(57)【要約】  ＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムを開示する。本発明のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法は、ＦＰＳＯでＧＴＬ（Ｇａｓ  Ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ）を生産するための方法であって、１）海洋ガス田で生産された天然ガスを前処理するステップと、２）前処理された前記天然ガスを触媒下で反応させることで、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質ステップと、３）前記合成ガスをフィッシャートロプシュ反応器に供給して反応させることで、液状炭化水素を生成する合成ステップと、４）前記液状炭化水素をガス、ナフサ、および合成原油に分離し、水素を供給することで、水素化仕上げ（ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）するアップグレーディングステップと、を含むことを特徴とする。
2016534180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）海洋ガス田で生産された天然ガスを前処理するステップと、
２）前処理された前記天然ガスを触媒下で反応させることで、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質ステップと、
３）前記合成ガスをフィッシャートロプシュ反応器に供給して反応させることで、液状炭化水素を生成する合成ステップと、
４）前記液状炭化水素をガス、ナフサ、および合成原油に分離し、水素を供給することで、前記液状炭化水素を水素化仕上げ（ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）するアップグレーディングステップと、を含むＦＰＳＯのＧＴＬ（Ｇａｓ  Ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ）生産方法。
【請求項２】
前記アップグレーディングステップは、
１）前記合成ステップで生成された前記液状炭化水素を、炭素数１〜４のガス、ナフサ、および合成原油に分離する分離ステップと、
２）分離されたナフサに水素を供給することで、オレフィンを飽和させる水素化仕上げステップと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項３】
前記水素化仕上げステップで生成された凝縮物（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ）が分離され、前記分離ステップで分離された合成原油と混合され、
前記水素化仕上げステップにより、貯蔵および運送中における、前記ナフサおよび合成原油の少なくとも１つに含まれたオレフィンのガム（ｇｕｍ）の形成および重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）が防止されることを特徴とする、請求項２に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項４】
前記分離ステップで分離された炭素数１〜４のガスが、前記ＦＰＳＯの燃料として供給されることを特徴とする、請求項２に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項５】
前記水素化仕上げステップは、２５０〜２９０℃の温度、１５〜３０バールの圧力という、相対的に低い温度および圧力条件下で行われることを特徴とする、請求項２に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項６】
前記改質ステップで改質後に生成された合成ガスを、前記合成ステップのフィッシャートロプシュ反応器に供給する前にコンディショニング（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）するコンディショニングステップをさらに含み、
コンディショニング中に発生した水素の少なくとも一部が、前記アップグレーディングステップに供給されることを特徴とする、請求項１に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項７】
前記改質ステップは、前記天然ガスに水蒸気および二酸化炭素を供給して触媒下で反応させる水蒸気二酸化炭素改質器（Ｓｔｅａｍ  ＣＯ２  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＣＲ）で行われ、前記合成ステップのフィッシャートロプシュ反応器は、スラリー相反応器（Ｓｌｕｒｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ、ＳＰＲ）であることを特徴とする、請求項６に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項８】
前記水蒸気二酸化炭素改質器がコンパクト改質器（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ）であることを特徴とする、請求項７に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項９】
前記コンパクト改質器では、二酸化炭素が水性ガスシフト反応（ｗａｔｅｒ  ｇａｓ  ｓｈｉｆｔ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）の逆反応として前記合成ガスの生成反応に関与することを特徴とする、請求項８に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項１０】
前記スラリー相反応器における未反応の前記合成ガスは回収され、前記合成ステップに再導入されることを特徴とする、請求項７に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項１１】
前記合成ステップおよび改質ステップで発生した水蒸気は、前記ＦＰＳＯに設けられた水蒸気タービン発電機に供給されて発電することを特徴とする、請求項１に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項１２】
前記コンディショニングステップでは、
改質後に生成された前記合成ガスから多段にＨ２Ｏを分離し、前記フィッシャートロプシュ反応器における要求条件を満たすように水素を分離し、
前記フィッシャートロプシュ反応器に供給されるＨ２/ＣＯの割合（ＳＮ）が１〜２．５を満たすようにＨ２が回収されることを特徴とする、請求項６に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項１３】
前記コンディショニングステップで回収された水素の少なくとも一部が、前記改質ステップの燃料として供給されることを特徴とする、請求項１２に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項１４】
前記改質ステップは、前記天然ガスと前記コンディショニングステップで供給された水素とを反応させる水蒸気メタン改質器（Ｓｔｅａｍ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＭＲ）で行われることを特徴とする、請求項１３に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法。
【請求項１５】
海洋ガス田で生産された天然ガスに対して、脱硫処理を含む前処理を行う前処理ユニットと、
