СИСТЕМА СИНТЕЗА ЖИДКОГО ТОПЛИВА Российский патент 2011 года по МПК C10G2/00 C10G47/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе синтеза жидкого топлива для синтеза жидких топлив из углеводородных сырьевых материалов, таких как природный газ.

Заявлен приоритет Японской патентной заявки № 2006-95544, поданной 30 марта 2006 года, содержание которой приведено здесь для сведения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

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 (Н₂) 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.

Хотя жидкие углеводороды непосредственно после реакции синтеза становятся смесью множества жидких углеводородов, имеющих различные температуры кипения, для разделения этой смеси применяется установка, называемая ректификационной колонной. Отработанный газ (далее называемый как «отходящий газ»), который выводится из верхней части этой ректификационной колонны, подается в факельную стойку и сжигается в ней, затем выбрасывается в атмосферу после того, как компоненты жидких топливных продуктов, такие как нафта (необработанный бензин), керосин и газойль, число атомов углерода которых составляет пять или более, разделены и извлечены.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Однако, например, в отходящем газе содержатся газообразные углеводороды и т.д. с числом атомов углерода, например, менее чем пять. Однако в вышеупомянутой общепринятой системе синтеза жидкого топлива отходящий газ сжигается и выбрасывается. Поэтому газообразные углеводороды, которые могут представлять собой сырьевой материал для жидких углеводородов, утилизируются бесполезно. Мало того, что не используется эффективно сырьевой материал, но и в результате сжигания отходящего газа возрастает количество выбросов диоксида углерода.

Таким образом, настоящее изобретение было выполнено с учетом вышеупомянутых проблем и направлено на разработку системы синтеза жидкого топлива, пригодной для эффективного использования углеводородного компонента с низким числом атомов углерода, содержащегося в вышеупомянутом отходящем газе, тем самым улучшая эффективность утилизации сырьевого материала и снижая количество выбросов диоксида углерода.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

Система синтеза жидкого топлива, согласно настоящему изобретению, включает первый 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; первую ректификационную колонну, которая нагревает жидкие углеводороды, синтезированные в реакторе, для фракционной разгонки множества сортов жидких топлив, имеющих различные температуры кипения; использующее водород реакционное устройство, которое выполняет заданную реакцию с углеводородным сырьевым материалом или жидкими топливами с использованием газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе; вторую ректификационную колонну, которая очищает жидкий компонент, отделенный и выделенный из использующего водород реакционного устройства; и подающее устройство, которое подает газ, выведенный из второй ректификационной колонны, по меньшей мере в одну установку из первого реформинг-аппарата, использующее водород реакционное устройство и реактор, в качестве части сырьевого материала.

Согласно такой компоновке подающее устройство подает газ, выведенный из второй ректификационной колонны, по меньшей мере в один из первых реформинг-аппаратов, использующее водород реакционное устройство и реактор в качестве части сырьевого материала. Поскольку в газе, выводимом из второй ректификационной колонны, содержится углеводородный компонент с числом атомов углерода четыре или менее, эффективность утилизации углеводородного сырьевого материала может быть улучшена путем возвращения газа, выведенного из второй ректификационной колонны, в установку, расположенную выше по потоку относительно второй ректификационной колонны.

В системе синтеза жидкого топлива использующее водород реакционное устройство может включать по меньшей мере один из реактора гидрирования по меньшей мере одного из множества сортов жидких топлив и реактора десульфуризациии, который производит гидрирование и десульфуризацию углеводородного сырьевого материала, подаваемого в первый реформинг-аппарат.

Система синтеза жидкого топлива может далее включать стабилизатор нафты, расположенный ниже по потоку относительно второй ректификационной колонны, и газ может быть выведен из стабилизатора нафты и подан по меньшей мере в один из первых реформинг-аппаратов, использующее водород реакционное устройство и реактор в качестве части сырьевого материала. Более того, система синтеза жидкого топлива может далее включать второй реформинг-аппарат, который преобразует газ, выведенный из стабилизатора нафты. Согласно настоящему изобретению, синтез-газ для системы синтеза жидкого топлива может быть улучшен путем реформинга газа, выведенного из стабилизатора нафты. Тем самым, поскольку может быть утилизирован углеводородный компонент с низким числом атомов углерода, содержащийся в газе, выводимом из стабилизатора нафты, может быть сокращено бесполезное расходование углеводородов как сырьевого материала и может быть улучшена эффективность утилизации сырьевого материала.

