用于从含氯物种水溶液中分离含氯物种的系统和方法
【专利说明】
[00011优先权声明
[0002] 本申请要求2013年10月24日提交的美国申请No. 14/062,696的优先权，通过引用 将其全部内容结合到本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容一般性地是用于将含氯物种从该含氯物种的水溶液中分离的系统和 方法。更特别是，本公开内容涉及用于将含氯物种，例如氯化氢(HC1)从在催化烃转化方法 中产生的该含氯物种水溶液中分离的系统和方法。
[0004] 背景
[0005] 尽管用于烃转化(例如重整、脱氢、异构化、烷基化和烷基交换）的催化剂倾向于在 使用一段时间以后减活，催化剂的活性可通过多种方法中的一种，通常一般性地称为再生 方法恢复。再生方法是广泛使用的，再生方法中包括的具体步骤部分地取决于减活的原因。 例如，如果催化剂由于累积在催化剂上的焦炭而减活，则再生通常包括通过燃烧除去焦炭。 再生方法的操作条件和方法是熟知的。再生方法可就地进行，或者可将催化剂从进行烃转 化的容器中取出并输送至分开的再生区中用于再活化。用于将催化剂颗粒从反应区中连续 或半连续地取出以及在再生区中再活化的装置也是熟知的。
[0006] 这些再生方法中的许多分享共同特征:使催化剂在一种或多种含氯物种的存在下 接触，其恢复催化剂的活性以用于反应区中。这些含氯物种可作为氯化物化学或物理吸着 在催化剂上或者可保持分散在接触催化剂的料流中。然而，在许多再生方法中，将包含含氯 物种的烟道气料流从再生方法中排出。使用了几种方法以防止烟道气料流被含氯物种污染 并使来自再生方法的烟道气料流中的含氯物种释放最小化。除氯化物损失对催化剂的影响 外，含氯物种的排放施以环境顾虑。该环境顾虑可通过将烟道气料流用中和含氯物种的碱 性水溶液洗涤或者通过使含氯物种吸附在吸附剂上而减轻。在一些吸附剂结构中，转化催 化剂本身(无论是再生还是减活形式)可用作吸附剂。
[0007] 氯去除问题由于烟道气料流中的水而复杂化，因此，传统吸附剂不能经济地可行 用于从烟道气料流中吸附含氯物种。为了经济可行，吸附剂在从烟道气料流中除去高比例 的含氯物种的同时必须吸附例如吸附其重量的7-8%氯化物。为了吸附这么多氯化物，烟道 气必须具有低水含量，例如少于0.01摩尔％水。水与含氯物种竞争吸附剂上的吸附部位，并 且通过占据否则会被含氯物种占据的部位，水妨碍氯化物的吸附并且加速吸附剂的置换。 因此，如果烟道气具有高水含量，则吸附剂吸附太多的水并且不能吸附可行量的氯化物。由 于因为在焦炭中可发现的含氢化合物，水为焦炭燃烧的常见副产物，烟道气料流通常具有 高水含量，例如1-10摩尔％。因此，除非将烟道气干燥，吸附仅吸附经济可行性所需氯化物 的重量的三分之一至二分之一。这又可能使吸附方法不能经济地执行。尽管理论上水的吸 附可通过在吸附含氯物种以前将烟道气料流干燥而减轻，事实上干燥器是昂贵的以及不可 行的，因为含氯物种如氯化氢倾向于使多数干燥剂降解。
[0008] 因此，理想的是提供用于防止烃转化催化剂再生期间含氯物种排放的方法和系 统。另外，理想的是提供能够将水与含氯物种分离以提高催化剂再生方法的经济性的这类 系统和方法。此外，本发明的其它理想特征和特性从随后的详细描述和所附权利要求书中， 连同附图和该背景获悉。
[0009] 概述
[0010] 本公开内容提供用于将含氯物种，例如氯化氢(HC1)从催化烃转化方法中的该含 氯物种水溶液中分离的系统和方法。在一个示例实施方案中，公开了从催化烃转化方法中 的含氯物种水溶液中分离含氯物种的方法，所述方法包括将废含氯化物烃转化催化剂氧 化，所述废烃转化催化剂包含在其上形成的烃残余物。氧化形成包含含氯物种、水和碳氧化 物的烟道气。方法进一步包括使烟道气与水洗涤料流接触以将至少一部分含氯物种溶于水 洗涤料流中以形成酸水溶液，和使酸水溶液与吸湿性液体接触以产生脱水氯化氢气体。仍 进一步，方法包括使脱水氯化氢气体与另外废含氯化物烃转化催化剂接触以使氯吸着在另 外废含氯化物烃转化催化剂上。
