NO342963B1

NO342963B1 - Anordning for fremstilling av flytende hydrokarboner ved Fischer-Tropsch syntese i en trefase-sjiktreaktor.

Info

Publication number: NO342963B1
Application number: NO20072390A
Authority: NO
Inventors: Jean-Marc Schweitzer; Nathalie Brunard
Original assignee: Inst Francais Du Petrole; Eni Spa
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2018-09-10
Also published as: ZA200703662B; FR2877950A1; NO20072390L; CN101103091B; EP1814964B2; DE602005023514D1; FR2877950B1; US20090111898A1; EP1814964B1; CN101103091A; CA2586353A1; CA2586353C; EP1814964A1; WO2006053982A1; US7935313B2

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en anordning for fremstilling av flytende hydrokarboner ved Fischer-Tropsch syntese på faste katalysatorpartikler i en tre-faset sjiktreaktor, der anordningen er utstyrt med i det minste én filterpatron montert i en filtreringssone i reaktorens indre, der filterpatronen omfatter: - et filter ment å separere filtratet fra de faste katalysatorpartiklene, - et sylindrisk fôringsrør, - et indre element i form av en hul sylinder åpen i sine ender og montert i et hovedsakelig koaksialt forhold til fôringsrørets lengdeakse, - et ringrom avgrenset av fôringsrøret og veggene til det indre elementet, der rommet er ment å samle opp filtratet, og - et ledningsrør for uttømming av filtratet, hvori veggene til det indre elementet i filterpatronen i det minste delvis er dannet av filteret til patronen.

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører området med anordninger for fremstilling av flytende hydrokarboner ved Fischer-Tropsch syntese som er utstyrt med filtreringsmidler for å separere de flytende produktene som resulterer fra syntesereaksjonen fra de faste katalysatorpartiklene. Mer spesielt vedrører den en anordning der filtreringsmidler er installert i det indre av en tre-faset sjiktreaktor.

Kjent teknikk

Syntese av hydrokarboner fra en blanding omfattende karbonmonoksid og hydrogen, mer vanlig referert til som syntesegass, har vært kjent lenge.

Man kan spesielt nevne arbeidet til F. Fischer og H. Tropsch som, fra og med 1923, ga sine navn til den kjemiske omdannelsen som er velkjent under navnet Fischer-Tropsch syntese. Fischer-Tropsch syntese er en reaksjon som gjør det mulig å syntetisere flytende parafinaktige og olefinske hydrokarboner og/eller oksygenerte derivater fra en syntesegass, der den sistnevnte er oppnådd fra for eksempel naturgass eller kull. Denne reaksjonen, som ble anvendt industrielt i Europa under Den annen verdenskrig og også i Sør-Afrika fra 1950-årene av, opplevde en spektakulær oppblomstring av interesse fra 1980-årene til 1990-årene som en følge av endringer i kostnadene på petroleum og gass, men også som en følge av miljømessige hensyn.

Produksjonsanordninger anvendt for Fischer-Tropsch syntese omfatter generelt midler for å separere det flytende synteseproduktet fra katalysatoren som er i form av faste partikler.

US patent nr.5.844.006 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av en væske ved reaksjon av en gass over en katalysator holdt i suspensjon ved væsken i en reaktor av boblekolonnetypen, vanligere kjent under den engelske betegnelsen ”slurry bed reactor” (slurry sjiktreaktor), der det flytende produktet separeres fra de faste katalysatorpartiklene ved å passere det flytende produktet, i en filtreringssone av sjiktet, gjennom et filtreringsmedium i en første filtreringsretning for å danne en fast kake av partikler på filtreringsmediet. Dette patentet beskriver mer spesielt en sekvens som involverer det å passere væsken i den første filtreringsretningen, avbryte strømmen av væske og skylle ved å passere en skyllevæske i en andre retning motsatt den første retningen.

Dette patentet beskriver spesielt filterpatroner med en sylindrisk form og som omfatter et filtreringsmedium omfattende en sone for oppsamling av de flytende produktene. Disse patronene er plassert i en filtreringssone som a priori er anlagt hvor som helst i reaktoren.

