用于除去污染物的多个固定流化床制造技术

本发明专利技术内容通常涉及从气体料流中出去污染物。在某些实施方案中，本发明专利技术内容涉及一种使用平行操作的独特反应器配置，通过与可再生吸附剂在高温和高压下接触而从气体料流中出去一种或多种污染物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】用于除去污染物的多个固定流化床 相关申请的交互参考 本申请是2011年5月9日进入中国国家阶段、申请号为200980144414. 9、专利技术名 称为"用于除去污染物的多个固定流化床"的专利技术专利申请的分案申请。 本申请要求2008年11月10日提交的序列号为61/113, 100的共同审查中美国临 时专利申请根据35U.S.C. § 119(e)的优先权，在此将其全部内容引入作为参考。 专利
本公开通常涉及从气流中除去污染物。在某些实施方案中，本公开内容涉及一种 使用平行操作的独特反应器配置，通过与可再生吸附剂在高温和高压下接触而从气流中除 去一种或多种污染物的方法。 专利技术背景 近年来，甲烷和其它气相燃料作为能源越来越普遍。该现象的一个实例为快速增 加气化方法的使用以由能源如煤或生物质发电。然而，严厉的政府调控限制了由于使用这 些能源而产生的某些污染物（例如硫类物质、酸性气体和出于环境考虑的其它化合物）的 容许水平。与气流如燃料气、烟道气和废气中还原硫气体（例如H2S、COS和CS2)的存在相 关的另一问题是这些气体是腐蚀性的，尤其是对钢涡轮叶片具有腐蚀性。因此，用于动力涡 轮机的燃料气中还原硫气体的存在产生严重的叶片腐蚀。这促使燃料气生产者开发更有效 的方法以遵循这些提高的标准降低污染物排放。 处理气流以除去不理想组分的已知方法包括使气流与物理或化学溶剂接触。用于 该目的的化学溶剂包括胺，例如甲基二乙醇胺（MDEA)和二乙醇胺（DEA)。通常化学溶剂的 选择性可能是有问题的。例如，当胺能从气流中有效除去硫化氢（H2S)时，胺通常不能吸收 其它不理想的含硫化合物，例如硫化羰（COS)。结果，必须在气流可用作燃料以前进行其它 工艺步骤（例如COS水解）。除了除去H2S外，大多数胺还除去二氧化碳，这可赋予随后的 废气加工设备提高的负载。基于胺的洗涤方法也具有技术问题，例如热稳定性盐的形成、胺 的分解，并且还是设备密集型的，因此要求资本投资。 大多数使用化学溶剂从合成气料流中除去硫的方法要求将进气料流冷却至38°C 至(TC以下。酸性合成气通常在至少340°C的温度下离开气化炉，所以必须除去以进行本体 硫除去的热等于300 C或更多。该除热量要求有时由昂贵的尚合金冶金制造的大且昂贵的 热交换设备。要求其它设备以通过将水转化成大量蒸汽而重获除去的热，这对于从胺溶剂 中除去吸收的污染物是需要的。总之，该方法对于开展和操作而言是昂贵的。 近年来，开发了使用可再生固体吸附剂的改进技术作为从合成气中除去污染物的 更有效方法。这种可再生吸附剂通常由金属氧化物组分（例如ZnO)和促进剂金属组分（例 如Ni)形成。当与含硫合成气在约375°C的温度下接触时，可再生吸附剂的促进剂金属和金 属氧化物组分协作以通过将金属氧化物组分（例如ZnO)转化成金属硫化物（例如ZnS)而 从烃中除去硫并将除去的硫储存在吸附剂上/中。所得"载硫"吸附剂然后可通过使载硫 吸附剂与含氧再生料流接触而再生。 在再生期间，载硫吸附剂中的金属硫化物（例如ZnS)通过与含氧再生料流反应而 返回其初始金属氧化物形式（例如ZnO)。另外，在再生期间，促进剂金属被氧化以形成氧化 的促进剂金属组分（例如NiO)。在再生以后，吸附剂通过它与含氢合成气料流接触而再次 还原以进一步脱硫。氧化的促进剂金属组分通过氢气还原，从而使吸附剂返回具有金属氧 化物组分（例如ZnO)和还原价促进剂组分（例如Ni)的最佳除硫状态。在还原以后，还原 的吸附剂再次有能力与合成气中的硫污染物反应。 传统上用于烃脱硫方法中的固体吸附剂组合物集中用于固定床应用中。常规固定 床的优点是通过将它固定而降低吸附剂的磨耗率，因此提供最长的吸附剂寿命。然而，快速 阻塞要求固定床吸附剂的频繁再生，且所要求的周转时间长。 流化床与固定床相比具有三个主要优点，即（1)由于催化剂床的持续混合，它们 可更有效地分配反应热，（2)变得不活跃的催化剂可容易地原位置换，和（3)催化剂具有高 表面积以使本体硫除去最大化。在使用连续再生的典型流化床吸附剂系统中，将一部分载 硫催化剂不断地转移至单独的再生容器，然后在再生以后返回至主反应器。