[0011] 在另一示例实施方案中，公开了用于从催化烃转化方法中的含氯物种水溶液中分 离含氯物种的系统，所述系统包括:燃烧区，所述燃烧区将废含氯化物烃转化催化剂氧化， 所述废烃转化催化剂包含在其上形成的烃残余物，并形成包含含氯物种、水和碳氧化物的 烟道气，和洗涤装置，所述洗涤装置使烟道气与水洗涤料流接触以将至少一部分含氯物种 溶于水洗涤料流中以形成酸水溶液。该系统进一步包括使酸水溶液与吸湿性液体接触以产 生氯化氢气体的萃取蒸馏装置，和使氯化氢气体与另外废含氯化物烃转化催化剂或者与氧 化的含氯化物烃转化催化剂接触以使氯吸着在另外废或氧化的含氯化物烃转化催化剂上 的吸着区。
[0012] 在又一示例实施方案中，本文公开了将含氯物种与含氯物种水溶液分离的方法， 所述方法包括将废含氯化物烃转化催化剂氧化，所述废烃转化催化剂包含在其上形成的烃 残余物，其中氧化形成包含含氯物种、水和碳氧化物的烟道气，和使烟道气与水洗涤料流接 触以将至少一部分含氯物种溶于水洗涤料流中以形成酸水溶液。仍进一步，方法包括使酸 水溶液与吸湿性液体接触以产生脱水氯化氢气体，和使脱水氯化氢气体与氧化的含氯化物 烃转化催化剂接触以使氯吸着在氧化的含氯化物烃转化催化剂上。
[0013] 附图简述
[0014] 下面连同以下附图描述本发明实施方案，其中类似的数字表示类似的元件，且其 中：
[0015] 图1为阐述根据本公开内容的各个实施方案在烃转化系统上执行的方法的工艺流 程图；和
[0016] 图2为阐述根据本公开内容的各个实施方案，如图1中的烃转化系统的含氯物种分 离区的工艺流程图。
[0017] 详述
[0018] 以下详细描述在性质上仅为示例的，且不意欲限制所述实施方案的应用和用途。 此外，不意欲受先前背景或以下详细描述中呈现的任何理论束缚。
[0019] 本文所述各实施方案涉及用于从在催化烃转化方法中，特别是在烃转化催化剂的 再生中形成的含氯物种水溶液中分离含氯物种，例如氯化氢(HC1)的系统和方法。示例实施 方案在使烟道气与含氯物种吸附剂，例如一部分催化剂(减活或者部分再生的形式)或另一 氯吸附剂接触以前使用吸湿性液体，例如硫酸溶液以降低烟道气的水含量。由于降低的水 含量，催化剂再生方法的效率和经济性提高，且关于吸附剂置换的需要降低(在使用分开的 氯吸附剂时）。
[0020] 尽管本文所述实施方案主要涉及含氯物种，应当理解所述实施方案可用于降低任 何方法中的其它含卤素物种的排放，其使用可吸着含卤素物种的吸附剂并且可从中除去卤 素。尽管卤素可包括氟、溴和碘，如上文所指出的，在许多已知方法中，卤素为氯。因此，所述 实施方案特别适用于降低氯物种的排放。术语"氯物种"在本文中指任何包含氯的分子。例 如，氯物种包括氯气、氯化氢、具有或不具有氧的氯化烃和包含氯和金属的化合物。
[0021] -般而言，可吸着氯物种的吸附剂包括无机氧化物，例如氧化铝。氧化铝可单独存 在或者它可与多孔无机氧化物稀释剂作为粘合剂材料组合。氧化铝可以以其任何固相存 在，例如γ-氧化铝。氧化铝也可作为与其它元素的化学组合存在，例如二氧化娃-氧化铝或 铝-硅酸盐粘土。由于许多烃转化催化剂包括氧化铝，在一些实施方案中，氯物种吸附剂可 以为烃转化催化剂本身，为减活（"废"）形式或再生形式。合适的氧化铝基烃转化催化剂包 括用于重整、脱氢、异构化、烷基化、烷基交换和其它催化转化方法的催化剂。本文所述实施 方案适用的宽泛实践的催化烃转化方法为催化重整。因此，本文中对实施方案的讨论指其 在催化重整反应系统中的示例应用。
[0022] 因而，用于在烃转化催化剂的再生中将含氯物种与水溶液分离的示例系统和方法 在示例催化重整方法的范围内提供。催化重整为石油精炼工业中用于改进烃原料的辛烷值