專利名稱：用于燃料氣深脫硫的方法、系統(tǒng)和裝置的制作方法
用于燃料氣深脫^e克的方法、系統(tǒng)和裝置
關(guān)于在聯(lián)邦資助的研究和開發(fā)下產(chǎn)生本發(fā)明的權(quán)利的聲明
本發(fā)明是根據(jù)美國能源部授予的合同
DE-AC0576RLO1830在政府支持下產(chǎn)生。政府擁有本發(fā)明的某些權(quán)利。
背景技術(shù)：
由煤或生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的合成氣有很多潛在應(yīng)用，包括制 造烴運輸燃料、化學(xué)品(包括氫)和電力。大多數(shù)合成氣包含可能使其 不適合各種最終用途的雜質(zhì)。含硫分子，主要是H2S和COS，是尤其 令人困擾的催化劑毒物，為了制造燃料和化學(xué)品必須除到ppb水平。 雖然有一些除去這些硫物質(zhì)的技術(shù)方法，但這些方法一般傾向于相當(dāng) 耗費，需要溫度變動，并且在很多情況下要替補消耗的吸附劑。由于 制造燃料和化學(xué)品的催化過程一般在225-300。C操作，因此需要冷卻 合成氣隨后重新加熱的過程能量效率低。能夠在或略高于合成步驟溫 度將硫氣除到50ppb水平的方法非常優(yōu)選。合成氣組成為幾種參數(shù)的函數(shù)，包括氣化器類型、4喿作條 件和燃料源。在煤的情況下，氧化鋅與可再生下流精制床的組合為一 種有前途的方法。對于一般產(chǎn)生小于100ppm硫氣體的生物質(zhì)，獨立 的可再生硫吸附劑可提供一種有吸引力的手段。在過去，研發(fā)可再生 的金屬吸附劑一般由于再生過程中強烈的金屬熔結(jié)或聚集傾向處于 困境。這導(dǎo)致表面積損失，因此損失硫吸附容量。因此，需要允許燃 料氣深(ppb)脫硫的方法、系統(tǒng)和裝置。也需要可再生的脫硫系統(tǒng)。還 需要在熱溫度進(jìn)行有效脫硫的脫硫系統(tǒng)。本發(fā)明提供了滿足這些需要 的方法。
本發(fā)明的其他優(yōu)點和新的特征將在以下闡述，并且很容易 通過本文闡述的說明和示范明顯看出。因此，本發(fā)明的以下描述應(yīng)視 作為本發(fā)明的說明，不以任何方式作為限制。
發(fā)明概述本發(fā)明為能夠通過使熱燃料氣經(jīng)過在中孔基質(zhì)中布置的 金屬基吸附劑使這些熱氣體深脫硫的高效可再生方法、系統(tǒng)和裝置。 這種技術(shù)保護(hù)Fischer-Tropsch合成催化劑和其他^L敏感催化劑，不急 劇冷卻燃料氣，并且不在再生過程中^f吏金屬吸附劑熔結(jié)或附聚。這允
許設(shè)計更加能量有效的深脫硫方法。所述系統(tǒng)的特征在于結(jié)合到多孔 基質(zhì)(特別是中孔硅酸鹽，如SBA-16)的活性金屬基吸附劑，例如過渡 金屬，如Cr、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 Pt、 Au及其混 合物和合金。這些裝置使得在工藝過程中具有20至900。C溫度的熱燃 料氣能夠通過這些吸附劑實現(xiàn)這些氣體的脫硫達(dá)到ppb水平，燃料氣 如天然氣、合成氣、H2、 CO、烴氣體、烴氣體的混合物和烴氣體與惰 性氣體的混合物。這些裝置也允許這些物質(zhì)在使用后通過一種循環(huán)"氧 化-還原，，方法再生，所述方法利用在100。C至90(TC溫度的各種組合的 H2、 CO、 02、 N2、空氣、惰性氣體和蒸汽。這些方法可單獨用于一 種方法或與其他分離方法一起利用。對于高硫煤氣凈化，可使納米結(jié) 構(gòu)的金屬基吸附劑床結(jié)合到能夠除硫到ppm水平的分離過程(如氧化 鋅和相關(guān)的氧化物吸附劑)。