Далее, система синтеза жидкого топлива может далее включать устройство для отделения водорода, которая отделяет газообразный водород от синтез-газа, полученного во втором реформинг-аппарате, и подающее устройство может подавать газообразный водород, отделенный с помощью устройства для отделения водорода, в реактор или использующее водород реакционное устройство. С помощью такой компоновки устройства для отделения водорода можно отделять и очищать только газообразный водород из синтез-газа, полученного во втором реформинг-аппарате, и подающее устройство может подавать газообразный водород в каждую установку, которая потребляет газообразный водород. Это может сократить количество газообразного водорода, который должен вновь вводиться в систему синтеза жидкого топлива.

Система синтеза жидкого топлива далее может включать устройство для хранения водорода, которая хранит газообразный водород, отделенный с помощью устройства для отделения водорода.

В системе синтеза жидкого топлива подающее устройство может подводить газообразный водород, сохраняемый в устройстве для хранения водорода, к использующему водород реакционному устройству во время пускового периода системы синтеза жидкого топлива. При такой компоновке использующее водород реакционное устройство может быть быстро запущено в действие до того, как газообразный водород начнет подаваться из реформинг-аппарата. Поэтому производственная эффективность системы синтеза жидкого топлива может быть улучшена.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с системой синтеза жидкого топлива, согласно настоящему изобретению, углеводородный компонент с низким числом атомов углерода, содержащийся в отходящем газе, может быть эффективно использован без выбрасывания, так что эффективность утилизации сырьевого материала может быть улучшена и может быть сокращено количество выбросов диоксида углерода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую общую компоновку системы синтеза жидкого топлива, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую примерную компоновку подающего устройства, которое подводит газ, выведенный из верхней части ректификационной колонны в системе синтеза жидкого топлива, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет собой блок-схему, показывающую еще одну примерную компоновку подающего устройства, которое подводит газ, выведенный из верхней части ректификационной колонны в системе синтеза жидкого топлива, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет собой блок-схему, показывающую еще одну примерную компоновку подающего устройства, которое подводит газ, выведенный из верхней части ректификационной колонны в системе синтеза жидкого топлива, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ КОДОВЫХ СИМВОЛОВ

1: СИСТЕМА СИНТЕЗА ЖИДКОГО ТОПЛИВА

3: БЛОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА

5: БЛОК СИНТЕЗА ФИШЕРА-ТРОПША (ФТ-СИНТЕЗА)

7: БЛОК ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА

10: РЕАКТОР ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ

12: ПЕРВЫЙ РЕФОРМИНГ-АППАРАТ

14: КИПЯТИЛЬНИК, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ТЕПЛО ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

16 и 18: ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

20: БЛОК ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СО₂

22: ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ КОЛОННА

24: РЕГЕНЕРАЦИОННАЯ КОЛОННА

26: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА

30: БАРБОТАЖНЫЙ КОЛОННЫЙ РЕАКТОР

32: ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

34 и 38: ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР

36: СЕПАРАТОР

40: ПЕРВАЯ РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА

50: РЕАКТОР ГИДРОКРЕКИНГА ВОСКОВОГО КОМПОНЕНТА

52: РЕАКТОР ГИДРИРОВАНИЯ КЕРОСИНОВОЙ И ГАЗОЙЛЕВОЙ ФРАКЦИИ

54: РЕАКТОР ГИДРИРОВАНИЯ ЛИГРОИНОВОЙ ФРАКЦИИ

56, 58 и 60: ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

70: ВТОРАЯ РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА

72: СТАБИЛИЗАТОР НАФТЫ

100: МАРШРУТ ВЫДЕЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА

102: ВТОРОЙ РЕФОРМИНГ-АППАРАТ

104: МАРШРУТ ПОДАЧИ СИНТЕЗ-ГАЗА

106: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА

108: МАРШРУТ ПОДАЧИ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА

110: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА

112: МАРШРУТ ПОДАЧИ ГАЗООБРАЗНОГО ВОДОРОДА

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

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 номеров составным частям, имеющим по существу одинаковые функциональные конфигурации.