该系统对于从 液体烃进料中除去硫污染物来说很好。然而，典型合成气进料中相对高的硫水平（1-2%) 使催化剂床快速地载满硫，要求显著提高的催化剂循环至再生室的速率。通常，当固体颗粒 以高速度输送时，固体颗粒的磨耗提高。因此，稀相输送固体颗粒贯穿容器和容器之间的脱 硫装置可导致显著的颗粒磨耗。当用于脱硫装置中的固体颗粒经受高水平磨耗时，固体颗 粒必须以频繁的间隔置换，从而提高操作成本和装置的停工时间。不愿受理论束缚，当再 循环除污染物设备扩大至从商业合成气料流中有效除去污染物所要求的规模时，该提高的 磨耗率可能部分是由于吸附剂颗粒之间提高的压力。另外，由于再生反应器容量必须提高 (和因此更大的面积）以及降低的操作可靠性，提高的吸附剂循环速率在商业规模上变得 成本过高。最后，这些系统对保持吸附剂上相对恒定的温度和压力没有帮助，从而促进它的 磨耗率。 因此，需要更成本有效的方法从气流中除去污染物。本文所述本专利技术提供从合成 气料流中除去污染物的独特方法，使得它更具能量效率、更小复杂性和因此更小的成本。 实施方案简述 本专利技术一个实施方案包括：(a)使含硫气流与初始吸附剂在吸附反应器中接触， 从而产生贫含硫的产物料流和载硫吸附剂，其中初始吸附剂包含Zn和促进剂金属；和（b) 使一部分载硫吸附剂与再生气流在再生反应器中在再生条件下接触，从而产生再生吸附剂 和废气流，其中步骤（b)的接触包括将再生气体以约100-约100, OOOtT1的初始标准气时空 速（SGHSV)引入再生反应器中，其中步骤（b)的接触包括将再生气体的SGHSV提高至比初 始SGHSV高至少1，OOOtT1的最终SGHSV。 在本专利技术某些实施方案中，提供一种方法，其包括：(a)将粗气流引入吸附反应器 中，其中粗气流包含约10-约75体积％的一氧化碳（CO)、约8-约50体积％的氢气（H2)、 约4-约40体积％的水（H2O)和约0· 001-约5体积％的硫化氢（H2S) ; (b)使至少一部分粗 气流与初始吸附剂在吸附反应器中接触，从而产生产物气流和载硫吸附剂，其中初始吸附 剂包含Zn和促进剂金属；（c)将至少一部分载硫吸附剂干燥，从而产生干燥的载硫吸附剂； 和（d)使至少一部分干燥的载硫吸附剂在再生反应器中在再生条件下再生，从而产生再生 吸附剂和废气流，其中再生吸附剂包含小于约20重量％的在步骤（d)再生期间形成的损害 吸附剂的化合物。 在本专利技术某些实施方案中，提供一种方法，其包括：(a)将含碳原料在气化区中气 化，从而产生输入气流，（b)将至少一部分输入气流引入吸附反应器中，其中吸附反应器含 有初始吸附剂，其中初始吸附剂包含Zn、膨胀珍珠岩，和促进剂金属，其中至少一部分初始 吸附剂包含通过式ΜζΖη(1_ζ)Α120 4表征的置换固溶体和通过式MAZnB表征的置换金属固溶体， 其中M为促进剂金属组分，且A、B和Z为约0. 01-约0. 99 ; (c)在吸附反应器中用初始吸 附剂从粗气流中吸附至少一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从气流中除去污染物的方法，其包括以下步骤：(a)提供至少两个平行操作的反应器，其中各个反应器包含初始吸附剂的独立流化床，所述初始吸附剂能够除去污染物，其中各个反应器始终保持在100℃以上的温度和20psig以上的压力，从而提高所述方法的速度和能量效率并降低吸附剂的磨耗率；(b)使载有污染物的输入气流与步骤(a)的初始吸附剂在至少一个所述反应器中接触，从而产生贫含污染物的产物气流和载有污染物的吸附剂；(c)使所述输入气流停止流入至少一个所述反应器，然后使至少一部分所述载有污染物的吸附剂与惰性吹扫气体接触，从而将吸附剂中所含的任何湿气的至少一部分除去并产生干燥的载有污染物的吸附剂；(d)使至少一部分所述干燥的载有污染物的吸附剂与再生气流接触，从而产生再生吸附剂和废气流，其中控制输入气流、惰性吹扫气体和再生气流流入流出所述至少两个反应器的阀的同时打开和关闭减缓了所述方法过程中温度和压力的变化速率，使得吸附剂的磨耗率降低。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·布朗，D·T·弗纳尔德，
申请(专利权)人：拉默斯技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US