然后，本發(fā)明通過將硫除到ppb水平精制 此氣流。本發(fā)明允許此氣體中的總硫減少到小于100ppb，在某些情況 下低至10ppb。本發(fā)明利用在能夠用于熱燃料氣脫^5危的控制納米孔基質(zhì) 上分散的穩(wěn)定化活性金屬吸附劑顆粒。在本發(fā)明的一些實施方案中， 金屬基吸附劑包含相對于基質(zhì)0.1至100%重量的金屬。可作為吸附劑 的各種類型的金屬的實例包括Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Ru、Rh、 Pd、 Ag、 Pt、 Au及其合金。在此組中，在利用選自Ni、 Cu、 Fe、 Ag、 Co及其合金的過渡金屬的系統(tǒng)中已顯示具體的成功。各種類型基質(zhì)的實例包括二氧化硅基物質(zhì)(包括任何形式 的中孔二氧化硅，任何形式的熱解法二氧化硅和任何形式的沸石)。這 些類型物質(zhì)可以多種形式組合，并且可用于處理多種氣體，包括但不 限于天然氣、合成氣(包括煤和生物質(zhì)合成氣兩者)、H2、 CO和其他烴 氣體、其混合物及其與惰性氣體的混合物。可捕獲的物質(zhì)類型的實例 包括但不限于HzS、 COS、硫醇、硫醚、二硫化物和遂吩。這些金屬-中孔物質(zhì)可加入其中可有效處理具有環(huán)境溫度 (2CTC)至90(TC溫度的熱燃料氣的系統(tǒng)中。在本發(fā)明的一個實施方案 中，此溫度優(yōu)選為100。C至700。C，更優(yōu)選150。C至500°C。在此處理 過程中已填充這些吸附劑后，可通過"氧化-還原，，處理的組合經(jīng)一系列 循環(huán)再生這些吸附劑。此再生步驟一般在1至10個循環(huán)進(jìn)4于，優(yōu)選2 至5個循環(huán)。此"氧化-還原"再生過程可用任何能夠使金屬硫化物氧化 的氣流(如02及其與惰性氣體和蒸汽的混合物)和任何能夠使金屬氧化 物還原的氣流(如H2、 CO、合成氣及其與惰性氣體和蒸汽的混合物) 進(jìn)行。此結(jié)構(gòu)的實例包括其中氧化氣體為2。/。02(在N2中)的那些結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠使熱氣體深脫硫。所述中孔結(jié)構(gòu)防止金屬顆粒 附聚和孔堵塞，并且保持達(dá)到活性金屬部位的通路。這些納米結(jié)構(gòu)的 吸附劑可使熱燃料氣的硫濃度降低到充分低于50ppb，并且可用組合 的氧化和還原過程重復(fù)再生。
…
前面摘要的目的是使美國專利商標(biāo)局和公眾(尤其是不熟 悉專利或法律術(shù)語或用語的本領(lǐng)域的科學(xué)家、工程師和專業(yè)人員)一般 能夠從粗略閱讀快速確定本申請技術(shù)內(nèi)容的性質(zhì)和本質(zhì)。摘要既不限 定由權(quán)利要求衡量的本申請的發(fā)明，也不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的不同優(yōu)點和新的特征在本文描述，并且通過以下 詳述對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得更加明顯。在前面和以下描述中本人只通過實施本發(fā)明涵蓋的最佳方式的說明展示和描述本發(fā)明的優(yōu)選 實施方案。應(yīng)認(rèn)識到，可在不脫離本發(fā)明下在不同的方面對本發(fā)明作 出修改。因此，以后闡述的優(yōu)選實施方案的附圖和描述應(yīng)本質(zhì)上認(rèn)為 是說明性，而不為限制性。
附圖簡迷