前記前処理ユニットから前記天然ガスを受け、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質器と、
前記改質器から前記合成ガスを受けて液状炭化水素を生成するフィッシャートロプシュ反応器と、
水素および前記フィッシャートロプシュ反応器からの前記液状炭化水素を受けて水素化仕上げすることで、ナフサおよび合成原油を生産するアップグレーディングユニットと、を含むＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項１６】
前記改質器で生成された前記合成ガスを前記フィッシャートロプシュ反応器に導入する前にコンディショニングするコンディショニングユニットをさらに含み、
前記コンディショニングユニットで生成された水素が前記アップグレーディングユニットに供給されることを特徴とする、請求項１５に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項１７】
前記改質器は、前記天然ガスを受け、水蒸気および二酸化炭素を供給して触媒下で反応させることで、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する水蒸気二酸化炭素改質器（ＳＣＲ）であり、
前記フィッシャートロプシュ反応器はスラリー相反応器（ＳＰＲ）であることを特徴とする、請求項１５に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項１８】
前記アップグレーディングユニットが、前記液状炭化水素に水素を供給して水素化仕上げし、前記ナフサおよび合成原油の少なくとも１つに含まれたオレフィンを飽和させることにより、前記ナフサおよび合成原油の少なくとも１つの貯蔵および移送中における、前記オレフィンのガム（ｇｕｍ）の形成および重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）が防止されることを特徴とする、請求項１５に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項１９】
前記フィッシャートロプシュ反応器および前記アップグレーディングユニットで生成された炭素数１〜４の化合物が、前記ＦＰＳＯの複合発電システムの燃料として供給されることを特徴とする、請求項１５に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項２０】
前記コンディショニングユニットは、
前記合成ガスから多段にＨ２Ｏを分離する第１〜第３の分離器と、
前記第３の分離器で分離された水素および一酸化炭素から水素を回収する抽出器と、を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項２１】
前記改質器は、前処理された天然ガス、Ｈ２Ｏ、およびＣＯ２を、前記抽出器で回収された水素により、燃焼ガスと、水素、ＣＯ、およびＨ２Ｏに改質する水蒸気メタン改質器（Ｓｔｅａｍ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＭＲ）であることを特徴とする、請求項２０に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項２２】
前記抽出器には、前記水素の通過量を調節可能なメンブレンが設けられることを特徴とする、請求項２０に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項２３】
前記メンブレンにより回収された水素が、前記改質器およびアップグレーディングユニットに供給されることを特徴とする、請求項２２に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【請求項２４】
前記コンディショニングユニットから前記フィッシャートロプシュ反応器に供給されるＨ２／ＣＯの割合（ＳＮ）が１〜２．５であることを特徴とする、請求項２２に記載のＦＰＳＯのＧＴＬ生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムに関し、より詳細には、前処理された天然ガスを改質するステップと、改質ステップにより生成された合成ガスから液状炭化水素を生成する合成ステップと、液状炭化水素を水素化仕上げ（ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）するアップグレーディングステップと、を経てＧＴＬを生産する生産方法およびＧＴＬ生産システム、空気分離装置（ＡＳＵ：Ａｉｒ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔｓ）を除去してデッキ空間をさらに確保し、その所要コストを低減することができるＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油資源の枯渇に伴って、輸送油、燃料油、石油化学製品を生産することができる代替資源の活用が求められている。このような要求に応じ得る代表的な炭化水素物質として、埋蔵量が豊富な石炭や天然ガスが挙げられ、地球温暖化防止のためのＣＯ２の低減という点で、バイオマス（Ｂｉｏｍａｓｓ）や廃棄物などの環境にやさしい代替炭化水素源が挙げられる。かかる代替炭化水素源から、ガソリンやディーゼルなどの輸送油と、アルコール、ワックス、潤滑基油、オレフィンなどの化学製品を生産することができる方法として、石炭液化（ＣＴＬ、Ｃｏａｌ−ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄ）生産方法、天然ガス液化（ＧＴＬ）生産方法、バイオマス液化（Ｂｉｏｍａｓｓ−ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄ）生産方法が公知である。
【０００３】
ＧＴＬ（Ｇａｓ  Ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ）とは、天然ガスを加工して液体状態の合成石油を生産する技術およびその生成物を意味する。持続的な原油価格の高騰現象と、環境にやさしいエネルギーに対する要求により、輸送用燃料であるディーゼルなどの液体燃料を天然ガスから生産するＧＴＬに対する関心が高まっている。ＧＴＬは、天然ガスを脱硫する工程を経て生産され、大気汚染物質である硫黄成分をほとんど含まないため、クリーン燃料として分類され得るからである。
【０００４】
ＧＴＬ技術の核心工程であるフィッシャートロプシュ（Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ）合成法は、ドイツの化学者であるＦｉｓｃｈｅｒとＴｒｏｐｓｃｈが、１９２３年に石炭ガス化による合成ガスから合成燃料を製造する技術を開発することで始まった。
【０００５】
ＧＴＬ工程は、天然ガスの改質反応、合成ガスのＦ−Ｔ合成反応、および生成物の改質反応という主たる３ステップの工程で構成される。
【０００６】
先ず、天然ガスから合成ガスを生成する改質反応ステップは、天然ガスの主成分であるメタンの改質反応により行われ、改質反応法は、水蒸気メタン改質法、部分酸化法、自己熱改質法、および水蒸気炭素改質法などが代表的である（表１参照）。
【０００７】
【表１】
2016534180.tif 000003
【０００８】
改質反応により生成された合成ガスは、Ｆ−Ｔ合成反応を経て線状パラフィン系炭化水素を生成するが、Ｆ−Ｔ反応器は、固定層（ｆｉｘｅｄ  ｂｅｄ）反応器→循環流動層（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ  ｂｅｄ）反応器→固定流動層（ｆｉｘｅｄ  ｆｌｕｉｄ  ｂｅｄ）反応器→スラリー（ｓｌｕｒｒｙ）反応器の順に発展されている。Ｆ‐Ｔ合成反応は、次の４つの主反応からなる。
【０００９】
（１）ＦＴ合成（鎖成長（ｃｈａｉｎ  ｇｒｏｗｔｈ））
