用于除去污染物的多个固定流化床的制作方法

专利名称：用于除去污染物的多个固定流化床的制作方法
技术领域：
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。
背景技术：
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&S、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( 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0°C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aio)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aiO)转化成金属硫化物(例如aiS)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ais)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aio)。另外，在再生期间，促进剂金属被氧化以形成氧化
5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aiO)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，SP⑴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( 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。本文所述本发明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。实施方案简述本发明一个实施方案包括(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Si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。在本发明某些实施方案中，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00)、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Si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。在本发明某些实施方案中，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ΜζΖηα_ζ)Α1204表征的置换固溶体和通过式MaZiib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含硫化合物，从而产生载硫吸附剂和产物气流，其中吸附在约225-约550°C的温度和约250-约575磅/英寸2，表压(psig)的压力下进行，其中载硫吸附剂的硫负载为约I-约27重量％，其中产物气流包含小于50ppmv的含硫物质和小于20ppmv的HCl ;(d)将至少一部分载硫吸附剂在干燥区中干燥，从而产生干燥的载硫吸附剂；(e)使一部分干燥的载硫吸附剂在再生区中通过与再生气体在再生条件下接触而再生，从而产生再生吸附剂和含SO2的废气，其中再生气体具有约1000-约80，OOOtT1的初始标准气时空速(SGHSV)，其中再生在约300-约600°C的初始温度下进行；(f)使至少一部分再生吸附剂返回吸附反应器中，其中返回吸附反应器中的再生吸附剂包含通过式MxZiiyO表征的置换金属氧化物固溶体，其中M为促进剂金属组分且X和Y为约0.01-约0. 99，其中再生吸附剂的硫负载小于6重量％，其中再生吸附剂包含小于20重量％的在步骤(e)再生期间产生的损害吸附剂的化合物；和(g)将至少一部分含SO2的废气流发送至Claus装置。本发明某些实施方案包括一种从烃气体中除去污染物的方法，其包括以下步骤 使含有硫化合物的气流与初始吸附剂在285-455°C的温度和300-800psig的压力下在几个独立操作的吸附反应器中的一个吸附反应器中接触，从而产生贫含硫的产物料流和载硫吸附剂，其中所述初始吸附剂包含Zn和促进剂金属；使所述初始吸附剂在各个吸附反应器内以流化态接触；从含有硫化合物的气流中独立地除去一种或多种吸附反应器以使初始吸附剂再生；使至少一部分所述载硫吸附剂与再生气流在再生反应器中接触，同时保持再生反应器内450-565°C的温度和20-300psig的压力，从而产生再生吸附剂和废气流。 本发明某些实施方案为一组三个反应器同时平行操作，其中一个反应器为吸附模式，同时另两个为吸附或再生模式。然而，三个反应器中至少一个在任何给定时间下为再生模式。在本发明又一实施方案中，一组四个反应器同时平行操作，其中一个反应器为吸附模式，同时另三个为吸附或再生模式。然而，四个反应器中至少一个在任何给定时间下为再生模式。本文所述的本发明某些实施方案包含至少两个摇摆式反应器，其各自具有独立吸附剂流化床，其结合了固定床和流化床反应器的强度成为独特的构造。一旦第一个反应器中的吸附剂负载有污染物且除污染物效率降低，则至脱硫反应器的合成气进料转向另外一个(或多个)与第一个平行操作的摇摆式反应器，同时第一个反应器转变为再生模式。吸附剂催化剂在氧气(空气)的存在下再生，同时保持高温和高压条件。附图简述通过以下描述并参考附图，本领域技术人员将更清楚本发明的优点。

