專利名稱：改進(jìn)的脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用可流化的和可循環(huán)的固體顆粒從含烴的流體中除去硫的方法和裝置。另一方面，本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的設(shè)計的烴脫硫單元，其降低了資本費(fèi)用和操作成本，同時提供了增強(qiáng)的脫硫和顆粒循環(huán)。
含烴的流體如汽油和柴油燃料通常含有一些硫。在這種機(jī)動車燃料中高含量的硫是不期望的，因?yàn)榇嬖谟跈C(jī)動車廢氣中的硫的氧化物能不可逆轉(zhuǎn)地使用于機(jī)動車催化轉(zhuǎn)化器中的貴金屬催化劑中毒。源于這種中毒的催化轉(zhuǎn)化器的排放物可能含有大量未燃燒的烴、氮的氧化物、和/或一氧化碳，其在太陽光催化下形成地表高度的臭氧，更普遍地稱為煙霧。
大部分存在于大多數(shù)汽油的最終混合物中的硫源于常被稱作“裂化汽油”的汽油混合物成分。因此，裂化汽油中含硫量的減小必然減小大多數(shù)汽油(例如汽車汽油、賽車汽油、航空汽油、船用汽油等)中的含硫量。已有很多將硫從裂化汽油中除去的常規(guī)方法。但是，大部分的常規(guī)脫硫方法如加氫脫硫傾向于使裂化汽油中的烯烴和芳族化合物飽和，并且從而減小其辛烷值(包括研究法和發(fā)動機(jī)法辛烷值)。因此，存在對于其中實(shí)現(xiàn)裂化汽油脫硫同時保持其辛烷值的方法的需求。
除了從裂化汽油中脫硫的需要外，同樣也需要減小柴油中的含硫量。在通過常規(guī)加氫脫硫方法從柴油中除去硫時，十六烷得到了改善，但是氫消耗的成本很高。該氫是在加氫脫硫過程和芳族化合物加氫反應(yīng)過程中被消耗掉的。因此，存在對其中實(shí)現(xiàn)了柴油脫硫而不顯著地消耗氫以提供更經(jīng)濟(jì)的脫硫方法的方法的需求。
為了滿足上述需求，最近已經(jīng)開發(fā)出了利用可再生的固體吸附劑的改進(jìn)型脫硫技術(shù)。這種可再生的吸附劑通常由金屬氧化物組份(如ZnO)和促進(jìn)劑金屬組份(如Ni)形成。當(dāng)與含硫的烴流體(如裂化汽油或柴油)接觸時，該可再生的吸附劑的促進(jìn)劑金屬和金屬氧化物組份相互協(xié)作，以從烴中去除硫，并且通過金屬氧化物組份(如ZnO)向金屬硫化物(如ZnS)的轉(zhuǎn)化來將去除的硫儲存在吸附劑之上/之內(nèi)。隨后所獲得的“加載硫”的吸附劑可以通過將該加載硫的吸附劑與含氧的再生料流接觸而再生。再生期間，該加載硫的吸附劑中的金屬硫化物(如ZnS)通過與含氧再生料流的反應(yīng)而回到其原本的金屬氧化物形式(如ZnO)。另外，再生期間該促進(jìn)劑金屬被氧化，形成氧化的促進(jìn)劑金屬組份(如NiO)。再生之后，隨后可以通過將氧化的吸附劑與含氫的還原料流接觸而將該氧化的吸附劑還原。還原期間，該氧化的促進(jìn)劑金屬組份被還原，由此使吸附劑返回到具有金屬氧化物組份(如ZnO)和還原價態(tài)促進(jìn)劑組份(如Ni)的最佳脫硫狀態(tài)。還原之后，該還原的吸附劑可以再次與含硫的烴流體接觸以去除其中的硫。
通常，用于烴脫硫方法的固體吸附劑組合物為在固定床應(yīng)用中所采用的團(tuán)聚物。但是，由于流化床反應(yīng)器提供許多優(yōu)于固定床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，因而期望在流化床反應(yīng)器中處理含烴的流體。在利用可再生固體吸附劑的脫硫體系中使用流化床反應(yīng)器的一個重要優(yōu)點(diǎn)是，能夠在固體吸附劑顆粒變?yōu)椤凹虞d硫”的之后連續(xù)地將它們再生。該再生過程可以通過連續(xù)地將固體吸附劑顆粒從反應(yīng)器中循環(huán)到再生器、到還原器、并隨后回到反應(yīng)器中來進(jìn)行。這樣，使用既可流化的又可循環(huán)的吸附劑組合物，能夠基本連續(xù)地從含烴流體中去除硫和基本連續(xù)地再生吸附劑。
當(dāng)設(shè)計能提供通過可流化和可循環(huán)固體吸附劑顆粒而連續(xù)脫硫的、使用了流化床反應(yīng)器、流化床再生器、和流化床還原器的脫硫單元時，必須考慮多種設(shè)計參數(shù)。在設(shè)計各種脫硫單元時的主要考慮之一是，單元的初始投資成本。單元中的容器、閥門、管路、和其它裝置的數(shù)量較大地增加脫硫單元的投資成本。另外，脫硫單元中各個容器的高度可以較大地增加該脫硫單元的投資成本，因?yàn)橛糜谥蔚孛嬷虾芨叩拇笕萜鞯闹谓Y(jié)構(gòu)可以顯著地增加該單元的建造和維護(hù)費(fèi)用。
在設(shè)計脫硫單元時的另一重要因素是操作成本。復(fù)雜顆粒傳送系統(tǒng)(如氣動輸送器)可以由于頻繁的維護(hù)和/或故障而增加操作成本。在使用可流化和可循環(huán)固體顆粒以從含烴流體中去除硫的脫硫單元中，顆粒磨損也可以導(dǎo)致操作成本增加。通常，當(dāng)在高速率下傳送固體顆粒時，固體顆粒的磨損會增加。由此，使用了固體顆粒在容器之內(nèi)和之間稀釋相傳送的脫硫單元也可以導(dǎo)致明顯的顆粒磨損。當(dāng)用于該脫硫單元的固體顆粒經(jīng)受高度磨損時，必須頻繁更換固體顆粒，由此增加了該單元的操作成本和停機(jī)時間。
因此，期望提供一種新的烴脫硫系統(tǒng)，其能夠通過可流化的、可循環(huán)的且可再生的固體顆粒連續(xù)地脫硫。
也期望提供一種烴脫硫系統(tǒng)，其能夠通過使用最小數(shù)量的容器、管路、閥門和其它裝置而使得投資成本最小化。
也期望提供一種脫硫系統(tǒng)，其能夠通過將容器保持在地表面上的最小高度處來使得投資成本最小化。
也期望提供一種烴脫硫系統(tǒng)，其能夠通過使固體顆粒通過該系統(tǒng)傳送的速率最小化而將在其中循環(huán)的固體顆粒的磨損最小化。
應(yīng)當(dāng)指出的是，上述期望并不必須全部由本文中所要求的發(fā)明來實(shí)現(xiàn)，并且本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)從優(yōu)選實(shí)施方式的下列說明、所附權(quán)利要求、和附圖將變得明朗起來。
因此，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，提供了一種脫硫單元，其利用可流化的和可循環(huán)的固體顆粒來從含烴進(jìn)料中去除硫。該脫硫單元包括流化床反應(yīng)器、流化床再生器、和緊耦合至反應(yīng)器的流化床還原器。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供了一種脫硫單元，其利用可流化的和可循環(huán)的固體顆粒來從含烴進(jìn)料中去除硫。該脫硫單元包括具有反應(yīng)器固體入口和反應(yīng)器固體出口的反應(yīng)器、具有再生器固體入口和再生器固體出口的再生器、具有還原器固體入口和還原器固體出口的還原器、用于將固體顆粒從反應(yīng)器固體出口傳送到再生器固體入口的第一傳送組件、用于將固體顆粒從再生器固體出口密相傳送到還原器固體入口的第二傳送組件、和用于將固體顆粒從還原器固體出口傳送到反應(yīng)器固體入口的第三傳送組件。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供了一種脫硫單元，其利用可流化的和可循環(huán)的固體顆粒來從含烴進(jìn)料中去除硫。該脫硫單元包括反應(yīng)器、反應(yīng)器氣提器、反應(yīng)器閉鎖料斗、再生器進(jìn)料緩沖容器(feed surge vessel)、和再生器。該反應(yīng)器能夠進(jìn)行將含烴進(jìn)料與固體顆粒接觸的操作。該反應(yīng)器氣提器流體耦合至反應(yīng)器，并且能夠進(jìn)行接收來自反應(yīng)器的固體顆粒的操作。該反應(yīng)器閉鎖料斗流體耦合至反應(yīng)器，并且垂直地位于比反應(yīng)器氣提器更低的位置，使得能夠形成固體顆粒從反應(yīng)器氣提器到反應(yīng)器閉鎖料斗的重力流動。該再生器進(jìn)料緩沖容器流體耦合至反應(yīng)器閉鎖料斗，并且垂直地位于比反應(yīng)器閉鎖料斗更低的位置，使得能形成固體顆粒從反應(yīng)器閉鎖料斗到再生器進(jìn)料緩沖容器的重力流動。該再生器流體耦合至再生器進(jìn)料緩沖容器，并且能夠進(jìn)行接收來自反應(yīng)器再生器緩沖容器的固體顆粒的操作。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供了一種將含烴流體脫硫的方法。該方法包括步驟(a)在足以從含烴流體中去除硫并獲得加載硫的固體顆粒的脫硫條件下，將含烴流體與固體顆粒在脫硫區(qū)中接觸；(b)在足以從加載硫的固體顆粒中去除硫的再生條件下，將該加載硫的固體顆粒與含氧再生料流在再生區(qū)中接觸，由此獲得氧化的固體顆粒；(c)在足以將氧化的固體顆粒還原的還原條件下，將該氧化的固體顆粒與含氫還原料流在還原區(qū)中接觸，由此獲得還原的固體顆粒；和(d)將該還原的固體顆粒從還原區(qū)密相傳送到脫硫區(qū)中。