JP5364716B2

JP5364716B2 - 炭化水素合成反応装置及び炭化水素合成反応システム、並びに炭化水素合成方法

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Publication number: JP5364716B2
Application number: JP2010531726A
Authority: JP
Inventors: 康博大西; 讓加藤; 栄一山田
Original assignee: Cosmo Oil Co Ltd; Japan Petroleum Exploration Co Ltd; Inpex Corp; Japan Oil Gas and Metals National Corp; JX Nippon Oil and Energy Corp; Nippon Steel and Sumikin Engineering Co Ltd
Current assignee: Cosmo Oil Co Ltd; Japan Petroleum Exploration Co Ltd; Inpex Corp; Japan Oil Gas and Metals National Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd; Eneos Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: US8569386B2; US20110196048A1; MY153982A; WO2010038399A1; CN102165038A; EA020378B1; EP2351815A1; ZA201102239B; EP2351815A4; AU2009299346B2; BRPI0919428A2; JPWO2010038399A1; BRPI0919428B1; AU2009299346A1; CA2738126A1; EA201170498A1; CN102165038B; CA2738126C

Description

本発明は、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリー中に一酸化炭素ガス及び水素ガスを主成分とする合成ガスを吹き込んで炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置及びこれを備える炭化水素合成反応システム、並びに炭化水素合成方法に関する。
本願は、２００８年０９月３０日に日本出願された特願２００８−２５３２１４に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、天然ガスから液体燃料を合成するための方法の一つとして、天然ガスを改質して一酸化炭素ガス（ＣＯ）と水素ガス（Ｈ_２）とを主成分とする合成ガスを生成し、この合成ガスを原料ガスとしてフィッシャー・トロプシュ合成反応（以下、「ＦＴ合成反応」という。）により炭化水素化合物である液体炭化水素を合成し、更にこの液体炭化水素を水素化および精製することで、ナフサ（粗ガソリン）、灯油、軽油、ワックス等の液体燃料製品を製造するＧＴＬ（ＧａｓＴｏＬｉｑｕｉｄｓ：液体燃料合成）技術が開発されている。

このＧＴＬ技術を利用して液体燃料を製造する炭化水素合成反応システムとしては、下記特許文献１に示すように、合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとのＦＴ合成反応等の化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置を備える構成が知られている。
ところで従来、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器には、他の構成機器との接続部分からスラリー等が逆流することを抑制する、或いは内部に収容している流体を他の構成機器に送出する等のために、必要に応じて加圧ガス（加圧された気体）が供給される。なお、この加圧ガスとしては、触媒劣化抑制の観点から、例えば冷熱設備等に保管された窒素を気化した窒素ガス等の不活性ガスが好適に利用される。

特表２００７−５３３６６２号公報

しかしながら、上記従来の炭化水素合成反応装置では、炭化水素化合物を合成する合成系外から窒素ガスが供給されるため、窒素ガスを使用する程、窒素ガスのための装置の製作費用が増加する上に、炭化水素化合物を合成するために多量のエネルギーが必要となりランニングコストが増加するという問題があった。
即ち、まず窒素ガスを使用するためには、この窒素ガスを保管するための冷熱設備等の保管設備が別途必要となる。窒素ガスが大量の場合には大容量の保管設備が必要であり、この保管設備製作時に製作費用がかかる上、装置を稼動させて炭化水素化合物を合成するときに冷却加熱等のための多量のエネルギーが必要となりランニングコストが増加する。
更に、この窒素ガスは、ＦＴ合成反応の過程で生じる可燃性ガス等と混合されてフレアガスとして焼却処理されてしまう。この処理には、フレアスタック等の焼却設備を利用する必要があるため、焼却処理されるガスが大量の場合には大容量の焼却設備が必要となり、この焼却設備製作時に製作費用がかかる上、焼却処理のために多量のエネルギーが必要となるため、結果としてランニングコストが増加する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、炭化水素化合物を合成する合成系外から供給される加圧ガスの使用量を抑制し、装置製作費用が低減されると共に省エネルギー且つ低コストで炭化水素化合物を合成することができる炭化水素合成反応装置並びに炭化水素合成方法、及びこの炭化水素合成反応装置を備える炭化水素合成反応システムを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る炭化水素合成反応装置は、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置であって、前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器と、未反応ガスを前記反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給する未反応ガス供給手段とを備え、前記構成機器は、前記スラリーが収容される若しくは流通する他の構成機器に挿設された計器であり、前記未反応ガス供給手段が、前記未反応ガスを前記計器に供給することによって、前記計器と前記他の構成機器との接続部分をシールする。
また、本発明に係る炭化水素合成反応装置は、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置であって、前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器と、未反応ガスを前記反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給する未反応ガス供給手段と、を備え、前記構成機器は、前記スラリー及び前記炭化水素化合物のうち少なくともいずれか一方の流体を収容すると共に他の構成機器と連通され、前記他の構成機器に前記流体を送出する収容ドラムであり、前記未反応ガス供給手段が、前記未反応ガスを前記収容ドラムに供給することによって、前記収容ドラムから前記他の構成機器に前記流体を送出する。

また、本発明に係る炭化水素合成方法は、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成方法であって、未反応ガスを、前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給し、前記構成機器は、前記スラリーが収容される若しくは流通する他の構成機器に挿設された計器であり、前記未反応ガスを前記計器に供給することによって、前記計器と前記他の構成機器との接続部分をシールする。
また、本発明に係る炭化水素合成方法は、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成方法であって、未反応ガスを、前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給し、前記構成機器は、前記スラリー及び前記炭化水素化合物のうち少なくともいずれか一方の流体を収容すると共に他の構成機器と連通され、前記他の構成機器に前記流体を送出する収容ドラムであり、前記未反応ガスを前記収容ドラムに供給することによって、前記収容ドラムから前記他の構成機器に前記流体を送出する。

ここで、未反応ガスとは、反応器内に導入されたもののスラリーと化学反応しなかった未反応の合成ガス、及び反応器内の化学反応の過程で生じたガス（例えば、炭素数が４以下の炭化水素ガスを主成分とするガス）等を含むガスである。
本発明に係る炭化水素合成反応装置及び炭化水素合成方法によれば、未反応ガス供給手段によって反応器内から導出された未反応ガスが加圧された後、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給されるので、この未反応ガスを加圧ガスとして利用することができる。このため、炭化水素化合物を合成する合成系外から供給される加圧ガスの使用量を抑制することが可能となり、この炭化水素合成反応装置の製作費用を低減すると共に省エネルギー且つ低コストで炭化水素化合物を合成することができる。

