專利名稱:氧化硫的洗滌方法
本發(fā)明涉及的是一種方法，該方法為從烴的催化裂化中所用的催化劑的再生工藝中產(chǎn)生的氣體混合物中去除固體粒子及酸性氣體。具體地說，除了去除催化劑粒子外，本發(fā)明涉及到去除在這樣的氣體混合物中存在的99%以上的氧化硫。
在流態(tài)化催化裂化系統(tǒng)的再生器內(nèi)所產(chǎn)生的氣體混合物中含有固體粒子(其中包括催化劑粉末)和酸性氣體(如氧化硫)。為了使這些污染物質(zhì)對(duì)生態(tài)學(xué)的有害影響降低到最低限度，在這樣的氣體排放到大氣之前，將其中的固體粒子及酸性氣體的含量降到較低水平，是最理想的了。業(yè)已知道，用濕法洗滌可以去除氣體中的固體粒子，該法包括用噴射型文丘里洗滌器洗滌氣體，洗滌液在加壓下通過噴咀進(jìn)入文丘里。液體的快速噴射使文丘里洗滌器的腔室里產(chǎn)生一種吸力，這使氣體或蒸汽吸入洗滌器體并穿過洗滌器的頸縮孔道，洗滌液與氣體在此進(jìn)行充分混合。通常，洗滌器(它可以是幾個(gè)文丘里管的串聯(lián)或并聯(lián)結(jié)構(gòu))的排出物要通過分離器，從中將受污染的液體與洗凈的氣體分開。另外，還獲知，在洗滌液中可以添加酸性或堿性物質(zhì)，以便中和或吸收經(jīng)濕法洗滌處理的氣體中可能存在的堿性或酸性污物。
在氣體混合物排入大氣之前，為了降低其中的粒子及酸性氣體的含量，已提出了各種類型的文丘里濕法氣體洗滌系統(tǒng)。縱然如此，很難予計(jì)有任何專用的濕法洗滌系統(tǒng)能夠有效地去除氣體混合物中的固體粒子及其他污物。載氣性質(zhì)，固體粒子污物的性質(zhì)及粒度和污染氣體的性質(zhì)都是影響已知的文丘里濕法氣體洗滌法去除污物的操作性及效率的因素。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在特定的條件下利用噴射型文丘里洗滌器進(jìn)行濕法氣體洗滌，可以將流態(tài)化催化裂化系統(tǒng)的再生器裝置所產(chǎn)生的氣體混合物中的固體粒子(包括裂化催化劑粉末)、可凝聚的污染物及酸性氣體(如氧化硫)降低到合適的水平。1976年7月20日所公布的美國(guó)專利US-3，970，740(發(fā)明人Reeder和Willi-ams，發(fā)明題目為“濕法洗滌方法”，文內(nèi)附有參考文獻(xiàn))曾報(bào)道過這種方法。
經(jīng)證明美國(guó)專利US-3970470號(hào)的方法在工業(yè)應(yīng)用中可有效地去除流態(tài)化催化裂化系統(tǒng)的再生器尾氣中所存在的85至90%的催化劑粉末及高達(dá)95%的二氧化硫。然而，可以予測(cè)，對(duì)二氧化硫排放的控制將會(huì)更為嚴(yán)格。
因此，為了有效地去除催化裂化系統(tǒng)的再生器尾氣中的催化劑粉粒及95%以上的氧化硫，工業(yè)上有必要對(duì)方法加以改進(jìn)。
本發(fā)明的其他目的及其新穎的附屬設(shè)備的特點(diǎn)將在下文一并敘述。
按照本發(fā)明，提供了一種方法可去除流態(tài)化催化裂化系統(tǒng)的再生器的排出氣體中的催化劑粉末和99%以上的二氧化硫及三氧化硫。該法包括在文丘里裝置中使含有氧化硫的氣體排放物與液體洗滌混合液相接觸;上述的氣體排放物與洗滌混合液的混合物穿過該文丘里頸縮孔道以提高其流速;將上述混合物進(jìn)行氣、液分離;將上步分離出的氣體從填料塔填料段的下方導(dǎo)入;在填料塔的填料段內(nèi)，上述氣體與洗滌混合液相接觸，從而在塔頂排出的氣體基本無氧化硫，而液體則流至塔底;將該塔填料段流下的塔底液體與上述分離段所分出的液相合併形成混合的塔底液;用堿溶液調(diào)節(jié)上述混合的塔底液的pH，從而形成洗滌混氣液;將該洗滌混合液分為塔底產(chǎn)物，一循環(huán)液流(為上述第一接觸步驟的洗滌混合液)和二循環(huán)液流(為上述第二接觸步驟的洗滌混合液。
附圖是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的流程略圖，它是說明書的一部分，閱讀時(shí)和說明書對(duì)照起來看則容易理解。
本發(fā)明的方法適宜于去除精煉工藝中所排放的氣體特別是那些低壓氣體排放物中的固體粒子及酸性氣體。本發(fā)明的方法還特別適用于去除催化裂化法的再生器中所產(chǎn)生的氣體混合物中的固體粒子和酸性氣體。本發(fā)明所用的“酸性氣體”和“酸氣”兩個(gè)詞，其含意是指含有氧化硫(如二氧化硫和三氧化硫)的氣體。
