專利名稱：用于從氣體流中減少雜質(zhì)的工藝和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于減少氣體流，特別是富氫氣和 一 氧化碳的氣體流 中所含雜質(zhì)的工藝和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
富氫氣和一氧化碳的氣體通常被稱為合成氣。合成氣是一種用于 制備包括曱醇、二甲醚或氨的化學(xué)制劑的原料，或者其用于費托合成。
在本領(lǐng)域中眾所周知，所述合成氣是通過蒸汽重整從一些原料如 天然氣和石腦油來制備的。近來，由于天然氣和液態(tài)烴來源的減少， 對于利用固體和液體燃料，例如煤、石油焦、生物資源和不同特性的 廢棄物來制備合成氣的興趣獲得了提高。
通過使用氣化來制備合成氣的 一 個問題是相對高的雜質(zhì)含量，其 對于隨后用于所述氣體到化學(xué)制品轉(zhuǎn)化的特定催化劑具有中毒作用。
所述有毒的污染物主要包括含硫的化合物，尤其是羰基硫化物、 羰基金屬、二疏化碳和硫化氫，其與氰化氫、氨以及砷和氯化合物在 一起。這些化合物會毒害具有例如銅或鋅或沸石的催化劑，所述催化 活性材料會以不可逆的方式形成金屬^B危化物、氰化物、砷化物和含氯物。
為了避免下游催化劑的嚴(yán)重毒害，在所述合成氣中污染物的含量
必須^皮基本減少到低ppb級，優(yōu)選地^f氐于10 ppb。
在所述合成氣中硫化氬的整體量在工業(yè)工藝中通常通過化學(xué)制 品或者物理溶劑的洗滌工藝被降低至ppm級，包括已知的使用有機化 合物作為物理溶劑的Selexol和Recti sol工藝，或者4吏用t連烷醇胺 作為化學(xué)溶劑的胺洗滌工藝，如一乙醇胺(MEA)和曱基二乙醇胺 (MDEA)工藝。
而且從氣體流還原痕量的含硫化合物在本領(lǐng)域中也是已知的。 EP 320979A2公開了通過使用銅-鋅脫硫劑將烴物流脫硫至含硫量低于5ppb。
從US 4263020中得知使用鉻、4失、鈷、銅、鎘、汞或者鋅氧化 鋁尖晶石作為吸附劑來去除硫化氫。
在W0 2007 / 093225中討論了在具有氧化鐵基材料的單一保護(hù) 床中將羰基硫化物、硫化氫和氰化氫從合成氣物流中去除到小于2 ppb。該文件進(jìn)一步公開了通過用氧化鋅同時或串聯(lián)處理來還原氰化 氬、硫化氫和氨的數(shù)量。
現(xiàn)有技術(shù)沒有教導(dǎo)全部去除進(jìn)料氣體流中所有的雜質(zhì)(所述雜質(zhì) 在隨后用于所述供給氣體到化學(xué)制品轉(zhuǎn)化的催化過程中為催化劑毒 物)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是，提供一種用于去除進(jìn)料氣體流中許 多種痕量雜質(zhì)的有效工藝，其中所述雜質(zhì)對下游催化劑組分來說是有 毒的。
根據(jù)所述的主要目的，本發(fā)明提供了用于從進(jìn)料氣體減少羰基硫 化物、二硫化碳、羰基金屬化合物、硫化氫和氰化氬、氨以及砷和氯 化合物的工藝，其包括如下步驟
使所述氣體連續(xù)地接觸包括活性炭的第 一 凈化劑、包括氧化鋁的 第二凈化劑、包括氧化鋅的第三凈化劑、包括沸石材料的第四凈化劑 以及包括氧化鋅和氧化銅的第五凈化劑。
具體實施例方式
要求所述活性炭在所述進(jìn)料氣體接觸含有氧化鋁的凈化劑之前 從所述進(jìn)料氣體通過吸附除去一部分所述有毒化合物。這在幾個方面 是有利的。活性炭是一種相對便宜的材料和消耗物料，其可以容易地 用新鮮的活性炭材料替換。硫化氫和氨的吸附將會推進(jìn)在所述第二床 上發(fā)生的水解反應(yīng)平衡向右移動
(1) COS + H20 = C02 + H2S
(2) CS2 + 2H20 = C02 + H2S
(3) HCN + H20 = CO + NH3
改進(jìn)所述反應(yīng)器的效率。在活性炭上羰基化合物的吸附節(jié)省了在 后面具有更昂貴的含氧化鋅凈化劑床中用于去除硫化氫和砷的更昂 貴的材料。而且，氯的部分吸收最小化了在后面的床中對特定吸收劑的使用。
在所述第二床中，羰基硫化物、二硫化碳以及氰化氫在氧化鋁上
通過所述平衡反應(yīng)(l) - (3)被分別水解為硫化氫和氨。
通過以上反應(yīng)形成的硫化氫必須在隨后的具有氧化鋅的床中被 除去。
除羰基和氰化物的水解之外，存在于所述進(jìn)料氣體之中的氯化合 物也被所述含有氧化鋁的凈化劑所吸收。
來自所述第二凈化劑的水解排出物被通向含鋅的第三凈化劑，其
化氫。除了氫吸附以外，所述含有氧化鋅的凈化劑除去了沒有被如上 所示的等式反應(yīng)(1)所水解的剩余量的羰基硫化物。
通過與含有沸石材料的第四凈化劑接觸而吸附引入所述第一凈 化劑的進(jìn)料氣體中所含的以及在反應(yīng)(3)中通過與所述第二凈化劑接 觸而形成的氨的數(shù)量。通常，所有酸性沸石都適合用于氨的減少，包 括天然存在的沸石如絲光沸石和斜發(fā)沸石，以及合成沸石如ZSM - 20、 ZSM - 5和Y沸石。
在所述進(jìn)料氣體中的砷化合物被第五凈化劑通過形成Cu3As和 Zn3As2而捕獲。
