的第2过滤器113的孔径比配设于上游的第1过滤器104的孔径(31 63 μ m)小。在第2过滤器113被催化剂粒子等堵塞，第2过滤器113的上游与下游之间的压力损失大于规定值时，压差计112由自身设置的显示装置(未图示)显示HIGH，当压力损失小于规定值时，显示LOW。在第2过滤装置89的下方具备第2固体物输送流路115，其用于输送被第2过滤装置89过滤的固体物并收容于第2废催化剂筒114中。在该第2固体物输送流路115上， 具备用于开关第2固体物输送流路115的第7闸门阀117。在第2过滤装置89与滤液回收容器91之间连接的配管84c上，在比用压差计112 测定配管84c侧的压力的位置更下游处，连接有向配管84c内供给氮并由第6闸门阀来开关的第2氮供给流路121，在更下游处安装有用于开关配管84c的第5闸门阀123。下面，对 用上述结构的催化剂分离系统81从浆料中分离、回收催化剂粒子的工序进行说明。图3是表示催化剂分离系统81的工序的流程图。此外，在以下的工序开始之前， 闸门阀93、96、101、110、117、120、123以及开关阀109全部处于关闭状态。首先，反复进行步骤S11，直到从气泡塔型反应器30中抽出浆料的指令下达为止， 当抽出浆料的指令下达时(是)转移到步骤S12。接着，在步骤S12中，打开第1闸门阀93，使浆料从气泡塔型反应器30通过配管 83a内流入废催化剂接收罐85，然后用搅拌装置99搅拌，并转移到步骤S13。然后，反复进行步骤13，直到用液面检测装置98检测的废催化剂接收罐85的浆料的液面被显示装置显示为HIGH为止，然后转移到步骤S14。在步骤S14中，关闭第1闸门阀93，打开第2闸门阀96、第3闸门阀101、第4闸门阀110、以及第5闸门阀123，转移到步骤S15。此时，废催化剂接收罐85内的浆料被通过第1氮供给配管95而流入废催化剂接收罐85内的氮气加压，从而通过配管84a内与加压用的氮气一起流入第1过滤装置87的容器主体87a内。接着，在步骤S15中，第1过滤装置87的容器主体87a内的浆料因氮气的压力而被挤压至第1过滤器104，过滤开始。这期间，为了有效地进行浆料的过滤，利用搅拌、排出机构105的搅拌翼驱动马达105c使搅拌翼105a旋转以搅拌容器主体87a内的浆料。被第1过滤器104过滤的滤液流过配管84b，通过第4闸门阀110而流入第2过滤装置89。然后由第2过滤装置89内配设的第2过滤器113进一步过滤，流过配管84c内， 通过第5闸门阀123而流入滤液回收容器91。该滤液回收容器91中收容的滤液L以液体烃作为主成分。接着，在步骤S16中，判断浆料的过滤是否结束。具体而言，当液面检测装置98的显示装置显示EMPTY，用第1过滤装置87的液面检测装置87b和第2过滤装置89的液面检测装置89a检测不到浆料时，判断为过滤结束(是)，转移到步骤S17。另外，当液面检测装置98的显示装置未显示EMPTY，或液面检测装置87b、89a中的任一个检测到浆料时，判断为过滤未结束(否)，转移到步骤S21。在步骤S17中，第1废催化剂筒107和第2废催化剂筒114中收容的催化剂粒子等固体物由废弃处理工作人员等来进行废弃处理，或由金属回收工作人员来进行回收处理， 滤液回收容器91中收容的滤液L作为液体燃料合成系统1的下次运转时的初期溶剂来再利用，所有的工序结束。另外，在对第1废催化剂筒107内的固体物进行废弃处理之前，也可以进行以下的处理。即，使利用搅拌、排出机构105的搅拌翼驱动马达105c而旋转的搅拌翼105a抵接第 1过滤器104，同时打开开关阀109。然后，使第1过滤器104上残留的催化剂粒子等固体物通过第1固体物输送流路108而收容于第1废催化剂筒107中。 另外，在步骤S21中，第2过滤装置89上具备的压差计112的显示装置判断是否显示HIGH。而且，当显示装置显示HIGH时(是)，转移到步骤S22，进行将第2过滤器113 上堵塞的催化剂粒子等去除的以下将说明的工序，当显示装置显示L0W(否)时，转移到步骤 S16。在步骤S22中，关闭第2闸门阀96、第4闸门阀110以及第5闸门阀123，打开第 6闸门阀120以及第7闸门阀117，然后转移到步骤S23。