Способ извлечения углеводородных соединений и аппарат для извлечения углеводородов из газообразных побочных продуктов

Номер патента: 20351

Опубликовано: 30.10.2014

Автор: Тасака Казухико

Есть еще 4 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, образованных при реакции синтеза Фишера-Тропша, включающий

стадию отвода, на которой газообразные побочные продукты выводят из реактора синтеза Фишера-Тропша;

стадию создания давления, на которой газообразные побочные продукты, выведенные из реактора синтеза Фишера-Тропша, имеющие давление Р1, подвергаются давлению так, чтобы давление P3 газообразных побочных продуктов удовлетворяло соотношению Р1+0,5 МПа≤P3≤Р1+5,0 МПа относительно первоначального давления Р1;

стадию охлаждения, на которой находящиеся под давлением газообразные побочные продукты охлаждаются со сжижением углеводородных соединений; и

стадию разделения, на которой углеводородные соединения, сжиженные на стадии охлаждения, отделяют от оставшихся газообразных побочных продуктов.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию рециркуляции, на которой по меньшей мере часть оставшихся газообразных побочных продуктов направляют на рецикл в реактор синтеза Фишера-Тропша в качестве газообразного сырья для реакции синтеза Фишера-Тропша.

3. Способ по п.2, где стадия рециркуляции включает стадию, на которой давление части оставшихся газообразных побочных продуктов доводят до давления на впускном канале газообразного сырья в реактор Фишера-Тропша.

4. Аппарат для извлечения углеводородов для извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, отводимых из реактора синтеза Фишера-Тропша, для получения углеводородных соединений по реакции синтеза Фишера-Тропша, включающий

теплообменник, установленный выше по потоку от впускного отверстия для газообразного сырья реактора синтеза Фишера-Тропша;

первый газожидкостной сепаратор для отделения жидкого компонента от газообразных побочных продуктов, выходящих из реактора синтеза Фишера-Тропша;

устройство для создания давления, которое создает давление на газообразные побочные продукты, выходящие из реактора синтеза Фишера-Тропша, так, чтобы давление P3 газообразных побочных продуктов удовлетворяло соотношению Р1+0,5 МПа≤P3≤Р1+5,0 МПа относительно давления Р1 побочных продуктов до действия давления в устройстве для создания давления;

холодильник, в котором происходит охлаждение газообразных побочных продуктов, которые были подвергнуты давлению в устройстве для создания давления для сжижения углеводородных соединений в газообразных побочных продуктах;

второй газожидкостной сепаратор, в котором отделяют углеводородные соединения, сжиженные в холодильнике, от оставшихся газообразных побочных продуктов;

рециркуляционную линию для введения по меньшей мере части оставшихся газообразных побочных продуктов по впускному каналу для газообразного сырья реактора синтеза Фишера-Тропша,

где теплообменник производит обмен тепла между газообразными побочными продуктами, выходящими из реактора синтеза Фишера-Тропша, и газообразным сырьем, подаваемым в реактор синтеза Фишера-Тропша, причем газообразное сырье включает оставшиеся газообразные побочные продукты, от которых отделяют углеводороды, сжиженные в холодильнике.

