触媒回収システム、炭化水素合成反応装置、および炭化水素合成反応システム、並びに触媒回収方法
【課題】簡素化、小型化を図るとともに、効率良く触媒粒子の回収作業を行うことが可能で、かつ排出された触媒粒子の酸化を抑制すること。
【解決手段】反応器本体３０から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部８２と、濃縮スラリー生成部８２から濃縮スラリーを排出する第１排出部８４と、濃縮スラリー生成部８２から排出された濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部９１と、凝固スラリー生成部９１から凝固スラリーを回収する回収機構９２と、を備えている触媒回収システム８０を提供する。
【解決手段】反応器本体３０から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部８２と、濃縮スラリー生成部８２から濃縮スラリーを排出する第１排出部８４と、濃縮スラリー生成部８２から排出された濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部９１と、凝固スラリー生成部９１から凝固スラリーを回収する回収機構９２と、を備えている触媒回収システム８０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒回収システム、炭化水素合成反応装置、および炭化水素合成反応システム、並びに触媒回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｈ２）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。）により触媒を用いて炭化水素を合成し、さらにこの炭化水素を水素化・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（Ｇａｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄｓ：液体燃料合成）技術が開発されている。
このＧＴＬ技術に用いられる炭化水素合成反応装置では、媒体液（例えば、液体の炭化水素など）中に固体の触媒粒子（例えば、コバルト触媒など）を懸濁させてなるスラリーが収容された反応器本体の内部で、合成ガス中の一酸化炭素ガスと水素ガスとをＦＴ合成反応させることで炭化水素を合成する。
【０００３】
ここで近年、ＦＴ合成反応の過程で生じる反応による熱、流路の内壁との摩擦、またはそれ以外の外部要因等により劣化した触媒粒子をスラリーから分離・回収するために様々な触媒回収システムが検討されている。
この種の触媒回収システムとして、例えば下記特許文献１に示すような構成が知られている。この触媒回収システムは、スラリーを反応器本体から抜き出すための第１の流路と、抜き出したスラリーを貯留する貯留タンクと、貯留タンクのスラリーを処理するための第２の流路と、第２の流路の上流側から下流側に向けて設けられた複数のフィルタと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０−０３８４００号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の触媒回収システムでは、貯留タンクに一旦、貯留されたスラリーからフィルタにより触媒粒子を分離するものであるため、貯留タンクおよび貯留タンク外に配設されたフィルタが必須となり、触媒回収システムが複雑化、大型化してしまうという問題があった。
また、スラリーから分離された触媒粒子を排出するときには、フィルタによって濾過され固形物となった状態の触媒粒子を排出するため、フィルタによるスラリーの濾過を停止する必要があるとともに人手による操作、作業が多く、効率が悪いという問題もあった。
さらに、固形物となった状態の触媒粒子を排出するときに、触媒粒子が酸化により発熱し易く、排出した触媒粒子を処理し難いという問題もあった。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡素化、小型化を図るとともに、効率良く触媒粒子の回収作業を行うことが可能で、かつ排出された触媒粒子の酸化を抑制することができる触媒回収システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る触媒回収システムは、反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収システムであって、前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部と、前記濃縮スラリー生成部から前記濃縮スラリーを排出する第１排出部と、前記濃縮スラリー生成部から排出された前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部と、前記凝固スラリー生成部から前記凝固スラリーを回収する回収機構と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る触媒回収方法は、反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収方法であって、前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成工程と、前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成工程と、前記凝固スラリーを回収する回収工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
これらの発明では、濃縮スラリー生成部によって、反応器本体から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成し、第１排出部によって、濃縮スラリー生成部から濃縮スラリーを排出する。その後、凝固スラリー生成部によって媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成した後、回収機構によって凝固スラリーを回収する。この凝固スラリーでは、触媒粒子の表面が、凝固した媒体液でコーティングされることとなる。
【００１０】
以上により、反応器本体から抜き出されたスラリーから、触媒粒子を含む濃縮スラリーを分離・回収することで、スラリーから触媒粒子を分離・回収することができる。
ここで濃縮スラリー生成部が、濃縮スラリーを連続的に生成するので、反応器本体からスラリーを抜き出すのを止めずに、スラリーを抜き出し続けながら濃縮スラリーを生成し続け、スラリーから触媒粒子を分離することができる。これにより、前記従来技術のように、貯留タンクに一端、スラリーを貯留しなくても、スラリーから触媒粒子を分離することが可能になり、この触媒回収システムが、貯留タンクおよび貯留タンク外のフィルタを備えた構成でなくても良く、触媒回収システムの簡素化、小型化を図ることができる。
また第１排出部が、固形状の触媒粒子に比べて流動性が高い濃縮スラリーを排出するので、排出作業を簡便化することが可能になる。これにより、スラリーから触媒粒子を効率良く分離させることができる。
さらに回収機構において、濃縮スラリーが凝固スラリーとして回収され、触媒粒子の表面が、凝固した媒体液でコーティングされているので、排出された触媒粒子と空気との接触を抑えることが可能になり、触媒粒子の酸化を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記濃縮スラリー生成部は沈降分離槽を備え、前記沈降分離槽内の前記スラリーは、前記触媒粒子が前記媒体液の下部に沈降することにより濃縮され、前記濃縮スラリーと、該濃縮スラリーと比較して触媒粒子含有量の少ない清澄スラリーと、に分離されてもよい。
【００１２】
この場合、濃縮スラリー生成部が前記沈降分離槽を備えているので、沈降分離によって濃縮スラリーを連続的に生成することが可能になり、触媒回収システムの更なる簡素化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽は、前記スラリーが供給される供給口と、前記第１排出部が接続された排出口と、前記清澄スラリーが導出される導出口と、を備え、前記沈降分離槽内には、前記沈降分離槽内を、前記供給口および前記排出口が開口するとともに下側に位置する下室と、前記導出口が開口するとともに上側に位置する上室と、に区画する区画壁と、前記区画壁に貫設され、前記下室と前記上室とを連通する連通路と、が設けられていてもよい。
【００１４】
この場合、供給口から下室内にスラリーが供給されると、スラリー中の触媒粒子が沈降し、スラリーが下室内で濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離される。これらのうち、濃縮スラリーは、第１排出部によって排出口から排出される。一方、清澄スラリーは、供給口からスラリーが供給されることで下室内から押し出され、連通路および上室内を通って導出口から導出される。
以上のように、沈降分離槽内に前記区画壁と前記連通路が設けられていることから、濃縮スラリーを沈降分離槽内から排出しつつ、清澄スラリーを沈降分離槽内から導出することができる。
【００１５】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記区画壁は、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜していてもよい。
【００１６】
この場合、区画壁が、供給口から沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、供給口から下室内に供給されたスラリーの流動方向を、下方に向けて変化させることができる。これにより、スラリー中の触媒粒子を効果的に沈降させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽内には、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜する傾斜壁が、前記区画壁よりも下方に、前記区画壁との間に隙間をあけて配設され、前記傾斜壁の傾斜角度は、前記触媒粒子の安息角以上であってもよい。
【００１８】
この場合、供給口から供給されたスラリーは、流動方向が区画壁によって下方に向けて変化させられて、区画壁と傾斜壁との間の隙間を下方に向けて流動する。このとき、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部は、傾斜壁上に沈降する。ここで傾斜壁の傾斜角度が、触媒粒子の安息角以上となっているので、傾斜壁上に沈降した触媒粒子は、傾斜壁に沿って円滑に沈降し続けることとなる。
このように、傾斜壁の傾斜角度が、触媒粒子の安息角以上となっているので、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部を、傾斜壁に沿って円滑に沈降させることが可能になり、触媒粒子をより効果的に沈降させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記連通路には、該連通路内での前記触媒粒子の上昇を規制する規制手段が設けられていてもよい。
【００２０】
この場合、連通路に前記規制手段が設けられているので、清澄スラリーの連通路内での流動に伴って触媒粒子が上昇するのを規制することが可能になり、上室内に触媒粒子が進入するのを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記規制手段は、前記連通路の内周面から突設された邪魔板を備え、前記邪魔板は、前記連通路の内周面から該連通路の通路軸に向かう方向に下方に傾斜していてもよい。
【００２２】
この場合、邪魔板が、連通路の内周面から該連通路の通路軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、連通路内での触媒粒子の上昇を確実に規制することができる。
【００２３】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記上室内には、内部が前記導出口に連通するとともに前記導出口と前記上室との連通を遮断する集油管が設けられ、前記集油管には、該集油管内と前記上室とを連通する流通孔が形成され、前記流通孔の流路面積は、前記導出口の流路面積よりも大きくなっていてもよい。
【００２４】
この場合、上室内の清澄スラリーは、流通孔および集油管内を通って導出口から導出される。ここで流通孔の流路面積が、導出口の流路面積よりも大きくなっているので、流通孔を流通する際の清澄スラリーの流速を、導出口から導出される際の清澄スラリーの流速よりも小さくすることができる。これにより、清澄スラリー中の触媒粒子が流通孔を通して集油管内に流入するのを抑制することが可能になり、導出口から触媒粒子が流出するのを抑制することができる。
【００２５】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内を加熱する槽加熱手段が設けられていてもよい。
【００２６】
この場合、沈降分離槽に前記槽加熱手段が設けられているので、沈降分離槽内のスラリー中の媒体液が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、スラリー中で触媒粒子を確実に沈降させることができる。
【００２７】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内の前記濃縮スラリーの沈降界面を検出する界面検出手段が設けられていてもよい。
【００２８】
この場合、沈降分離槽に前記界面検出手段が設けられているので、検出された濃縮スラリーの沈降界面に基づいて第１排出部を作動させ、沈降分離槽から濃縮スラリーを排出させることができる。
【００２９】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記第１排出部は、前記沈降分離槽から前記濃縮スラリーを排出する第１上流路と、前記第１上流路から前記濃縮スラリーが排出される一時ホッパーと、前記一時ホッパーから前記濃縮スラリーを排出する第１下流路と、前記第１上流路を開閉する第１上バルブと、前記第１下流路を開閉する第１下バルブと、を備えていてもよい。
【００３０】
この場合、第１排出部によって沈降分離槽から濃縮スラリーを排出するときには、各バルブにより第１上流路および第１下流路を予め閉状態にしておく。そしてまず、第１上バルブを作動させて第１上流路を開状態として、第１上流路を通して沈降分離槽内の濃縮スラリーを一時ホッパー内に排出する。その後、第１上バルブを作動させて第１上流路を閉状態とした後、第１下バルブを作動させて第１下流路を開状態し、第１下流路を通して一時ホッパー内の濃縮スラリーを排出する。
以上により、第１排出部を通した沈降分離槽内と外部との連通を遮断した状態で、沈降分離槽から濃縮スラリーを排出することが可能になり、濃縮スラリー排出時における沈降分離槽内の圧力を安定させることができる。
【００３１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加熱するホッパー加熱手段が設けられていてもよい。
【００３２】
この場合、一時ホッパーに前記ホッパー加熱手段が設けられているので、一時ホッパー内の濃縮スラリー中の媒体液が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、一時ホッパーから濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
【００３３】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加圧する第１ホッパー加圧手段を備えていてもよい。
【００３４】
この場合、一時ホッパーに前記第１ホッパー加圧手段が設けられているので、第１ホッパー加圧手段によって一時ホッパー内の濃縮スラリーを加圧することで、一時ホッパーから濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
【００３５】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽から前記清澄スラリーを導出する清澄流路を備え、前記清澄流路には、該清澄流路内の前記清澄スラリーを減圧する減圧弁が設けられていてもよい。
【００３６】
この場合、清澄流路に前記減圧弁が設けられているので、沈降分離槽から清澄流路を通して清澄スラリーを抜き出すときに沈降分離槽内の圧力が低下するのを抑制することが可能になり、沈降分離槽内の圧力を安定させることができる。
【００３７】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記清澄流路から前記清澄スラリーが供給される遠心分離機と、前記遠心分離機によって前記清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーを排出する第２排出部と、を備え、前記第２排出部は、前記遠心分離機から前記残触媒含有スラリーを排出する第２上流路と、前記第２上流路から前記残触媒含有スラリーが排出される残触媒ホッパーと、前記残触媒ホッパーから前記残触媒含有スラリーを排出する第２下流路と、を備え、前記残触媒ホッパーには、該残触媒ホッパー内を加圧する第２ホッパー加圧手段が設けられていてもよい。
【００３８】
この場合、遠心分離機で清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーは、第２上流路を通って残触媒ホッパーに排出された後、第２下流路を通って排出される。ここで残触媒ホッパーに、前記第２ホッパー加圧手段が設けられているので、第２ホッパー加圧手段によって残触媒ホッパー内の残触媒含有スラリーを加圧することで、残触媒ホッパーから残触媒含有スラリーを確実に排出させることができる。
【００３９】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記凝固スラリー生成部は、前記濃縮スラリーが排出される冷却ホッパーと、前記冷却ホッパー内を冷却する冷却手段と、を備え、前記冷却ホッパーには、該冷却ホッパー内のガスを廃棄するガス廃棄路が設けられていてもよい。
【００４０】
この場合、濃縮スラリーは、濃縮スラリー生成部から冷却ホッパーに排出されるとともに冷却手段によって冷却される。このとき、冷却ホッパー内の濃縮スラリーからガスが発生するが、このガスは、ガス廃棄路を通して廃棄される。
このように、冷却ホッパーに前記ガス廃棄路が設けられているので、冷却ホッパー内でガスが滞留するのを抑制することができる。
【００４１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記回収機構は、前記凝固スラリーを破砕する破砕手段を備えていてもよい。
【００４２】
この場合、回収機構が前記破砕手段を備えているので、凝固スラリーを後処理容易な程度、小さく破砕することが可能になり、回収した凝固スラリーを容易に後処理することができる。
【００４３】
また、本発明に係る炭化水素合成反応装置は、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを主成分とする合成ガスと、媒体液中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとを接触させること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、前記スラリーを収容するとともに前記合成ガスが供給される反応器本体と、前記触媒回収システムと、を備えていることを特徴とする。
【００４４】
この発明によれば、炭化水素合成反応装置は、簡素化および小型化された触媒回収システムを備えているので、小型化および簡素化を図ることができる。
【００４５】
また、本発明に係る炭化水素合成反応システムは、前記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、前記合成ガスを前記反応器本体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製造するアップグレーディングユニットと、を備えていることを特徴とする。
【００４６】
この発明によれば、炭化水素合成反応システムは、簡素化および小型化された炭化水素合成反応装置を備えているので、小型化および簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る触媒回収システムおよび触媒回収方法によれば、前記システムの簡素化、小型化を図るとともに、効率良く触媒粒子の回収作業を行うことが可能で、かつ排出された触媒粒子の酸化を抑制することができる。