图1为根据本公开实施方案的除污染物系统的流程图，其中两个吸附/再生反应器平行操作以从输入气流中除去污染物，同时使各个反应器内所含的吸附剂床上的压力和温度循环最小化。所得清洁的产物气体被输送至产物气体用户(Product Gas User)，同时在吸附剂再生期间产生的载有污染物的气体被输送至废气用户(Off-gas user)。图2为根据本公开实施方案的简化示意图，其使用两个平行操作的吸附/再生反应器以从输入气流中除去污染物，同时使各个反应器内所含的吸附剂床上的压力和温度循环最小化。 图3为本公开实施方案的示意图，其提供图2所绘电子控制系统(Electronic Control System) 167的更详细视图。本发明对各种改进和选择形式敏感，其具体实施方案通过举例显示于附图中。附图可以是不按比例的。应当理解附图和随后的详述不意欲将本发明的范围限制在所公开的具体形式，而是，本发明将涵盖落入如附属权利要求限定的本发明精神和范围内的所有改进方案、等价方案和选择方案。实施方案详述本公开建立在美国专利7，182,918 B2、美国专利6，656，877 B2、美国专利 6，878，669 B2和美国专利申请11/862,013的全部公开内容的基础上，在此将其全部公开内容引入作为参考。本公开的除污染物系统通过图1的流程图说明，基本包含无颗粒的输入气体来源 27，至少两个平行操作的吸附/再生反应器31、35，产物气体用户42和再生废气用户53。 硫化的吸附剂含在各个反应器内，并作为输入气体27进入反应器31或35中，它接触该吸附剂，从而产生载有污染物的吸附剂和贫含污染物的产物气体。产物气流离开反应器31或 35并送至产物气体用户42。一旦吸附剂负载有污染物且不再有效地从输入气体中除去污染物，就使载有污染物的吸附剂通过与再生气体46接触而再生。在再生模式期间离开反应器的所得废气流送至废气用户53，同时至少一部分再生吸附剂随后再用于另一轮吸附。例如，吸附模式的第一反应器31接收输入气体并从气流中除去污染物，同时第二反应器35为吸附剂再生模式，利用包含加热和加压的惰性气体与空气的混合物的再生气体46使催化剂再生。随后用加压的惰性气体(例如N2或CO2)的吹扫步骤58使反应器内的O2水平降至反应器返回吸附模式的安全水平。第二反应器35然后通过重新输入加压和加热的无颗粒输入气体27而返回吸附模式。一旦反应器35返回吸附模式，第一反应器31内中载有污染物的吸附剂就在以上关于第二反应器所述相同的程序之后再生。该除污染物方法和系统的关键特征是使各个反应器内的压力和温度循环在吸附与再生模式之间的循环期间最小化。 这显著降低吸附剂磨耗率，因此提高除污染物的效率。图2为本公开一个实施方案的更详细示意性代表，其使用两个吸附/再生反应器 93和97。这些反应器平行操作，且各个反应器含有初始吸附剂流化床。在某些实施方案中， 电子控制系统167可使用几个光度分析仪139、142、145的输入监控多个反应器中发生的吸附和再生过程。响应于该输入，控制系统发送电信号给控制气体流入和流出多个反应器的电动电磁阀147、149、151、153、155、157、159、161、163、165、166。总之，电子控制系统调节各个反应器的吸附模式与再生模式之间的循环，从而使循环期间吸收剂催化剂床上的热和压力变化最小化。控制系统还确保本文所述吸附/再生过程中的操作安全性。在本发明某些实施方案中，各个单独反应器吸附与再生相之间的循环过程如下所述，其中某些所述组件描绘于图2中。初始启动过程以预吸附模式开始，包括使用加热的惰性气体117如N2或CO2的第一反应器93的加压。打开电磁阀147以容许惰性气体进入反应器中，持续加热和加压直至反应器内所含吸附剂流化床达到适于从输入气流中吸附污染物的温度(285-4550C )和压力(300-800psig)。
