烴合成反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及姪合成反應(yīng)裝置。
[0002] 本申請(qǐng)基于在2013年1月17日在日本申請(qǐng)的日本特愿2013-006566號(hào)主張優(yōu)先 權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 近年來，作為用于從天然氣合成液體燃料的方法之一，開發(fā)了W下GTUGasTo Liquids;液體燃料合成）技術(shù)；對(duì)天然氣進(jìn)行重整，生成W-氧化碳?xì)怏w（CO)和氨氣化2) 為主成分的合成氣體，W該合成氣體作為原料氣體，利用費(fèi)-托合成反應(yīng)（W下稱作"FT合 成反應(yīng)"）使用催化劑合成姪，進(jìn)而對(duì)該姪進(jìn)行加氨和精制，從而制造石腦油（粗汽油）、煤 油、輕油、蠟等液體燃料制品。
[0004] 該Gil技術(shù)中使用的FT合成反應(yīng)用的姪合成反應(yīng)裝置中，通過在收容了在介質(zhì)液 中懸浮固體的催化劑粒子而成的漿料的氣泡塔型漿料床反應(yīng)器內(nèi)部，使合成氣體中的一氧 化碳?xì)怏w與氨氣發(fā)生FT合成反應(yīng)，從而合成姪。此時(shí)，該姪合成反應(yīng)裝置使用將作為原料 的合成氣體從上述反應(yīng)器的下部導(dǎo)入的上流式的裝置。
[0005] 上述合成氣體變成氣泡在反應(yīng)器內(nèi)上升，利用該氣泡的上升能量將漿料攬拌，維 持漿料的混合和流動(dòng)狀態(tài)。作為反應(yīng)條件，為了良好地穩(wěn)定地持續(xù)FT合成反應(yīng)，使反應(yīng)壓 力為比常壓高的高壓、反應(yīng)溫度為比常溫高的高溫。
[0006] 然而，W往一般來說，作為將合成氣體向上述反應(yīng)器內(nèi)的漿料吹入的方法，從使反 應(yīng)器內(nèi)的催化劑均勻地分散的目的出發(fā)，采用從反應(yīng)器的整個(gè)底部吹入的方法。但是，當(dāng) 反應(yīng)器變得大型、催化劑量增加時(shí)，發(fā)生了在漿料的流動(dòng)中發(fā)生偏流、或催化劑的一部分滯 留、從而無法良好地?cái)埌铦{料的問題。
[0007] 然而，為了在不形成滯留的情況下良好地?cái)埌铦{料，有效的是將向反應(yīng)器的中屯、 附近的上方的流動(dòng)和向反應(yīng)器的外側(cè)附近的下方的流動(dòng)區(qū)分開來。
[0008] 因此，下述專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2中提出了下述方案；在反應(yīng)器內(nèi)與反應(yīng)器同軸 狀地設(shè)置通氣管，將通氣管的內(nèi)側(cè)作為向漿料的上方的上升流空間、將反應(yīng)器與通氣管之 間作為向漿料的下方的下降流空間進(jìn)行利用，從而明確地將反應(yīng)器內(nèi)的漿料的上下的流動(dòng) 區(qū)分開來。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 ;國(guó)際公開第94/15160號(hào)
[0012] 專利文獻(xiàn)2 ;國(guó)際公開第99/000191號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0014] 在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，通氣管按照使它的上端延伸至漿料的液面的方式配置，從 通氣管的下側(cè)供給的合成氣體與漿料接觸的區(qū)域、即FT合成反應(yīng)發(fā)生的區(qū)域被限制于通 氣管的內(nèi)側(cè)區(qū)域，因此對(duì)于漿料而言，雖然能夠良好地?cái)埌?，但發(fā)生FT合成反應(yīng)的區(qū)域變 窄，為了如所期待那樣寬闊地確保發(fā)生FT合成反應(yīng)的區(qū)域，不得不將反應(yīng)器的直徑變?yōu)榇?徑。也就是說，反應(yīng)器變得大型。
