(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する反応器と；
前記スラリーから前記炭化水素化合物を分離する分離器と；
前記分離器から取り出された前記炭化水素化合物を濾過し、粉化した触媒粒子を捕捉する濾過器と；を備え、
前記濾過器は、
濾過容器と、
前記濾過容器内部に配置されたフィルタと、
前記分離器から抽出された前記炭化水素化合物を前記濾過容器に供給する供給管路と、
前記フィルタによって濾過された前記炭化水素化合物を前記濾過容器から排出する排出管路と、
前記フィルタに付着した前記粉化した触媒粒子を、前記フィルタを通じて前記濾過容器に不活性ガスを供給することによって前記フィルタから除去する洗浄手段と、
前記濾過容器の上部に接続され、前記フィルタを通じて前記濾過容器に供給された前記不活性ガスを前記濾過容器から排出するガス排出管路と、
前記濾過容器の下端に接続され、前記フィルタから除去された前記粉化した触媒粒子を前記濾過容器から排出する粒子排出管路とを備え、
前記濾過器は前記反応器の外部に設置される炭化水素化合物の合成反応システム。
【請求項２】
前記濾過器が複数設けられ、
前記分離器と各濾過器とが、それぞれ前記炭化水素化合物を前記分離器から各濾過器に供給する供給管路によって個別に接続されている請求項１に記載の炭化水素化合物の合成反応システム。
【請求項３】
前記供給管路の各分岐部分には、これを開閉して各濾過器に対する前記炭化水素化合物の供給を個別に切り替えるバルブが設けられている請求項２に記載の炭化水素化合物の合成反応システム。
【請求項４】
一の濾過器が前記炭化水素化合物を濾過すると同時に、他の濾過器が前記炭化水素化合物を濾過しないように、前記供給管路の各分岐部分が前記バルブによってそれぞれ開閉される請求項３に記載の炭化水素化合物の合成反応システム。
【請求項５】
前記炭化水素化合物が前記濾過器によって濾過される過程において前記濾過器の上流側と下流側との差圧を計測する差圧計を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の炭化水素化合物の合成反応システム。
【請求項６】
前記フィルタが、金網を複数枚重ね合わせて焼結した金網焼結フィルタからなり、
当該金網焼結フィルタに形成される孔の径寸法が、前記粉化した触媒粒子の平均粒径以下である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の炭化水素化合物の合成反応システム。
【請求項７】
前記フィルタが、金網を複数枚重ね合わせて焼結した金網焼結フィルタからなり、
当該金網焼結フィルタに形成される孔の径寸法が、０μｍよりも大きく、かつ、１０μｍ以下である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の炭化水素化合物の合成反応システム。
【請求項８】
水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって合成された炭化水素化合物を前記スラリーから取り出した後に実施される、粉化した触媒粒子の除去方法であって：
前記炭化水素化合物を、濾過器の濾過容器の内部に配置されたフィルタの一方向に通過させて、前記粉化した触媒粒子を捕捉する濾過工程と；
前記濾過容器に前記フィルタを通じて洗浄用流体を通過させて、前記フィルタから前記粉化した触媒粒子を除去する洗浄工程と；
前記フィルタから除去された前記粉化した触媒粒子を、前記濾過容器の下端に接続された粒子排出管路を通じて前記濾過容器から排出する粒子排出工程と；
を備え、
前記洗浄工程では前記洗浄用流体として不活性ガスを用い、
さらに、前記不活性ガスを、前記濾過容器の上部に接続されたガス排出管路を通じて前記濾過容器から排出する不活性ガス排出工程と：
を備える粉化粒子の除去方法。
【請求項９】
前記フィルタが、これに通過させる前記炭化水素化合物に対して複数並列に配され、
一のフィルタにおいて前記濾過工程が行われる際には、他のフィルタに対して前記洗浄工程が同時に行われ、また、前記他のフィルタにおいて前記濾過工程が行われる際には、一のフィルタに対して前記洗浄工程が同時に行われる請求項８に記載の粉化粒子の除去方法。
【請求項１０】
前記濾過工程を実施している前記フィルタに対して、当該フィルタに流入する前の前記炭化水素化合物の圧力と、濾過されて前記フィルタから排出された前記炭化水素化合物の圧力との差圧を計測し、
当該差圧の計測結果が、所定の閾値以上となった際に、前記フィルタにおいて実施する工程を前記濾過工程から前記洗浄工程に切り替える請求項８又は請求項９に記載の粉化粒子の除去方法。
【請求項１１】
前記閾値は、０ｋＰａよりも大きく、かつ、１５０ｋＰａ以下である請求項１０に記載の粉化粒子の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一酸化炭素ガス及び水素ガスを主成分とする合成ガスを液体炭化水素中に固体の触媒粒子を懸濁させたスラリー中に吹き込んで炭化水素化合物を合成する炭化水素化合物の合成反応システム、及び、粉化された状態で炭化水素化合物に含まれる触媒粒子（粉化粒子）を除去する粉化粒子の除去方法に関する。
本願は、２００８年３月１４日に出願された特願２００８−６６１５４について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
一酸化炭素ガス（ＣＯ）及び水素ガス（Ｈ２）を主成分とする合成ガスを原料ガスとしてフィッシャー・トロプシュ合成反応（以下、「ＦＴ合成反応」という。）により炭化水素化合物を合成する合成反応システムには、例えば特許文献１のように、液体炭化水素中に固体の触媒粒子を懸濁させたスラリー中に合成ガスを吹き込んでＦＴ合成反応させる気泡塔型スラリー床ＦＴ反応システムがある。なお、ＦＴ合成反応により合成された炭化水素化合物は、ナフサ（粗ガソリン）・灯油・軽油等の液体燃料製品の原料として利用される。【０００３】
また、この気泡塔型スラリー床ＦＴ反応システムには、例えば、スラリーを収容する反応器本体と、合成ガスを反応器本体の底部に吹き込むガス供給部と、反応器本体内で合成された炭化水素化合物を含むスラリーを反応器本体から流出させ、炭化水素化合物をスラリーから分離する分離器を介してスラリーを再び反応器本体に流入する外部循環部とを備えた、所謂外部循環式のものがある。