吸附模式以关闭惰性气体阀147和打开无颗粒输入气体阀151开始，容许污染物由热且加压的输入气体中被第一反应器内所含流化吸附剂吸附。容许反应器输出阀161在其后不久打开，其中输出产物气体通向产物气体用户。在吸附模式期间，反应器中的温度保持在285-455°C之间，压力保持在300-800psig之间。一旦位于反应器下游的光度分析仪 139,142指示产物气体中污染物水平提高到指示吸附剂负载污染物的阈值，就开始预再生模式。在一些实施方案中，其它指示变量可用于测定预再生模式开始的时间，例如以预吸附模式操作和准备开始吸附模式的其它平行反应器的可行性。预再生模式通过打开阀147以容许高压、加热的惰性气体117进入反应器中，同时关闭阀151以减少载有污染物的无颗粒输入气体101流入而开始。减少的流入第一反应器中的输入气体立即转移至保持在高压和高温下的预吸附模式的第二反应器97。持续该过程直至输入气体满流转移至第二反应器97，同时将第一反应器然后在^5-455°C的温度和 300-800psig的压力下用惰性气体117吹扫。该步骤也可容许吸附在再生之前干燥。一旦将反应器用惰性气体吹扫至可接受的水平，预再生模式向再生模式的转变就随吹扫气体入口阀147的关闭而开始。在一些实施方案中，可打开放气阀165以释放过量压力。打开入口阀149容许引入惰性气体与空气的混合物用于吸附剂再生。然后打开阀165使得来自反应器的输出气体通向废气用户131以进一步清除由再生吸附剂释放的 SO2和其它污染物。在该再生过程期间，反应器温度保持在455-565°C的温度，压力保持在 20-300psig。一旦由下游再生分析仪145得到的数据显示吸附剂再生至可接受的程度(通过废气中水平大的下降指示)，然后通过逐渐关闭空气/惰性气体入口阀149，同时逐渐打开吹扫气体入口阀159而将反应器再一次转变为预吸附模式。来自反应器的出料然后通向残余污染物处理过程、气化过程或废气处理系统(flare)(未描绘)。在吹扫模式期间，将反应器保持在^5-455°C的温度和300-800psig的压力直至反应器返回吸附模式的时间。在某些可选择实施方案中，一组三个反应器同时平行操作，其中一个反应器为吸附模式，同时另两个为吸附或再生模式。在本公开内容的其它可选择实施方案中，一组四个反应器同时平行操作，其中一个反应器为吸附模式，同时其它三个为吸附或再生模式。然而，四个反应器中至少一个在任何给定时间下为再生模式。在某些实施方案中，多个平行操作的反应器的吸附与再生模式之间的循环通过电子控制系统167控制。电子控制系统包括接收来自各个在线传感器的数据的计算机处理器，所述传感器可包含市售的连续光度分析仪139、142、145。从这些分析仪输入的数据无线传输或经由有线连接133传输并根据预编程在计算机可读介质的给定参数由电子控制系统的计算机处理器处理。给定的参数与本公开内容的方法一致，并提供了由计算机处理器设置成可读的指令。这容许电子控制系统容易地将来自各个传感器的数据与预期值比较， 然后通过将信号发送至电动双滑轮电磁阀(doubleblock solenoid valve) 147、149、151、 153、155、157、159、161、163、165、166而响应，所述电动双滑轮电磁阀调节合成气、吹扫气体和再生气体进入各个反应器，以及贫含污染物的产物气体、废气和再生废气的排出。电子控制系统167还防止不安全的操作条件。例如控制系统防止打开合成气进料进入特定吸附区，除非氧水平(如用光度分析仪测量)为爆炸极限以下。在一些实施方案中，使用过量的分析仪，其中通过控制系统比较来自多个分析仪的数据以确保在阀打开以前的安全操作。
存在于某些实施方案中的电子控制系统的更详细表示阐述于图3中。在某些实施方案中，电子控制系统167包括处理器169、系统存储器174和将包括系统存储器174在内的各个系统元件连接在处理器169上的系统通信总线177。系统存储器174可包含只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)。电子控制系统167还可包括计算机可读介质 182，其提供计算机可读指令、数据结构、程序模块、数据等的存储。用户(未显示)可使命令和信息通过输入设备如键盘205、鼠标196输入电子控制系统167内。显示设备209还可包括其他设备如触摸屏、光笔、光束栅极(grid of lightbeam)等以将信息输入处理器 169中。显示设备209如监视器、平板显示器等也连接在控制系统167上用于输出。通信设备221，其在一个实施方案中为调制解调器，提供与一个或多个传感器139、142、145的通信，所述传感器在某些实施方案中包含光度分析仪或流电分析仪(galvanicanalyzer)。处理器169可以按指令运行以与其他计算系统交互以进行以下所述方法。指令可储存在存储器174和/或计算机可读介质182中。处理器169可加载如本领域技术人员已知的几种市售计算机操作系统中任一种。电子控制系统167可使用通信设备221以接收来自各个传感器139、142、145的输入并控制至少两个电动电磁阀147、149、151、153、155、157、159、161、 163、165、166的操作。在某些实施方案中，通信设备221可包含调制解调器，并与所述传感器和电磁阀直接或经由计算机网络通信。所述网络可为因特网、局域网、广域网等。 本发明优选实施方案包括独特且出乎意料有效的方法，在某种程度上由于包括多种元件。然而，必须强调单独的这些元件不包含本发明。而是，它们促进本发明其它方面的执行，包括使吸附剂磨耗以及吸附剂再生时间最小化的高压和高温环境的一致维持。本发明其它元件，例如它的自动化控制系统，也提高该方法的总效率。输入气体来源可包括能产生气流的任何来源或系统。