ＣＯ＋２Ｈ２→−ＣＨ２＋Ｈ２Ｏ    ΔＨ（２２７℃）＝−１６５ｋＪ/ｍｏｌ
（２）メタネーション（Ｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎ）
ＣＯ＋３Ｈ２→ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ       ΔＨ（２２７℃）＝−２１５ｋＪ/ｍｏｌ
（３）水性ガスシフト（Ｗａｔｅｒ  ｇａｓ  ｓｈｉｆｔ）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ⇔ＣＯ２＋Ｈ２        ΔＨ（２２７℃）＝−４０ｋＪ/ｍｏｌ
（４）ブードア反応（Ｂｏｕｄｏｕａｒｄ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）
２ＣＯ⇔Ｃ＋ＣＯ２              ΔＨ（２２７℃）＝−１３４ｋＪ/ｍｏｌ
【００１０】
Ｆ‐Ｔ合成反応により生成された高沸点のワックス生成物は、改質反応（ｕｐｇｒａｄｉｎｇ）を経て低沸点の燃料に精製して用いることができる。
【００１１】
韓国特許出願公開第２０１２−００５４６３２号公報に記載の、かかる技術の一例では、脱硫されたガス状炭化水素供給原料から合成ガスを製造するための複合改質プロセスであって、供給原料が第１の供給原料流と第２の供給原料流に分割され、前記第１の供給原料流は蒸気と混合され、直列に動作されているガス加熱改質装置（ＧＨＲ）および水蒸気メタン改質装置（ＳＭＲ）に供給され、前記第２の供給原料流は、ＳＭＲから来る改質ガスと混合されて、酸素と共に非触媒部分酸化改質装置（ＰＯＸ）に供給される、複合改質プロセスについて開示されている。
【００１２】
かかるＧＴＬ技術は、輸送用燃料に対する環境規制により、水素燃料の商用化前までは経済性のある唯一のクリーン燃料の製造技術となると期待される。しかしながら、ＧＴＬ技術は、先発企業が市場を占めており、参入障壁が高くて独自の技術開発が必要な分野であり、そのため、国産ＧＴＬ技術に対する研究開発が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】韓国特許出願公開第２０１２−００５４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
近年、海洋ガス田の開発が活発に行われており、海洋ガス田で生産された天然ガスにＧＴＬ技術を適用する海洋プラントが、競争力のある技術となると期待されている。
【００１５】
しかし、海洋環境による様々な変数のため、陸上のＧＴＬプラント技術をそのまま海洋プラント化することは困難である。
【００１６】
海洋プラントは、限定された空間の活用、潮流などによる動きの安定性、プラントの重量と重心を考慮して設計しなければならず、必要な原料や装備部品が直ちに供給されない恐れがあるという点を考慮すべきである。そのため、できるかぎり工程数を減少できるように設計することで、工程を単純化し、且つプラントをコンパクトにしなければならない。
【００１７】
例えば、空気分離装置（ＡＳＵ）は、非常に大きい空間が必要であり、冷却装置の高さが非常に高い。これらの装置はＦＰＳＯに適しない。また、これらにより生産される純酸素は、制限された空間で大きい火事や爆発を招く恐れがある。
【００１８】
したがって、従来の技術におけるＦＰＳＯの概念は、純酸素に代えて空気を用いて合成ガスを製造することで、ＡＳＵの必要性を回避することである。このようなアプローチは、実質的に装置の大きさが増大し、且つ設置面積が増大するとともに、設置投資コストが増加し得る。また、未反応ガスの再循環がなく、単一経路からなるＦ−Ｔ反応器が求められる。
【００１９】
一方、図１には、従来のＧＴＬ生産方法で改質された合成ガスのＦ−Ｔ合成反応とアップグレーディング工程のフローを概略的に示した。
【００２０】
図１に示したように、改質された合成ガス（Ｓｙｎｇａｓ）がＦ−Ｔ合成反応器（ＦＴ）に導入されてＦＴ液（ＦＴ  Ｌｉｑｕｉｄ）が合成される。Ｆ−Ｔ合成反応器の生成物は、セパレータを経て水素化分解（ＨＣＫ）および水素化処理（ＨＤＴ）によりアップグレードされる。
【００２１】
工程中に、未転換のＨ２とＣＯは、セパレータで分離されてＦ−Ｔ合成反応器（ＦＴ）に再導入される。水素化分解（ＨＣＫ）は、ワックス（ｗａｘ）の重質ｎ−パラフィンを軽質ｎ−パラフィンやｉｓｏ−パラフィンに転換する工程であり、水素化処理（ＨＤＴ）は、線状パラフィンおよびオレフィンを水素化および異性化する工程である。
【００２２】
かかるアップグレーディング工程は、工程が複雑であり、必要な装置の数が多いだけでなく、工程後に生成されるＧＴＬの種類が多様であるため、それらを貯蔵するための複数のタンクを備えなければならない。アップグレーディング工程に必要な装置およびタンクの数が多いため、海洋プラント化するには設備の配置が非効率的である。
【００２３】
また、アップグレーディングのためには多量の水素が必要であるため、水素プラントが必須構成要素として必要であり、陸上プラントの場合、アップグレーディング工程でのコストが全体プラント施設費の１０％に達するほど、その比重が大きかった。
【００２４】
本発明は、上述の問題を解決することができる、海洋プラントに好適なＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の一側面によれば、ＦＰＳＯのＧＴＬ（Ｇａｓ  Ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ）生産方法であって、
１）海洋ガス田で生産された天然ガスを前処理するステップと、
２）前処理された前記天然ガスを触媒下で反応させることで、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質ステップと、
３）前記合成ガスをフィッシャートロプシュ反応器に供給して反応させることで、液状炭化水素を生成する合成ステップと、
４）前記液状炭化水素をガス、ナフサ、および合成原油に分離し、水素を供給することで、前記液状炭化水素を水素化仕上げ（ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）するアップグレーディングステップと、を含むＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法が提供される。
【００２６】
好ましくは、前記アップグレーディングステップは、
１）前記合成ステップで生成された前記液状炭化水素を、炭素数１〜４のガス、ナフサ、および合成原油に分離する分離ステップと、
２）分離されたナフサに水素を供給することで、オレフィンを飽和させる水素化仕上げステップと、を含むことができる。
【００２７】
好ましくは、前記水素化仕上げステップで生成された凝縮物（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ）が分離され、前記分離ステップで分離された合成原油と混合され、前記水素化仕上げステップにより、貯蔵および運送中における、前記ナフサおよび合成原油の少なくとも１つに含まれたオレフィンのガム（ｇｕｍ）の形成および重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を防止することができる。
【００２８】
好ましくは、前記分離ステップで分離された炭素数１〜４のガスを、前記ＦＰＳＯの燃料として供給することができる。
【００２９】
好ましくは、前記水素化仕上げステップは、２５０〜２９０℃の温度、１５〜３０バールの圧力の、相対的に低い温度および圧力条件下で行うことができる。
【００３０】