5. Аппарат по п.4, где рециркуляционная линия снабжена регулятором давления для регулировки давления оставшихся газообразных побочных продуктов.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И АППАРАТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ГАЗООБРАЗНЫХ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ В изобретении предложен способ извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, образованных в реакции синтеза Фишера-Тропша, способ включает стадию создания давления, на которой на газообразные побочные продукты воздействует повышенное давление, стадию охлаждения, на которой находящиеся под давлением газообразные побочные продукты охлаждаются со сжижением углеводородных соединений в газообразных побочных продуктах, и стадию разделения, на которой углеводородные соединения, сжиженные на стадии охлаждения, отделяют от оставшихся газообразных побочных продуктов.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДЖЭПЭН ОЙЛ, ГЭЗ ЭНД МЕТАЛЗ НЭШНЛ КОРПОРЕЙШН; ИНПЕКС КОРПОРЕЙШН; ДжейЭкс НИППОН ОЙЛ ЭНД ЭНЕРДЖИ КОРПОРЕЙШН; ДЖАПАН ПЕТРОЛЕУМ ЭКСПЛОРЕЙШН КО., ЛТД.; КОСМО ОЙЛ КО., ЛТД.; НИППОН СТИЛ ИНДЖИНИРИНГ КО., ЛТД. (JP) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу извлечения углеводородных соединений и аппарату для извлечения углеводородов, который обеспечивает извлечение углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, образованных в процессе синтеза жидких углеводородов по реакции Фишера-Тропша. Испрашивается приоритет патентной заявки Японии 2009-046150, поданной 27 февраля 2009 г.,содержание которой введено в настоящий документ в порядке ссылки. Уровень техники Одним из методов синтеза жидких топлив из природного газа является недавно разработанный метод GLT (Gas To Liquids - метод синтеза жидкого топлива) риформинга природного газа для получения синтез-газа, содержащего газообразный оксид углерода (CO) и газообразный водород (H2) в качестве основных компонентов, получение углеводородных соединений (ФТ синтез углеводородов) с использованием данного синтез-газа в качестве газообразного сырья по реакции синтеза Фишера-Тропша (далее по тексту называемой "реакцией синтеза ФТ") и последующее гидрирование и фракционная перегонка углеводородных соединений с получением жидких топливных продуктов, таких как нафта (сырой бензин), керосин, газойль и парафин. Поскольку жидкие топливные продукты с использованием углеводородов синтеза ФТ в качестве сырья имеют высокое содержание парафинов и едва включают соединения серы, например, как показано в патентном документе 1, жидкие топливные продукты привлекают внимание как топлива, не загрязняющие окружающую среду. Тем не менее, в реакторе синтеза ФТ, в котором протекает реакция синтеза ФТ, образуются тяжелые углеводороды синтеза ФТ с относительно большим числом атомов углерода и вытекают в виде жидкости из нижней части реактора синтеза ФТ. Кроме того, происходит вынужденное образование легких углеводородов синтеза ФТ с относительно низким числом атомов углерода. Легкие углеводороды синтеза ФТ выходят в виде газообразных побочных продуктов наряду с непрореагировавшим газообразным сырьем из верхней части реактора синтеза ФТ. Наряду с диоксидом углерода, паром, непрореагировавшим газообразным сырьем (газообразный оксид углерода и газообразный водород) и углеводородными соединениями с числом атомов углерода 2 или меньше, углеводородные соединения с числом атомов углерода 3 или более, которые могут быть получены в виде продуктов (далее по тексту называемых "легкими углеводородами ФТ"), входят в состав газообразных побочных продуктов. Таким образом, традиционно газообразные побочные продукты охлаждают до сжижения легких углеводородов ФТ, а затем легкие углеводороды ФТ отделяют от других газообразных компонентов в газожидкостном сепараторе. Список используемой литературы Патентный документ. Патентный документ 1: публикация не прошедшей экспертизу патентной заявки Японии 2004323626. Краткое изложение сущности изобретения Техническая проблема. Между тем, в вышеупомянутом газожидкостном сепараторе легкие углеводороды ФТ, которые могут быть получены как продукты, также входят в отделенные газообразные компоненты в зависимости от равновесия газ-жидкость. Как результат этого, когда количество легких углеводородов ФТ, включенных в другой газовый компонент, повышается, эффективность производства жидкотопливных продуктов может снижаться. Здесь, охлаждая газообразные побочные продукты в газожидкостном сепараторе до приблизительно 10C, можно обеспечить сжижение значительной части жидких углеводородов ФТ и отделение легких углеводородов ФТ от других газообразных компонентов. Однако необходимо обеспечить дополнительный охлаждающий теплообменник и, следовательно, устройство установки усложнится. В результате этого себестоимость жидкотопливных продуктов повысится. Настоящее изобретение создано в свете вышеупомянутых обстоятельств, и задача его заключается в разработке способа извлечения углеводородных соединений и аппарата для извлечения углеводородных соединений, способного эффективно извлекать легкие углеводороды ФТ из газообразных побочных продуктов, образованных в реакции синтеза ФТ, и улучшать эффективность производства углеводородов синтеза ФТ без использования дополнительного охлаждающего теплообменника. Решение задачи. Чтобы решить вышеуказанную задачу и достичь данной цели, настоящее изобретение предлагает следующие способы и аппараты. То есть способ по настоящему изобретению предназначен для извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, образованных в реакции синтеза Фишера-Тропша. Способ включает стадию создания давления, на которой на газообразные побочные продукты воздействует давление, стадию охлаждения, на которой находящиеся под давлением газообразные побоч-1 020351 ные продукты охлаждаются со сжижением углеводородных соединений в газообразных побочных продуктах, и стадию разделения, на которой углеводородные соединения, сжиженные на стадии охлаждения, отделяют от оставшихся газообразных побочных продуктов. В способе извлечения углеводородных соединений по настоящему изобретению стадия создания давления, на которой на газообразные побочные продукты воздействует давление, осуществляется в восходящем потоке на стадии охлаждения, и поэтому находящиеся под давлением газообразные побочные продукты охлаждаются. Таким образом, можно сжижать легкие углеводороды ФТ без избыточного охлаждения газообразных побочных продуктов. Следовательно, легкие углеводороды ФТ могут быть сжижены без использования дополнительного охлаждающего теплообменника и т.