ＧＴＬ成套设备中的合成气重整器的运转方法技术

本发明专利技术涉及ＧＴＬ成套设备的合成气体重整器的运转方法，该方法通过设定所述合成气体重整器的运转条件，求出轻质烃气体和水蒸气和ＣＯ２的流量的控制目标值、所述合成气体重整器所需要的热量，进行所述合成气体重整器的运转负荷控制，设定所述合成气体重整器的炉效率，求出所述合成气体重整器的燃烧器的燃烧负荷，测定所述燃烧器的燃料气体的组成，求出所述燃料气体的低位发热量，确定所述燃料气体的压力的控制目标值，求出所述燃料气体的压力的控制目标值与测定值的偏差，向所述燃烧器的入口侧所具备的压力控制阀进行用于校正所述偏差的控制输出，从而进行所述合成气体重整器的出口处的合成气体的温度控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及GTL成套设备(plant)中的合成气重整器的运转方法。本申请对于在2008年3月31日在日本申请的特愿2008-89737号主张优先权，这 里援引其内容。
技术介绍
GTL(Gas to Liquids)是由轻质烃气体制造石脑油、轻油、灯油等石油产品的技 术。GTL成套设备例如由下述各部分构成对作为轻质烃气体的天然气进行重整来制造合 成气的合成气部；由在合成气部中制造的合成气通过费托(FT)合成反应来合成液体烃的 FT部；以及对在FT部中制造的液体烃进行加氢处理而得到石脑油、轻油、灯油等产品油的 提质加工(up-grading)部。在合成气部中，在天然气中添加脱硫用氢进行脱硫后，混合水蒸气和二氧化碳 (CO2),供给到合成气重整器中进行重整，生成以一氧化碳(CO)气体和氢气(H2)为主要成分 的合成气。此时，合成气重整器出口处的合成气的温度管理对合成气中的H2/C0比、甚至对 石脑油、轻油、灯油等最终产物的生成比例和纯度有影响。作为管理合成气重整器的出口处的合成气的温度的方法，可举出根据合成气重整 器出口温度来对作为合成气重整器的热供给源的燃烧器输出进行控制的以往型的温度调 节(TC)/压力调节(PC)级联控制(例如，非专利文献1)。关于该控制方法，使用图9、图10 进行说明。图9是说明加热炉900的温度控制系统的图。图10是说明以往方法的级联控 制逻辑的流程图。如图9所示，加热炉900包括燃烧器902和加热管904。在加热炉900的出口侧具 有用于测定出口温度的温度测定机构922、温度调节机构924。在燃烧器902的入口侧(燃 烧气体供给侧)具有压力测定机构934和压力控制阀940，压力测定机构934和压力控制阀 940连接在压力控制机构932上。接着，对加热炉900的出口的温度控制方法进行说明。被加热流体910在加热管 904中流通时，被燃烧器902加热，成为预热流体918。通过设置在加热炉900的出口侧的 温度测定机构922，预热流体918的温度被测定，基于该测定值，进行控制阀940的开度调 节。这样，通过调节燃料气体916的压力和流量，进行燃烧器902的输出控制，由此来进行 预热流体918的温度控制。关于上述TC/PC级联控制的详情，使用图10进行说明。确定加热炉900的出口温 度的目标值(SV)(步骤S960)。使用温度测定机构922来测定预热流体918的温度，得到测 定值(PV)(步骤S962)。利用温度调节机构924来求出所述出口温度的SV与PV的温度差 八仪步骤5964)，为了校正所述ΔΤ，进行加热炉出口温度的控制输出(步骤S966)。接着， 对于压力控制机构932确定燃料气体916的压力的控制目标值(SV)(步骤S968)。利用压 力测定机构934来测定燃料气体916的压力，得到测定值(步骤S970)。求出所述燃料气 体916的压力的SV与PV的压力差ΔΡ(步骤S972)，对压力控制阀940进行确定压力控制阀940的开度的控制输出(步骤S974)，从而控制燃烧器的输出，进行加热炉900的出口温 度的控制。非专利文献1 “計装7、> F 7'、y ” ”、7-n-fe ^計装制御技術協会、平成3年5月 1 日、P. 3-29
技术实现思路
但是，在GTL的合成气重整器中适用了上述TC/PC级联控制的情况下，由于下述 (1) (5)的要因，存在由于加热负荷或燃料气体性状的急剧变动而不能精密地控制合成 气重整器出口温度的问题。(1)原料轻质烃气体的组成的变动(2)成套设备运转负载(制造负荷)变更(3)合成气重整器的运转条件(水蒸气/轻质烃气体的碳原子数的摩尔比、0)2/轻 质烃气体的碳原子数的摩尔比、合成气重整器出口温度)变更(4)FT部的泡罩塔型反应器的运转条件(转化率、循环比)变更(5)提质加工的运转条件(分馏规格(蒸馏塔的分离规格))变更若不进行合成气重整器出口温度的精密的控制，则合成气的组成变动，在H2/C0比 等中，存在成为GTL的制造工序上的容许范围外的危险性。进而，在混合由GTL成套设备的 各部分排出的废气、并供给到合成气重整器的燃料气体中的情况下，合成气重整器出口的 温度控制变得更困难。以往，在产生了上述变动要因的情况下，由于手动操作进行的合成气 重整器的运转控制，需要很多时间和劳力。例如，对于一边控制合成气重整器出口温度的变 动，一边使成套设备运转负载增减10%左右，改变到所希望的成套设备运转负载有时需要 8小时以上的时间。