好ましくは、前記改質ステップで改質後に生成された合成ガスを、前記合成ステップのフィッシャートロプシュ反応器に供給する前にコンディショニング（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）するコンディショニングステップをさらに含み、コンディショニング中に発生した水素の少なくとも一部を、前記アップグレーディングステップに供給することができる。
【００３１】
好ましくは、前記改質ステップは、前記天然ガスに水蒸気および二酸化炭素を供給して触媒下で反応させる水蒸気二酸化炭素改質器（Ｓｔｅａｍ  ＣＯ２  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＣＲ）で行われ、前記合成ステップのフィッシャートロプシュ反応器が、スラリー相反応器（Ｓｌｕｒｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ、ＳＰＲ）であってもよい。
【００３２】
好ましくは、前記水蒸気二酸化炭素改質器がコンパクト改質器（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ）であってもよい。
【００３３】
好ましくは、前記コンパクト改質器では、二酸化炭素が水性ガスシフト反応（ｗａｔｅｒ  ｇａｓ  ｓｈｉｆｔ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）の逆反応として前記合成ガスの生成反応に関与してもよい。
【００３４】
好ましくは、前記スラリー相反応器における未反応の前記合成ガスは回収され、前記合成ステップに再導入されてもよい。
【００３５】
好ましくは、前記合成ステップおよび改質ステップで発生した水蒸気は、前記ＦＰＳＯに設けられた水蒸気タービン発電機に供給されて発電することができる。
【００３６】
好ましくは、前記コンディショニングステップでは、改質後に生成された前記合成ガスから多段にＨ２Ｏを分離し、前記フィッシャートロプシュ反応器における要求条件を満たすように水素を分離し、前記フィッシャートロプシュ反応器に供給されるＨ２／ＣＯの割合（ＳＮ）が１〜２．５を満たすようにＨ２を回収することができる。
【００３７】
好ましくは、前記コンディショニングステップで回収された水素の少なくとも一部を、前記改質ステップの燃料として供給することができる。
【００３８】
好ましくは、前記改質ステップは、前記天然ガスと前記コンディショニングステップで供給された水素とを反応させる水蒸気メタン改質器（Ｓｔｅａｍ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＭＲ）で行うことができる。
【００３９】
本発明の他の側面によれば、ＦＰＳＯのＧＴＬ生産システムであって、
海洋ガス田で生産された天然ガスに対して、脱硫処理を含む前処理を行う前処理ユニットと、
前記前処理ユニットから前記天然ガスを受け、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質器と、
前記改質器から前記合成ガスを受けて液状炭化水素を生成するフィッシャートロプシュ反応器と、
水素および前記フィッシャートロプシュ反応器からの前記液状炭化水素を受けて水素化仕上げすることで、ナフサおよび合成原油を生産するアップグレーディングユニットと、を含むＦＰＳＯのＧＴＬ生産システムが提供される。
【００４０】
好ましくは、前記改質器で生成された前記合成ガスを前記フィッシャートロプシュ反応器に導入する前にコンディショニングするコンディショニングユニットをさらに含み、前記コンディショニングユニットで生成された水素を前記アップグレーディングユニットに供給することができる。
【００４１】
好ましくは、前記改質器は、前記天然ガスを受け、水蒸気および二酸化炭素を供給して触媒下で反応させることで、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する水蒸気二酸化炭素改質器（ＳＣＲ）であってもよく、前記フィッシャートロプシュ反応器はスラリー相反応器（ＳＰＲ）であってもよい。
【００４２】
好ましくは、前記アップグレーディングユニットが、前記液状炭化水素に水素を供給して水素化仕上げして、前記ナフサおよび合成原油の少なくとも１つに含まれたオレフィンを飽和させることにより、前記ナフサおよび合成原油の少なくとも１つの貯蔵および移送中における、前記オレフィンのガム（ｇｕｍ）の形成および重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を防止することができる。
【００４３】
好ましくは、前記フィッシャートロプシュ反応器および前記アップグレーディングユニットで生成された炭素数１〜４の化合物を、前記ＦＰＳＯの複合発電システムの燃料として供給することができる。
【００４４】
好ましくは、前記コンディショニングユニットは、前記合成ガスから多段にＨ２Ｏを分離する第１〜第３の分離器と、前記第３の分離器で分離された水素および一酸化炭素から水素を回収する抽出器と、を含むことができる。
【００４５】
好ましくは、前記改質器は、前処理された天然ガス、Ｈ２ＯおよびＣＯ２を、前記抽出器で回収された水素により、燃焼ガスと水素、ＣＯおよびＨ２Ｏに改質する水蒸気メタン改質器（Ｓｔｅａｍ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＭＲ）であってもよい。
【００４６】
好ましくは、前記抽出器には、前記水素の通過量を調節可能なメンブレンを設けることができる。
【００４７】
好ましくは、前記メンブレンにより回収された水素を、前記改質器およびアップグレーディングユニットに供給することができる。
【００４８】
前記コンディショニングユニットから前記フィッシャートロプシュ反応器に供給されるＨ２／ＣＯの割合（ＳＮ）を１〜２．５とすることができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明のＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムは、海洋ガス田で生産された天然ガスを前処理するステップと、前処理された天然ガスの改質ステップと、改質ステップで生成された合成ガスから液状炭化水素を生成する合成ステップと、液状炭化水素を水素化仕上げ（ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）するアップグレーディングステップと、を経てＧＴＬを生産する。
【００５０】
本発明によれば、ＧＴＬ生産方法を海洋プラント環境に最適化し、特にアップグレーディング工程を単純化することで、ＦＰＳＯの限定された上部空間（Ｔｏｐｓｉｄｅ）に効果的に活用および配置することができるＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムを提供することができる。
【００５１】
本発明のＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムにより生産されるＧＴＬは、同一の積卸設備を共有してタンデムオフローディング（Ｔａｎｄｅｍ  Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ）が可能であるため、ＦＰＳＯに搭載されるコンパクトな海洋プラントを実現するのに特に適している。
【００５２】
また、本発明によれば、純酸素の必要を無くすことで、ＦＰＳＯにおける安全を確保することができ、酸素供給装置を無くすことで、ＦＰＳＯ上のデッキ空間と設置コストを低減することができる効果を奏する。
【００５３】