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供了一種將含烴流體脫硫的方法。該方法包括步驟(a)在足以從含烴流體中去除硫并獲得加載硫的固體顆粒的脫硫條件下，將含烴流體與固體顆粒在流化床反應(yīng)器中接觸；(b)在足以從加載硫的固體顆粒中去除硫的條件下，將該加載硫的固體顆粒與含氧再生料流在流化床再生器中接觸，由此獲得氧化的固體顆粒；(c)將該氧化的固體顆粒從流化床再生器密相傳送到流化床還原器中；和(d)在足以將氧化的固體顆粒還原的還原條件下，將該氧化的固體顆粒與含氫還原料流在流化床還原器中接觸，由此獲得還原的固體顆粒。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，提供了一種將含烴流體脫硫的方法。該方法包括步驟(a)在足以從含烴流體中去除硫并獲得加載硫的固體顆粒的脫硫條件下，將含烴流體與固體顆粒在脫硫區(qū)中接觸；(b)在足以從該加載硫的固體顆粒周圍去除含烴流體的氣提條件下，將該加載硫的固體顆粒與氣提氣體在氣提區(qū)中接觸；(c)間歇地將該加載硫的固體顆粒從氣提區(qū)傳送到反應(yīng)器閉鎖料斗中；(d)間歇地將該加載硫的固體顆粒從反應(yīng)器閉鎖料斗傳送到再生器進(jìn)料緩沖容器中；(e)基本連續(xù)地將該加載硫的固體顆粒從再生器進(jìn)料緩沖容器傳送到再生區(qū)中；和(f)在足以從該加載硫的固體顆粒中去除硫的再生條件下，將該加載硫的固體顆粒與含氧再生料流在再生區(qū)中接觸，由此獲得氧化的固體顆粒。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)造的脫硫單元的示意圖，特別地闡明了用于該脫硫單元中的各種容器的相對高度，和這些容器以能夠?qū)崿F(xiàn)固體顆粒在該單元中的循環(huán)的連接方式。
圖2為圖1中所示反應(yīng)器氣提器的放大的剖面圖，特別地闡明了通過將固體顆粒從反應(yīng)器傳送到反應(yīng)器氣提器的反應(yīng)器出口緊耦合組件而使該反應(yīng)器氣提器耦合至反應(yīng)器的方式。
圖3為沿圖2中線3-3截取的緊耦合組件的剖面?zhèn)纫晥D，特別地闡明了位于由緊偶合組件所限定的開放通道中的噴淋器。
圖4為沿圖3中線4-4截取的緊偶合組件的部分剖面俯視圖，進(jìn)一步闡明了該緊偶合組件的噴淋器。
圖5為沿圖2中線5-5截取的反應(yīng)器氣提器的剖面俯視圖，特別地闡明了位于該反應(yīng)器氣提器底部的噴淋器的構(gòu)造。
圖6為沿圖2中線6-6截取的反應(yīng)器氣提器的剖面俯視圖，特別地闡明了位于該反應(yīng)器氣提器的氣提區(qū)中的第一擋板組。
圖7為沿圖2中線7-7截取的反應(yīng)器氣提器的剖面俯視圖，特別地闡明了位于該反應(yīng)器氣提器的氣提區(qū)中的第二擋板組，其中該第二擋板組的每個擋板基本垂直于圖6中所示第一擋板組的每個擋板的延伸方向而延伸。
圖8為類似于圖6和圖7的反應(yīng)器氣提器的剖面俯視圖，特別地闡明了由該反應(yīng)器氣提器的相鄰垂直間隔的擋板組形成的交叉線圖案。
圖9為圖1中所示再生器接收器的放大的剖面?zhèn)纫晥D，特別地闡明了通過將固體顆粒從再生器傳送到再生器接收器的再生器出口緊耦合組件而使該再生器接收器流體耦合至再生器的方式。
圖10為沿圖9中線10-10截取的緊耦合組件的放大的部分剖面俯視圖，特別地闡明了該緊耦合組件的噴淋器。
圖11為沿圖9中線11-11截取的緊耦合組件的剖面?zhèn)纫晥D，進(jìn)一步闡明了該耦合組件的噴淋器的構(gòu)造。
圖12為圖1中所示還原器的放大的剖面?zhèn)纫晥D，特別地闡明了通過將固體顆粒從還原器傳送到反應(yīng)器的還原器出口緊耦合組件而使該還原器流體地流體耦合至反應(yīng)器的方式。
首先參照圖1，闡述通常包括流化床反應(yīng)器12、流化床再生器14、和流化床還原器16的脫硫單元10。固體吸附劑顆粒在脫硫單元10中循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)從通過進(jìn)料口18進(jìn)入脫硫單元10中的含硫的烴如裂化汽油或柴油燃料中連續(xù)地去除硫。用于脫硫單元10中的固體吸附劑顆?？梢允侨我獬浞挚闪骰?、可循環(huán)的、和可再生的基于氧化鋅的組合物，該組合物具有足夠的脫硫活性和足夠的抗磨性。這種吸附劑組合物的描述提供于美國專利申請09/580,611(其公開號為US6,429,170B1)、美國專利申請10/738,141和美國專利申請10/072,209中，這些文獻(xiàn)的全部公開內(nèi)容在此引入作為參考。
含烴流體通過進(jìn)料口18進(jìn)入反應(yīng)器12，并且向上通過反應(yīng)器12的反應(yīng)區(qū)中的還原的固體吸附劑顆粒床。與反應(yīng)器12中含烴流體相接觸的還原的固體吸附劑顆粒，優(yōu)選地最初(也就是在剛好與含烴流體接觸之前)包括氧化鋅和還原價態(tài)的促進(jìn)劑金屬組份。雖然并不希望由理論所限制，但是相信該還原的固體吸附劑顆粒的還原價態(tài)促進(jìn)劑金屬組份有助于從含烴流體中去除硫，同時氧化鋅組份通過其轉(zhuǎn)化為硫化鋅而起到硫儲存機(jī)制的作用。
該還原的固體吸附劑顆粒的還原價態(tài)促進(jìn)劑金屬組份優(yōu)選包含選自于鎳、鈷、鐵、錳、鎢、銀、金、銅、鉑、鋅、錫、釕、鉬、銻、釩、銥、鉻、鈀、和其兩種或多種的混合物的促進(jìn)劑金屬。更優(yōu)選地，該還原價態(tài)促進(jìn)劑金屬組份包括作為促進(jìn)劑金屬的鎳。如本文中所使用的那樣，在描述促進(jìn)劑金屬組份時的術(shù)語“還原價態(tài)”，表示促進(jìn)劑金屬組份具有低于該促進(jìn)劑金屬組份在其通常氧化態(tài)時的化合價的化合價。更具體地，用于反應(yīng)器12中的還原的固體吸附劑組份應(yīng)包括促進(jìn)劑金屬組份，該促進(jìn)劑金屬組份的化合價低于離開再生器14的再生的(也就是氧化的)固體吸附劑顆粒的促進(jìn)劑金屬組份的化合價。最優(yōu)選地，基本全部該還原的固體吸附劑顆粒的促進(jìn)劑金屬組份的化合價為零(0)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，還原價態(tài)的促進(jìn)劑金屬組份包括、組成為、和基本組成為由分子式MAZnB所表示的取代的固體金屬溶液，其中M為促進(jìn)劑金屬，Zn為鋅，并且A和B分別數(shù)值范圍為0.01～0.99。在上述取代的金屬溶液的分子式中，A優(yōu)選的范圍為約0.70～約0.97、且最優(yōu)選范圍為約0.85～約0.95。為了最佳地去除硫，另外B優(yōu)選的范圍為約0.03～約0.30、且最優(yōu)選范圍為約0.05～約0.15。優(yōu)選地，B等于(1-A)。
對于用于脫硫單元10中的吸附劑組合物的化學(xué)性來說，重要的是取代的固體溶液具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性能。取代的固體溶液是合金的子集，所述合金是通過用溶質(zhì)金屬直接取代晶體結(jié)構(gòu)中的溶劑金屬原子而形成的。例如，認(rèn)為在用于脫硫單元10中的還原的固體吸附劑顆粒中所發(fā)現(xiàn)的取代的固體金屬溶液(MAZnB)是通過溶質(zhì)金屬鋅原子取代溶劑促進(jìn)劑金屬原子而形成的。存在三個有利于形成取代的固體溶液的基本標(biāo)準(zhǔn)(1)兩種或多種元素的原子半徑在彼此的15％內(nèi)；(2)兩種或多種純相的晶體結(jié)構(gòu)是相同的或者具有共同的面；(3)兩種或多種組份的電負(fù)性相似。本文中所述的固體吸附劑顆粒中所用的促進(jìn)劑金屬(作為元素金屬或金屬氧化物)和氧化鋅優(yōu)選滿足意上三個標(biāo)準(zhǔn)中的至少兩個。例如，當(dāng)促進(jìn)劑金屬為鎳時，滿足第一和第三標(biāo)準(zhǔn)，但不滿足第二標(biāo)準(zhǔn)。鎳和鋅金屬原子半徑在彼此的10％之內(nèi)，且電負(fù)性相近。但是，氧化鎳(NiO)優(yōu)選地形成立方晶體結(jié)構(gòu)，而氧化鋅(ZnO)優(yōu)選為六方晶體結(jié)構(gòu)。認(rèn)為鎳鋅固體溶液保持氧化鎳的立方結(jié)構(gòu)。強(qiáng)迫氧化鋅存在于立方結(jié)構(gòu)中增加了相的能量，這限制了可以溶解于該氧化鎳結(jié)構(gòu)中的鋅的量?；瘜W(xué)計量控制微觀證實(shí)其為92∶8的鎳鋅固體溶液(Ni0.92Zn0.08)(其在還原期間形成)，且微觀證實(shí)了固體吸附劑顆粒的重復(fù)的可再生性。
