[发明专利]烃合成反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及烃合成反应装置。

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

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(CO)和氢气(H₂)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、蜡等液体燃料产品的GTL(Gas To Liquids：液体燃料合成)技术。

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合成反应来合成烃。

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)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特再表2010-038396号公报

发明内容

发明所要解决的课题

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

用于解决课题的手段

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。