また、本発明によれば、ＳＭＲ反応器により生産したＨ２：ＣＯの高い割合を有する合成ガスを、ＦＴ反応器に適したＨ２：ＣＯの割合を有するように生成することができ、合成ガスから分離されたＨ２は、ＦＴ生成物の処理および改質器の昇温の燃料として使用できるため、ＧＴＬ−ＦＰＳＯでの運営コストを低減することができる効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のＧＴＬ生産方法で改質された合成ガスのＦ−Ｔ合成反応とアップグレーディング工程のフローを概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施例によるＧＴＬ生産方法のフローを概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施例によるＧＴＬ生産方法の詳細なフローを示す図である。
【図４】本発明の第１実施例において、アップグレーディングステップの工程のフローを別に示す図である。
【図５】本発明の第１実施例によるＧＴＬ生産方法が適用されたプラントが上部空間（Ｔｏｐｓｉｄｅ）に設けられたＦＰＳＯを概略的に示す図である。
【図６】本発明の第２実施例によるＳＭＲを用いたＦＰＳＯ上のＦＴ  ＧＴＬ装置のブロック図である。
【図７】図６の主要ユニットの結合関係を説明するための構成図である。
【図８】本発明の第２実施例によるＳＭＲを用いたＦＰＳＯ上のＦＴ  ＧＴＬ方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好ましい実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。
【００５６】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明することにより、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は、同一の部材を示す。
【００５７】
天然ガスを用いた製品化（ｍｏｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）は、おおまかに４つに分類され得る。すなわち、最も一般的な天然ガスの液化による（１）ＬＮＧ生産を始めとして、天然ガスの改質、合成、分離および精製による（２）ＤＭＥ生産、（３）メタノール生産、（４）ＧＴＬ生産が挙げられる。本発明は、中でも、石油ディーゼルに代替可能な、輸送用クリーン燃料として利用できるＧＴＬの生産方法に関する。
【００５８】
図２は本発明の第１実施例によるＧＴＬ生産方法のフローを概略的に示す図であり、この実施例の方法は、天然ガスに酸素、水、二酸化炭素を供給して改質（Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）するステップと、改質ステップで生成された合成ガスを反応器に入れて液状炭化水素を合成（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）するステップと、この液状炭化水素をアップグレーディングするステップと、によりナフサおよび合成原油を含むＧＴＬを生産する。図３には、この実施例のより詳細な工程のフローを示している。
【００５９】
図２および図３に示したように、本発明の第１実施例によるＧＴＬ生産方法は、ＦＰＳＯ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ、Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ）でＧＴＬを生産するための方法であって、１）海洋ガス田で生産された天然ガスを前処理するステップ（１００）と、２）前処理された天然ガスに水蒸気および二酸化炭素を供給して触媒下で反応させることで、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質ステップ（２００）と、３）合成ガスをフィッシャートロプシュ反応器に供給して反応させることで、液状炭化水素を生成する合成ステップ（３００）と、４）生成された液状炭化水素をガス、ナフサ、および合成原油に分離し、水素を供給することで、液状炭化水素を水素化仕上げ（ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）するアップグレーディングステップ（４００）と、を含んでなる。
【００６０】
前処理ステップは、海洋ガス田で生産された天然ガスを安定化するステップ（Ｇａｓ  Ｉｎｌｅｔ  Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ、１１０）と、脱硫（Ｓｕｌｆｕｒ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｓａｔｕｒａｔｏｒ）処理ステップ（１２０）と、予備改質（Ｐｒｅ−Ｒｅｆｏｒｍｅｒ）ステップと、を含むことができる。前処理を経て、大部分の成分がメタンで構成されることになった天然ガスが改質ステップ（２００）に供給される。
【００６１】
本実施例において、改質ステップ（２００）は水蒸気二酸化炭素改質器（Ｓｔｅａｍ  ＣＯ２  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＣＲ）で行われ、合成ステップ（３００）のフィッシャートロプシュ反応器はスラリー相反応器（Ｓｌｕｒｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ、ＳＰＲ）であってもよい。
【００６２】
本実施例の水蒸気二酸化炭素改質器としては、例えば、ＤＰＴのコンパクト改質器（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ）を適用することができる。一般に、水蒸気二酸化炭素改質器での主要反応式は、ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ、ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋Ｈ２であり、改質器を経て水素および一酸化炭素を含む合成ガスが生成される。
【００６３】
このような、一般の水蒸気二酸化炭素改質器で二酸化炭素が関与する合成ガスの合成反応（ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋Ｈ２）は、二酸化炭素の改質反応における副生反応であるコーキング現象（ｃｏｋｉｎｇ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）により、触媒の活性が低下し、転換率が低くなり得る。
【００６４】
そこで、コンパクト改質器を適用すると、供給ガス（Ｆｅｅｄ  ｇａｓ）中の二酸化炭素は、Ｈ２＋ＣＯ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏの水性ガスシフト反応（ｗａｔｅｒ  ｇａｓ  ｓｈｉｆｔ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）の逆反応として合成ガスの合成反応に関与することになる。したがって、かかるコンパクト改質器を適用すると、Ｒ  Ｒａｔｉｏ＝（Ｈ２−ＣＯ２）／（ＣＯ＋ＣＯ２）≒２．１を満たすことができるため、コーキング現象を防止することができて、触媒の寿命を長くでき、転換率も高めることができる。
【００６５】
一方、かかる水蒸気二酸化炭素改質器は、ＣＯ２耐性（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）が高いため、ＣＯ２の量が多い幾多のストランデッドガス田（Ｎｕｍｅｒｏｕｓ  ｓｔｒａｎｄｅｄ  ｇａｓ  ｆｉｅｌｄｓ）に適用することができ、二酸化炭素の含量が３０％に至る高二酸化炭素天然ガス（ｈｉｇｈ  ＣＯ２  ｎａｔｕｒａｌ  ｇａｓ）にも活用して運営することができる。特に、コンパクト改質器などの水蒸気二酸化炭素改質器は、酸素分離装置（ＡＳＵ）が不要であるため、安全性への懸念（Ｓａｆｅｔｙ  Ｃｏｎｃｅｒｎ）が低く、ＡＴＲ（Ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌ  Ｒｅａｃｔｏｒ）またはＰＯＸ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅａｃｔｏｒ）に比べ、要求される空間、重量、高さ、電気消費量などが相対的に少ない。また、ＧＴＬ工程のために必要な目標割合である約２．０のＨ２／ＣＯの割合を満たすことができる。