除了氧化鋅和還原價態(tài)的促進(jìn)劑金屬組份之外，在反應(yīng)器12中所使用的還原的固體吸附劑顆粒可以另外包括孔隙率增強(qiáng)劑和促進(jìn)劑金屬-鋁酸鋅取代的固體溶液。促進(jìn)劑金屬-鋁酸鋅取代的固體溶液可以由分子式MZZn(1-Z)Al2O4)所表示，其中M為促進(jìn)劑金屬且下標(biāo)Z的數(shù)值范圍為0.01～0.99?？紫堵试鰪?qiáng)劑，當(dāng)使用時，可以是任意的最終提高固體吸附劑顆粒的宏觀孔隙率的化合物。優(yōu)選地，孔隙率增強(qiáng)劑為珍珠巖。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“珍珠巖”是硅質(zhì)火山巖的巖相術(shù)語，所述硅質(zhì)火山巖天然存在于世界各地的一些區(qū)域。使其不同于其它火山礦石的區(qū)別特征是，當(dāng)加熱到一定溫度時其能夠膨脹為原始體積的4-20倍的性能。當(dāng)加熱到871℃(1600)以上時，碎珍珠巖由于存在和粗珍珠巖結(jié)合的水而膨脹。在加熱過程中，結(jié)合的水在加熱軟化的玻璃狀顆粒中汽化并形成無水微小氣泡。這些微小的玻璃密封氣泡解釋了其輕的重量?？梢灾苽渲亓啃〉綖?.5磅/立方英尺的膨脹珍珠巖。膨脹珍珠巖的典型化學(xué)分析性質(zhì)(基于質(zhì)量)近似為二氧化硅73％、氧化鋁17％、氧化鉀5％、氧化鈉3％、氧化鈣1％，加上痕量元素。膨脹珍珠巖的典型物理特性近似為軟化點(diǎn)871℃～1093℃(1600～2000)、熔點(diǎn)1260℃～1343℃(2300～2450)、pH 6.6～6.8、和比重2.2～2.4。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“膨脹珍珠巖”指的是通過已將珍珠巖硅質(zhì)火山巖加熱到871℃(1600)以上以膨脹的球形珍珠巖。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“膨脹珍珠巖顆?！被颉把心フ渲閹r”指的是，已進(jìn)行壓碎以形成顆粒物形式的膨脹珍珠巖，其中這種物質(zhì)的顆粒度包括至少97％的顆粒度小于2微米的顆粒。術(shù)語“研磨膨脹珍珠巖”指對膨脹的珍珠巖顆粒進(jìn)行研磨或壓碎而獲得的產(chǎn)品。
最初在反應(yīng)器12中與含烴流體接觸的還原的固體吸附劑顆粒，優(yōu)選包括下表1中所提供的范圍內(nèi)的氧化鋅、還原價態(tài)的促進(jìn)劑金屬組份(MAZnB)、孔隙率增強(qiáng)劑(PE)和促進(jìn)劑金屬-鋁酸鋅(MZZn(1-Z)Al2O4)。
表1
固體吸附劑顆粒的顯著影響顆粒用于脫硫單元10的適用性的物理特性包括，例如顆粒形狀、顆粒度、顆粒密度、和顆?？鼓バ?。為了最佳的脫硫活性和脫硫反應(yīng)器操作，在脫硫單元10中所使用的固體吸附劑顆粒優(yōu)選包括微球形顆粒，所述微球形顆粒具有的平均顆粒度為約20～約150微米、更優(yōu)選為約50～約100微米、最優(yōu)選為60～80微米。為了最佳的脫硫操作，固體吸附劑顆粒的密度優(yōu)選為約0.5～約1.5克/立方厘米(g/cc)、更優(yōu)選為約0.8～約0.3g/cc、且最優(yōu)選為0.8～1.2g/cc。固體吸附劑顆粒的顆粒度和密度優(yōu)選使固體吸附劑顆粒具有作為根據(jù)在Power Technol.，7，285-292(1973)中描述的Geldart組分類體系的組A的固體的資格。
固體吸附劑顆粒優(yōu)選具有高抗磨性。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“抗磨性”指的是，在湍流運(yùn)動的控制條件下顆?？蛊扑榈牧慷取ｎw粒的抗磨性可以使用類似于Davidson指數(shù)的射杯磨損試驗(yàn)(jet cup attrition test)來進(jìn)行量化。射杯磨損指數(shù)(JCAI)表示在測試條件下、減少至顆粒度小于37微米的大于44微粒顆粒度部分的重量百分比，并且包括將5g吸附劑試驗(yàn)進(jìn)行篩濾以除去0～44微米顆粒度范圍內(nèi)的顆粒。隨后將大于44微米的顆粒在21升/分鐘的速率下進(jìn)行空氣切向噴射1小時，所述空氣切向噴射通過固定在特別設(shè)計的噴射杯(2.54cm內(nèi)徑×5.08cm高度)(1”內(nèi)徑×2”高度)的底部的1.587mm(0.0625英寸)的孔引入。射杯磨損指數(shù)(JCAI)如下計算 使用公知的校準(zhǔn)用基準(zhǔn)來確定用于校準(zhǔn)噴射杯和磨損的差的校正因子(目前為0.3)。為了最佳的脫硫操作，在本發(fā)明中所使用的固體吸附劑顆粒的射杯磨損指數(shù)(JCAI)小于約30、更優(yōu)選小于約20、且最優(yōu)選小于約10。
在反應(yīng)器12中的還原的固體吸附劑顆粒相接觸的含烴流體優(yōu)選包括含硫的烴和氫。為了最佳的脫硫操作，通過入口18進(jìn)料到反應(yīng)器12中的氫與含硫的烴的摩爾比例優(yōu)選為約0.1∶1～約3∶1、更優(yōu)選為約0.2∶1～約1∶1、且最優(yōu)選為0.4∶1～0.8∶1。優(yōu)選地，含硫的烴為在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下通常為液態(tài)的流體，但是如上所述，當(dāng)與氫混合時其存在于氣態(tài)中，并且暴露于反應(yīng)器12中的脫硫條件下。含硫的烴優(yōu)選可以用作燃料或燃料的前體。合適的含硫的烴的實(shí)例包括、但不限定于裂化汽油、柴油燃料、噴氣燃料、直餾石腦油、直餾餾分、焦化瓦斯油、焦化石腦油、烷基化油、和直餾瓦斯油。最優(yōu)選地，含硫的烴包括選自于汽油、裂化汽油、柴油燃料、和其混合物的烴流體。
如本文中所使用的那樣，術(shù)語“汽油”指的是在約37.7℃～約204.4℃(約100～約400)的范圍內(nèi)沸騰的烴的混合物，或其任意餾分。合適的汽油的實(shí)例包括、但不限定于煉油廠內(nèi)的烴料流，如石腦油、直餾石腦油、焦化石腦油、催化汽油、減粘裂化汽油、烷基化油、異構(gòu)化油、重整產(chǎn)品等，和其混合物。
如本文中所使用的那樣，術(shù)語“裂化汽油”指的是在約37.7℃～約204.4℃(約100～約400)的范圍內(nèi)沸騰的烴的混合物，或其任意餾分，它們是將較大烴分子裂化為較小分子的熱或催化過程的產(chǎn)物。合適的熱過程的實(shí)例包括、但不限定于焦化、熱裂化、減粘裂化等，和其組合。合適的催化裂化過程的實(shí)例包括、但不限定于流體催化裂化、重油裂化等，和其組合。由此，合適的裂化汽油的實(shí)例包括、但不限定于焦化汽油、熱裂化汽油、減粘裂化汽油、流體催化裂化汽油、重油裂化汽油等，和其組合。有時，當(dāng)裂化汽油用作本發(fā)明方法中的含硫的流體時，可以在脫硫之前對其進(jìn)行分餾和/或氫化處理。
如本文中所使用的那樣，術(shù)語“柴油燃料”指的是在約149℃～約399℃(約300～約750)的范圍內(nèi)沸騰的烴的混合物，或其任意餾分。合適的柴油燃料的實(shí)例包括、但不限定于輕循環(huán)油、煤油、噴氣燃料、直餾柴油、氫化處理柴油等，和其混合物。
作為本發(fā)明脫硫方法中適合的進(jìn)料，本文中所述的含硫的烴包括一些烯烴、芳烴和硫，以及鏈烷烴和環(huán)烷烴。在氣態(tài)裂化汽油中烯烴的含量通常為約10～約35重量％(基于氣態(tài)裂化汽油的總重量)。對于柴油燃料，基本不含烯烴。在氣態(tài)裂化汽油中芳烴的含量通常為約20～約40重量％(基于氣態(tài)裂化汽油的總重量)。在氣態(tài)柴油燃料中芳烴的含量通常為約10～約90重量％(基于氣態(tài)柴油燃料的總重量)。適用于在本發(fā)明的脫硫方法中使用的含硫的烴流體、優(yōu)選為裂化汽油或柴油燃料中，原子硫的含量通常高于含硫的烴流體的約百萬分之50(以重量計)(ppmw)，更優(yōu)選為約100ppmw原子硫～約10,000ppmw原子硫，且最優(yōu)選為約150ppmw原子硫～約5,000ppmw原子硫。優(yōu)選至少約50重量％的存在于本發(fā)明所使用的含硫的烴流體中的原子硫?yàn)橛袡C(jī)硫化合物的形式。更優(yōu)選至少約75重量％的存在于含硫的烴流體中的原子硫?yàn)橛袡C(jī)硫化合物的形式，且最優(yōu)選至少約90重量％的原子硫?yàn)橛袡C(jī)硫化合物的形式。如本文中所使用的那樣，與“ppmw硫”連用的“硫”或術(shù)語“原子硫”指的是在含硫的烴中的原子硫(約32個原子量單位)的量，而不是硫化物(如有機(jī)硫化合物)的原子量或重量。
如本文中所使用的那樣，術(shù)語“硫”指的是，以任意形式通常存在于含硫的烴(如裂化汽油或柴油燃料)中的硫?？梢酝ㄟ^實(shí)施本發(fā)明而從含硫的烴流體中去除的這種硫的實(shí)例包括但不限定于硫化氫、硫化羰(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醇(RSH)、有機(jī)硫化物(R-S-R)、有機(jī)二硫化物(R-S-S-R)、噻吩、取代噻吩、有機(jī)三硫化物、有機(jī)四硫化物、苯并噻吩、烷基噻吩、烷基苯并噻吩、烷基二苯并噻吩等，及其組合，以及通常存在于計劃用于本發(fā)明的脫硫方法中的類型的含硫的烴中的較大分子量的這種物質(zhì)，其中每個R可以是含有1～10個碳原子的烷基、環(huán)烷基、或芳基。
如本文中所使用的那樣，術(shù)語“流體”指的是氣體、液體、蒸氣及其組合。