ここで、前記構成機器が前記計器である場合には、未反応ガスによって計器と他の構成機器との接続部分をシールできるので、計器による正確な計測が可能となる。
なお、計器をシールしない場合には、例えば前記接続部分にスラリー内の触媒粒子が固着・閉塞する等して、計器による計測が正確に行えない恐れがある。

また、前記構成機器が前記収容ドラムである場合には、未反応ガスによって収容ドラム内の流体を他の構成機器に送出することができる。

前記収容ドラムは、前記炭化水素化合物を収容し、前記他の構成機器は、前記炭化水素化合物と前記触媒粒子との混合流体をそれぞれに分離する混合流体分離手段であってもよく、前記未反応ガス供給手段が、前記未反応ガスを前記収容ドラムに供給することによって、前記収容ドラムに収容された前記炭化水素化合物を、前記混合流体分離手段を洗浄する洗浄液として送出してもよい。

この場合、未反応ガスによって収容ドラム内の炭化水素化合物を混合流体分離手段を洗浄する洗浄液として送出することができるので、この混合流体分離手段を清浄な状態に維持することができる。このため、炭化水素化合物と触媒粒子とを円滑に分離させることができるので、混合流体から炭化水素化合物または触媒粒子を効率良く分離させることが可能となる。
なお、混合流体分離手段を洗浄しない場合には、例えばその内部でスラリー内の触媒粒子が固着する等して、分離が円滑に行えない恐れがある。

前記未反応ガス供給手段は、前記未反応ガスを加圧する加圧部と、前記反応器内の前記未反応ガスを導出して前記加圧部に供給する第１流通部と、前記加圧部によって加圧された前記未反応ガスを前記構成機器に供給する第２流通部とを有していてもよい。

この場合、第１流通部を流通して加圧部に供給された反応器内の未反応ガスを加圧部によって加圧して、第２流通部を流通させて構成機器に供給することができる。特にこの場合、第１、第２流通部を有しているので、加圧部の設置位置を自在とすることができ、設計自由度を向上させることができる。

また、本発明に係る炭化水素合成反応システムは、上記本発明に係る炭化水素合成反応装置と、炭化水素原料を改質して前記合成ガスを生成し、該合成ガスを前記反応器に供給する合成ガス生成ユニットと、前記炭化水素化合物から液体燃料を精製する製品精製ユニットと、を備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る炭化水素合成反応システムによれば、装置製作費用が低減されると共に省エネルギー且つ低コストで炭化水素化合物を合成することができる炭化水素合成反応装置を備えているので、炭化水素合成反応システムの装置製作費用を低減した上で、省エネルギー且つ低コストで液体燃料を合成することができる。

本発明に係る炭化水素合成反応装置並びに炭化水素合成方法によれば、炭化水素化合物を合成する合成系外から供給される加圧ガスの使用量を抑制し、装置製作費用が低減されると共に省エネルギー且つ低コストで炭化水素化合物を合成することができる。
また、本発明に係る炭化水素合成反応システムによれば、この炭化水素合成反応装置を備えるので、炭化水素合成反応システムの装置製作費用を低減した上で、省エネルギー且つ低コストで液体燃料を合成することができる。

図１は、本発明に係る一実施形態の液体燃料合成システムの全体構成を示す図である。図２は、図１に示すＦＴ合成ユニットにおいて、未反応ガス供給手段に係る要部を示す概略図である。図３は、本発明に係る一実施形態のＦＴ合成ユニットの変形例であって、未反応ガス供給手段に係る要部を示す概略図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態にかかるＧＴＬ（ＧａｓＴｏＬｉｑｕｉｄｓ）プロセスを実行する液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる液体燃料合成システム１の全体構成を示す図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる液体燃料合成システム１は、天然ガス等の炭化水素原料を液体燃料に転換するＧＴＬプロセスを実行するプラント設備である。この液体燃料合成システム１は、合成ガス生成ユニット３と、ＦＴ合成ユニット（炭化水素合成反応装置）５と、製品精製ユニット７とから構成される。合成ガス生成ユニット３は、炭化水素原料である天然ガスを改質して一酸化炭素ガスと水素ガスを含む合成ガスを生成する。ＦＴ合成ユニット５は、生成された合成ガスからフィッシャー・トロプシュ合成反応（化学反応）（以下、「ＦＴ合成反応」という。）により液体炭化水素（炭化水素化合物）を生成する。製品精製ユニット７は、ＦＴ合成反応により生成された液体炭化水素を水素化・精製して液体燃料製品（ナフサ、灯油、軽油、ワックス等）を製造する。以下、これら各ユニットの構成要素について説明する。

まず、合成ガス生成ユニット３について説明する。合成ガス生成ユニット３は、例えば、脱硫反応器１０と、改質器１２と、排熱ボイラー１４と、気液分離器１６および１８と、脱炭酸装置２０と、水素分離装置２６とを主に備える。脱硫反応器１０は、水添脱硫装置等で構成されて原料である天然ガスから硫黄成分を除去する。改質器１２は、脱硫反応器１０から供給された天然ガスを改質して、一酸化炭素ガス（ＣＯ）と水素ガス（Ｈ_２）とを主成分として含む合成ガスを生成する。排熱ボイラー１４は、改質器１２にて生成した合成ガスの排熱を回収して高圧スチームを発生する。気液分離器１６は、排熱ボイラー１４において合成ガスとの熱交換により加熱された水を気体（高圧スチーム）と液体とに分離する。気液分離器１８は、排熱ボイラー１４にて冷却された合成ガスから凝縮分を除去し気体分を脱炭酸装置２０に供給する。脱炭酸装置２０は、気液分離器１８から供給された合成ガスから吸収液を用いて炭酸ガスを除去する吸収塔２２と、当該炭酸ガスを含む吸収液から炭酸ガスを放散させて再生する再生塔２４とを有する。水素分離装置２６は、脱炭酸装置２０により炭酸ガスが分離された合成ガスから、当該合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離する。ただし、上記脱炭酸装置２０は場合によっては設けないこともある。

このうち、改質器１２は、例えば、下記の化学反応式（１）、（２）で表される水蒸気・炭酸ガス改質法により、二酸化炭素と水蒸気とを用いて天然ガスを改質して、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする高温の合成ガスを生成する。なお、この改質器１２における改質法は、上記水蒸気・炭酸ガス改質法の例に限定されず、例えば、水蒸気改質法、酸素を用いた部分酸化改質法（ＰＯＸ）、部分酸化改質法と水蒸気改質法の組合せである自己熱改質法（ＡＴＲ）、炭酸ガス改質法などを利用することもできる。

ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ_２・・・（１）
ＣＨ_４＋ＣＯ_２→２ＣＯ＋２Ｈ_２・・・（２）

また、水素分離装置２６は、脱炭酸装置２０又は気液分離器１８と気泡塔型反応器（反応器）３０とを接続する配管から分岐した分岐ライン上に設けられる。この水素分離装置２６は、例えば、圧力差を利用して水素の吸着と脱着を行う水素ＰＳＡ（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：圧力変動吸着）装置などで構成できる。この水素ＰＳＡ装置は、並列配置された複数の吸着塔（図示せず。）内に吸着剤（ゼオライト系吸着剤、活性炭、アルミナ、シリカゲル等）を有しており、各吸着塔で水素の加圧、吸着、脱着（減圧）、パージの各工程を順番に繰り返すことで、合成ガスから分離した純度の高い水素ガス（例えば９９．９９９％程度）を、連続して供給することができる。

なお、水素分離装置２６における水素ガス分離方法としては、上記水素ＰＳＡ装置のような圧力変動吸着法の例に限定されず、例えば、水素吸蔵合金吸着法、膜分離法、或いはこれらの組合せなどであってもよい。

水素吸蔵合金法は、例えば、冷却／加熱されることで水素を吸着／放出する性質を有する水素吸蔵合金（ＴｉＦｅ、ＬａＮｉ_５、ＴｉＦｅ_{０．７〜０．９}Ｍｎ_{０．３〜０．１}、又はＴｉＭｎ_１．５など）を用いて、水素ガスを分離する手法である。水素吸蔵合金が収容された複数の吸着塔を設け、各吸着塔において、水素吸蔵合金の冷却による水素の吸着と、水素吸蔵合金の加熱による水素の放出とを交互に繰り返すことで、合成ガス内の水素ガスを分離・回収することができる。

また、膜分離法は、芳香族ポリイミド等の高分子素材の膜を用いて、混合ガス中から膜透過性に優れた水素ガスを分離する手法である。この膜分離法は、相変化を伴わないため、運転に必要なエネルギーが小さくて済み、ランニングコストが安い。また、膜分離装置の構造が単純でコンパクトなため、設備コストが低く設備の所要面積も小さくて済む。さらに、分離膜には駆動装置がなく、安定運転範囲が広いため、保守管理が容易であるという利点がある。

次に、ＦＴ合成ユニット５について説明する。ＦＴ合成ユニット５は、例えば、気泡塔型反応器３０と、気液分離器３４と、分離器（混合流体分離手段）３６と、気液分離器３８と、第１精留塔４０とを主に備える。
気泡塔型反応器３０は、上記合成ガス生成ユニット３で生成された合成ガス、即ち、一酸化炭素ガスと水素ガスとをＦＴ合成反応させて液体炭化水素を生成する。気液分離器３４は、気泡塔型反応器３０内に配設された伝熱管３２内を流通して加熱された水を、水蒸気（中圧スチーム）と液体とに分離する。分離器３６は、気泡塔型反応器３０の中央部に接続され、触媒と液体炭化水素生成物を分離処理する。気液分離器３８は、気泡塔型反応器３０の上部に接続され、気泡塔型反応器３０内の未反応ガスである未反応の合成ガス（ＣＯとＨ_２）及び気体炭化水素生成物を冷却処理する。第１精留塔４０は、気泡塔型反応器３０から分離器３６、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素を蒸留し、沸点に応じて各留分に分離・精製する。

このうち、気泡塔型反応器３０は、合成ガスを液体炭化水素に合成する反応器の一例であり、ＦＴ合成反応により合成ガスから液体炭化水素を合成するＦＴ合成用反応器として機能する。この気泡塔型反応器３０は、例えば、塔型の容器内部に触媒と媒体油とからなるスラリーが貯留された気泡塔型スラリー床式反応器で構成される。この気泡塔型反応器３０は、ＦＴ合成反応により合成ガスから液体炭化水素を生成する。詳細には、この気泡塔型反応器３０では、原料ガスである合成ガスは、気泡塔型反応器３０の底部の分散板から気泡となって供給され、触媒と媒体油からなるスラリー内を通過し、懸濁状態の中で下記化学反応式（３）に示すように水素ガスと一酸化炭素ガスとが合成反応を起こす。

このＦＴ合成反応は発熱反応であるため、気泡塔型反応器３０は内部に伝熱管３２が配設された熱交換器型になっており、冷媒として例えば水（ＢＦＷ：ＢｏｉｌｅｒＦｅｅｄＷａｔｅｒ）を供給し、上記ＦＴ合成反応の反応熱を、スラリーと水との熱交換により中圧スチームとして回収できるようになっている。なお、ＦＴ合成反応の発熱により、気泡塔型反応器３０内の未反応ガスである未反応の合成ガス及び気体炭化水素生成物は加熱されて上昇し、気液分離器３８に供給される。また、本実施形態では、前述したスラリーの媒体油として、液体炭化水素を用いている。

最後に、製品精製ユニット７について説明する。製品精製ユニット７は、例えば、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０と、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２と、ナフサ留分水素化精製反応器５４と、気液分離器５６，５８，６０と、第２精留塔７０と、ナフサ・スタビライザー７２とを備える。ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の下部に接続されている。灯油・軽油留分水素化精製反応器５２は、第１精留塔４０の中央部に接続されている。ナフサ留分水素化精製反応器５４は、第１精留塔４０の上部に接続されている。気液分離器５６，５８，６０は、これら水素化反応器５０，５２，５４のそれぞれに対応して設けられている。第２精留塔７０は、気液分離器５６，５８から供給された液体炭化水素を沸点に応じて分離・精製する。ナフサ・スタビライザー７２は、気液分離器６０及び第２精留塔７０から供給されたナフサ留分の液体炭化水素を精留して、ブタンおよびブタンより軽い成分はフレアガスとして排出し、炭素数５以上の成分は製品のナフサとして分離・回収する。

次に、以上のような構成の液体燃料合成システム１により、天然ガスから液体燃料を合成する工程（ＧＴＬプロセス）について説明する。

液体燃料合成システム１には、天然ガス田又は天然ガスプラントなどの外部の天然ガス供給源（図示せず。）から、炭化水素原料としての天然ガス（主成分がＣＨ_４）が供給される。上記合成ガス生成ユニット３は、この天然ガスを改質して合成ガス（一酸化炭素ガスと水素ガスを主成分とする混合ガス）を製造する。