Patentsøknad GB 2281224 A vedrører en katalytisk flerfasereaktor og anvendelse derav ved Fischer-Tropsch-syntese. Patentsøknad US5811469 A vedrører en slurry hydrokarbonsyntese med fallrørsmatet produktfiltrering. Patent US 6762209 B1 beskriver fremgangsmåter og innretninger for separering av flytende hydrokarbonprodukter fremstilt ved Fischer-Tropsch-reaksjonen ved anvendelse av en slurry boblekolonnereaktor. Schlesinger et al, beskriver Fischer-Tropsch syntese i slurryfase i Industrial and engineering chemistry, (195106), vol.

43, nr.6, sider 1474 – 1479. I Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & sons, vol.10, sider 841 – 847 beskrives ulike typer filtrering.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe filtreringsmidler ved bruk av i det minste én filterpatron plassert i det indre av den tre-fasede sjiktreaktoren og å gjøre det mulig å minimere og til og med eliminere dannelsen av en kake av faste partikler på overflaten av filteret.

Et annet formål med oppfinnelsen er å på fordelaktig måte utnytte strømningsforholdene inne i et tre-faset sjikt for å forbedre driften av filterpatronene og spesielt maksimere erosjon av kaken av faste partikler, som muligens er dannet på overflaten av filteret.

Et annet formål med oppfinnelsen er å stabilisere strømningsraten til filtratet som passerer gjennom filtrene.

Et formål med en utførelsesform av oppfinnelsen er å optimalisere kompromisset mellom å maksimere filtreringsoverflatearealet og å minimere mengden plass som opptas av filterpatronene i det tre-fasede sjiktet.

Oppfinnelsen vedrører derfor en anordning for fremstilling av flytende hydrokarboner ved Fischer-Tropsch syntese, på faste katalysatorpartikler, i en tre-faset sjiktreaktor, der anordningen er utstyrt med filtreringsmidler ment å separere et filtrat fra de faste katalysatorpartiklene, der middelet omfatter minst én filterpatron montert i en filtreringssone i reaktorens indre der filterpatronen omfatter:

- et filter ment å separere filtratet fra de faste katalysatorpartiklene,

- et sylindrisk fôringsrør,

- et indre element i form av en hul sylinder åpen i sine ender og montert i et hovedsakelig koaksialt forhold til fôringsrørets lengdeakse,

- et ringrom avgrenset av fôringsrøret og veggene til det indre elementet, der ringrommet er ment å samle opp filtratet, og

- et ledningsrør for uttømming av filtratet,

hvori veggene til filterpatronens indre element i det minste delvis er formet av patronens filter, og hvori filtreringssonen tilsvarer et ringformet rom i det tre-fasede sjiktet til reaktoren, der det ringformede rommet er avgrenset av en radius, definert med hensyn til reaktorens lengdeakse, på mellom 0,7*R og R, der R er reaktorens innsideradius.

Filterpatronen eller hver av filterpatronene i henhold til oppfinnelsen har en forbedret konfigurasjon hvorved anordningen oppnår minst ett av de ovenfor nevnte formålene.

En foretrukket utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen vedrører spesifikk posisjonering av patronen eller hver av patronene i reaktorens indre, hvilket gir anordningen ytterligere fordeler tilsvarende i det minst ett av de ovenfor nevnte formålene.

Beskrivelsen og figurene som forklares i det følgende gjør det mulig å klarere illustrere utførelsesformene av anordningen i henhold til oppfinnelsen og å legge frem alle de fordelene som er tilknyttet anvendelsen av anordningen.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1a og 1b viser på en ikke-begrensende måte en forenklet utførelsesform av en filterpatron på anordningen i henhold til oppfinnelsen,

Fig. 2 viser på en ikke-begrensende måte en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen omfattende en tre-faset sjiktreaktor og anordning på fire nivåer av et flertall filterpatroner inne i sjiktet, og

Fig. 3 viser på en ikke-begrensende måte en annen utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen der patronene er plassert på et enkelt nivå inne i det tre-fasede sjiktet.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen vedrører derfor en anordning for fremstilling av flytende hydrokarboner ved Fischer-Tropsch syntese på faste katalysatorpartikler i en trefaset sjiktreaktor, der anordningen er utstyrt med filtreringsmidler ment å separere et filtrat fra de faste katalysatorpartiklene, der middelet omfatter i det minste én filterpatron montert i en filtreringssone i reaktorens indre, der filterpatronen omfatter:

- et filter ment å separere filtratet fra de faste katalysatorpartiklene, - et sylindrisk fôringsrør,

- et indre element i form av en hul sylinder åpen i sine ender og montert i et hovedsakelig koaksialt forhold til fôringsrørets lengdeakse, - et ringrom avgrenset av fôringsrøret og veggene på det indre elementet, der rommet er ment å samle opp filtratet, og

- et ledningsrør for uttømming av filtratet.