如本文中所使用的那樣，術(shù)語“氣態(tài)”指的是其中含硫的烴流體(如裂化汽油或柴油燃料)主要在氣相中或?yàn)檎魵庀嗟臓顟B(tài)。
如本文中所使用的那樣，術(shù)語“細(xì)微顆?！敝傅氖瞧骄w粒度小于500微米的顆粒。
再次參照圖1，在流化床反應(yīng)器12中，使還原的固體吸附劑細(xì)微顆粒與向上流動的氣態(tài)含烴流體在足以產(chǎn)生脫硫的烴和加載硫的固體吸附劑顆粒的一組脫硫條件下接觸。含烴流體的流動足以使位于反應(yīng)器12的脫硫區(qū)中的固體吸附劑顆粒床流化。反應(yīng)器12中的脫硫條件包括溫度、壓力、重量時空速率(WHSV)、和表觀速率。以下表2中提供了這種脫硫條件的優(yōu)選范圍。
表2
當(dāng)還原的固體吸附劑顆粒與反應(yīng)器12中的含烴流體在脫硫條件下接觸時，可將存在于含烴流體中的硫化合物、特別是有機(jī)硫化合物從這種流體中去除。至少部分從含烴流體中除去的硫用于將至少部分還原的固體吸附劑顆粒的氧化鋅轉(zhuǎn)化為硫化鋅。
與許多常規(guī)的脫硫方法(如加氫脫硫)相反，在反應(yīng)器12中的脫硫過程中，優(yōu)選在含硫的烴流體中基本沒有硫轉(zhuǎn)化為、和保留為硫化氫。相反，優(yōu)選反應(yīng)器12的產(chǎn)物出口20的流體流出物(通常包括脫硫的含烴流體和氫)含有比在進(jìn)料到反應(yīng)器12的流體進(jìn)料(通常包括含硫的含烴流體和氫)中更少量的硫化氫(如果有的話)。反應(yīng)器12的流體流出物優(yōu)選含有少于進(jìn)料到反應(yīng)器12的流體進(jìn)料中的硫的量的約50重量％、更優(yōu)選少于流體進(jìn)料中硫的量的約20重量％、且最優(yōu)選少于流體進(jìn)料中硫的量的5重量％。對于反應(yīng)器12的流體流出物的總含硫量而言，優(yōu)選少于總流體流出物的約百萬分之50(以重量計)(ppmw)、更優(yōu)選少于約30ppmw、再更優(yōu)選少于約15ppmw、且最優(yōu)選少于10ppmw。
再次參照圖1，在反應(yīng)器12中脫硫期間，將至少部分加載硫的吸附劑顆粒從反應(yīng)器12中取出，并通過第一傳動組件22傳送到再生器14中。在再生器14中，使加載硫的吸附劑固體顆粒與通過再生料流入口24進(jìn)入再生器14的氧化的、優(yōu)選含氧的再生料流接觸。含氧再生料流優(yōu)選包括至少1mol％的氧且余量為氣態(tài)稀釋劑。更優(yōu)選地，含氧再生料流包括約1～約50mol％的氧和約50～約95mol％的氮?dú)猓愿鼉?yōu)選為約2～約20mol％的氧和約70～約90mol％的氮?dú)?，且最?yōu)選為約3～約10mol％的氧和約75～約85mol％的氮?dú)狻?br> 再生器14中的再生條件足以使至少部分加載硫的固體吸附劑顆粒的硫化鋅通過與含氧再生料流接觸而轉(zhuǎn)化為氧化鋅。下面表3中提供了這種再生條件的優(yōu)選范圍。
表3
當(dāng)加載硫的固體吸附劑顆粒與含氧再生料流在上述再生條件下接觸時，至少部分的促進(jìn)劑金屬組份被氧化而形成氧化的促進(jìn)劑金屬組份。優(yōu)選地，在再生器14中，將加載硫的吸附劑的取代固體金屬溶液(MAZnB)和/或硫化的取代固體金屬溶液(MAZnBS)轉(zhuǎn)化為由分子式MXZnYO所表示的取代固體金屬氧化物溶液，其中M為促進(jìn)劑金屬，Zn為鋅，且X和Y分別數(shù)值范圍為0.01～約0.99。在上式中，優(yōu)選X為約0.5～約0.9，且最優(yōu)選為0.6～0.8。另外優(yōu)選Y為約0.1～約0.5，且最優(yōu)選為0.2～0.4。優(yōu)選Y等于(1-X)。
離開再生器14的再生的固體吸附劑顆粒優(yōu)選包括氧化鋅、氧化的促進(jìn)劑金屬組份(MXZnYO)、孔隙率增強(qiáng)劑(PE)、和促進(jìn)劑金屬-鋁酸鋅(MZZn(1-Z)Al2O4)，以下表4中提供了上述組份的范圍。
表4
在再生器14中再生期間，將至少部分再生的(也就是氧化的)固體吸附劑顆粒從再生器14中取出，并通過第二傳送組件26傳送到還原器16中。在還原器16中，使再生的固體吸附劑顆粒與通過還原料流入口28進(jìn)入還原器16的還原料流、優(yōu)選含氫的還原料流接觸。含氫的還原料流優(yōu)選包括至少50mol％的氫且余量為裂化的烴產(chǎn)品(甲烷、乙烷、和丙烷)。更優(yōu)選地，含氫的還原料流包括至少70mol％的氫、且最優(yōu)選至少80mol％的氫。還原器16中的還原條件足以使再生的固體吸附劑顆粒的氧化的促進(jìn)劑金屬組份的化合價降低。以下表5中提供了這種還原條件的優(yōu)選范圍。
表5
當(dāng)再生的固體吸附劑顆粒與還原器16中的含氫還原料流在上述還原條件下接觸時，至少部分氧化的促進(jìn)劑金屬組份被還原而形成還原價態(tài)的促進(jìn)劑金屬組份。優(yōu)選地，將至少大部分的取代固體金屬氧化物溶液(MXZnYO)轉(zhuǎn)化為還原價態(tài)的促進(jìn)劑金屬組份(MAZnB)。
在已將固體吸附劑顆粒在還原器16中還原之后，可通過第三傳送組件30將它們傳送回反應(yīng)器12，用于與反應(yīng)器12中的含烴流體再次接觸。
再次參照圖1，如上所述，通過第一傳送組件22將吸附劑顆粒從反應(yīng)器12傳送到再生器14中。第一傳送組件22通常包括反應(yīng)器氣提器32、反應(yīng)器閉鎖料斗34、再生器進(jìn)料緩沖容器36、和氣動提升機(jī)38。反應(yīng)器氣提器32通過反應(yīng)器出口緊耦合組件40(其從反應(yīng)器12的固體出口42延伸到反應(yīng)器氣提器32的固體入口44)緊耦合至反應(yīng)器12。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“緊耦合”指的是將兩個容器相互流體耦合的方式，其中從一個容器的固體出口到另一容器的固體入口之間形成開放通道，由此獲得固體從固體出口到固體入口的側(cè)向密相傳送。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“密相傳送”指的是存在流體時的固體傳送，其中流體在固體傳送方向上的平均速率小于水平風(fēng)送最小氣速(saltation velocity)。如氣動顆粒傳送領(lǐng)域中所公知的那樣，“水平風(fēng)送最小氣速”是為了保持全部固體懸浮液由流體傳送所需的該流體的最小速率。
在反應(yīng)器氣提器32中，向下移動的固體顆粒與通過氣提氣體入口46進(jìn)入反應(yīng)器氣提器32的向上流動的氣提氣體接觸。吸附劑顆粒與氣提氣體在反應(yīng)器氣提器32中的接觸將吸附劑顆粒周圍的過量烴提取出來。在脫硫單元10的一般操作期間，優(yōu)選通過緊耦合組件40將吸附劑顆粒從反應(yīng)器12基本連續(xù)地傳送到反應(yīng)器氣提器32中。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“基本連續(xù)地傳送”指的是在至少約10小時的無間斷傳送周期內(nèi)連續(xù)地傳送固體、或懸浮的固體的方式。
在反應(yīng)器氣提器32中氣提吸附劑顆粒之后，通過管路50將吸附劑顆粒從反應(yīng)器氣提器32的氣提器固體出口48間歇地傳送到反應(yīng)器閉鎖料斗34的入口。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“間歇地傳送”指的是每隔一段由無傳送發(fā)生的事件所中斷的時間，間斷地傳送不連續(xù)批次的固體或懸浮固體的方式，其中相鄰批次傳送之間的時間小于約10小時。這樣，反應(yīng)器氣提器32連續(xù)地接收通過固體入口44排出的吸附劑顆粒流，并且通過固體出口48間歇地排出吸附劑顆粒。從氣提器固體出口48排出的每批吸附劑顆粒通過重力流動傳送通過管路50。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“重力流動”指的是固體通過管路的運(yùn)動，其中主要由重力導(dǎo)致該運(yùn)動。
反應(yīng)器閉鎖料斗34能夠進(jìn)行將吸附劑顆粒從反應(yīng)器12和反應(yīng)器氣提器32的高壓烴環(huán)境轉(zhuǎn)移到再生器14的低壓氧化(氧)環(huán)境的操作。為了實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)移，反應(yīng)器閉鎖料斗34定期接收來自反應(yīng)器氣提器32的各批吸附劑顆粒，將吸附劑顆粒與反應(yīng)器氣提器32和再生器進(jìn)料緩沖容器36隔離開，并且將吸附劑顆粒周圍環(huán)境的壓力和組成從高壓烴環(huán)境轉(zhuǎn)換為低壓惰性(如氮和/或氬)環(huán)境。如上所述，在已經(jīng)轉(zhuǎn)變了吸附劑顆粒的環(huán)境之后，通過管路52中的重力流動將吸附劑顆粒從反應(yīng)器閉鎖料斗34的出口間歇地傳送到再生器進(jìn)料緩沖容器36的入口。
