Способ пуска системы синтеза жидкого топлива и система синтеза жидкого топлива

Способ пуска системы синтеза жидкого топлива и система синтеза жидкого топлива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу пуска системы синтеза жидкого топлива и системе синтеза жидкого топлива.

Заявлен приоритет японской патентной заявки №2006-96015, 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 (H₂) 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.

В общепринятой системе синтеза жидкого топлива, известной из JP 2002-503731 и использующей GTL-технологию, требовалась кислородная станция или установка для удаления газообразного диоксида углерода, чтобы производить и очищать синтез-газ, и устройство для регулирования концентрации водорода требовалось, чтобы обеспечивать соотношение «Н₂/СО», пригодное для реакции ФТ-синтеза. В системе синтеза жидкого топлива с использованием GTL-технологии, которая была разработана авторами настоящего изобретения, применяется способ риформинга газообразного диоксида углерода, чтобы синтез-газ, имеющий состав (соотношение «Н₂/СО»), пригодный для реакции ФТ-синтеза, мог быть получен в одной реакции с использованием природного газа, включающего газообразный диоксид углерода, в качестве сырьевого материала. Поэтому устройство для регулирования концентрации водорода не требуется.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Между тем, вышеупомянутая традиционная система синтеза жидкого топлива, использующая GTL-технологию, включает риформинг-аппарат, который преобразует природный газ для получения газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, и разнообразные использующие водород реакционные устройства (например, реактор десульфуризации для десульфуризации природного газа, реактор гидрирования для гидрирования синтезированных жидких углеводородов и т.д.), которые используют газообразный водород, полученный с помощью этого риформинг-аппарата. Однако в традиционной системе синтеза жидкого топлива вышеупомянутые использующие водород реакционные устройства не могут быть пущены в действие до тех пор, пока риформинг-аппарат не пущен в ход для производства газообразного монооксида углерода и газообразного водорода. Таким образом, пуск в ход вышеупомянутых использующих водород реакционных устройств запаздывает. По этой причине значительное количество времени требуется для пуска в ход всей системы в целом, чтобы начать производство жидких топливных продуктов, что наносит ущерб эффективности производства.

Настоящее изобретение было выполнено с учетом данной проблемы и направлено на создание способа пуска системы синтеза жидкого топлива и системы синтеза жидкого топлива, способной к быстрому запуску использующих водород реакционных устройств, чтобы улучшить эффективность производства.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

Способ пуска системы синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению представляет собой способ пуска, который, имея отношение к риформинг-аппарату, который производит преобразование углеводородного сырьевого материала для получения синтез-газа, включающего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов, реактору, который синтезирует жидкие углеводороды из газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, содержащихся в синтез-газе, и использующему водород реакционному устройству, которое осуществляет заданную реакцию с использованием газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе, полученном с помощью риформинг-аппарата, включает: отделение части газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе, полученном в риформинг-аппарате, от другой части газообразного водорода при нормальном функционировании системы синтеза жидкого топлива, хранение отделенной части газообразного водорода и подачу газообразного водорода, сохраняемого в устройстве для хранения водорода, в использующее водород реакционное устройство при запуске системы синтеза жидкого топлива.

В системе синтеза жидкого топлива подающее устройство позволяет подводить газообразный водород, сохраняемый в устройстве для хранения водорода, к использующему водород реакционному устройству во время пуска системы синтеза жидкого топлива. Соответственно в системе синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению использующее водород реакционное устройство, расположенное в системе синтеза жидкого топлива, может быть запущено быстро, и может быть улучшена эффективность производства жидкого топлива.

В способе пуска системы синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению использующее водород реакционное устройство может содержать реактор гидрирования, который производит гидрирование жидких углеводородов, синтезированных в реакторе, и/или реактор десульфуризации, который производит гидрирование и десульфуризацию углеводородного сырьевого материала, подаваемого в риформинг-аппарат.

В способе пуска системы синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению газообразный водород может быть отделен по меньшей мере любым из способов, включающих способ адсорбции водорода при переменном давлении, способ накопления водорода путем адсорбции сплавами и способ мембранного разделения.

В способе пуска системы синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению реактор может представлять собой суспензионный барботажный колонный реактор.

Система синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению включает: риформинг-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; использующее водород реакционное устройство, которое осуществляет заданную реакцию с использованием газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе, полученном с помощью риформинг-аппарата; устройство для отделения водорода, которое отделяет часть газообразного водорода, содержащегося в синтез-газе, полученном в риформинг-аппарате; устройство для хранения водорода, которое хранит газообразный водород, отделенный в устройстве для отделения водорода; и средство управления, которое подает газообразный водород, накопленный в устройстве для хранения водорода, в использующее водород реакционное устройство при запуске системы синтеза жидкого топлива.

В системе синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению использующее водород реакционное устройство может содержать реактор гидрирования, который производит гидрирование жидких углеводородов, синтезированных в реакторе, и реактор десульфуризации, который производит гидрирование и десульфуризацию углеводородного сырьевого материала, подаваемого в риформинг-аппарат.

В системе синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению устройство для отделения водорода может отделять газообразный водород по меньшей мере любым из способов, включающих способ адсорбции водорода при переменном давлении, способ накопления водорода путем адсорбции сплавами и способ мембранного разделения.

В системе синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению реактор может представлять собой суспензионный барботажный колонный реактор.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с системой синтеза жидкого топлива согласно настоящему изобретению использующее водород реакционное устройство, расположенное в системе синтеза жидкого топлива, может быть запущено в ход быстро, и может быть улучшена эффективность производства жидкого топлива.

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 временную диаграмму, показывающую общепринятый способ пуска системы синтеза жидкого топлива.