п. и сжиженные легкие углеводороды ФТ могут быть отделены от оставшихся газообразных побочных продуктов на стадии разделения. Как результат, жидкие углеводородные соединения, такие как легкие углеводороды ФТ, могут быть эффективно извлечены из газообразных побочных продуктов, образованных в реакции синтеза ФТ. Способ извлечения углеводородных соединений по настоящему изобретению может дополнительно включать стадию рециркуляции, на которой по меньшей мере часть оставшихся газообразных побочных продуктов поступает на рецикл в реактор синтеза ФТ в качестве газообразного сырья для реакции синтеза Фишера-Тропша. Оставшиеся газообразные побочные продукты включают газообразное сырье, которое не повлияло на реакцию в реакторе синтеза ФТ, то есть газообразный оксид углерода (CO) и газообразный водород(H2). Таким образом, при циркуляции оставшихся газообразных побочных продуктов в реакторе синтеза ФТ газообразный оксид углерода (CO) и газообразный водород (H2) в оставшихся газообразных побочных продуктах могут быть повторно использованы в качестве газообразного сырья. В результате, можно снизить себестоимость жидкотопливных продуктов. В способе извлечения углеводородных соединений по настоящему изобретению стадия рециркуляции может включать стадию регулирования давления, на которой давление части оставшихся газообразных побочных продуктов доводится до давления на впускном канале газообразного сырья реактора синтеза ФТ. Следовательно, можно легко определить давление находящихся под давлением газообразных побочных продуктов. То есть на стадии создания давления можно повысить давление газообразных побочных продуктов до давления, превышающего давление на впускном канале сырья реактора синтеза ФТ. Как результат, скорость извлечения легких углеводородов ФТ может быть значительно улучшена. Аппарат для извлечения углеводородов по настоящему изобретению предназначен для извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, выходящих из реактора синтеза ФТ,в котором происходит образование углеводородных соединений по реакции синтеза Фишера-Тропша. Аппарат для извлечения углеводородов включает устройство создания давления, которое повышает давление газообразных побочных продуктов, выходящих из реактора синтеза ФТ, узел охлаждения, который охлаждает находящиеся под давлением газообразные побочные продукты со сжижением углеводородных соединений в газообразных побочных продуктах, и газожидкостной сепаратор, который отделяет углеводородные соединения, сжиженные в узле охлаждения, от оставшихся газообразных побочных продуктов. В аппарате извлечения углеводородов по настоящему изобретению происходит повышение давления газообразных побочных продуктов под действием устройства повышения давления, а затем находящиеся под давлением газообразные побочные продукты охлаждают в узле охлаждения со сжижением углеводородных соединений. Затем сжиженные углеводородные соединения извлекают в газожидкостном сепараторе. В результате, легкие углеводороды ФТ могут быть эффективно извлечены из газообразных побочных продуктов без установки дополнительного узла охлаждения. Аппарат для извлечения углеводородов согласно настоящему изобретению может дополнительно включать циркуляционную линию для введения по меньшей мере части оставшихся газообразных побочных продуктов в канал ввода сырья в реактор синтеза ФТ. Кроме того, циркуляционная линия может быть снабжена регулятором давления для регулировки давления оставшихся газообразных побочных продуктов. Положительные эффекты изобретения. Согласно настоящему изобретению можно обеспечить способ извлечения углеводородных соединений и аппарат для извлечения углеводородов, способные эффективно извлекать легкие углеводороды ФТ из газообразных побочных продуктов, образованных при реакции синтеза ФТ, и улучшать эффективность производства углеводородов синтеза ФТ без установки дополнительного узла охлаждения. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлена схема общей конфигурации системы синтеза углеводородов, для которой использованы способ извлечения углеводородных соединений и аппарат для извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов согласно варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 дана пояснительная схема, показывающая периферию аппарата для извлечения углеводородов из газообразных побочных продуктов согласно варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 3 представлена схема способа извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Описание вариантов осуществления изобретения В дальнейшем в данном документе будет рассмотрен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Во-первых, общая конфигурация и процесс системы синтеза жидкого топлива (система реакции синтеза углеводородов), для которого используются способ извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов и аппарат для извлечения углеводородов из газообразных побочных продуктов, будут рассмотрены со ссылкой на фиг. 1. Как показано на фиг. 1, система синтеза жидкого топлива (реакционная система синтеза углеводородов) 1 согласно настоящему варианту осуществления изобретения представляет производственную установку, на которой осуществляют процесс GLT, который обеспечивает превращение углеводородного сырья, такого как природный газ, в жидкие топлива. Данная система 1 синтеза жидких топлив включает установку 3 получения синтез-газа, как установка 5 синтеза ФТ, и установку 7 повышения качества. Установка 3 получения синтез-газа обеспечивает риформинг природного газа, который представляет углеводородное сырье, с получением синтез-газа (газообразного сырья), включающего газообразный оксид углерода и газообразный водород. В установке 5 синтеза ФТ протекает синтез жидких углеводородов из полученного синтез-газа (газообразного сырья) реакцией синтеза Фишера-Тропша (далее по тексту называемой "реакцией синтеза ФТ"). В установке 7 повышения качества протекает гидрогенизация и фракционная перегонка жидких углеводородов, синтезированных по реакции синтеза ФТ, с получением жидких топливных продуктов(нафты, керосина, газойля, парафина и т.п.). Далее в тексте будут рассмотрены компоненты данных соответствующих установок. Установка 3 по производству синтез-газа включает главным образом реактор 10 десульфуризации,риформинг-установку 12, бойлер 14, использующий тепло отходящих газов, газожидкостные сепараторы 16 и 18, установку 20 удаления CO2 и сепаратор 26 водорода. Реактор 10 десульфуризации состоит, например, из десульфуратора и обеспечивает удаление серосодержащих компонентов из природного газа, который представляет собой исходное сырье. В риформинг-установке 12 протекает риформинг природного газа, подаваемого из реактора 10 десульфуризации, с получением синтез-газа (газообразного сырья), включающего газообразный оксид углерода (CO) и газообразный водород (H2) в качестве основных компонентов. В бойлере 14, использующем тепло отработанных газов, происходит извлечение отработанного тепла синтез-газа, полученного в риформинг-установке 12, и образование пара высокого давления. В газожидкостном сепараторе 16 происходит разделение воды, нагретой в результате теплообмена с синтез-газом в бойлере 