烃合成反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烃合成反应装置。
[0002] 本申请基于2013年3月26日在日本申请的专利申请2013-065192号主张优先权， 将其内容援引于此。
【背景技术】
[0003] 近年来，作为用于从天然气合成液体燃料的方法之一，开发了将天然气重整生成 以一氧化碳气体（C0)和氢气（H 2)为主成分的合成气体，以该合成气体为原料气体通过 费-托合成反应（以下称为"FT合成反应"。）用催化剂合成烃，进一步通过将该烃加氢、精 制，来制造石脑油（粗汽油）、煤油、轻油、錯等液体燃料产品的GTL(Gas To Liquids:液体 燃料合成）技术。
[0004] 在该GTL技术中使用的烃合成反应装置中，在收纳有将固体催化剂粒子（例如钴 催化剂等）悬浮于介质液体（例如液态烃化合物等）中而成的浆料的反应容器的内部，通 过使合成气体中的一氧化碳气体和氢气进行FT合成反应来合成经。
[0005] 在这种烃合成反应装置中，为了将通过FT合成反应生成的液态烃化合物排出到 反应容器的外部，通过设置在反应容器内的过滤器将液态烃化合物和催化剂粒子分离，将 分离的液态烃化合物排出到反应容器外部（例如参照下述专利文献1)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特再表2010-038396号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的课题
[0010] 在这种烃合成反应装置中，将合成气体供给到反应容器内部，在反应容器内边搅 拌浆料边使合成气体进行反应。使催化剂粒子在反应容器内尽可能均匀分散是重要的，但 是，由于应当供给到反应容器内部的合成气体的流量有限，因此当催化剂粒子的粒径过大 时，催化剂粒子的沉降速度会变得过大，存在与合成气体的反应不能充分进行的情况。另一 方面，从将合成的液态烃化合物与催化剂粒子分开回收的观点考虑，粒径不能过小。其结 果，例如在通常的液体和固体的比重差的情况下，催化剂粒径限制为100微米级的一定范 围内。
[0011] 这样的催化剂粒子在通过浆料的搅拌流动而被分散的同时，通过与机器或其它粒 子的冲撞、磨损，随时间经过而产生或大或小的破裂或粉化。其结果，产生比起初的催化剂 粒径范围小的微小的催化剂粒子。
[0012] 进而，在由于长期运转而导致反应容器内的微小的催化剂粒子的量显著增加的情 况下，在上游侧的过滤器的过滤面形成的滤饼层变得致密化，从而过滤压差（过滤器的上 游侧和下游侧的压差）上升，可能难以回收与反应生成量相当的液态烃化合物。
[0013] 并且，在微小的催化剂粒子的直径和过滤器网孔的孔径的关系满足一定条件时， 过滤器会发生堵塞，有可能难以通过反洗进行再生。设置在反应容器内的过滤器不能进行 像在运转中取下后将催化剂粒子等堵塞物洗涤除去那样的保养，过滤压差超过设计上的数 值时或者过滤器发生堵塞时，有可能运转难以继续。
[0014] 进而，粉化的催化剂粒子的沉降速度小，有可能会伴随从反应容器出口流出的废 气的气流，飞散流出到上部气体体系中。
[0015] 此外，固体催化剂一般以还原金属作为活性元素，由于反应产物等的氧或水的存 在，活性元素氧化而形成氧化物时，会招致重量增加，同时失去活性。进而，氧化过程中粒子 彼此也会结合而发生块状化。
[0016] 这样的氧化或块状化的催化剂由于粒子重量增加或粒径变大，变得容易沉降。这 样的粒子在反应容器内蓄积时，由于越重的粒子越容易沉降，可能会发生催化剂不均匀分 散的流动不良。
[0017] 起因于以上那样的课题，由于反应容器内的催化剂量的减少或催化剂活性的劣 化，有可能使得液态烃化合物的生产率降低。
[0018] 本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于，提供可防止反应容器内部的过滤器因 粉化的微小的催化剂粒子的附着而堵塞、由此能够将液态烃化合物稳定地排出到反应容器 的外部的烃合成反应装置。进而，提供能够防止浆料中容易沉降的块状化的催化剂粒子在 反应容器内浓缩、能抑制因催化剂不均匀分散而导致浆料的流动性降低的烃合成反应装 置。
[0019] 用于解决课题的手段
[0020] 本发明的烃合成反应装置具备：反应容器，其使以一氧化碳气体和氢气为主成分 的合成气体与将固体催化剂悬浮于液态烃化合物中而成的浆料接触，通过费-托反应合成 液态烃化合物；过滤器，其设置在所述反应容器内，将所述液态烃化合物与所述催化剂分 离；以及，粉化催化剂粒子排出机构，其将所述浆料中的所述固体催化剂中的粉化的催化剂 粒子排出到所述反应容器外部。