I anordningen i henhold til oppfinnelsen er veggene til det indre elementet til filterpatronen i det minste delvis dannet av filteret til patronen.

Med andre ord utgjør veggene til det indre elementet i det minste delvis filtreringsveggene til patronen.

Filtreringssonen tilsvarer et ringformet rom i det tre-fasede sjiktet til reaktoren, der det ringformede rommet er avgrenset av en radius, definert med hensyn til reaktorens lengdeakse, på mellom 0,7*R og R, der R er reaktorens innsideradius

Betegnelsen ”filter” anvendes generelt for å angi filtreringsmaterialet eller filtreringsmediet som sådan, der dette generelt er i form av et lag eller et flertall lag materialer med evne til å tillate filtratet å passere og stoppe de faste katalysatorpartiklene.

Betegnelsen ”filtrat” anvendes generelt for å angi de forbindelsene som passerer gjennom filteret, det vil si blant annet de flytende hydrokarbonene fremstilt ved Fischer-Tropsch syntese. Filtratet kan også inkludere andre flytende eller gassformige forbindelser, for eksempel syntesegassen anvendt som en reaktant, så vel som mulige faste partikler som generelt har en størrelse som er svært mye mindre enn den gjennomsnittlige størrelsen på de faste partiklene i katalysatorsjiktet. Begrepet filtrat er nært knyttet til det filteret som anvendes, som kan være mer eller mindre selektivt i forhold til filtratets forbindelser.

Filterpatronen i anordningen i henhold til oppfinnelsen er konfigurert slik at den retter strømmen av de flytende hydrokarbonene og de faste katalysatorpartiklene i periferisk forhold til filtreringsveggene til de indre elementet i patronen på en slik måte at, skulle en kake faste partikler dannes, så ville setet til en slik kake være filtreringsveggene til det indre elementet i det indre av patronen.

Filterpatronen i henhold til oppfinnelsen kan således betegnes som ”internekstern”, for å understreke at filtratet passerer fra patronens indre gjennom filtreringsveggene til det indre elementet før det tømmes ut mot utsiden inn i ringrommet. Denne typen patron er ganske forskjellig fra den i henhold til kjent teknikk, som kan betegnes som ”ekstern-intern”, det vil si der filtratet strømmer fra utsiden av patronen, gjennom filtreringsveggene til fôringsrøret derav, før det tømmes mot det indre inn i et kammer for oppsamling av filtratet.

Takket være den ”intern-ekstern”-konfigurasjonen som er spesifikk for oppfinnelsen, kan dannelse av en kake unngås eller i det minste begrenses, takket være innskrenkningseffekten som gjelder i det indre av det indre elementet og takket være turbulensen som genereres av strømningsforholdene som råder i filtreringssonen til reaktoren.

Denne konfigurasjonen til filterpatronen gjør det også mulig å stabilisere strømningsraten til filtratet etter hvert som tiden går. Faktisk gjør fraværet av kakedannelse, eller begrensning med hensyn til tykkelsen på kaken, det mulig å begrense variasjonene i differensialtrykk over filteret.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er filterpatronen posisjonert på en slik måte at dens lengdeakse er parallell med lengdeaksen til reaktoren.

I denne konfigurasjonen gjennomføres sirkulasjonen av de flytende hydrokarbonene og de faste katalysatorpartiklene i et hovedsakelig periferisk forhold med hensyn til lengdeaksen til filterpatronen, hvilket tillater veggene til det indre elementet å feies kontinuerlig. Dannelse av kake kan unngås eller i det minste minimeres på denne måten.