14, использующем отработанное тепло, на газ (пар высокого давления) и жидкость. В газожидкостном сепараторе 18 происходит удаление сконденсированных компонентов из синтезгаза, охлажденного в бойлере 14, работающем на отработанном тепле, и подача газообразного компонента в установку 20 удаления CO2. Установка 20 удаления CO2 имеет поглотительную башню 22, в которой происходит удаление газообразного диоксида углерода за счет использования абсорбента из синтез-газа, поступающего из газожидкостного сепаратора 18, и регенерационную башню 24, в которой происходит десорбция газообразного диоксида углерода из абсорбента, включающего газообразный диоксид углерода, и регенерация абсорбента. Сепаратор 26 для водорода отделяет часть газообразного водорода, входящего в синтез-газ, газообразный диоксид углерода которого отделен в установке 20 для удаления CO2. Следует отметить, что вышеназванная установка 20 для удаления CO2 устанавливается необязательно в зависимости от обстоятельств. Установка 5 синтеза ФТ включает главным образом, например, барботажный колонный реактор 30,газожидкостной сепаратор 34, сепаратор 36, аппарат 101 извлечения углеводородов, который составляет настоящий вариант осуществления изобретения, и первый аппарат 40 для дробной перегонки. Барботажный колонный реактор 30, который является примером реактора, в котором протекает синтез жидких углеводородов из синтез-газа (газа), действует как реактор синтеза ФТ, в котором протекает синтез жидких углеводородов из синтез-газа по реакции синтеза ФТ. Барботажный колонный реактор 30 включает, например, реактор барботажного колонного типа с суспензионным слоем, в котором суспензия, имеющая частицы твердого катализатора, суспендированные в жидких углеводородах (продукт реакции синтеза ФТ), содержится внутри емкости колонного типа. В барботажном колонном реакторе 30 происходит взаимодействие газообразного оксида углерода и газообразного водорода в синтезгазе, образованном в вышеназванной установке 3 получения синтез-газа, друг с другом с получением жидких углеводородов. В газожидкостном сепараторе 34 происходит разделение воды, циркулирующей и нагреваемой в трубчатом теплообменнике 32, расположенном в барботажном колонном реакторе 30, на пар (пар среднего давления) и жидкость. В сепараторе 36 происходит разделение жидких углеводородов и частиц катализатора в суспензии,находящейся внутри барботажного колонного реактора 30. Аппарат 101 извлечения углеводородов соединен с верхом барботажного колонного реактора 30,охлаждает выходящие газообразные побочные продукты и извлекает углеводороды (легкие углеводороды ФТ) с числом атомов углерода 3 или больше. В первом аппарате 40 для дробной перегонки происходит фракционирование жидких углеводородов, поступающих из барботажного колонного реактора 30 через сепаратор 36 и аппарат 101 извлечения углеводородов. Установка 7 повышения качества включает, например, реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, реактор 52 гидрирования среднего дистиллята, реактор 54 гидрирования фракции нафты, газожидкостные сепараторы 56, 58 и 60, второй аппарат 70 для дробной перегонки и стабилизатор 72 нафты. Реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции соединен с нижней частью первого аппарата 40 для дробной перегонки и имеет газожидкостной сепаратор 56, установленный ниже по потоку. Реактор 52 гидрирования среднего дистиллята соединен со средней частью первого аппарата 40 для дробной перегонки и имеет газожидкостной сепаратор 58, установленный ниже по его потоку. Реактор 54 гидрирования фракции нафты соединен с верхом первого аппарата 40 для дробной перегонки и имеет газожидкостной сепаратор 60, установленный ниже по его потоку. Во втором аппарате 70 для дробной перегонки происходит фракционирование жидких углеводородов, поступающих из газожидкостных сепараторов 56 и 58. Стабилизатор 72 нафты дополнительно перегоняет жидкие углеводороды фракции нафты, поступающие из газожидкостного сепаратора 60 и второго аппарата 70 для дробной перегонки, с отводом легких компонентов в виде отработанного газа и отделением и извлечением тяжелого компонента в виде готовой нафты. Далее будет рассмотрен процесс (GLT процесс) синтеза жидких топлив из природного газа в системе 1 синтеза жидких топлив, скомпонованной, как показано выше. Природный газ (чьим основным компонентом является СН 4) в качестве углеводородного сырья поступает в систему 1 синтеза жидких топлив из внешнего источника природного газа (не показан), такого как месторождение природного газа или станция по доставке природного газа. В вышеназванной установке 3 по производству синтез-газа происходит риформинг данного природного газа с получением синтез-газа (смешанного газа, включающего газообразный оксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов). Во-первых, вышеназванный природный газ подается в реактор 10 десульфуризации наряду с газообразным водородом, отделенным в сепараторе 26 для водорода. В реакторе 10 десцульфуризации серосодержащие компоненты, входящие в состав природного газа, превращаются в сероводород под действием катализатора гидродесульфуризации при использовании газообразного водорода, и образующийся сероводород адсорбируется и связывается, например, ZnO. Десульфурированный природный газ поступает в риформинг-установку 12 после того, как смешан газообразный диоксид углерода (CO2), подаваемый из источника подачи диоксида углерода (не показан),с паром, генерируемым в бойлере 14, использующем тепло отходящих газов. В риформинг-установке 12 протекает риформинг природного газа при использовании диоксида углерода и пара с получением высокотемпературного синтез-газа, включающего газообразный оксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов методом риформинга под действием пара и газообразного диоксида углерода. Высокотемпературный синтез-газ (например, 900C, 2,0 МПаГ), образованный в риформингустановке 12 таким путем, поступает в бойлер 14, использующий тепло отходящих газов, и охлаждается(например, до 400C) за счет теплообмена с водой, которая циркулирует по бойлеру 14, использующему тепло отходящих газов, в результате чего отработанное тепло извлекают. Синтез-газ, охлажденный в бойлере 14, использующем тепло отходящих газов, поступает в поглотительную башню 22 узла 20 удаления CO2 или барботажный колонный реактор 30 после отделения сконденсированных компонентов и удаления в газожидкостном сепараторе 18. В поглотительной башне 22 происходит поглощение газообразного диоксида углерода, входящего в синтез-газ с содержащимся абсорбентом, с отделением газообразного диоксида углерода от синтез-газа. Абсорбент, включающий газообразный диоксид углерода внутри данной поглотительной башни 22, вводят в регенерационную башню 24, абсорбент, включающий газообразный диоксид углерода, нагревают и подвергают десорбционной обработке, например, паром и полученный