また、本発明に係る炭化水素合成反応装置および炭化水素合成反応システムによれば、前記装置およびシステムの小型化および簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体燃料合成システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す液体燃料合成システムが備える触媒回収システムの全体構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す触媒回収システムが備える沈降分離槽の縦断面図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ断面矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の一実施形態に係る液体燃料合成システムの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）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、アップグレーディングユニット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製造する。ＦＴ合成ユニット５は、製造された合成ガスからＦＴ合成反応により液体の炭化水素化合物を生成する。アップグレーディングユニット７は、ＦＴ合成反応により合成された液体の炭化水素化合物を水素化・精製して液体燃料その他の製品（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。
【００５０】
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、水素化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（Ｈ２）とを主成分として含む合成ガスを製造する。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、吸収塔（第２吸収塔）２２と、再生塔２４と、を有する。吸収塔２２では、気液分離器１８から供給された合成ガスに含まれる炭酸ガスが吸収液によって吸収される。再生塔２４では、炭酸ガスを吸収した吸収液が炭酸ガスを放散し、吸収剤が再生される。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。
【００５１】
改質器１２では、例えば、下記の化学反応式（１）、（２）で表される水蒸気・炭酸ガス改質法を用い、二酸化炭素と水蒸気によって天然ガスが改質され、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が製造される。なお、この改質器１２における改質法は、上記の水蒸気・炭酸ガス改質法に限定されない。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。
【００５２】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２ ・・・（１）
ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２ ・・・（２）
【００５３】
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３０とを接続する主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（Pressure Swing Adsorption：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）を有している。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。
【００５４】
水素分離装置２６における水素ガス分離方法は、上記の水素ＰＳＡ装置による圧力変動吸着法に限定されない。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を用いてもよい。
【００５５】
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、ＬａＮｉ５、ＴｉＦｅ０．７〜０．９Ｍｎ０．３〜０．１、又はＴｉＭｎ１．５など）を用いて、水素ガスを分離する手法である。水素吸蔵合金法では、例えば水素吸蔵合金が収容された複数の吸着塔において、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が交互に繰り返される。これにより、合成ガス中の水素ガスを分離・回収することができる。
【００５６】
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、分離対称の相変化を必要としないため、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小さい。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。
【００５７】
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（反応器本体）３０と、気液分離器３４と、分離器３６と、気液分離器３８と、第１精留塔４０と、触媒回収システム８０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で製造された合成ガス、即ち、一酸化炭素ガスと水素ガスとからＦＴ合成反応により液体炭化水素化合物を合成する。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内を通過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化合物を分離する。気液分離器３８は、気泡塔型反応器３０の塔頂に接続され、未反応合成ガス及び気体炭化水素化合物を冷却する。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化合物を各留分に分留する。
【００５８】
このうち、気泡塔型反応器３０は、合成ガスから液体の炭化水素化合物を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の炭化水素化合物を合成する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、塔型の容器内部に主に触媒粒子と媒体油（媒体液、液体の炭化水素）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気体又は液体の炭化水素化合物を合成する。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、媒体油中に触媒粒子が懸濁されたスラリー内を通過する。そして、懸濁状態の中で下記化学反応式（３）に示すように、合成ガスに含まれる水素ガスと一酸化炭素ガスとが反応して炭化水素化合物が合成される。
【００５９】
【化１】
【００６０】
なお、触媒粒子は、媒体油より比重が大きくなっているとともに、ＦＴ合成反応中に発生する熱や、流路の内壁との摩擦等により劣化することがある。また、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いる。気泡塔型反応器３０には、冷媒として例えば水（ＢＦＷ：Boiler Feed Water）が供給され、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。
【００６１】
次に、アップグレーディングユニット７について説明する。アップグレーディングユニット７は、例えば、ワックス留分水素化分解反応器５０と、中間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。ワックス留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の塔底に接続されている。中間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の塔頂に接続されている。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化合物を分留する。ナフサ・スタビライザー７２は、気液分離器６０から供給された、及び第２精留塔７０から分留されたナフサ留分の液体炭化水素化合物を精留する。その結果、ナフサ・スタビライザー７２は、ブタン及びブタンより軽質の成分をオフガスとして排出し、炭素数５以上の成分を製品のナフサとして回収する。
【００６２】
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。
【００６３】
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ＣＨ４）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。
【００６４】
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に導入される。脱硫反応器１０では、導入された水素ガスと水素化脱硫触媒により、天然ガスに含まれる硫黄分が硫化水素に転換される。更に、脱硫反応器１０では、生成した硫化水素が例えばＺｎＯ等の脱硫剤により吸着除去される。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。
【００６５】
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（ＣＯ２）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では、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により天然ガスが改質され、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が製造される。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（エア）とが供給されている。そして、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。
【００６６】
このようにして改質器１２で製造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内を通過する水との熱交換により冷却（例えば４００℃）される。そして、合成ガスの排熱が水により回収される。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に供給される。そして、この合成ガスにより加熱された水は、気液分離器１６において高圧スチーム（例えば３．４〜１０．０ＭＰａＧ）と、水とに分離される。分離された高圧スチームは、改質器１２または他の外部装置に供給され、分離された水は排熱ボイラー１４に戻される。
【００６７】
一方、排熱ボイラー１４において冷却された合成ガスは、凝縮した液体分が気液分離器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では、吸収塔２２の内部に貯留されている吸収液によって、合成ガスに含まれる炭酸ガスが吸収され、当該合成ガスから炭酸ガスが除去される。吸収塔２２内で炭酸ガスを吸収した吸収液は、吸収塔２２から排出され、再生塔２４に導入される。再生塔２４に導入された吸収液は、例えばスチームで加熱されてストリッピング処理され、炭酸ガスを放散する。放散された炭酸ガスは、再生塔２４から排出されて改質器１２に導入され、上記改質反応に再利用される。
【００６８】
このようにして、合成ガス生成ユニット３で製造された合成ガスは、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、Ｈ２：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器（図示せず。）により、ＦＴ合成反応に適した圧力（例えば３．６ＭＰａＧ程度）まで昇圧される。
【００６９】
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では、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が分離される。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、ワックス留分水素化分解反応器５０、中間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）に連続して供給される。
【００７０】
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によって製造された合成ガスから、ＦＴ合成反応により、液体炭化水素化合物を合成する。
【００７１】
具体的には、上記脱炭酸装置２０において炭酸ガスが分離された合成ガスは、気泡塔型反応器３０に導入され、気泡塔型反応器３０内に貯留された触媒を含むスラリー内を通過する。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、炭化水素化合物が生成する。さらに、このＦＴ合成反応時には、気泡塔型反応器３０の伝熱管３２内を通過する水によって、ＦＴ合成反応の反応熱が回収され、反応熱によって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に供給されて凝縮した水と気体分に分離され、水は伝熱管３２に戻されて、気体分は中圧スチーム（例えば１．０〜２．５ＭＰａＧ）として外部装置に供給される。
【００７２】
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化合物は、気泡塔型反応器３０の中央部から触媒粒子を含んだスラリーとして排出されて、分離器３６に導入される。分離器３６では、導入されたスラリーが触媒（固形分）と、液体炭化水素化合物を含んだ液体分とに分離される。分離された触媒の一部は気泡塔型反応器３０に戻され、液体分は第１精留塔４０に導入される。気泡塔型反応器３０の塔頂からは、ＦＴ合成反応において反応しなかった合成ガスと、ＦＴ合成反応により生成した気体炭化水素化合物と、を含む気体副生成物が排出される。気泡塔型反応器３０から排出された気体副生成物は、気液分離器３８に導入される。気液分離器３８では、導入された気体副生成物が冷却され、凝縮した液体炭化水素化合物と、ガス分とに分離される。分離された液体炭化水素化合物は、気液分離器３８から排出され、第１精留塔４０に導入される。分離されたガス分は、気液分離器３８から排出され、その一部が気泡塔型反応器３０に再導入される。気泡塔型反応器３０では、再導入されたガス分に含まれる未反応の合成ガス（ＣＯとＨ２）がＦＴ合成反応に再利用される。また、気液分離器３８から排出されたガス分の一部は、オフガスとして燃料に使用されたり、このガス分からＬＰＧ（液化石油ガス）相当の燃料が回収されたりする。
【００７３】
第１精留塔４０では、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化合物（炭素数は多様）が、ナフサ留分（沸点が約１５０℃より低い）と、中間留分（沸点が約１５０〜３５０℃）と、ワックス留分（沸点が約３５０℃を超える）とに分留される。この第１精留塔４０の塔底から排出されるワックス留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ２１以上）は、ワックス留分水素化分解反応器５０に導入される。第１精留塔４０の中央部から排出される灯油・軽油に相当する中間留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ１１〜Ｃ２０）は、中間留分水素化精製反応器５２に導入される。第１精留塔４０の塔頂から排出されるナフサ留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ５〜Ｃ１０）は、ナフサ留分水素化精製反応器５４に導入される。
【００７４】
ワックス留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の塔底から排出された炭素数の多いワックス留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ２１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２０以下に低減する。この水素化分解反応では、炭素数の多い炭化水素化合物のＣ−Ｃ結合が切断される。これにより、炭素数の多い炭化水素化合物が炭素数の少ない炭化水素化合物へと転換される。また、ワックス留分水素化分解反応器５０においては、水素化分解反応と並行して、直鎖状飽和炭化水素化合物（ノルマルパラフィン）を水素化異性化して分岐状飽和炭化水素化合物（イソパラフィン）を生成する反応も進行する。これにより、ワックス留分水素化分解生成物の、燃料油基材として要求される低温流動性が向上する。さらに、ワックス留分水素化分解反応器５０においては、原料であるワックス留分に含まれるアルコール等の含酸素化合物の水素化脱酸素反応及びオレフィンの水素化反応も進行する。水素化分解されワックス留分水素化分解反応器５０から排出された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器５６に導入され、気体と液体とに分離される。分離された液体炭化水素化合物は、第２精留塔７０に導入され、分離された気体分（水素ガスを含む。）は、中間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に導入される。
【００７５】
中間留分水素化精製反応器５２では、第１精留塔４０の中央部から排出された炭素数が中程度である灯油・軽油に相当する中間留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ１１〜Ｃ２０）が水素化精製される。中間留分水素化精製反応器５２では、水素分離装置２６からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスが、水素化精製に用いられる。この水素化精製反応においては、上記液体炭化水素化合物中に含まれるオレフィンが水素化されて飽和炭化水素化合物を生成するとともに、上記液体炭化水素化合物中に含まれるアルコール等の含酸素化合物が水素化脱酸素され飽和炭化水素化合物と水とに転換される。更に、この水素化精製反応においては、直鎖状飽和炭化水素化合物（ノルマルパラフィン）を異性化して分岐状飽和炭化水素化合物（イソパラフィン）に転換する水素化異性化反応が進行し、生成油の燃料油として要求される低温流動性を向上させる。水素化精製された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器５８で気体と液体に分離される。分離された液体炭化水素化合物は、第２精留塔７０に導入され、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。
【００７６】
ナフサ留分水素化精製反応器５４では、第１精留塔４０の上部から排出された炭素数が少ないナフサ留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ１０以下）が、水素化精製される。ナフサ留分水素化精製反応器５４では、水素分離装置２６からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスが、水素化精製に用いられる。この結果、水素化精製された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器６０で気体と液体に分離される。分離された液体炭化水素化合物は、ナフサ・スタビライザー７２に導入され、分離された気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。このナフサ留分の水素化精製においては、主としてオレフィンの水素化及びアルコール等の含酸素化合物の水素化脱酸素が進行する。
【００７７】
第２精留塔７０では、上記のようにしてワックス留分水素化分解反応器５０及び中間留分水素化精製反応器５２から供給された液体炭化水素化合物をＣ１０以下の炭化水素化合物（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、ワックス留分水素化分解反応器５０からの未分解ワックス分（沸点約３５０℃を超える）とに分留する。第２精留塔７０の塔底からは未分解のワックス留分が得られ、これはワックス留分水素化分解反応器５０の上流にリサイクルされる。第２精留塔７０の中央部からは灯油及び軽油が排出される。一方、第２精留塔７０の塔頂からは、Ｃ１０以下の気体炭化水素化合物が排出されて、ナフサ・スタビライザー７２に導入される。
【００７８】
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から供給された、及び第２精留塔７０において分留されたＣ１０以下の炭化水素化合物が蒸留され、製品としてのナフサ（Ｃ５〜Ｃ１０）が得られる。これにより、ナフサ・スタビライザー７２の塔底からは、高純度のナフサが排出される。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（Ｃ４以下）の炭化水素化合物を主成分とするオフガスが排出される。このオフガスは、燃料ガスとして使用されたり、このオフガスからＬＰＧ相当の燃料が回収されたりする。
【００７９】
次に図２に示すように、上記ＦＴ合成ユニット５が備える触媒回収システム８０について説明する。
触媒回収システム８０は、気泡塔型反応器３０に収容されたスラリーから触媒粒子を回収する。この触媒回収システム８０は、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部８２と、濃縮スラリー生成部８２から濃縮スラリーを排出する第１排出部８４と、濃縮スラリーと比較して触媒粒子含有量の少ない清澄スラリーを濃縮スラリー生成部８２から導出する清澄流路８６と、清澄流路８６から清澄スラリーが供給される遠心分離機８８と、遠心分離機８８によって清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーを排出する第２排出部９０と、濃縮スラリー生成部８２から排出された濃縮スラリー、および遠心分離機８８から排出された残触媒含有スラリーを冷却して媒体油を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部９１と、凝固スラリー生成部９１から凝固スラリーを回収する回収機構９２と、を備えている。
【００８０】
濃縮スラリー生成部８２は、スラリーを濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離する沈降分離槽９４と、気泡塔型反応器３０内と沈降分離槽９４内とを連通するとともに開閉弁９６ａが設けられたスラリー流路９６と、を備えている。
図３に示すように、沈降分離槽９４は、上下方向に延在する筒状の密閉容器であり、沈降分離槽９４の底壁部は、下側に向かうに従い漸次、縮径する逆テーパー状に形成されるとともに、沈降分離槽９４の頂壁部は上方に向けて膨出している。
【００８１】
図２から図４に示すように、沈降分離槽９４は、スラリーが供給される供給口９８と、第１排出部８４が接続された排出口１００と、清澄スラリーが導出される導出口１０２と、を備えており、供給口９８には、前記スラリー流路９６が接続されるとともに、導出口１０２には、前記清澄流路８６が接続されている。
【００８２】
図３に示すように、排出口１００は、沈降分離槽９４の底壁部の下端に形成され、上方に向けて開口している。供給口９８および導出口１０２は、沈降分離槽９４の周壁部に形成されており、図示の例では、供給口９８は導出口１０２よりも上方に位置している。また図４に示すように、供給口９８の開口方向９８Ａと、導出口１０２の開口方向１０２Ａと、は、上面視で互いに直交している。
【００８３】
また図３に示すように、沈降分離槽９４内には、沈降分離槽９４内を、供給口９８および排出口１００が開口するとともに下側に位置する下室１０４と、導出口１０２が開口するとともに上側に位置する上室１０６と、に区画する沈降促進バッフル（区画壁）１０８と、沈降促進バッフル１０８に貫設され、下室１０４と上室１０６とを連通する連通路１１０と、が設けられている。
【００８４】
沈降促進バッフル１０８は、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に下方に傾斜している。図４に示すように、沈降促進バッフル１０８の上面視形状は逆Ｄ字状となっており、沈降促進バッフル１０８の外周縁のうちの曲線部は、沈降分離槽９４の周壁部の内周面に全長にわたって連結されている。また図３に示すように、沈降促進バッフル１０８の外周縁のうちの直線部は、水平方向に延びるとともに沈降促進バッフル１０８の下端を構成しており、沈降分離槽９４の周壁部の内周面から離間している。さらに沈降促進バッフル１０８の上端部は、供給口９８に対向しているとともに、沈降促進バッフル１０８の下端部の真上には、後述する集油管１２２が配置されている。
【００８５】
また沈降分離槽９４内には、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に下方に傾斜する傾斜壁１１２が、沈降促進バッフル１０８よりも下方に、沈降促進バッフル１０８との間に隙間をあけて配設されている。傾斜壁１１２は、互いに隙間をあけて複数（図示の例では４つ）設けられている。これらの傾斜壁１１２は、沈降促進バッフル１０８と平行であるとともに上下方向に互いに同等の間隔をあけて設けられ、図示の例では、傾斜壁１１２と水平面とがなす傾斜角度θは、触媒粒子の安息角（例えば、約３０度）以上となっている。また傾斜壁１１２の下端は、沈降促進バッフル１０８の下端と上下方向における位置が同等となっている。
【００８６】
また複数の傾斜壁１１２のうち、最も下側に位置する下傾斜壁１１２ａの上面視形状は逆Ｄ字状となっており、下傾斜壁１１２ａの外周縁のうちの曲線部は、沈降分離槽９４の周壁部の内周面に全長にわたって連結されている。
さらに複数の傾斜壁１１２のうち、下傾斜壁１１２ａよりも上側に位置する他の傾斜壁１１２の上端と、沈降分離槽９４の周壁部の内周面と、の間には隙間があいている。
【００８７】
ここで、沈降促進バッフル１０８の下端（沈降促進バッフル１０８の外周縁における直線部）と、沈降分離槽９４の周壁部の内周面と、の間の隙間には、上下方向に延在する流路壁１１４が配設されている。流路壁１１４の下端は下室１０４内に位置するとともに、流路壁１１４の上端は上室１０６内において導出口１０２よりも上方に位置しており、流路壁１１４の両側端は、沈降分離槽９４の周壁部の内周面に全長にわたって連結されている。沈降促進バッフル１０８の下端と流路壁１１４との間には、微小隙間１１６があいている。そして、流路壁１１４と沈降分離槽９４の周壁部の内周面との間が前記連通路１１０となっている。
【００８８】
連通路１１０には、連通路１１０内での触媒粒子の上昇を規制する規制手段１１８が設けられている。規制手段１１８は、連通路１１０の内周面から突設された複数の邪魔板（粒子上昇防止バッフル）１２０を備えている。これらの邪魔板１２０は、連通路１１０の内周面から該連通路１１０の通路軸に向かう方向に下方に傾斜しており、連通路１１０の上端部内および連通路１１０の下端部内において互い違いになるように複数突設されている。図示の例では、邪魔板１２０は、流路壁１１４または沈降分離槽９４の周壁部に突設されており、複数の邪魔板１２０のうち、最も下側に位置する下邪魔板１２０ａは、沈降分離槽９４の周壁部に突設されている。
【００８９】
また図４に示すように、上室１０６内には、内部が導出口１０２に連通するとともに導出口１０２と上室１０６の連通を遮断する集油管１２２が設けられている。集油管１２２は、導出口１０２と同軸に配設されており、この集油管１２２には、該集油管１２２内と上室１０６とを連通する流通孔１２４が形成されている。図示の例では、流通孔１２４は、集油管１２２に沿って間隔をあけて複数配置された長穴状に形成されている。そして流通孔１２４の流路面積は、導出口１０２の流路面積よりも大きくなっている。なお流通孔１２４の流路面積とは、流通孔１２４が複数形成されている場合、各流通孔１２４の流路面積の総和を意味する。
【００９０】
また図２および図３に示すように、沈降分離槽９４には、沈降分離槽９４内の濃縮スラリーの沈降界面を検出する界面検出手段１２６と、沈降分離槽９４内を加熱する槽加熱手段１２８と、が設けられている。
図３に示すように、界面検出手段１２６には、触媒回収システム８０の各構成を制御可能な制御部１３０が電気的に接続されており、この制御部１３０には、界面検出手段１２６によって検出された濃縮スラリーの界面データが送出される。
【００９１】
図２に示すように、槽加熱手段１２８は、沈降分離槽９４の外周面に旋回された熱伝導部１２８ａと、熱伝導部１２８ａに熱源を供給する熱源供給部１２８ｂと、を備えている。図示の例では、熱伝導部１２８ａは、管状に形成されるとともに、熱源供給部１２８ｂは、熱伝導部１２８ａ内に熱源としての水蒸気を供給する。この水蒸気としては、例えばＦＴ合成ユニット５の他の構成（気液分離器３４等）で生成されたものを採用することができる。なお槽加熱手段１２８は、熱伝導部１２８ａが電熱線で形成され、熱源供給部１２８ｂが熱源としての電気エネルギーを熱伝導部１２８ａに供給する構成としてもよい。
【００９２】
第１排出部８４は、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出する第１上流路１３２と、第１上流路１３２から濃縮スラリーが排出される一時ホッパー１３４と、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを排出する第１下流路１３６と、第１上流路１３２を開閉する第１上バルブ１３８と、第１下流路１３６を開閉する第１下バルブ１４０と、を備えている。
一時ホッパー１３４には、一時ホッパー１３４内を加熱するホッパー加熱手段１４２と、一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧する第１ホッパー加圧手段１４４と、が設けられている。
【００９３】
ホッパー加熱手段１４２は、一時ホッパー１３４の外周面に旋回された熱伝導部１４２ａと、熱伝導部１４２ａに熱源を供給する熱源供給部１４２ｂと、を備えている。図示の例では、熱伝導部１４２ａは、管状に形成されるとともに、熱源供給部１４２ｂは、熱伝導部１４２ａ内に熱源としての水蒸気を供給する。この水蒸気としては、例えばＦＴ合成ユニット５の他の構成（気液分離器３４等）で生成されたものを採用することができる。なおホッパー加熱手段１４２は、熱伝導部１４２ａが電熱線で形成されるとともに、熱源供給部１４２ｂが熱源としての電気エネルギーを熱伝導部１４２ａに供給する構成としてもよい。
第１ホッパー加圧手段１４４は、一時ホッパー１３４内に不活性ガスを供給することで、一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧する。図示の例では、不活性ガスとして窒素ガスを採用している。
【００９４】
清澄流路８６には、清澄流路８６を開閉する開閉弁８６ａと、清澄流路８６内の清澄スラリーを減圧する減圧弁１４６と、が、沈降分離槽９４側から遠心分離機８８側に向けてこの順で設けられている。
遠心分離機８８は、例えば縦型構造となっており、清澄スラリーを遠心分離することで、残触媒含有スラリーと分離油とに分離する。残触媒含有スラリーは、清澄スラリー中に残った触媒粒子を含有し、分離油は、清澄スラリーよりも清澄とされ、例えば、粒径が０．１μｍ以下でごく少量の触媒粒子と、媒体油と、を含有している。
また遠心分離機８８には、分離油が貯留される分離油槽１４８が接続されている。
【００９５】
第２排出部９０は、遠心分離機８８から残触媒含有スラリーを排出する第２上流路１５０と、第２上流路１５０から残触媒含有スラリーが排出される残触媒ホッパー１５２と、残触媒ホッパー１５２から残触媒含有スラリーを排出する第２下流路１５４と、第２上流路１５０を開閉する第２上バルブ１５６と、第２下流路１５４を開閉する第２下バルブ１５８と、を備えている。
【００９６】
残触媒ホッパー１５２には、該残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧する第２ホッパー加圧手段１６０が設けられている。
第２ホッパー加圧手段１６０は、残触媒ホッパー１５２内に不活性ガスを供給することで、残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧する。図示の例では、不活性ガスとして窒素ガスを採用している。
【００９７】
凝固スラリー生成部９１は、この凝固スラリー生成部９１に排出され、濃縮スラリーおよび残触媒スラリーの少なくとも一方を含有する排出スラリーを冷却し、該排出スラリー中の媒体油を凝固させて凝固スラリーを生成する。この凝固スラリー生成部９１は、排出スラリーが排出される冷却ホッパー１６２と、冷却ホッパー１６２内を冷却する冷却手段１６４と、を備えている。
【００９８】
冷却ホッパー１６２には、第１排出部８４の第１下流路１３６が接続されるともに、第２排出部９０の第２下流路１５４が接続されている。この冷却ホッパー１６２には、冷却ホッパー１６２内のガスを廃棄するガス廃棄路１７２が設けられており、ガス廃棄路１７２に流入したガスは、例えば外部の燃焼設備（図示せず。）に導入されて、燃焼された後に大気放出される。
冷却手段１６４は、冷却ホッパー１６２内に冷却水を供給する。
【００９９】
回収機構９２は、凝固スラリーを破砕する破砕手段１６６と、凝固スラリーが回収される触媒受槽１６８と、破砕手段１６６から触媒受槽１６８に凝固スラリーを移送する移送手段１７０と、を備えている。
破砕手段１６６は、冷却ホッパー１６２内に設けられており、この破砕手段１６６としては、例えば二軸回転式のスクリューを有する構成を採用することができる。
移送手段１７０は、凝固スラリーから冷却水を除去しながら移送する。図示の例では、移送手段１７０は、スクリューコンベアとされており、凝固スラリーを移送するスクリュー１７０ａと、スクリュー１７０ａを収容するケース１７０ｂと、を備えている。
【０１００】
ケース１７０ｂの一端は、冷却ホッパー１６２の下部開口に連結され、ケース１７０ｂの他端は、触媒受槽１６８の上方に配置されるとともに下方に向けて開口している。このケース１７０ｂは、一端側から他端側に向かうに従い漸次上方に向けて傾斜している。なお図示の例では、ケース１７０ｂの一端には、冷却手段１６４の冷却水用のドレン１７４が設けられている。
【０１０１】
次に、以上のように構成された触媒回収システム８０を用いて、スラリーから触媒粒子を分離して回収する触媒粒子の回収方法について説明する。触媒粒子の回収は、例えば、ＦＴ合成ユニット５の稼動を停止したときに行う。以下に示す各工程は、制御部１３０によって自動的に行われるようにしても良く、作業者が図示しない操作盤などを操作することにより行ってもよい。
【０１０２】
なお以下では、前記開閉弁８６ａ、濃縮スラリー生成部８２の開閉弁９６ａ、第１排出部８４の第１上バルブ１３８および第１下バルブ１４０、並びに第２排出部９０の第２上バルブ１５６および第２下バルブ１５８が、各流路を閉じている状態から説明を始める。また沈降分離槽９４内は、スラリーで満たされ、沈降分離槽９４内の圧力は、気泡塔型反応器３０内の圧力（例えば、３．６ＭＰａＧ程度）と同等となっているものとする。さらに、沈降分離槽９４内のスラリーは、濃縮スラリーと清澄スラリーとに沈降分離されており、濃縮スラリーの沈降界面は、下室１０４内に位置しているものとする。
【０１０３】
はじめに、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーを、沈降分離槽９４内で濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成工程と、沈降分離槽９４から清澄スラリーを導出する導出工程と、を行う。
【０１０４】
濃縮スラリー生成工程では、まず、スラリー流路９６の開閉弁９６ａおよび清澄流路８６の開閉弁８６ａを開放し、スラリー流路９６および供給口９８を通して気泡塔型反応器３０内のスラリーを沈降分離槽９４の下室１０４内に供給する。図３に示すように、供給口９８から供給されたスラリーは、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に流動する。すると、沈降促進バッフル１０８に突き当たり、流動方向が下方に向けて変化させられ、沈降促進バッフル１０８と傾斜壁１１２との間の隙間、または傾斜壁１１２同士間の隙間を通って下室１０４を下方に向けて流動する。
【０１０５】
このようにスラリーが下室１０４を下方に向けて流動する過程で、このスラリー中の触媒粒子が沈降し、下室１０４の下部（沈降分離槽９４の底壁部）に堆積することで、下室１０４の下部に濃縮スラリーが生成され、スラリーが下室１０４内で濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離される。なおスラリーが、沈降促進バッフル１０８と傾斜壁１１２との間の隙間、または傾斜壁１１２同士間の隙間を流動するときには、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部が傾斜壁１１２上に沈降する。ここで本実施形態では、傾斜壁１１２の傾斜角度θが、触媒粒子の安息角以上となっているので、傾斜壁１１２上に沈降した触媒粒子は、傾斜壁１１２に沿って傾斜壁１１２の下端まで円滑に沈降し続け、その後、傾斜壁１１２の下端から下室１０４を下部に向けて沈降する。
なお、この濃縮スラリー生成工程は、例えば気泡塔型反応器３０内のスラリーが僅かとなって抜き出されなくなる程度まで継続して行うことができる。
【０１０６】
一方、前記導出工程では、まず、前述した濃縮スラリー生成工程で供給口９８から下室１０４内に供給されたスラリーが、その体積と同量の清澄スラリーを下室１０４から連通路１１０に押し出す。すると、連通路１１０内の清澄スラリーが上室１０６に押し出され、さらに、上室１０６内の清澄スラリーが流通孔１２４を通して集油管１２２内に押し出され、さらにまた、集油管１２２内の清澄スラリーが押し出されて導出口１０２から導出されることとなる。
以上で導出工程が終了する。
【０１０７】
ここで図３に示すように、本実施形態では、連通路１１０内に規制手段１１８が設けられているので、導出工程のとき、清澄スラリーの連通路１１０内での流動に伴って触媒粒子が上昇するのを規制することが可能になり、上室１０６内に触媒粒子が進入するのを抑制することができる。図示の例では、邪魔板１２０が、連通路１１０の内周面から該連通路１１０の通路軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、連通路１１０内での触媒粒子の上昇を確実に規制することができる。
【０１０８】
さらに本実施形態では、流通孔１２４の流路面積が、導出口１０２の流路面積よりも大きくなっているので、流通孔１２４を流通する際の清澄スラリーの流速を、導出口１０２から導出される際の清澄スラリーの流速よりも小さくすることができる。これにより、清澄スラリー中の触媒粒子が流通孔１２４を通して集油管１２２内に流入するのを抑制することが可能になり、導出口１０２から触媒粒子が流出するのを抑制することができる。
なお本実施形態では、沈降促進バッフル１０８の下端と流路壁１１４との間に前記微小隙間１１６があいているので、上室１０６内で触媒粒子が沈降すると、この微小隙間１１６を通して下室１０４内に移動する。
【０１０９】
図２に示すように、導出工程で沈降分離槽９４から導出された清澄スラリーは、清澄流路８６を流通し、減圧弁１４６で減圧された後、遠心分離機８８に供給される。そこで、清澄スラリーを遠心分離機８８によって残触媒含有スラリーと分離油とに分離する遠心分離工程を行う。この遠心分離工程によって分離された分離油は、分離油槽１４８に貯留される。
【０１１０】
また、前述した濃縮スラリー生成工程を開始した後、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出する第１排出工程を行う。この第１排出工程は、例えば、界面検出手段１２６によって濃縮スラリーの沈降界面が予め決められた閾値以上の高さになったときに開始する。
【０１１１】
この第１排出工程では、第１下バルブ１４０により第１下流路１３６を予め閉状態にしておく。そしてまず、第１上バルブ１３８を作動させて第１上流路１３２を開状態として、第１上流路１３２を通して沈降分離槽９４内の濃縮スラリーを一時ホッパー１３４内に排出する。その後、第１上バルブ１３８を作動させて第１上流路１３２を閉状態とした後、第１下バルブ１４０を作動させて第１下流路１３６を開状態し、第１下流路１３６を通して一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを排出する。このとき、第１ホッパー加圧手段１４４によって一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧することで、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
以上で第１排出工程が終了する。このように、第１排出工程は、第１排出部８４を通した沈降分離槽９４内と外部との連通を遮断した状態で行うことができる。
【０１１２】
また、前述した遠心分離工程によって分離された残触媒含有スラリーを、遠心分離機８８から排出する第２排出工程を行う。
この第２排出工程では、各バルブ１５６、１５８により第２上流路１５０および第２下流路１５４を予め閉状態にしておく。そしてまず、第２上バルブ１５６を作動させて第２上流路１５０を開状態として、第２上流路１５０を通して遠心分離機８８内の残触媒含有スラリーを残触媒ホッパー１５２内に排出する。その後、第２上バルブ１５６を作動させて第２上流路１５０を閉状態とした後、第２下バルブ１５８を作動させて第２下流路１５４を開状態し、第２下流路１５４を通して残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを排出する。このとき、第２ホッパー加圧手段１６０によって残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧することで、残触媒ホッパー１５２から残触媒含有スラリーを確実に排出させることができる。
以上で第２排出工程が終了する。
【０１１３】
ここで、前記第１排出工程で排出された残触媒含有スラリー、および前記第２排出工程で排出された残触媒含有スラリーは、前記排出スラリーとして凝固スラリー生成部９１の冷却ホッパー１６２内に排出される。そこで、第１排出工程および第２排出工程の少なくとも一方を開始した後、排出スラリーを冷却し、該排出スラリー中の媒体油を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成工程と、該凝固スラリーを回収する回収工程と、を行う。
【０１１４】
凝固スラリー生成工程では、冷却手段１６４によって冷却ホッパー１６２内に冷却水を供給し、排出スラリーを冷却して凝固スラリーを生成する。
そして回収工程では、まず、冷却ホッパー１６２内の破砕手段１６６によって凝固スラリーを破砕する。この凝固スラリーでは、触媒粒子の表面が、凝固した媒体油でコーティングされることとなる。
【０１１５】
その後、冷却ホッパー１６２の下部開口から凝固スラリーを排出した後、移送手段１７０によって、凝固スラリーを冷却水から除去しながら触媒受槽１６８に移送する。このとき、移送手段１７０によって凝固スラリーを移送するので、作業者による冷却ホッパー１６２近傍での作業を削減することができる。
なお、冷却ホッパー１６２内の排出スラリーからガスが発生するが、このガスは、ガス廃棄路１７２を通して廃棄される。
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態に係る触媒分離回収システムによれば、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーから、触媒粒子を含む濃縮スラリーを分離・回収することで、スラリーから触媒粒子を分離・回収することができる。
【０１１７】
ここで濃縮スラリー生成部８２が、濃縮スラリーを連続的に生成するので、気泡塔型反応器３０からスラリーを抜き出すのを止めずに、スラリーを抜き出し続けながら濃縮スラリーを生成し続け、スラリーから触媒粒子を分離することができる。これにより、前記従来技術のように、貯留タンクに一端、スラリーを貯留しなくても、スラリーから触媒粒子を分離することが可能になり、この触媒回収システム８０が、貯留タンクおよび貯留タンク外のフィルタを備えた構成でなくても良く、触媒回収システム８０の簡素化、小型化を図ることができる。
また、濃縮スラリー生成部８２が前記沈降分離槽９４を備えているので、沈降分離によって濃縮スラリーを連続的に生成することが可能になり、触媒回収システム８０の更なる簡素化を図ることができる。
【０１１８】
また第１排出部８４が、固形状の触媒粒子に比べて流動性が高い濃縮スラリーを排出するので、排出作業を簡便化することが可能になる。これにより、スラリーから触媒粒子を効率良く分離させることができる。
さらに回収機構９２において、濃縮スラリーが凝固スラリーとして回収され、触媒粒子の表面が、凝固した媒体油でコーティングされているので、排出された触媒粒子と空気との接触を抑えることが可能になり、触媒粒子の酸化を抑制することができる。
【０１１９】
また、沈降分離槽９４内に前記沈降促進バッフル１０８と前記連通路１１０が設けられていることから、濃縮スラリーを沈降分離槽９４内から排出しつつ、清澄スラリーを沈降分離槽９４内から導出することができる。
【０１２０】
また沈降促進バッフル１０８が、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、供給口９８から下室１０４内に供給されたスラリーの流動方向を、下方に向けて変化させることができる。これにより、スラリー中の触媒粒子を効果的に沈降させることができる。
さらに、傾斜壁１１２の傾斜角度θが、触媒粒子の安息角以上となっているので、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部を、傾斜壁１１２に沿って円滑に沈降させることが可能になり、触媒粒子をより効果的に沈降させることができる。
【０１２１】
さらにまた、沈降分離槽９４に前記槽加熱手段１２８が設けられているので、沈降分離槽９４内のスラリー中の媒体油が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、スラリー中で触媒粒子を確実に沈降させることができる。
【０１２２】
また、清澄流路８６に前記減圧弁１４６が設けられているので、沈降分離槽９４から清澄流路８６を通して清澄スラリーを抜き出すときに沈降分離槽９４内の圧力が低下するのを抑制することが可能になり、沈降分離槽９４内の圧力を安定させることができる。
【０１２３】
また、沈降分離槽９４に前記界面検出手段１２６が設けられているので、検出された濃縮スラリーの沈降界面に基づいて第１排出部８４を作動させ、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出させることができる。
さらに、第１排出部８４を通した沈降分離槽９４内と外部との連通を遮断した状態で、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出することが可能になり、濃縮スラリー排出時における沈降分離槽９４内の圧力を安定させることができる。
【０１２４】
また、一時ホッパー１３４に前記第１ホッパー加圧手段１４４が設けられているので、第１ホッパー加圧手段１４４によって一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧することで、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
さらに、一時ホッパー１３４に前記ホッパー加熱手段１４２が設けられているので、一時ホッパー１３４内の濃縮スラリー中の媒体油が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
【０１２５】
また残触媒ホッパー１５２に、前記第２ホッパー加圧手段１６０が設けられているので、第２ホッパー加圧手段１６０によって残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧することで、残触媒ホッパー１５２から残触媒含有スラリーを確実に排出させることができる。
【０１２６】
また、回収機構９２が前記破砕手段１６６を備えているので、凝固スラリーを後処理容易な程度に、小さく破砕することが可能になり、回収した凝固スラリーを容易に後処理することができる。
また、冷却ホッパー１６２に前記ガス廃棄路１７２が設けられているので、冷却ホッパー１６２内でガスが滞留するのを抑制することができる。
【０１２７】
そして、本実施形態に係るＦＴ合成ユニット５によれば、簡素化および小型化された触媒回収システム８０を備えているので、該ユニットの小型化および簡素化を図ることができる。
さらに、本実施形態に係る液体燃料合成システム１によれば、簡素化および小型化されたＦＴ合成ユニット５を備えているので、該システムの小型化および簡素化を図ることができる。
【０１２８】
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ことは言うまでもない。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。
【０１２９】
例えば、前記実施形態では、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。
【０１３０】
また、前記実施形態では、気泡塔型反応器３０における合成反応として、ＦＴ合成反応による液体炭化水素の合成を例示したが、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＝ＣＨ２＋ＣＯ＋Ｈ２→Ｒ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＯ」、メタノール合成「ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ」、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）合成「３ＣＯ＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＣＨ３＋ＣＯ２」などにも適用することができる。
【０１３１】
また、前記実施形態では、凝固スラリー生成部９１の冷却ホッパー１６２には、ガス廃棄路１７２が設けられているものとしたが、ガス廃棄路１７２は無くてもよい。また、凝固スラリー生成部９１は、冷却ホッパー１６２および冷却手段１６４を備えているものとしたが、排出スラリーを冷却して凝固スラリーを生成するものであれば、異なる構成を採用することも可能である。
さらに前記実施形態では、回収機構９２は、破砕手段１６６、触媒受槽１６８および移送手段１７０を備えているものとしたが、凝固スラリー生成部９１から凝固スラリーを回収するものであれば、異なる構成を採用することも可能である。
【０１３２】
また、前記実施形態では、残触媒ホッパー１５２に第２ホッパー加圧手段１６０が設けられているものとしたが、第２ホッパー加圧手段１６０は無くてもよい。
さらに、前記実施形態では、触媒回収システム８０は、遠心分離機８８および第２排出部９０が設けられているものとしたが、これらは無くてもよい。例えば、清澄流路８６から分離油槽１４８に清澄スラリーが導出される構成であってもよい。なおこの場合、凝固スラリー生成部９１は、濃縮スラリーを排出スラリーとして冷却し、凝固スラリーを生成することとなる。
【０１３３】
また、前記実施形態では、一時ホッパー１３４にはホッパー加熱手段１４２および第１ホッパー加圧手段１４４が設けられているものとしたが、これらは無くてもよい。また第１排出部８４は、濃縮スラリー生成部８２から濃縮スラリーを排出するものであれば、前記実施形態に示すものに限られず、適宜変更することが可能である。
【０１３４】
また、前記実施形態では、沈降分離槽９４に槽加熱手段１２８および界面検出手段１２６が設けられているものとしたが、これらは無くてもよい。
さらに、前記実施形態では、沈降分離槽９４内に集油管１２２が設けられているものとしたが、集油管１２２は無くてもよい。
【０１３５】
また、前記実施形態では、規制手段１１８は邪魔板１２０を備えているものとしたが、連通路１１０内での前記触媒粒子の上昇を規制するものであれば、異なる構成を採用することも可能である。さらに、規制手段１１８は無くてもよい。
また、前記実施形態では、沈降分離槽９４内に傾斜壁１１２が設けられているものとしたが、傾斜壁１１２は無くてもよい。さらに、前記実施形態では、沈降促進バッフル１０８は傾斜しているものとしたが、傾斜しておらず、単に下室１０４と上室１０６とを区画している区画壁であってもよい。
【０１３６】
また前記実施形態では、触媒粒子の回収を開始する際に、沈降分離槽９４内が、スラリーで満たされているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、沈降分離槽９４内がスラリーで満たされていない場合であっても、気泡塔型反応器３０からスラリーが供給され続けることで、沈降分離槽９４内がスラリーで満たされることとなる。
【０１３７】
また、沈降分離槽９４は、前記実施形態に示すものに限られず、内部のスラリーが、触媒粒子が媒体油中に沈降することにより濃縮され、濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離されるものであれば、適宜変更することが可能である。
また、濃縮スラリー生成部８２は、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成するものであれば、前記実施形態に示すものに限られず、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）
３ 合成ガス生成ユニット
５ ＦＴ合成ユニット（炭化水素合成反応装置）
７ アップグレーディングユニット
３０ 気泡塔型反応器（反応器本体）
８０ 触媒回収システム
８２ 濃縮スラリー生成部
８４ 第１排出部
８６ 清澄流路
８８ 遠心分離機
９０ 第２排出部
９１ 凝固スラリー生成部
９２ 回収機構
９４ 沈降分離槽
９８ 供給口
１００ 排出口
１０２ 導出口
１０４ 下室
１０６ 上室
１０８ 沈降促進バッフル（区画壁）
１１０ 連通路
１１２ 傾斜壁
１１８ 規制手段
１２０ 邪魔板
１２２ 集油管
１２４ 流通孔
１２６ 界面検出手段
１２８ 槽加熱手段
１３２ 第１上流路
１３４ 一時ホッパー
１３６ 第１下流路
１３８ 第１上バルブ
１４０ 第１下バルブ
１４２ ホッパー加熱手段
１４４ 第１ホッパー加圧手段
１４６ 減圧弁
１５０ 第２上流路
１５２ ホッパー
１５４ 第２下流路
１６０ 第２ホッパー加圧手段
１６２ 冷却ホッパー
１６４ 冷却手段
１６６ 破砕手段
１７２ ガス廃棄路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒回収システム、炭化水素合成反応装置、および炭化水素合成反応システム、並びに触媒回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｈ２）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。）により触媒を用いて炭化水素を合成し、さらにこの炭化水素を水素化・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（Ｇａｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄｓ：液体燃料合成）技術が開発されている。
このＧＴＬ技術に用いられる炭化水素合成反応装置では、媒体液（例えば、液体の炭化水素など）中に固体の触媒粒子（例えば、コバルト触媒など）を懸濁させてなるスラリーが収容された反応器本体の内部で、合成ガス中の一酸化炭素ガスと水素ガスとをＦＴ合成反応させることで炭化水素を合成する。
【０００３】
ここで近年、ＦＴ合成反応の過程で生じる反応による熱、流路の内壁との摩擦、またはそれ以外の外部要因等により劣化した触媒粒子をスラリーから分離・回収するために様々な触媒回収システムが検討されている。
この種の触媒回収システムとして、例えば下記特許文献１に示すような構成が知られている。この触媒回収システムは、スラリーを反応器本体から抜き出すための第１の流路と、抜き出したスラリーを貯留する貯留タンクと、貯留タンクのスラリーを処理するための第２の流路と、第２の流路の上流側から下流側に向けて設けられた複数のフィルタと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０−０３８４００号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の触媒回収システムでは、貯留タンクに一旦、貯留されたスラリーからフィルタにより触媒粒子を分離するものであるため、貯留タンクおよび貯留タンク外に配設されたフィルタが必須となり、触媒回収システムが複雑化、大型化してしまうという問題があった。
また、スラリーから分離された触媒粒子を排出するときには、フィルタによって濾過され固形物となった状態の触媒粒子を排出するため、フィルタによるスラリーの濾過を停止する必要があるとともに人手による操作、作業が多く、効率が悪いという問題もあった。
さらに、固形物となった状態の触媒粒子を排出するときに、触媒粒子が酸化により発熱し易く、排出した触媒粒子を処理し難いという問題もあった。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡素化、小型化を図るとともに、効率良く触媒粒子の回収作業を行うことが可能で、かつ排出された触媒粒子の酸化を抑制することができる触媒回収システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る触媒回収システムは、反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収システムであって、前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部と、前記濃縮スラリー生成部から前記濃縮スラリーを排出する第１排出部と、前記濃縮スラリー生成部から排出された前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部と、前記凝固スラリー生成部から前記凝固スラリーを回収する回収機構と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る触媒回収方法は、反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収方法であって、前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成工程と、前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成工程と、前記凝固スラリーを回収する回収工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
これらの発明では、濃縮スラリー生成部によって、反応器本体から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成し、第１排出部によって、濃縮スラリー生成部から濃縮スラリーを排出する。その後、凝固スラリー生成部によって媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成した後、回収機構によって凝固スラリーを回収する。この凝固スラリーでは、触媒粒子の表面が、凝固した媒体液でコーティングされることとなる。
【００１０】
以上により、反応器本体から抜き出されたスラリーから、触媒粒子を含む濃縮スラリーを分離・回収することで、スラリーから触媒粒子を分離・回収することができる。
ここで濃縮スラリー生成部が、濃縮スラリーを連続的に生成するので、反応器本体からスラリーを抜き出すのを止めずに、スラリーを抜き出し続けながら濃縮スラリーを生成し続け、スラリーから触媒粒子を分離することができる。これにより、前記従来技術のように、貯留タンクに一端、スラリーを貯留しなくても、スラリーから触媒粒子を分離することが可能になり、この触媒回収システムが、貯留タンクおよび貯留タンク外のフィルタを備えた構成でなくても良く、触媒回収システムの簡素化、小型化を図ることができる。
また第１排出部が、固形状の触媒粒子に比べて流動性が高い濃縮スラリーを排出するので、排出作業を簡便化することが可能になる。これにより、スラリーから触媒粒子を効率良く分離させることができる。
さらに回収機構において、濃縮スラリーが凝固スラリーとして回収され、触媒粒子の表面が、凝固した媒体液でコーティングされているので、排出された触媒粒子と空気との接触を抑えることが可能になり、触媒粒子の酸化を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記濃縮スラリー生成部は沈降分離槽を備え、前記沈降分離槽内の前記スラリーは、前記触媒粒子が前記媒体液の下部に沈降することにより濃縮され、前記濃縮スラリーと、該濃縮スラリーと比較して触媒粒子含有量の少ない清澄スラリーと、に分離されてもよい。
【００１２】
この場合、濃縮スラリー生成部が前記沈降分離槽を備えているので、沈降分離によって濃縮スラリーを連続的に生成することが可能になり、触媒回収システムの更なる簡素化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽は、前記スラリーが供給される供給口と、前記第１排出部が接続された排出口と、前記清澄スラリーが導出される導出口と、を備え、前記沈降分離槽内には、前記沈降分離槽内を、前記供給口および前記排出口が開口するとともに下側に位置する下室と、前記導出口が開口するとともに上側に位置する上室と、に区画する区画壁と、前記区画壁に貫設され、前記下室と前記上室とを連通する連通路と、が設けられていてもよい。
【００１４】
この場合、供給口から下室内にスラリーが供給されると、スラリー中の触媒粒子が沈降し、スラリーが下室内で濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離される。これらのうち、濃縮スラリーは、第１排出部によって排出口から排出される。一方、清澄スラリーは、供給口からスラリーが供給されることで下室内から押し出され、連通路および上室内を通って導出口から導出される。
以上のように、沈降分離槽内に前記区画壁と前記連通路が設けられていることから、濃縮スラリーを沈降分離槽内から排出しつつ、清澄スラリーを沈降分離槽内から導出することができる。
【００１５】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記区画壁は、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜していてもよい。
【００１６】
この場合、区画壁が、供給口から沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、供給口から下室内に供給されたスラリーの流動方向を、下方に向けて変化させることができる。これにより、スラリー中の触媒粒子を効果的に沈降させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽内には、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜する傾斜壁が、前記区画壁よりも下方に、前記区画壁との間に隙間をあけて配設され、前記傾斜壁の傾斜角度は、前記触媒粒子の安息角以上であってもよい。
【００１８】
この場合、供給口から供給されたスラリーは、流動方向が区画壁によって下方に向けて変化させられて、区画壁と傾斜壁との間の隙間を下方に向けて流動する。このとき、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部は、傾斜壁上に沈降する。ここで傾斜壁の傾斜角度が、触媒粒子の安息角以上となっているので、傾斜壁上に沈降した触媒粒子は、傾斜壁に沿って円滑に沈降し続けることとなる。
このように、傾斜壁の傾斜角度が、触媒粒子の安息角以上となっているので、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部を、傾斜壁に沿って円滑に沈降させることが可能になり、触媒粒子をより効果的に沈降させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記連通路には、該連通路内での前記触媒粒子の上昇を規制する規制手段が設けられていてもよい。
【００２０】
この場合、連通路に前記規制手段が設けられているので、清澄スラリーの連通路内での流動に伴って触媒粒子が上昇するのを規制することが可能になり、上室内に触媒粒子が進入するのを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記規制手段は、前記連通路の内周面から突設された邪魔板を備え、前記邪魔板は、前記連通路の内周面から該連通路の通路軸に向かう方向に下方に傾斜していてもよい。
【００２２】
この場合、邪魔板が、連通路の内周面から該連通路の通路軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、連通路内での触媒粒子の上昇を確実に規制することができる。
【００２３】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記上室内には、内部が前記導出口に連通するとともに前記導出口と前記上室との連通を遮断する集油管が設けられ、前記集油管には、該集油管内と前記上室とを連通する流通孔が形成され、前記流通孔の流路面積は、前記導出口の流路面積よりも大きくなっていてもよい。
【００２４】
この場合、上室内の清澄スラリーは、流通孔および集油管内を通って導出口から導出される。ここで流通孔の流路面積が、導出口の流路面積よりも大きくなっているので、流通孔を流通する際の清澄スラリーの流速を、導出口から導出される際の清澄スラリーの流速よりも小さくすることができる。これにより、清澄スラリー中の触媒粒子が流通孔を通して集油管内に流入するのを抑制することが可能になり、導出口から触媒粒子が流出するのを抑制することができる。
【００２５】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内を加熱する槽加熱手段が設けられていてもよい。
【００２６】
この場合、沈降分離槽に前記槽加熱手段が設けられているので、沈降分離槽内のスラリー中の媒体液が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、スラリー中で触媒粒子を確実に沈降させることができる。
【００２７】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内の前記濃縮スラリーの沈降界面を検出する界面検出手段が設けられていてもよい。
【００２８】
この場合、沈降分離槽に前記界面検出手段が設けられているので、検出された濃縮スラリーの沈降界面に基づいて第１排出部を作動させ、沈降分離槽から濃縮スラリーを排出させることができる。
【００２９】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記第１排出部は、前記沈降分離槽から前記濃縮スラリーを排出する第１上流路と、前記第１上流路から前記濃縮スラリーが排出される一時ホッパーと、前記一時ホッパーから前記濃縮スラリーを排出する第１下流路と、前記第１上流路を開閉する第１上バルブと、前記第１下流路を開閉する第１下バルブと、を備えていてもよい。
【００３０】
この場合、第１排出部によって沈降分離槽から濃縮スラリーを排出するときには、各バルブにより第１上流路および第１下流路を予め閉状態にしておく。そしてまず、第１上バルブを作動させて第１上流路を開状態として、第１上流路を通して沈降分離槽内の濃縮スラリーを一時ホッパー内に排出する。その後、第１上バルブを作動させて第１上流路を閉状態とした後、第１下バルブを作動させて第１下流路を開状態し、第１下流路を通して一時ホッパー内の濃縮スラリーを排出する。
以上により、第１排出部を通した沈降分離槽内と外部との連通を遮断した状態で、沈降分離槽から濃縮スラリーを排出することが可能になり、濃縮スラリー排出時における沈降分離槽内の圧力を安定させることができる。
【００３１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加熱するホッパー加熱手段が設けられていてもよい。
【００３２】
この場合、一時ホッパーに前記ホッパー加熱手段が設けられているので、一時ホッパー内の濃縮スラリー中の媒体液が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、一時ホッパーから濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
【００３３】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加圧する第１ホッパー加圧手段を備えていてもよい。
【００３４】
この場合、一時ホッパーに前記第１ホッパー加圧手段が設けられているので、第１ホッパー加圧手段によって一時ホッパー内の濃縮スラリーを加圧することで、一時ホッパーから濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
【００３５】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記沈降分離槽から前記清澄スラリーを導出する清澄流路を備え、前記清澄流路には、該清澄流路内の前記清澄スラリーを減圧する減圧弁が設けられていてもよい。
【００３６】
この場合、清澄流路に前記減圧弁が設けられているので、沈降分離槽から清澄流路を通して清澄スラリーを抜き出すときに沈降分離槽内の圧力が低下するのを抑制することが可能になり、沈降分離槽内の圧力を安定させることができる。
【００３７】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記清澄流路から前記清澄スラリーが供給される遠心分離機と、前記遠心分離機によって前記清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーを排出する第２排出部と、を備え、前記第２排出部は、前記遠心分離機から前記残触媒含有スラリーを排出する第２上流路と、前記第２上流路から前記残触媒含有スラリーが排出される残触媒ホッパーと、前記残触媒ホッパーから前記残触媒含有スラリーを排出する第２下流路と、を備え、前記残触媒ホッパーには、該残触媒ホッパー内を加圧する第２ホッパー加圧手段が設けられていてもよい。
【００３８】
この場合、遠心分離機で清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーは、第２上流路を通って残触媒ホッパーに排出された後、第２下流路を通って排出される。ここで残触媒ホッパーに、前記第２ホッパー加圧手段が設けられているので、第２ホッパー加圧手段によって残触媒ホッパー内の残触媒含有スラリーを加圧することで、残触媒ホッパーから残触媒含有スラリーを確実に排出させることができる。
【００３９】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記凝固スラリー生成部は、前記濃縮スラリーが排出される冷却ホッパーと、前記冷却ホッパー内を冷却する冷却手段と、を備え、前記冷却ホッパーには、該冷却ホッパー内のガスを廃棄するガス廃棄路が設けられていてもよい。
【００４０】
この場合、濃縮スラリーは、濃縮スラリー生成部から冷却ホッパーに排出されるとともに冷却手段によって冷却される。このとき、冷却ホッパー内の濃縮スラリーからガスが発生するが、このガスは、ガス廃棄路を通して廃棄される。
このように、冷却ホッパーに前記ガス廃棄路が設けられているので、冷却ホッパー内でガスが滞留するのを抑制することができる。
【００４１】
また、本発明に係る触媒回収システムでは、前記回収機構は、前記凝固スラリーを破砕する破砕手段を備えていてもよい。
【００４２】
この場合、回収機構が前記破砕手段を備えているので、凝固スラリーを後処理容易な程度、小さく破砕することが可能になり、回収した凝固スラリーを容易に後処理することができる。
【００４３】
また、本発明に係る炭化水素合成反応装置は、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを主成分とする合成ガスと、媒体液中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとを接触させること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、前記スラリーを収容するとともに前記合成ガスが供給される反応器本体と、前記触媒回収システムと、を備えていることを特徴とする。
【００４４】
この発明によれば、炭化水素合成反応装置は、簡素化および小型化された触媒回収システムを備えているので、小型化および簡素化を図ることができる。
【００４５】
また、本発明に係る炭化水素合成反応システムは、前記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、前記合成ガスを前記反応器本体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製造するアップグレーディングユニットと、を備えていることを特徴とする。
【００４６】
この発明によれば、炭化水素合成反応システムは、簡素化および小型化された炭化水素合成反応装置を備えているので、小型化および簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る触媒回収システムおよび触媒回収方法によれば、前記システムの簡素化、小型化を図るとともに、効率良く触媒粒子の回収作業を行うことが可能で、かつ排出された触媒粒子の酸化を抑制することができる。
また、本発明に係る炭化水素合成反応装置および炭化水素合成反応システムによれば、前記装置およびシステムの小型化および簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体燃料合成システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す液体燃料合成システムが備える触媒回収システムの全体構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す触媒回収システムが備える沈降分離槽の縦断面図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ断面矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の一実施形態に係る液体燃料合成システムの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）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、アップグレーディングユニット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製造する。ＦＴ合成ユニット５は、製造された合成ガスからＦＴ合成反応により液体の炭化水素化合物を生成する。アップグレーディングユニット７は、ＦＴ合成反応により合成された液体の炭化水素化合物を水素化・精製して液体燃料その他の製品（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。
【００５０】
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、水素化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（Ｈ２）とを主成分として含む合成ガスを製造する。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、吸収塔（第２吸収塔）２２と、再生塔２４と、を有する。吸収塔２２では、気液分離器１８から供給された合成ガスに含まれる炭酸ガスが吸収液によって吸収される。再生塔２４では、炭酸ガスを吸収した吸収液が炭酸ガスを放散し、吸収剤が再生される。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。
【００５１】
改質器１２では、例えば、下記の化学反応式（１）、（２）で表される水蒸気・炭酸ガス改質法を用い、二酸化炭素と水蒸気によって天然ガスが改質され、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が製造される。なお、この改質器１２における改質法は、上記の水蒸気・炭酸ガス改質法に限定されない。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。
【００５２】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２ ・・・（１）
ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２ ・・・（２）
【００５３】
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３０とを接続する主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（Pressure Swing Adsorption：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）を有している。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。
【００５４】
水素分離装置２６における水素ガス分離方法は、上記の水素ＰＳＡ装置による圧力変動吸着法に限定されない。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を用いてもよい。
【００５５】
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、ＬａＮｉ５、ＴｉＦｅ０．７〜０．９Ｍｎ０．３〜０．１、又はＴｉＭｎ１．５など）を用いて、水素ガスを分離する手法である。水素吸蔵合金法では、例えば水素吸蔵合金が収容された複数の吸着塔において、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が交互に繰り返される。これにより、合成ガス中の水素ガスを分離・回収することができる。
【００５６】
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、分離対称の相変化を必要としないため、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小さい。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。
【００５７】
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（反応器本体）３０と、気液分離器３４と、分離器３６と、気液分離器３８と、第１精留塔４０と、触媒回収システム８０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で製造された合成ガス、即ち、一酸化炭素ガスと水素ガスとからＦＴ合成反応により液体炭化水素化合物を合成する。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内を通過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化合物を分離する。気液分離器３８は、気泡塔型反応器３０の塔頂に接続され、未反応合成ガス及び気体炭化水素化合物を冷却する。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化合物を各留分に分留する。
【００５８】
このうち、気泡塔型反応器３０は、合成ガスから液体の炭化水素化合物を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の炭化水素化合物を合成する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、塔型の容器内部に主に触媒粒子と媒体油（媒体液、液体の炭化水素）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気体又は液体の炭化水素化合物を合成する。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、媒体油中に触媒粒子が懸濁されたスラリー内を通過する。そして、懸濁状態の中で下記化学反応式（３）に示すように、合成ガスに含まれる水素ガスと一酸化炭素ガスとが反応して炭化水素化合物が合成される。
【００５９】
【化１】
【００６０】
なお、触媒粒子は、媒体油より比重が大きくなっているとともに、ＦＴ合成反応中に発生する熱や、流路の内壁との摩擦等により劣化することがある。また、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いる。気泡塔型反応器３０には、冷媒として例えば水（ＢＦＷ：Boiler Feed Water）が供給され、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。
【００６１】
次に、アップグレーディングユニット７について説明する。アップグレーディングユニット７は、例えば、ワックス留分水素化分解反応器５０と、中間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。ワックス留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の塔底に接続されている。中間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の塔頂に接続されている。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化合物を分留する。ナフサ・スタビライザー７２は、気液分離器６０から供給された、及び第２精留塔７０から分留されたナフサ留分の液体炭化水素化合物を精留する。その結果、ナフサ・スタビライザー７２は、ブタン及びブタンより軽質の成分をオフガスとして排出し、炭素数５以上の成分を製品のナフサとして回収する。
【００６２】
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。
【００６３】
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ＣＨ４）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。
【００６４】
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に導入される。脱硫反応器１０では、導入された水素ガスと水素化脱硫触媒により、天然ガスに含まれる硫黄分が硫化水素に転換される。更に、脱硫反応器１０では、生成した硫化水素が例えばＺｎＯ等の脱硫剤により吸着除去される。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。
【００６５】
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（ＣＯ２）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では、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により天然ガスが改質され、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が製造される。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（エア）とが供給されている。そして、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。
【００６６】
このようにして改質器１２で製造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内を通過する水との熱交換により冷却（例えば４００℃）される。そして、合成ガスの排熱が水により回収される。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に供給される。そして、この合成ガスにより加熱された水は、気液分離器１６において高圧スチーム（例えば３．４〜１０．０ＭＰａＧ）と、水とに分離される。分離された高圧スチームは、改質器１２または他の外部装置に供給され、分離された水は排熱ボイラー１４に戻される。
【００６７】
一方、排熱ボイラー１４において冷却された合成ガスは、凝縮した液体分が気液分離器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では、吸収塔２２の内部に貯留されている吸収液によって、合成ガスに含まれる炭酸ガスが吸収され、当該合成ガスから炭酸ガスが除去される。吸収塔２２内で炭酸ガスを吸収した吸収液は、吸収塔２２から排出され、再生塔２４に導入される。再生塔２４に導入された吸収液は、例えばスチームで加熱されてストリッピング処理され、炭酸ガスを放散する。放散された炭酸ガスは、再生塔２４から排出されて改質器１２に導入され、上記改質反応に再利用される。
【００６８】
このようにして、合成ガス生成ユニット３で製造された合成ガスは、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、Ｈ２：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器（図示せず。）により、ＦＴ合成反応に適した圧力（例えば３．６ＭＰａＧ程度）まで昇圧される。
【００６９】
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では、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が分離される。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、ワックス留分水素化分解反応器５０、中間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）に連続して供給される。
【００７０】
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によって製造された合成ガスから、ＦＴ合成反応により、液体炭化水素化合物を合成する。
【００７１】
具体的には、上記脱炭酸装置２０において炭酸ガスが分離された合成ガスは、気泡塔型反応器３０に導入され、気泡塔型反応器３０内に貯留された触媒を含むスラリー内を通過する。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、炭化水素化合物が生成する。さらに、このＦＴ合成反応時には、気泡塔型反応器３０の伝熱管３２内を通過する水によって、ＦＴ合成反応の反応熱が回収され、反応熱によって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に供給されて凝縮した水と気体分に分離され、水は伝熱管３２に戻されて、気体分は中圧スチーム（例えば１．０〜２．５ＭＰａＧ）として外部装置に供給される。
【００７２】
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化合物は、気泡塔型反応器３０の中央部から触媒粒子を含んだスラリーとして排出されて、分離器３６に導入される。分離器３６では、導入されたスラリーが触媒（固形分）と、液体炭化水素化合物を含んだ液体分とに分離される。分離された触媒の一部は気泡塔型反応器３０に戻され、液体分は第１精留塔４０に導入される。気泡塔型反応器３０の塔頂からは、ＦＴ合成反応において反応しなかった合成ガスと、ＦＴ合成反応により生成した気体炭化水素化合物と、を含む気体副生成物が排出される。気泡塔型反応器３０から排出された気体副生成物は、気液分離器３８に導入される。気液分離器３８では、導入された気体副生成物が冷却され、凝縮した液体炭化水素化合物と、ガス分とに分離される。分離された液体炭化水素化合物は、気液分離器３８から排出され、第１精留塔４０に導入される。分離されたガス分は、気液分離器３８から排出され、その一部が気泡塔型反応器３０に再導入される。気泡塔型反応器３０では、再導入されたガス分に含まれる未反応の合成ガス（ＣＯとＨ２）がＦＴ合成反応に再利用される。また、気液分離器３８から排出されたガス分の一部は、オフガスとして燃料に使用されたり、このガス分からＬＰＧ（液化石油ガス）相当の燃料が回収されたりする。
【００７３】
第１精留塔４０では、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化合物（炭素数は多様）が、ナフサ留分（沸点が約１５０℃より低い）と、中間留分（沸点が約１５０〜３５０℃）と、ワックス留分（沸点が約３５０℃を超える）とに分留される。この第１精留塔４０の塔底から排出されるワックス留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ２１以上）は、ワックス留分水素化分解反応器５０に導入される。第１精留塔４０の中央部から排出される灯油・軽油に相当する中間留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ１１〜Ｃ２０）は、中間留分水素化精製反応器５２に導入される。第１精留塔４０の塔頂から排出されるナフサ留分の液体炭化水素化合物（主としてＣ５〜Ｃ１０）は、ナフサ留分水素化精製反応器５４に導入される。
【００７４】
ワックス留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の塔底から排出された炭素数の多いワックス留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ２１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２０以下に低減する。この水素化分解反応では、炭素数の多い炭化水素化合物のＣ−Ｃ結合が切断される。これにより、炭素数の多い炭化水素化合物が炭素数の少ない炭化水素化合物へと転換される。また、ワックス留分水素化分解反応器５０においては、水素化分解反応と並行して、直鎖状飽和炭化水素化合物（ノルマルパラフィン）を水素化異性化して分岐状飽和炭化水素化合物（イソパラフィン）を生成する反応も進行する。これにより、ワックス留分水素化分解生成物の、燃料油基材として要求される低温流動性が向上する。さらに、ワックス留分水素化分解反応器５０においては、原料であるワックス留分に含まれるアルコール等の含酸素化合物の水素化脱酸素反応及びオレフィンの水素化反応も進行する。水素化分解されワックス留分水素化分解反応器５０から排出された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器５６に導入され、気体と液体とに分離される。分離された液体炭化水素化合物は、第２精留塔７０に導入され、分離された気体分（水素ガスを含む。）は、中間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に導入される。
【００７５】
中間留分水素化精製反応器５２では、第１精留塔４０の中央部から排出された炭素数が中程度である灯油・軽油に相当する中間留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ１１〜Ｃ２０）が水素化精製される。中間留分水素化精製反応器５２では、水素分離装置２６からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスが、水素化精製に用いられる。この水素化精製反応においては、上記液体炭化水素化合物中に含まれるオレフィンが水素化されて飽和炭化水素化合物を生成するとともに、上記液体炭化水素化合物中に含まれるアルコール等の含酸素化合物が水素化脱酸素され飽和炭化水素化合物と水とに転換される。更に、この水素化精製反応においては、直鎖状飽和炭化水素化合物（ノルマルパラフィン）を異性化して分岐状飽和炭化水素化合物（イソパラフィン）に転換する水素化異性化反応が進行し、生成油の燃料油として要求される低温流動性を向上させる。水素化精製された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器５８で気体と液体に分離される。分離された液体炭化水素化合物は、第２精留塔７０に導入され、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。
【００７６】
ナフサ留分水素化精製反応器５４では、第１精留塔４０の上部から排出された炭素数が少ないナフサ留分の液体炭化水素化合物（概ねＣ１０以下）が、水素化精製される。ナフサ留分水素化精製反応器５４では、水素分離装置２６からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスが、水素化精製に用いられる。この結果、水素化精製された液体炭化水素化合物を含む生成物は、気液分離器６０で気体と液体に分離される。分離された液体炭化水素化合物は、ナフサ・スタビライザー７２に導入され、分離された気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。このナフサ留分の水素化精製においては、主としてオレフィンの水素化及びアルコール等の含酸素化合物の水素化脱酸素が進行する。
【００７７】
第２精留塔７０では、上記のようにしてワックス留分水素化分解反応器５０及び中間留分水素化精製反応器５２から供給された液体炭化水素化合物をＣ１０以下の炭化水素化合物（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、ワックス留分水素化分解反応器５０からの未分解ワックス分（沸点約３５０℃を超える）とに分留する。第２精留塔７０の塔底からは未分解のワックス留分が得られ、これはワックス留分水素化分解反応器５０の上流にリサイクルされる。第２精留塔７０の中央部からは灯油及び軽油が排出される。一方、第２精留塔７０の塔頂からは、Ｃ１０以下の気体炭化水素化合物が排出されて、ナフサ・スタビライザー７２に導入される。
【００７８】
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から供給された、及び第２精留塔７０において分留されたＣ１０以下の炭化水素化合物が蒸留され、製品としてのナフサ（Ｃ５〜Ｃ１０）が得られる。これにより、ナフサ・スタビライザー７２の塔底からは、高純度のナフサが排出される。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（Ｃ４以下）の炭化水素化合物を主成分とするオフガスが排出される。このオフガスは、燃料ガスとして使用されたり、このオフガスからＬＰＧ相当の燃料が回収されたりする。
【００７９】
次に図２に示すように、上記ＦＴ合成ユニット５が備える触媒回収システム８０について説明する。
触媒回収システム８０は、気泡塔型反応器３０に収容されたスラリーから触媒粒子を回収する。この触媒回収システム８０は、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部８２と、濃縮スラリー生成部８２から濃縮スラリーを排出する第１排出部８４と、濃縮スラリーと比較して触媒粒子含有量の少ない清澄スラリーを濃縮スラリー生成部８２から導出する清澄流路８６と、清澄流路８６から清澄スラリーが供給される遠心分離機８８と、遠心分離機８８によって清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーを排出する第２排出部９０と、濃縮スラリー生成部８２から排出された濃縮スラリー、および遠心分離機８８から排出された残触媒含有スラリーを冷却して媒体油を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部９１と、凝固スラリー生成部９１から凝固スラリーを回収する回収機構９２と、を備えている。
【００８０】
濃縮スラリー生成部８２は、スラリーを濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離する沈降分離槽９４と、気泡塔型反応器３０内と沈降分離槽９４内とを連通するとともに開閉弁９６ａが設けられたスラリー流路９６と、を備えている。
図３に示すように、沈降分離槽９４は、上下方向に延在する筒状の密閉容器であり、沈降分離槽９４の底壁部は、下側に向かうに従い漸次、縮径する逆テーパー状に形成されるとともに、沈降分離槽９４の頂壁部は上方に向けて膨出している。
【００８１】
図２から図４に示すように、沈降分離槽９４は、スラリーが供給される供給口９８と、第１排出部８４が接続された排出口１００と、清澄スラリーが導出される導出口１０２と、を備えており、供給口９８には、前記スラリー流路９６が接続されるとともに、導出口１０２には、前記清澄流路８６が接続されている。
【００８２】
図３に示すように、排出口１００は、沈降分離槽９４の底壁部の下端に形成され、上方に向けて開口している。供給口９８および導出口１０２は、沈降分離槽９４の周壁部に形成されており、図示の例では、供給口９８は導出口１０２よりも上方に位置している。また図４に示すように、供給口９８の開口方向９８Ａと、導出口１０２の開口方向１０２Ａと、は、上面視で互いに直交している。
【００８３】
また図３に示すように、沈降分離槽９４内には、沈降分離槽９４内を、供給口９８および排出口１００が開口するとともに下側に位置する下室１０４と、導出口１０２が開口するとともに上側に位置する上室１０６と、に区画する沈降促進バッフル（区画壁）１０８と、沈降促進バッフル１０８に貫設され、下室１０４と上室１０６とを連通する連通路１１０と、が設けられている。
【００８４】
沈降促進バッフル１０８は、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に下方に傾斜している。図４に示すように、沈降促進バッフル１０８の上面視形状は逆Ｄ字状となっており、沈降促進バッフル１０８の外周縁のうちの曲線部は、沈降分離槽９４の周壁部の内周面に全長にわたって連結されている。また図３に示すように、沈降促進バッフル１０８の外周縁のうちの直線部は、水平方向に延びるとともに沈降促進バッフル１０８の下端を構成しており、沈降分離槽９４の周壁部の内周面から離間している。さらに沈降促進バッフル１０８の上端部は、供給口９８に対向しているとともに、沈降促進バッフル１０８の下端部の真上には、後述する集油管１２２が配置されている。
【００８５】
また沈降分離槽９４内には、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に下方に傾斜する傾斜壁１１２が、沈降促進バッフル１０８よりも下方に、沈降促進バッフル１０８との間に隙間をあけて配設されている。傾斜壁１１２は、互いに隙間をあけて複数（図示の例では４つ）設けられている。これらの傾斜壁１１２は、沈降促進バッフル１０８と平行であるとともに上下方向に互いに同等の間隔をあけて設けられ、図示の例では、傾斜壁１１２と水平面とがなす傾斜角度θは、触媒粒子の安息角（例えば、約３０度）以上となっている。また傾斜壁１１２の下端は、沈降促進バッフル１０８の下端と上下方向における位置が同等となっている。
【００８６】
また複数の傾斜壁１１２のうち、最も下側に位置する下傾斜壁１１２ａの上面視形状は逆Ｄ字状となっており、下傾斜壁１１２ａの外周縁のうちの曲線部は、沈降分離槽９４の周壁部の内周面に全長にわたって連結されている。
さらに複数の傾斜壁１１２のうち、下傾斜壁１１２ａよりも上側に位置する他の傾斜壁１１２の上端と、沈降分離槽９４の周壁部の内周面と、の間には隙間があいている。
【００８７】
ここで、沈降促進バッフル１０８の下端（沈降促進バッフル１０８の外周縁における直線部）と、沈降分離槽９４の周壁部の内周面と、の間の隙間には、上下方向に延在する流路壁１１４が配設されている。流路壁１１４の下端は下室１０４内に位置するとともに、流路壁１１４の上端は上室１０６内において導出口１０２よりも上方に位置しており、流路壁１１４の両側端は、沈降分離槽９４の周壁部の内周面に全長にわたって連結されている。沈降促進バッフル１０８の下端と流路壁１１４との間には、微小隙間１１６があいている。そして、流路壁１１４と沈降分離槽９４の周壁部の内周面との間が前記連通路１１０となっている。
【００８８】
連通路１１０には、連通路１１０内での触媒粒子の上昇を規制する規制手段１１８が設けられている。規制手段１１８は、連通路１１０の内周面から突設された複数の邪魔板（粒子上昇防止バッフル）１２０を備えている。これらの邪魔板１２０は、連通路１１０の内周面から該連通路１１０の通路軸に向かう方向に下方に傾斜しており、連通路１１０の上端部内および連通路１１０の下端部内において互い違いになるように複数突設されている。図示の例では、邪魔板１２０は、流路壁１１４または沈降分離槽９４の周壁部に突設されており、複数の邪魔板１２０のうち、最も下側に位置する下邪魔板１２０ａは、沈降分離槽９４の周壁部に突設されている。
【００８９】
また図４に示すように、上室１０６内には、内部が導出口１０２に連通するとともに導出口１０２と上室１０６の連通を遮断する集油管１２２が設けられている。集油管１２２は、導出口１０２と同軸に配設されており、この集油管１２２には、該集油管１２２内と上室１０６とを連通する流通孔１２４が形成されている。図示の例では、流通孔１２４は、集油管１２２に沿って間隔をあけて複数配置された長穴状に形成されている。そして流通孔１２４の流路面積は、導出口１０２の流路面積よりも大きくなっている。なお流通孔１２４の流路面積とは、流通孔１２４が複数形成されている場合、各流通孔１２４の流路面積の総和を意味する。
【００９０】
また図２および図３に示すように、沈降分離槽９４には、沈降分離槽９４内の濃縮スラリーの沈降界面を検出する界面検出手段１２６と、沈降分離槽９４内を加熱する槽加熱手段１２８と、が設けられている。
図３に示すように、界面検出手段１２６には、触媒回収システム８０の各構成を制御可能な制御部１３０が電気的に接続されており、この制御部１３０には、界面検出手段１２６によって検出された濃縮スラリーの界面データが送出される。
【００９１】
図２に示すように、槽加熱手段１２８は、沈降分離槽９４の外周面に旋回された熱伝導部１２８ａと、熱伝導部１２８ａに熱源を供給する熱源供給部１２８ｂと、を備えている。図示の例では、熱伝導部１２８ａは、管状に形成されるとともに、熱源供給部１２８ｂは、熱伝導部１２８ａ内に熱源としての水蒸気を供給する。この水蒸気としては、例えばＦＴ合成ユニット５の他の構成（気液分離器３４等）で生成されたものを採用することができる。なお槽加熱手段１２８は、熱伝導部１２８ａが電熱線で形成され、熱源供給部１２８ｂが熱源としての電気エネルギーを熱伝導部１２８ａに供給する構成としてもよい。
【００９２】
第１排出部８４は、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出する第１上流路１３２と、第１上流路１３２から濃縮スラリーが排出される一時ホッパー１３４と、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを排出する第１下流路１３６と、第１上流路１３２を開閉する第１上バルブ１３８と、第１下流路１３６を開閉する第１下バルブ１４０と、を備えている。
一時ホッパー１３４には、一時ホッパー１３４内を加熱するホッパー加熱手段１４２と、一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧する第１ホッパー加圧手段１４４と、が設けられている。
【００９３】
ホッパー加熱手段１４２は、一時ホッパー１３４の外周面に旋回された熱伝導部１４２ａと、熱伝導部１４２ａに熱源を供給する熱源供給部１４２ｂと、を備えている。図示の例では、熱伝導部１４２ａは、管状に形成されるとともに、熱源供給部１４２ｂは、熱伝導部１４２ａ内に熱源としての水蒸気を供給する。この水蒸気としては、例えばＦＴ合成ユニット５の他の構成（気液分離器３４等）で生成されたものを採用することができる。なおホッパー加熱手段１４２は、熱伝導部１４２ａが電熱線で形成されるとともに、熱源供給部１４２ｂが熱源としての電気エネルギーを熱伝導部１４２ａに供給する構成としてもよい。
第１ホッパー加圧手段１４４は、一時ホッパー１３４内に不活性ガスを供給することで、一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧する。図示の例では、不活性ガスとして窒素ガスを採用している。
【００９４】
清澄流路８６には、清澄流路８６を開閉する開閉弁８６ａと、清澄流路８６内の清澄スラリーを減圧する減圧弁１４６と、が、沈降分離槽９４側から遠心分離機８８側に向けてこの順で設けられている。
遠心分離機８８は、例えば縦型構造となっており、清澄スラリーを遠心分離することで、残触媒含有スラリーと分離油とに分離する。残触媒含有スラリーは、清澄スラリー中に残った触媒粒子を含有し、分離油は、清澄スラリーよりも清澄とされ、例えば、粒径が０．１μｍ以下でごく少量の触媒粒子と、媒体油と、を含有している。
また遠心分離機８８には、分離油が貯留される分離油槽１４８が接続されている。
【００９５】
第２排出部９０は、遠心分離機８８から残触媒含有スラリーを排出する第２上流路１５０と、第２上流路１５０から残触媒含有スラリーが排出される残触媒ホッパー１５２と、残触媒ホッパー１５２から残触媒含有スラリーを排出する第２下流路１５４と、第２上流路１５０を開閉する第２上バルブ１５６と、第２下流路１５４を開閉する第２下バルブ１５８と、を備えている。
【００９６】
残触媒ホッパー１５２には、該残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧する第２ホッパー加圧手段１６０が設けられている。
第２ホッパー加圧手段１６０は、残触媒ホッパー１５２内に不活性ガスを供給することで、残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧する。図示の例では、不活性ガスとして窒素ガスを採用している。
【００９７】
凝固スラリー生成部９１は、この凝固スラリー生成部９１に排出され、濃縮スラリーおよび残触媒スラリーの少なくとも一方を含有する排出スラリーを冷却し、該排出スラリー中の媒体油を凝固させて凝固スラリーを生成する。この凝固スラリー生成部９１は、排出スラリーが排出される冷却ホッパー１６２と、冷却ホッパー１６２内を冷却する冷却手段１６４と、を備えている。
【００９８】
冷却ホッパー１６２には、第１排出部８４の第１下流路１３６が接続されるともに、第２排出部９０の第２下流路１５４が接続されている。この冷却ホッパー１６２には、冷却ホッパー１６２内のガスを廃棄するガス廃棄路１７２が設けられており、ガス廃棄路１７２に流入したガスは、例えば外部の燃焼設備（図示せず。）に導入されて、燃焼された後に大気放出される。
冷却手段１６４は、冷却ホッパー１６２内に冷却水を供給する。
【００９９】
回収機構９２は、凝固スラリーを破砕する破砕手段１６６と、凝固スラリーが回収される触媒受槽１６８と、破砕手段１６６から触媒受槽１６８に凝固スラリーを移送する移送手段１７０と、を備えている。
破砕手段１６６は、冷却ホッパー１６２内に設けられており、この破砕手段１６６としては、例えば二軸回転式のスクリューを有する構成を採用することができる。
移送手段１７０は、凝固スラリーから冷却水を除去しながら移送する。図示の例では、移送手段１７０は、スクリューコンベアとされており、凝固スラリーを移送するスクリュー１７０ａと、スクリュー１７０ａを収容するケース１７０ｂと、を備えている。
【０１００】
ケース１７０ｂの一端は、冷却ホッパー１６２の下部開口に連結され、ケース１７０ｂの他端は、触媒受槽１６８の上方に配置されるとともに下方に向けて開口している。このケース１７０ｂは、一端側から他端側に向かうに従い漸次上方に向けて傾斜している。なお図示の例では、ケース１７０ｂの一端には、冷却手段１６４の冷却水用のドレン１７４が設けられている。
【０１０１】
次に、以上のように構成された触媒回収システム８０を用いて、スラリーから触媒粒子を分離して回収する触媒粒子の回収方法について説明する。触媒粒子の回収は、例えば、ＦＴ合成ユニット５の稼動を停止したときに行う。以下に示す各工程は、制御部１３０によって自動的に行われるようにしても良く、作業者が図示しない操作盤などを操作することにより行ってもよい。
【０１０２】
なお以下では、前記開閉弁８６ａ、濃縮スラリー生成部８２の開閉弁９６ａ、第１排出部８４の第１上バルブ１３８および第１下バルブ１４０、並びに第２排出部９０の第２上バルブ１５６および第２下バルブ１５８が、各流路を閉じている状態から説明を始める。また沈降分離槽９４内は、スラリーで満たされ、沈降分離槽９４内の圧力は、気泡塔型反応器３０内の圧力（例えば、３．６ＭＰａＧ程度）と同等となっているものとする。さらに、沈降分離槽９４内のスラリーは、濃縮スラリーと清澄スラリーとに沈降分離されており、濃縮スラリーの沈降界面は、下室１０４内に位置しているものとする。
【０１０３】
はじめに、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーを、沈降分離槽９４内で濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成工程と、沈降分離槽９４から清澄スラリーを導出する導出工程と、を行う。
【０１０４】
濃縮スラリー生成工程では、まず、スラリー流路９６の開閉弁９６ａおよび清澄流路８６の開閉弁８６ａを開放し、スラリー流路９６および供給口９８を通して気泡塔型反応器３０内のスラリーを沈降分離槽９４の下室１０４内に供給する。図３に示すように、供給口９８から供給されたスラリーは、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に流動する。すると、沈降促進バッフル１０８に突き当たり、流動方向が下方に向けて変化させられ、沈降促進バッフル１０８と傾斜壁１１２との間の隙間、または傾斜壁１１２同士間の隙間を通って下室１０４を下方に向けて流動する。
【０１０５】
このようにスラリーが下室１０４を下方に向けて流動する過程で、このスラリー中の触媒粒子が沈降し、下室１０４の下部（沈降分離槽９４の底壁部）に堆積することで、下室１０４の下部に濃縮スラリーが生成され、スラリーが下室１０４内で濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離される。なおスラリーが、沈降促進バッフル１０８と傾斜壁１１２との間の隙間、または傾斜壁１１２同士間の隙間を流動するときには、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部が傾斜壁１１２上に沈降する。ここで本実施形態では、傾斜壁１１２の傾斜角度θが、触媒粒子の安息角以上となっているので、傾斜壁１１２上に沈降した触媒粒子は、傾斜壁１１２に沿って傾斜壁１１２の下端まで円滑に沈降し続け、その後、傾斜壁１１２の下端から下室１０４を下部に向けて沈降する。
なお、この濃縮スラリー生成工程は、例えば気泡塔型反応器３０内のスラリーが僅かとなって抜き出されなくなる程度まで継続して行うことができる。
【０１０６】
一方、前記導出工程では、まず、前述した濃縮スラリー生成工程で供給口９８から下室１０４内に供給されたスラリーが、その体積と同量の清澄スラリーを下室１０４から連通路１１０に押し出す。すると、連通路１１０内の清澄スラリーが上室１０６に押し出され、さらに、上室１０６内の清澄スラリーが流通孔１２４を通して集油管１２２内に押し出され、さらにまた、集油管１２２内の清澄スラリーが押し出されて導出口１０２から導出されることとなる。
以上で導出工程が終了する。
【０１０７】
ここで図３に示すように、本実施形態では、連通路１１０内に規制手段１１８が設けられているので、導出工程のとき、清澄スラリーの連通路１１０内での流動に伴って触媒粒子が上昇するのを規制することが可能になり、上室１０６内に触媒粒子が進入するのを抑制することができる。図示の例では、邪魔板１２０が、連通路１１０の内周面から該連通路１１０の通路軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、連通路１１０内での触媒粒子の上昇を確実に規制することができる。
【０１０８】
さらに本実施形態では、流通孔１２４の流路面積が、導出口１０２の流路面積よりも大きくなっているので、流通孔１２４を流通する際の清澄スラリーの流速を、導出口１０２から導出される際の清澄スラリーの流速よりも小さくすることができる。これにより、清澄スラリー中の触媒粒子が流通孔１２４を通して集油管１２２内に流入するのを抑制することが可能になり、導出口１０２から触媒粒子が流出するのを抑制することができる。
なお本実施形態では、沈降促進バッフル１０８の下端と流路壁１１４との間に前記微小隙間１１６があいているので、上室１０６内で触媒粒子が沈降すると、この微小隙間１１６を通して下室１０４内に移動する。
【０１０９】
図２に示すように、導出工程で沈降分離槽９４から導出された清澄スラリーは、清澄流路８６を流通し、減圧弁１４６で減圧された後、遠心分離機８８に供給される。そこで、清澄スラリーを遠心分離機８８によって残触媒含有スラリーと分離油とに分離する遠心分離工程を行う。この遠心分離工程によって分離された分離油は、分離油槽１４８に貯留される。
【０１１０】
また、前述した濃縮スラリー生成工程を開始した後、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出する第１排出工程を行う。この第１排出工程は、例えば、界面検出手段１２６によって濃縮スラリーの沈降界面が予め決められた閾値以上の高さになったときに開始する。
【０１１１】
この第１排出工程では、第１下バルブ１４０により第１下流路１３６を予め閉状態にしておく。そしてまず、第１上バルブ１３８を作動させて第１上流路１３２を開状態として、第１上流路１３２を通して沈降分離槽９４内の濃縮スラリーを一時ホッパー１３４内に排出する。その後、第１上バルブ１３８を作動させて第１上流路１３２を閉状態とした後、第１下バルブ１４０を作動させて第１下流路１３６を開状態し、第１下流路１３６を通して一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを排出する。このとき、第１ホッパー加圧手段１４４によって一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧することで、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
以上で第１排出工程が終了する。このように、第１排出工程は、第１排出部８４を通した沈降分離槽９４内と外部との連通を遮断した状態で行うことができる。
【０１１２】
また、前述した遠心分離工程によって分離された残触媒含有スラリーを、遠心分離機８８から排出する第２排出工程を行う。
この第２排出工程では、各バルブ１５６、１５８により第２上流路１５０および第２下流路１５４を予め閉状態にしておく。そしてまず、第２上バルブ１５６を作動させて第２上流路１５０を開状態として、第２上流路１５０を通して遠心分離機８８内の残触媒含有スラリーを残触媒ホッパー１５２内に排出する。その後、第２上バルブ１５６を作動させて第２上流路１５０を閉状態とした後、第２下バルブ１５８を作動させて第２下流路１５４を開状態し、第２下流路１５４を通して残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを排出する。このとき、第２ホッパー加圧手段１６０によって残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧することで、残触媒ホッパー１５２から残触媒含有スラリーを確実に排出させることができる。
以上で第２排出工程が終了する。
【０１１３】
ここで、前記第１排出工程で排出された残触媒含有スラリー、および前記第２排出工程で排出された残触媒含有スラリーは、前記排出スラリーとして凝固スラリー生成部９１の冷却ホッパー１６２内に排出される。そこで、第１排出工程および第２排出工程の少なくとも一方を開始した後、排出スラリーを冷却し、該排出スラリー中の媒体油を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成工程と、該凝固スラリーを回収する回収工程と、を行う。
【０１１４】
凝固スラリー生成工程では、冷却手段１６４によって冷却ホッパー１６２内に冷却水を供給し、排出スラリーを冷却して凝固スラリーを生成する。
そして回収工程では、まず、冷却ホッパー１６２内の破砕手段１６６によって凝固スラリーを破砕する。この凝固スラリーでは、触媒粒子の表面が、凝固した媒体油でコーティングされることとなる。
【０１１５】
その後、冷却ホッパー１６２の下部開口から凝固スラリーを排出した後、移送手段１７０によって、凝固スラリーを冷却水から除去しながら触媒受槽１６８に移送する。このとき、移送手段１７０によって凝固スラリーを移送するので、作業者による冷却ホッパー１６２近傍での作業を削減することができる。
なお、冷却ホッパー１６２内の排出スラリーからガスが発生するが、このガスは、ガス廃棄路１７２を通して廃棄される。
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態に係る触媒分離回収システムによれば、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーから、触媒粒子を含む濃縮スラリーを分離・回収することで、スラリーから触媒粒子を分離・回収することができる。
【０１１７】
ここで濃縮スラリー生成部８２が、濃縮スラリーを連続的に生成するので、気泡塔型反応器３０からスラリーを抜き出すのを止めずに、スラリーを抜き出し続けながら濃縮スラリーを生成し続け、スラリーから触媒粒子を分離することができる。これにより、前記従来技術のように、貯留タンクに一端、スラリーを貯留しなくても、スラリーから触媒粒子を分離することが可能になり、この触媒回収システム８０が、貯留タンクおよび貯留タンク外のフィルタを備えた構成でなくても良く、触媒回収システム８０の簡素化、小型化を図ることができる。
また、濃縮スラリー生成部８２が前記沈降分離槽９４を備えているので、沈降分離によって濃縮スラリーを連続的に生成することが可能になり、触媒回収システム８０の更なる簡素化を図ることができる。
【０１１８】
また第１排出部８４が、固形状の触媒粒子に比べて流動性が高い濃縮スラリーを排出するので、排出作業を簡便化することが可能になる。これにより、スラリーから触媒粒子を効率良く分離させることができる。
さらに回収機構９２において、濃縮スラリーが凝固スラリーとして回収され、触媒粒子の表面が、凝固した媒体油でコーティングされているので、排出された触媒粒子と空気との接触を抑えることが可能になり、触媒粒子の酸化を抑制することができる。
【０１１９】
また、沈降分離槽９４内に前記沈降促進バッフル１０８と前記連通路１１０が設けられていることから、濃縮スラリーを沈降分離槽９４内から排出しつつ、清澄スラリーを沈降分離槽９４内から導出することができる。
【０１２０】
また沈降促進バッフル１０８が、供給口９８から沈降分離槽９４の中心軸に向かう方向に下方に傾斜しているので、供給口９８から下室１０４内に供給されたスラリーの流動方向を、下方に向けて変化させることができる。これにより、スラリー中の触媒粒子を効果的に沈降させることができる。
さらに、傾斜壁１１２の傾斜角度θが、触媒粒子の安息角以上となっているので、スラリー中の触媒粒子の少なくとも一部を、傾斜壁１１２に沿って円滑に沈降させることが可能になり、触媒粒子をより効果的に沈降させることができる。
【０１２１】
さらにまた、沈降分離槽９４に前記槽加熱手段１２８が設けられているので、沈降分離槽９４内のスラリー中の媒体油が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、スラリー中で触媒粒子を確実に沈降させることができる。
【０１２２】
また、清澄流路８６に前記減圧弁１４６が設けられているので、沈降分離槽９４から清澄流路８６を通して清澄スラリーを抜き出すときに沈降分離槽９４内の圧力が低下するのを抑制することが可能になり、沈降分離槽９４内の圧力を安定させることができる。
【０１２３】
また、沈降分離槽９４に前記界面検出手段１２６が設けられているので、検出された濃縮スラリーの沈降界面に基づいて第１排出部８４を作動させ、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出させることができる。
さらに、第１排出部８４を通した沈降分離槽９４内と外部との連通を遮断した状態で、沈降分離槽９４から濃縮スラリーを排出することが可能になり、濃縮スラリー排出時における沈降分離槽９４内の圧力を安定させることができる。
【０１２４】
また、一時ホッパー１３４に前記第１ホッパー加圧手段１４４が設けられているので、第１ホッパー加圧手段１４４によって一時ホッパー１３４内の濃縮スラリーを加圧することで、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
さらに、一時ホッパー１３４に前記ホッパー加熱手段１４２が設けられているので、一時ホッパー１３４内の濃縮スラリー中の媒体油が温度低下して凝固するのを抑制することが可能になり、一時ホッパー１３４から濃縮スラリーを確実に排出させることができる。
【０１２５】
また残触媒ホッパー１５２に、前記第２ホッパー加圧手段１６０が設けられているので、第２ホッパー加圧手段１６０によって残触媒ホッパー１５２内の残触媒含有スラリーを加圧することで、残触媒ホッパー１５２から残触媒含有スラリーを確実に排出させることができる。
【０１２６】
また、回収機構９２が前記破砕手段１６６を備えているので、凝固スラリーを後処理容易な程度に、小さく破砕することが可能になり、回収した凝固スラリーを容易に後処理することができる。
また、冷却ホッパー１６２に前記ガス廃棄路１７２が設けられているので、冷却ホッパー１６２内でガスが滞留するのを抑制することができる。
【０１２７】
そして、本実施形態に係るＦＴ合成ユニット５によれば、簡素化および小型化された触媒回収システム８０を備えているので、該ユニットの小型化および簡素化を図ることができる。
さらに、本実施形態に係る液体燃料合成システム１によれば、簡素化および小型化されたＦＴ合成ユニット５を備えているので、該システムの小型化および簡素化を図ることができる。
【０１２８】
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ことは言うまでもない。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。
【０１２９】
例えば、前記実施形態では、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。
【０１３０】
また、前記実施形態では、気泡塔型反応器３０における合成反応として、ＦＴ合成反応による液体炭化水素の合成を例示したが、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＝ＣＨ２＋ＣＯ＋Ｈ２→Ｒ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＯ」、メタノール合成「ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ」、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）合成「３ＣＯ＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＣＨ３＋ＣＯ２」などにも適用することができる。
【０１３１】
また、前記実施形態では、凝固スラリー生成部９１の冷却ホッパー１６２には、ガス廃棄路１７２が設けられているものとしたが、ガス廃棄路１７２は無くてもよい。また、凝固スラリー生成部９１は、冷却ホッパー１６２および冷却手段１６４を備えているものとしたが、排出スラリーを冷却して凝固スラリーを生成するものであれば、異なる構成を採用することも可能である。
さらに前記実施形態では、回収機構９２は、破砕手段１６６、触媒受槽１６８および移送手段１７０を備えているものとしたが、凝固スラリー生成部９１から凝固スラリーを回収するものであれば、異なる構成を採用することも可能である。
【０１３２】
また、前記実施形態では、残触媒ホッパー１５２に第２ホッパー加圧手段１６０が設けられているものとしたが、第２ホッパー加圧手段１６０は無くてもよい。
さらに、前記実施形態では、触媒回収システム８０は、遠心分離機８８および第２排出部９０が設けられているものとしたが、これらは無くてもよい。例えば、清澄流路８６から分離油槽１４８に清澄スラリーが導出される構成であってもよい。なおこの場合、凝固スラリー生成部９１は、濃縮スラリーを排出スラリーとして冷却し、凝固スラリーを生成することとなる。
【０１３３】
また、前記実施形態では、一時ホッパー１３４にはホッパー加熱手段１４２および第１ホッパー加圧手段１４４が設けられているものとしたが、これらは無くてもよい。また第１排出部８４は、濃縮スラリー生成部８２から濃縮スラリーを排出するものであれば、前記実施形態に示すものに限られず、適宜変更することが可能である。
【０１３４】
また、前記実施形態では、沈降分離槽９４に槽加熱手段１２８および界面検出手段１２６が設けられているものとしたが、これらは無くてもよい。
さらに、前記実施形態では、沈降分離槽９４内に集油管１２２が設けられているものとしたが、集油管１２２は無くてもよい。
【０１３５】
また、前記実施形態では、規制手段１１８は邪魔板１２０を備えているものとしたが、連通路１１０内での前記触媒粒子の上昇を規制するものであれば、異なる構成を採用することも可能である。さらに、規制手段１１８は無くてもよい。
また、前記実施形態では、沈降分離槽９４内に傾斜壁１１２が設けられているものとしたが、傾斜壁１１２は無くてもよい。さらに、前記実施形態では、沈降促進バッフル１０８は傾斜しているものとしたが、傾斜しておらず、単に下室１０４と上室１０６とを区画している区画壁であってもよい。
【０１３６】
また前記実施形態では、触媒粒子の回収を開始する際に、沈降分離槽９４内が、スラリーで満たされているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、沈降分離槽９４内がスラリーで満たされていない場合であっても、気泡塔型反応器３０からスラリーが供給され続けることで、沈降分離槽９４内がスラリーで満たされることとなる。
【０１３７】
また、沈降分離槽９４は、前記実施形態に示すものに限られず、内部のスラリーが、触媒粒子が媒体油中に沈降することにより濃縮され、濃縮スラリーと清澄スラリーとに分離されるものであれば、適宜変更することが可能である。
また、濃縮スラリー生成部８２は、気泡塔型反応器３０から抜き出されたスラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成するものであれば、前記実施形態に示すものに限られず、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）
３ 合成ガス生成ユニット
５ ＦＴ合成ユニット（炭化水素合成反応装置）
７ アップグレーディングユニット
３０ 気泡塔型反応器（反応器本体）
８０ 触媒回収システム
８２ 濃縮スラリー生成部
８４ 第１排出部
８６ 清澄流路
８８ 遠心分離機
９０ 第２排出部
９１ 凝固スラリー生成部
９２ 回収機構
９４ 沈降分離槽
９８ 供給口
１００ 排出口
１０２ 導出口
１０４ 下室
１０６ 上室
１０８ 沈降促進バッフル（区画壁）
１１０ 連通路
１１２ 傾斜壁
１１８ 規制手段
１２０ 邪魔板
１２２ 集油管
１２４ 流通孔
１２６ 界面検出手段
１２８ 槽加熱手段
１３２ 第１上流路
１３４ 一時ホッパー
１３６ 第１下流路
１３８ 第１上バルブ
１４０ 第１下バルブ
１４２ ホッパー加熱手段
１４４ 第１ホッパー加圧手段
１４６ 減圧弁
１５０ 第２上流路
１５２ ホッパー
１５４ 第２下流路
１６０ 第２ホッパー加圧手段
１６２ 冷却ホッパー
１６４ 冷却手段
１６６ 破砕手段
１７２ ガス廃棄路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収システムであって、
前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部と、
前記濃縮スラリー生成部から前記濃縮スラリーを排出する第１排出部と、
前記濃縮スラリー生成部から排出された前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部と、
前記凝固スラリー生成部から前記凝固スラリーを回収する回収機構と、を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項２】
請求項１記載の触媒回収システムであって、
前記濃縮スラリー生成部は沈降分離槽を備え、
前記沈降分離槽内の前記スラリーは、前記触媒粒子が前記媒体液の下部に沈降することにより濃縮され、前記濃縮スラリーと、該濃縮スラリーと比較して触媒粒子含有量の少ない清澄スラリーと、に分離されることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項３】
請求項２記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽は、
前記スラリーが供給される供給口と、
前記第１排出部が接続された排出口と、
前記清澄スラリーが導出される導出口と、を備え、
前記沈降分離槽内には、
前記沈降分離槽内を、前記供給口および前記排出口が開口するとともに下側に位置する下室と、前記導出口が開口するとともに上側に位置する上室と、に区画する区画壁と、
前記区画壁に貫設され、前記下室と前記上室とを連通する連通路と、が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項４】
請求項３記載の触媒回収システムであって、
前記区画壁は、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜していることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項５】
請求項４記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽内には、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜する傾斜壁が、前記区画壁よりも下方に、前記区画壁との間に隙間をあけて配設され、
前記傾斜壁の傾斜角度は、前記触媒粒子の安息角以上であることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記連通路には、該連通路内での前記触媒粒子の上昇を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項７】
請求項６記載の触媒回収システムであって、
前記規制手段は、前記連通路の内周面から突設された邪魔板を備え、
前記邪魔板は、前記連通路の内周面から該連通路の通路軸に向かう方向に下方に傾斜していることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項８】
請求項３から７のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記上室内には、内部が前記導出口に連通するとともに前記導出口と前記上室との連通を遮断する集油管が設けられ、
前記集油管には、該集油管内と前記上室とを連通する流通孔が形成され、
前記流通孔の流路面積は、前記導出口の流路面積よりも大きくなっていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項９】
請求項２から８のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内を加熱する槽加熱手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内の前記濃縮スラリーの沈降界面を検出する界面検出手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１１】
請求項２から１０のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記第１排出部は、
前記沈降分離槽から前記濃縮スラリーを排出する第１上流路と、
前記第１上流路から前記濃縮スラリーが排出される一時ホッパーと、
前記一時ホッパーから前記濃縮スラリーを排出する第１下流路と、
前記第１上流路を開閉する第１上バルブと、
前記第１下流路を開閉する第１下バルブと、を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の触媒回収システムであって、
前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加熱するホッパー加熱手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の触媒回収システムであって、
前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加圧する第１ホッパー加圧手段を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１４】
請求項２から１３のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽から前記清澄スラリーを導出する清澄流路を備え、
前記清澄流路には、該清澄流路内の前記清澄スラリーを減圧する減圧弁が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の触媒回収システムであって、
前記清澄流路から前記清澄スラリーが供給される遠心分離機と、
前記遠心分離機によって前記清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーを排出する第２排出部と、を備え、
前記第２排出部は、
前記遠心分離機から前記残触媒含有スラリーを排出する第２上流路と、
前記第２上流路から前記残触媒含有スラリーが排出される残触媒ホッパーと、
前記残触媒ホッパーから前記残触媒含有スラリーを排出する第２下流路と、を備え、
前記残触媒ホッパーには、該残触媒ホッパー内を加圧する第２ホッパー加圧手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記凝固スラリー生成部は、
前記濃縮スラリーが排出される冷却ホッパーと、
前記冷却ホッパー内を冷却する冷却手段と、を備え、
前記冷却ホッパーには、該冷却ホッパー内のガスを廃棄するガス廃棄路が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記回収機構は、前記凝固スラリーを破砕する破砕手段を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１８】
水素ガスおよび一酸化炭素ガスを主成分とする合成ガスと、媒体液中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとを接触させること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、
前記スラリーを収容するとともに前記合成ガスが供給される反応器本体と、
請求項１から１７のいずれか１項に記載の触媒回収システムと、を備えていることを特徴とする炭化水素合成反応装置。
【請求項１９】
請求項１８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、前記合成ガスを前記反応器本体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製造するアップグレーディングユニットと、を備えていることを特徴とする炭化水素合成反応システム。
【請求項２０】
反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収方法であって、
前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成工程と、
前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成工程と、
前記凝固スラリーを回収する回収工程と、を有することを特徴とする触媒回収方法。
【請求項１】
反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収システムであって、
前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成部と、
前記濃縮スラリー生成部から前記濃縮スラリーを排出する第１排出部と、
前記濃縮スラリー生成部から排出された前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成部と、
前記凝固スラリー生成部から前記凝固スラリーを回収する回収機構と、を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項２】
請求項１記載の触媒回収システムであって、
前記濃縮スラリー生成部は沈降分離槽を備え、
前記沈降分離槽内の前記スラリーは、前記触媒粒子が前記媒体液の下部に沈降することにより濃縮され、前記濃縮スラリーと、該濃縮スラリーと比較して触媒粒子含有量の少ない清澄スラリーと、に分離されることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項３】
請求項２記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽は、
前記スラリーが供給される供給口と、
前記第１排出部が接続された排出口と、
前記清澄スラリーが導出される導出口と、を備え、
前記沈降分離槽内には、
前記沈降分離槽内を、前記供給口および前記排出口が開口するとともに下側に位置する下室と、前記導出口が開口するとともに上側に位置する上室と、に区画する区画壁と、
前記区画壁に貫設され、前記下室と前記上室とを連通する連通路と、が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項４】
請求項３記載の触媒回収システムであって、
前記区画壁は、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜していることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項５】
請求項４記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽内には、前記供給口から前記沈降分離槽の中心軸に向かう方向に下方に傾斜する傾斜壁が、前記区画壁よりも下方に、前記区画壁との間に隙間をあけて配設され、
前記傾斜壁の傾斜角度は、前記触媒粒子の安息角以上であることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記連通路には、該連通路内での前記触媒粒子の上昇を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項７】
請求項６記載の触媒回収システムであって、
前記規制手段は、前記連通路の内周面から突設された邪魔板を備え、
前記邪魔板は、前記連通路の内周面から該連通路の通路軸に向かう方向に下方に傾斜していることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項８】
請求項３から７のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記上室内には、内部が前記導出口に連通するとともに前記導出口と前記上室との連通を遮断する集油管が設けられ、
前記集油管には、該集油管内と前記上室とを連通する流通孔が形成され、
前記流通孔の流路面積は、前記導出口の流路面積よりも大きくなっていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項９】
請求項２から８のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内を加熱する槽加熱手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽には、該沈降分離槽内の前記濃縮スラリーの沈降界面を検出する界面検出手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１１】
請求項２から１０のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記第１排出部は、
前記沈降分離槽から前記濃縮スラリーを排出する第１上流路と、
前記第１上流路から前記濃縮スラリーが排出される一時ホッパーと、
前記一時ホッパーから前記濃縮スラリーを排出する第１下流路と、
前記第１上流路を開閉する第１上バルブと、
前記第１下流路を開閉する第１下バルブと、を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の触媒回収システムであって、
前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加熱するホッパー加熱手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の触媒回収システムであって、
前記一時ホッパーには、該一時ホッパー内を加圧する第１ホッパー加圧手段を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１４】
請求項２から１３のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記沈降分離槽から前記清澄スラリーを導出する清澄流路を備え、
前記清澄流路には、該清澄流路内の前記清澄スラリーを減圧する減圧弁が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の触媒回収システムであって、
前記清澄流路から前記清澄スラリーが供給される遠心分離機と、
前記遠心分離機によって前記清澄スラリーから分離された残触媒含有スラリーを排出する第２排出部と、を備え、
前記第２排出部は、
前記遠心分離機から前記残触媒含有スラリーを排出する第２上流路と、
前記第２上流路から前記残触媒含有スラリーが排出される残触媒ホッパーと、
前記残触媒ホッパーから前記残触媒含有スラリーを排出する第２下流路と、を備え、
前記残触媒ホッパーには、該残触媒ホッパー内を加圧する第２ホッパー加圧手段が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記凝固スラリー生成部は、
前記濃縮スラリーが排出される冷却ホッパーと、
前記冷却ホッパー内を冷却する冷却手段と、を備え、
前記冷却ホッパーには、該冷却ホッパー内のガスを廃棄するガス廃棄路が設けられていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の触媒回収システムであって、
前記回収機構は、前記凝固スラリーを破砕する破砕手段を備えていることを特徴とする触媒回収システム。
【請求項１８】
水素ガスおよび一酸化炭素ガスを主成分とする合成ガスと、媒体液中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとを接触させること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、
前記スラリーを収容するとともに前記合成ガスが供給される反応器本体と、
請求項１から１７のいずれか１項に記載の触媒回収システムと、を備えていることを特徴とする炭化水素合成反応装置。
【請求項１９】
請求項１８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、前記合成ガスを前記反応器本体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製造するアップグレーディングユニットと、を備えていることを特徴とする炭化水素合成反応システム。
【請求項２０】
反応器本体に収容されたスラリーから、該スラリーに含まれる触媒粒子を回収する触媒回収方法であって、
前記反応器本体から抜き出された前記スラリーを濃縮して濃縮スラリーを連続的に生成する濃縮スラリー生成工程と、
前記濃縮スラリーを冷却し、該濃縮スラリー中の媒体液を凝固させて凝固スラリーを生成する凝固スラリー生成工程と、
前記凝固スラリーを回収する回収工程と、を有することを特徴とする触媒回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４３７１７（Ｐ２０１２−１４３７１７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７５２（Ｐ２０１１−４７５２）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（５０４１１７９５８）独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (101)
【出願人】（５０９００１６３０）国際石油開発帝石株式会社 (57)
【出願人】（０００００４４４４）ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社 (1,898)
【出願人】（５９１０９０７３６）石油資源開発株式会社 (70)
【出願人】（０００１０５５６７）コスモ石油株式会社 (443)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（５０４１１７９５８）独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (101)
【出願人】（５０９００１６３０）国際石油開発帝石株式会社 (57)
【出願人】（０００００４４４４）ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社 (1,898)
【出願人】（５９１０９０７３６）石油資源開発株式会社 (70)
【出願人】（０００１０５５６７）コスモ石油株式会社 (443)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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