圖1A和1B為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的示意圖。圖1C為圖1A和1B中所示本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的TEM視圖。圖2A為現(xiàn)有技術(shù)脫硫方法的示意圖。
圖2B為本發(fā)明的一個實施方案的示意圖。
圖3為顯示本發(fā)明的一個實施方案的除硫能力的標(biāo)繪圖。
圖4為顯示對本發(fā)明的一個實施方案的試驗結(jié)果的匯總的 標(biāo)繪圖。圖5為顯示一個再生循環(huán)的圖解。
圖6為顯示不同實施方案和物質(zhì)的試驗結(jié)果的表。
圖7為顯示對本發(fā)明的一個實施方案的試驗結(jié)果的圖解。
圖8為顯示對本發(fā)明的第二實施方案的試驗結(jié)果的圖解。
發(fā)明詳述以下描述包括本發(fā)明的一個實施方案的優(yōu)選最佳方式。從 本發(fā)明詳述明顯看出，本發(fā)明不限于這些舉例說明的實施方案，本發(fā) 明也包括多種改進(jìn)和改進(jìn)的實施方案。因此，本詳述應(yīng)4皮-見作為說明 性而非限制。盡管本發(fā)明容許有不同的修改和供選結(jié)構(gòu)，但應(yīng)了解， 沒有意向使本發(fā)明限于公開的具體形式，相反，本發(fā)明覆蓋落在權(quán)利 要求限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改、供選結(jié)構(gòu)及其等同。圖l-8顯示本發(fā)明的多種實施方案。首先參考圖1A和1B， 圖1A和1B顯示本發(fā)明的一個實施方案的示意圖。在第一優(yōu)選的實施方案中描述一種可再生的硫氣吸附劑，所述吸附劑一般可用于凈化氣 化器得到的用于合成應(yīng)用的合成氣。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，在
納米孔材料內(nèi)利用金屬，如鎳(Ni)或銅(Cu)。此納米孔材料允許表面 化學(xué)吸附勝過本體硫化物生成，并能夠達(dá)到50ppb最高殘余硫量。利 用金屬基吸硫劑的現(xiàn)有嘗試限制于消耗吸附劑，這主要是由于金屬強 烈傾向于在再生過程中熔結(jié)或聚集。此熔結(jié)或聚集過程導(dǎo)致表面積和 硫吸附劑容量的損失。此實施方案顯示其中包含小金屬顆粒(包括Ni-Cu合金)并 且在納米孔二氧化硅結(jié)構(gòu)內(nèi)使小金屬顆粒穩(wěn)定的獨特金屬基吸附劑 結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。隔離和穩(wěn)定小金屬顆粒允許以最小熔結(jié)和容量損失通過 多個循環(huán)再生完全負(fù)載的吸附劑。在圖l所示的實施方案中，將4^金 屬選擇為在三維立方孔結(jié)構(gòu)中孔二氧化硅(SBA-16)內(nèi)負(fù)載的活性吸附 劑物質(zhì)。除了提供高表面積和極佳的化學(xué)惰性外，SBA16也包括在通 道交叉處具有相對較大孔徑(5nm)的獨特三維互連通道結(jié)構(gòu)( 3nm孑L 徑)。填入SBA-16通道交叉處的4臬顆粒由于3nm小的連通孔徑受到約 束。 SBA-16的結(jié)構(gòu)防止Ni顆粒熔結(jié)，并允許含硫分子由擴散 通過3維互連孔結(jié)構(gòu)容易達(dá)到Ni顆粒。雖然本文描述SBA-16，但應(yīng) 清楚地了解，本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)也可利用各 種其他類型的中孔材料。在此實施方案中，通過用鎳鹽溶液浸漬二氧 化硅載體(16.6%重量)，隨后干燥，空氣氧化(煅燒)，并現(xiàn)場還原將鎳 引入。雖然描述這種制備方法，但應(yīng)清楚地了解，本發(fā)明不限于此， 可根據(jù)具體用戶的相應(yīng)要求和需要以不同方式體現(xiàn)本發(fā)明。圖1C提