【特許文献１】米国特許出願公開２００７／００１４７０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スラリーに含まれる触媒粒子の粒径は、同じ触媒粒子との摩擦や反応器本体の内壁との摩擦、また、ＦＴ合成反応による熱的ダメージ等によって少しずつ小さくなる、すなわち、触媒粒子が少しずつ粉化していく。このように、粉化した触媒粒子（以下、粉化粒子と呼ぶ。）は粉化していない正常な触媒粒子よりも明らかに小さいため、分離器において捕捉されないまま、分離された炭化水素化合物と共に、液体燃料製品を製造する工程（アップグレーディング工程）に流入してしまうことがある。そして、粉化粒子が液体燃料製品の製造工程に流入すると、当該工程で使用する触媒の劣化や、液体燃料製品の品質低下を招く虞がある。【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、ＦＴ合成反応を実施する合成反応システムにおいて、粉化粒子が液体燃料製品の製造工程に流入することを防止して、液体燃料製品の品質低下を防ぐ好適な粉化粒子の除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の合成反応システムは、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する反応器と；前記スラリーから前記炭化水素化合物を分離する分離器と；前記分離器から取り出された前記炭化水素化合物を濾過し、粉化した触媒粒子を捕捉する濾過器と；を備え、前記濾過器は、濾過容器と、前記濾過容器内部に配置されたフィルタと、前記分離器から抽出された前記炭化水素化合物を前記濾過容器に供給する供給管路と、前記フィルタによって濾過された前記炭化水素化合物を前記濾過容器から排出する排出管路と、前記フィルタに付着した前記粉化した触媒粒子を、前記フィルタを通じて前記濾過容器に不活性ガスを供給することによって前記フィルタから除去する洗浄手段と、前記濾過容器の上部に接続され、前記フィルタを通じて前記濾過容器に供給された前記不活性ガスを前記濾過容器から排出するガス排出管路と、前記濾過容器の下端に接続され、前記フィルタから除去された前記粉化した触媒粒子を前記濾過容器から排出する粒子排出管路とを備え、前記濾過器は前記反応器の外部に設置される。
【０００７】
本発明の合成反応システムによれば、分離器において分離された炭化水素化合物に粉化粒子が含まれていても、濾過器において粉化粒子を捕捉することで炭化水素化合物から粉化粒子を除去できるため、液体燃料製品の製造工程に使用する炭化水素化合物への粉化粒子の混入抑制を図ることができ、液体燃料製品の品質低下を防止することが可能となる。
また、液体燃料製品の製造工程において使用する触媒が、粉化粒子に基づいて劣化することも無いため、液体燃料製品を製造する装置のメンテナンスも容易に行うことができ、且つ、前記装置を長時間安定的に連続して運転することができる。
さらに、分離器において分離された炭化水素化合物に含まれる触媒粒子や粉化粒子の量は、反応器と分離器との間で循環するスラリーの流量の影響を受けるが、濾過器はこの循環部分に含まれないため、濾過器においては、前述したスラリー流量に影響されずに炭化水素化合物の濾過を実施することができる。【０００８】
また、前記合成反応システムにおいては、前記濾過器が複数設けられ、前記分離器と各濾過器とが、それぞれ前記炭化水素化合物を前記分離器から各濾過器に供給する供給管路によって個別に接続されていてもよい。
このように構成した場合には、分離器から取り出された炭化水素化合物を複数の濾過器に分割して供給することができるため、分離器から取り出される炭化水素化合物に粉化粒子が多量に含まれていても、十分に除去することが可能となる。【０００９】
そして、前記供給管路の各分岐部分に、これを開閉して各濾過器に対する前記炭化水素化合物の供給を切り替えるバルブを設けた場合には、分離器から取り出される炭化水素化合物の量に応じて、適切な濾過器の数を設定することも可能となる。すなわち、分離器から取り出された炭化水素化合物における粉化粒子の濃度や、分離器から供給される炭化水素化合物の供給量等に応じて、濾過器の数を調整して対応することができ、各濾過器を通過する炭化水素化合物の流量を一定に保持することが可能となる。すなわち、各濾過器において炭化水素化合物を安定して濾過することができる。【００１０】
さらに、バルブを設けた場合には、一の濾過器が前記炭化水素化合物を濾過すると同時に、他の濾過器が前記炭化水素化合物を濾過しないように、バルブにより各供給管路を開閉することで、一の濾過器において炭化水素化合物を濾過しながら、濾過に使用していない他の濾過器の洗浄を行うことが可能となる。
そして、バルブにより供給管路の開閉を切り替えて炭化水素化合物を濾過する濾過器を交換することで、炭化水素化合物の濾過を継続的に行うことができる。【００１１】
また、前記合成反応システムは、前記炭化水素化合物が前記濾過器によって濾過される過程において前記濾過器の上流側と下流側との差圧を計測する差圧計を備えていてもよい。
このように差圧を計測する計器を設けることで、濾過器を通過する炭化水素化合物の流れに対する濾過器の抵抗を計測することができる。この抵抗の大きさは、濾過器において捕捉された粉化粒子の量が多くなる程大きくなるため、濾過器の洗浄時期を的確に把握することができる。
なお、前述したように、複数の濾過器を備えると共に全ての濾過器において同時に炭化水素化合物を濾過しないように、バルブにより各供給管路を適宜開閉している場合には、炭化水素化合物の濾過に使用する濾過器の交換時期を的確に把握することができ、継続的な炭化水素化合物の濾過を良好な状態で行うことができる。【００１４】
また、前記合成反応システムにおいては、前記フィルタが金網を複数枚重ね合わせて焼結した金網焼結フィルタにより構成され、当該金網焼結フィルタに形成される孔の径寸法を、粉化粒子の平均粒径以下とする、あるいは、０μｍよりも大きく、かつ、１０μｍ以下とすることが好ましい。
このように孔の径寸法を設定することにより、フィルタにおいて確実に粉化粒子を捕捉することができる。
また、金網焼結フィルタは焼結して構成されているため、炭化水素化合物や洗浄用流体がフィルタを通過する際に、フィルタにかかる圧力が大きくても十分に耐えることができるため、同一のフィルタを長時間にわたって使用することができる。【００１５】
なお、フィルタの孔径寸法が粉化粒子の平均粒径よりも小さい場合には、孔の径寸法よりも小さい粉化粒子も存在することもあるが、この粉化粒子もフィルタにおいて捕捉することが可能である。
すなわち、粒径がフィルタの孔径寸法よりも大きい粉化粒子は、フィルタにおいて直接捕捉することができ、結果として、フィルタの表面に粉化粒子からなる粒子層が形成されることになる。ここで、粒子層による実質的な孔径寸法は粉化粒子の平均粒径よりも十分に小さくなるため、粒径がフィルタの孔径寸法よりも小さい粉化粒子であっても、粒子層において確実に捕捉することができる。【００１６】
そして、本発明の粉化粒子の除去方法は、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって合成された炭化水素化合物を前記スラリーから取り出した後に実施される、粉化した触媒粒子の除去方法であって：前記炭化水素化合物を、濾過器に具備されるフィルタの一方向に通過させて、粉化した触媒粒子を捕捉する濾過工程と；前記濾過器の濾過容器に前記フィルタを通じて洗浄用流体を通過させて、前記フィルタから前記粉化した触媒粒子を除去する洗浄工程と；前記フィルタから除去された前記粉化した触媒粒子を、前記濾過容器の下端に接続された粒子排出管路を通じて前記濾過容器から排出する粒子排出工程と；を備え、前記洗浄工程では前記洗浄用流体として不活性ガスを用い、さらに、前記不活性ガスを、前記濾過容器の上部に接続されたガス排出管路を通じて前記濾過容器から排出する不活性ガス排出工程と：を備える。
【００１７】
この粉化粒子の除去方法によれば、濾過工程を行うことで、前述した合成反応システムと同様に、液体燃料製品の製造工程に使用する炭化水素化合物への粉化粒子の混入抑制を図り、液体燃料製品の品質低下を防止することができる。
また、洗浄工程を行うことで、粉化粒子を確実にフィルタから取り除くことができるため、同一のフィルタを繰り返し炭化水素化合物の濾過に使用することができる。
【００１８】
また、前記粉化粒子の除去方法においては、前記フィルタが、これに通過させる前記炭化水素化合物に対して複数並列に配され、一のフィルタにおいて前記濾過工程が行われる際には、他のフィルタに対して前記洗浄工程が同時に行われ、また、前記他のフィルタにおいて前記濾過工程が行われる際には、一のフィルタに対して前記洗浄工程が同時に行われることが好ましい。
このように、複数のフィルタに対して濾過工程及び洗浄工程を同時に行うことで、炭化水素化合物の濾過を継続的に行うことができる。【００１９】
さらに、前記粉化粒子の除去方法においては、前記炭化水素化合物が前記濾過器によって濾過される過程において前記濾過器の上流側と下流側との差圧を計測し、当該差圧の計測結果が、所定の閾値以上となった際に、前記フィルタにおいて実施する工程を前記濾過工程から前記洗浄工程に切り替えるとよい。
なお、計測される差圧は、フィルタにおいて捕捉される粉化粒子の量が増加するほど大きくなる。したがって、この差圧が所定の閾値以上となった際に、フィルタに対して洗浄工程を実施することで、フィルタの洗浄時期を的確に把握し、フィルタにおける炭化水素化合物の濾過性能（効率）の低下を効率よく抑えることが可能となる。
また、前記粉化粒子の除去方法においては、前記閾値を０ｋＰａよりも大きく、かつ、１５０ｋＰａ以下に設定することが特に好ましい。すなわち、前記差圧が前記閾値以上となった際に該当するフィルタによる濾過工程を停止することで、炭化水素化合物が気化することを抑えて、炭化水素化合物が目減りすることを防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、分離器から分離された炭化水素化合物に含まれる粉化粒子を除去できるため、液体燃料製品の製造工程に使用する炭化水素化合物への粉化粒子の混入抑制を図ることができ、液体燃料製品の品質低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、この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２は、図１に示す液体燃料合成システムを構成する濾過ユニットを示す概略図である。
【図３】図３は、図２に示す濾過ユニットを構成する濾過器を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…液体燃料合成システム（炭化水素合成反応システム）
３０…気泡塔型反応器（気泡塔型炭化水素合成反応器）
３６…分離器
９１…濾過器
９２…供給管路
９３…排出管路
９５…バルブ
９８…差圧計
１００…洗浄手段
１０１…ガス供給部（洗浄流体供給部）
９１１…濾過容器
９１２…フィルタ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図１から図３を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかる液体燃料合成システム（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５と、製品精製ユニット７とから構成される。合成ガス生成ユニット３は、炭化水素原料である天然ガスを改質して一酸化炭素ガスと水素ガスを含む合成ガスを生成する。ＦＴ合成ユニット５は、生成された合成ガスからフィッシャー・トロプシュ合成反応（以下、「ＦＴ合成反応」という。）により液体炭化水素を生成する。製品精製ユニット７は、ＦＴ合成反応により生成された液体炭化水素を水素化・精製して液体燃料製品（ナフサ、灯油、軽油、ワックス等）を製造する。以下、これら各ユニットの構成要素について説明する。【００２４】
合成ガス生成ユニット３は、例えば、脱硫反応器１０と、改質器１２と、排熱ボイラー１４と、気液分離器１６および１８と、脱炭酸装置２０と、水素分離装置２６とを主に備える。脱硫反応器１０は、水添脱硫装置等で構成され、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生成する。排熱ボイラー１４は、改質器１２にて生成した合成ガスの排熱を回収して高圧スチームを発生する。気液分離器１６は、排熱ボイラー１４において合成ガスとの熱交換により加熱された水を気体（高圧スチーム）と液体とに分離する。気液分離器１８は、排熱ボイラー１４にて冷却された合成ガスから凝縮分を除去し気体分を脱炭酸装置２０に供給する。脱炭酸装置２０は、気液分離器１８から供給された合成ガスから吸収液を用いて炭酸ガスを除去する吸収塔２２と、当該炭酸ガスを含む吸収液から炭酸ガスを放散させて再生する再生塔２４とを有する。水素分離装置２６は、脱炭酸装置２０により炭酸ガスが分離された合成ガスから、当該合成ガスに含まれる水素ガスの一部を分離する。ただし、上記脱炭酸装置２０は場合によっては設ける必要がないこともある。【００２５】
このうち、改質器１２は、例えば、下記の化学反応式（１）、（２）で表される水蒸気・炭酸ガス改質法により、二酸化炭素と水蒸気とを用いて天然ガスを改質して、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする高温の合成ガスを生成する。なお、この改質器１２における改質法は、上記水蒸気・炭酸ガス改質法の例に限定されず、例えば、水蒸気改質法、酸素を用いた部分酸化改質法（ＰＯＸ）、部分酸化改質法と水蒸気改質法の組合せである自己熱改質法（ＡＴＲ）、炭酸ガス改質法などを利用することもできる。【００２６】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２    ・・・（１）
ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２  ・・・（２）【００２７】
また、水素分離装置２６は、脱炭酸装置２０又は気液分離器１８と気泡塔型反応器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）を有しており、各吸着塔で水素の加圧、吸着、脱着（減圧）、パージの各工程を順番に繰り返すことで、合成ガスから分離した純度の高い水素ガス（例えば９９．９９９％程度）を、水素を利用して所定反応を行う各種の水素利用反応装置（例えば、脱硫反応器１０、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２、ナフサ留分水素化精製反応器５４など）へ連続して供給することができる。【００２８】
なお、水素分離装置２６における水素ガス分離方法としては、上記水素ＰＳＡ装置のような圧力変動吸着法の例に限定されず、例えば、水素吸蔵合金吸着法、膜分離法、或いはこれらの組合せなどであってもよい。【００２９】
次に、ＦＴ合成ユニット５について説明する。ＦＴ合成ユニット５は、例えば、気泡塔型反応器３０と、気液分離器３４と、分離器３６と、気液分離器３８と、第１精留塔４０と、濾過ユニット９０とを主に備える。気泡塔型反応器３０は、合成ガスを液体炭化水素に合成する反応器の一例であり、ＦＴ合成反応により合成ガスから液体炭化水素を合成するＦＴ合成用反応器として機能する。この気泡塔型反応器３０は、反応器本体８０と、冷却管８１とを主に備えている。【００３０】
反応器本体８０は、略円筒型の金属製の容器であって、その内部には、液体炭化水素（ＦＴ合成反応の生成物）中に固体の触媒粒子を懸濁させたスラリーが収容されている。
この反応器本体８０の下部においては、水素および一酸化炭素を主成分とする合成ガスがスラリー中に噴射される。そして、スラリー中に吹き込まれた合成ガスは、気泡となってスラリー中を反応器本体８０の高さ方向（鉛直方向）下方から上方へ向かって流れる。その過程で、合成ガスは液体炭化水素中に溶解し、触媒粒子と接触する接触反応により、液体炭化水素の合成反応（ＦＴ合成反応）が行われる。具体的には、下記化学反応式（３）に示すように水素ガスと一酸化炭素ガスとが合成反応を起こす。【００３１】
0005568462.tif 000002
（ただし、ｎは正の整数である。）【００３２】
また、合成ガスが気泡として反応器本体８０内を上昇することで、反応器本体８０の内部においてはスラリーの上昇流（エアリフト）が生じる。これにより、反応器本体８０内部に、スラリーの循環流が生じる。なお、反応器本体８０内の塔頂まで上昇した未反応の合成ガスは、反応器本体８０の塔頂から取り出され、気液分離器３８に供給される。【００３３】
冷却管８１は、反応器本体８０の内部に設けられ、ＦＴ合成反応により発生する熱によって温度が上昇したスラリーを冷却する。この冷却管８１は、例えば、１本の管を屈曲し、鉛直方向に沿って上下に複数回往復するように形成されていてもよい。また、例えば、バイヨネット型と呼ばれる二重管構造の冷却管を反応器本体８０の内部に複数配置してもよい。すなわち、冷却管８１の形状および本数は上記形状および本数に限られるわけではなく、反応器本体８０内部に均等に配置されて、スラリーを均等に冷却することに寄与できるものであればよい。【００３４】
この冷却管８１内には、気液分離器３４から供給される冷却水（例えば、反応器本体８０内の温度との差が−５０〜０℃程度の水）が流通しており、冷却管８１内を流通する過程で、スラリーと冷却管８１の管壁を介して熱交換することにより、反応器本体８０内部のスラリーが冷却される。冷却水の一部は、水蒸気となって、気液分離器３４に排出され、中圧スチームとして回収される。なお、スラリーを冷却するための媒体としては、上記のような冷却水に限られず、例えば、Ｃ４〜Ｃ１０の直鎖、分岐鎖状のパラフィン、ナフテン、オレフィン、低分子量シラン、シリルエーテル、シリコンオイルなどを使用することができる。【００３５】
気液分離器３４は、気泡塔型反応器３０内に配設された冷却管８１内を流通して加熱された水を、水蒸気（中圧スチーム）と液体とに分離し、液体は冷却水として再び冷却管８１に供給される。分離器３６は、気泡塔型反応器３０の上部及び下部に接続されており、上部から流出したスラリーを液体炭化水素と触媒粒子を多く含むスラリーとに分離処理する。そして、触媒粒子を多く含むスラリーは、分離器３６の下部から気泡塔型反応器３０内に戻される。気液分離器３８は、気泡塔型反応器３０の未反応ガス出口８０６に接続され、未反応合成ガス及び気体炭化水素を冷却処理する。第１精留塔４０は、気泡塔型反応器３０から分離器３６、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素を蒸留し、沸点に応じて各留分に分離・精製する。【００３６】
濾過ユニット９０は、分離器３６から流出した液体炭化水素を濾過して、これに含まれる粉化粒子を捕捉するものであり、図２に示すように、複数の濾過器９１（図示例では４つ）を備えて構成されている。ここで、粉化粒子は、触媒粒子同士あるいは反応器本体８０の内壁との摩擦、ＦＴ合成反応による熱的ダメージ等によって、触媒粒子が粉化したものである。
分離器３６と複数の濾過器９１とは、分離器３６側から出て途中で分岐する供給管路９２によって個別に接続されており、分離器３６からの液体炭化水素はこの供給管路９２を介して各濾過器９１に導入することができるようになっている。また、複数の濾過器９１と第１精留塔４０とは、各濾過器９１側から途中で集約される排出管路９３によって接続されており、各濾過器９１において濾過された液体炭化水素を第１精留塔４０に移送できるようになっている。【００３７】
また、分離器３６側に位置する供給管路９２の分岐前位置には、当該位置において供給管路９２を開閉する供給側元栓バルブ９４が設けられており、さらに、各濾過器９１側に位置する供給管路９２の各分岐部分には、当該部分を開閉するバルブ９５がそれぞれ設けられている。また、各濾過器９１側に位置する排出管路９３の集約前位置には、当該位置において開閉するバルブ９６がそれぞれ設けられており、さらに、第１精留塔４０側に位置する排出管路９３の集約後位置には、排出側元栓バルブ９７が設けられている。
そして、濾過ユニット９０は、炭化水素化合物が濾過器９１によって濾過される過程において濾過器９１の上流側と下流側との差圧を計測する差圧計９８も備えている。具体的に、濾過器９１に流入する前の液体炭化水素の圧力は、供給管路９２が分岐する前の位置において計測され、濾過器９１から排出された後の液体炭化水素の圧力は、排出管路９３が集約された後の位置において計測される。この差圧計９８においては、濾過器９１を通過する液体炭化水素の流れに対する濾過器９１の抵抗を計測することができる。この抵抗の大きさは、濾過器９１において捕捉される粉化粒子の量が多くなるほど大きくなる。【００３８】
各濾過器９１は、図３に示すように、濾過容器９１１と、複数のフィルタ９１２とを主に備えて構成されている。
濾過容器９１１は、供給管路９２に接続されて分離器３６からの液体炭化水素を内部に導入できるように構成されている。各フィルタ９１２は、濾過容器９１１の内部に配されており、濾過容器９１１内の液体炭化水素を通過させることで濾過して、粉化粒子を捕捉する役割を果たす。そして、このフィルタ９１２には排出管路９３が接続されており、フィルタ９１２において濾過された液体炭化水素を直接濾過容器９１１の外側に排出することができる。
このフィルタ９１２は、例えば金網焼結フィルタによって構成されている。金網焼結フィルタは、金網を複数枚重ね合わせて真空中で高温焼結したものであり、金網のメッシュの大きさや積層枚数に応じて当該金網焼結フィルタに形成される孔径の大きさを調整することができる。ここで、金網焼結フィルタに形成される孔の径寸法は、液体炭化水素は通過するが粉化粒子がフィルタ９１２を通過しない大きさに形成されていればよく、濾過器９１に導入される液体炭化水素の流量や、当該液体炭化水素に含まれる粉化粒子の大きさに応じて変化させればよい。例えば、粉化粒子の大きさが小さい場合には、孔の径寸法を当該粉化粒子の大きさよりも小さくすればよい。【００３９】
このように構成されるフィルタ９１２について、その濾過性能を実験した結果の１例を以下に述べる。この実験においては、フィルタ９１２に濃度１５００wt.ppmの粉化粒子を含む液体炭化水素を通過させた。なお、フィルタ９１２の孔の径寸法については、５μｍ及び１０μｍの２種類について実験を行った。
その結果、フィルタ９１２を通過した液体炭化水素に含まれる粉化粒子の濃度が、孔の径寸法に関わらず、測定下限値（４wt.ppm）以下まで減少した。また、フィルタ９１２を通過した液体炭化水素に含まれる粉化粒子の粒径は測定できない程度に小さく、大きなものでも８μｍ以下であることが判明した。【００４０】
上記結果を踏まえると、粉化粒子の濃度が１０wt.ppmより大きく、また、粉化粒子の粒径が８μｍよりも大きい場合には、孔径が１０μｍのフィルタ９１２を用いて十分に濾過することができる。すなわち、フィルタ９１２に形成される具体的な孔の径寸法は、０μｍよりも大きく、かつ、１０μｍ以下に設定されていればよい。ただし、フィルタ９１２の孔径を小さくするほどフィルタ９１２を通過できる粉化粒子の粒径は小さくなるため、孔の径寸法は、０μｍよりも大きく、かつ、５μｍ以下に設定されることがより好ましい。
なお、フィルタ９１２の孔径１０μｍの場合でも、フィルタ９１２を通過した液体炭化水素に含まれる粉化粒子の粒径が上記孔径よりも小さい８μｍ以下となるのは、粒径がフィルタ９１２の孔径よりも大きい粉化粒子が、フィルタ９１２の表面において捕捉されていることが考えられる。すなわち、粒径が１０μｍ以上の粉化粒子がフィルタ９１２の表面において捕捉されると、フィルタ９１２の表面に粉化粒子からなる粒子層が形成される。ここで、粒子層による実質的な孔径の寸法は、フィルタ９１２の孔の径寸法よりも十分に小さくなるため、粒径がフィルタ９１２の孔の径寸法よりも小さい粉化粒子であっても、この粒子層において確実に捕捉することができる。【００４１】
このように粉化粒子を捕捉できる場合、フィルタ９１２の孔径は、上述した数値範囲に限定されることはなく、例えば粉化粒子の平均粒径以下に設定されてもよい。この場合でも、濾過器９１に導入される液体炭化水素に含まれる粉化粒子は、フィルタ９１２の表面において捕捉され、これによって、フィルタ９１２の表面には粉化粒子の平均粒径よりも十分に小さい孔径を有する粒子層が形成されることになる。したがって、フィルタ９１２の孔径を粉化粒子の平均粒径以下に設定しても、前述と同様に、粉化粒子を確実に捕捉することができる。【００４２】
さらに、各濾過器９１は、フィルタ９１２に付着した粉化粒子をフィルタ９１２から取り除く洗浄手段１００を備えている。具体的に、この洗浄手段１００は排出管路９３に接続されて、排出管路９３を介してフィルタ９１２に窒素・アルゴン等の不活性ガス（洗浄用流体）を高圧で供給するガス供給部（洗浄流体供給部）１０１によって構成されている。これにより、ガス供給部１０１からフィルタ９１２に向けて不活性ガスを吹き出すと、不活性ガスは排出管路９３側から濾過容器９１１の内側に向かうようにフィルタ９１２内を通過する。すなわち、不活性ガスは、フィルタ９１２内において炭化水素化合物が通過する方向とは逆向きに流れるため、粉化粒子を確実にフィルタ９１２から取り除くことができる。なお、不活性ガスを濾過容器９１１内に吹き出しても、不活性ガスと液体炭化水素や粉化粒子との間で不要な化学反応が生じることない。【００４３】
このガス供給部１０１は、ガス供給管路１０２を介して濾過容器９１１と排出管路９３のバルブ９６との間において排出管路９３と接続されているため、供給管路９２のバルブ９５及び排出管路９３のバルブ９６によりこれら供給管路９２及び排出管路９３を閉じた状態で、すなわち、液体炭化水素の濾過を停止させた状態で、不活性ガスをフィルタ９１２に供給することができる。
そして、フィルタ９１２を通過して内部に到達した不活性ガスは、濾過容器９１１の上部に接続されたガス排出管路１０３から外部に排出することができる。また、フィルタ９１２から取り除かれた粉化粒子は、濾過容器９１１の下端に接続された粒子排出管路１０４を介して外部に排出することができる。なお、ガス供給管路１０２、ガス排出管路１０３及び粒子排出管路１０４には、これらを開閉するバルブ１０５，１０６，１０７がそれぞれ設けられているため、これらが液体炭化水素の濾過を阻害することは無い。【００４４】
最後に、製品精製ユニット７について説明する。製品精製ユニット７は、例えば、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０と、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２と、ナフサ留分水素化精製反応器５４と、気液分離器５６，５８，６０と、第２精留塔７０と、ナフサ・スタビライザー７２とを備える。ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の下部に接続されている。灯油・軽油留分水素化精製反応器５２は、第１精留塔４０の中央部に接続されている。ナフサ留分水素化精製反応器５４は、第１精留塔４０の上部に接続されている。気液分離器５６，５８，６０は、これら水素化反応器５０，５２，５４のそれぞれに対応して設けられている。第２精留塔７０は、気液分離器５６，５８から供給された液体炭化水素を沸点に応じて分離・精製する。ナフサ・スタビライザー７２は、気液分離器６０及び第２精留塔７０から供給されたナフサ留分の液体炭化水素を精留して、ブタンより軽い成分はフレアガス側へ排出し、炭素数が５以上の成分は製品のナフサとして分離・回収する。【００４５】
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。【００４６】
液体燃料合成システム１には、天然ガス田また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。【００４７】
具体的には、まず、上記天然ガスは、水素分離装置２６によって分離された水素ガスとともに脱硫反応器１０に供給される。脱硫反応器１０は、当該水素ガスを用いて天然ガスに含まれる硫黄分を例えばＺｎＯ触媒で水添脱硫する。このようにして天然ガスを予め脱硫しておくことにより、改質器１２及び気泡塔型反応器３０等で用いられる触媒の活性が硫黄により低下することを防止できる。【００４８】
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後で、改質器１２に供給される。改質器１２は、例えば、上述した水蒸気・炭酸ガス改質法により、二酸化炭素と水蒸気とを用いて天然ガスを改質して、一酸化炭素ガスと水素ガスとを主成分とする高温の合成ガスを生成する。このとき、改質器１２には、例えば、改質器１２が備えるバーナー用の燃料ガスと空気とが供給されており、当該バーナーにおける燃料ガスの燃焼熱および改質器１２の炉内の輻射熱により、吸熱反応である上記水蒸気・ＣＯ２改質反応に必要な反応熱がまかなわれている。【００４９】
このようにして改質器１２で生成された高温の合成ガス（例えば、９００℃、２．０ＭＰａＧ）は、排熱ボイラー１４に供給され、排熱ボイラー１４内を流通する水との熱交換により冷却（例えば４００℃）されて、排熱回収される。このとき、排熱ボイラー１４において合成ガスにより加熱された水は気液分離器１６に供給され、この気液分離器１６から気体分が高圧スチーム（例えば３．４〜１０．０ＭＰａＧ）として改質器１２または他の外部装置に供給され、液体分の水が排熱ボイラー１４に戻される。【００５０】
一方、排熱ボイラー１４において冷却された合成ガスは、凝縮液分が気液分離器１８において分離・除去された後、脱炭酸装置２０の吸収塔２２、又は気泡塔型反応器３０に供給される。吸収塔２２は、貯留している吸収液内に、合成ガスに含まれる炭酸ガスを吸収することで、当該合成ガスから炭酸ガスを分離する。この吸収塔２２内の炭酸ガスを含む吸収液は、再生塔２４に導入され、当該炭酸ガスを含む吸収液は例えばスチームで加熱されてストリッピング処理され、放散された炭酸ガスは、再生塔２４から改質器１２に送られて、上記改質反応に再利用される。【００５１】
このようにして、合成ガス生成ユニット３で生成された合成ガスは、上記ＦＴ合成ユニット５の気泡塔型反応器３０に供給される。このとき、気泡塔型反応器３０に供給される合成ガスの組成比は、ＦＴ合成反応に適した組成比（例えば、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機（図示せず。）により、ＦＴ合成反応に適切な圧力（例えば３．６ＭＰａＧ）まで昇圧される。ただし、上記圧縮機は、設ける必要がない場合もある。【００５２】
また、上記脱炭酸装置２０により炭酸ガスが分離された合成ガスの一部は、水素分離装置２６にも供給される。水素分離装置２６は、上記のように圧力差を利用した吸着、脱着（水素ＰＳＡ）により、合成ガスに含まれる水素ガスを分離する。当該分離された水素は、ガスホルダー（図示せず。）等から圧縮機（図示せず。）を介して、液体燃料合成システム１内において水素を利用して所定反応を行う各種の水素利用反応装置（例えば、脱硫反応器１０、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２、ナフサ留分水素化精製反応器５４など）に、連続して供給される。【００５３】
次いで、上記ＦＴ合成ユニット５は、上記合成ガス生成ユニット３によって生成された合成ガスから、ＦＴ合成反応により、液体炭化水素を合成する。【００５４】
具体的には、上記合成ガス生成ユニット３によって生成された合成ガスは、気泡塔型反応器３０を構成する反応器本体８０の底部から流入されて、反応器本体８０内に貯留されたスラリー内を上昇する。この際、反応器本体８０内では、上述したＦＴ合成反応により、当該合成ガスに含まれる一酸化炭素と水素ガスとが反応して、炭化水素が生成される。さらに、この合成反応時には、冷却管８１内に水を流通させることで、ＦＴ合成反応の反応熱を除去し、この熱交換により加熱された水が気化して水蒸気となる。この水蒸気は、気液分離器３４で液化した水が冷却管８１に戻されて、気体分が中圧スチーム（例えば１．０〜２．５ＭＰａＧ）として外部装置に供給される。【００５５】
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は、スラリーとして気泡塔型反応器３０から取り出されて、分離器３６に導入される。分離器３６は、取り出されたスラリーを触媒粒子等の固形分と、液体炭化水素を含んだ液体分とに分離する。分離された触媒粒子等の固形分は、その一部が気泡塔型反応器３０に戻され、液体分は後述する濾過ユニット９０を介して第１精留塔４０に供給される。
また、気泡塔型反応器３０からは、未反応の合成ガスと、合成された炭化水素のガス分とが気液分離器３８に導入される。気液分離器３８は、これらのガスを冷却して、一部の凝縮分の液体炭化水素を分離して第１精留塔４０に導入する。一方、気液分離器３８で分離されたガス分については、未反応の合成ガス（ＣＯとＨ２）は、気泡塔型反応器３０の底部に再投入されてＦＴ合成反応に再利用される。また、製品対象外である炭素数が少ない（Ｃ４以下）炭化水素ガスを主成分とするフレアガスは、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。【００５６】
そして、分離器３６においてスラリーから分離された液体炭化水素は、濾過ユニット９０に導入され、液体炭化水素に含まれる粉化粒子が除去される。以下、粉化粒子の除去方法について述べる。
粉化粒子を除去する際には、濾過ユニット９０において、供給管路９２を介して濾過容器９１１内に導入された液体炭化水素を、濾過容器９１１の内側から排出管路９３側に向かうフィルタ９１２の一方向に通過させ、当該フィルタ９１２において液体炭化水素に含まれる粉化粒子を捕捉する（濾過工程）。
また、濾過ユニット９０においては、供給元栓バルブ９４及び排出元栓バルブ９７により濾過器９１の前後の供給管路９２及び排出管路９３を閉じることで、フィルタ９１２に付着した粉化粒子を除去することができる（洗浄工程）。具体的に、この洗浄工程においては、ガス供給部１０１から不活性ガスを吹き出し、排出管路９３側から濾過容器９１１の内側に向かうようにフィルタ９１２内を通過させる。すなわち、フィルタ９１２に対して、濾過工程において液体炭化水素を通過させる一方向とは逆向きに不活性ガスを通過させる。これにより、粉化粒子がフィルタ９１２から取り除かれ、濾過容器９１１の下端側に下降する。なお、濾過容器９１１の下端に到達した粉化粒子は、バルブ１０７を開くことで粒子排出管路１０４を介して外部に排出することができる。【００５７】
そして、濾過ユニット９０において濾過工程を実施している際には、差圧計９８により濾過器９１前後における差圧を計測し、この差圧の計測結果が所定の閾値以上となった際に、濾過ユニット９０において実施する濾過工程を停止して洗浄工程に切り替える。差圧計９８において計測される差圧は、濾過器９１のフィルタ９１２において捕捉された粉化粒子の量が多くなるほど大きくなるため、洗浄工程に切り替える時期を的確に把握することができる。
濾過工程から洗浄工程に切り替える差圧の閾値は、例えば１５０ｋＰａとすることが好ましい。これは、当該差圧が１５０ｋＰａ以上となると、排出管路９３において液体炭化水素が気化してしまい、結果として、液体燃料製品の原料が目減りしてしまうためである。【００５８】
さらに、濾過ユニット９０には、複数の濾過器９１が設けられ、また、各濾過器９１の前後に個別に接続された供給管路９２及び排出管路９３の分岐部分にはこれを開閉するバルブ９５，９６がそれぞれ設けられているため、例えば一の濾過器９１Ａ，９１Ｂにおいて濾過工程を実施しながら、他の濾過器９１Ｃ，９１Ｄにおいて洗浄工程を実施することもできる。
この場合には、供給元栓バルブ９４及び排出元栓バルブ９７は開いておき、さらに、一の濾過器９１Ａ，９１Ｂの前後のバルブ９５Ａ，９５Ｂ，９６Ａ，９６Ｂを開いておくと同時に、他の濾過器９１Ｃ，９１Ｄの前後のバルブ９５Ｃ，９５Ｄ，９６Ｃ，９６Ｄを閉めておけばよい。これにより、一の濾過器９１Ａ，９１Ｂには、分離器３６からの液体炭化水素が導入され、当該液体炭化水素を濾過し、濾過された液体炭化水素を第１精留塔４０に移送することができる。また、他の濾過器９１Ｃ，９１Ｄには、液体炭化水素が導入されないため、フィルタ９１２に付着した粉化粒子を除去することができる。
さらに、一の濾過器９１Ａ，９１Ｂにより濾過工程を実施している際には、差圧計９８により一の濾過器９１Ａ，９１Ｂ前後における差圧を計測し、その計測結果が所定の閾値以上となった際にバルブ９５Ａ，９５Ｂ，９６Ａ，９６Ｂを閉じ、一の濾過器９１Ａ，９１Ｂに対して洗浄工程を実施する。また、これと同時に、バルブ９５Ｃ，９５Ｄ，９６Ｃ，９６Ｄを開いて他の濾過器９１Ｃ，９１Ｄにより濾過工程を実施する。【００５９】
次に、第１精留塔４０は、上記のようにして気泡塔型反応器３０から分離器３６及び濾過ユニット９０、あるいは、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素（炭素数は多様）を加熱して、沸点の違いを利用して分留し、ナフサ留分（沸点が約１５０℃未満）と、灯油・軽油留分（沸点が約１５０〜３５０℃）と、ＷＡＸ留分（沸点が約３５０℃より大）とに分離・精製する。この第１精留塔４０の底部から取り出されるＷＡＸ留分の液体炭化水素（主としてＣ２１以上）は、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０に移送され、第１精留塔４０の中央部から取り出される灯油・軽油留分の液体炭化水素（主としてＣ１１〜Ｃ２０）は、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２に移送され、第１精留塔４０の上部から取り出されるナフサ留分の液体炭化水素（主としてＣ５〜Ｃ１０）は、ナフサ留分水素化精製反応器５４に移送される。【００６０】
ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の下部から供給された炭素数の多いＷＡＸ留分の液体炭化水素（概ね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Ｃ２０以下に低減する。この水素化分解反応では、触媒と熱を利用して、炭素数の多い炭化水素のＣ−Ｃ結合を切断して、炭素数の少ない低分子量の炭化水素を生成する。このＷＡＸ留分水素化分解反応器５０により、水素化分解された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器５６で気体と液体とに分離され、そのうち液体炭化水素は、第２精留塔７０に移送され、気体分（水素ガスを含む。）は、灯油・軽油留分水素化精製反応器５２及びナフサ留分水素化精製反応器５４に移送される。【００６１】
灯油・軽油留分水素化精製反応器５２は、第１精留塔４０の中央部から供給された炭素数が中程度である灯油・軽油留分の液体炭化水素（概ねＣ１１〜Ｃ２０）を、水素分離装置２６からＷＡＸ留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスを用いて、水素化精製する。この水素化精製反応では、主に側鎖状飽和炭化水素を得るために、上記液体炭化水素を異性化し、上記液体炭化水素の不飽和結合に水素を付加して飽和させる。この結果、水素化精製された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器５８で気体と液体に分離され、そのうち液体炭化水素は、第２精留塔７０に移送され、気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。【００６２】
ナフサ留分水素化精製反応器５４は、第１精留塔４０の上部から供給された炭素数が少ないナフサ留分の液体炭化水素（概ねＣ１０以下）を、水素分離装置２６からＷＡＸ留分水素化分解反応器５０を介して供給された水素ガスを用いて、水素化精製する。この結果、水素化精製された液体炭化水素を含む生成物は、気液分離器６０で気体と液体に分離され、そのうち液体炭化水素は、ナフサ・スタビライザー７２に移送され、気体分（水素ガスを含む。）は、上記水素化反応に再利用される。【００６３】
次いで、第２精留塔７０は、上記のようにしてＷＡＸ留分水素化分解反応器５０及び灯油・軽油留分水素化精製反応器５２から供給された液体炭化水素を蒸留して、炭素数がＣ１０以下の炭化水素（沸点が約１５０℃未満）と、灯油（沸点が約１５０〜２５０℃）と、軽油（沸点が約２５０〜３５０℃）及びＷＡＸ留分水素化分解反応器５０からの未分解ＷＡＸ留分（沸点約３５０℃）とに分離・精製する。第２精留塔７０の下部からは軽油が取り出され、中央部からは灯油が取り出される。一方、第２精留塔７０の塔頂からは、炭素数がＣ１０以下の炭化水素ガスが取り出されて、ナフサ・スタビライザー７２に供給される。【００６４】
さらに、ナフサ・スタビライザー７２では、上記ナフサ留分水素化精製反応器５４及び第２精留塔７０から供給された炭素数がＣ１０以下の炭化水素を蒸留して、製品としてのナフサ（Ｃ５〜Ｃ１０）を分離・精製する。これにより、ナフサ・スタビライザー７２の下部からは、高純度のナフサが取り出される。一方、ナフサ・スタビライザー７２の塔頂からは、製品対象外である炭素数が所定数以下（Ｃ４以下）の炭化水素を主成分とするフレアガスが排出される。このフレアガスは、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。【００６５】
本実施形態に係る液体燃料合成システム１及び粉化粒子の除去方法によれば、分離器３６において分離された液体炭化水素に粉化粒子が含まれていても、濾過器９１において粉化粒子を捕捉することで液体炭化水素から粉化粒子を除去できるため、液体燃料製品の原料として液体燃料製品の製造工程において使用する液体炭化水素への粉化粒子の混入抑制を図ることができ、液体燃料製品の品質低下を防止することが可能となる。
また、ＷＡＸ留分水素化分解反応器５０等のように液体燃料製品の製造に際して使用する触媒が、粉化粒子に基づいて劣化することも無いため、液体炭化水素を使用して液体燃料製品を製造する製品精製ユニット７（装置）の洗浄も容易で且つ長時間安定的に連続運転を行うことができる。
さらに、分離器３６において分離された液体炭化水素に含まれる触媒粒子や粉化粒子の量は、反応器３０と分離器３６との間で循環するスラリーの流量の影響を受けるが、濾過器９１はこの循環部分に含まれないため、濾過器９１においては、前述したスラリー流量に影響されずに液体炭化水素の濾過を実施することができる。【００６６】
また、分離器３６及び第１精留塔４０に対して複数の濾過器９１を並列に配することで、分離器３６から取り出された液体炭化水素を複数の濾過器９１に分割して供給することができるため、分離器３６から取り出される液体炭化水素に粉化粒子が多量に含まれていても、十分に除去することが可能となる。
さらに、バルブ９５Ａ〜９５Ｄ，９６Ａ〜９６Ｄにより供給管路９２及び排出管路９３の分岐部分の開閉を切り替えて液体炭化水素を濾過する濾過器９１を交換すると共に、濾過工程と洗浄工程とを同時に実施することで、液体炭化水素の濾過を継続的に行うことができる。特に、差圧計により濾過ユニット９０の前後における液体炭化水素の差圧を計測することで、切り替え時期を的確に把握することができるため、液体炭化水素の継続的な濾過を良好な状態で行うことができる。【００６７】
また、濾過器９１に洗浄手段１００を設け、これにより洗浄工程を行うことで、フィルタ９１２を濾過容器９１１から取外すことなく、フィルタ９１２から粉化粒子を確実に除去することができ、同一のフィルタ９１２を繰り返し液体炭化水素の濾過に使用することができる。さらに、フィルタ９１２は焼結して構成されているため、濾過工程や洗浄工程において液体炭化水素や不活性ガスによってフィルタ９１２に高い圧力がかかっても十分に耐えることができるため、同一のフィルタ９１２を長時間にわたって使用することができる。【００６８】
なお、上記実施形態においては、複数の濾過器９１の半数を１つの組として、各組を濾過工程と洗浄工程とに切り替えるとしたが、これに限ることは無く、複数の濾過器９１を任意の組に分けて濾過工程と洗浄工程とに切り替えてもよい。
例えば、１つの濾過器９１（一の濾過器）のみで濾過工程を行うと同時に、残りの複数の濾過器９１（他の濾過器）に対して洗浄工程を実施し、１つの濾過器９１が濾過工程から洗浄工程に切り替えられた際には洗浄工程を実施している複数の濾過器９１の１つを濾過工程に切り替えてもよい。また、例えば、１つの濾過器９１（他の濾過器）だけに対して洗浄工程を実施すると同時に、残りの複数の濾過器９１（一の濾過器）により濾過工程を行い、１つの濾過器９１が濾過工程から洗浄工程に切り替えられた際には洗浄工程を実施していた１つの濾過器９１を濾過工程に切り替えてもよい。【００６９】
また、洗浄工程を濾過工程と同時に行うことを考慮しない場合でも、バルブ９５Ａ〜９５Ｄ，９６Ａ〜９６Ｄにより供給管路９２及び排出管路９３の各分岐部分を適宜開閉することで、分離器３６から取り出される液体炭化水素の量に応じて、濾過工程を実施する適切な濾過器９１の数を設定することができる。すなわち、分離器３６から導入される液体炭化水素における粉化粒子の濃度や、液体炭化水素の供給流量等の変化に応じて、濾過器９１の数を調整して対応することができ、各濾過器９１を通過する液体炭化水素の流量を一定に保持することが可能となる。すなわち、各濾過器９１において液体炭化水素を安定して濾過することができる。【００７０】
さらに、洗浄手段１００は各濾過器９１に備えるとしたが、例えば複数の濾過器９１に対して１つだけ設けられていてもよい。この場合には、ガス供給管路１０２が排出管路９３の各分岐部分に接続されるように分岐されていればよい。また、ガス供給管路１０２の各分岐部分にそれぞれバルブ１０５を設け、これらバルブ１０５によりガス供給管路１０２の分岐部分を選択的に開閉することで、不活性ガスを供給する濾過器９１を選択することができる。
また、粉化粒子をフィルタ９１２から取り除く洗浄用流体は、窒素・アルゴン等の不活性ガスに限らず、例えば、液化炭化水素や（触媒粒子）粉化粒子と化学反応しない液体であってもよい。この液体としては、例えば第１精留塔４０において分離・精製された液体炭化水素の各留分、水素化反応器５０，５２，５４において水素化分解・水素化精製された液体炭化水素を含む生成物、気液分離器５６，５８，６０において分離された液体炭化水素、第２精留塔７０において分離・精製された灯油・軽油等の液体燃料製品であってもよい。
さらに、フィルタ９１２に付着した粉化粒子を除去する洗浄手段１００としては、ガス供給部１０１が挙げられているが、例えばフィルタ９１２を振動させて粉化粒子をフィルタ９１２から振るい落とす振動手段であっても良い。この場合でも、上記実施形態と同様に、フィルタ９１２を濾過容器９１１から取外すことなく、フィルタ９１２から粉化粒子を除去することができる。【００７１】
また、各濾過器９１には、フィルタ９１２が複数設けられるとしたが、必要とされる濾過性能に応じて増減してもよい、すなわち、フィルタ９１２は１つだけ設けられてもよい。
さらに、複数の濾過器９１は、分離器３６及び第１精留塔４０に対して並列に配されることに限らず、例えば、分離器３６と第１精留塔４０との間で直列に配されても良い。この場合には、例えば、分離器３６側の濾過器９１におけるフィルタ９１２の孔径を大きくしておき、第１精留塔４０側の濾過器９１においては孔径を小さくしても良い。この構成では、粉化粒子の大きさに応じて粉化粒子が複数の段階に分けて除去されるため、各濾過器９１において粉化粒子による目詰まりが生じにくくなり、フィルタ９１２を洗浄・交換することなく、長時間にわたって使用することが可能となる。
また、濾過ユニット９０は、複数の濾過器９１を備えて構成されているが、液体炭化水素の濾過を継続的に行わない場合には、例えば濾過器９１を１つだけ備えて構成されてもよい。【００７２】
さらに、上記実施形態においては、液体燃料合成システム１に供給される炭化水素原料に天然ガスを用いたが、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。
さらに、上記実施形態においては、液体燃料合成システム１について述べたが、本発明は少なくとも水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスとスラリーとの化学反応によって炭化水素化合物を合成する炭化水素合成反応システムに適用することができる。なお、炭化水素合成反応システムは、例えばＦＴ合成ユニット５を主たる構成としたものであってもよいし、気泡塔型反応器３０、分離器３６及び濾過ユニット９０や濾過器９１を主に備えたものであってもよい。
なお、分離器３６は、気泡塔型反応器３０の外部に設置されるとしたが、例えば気泡塔型反応器３０内部に含まれてもよい。すなわち、気泡塔型反応器３０において、スラリーに含まれる液体炭化水素がスラリーから分離されてもよい。【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、水素及び一酸化炭素を主成分とする合成ガスと、液体中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーとの化学反応によって合成された炭化水素化合物を前記スラリーから取り出す合成反応システムであって、前記スラリーを収容すると共に前記炭化水素化合物を合成する反応器と、当該反応器内部の前記スラリーに含まれる前記炭化水素化合物を前記スラリーから分離する分離器と、当該分離器から取り出された前記炭化水素化合物を濾過することで、前記触媒粒子が粉化してなる粉化粒子を捕捉する濾過器と、を備える合成反応システムに関する。
本発明によれば、液体燃料製品の製造工程に使用する炭化水素化合物への粉化粒子の混入抑制を図ることができ、液体燃料製品の品質低下を防止することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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