本方法特別適用于處理流態(tài)化催化裂化工藝設(shè)備的再生器內(nèi)所產(chǎn)生的氣體混合物。流態(tài)化催化裂化方法是人所周知的。在裂化反應(yīng)期間，含碳物質(zhì)沉積在催化劑粒子上，因而降低了它們的催化活性。所以，通常的辦法是將催化反應(yīng)區(qū)的部分減活化催化劑粒子流循環(huán)到再生區(qū)去，至此，在含氧氣體(如空氣)存在下，用燃燒法將催化劑粒子上的含碳沉積物燃燒掉。再生過程可以在800至1500°F的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)再生過程是在較低的溫度范圍內(nèi)(如介于大約800至1300°F之間)進(jìn)行時(shí)，再生器的氣體排放物內(nèi)將含大約8%至14%摩爾的一氧化碳(以千重計(jì))。若需要降低其中的CO含量，常規(guī)操作是將該氣體送入燃燒區(qū)(如CO燃燒爐或燃燒室)，這樣至少有部分CO可轉(zhuǎn)化為CO2。當(dāng)再生工藝在較高的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行時(shí)，即在1300至1500°F的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于溫度較高，初始生成的部分CO轉(zhuǎn)化成了CO2因此再生器的氣體排放物中所含的CO約為0%至12%摩爾。在后一種情況下，再生器氣體一般不送入CO燃燒爐或燃燒室。在已知的許多方法中，催化劑的再生是在低壓下進(jìn)行，例如大約在每平方英寸30磅(30Psig)以下的表壓下進(jìn)行。因此，這樣的低壓再生器的出氣口的氣體流出物氣壓也是較低的。此外，當(dāng)再生器氣體是在燃燒器(如CO燃燒爐或燃燒室)中進(jìn)行燃燒時(shí)，從燃燒器出來的氣體，其壓力也較低，通常大約在0.1至1.0磅/平方英吋(表壓)的范圍內(nèi)。
本發(fā)明凈化氣體的方法可應(yīng)用于在較低(或較高)溫度下的再生工藝所獲得的流態(tài)化催化裂化的再生器氣體，接著有選擇地于燃燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行燃燒，再將其進(jìn)行濕法洗滌處理。
美國(guó)專利US-3970740號(hào)列出的再生器排出氣體及要在CO燃燒器內(nèi)進(jìn)行燃燒的再生器氣體的典型組成通過參見并入文中。
參看附圖從流態(tài)化催化裂化再生器1排出的氣體經(jīng)管線11進(jìn)入CO燃燒爐2進(jìn)行燃燒。從CO燃燒爐排出的氣體是燃燒過的再生器氣體，其壓力大約為-0.05磅/平方英吋(表壓)(其壓力范圍較大，可在大約介于-0.1至1.0之間的這樣一個(gè)寬的范圍內(nèi)變化)，其溫度約為400°F左右(其變化范圍可在大約為200至1000°F之間)。CO燃燒爐的氣體排出物含有二氧化碳，氧，二氧化硫，三氧化硫，氮，可凝聚物及固體粒子(絕大部分是在流態(tài)化催化裂化過程中所用的裂化催化的粉狀顆粒)。通常用于裂化的催化劑含有硅材料(如二氧化硅)、無定形的或結(jié)晶的(沸石)二氧化硅-氧化鋁、二氧化硅-氧化鋯、二氧化硅-氧化鎂等。氣體排出物中的催化劑粒子的粒度在1微米以下，約為1%至40%(重量)?？赡畚锸侵冈跇?biāo)準(zhǔn)溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓力的條件下，能從其中凝聚為固體或液體的氣體排放物組份中的任意組份(水蒸汽不在此之列)，如硫酸鹽和硫酸這類無機(jī)物，以及含烴類的有機(jī)物。氣態(tài)CO燃燒爐排出的氣體經(jīng)管線13進(jìn)入文丘里洗滌器3，CO燃燒爐2和文丘里洗滌器之間不經(jīng)任何中間壓縮，含水的洗滌混合液經(jīng)管線15輸送并將其噴入文丘里洗滌器3與導(dǎo)入的氣體相接觸。進(jìn)入文丘里洗滌器的該氣體其流速大約為每秒20至80英尺，優(yōu)選值為每秒約40至50英尺。進(jìn)入文丘里洗滌器3的洗滌混合液以液、氣比為20至120加侖的洗滌混合液比10000立英尺的氣體的比例送入，優(yōu)選值為40至80加侖的洗滌混合液比10000立英尺的氣體。在文丘里洗滌器3內(nèi)，洗滌混合液中水份的蒸發(fā)使順流溫度(downstream Temperature)控制在125至175°F范圍內(nèi)。
重要的是要將洗滌混合液的pH控制在6至7.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選值是介于6.5至7.5之間。pH的精密控制將決定著文丘里洗滌器3和填料4a內(nèi)氣體中氧化硫的去除程度。