供在SBA-16中含16.6。/。重量Ni的新鮮硫吸附劑的透射電子顯微(TEM) 圖像。在使用中，熱的燃料氣流(如合成氣)通過這些吸附劑。現(xiàn) 在參考圖2A和2B,附圖顯示現(xiàn)有技術(shù)方法的示意圖2A和本發(fā)明方 法的一個實施方案的示意圖2B。首先參考圖2A，圖2A顯示用Rectisol方法從合成氣除碌b的高級流程圖。此方法需要氣流溫度變動，以允許 用冷曱醇在-4(TC除硫。由于為了升高和降低氣體溫度以便脫硫必須完 成變溫，因此這種方法能量效率低。圖2B顯示本發(fā)明方法的一個實施方案的高級流程圖，其 中從熱合成氣深除爿魄的高級流程圖使用ZnO和負(fù)載NiCu的SBA-16 復(fù)合吸附劑。此方法顯示在350。C(ZnO基床)和300。C(負(fù)載NiCu的 SBA-16床)除硫。吸附劑再生在650。C(ZnO基床，利用空氣/N2)和 500。C(負(fù)載NiCu的SBA-16床，用空氣/N2和純合成氣/N2交替處理)。 再生期間，來自ZnO床和來自NiCu-SBA-16床氧化處理的廢氣合并 用于產(chǎn)硫。在還原處理期間來自NiCu-SBA-16床的廢氣將通過廢氣處 理系統(tǒng)，以氧化還原劑并吸收>5泉。此廢氣流也可與主廢氣流合并用于 產(chǎn)硫。在一個實例中，煤氣深脫硫用含10ppmH2S的合成氣進(jìn)行 (代表后ZnO床)，并在處理氣中觀察100ppb H2S之前達(dá)到0.75%重量 硫容量。對硫Ni原子比粗略計算證明，可通過在Ni表面上化學(xué)吸 附解釋H2S除去(容量~1.0%重量，假定Ni2S表面化學(xué)計量)。因此， 本體硫化鎳生成未必顯著有助于總硫容量。此反應(yīng)的結(jié)果顯示于圖3 中。圖4顯示對于Ni-SBA-16吸附劑通過5個循環(huán)的試驗結(jié)果 的匯總。第2個循環(huán)得到最高硫容量，這可能是由于金屬的再分布。 利用純合成氣(14%(302, 38%H2, 48。/。CO)的第三循環(huán)得到比利用純氫 氣時更低的隨后容量。在第4循環(huán)和第5循環(huán)達(dá)到0.68%重量硫容量 穩(wěn)態(tài)性能水平。雖然此容量值顯得有些低，但作為將硫氣體從3ppm 減少到50ppb需要的可再生防護(hù)床，并且對于在我們的試-驗中的流速， 再生循環(huán)之間的時間為約100小時。對于將高硫煤氣從1000ppm減少 到3ppm的ZnO基吸附劑，再生循環(huán)之間的時間為約20小時。因此， 在集成的可再生床中，此Ni-SBA-16吸附劑與ZnO的相對重量為約1 比5。
在使用后，通過氧化還原循環(huán)序列進(jìn)行硫化Ni-SBA-16的再生。在這些循環(huán)中，氧化氣體為10Q/。在Ar中的空氣，還原氣體為純H2。在再生過程中由質(zhì)譜監(jiān)測廢氣指示在氧化和還原序列下S02均為主要硫物質(zhì)。此"氧化-還原"過程一般重復(fù)5次。在此過程中發(fā)生
多種反應(yīng)這些反應(yīng)包括
氧化 Ni2S + 202 = 2MO + S02 (2)
2Ni2S+ 502 = 2NiS04 + 2NiO (3)
2NiO + 2S02 + 02 = 2NiS04 (4)
2Ni(本體)+ 02 = 2NiO(本體) (5)