【００６６】
また、コンパクト改質器は、他の改質器に比べ、Ｓｈｉｐ  ｍｏｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓが相対的に小さく、熱交換器形態の反応器構造であって、そのサイズが小さく、設置のために必要な空間が相対的に小さいため、海洋プラントに特に適している。
【００６７】
水蒸気二酸化炭素改質器で改質ステップ（２００）を経て改質後に生成された合成ガスは、コンディショニングステップ（２５０）を経てコンディショニング（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）された後、合成ステップ（３００）のフィッシャートロプシュ反応器に供給することができる。コンディショニングは、合成ガスの成分を調整する過程であって、合成ガスのコンディショニング中に発生した水素の少なくとも一部を、上述のアップグレーディングステップ（４００）の水素化仕上げのために供給することができる。
【００６８】
本実施例では、フィッシャートロプシュ反応器としてスラリー相反応器（Ｓｌｕｒｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ）を適用する。例えば、サソール（Ｓａｓｏｌ）のＳＰＲ（Ｓｌｕｒｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ）が適用できる。ＳＰＲ（Ｓｌｕｒｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ）は、Ｓｈｉｐ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｅｆｆｅｃｔｓが小さく、全必要空間および装置重量が比較的小さいため、海洋プラントに適用するに適する。また、触媒が浮遊および循環する構造であって、ＭＴＦＢ（Ｍｕｌｔｉ−Ｔｕｂｕｌａｒ  Ｆｉｘｅｄ  Ｂｅｄ）反応器などの他の反応器に比べ触媒の取替えが容易であって、設備などの取替えや供給が円滑ではない海洋プラントにおいて効果的である。
【００６９】
図４には、アップグレーディングステップ（４００）の工程のフローのみを別に示した。
【００７０】
図４に示したように、本実施例のアップグレーディングステップ（４００）は、１）合成ステップ（３００）で生成された液状炭化水素を、炭素数１〜４のガス、ナフサ、および合成原油に分離する分離ステップ（４１０）と、２）分離されたナフサに水素を供給して、オレフィンを飽和させる水素化仕上げステップ（４２０）と、を含み、水素化仕上げステップ（４２０）で生成される凝縮物（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ）は分離され、上述の分離ステップで分離された合成原油と混合される（４３０）。
【００７１】
フィッシャートロブシ反応器で生成されて分離ステップ（４１０）で分離された合成原油（図４のｗａｘ）と、水素化仕上げステップ（４２０）で生成された凝縮物とが混合されて（４３０）、ともに合成原油（Ｓｙｎｃｒｕｄｅ）として船積されて運送される。
【００７２】
本実施例の水素化仕上げステップ（４２０）は、２５０〜２９０℃の温度、１５〜３０バールの圧力という、相対的に低い温度および圧力の条件下で行われる。このような水素化仕上げステップにより、貯蔵および運送中における、ナフサおよび合成原油の少なくとも１つに含まれたオレフィンのガム（ｇｕｍ）形成および重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）が防止される。
【００７３】
フィッシャートロプシュ反応器を経て生成された液状炭化水素のアップグレーディング工程（４００）は、生産されるべき最終生成物の種類に応じて、様々な工程に設計することができる。陸上プラントでのように、水素化分解および水素化処理工程を含むフルアップグレーディング（ｆｕｌｌ  ｕｐｇｒａｄｉｎｇ）を行う場合、種々の生成物が生産されるため陸上プラントには好ましいが、海洋プラントに適用する場合には、工程の設計が複雑となり、生成物の種類毎にタンクを設けて貯蔵しなければならないため、タンクの数が多くなり、設置空間およびコストが増大するとともに、効率的に配置し難くなる。生成物を積卸しする時にも、種類毎に積卸設備を異ならせなければならないため、配管の配置が複雑となる。
【００７４】
本実施例では、水素化仕上げステップ（４２０）によりナフサまたは合成原油に含まれたオレフィンを水素化して、オレフィンの貯蔵および運送過程中におけるガム（ｇｕｍ）形成および重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を防止する、単純化したアップグレーディング工程（Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｕｐｇｒａｄｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）を経てアップグレードする。
【００７５】
本実施例では、このようにナフサおよび合成原油のみをＧＴＬ製品として生産するように工程を設計し、相対的に低い圧力および温度の条件下で運転できる水素化仕上げのみにより液状炭化水素をアップグレードさせる。したがって、アップグレーディングステップ（４００）の工程が単純となり、工程に必要な水素の量が少なくて設備の数が少なくなるため、本実施例によるＧＬＴ生産方法は、限定されたＦＰＳＯの空間に適用するに適する。
【００７６】
上述の合成ステップ（３００）のスラリー相反応器における未反応の合成ガスは、回収されて合成ステップのスラリー相反応器の前段に再導入することができる（図４の合成ステップ（３００）の部分を参照）。
【００７７】
本実施例において、分離ステップ（４１０）で分離された炭素数１〜４のガスは、ＦＰＳＯの燃料として供給されることができ、合成ステップ（３００）および改質ステップ（２００）で発生した水蒸気は、ＦＰＳＯに設けられた水蒸気タービン発電機に供給されて発電することができる。
【００７８】
これは、分離ステップ（４１０）で分離されたガスの大部分が軽質オレフィンで構成されており、貯蔵しておいてから移送するには、その量が比較的少量であるため、ＦＰＳＯで燃料として消費することが好ましいからである。また、合成ステップ（３００）および改質ステップ（２００）の水蒸気を水蒸気タービン発電機に供給して発電することで、ＦＰＳＯに必要な電気を生産し、且つエネルギー効率も高めることができる。
【００７９】
図５には、本実施例によるＧＴＬ生産方法が適用されて、それぞれの工程ステップのための設備（１００、２００、３００、４００、５００）がＦＰＳＯの上部空間（ｔｏｐｓｉｄｅ）に設けられた状態と、工程のステップのフローを概略的に示した。
【００８０】
上述のような第１実施例の実現のために、ＦＰＳＯのＧＴＬ生産システムは、海洋ガス田で生産された天然ガスに対して、脱硫処理を含む前処理を行う前処理ユニットと、前処理ユニットから天然ガスを受け、水蒸気および二酸化炭素を供給して触媒下で反応させることで、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成する水蒸気二酸化炭素改質器（ＳＣＲ）と、水蒸気二酸化炭素改質器から合成ガスを受け、液状炭化水素を生成するスラリー相反応器（ＳＰＲ）と、水素およびスラリー相反応器からの液状炭化水素を受け、水素化仕上げすることで、ナフサおよび合成原油を生産するアップグレーディングユニットと、を含む。