[0021] 根据上述的烃合成反应装置，将浆料中的固体催化剂中的粉化的微小的催化剂粒 子通过粉化催化剂粒子排出机构连续地或定期地排出到反应容器的外部。因此，即使催化 剂粉化进行到设想的程度以上或者在长期运转的情况下，反应容器内的微小的催化剂粒子 的量也不会显著增加。由此，能够将过滤器因微小的催化剂粒子而堵塞的情况防止于未然。 其结果，能够将在反应容器内合成的液态烃化合物通过过滤器与催化剂分离，稳定地排出 到反应容器的外部。
[0022] 此外，由于积极地将粉化的微小的催化剂粒子排出到反应容器外部，从而能够减 少伴随在从反应容器的顶部排出的未反应气体中的催化剂粒子的量。因此，轻油中所含的 催化剂粒子的量也减少，在轻油处理系统的后段，在将轻油氢化裂解的工艺等中成为催化 剂中毒的原因的元素的混入变少，结果是产品的合格率提高。
[0023] 在本发明的烃合成反应装置中，所述粉化催化剂粒子排出机构具备：第一分级装 置，其利用液体中粒子的沉降速度差将所述粉化的催化剂粒子从所述浆料中的所述固体催 化剂中分离；流出路，其使在所述第一分级装置中分离的所述粉化的催化剂粒子与所述液 态烃化合物一起流出到所述第一分级装置的外部；以及，粉化粒子分离装置，其设置在所述 流出路中，捕捉所述粉化的催化剂粒子。
[0024] 通过第一分级装置，粉化的催化剂粒子从浆料中的固体催化剂中分离。即，在第一 分级装置的下部聚集比较重的催化剂粒子，在第一分级装置的上部聚集粉化的催化剂粒子 等比较轻的催化剂粒子。在第一分级装置的上部聚集的微小的催化剂粒子与液态烃化合物 一起从第一分级装置的上部通过流出路流出到第一分级装置的外部。流出到第一分级装置 的外部的微小的催化剂粒子被粉化粒子分离装置捕捉。
[0025] 由此，能够连续地或定期地捕捉粉化的微小的催化剂粒子。另外，分离了微小的催 化剂粒子的液态烃化合物可以返回到反应容器内而再利用，也可以作为反应容器内的过滤 器反洗用的液体。
[0026] 本发明的烃合成反应装置也可以具备对所述流出路中的含有所述粉化的催化剂 粒子的所述液态烃化合物的流出速度进行调节的流出速度调节部，进一步，所述第一分级 装置的上部形成为锥形，同时也可以在形成为所述锥形的所述第一分级装置的内部设置有 沿高度方向排列的多个浆料抽出喷嘴。
[0027] 通过在形成为锥形的第一分级装置的内部以不同高度配置多个浆料抽出喷嘴，同 时调节含有粉化的催化剂粒子的液态烃化合物的流出速度，能够在较大范围内调节通过第 一分级装置分离的微小的催化剂粒子的粒径以及回收的液态烃化合物的流量。即，从位于 下方的抽出喷嘴抽出浆料时，含有催化剂粒子的液态烃化合物的流出速度加快，粒径比较 大的催化剂粒子通过流出路从第一分级装置流出到外部。另一方面，从位于上方的抽出喷 嘴抽出浆料时，含有催化剂粒子的液态烃化合物的流出速度变慢，粒径比较小的催化剂粒 子通过流出路从第一分级装置流出到外部。
[0028] 本发明的烃合成反应装置中，所述粉化粒子分离装置可以采用过滤器过滤方式、 重力沉降方式、旋流方式、离心分离方式、磁分离方式中的任一种方式。
[0029] 本发明的烃合成反应装置可以具备将所述浆料中的所述固体催化剂中的块状化 的催化剂粒子排出到所述反应容器的外部的块状粒子排出机构。
[0030] 块状化而重量增加的劣化催化剂通过块状粒子排出机构定期地排出到反应容器 的外部。因此，能够防止在浆料中容易沉降的块状的劣化催化剂在反应容器内浓缩。其结 果，能够抑制因催化剂不均匀分散而导致的浆料的流动性的降低。
[0031] 本发明的烃合成反应装置中，所述块状粒子排出机构可以具备：第二分级装置，其 利用液体中的粒子的沉降速度差将所述块状化的催化剂粒子从所述浆料中的所述固体催 化剂中分离；以及，排出路，其将在所述第二分级装置中分离的所述块状化的催化剂粒子排 出到所述第二分级装置的外部。
[0032] 通过第二分级装置，块状化的催化剂粒子从浆料中的固体催化剂中分离。即，在第 二分级装置的下部聚集比较重的块状化的催化剂粒子。在第二分级装置的下部聚集的块状 催化剂粒子通过排出路流出到第二分级装置的外部。由此，能够连续地或定期地捕捉块状 化的催化剂粒子。
[0033] 本发明的烃合成反应装置可以具备对将所述液态烃化合物供给到所述第二分级 装置中的连通管中的所述液态烃化合物的供给流量进行调节的供给流量调节部，进一步， 所述第二分级装置的上部形成为锥形，同时可以将供给到所述第二分级装置的液态烃化合 物在形成为所述锥形的所述第二分级装置的内部向上吹出。
[0034] 通过调节供给到形成为锥形的第二分级装置中的液态烃化合物的供给流量，能够 改变第二分级装置的内部的催化剂粒子浮游难易性。即，减小液态烃化合物的供给流量时， 从液态烃化合物中分离回收粒径比较小的催化剂粒子。增大液态烃化合物的供给流量时， 即使粒径比较大的催化剂粒子也变得容易在第二分级装置的内部浮游，因而从液态烃化合 物中分离回收块状化的催化剂粒子。
[0035]