再生器進(jìn)料容器36能夠進(jìn)行接收來自反應(yīng)器閉鎖料斗34的各批吸附劑顆粒和將該吸附劑顆?；具B續(xù)地排放到氣動提升機(jī)38的提升管線54的操作。由此，再生器進(jìn)料緩沖容器36能夠進(jìn)行將吸附劑顆粒的流動從間歇流動轉(zhuǎn)換為基本連續(xù)流動的操作。通過重力流動來實(shí)現(xiàn)吸附劑顆粒從再生器進(jìn)料緩沖容器36到氣動提升機(jī)38的基本連續(xù)的流動。吸附劑顆粒從再生器進(jìn)料緩沖容器36至氣動提升機(jī)38的基本連續(xù)的流動由重力流動提供。氣動提升機(jī)38采用提升氣體來將吸附劑顆粒向上地稀相傳送到再生器14的固體入口56。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“稀相傳送”指的是通過速率等于或高于水平風(fēng)送最小氣速的流體來傳送固體。優(yōu)選在氣動提升機(jī)38中使用的提升氣體的組成基本等同于通過入口24進(jìn)入到再生器14的再生料流的組成。
在再生器14中，固體顆粒通過再生料流流化而形成再生器14的再生區(qū)中的吸附劑顆粒流化床。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“流化床”指的是具有在低于水平風(fēng)送最小氣速下向上流動通過其中的流體的密相固體顆粒的體系。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“流化床容器”指的是用于將流體與固體顆粒流化床接觸的容器。因此，通過固體入口56進(jìn)入到再生器14的吸附劑顆粒通過再生器14中向上的再生料流密相傳送到再生器固體出口58。
如上所述，再生的(也就是氧化的)吸附劑顆粒通過第二傳送組件26從再生器14傳送到還原器16中。第二傳送組件26通常包括再生器接收器60和再生器閉鎖料斗62。再生器接收器60通過再生器出口緊耦合組件64(其在再生器固體出口58和接收器固體入口66之間延伸)緊耦合至再生器14。緊耦合組件64提供吸附劑顆粒從再生器14到再生器接收器60的基本連續(xù)的流動。
在再生器接收器60中，向下因重力移動的吸附劑顆粒與向上流動的冷卻氣體(其通過冷卻氣體入口68進(jìn)入到再生器接收器60中)接觸。在再生器中的冷卻氣體與吸附劑顆粒的接觸將吸附劑顆粒冷卻，并從吸附劑顆粒周圍氣提殘留的二氧化硫和二氧化碳。優(yōu)選冷卻氣體為含氮?dú)怏w。最優(yōu)選地，冷卻氣體包括至少90mol％的氮。再生器接收器60包括流體出口70，冷卻氣體通過該出口離開再生器接收器60并通過管路74流到再生器14的冷卻氣體入口72中。
通過管路78中的重力流動將吸附劑顆粒從再生器接收器60的固體出口76間歇地傳送到再生器閉鎖料斗62的入口。再生器閉鎖料斗62能夠進(jìn)行將再生的吸附劑顆粒從再生器13和再生器接收器60的低壓氧環(huán)境轉(zhuǎn)換為還原器16的高壓氫環(huán)境的操作。為了實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)換，再生器閉鎖料斗62定期接收來自再生器接收器60的各批再生的吸附劑顆粒，將再生的吸附劑顆粒與再生器接收器60和還原器60分隔開，和將吸附劑顆粒周圍環(huán)境的壓力和組成從低壓氧環(huán)境改變?yōu)楦邏簹洵h(huán)境。如上所述，在已將再生的吸附劑顆粒的環(huán)境轉(zhuǎn)換之后，通過管路82中的重力流動將再生的吸附劑顆粒從再生器閉鎖料斗62間歇地傳送到還原器16的固體入口80。
在還原器16中，固體入口80的各批吸附劑顆粒與通過還原料流入口28進(jìn)入到還原器16的還原料流接觸，并通過該還原料流流化。還原器16中的吸附劑顆粒以流化床形式從還原器固體入口80向上地密相傳送到還原器固體出口82。反應(yīng)器12通過緊耦合組件30(其在還原器固體出口82和反應(yīng)器固體入口84之間延伸)耦合至還原器16。緊耦合組件30提供了吸附劑顆粒以基本間歇形式的密相傳送。當(dāng)各批固體吸附劑顆粒進(jìn)入還原器固體入口80時，相應(yīng)(就時間而言)批次的吸附劑顆粒通過緊耦合組件30“溢出”到反應(yīng)器12中。在反應(yīng)器12中，還原的吸附劑顆粒與通過入口18進(jìn)入反應(yīng)器12的含烴流體進(jìn)料接觸，由此在反應(yīng)器12中形成吸附劑顆粒的流化床。通過含烴的進(jìn)料將反應(yīng)器12中的吸附劑顆粒向上地密相傳送到反應(yīng)器固體出口42。
脫硫單元10的一個獨(dú)特特征(其在現(xiàn)有設(shè)備中并未發(fā)現(xiàn))是特定容器彼此緊耦合的方式。特別地，反應(yīng)器氣提器32與反應(yīng)器12、再生器接收器60與再生器14、和還原器16與反應(yīng)器30的緊耦合提供了顯著的經(jīng)濟(jì)和操作優(yōu)點(diǎn)。術(shù)語“緊耦合”如上定義為將兩個容器彼此流體耦合的方式，其中從一個容器的固體出口到另一容器的固體入口之間形成開放通道，由此提供固體從固體出口到固體入口的側(cè)向密相傳送。緊耦合組件40、64和30(圖1)分別具有將在下面參照圖2～12詳細(xì)描述的特定獨(dú)特特征，但是這些緊耦合組件40、64和30(圖1)的每一個具有幾個共有的特征。例如，每個緊耦合組件40、64和30以這樣的方式在一個容器的固體出口和另一容器的固體入口之間提供開放通道，即使得容器的固體入口和固體出口之間的間隔小于約3.0m(約10英尺)、優(yōu)選小于1.5m(5英尺)。另外，每個緊耦合組件40、64和84定義了相對大的且基本直的開放通道，通過該通道固體可以從一個容器的固體出口傳送到另一容器的固體入口，同時兩個緊耦合容器之間的壓力差最小或無壓力差。為了操作和傳送的方便，優(yōu)選通過緊耦合組件40、64和30彼此緊耦合的容器之間的壓力差小于約10psi、更優(yōu)選小于約5psi、且最優(yōu)選小于1psi。為了操作和傳送的方便，通過緊耦合組件40、64和30定義的開放通道在每一情況下存在至少約65cm2(約10平方英寸)的最小流徑面積、更優(yōu)選至少約97cm2(約15平方英寸)。如本文中所使用的那樣，術(shù)語“流徑面積”指的是垂直于通過開口的流動方向而測量的開放通道的橫截面積。由此，通過緊耦合組件40、64和30定義的開放通道的最小流徑面積為垂直于顆粒流過緊耦合組件40、64和30的方向而測量的通道的最小橫截面積。緊耦合組件40、64和30的具體構(gòu)造將在下面參照圖2～12更詳細(xì)地描述。
參照圖2，反應(yīng)器出口緊耦合組件40描述為通常包括緊耦合管路88和噴淋器90。緊耦合管路88定義了基本直的、基本水平的開放通道92，該通道在反應(yīng)器12的反應(yīng)器固體出口42和反應(yīng)器氣提器32的氣提器固體入口44之間延伸。如圖2～4中所示，噴淋器90被布置在在開放通道92中，接收通過噴淋器入口94的分布?xì)怏w，并將分布?xì)怏w向下排放到緊耦合管路88中。
再次參照圖2，在脫硫單元的正常操作期間，固體吸附劑顆粒從反應(yīng)器12的流化床上流過，通過緊耦合管路88，并進(jìn)入定義在反應(yīng)器氣提器32之內(nèi)的氣提區(qū)96。在氣提區(qū)96中，向下因重力移動的固體吸附劑顆粒與向上流動的氣提氣體接觸。氣提氣體通過氣提氣體入口46進(jìn)入反應(yīng)器氣提器32，并且通過氣提器噴淋器98在氣提區(qū)96中分散。在脫硫單元的正常操作期間，固體吸附劑顆粒受重力作用向下通過氣提區(qū)96，直到氣提器固體出口48。如圖5中所示，將反應(yīng)器氣提器噴淋器98構(gòu)造成能使固體吸附劑顆粒向下通過其中直到氣提器固體出口48。在氣提區(qū)96中使用的氣提氣體通過流過緊耦合管路88離開反應(yīng)器氣提器32，并進(jìn)到反應(yīng)器12中。由此，在脫硫單元的正常操作期間，在緊耦合管路88中存在固體吸附劑顆粒從反應(yīng)器12到反應(yīng)器氣提器32和氣提氣體從反應(yīng)器氣提器32到反應(yīng)器12的同時發(fā)生的對流。通常，流過緊耦合管路88的固體吸附劑顆粒在接近緊耦合管路88底部的地方被濃縮，同時流過緊耦合管路88的氣提氣體在緊耦合管路88頂部被濃縮。噴淋器90(圖2～4)能夠阻止固體吸附劑顆粒通過分布?xì)怏w向下的噴射而在緊耦合管路88底部聚積。用于在緊耦合管路88中維持固體吸附劑顆粒的流體化的分布?xì)怏w優(yōu)選具有基本相同于通過氣提氣體入口46進(jìn)入反應(yīng)器氣提器32的氣提氣體的組成。
再次參照圖2，優(yōu)選在反應(yīng)器氣提器32的氣提區(qū)96中使用擋板組件100，由此降低氣提區(qū)96中固體吸附劑顆粒的軸向分散和回混。擋板組件100通常包括多個基本水平的擋板組102，該擋板組彼此垂直地間隔開，并且由垂直的支撐物104彼此相對地支持。參照圖2和6～8，每個擋板組102包括多個橫向間隔的單個擋板106(其通常彼此平行地延伸)。優(yōu)選每個單個擋板106呈現(xiàn)為基本圓柱形外表面。對于相鄰的垂直間隔擋板組102的單個擋板106，另外優(yōu)選其基本彼此垂直地延伸。圖8闡明了由相鄰擋板組102的單個擋板106形成的交叉線圖案。擋板組件100的構(gòu)造提供了氣提區(qū)96中氣提氣體與固體吸附劑顆粒的最佳接觸。