I henhold til oppfinnelsen tilsvarer filtreringssonen et ringformet rom i det tre-fasede sjiktet til reaktoren, der det ringformede rommet er avgrenset av en radius, definert med hensyn til lengdeaksen til reaktoren, på mellom 0,7*R og R, der R er reaktorens indre radius.

Dette gjør det mulig å maksimere feieeffekten på filtreringsveggene til det indre elementet. Det er faktisk blitt funnet, uten å basere seg på noen teori, at strømmene av faste partikler og flytende hydrokarboner i den periferiske delen av det tre-fasede sjiktet generelt er synkende, og dette gjør det mulig å akselerere erosjonen av enhver kake av faste partikler, som ville hatt en tendens til å dannes i filterpatronens indre.

Dette gjør det også mulig å optimalisere kompromisset mellom et maksimert filtreringsoverflateareal og en minimert bruk av plass opptatt av patronene i det tre-fasede sjiktet.

I generelle ordelag er strømningsforholdene i reaktoren de samme som i et tre-faset sjikt. Betegnelsen ”tre-faset sjikt” anvendes for å indikere en sone omfattende en væskefase, en gassfase og en faststoffase, i dette tilfellet katalysatoren, der faststoffet holdes i suspensjon. Dette kan for eksempel involvere et fluidisert sjikt eller et boblesjikt. Dette kan fordelaktig være et sjikt av ”slurry”-typen, som er vanligere kjent under den engelske betegnelsen ”slurry bed” (slurrysjikt), eller en boblekolonne der de faste partiklene generelt er distribuert over hele høyden til sjiktet.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter et flertall filterpatroner.

Antallet patroner kan bestemmes avhengig av blant annet det nødvendige filtreringsoverflatearealet, størrelsen på patronene og mengde plass opptatt av de patronene som er i reaktoren.

Foretrukket er et flertall filterpatroner distribuert rundt lengdeaksen til reaktoren, i periferien av reaktoren og ved en identisk radial posisjon. Denne posisjoneringen gjør det mulig å sikre identiske hydrodynamiske forhold rundt hver patron. Radiusen til patronenes posisjon, med hensyn til reaktorens lengdeakse, kan optimaliseres ved å ta strømningshastighetsprofilene til de flytende hydrokarbonene og de faste partiklene i betraktning. Det er også mulig å forestille seg distribusjon av filterpatroner ved to eller flere radiale posisjoner rundt reaktorens lengdeakse.

I en utførelsesform er et flertall trinn med filterpatroner distribuert ved forskjellige nivåer i sjiktet til reaktoren.

I en annen utførelsesform er filterpatronene distribuert over et enkelt nivå. På en enda mer foretrukket måte er trinnet eller hvert trinn filterpatroner plassert i toppenden av sjiktet. Trinnene filterpatroner er fordelaktig plassert i de øvre tre fjerdedelene av sjiktet, og til og med i den øvre halvdelen av sjiktet, eller igjen i den øvre fjerdedelen av sjiktet.

Fischer-Tropsch syntesereaktorer omfatter generelt en eller flere varmevekslere. Disse vekslerne er foretrukket rørformet. For å tillate demontering av oppstillingene med rør for å utføre vedlikeholdsarbeid på disse vekslerne er det foretrukket at varmeveksleren eller -vekslerne plasseres langs lengdeaksen til reaktoren og for patronene til å plasseres ved periferien av det tre-fasede sjiktet til reaktoren.

Det kan være fordelaktig å plassere filterpatronene på en sånn måte at enhver forstyrrelse av de hydrodynamiske forholdene i det tre-fasede sjiktet minimeres. Foretrukket er filterpatronene posisjonert nær periferien av varmeveksleren eller -vekslerne. Foretrukket er avstanden mellom filterpatronene og rørene til veksleren eller vekslerne mellom 1 og 15 cm, foretrukket mellom 3 og 10 cm, for eksempel mellom 5 og 8 cm.

For å drive anordningen i henhold til oppfinnelsen kan det være nødvendig å bestemme det totale filteroverflatearealet eller totalt filtreringsareal. Dette overflatearealet kan bestemmes avhengig av filtreringsstrømmen til filtrene, nemlig strømningsraten filtrat per enhet filteroverflateareal.

