[发明专利]用于除去污染物的多个固定流化床

说明书

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、发明名称为“用于除去污染物的多个固定流化床”的发明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。

发明领域

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。

发明背景

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℃至0℃以下。酸性合成气通常在至少340℃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℃或更多。该除热量要求有时由昂贵的高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℃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。