具体的には、まず、上記天然ガスは、水素分離装置２６によって分離された水素ガスとともに脱硫反応器１０に供給される。脱硫反応器１０は、当該水素ガスを用いて天然ガスに含まれる硫黄分を例えばＺｎＯ触媒で水添脱硫する。このようにして天然ガスを予め脱硫しておくことにより、改質器１２及び気泡塔型反応器３０等で用いられる触媒の活性が硫黄により低下することを防止できる。

このようにして脱硫された天然ガス（二酸化炭素を含んでもよい。）は、二酸化炭素供給源（図示せず。）から供給される二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスと、排熱ボイラー１４で発生した水蒸気とが混合された上で、改質器１２に供給される。改質器１２は、例えば、上述した水蒸気・炭酸ガス改質法により、二酸化炭素と水蒸気とを用いて天然ガスを改質して、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする高温の合成ガスを生成する。このとき、改質器１２には、例えば、改質器１２が備えるバーナー用の燃料ガスと空気とが供給されており、当該バーナーにおける燃料ガスの燃焼熱により、吸熱反応である上記水蒸気・炭酸ガス改質反応に必要な反応熱がまかなわれている。

このようにして改質器１２で生成された高温の合成ガス（例えば、９００℃、２．０ＭＰａＧ）は、排熱ボイラー１４に供給され、排熱ボイラー１４内を流通する水との熱交換により冷却（例えば４００℃）されて、排熱回収される。このとき、排熱ボイラー１４において合成ガスにより加熱された水は気液分離器１６に供給され、この気液分離器１６から気体分が高圧スチーム（例えば３．４〜１０．０ＭＰａＧ）として改質器１２または他の外部装置に供給され、液体分の水が排熱ボイラー１４に戻される。

一方、排熱ボイラー１４において冷却された合成ガスは、凝縮液分が気液分離器１８において分離・除去された後、脱炭酸装置２０の吸収塔２２、又は気泡塔型反応器３０に供給される。吸収塔２２は、貯留している吸収液内に、合成ガスに含まれる炭酸ガスを吸収することで、当該合成ガスから炭酸ガスを除去する。この吸収塔２２内の炭酸ガスを含む吸収液は、再生塔２４に送出され、当該炭酸ガスを含む吸収液は例えばスチームで加熱されてストリッピング処理され、放散された炭酸ガスは、再生塔２４から改質器１２に送られて、上記改質反応に再利用される。

このようにして、合成ガス生成ユニット３で生成された合成ガスは、上記ＦＴ合成ユニット５の気泡塔型反応器３０に供給される。このとき、気泡塔型反応器３０に供給される合成ガスの組成比は、ＦＴ合成反応に適した組成比（例えば、Ｈ_２：ＣＯ＝２：１（モル比））に調整されている。なお、気泡塔型反応器３０に供給される合成ガスは、脱炭酸装置２０と気泡塔型反応器３０とを接続する配管に設けられた圧縮機（図示せず。）により、ＦＴ合成反応に適切な圧力（例えば３．６ＭＰａＧ程度）まで昇圧される。

また、上記脱炭酸装置２０により炭酸ガスが分離された合成ガスの一部は、水素分離装置２６にも供給される。水素分離装置２６は、上記のように圧力差を利用した吸着、脱着（水素ＰＳＡ）により、合成ガスに含まれる水素ガスを分離する。当該分離された水素は、ガスホルダー（図示せず。）等から圧縮機（図示せず。）を介して、液体燃料合成システム１内において水素を利用して所定反応を行う各種の水素利用反応装置（例えば、脱硫反応器１０、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２、ナフサ留分水素化精製反応器５４など）に連続して供給する。

次いで、上記ＦＴ合成ユニット５は、上記合成ガス生成ユニット３によって生成された合成ガスから、ＦＴ合成反応により、液体炭化水素を合成する。

具体的には、上記脱炭酸装置２０において炭酸ガスを分離された合成ガスは、気泡塔型反応器３０の底部から流入されて、気泡塔型反応器３０内に貯留された触媒スラリー内を上昇する。この際、気泡塔型反応器３０内では、上述したＦＴ合成反応により、当該合成ガスに含まれる一酸化炭素と水素ガスとが反応して、炭化水素が生成される。さらに、この合成反応時には、気泡塔型反応器３０の伝熱管３２内に水を流通させることで、ＦＴ合成反応の反応熱を除去し、この熱交換により加熱された水が気化して水蒸気となる。この水蒸気は、気液分離器３４で液化した水が伝熱管３２に戻されて、気体分が中圧スチーム（例えば１．０〜２．５ＭＰａＧ）として外部装置に供給される。

このようにして、気泡塔型反応器３０で合成された液体炭化水素を含むスラリーは、気泡塔型反応器３０の中央部から取り出されて、分離器３６に送出される。分離器３６は、取り出されたスラリーを触媒（固形分）と、液体炭化水素生成物を含んだ液体分とに分離する。分離された触媒は、その一部を気泡塔型反応器３０に戻され、液体分は第１精留塔４０に供給される。

また、気泡塔型反応器３０の塔頂からは、未反応ガスが気液分離器３８に導入される。気液分離器３８は、この未反応ガスを冷却して、一部の凝縮分の液体炭化水素を分離して第１精留塔４０に導入する。一方、気液分離器３８で分離されたガス分については、一部が、気泡塔型反応器３０の底部に再投入されてＦＴ合成反応に再利用される。また、残りの一部が、後述する加圧ガスとして利用され、更にその残りは、外部の燃焼設備（図示せず。）にフレアガスとして導入されて、燃焼された後に大気放出される。

次いで、第１精留塔４０は、上記のようにして気泡塔型反応器３０から分離器３６、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素（炭素数は多様）を加熱して、沸点の違いを利用して分留し、ナフサ留分（沸点が約１５０℃より低い）と、灯油・軽油留分（沸点が約１５０〜３５０℃）と、ＷＡＸ留分（沸点が約３５０℃より高い）とに分離・精製する。この第１精留塔４０の底部から取り出されるＷＡＸ留分の液体炭化水素（主としてＣ_２１以上）は、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０に移送され、第１精留塔４０の中央部から取り出される灯油・軽油留分の液体炭化水素（主としてＣ_１１〜Ｃ_２０）は、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２に移送され、第１精留塔４０の上部から取り出されるナフサ留分の液体炭化水素（主としてＣ_５〜Ｃ_１０）は、ナフサ留分水素化精製反応器５４に移送される。

ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の下部から供給された炭素数の多いＷＡＸ留分の液体炭化水素（概ねＣ_２１以上）を、上記水素分離装置２６から供給された水素ガスを利用して水素化分解して、炭素数をＣ_２０以下に低減する。この水素化分解反応では、触媒と熱を利用して、炭素数の多い炭化水素のＣ−Ｃ結合を切断して、炭素数の少ない低分子量の炭化水素を生成する。このＷＡＸ留分水素化分解反応器５０により、水素化分解された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器５６で気体と液体とに分離され、そのうち液体炭化水素は、第２精留塔７０に移送され、気体分（水素ガスを含む。）は、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２及びナフサ留分水素化精製反応器５４に移送される。

灯油・軽油留分水素化精製反応器５２は、第１精留塔４０の中央部から供給された炭素数が中程度である灯油・軽油留分の液体炭化水素（概ねＣ_１１〜Ｃ_２０）を、水素分離装置２６からＷＡＸ留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスを用いて、水素化精製する。この水素化精製反応では、主に側鎖状飽和炭化水素を得るために、上記液体炭化水素を異性化し、上記液体炭化水素の不飽和結合に水素を付加して飽和させる。この結果、水素化精製された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器５８で気体と液体に分離され、そのうち液体炭化水素は、第２精留塔７０に移送され、気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。

ナフサ留分水素化精製反応器５４は、第１精留塔４０の上部から供給された炭素数が少ないナフサ留分の液体炭化水素（概ねＣ_１０以下）を、水素分離装置２６からＷＡＸ留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスを用いて、水素化精製する。この結果、水素化精製された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器６０で気体と液体に分離され、そのうち液体炭化水素は、ナフサ・スタビライザー７２に移送され、気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。

次いで、第２精留塔７０は、上記のようにしてＷＡＸ留分水素化分解反応器５０及び灯油・軽油留分水素化精製反応器５２から供給された液体炭化水素を蒸留して、炭素数がＣ_１０以下の炭化水素（沸点が約１５０℃より低い）と、灯油（沸点が約１５０〜２５０℃）と、軽油（沸点が約２５０〜３５０℃）と、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０からの未分解ＷＡＸ留分（沸点約３５０℃より高い）とに分離・精製する。第２精留塔７０の下部からは軽油が取り出され、中央部からは灯油が取り出される。一方、第２精留塔７０の塔頂からは、炭素数がＣ_１０以下の炭化水素が取り出されて、ナフサ・スタビライザー７２に供給される。

さらに、ナフサ・スタビライザー７２では、上記ナフサ留分水素化精製反応器５４及び第２精留塔７０から供給された炭素数がＣ_１０以下の炭化水素を蒸留して、製品としてのナフサ（Ｃ_５〜Ｃ_１０）を分離・精製する。これにより、ナフサ・スタビライザー７２の下部からは、高純度のナフサが取り出される。一方、ナフサ・スタビライザー７２の塔頂からは、製品対象外である炭素数が所定数以下（Ｃ_４以下）の炭化水素を主成分とする排ガス（フレアガス）が排出される。

以上、液体燃料合成システム１の工程（ＧＴＬプロセス）について説明した。かかるＧＴＬプロセスにより、天然ガスを、高純度のナフサ（Ｃ_５〜Ｃ_１０）、灯油（Ｃ_１１〜Ｃ_１５）及び軽油（Ｃ_１６〜Ｃ_２０）等のクリーンな液体燃料に、容易且つ経済的に転換することができる。さらに、本実施形態では、改質器１２において上記水蒸気・炭酸ガス改質法を採用しているので、原料となる天然ガスに含有されている二酸化炭素を有効に利用し、かつ、上記ＦＴ合成反応に適した合成ガスの組成比（例えば、Ｈ_２：ＣＯ＝２：１（モル比））を改質器１２の１回の反応で効率的に生成することができ、水素濃度調整装置などが不要であるという利点がある。

次に、図２を用いて、前述したＦＴ合成ユニット５において、ＦＴ合成ユニット５を構成する構成機器に加圧ガスを供給する手段について詳しく説明する。なお、図２では、説明の便宜上、図１に示した液体燃料合成システム１の構成要素のうち主要なものを図示し、一部の構成要素については図示を省略している。

まず、加圧ガスを供給する手段の説明の前に、この手段から加圧ガスが供給される構成機器について説明する。
本実施形態では、ＦＴ合成ユニット５は、前述した構成機器に加えて、気泡塔型反応器３０に挿設された圧力計器（計器）８０と、液体炭化水素を収容する逆洗浄用オイル供給ドラム８２（収容ドラム）と、を備えている。
圧力計器８０は、気泡塔型反応器３０内の圧力（又は、差圧）を計測する。図示の例では、圧力計器８０は、その一端が、気泡塔型反応器３０の外表面にその径方向の外側に向けて突設されたノズル部３０ａ（計器と他の構成機器との接続部分）に挿設されている。
圧力計器８０は、この圧力計器８０に、ノズル部３０ａ内を気泡塔型反応器３０の内側から外側に向けて流通して達した流体の圧力を計測する。なお、ノズル部３０ａは、気泡塔型反応器３０内に向けて開口すると共に気泡塔型反応器３０においてその高さ方向に沿って互いに間隔をあけて複数（図示の例では４つ）設けられており、各ノズル部３０ａに圧力計器８０が挿設されている。

逆洗浄用オイル供給ドラム８２は、分離器３６と連通されている。図示の例では、分離器３６と逆洗浄用オイル供給ドラム８２との間には、分離器３６から逆洗浄用オイル供給ドラム８２へ液体炭化水素を流通させる配管である第１流路８４と、逆洗浄用オイル供給ドラム８２から分離器３６へ液体炭化水素を流通させる配管である第２流路８６と、が設けられている。また、これら第１流路８４及び第２流路８６には、各流路８４、８６内の液体炭化水素の流量を調整する流量調整バルブ８４ａ、８６ａが設けられている。

また、本実施形態では、分離器３６は、その内部に液体炭化水素と触媒粒子とを分離するフィルタ部３６ａを備えている。フィルタ部３６ａは、このフィルタ部３６ａを通過する液体炭化水素と触媒粒子とからなる混合流体から触媒粒子をフィルタリング（濾過）するものである。フィルタ部３６ａは、分離器３６において、気泡塔型反応器３０から送出された混合流体が、分離器３６と第１流路８４との接続口に至るまでに通過するように配設されている。これにより、分離器３６から送出された混合流体は、前記接続口に達するまでにフィルタ部３６ａによって触媒粒子が分離され、前記接続口及び逆洗浄用オイル供給ドラム８２には、液体炭化水素のみが供給される。なお以下では、気泡塔型反応器３０から送出された混合流体がフィルタ部３６ａを通過する方向を正流路方向と称する。
また、第２流路８６と分離器３６との接続口は、この分離器３６に逆洗浄用オイル供給ドラム８２から第２流路８６を流通して供給された液体炭化水素が、フィルタ部３６ａを正流路方向の反対方向である逆流路方向に向かって通過するように配設されている。これにより、逆洗浄用オイル供給ドラム８２から供給された液体炭化水素は、フィルタ部３６ａの表面に蓄積したスラリー内の触媒粒子等を洗浄（逆洗浄）できるようになっている。