接着，在步骤S23中，使氮气从第2氮供给配管121通过第2过滤装置89内的第 2过滤器113而流到第2固体物输送配管115侧，然后转移到步骤S24。该氮气的流动方向到目前为止在第2过滤器113内都是与含有催化剂粒子的浆料的流动方向相反，第2过滤器113所捕集的催化剂粒子等固体物被流过的氮气推压，通过第2固体物输送配管115而收容于第2废催化剂筒114中。接着，在步骤S24中，打开第2闸门阀96、第4闸门阀110以及第5闸门阀123，关闭第6闸门阀120以及第7闸门阀117，预先为催化剂分离系统81中流过下次浆料做准备。这样，根据本发明的第1实施方式的催化剂分离系统，利用从第2流路84的上游至下游设置的第1过滤器104和第2过滤器113，可以对含有催化剂粒子的浆料进行共计2 次过滤。因此，在从含有液体烃的浆料中分离、回收催化剂粒子时，能够防止回收的液体烃中混入催化剂粒子，能够抑制烃的产品的质量下降。因此，能够通过过滤而提高所得到的烃的质量。此外，由于是利用2个过滤器104、113来从浆料中分离催化剂粒子，所以不使用加热室和冷却塔等大型装置，催化剂分离系统81作为整体能够抑制大型化。另外，第1过滤器104和第2过滤器113的孔径如果具有完全相同的大小，则催化剂粒子首先会堵塞上游的第ι过滤器104的孔。本发明的催化剂分离系统81以如下方式构成配设于下游的第2过滤器113的孔径(10 μ m以下)小于配设于上游的第1过滤器 104的孔径(31 63μπι)。因此，在第2过滤器113上，通过了第1过滤器104的孔的外径较小的催化剂粒子发生堵塞，而在孔径较大的第1过滤器104上，比该第1过滤器104的孔径更大的催化剂粒子发生堵塞，这样根据过滤器不同，其堵塞的催化剂粒子的外径不同。因此，能够防止催化剂粒子集中堵塞于上游的第1过滤器104，防止含有催化剂粒子的烃阻塞第2流路84而不能流过。(第2实施方式)下面，对本发明的第2实施方式进行说明，与上述第1实施方式相同的部位用相同的符号表示并省略其说明，仅对不同的点进行说明。如图4所示，本实施方式的催化剂分离系统131中，代替上述实施方式中具备的第 2流路84而具备第2流路134，该第2流路134由与废催化剂接收罐85连接的上游主流路 (主流路)135、从上游主流路135分支的2个分支流路136、137以及在下游将2个分支流路136、137合为一个的下游主流路138构成。即，从废催化剂接收罐85至滤液回收容器91 的流路的一部分是并联分支的。上游主流路135含有配管135a和135b。而且，废催化剂接收罐85与配管135a的一端连接，在配管135a的另一端与配管135b的一端之间连接有第1过滤装置87。分支流路136含有配管136a、136b，分支流路137含有配管137a、137b。
另外，在上游主流路135的配管135b的另一端与分支流路136的配管136a的一端以及分支流路137的配管137a的一端之间设置有切换机构140，该切换机构140能够将配管135b中流动的浆料切换为往配管136a、配管137a的任一个中流动。即，设置有用于使浆料选择性地流入并联分支的各分支流路的任一个中的切换机构。另外，代替上述第1实施方式的催化剂分离系统81中设置的一个第2过滤装置 89，在本实施方式中，在配管136a的另一端与配管136b的一端之间、以及在配管137a的另一端与配管137b的一端之间分别各连接有一个第2过滤装置89，在这些第2过滤装置89 上分别具备作为烧结金属过滤器的第2过滤器113。根据以上构成的催化剂分离系统131，例如，在浆料流过一个分支流路136的过程中，因催化剂粒子堵塞在过滤器113的孔而变得难以流动时，可以通过切换机构140将浆料所流动的分支流路从分支流路136切换为分支流路137。因此，当催化剂粒子堵塞在分支流路136的过滤器113的孔时，可以不用停止浆料的流动而换到分支流路137的新的过滤器113。此外，本实施方式中，在分支流路136、137上分别仅连接了具备第2过滤器113的第2过滤装置89。但是，在各分支流路136、137上也可以连接催化剂分离系统131内的所有的过滤器。