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 изобретению.

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 блок 3 для производства синтез-газа, блок 5 для ФТ-синтеза и блок 7 повышения качества. 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.

Во-первых, будет описан блок 3 для производства синтез-газа. Блок 3 для производства синтез-газа главным образом включает, например, реактор 10 десульфуризации, первый реформинг-аппарат 12 (далее называемый как «реформинг-аппарат 12»), кипятильник 14, использующий тепло отходящих газов, газо-жидкостные сепараторы 16 и 18, устройство 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. Газожидкостный сепаратор 16 разделяет воду, нагретую путем теплообмена с синтез-газом в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, на газ (пар высокого давления) и жидкость. Газожидкостный сепаратор 18 удаляет сконденсированные компоненты из синтез-газа, охлажденного в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, и подает газообразный компонент в блок 20 для удаления СО₂. Блок 20 для удаления СО₂ имеет поглотительную колонну 22, которая удаляет газообразный диоксид углерода из синтез-газа, подаваемого из газожидкостного сепаратора 18, путем абсорбции, и регенерационную колонну 24, которая выделяет и регенерирует газообразный диоксид углерода из поглотителя, содержащего газообразный диоксид 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 СО₂.

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.

СН₄+Н₂О→СО+3Н₂... (1)

СН₄+СО₂→2СО+2Н₂... (2)

Далее, устройство для отделения водорода 26 предусмотрено в линии, ответвляющейся от главного трубопровода, который соединяет блок 20 для удаления СО₂ или газожидкостный 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.

В дополнение, способ отделения газообразного водорода в устройстве для отделения водорода 26 не ограничивается примером способа адсорбции водорода при переменном давлении, как в вышеупомянутом устройстве для отделения водорода (PSA). Например, это может быть способ хранения водорода путем адсорбции сплавами, способ мембранного разделения или комбинации таковых.

Например, способ хранения 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.

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.

Далее будет описан блок 5 ФТ-синтеза. Блок 5 ФТ-синтеза главным образом включает, например, барботажный колонный реактор 30, газожидкостный сепаратор 34, сепаратор 36, газожидкостный сепаратор 38 и первую ректификационную колонну 40. Барботажный колонный реактор 30 проводит реакцию ФТ-синтеза синтез-газа, полученного в вышеупомянутой установке для получения синтез-газа 3, то есть газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, с образованием жидких углеводородов. Газожидкостный 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. Газожидкостный 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 газожидкостный сепаратор 38 из барботажного колонного реактора 30, и разделяет и очищает жидкие углеводороды на индивидуальные фракции продуктов соответственно температурам кипения.

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 пробулькиванием через перфорированный пластинчатый рассекатель 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).

2nH₂+nCO→(-CH₂-)_n+nH₂O... (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.

Наконец, будет описан блок 7 повышения качества. Блок 7 повышения качества включает, например, реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента, реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции, реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции, газожидкостные 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. Газожидкостные 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.

Далее, будет описан процесс (GTL-процесс) синтеза жидкого топлива из природного газа с помощью системы 1 синтеза жидкого топлива, скомпонованной, как показано выше.

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).

Более конкретно, во-первых, вышеупомянутый природный газ подается в реактор 10 десульфуризации вместе с газообразным водородом, отделенным в устройстве для отделения водорода 26. 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.

Природный газ (может также содержать диоксид углерода), подвергнутый десульфуризации этим способом, подается в реформинг-аппарат 12, после чего газообразный диоксид углерода (СО₂), 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.

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 этот момент вода, нагретая синтез-газом в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, подается в газожидкостный 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.

Между тем синтез-газ, охлажденный в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, подается в поглотительную колонну 22 блока 20 для удаления СО₂ или барботажный колонный реактор 30, после того как сконденсированные компоненты отделены и удалены из синтез-газа в газожидкостном 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.