參照圖9，再生器出口緊耦合組件64被描述為通常包括緊耦合管路108和噴淋器110。緊耦合管路108定義了基本直的、基本水平的開放通道112(其在再生器固體出口58和再生器接收器固體入口66之間延伸)。如圖9～11中所示，噴淋器110被布置在開放通道112中，接收通過噴淋器入口114(示于圖11中)的分布?xì)怏w，并且將該分布?xì)怏w向下排放到緊耦合管路108中。
再次參照圖9，在脫硫單元的正常操作期間，固體吸附劑顆粒從再生器14的流化床上流過，通過緊耦合管路108，并進(jìn)入定義于再生器接收器60之內(nèi)的冷卻區(qū)116內(nèi)。在冷卻區(qū)116中，向下因重力移動的固體吸附劑顆粒與向上流動的冷卻氣體接觸。冷卻氣體通過冷卻氣體入口68進(jìn)入再生器接收器60，并通過接收器噴淋器118在冷卻區(qū)116中分散。通過冷卻氣體入口68進(jìn)入冷卻區(qū)116的冷卻氣體優(yōu)選溫度比再生器14的再生區(qū)中的溫度低至少約10。當(dāng)冷卻氣體向上流過冷卻區(qū)116中向下受重力作用的固體吸附劑顆粒時，固體吸附劑顆粒被冷卻，并且殘留的二氧化硫和二氧化碳從固體吸附劑周圍氣提出來。冷卻氣體通過流體出口70離開冷卻區(qū)116。優(yōu)選在冷卻區(qū)116中布置擋板組件120，以減少固體吸附劑顆粒的回混和軸向分散。優(yōu)選擋板組件120的構(gòu)造類似于上面參照圖2和6～8描述的擋板組件100的構(gòu)造。
參照圖9～11，在脫硫單元的正常操作期間，再生的固體吸附劑顆粒通過緊耦合管路108從再生器14的再生區(qū)傳送到再生器接收器60的冷卻區(qū)116中。為了防止吸附劑顆粒在緊耦合管路底部的聚積，噴淋器110將分布?xì)怏w的向下噴射指向緊耦合管路108的底部，由此將被傳送的吸附劑顆粒維持在流化狀態(tài)。優(yōu)選緊耦合管路包括插入部分120，該插入部分從再生器14的容器壁開始延伸并直到再生器14的再生區(qū)。優(yōu)選地，插入部分120延伸到再生器14的再生區(qū)中至少約6英寸、更優(yōu)選延伸到再生區(qū)中約10～約20英寸。插入部分120定義了通常從垂直面向向上的斜開口122。優(yōu)選地，斜開口122以相對于垂直為至少約15°的角度的面向上、更優(yōu)選相對于垂直為約30°～約60°。插入部分120能夠通過降低吸附劑顆粒通過緊耦合管路108的環(huán)形流徑(其在不使用插入部件120時可能顯示)而改進(jìn)再生的吸附劑顆粒通過緊耦合管路108的傳送。
參照圖12，還原器出口緊耦合組件30被描述為通常包括緊耦合管路124。緊耦合管路124定義了基本直的開放通道126(其在還原器固體出口82和反應(yīng)器固體入口84之間向下延伸)。優(yōu)選開放通道126向下延伸的角度相對于水平為約15°～約75°、更優(yōu)選限定于水平為約30°～約60°。優(yōu)選緊耦合通道124包括延伸穿過反應(yīng)器12容器壁并進(jìn)入脫硫區(qū)中的插入部分128。優(yōu)選地，插入部分128延伸到脫硫區(qū)中至少約6英寸、更優(yōu)選延伸到脫硫區(qū)中約8～約20英寸。優(yōu)選插入部分128定義通常面向下的開口130。插入部分128和面向向下的開口130的構(gòu)造阻止不流動的吸附劑顆粒在反應(yīng)器固體入口84處聚積。
還原器16通過還原器固體入口80接收各批吸附劑顆粒。在還原器16的還原區(qū)132中，通過還原料流入口28進(jìn)入還原器16的還原料流使固體吸附劑顆粒流化。還原器16包括定義還原區(qū)132底部并阻止固體吸附劑顆粒通過還原料流入口28離開還原器16的分布板134。分布板134可以包括容許還原料流向上流過分布板134并進(jìn)到還原區(qū)132中的多個泡罩。還原料流可以通過流體出口138離開還原器116。可以在還原區(qū)132中布置擋板組件140(類似于上面參照圖2和6～8描述的擋板組件100)，以使還原區(qū)132中吸附劑顆粒的軸向分散和回混最小化。操作時，由于在還原區(qū)132中通過還原器固體入口80接收各批的吸附劑顆粒，因此在還原器116的頂部附近各批還原的吸附劑顆粒通過還原器固體出口82“溢出”到緊耦合管路124中，并通過重力流動向下流過開放通道126進(jìn)到反應(yīng)器12的脫硫區(qū)中。
再次參照圖1，脫硫單元10的設(shè)計相對于傳統(tǒng)脫硫單元(其在反應(yīng)器、再生器、和還原器之間連續(xù)地循環(huán)可流化的吸附劑顆粒)具有許多優(yōu)點(diǎn)。脫硫單元10中所使用的各個容器的相對高度提供了多個容器之間的密相重力流動。例如，在反應(yīng)器氣提器32和反應(yīng)器閉鎖料斗34之間通過管路50、反應(yīng)器閉鎖料斗34和再生器進(jìn)料緩沖容器36之間通過管路52、再生器接收器60和再生器閉鎖料斗62之間通過管路78、以及再生器閉鎖料斗62和還原器16之間通過管路82提供了密相重力流動。固體吸附劑顆粒的這種密相重力流動傳送減少了顆粒的磨損，并且也降低了對于傳送顆粒的其它更昂貴裝置(如氣動傳送裝置)的要求。脫硫單元10的設(shè)計的另一優(yōu)點(diǎn)是，僅僅需要在提升管線54中進(jìn)行固體顆粒的稀相傳送。除了提升管線54中的稀相傳送之外，在脫硫單元10的容器之內(nèi)和之間的所有其它傳送都以密相來實(shí)現(xiàn)，由此減少了固體顆粒的磨損。脫硫單元10的設(shè)計的另一優(yōu)點(diǎn)是，水平基線86之上的容器的垂直高度被最小化。雖然可在容器之間使用完全的重力流動來設(shè)計脫硫單元，但是這樣的單元需要許多位于極高高度上的容器(這從構(gòu)造和操作的觀點(diǎn)來看是不實(shí)際的)。本發(fā)明的脫硫單元10提供了容器的最佳設(shè)計，其使固體吸附劑顆粒的高速率傳送(也就是稀相傳送)最小化，使裝置最小化，使固體吸附劑顆粒的重力流動傳送的應(yīng)用最大化，以及使水平基線86之上容器的高度最小化。
在不背離本發(fā)明范圍的前提下，在該公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)，可以進(jìn)行合理的改變、改進(jìn)、和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種脫硫單元，其采用可流化的和可循環(huán)的固體顆粒來從含烴進(jìn)料中去除硫，所述脫硫單元包括流化床反應(yīng)器；流化床再生器；和緊耦合至所述反應(yīng)器的流化床還原器。
2.權(quán)利要求1的脫硫單元，其進(jìn)一步包括緊耦合至所述反應(yīng)器的反應(yīng)器氣提器。
3.權(quán)利要求1的脫硫單元，其進(jìn)一步包括緊耦合至所述再生器的再生器接收器。
4.權(quán)利要求1的脫硫單元，其中所述還原器定義還原器固體出口并且所述反應(yīng)器定義反應(yīng)器固體入口，其中所述還原器固體出口和反應(yīng)器固體入口彼此間隔小于約3.0m(約10英尺)。
5.權(quán)利要求4的脫硫單元，其中所述還原器固體出口和所述反應(yīng)器固體入口彼此間隔小于1.5m(5英尺)。
6.權(quán)利要求1的脫硫單元，其進(jìn)一步包括用于將所述固體顆粒從所述反應(yīng)器傳送到所述再生器的第一傳送組件和用于將所述固體顆粒從所述再生器傳送到所述還原器的第二傳送組件。
7.權(quán)利要求6的脫硫單元，其中所述第一傳送組件包括反應(yīng)器氣提器，其中所述反應(yīng)器定義反應(yīng)器固體出口并且所述反應(yīng)器氣提器定義氣提器固體入口，其中所述反應(yīng)器固體出口緊耦合至所述氣提器固體入口。
8.權(quán)利要求7的脫硫單元，其中所述反應(yīng)器固體出口和所述氣提器固體入口彼此間隔小于約3.0m(約10英尺)。
9.權(quán)利要求8的脫硫單元，其進(jìn)一步包括將所述反應(yīng)器固體出口流體耦合至所述氣提器固體入口的反應(yīng)器緊耦合管路，所述反應(yīng)器緊耦合管路定義從所述反應(yīng)器固體出口到所述氣提器固體入口之間延伸的基本直的開放通道。
10.權(quán)利要求9的脫硫單元，其中所述開放通道的最小流徑面積為至少約65cm2(約10平方英寸)。
11.權(quán)利要求9的脫硫單元，其中所述開放通道基本水平延伸。
12.權(quán)利要求6的脫硫單元，其中所述第二傳送組件包括再生器接收器，其中所述再生器定義再生器固體出口并且所述再生器接收器定義接收器固體入口，其中所述再生器固體出口緊耦合至所述接收器固體入口。
13.權(quán)利要求12的脫硫單元，其中所述再生器固體出口和所述接收器固體入口彼此間隔小于約3.0m(約10英尺)。
14.權(quán)利要求13的脫硫單元，其進(jìn)一步包括將所述再生器固體出口流體耦合至所述接收器固體入口的再生器緊耦合管路，所述再生器緊耦合管路定義從所述再生器固體出口到所述接收器固體入口之間延伸的基本直的開放通道。