Фиг.3 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую способ пуска системы синтеза жидкого топлива согласно вышеназванному варианту осуществления.

Фиг.4 представляет собой блок-схему, показывающую примерную компоновку устройства для хранения водорода в системе синтеза жидкого топлива согласно варианту осуществления.

Фиг.5 представляет собой блок-схему, показывающую еще одну примерную компоновку устройства для хранения водорода в системе синтеза жидкого топлива согласно варианту осуществления.

ОПИСАНИЕ КОДОВЫХ СИМВОЛОВ

1: СИСТЕМА СИНТЕЗА ЖИДКОГО ТОПЛИВА

3: БЛОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕ3-ГАЗА

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

7: БЛОК ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА

10: РЕАКТОР ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ

12: РИФОРМИНГ-АППАРАТ

14: КИПЯТИЛЬНИК, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ТЕПЛО ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

16 и 18: ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

20: БЛОК ДЛЯ УДАЛЕНИЯ CO₂

22: ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ КОЛОННА

24: РЕГЕНЕРАЦИОННАЯ КОЛОННА

26: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА

30: БАРБОТАЖНЫЙ КОЛОННЫЙ РЕАКТОР

32: ТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

34 и 38: ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

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

80: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА

81 и 101: РЕЗЕРВУАРЫ-ХРАНИЛИЩА

82, 83 и 104: ВОДОРОДНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

84 и 105: КОНТРОЛЛЕРЫ

86, 87, 106 и 107: ВЕНТИЛИ

91, 92, 93, 94 и 95: ТРУБОПРОВОДЫ

102: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИЖЕНИЯ

103: ИСПАРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

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 позиций 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 варианту осуществления.

Как показано на фиг.1, система 1 синтеза жидкого топлива согласно настоящему варианту осуществления представляет собой производственную установку, которая проводит GTL-процесс, который преобразует углеводородный сырьевой материал, такой как природный газ, в жидкие топлива. Эта система синтеза жидкого топлива 1 включает блок 3 для производства синтез-газа, блок 5 для ФТ-синтеза и блок 7 повышения качества. Блок 3 для производства синтез-газа подвергает риформингу 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, риформинг-аппарат 12, кипятильник 14, использующий тепло отходящих газов, газожидкостные сепараторы 16 и 18, блок 20 для удаления CO₂ 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. Риформинг-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 риформинг-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 CO₂. Блок 20 для удаления CO₂ 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, от синтез-газа, из которого газообразный диоксид углерода был отделен с помощью блока 20 для удаления СО₂. Здесь следует отметить, что вышеупомянутый блок 20 для удаления СО₂, в зависимости от обстоятельств, может отсутствовать.

Среди них риформинг-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 риформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода, который описывается нижеследующими уравнениями химических реакций (1) и (2). В дополнение, способ риформинга в этом риформинг-аппарате 12 не ограничивается примером вышеупомянутого способа риформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода. Например, также могут быть использованы способ риформинга водяного пара, способ частичного окисления (РОХ) с использованием кислорода, способ автотермического риформинга (ATR), который представляет собой комбинацию способа частичного окисления и способа парового риформинга, способ риформинга газообразного диоксида углерода и тому подобные.

Далее, устройство 26 для отделения водорода предусмотрено в линии, ответвляющейся от главного трубопровода, который соединяет блок 20 для удаления СO₂ 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 26 для отделения водорода не ограничивается примером способа адсорбции водорода при переменном давлении, как в вышеупомянутом устройстве для отделения водорода (PSA). Например, это может быть способ накопления водорода путем адсорбции сплавами, способ мембранного разделения или комбинации таковых.

Например, способ накопления 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 для ФТ-синтеза. Блок 5 для 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 вышеупомянутом блоке 3 для получения синтез-газа, 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).

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 повышения качества 7. Блок повышения качества 7 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 (отработанного газа), 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 26 для отделения водорода. 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 риформинг-аппарате 12, барботажном колонном реакторе 30 и т.д.

Природный газ (может также содержать диоксид углерода), подвергнутый десульфуризации этим способом, подается в риформинг-аппарат 12, после чего газообразный диоксид углерода (CO₂), подводимый из источника подачи диоксида углерода (не показан), и водяной пар, образованный в кипятильнике 14, использующем тепло отходящих газов, смешиваются с обессеренным природным газом. Риформинг-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 риформинга водяного пара и газообразного диоксида углерода. В это время риформинг-аппарат 12 снабжается, например, газообразным топливом для горелки, расположенной в риформинг-аппарате 12, и воздухом, и теплота реакции, требуемая для вышеупомянутой реакции риформинга 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 риформинг-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 это время 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 риформинг-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 риформинг-аппарат 12 из регенерационной колонны 24 и используется вновь для вышеупомянутой реакции риформинга.

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:СO=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 вышеупомянутом блоке 20 для удаления СО₂, также подается в устройство 26 для отделения водорода. Устройство 26 для отделения водорода 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 фракции и 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, полученный с помощью вышеупомянутого блока 3 для получения синтез-газа, 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, отработанный газ (газ для сжигания в факеле), иной, нежели целевые продукты, который содержит в качестве основного компонента газообразный углеводород, имеющий низкое число атомов углерода (C₄ 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 C₂₁ 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 C₅ 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 C₂₁ или более), который был подан из нижней части первой ректификационной колонны 40, с использованием газообразного водорода, поставляемого из вышеупомянутого устройства 26 для отделения водорода, 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 50 гидрокрекинга воскового компонента, 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 фракции подвергает гидрированию жидкие углеводороды (приблизительно от С₁₁ до C₂₀) 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 26 для отделения водорода. 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 26 для отделения водорода. 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 ее центральной части. 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 уг