(57)【要約】【課題】スラリーを良好に攪拌することができ、しかも、反応器を大型化することなくＦＴ合成反応を生じさせる領域を広く確保する炭化水素合成反応装置を提供する。【解決手段】反応器内で、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を懸濁させてなるスラリーに接触させてフィッシャー・トロプッシュ合成反応により炭化水素を合成する。反応器内に円筒状のインナーチューブ８２がスラリー中に浸るよう配置される。インナーチューブの内側下方に合成ガス吹込み用のスパージャー８３が配置される。インナーチューブの上端がスラリーの液面よりも下側に配置されて、インナーチューブの上端の延長部分と反応器の内側との間の空間Ｋに、気泡を含むスラリーが回り込むフィッシャー・トロプッシュ合成反応領域Ｆが形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器内で、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を懸濁させてなるスラリーに接触させてフィッシャー・トロプッシュ合成反応により炭化水素を合成する炭化水素合成反応装置において、
前記反応器内に円筒状のインナーチューブが前記スラリー中に浸るようにかつ該インナーチューブの下端を前記反応器の底部から間隔をあけて配置され、
前記インナーチューブの内側下方に前記合成ガス吹込み用のスパージャーが配置され、
前記インナーチューブの上端が前記スラリーの液面よりも下側に配置されて、インナーチューブの上端の延長部分と前記反応器の内側との間の空間に、気泡を含むスラリが回り込むフィッシャー・トロプッシュ合成反応領域が形成されることを特徴とする炭化水素合成反応装置。
【請求項２】
前記反応器の直径に対する前記インナーチューブの直径の比が０．６以上０．８以下であることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素合成反応装置。
【請求項３】
気泡を含むスラリーが前記インナーチューブの上端から反応器の径方向外方へ拡がりながら拡散するときに、該スラリーの拡散角度の延長線と前記反応器の内面との交差する部分がスラリーの液面よりも低くなるように、前記インナーチューブの上端高さが設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化水素合成反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素合成反応装置に関する。
【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。
【０００３】
このＧＴＬ技術に用いられるＦＴ合成反応用の炭化水素合成反応装置では、媒体液中に固体の触媒粒子を懸濁させてなるスラリーが収容された気泡塔型スラリー床反応器の内部にて、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。その際、この炭化水素合成反応装置では、原料である合成ガスが前記反応器の下部から導入されるアップフロー式のものが用いられている。
【０００４】
前記合成ガスは気泡となって反応器内を上昇し、この気泡の上昇エネルギーによってスラリーが撹拌され、スラリーの混合および流動状態が維持される。反応条件としては、ＦＴ合成反応を良好に安定して継続させるため、反応圧力が常圧より高圧とされ、反応温度が常温より高温とされている。
【０００５】
ところで、従来一般には、前記反応器内のスラリーへの合成ガスの吹き込み方法として、反応器内の触媒を均一に分散させる目的から、反応器の底部全面から吹き込む方法が採られていた。しかしながら、反応器が大型化して触媒量が増えると、スラリーの流れに偏流が生じたり触媒の一部が滞留したりして、スラリーを良好に攪拌することができないという問題が生じた。
【０００６】
ところで、スラリーを、よどみを形成することなく良好に攪拌するには、反応器の中心付近の上方への流動と反応器の外側付近の下方への流動を区分けすることが有力である。
このため、下記特許文献１あるいは特許文献２には、反応器内にドラフトチューブを反応器と同軸状に設け、ドラフトチューブの内側をスラリーの上方への上昇流スペース、反応器とドラフトチューブとの間をスラリーの下方への下降流スペースとして利用することにより、反応器内のスラリーの上下の流れを明確に区分けしたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第９４／１５１６０号
【特許文献２】国際公開第９９／０００１９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来の技術にあっては、ドラフトチューブがその上端をスラリーの液面まで延びるように配置されており、ドラフトチューブの下側から供給される合成ガスがスラリーと接触する領域、つまり、ＦＴ合成反応が生じる領域がドラフトチューブの内側領域に限られることとなり、このため、スラリーについては良好に攪拌ができるものの、ＦＴ合成反応を生じさせる領域が狭くなり、ＦＴ合成反応を生じさせる領域を所望どおり広く確保するには、反応器の径を大径にせざるを得ない。つまり、反応器が大型化する。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、スラリーを良好に攪拌することができ、しかも、反応器を大型化することなくＦＴ合成反応を生じさせる領域を広く確保することができる炭化水素合成反応装置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】
【００１０】
