专利名称：从低级燃料中除去金属的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于净化低级燃料的方法和系统，更具体而言，涉及腐 蚀性的金属例如钒和镍的除去。
背景技术：
低级燃料是一种廉价的燃料且可用于燃气涡轮。但是，低级燃料含 有不受欢迎的污染物例如有机钒和镍化合物，其对燃气涡轮具有有害的 腐蚀作用。因此，在用于燃气涡轮之前，需要除去低级燃料中的污染物。在燃料中存在的钒以可溶的卟啉形式存在并且难以通过常规的分 离技术来除去。例如，分馏是资本密集型的并需要技术非常熟练的人员 来操作。其不适于频繁的开始和停止操作，并且蒸馏塔占地也很大。可 以使用固体吸附剂来吸附钒和镍卟啉。但是，常规的吸附塔并不能直接 用来除去非常粘的燃料中的钒，因为在这样的塔中的压降非常大。美国公幵专利No.2006/0011511 Al (
公开日2006年1月19日)公 开了一种用于制备适于燃气涡轮的燃料的重油重整方法。重油与超临界 水反应，然后和淬灭剂反应来除去重油中的石危和钒。需要的是一种除去低级燃料中的金属的改进方法。发明内容在一种实施方案中， 一种从含有钒或镍的燃料中除去金属的方法， 其包括均质混合吸附剂和燃料并分离该处理过的燃料。在另外一种实施方案中， 一种用于处理含有钒或镍的燃料的系统， 其包含用来均质混合燃料和吸附剂的混合器和用来从处理过的燃料中 除去吸附剂的分离器。在另外一种实施方案中， 一种用于处理含有钒或镍的燃料的系统， 其包含用来均质混合燃料和吸附刑的混合器和用来从处理过的燃料中 除去吸附剂的过滤器装置。不同的实施方案提供了从低级燃料中除去钒、镍和其它金属的有效 方法和系统。所述的系统和方法经得起频繁的开始和停止并且操作简3单。
图1是说明从被污染的燃料中除去钒、镍和其它金属的系统的示例 性实施方案示意图。
具体实施方式
单数形式"一"和"该"包括复数对象，除非上下文中有明确的指 示。说明同一特征的全部范围的端点是可独立组合的并包括所迷的端 点。全部的参考文献在此引入作为参考。用于和量相连的修饰语"大约"包括所示的值并具有上下文所示的 含义(例如，包括与特定量的测量有关的公差范围)。"任选的"或"任选地，，表示随后所述的事件或情况可以或不出现， 或者随后所迷的材料可以或不存在，并且描迷包括了其中事件或情况出 现或材料存在的例子，以及事件或情况不出现或材料不存在的例子。在一种实施方案中， 一种从含有钒或镍的燃料中除去金属的方法， 其包括均质混合吸附剂和燃料并分离处理过的燃料。在一种实施方案中， 一种从含有钒或镍的燃料中除去金属的方法， 其包括均质混合吸附刑和燃料并分离处理过的燃料。含有钒或镍的燃料是例如含腐蚀性的钒或镍的低级燃料。在一种实 施方案中，燃料含有钒和镍。燃料可以是化石燃料例如原油和沥青，加 工过/蒸馏过的残留物例如焦油、焦化瓦斯油、大气和真空渣油，流体催 化裂化装置的供油，含有脱沥青油和树脂的金属，加工过的渣油和重油。 燃料还可含有其它的金属例如钠和铁。含有钒或镍的燃料可具有一定范围的金属含量和任何量的可以被处理的镍和/或钒。在一种实施方案中，燃料具有高达约500重量ppm 的钒。在另外一种实施方案中，燃料含大约0.5重量ppm或更高的钒。 在另外一种实施方案中，燃料含约0.5重量ppm-约500重量ppm的钒， 在一种实施方案中，燃料含高达约200重量ppm的镍。在另外一种实施 方案中，燃料含约0.8重量ppm或更高的镍，在另外一种实施方案中， 燃料含约0.8重量ppm-约200重量ppm的镍。在一种实施方案中，燃料 包括镍和钒。在一种实施方案中，燃料含高达约500重量ppm的钒和高达约500重量ppm的镍。