還原 NiS04 + H2= NiO + H20 + S02 (6)
2MS04 + 6H2 = Ni2S + S02 + 6H20 (7)
NiO(本體和表面)+ H2 = Ni(本體和表面)+ H2O (8)
3H2 + S02 = H2S + 2H20 (9)
H2S + 2Ni = Ni2S + H2 (10)
在氧化步驟期間，吸附的硫和任何非硫化的鎳均被氧化。氧化的硫部分作為S02釋放，但一些硫酸鎳通過表面Ni2S直接氧化或在氧存在下S02與NiO的后續(xù)化合反應(yīng)保留。在后續(xù)還原步驟期間，^f吏硫酸鎳轉(zhuǎn)化成Ni、 S02和水與硫化鎳，硫化鎳可通過直接還原或在還原的Ni部位通過中間體H2S再吸附產(chǎn)生。在吸附劑床下游未觀察到元素硫。以上反應(yīng)方案需要數(shù)個氧化還原循環(huán)使所用的吸附劑完全再生?？偟恼f來，此氧化-還原再生比筒單還原再生更有效，因為所有的反應(yīng)均在熱力學(xué)上有利。在圖5中顯示這些反應(yīng)的標(biāo)繪6顯示不同物質(zhì)的實例和比較?？瞻自囼炗肧BA-16進(jìn)行，沒有任何鎳。未觀察到硫除去。負(fù)載于市售熱解法SiC)2上的Ni顯示一些可再生硫容量。然而，此容量低，因為存在大Ni顆粒，并且Ni顆粒;f艮容易在再生期間附聚和生長。在不同中孔Si02(二維六角形SBA-15)內(nèi)負(fù)載的鎳給予很高的第一循環(huán)除硫容量(3%重量)。然而，吸附劑不能用"氧化-還原，，方法再生。TEM分析證明鎳作為4艮細(xì)的顆粒載入六角形通道。然而，在吸附和再生后，發(fā)現(xiàn)鎳顆粒已遷出中孔結(jié)構(gòu)并熔結(jié)。也合成并試驗用Y-Al20s作為載體的Ni吸附劑。這種吸附劑得到不可再生的1.5%重量容量。然而，SBA-16的立方中孔結(jié)構(gòu)似乎提供用于保留小Ni顆粒的3維框架，這種框架被認(rèn)為在此應(yīng)用中最有效。然而，此結(jié)果不是要窮舉本發(fā)明的所有不同的實施方案。除了Ni外，對于具體的優(yōu)點也可使用其他類型物質(zhì)。 Ni在SBA-16中的性能可通過將少量銅加到鎳進(jìn)一步改善。鎳和銅形成合金，雖然有證據(jù)表明合金表面傾向于在還原條件下富集銅。加銅提高Ni基吸附劑的還原性。因此，稀釋的H2或合成氣可用于利用Ni-Cu的還原再生步驟，而以前發(fā)現(xiàn)利用Ni需要純氫，這顯著增加操作成本。另外，純氫一般不能在氣化器合成設(shè)備得到，除非有意制備氫。在Ni-Cu合金中銅的表面富集提供另外的益處，因為已知顯著降低Ni甲烷化活性。在SBA-16中含1.6。/。重量Cu和15.0%重量Ni的吸附劑在以下試驗條件下的除硫-再生性能顯示于圖7中。從熱煤合成氣除硫使用1.6%重量Cu和15.0%重量Ni摻雜的SBA-16吸附劑。試驗條件T=300°C;煤氣組成23%H2， 29% CO, 8%C02, 30%H2O, 10% He,10ppmH2S;流速12,000 hr" GHSV。再生條件在500。C四個"氧化-還原，，處理。氧化在24,000hr"GHSV在Ar中的10%空氣中。還原在24,000hf1 GHSV在Ar中的2% H2中(對于脫硫循環(huán)1至5),和在24,000hr" GHSV在Ar中的5%無H20且無硫的合成氣中(對于脫硫循環(huán)6至8)。在氧化處理和還原處理之間用Ar吹掃3分鐘。這些結(jié)果證明，通過8個脫硫循環(huán)保持約0.75%重量硫的穩(wěn)定穿透容量，很類似于用純鎳吸附劑顯示的容量。