диффузионный газообразный диоксид углерода подают в риформинг-установку 12 из регенерационной башни 24 и используют повторно для вышерассмотренной реакции риформинга. Синтез-газ, образованный в установке 3 получения синтез-газа таким путем, поступает в барботажный колонный реактор 30 вышеназванной установки 5 синтеза ФТ. В этот момент времени композиционное отношение синтез-газа, подаваемого в барботажный колонный реактор 30, доводят до композици-4 020351 онного отношения (например, Н 2:CO=2:1) (молярное отношение, подходящего для реакции синтеза ФТ. Кроме того, в сепараторе 26 для водорода происходит отделение газообразного водорода, входящего в синтез-газ, путем адсорбции и десорбции (PSA водорода) с использованием разницы давления. Данный отделенный газообразный водород непрерывно поступает из газгольдера (не показан) через компрессор (не показан) в различные реакторные устройства, работающие при использовании водорода (например, реактор 10 десульфуризации, реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, реактор 52 гидрирования среднего дистиллята, реактор 54 гидрирования фракции нафты и т.п.), в которых протекают заранее заданные реакции с использованием газообразного водорода внутри системы 1 синтеза жидкого топлива. Далее, в вышеназванной установке 5 синтеза ФТ происходит синтез жидких углеводородов по реакции синтеза ФТ из синтез-газа, полученного в вышеуказанной установке 3 по производству синтезгаза. Синтез-газ, полученный в вышеназванной установке 3 по производству синтез-газа, протекает в нижнюю часть барботажного колонного реактора 30 и поднимается через суспензию, находящуюся в барботажном колонном реакторе 30. В этот момент внутри барботажного колонного реактора 30 газообразный оксид углерода и газообразный водород, которые входят в состав синтез-газа, взаимодействуют друг с другом по механизму вышеназванной реакции синтеза ФТ, в результате чего образуются углеводородные соединения. Жидкие углеводородные соединения, полученные в барботажном колонном реакторе 30, вводят в сепаратор 36 наряду с частицами катализатора в виде суспензии. В сепараторе 36 происходит разделение суспензии на твердый компонент, такой как частицы катализатора, и жидкий компонент, включающий жидкие углеводородные соединения. Часть отделенного твердого компонента, такого как отделенные частицы катализатора, возвращают в барботажный колонный реактор 30, а жидкий компонент подают в первый аппарат 40 для дробной перегонки. Кроме того, газообразные побочные продукты, включающие непрореагировавший синтез-газ (газообразное сырье) и образованные газообразные углеводородные соединения, отводят из верхней части барботажного колонного реактора 30 и подают в аппарат 101 извлечения углеводородов, который составляет настоящий вариант осуществления изобретения. Аппарат 101 извлечения углеводородов охлаждает газообразные побочные продукты с разделением сконденсированных жидких углеводородных соединений (легких углеводородов ФТ) и вводит жидкие углеводородные соединения в первый аппарат 40 для дробной перегонки. Между тем, оставшиеся газообразные побочные продукты, отделенные от жидких углеводородных соединений в аппарате 101 извлечения углеводородов, включают непрореагировавший синтез-газ (CO и H2) и углеводородные соединения с числом атомов углерода 2 или меньше в качестве основных компонентов, оставшиеся газообразные побочные продукты направляют вновь в нижнюю часть барботажного колонного реактора 30 и повторно используют для реакции синтеза ФТ. Помимо этого часть оставшихся газообразных побочных продуктов, которые не использованы повторно для реакции синтеза ФТ, выбрасывают в виде отходящего газа, используют как топочный газ и извлекают как топливный эквивалент LPG (Liquefied Petroleum Gas - сжиженный нефтяной газ) или повторно используют как сырье для риформинг-установки 12 узла получения синтез-газа. Затем в первом аппарате 40 для дробной перегонки происходит фракционирование жидких углеводородных соединений, которые поступают из барботажного колонного реактора 30 через сепаратор 36 и аппарат 101 извлечения углеводородов, как рассмотрено выше, на фракцию нафты (температура кипения которой составляет ниже приблизительно 150C), средний дистиллят, соответствующий керосину и газойлю (температура кипения которого составляет приблизительно от 150 до 350C) и парафиновую фракцию (температура кипения которой превышает приблизительно 350C). Жидкие углеводородные соединения в виде парафиновой фракции (главным образом С 21 или больше), отводимые из нижней части первого аппарата 40 для дробной перегонки, входят в реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, жидкие углеводородные соединения в виде среднего дистиллята (главным образом от C11 до C20), отводимые из средней части первого аппарата 40 для дробной перегонки,поступают в реактор 52 гидрирования среднего дистиллята и жидкие углеводороды в виде фракции нафты (главным образом от C5 до C10), отводимые из верхней части первого аппарата 40 для дробной перегонки, поступают в реактор 54 гидрирования фракции нафты. Реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции обеспечивает гидрокрекинг жидких углеводородных соединений парафиновой фракции (приблизительно C21 или больше), которая отведена из куба первого аппарата 40 для дробной перегонки, при использовании газообразного водорода, поступающего из вышеназванного сепаратора 26 водорода, со снижением числа атомов углерода до С 20 или меньше. В данной реакции гидрокрекинга углеводородные соединения с небольшим числом атомов углерода образуются в результате расщепления С-С связей углеводородных соединений с большим числом атомов углерода при использовании катализатора и тепла. Продукт, включающий жидкие углеводородные соединения, претерпевшие гидрокрекинг в данном реакторе 50 гидрокрекинга парафиновой фракции, разделяется на газ и жидкость в газожидкостном сепараторе 56, жидкие углеводородные соединения которого поступают во второй аппарат 70 для дробной перегонки, и газовый компонент которого (включающий газообразный водород) поступает в реактор 52 гидрирования среднего дистиллята и реактор 54 гидрирования фракции нафты. В реакторе 52 гидрирования среднего дистиллята происходит гидрирование жидких углеводородных соединений как среднего дистиллята со средним числом атомов углерода (приблизительно C11-C20),который поступает из средней части первого аппарата 40 для дробной перегонки, при использовании газообразного водорода, подаваемого из сепаратора 26 водорода через реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции. В данном процессе гидрирования протекает гидрогенизация олефинов, которые образуются в качестве побочных продуктов в реакции синтеза ФТ, конверсия кислородсодержащих соединений, таких как спирты, которые также являются побочными продуктами в реакции синтеза ФТ, на парафины путем гидродеоксигенации, и гидроизомеризация нормальных парафинов в изопарафины. Продукт, включающий гидрированные жидкие углеводородные соединения, разделяют на газ и жидкость в газожидкостном сепараторе 58, жидкие углеводородные соединения из которого подают во второй аппарат 70 для дробной перегонки, а газовый компонент из которого (включающий газообразный водород) повторно используют для вышеназванных реакций гидрогенизации. В реакторе 54 гидрирования фракции нафты протекает гидрирование жидких углеводородных соединений как фракции нафты с низким числом атомов углерода (приблизительно C10 или меньше), которая выведена из верхней части первого аппарата 40 для дробной перегонки, при использовании газообразного водорода, поступающего из сепаратора 26 водорода через реактор 50 гидрокрекинга парафиновой фракции. Продукт, включающий гидрированные жидкие углеводородные соединения, разделяют на газ и жидкость в газожидкостном сепараторе 60, жидкие углеводородные соединения из которого направляют в стабилизатор 72 нафты, а газовый компонент (включающий газообразный водород) из которого повторно используют для вышеназванной реакции гидрогенизации. Затем во втором аппарате 70 для дробной перегонки происходит фракционирование жидких углеводородных соединений, которые поступают из реактора 50 гидрокрекинга парафиновой фракции и реактора 52 гидрирования среднего дистиллята, как рассмотрено выше, на углеводородные соединения с числом атомов углерода C10 или меньше (чья температура кипения составляет ниже приблизительно 150C), керосин (температура кипения которого составляет приблизительно от 150 до 250C), газойль(температура кипения которого составляет приблизительно от 250 до 350C) и фракцию некрекированного парафина (температура кипения которой превышает 350C), из реактора 56 гидрокрекинга парафиновой фракции. Некрекированная парафиновая фракция выходит из нижней части второго аппарата 70 для дробной перегонки, и ее направляют на рецикл вверх по потоку реактора 50 гидрокрекинга парафиновой фракции. Керосин и газойль выводят из средней части второго аппарата 70 для дробной перегонки. Между тем, углеводородные соединения C10 или меньше выводят из верхней части второго аппарата 70 для дробной перегонки и подают в стабилизатор 72 для нафты. Кроме того, в стабилизаторе 72 для нафты протекает ректификация углеводородных соединений C10 или меньше, которые поступают из вышеназванного реактора 54 гидрирования фракции нафты и второго аппарата 70 для дробной перегонки, и получение нафты (С 5-С 10) в виде готового продукта. Соответственно нафта высокой чистоты выходит из нижней части стабилизатора 72 для нафты. Одновременно отходящий газ, отличный от целевых продуктов, включающий углеводородные соединения с числом атомов углерода, равным или меньше, чем заданное число атомов углерода, в качестве основных компонентов выводят из верхней части стабилизатора 72 для нафты. Данный отходящий газ используют как топочный газ или извлекают как топливо, эквивалентное LPG. Далее будет рассмотрен процесс (GLT процесс), проводимый в системе 1 синтеза жидких топлив. В рассматриваемом процессе GTL природный газ превращается в жидкие топлива, такие как нафта высокой чистоты (С 5-С 10), керосин (C11-C15) и газойль (С 16-С 20). Далее будут рассмотрены конфигурация и работа сопутствующего оборудования аппарата 101 извлечения углеводородов, который представляет настоящий вариант осуществления изобретения, со ссылкой на фиг. 2 и 3. Данный аппарат 101 извлечения углеводородов включает первый газожидкостной сепаратор 102, в котором протекает разделение побочных продуктов, выходящих из верхней части барботажного колонного реактора (реактора синтеза ФТ) 30, на жидкий компонент и газообразные побочные продукты, устройство 103 создания давления, которое создает давление на газообразные побочные продукты, отделенные в первом газожидкостном сепараторе 102 из побочного продукта, охлаждающий теплообменник 104,в котором происходит охлаждение находящихся под давлением газообразных побочных продуктов, и второй газожидкостной сепаратор 105, в котором происходит разделение охлажденных газообразных побочных продуктов на жидкий компонент и оставшиеся газообразные побочные продукты, и циркуляционная линия 106, которая обеспечивает циркуляцию оставшихся газообразных побочных продуктов,отделенных от охлажденных газообразных побочных продуктов во втором газожидкостном сепараторе 105, на ввод 30 А сырья барботажного колонного реактора 30 в качестве газообразного сырья. Кроме того, линия 106 снабжена регулятором 107 давления для регулирования давления циркулирующих оставшихся газообразных побочных продуктов. Во-первых, побочные продукты в реакции синтеза ФТ выводят из верхней части барботажного ко-6 020351 лонного реактора 30 (стадия S1 отвода побочного продукта). Данные побочные продукты после прохождения через теплообменник 30 В, установленный выше по потоку от впускного отверстия для сырья 30 А барботажного колонного реактора 30, поступают в первый газожидкостной сепаратор 102, где жидкий компонент (вода и жидкие углеводородные соединения) и газообразные побочные продукты разделяются(стадия S2 первого разделения). Воду и жидкие углеводородные соединения, которые отделены в первом газожидкостном сепараторе 102, извлекают по линиям извлечения 108 и 109 соответственно. Одновременно тяжелые углеводороды ФТ, вытекающие в виде жидкости из барботажного колонного реактора 30, поступают в вышеупомянутый сепаратор 36. Здесь устанавливают температуру Т 1 газообразных побочных продуктов на стадии S1 отвода побочных продуктов 200CТ 1280C, давление Р 1 устанавливают на величине 1,5 МПаР 15,0 МПа. На данные газообразные побочные продукты, из которых отделен жидкий компонент в первом газожидкостном сепараторе 102, создают давление устройством 103 создания давления (стадия S3 создания давления). На данной стадии S3 создания давления предпочтительно повышать давление таким образом, чтобы давление Р 3 газообразных побочных продуктов удовлетворяло соотношению Р 1+0,5 МПаР 3 Р 1+5,0 МПа относительно давления Р 1 побочных продуктов, выходящих из верхней части барботажного колонного реактора 30. Газообразные побочные продукты, давление на которые повышено таким образом, охлаждают в кулере 104 (стадия S4 охлаждения). Температуру Т 4 газообразных побочных продуктов устанавливают на величине 10CТ 450C на данной стадии S4 охлаждения. Кроме того, данный кулер 104 не имеет необычного охлаждающего механизма, но представляет собой теплообменник, использующий промышленную воду. Кроме того, температура Т 4 определяется температурой промышленной воды, полученной в разных обстоятельствах, в которых реализуется настоящее изобретение. Охлажденные газообразные побочные продукты подают во второй газожидкостной сепаратор 105 и жидкий компонент (воду и жидкие углеводородные соединения) отделяют от газообразных побочных продуктов (вторая