[0015] 本發(fā)明是鑒于上述事實(shí)而作出的，其目的在于提供能夠良好地?cái)埌铦{料、而且能 夠在不使反應(yīng)器變得大型的情況下寬闊地確保發(fā)生FT合成反應(yīng)的區(qū)域的姪合成反應(yīng)裝 置。
[0016] 用于解決技術(shù)問題的手段
[0017] 本發(fā)明的姪合成反應(yīng)裝置具備：使W-氧化碳?xì)怏w及氨氣為主成分的合成氣體與 在液態(tài)姪中懸浮固體的催化劑而成的漿料接觸、利用費(fèi)-托合成反應(yīng)來合成姪的反應(yīng)器；
[0018] 在上述反應(yīng)器內(nèi)、其下端距離上述反應(yīng)器的底部隔開間隔而配置的圓筒狀的內(nèi) 管；W及
[0019] 配置在上述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)下方、朝向上述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)吹入上述合成氣體的分布器，
[0020] 其中，在上述反應(yīng)器內(nèi)收容了上述漿料至上述內(nèi)管的上端與上述漿料的液面相比 處于下方的狀態(tài)下，在上述內(nèi)管的上端的延長(zhǎng)部分與上述反應(yīng)器的內(nèi)表面之間的空間中形 成有含有氣泡的上述漿料從上述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)通過它的上端流動(dòng)的費(fèi)-托合成反應(yīng)區(qū)域。
[0021] 本發(fā)明中，從并非配置在反應(yīng)器的底部整個(gè)區(qū)域、而是配置在作為反應(yīng)器的底部 的一部分的內(nèi)管的內(nèi)側(cè)下方的分布器，將合成氣體噴出。所噴出的合成氣體在內(nèi)管內(nèi)與漿 料混合，該混合流體相對(duì)于不含氣泡的漿料、比重變小，因此在內(nèi)管內(nèi)形成上升流。上升的 混合流體在到達(dá)漿料的液面時(shí)，大部分的氣泡跑掉，跑掉了大部分氣泡的混合流體變成與 不含氣泡的漿料的比重大致同等的程度，在內(nèi)管的外側(cè)、即與反應(yīng)器的內(nèi)表面接近的位置 上，形成朝向下方的下降流。
[0022] 如此，在反應(yīng)器內(nèi)形成由反應(yīng)器的中屯、位置的上升流和與反應(yīng)器的內(nèi)表面接近的 位置的下降流所構(gòu)成的循環(huán)流。該循環(huán)流與從反應(yīng)器的底部整個(gè)區(qū)域噴出合成氣體的整面 吹出相比變成強(qiáng)流動(dòng)。通過該強(qiáng)流動(dòng)的循環(huán)流，可W良好地?cái)埌铦{料。另外，在此，含有氣 泡的混合流體在從內(nèi)管的上端進(jìn)一步向上方流動(dòng)時(shí)，一邊向反應(yīng)器的徑向外側(cè)擴(kuò)散、一邊 上升。向反應(yīng)器的徑向外側(cè)擴(kuò)散的混合流體被卷入到內(nèi)管的外側(cè)、即與反應(yīng)器的內(nèi)表面接 近的位置的下降流中，在不達(dá)到至漿料的液面的情況下流向逆轉(zhuǎn)、向下方流動(dòng)。也就是說， 在該上述內(nèi)管的上端的延長(zhǎng)部分與上述反應(yīng)器的內(nèi)表面之間的空間中，含有氣泡的漿料從 內(nèi)管的內(nèi)側(cè)通過它的上端流動(dòng)，從而該區(qū)域也變成費(fèi)-托合成反應(yīng)區(qū)域。
[0023] 也就是說，發(fā)生費(fèi)-托合成反應(yīng)的區(qū)域不限定于內(nèi)管的內(nèi)側(cè)，在內(nèi)管的外側(cè)也形 成。結(jié)果，可W良好地?cái)埌铦{料，而且可W在不使反應(yīng)器變得大型的情況下寬闊地確保發(fā)生 FT合成反應(yīng)的區(qū)域。
[0024] 另外，在上述姪合成反應(yīng)裝置中，優(yōu)選上述內(nèi)管的直徑與上述反應(yīng)器的直徑之比 為0. 6W上且0. 8W下。
[00巧]此時(shí)，可W確保形成于內(nèi)管的外側(cè)且主要由漿料形成的下降流的良好流動(dòng)。