再生在50(TC用2% H2(對于循環(huán)1至5)和5%純合成氣(對于循環(huán)6至8)作為還原氣體，用10%空氣作為氧化氣體進(jìn)行。每次再生進(jìn)行四個氧化還原處理。用新鮮Ni-Cu-SBA-16產(chǎn)生曱烷為0.16%摩爾，而對于經(jīng)再生的無銅的鎳吸附劑則為0.7%摩爾。在除硫期間沒有觀察到經(jīng)處理合成氣中CO、C02和H2濃度的變化。同樣評價純Cu-SBA-16的除硫效率。達(dá)到高初始硫容量(0.8%重量)，非常類似于Ni和M-Cu樣品，但是，盡管SBA-16有限制孔結(jié)構(gòu)，但在再生后容量減小到小于0.2%,表明金屬Cu熔結(jié)。然后試驗Ni-Cu-SBA-16吸附劑(15%重量Ni, 1.6%重量Cu)對從生物質(zhì)氣化器模擬的合成氣的脫硫。試驗條件T=300°C;生物質(zhì)氣體組成18%H2， 12% CO, 10%CO2， 50%H2O， 4% He, 36ppmH2S;流速12,000 hr" GHSV。再生條件在500。C四個"氧化-還原，，處理。氧化在14,000hr" GHSV的空氣中。還原在l^OOOhr" GHSV的純干燥合成氣中。在氧化處理和還原處理之間用Ar吹掃3分鐘。使用生物質(zhì)基合成氣的硫容量顯著高于使用煤基合成氣，為2.3%重量，約增加3倍。用硫化羰作為硫氣也得到類似吸收容量。這是一個很積極的結(jié)果，困為例如氧化鋅的吸附劑除去COS不如除去H2S有效。進(jìn)料中較高的硫濃度可有助于這些較高容量(吸收容量隨H2S分壓而增加)，但另外較高蒸汽濃度和較低CO濃度也可有助于較佳的性能。在此吸收容量，不能簡單地由表面吸附機制解釋除硫，而是必然引起硫化鎳本體生成，這通過載硫吸附劑的XRD分析清楚地觀察到。經(jīng)多個再生循環(huán)的性能在圖8中給出，圖8顯示氧化-還原再生方法用本體金屬硫化物同樣有效。已發(fā)現(xiàn)簡化的"氧化-還原"方法與多循環(huán)方法一樣有效。此方法只需要兩個步驟在700。C在空氣中氧化20小時，在50(TC在還原氣體中還原4小時，例如在稀釋或未稀釋的純合成氣流中。在700°C ，NiS04和CuS04不穩(wěn)定，它們分成成金屬氧化物和S02。因此，吸附劑上幾乎所有的硫可在此步驟期間除去。這種新方法可很容易與同樣需要ZnS高溫( 700。C)氧化的ZnO基吸附劑的再生方法結(jié)合。在此再生方法中發(fā)生的主要反應(yīng)包括
氧化(700。C): NixS + (l+x/2)02 = xNiO + S02 (11)CuxS + (l+x/2)02 = xCuO + S02 (12)
還原(500。C): NiO + H2 = Ni + H20 (13)CuO + H2 = Cu + H20 (14) 在上述4^和銅負(fù)載結(jié)構(gòu)中，在SBA-16的中孔結(jié)構(gòu)內(nèi)保持顯著部 分的空隙。這暗示在材料內(nèi)可能有較高金屬負(fù)載，從而提供增加硫吸 附容量的手,殳。在4交高容量，可將Ni-Cu-SBA-16吸附劑作為獨立裝 置操作，而不需要上游氧化鋅床。概括地講，通過在三維中孔結(jié)構(gòu)二氧化硅SBA-16中捕獲 Ni和Ni-Cu合金納米顆粒，我們研究出一類金屬基吸附劑，此類吸附 劑可從煤或生物質(zhì)的氣化器產(chǎn)生合成氣除硫到小于50ppb水平。似乎 組合發(fā)生硫化學(xué)吸附和(在較高吸收)本體硫化物生成。序列氧化-還原 處理可有效再生負(fù)載硫的吸附劑。與基于環(huán)境或較低溫度溶劑基凈化 系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)比較，這種基于固體吸附劑的方法可提供經(jīng)濟的優(yōu) 點。