次に、これら構成機器に加圧ガスを供給する手段について説明する。
ＦＴ合成ユニット５は、気泡塔型反応器３０内の未反応ガスを気泡塔型反応器３０から導出した後に加圧して、このＦＴ合成ユニット５を構成する構成機器に供給する未反応ガス供給手段を備えている。図示の例では、ＦＴ合成ユニット５には、未反応ガス供給手段として、各圧力計器８０に未反応ガスを供給する第１未反応ガス供給手段９０Ａと、逆洗浄用オイル供給ドラム８２に未反応ガスを供給する第２未反応ガス供給手段９０Ｂと、が設けられている。
ここで、各未反応ガス供給手段９０Ａ、９０Ｂは、概略構成が同一なので、以下ではまず、第１未反応ガス供給手段９０Ａについて構成、動作及び効果について説明する。

〔第１未反応ガス供給手段〕
第１未反応ガス供給手段９０Ａは、各圧力計器８０に供給する未反応ガスによって圧力計器８０をシールするものである。図示の例では、第１未反応ガス供給手段９０Ａは、未反応ガスを加圧する加圧部９２Ａと、気泡塔型反応器３０内の未反応ガスを導出して加圧部９２Ａに供給する第１流通部９４Ａと、加圧部９２Ａによって加圧された未反応ガスを各圧力計器８０に供給する第２流通部９６Ａと、を備えている。

加圧部９２Ａは、未反応ガスに加える圧力が調整可能であり、例えば軸流式圧縮機等で構成される。
第１流通部９４Ａは、気泡塔型反応器３０と加圧部９２Ａとを連通している。図示の例では、第１流通部９４Ａには、気泡塔型反応器３０から加圧部９２Ａに至るまでの間に前述した気液分離器３８が設けられている。そして、第１流通部９４Ａは、気泡塔型反応器３０及び気液分離器３８と、気液分離器３８及び加圧部９２Ａと、をそれぞれ連通する配管を備えており、これらにより気泡塔型反応器３０と加圧部９２Ａとを連通している。

第２流通部９６Ａは、加圧部９２Ａと圧力計器８０が挿設された各ノズル部３０ａとをそれぞれ連通している。図示の例では、第２流通部９６Ａは、加圧部９２Ａと連通する共通配管９８と、共通配管９８から各ノズル部３０ａに対応して分岐され、共通配管９８とノズル部３０ａとをそれぞれ連通する複数の分岐配管１００と、を備えている。各分岐配管１００は、その内部を流通した未反応ガスが、この分岐配管１００に連通するノズル部３０ａにおいて、気泡塔型反応器３０の外側から内側に向けて供給されるように設けられている。また、図示の例では、各分岐配管１００には、流量調整バルブ１００ａが設けられ、内部を流通する未反応ガスの流量が調整可能となっている。

次に、第１未反応ガス供給手段９０Ａの動作について、複数の圧力計器８０のうち、気泡塔型反応器３０の高さ方向において最も上側に位置する圧力計器８０に未反応ガスを供給する場合を例として説明する。
まず、気泡塔型反応器３０内の未反応ガスは、前述したように第１流通部９４Ａの気液分離器３８の内部を流通し、その後加圧部９２Ａに供給される。

次に、加圧部９２Ａは、供給された未反応ガスを加圧して第２流通部９６Ａに送出する。この際予め、第２流通部９６Ａの各分岐配管１００の流量調整バルブ１００ａのうち、最も上側に位置する圧力計器８０が挿設されたノズル部３０ａに連通されている分岐配管１００の流量調整バルブ１００ａを開状態にして、その他の分岐配管１００の流量調整バルブ１００ａを閉状態にしておく。これにより、最も上側に位置するノズル部３０ａに連通されている分岐配管１００の内部にのみ未反応ガスが流通する。
ここで、分岐配管１００は、その内部を流通した未反応ガスが、この分岐配管１００に連通するノズル部３０ａにおいて、気泡塔型反応器３０の外側から内側に向けて供給されるように設けられているので、未反応ガスが供給されたノズル部３０ａには気泡塔型反応器３０の内側から外側に向けて流体が流入されず、つまりノズル部３０ａが未反応ガスによりシールされる。

以上に示した第１未反応ガス供給手段９０Ａを備えるＦＴ合成ユニット５によれば、第１未反応ガス供給手段９０Ａによって気泡塔型反応器３０内から導出された未反応ガスが加圧された後、このＦＴ合成ユニット５を構成する構成機器である圧力計器８０に供給されるので、この未反応ガスを加圧ガスとして利用することができる。このため、液体炭化水素を合成する合成系外から供給される加圧ガスの使用量を抑制することが可能となり、このＦＴ合成ユニット５の製作費用を低減すると共に、省エネルギー且つ低コストで液体炭化水素を合成することができる。
また、第１未反応ガス供給手段９０Ａによって構成機器に供給される未反応ガスは、液体炭化水素を合成する過程で発生したものなので、この未反応ガスが圧力計器８０をシールした後に気泡塔型反応器３０内でスラリー及び液体炭化水素と混合される場合であっても、液体炭化水素を合成する過程に与える影響を極めて小さくすることができる。

また、未反応ガスによって圧力計器８０と気泡塔型反応器３０との接続部分であるノズル部３０ａをシールできるので、圧力計器８０による正確な計測が可能となる。なお、ノズル部３０ａをシールしない場合には、このノズル部３０ａにスラリーに懸濁されている触媒粒子が固着して、このノズル部３０ａの開口を閉塞させてしまい、圧力計器８０による圧力計測が正確に行われなくなる恐れがある。
また、より正確な計測が可能となることで、気泡塔型反応器３０内において液体炭化水素を合成する最適な環境を構築することができるので、過剰なエネルギーを必要とせず、より省エネルギー且つ低コストで液体炭化水素を合成することができる。
また、第１、第２流通部９４Ａ、９６Ａを有しているので、加圧部９２Ａの設置位置を自在とすることができ、設計自由度を向上させることができる。

