[发明专利]烃合成反应装置、烃合成反应系统以及烃合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过将以一氧化碳和氢气为主成分的合成气吹入使固体的催化剂粒子悬浮在液体中而形成的浆料中来合成烃化合物的烃合成反应装置、具备该烃合成反应装置的烃合成反应系统以及烃合成方法。

本申请基于2008年9月30日在日本提出申请的特愿2008-253215并主张其优先权，这里援引其内容。

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，开发出如下GTL(Gas To Liquids：液体燃料合成)技术：对天然气进行重整而生成以一氧化碳气体(CO)和氢气(H₂)为主成分的合成气，以该合成气作为原料气利用费-托合成反应(以下称为“FT合成反应”)合成作为烃化合物的液体烃，进而通过对该液体烃进行加氢和精制来制造石脑油(粗汽油)、煤油、轻油、蜡等液体燃料产品。

作为利用该GTL技术来制造液体燃料的烃合成反应系统，如下述专利文献1所述，已知有具备烃合成反应装置的结构，所述烃合成反应装置利用合成气与使固体的催化剂粒子悬浮在液体中而形成的浆料的FT合成反应等化学反应来合成烃化合物。该烃合成反应装置具备用于收容浆料的反应器和将合成气导入到反应器的合成气导入部。在该烃合成反应装置中，合成气导入部例如由钢材的配管等构成，在该合成气导入部内流动而被导入到反应器中的合成气与作为催化剂而悬浮于反应器内的浆料中的催化剂粒子发生化学反应，从而合成液体烃。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2007-533662号公报

发明内容

发明所要解决的问题

不过，在上述以往的烃合成反应系统中，合成气在合成气导入部内流动时，合成气中的一氧化碳作用于构成合成气导入部的钢材的铁、镍等，有时产生羰基化合物(例如羰基铁化合物、羰基镍化合物)。这些羰基化合物作用于浆料中的催化剂粒子时，有可能使催化剂粒子恶化。因此，在合成气导入部内产生的羰基化合物被导入到反应器内而被供给到浆料中的情况下，催化剂粒子有时在短期内劣化。并且，作为其结果，存在不能有效地进行烃化合物的合成、烃化合物的合成难以低成本化的问题。

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的是提供能够抑制浆料中的催化剂粒子的劣化、有效地进行烃化合物的合成、且以低成本合成烃化合物的烃合成反应装置、烃合成方法、以及具备该烃合成反应装置的烃合成反应系统。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明提出了以下的手段。

本发明的烃合成反应装置是利用以氢和一氧化碳为主成分的合成气与使固体的催化剂粒子悬浮在液体中而形成的浆料之间的化学反应来合成烃化合物的烃合成反应装置，其特征在于，其具备：反应器，其收容所述浆料；合成气导入部，其将所述合成气导入到所述反应器；和合成气加热部，其设置于所述合成气导入部，用于将被导入到所述反应器的所述合成气加热到羰基化合物的分解温度以上。

根据本发明的烃合成反应装置，合成气加热部设置于合成气导入部，用于将被导入到反应器的合成气加热到羰基化合物的分解温度以上，因此能够使合成气导入部内的合成气所含的羰基化合物在被供给到收容于反应器的浆料中之前分解。因此，能够抑制浆料中的催化剂粒子的劣化，能够有效地进行烃化合物的合成，其结果是，与没有合成气加热部的情况相比，能够以低成本合成烃化合物。

另外，上述羰基化合物可以是羰基铁化合物或羰基镍化合物。

另外，本发明的烃合成反应装置还可以进一步具备反应器气体导出部，其将利用上述化学反应的放热而被加热的上述反应器内的气体导出，上述合成气加热部也可以具备导出气体换热部，其利用从上述反应器气体导出部导出的上述气体的热量来加热上述合成气。

在这种情况下，由化学反应的放热而加热的反应器内的气体被从反应器气体导出部导出，通过利用了该被导出的气体的热量的导出气体换热部，能够加热被导入到反应器的合成气。因而，有效利用化学反应所生成的热量，能够提高烃合成反应装置的能量转换效率，能够谋求节能化。

另外，在本发明的烃合成反应装置中，上述合成气加热部还可以进一步具备利用蒸汽来加热上述合成气的蒸汽换热部。

在这种情况下，合成气加热部具备导出气体换热部之外的利用蒸汽的蒸汽换热部，因此能够在反应器内的化学反应之前利用蒸汽可靠地加热合成气。因此，能够更可靠地抑制浆料中的催化剂粒子的劣化。

并且，在反应器内完成化学反应之后，能够采用导出气体换热部和蒸汽换热部这两者来加热合成气，因此，能够降低蒸汽换热部所用的蒸汽的量，能够谋求蒸汽换热部的节能化和低运行成本化。