除以上公開的金屬化合物之外，其它化合物可以促進(jìn)所述凈化 劑。因此，在所述第二凈化劑中優(yōu)選包括1 - 40重量％的碳酸鉀。所 述第三凈化劑可以含有至多20重量％的氧化鋁并且所述第五凈化劑可 以含有至多15重量°/。的氧化鋁。
如在上文已經(jīng)提到的，本發(fā)明的工藝被設(shè)計用于減少合成氣中的 痕量有毒雜質(zhì)。為此應(yīng)當(dāng)指出，在本發(fā)明中所述的"減少(abatement )" 其意思是指將雜質(zhì)的數(shù)量從在所述進(jìn)料氣體引入第 一 凈化劑處的ppm 范圍降低到在所述第五凈化劑出口處的ppb范圍。
在根據(jù)本發(fā)明所述的工藝中例如含硫化合物像硫化氫的大量去 除(bulk removal)可以借助于在第 一凈化劑上游對所述進(jìn)料氣體用 化學(xué)制品或物理溶劑的常規(guī)洗滌來進(jìn)行。
所述凈化劑優(yōu)選地以固定床布置。在吸附凈化的情況下，如床l、 3和4，所述凈化劑可以被布置為兩個平行的床。這允許用過的凈化 劑通過雜質(zhì)的脫附而再生，或者用新鮮的凈化劑替換用過的凈化劑，而不中斷所述凈化過程。
可以通過加熱、化學(xué)反應(yīng)或者通過簡單取4戈來再生用過的凈化劑。
此外，本發(fā)明提供一種用于從合成氣減少污染物的系統(tǒng)，其連續(xù) 地包括具有包括活性碳的凈化劑的第 一床、具有包括氧化鋁的凈化劑 的第二床、具有包括氧化鋅的凈化劑的第三床、具有包括沸石材料的 凈化劑的第四床以及具有包括氧化鋅和氧化銅的凈化劑的第五床。
上面已經(jīng)描述了所述系統(tǒng)的不同的凈化劑的功能以及所述凈化 劑中各自所含的任選的促進(jìn)劑的含量。
在本發(fā)明所述系統(tǒng)中，所述第一、第三和第四床可以被復(fù)制為兩 個平行床的形式。
除所述第一床的第一凈化劑優(yōu)選在20 - 260。C的溫度下和至多 140 bar的壓力下運行之外，根據(jù)本發(fā)明所述的工藝和系統(tǒng)優(yōu)選在200 -250。C的溫度下以及15-140 bar的壓力下運行。
權(quán)利要求
1.用于從進(jìn)料氣體中減少羰基硫化物、二硫化碳、羰基金屬化合物、硫化氫和氰化氫、氨以及砷和氯化合物的工藝，其包括如下步驟使所述氣體連續(xù)地接觸包括活性碳的第一凈化劑、包括氧化鋁的第二凈化劑、包括氧化鋅的第三凈化劑、包括沸石的材料的第四凈化劑以及包括氧化鋅和氧化銅的第五凈化劑。
2. 權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述第二凈化劑還包括碳酸鉀。
3. 權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述第三凈化劑還包括氧化銅。
4. 權(quán)利要求l所述的工藝，其中所述第四凈化劑由酸性沸石組成。
5. 權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述第五凈化劑還包括氧化鋁。
6. 前面權(quán)利要求任何一項所述的工藝，還包括在用所述第一凈 化劑接觸所述氣體之前用化學(xué)或物理溶劑洗滌的步驟。
7. 用于從合成氣減少污染物的系統(tǒng)，其連續(xù)地包括具有包括活 性碳的凈化劑的第一床、具有包括氧化鋁的凈化劑的第二床、具有包 括氧化鋅的凈化劑的第三床、具有包括沸石材料的凈化劑的第四床以 及具有包括氧化鋅和氧化銅的凈化劑的第五床。
8. 權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第二凈化劑還包括碳酸鉀。
9. 權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第三凈化劑還包括氧化銅。
10. 權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第四凈化劑由酸性沸石組成。
11. 權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第五凈化劑還包括氧化鋁。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其中至少所述第一、第 三和第四床各自布置為兩個平行的床。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從氣體流中減少雜質(zhì)的工藝和系統(tǒng)，具體地涉及用于從進(jìn)料氣體減少羰基硫化物、二硫化碳、羰基金屬化合物、硫化氫和氰化氫、氨以及砷和氯化合物的工藝，其包括如下步驟使所述氣體連續(xù)地接觸包括活性碳的第一凈化劑、包括氧化鋁的第二凈化劑、包括氧化鋅的第三凈化劑、包括沸石的材料的第四凈化劑以及包括氧化鋅和氧化銅的第五凈化劑。
文檔編號B01D53/02GK101676016SQ200910167019
公開日2010年3月24日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者P·E·H·尼爾森, R·森尼 申請人:赫多特普索化工設(shè)備公司