Filtreringsstrømmen av filterpatroner som anvendes kan variere fra 250 til 1000 l/h.m<2>(liter per time og per kvadratmeter), foretrukket fra 350 til 700 l/h.m<2>, mer foretrukket fra 400 til 600 l/h.m<2>.

Filteret kan fremstilles fra ethvert filtreringsmateriale kjent for fagpersonen, spesielt de som er resistente mot temperaturer på opptil 300°C. Foretrukket er filteret laget av ett eller flere materialer valgt fra gruppen bestående av rustfrie stål eller karbonstål. Filteret kan lages av for eksempel vevet metalltrådduk, dryppsteins- eller spiralviklet metallfibre, perforert trådduk, trådduk av dryppsteinsmetallpartikler, eller igjen porøs keramikk.

Disse filtrene kan kjennetegnes ved en filtreringsterskel. Valget av filtreringsterskel gjøres generelt ved å ta i betraktning størrelsen på kornene katalysator som skal bibeholdes. Filtreringsterskelen til filteret er foretrukket mellom 1 og 100 μm, mer foretrukket mellom 5 og 20 μm.

Når anordningen i henhold til oppfinnelsen anvendes, unngås eller i det minste begrenses dannelse av en kake av faste partikler av katalysator på filtreringsveggene til det indre elementet takket være erosjonen som genereres av den periferiske strømmen av de flytende hydrokarbonene og de faste partiklene langs disse veggene.

Den periferiske strømningshastigheten langs veggene til filteret til det indre elementet kan spenne fra 0,5 til 10 meter per sekund (m/s), foretrukket fra 1 til 7 m/s, mer foretrukket fra 2 til 5 m/s.

De faste katalysatorpartiklene i kaken, som er avsatt på filtreringsveggene til det indre elementet, deltar generelt ikke i Fischer-Tropsch syntesereaksjonen, og dette bidrar til en reduksjon i omdanning.

Når anordningen anvendes er andelen faste katalysatorpartikler i kaken med hensyn til den totale mengde katalysator i reaktoren foretrukket mindre enn 2 vekt%, mer foretrukket mindre enn 1 vekt%, og enda mer foretrukket mindre enn 0,5 vekt%.

Katalysatoren anvendt i reaktoren er generelt ethvert katalytisk faststoff kjent for fagpersonen, som gjør det mulig å gjennomføre Fischer-Tropsch syntese. Katalysatoren er foretrukket basert på kobolt eller jern, mer foretrukket er den basert på kobolt.

Katalysatoren anvendt i reaktoren er generelt en støttet katalysator. Støtten kan for eksempel være basert på aluminiumoksid, silisiumdioksid eller titan.

I tillegg til filterpatronene kan filtreringsmidlene i henhold til oppfinnelsen omfatte et ledningsrør for utløp av filtratet og en beholder for oppsamling av filtratet.

En fordel ved anordningen i henhold til oppfinnelsen er at filtreringsmidlene er montert inne i selve indre på reaktoren, hvilket gjør det mulig å unngå bruk av en ekstern sirkulasjonssløyfe, idet sistnevnte kan være en kilde til blokkering, tap av katalysator og katalysatorslitasje.

En annen fordel med anordningen i henhold til oppfinnelsen er forbundet med stabiliteten til filtratstrømningsraten og minimering av antallet skylleoperasjoner eller tilbakespylingsoperasjoner ved sirkulering av et fluid gjennom filteret i motsatt retning til retningen i filtreringsprosedyren.

En ytterligere fordel ved anordningen i henhold til oppfinnelsen er forbundet med reduksjonen i kostnadene ved alle utstyrsartiklene involvert sammenlignet med systemene i henhold til kjent teknikk.

Detaljert beskrivelse av tegningene

Fig. 1a og 1b viser en filterpatron 1 i anordningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1a og 1b er henholdsvis lengdesnittsriss og tverrsnittsriss av filterpatronen. Patronen 1 omfatter et eksternt fôringsrør 2 med sylindrisk form og et indre element 3 som tilsvarer et hult rør som er åpent i sine ender. Det indre elementet 3 er plassert i et koaksialt forhold med hensyn til fôringsrøret 2. Patronen omfatter også en et avløpsledningsrør 4.

Et ringrom 5 er formet i rommet avgrenset av veggene til det indre elementet 3 og veggene til det ytre fôringsrøret 2 til patronen. Kammeret 5 er lukket i begge sine ender 6 og 7.

I denne utførelsesformen er filteret formet av de sylindriske veggene til det indre elementet 3.

De flytende hydrokarbonene og de faste katalysatorpartiklene sirkulerer, takket være den tre-fasede sjiktstrømningskonfigurasjonen, mot det indre av sylinderen som er formet av det indre elementet 3, i en retning representert ved pilen 11. En del av væskestrømmen 11 passerer gjennom filteret i veggen til det indre elementet. I den illustrerte situasjonen formes en kake 12 av faste partikler på filtreringsveggene til det indre elementet til patronen. Den ikke-filtrerte delen av strømmen av flytende hydrokarboner så vel som strømmen av faste partikler bidrar til erosjon av kaken i patronens indre, og begrenser således tykkelsen på den. En filtratstrøm 13 tømmes ut via kammer 5, ved hjelp av ledningsrør 4.

Figur 2 viser en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen omfattende en Fischer-Tropsch syntesereaktor 101 med et tre-faset sjikt 102 og en gruppe filterpatroner 1 plassert ved fire nivåer inne i dette sjiktet.

Reaktoren 101 omfatter en innkapsling 103, et syntesegasstilførselsledningsrør 104 og et ledningsrør 106 for uttømming av gassene. Rørvarmevekslere 107 er plassert i reaktorens indre, over hele høyden til reaktoren. Sjiktet 102 utvides av effekten til gasshastigheten. Sjiktet 102 er dekket av en gassone 108 som ligger over grenseflaten 109.

Filterpatronene 1 er plassert ved fire nivåer nær omkretsen til reaktoren 101. Hver av patronene er utstyrt med et ledningsrør 110 for uttømming av filtratet fra ringrommet i patronen 1 mot utsiden til reaktoren 101. Uttømmingsledningsrørene 110 er selv utstyrt med hurtige åpningsventiler 111. Ledningsrørene 110 er forbundet ved ledningsrør 112 utstyrt med ventiler 113 til en beholder 114 for oppsamling av filtratet.

Filterpatronene er distribuert rundt en sirkel som er sentrert med hensyn til lengdeaksen til reaktoren, hvis radius er mellom 0,7*R og R, der R er reaktorens innsideradius.

Figur 3 viser en annen utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen der patronene er plassert på et enkelt nivå i sjiktets indre. Et høyt antall komponenter på figur 2 er gjengitt og henvist til på samme måte.

Eksempel

Prestasjonen til anordningen i henhold til oppfinnelsen ble evaluert fra en numerisk ekstrapolering basert på anordningen på figur 2 og eksperimentene ble utført på en modell.

I en eksperimentell del ble en filterpatron testet i en modell som gjengir de fleste strømningskarakteristikkene til Fischer-Tropsch syntesereaktoren.

Filterpatronen testet på denne måten er 1 meter høy og 0,07 meter i diameter. Filteret anvendt dekker fullstendig de sylindriske veggene til patronens indre element eller utgjør det vesentlige i disse veggene. Filteret er hovedsakelig dannet av rustfritt stål filtreringstrådduk. Filtreringsterskelen til filteret er på mellom 0,5 og 50 μm.

Den periferiske strømningshastigheten til de flytende fluidene og de faste partiklene, ved nivået til patronens indre element, ble opprettholdt ved mellom 0,2 og 0,5 m/s. Dette eksperimentet gjorde det mulig å bestemme filtreringsstrømmen til filterpatronene testet på denne måten, hvilket var omtrent 0,245 m<3>/h.m<2>(245 liter per time og per kvadratmeter). Dette eksperimentet ble gjennomført under konservative forhold takket være det faktum at den periferiske strømningshastigheten til de flytende fluidene og de faste partiklene i en industriell reaktor er nær 2 m/s, og til og med mer enn det, og dette skulle forårsake enda større erosjon av den mulige kaken.

Dette resultatet gjorde det mulig å ekstrapolere til en reaktor som er 30 meter høy og 10 meter i innsidediameter. For en sirkulasjonsstrømningsrate av flytende hydrokarboner på 30 tonn per time er reaktoren utstyrt med 817 filterpatroner, der dette tilsvarer et totalt filtreringsoverflateareal på 180 m<2>. Disse patronene er distribuert over fire nivåer, i den øvre delen av det tre-fasede sjiktet, rundt en sirkel som er sentrert med hensyn til lengdeaksen til reaktoren og 9,6 meter i diameter. På det samme nivået er patronene plassert med et mellomrom i en avstand på 0,07 meter. Når det gjelder nivåene er disse plassert med en høyde på 0,3 meter i forhold til hverandre.

Hvis vi antar at en kake dannes ved nivået til hver filterpatron og at kaken som dannes har en tykkelse på mellom 1 mm og 3 cm, er den totale massen katalysator i kaken på mellom 180 og 5400 kg.

Tatt i betraktning at massen katalysator anvendt i en reaktor som er 30 meter høy og 10 meter bred er omtrent 500 tonn, så er prosentandelen faste katalysatorpartikler i kaken på mellom 0,036 vekt% og 1,1 vekt%. Slike prosentandeler har kun en svært liten effekt på omdannelse.

Claims

PATENTKRAV

1. Anordning for fremstilling av flytende hydrokarboner ved Fischer-Tropsch syntese på faste katalysatorpartikler i en tre-faset sjiktreaktor, der anordningen er utstyrt med filtreringsmidler ment å separere et filtrat fra de faste katalysatorpartiklene, der middelet omfatter minst én filterpatron montert i en filtreringssone i reaktorens indre, der filterpatronen omfatter:

- et filter (3) ment å separere filtratet fra de faste katalysatorpartiklene, - et sylindrisk fôringsrør (2),

- et ringrom (3) avgrenset av fôringsrøret og veggene til det indre elementet, der ringrommet er ment å samle opp filtratet, og

- et ledningsrør (4) for uttømming av filtratet,

2. Anordning i henhold til krav 1,

hvori filterpatronen er posisjonert på en slik måte at dens lengdeakse er parallell til reaktorens lengdeakse.

3. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 eller 2,

hvori et flertall filterpatroner er distribuert rundt lengdeaksen til reaktoren, i utkanten av reaktoren og ved en identisk radial posisjon.

4. Anordning i henhold til ethvert av kravene 1 til 3,

hvori et flertall trinn filterpatroner er distribuert ved forskjellige nivåer i reaktorens sjikt.

5. Anordning i henhold til ethvert av kravene 1 til 3,

hvori filterpatronene er distribuert over et enkelt nivå.

6. Anordning i henhold til ethvert av kravene 1 til 5,

hvori trinnet eller hvert trinn filterpatroner er plassert i den øverste delen av sjiktet.

7. Anordning i henhold til ethvert av kravene 1 til 6,

hvorireaktoren omfatter én eller flere varmevekslere.

8. Anordning i henhold til krav 7,

hvoriveksleren eller vekslerne er rørformet.

9. Anordning i henhold til ethvert av kravene 7 eller 8, hvorivarmeveksleren eller -vekslerne er plassert langs lengdeaksen til reaktoren og filterpatronene er plassert i utkanten av det tre-fasede sjiktet til reaktoren.

10. Anordning i henhold til ethvert av kravene 1 til 9, hvorifiltreringsstrømmen til filterpatronene kan variere fra 250 til 1000 l/h.m<2>.

11. Anordning i henhold til ethvert av kravene 1 til 101,

hvori filteret er laget av ett eller flere materialer valgt fra gruppen bestående av rustfrie stål eller karbonstål.

12. Anordning i henhold til ethvert av kravene 1 til 11,

hvori filtreringsterskelen til filteret er på mellom 1 og 100 μm.

13. Anordning i henhold til ethvert av krav 1 til 12,

hvori den periferiske strømningshastigheten langs veggene til filteret i det indre elementet varierer fra 0,5 til 10 m/s.

14. Anordning i henhold til ethvert av krav 1 til 13,

hvori en kake av faste partikler dannes og andelen faste katalysatorpartikler i kaken med hensyn til den totale katalysatoren i reaktoren er mindre enn 2%.

15. Anordning i henhold til ethvert av krav 1 til 14, hvori katalysatoren er basert på kobolt eller jern.