在另外一种实施方案中，燃料含约0.5重量ppm 或更高的钒和约0.8重量ppm或更高的镍。在另外一种实施方案中，燃 料含约0.5重量ppm-约500重量ppm的钒和约0.8重量ppm-约200重 量ppm的镍。在另外一种实施方案中，燃料含高达约500重量ppm的 其它金属。吸附剂是能够从燃料中除去钒、镍和其它金属的任何类型的吸附 剂。在一种实施方案中，吸附剂具有高表面积。在另外一种实施方案中， 吸附剂具有至少约200mVg的表面积。在另外一种实施方案中，吸附剂 具有约200m2/g-约2400m2/g的表面积。在另外一种实施方案中，吸附剂 具有约500m2/g-约1300 m2/g的表面积。在一种实施方案中，吸附剂包括，但不限于，活性氧化铝，三水合 铝，氧化钼，石油焦炭，活性炭，沸石，粘土，硅酸盐，稻壳灰，无机 氧化物或它们的组合。粘土可以是漂白土，美国活性白土，蒙脱石，多 水高岭石，高岭土等。硅酸盐可以是硅藻土 ( diatomaceous earth)，硅 藻土 (kieselguhr),长石等。无机氧化物可以是沉淀二氧化硅，热解法 二氧化硅，氧化锆，氧化钍，氧化硼，二氧化硅-氧化铝，二氧化硅-氧 化锆，氧化铝-氧化锆等。活性炭可以通过木头、泥煤、褐煤、坚果壳、 骨头、椰子壳和其它含碳物质的干馏来制备。石油焦炭是一种衍生自油 精炼焦化装置或其它裂解过程的含碳固体。吸附剂以任何足以从被污染的燃料中除去钒、镍和其它的金属的量 来使用。在一种实施方案中，吸附剂的量是约1-约100重量％，基于燃 料的重量。在另外一种实施方案中，吸附剂的量是约5-约60重量％， 基于燃料的重量。在另外一种实施方案中，吸附刑的量是约10-约50重 量％,基于燃料的重量。均质混合吸附剂和含有钒或镍的燃料。在一种实施方案中，含有钒 或镍的燃料和吸附剂在混合器中混合，该混合器可以是任何类型的常规 混合器。在一种实施方案中，混合器是一种高速或高强度混合器。在一 种实施方案中，混合器以约2-约1000转/秒来混合。在另外一种实施 方案中，混合器以约50-约500转/秒来混合。在另外一种实施方案中， 混合器以约100-约450转/秒来混合。将混合物混合一段时间以达到均 质分散并使吸附剂每个粒子与被污染的燃料相接触。在一种实施方案 中，混合物混合约1秒-约1小时。在另外一种实施方案中，混合物混合约30秒-约30分钟。在另外一种实施方案中，混合物混合约1分钟-约 20分钟。处理过的燃料可以以任何常规的方式来与吸附剂相分离。在一种实 施方案中，吸附剂在分离器例如沉降器或者离心机中与燃料分离。在另 外一种实施方案中，从燃料中滤出吸附剂。该除去的吸附剂可以再生。 在一种实施方案中，吸附剂按照共同待审的美国专利申请案巻编号 222281所公开的方法进行再生，其在此引入作为参考。处理过的燃料金属含量降低。残留金属的实际量随初始量而变化。 在一种实施方案中，钒的量是约1重量ppm或更低。在另外一种实施方 案中，钒的量是约0.5重量ppm或更低。在另外一种实施方案中，钒的 量是约0.2重量ppm或更低。在一种实施方案中，镍的量是约1重量ppm 或更低。在另外一种实施方案中，镍的量是约0.8ppm或更低。在另外 一种实施方案中，镍的量是约0.2ppm或更低。在一种实施方案中，钒 和镍的含量小于0.2ppm。在另外一种实施方案中，用ICP/MS测试无 法检测出钒和/或镍的含量。在一种实施方案中，溶剂可以与含有钒或镍的燃料和吸附剂相混 合。溶剂降低了燃料的粘度并促进了金属在吸附剂上的吸附。在燃料被 处理过之后，溶剂可以挥发，例如在闪蒸装置或蒸馏塔中，从而从处理 过的燃料中除去。溶剂可以丢弃或收集并再使用。在一种实施方案中， 溶剂从闪蒸装置或蒸馏塔中以气态形式除去，在冷凝器中浓缩并再次用 于处理含有钒或镍的燃料。