【００８１】
このシステムは、好ましくは、水蒸気二酸化炭素改質器で生成された合成ガスをスラリー相反応器に導入する前にコンディショニングするコンディショニングユニットをさらに含み、コンディショニングユニットで生成された水素を前記アップグレーディングユニットに供給することができる。
【００８２】
このシステムにおいて、アップグレーディングユニットは、前記液状炭化水素に水素を供給して水素化仕上げし、ナフサおよび合成原油の少なくとも１つに含まれたオレフィンを飽和させることで、ナフサおよび合成原油の少なくとも１つの貯蔵および移送中における、オレフィンのガム（ｇｕｍ）形成および重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を防止することができる。
【００８３】
このシステムにおいて、好ましくは、スラリー相反応器およびアップグレーディングユニットで生成された炭素数１〜４の化合物は、ＦＰＳＯの複合発電システムの燃料として供給されることができる。
【００８４】
上述したように、本発明の第１実施例によるＦＰＳＯのＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムは、海洋ガス田で生産された天然ガスを前処理するステップと、前処理された天然ガスを水蒸気二酸化炭素改質器で改質するステップと、改質ステップで生成された合成ガスからスラリー相反応器で液状炭化水素を合成するステップと、合成された液状炭化水素を水素化仕上げ（ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）するアップグレーディングステップと、を経てＧＴＬを生産する。これにより、本実施例は、海洋プラント環境に最適化されたＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムを提供することができる。
【００８５】
特に、この第１実施例によれば、合成された液状炭化水素のアップグレーディング工程を水素化仕上げに単純化させることで、複雑なアップグレーディング工程による設備が不要であって、ＦＰＳＯの限定された上部空間（Ｔｏｐｓｉｄｅ）に効果的に配置することができ、設備の設置およびメンテナンスが簡便になる。また、既存の陸上プラントの複雑なアップグレーディング工程でのように多量の水素が必要ではないため、大型化した水素プラントが不要であって、アップグレーディング工程の施設および運営コストを低減することができる。
【００８６】
また、この第１実施例によるＧＴＬ生産方法およびＧＴＬ生産システムは、ナフサ、合成原油、および水素化仕上げ中に生成された凝縮物（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ）の３種のＧＴＬのみを生産するため、ＧＴＬを貯蔵するためのタンクの種類が簡単となり、タンクおよび移送用配管の配置も単純化することができる。この第１実施例で生産されるＧＴＬは、同一の積卸設備を共有してタンデムオフローディング（Ｔａｎｄｅｍ  Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ）が可能であって、積卸設備も単純化することができるため、ＦＰＳＯに搭載されるコンパクトな海洋プラントを実現するのに特に適する。
【００８７】
次に、先ず、本発明の第２実施例の概念を説明する。
【００８８】
本発明の第２実施例でＳＭＲを用いる概念は、生産された合成ガスのＨ２：ＣＯの割合が３．０〜４．５（ＳＭＲに投入される原料の組成に応じて変わる）であり、これはフィッシャートロプシュ反応器（要求されるＨ２：ＣＯの割合＝２．０）で要求される数値より高いため、Ｈ２：ＣＯの割合を２．０に調節するために、余剰の水素を除去するためにＨ２を回収するメンブレン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）を用いることである。
【００８９】
前記メンブレンで分離された水素は、メタン−水蒸気改質器（Ｓｔｅａｍ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｒｅｆｏｒｍｅｒ、ＳＭＲ）のためのバーナーの燃料として用いることができる。また、本発明によれば、前記概念は、ＦＴ生成物の向上のために必要な水素を確保しながら、ＦＴ外部循環および排出の割合をＳＭＲ運営変数として決めることを含む。
【００９０】
また、超過された水素（ＦＴ反応器で直接必要な量以上）は、ＦＴ  ＧＴＬ生成物の処理に供給することができるため、別の水素生産システムに必要な空間およびコストを低減することができる。
【００９１】
すなわち、ＳＭＲは、Ｈ２：ＣＯの割合がフィッシャートロプシュ反応器（ＦＴ反応器）で要求されるＨ２：ＣＯの割合よりも高い合成ガスを生産する。しかし、本実施例によれば、水素回収メンブレンを設けることで、付加的な水素生産設備を設ける必要を無くし、ＦＴ反応器に適当な条件のＨ２／ＣＯの割合で合成ガスを供給することができ、超過された水素をＦＴ生成物の処理に用いることができる。
【００９２】
以下、本発明の第２実施例の構成を図面に基づいて説明する。
【００９３】
図６は本発明の第２実施例によるＳＭＲを適用したＦＰＳＯ上のＧＴＬシステムのブロック図である。
【００９４】
この第２実施例によるＳＭＲを適用したＦＰＳＯ上のＧＴＬシステムは、図６に示したように、ＦＰＳＯで単一合成原油を生産するためのＦＴ  ＧＴＬシステムであって、生産されたガスが注入されるガス注入安定化ユニット１０１０と、脱硫ユニット１０２０と、天然ガス飽和および予備改質（Ｐｒｅ−Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）ユニット１０３０と、小型の改質（Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）ユニット１０４０と、コンディショニング（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット１０５０と、ＦＴ合成ユニット１０６０と、テールガス（Ｔａｉｌ  ｇａｓ）分離ユニット１０７０と、製品処理（Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のためのアップグレーディングユニット１０８０と、を含む。前記ガス注入安定化ユニット１０１０は、生産された粗天然ガス（ＲＡＷ  ＮＧ）に対して安定化を行って天然ガス凝縮物（ＮＧ  ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ）と水（Ｈ２Ｏ）を生成し、前記天然ガス凝縮物は脱硫ユニット１０２０に供給される。
【００９５】
前記脱硫ユニット１０２０は、天然ガスに含まれた硫黄を除去し、天然ガス飽和および予備改質ユニット１０３０に粗天然ガスを供給する。天然ガス飽和および予備改質ユニット１０３０で予備処理された粗天然ガスの一部は燃料用ガスとして用いられ、残りの天然ガスは、水蒸気により加熱されて改質ユニット１０４０に供給され、飽和器に排出される。
【００９６】
前記改質ユニット１０４０は、天然ガス飽和および予備改質ユニット１０３０で水蒸気を通過して供給された天然ガスを、組合成ガス（ＲＡＷ  ＳＹＮＧＡＳ）に改質する。また、前記改質ユニット１０４０で処理されないガスは、燃料ガスとして天然ガス飽和および予備改質ユニット１０３０に供給される。
【００９７】
前記改質ユニット１０４０で処理された組合成ガスはコンディショニングユニット１０５０で合成ガス（ＳＹＮＧＡＳ）として生成され、この過程で発生した水素（Ｈ２）は、燃料ガスとして改質ユニット１０４０およびアップグレーディングユニット１０８０に供給される。また、コンディショニングユニット１０５０で生成された合成ガス凝縮物は、天然ガス飽和および予備改質ユニット１０３０に供給されるかまたは排出される。