そして、このＦＴ合成ユニット５を備える液体燃料合成システム１によれば、装置製作費用が低減されると共に省エネルギー且つ低コストで液体炭化水素を合成することができるＦＴ合成ユニット５を備えているので、液体燃料合成システム１の装置製作費用を低減した上で、省エネルギー且つ低コストで液体燃料を合成することができる。

〔第２未反応ガス供給手段〕
次に、第２未反応ガス供給手段９０Ｂについて説明する。なお、この第２未反応ガス供給手段９０Ｂについては、第１未反応ガス供給手段９０Ａと異なる点についてのみ説明する。また、第２未反応ガス供給手段９０Ｂの加圧部、第１流通部、第２流通部を示す符号は、第１未反応ガス供給手段９０Ａにおける各構成の符号（９２Ａ、９４Ａ、９６Ａ）の末尾のアルファベットＡをアルファベットＢに変更したもの（９２Ｂ、９４Ｂ、９６Ｂ）とする。

第２未反応ガス供給手段９０Ｂは、逆洗浄用オイル供給ドラム８２に供給する未反応ガスによって、逆洗浄用オイル供給ドラム８２に収容された液体炭化水素を分離器３６を洗浄する洗浄液として送出するものである。
第２未反応ガス供給手段９０Ｂの第２流通部９６Ｂは、加圧部９２Ｂによって加圧された未反応ガスを逆洗浄用オイル供給ドラム８２に供給するものである。図示の例では、第２流通部９６Ｂは、加圧部９２Ｂと逆洗浄用オイル供給ドラム８２の塔頂とを連通する配管であり、第２流通部９６Ｂから供給される未反応ガスは、逆洗浄用オイル供給ドラム８２の気相部に供給される。

次に、第２未反応ガス供給手段９０Ｂにおいて、逆洗浄用オイル供給ドラム８２に未反応ガスを供給する動作について説明する。
まず、第１未反応ガス供給手段９０Ａと同様に、気泡塔型反応器３０内の未反応ガスが第１流通部９４Ｂの内部を流通して、加圧部９２Ｂに供給される。
次に、加圧部９２Ｂは、供給された未反応ガスを加圧して第２流通部９６Ｂに送出する。この際予め、第１流路８４の流路調整バルブ８４ａを閉状態にし、第２流路８６の流路調整バルブ８６ａを開状態にしておく。これにより、逆洗浄用オイル供給ドラム８２に供給された未反応ガスが、このドラム８２の内部に収容された液体炭化水素を気相部側から加圧し、この液体炭化水素を第２流路８６を通して分離器３６に送出させる。
そして、逆洗浄用オイル供給ドラム８２から第２流路８６を流通して導入された液体炭化水素は、前述したように分離器３６のフィルタ部３６ａを逆流路方向に向かって流通して逆洗浄する。つまり、第２未反応ガス供給手段９０Ｂは、逆洗浄用オイル供給ドラム８２に収容された液体炭化水素を分離器３６を洗浄する洗浄液として送出する。

以上に示した第２未反応ガス供給手段９０Ｂを備えるＦＴ合成ユニット５によれば、第１未反応ガス供給手段９０Ａを備えるものと同様の作用効果を奏する。
また、未反応ガスによって逆洗浄用オイル供給ドラム８２内の液体炭化水素を分離器３６に送出することができる。なお、逆洗浄用オイル供給ドラム８２のような流体を収容する収容ドラムから流体を送出するためには大量の加圧ガスが必要であるため、未反応ガスを利用することで、液体炭化水素を合成する合成系外から供給される加圧ガスの使用量を大きく抑制することができる。

また、未反応ガスによって逆洗浄用オイル供給ドラム８２内の液体炭化水素を分離器３６を洗浄する洗浄液として送出することができるので、この分離器３６を清浄な状態に維持することができる。このため、液体炭化水素と触媒粒子とを円滑に分離させることができるので、混合流体から液体炭化水素を効率良く分離させることが可能となる。
なお、分離器３６を洗浄しない場合には、例えばフィルタ部３６ａにスラリー内の触媒粒子が固着する等して、分離が円滑に行えない恐れがある。また、分離器３６は、液体燃料を製造する過程で分離器３６を常時稼動するために大量の洗浄液が必要であり、未反応ガスを利用することで液体炭化水素を合成する合成系外から供給される加圧ガスの使用量を大きく抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、液体燃料合成システム１に供給される炭化水素原料として、天然ガスを用いたが、かかる例に限定されず、例えば、アスファルト、残油など、その他の炭化水素原料を用いてもよい。

また、上記実施形態では、気泡塔型反応器３０における合成反応として、ＦＴ合成反応により液体炭化水素を合成したが、本発明はかかる例に限定されない。気泡塔型反応器３０における合成反応としては、例えば、オキソ合成（ヒドロホルミル化反応）「Ｒ−ＣＨ＝ＣＨ_２＋ＣＯ＋Ｈ_２→Ｒ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨＯ」、メタノール合成「ＣＯ＋２Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＨ」、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）合成「３ＣＯ＋３Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋ＣＯ_２」などにも適用することができる。

また、上記実施形態では、ＦＴ合成ユニット５は、第１未反応ガス供給手段９０Ａ及び第２未反応ガス供給手段９０Ｂの双方を備えているが、いずれか一方のみを備える構成としても良い。
また、上記実施形態では、ＦＴ合成ユニット５は、未反応ガス供給手段９０Ａ、９０Ｂを備えている一方で、液体炭化水素を合成する合成系外から加圧ガスを供給する手段を備えていない構成としているが、両者を併用する構成としても構わない。

また、上記実施形態では、未反応ガス供給手段９０Ａ、９０Ｂから未反応ガスが供給される構成機器として、圧力計器８０及び逆洗浄用オイル供給ドラム８２を示したが、その種類や、設けられる数量等は、上記実施形態に示したものに限られない。
例えば、前記構成機器は、圧力計器８０ではなく、圧力以外の温度等を計測する計器でも良い。また、計器は、気泡塔型反応器３０以外に設けていても構わない。
また、前記構成機器は、スラリー及び液体炭化水素のうち少なくともいずれか一方の流体を収容すると共に他の構成機器と連通され、他の構成機器に前記流体を送出する収容ドラムであっても良い。この収容ドラムの例としては、ＦＴ合成ユニット５の起動時若しくは運転時に、気泡塔型反応器３０内のスラリーの濃度を調整するためのスラリー濃度調整ドラム等が挙げられる。スラリー濃度調整ドラムは、内部にスラリーを収容すると共に、気泡塔型反応器３０と連通されるものである。このスラリー濃度調整ドラムとしては、例えばＦＴ合成ユニット５のスタートアップ時に濃度を調整するＦＴスラリー調整ドラムや、ＦＴ合成ユニット５の運転中に濃度を調整するＦＴスラリーメイクアップドラム等が挙げられる。