15.權(quán)利要求14的脫硫單元，其中所述開放通道的最小流徑面積為至少約65cm2(約10平方英寸)。
16.權(quán)利要求14的脫硫單元，其中所述開放通道基本水平延伸。
17.權(quán)利要求6的脫硫單元，其進(jìn)一步包括用于將所述固體顆粒從所述還原器傳送到所述反應(yīng)器的還原器緊耦合管路，所述還原器緊耦合管路定義從所述還原器到所述反應(yīng)器之間延伸的基本直的開放通道。
18.權(quán)利要求17的脫硫單元，其中所述開放通道以從水平向下約15～約75度的角度從所述還原器向所述反應(yīng)器延伸。
19.權(quán)利要求17的脫硫單元，其中由所述還原器緊耦合管路定義的所述開放通道延伸少于約3.0m(約10英尺)，其中所述開放通道的最小流徑面積為至少約65cm2(約10平方英寸)。
20.權(quán)利要求6的脫硫單元，其中所述第一傳送組件包括沿著所述反應(yīng)器垂直布置的反應(yīng)器氣提器，低于所述反應(yīng)器氣提器垂直布置的反應(yīng)器閉鎖料斗，和于所述反應(yīng)器閉鎖料斗垂直布置的再生器進(jìn)料緩沖容器。
21.權(quán)利要求20的脫硫單元，其中所述第一傳送組件包括氣動提升機(jī)，所述氣動提升機(jī)能夠?qū)⑺龉腆w顆粒從所述再生器進(jìn)料緩沖容器向上稀相傳送到所述再生器中。
22.權(quán)利要求6的脫硫單元，其中所述第二傳送組件包括沿著所述再生器垂直布置的再生器接收器，和低于所述再生器接收器垂直布置的再生器閉鎖料斗。
23.權(quán)利要求22的脫硫單元，其中所述還原器垂直布置在低于所述再生器閉鎖料斗的位置。
24.權(quán)利要求22的脫硫單元，其中所述再生器接收器定義固體入口和流體出口，其中所述固體入口和所述流體出口彼此分隔開，其中所述固體入口和所述流體出口都流體耦合至所述再生器。
25.一種采用可流化的和可循環(huán)的固體顆粒來從含烴進(jìn)料中去除硫的脫硫單元，所述脫硫單元包括具有反應(yīng)器固體入口和反應(yīng)器固體出口的反應(yīng)器；具有再生器固體入口和再生器固體出口的再生器；具有還原器固體入口和還原器固體出口的還原器；用于將所述固體顆粒從所述反應(yīng)器固體出口傳送到所述再生器固體入口的第一傳送組件；用于將所述固體顆粒從所述再生器固體出口密相傳送到所述還原器固體入口的第二傳送組件；和用于將所述固體顆粒從所述還原器固體出口傳送到所述反應(yīng)器固體入口的第三傳送組件。
26.權(quán)利要求25的脫硫單元，其中所述反應(yīng)器固體出口垂直位置高于所述反應(yīng)器固體入口的位置，其中所述再生器固體出口垂直位置高于所述再生器固體入口的位置，其中所述還原器固體出口垂直位置高于所述還原器固體入口的位置。
27.權(quán)利要求26的脫硫單元，其中所述再生器固體出口垂直位置高于所述還原器固體入口的位置。
28.權(quán)利要求27的脫硫單元，其中所述還原器固體出口垂直位置至少等高于所述反應(yīng)器固體入口的位置。
29.權(quán)利要求25的脫硫單元，其中所述第三傳送組件能夠?qū)⑺龉腆w顆粒從所述還原器密相傳送到所述反應(yīng)器中。
30.權(quán)利要求25的脫硫單元，其中所述第一傳送組件包括用于稀相傳送所述固體顆粒的氣動提升機(jī)。
31.權(quán)利要求25的脫硫單元，其中所述第三傳送組件包括從所述還原器固體出口到所述反應(yīng)器固體入口延伸的緊耦合管路，其中所述緊耦合管路定義從所述還原器固體出口到所述反應(yīng)器固體入口延伸的基本直的開放通道。
32.權(quán)利要求31的脫硫單元，其中所述開放通道以從水平向下約15～約75度的角度從所述還原器固體出口向所述反應(yīng)器固體入口延伸。
33.權(quán)利要求32的脫硫單元，其中所述反應(yīng)器固體入口和所述還原器固體出口彼此間隔小于約3.0m(約10英尺)，其中所述開放通道的最小流面積為至少約65cm2(約10平方英寸)。
34.權(quán)利要求25的脫硫單元，其中第一傳送組件包括具有氣提器固體入口和氣提器固體出口的反應(yīng)器氣提器，具有反應(yīng)器閉鎖料斗固體入口和反應(yīng)器閉鎖料斗固體出口的反應(yīng)器閉鎖料斗，和具有緩沖容器固體入口和緩沖容器固體出口的再生器進(jìn)料緩沖容器，其中將所述第一傳送組件構(gòu)造成能夠使所述固體顆粒從所述反應(yīng)器依次流到所述反應(yīng)器氣提器、到所述反應(yīng)器閉鎖料斗、到所述再生器進(jìn)料緩沖容器、和到所述再生器。
35.權(quán)利要求34的脫硫單元，其中所述反應(yīng)器固體出口垂直位置至少等高于所述氣提器固體入口的位置。
36.權(quán)利要求34的脫硫單元，其中所述反應(yīng)器閉鎖料斗固體入口垂直位置低于所述氣提器固體出口的位置，其中所述緩沖容器固體入口垂直位置低于所述反應(yīng)器閉鎖料斗固體出口的位置。
37.權(quán)利要求36的脫硫單元，其中所述再生器固體入口垂直位置高于所述緩沖容器固體出口的位置。
38.權(quán)利要求37的脫硫單元，其中所述第一傳送組件包括用于將所述固體顆粒向上稀相傳送到所述再生器固體入口的氣動提升機(jī)。
39.權(quán)利要求25的脫硫單元，其中所述第二傳送組件包括具有接收器固體入口和接收器固體出口的再生器接收器，和具有再生器閉鎖料斗固體入口和再生器閉鎖料斗固體出口的再生器閉鎖料斗，其中將所述第二傳送組件構(gòu)造成能夠使所述固體顆粒從所述再生器依次流到所述再生器接收器、到所述再生器閉鎖料斗、和到所述還原器。
40.權(quán)利要求39的脫硫單元，其中所述再生器固體出口垂直位置至少等高于所述接收器固體入口的位置。
41.權(quán)利要求39的脫硫單元，其中再生器閉鎖料斗固體入口垂直位置低于所述接收器固體出口的位置，其中所述還原器固體入口垂直位置低于所述再生器閉鎖料斗固體出口的位置。
42.一種采用可流化的和可循環(huán)的固體顆粒來從含烴進(jìn)料中去除硫的脫硫單元，所述脫硫單元包括用于將所述含烴進(jìn)料與所述固體顆粒接觸的反應(yīng)器；流體耦合至所述反應(yīng)器且能夠接收來自所述反應(yīng)器的所述固體顆粒的反應(yīng)器氣提器；流體耦合至所述反應(yīng)器且垂直位置低于所述反應(yīng)器氣提器的位置以實(shí)現(xiàn)所述固體顆粒從所述反應(yīng)器氣提器到所述反應(yīng)器閉鎖料斗的重力流動的反應(yīng)器閉鎖料斗；流體耦合至所述反應(yīng)器閉鎖料斗且垂直位置低于所述反應(yīng)器閉鎖料斗的位置以實(shí)現(xiàn)所述固體顆粒從所述反應(yīng)器閉鎖料斗到所述再生器進(jìn)料緩沖容器的重力流動的再生器進(jìn)料緩沖容器；和流體耦合至所述再生器進(jìn)料緩沖容器且能夠接收來自所述再生器進(jìn)料緩沖容器的所述固體顆粒的再生器。
43.權(quán)利要求42的脫硫單元，其進(jìn)一步包括將所述固體顆粒向上稀相傳送到所述再生器的氣動提升機(jī)。
44.權(quán)利要求42的脫硫單元，其中所述反應(yīng)器氣提器緊耦合至所述反應(yīng)器。
45.權(quán)利要求42的脫硫單元，其進(jìn)一步包括流體耦合至所述再生器且能夠接收來自所述再生器的所述固體顆粒的再生器接收器，流體耦合至所述再生器接收且垂直位置低于所述再生器接收器的位置以實(shí)現(xiàn)所述固體顆粒從所述再生器接收器到所述再生器閉鎖料斗的重力流動的再生器閉鎖料斗，和流體耦合至所述再生器閉鎖料斗且垂直位置低于所述再生器閉鎖料斗的位置以實(shí)現(xiàn)所述固體顆粒從所述再生器閉鎖料斗到所述還原器的重力流動的還原器，其中所述反應(yīng)器流體耦合至所述還原器并能夠接收來自所述還原器的所述固體顆粒。
46.權(quán)利要求45的脫硫單元，其中所述還原器緊耦合至所述反應(yīng)器。
47.權(quán)利要求46的脫硫單元，其中所述再生器接收器緊耦合至所述再生器。
48.一種脫硫含烴流體的方法，所述方法包括步驟(a)在足以從所述含烴流體中去除硫并獲得加載硫的固體顆粒的脫硫條件下，將所述含烴流體與固體顆粒在脫硫區(qū)中接觸；(b)在足以從所述加載硫的固體顆粒中去除硫的再生條件下，將所述加載硫的固體顆粒與含氧再生料流在再生區(qū)中接觸，由此獲得氧化的固體顆粒；(c)在足以將所述氧化的固體顆粒還原的還原條件下，將所述氧化的固體顆粒與含氫還原料流在還原區(qū)中接觸，由此獲得還原的固體顆粒；和(d)將所述還原的固體顆粒從所述還原區(qū)密相傳送到所述脫硫區(qū)中。
49.權(quán)利要求48的方法，其進(jìn)一步包括(e)將所述氧化的固體顆粒從所述再生區(qū)密相傳送到所述還原區(qū)中。
50.權(quán)利要求48的方法，其進(jìn)一步包括(f)在足以從所述加載硫的固體顆粒周圍去除所述含烴流體的氣提條件下，使所述加載硫的固體顆粒與氣提流體在氣提區(qū)中接觸。
51.權(quán)利要求50的方法，其進(jìn)一步包括(g)在步驟(a)和(f)的同時，將所述加載硫的固體顆粒從所述脫硫區(qū)通過開放通道密相傳送到所述氣提區(qū)中。
52.權(quán)利要求51的方法，其進(jìn)一步包括(h)與步驟(g)的同時，使所述氣提流體通過所述開放通道從所述氣提區(qū)流到所述脫硫區(qū)中。
