[发明专利]在合成气调节的同时低温耐硫脱除焦油和硫

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为PCT国际申请，其要求于2010年9月13日提交的标题为“Low Temperature Sulfur Tolerant Tar and Sulfur Removal with Concomitant Synthesis Gas Conditioning”的美国临时专利申请61/382,211的权益和优先权，在此通过引用并入本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

无。

技术领域

用于清洁并调节合成气以脱除焦油和硫的催化剂。

背景技术

合成气含有各种杂质，如焦油、H₂S、NH₃和颗粒物。焦油(通常定义为在含碳材料如木材、煤炭或泥炭热解过程中形成的多核芳族化合物)导致操作问题，如堵塞工艺管道和使换热表面结垢，这导致加工效率降低和装臵停车。焦油具有起导致气化炉下游的催化剂失活的焦炭前体作用的倾向。此外，焦油的一些组分为已知的致癌物。因此，重要的是从合成气流中脱除焦油以将合成气经济地转化为具有附加值的产物。

焦油浓度可随原料、气化炉类型和操作条件而变化。大多数下游转化工艺和设备对焦油具有零或非常低的耐受性(ppb范围内)。尽管催化脱除焦油是最简单且最经济的方法，然而即使在25年的持续研究和开发工作后，也不存在商业化的低温(<500°C)焦油脱除催化剂。本领域中目前所用的催化剂要求温度至少为600°C，优选800°C，这需要加热和昂贵的设备。由于将合成气从发生器中取出，无需采用任何额外的加热附加成本和机器。

需要寻找显示出如下性能且同时脱除焦油和硫的催化剂：1)对焦油脱除的耐硫性；2)耐焦化；3)耐受高温和还原环境的能力；4)在NH₃、HCl和一些重金属存在下工作的能力；和5)耐磨损性。

公开内容简述

一种催化剂，其包含或基本上包含NiO、Al₂O₃和ZnO。所述催化剂能在300-600°C的温度下从合成气中脱除超过5%的硫。

在另一实施方案中，所述催化剂包含或基本上包含以1-10重量%的量存在的NiO、Al₂O₃和ZnO。在该实施方案中，所述催化剂能在350-550°C的温度和14.7-1,200psig的压力下从合成气中脱除超过20%的硫，同时从所述合成气中脱除焦油。

在另一实施方案中，所述方法起始于合成气的制备。然后使所述合成气与催化剂接触以制备经处理的合成气。在该实施方案中，所述催化剂包含或基本上包含NiO、Al₂O₃和ZnO。所述催化剂能在300-600°C的温度下从合成气中脱除超过5%的硫。然后将所述经处理的合成气引入催化化学反应中。在该实施方案中，在与所述催化剂接触之前，不对所述合成气进行加热，且在进行催化化学反应之前，不对所述经处理的合成气进行冷却。

在又一实施方案中，所述方法起始于合成气的制备。然后使所述合成气与催化剂接触以制备经处理的合成气。在该实施方案中，所述催化剂包含或基本上包含以1-10重量%的量存在的NiO、Al₂O₃和ZnO。所述催化剂能在350-550°C的温度和14.7-1,200psig的压力下从合成气中脱除超过20%的硫，同时从所述合成气中脱除焦油。然后将所述经处理的合成气引入催化化学反应中。在该实施方案中，在与所述催化剂接触之前，不对所述合成气进行加热，且在发生催化化学反应之前，不对所述经处理的合成气进行冷却。

附图简介

通过参照与附图一起的下文描述，可更全面理解地本发明及其益处，在所述附图中：

图1描述了具有再生炉的循环流化床设计的装臵。

图2描述了在350°C下于500psig和11h^-1下的萘转化。

发明详述

现在开始详细描述本发明的优选方案，应当理解的是本发明的特征和概念可体现于其他方案中，且本发明的范围不受限于所描述或示意的实施方案。本发明的范围旨在仅由下文权利要求的范围所限定。

在一个实施方案中，所述催化剂包含NiO、Al₂O₃和ZnO。在该实施方案中，所述催化剂能在300-600°C的温度下从合成气中脱除超过5%的硫。