また、上記実施形態では、複数の未反応ガス供給手段９０Ａ、９０Ｂは、互いに異なる加圧部９２Ａ、９２Ｂをそれぞれ備えるものとしたが、例えば図３に示すように、共通の加圧部１１４を備えるものとしても良い。
図３に示すＦＴ合成ユニット１１０では、第１未反応ガス供給手段１１２Ａは、加圧部１１４と、第１流通部１１６と、第２流通部１１８Ａと、を備えている。図示の例では、第１流通部１１６は、気液分離器３８で分離されて気泡塔型反応器３０の底部に再投入される未反応ガスの流路の一部分と共通となっており、加圧部１１４は、前記流路において気液分離器３８より気泡塔型反応器３０側に位置する部分に設けられている。また、第２流通部１１８Ａは、前記流路において加圧部１１４より気泡塔型反応器３０側に位置する部分で前記流路から分岐されている。

また、第２未反応ガス供給手段１１２Ｂは、その加圧部及び第１流通部が第１未反応ガス供給手段１１２Ａの加圧部１１４及び第１流通部１１６と共通とされ、更に第２流通部１１８Ｂとを備えている。この第２流通部１１８Ｂは、加圧部１１４側に位置する部分が第１未反応ガス供給手段１１２Ａの第２流通部１１８Ａと共通する共通部分となっており、この共通部分の端部からそれぞれが未反応ガスを供給する構成機器に向けて分岐されている。

また、第１未反応ガス供給手段１１２Ａの第２流通部１１８Ａには、前記端部より圧力計器８０側に流量調整バルブ１１８Ａａが設けられており、第２未反応ガス供給手段１１２Ｂの第２流通部１１８Ｂには、前記端部より逆洗浄用オイル供給ドラム８２側に流量調整バルブ１１８Ｂａが設けられている。これら流量調整バルブ１１８Ａａ、１１８Ｂａによって、各第２流通部１１８Ａ、１１８Ｂ内を流通する未反応ガスの流量を調整することができる。
図３に示すＦＴ合成ユニット１１０によれば、複数の未反応ガス供給手段１１２Ａ、１１２Ｂが共通の加圧部１１４を備えているので、各未反応ガス供給手段１１２Ａ、１１２Ｂに互いに異なる加圧部を備える場合に比べて、より一層装置製作費用を低減することができる。

本発明の炭化水素合成反応装置並びに炭化水素合成方法、及びこの炭化水素合成反応装置を備える炭化水素合成反応システムは、炭化水素化合物を合成する合成系外から供給される加圧ガスの使用量を抑制し、装置製作費用が低減されると共に省エネルギー且つ低コストで炭化水素化合物を合成することができる。

１液体燃料合成システム
３合成ガス生成ユニット
５、１１０ＦＴ合成ユニット（炭化水素合成反応装置）
７製品精製ユニット
３０気泡塔型反応器（反応器、他の構成機器）
３０ａノズル部（他の構成機器との接続部分）
３６分離器（混合流体分離手段）
８０圧力計器（計器）
８２逆洗浄用オイル供給ドラム（収容ドラム）
９０Ａ、１１２Ａ第１未反応ガス供給手段（未反応ガス供給手段）
９０Ｂ、１１２Ｂ第２未反応ガス供給手段（未反応ガス供給手段）
９２Ａ、９２Ｂ、１１４加圧部
９４Ａ、９４Ｂ、１１６第１流通部
９６Ａ、９６Ｂ、１１８Ａ、１１８Ｂ第２流通部

Claims

水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置であって、
前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器と、
未反応ガスを前記反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給する未反応ガス供給手段と、
を備え、
前記構成機器は、前記スラリーが収容される若しくは流通する他の構成機器に挿設された計器であり、
前記未反応ガス供給手段が、前記未反応ガスを前記計器に供給することによって、前記計器と前記他の構成機器との接続部分をシールする炭化水素合成反応装置。
水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応装置であって、
前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器と、
未反応ガスを前記反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給する未反応ガス供給手段と、
を備え、
前記構成機器は、前記スラリー及び前記炭化水素化合物のうち少なくともいずれか一方の流体を収容すると共に他の構成機器と連通され、前記他の構成機器に前記流体を送出する収容ドラムであり、
前記未反応ガス供給手段が、前記未反応ガスを前記収容ドラムに供給することによって、前記収容ドラムから前記他の構成機器に前記流体を送出する炭化水素合成反応装置。
請求項２に記載の炭化水素合成反応装置であって、
前記収容ドラムは、前記炭化水素化合物を収容し、
前記他の構成機器は、前記炭化水素化合物と前記触媒粒子との混合流体をそれぞれに分離する混合流体分離手段であり、
前記未反応ガス供給手段が、前記未反応ガスを前記収容ドラムに供給することによって、前記収容ドラムに収容された前記炭化水素化合物を、前記混合流体分離手段を洗浄する洗浄液として送出する炭化水素合成反応装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の炭化水素合成反応装置であって、
前記未反応ガス供給手段は、
前記未反応ガスを加圧する加圧部と、
前記反応器内の前記未反応ガスを導出して前記加圧部に供給する第１流通部と、
前記加圧部によって加圧された前記未反応ガスを前記構成機器に供給する第２流通部と、
を有する炭化水素合成反応装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化水素合成反応装置と、
炭化水素原料を改質して前記合成ガスを生成し、該合成ガスを前記炭化水素合成反応装置の前記反応器に供給する合成ガス生成ユニットと、
前記炭化水素化合物から液体燃料を精製する製品精製ユニットと、
を備えている炭化水素合成反応システム。
水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成方法であって、
未反応ガスを、前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給し、
前記構成機器は、前記スラリーが収容される若しくは流通する他の構成機器に挿設された計器であり、
前記未反応ガスを前記計器に供給することによって、前記計器と前記他の構成機器との接続部分をシールする炭化水素合成方法。
水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成方法であって、
未反応ガスを、前記合成ガスと前記スラリーとが接触する反応器から導出した後に加圧して、この炭化水素合成反応装置を構成する構成機器に供給し、
前記構成機器は、前記スラリー及び前記炭化水素化合物のうち少なくともいずれか一方の流体を収容すると共に他の構成機器と連通され、前記他の構成機器に前記流体を送出する収容ドラムであり、
前記未反応ガスを前記収容ドラムに供給することによって、前記収容ドラムから前記他の構成機器に前記流体を送出する炭化水素合成方法。