стадия S5 разделения). В данном втором сепараторе 105 снижения давления не происходит, чтобы сохранить состояние газожидкостного равновесия на стадии S4 охлаждения. Помимо этого воду и жидкие углеводородные соединения (легкие углеводороды ФТ), отделенные в данном втором газожидкостном сепараторе 105, извлекают по линиям 108 и 109 вывода соответственно. Одновременно оставшиеся газообразные побочные продукты, отделенные во втором газожидкостном сепараторе 105, включают непрореагировавший синтез-газ (CO и Н 2) и углеводородные соединения с числом атомов углерода 2 или меньше в качестве основных компонентов, и часть оставшихся газообразных побочных продуктов направляют на рецикл через ввод 30 А сырья барботажного колонного реактора 30 по линии 106 циркуляции в качестве газообразного сырья (стадия S6 циркуляции). Кроме того,остальные газообразные побочные продукты, которые не направлены на рецикл в реакцию синтеза ФТ,подают во внешнее устройство сжигания (не показано) в качестве отходящего газа (газа, сжигаемого в факеле), сжигают в нем и сбрасывают в атмосферу. В этот момент времени давление оставшихся газообразных побочных продуктов, направленных на рецикл, доводят до давления на входе Р 7 сырья с помощью регулятора 107 давления, установленного на циркуляционной линии 106 (стадия S7 регулировки давления). В частности, давление на входе Р 7 сырья устанавливают на величине 1,5 МПаР 75,0 МПа, а давление на остальных газообразных побочных продуктах, находящихся под давлением, созданным устройством 103 давления, снижают регулятором 107 давления. Таким путем углеводородные соединения с числом атомов углерода 3 или больше (легкие углеводороды ФТ) извлекают из газообразных побочных продуктов, которые получены в барботажном колонном реакторе 30. Согласно устройству 101 извлечения углеводородов из газообразных побочных продуктов и способу извлечения углеводородных соединений с использованием данного устройства 101 извлечения углеводородов, которые составляют настоящий вариант осуществления изобретения, имеющий вышерассмотренную компоновку, поскольку стадия S3 создания давления, на которой повышают давление газообразных побочных продуктов, находится выше по потоку от стадии S4 охлаждения, легкие углеводороды ФТ могут быть сжижены и извлечены без избыточного охлаждения газообразных побочных продуктов на стадии S4 охлаждения. Соответственно нет необходимости использовать дополнительный кулер,и затраты на извлечение легких углеводородов ФТ из газообразных побочных продуктов могут быть снижены. Кроме того, на стадии S6 рецикла настоящего варианта осуществления изобретения оставшиеся газообразные побочные продукты, отделенные во втором газожидкостном сепараторе 105, направляют на рецикл через канал ввода 30 А сырья в барботажный колонный реактор 30 по циркуляционной линии 106 в качестве газообразного сырья. Таким образом, можно повторно использовать непрореагировавшее газообразное сырье (газообразный оксид углерода и газообразный водород), выходящее из барботажного колонного реактора 30. Кроме того, настоящий вариант осуществления изобретения включает стадию S7 регулировки давления, на которой давление циркулирующих оставшихся газообразных побочных продуктов регулируют до давления на входе 30 А газообразного сырья с помощью регулятора 107 давления, установленного на циркуляционной линии 106. Следовательно, можно свободно определить давление находящихся под давлением газообразных побочных продуктов. То есть можно повысить давление на газообразные побочные продукты до давления, превышающего давление на входе 30 А сырья, Р 7, на стадии S3 повышения давления. Как результат, можно существенно улучшить скорость извлечения легких углеводородов ФТ из газообразных побочных продуктов, выходящих из верхней части барботажного колонного реактора 30. Кроме того, поскольку первый газожидкостной сепаратор 102 (стадия S2 первого разделения) находится выше по потоку от кулера 104 (стадия S4 охлаждения), если жидкий компонент (вода и углеводородные соединения с относительно большим числом атомов углерода) входит в состав побочных продуктов, выходящих из верхней части барботажного колонного реактора 30, то первый газожидкостной сепаратор 102 (первая стадия S2 разделения) может извлекать жидкий компонент заранее. Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения давление P3 газообразных побочных продуктов поднимают при использовании устройства 103 повышения давления на стадии S3 повышения давления, чтобы Р 3 Р 1+0,5 МПа относительно давления Р 1 побочных продуктов, выходящих из барботажного колонного реактора 30. Таким образом, легкие углеводороды ФТ могут быть эффективно извлечены охлаждением газообразных побочных продуктов приблизительно, например, до 10-50C на стадииS4 охлаждения. Кроме того, давление P3 газообразных побочных продуктов повышают при использовании устройства 103 повышения давления на стадии S3 повышения давления так, чтобы P3 Р 1+5,0 МПа относительно давления Р 1 побочных продуктов, выходящих из барботажного колонного реактора 30. Таким образом, можно использовать обычное устройство повышения давления и можно снизить рост затрат, сопровождающий извлечение легких углеводородов ФТ. Помимо этого, поскольку если P3 Р 1+5,0 МПа, то необходимо большее устройство повышения давления, а это не является предпочтительным. Хотя вариант осуществления настоящего изобретения рассмотрен в настоящем документе подробно со ссылкой на чертежи, конкретные конфигурации не ограничиваются вариантом осуществления, и изобретение также включает конструкционные изменения, которые не нарушают существа настоящего изобретения. Например, хотя рассмотрен случай, где используется первый газожидкостной сепаратор и второй газожидкостной сепаратор, настоящее изобретение не ограничивается им, и может быть использован ряд газожидкостных сепараторов, состоящий из одного и трех или более газожидкостных сепараторов. Кроме того, хотя рассмотрен случай, когда устройство повышения давления расположено ниже по потоку от первого газожидкостного сепаратора, настоящее изобретение не ограничивается им, и могут быть приняты любые компоновки, пока они расположены не выше по потоку от кулера. Более того, конфигурации установки 3 получения синтез-газа, установки 5 синтеза ФТ и установки 7 повышения качества не ограничиваются рассмотренными в настоящем варианте осуществления изобретения, и допустимы любые произвольные конфигурации, в которых газообразные побочные продукты вводят в устройство извлечения углеводородных соединений. Варианты осуществления изобретения Ниже будут рассмотрены результаты подтверждающего опыта, проведенного для подтверждения эффектов настоящего изобретения. В сравнительных примерах газообразные побочные продукты, выходящие из верхней части барботажного колонного реактора, охлаждали, сохраняя при этом давление на выходе Р 1 (=3 МПа), и разделяли на жидкий