溶剂可以是任何类型的溶剂，含有钒或镍的燃料在其中是至少部分 可溶的且该溶剂不和燃料发生反应。在一种实施方案中，燃料在溶剂中 是可溶的。在一种实施方案中，溶剂是烃、环烃或芳烃。在另外一种实 施方案中，溶剂可以是酮，醇，醚，聚醚，环醚或者酯。在另外一种实 施方案中，溶剂可以是苯，曱苯，己烷，环己烷，石油醚，四氢化萘， 辛烷，环辛烷，庚烷，环庚烷，，戊烷，二乙基醚，甲乙醚或者丙酮。 在一种实施方案中，溶剂是燃料的一种轻成分，包括但不限于苯，曱苯， 己烷，环己烷，石油醚，四氬化萘，辛烷，环辛烷，庚烷，环庚烷或戊 烷。在另外一种实施方案中，溶剂是石油醚。溶剂可以以任何适于降低燃料粘度的量来加入并取决于燃料的特 性。在一种实施方案中，溶剂以基于燃料重量的约20重量％-约1000重量％的量加入。在另外一种实施方案中，溶剂以基于燃料重量的约50 重量％-约500重量％的量加入。在另外一种实施方案中，溶剂以基于燃 料重量的约100重量％-约300重量％的量加入。溶剂可以以任何常规的方式与含有钒或镍的燃料和吸附剂进行混 合。对加入顺序没有限制。在一种实施方案中，含有钒或镍的燃料，吸 附剂和溶剂在混合器中均质混合，混合器可以是任何类型的常规混合 器。在一种实施方案中，混合器是高速混合器或高强度混合器。在一种 实施方案中，混合器以约2-约1000转/秒进行混合。在另外一种实施 方案中，混合器以约50-约500转/秒进行混合。在另外一种实施方案 中，混合器以约100-约450转/秒进行混合。将混合物混合一段时间以 达到均质分散并使吸附刑每个粒子与被污染的燃料相接触。在一种实施 方案中，将混合物混合大约1秒-大约1小时。在另外一种实施方案中， 混合物混合约30秒-约30分钟。在另外一种实施方案中，混合物混合约 1分钟-约20分钟。在另外一种实施方案中， 一种用于处理含有钒或镍的燃料的系统， 其包含用来均质混合燃料和吸附剂的混合器和用来从处理过的燃料中 除去吸附剂的分离器。在另外一种实施方案中， 一种用于处理含有钒或者镍的燃料的处理 系统，其包含用来均质混合燃料和吸附剂的混合器和用来从处理过的燃 料中除去吸附剂的过滤器装置。过滤器装置将吸附剂从燃料中滤出并且 可以是任何常规的分离固液的过滤器。在一种实施方案中，用于处理被污染的燃料的系统可以制成简单的 滑行形式，易于将系统和精炼操作相结合并将处理过的燃料供给到燃气 涡轮。图1是说明从含有钒或镍的燃料15中除去钒、镍和其它金属的系 统10的示例性实施方案示意图。将燃料15和吸附刑20投入到混合器 30。在一种实施方案中，混合器30是高速或者高强度混合器。燃料与 吸附剂20以及任选地和溶剂35进行均质混合。燃料在分离器40或者 在过滤器装置(未示出)中分离。在一种实施方案中，分离器40是离心机 或沉降器。如果溶剂35存在，则将其挥发而从处理过的燃料60中除去。 在一种实施方案中，溶剂35在闪蒸装置50或在蒸馏塔(未示出)中挥发。 将处理过的燃料60从闪蒸装置50或蒸馏塔(未示出)中除去。如果未使用溶剂35,则处理过的燃料60直接从分离器40或过滤器装置(未示出) 中除去。处理过的燃料60是含降低量的钒、镍和其它金属的液体。在 一种实施方案中，处理过的燃料60含有低于约0.5ppm的钒和低于约 0.8ppm的镍并可以用来为燃气涡轮供给燃料。当使用溶剂时，挥发的溶 剂可以被丢弃(未示出)或者可以再循环到混合器30中。溶剂35在闪蒸 装置50或蒸馏塔(未示出)中气态挥发，在冷凝器70冷凝并再循环到混 合器30。方法和系统可以以批次方式、连续方式或半连续方式来运转。 为了使得本领域技术人员能够更好的实践本发明，给出下面的实施 例，其用于说明而非限制。