利用可包含數(shù)千ppm硫的基于煤的合成氣，這些吸附劑可與較高 容量氧化鋅吸附劑組合使用，從而提供由單獨氧化鋅不能提供的必需 的亞ppm精制能力。利用 一般可包含30-80ppm硫氣的基于生物質(zhì)的 合成氣，這些吸附劑可形成亞ppm獨立脫硫系統(tǒng)的勤出。雖然已顯示和描述本發(fā)明的不同優(yōu)選實施方案，但應(yīng)清楚 地了解，本發(fā)明不限于此，可在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)以不同方式實 施體現(xiàn)本發(fā)明。/人前面描述顯而易見，可在不脫離以下權(quán)利要求限定 的本發(fā)明的精神和范圍下作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于熱燃料氣深脫硫的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)的特征在于在多孔基質(zhì)上分散的活性金屬基吸附劑。
2. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述金屬基吸附劑包含相對于基質(zhì) 0.1至100%重量的金屬。
3. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述金屬基吸附劑包含選自Cr、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 Pt、 Au及其合金的過渡金屬。
4. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述二氧化硅基物質(zhì)為中孔二氧化硅。
5. 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述金屬基吸附劑能夠通過"氧化-還 原"處理的纟且合再生。
6. —種用于使熱燃料氣脫硫的方法，所述方法的特征在于使熱燃 料氣通過在多孔基質(zhì)上分散的活性金屬基吸附劑的步驟。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中所述熱燃料氣包括天然氣、合成氣、 H2、 CO、烴氣體、烴氣體的混合物和烴氣體與惰性氣體的混合物，其 中所述熱燃料氣具有20至900。C的溫度。
8. 權(quán)利要求6的方法，所述方法進(jìn)一步包括使所述金屬基吸附劑 再生的步驟。
9. 權(quán)利要求8的方法，其中所述使所述金屬基吸附劑再生的步驟 包括利用使金屬硫化物氧化的氧化氣體和使金屬氧化物還原的還原 氣流使所述金屬基吸附劑經(jīng)歷"氧化-還原"過程。
10. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述"氧化-還原"再生過程在100°C 至90(TC溫度進(jìn)行。
全文摘要
能夠通過使熱燃料氣經(jīng)過在中孔基質(zhì)中布置的金屬基吸附劑使這些熱氣體脫硫的高效可再生方法、系統(tǒng)和裝置。這種技術(shù)保護(hù)Fischer-Tropsch合成催化劑和其他硫敏感催化劑，不急劇冷卻燃料氣。本發(fā)明可單獨用于一種方法或與其他分離方法一起利用，并且允許此氣體中的總硫減少到小于500ppb，在某些情況下低至50ppb。
文檔編號B01D53/52GK101679890SQ200880020526
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者D·L·金, J·劉, L·李, Q·霍 申請人:巴特爾紀(jì)念研究院