компонент, состоящий из воды и жидких углеводородных соединений, и оставшиеся газообразные побочные продукты в газожидкостном сепараторе. Здесь проведены сравнительные примеры 1-3, в которых температуры газообразных побочных продуктов в газожидкостном сепараторе изменяли от 20 до 30 и 45C соответственно. В примерах настоящего изобретения давление газообразных побочных продуктов, выходящих из верхней части барботажного колонного реактора, повышали так, чтобы оно превышало давление на выходе, Р 1 (=3 МПа), устройством создания давления. После этого находящиеся под давлением газообразные побочные продукты охлаждали и разделяли на жидкий компонент, состоящий из воды и жидких углеводородных соединений, и оставшиеся газообразные побочные продукты в газожидкостном сепараторе. Здесь приведены примеры 1-9 по настоящему изобретению, в которых давления и температуры оставшихся газообразных побочных продуктов регулировали в газожидкостном сепараторе. Кроме того, измеряли количества извлеченных углеводородных соединений, полученных из газожидкостного сепаратора, и остаточные количества углеводородных соединений с числом атомов углерода 3 или больше, входящих в оставшиеся газообразные побочные продукты, отделенные в газожидкостном сепараторе. Кроме того, извлеченное и остаточное количество в каждом из примеров 1-9 по настоящему изобретению выражали в скорости повышения-снижения в расчете на эталонное количество (0%),которое представляет извлеченное количество и оставшееся количество в сравнительном примере, при-8 020351 веденном при той же температуре, что и в указанном примере по настоящему изобретению. Результаты показаны в таблице. 1 - Извлеченное количество: извлеченное количество жидких углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов. 2 - Остаточное количество. Остаточное количество углеводородных соединений с числом атомов углерода 3 или больше, входящих в остаточные газообразные побочные продукты. В соответствующих температурных условиях было подтверждено, что чем выше давление газообразных побочных продуктов в газожидкостном сепараторе, тем больше извлеченное количество жидких углеводородных соединений и тем меньше снижается остаточное количество углеводородных соединений с числом атомов углерода 3 или более в остаточных газообразных продуктах. То есть было подтверждено, что эффективность извлечения углеводородных соединений значительно повышается при охлаждении в состоянии повышенного давления. Промышленная применимость Согласно способу извлечения углеводородных соединений и устройству для извлечения углеводородов согласно настоящему изобретению без дополнительного кулера можно эффективно извлекать легкие углеводороды ФТ из газообразных побочных продуктов в реакции синтеза ФТ и может быть повышена производительность обработки углеводородов синтеза ФТ. Описание номеров ссылок 30 - Барботажный колонный реактор (реактор синтеза углеводородов колонного типа с барботажем),101 - аппарат для извлечения углеводородных соединений,103 - устройство повышения давления,104 - кулер,105 - второй газожидкостной сепаратор (парожидкостной сепаратор),106 - циркуляционная линия,107 - регулятор давления. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, образованных при реакции синтеза Фишера-Тропша, включающий стадию отвода, на которой газообразные побочные продукты выводят из реактора синтеза ФишераТропша; стадию создания давления, на которой газообразные побочные продукты, выведенные из реактора синтеза Фишера-Тропша, имеющие давление Р 1, подвергаются давлению так, чтобы давление P3 газообразных побочных продуктов удовлетворяло соотношению Р 1+0,5 МПаP3 Р 1+5,0 МПа относительно первоначального давления Р 1; стадию охлаждения, на которой находящиеся под давлением газообразные побочные продукты охлаждаются со сжижением углеводородных соединений; и стадию разделения, на которой углеводородные соединения, сжиженные на стадии охлаждения, отделяют от оставшихся газообразных побочных продуктов. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию рециркуляции, на которой по меньшей мере часть оставшихся газообразных побочных продуктов направляют на рецикл в реактор синтеза ФишераТропша в качестве газообразного сырья для реакции синтеза Фишера-Тропша. 3. Способ по п.2, где стадия рециркуляции включает стадию, на которой давление части оставшихся газообразных побочных продуктов доводят до давления на впускном канале газообразного сырья в реактор Фишера-Тропша. 4. Аппарат для извлечения углеводородов для извлечения углеводородных соединений из газообразных побочных продуктов, отводимых из реактора синтеза Фишера-Тропша, для получения углеводородных соединений по реакции синтеза Фишера-Тропша, включающий теплообменник, установленный выше по потоку от впускного отверстия для газообразного сырья реактора синтеза Фишера-Тропша; первый газожидкостной сепаратор для отделения жидкого компонента от газообразных побочных продуктов, выходящих из реактора синтеза Фишера-Тропша; устройство для создания давления, которое создает давление на газообразные побочные продукты,выходящие из реактора синтеза Фишера-Тропша, так, чтобы давление P3 газообразных побочных продуктов удовлетворяло соотношению Р 1+0,5 МПаP3 Р 1+5,0 МПа относительно давления Р 1 побочных продуктов до действия давления в устройстве для создания давления; холодильник, в котором происходит охлаждение газообразных побочных продуктов, которые были подвергнуты давлению в устройстве для создания давления для сжижения углеводородных соединений в газообразных побочных продуктах; второй газожидкостной сепаратор, в котором отделяют углеводородные соединения, сжиженные в холодильнике, от оставшихся газообразных побочных продуктов; рециркуляционную линию для введения по меньшей мере части оставшихся газообразных побочных продуктов по впускному каналу для газообразного сырья реактора синтеза Фишера-Тропша,где теплообменник производит обмен тепла между газообразными побочными продуктами, выходящими из реактора синтеза Фишера-Тропша, и газообразным сырьем, подаваемым в реактор синтеза Фишера-Тропша, причем газообразное сырье включает оставшиеся газообразные побочные продукты, от которых отделяют углеводороды, сжиженные в холодильнике. 5. Аппарат по п.4, где рециркуляционная линия снабжена регулятором давления для регулировки давления оставшихся газообразных побочных продуктов.

МПК / Метки

МПК: C10G 2/00

Метки: соединений, способ, углеводородных, газообразных, извлечения, побочных, углеводородов, аппарат, продуктов

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-20351-sposob-izvlecheniya-uglevodorodnyh-soedinenijj-i-apparat-dlya-izvlecheniya-uglevodorodov-iz-gazoobraznyh-pobochnyh-produktov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ извлечения углеводородных соединений и аппарат для извлечения углеводородов из газообразных побочных продуктов</a>

Похожие патенты