本発明の炭化水素合成反応装置は、反応器内で、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を懸濁させてなるスラリーに接触させてフィッシャー・トロプッシュ合成反応により炭化水素を合成する炭化水素合成反応装置において、前記反応器内に円筒状のインナーチューブが前記スラリー中に浸るようにかつ該インナーチューブの下端を前記反応器の底部に対し間隔をあけて配置され、前記インナーチューブの内側下方に前記合成ガス吹込み用のスパージャーが配置され、前記インナーチューブの上端の延長部分と前記反応器の内側との間の空間に、気泡を含むスラリーが回り込むフィッシャー・トロプッシュ合成反応領域が形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、反応器の底部全域ではなく、反応器の底部の一部分であるインナーチューブ内側下方に配置されたスパージャーから合成ガスが噴出される。噴出された合成ガスは、インナーチューブ内でスラリーと混合され、この混合流体は気泡を含まないスラリーに対して比重が小さくなるので、インナーチューブ内で上昇流を形成する。上昇する混合流体は、スラリーの液面に到達すると大部分の気泡が抜け、大部分の気泡が抜けた混合流体は気泡を含まないスラリーの比重とほぼ同程度になり、インナーチューブの外側つまり反応器の内面に近い位置で下方に向かう下降流を形成する。
【００１２】
このように反応器内では、反応器の中心位置の上昇流と反応器の内面に近い位置の下降流からなる循環流が形成される。この循環流は、反応器の底部全域から合成ガスを噴出する全面吹き出しよりも、強い流れとなる。この強い流れの循環流によってスラリーを良好に攪拌することができる。また、ここでは、気泡を含む混合流体が、インナーチューブの上端からさらに上方へ流れるとき、反応器の径方向外方へ拡散しながら上昇する。反応器の径方向外方へ拡散する混合流体は、インナーチューブの外側つまり反応器の内面に近い位置での下降流に巻き込まれてスラリーの液面まで達することなく、流れが逆転し下方へ流れることとなる。つまり、この前記インナーチューブの上端の延長部分と前記反応器の内側との間の空間に、気泡を含むスラリーが回り込むことで、この領域もフィッシャー・トロプッシュ合成反応領域となる。
つまり、フィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域は、インナーチューブの内側に限られることなく、インナーチューブの外側にも形成されることとなり、結果的に、フィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域を広く確保することができる。
【００１３】
また、前記炭化水素合成反応装置においては、前記反応器の直径に対する前記インナーチューブの直径の比が０．６以上０．８以下であることが好ましい。
【００１４】
この場合、インナーチューブの外側に形成される主にスラリーによって形成される下降流の良好な流れが確保できる。
つまり、前記反応器の直径に対する前記インナーチューブの直径の比が０．６以上０．８以下であると、インナーチューブの外面と反応器の内面との間に形成されるスラリー下降流領域の断面積が所定値以上確保されることとなり、この部分においてスラリー下降流の良好な流れが確保される。
【００１５】
なお、前記反応器の直径に対する前記インナーチューブの直径の比が０．６未満になると、インナーチューブの内側の面積が、反応器の内面との間に形成されるインナーチューブの外側の面積よりも狭くなりすぎてしまい、インナーチューブの内側の上昇流の流量自体が少なくなる。また、インナーチューブ内にはスパージャーをセットするが、スパージャーの配置面積も小さくなる。このように配置面積が小さくなる場合に、スパージャーから所定量の合成ガスを噴出させようとすると、噴出する合成ガスの流速が速くなり、これに伴いインナーチューブ内での合成ガスとスラリーと混合流体の流速も増し、その結果、インナーチューブ内を流れる混合流体の圧力損失が大きくなって、混合流体中に含まれる触媒が損傷し易くなる。
他方、前記反応器の直径に対する前記インナーチューブの直径の比が０．８を超えると、インナーチューブの外面と反応器の内面との間に形成されるスラリー下降流領域の断面積が狭くなりすぎる。この結果、反応器内のスラリーの循環流量が減少し、スラリーを良好に攪拌することができなくなる。また、スラリー下降流の流速が上昇するのに伴い同スラリー下降流の流路抵抗が大になって、結果的にスラリー中に含まれる触媒が損傷し易くなる。
【００１６】
また、前記炭化水素合成反応装置においては、気泡を含むスラリーが前記インナーチューブの上端から反応器の径方向外方へ拡がりながら拡散するときに、該スラリーの拡散角度の延長線と前記反応器の内面との交差する部分がスラリーの液面よりも低くなるように、前記インナーチューブの上端高さが設定されていることが好ましい。
【００１７】
この場合、気泡を含む混合流体が、インナーチューブ上端からさらに上方へ流れるとき、反応器の径方向外方へ拡散する。ここで、スラリーの拡散角度の延長線と反応器の内面との交差する部分がスラリーの液面よりも低くなるようにインナーチューブの上端高さが設定されているため、前述した気泡を含む混合流体が、インナーチューブ上端から反応器の径方向外方へ拡散しながら上昇するとき、その混合流体の一部は、スラリーの液面に達することなく、反応器の内周にまで達する。つまり、同混合流体の一部は、スラリーの液面に達することなく、気泡を含んだままスラリーの下降流に沿って下方へ流れることとなる。
これにより、気泡を含むスラリーが存する領域、つまりフィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域を、より広く確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、スラリーを良好に攪拌することができ、しかも、反応器を大型化することなくＦＴ合成反応を生じさせる領域を広く確保することができる。
【００１９】
請求項２に係る発明によれば、インナーチューブの内側に形成されるスラリーと気泡からなる混合流体の上昇流と、インナーチューブの外側に形成される主にスラリーによって形成される下降流とのバランスがよくなり、気泡を含んだスラリーの強い循環流を形成することができる。
【００２０】
請求項３に係る発明によれば、気泡を含むスラリーが存する領域、つまりフィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域を、より広く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る本発明の炭化水素合成反応装置の一実施形態を備える液体燃料合成システムの全体構成を示す系統図である。
【図２】炭化水素合成用反応器の概略構成図である。
【図３】炭化水素合成用反応器内でのスラリーの流動状態を示す作用説明図であって、（ａ）は本発明の実施形態の作用説明図、（ｂ）は本実施形態との比較を示すものであって、インナーチューブがスラリーの液面まで延びる従来のインナーチューブを備える反応器の作用説明図である。
【図４】炭化水素合成用反応器内でのスラリーの流動状態を示す作用説明図であって、（ａ）は本発明の実施形態の作用説明図、（ｂ）はインナーチューブを有さず反応器の底部の全域から合成ガスを噴出す例の作用説明図、（ｃ）はインナーチューブを有することなく、反応器の底部中心から合成ガスを噴出す例の作用説明図である。
【図５】図４で示す各炭化水素合成用反応器において中央部分のスラリーの上昇速度を比較した図である。
【図６】図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときの中央部分のスラリーの循環流量の変化を表した図である。
【図７】図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときのインナーチューブの外側のスラリーの流速の変化を表した図である。
【図８】図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときのインナーチューブの外側のスラリーが流れるときの圧力損失を表した図である。
【図９】図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときのインナーチューブの内側のスラリーが流れるときの圧力損失を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の炭化水素合成反応装置を詳しく説明する。
まず、本発明の炭化水素合成反応装置の一実施形態を含む液体燃料合成システムを、図１を参照して説明する。
図１に示す液体燃料合成システム１は、天然ガス等の炭化水素原料を液体燃料に転換するＧＴＬプロセスを実行するプラント設備である。
【００２３】
この液体燃料合成システム１は、合成ガス製造ユニット３と、ＦＴ合成ユニット５と、アップグレーディングユニット７とから構成されている。合成ガス製造ユニット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、合成ガス製造ユニット３におい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を合成する。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炭化水素を水素化・精製して液体燃料（主として灯油、軽油）の基材を製造する。
以下、これら各ユニットの構成要素について説明する。
【００２４】
合成ガス製造ユニット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１６，１８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、原料である天然ガスから硫黄化合物を除去する。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。
【００２５】
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、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、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、前記脱炭酸装置２０は場合によっては設ける必要がないこともある。
【００２６】
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、炭酸ガス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、前記水蒸気・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。
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と炭化水素合成用反応器３０とを接続する主配管から分岐した分岐ラインに設けられる。ここで、炭化水素合成用反応器３０は本発明の一実施形態となるもので、気泡塔型スラリー床反応器である。なお、その詳細については後述する。
【００２８】
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、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）へ連続して供給することができる。
【００２９】
水素分離装置２６における水素ガス分離方法としては、前記水素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、あるいはこれらの組合せなどであってもよい。
【００３０】
次に、本発明の実施形態であるＦＴ合成ユニット（炭化水素合成反応装置）５について説明する。図１に示すようにＦＴ合成ユニット５は、炭化水素合成用反応器３０と、気液分離器３４と、触媒分離器３６と、気液分離器３８と、第１精留塔４０とを主に備える。
炭化水素合成用反応器３０（以下、「反応器３０」ということもある。）は、合成ガスから液体炭化水素を合成する気泡塔型スラリー床反応器であり、ＦＴ合成反応によって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。
【００３１】
反応器３０は、冷却管８１と、反応器本体８内に配置されたインナーチューブ８２を主に備えており、内部温度が例えば１９０〜２７０℃程度に保持され、かつ、大気圧より加圧された条件下で運転される。この反応器３０は略円筒型の金属製の容器である。
反応器３０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おり、該スラリーによってスラリー床が形成されている。
【００３２】
この反応器３０の下部においては、インナーチューブ８２の内側下方に配置されたスパージャー８３から、水素ガス及び一酸化炭素ガスを主成分とする合成ガスがスラリー中に噴射されるようになっている。そして、スラリー中に吹き込まれた合成ガスは、気泡となってインナーチューブ８２内のスラリー中を反応器３０の高さ方向（鉛直方向）下方から上方へ向かって上昇する。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ことにより、液体炭化水素の合成反応（ＦＴ合成反応）が進行する。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反応して、炭化水素を生成する。
【００３３】
２ｎＨ２＋ｎＣＯ→（−ＣＨ２−）ｎ＋ｎＨ２Ｏ  ・・・（３）
また、合成ガスが気泡としてインナーチューブ８２内を上昇することで、反応器３０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。すなわち、スラリーは、反応器３０の中心部（より具体的には、インナーチューブ８２の内側）では反応器３０の下部から上部へ流動し、反応器３０の外側部（外側付近）では反応器３０の上部から下部へ流動することを繰り返す。これにより、反応器３０内部にスラリーの循環流が生じる。
【００３４】
なお、反応器３０内に収容されるスラリーの上部には気相部が設けられており、該気相部とスラリーとの界面において、気液分離がなされる。すなわち、スラリー中で反応することなくスラリーと気相部との界面を通過した合成ガス、およびＦＴ合成反応により生成した、反応器３０内の条件において気体状である比較的軽質の炭化水素は、気体成分として前記気相部に移る。この際に、この気体成分に同伴する液滴、及びこの液滴に同伴する触媒粒子は重力によりスラリーに戻される。そして、反応器３０の気相部まで上昇した気体成分（未反応の合成ガス及び前記軽質の炭化水素）は、反応器３０の気相部（上部）に接続された導管を介して抜き出され、気体排出分となる。気体排出分は、後述するように冷却された上で気液分離器３８に供給される。
【００３５】
冷却管８１は、反応器３０の内部に設けられ、ＦＴ合成反応の反応熱を除去することにより、系内の温度を所定の温度に保つ。この冷却管８１は、本実施形態では、チューブがバンドル（冷却管バンドル）を形成し、このバンドルによって冷却部８１Ａが形成されている。このバンドルは、例えば１本の管が屈曲し、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た構造となっている。このようなバンドルからなる冷却部８１Ａは、反応器３０内にて、一つあるいはその鉛直方向（高さ方向）に所定間隔をあけて複数配置される。
【００３６】
このような冷却部８１Ａは、冷却管８１（バンドル）が、図１に示す気液分離器３４に接続し、該気液分離器３４から供給される冷却水（例えば、反応器３０内の温度との差が−５０〜０℃程度の水）が流通するようになっている。
【００３７】
これら冷却部８１Ａの冷却管８１内を冷却水が流通する過程で、冷却管８１の管壁を介して冷却水とスラリーとが熱交換することにより、反応器３０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ようになっている。
反応器３０内のスラリーを冷却するための媒体としては、前記のような冷却水に限定されず、例えば、Ｃ４〜Ｃ１０の直鎖、分岐鎖及び環状のアルカン、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。
【００３８】
気液分離器３４は、前記したように反応器３０内に配設された冷却部８１Ａの冷却管８１を流通して加熱された水を、水蒸気（中圧スチーム）と液体とに分離する。この気液分離器３４で分離された液体は、前述したように冷却水として再び冷却管８１に供給される。
【００３９】
反応器３０内に収容されるスラリーを構成する触媒は、特に限定されないが、シリカ、アルミナ等の無機酸化物からなる担体に、コバルト、ルテニウム、鉄等から選択される少なくとも１種の活性金属が担持された、固体粒子状の触媒が好ましく使用される。この触媒は、活性金属の他に、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、レニウム等の触媒の活性を高めるため等を目的として添加される金属成分を有していてもよい。この触媒の形状は特に限定されないが、スラリーの流動性の観点、および、流動に際して触媒粒子同士、および触媒粒子と反応器３０の内壁、冷却管８１等との衝突、摩擦により触媒粒子が崩壊あるいは磨耗して、微粉化された触媒粒子が発生することを抑制するとの観点から、略球状であることが好ましい。
また、触媒粒子の平均粒径は特に限定されないが、スラリーの流動性の観点から、４０〜１５０μｍ程度であることが好ましい。
【００４０】
このようなスラリーは、図２に示すように、反応器３０の中心部（中心付近）では反応器３０の下部から上部へ流動する上昇流ＵＦを生じ、反応器３０の外側部（外側付近）では反応器３０の上部から下部へ流動する下降流ＤＦを生じる。このような上昇流ＵＦと下降流ＤＦとを繰り返すことにより、前記したように反応器３０内部に循環流が生じる。この循環流は、流速が速ければ速いほど、スラリーを良好に攪拌できる点で好ましい。ただし、速度があまりに速すぎると、触媒の粉化が進む欠点が出てくる。
【００４１】
本実施形態では、スラリーの循環流の速度を速めるために、反応器３０内にインナーチューブ８２を、スラリー中に浸るように、しかも、反応器３０の底部から中央部分の位置に至るように配置し、しかもこのインナーチューブ８２の内側下方のみにスパージャー８３を配置している。
【００４２】
インナーチューブ８２は、金属やセラミックス等からなる円筒状のもので、その中心軸が反応器３０の中心軸に一致するように、上下の各開口部を鉛直方向（上下方向）に向けて該反応器３０の中心部に配置されている。また、インナーチューブ８２は、その下端が前記反応器本体の底部に対して所定の間隔があくように配置されている。これにより、このインナーチューブ８２の内側には、スパージャー８３から前記合成ガスが供給されることで形成される気泡を含むスラリーの上昇流が主に流通し、外側には、スラリーの下降流が主に流通するようになる。なお、このインナーチューブ８２は、スラリーの流れによってその位置が変わらないよう、図示しない固定部材によってその位置が固定されている。
【００４３】
インナーチューブ８２の上端の高さ位置は、反応器３０の下部から上部へ流動する上昇流ＵＦを良好に確保するためには、スラリーの液面よりも高くすることが好ましいが、この場合合成ガスがスラリーと接触する領域、つまり、ＦＴ合成反応が生じる領域がインナーチューブ８２の内側領域に限られることとなり、ＦＴ合成反応を生じさせる領域Ｆがその分狭くなる（図３（ｂ）参照）。
そこで、この実施形態では、図３（ａ）に示すように気泡を含むスラリーがインナーチューブ８２の上端から反応器３０の径方向外方へ拡がりながら拡散するときに、該スラリーの拡散角度θの延長線Ｌａと反応器３０の内面３０Ａとの交差する部分Ｃがスラリーの液面Ｓよりも低くなるように、インナーチューブ８２の上端高さ位置が設定している。これにより、インナーチューブ８２の上端の延長部分Ｌｂと反応器の内面との間の空間Ｋにも、気泡を含むスラリーが回り込むフィッシャー・トロプッシュ合成反応領域Ｆが形成されることになる。
また、インナーチューブ８２の上端の高さ位置は、冷却管バンドルからなる冷却部８１Ａとの干渉を避けるため、該冷却部８１Ａよりも下がった位置が好ましい。
【００４４】
ここで、スラリーの拡散角度θは、触媒の種類やスラリーの温度並びに気泡の量によっても異なるが、通常運転時でおおよそ６０°＜θ＜８０°の範囲である。
一般的に、この種の反応器３０において、スパージャー８３から投入された気泡が所定高さに至るまでの移動区間は、気泡の挙動が安定するまでの助走区間と言われており、スラリーの流れも不安定な状態にある。この助走区間は、装置が大型化してくると、１ｍ程度と言われており、この助走区間をインナーチューブ８２で囲み込み、気泡上昇に伴うスラリーの流れを加速することで、スラリーの流れの早期安定を図ることができる。したがって、インナーチューブ８２の長さＬは、少なくとも１ｍ程度必要になる。
【００４５】
また、インナーチューブ８２の外側には、反応器３０内を下降するスラリーの流路を確保する必要がある。インナーチューブ８２の内径（直径）ｒの反応器３０の内径（直径）Ｒに対する比が１．０に近づくと、インナーチューブの外側の、反応器３０の内壁面とインナーチューブ８２の外側面との間に形成されるスラリーの下降流路の面積が狭くなりすぎる。このため、インナーチューブ８２の内径（直径）ｒの反応器３０の内径（直径）Ｒに対する比が０．８以下であることが好ましい。また、この比の下限は０．６程度必要である。前記比は０．６５以上０．７５以下の範囲に設定することがより好ましい。前記比をこのような範囲に設定することで、インナーチューブ８２の開口面積と、インナーチューブ８２の外側の面積、すなわち反応器３０の内壁面とインナーチューブ８２の外側面との間の面積とをほぼ等しくすることができる。
【００４６】
このようにインナーチューブ８２内を上昇するスラリーの上昇流（ＵＦ）と、インナーチューブ８２の外側を下降するスラリーの下降流（ＤＦ）とがほぼ均等になると、反応器３０内に形成される循環流に大きな乱れ（偏り）が生じることなく、循環流が安定するようになる。また、インナーチューブ８２内を上昇するスラリーに対しては、その流速及びガス（気泡）の流速を加速する効果が充分に発揮されるようになり、したがって反応器３０内のスラリーを良好に攪拌することができる。
【００４７】
図６は図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときの中央部分のスラリーの流量の変化を表した図であり、前記比が０．７ときのスラリー循環流量を１としたときの変化を表したものである。
この図からわかるように、前記比が０．８より大きくなると、インナーチューブ８２の外側を下降するスラリーの流路が十分確保されないため、スラリーの循環流量が大きく減少する。これに伴い、スラリーの循環流に大きな乱れ（偏り）が生じるおそれも出てくる。
図７は図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときのインナーチューブの外側のスラリーの流速の変化を表した図である。図８は図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときのインナーチューブの外側のスラリーが流れるときの圧力損失を表した図である。図９は図４（ａ）で示す炭化水素合成用反応器においてインナーチューブの径を変えたときのインナーチューブの内側のスラリーが流れるときの圧力損失を表した図である。
図７に示すように、前記比が０．８を超えるとインナーチューブ８２の外側のスラリーの下降流ＤＦの流速が上昇し、これに伴い、図８に示すように、インナーチューブ８２の外側を流れるスラリーの圧力損失が急増し、スラリー中に含まれる触媒が損傷し易くなる。
なお、前記比が０．６より小さくなると、反応器３０内を上昇するスラリー中のガスをインナーチューブ８２の下部開口部８２Ａに十分取り込ませる（流入させる）ことができず、スラリーの上昇流ＵＦの流量が減少する。また、インナーチューブ８２内にはスパージャー８３をセットするが、スパージャー８３の配置面積が小さくなる。このように配置面積が小さくなる場合に、スパージャー８３から所定量（一定量）の合成ガスを噴出させようとすると、噴出する合成ガスの流速が速くなり、これに伴いインナーチューブ８２内での合成ガスとスラリーと混合流体の流速も増す。さらには、スラリーの上昇流がインナーチューブ８２の上端に達したところで急速に拡大することになる。
その結果、図９に示すように、インナーチューブ８２内を流れる混合流体の圧力損失が急増し、混合流体中に含まれる触媒がより一層、損傷し易くなる等の不具合が生じる。
【００４８】
図１に示すように触媒分離器３６は、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、その一部が炭化水素合成用反応器３０に戻され、液体分は第１精留塔４０に供給される。また、炭化水素合成用反応器３０の塔頂からは、未反応の合成ガス（原料ガス）及び合成された炭化水素のガス分を含むＦＴガス成分が放出され、気液分離器３８に供給される。
【００４９】
気液分離器３８は、ＦＴガス成分を冷却して、一部の凝縮分の液体炭化水素（軽質ＦＴ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は、未反応の合成ガス（ＣＯとＨ２）、炭素数２以下の炭化水素を主成分としており、一部は炭化水素合成用反応器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、ＦＴ合成反応に再利用されなかったガス分は、オフガス側へ排出され、燃料ガスとして使用されたり、ＬＰＧ（液化石油ガス）相当の燃料が回収されたり、合成ガス生成ユニットの改質器１２の原料に再利用されたりする。
【００５０】
第１精留塔４０は、炭化水素合成用反応器３０から触媒分離器３６、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素を分留し、ナフサ留分（沸点が約１５０℃より低い。）と、灯油・軽油に相当する中間留分（沸点が約１５０〜３６０℃。）と、ワックス分（沸点が約３６０℃を超える。）とに分留する。
この第１精留塔４０の底部から取り出されるワックス分の液体炭化水素（主としてＣ２１以上）は、図１に示すアップグレーディングユニット７のワックス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中間留分の液体炭化水素（主としてＣ１１〜Ｃ２０）は、アップグレーディングユニット７の中間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、アップグレーディングユニット７のナフサ留分水素化精製反応器５４に移送される。
【００５１】
図１に示すようにアップグレーディングユニット７は、前記ワックス留分水素化分解反応器５０と、前記中間留分水素化精製反応器５２と、前記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の上部に接続されている。気液分離器５６，５８，６０は、これらワックス留分水素化分解反応器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留する。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、Ｃ４以下の気体成分は燃料ガスとして回収、あるいはフレアガスとして排出し、炭素数が５以上の成分は製品のナフサとして回収する。
【００５２】
次に、以上のような構成の液体燃料合成システム１により、天然ガスから液体燃料を合成する工程（ＧＴＬプロセス）について説明する。
液体燃料合成システム１には、天然ガス田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。前記合成ガス製造ユニット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。
【００５３】
まず、前記天然ガスは、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、前記水素ガスを用いて天然ガスに含まれる硫黄化合物を公知の水素化脱硫触媒で水素化して硫化水素に転換し、さらにこの硫化水素を酸化亜鉛のような吸着材により吸着・除去することにより、天然ガスの脱硫を行う。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及び炭化水素合成用反応器３０、アップグレーディングユニット７等で用いられる触媒の活性が硫黄化合物により低下することを防止できる。
【００５４】
このようにして脱硫された天然ガス（炭酸ガスを含んでもよい。）は、炭酸ガス供給源（図示せず。）から供給される炭酸ガス（ＣＯ２）と、排熱ボイラー１４で発生した水蒸気とが混合された後に、改質器１２に供給される。改質器１２は、例えば、水蒸気・炭酸ガス改質法により、炭酸ガス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、該バーナーにおける燃料ガスの燃焼熱及び改質器１２の炉内の輻射熱により、吸熱反応である前記水蒸気・炭酸ガス改質反応に必要な反応熱がまかなわれている。
【００５５】
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。
【００５６】
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、又は炭化水素合成用反応器３０に供給される。吸収塔２２は、貯留している吸収液中に、合成ガスに含まれる炭酸ガスを吸収することで、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、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、前記改質反応に再利用される。
【００５７】
このようにして、合成ガス製造ユニット３で生成された合成ガスは、前記ＦＴ合成ユニット５の炭化水素合成用反応器３０に供給される。このとき、炭化水素合成用反応器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。
【００５８】
また、前記脱炭酸装置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、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。分離された水素ガスは、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。
【００５９】
次いで、前記ＦＴ合成ユニット５は、前記合成ガス製造ユニット３によって製造された合成ガスから、ＦＴ合成反応によって炭化水素を合成する。
前記合成ガス製造ユニット３によって生成された合成ガスは、炭化水素合成用反応器３０の底部からスパージャー８３を介して流入する。
【００６０】
その際、本実施形態では、反応器３０の底部全域ではなく、反応器３０の底部の一部分であるインナーチューブ８２内側下方のみにスパージャー８３を配置し、このスパージャー８３から合成ガスが噴出される。噴出された合成ガスは、インナーチューブ８２内でスラリーと混合される。この混合流体は気泡を含まないスラリーに対して比重が小さくなるので、インナーチューブ内で上昇流ＵＦを形成する。上昇する混合流体は、スラリーの液面に到達すると大部分の気泡が抜け、大部分の気泡が抜けた混合流体はスラリーの比重とほぼ同程度になり、インナーチューブ８２の外側つまり反応器の内面に近い位置で下方に向かう下降流ＤＦを形成する。
【００６１】
このように、本実施形態では、反応器３０の中心位置の上昇流と内面に近い位置の下降流からなる循環流が形成される。この循環流は、反応器３０の底部全域から合成ガスを噴出する全面吹き出しのものよりも、強い流れとなる。この強い流れの循環流によってスラリーを良好に攪拌することができる。
また、気泡を含む混合流体が、インナーチューブ８２の上端からさらに上方へ流れるとき、図３（ａ）に示すように、所定の拡散角度θをもって反応器３０の径方向外方へも拡散しながら上昇する。反応器３０の径方向外方へ拡散する混合流体は、インナーチューブ８２の外側つまり反応器３０の内面に近い位置での下降流に巻き込まれてスラリーの液面まで達することなく、流れが逆転し下方へ流れることとなる。つまり、このインナーチューブ８２の上端の延長部分と反応器３０の内側との間の空間Ｋに、気泡を含むスラリーが回り込むことで、この領域もフィッシャー・トロプッシュ合成反応領域Ｆとなる。
【００６２】
つまり、フィッシャー・トロプッシュ合成反応領域Ｆは、インナーチューブ８２の内側に限られることなく、インナーチューブの８３の外側にも形成されることとなり、結果的に、フィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域を広く確保することができる。
なお、比較のため、図３（ｂ）にインナーチューブがスラリーの液面まで延びる従来のインナーチューブを備える反応器の作用説明図を示す。この図に示すように、従来のインナーチューブを備える反応器では、ドラフトチューブの下側から供給される合成ガスがスラリーと接触する領域、つまり、ＦＴ合成反応が生じる領域Ｆがドラフトチューブの内側領域に限られる。
【００６３】
このようにして合成ガスが気泡となって炭化水素合成用反応器３０内を上昇し、これに伴われてスラリーも上昇し循環流を形成することにより、前述したＦＴ合成反応によって合成ガスに含まれる一酸化炭素と水素ガスとが反応し、炭化水素が生成される。
炭化水素合成用反応器３０で合成された液体炭化水素は、スラリーとして触媒粒子とともに触媒分離器３６に導入される。
【００６４】
触媒分離器３６は、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、その一部が炭化水素合成用反応器３０に戻され、液体分は第１精留塔４０に供給される。
また、炭化水素合成用反応器３０の塔頂からは、未反応の合成ガス（原料ガス）及び合成された炭化水素のガス分を含むＦＴガス成分が放出され、気液分離器３８に供給される。
【００６５】
気液分離器３８は、ＦＴガス成分を冷却して、一部の凝縮分の液体炭化水素（軽質ＦＴ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は、未反応の合成ガス（ＣＯとＨ２）、炭素数２以下の炭化水素を主成分としており、一部は炭化水素合成用反応器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、ＦＴ合成反応に再利用されなかったガス分は、オフガス側へ排出され、燃料ガスとして使用されたり、ＬＰＧ（液化石油ガス）相当の燃料が回収されたり、合成ガス生成ユニットの改質器１２の原料に再利用されたりする。
【００６６】
次に、第１精留塔４０は、前記のようにして炭化水素合成用反応器３０から触媒分離器３６、気液分離器３８を介して供給された液体炭化水素を分留し、ナフサ留分（沸点が約１５０℃より低い。）と、中間留分（沸点が約１５０〜３６０℃。）と、ワックス留分（沸点が約３６０℃を超える。）とに分離する。
この第１精留塔４０の底部から取り出されるワックス留分の液体炭化水素（主としてＣ２１以上）は、ワックス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中間留分の液体炭化水素（主としてＣ１１〜Ｃ２０）は、中間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。
【００６７】
ワックス留分水素化分解反応器５０は、第１精留塔４０の塔底から供給された炭素数の多いワックス留分の液体炭化水素（概ねＣ２１以上）を、前記水素分離装置２６から供給される水素ガスを利用して水素化分解して、その炭素数を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。このワックス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において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、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に移送される。
【００６８】
中間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中間留分の液体炭化水素（概ねＣ１１〜Ｃ２０）を、水素分離装置２６からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給される水素ガスを用いて、水素化精製する。この水素化精製反応では、主に、燃料油基材としての低温流動性を向上する目的で、分枝鎖状飽和炭化水素を得るために、前記液体炭化水素を水素化異性化し、また、前記液体炭化水素中に含まれる不飽和炭化水素に水素を付加して飽和させる。更に、前記炭化水素中に含まれるアルコール類等の含酸素化合物を水素化して飽和炭化水素に変換する。このようにして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、前記水素化反応に再利用される。
【００６９】
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からワックス留分水素化分解反応器５０を介して供給される水素ガスを用いて、水素化精製する。これにより、供給されるナフサ留分に含まれる不飽和炭化水素及びアルコール類等の含酸素化合物は飽和炭化水素に変換される。このようにして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、前記水素化反応に再利用される。
【００７０】
次いで、第２精留塔７０は、前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においてそれぞれ水素化分解及び水素化精製された液体炭化水素を、炭素数がＣ１０以下の炭化水素（沸点が約１５０℃より低い。）と、灯油留分（沸点が約１５０〜２５０℃）と、軽油留分（沸点が約２５０〜３６０℃）及び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留分（沸点が約３６０℃を超える。）とに分留する。第２精留塔７０の下部からは軽油留分が取り出され、中央部からは灯油留分が取り出される。一方、第２精留塔７０の塔頂からは、炭素数がＣ１０以下の炭化水素が取り出されて、ナフサ・スタビライザー７２に供給される。
【００７１】
さらに、ナフサ・スタビライザー７２では、前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の塔底からは、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ガスが、燃料ガスとして回収、あるいはフレアガスとして排出される。
【００７２】
本実施形態の炭化水素合成反応装置によれば、反応器３０内に円筒状のインナーチューブ８２がスラリー中に浸るように配置され、インナーチューブ８２の内側下方に合成ガス吹込み用のスパージャー８３が配置され、インナーチューブ８２の上端の延長部分Ｌｂと反応器３０の内側との間の空間Ｋに、気泡を含むスラリーが回り込むフィッシャー・トロプッシュ合成反応領域Ｆが形成されてしているので、反応器３０の中心位置の上昇流と内面に近い位置の下降流からなる循環流が形成され、この循環流は、反応器の底部全域から合成ガスを噴出する全面吹き出しよりも、強い流れとなる。この強い流れの循環流によってこの強い流れの循環流によってスラリーを良好に攪拌することができ、同時にフィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域Ｆが、インナーチューブ８２の内側に限られることなく、インナーチューブ８２の外側にも形成されることとなり、結果的に、フィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域Ｆを広く確保することもできる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、インナーチューブ８２は前記実施形態では円筒状としているが、これに限られることなく、略角筒状に形成してもよい。その場合に角筒としては、四角筒や六角筒など任意の角筒形状を用いることができる。
また、インナーチューブ８２の上端が外側に断面Ｕ字状に広がるように形成しても良い。この場合、インナーチューブ８２の内側の上昇流ＵＦがインナーチューブ８２の上端から径方向外方へより拡がり易くなり、フィッシャー・トロプッシュ合成反応が起こる領域Ｆをより一層拡げることができる。
【実施例】
【００７４】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、本実施形態の炭化水素合成用反応器、インナーチューブを有さず反応器の底部の全域から合成ガスを噴出す炭化水素合成用反応器、インナーチューブを有さず反応器の底部中心から合成ガスを噴出す炭化水素合成用反応器をそれぞれ用意し、反応器の中央部分において気泡を含むスラリーの流速を調べた。
なお、このときのインナーチューブは、直径が１．４ｍ、高さが２ｍのものを用いた。また、インナーチューブの上端からスラリー液面までの長さは、初期液面で５ｍ、運転時で５．５ｍ〜６．５ｍのものを用いた。
その結果を表したものが図５である。
この図からわかるように、本実施形態の炭化水素合成用反応器のものでは、インナーチューブを有さず底部の全域から合成ガスを噴出す炭化水素合成用反応器、インナーチューブを有さず底部中心のみから合成ガスを噴出す炭化水素合成用反応器の何れのものに対しても、高い流速が得られた。
【００７５】
また、本実施形態の炭化水素合成用反応器において、インナーチューブを変えたときの、反応器の中央部分において気泡を含むスラリーの流量を調べた。
なお、このときのインナーチューブは、直径がそれぞれ１．０ｍ、１．２ｍ、１．４ｍ、１．６ｍ、１．８ｍ、１．９ｍ、高さが２ｍのものを用いた。また、インナーチューブの上端からスラリー液面までの長さは、初期液面で５ｍ、運転時で５．５ｍ〜６．５ｍのものを用いた。反応器３０は内径（直径）が２ｍのものを用いた。
その結果を表したものが図６である。
また、図６のデータを採ったときの同じ条件で、インナーチューブの外側のスラリーの流速の変化、インナーチューブの外側のスラリーが流れるときの圧力損失の変化、インナーチューブの内側のスラリーが流れるときの圧力損失の変化を図７〜図９でそれぞれ示す。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、フィッシャー・トロプシュ合成反応にて炭化水素を製造する炭化水素合成用反応器に利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…液体燃料合成システム、５…ＦＴ合成ユニット、３０…炭化水素合成用反応器（反応器）、８０…反応器本体、８１…冷却管、８１Ａ…冷却部、８２…インナーチューブ、８３…スパージャー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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