用于碳氢燃料脱硫的系统和方法与流程

本公开大体上涉及液态烃脱硫，更具体地，涉及一种用于液态烃中含硫化合物的氧化的系统和方法。

背景技术：

1、随着碳氢化合物燃料使用的增加，环境问题继续增加，并且在世界上环境法规可能不如其他全球地区先进的区域中，随着这些燃料的使用，环境问题也大大增加。

2、碳氢化合物燃料的一种污染物是硫，其大体上存在于诸如噻吩的有机化合物中。一旦燃烧，其就会被氧化，使得当存在于大气中时，会具有几种有害影响。这些影响中的一种是成为酸雨的成分。传统上，已经可以通过加氢脱硫来降低液态烃的硫含量，这一过程需要在氢气存在下相对较高的温度和压力才能经济地发挥作用。然而，这项技术成本相对较高、耗时且昂贵，这进而又限制了迅速帮助各国减少硫排放的能力。

3、已经开发了用于脱硫的其他方法。其中的一种是氧化脱硫，并且另一种是生物氧化。这些过程也有缺点；总的来说，它们是有希望的。在氧化脱硫的其他缺点当中，很难有效地使用在氧化步骤期间所使用的试剂。氧化剂在反应中消耗掉，并且成本相当高。虽然在某些系统中，氧化剂可以被回收，但这仍然很困难。此外，还存在与执行有关的操作性问题。

4、虽然现有技术充满了有关氧化脱硫的专利，但开发用于这种创新的工业工艺仍然具有一定的困难。在这些现有技术专利中有：授予韦伯斯特的专利号为3163593的美国专利；授予舒克的专利号为8574428的美国专利；授予程的专利号为7758745的美国专利；授予卡拉斯的专利号为7314545的美国专利；授予马丁的专利号为7774749的美国专利；授予戈尔的专利号为6596914的美国专利；公布于ellis的公开号为wo2013/051202的专利申请；授予柯林斯的公开号为0488241的欧洲专利申请。上述专利中的每一项均以其全部内容结合于此。

5、此外，本技术与以下专利申请有关，即：2017年3月14日提交的题为“用于液态烃脱硫的系统和方法”的申请号为62/471159的美国专利申请、2018年3月14日提交的题为“用于液态碳氢化合物脱硫的系统与方法”的申请号为15/921230的美国专利申请、2020年7月7日提交的题为“用于液态烃脱硫的系统和方法”的申请号为16/922631的美国专利申请、2017年6月26日提交的题为“用于液态烃脱硫的系统和方法”的申请号为62/524826的美国专利申请、题为“用于液态碳氢化合物脱硫的系统和方法”的申请号为16/019441的美国专利申请、2018年1月30日提交的题为“用于液态烃脱硫的系统和方法”的申请号为62/623562的美国专利申请、题为“用于液态烃脱硫的系统和方法”的申请号为16/261098的美国专利申请、2018年5月31日提交的题为“利用液体吸收剂的液态烃脱硫系统和方法”的申请号为62/678308的美国专利申请、2019年5月31日提交的题为“利用液体吸收剂进行液体烃脱硫的系统和方法”的申请号为16/427783的美国专利申请、2019年5月16日提交的题为“用于液体烃脱硫的系统和方法”的申请号为62/848910的美国专利应申请以及2020年5月18日提交的题为“用于液态烃脱硫的系统和方法”的申请号为16/877348的美国专利申请，其全部说明书通过引用结合于此。

技术实现思路

1、在本公开一方面中，本公开涉及一种反应柱，该反应柱包括多个单元格、燃料入口和试剂入口。所述多个单元格中的每一者均具有下单元格部分和上单元格部分。所述多个单元格至少限定了最上端单元格和最下端单元格。所述最下端单元格的上单元格部分具有出口，该出口具有可引导到所述最上端单元格的下单元格部分的入口中的流体。所述最上端单元格的下单元格部分具有联接到所述最下端单元格的所述上单元格部分的入口的试剂溢流。所述燃料入口与所述最下端单元格的所述下单元格部分流体连通，同时燃料出口与所述最上端单元格的所述上单元格部分连通。所述试剂入口与所述最上端单元格的所述上单元格部分流体连通，并且试剂出口与所述最下端单元格的所述下单元格部分流体相通。所述燃料入口被配置成引导流体穿过所述反应柱而从所述最下端单元格的所述下单元格部分到达所述最上端单元格的所述上单元格部分，并从所述燃料出口流出。所述试剂入口被配置成引导试剂穿过所述反应柱而从所述最上端单元格的所述上单元格部分到达所述最下端单元格的所述下单元格部分。