因此，本专利技术的目的在于提供能进行合成气重整器出口温度的精密控制的GTL成 套设备的合成气重整器的运转方法。本专利技术的GTL成套设备的合成气重整器的运转方法具有下述工序在轻质烃气体 中至少添加水蒸气和CO2而成为混合流体，对所述混合流体进行加热而得到合成气，所述运 转方法中，设定包含下述各控制目标值的运转条件，所述各控制目标值是在所述合成气重 整器中得到的合成气中所含的H2和CO的流量、表示所述合成气中所含的H2的摩尔数相对 于所述合成气中所含的CO的摩尔数的比的H2/C0比、表示添加到所述混合流体中的水蒸气 的摩尔数相对于轻质烃气体中所含的碳的摩尔数的比的水蒸气/碳比、表示添加到所述混 合流体中的CO2的摩尔数相对于轻质烃气体中所含的碳的摩尔数的比的CO2/碳比、和所述 合成气重整器的合成气的出口温度；由所述运转条件、所述轻质烃气体的组成的测定值、所 述合成气重整器的入口处的所述混合流体的温度的测定值、和所述合成气重整器的出口处 的合成气的压力的测定值来确定所述轻质烃气体的流量、所述水蒸气的流量、及所述CO2的 流量的各控制目标值、和所述合成气重整器所需要的热量；基于所述轻质烃气体的流量、所 述水蒸气的流量、和所述CO2的流量的各控制目标值来控制所述合成气重整器的运转负荷； 设定所述合成气重整器的炉效率；由所述炉效率及所述合成气重整器所需要的热量的各值 求出所述合成气重整器的燃烧器的燃烧负荷；测定所述燃烧器的燃烧气体的组成，求出所 述燃料气体的低位发热量；由所述燃烧器的燃烧负荷、所述燃料气体的低位发热量及所述合成气重整器的燃烧器性能曲线来确定所述燃料气体的压力的控制目标值；求出所述燃料 气体的压力的控制目标值与所述燃料气体的压力的测定值的偏差；为了校正所述偏差，通 过对在所述燃烧器的入口侧所具备的压力控制阀进行控制来控制所述合成气重整器的出 口处的合成气的温度。所述炉效率由所述合成气重整器的燃烧排气的温度、所述合成气重整器所需要的 热量、所述燃烧器的燃料空气比、以及所述燃料气体的压力的各测定值求出。根据本专利技术的合成气重整器的运转方法，能够在GTL成套设备中进行合成气重整 器的运转负荷和出口温度的精密的控制。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式涉及的GTL成套设备的示意图。图2是表示本专利技术的实施方式涉及的合成气重整器的示意图。图3是表示本专利技术的实施方式涉及的制油产品的制造方法的流程图。图4是说明本专利技术的实施方式涉及的合成气重整器的控制方法的流程图。图5是表示本专利技术的实施方式涉及的燃烧器燃料气体压力与燃烧器发热量的相 关关系的图表。图6是说明本专利技术的实施方式涉及的合成气重整器的控制方法的流程图。图7是表示使合成气重整器的负荷由90本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧＴＬ成套设备的合成气重整器的运转方法，该运转方法具有下述工序：在轻质烃气体中至少添加水蒸气和ＣＯ↓［２］而成为混合流体，对所述混合流体进行加热而得到合成气，所述运转方法中，设定包含下述各控制目标值的运转条件，所述各控制目标值是：在所述合成气重整器中得到的合成气中所含的Ｈ↓［２］和ＣＯ的流量、表示所述合成气中所含的Ｈ↓［２］的摩尔数相对于所述合成气中所含的ＣＯ的摩尔数的比的Ｈ↓［２］／ＣＯ比、表示添加到所述混合流体中的水蒸气的摩尔数相对于轻质烃气体中所含的碳的摩尔数的比的水蒸气／碳比、表示添加到所述混合流体中的ＣＯ↓［２］的摩尔数相对于轻质烃气体中所含的碳的摩尔数的比的ＣＯ↓［２］／碳比、和所述合成气重整器的合成气的出口温度；由所述运转条件、所述轻质烃气体的组成的测定值、所述合成气重整器的入口处的所述混合流体的温度的测定值、和所述合成气重整器的出口处的合成气的压力的测定值来确定所述轻质烃气体的流量、所述水蒸气的流量、及所述ＣＯ↓［２］的流量的各控制目标值、和所述合成气重整器所需要的热量；基于所述轻质烃气体的流量、所述水蒸气的流量、和所述ＣＯ↓［２］的流量的各控制目标值来控制所述合成气重整器的运转负荷；设定所述合成气重整器的炉效率；由所述炉效率及所述合成气重整器所需要的热量的各值求出所述合成气重整器的燃烧器的燃烧负荷；测定所述燃烧器的燃烧气体的组成，求出所述燃料气体的低位发热量；由所述燃烧器的燃烧负荷、所述燃料气体的低位发热量及所述合成气重整器的燃烧器性能曲线来确定所述燃料气体的压力的控制目标值；求出所述燃料气体的压力的控制目标值与所述燃料气体的压力的测定值的偏差；为了校正所述偏差，通过对在所述燃烧器的入口侧所具备的压力控制阀进行控制来控制所述合成气重整器的出口处的合成气的温度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：森田泰正，蛙石健一，
申请(专利权)人：日本石油天然气金属矿物资源机构，国际石油开发帝石株式会社，吉坤日矿日石能源株式会社，石油资源开发株式会社，克斯莫石油株式会社，新日铁工程技术株式会社，千代田化工建设株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]