一般而言，粗输入气流在标准条件下可具有大于约0. 8，大于约0. 9或大于0. 95的蒸气部分。在一个实施方案中，粗输入气流可包含小于约1体积％，小于约0. 5体积％，小于0. 05体积％或小于500体积 ppm(ppmv)C6+烃物质。例如粗输入气体来源可包括天然气井、精炼厂或化工厂工艺料流或任何其它合适的来源。一个实施方案(1)使用独立吸附剂流化床，由于更容易使用吸附剂， 它比吸附剂固定床更有效地再生以再使用，和(2)在吸附和再生循环期间保持摇摆式反应器内的温度水平在给定范围内，从而当在再生模式与吸附模式之间循环时防止催化剂冷却至碳着火温度以下，和(3)保持再生期间的压力水平以使在再进入吸附模式之前预加压反应器所需的时间最小。本发明某些优选实施方案从输入气流中除去污染物。由于停留时间(密相流化床的反混)，除硫效率在较高速度传输系统上相对不密相输送系统提高。实验显示当使用来自煤气化的合成气作为进料时，基于吸附剂的连续输送和再生的除污染物系统可能在产物气体中仅产生约IOppm硫。然而，本发明某些实施方案应除去产物气体中所有的硫，仅保留 l-2ppm硫，或甚至更低。在一个实施方案中，无颗粒输入气体来源可包括可操作以经由固体基含碳物质如煤或石油焦炭的气化产生粗气流的气化体系。通常，固体含碳物质可通过与包含蒸汽、 氧气、空气、氢气、二氧化碳或其任何组合的气化料流接触而气化。在一个实施方案中，导管中的固体含碳物质的浆料可通过与经由所述导管进入的含氧料流在约530-约1950°C、 约 810-约 1650 "C 或 950-1510 "C 的温度和约 150-约 800psig、约 250-约 700psig 或300-600psig的压力下接触而气化。该设计通过⑴降低进行该方法所需要的总资本支出，(2)通过降低吸附剂在吸附与再生模式之间循环期间发生的温度和压力变化的幅度而延长吸附剂寿命，和( 通过在吸附期间使用高温和高压而使对于给定量的吸附剂，吸附方法的效率最大，和(4)通过使用独立吸附剂流化床，而不是吸附剂固定床而使吸附剂再生所需要的时间最小，来提高除污染物方法的总效率。经由导管离开气体来源的粗气流可包含一种或多种以下化合物一氧化碳(CO)、 二氧化碳(CO2)、氢气(H2)、水(H2O)、丙烷和轻质烃(C3+)、氮气(N2)等。另外，粗气流可包含应在粗气流用作燃料之前除去的一种或多种不理想组分(即污染物)。硫化合物，例如硫化氢(H2S)、硫化羰(COS)、二硫化碳(CS2),和甚至有机硫化合物如硫醇和各种噻吩类化合物是粗气流中发现的常见污染物的几个实例。通常存在于粗气流中的污染物的其它实例可包括但不限于氨(NH3)、盐酸(HCl)和氰化氢(HCN)。下表1汇总了根据本发明一个实施方案的输入导管中粗气流的组成。表 权利要求
1.一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能够除去污染物的初始吸附剂的独立流化床；(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反应器，使至少一部分载有污染物的吸附剂与惰性吹扫气体接触，从而将至少一部分湿气从吸附剂中除去；(d)使至少一部分所得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。
2.一种从气流中除去污染物的方法，其包括(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，所述初始吸附剂包含通过式MZnO表征的置换金属氧化物固溶体和膨胀珍珠岩，其中M为促进剂金属；(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反应器，使至少一部分载有污染物的吸附剂在所述反应器内与惰性气体接触，从而产生干燥的载有污染物的吸附剂，其中所述接触在约100-550°C的温度和约20-300psig的压力下进行；(d)使惰性气体停止流入步骤(c)的反应器并通过与再生气体在再生条件下接触而使至少一部分步骤(c)的干燥的载有污染物的吸附剂再生，从而产生再生吸附剂和含SO2W 废气，其中所述与再生气体的接触在约250-800°C的温度和约20-300psig的压力下进行，和(e)使再生气体停止流入步骤(d)的反应器，然后使再生吸附剂在所述反应器内与惰性气体接触，其中所述接触在约285-455°C的温度和约300-800psig的压力下进行；(f)使惰性气体停止流动，然后重复工艺步骤(b)-(f)。