為控制pH，需向含水洗滌混合液中添加堿性物質(zhì)，如堿金屬氫氧化物，氨或氫氧化銨。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，是用氫氧化鈉來控制洗滌混合液的pH。管線15中的洗滌混合液與由管線13進(jìn)來的氣體混合物相接觸，由于氣體中的氧化硫與堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而將其去除。經(jīng)洗滌的氣體和洗滌混合液流經(jīng)文丘里洗滌器3的頸縮孔道，據(jù)此提高了氣體-洗滌混合液之混合物的流速。
文丘里洗滌器3的排出物是一種氣、液混合物，它經(jīng)管線17從填料塔4的填料4a下部和填料塔4底部的液面上方(由圖中的虛線4b標(biāo)出)進(jìn)入填料塔4中。
在填料塔4中，文丘里洗滌器排出物中的非凝聚性氣體與該排出物中的液體部分相分離并經(jīng)塔的填料4a向上流動(dòng)。洗滌混合液經(jīng)管線19進(jìn)入位于該塔的填料4a上方的液體分布器4C。這樣，洗滌混合液與氣體接觸以進(jìn)一步去除氧化硫及催化劑粉末。通過填料4a的氣體向塔上方流動(dòng)，經(jīng)濕氣液滴分離器4d以去除所夾帶的任何液體。最后洗滌過的氣體20由填料塔4排出。間斷的洗滌水經(jīng)管線21和噴頭4e用于洗滌和養(yǎng)護(hù)濕氣液滴分離器4d。
文丘里洗滌器排出物中的液體部分和由塔填料4a下來的液體均收積在塔底。它含有懸浮的固體(催化劑)及溶解的固體，如硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸銨以及可凝聚的液態(tài)污物(如H2SO4)。補(bǔ)充水經(jīng)管線23引入塔4的儲(chǔ)液部。堿性物質(zhì)(在優(yōu)選實(shí)施方案中用大約25°Be的氫氧化鈉)經(jīng)管線25導(dǎo)入塔4的儲(chǔ)液部以使洗滌混合液的pH維持在上述所要求的水平。
至少要有一部分塔底液體作為塔底液體產(chǎn)物經(jīng)管線27排出。在工藝過程中所排出的塔底液體產(chǎn)物根據(jù)要求可作進(jìn)一步處理，如經(jīng)濃縮并濾出固體，再對(duì)液體廢物進(jìn)行處理以使之適宜于處置。
另一部分塔底液體供再循環(huán)使用，它經(jīng)管線15作為洗滌混合液進(jìn)入文丘里洗滌器3，其余部分作為洗滌混合液經(jīng)管線19再循環(huán)到填料塔4中。
由上述可知，本方法可有效地去除再生器尾氣中99%以上的氧化硫。該尾氣的特征是含100至3000ppm的二氧化硫。進(jìn)入塔4填料段的這部分氣體，其二氧化硫的典型含量為5至150ppm為確保塔中SO2的吸收是受氣膜控制的并與洗滌混合液中平衡的SO2“反壓力”無關(guān)，送入填料段的洗滌混合液輸送量必須大于每平方英尺每分鐘0.35加侖(gpm/ft2)。為達(dá)到良好的潤(rùn)濕特性，該液體的輸送量最好在3至10gpm/ft2范圍內(nèi)。
以前，對(duì)再生器尾氣中氧化硫的去除效率其上限為95%。本發(fā)明所描述的方法可使氧化硫的去除效率高于99%，這就使排入大氣中氣體質(zhì)量有了實(shí)質(zhì)性改善。
由上述可以看出，本發(fā)明完全適合于人們獲得上文所闡述的全部結(jié)果和目的，使用本裝置人們同時(shí)還可以獲得其他明顯的和所固有的優(yōu)點(diǎn)。
要知道，某些特點(diǎn)和其組合是有利的并是可以利用的，而不涉及其他的特點(diǎn)和其組合，這由權(quán)利要求
來劃定并在權(quán)利要求
的范圍之內(nèi)。
由于可使本發(fā)明有許多可能的實(shí)施方案又不超越權(quán)利要求
的范圍，因此，要清楚的是所闡述的或附圖所示的全部?jī)?nèi)容都應(yīng)理解為是說明性質(zhì)的而沒有限定的意義。
權(quán)利要求
1.一種去除氣體排放物(13)中氧化硫和固體顆粒的方法，所說方法的步驟包括--在文丘里裝置(3)內(nèi)使含氧化硫的氣體排放物(13)與洗滌混合液(15)相接觸，--所說的氣體排放物(13)同洗滌混合液(15)的混合物通過文丘里裝置(3)的頸縮孔道以提高其流速，--將該混合物進(jìn)行氣液分離，--把所說分離步驟的所說氣體從塔填料段(4a)的下部送入填料塔(4)，--在所說塔(4)的填料段(4a)內(nèi)，所說的氣體與洗滌混合液相接觸形成基本上無氧化硫氣態(tài)的塔頂排立物(20)及塔底液體，--把所說塔(4)的所說填料段(4a)的所說塔底液與所說分離步驟的所說液體進(jìn)行合并形成一混合的塔底液，--用堿溶液(25)調(diào)節(jié)所說的混合的塔底液的pH以形成一洗滌混合液。--將所說的洗滌混合液分為塔底產(chǎn)物(27)，一循環(huán)液流(15)(為所說的第一接觸步驟提供所說洗滌混合液)和二循環(huán)液流(19)(向所說的第二接觸步驟提供所說洗滌混合液。