即，在各分支流路136、137上也可以分别连接具备第1过滤器104的第1过滤装置87和具备第2过滤器113的第2过滤装置89。另外，本实施方式中，催化剂分离系统131中具备2个分支流路，但也可以具备3 个以上。 以上，对本发明的第1实施方式和第2实施方式参照附图进行了详述，但具体的结构并不限于该实施方式，还包括不超出本发明的要旨的范围的结构的变更等。例如，在上述第1实施方式和第2实施方式中，以第2过滤器113的孔径小于第1 过滤器104的孔径的方式来构成，但也可以是第1过滤器104的孔径与第2过滤器113的孔径相同，也可以是第1过滤器104的孔径小于第2过滤器113的孔径。另外，在上述第1实施方式和第2实施方式中，从催化剂分离系统的上游至下游具备第1过滤器104和第2过滤器113这2种过滤器，但也可以具备3种以上的过滤器。另外，在上述第1实施方式和第2实施方式中，第2过滤器113不限于烧结金属过滤器，也可以是吸滤器等。产业上的可利用性本发明的催化剂分离系统能够在抑制装置的大型化和烃的质量下降的情况下，将催化剂粒子从含有液体烃的浆料中分离、回收。符号说明30气泡塔型反应器(反应器主体)81、131催化剂分离系统83第1流路84、134 第 2 流路85废催化剂接收罐(贮存罐)104第1过滤器(过滤器)113第2过滤器(过滤器)
135上游主流路(主流路) 136、137 分支流路140 切换机构
权利要求
1.一种催化剂分离系统，其是将固体的催化剂粒子从烃中分离的催化剂分离系统，所述烃是利用以氢和一氧化碳为主成分的合成气与通过在液体中悬浮固体的催化剂粒子而形成的浆料之间的化学反应来合成的，其中，所述催化剂分离系统具备 反应器、将从所述反应器中抽出的浆料进行贮存的贮存罐、将该浆料进行过滤的多个过滤器、以及将经过了所述多个过滤器的滤液进行回收的滤液回收容器，所述多个过滤器在从所述贮存罐至所述滤液回收容器的浆料的流路上串联配置。
2.根据权利要求1所述的催化剂分离系统，其中，所述化学反应是费-托合成反应。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂分离系统，其中，在所述多个过滤器中，设置于所述流路的上游的过滤器的孔径大于设置于下游的过滤器的孔径。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的催化剂分离系统，其中，所述多个过滤器中的至少一个是吸滤器。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的催化剂分离系统，其中，在所述多个过滤器中， 最靠近滤液回收容器的过滤器是由烧结金属制作的。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的催化剂分离系统，其中，所述多个过滤器具有将从所述贮存罐抽出的浆料进行过滤的第1过滤器和将经过了所述第1过滤器的所述浆料进行过滤的多个第2过滤器，所述流路的一部分并联地分支，在分支的各流路上设置有所述多个第2过滤器， 在所述流路上设置有用于使所述浆料选择性地流入至所述多个第2过滤器的切换机构。
全文摘要
一种催化剂分离系统，其是将固体的催化剂粒子从烃中分离的催化剂分离系统，所述烃是利用以氢和一氧化碳为主成分的合成气与通过在液体中悬浮固体的催化剂粒子而形成的浆料之间的化学反应来合成的，其中，所述催化剂分离系统具备反应器、将从所述反应器中抽出的浆料进行贮存的贮存罐、将该浆料进行过滤的多个过滤器、以及将经过了所述多个过滤器的滤液进行回收的滤液回收容器，所述多个过滤器在从所述贮存罐至所述滤液回收容器的浆料的流路上串联配置。
文档编号C10G2/00GK102165042SQ200980138048
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月30日
发明者加藤让, 大西康博, 山田荣一, 森田健太郎 申请人:克斯莫石油株式会社, 吉坤日矿日石能源株式会社, 国际石油开发帝石株式会社, 新日铁工程技术株式会社, 日本石油天然气·金属矿物资源机构, 石油资源开发株式会社