2、在一些配置中，所述最上端单元格的所述下单元格部分和所述最下端单元格包括混合构件，该混合构件在结构上被配置成将从所述最上端单元格行进到所述最下端单元格的所述试剂与从所述最下端单元格行进到所述最上端单元格的燃料混合。

3、在一些配置中，所述混合构件包括文氏管，所述文氏管被定位在所述下单元格部分中。

4、在一些配置中，所述混合构件包括歧管结构，该歧管结构具有用于燃料延伸穿过并定位在所述下单元格部分中的开口。

5、在一些配置中，所述混合构件包括剪切板，该剪切板被定位于再循环回路中，所述再循环回路与相邻单元格的所述上单元格部分和所述下单元格部分连通。

6、在一些配置中，所述混合构件包括保持容器部分，该保持容器部分具有联接至该保持容器部分的进料器管。

7、在一些配置中，所述进料器管提供所述下单元格部分与所述上单元格部分之间的连通。

8、在一些配置中，所述多个单元格形成为具有圆形横截面构造的大致圆柱形构造。

9、在一些配置中，所述反应柱还包括至少一个中心单元格，该中心单元格被定位在所述最上端单元格与所述最下端单元格之间。所述中心单元格具有下单元格部分和上单元格部分。所述下单元格部分联接到第一相邻单元格的相邻单元格的上单元格部分。所述上单元格部分联接至第二相邻单元格的与从所述第一相邻单元格的所述至少一个中心单元格相对的相邻单元格的下单元格部分。在该配置中，从所述最上端单元格通过随后的中心单元格，并最后至所述最下端单元格，所述单元格被按顺次地定向(无论是在竖直、水平还是其他配置中，都将理解，最上端至最下端与所述试剂的行进方向有关，而所述燃料从所述最下端行进到所述最上端，并依次穿过介于二者之间的中心单元格)。

10、在一些配置中，所述至少一个中心单元格包括多个中心单元格。

11、在一些配置中，所述多个单元格包括五个至十五个之间的单元格。

12、在一些配置中，所述多个单元格中的至少一些被竖直地堆叠。

13、在一些配置中，所述单元格中的每一者均被竖直地堆叠。

14、在一些配置中，所述单元格被定位成，使得所述试剂借助重力从最上端单元格行进到最下端单元格。

15、在一些配置中，所述多个单元格中的至少一个单元格的至少上单元格部分由透明材料和半透明材料中的一种形成。

16、在本公开另一方面中，一种系统由以平行布置定位的多个反应柱形成。

17、在本公开一方面中，公开了一种碳氢化合物脱硫的方法，该方法具有以下步骤：提供包括下单元格部分和上单元格部分的多个单元格，所述单元格限定最上端单元格和最下端单元格；将试剂从所述最上端单元格向下引导到所述最下端单元格；将至少一些试剂保持在所述下单元格部分中或保持在所述最上端单元格和所述最下端单元格中的每一者中；将燃料引入所述最下端单元格的所述下单元格部分；在所述最下端单元格的所述下单元格部分中将燃料与试剂混合；将燃料引导到所述最下端单元格的所述上单元格部分中；将燃料引导到所述最上端单元格的所述下单元格部分中；在所述最上端单元格的所述下单元格部分中将燃料与试剂混合；将燃料引导到所述最上端单元格的所述上单元格部分中；在所述最上端单元格的所述上单元格部分的上端处或其附近将燃料去除；使所述最上端单元格的所述下单元格部分中的试剂溢出到所述最下端单元格的所述上单元格部分中；使所述最下端单元格的所述下单元格部分中的试剂溢出；以及将已从所述最下端单元格的所述下单元格部分溢出的所述试剂去除。

18、在该方法的一些配置中，多个中心单元格被定位在所述最上端单元格与所述最下端单元格之间，其中，所述试剂依次从所述最上端单元格行进到所述最下端单元格，而所述燃料依次从所述最下端单元格行进到所述最上端单元格。

19、在某些配置中，所述试剂借助重力从所述最上端单元格行进到所述最下端单元格。

20、在一些配置中，所述多个单元格限定了竖直地定向的反应柱。

21、在本公开另一方面，本公开涉及一种系统，该系统包括：反应柱；以及泵，所述泵联接到所述最下端单元格的燃料入口，所述泵在结构上被配置成将燃料泵送到所述最下端单元格中。

22、在一些配置中，泵还联接到所述最上端单元格的所述入口，并且在结构上被配置成将试剂泵送到所述最上端单元格中。