53.權(quán)利要求51的方法，其中在步驟(g)期間，所述氣提區(qū)中壓力保持在所述脫硫區(qū)中壓力上下約10psi之內(nèi)。
54.權(quán)利要求50的方法，其進(jìn)一步包括(i)將所述加載硫的固體顆粒從所述氣提區(qū)間歇地傳送到反應(yīng)器閉鎖料斗中；(j)將所述加載硫的固體顆粒從所述反應(yīng)器閉鎖料斗間歇地傳送到再生器進(jìn)料緩沖容器中；和(k)將所述加載硫的固體顆粒從所述再生器進(jìn)料緩沖容器基本連續(xù)地傳送到所述再生器中。
55.權(quán)利要求54的方法，其中步驟(k)包括稀相傳送所述加載硫的固體顆粒。
56.權(quán)利要求55的方法，其中步驟(i)和(j)通過重力流動來完成。
57.權(quán)利要求48的方法，其進(jìn)一步包括(l)在足以冷卻所述氧化的固體顆粒的冷卻條件下，使所述氧化的固體顆粒與冷卻流體在冷卻區(qū)中接觸。
58.權(quán)利要求57的方法，其中步驟(l)包括從所述氧化的固體顆粒周圍去除二氧化硫。
59.權(quán)利要求57的方法，其進(jìn)一步包括(m)與步驟(b)和(l)同時，將所述加載硫的固體顆粒通過第一開放通道從所述再生區(qū)密相傳送到所述冷卻區(qū)中。
60.權(quán)利要求59的方法，其進(jìn)一步包括(n)與步驟(m)同時，使所述冷卻流體通過第二開放通道從所述冷卻區(qū)流到所述再生區(qū)中，其中所述第一和第二開放通道彼此間隔開。
61.權(quán)利要求59的方法，在步驟(m)期間，所述冷卻區(qū)中的壓力保持在所述再生區(qū)中壓力上下約10psi之內(nèi)。
62.權(quán)利要求57的方法，其進(jìn)一步包括(o)將所述氧化的固體顆粒從所述冷卻區(qū)間歇地傳動到所述再生器閉鎖料斗中；和(p)將所述氧化的固體顆粒從所述再生器閉鎖料斗間歇地傳送到所述還原器中。
63.權(quán)利要求62的方法，其中步驟(o)和(p)通過重力流動來完成。
64.權(quán)利要求48的方法，其中步驟(a)包括將所述含烴流體與所述固體顆粒的流化床接觸，其中步驟(b)包括將所述含氧再生料流與所述加載硫的固體顆粒的流化床接觸，其中步驟(c)包括將所述含氫還原料流與所述氧化的固體顆粒的流化床接觸。
65.權(quán)利要求48的方法，其中所述脫硫條件、所述再生條件、和所述還原條件分別包括小于約10英尺/秒的表觀速率。
66.權(quán)利要求48的方法，其中步驟(a)到(b)同時進(jìn)行。
67.權(quán)利要求48的方法，其中在步驟(d)期間，所述脫硫區(qū)中的壓力保持在所述還原區(qū)中壓力上下約10psi之內(nèi)。
68.權(quán)利要求48的方法，其中所述脫硫條件包括范圍在約0.1～約10的重量時空速率。
69.權(quán)利要求48的方法，其中所述固體顆粒包含氧化鋅和促進(jìn)劑金屬組份。
70.權(quán)利要求68的方法，其中所述促進(jìn)劑金屬組份包括選自鎳、鈷、鐵、錳、鎢、銀、金、銅、鉑、鋅、錫、釕、鉬、銻、釩、銥、鉻、鈀、和其組合的促進(jìn)劑金屬。
71.權(quán)利要求70的方法，其中所述促進(jìn)劑金屬為鎳。
72.權(quán)利要求70的方法，其中所述促進(jìn)劑金屬為所述促進(jìn)劑金屬和鋅的取代的固體溶液。
73.權(quán)利要求69的方法，其中步驟(a)包括將至少一部分所述氧化鋅轉(zhuǎn)化為硫化鋅。
74.權(quán)利要求73的方法，其中步驟(b)包括將至少一部分所述硫化鋅轉(zhuǎn)化為氧化鋅。
75.權(quán)利要求74的方法，其中步驟(b)包括氧化所述促進(jìn)劑金屬組份。
76.權(quán)利要求75的方法，其中步驟(c)包括還原所述氧化的促進(jìn)劑金屬組份。
77.權(quán)利要求48的方法，其中所述固體顆粒平均顆粒度為約20～約150微米。
78.權(quán)利要求48的方法，其中所述固體顆粒的Geldart分類為組A。
79.一種脫硫含烴流體的方法，所述方法包括步驟(a)在足以從所述含烴流體中去除硫并獲得加載硫的固體顆粒的脫硫條件下，將所述含烴流體與固體顆粒在流化床反應(yīng)器中接觸；(b)在足以從所述加載硫的固體顆粒中去除硫的條件下，將所述加載硫的固體顆粒與含氧再生料流在流化床再生器中接觸，由此獲得氧化的固體顆粒；(c)將所述氧化的固體顆粒從所述流化床再生器密相傳送到流化床還原器中；和(d)在足以將所述氧化的固體顆粒還原的還原條件下，將所述氧化的固體顆粒與含氫還原料流在所述流化床還原器中接觸，由此獲得還原的固體顆粒。
80.權(quán)利要求79的方法，其中步驟(c)通過重力流動來完成。
81.權(quán)利要求79的方法，其中所述還原器緊耦合至所述反應(yīng)器。
82.權(quán)利要求79的方法，其中步驟(a)到(d)同時進(jìn)行。
83.權(quán)利要求79的方法，其進(jìn)一步包括(e)將所述加載硫的固體顆粒從所述反應(yīng)器密相傳送到再生器進(jìn)料緩沖容器中；和(f)將所述加載硫的固體顆粒在所述再生器進(jìn)料緩沖容器和所述再生器之間稀相傳送。
84.權(quán)利要求83的方法，其中步驟(e)包括將所述加載硫的固體顆粒從反應(yīng)器氣提器密相傳送到反應(yīng)器閉鎖料斗中，其中所述反應(yīng)器氣提器緊耦合至所述反應(yīng)器。
85.權(quán)利要求84的方法，其中步驟(e)通過重力流動來完成。
86.權(quán)利要求79的方法，其中步驟(c)包括將所述氧化的固體顆粒從再生器接收器密相傳送到再生器閉鎖料斗中，其中所述再生器接收器緊耦合至所述再生器。
87.一種脫硫含烴流體的方法，所述方法包括步驟(a)在足以從所述含烴流體中去除硫并獲得加載硫的固體顆粒的脫硫條件下，將所述含烴流體與固體顆粒在脫硫區(qū)中接觸；(b)在足以從所述加載硫的固體顆粒周圍去除所述含烴流體的氣提條件下，將所述加載硫的固體顆粒與氣提氣體在氣提區(qū)中接觸；(c)將所述加載硫的固體顆粒從所述氣提區(qū)間歇地傳送到反應(yīng)器閉鎖料斗中；(d)將所述加載硫的固體顆粒從所述反應(yīng)器閉鎖料斗間歇地傳送到再生器進(jìn)料緩沖容器中；(e)將所述加載硫的固體顆粒從所述再生器進(jìn)料緩沖容器基本連續(xù)地傳送到再生區(qū)中；和(f)在足以從所述加載硫的固體顆粒中去除硫的再生條件下，將所述加載硫的固體顆粒與含氧再生料流在所述再生區(qū)中接觸，由此獲得氧化的固體顆粒。
88.權(quán)利要求87的方法，其進(jìn)一步包括(g)將所述加載硫的固體顆粒從所述脫硫區(qū)密相傳送到所述氣提區(qū)中。
89.權(quán)利要求88的方法，其中步驟(e)包括將所述加載硫的固體顆粒稀相傳送到所述再生區(qū)中。
90.權(quán)利要求87的方法，其進(jìn)一步包括(h)在足以還原所述氧化的固體顆粒的還原條件下，使所述氧化的固體顆粒與含氫還原料流在還原區(qū)中接觸，由此獲得還原的固體顆粒。
91.權(quán)利要求90的方法，其進(jìn)一步包括(i)將所述還原的固體顆粒從所述還原區(qū)間歇地傳送到所述脫硫區(qū)中。
92.權(quán)利要求91的方法，其中步驟(i)在保持所述還原的固體顆粒于密相中的同時進(jìn)行。
93.權(quán)利要求90的方法，其進(jìn)一步包括(j)在足以冷卻所述氧化的固體顆粒的冷卻條件下，使所述氧化的固體顆粒與冷卻氣體在冷卻區(qū)中接觸。
94.權(quán)利要求93的方法，其進(jìn)一步包括(k)將所述氧化的固體顆粒從所述再生區(qū)基本連續(xù)地傳送到所述冷卻區(qū)中。
95.權(quán)利要求94的方法，其進(jìn)一步包括(l)將所述氧化的固體顆粒從所述冷卻區(qū)間歇地傳送到再生器閉鎖料斗中；和(m)將所述氧化的固體顆粒從所述再生器閉鎖料斗間歇地傳送到所述還原區(qū)中。
96.權(quán)利要求95的方法，其中步驟(k)、(l)和(m)在保持所述氧化的固體顆粒于密相中的同時進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種烴脫硫體系，其包括流化床反應(yīng)器(12)、流化床再生器(14)和流化床還原器(16)?？闪骰墓腆w顆粒在反應(yīng)器(12)、再生器(14)和還原器(16)中循環(huán)，由此實(shí)現(xiàn)基本連續(xù)地脫硫含有流體的烴和基本連續(xù)地再生該固體顆粒。使用了一種新的傳送系統(tǒng)來將該固體顆粒在反應(yīng)器(12)、再生器(14)和還原器(16)之間傳送。該傳送系統(tǒng)使用了緊耦合的閥門和各個閥門之間的重力流動，以將裝備成本和顆粒磨損降到最低。
文檔編號C10G25/12GK1930271SQ200580007842
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者V·G·胡弗爾, M·W·湯普森, D·D·巴爾那斯, J·D·柯克斯, P·L·科林斯, C·J·拉弗蘭柯伊斯, R·E·斯那林, J·B·瑟塞, R·E·米蘭達(dá), R·扎帕塔 申請人:科諾科菲利浦公司