[0026] 也就是說，當(dāng)上述內(nèi)管的直徑與上述反應(yīng)器的直徑之比為0. 6W上且0. 8W下時(shí)， 可確保在內(nèi)管的外表面與反應(yīng)器的內(nèi)表面之間形成的漿料下降流區(qū)域的截面積為規(guī)定值W上，在該部分，可確保漿料下降流的良好流動(dòng)。結(jié)果，在內(nèi)管的內(nèi)側(cè)形成的由漿料和氣泡 構(gòu)成的混合流體的上升流與在內(nèi)管的外側(cè)形成的主要由漿料形成的下降流的平衡變得良 好、可W形成含有氣泡的漿料的強(qiáng)循環(huán)流。
[0027] 另外，當(dāng)上述內(nèi)管的直徑與上述反應(yīng)器的直徑之比小于0. 6時(shí)，內(nèi)管的內(nèi)側(cè)的截 面積與在與反應(yīng)器的內(nèi)表面之間形成的內(nèi)管的外側(cè)的截面積相比，變得過于狹窄，內(nèi)管的 內(nèi)側(cè)的上升流的流量本身減少。另外，在內(nèi)管內(nèi)安裝了分布器，分布器的配置面積也減小。 如此，當(dāng)配置面積減小時(shí)，當(dāng)要從分布器噴出規(guī)定量的合成氣體時(shí)，噴出的合成氣體的流速 加快，與此相伴、內(nèi)管內(nèi)的合成氣體和漿料的混合流體的流速也增大，結(jié)果，流過內(nèi)管內(nèi)的 混合流體的壓力損失增大、混合流體中所含的催化劑易于損傷。
[0028] 另一方面，當(dāng)上述內(nèi)管的直徑與上述反應(yīng)器的直徑之比超過0. 8時(shí)，在內(nèi)管的外 表面與反應(yīng)器的內(nèi)表面之間形成的漿料下降流區(qū)域的截面積變得過于狹窄。結(jié)果，反應(yīng)器 內(nèi)的漿料的循環(huán)流量減少，無法良好地?cái)埌铦{料。另外，隨著漿料下降流的流速上升，該漿 料下降流的流路阻力增大，結(jié)果漿料中所含的催化劑易于損傷。
[0029] 另外，在上述姪合成反應(yīng)裝置中，當(dāng)含有氣泡的上述漿料一邊從上述內(nèi)管的上端 向反應(yīng)器的徑向外側(cè)擴(kuò)展、一邊進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)，上述內(nèi)管的上端的高度優(yōu)選按照相對(duì)于包含 上述內(nèi)管的上端面的水平面劃定上述漿料的擴(kuò)散角度的延長(zhǎng)線與上述反應(yīng)器的內(nèi)表面交 叉的部分比上述漿料的液面低的方式來設(shè)定。
[0030] 此時(shí)，含有氣泡的混合流體從內(nèi)管上端進(jìn)一步向上方流動(dòng)時(shí)，向反應(yīng)器的徑向外 側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散。在此，由于按照漿料的擴(kuò)散角度的延長(zhǎng)線與反應(yīng)器的內(nèi)表面交叉的部分比漿 料的液面低的方式來設(shè)定內(nèi)管的上端高度，因此當(dāng)上述含有氣泡的混合流體一邊從內(nèi)管上 端向反應(yīng)器的徑向外側(cè)擴(kuò)散一邊進(jìn)行上升時(shí)，該混合流體的一部分在不到達(dá)漿料的液面的 情況下到達(dá)反應(yīng)器的內(nèi)周。也就是說，該混合流體的一部分在不達(dá)到漿料的液面的情況下 W含有氣泡的狀態(tài)直接沿著漿料的下降流向下方流動(dòng)。
[0031] 由此，可W更為寬闊地確保含有氣泡的漿料所存在的區(qū)域、即發(fā)生費(fèi)-托合成反 應(yīng)的區(qū)域。
[00礎(chǔ)發(fā)明效果
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的姪合成反應(yīng)裝置，可W良好地?cái)埌铦{料，而且可W在不使反應(yīng)器變 得大型的情況下寬闊地確保發(fā)生FT合成反應(yīng)的區(qū)域。
【附圖說明】
[0034] 圖1是表示具備本發(fā)明的姪合成反應(yīng)裝置的一個(gè)實(shí)施方式的液體燃料合成系統(tǒng) 的整體構(gòu)成的系統(tǒng)圖。
[00巧]圖2是姪合成用反應(yīng)器的概略構(gòu)成圖。
[0036] 圖3A是