实施例实施例1将100g的重油，含15ppm钒的Valero⑧焦化瓦斯油，20g的活性炭 (Calgon RB, BET表面积H3O0m2/g)和lOOg的四氪化萘加入到 Waring⑧混合器中。将混合物以400r/s混合2分钟。将该混合物倒入离 心管中并以2100 rpm离心10分钟。将燃料级分倾析并测试。使用ICP/MS 测量钒含量。残留的钒是0.1ppm。实施例2将100g的重油，含15ppm钒和3.2ppm镍的Valero⑧焦化瓦斯油和 200g石油醚(Calgon⑧RB)加入到Waring 混合器中。然后加入15g的 活性炭(Calgon RB， BET表面积H300mVg)到混合器中。将混合物 以450r/s混合2分钟。将混合物倒入离心管中并以2100 rpm离心10分 钟来将活性炭从燃料中分离。残留的石油醚在约15 mmHg的微小真空 下60。C蒸发。所得油中的钒含量通过ICP/MS测试，发现为0.18ppm。 未检测到残留的镍。实施例3将100g的重油，含15ppm钒和3.2ppm镍的Valero⑧焦化瓦斯油和 200g的己烷加入到Waring 混合器中。然后加入15g的活性炭 (Norit , BET表面积-604m2/g)到混合器中。将混合物以400r/s混合2 分钟。将混合物加入到离心管中并以2100rpm离心10分钟来将活性炭 从燃料中分离。残留的己烷在约15mmHg的微小真空下60。C蒸发。所得油中的钒和镍含量通过ICP/MS测试，发现含0.94ppm的钒和约 0.39ppm的镍。虽然已经阐明了用于说明目的的典型实施方案，但是前面的说明不 应当被认为是对本发明范围的限制。因此，本领域技术人员可以进行不 同的改变、变化和替换而不脱离本发明的主旨和范围。
权利要求
1.一种从含有钒或镍的燃料中除去金属的方法，所述方法包括均质混合吸附剂和燃料并分离该处理过的燃料。
2. 权利要求1的方法，其中吸附剂具有至少约200m"g的表面积。
3. 权利要求1的方法，其中吸附剂选自活性氧化铝、三水合铝、氧 化钼、石油焦炭、活性炭、沸石、粘土、硅酸盐、稻壳灰、无机氧化物 和它们的组合。
4. 权利要求1的方法，其中吸附剂的量为约1重量％-约100重量％， 基于燃料的重量。
5. 权利要求1的方法，其中吸附剂和被污染的燃料以约2转/秒-约1000转/秒进行混合。
6. 权利要求1的方法
7. 权利要求1的方法
8. 权利要求1的方法 料来分离的。
9. 权利要求1的方法 和吸附剂进行混合。
10. 权利要求9的方法，其中溶刑是烃、环烃或者芳烃。
11. 权利要求IO的方法，其中溶刑是含有钒或镍的燃料中的轻成分 之一。
12. 权利要求9的方法，其中溶剂以基于燃料重量的约20重量％-约1000重量％的量加入。
13. 权利要求9的方法，其进一步包括从处理过的燃料中分离溶剂。
14. 一种用于处理含有钒或镍的燃料的系统，所迷的系统包含用来均 质混合燃料和吸附剂的混合器和用来从处理过的燃料中除去吸附剂的 分离器。,其中混合物被混合约1秒-约1小时。 ,其中处理过的燃料在分离器中进行分离。 ，其中处理过的燃料是通过过滤该处理过的燃,其进一步包括将溶刑与含有钒或者镍的燃料
全文摘要
本发明涉及从低级燃料中除去金属的方法和系统。一种从含有钒或者镍的燃料中除去金属的方法，其包括均质混合吸附剂和燃料并分离该处理过的燃料。处理过的燃料中钒、镍和其它金属的含量降低。还提供了用于燃料处理的系统。
文档编号C10G25/00GK101323796SQ20081010945
公开日2008年12月17日 申请日期2008年6月12日 优先权日2007年6月12日
发明者D·A·海特科, G·L·索洛维奇克, J·A·奥萨赫尼, J·M·巴布林 申请人:通用电气公司