【００９８】
前記コンディショニングユニット１０５０より供給された合成ガスは、ＦＴ合成ユニット１０６０を経て、ＦＴナフサおよびＦＴ重質油の第１の混合物とＦＴワックスとに分離され、アップグレーディングユニット８０に供給される。
【００９９】
前記テールガス分離ユニット１０７０は、ＦＴ合成ユニット１０６０より供給された合成ガスからテールガスを分離し、テールガスは、一部が排出されるか、または前記天然ガス飽和および予備改質ユニット１０３０に供給されてリサイクルされる。
【０１００】
前記アップグレーディングユニット１０８０は、前記ＦＴ合成ユニット１０６０より供給された第１の混合物とＦＴワックスとを混合し、燃料ガス（ＬＰＧおよびＨ２）と合成原油（ｓｙｎｃｒｕｄｅ）製品（ＦＴナフサ、ＦＴ重質油、ＦＴワックス）を排出および貯蔵する。
【０１０１】
一方、前記改質ユニット１０４０とコンディショニングユニット１０５０には、水蒸気を形成するためのボイラー給水（ＢＦＷ）が供給される。
【０１０２】
また、本実施例の主要特徴である改質ユニット１０４０、コンディショニングユニット１０５０、アップグレーディングユニット１０８０の構成について図７に基づいて説明する。
【０１０３】
図７は図６の主要ユニットの結合関係を説明するための構成図である。
【０１０４】
図７に示したように、前記改質ユニット１０４０は、生産された天然ガスに前記コンディショニングユニット１０５０で生成されたＨ２を加えて組合成ガス（ＲＡＷ  ＳＹＮＧＡＳ）を改質するように、Ｈ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏの混合ガスと燃焼ガスを生成する。このために、前記改質ユニット１０４０は、天然ガスに含有されたＣＨ４、Ｈ２ＯおよびＣＯ２を、前記コンディショニングユニット１０５０より供給されたＨ２により燃焼ガスとＨ２、ＣＯおよびＨ２Ｏに改質する小型の改質器１０４１を含む。
【０１０５】
前記コンディショニングユニット１０５０は、前記改質ユニット１０４０より供給されたＨ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏの混合ガスから多段にＨ２Ｏを分離し、ＦＴ合成ユニット１０６０での要求条件を満たすようにＨ２とＨ２Ｏを分離する。このために、前記コンディショニングユニット１０５０は、前記混合ガスから多段にＨ２Ｏを分離する第１〜第３の分離器１０５１〜１０５３と、前記第３の分離器１０５３で分離されたＨ２とＣＯからＨ２を回収する抽出器５４と、を含み、前記抽出器５４から前記ＦＴ合成ユニットに供給されるＨ２／ＣＯの割合（ＳＮ）は、１〜２．５に維持される。
【０１０６】
好ましくは、前記Ｈ２／ＣＯの割合（ＳＮ）は２．０に維持される。
【０１０７】
すなわち、図７に示したように、前記コンディショニングユニット５０では、前記改質ユニット１０４０より供給されたＨ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏの混合ガスが第１の熱交換器１０５５を経て第１の分離器１０５１でＨ２Ｏが１次分離され、前記第１の分離器１０５１で分離されない混合ガスが、第２の熱交換器１０５６を経て第２の分離器１０５２でＨ２Ｏが２次分離され、前記第２の分離器１０５２で分離されない混合ガスが圧縮機１０５７および第３の熱交換器１０５８を経て第３の分離器１０５３でＨ２Ｏが３次分離されて、合成ガス凝縮物として排出される。
【０１０８】
前記第３の分離器１０５３でＨ２Ｏとして分離されないＨ２、ＣＯは、第４の熱交換器１０５９を経て抽出器１０５４に供給され、前記抽出器１０５４には、Ｈ２の通過量を調節可能なメンブレンが設けられている。すなわち、Ｈ２を回収する前記メンブレンにより、前記ＦＴ合成ユニット１０６０に供給されるＨ２／ＣＯの割合（ＳＮ）が１〜２．５に維持される。一方、前記メンブレンにより回収されたＨ２は前記改質器１０４１に燃料として供給され、ＦＴ合成ユニット１０６０より供給されるＦＴワックスを処理するためにアップグレーディングユニット１０８０に供給される。
【０１０９】
前記アップグレーディングユニット１０８０は、前記ＦＴ合成ユニット１０６０より供給されたＦＴワックスと、前記コンディショニングユニット１０５０の抽出器１０５４より供給されたＨ２とを混合して、ＦＴナフサ、ＦＴ重質油、およびＦＴワックスが混合された合成原油混合物を生成する。
【０１１０】
すなわち、図７に示したように、前記抽出器１０５４で回収されたＨ２は、第２の圧縮機１０８１と第５の熱交換器１０８２を経て、ＦＴワックスに対して水素化分解反応またはマイルドな水素添加異性化反応により混合物を生成する反応器１０８３に供給される。
【０１１１】
上述したように、抽出器１０５４でＨ２を回収し、前記改質ユニット１０４０とアップグレーディングユニット１０８０に供給することで、追加的な水素生産設備を設ける必要がなく、ＦＴ反応器にＨ２／ＣＯを１〜２．５の割合（ＳＮ）で供給することができ、回収された水素をＦＴ生成物の処理に用いることができる。
【０１１２】
次に、図６および図７に示されたようなＳＭＲを用いたＦＰＳＯ上のＦＴ  ＧＴＬ装置により実現される、水素回収の過程について図８に基づいて説明する。
【０１１３】
図８は本発明の第２実施例によるＳＭＲを適用したＧＴＬ生産方法を説明するための工程図である。
【０１１４】
本発明の第２実施例によるＳＭＲを用いたＦＰＳＯ上のＦＴ  ＧＴＬ方法は、ＦＰＳＯ上のＦＴ  ＧＴＬ生産方法で必要な水素要求量をＳＭＲにより供給する方法であって、先ず、ガス注入安定化ユニット１０１０で粗天然ガスを安定化処理し、脱硫ユニット１０２０で粗天然ガスに含まれた硫黄を除去し、天然ガス飽和および予備改質ユニット１０３０により天然ガスを生成する（Ｓ１０）。
【０１１５】
前記改質ユニット１０４０では、天然ガスからＨ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏの混合ガスを生成する（Ｓ２０）。
【０１１６】
次に、コンディショニングユニット１０５０では、前記ステップＳ２０で生成された混合ガスから多段にＨ２Ｏを分離し、ＦＴ合成ユニット１０６０での要求条件を満たすようにＨ２を分離してＨ２を回収する（Ｓ３０）。
【０１１７】
前記ステップＳ３０で回収されたＨ２は、改質ユニット１０４０とアップグレーディングユニット１０８０に供給される（Ｓ４０）。また、前記ステップＳ３０におけるＨ２の回収は、抽出器１０５４に設けられたメンブレンにより、ＦＴ合成ユニットに供給されるＨ２/ＣＯの割合（ＳＮ）が１〜２．５を満たすように行われる。また、前記改質ユニット１０４０に供給されたＨ２は燃料として用いられる。
【０１１８】
前記アップグレーディングユニット１０８０では、前記ＦＴ合成ユニット１０６０より供給されたＦＴワックスと、前記コンディショニングユニット１０５０より供給されたＨ２とを混合して合成原油混合物を生成する（Ｓ５０）。
【０１１９】
前記ステップＳ５０は、ワックスの水素化分解反応またはマイルドな水素添加異性化反応を行う反応器１０８３により行われる。
【０１２０】
本発明は、上記の実施例に限定されず、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で多様に修正または変形され実施されることができることは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者において自明である。
【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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【国際調査報告】
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