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, Н₂:СО=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.

Далее, часть синтез-газа, из которого газообразный диоксид углерода был отделен в вышеупомянутой установке 20 для удаления СО₂, также подается в устройство для отделения водорода 26. Устройство для отделения водорода 26 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 использующие водород реакционные устройства (например, реактор 10 десульфуризации, реактор 50 гидрокрекинга восковых компонентов, реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции, реактор 54 гидрирования лигроиновой фракциии т.д.), которые выполняют заранее заданные реакции, использующие водород в пределах системы 1 синтеза жидкого топлива.

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.

Более конкретно, синтез-газ, из которого газообразный диоксид углерода был отделен в вышеупомянутом блоке 20 для удаления СО₂, 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 газожидкостном 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)).

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 газожидкостный сепаратор 38. Газожидкостный 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 газожидкостном сепараторе 38, непрореагировавшие синтез-газы (СО и Н₂) вводятся в донную часть барботажного колонного реактора 30 и используются вновь для реакции ФТ-синтеза. Далее, газообразный выброс (газ для сжигания в факеле), иной, нежели целевые продукты, который содержит в качестве основного компонента газообразный углеводород, имеющий низкое число атомов углерода (С₄ или менее), выводится во внешнее устройство для сожжения (не показано), сжигается в нем и затем выпускается в атмосферу.

Далее, первая ректификационная колонна 40 нагревает жидкие углеводороды (число атомов углерода в которых варьирует), подаваемые через сепаратор 36 и газожидкостный 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 С₂₁ 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 С₅ до С₁₀), как лигроиновая фракция, извлекаемая из верхней части первой ректификационной колонны 40, передаются в реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции.

Реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента производит гидрокрекинг жидких углеводородов, как воскового компонента, с высоким числом атомов углерода (приблизительно С₂₁ или более), который был подан из нижней части первой ректификационной колонны 40, с использованием газообразного водорода, поставляемого из вышеупомянутого устройства для отделения водорода 26, 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 гидрокрекинга воскового компонента 50, разделяется на газ и жидкость в газожидкостном 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.

Реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракций 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 для отделения водорода 26. 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 газожидкостном 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.

Реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции производит гидрирование жидких углеводородов (приблизительно С₁₀ 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 для отделения водорода 26. В результате продукт, включающий гидрированные жидкие углеводороды, разделяется на газ и жидкость в газожидкостном сепараторе 60, жидкие углеводороды из которого передаются в стабилизатор 72 нафты и газообразный компонент (включающий газообразный водород) которого используется вновь для вышеупомянутой реакции гидрирования.

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 центральной части таковой. 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.

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 нафты 72 разделяет и очищает нафту (от С₅ до С₁₀) как продукт. Соответственно этому, высокочистая нафта извлекается из нижней части стабилизатора 72 нафты. Между тем, отработанный газ (отходящий 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. Хотя обычно этот отходящий газ подается на внешнюю установку для сожжения (не показана), сжигается как факельный газ и затем выпускается в атмосферу в виде газообразного выброса, система синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления, имеет особенность, заключающуюся в утилизации углеводородов с числом атомов углерода четыре или менее, содержащихся в этом отходящем газе, с использованием способов, как подробно описано ниже, и повторно использует углеводороды в качестве части сырьевого материала.

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 С₁₅: керосин) и газойль (от С₁₆ до С₂₀: газойль). Более того, в настоящем варианте осуществления вышеупомянутый способ реформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода исполняется 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.

Далее, обращаясь к фиг.2-4, будет подробно описано подающее устройство, которое подводит углеводороды с числом атомов углерода четыре или менее, содержащиеся в отходящем газе, выводимом из верхней части стабилизатора нафты, в качестве части сырьевого материала системы 1 синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления.

Фиг.2 представляет собой блок-схему для разъяснения подающего устройства, которое подает отходящий газ, выведенный из верхней части стабилизатора 72 нафты, в установку, расположенную выше по потоку относительно стабилизатора 72 нафты, в системе 1 синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления. В дополнение, на фиг.2, для удобства описания, иллюстрированы основные составные части системы 1 синтеза жидкого топлива из фиг.1, иллюстрация некоторых составных частей опущена.

Как описано выше, углеводороды с числом атомов углерода четыре или менее содержатся в отходящем газе, выводимом из верхней части стабилизатора нафты. Хотя эти углеводороды с числом атомов углерода четыре или менее отличаются от целевых продуктов, они доступны в качестве углеводородного сырьевого материала, подаваемого в первый реформинг-аппарат 12.

Как показано на фиг.2, в примерной компоновке, согласно настоящему варианту осуществления, один конец маршрута выделения и подачи отходящего газа 100 связан с верхом головной части стабилизатора 72 нафты, другой конец маршрута выделения и подачи отходящего газа 100 связан с расположенной выше по потоку стороной реформинг-аппарата 12. При таком маршруте 100 углеводороды с числом атомов углерода четыре или менее, содержащиеся в отходящем газе, могут быть использованы повторно в качестве части углеводородного сырьевого материала для введения в реформинг-аппарат 12.

С помощью вышеупомянутого маршрута выделения и подачи отходящего газа 100 может быть сокращено количество используемого природного газа, подаваемого из источника подачи природного газа (не показан), расположенного выше по потоку относительно реформинг-аппарата 12. Поэтому может быть улучшена эффективность использования углеводородного сырьевого материала во всей системе синтеза жидкого топлива в целом.

В дополнение, в точке соединения между маршрутом выделения и подачи отходящего газа 100 и основным маршрутом, каковым подается природный газ, оба маршрута могут быть соединены между собой через управляющий вентиль (не показан) и т.п., чтобы количество подаваемого природного газа могло регулироваться соответственно давлению, скорости потока и т.д. отходящего газа, который наличествует в маршруте 100.

Фиг.3 представляет собой блок-схему для разъяснения еще одной примерной компоновки, которая подает отходящий газ из верхней части стабилизатора 72 нафты в установку, расположенную выше по потоку относительно стабилизатора 72 нафты, в системе 1 синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления. В дополнение, также на фиг.3, для удобства описания иллюстрированы основные составные части системы 1 синтеза жидкого топлива из фиг.1, иллюстрация некоторых составных частей опущена.

В этой примерной компоновке отходящий газ, выведенный из верхней части стабилизатора 72 нафты, вводится во второй реформинг-аппарат 102 (далее называемый как «реформинг-аппарат 102»), который располагается отдельно от реформинг-аппарата 12, и подвергается реформингу в нем, тем самым образуя синтез-газ, содержащий газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов. Диоксид углерода, необходимый для преобразования отходящего газа, может быть подведен от источника подачи диоксида углерода (не показан), который расположен отдельно, или может быть подведен от источника подачи диоксида углерода (не показан), который подает диоксид углерода в реформинг-аппарат 12, или отходящий газ может быть подвергнут реформингу только водяным паром.

Синтез-газ, синтезированный в вышеупомянутом реформинг-аппарате 102, подается в барботажный колонный реактора 30 со стороны, расположенной выше по потоку, через трубопровод для подачи синтез-газа 104, соединенный с реформинг-аппаратом 102, и используется в качестве части сырьевого материала для реакции ФТ-синтеза, и т.д. Как описано выше, при реформинге отходящего газа, выведенного из верхней части для использования отходящего газа в качестве синтез-газа, может быть улучшена эффективность использования природного газа во всей системе синтеза жидкого топлива в целом.

В дополнение, когда могут отслеживаться количества синтез-газа, производимого в реформинг-аппарате 12 и реформинг-аппарате 102 соответственно, и количество синтез-газа, достаточное для реакции, получается в реформинг-аппарате 102, количество природного газа, подводимого из источника подачи природного газа (не показан), также может быть сокращено путем снижения количества синтез-газа, получаемого в реформинг-аппарате 12.

Фиг.4 представляет собой блок-схему для разъяснения еще одной примерной компоновки, которая подает отходящий газ, выведенный из верхней части стабилизатора 72 нафты, на установку, расположенную выше по потоку относительно стабилизатора 72 нафты, в системе синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления. В дополнение, также на фиг.4, для удобства описания иллюстрированы основные составные части системы 1 синтеза жидкого топлива из фиг.1, иллюстрация некоторых составных частей опущена.

Примерная компоновка, иллюстрированная на фиг.4, главным образом включает реформинг-аппарат 102, который выполняет реформинг отходящего газа, выводимого из верхней части стабилизатора 72 нафты, устройство для отделения водорода 106, которое разделяет синтез-газ, который содержит газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, образованный в реформинг-аппарате 102, на газообразный монооксид углерода и газообразный водород, и устройство 110 для хранения водорода, которое хранит газообразный водород, отделенный в устройстве для отделения водорода 106.

Поскольку реформинг-аппарат 102 имеет такое же функциональное назначение и действует так же, как показано на фиг.3, подробное описание такового опущено. Устройство 106 для отделения водорода представляет собой установку, которая разделяет синтез-газ, полученный в реформинг-аппарате 102, на газообразный монооксид углерода и газообразный водород. Трубопровод 108 для подачи газообразного монооксида углерода, который подводит отделенный газообразный монооксид углерода к барботажному колонному реактору 30 со стороны, расположенной выше по потоку, и устройство 110 для хранения водорода, которое может хранить отделенный газообразный водород, соединены с устройством 106 для отделения водорода. В качестве вышеупомянутого устройства 106 для отделения водорода может быть применена установка, которая имеет такое же функциональное назначение и действует так же, как устройство 26 для отделения водорода, расположенное в блоке 3 для производства синтез-газа.

В дополнение, может быть предусмотрен отдельный маршрут подачи, чтобы синтез-газ, синтезированный в реформинг-аппарате 102, мог быть подведен непосредственно в место выше по потоку относительно реформинг-аппарата 12.

Маршрут 108 подачи монооксида углерода подает газообразный монооксид углерода, отделенный в устройстве 106 для отделения водорода, например, чтобы скорректировать концентрацию газообразного монооксида углерода в синтез-газе, подводимом к барботажному колонному реактору 30. То есть, когда отслеживается концентрация монооксида углерода в синтез-газе, генерированном в реформинг-аппарате 12, и количество монооксида углерода, подаваемого по маршруту 108 подачи газообразного монооксида углерода, мало, газообразный монооксид углерода может быть подведен к реформинг-аппарату 12 по маршруту 108 подачи газообразного монооксида углерода через установку для хранения монооксида углерода и компрессор для монооксида углерода (не показан), которые предусмотрены в маршруте 108 подачи газообразного монооксида углерода.

Устройство 110 для хранения водорода, например, состоит из резервуара-хранилища, состоящего из герметичных контейнеров под давлением, такого как сферический резервуар, и может, например, хранить газообразный водород, отделенный в устройстве 106 для отделения водорода, в сжиженном состоянии. Маршрут 112 подачи газообразного водорода связан с этим устройством 110 для хранения водорода.

Маршрут 112 подачи газообразного водорода может подводить газообразный водород во все места, где газообразный водород требуется в системе 1 синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления, тем самым надлежащим образом регулируя концентрацию газообразного водорода. Места, в которых требуется газообразный водород, включают, например, реактор 10 десульфуризации, который производит гидрирование и десульфуризацию природного газа как углеводородного сырьевого материала, барботажный колонный реактор 30, который производит синтез множества жидких топлив, имеющих различные температуры кипения, из синтез-газа, содержащего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, или реакторы 50, 52 и 54 для гидрирования, которые производят гидрирование жидкого топлива, имеющего ненасыщенные углерод-углеродные связи, такие как двойные С=С-связи или тройные С≡С-связи.

По сравнению с общеупотребительной системой синтеза жидкого топлива в системе 1 синтеза жидкого топлива, согласно настоящему варианту осуществления, возможно сокращение количества природного газа, используемого в качестве сырьевого материала, примерно на 10-15% или более во всей системе в целом, с помощью подающего устройства, как описано выше.

В дополнение, с помощью устройства 110 для хранения водорода, газообразный водород может быть немедленно подведен из устройства 110 для хранения водорода, когда требуется газообразный водород. По этой причине газообразный водород, сохраняемый в устройстве 110 для хранения водорода, может быть немедленно подан к использующим водород реакционным устройствам, таким как реакторы 50, 52 и 54 для гидрирования или реактор 10 десульфуризации, во время повторного пуска и т.д. системы 1 синтеза жидкого топлива. Таким образом, может быть сведен к минимуму период времени, затрачиваемого на пуск и выведение на стабильный режим этих использующих водород реакционных устройств. Соответственно этому, поскольку время разогрева всей системы 1 синтеза жидкого топлива в целом может быть значительно сокращено, эффективность производства жидких топливных продуктов, таких как нафта, керосин, газойль и воск, может быть улучшена.

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, изложенной в пунктах формулы изобретения, и будет понятно, что эти изменения или модификации естественным образом принадлежат к технической области настоящего изобретения.

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.

Далее, в вышеприведенном варианте осуществления был описан случай, где система 1 синтеза жидкого топлива оснащена блоком 20 для удаления СО₂. Однако в зависимости от обстоятельств блок 20 для удаления СО₂ может отсутствовать.

Далее, в вышеприведенном варианте осуществления жидкие углеводороды синтезируются путем реакции ФТ-синтеза как реакции синтеза в барботажном колонном реакторе 30. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Более конкретно, настоящее изобретение может быть применено, например, к оксосинтезу (реакция гидроформилирования) R-CH=CH₂+CO+H₂→R-CH₂CH₂CHO, синтезу метанола CO+2H₂→CH₃OH, синтезу диметилового эфира (DME, ДМЭ) 3CO+3H₂→CH₃OCH₃+CO₂ и т.д., в качестве синтетической реакции в барботажном колонном реакторе.

Далее, в вышеприведенном варианте осуществления в качестве примеров использующих водород реакционных устройств приведены реактор 10 десульфуризации, реактор 50 гидрокрекинга воскового компонента, реактор 52 гидрирования керосиновой и газойлевой фракции, реактор 54 гидрирования лигроиновой фракции. Однако настоящее изобретение не ограничивается такими примерами. Любые установки, иные, чем вышеназванные таковые, могут быть привлечены в такой мере, насколько они выполняют заданную реакцию с использованием газообразного водорода в системе синтеза жидкого топлива. Более конкретно, использующее водород реакционное устройство может представлять собой, например, топливный элемент, установку, в которой проводится реакция гидрирования (нафталин→декалин) нафталина, установку, которая выполняет реакцию гидрирования (бензол→циклогексан и т.д.) ароматических углеводородов (бензола), или установку, которая проводит реакцию гидрирования ненасыщенной алифатической кислоты.

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.

Далее, хотя вышеприведенный вариант осуществления был описан с привлечением в качестве примера отходящего газа, выводимого из верхней части стабилизатора нафты, настоящее изобретение не ограничивается газом, отведенным с верхней части стабилизатора нафты. Например, возможно также выполнение вышеописанной обработки газов, отводимых из верхних частей других ректификационных колонн, и газа, выводимого из газожидкостного сепаратора.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение относится к системе синтеза жидкого топлива, включающей первый 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; первую ректификационную колонну, которая нагревает жидкие углеводороды, синтезированные в реакторе, для фракционной разгонки множества сортов жидких топлив, имеющих различные температуры кипения; использующее водород реакционное устройство, которое выполняет заданную реакцию с углеводородным сырьевым материалом или жидкими топливами с использованием газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе; вторую ректификационную колонну, которая очищает жидкий компонент, отделенный и выделенный из использующего водород реакционного устройства; и подающее устройство, которое подает газ, выведенный из второй ректификационной колонны, по меньшей мере в одну установку из первого реформинг-аппарата, использующего водород реакционного устройства и реактора, в качестве части сырьевого материала.

Соответственно системе синтеза жидкого топлива, согласно настоящему изобретению, может быть улучшена эффективность использования сырьевого материала и может быть сокращено количество выбросов диоксида углерода.

Изобретение относится к системе синтеза жидкого топлива для синтеза жидких топлив из углеводородных сырьевых материалов. Изобретение касается системы синтеза жидкого топлива, включающей первый реформинг-аппарат 12, который производит преобразование углеводородного сырьевого материала для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, барботажный колонный реактор, который синтезирует жидкие углеводороды из газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, содержащихся в синтез-газе, первую ректификационную колонну 40, которая нагревает жидкие углеводороды, синтезированные в барботажном колонном реакторе 30, для фракционной разгонки множества сортов жидких топлив, имеющих различные температуры кипения, использующие водород реакционные устройства, выполняющие заданную реакцию с жидкими топливными фракциями с использованием газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе, вторую ректификационную колонну 70, которая очищает, по меньшей мере, два жидких компонента, отделенных и выделенных из использующих водород реакционных устройств с получением множества видов жидких топлив и фракции газа; стабилизатор нафты, в который подается фракция газа, выведенного из второй ректификационной колонны, расположенный ниже по потоку относительно второй ректификационной колонны, второй реформинг-аппарат, который производит реформинг газа, выводимого из стабилизатора нафты; и устройство для отделения водорода, которое отделяет газообразный водород от синтез-газа, полученного во втором реформинг-аппарате, при этом газ выводится из стабилизатора нафты и подается по трубопроводу в первый реформинг-аппарат или второй реформинг-аппарат, синтез-газ, выводимый из второго реформинг-аппарата, подается по трубопроводу в реактор или устройство для отделения водорода, и газообразный водород, отделенный устройством для отделения водорода, подается по трубопроводу в реактор или использующие водород реакционные устройства. Технический результат - улучшение эффективности использования сырьевого материала, сокращение количества выбросов диоксида углерода. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система синтеза жидкого топлива, содержащая:
первый реформинг-аппарат, который преобразует углеводородный сырьевой материал для получения синтез-газа, содержащего 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;
первую ректификационную колонну, которая нагревает жидкие углеводороды, синтезированные в реакторе, для фракционной разгонки множества видов жидких топливных фракций, имеющих различные температуры кипения;
использующие водород реакционные устройства, которые осуществляют заданную реакцию с жидкими топливными фракциями с использованием газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе;
вторую ректификационную колонну, которая очищает, по меньшей мере, два жидких компонента, отделенных и выделенных из использующих водород реакционных устройств с получением множества видов жидких топлив и фракций газа;
стабилизатор нафты, в который подается фракция газа, выведенного из второй ректификационной колонны, расположенный ниже по потоку относительно второй ректификационной колонны,
второй реформинг-аппарат, который производит реформинг газа, выводимого из стабилизатора нафты; и
устройство для отделения водорода, которое отделяет газообразный водород от синтез-газа, полученного во втором реформинг-аппарате, при этом газ выводится из стабилизатора нафты и подается по трубопроводу в первый реформинг-аппарат или второй реформинг-аппарат,
синтез-газ, выводимый из второго реформинг-аппарата, подается по трубопроводу в реактор или устройство для отделения водорода, и
газообразный водород, отделенный устройством для отделения водорода, подается по трубопроводу в реактор или использующие водород реакционные устройства.

2. Система синтеза жидкого топлива по п.1, в которой использующее водород реакционное устройство содержит реактор гидрирования, который производит гидрирование по меньшей мере одного из множества видов жидких топлив и/или реактор десульфуризации, который производит гидрирование и десульфуризацию углеводородного сырьевого материала, подводимого к первому реформинг-аппарату.

3. Система синтеза жидкого топлива по п.1, дополнительно содержащая устройство для хранения водорода, которая хранит газообразный водород, отделенный с помощью устройства для отделения водорода.

4. Система синтеза жидкого топлива по п.3, в которой подающее устройство подает трубопроводом газообразный водород, сохраняемый в устройстве для хранения водорода, в использующие водород реакционные устройства во время пуска системы синтеза жидкого топлива.