3.一种从气流中除去污染物的方法，其包括(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，所述初始吸附剂通过SMzZn(1_z)Al204 表征，其中M为促进剂金属；(b)使含硫化合物的无颗粒输入气流与步骤(a)的吸附剂在至少一个吸附反应器中接触，从而产生载硫吸附剂和贫含硫化合物的产物气流，其中所述接触在约150-700°C的温度和约100-750psig的压力下进行，其中载硫吸附剂的硫负载为约6-27重量％，且其中产物气流包含小于50ppmv的含硫物质和小于20ppmv的HCl ；(c)使所述输入气流定期停止流入至少一个反应器，然后使至少一部分载硫吸附剂与惰性气体接触，从而从吸附剂中除去至少一部分湿气并产生干燥的载硫吸附剂，其中所述接触在约285-455°C的温度和约300-800psig的压力下进行；(d)使惰性气体停止流入步骤(c)的反应器，然后通过与再生气体在再生条件下接触而使至少一部分步骤(C)的干燥的载硫吸附剂再生，从而产生再生吸附剂和含SO2W废气，其中所述再生气体的初始标准气时空速(SGHSV)为约1，000-约SO1OOOtr1,其中所述接触在约250-800°C的温度和约20-300psig的压力下进行；(e)使再生气体停止流入步骤(d)的反应器，然后使再生吸附剂在所述反应器内与惰性气体接触，其中所述接触在约285-445°C的温度和约300-800psig的压力下进行；(f)使惰性气体停止流动，然后重复工艺步骤(b)-(f)。
4.根据权利要求1的方法，其中在步骤(d)的接触期间，保持反应器内的温度为约 250-800°C，且压力为约 20_300psig。
5.根据权利要求ι的方法，其中所述初始吸附剂包含ai和促进剂金属。
6.根据权利要求1的方法，其中所述初始吸附剂包含通过式MZnO表征的置换金属氧化物固溶体，其中M为促进剂金属组分，其中再生吸附剂具有小于6重量％的硫负载，其中再生吸附剂包含小于20重量％的在再生步骤期间产生的损害吸附剂的化合物。
7.根据权利要求1或2的方法，其中所述步骤(b)的接触产生贫含硫化合物的产物气流和载硫吸附剂。
8.根据权利要求1、2或3的方法，其中在步骤(b)的接触期间，保持反应器内的温度为约 I5O-65OO且压力为约 100_750psig。
9.根据权利要求1、2或3的方法，其中各个反应器始终保持约150°C以上的温度和约 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。
10.根据权利要求1、2或3的方法，其中使至少一个所述反应器在任何给定时间进行步骤(c)或步骤(d)，同时将输入气流同时转向一个或多个平行操作的其他反应器。
11.根据权利要求1、2或3的方法，其中电子控制系统控制所述反应器在吸附与再生步骤之间的循环，所述控制系统包含(a)至少两个在线传感器，其能够测量进入或离开所述反应器的具体气态化合物的水平，其中所述气态化合物主要选自O2、H2S、SO2、H2、CO和(X)2 ；(b)根据给定参数处理从所述在线传感器获得的工艺数据的计算机处理器，其中将所述参数编程为储存在计算机可读存储介质上的机器语言，且其中所述机器语言向所述处理器提供指令集，这使得它传送控制一个或多个电动双滑轮电磁阀根据本公开内容的工艺要求打开的信号，(c)至少两个电动双滑轮电磁阀，其接收来自所述处理器的信号以根据本公开内容的工艺要求控制各种工艺气体流入反应器中，同时使温度和压力的变化最小，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。
12.根据权利要求1或2的方法，其中步骤(d)的再生气体的初始标准气时空速 (SGHSV)为约 1，000-80，OOOtT1。
13.根据权利要求1或2的方法，其中所述步骤(b)的产物气流包含小于50ppmv的含硫化合物和小于20ppmv的HCl。
14.一种用于从气体中除去污染物的系统，其包含(a)至少两个反应器，其能够平行操作以从气体中除去污染物，其中各个反应器包含能够除去污染物的独立吸附剂流化床，且其中各个反应器能够使所述吸附剂流化床再生以产生废气和再生吸附剂；(b)至少两个在线传感器，其能够测量进入或离开所述反应器的具体气态化合物的水平，其中所述气态化合物选自O2、H2S、SO2、H2、CO和CO2 ；(c)控制所述反应器在吸附与再生模式之间循环的电子控制系统，所述控制系统包含1)根据给定参数处理从所述在线传感器获得的工艺数据的计算机处理器，其中将所述参数 编程为储存在计算机可读存储介质上的机器语言，且其中所述机器语言为所述处理器提供指令集，这使得它传送控制一个或多个电动双滑轮电磁阀根据本公开内容的工艺要求打开的信号，2)至少两个电动双滑轮电磁阀，其接收来自所述处理器的信号以根据本公开内容的工艺要求控制各种工艺气体流入反应器中，同时使温度和压力的变化最小，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。
全文摘要
本发明内容通常涉及从气体料流中除去污染物。在某些实施方案中，本发明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除去一种或多种污染物的方法。
文档编号B01D53/12GK102209581SQ200980144414
公开日2011年10月5日 申请日期2009年9月14日 优先权日2008年11月10日
发明者D·T·弗纳尔德, R·E·布朗 申请人:科诺科菲利浦公司