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的氣體排放物(13)含有100至3000ppm的二氧化硫。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中進(jìn)入填料塔(4)的所說氣體含有5至150ppm的二氧化硫。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說氣體排放物(13)中氧化硫的去除率大于99%。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的洗滌混合液的pH維持在6.5至7.5之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的堿性溶液(25)選自堿金屬氫氧化物，氫氧化銨和氨所組成的一組堿液。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的堿性溶液(25)是氫氧化鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，包括有向所說混合的塔底液中加水(23)的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的洗滌混合液其溫度比所說氣體排放物(13)的溫度低5°至50°F。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的填料塔(4)其操作溫度介于125°至175°F之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中將洗滌混合液輸送到上述填料塔(4)內(nèi)，其輸送速率大于0.35gpm/ft2(每分鐘每平方英尺加侖數(shù))。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中向所說填料塔(4)輸送洗滌混合液，其輸送速率為3至10gpm/ft2。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的氣體排放物(13)是一種在催化裂化工藝過程的再生區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的氣體混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述的氣體排放物(13)是一種氣體混合物，它是催化裂化過程的再生區(qū)的排放物(11)在燃燒區(qū)經(jīng)燃燒而產(chǎn)生的。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的氣體排放物(13)是一種氣體混合物，它是催化裂化過程的再生區(qū)的排放物(11)在一氧化碳燃燒爐(2)內(nèi)燃燒而產(chǎn)生的。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的氣體排放物(13)包含有催化劑粉末，二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、氧、氮和水蒸汽。
17.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的方法，其中所說的氣體排放物(13)包括有含硅材料的催化劑粉末。
18.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的方法，其中所說的氣體排放物(13)包括催化劑粉末，該催化劑粉末含有無定形的或晶態(tài)二氧化硅一氧化鋁或其混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的氣體排放物(13)包括催化劑粉末，而且該氣體排放物(13)中90%以上的所說的催化劑粉末可被除掉并在所說的塔底產(chǎn)物(27)中排出。
專利摘要
一種去除流態(tài)化催化裂化系統(tǒng)的再生器排出氣體中的催化劑粉末及99％以上氧化硫的方法，其步驟是在文丘里裝置(3)中進(jìn)行氣液接觸；經(jīng)洗滌后再進(jìn)行氣液分離；分離出的氣體從填料塔(4)的填料段(文檔編號(hào)B01D50/00GK86100002SQ86100002
公開日1986年8月27日 申請(qǐng)日期1986年1月2日
發(fā)明者佩里·E·里德 申請(qǐng)人:科克精煉公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan