CN107999043B - 一种脱硫吸附剂再生方法和含硫烃吸附脱硫方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱硫吸附剂再生方法和含硫烃吸附脱硫方法及装置。该脱硫吸附剂再生方法包括:S1、在焦炭缩合条件下,在气提气存在下,促使待生剂表面焦炭发生缩合反应,形成脱焦待生剂;S2、在再生条件下,促使所述脱焦待生剂与再生气接触,形成再生剂。该方法通过在对待生剂进行再生处理前,先在焦炭缩合条件对待生剂进行预处理,以促使待生剂表面焦炭发生缩合反应生成氢气、甲烷等化合物,并利用气提气将所形成的氢气和甲烷脱除,进而减少待生剂焦中氢的含量,从而减少再生过程中水的生成量,以有效降低在后续再生过程中硅酸锌的形成,在一定程度上改善再生剂活性和强度,并降低吸附剂消耗。
Description
技术领域
本发明涉及含硫烃脱硫领域,具体地,涉及一种脱硫吸附剂再生方法和含硫烃吸附脱硫方法及装置。
背景技术
为了保护环境,世界各国制定了对汽油硫含量的标准愈来愈严格。自2017年起,我国将全面执行国V排放标准的汽油规格(即含硫质量分数低于10μg/g),这对汽油脱硫工艺提出更高要求。而吸附脱硫(S-Zorb)技术是美国ConocoPhillips石油公司针对生产超低硫清洁汽油而开发的新技术,能够比较经济地将汽油中的硫含量降至10微克/克或更低,最大限度减少辛烷值损失的前提下生产符合欧IV及以上标准汽油产品,在清洁汽油生产中凸显技术优势,在市场应用中具有较好的市场前景。目前在中国共有17套S-Zorb装置在运转,汽油年加工量可达2130万吨。
现有的S-Zorb吸附剂大多是以硅/铝材料为载体、氧化锌/镍为活性组元制备的脱硫吸附剂,在反应过程中由于积炭及硫化锌的形成造成吸附活性的降低,需要再生还原恢复吸附剂的活性。如图1所示,适用于这种吸附剂的现有的含硫烃吸附脱硫装置包括:反应器1′、反应器接收器2′、闭锁料斗3′、缓冲器4′、再生器接收器5′、再生器进料罐6′和再生器8′及相应的连接管路和阀。其中含硫烃和供氢体与吸附剂在反应器1′中发生脱硫反应生成待生剂和脱硫的含硫烃,反应器1′与反应器接收器2′相连,反应器接收器2′通过闭锁料斗3′与再生器进料罐6′连通,再生器进料罐6′的底部待生剂出口通过输送管道9′与位于所述再生器8′中部的待生剂入口相连;所述再生器8′的底部再生剂出口通过输送管道与所述再生器接收器5′的再生剂入口相连;所述再生器接收器5′通过闭锁料斗3′与缓冲器4′连通,并通过缓冲器4′将再生的吸附剂供给到反应器1′中。
然而,随着S-Zorb吸附剂的连续循环再生,这种S-Zorb吸附剂往往会出现破碎(强度降低)和活性下降的问题,进而导致脱硫效率的下降和剂耗的增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫吸附剂再生方法和含硫烃吸附脱硫方法及装置,以改善再生剂的活性和强度。
为了实现上述目的,本发明提供一种脱硫吸附剂再生方法,该方法包括:S1、在焦炭缩合条件下,在气提气存在下,促使待生剂表面焦炭发生缩合反应,形成脱焦待生剂;S2、在再生条件下,促使所述脱焦待生剂与再生气接触,形成再生剂。
同时,在本发明中还提供了一种含硫烃吸附脱硫方法,所述方法包括:脱硫处理:将含硫烃和供氢体与吸附剂混合接触,得到脱硫的含硫烃和载硫的待生剂;再生处理:将所述载硫的待生剂与含氧再生气体混合接触,得到作为吸附剂循环使用的再生剂;其中,所述再生处理采用根据本发明所述的脱硫吸附剂再生方法。
此外,在本发明中还提供了一种含硫烃吸附脱硫装置,该含硫烃吸附脱硫装置包括再生器、以及设置在其上游用于接收待生剂的再生器进料罐,所述再生器进料罐内设有与气提气供源相连的气体分布器,其中,所述再生器进料罐和所述再生器通过待生剂输送通道相连将再生器进料罐中的待生剂输送至再生器中,并通过再生剂回流管道相连,将再生器中的再生剂部分回流至所述再生器进料罐与待生剂混合,所述再生器进料罐上设有尾气出口,所述尾气出口与后续尾气处理系统相连。
本发明一种脱硫吸附剂再生方法和含硫烃吸附脱硫方法及装置,通过在对待生剂进行再生处理前,先在焦炭缩合条件对待生剂进行预处理,以促使待生剂表面焦炭发生缩合反应生成氢气、甲烷等化合物,并利用气提气将所形成的氢气和甲烷脱除,进而减少待生剂焦中氢的含量,从而减少再生过程中水的生成量,以有效降低在后续再生过程中硅酸锌的形成,在一定程度上改善吸附剂活性和强度,并降低吸附剂消耗;同时通过在焦炭缩合条件对待生剂进行预处理还能够提高待生剂温度,有利于待生剂的再生速率的提高。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1示出了根据现有技术的一种含硫烃吸附脱硫系统的结构示意图;
图2示出了根据本发明的一种实施方式中脱硫吸附剂再生装置的结构示意图;
图3示出了根据本发明的一种实施方式中含硫烃吸附脱硫系统的结构示意图。
附图标记说明
1和1′为反应器;2和2′为反应器接收器;3和3′为闭锁料斗;4和4′为缓冲器;5和5′为生器接收器;6和6′为再生器进料罐;7为再生剂回流管道;8和8′为再生器;9和9′为输送管道;61为气体分布器;91为气固分离器。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中,术语“待生剂”、“初步再生剂”、“再生剂”均为吸附剂,而为了区分该吸附剂的不同状态,根据本发明含硫烃吸附脱硫方法的工序环节,将其进行不同的命名。其中术语“待生剂”为脱硫反应完成后形成的吸附剂;术语“初步再生剂”为经初步再生处理后形成的吸附剂;术语“再生剂”是完成再生处理的整体工序后形成的吸附剂。
为了改善再生剂的活性和剂耗问题,特别是以硅/铝材料为载体、氧化锌/镍为活性组元制备的脱硫吸附剂再生后的活性和剂耗问题,发明人进行了大量的研究,研究发现在再生过程产生的水可能会导致以下问题:(1)由于再生气中的氧气与硫化锌反应能生成氧化锌和二氧化硫,而在水参与作用下,吸附剂中的所存在氧化锌和二氧化硅发生不可逆的化学反应形成硅酸锌,硅酸锌的形成会降低吸附剂在反应器内捕捉硫的能力,进而逐渐失去活性;(2)由于再生气中的氧气与硫化锌反应不仅能生成氧化锌和二氧化硫,还可能将二氧化硫进一步氧化为三氧化硫;此时所生成的水和三氧化硫会反应生成硫酸,使再生环境形成一个强酸性环境;在此环境下,硫酸会和氧化锌反应生成硫酸锌,硫酸锌具有较强的粘性,会使吸附剂结块沉积在再生器底部,影响吸附剂的正常循环。由于反应系统内的吸附剂无法正常的转换,吸附剂上的硫含量逐渐增加,使其脱硫降低下降,最终影响产品质量,甚至使产品无法出厂。
同时,经研究发现在再生过程中产生水的原因主要有两方面,一方面是将空气作为再生气时,空气中所夹带的水;另一方面是脱硫吸附剂的再生过程中,沉积在待生剂表面的焦炭和烃类化合物中所含氢和碳元素会和氧气反应生成水和二氧化碳。其中,对于再生气而言,通过冷冻干燥、吸附脱水已经将空气中的水脱除到非常低的程度,因此再生器中的水主要来自沉积在待生剂表面焦炭中的氢。汽油脱硫过程中生成的焦炭含有软焦,吸附在吸附剂的表面。如果能够降低待生剂焦炭中的氢含量,将可以在再生过程降低水的生成,进而提高再生剂的活性和强度。
为此,在本发明中提供了一种脱硫吸附剂再生方法,该方法包括:S1、在焦炭缩合条件下,在气提气存在下,促使待生剂表面焦炭发生缩合反应,形成脱焦待生剂;S2、在再生条件下,促使所述脱焦待生剂与再生气接触,形成再生剂。
本发明所提供的上述方法,通过在对待生剂进行再生处理前,先在焦炭缩合条件下对待生剂进行预处理,以促使待生剂表面焦炭发生缩合反应生成氢气、甲烷等化合物,并利用气提气将所形成的氢气和甲烷脱除,进而减少待生剂中氢的含量,从而减少再生过程中水的生成量,以有效降低在后续再生过程中硫酸锌和硅酸锌的形成,在一定程度上改善再生剂活性和强度,并降低吸附剂消耗;同时通过在焦炭缩合条件对待生剂进行预处理还能够提高待生剂温度,有利于待生剂的再生速率的提高。
根据本发明再生方法,其中对于焦炭缩合条件可以没有特殊要求,根据焦炭的常规缩合条件合理调整即可。优选情况下,所述焦炭缩合条件包括:温度为400-600℃、压力为0.1-0.2MPa、时间为10-60min。优选情况下,所述气提气的表观气速为0.05-0.3m/s,所述气提气为惰性气体,所述惰性气体(保护气体)可以为氮气、氦气、氖气和氩气中的一种或几种。
根据本发明再生方法,其中对于控制焦炭缩合条件中反应温度的控制方法可以没有特殊要求,例如可以通过设置加热器件或者换热器件实现。优选情况下,为了减少装置投入,提高换热均匀性,优选在所述步骤S1中将所述再生剂部分回流与待生剂(在再生器进料罐)混合以达到焦炭缩合的温度。
根据本发明再生方法,其中对于步骤S2中的再生方法和条件可以没有特殊要求,可以参照本领域的常规方法和条件。例如所述再生条件可以包括:再生气为含氧气体、再生温度为300-600℃,优选480-550℃、压力为0.1-0.2MPa、表观气速为0.05-0.4m/s、吸附剂停留时间为5-60min;优选所述再生气中氧气含量为1-40体积%,更优选为5-25体积%。
根据本发明再生方法,为了进一步优化再生剂的活性和强度,所述步骤S2包括:S21、在第一再生条件下,促使所述脱焦待生剂与第一再生气接触,经气固分离处理后形成初步再生剂;S21、在第二再生条件下,促使所述初步再生剂与第二再生气接触,形成所述再生剂。
本发明所提供的上述方法,通过促使所述脱焦待生剂与第一再生气接触,有利于使得夹带在脱焦待生剂中的余量氢气与第一再生气中的氧气发生反应生成水,然后经过气固分离处理脱除混合在脱焦待生剂中的水蒸气,进而能够有效降低在后续二次再生过程中硫酸锌和硅酸锌的形成,从而更好的改善再生剂活性和强度,并降低吸附剂消耗。
本发明所提供的上述方法,其中对于第一再生条件可以没有特殊要求,只要能够促使脱焦待生剂中的氢和碳元素与第一再生气中的氧气反应形成水即可;优选情况下,所述第一再生条件为氢和碳元素与氧气能发生反应,而硫化锌与氧气基本不发生反应的条件。更优选所述第一再生条件包括:第一再生气为含氧气体、再生温度为300-460℃,更优选320-400℃,压力为0.1-0.2MPa,吸附剂停留时间为5-60min,优选为10-50min;优选所述第一再生气中氧气含量为1-40体积%,更优选为2-20体积%。
本发明所提供的上述方法,其中对于第一再生条件中再生气的表观气速可以没有特殊要求,只要保证第一再生过程中吸附剂的停留时间即可。优选情况下,在用于进行一次再生的装置的出口端的第一再生气表观气速为0.6-8m/s,优选为1-4m/s。
本发明所提供的上述方法,通过控制第一再生条件,使得氢气与氧气能发生反应,而硫化锌与氧气基本不发生反应,进而能够实现将水生成环境和有二氧化硫生成环境的基本切割,避免了硫酸锌和硅酸锌快速形成所需两个基本要素的同时存在,抑制了硅酸锌的生成,不仅可以提高再生剂活性和强度,还大大降低了吸附剂消耗。
根据本发明再生方法,其中对于第二再生条件可以没有特殊要求,该第二再生可以在现有的再生器中进行,其反应条件参照本领域的常规再生条件即可,例如所述第二再生条件包括:第二再生气为含氧气体、再生温度为350-600℃,优选480-550℃、压力为0.1-0.2MPa、表观气速为0.05-0.4m/s,吸附剂停留时间为10-80min,优选为20-60min;优选所述第二再生气中氧气含量为1-40体积%,更优选为5-25体积%。
根据本发明再生方法,所述含氧气体可以为氧气与惰性气体(保护气体)的混合气体或者空气。其中惰性气体(保护气体)可以为氮气、氦气、氖气和氩气中的一种或几种。
同时,在本发明中还提供了一种含硫烃吸附脱硫方法,所述方法包括:脱硫处理:将含硫烃和供氢体与吸附剂混合接触,得到脱硫的含硫烃和载硫的待生剂;再生处理:将所述载硫的待生剂与含氧再生气体混合接触,得到作为吸附剂循环使用的再生剂;其中,所述再生处理采用根据本发明所述的脱硫吸附剂再生方法。
根据本发明的含硫烃吸附脱硫方法,其中对于脱硫处理的反应条件并没有特殊要求,可以参照本领域的常规工艺方法和条件,例如所述脱硫反应条件包括:反应温度为300~500℃,反应压力为0.2~10MPa,氢气与烃油摩尔比为0.01~1,含硫烃的重时空速为2~10h-1。其中在脱硫处理步骤中再生剂先在氢气的作用下进行还原反应,并在还原后与含硫烃进行脱硫反应。
根据本发明的含硫烃吸附脱硫方法,其中在脱硫处理过程中所采用的供氢体选自氢气、含氢气体和供氢剂中的一种或两种以上的混合物。氢气是指各种纯度的氢气,含氢气体优选催化裂化(FCC)干气、焦化干气、热裂化干气中的一种或几种。氢气体积含量在30体积%以上,供氢剂选自四氢萘、十氢萘和二氢茚中的至少一种。
根据本发明的含硫烃吸附脱硫方法,所述含硫烃可以选自天然气、干气、液化气、汽油、煤油、柴油和瓦斯油中的一种或多种,优选为汽油和/或柴油。上述汽油、煤油、柴油和瓦斯油馏分为其全馏分和/或其部分窄馏分。所述含硫烃的硫含量在50微克/克以上,优选在100微克/克以上。例如所述含硫烃的硫含量可以在100~1500微克/克。
根据本发明的含硫烃吸附脱硫方法,其中所使用的吸附剂可以是本领域所述采用任意的吸附剂,特别是适用于在完成脱硫反应后能够形成二氧化硅和氧化锌的吸附剂。这种吸附在用于本发明所提供的这种含硫烃吸附脱硫方法时,能够具有相对较好的活性和较少的剂耗。
根据本发明,其中所提及的压力均为表压。
此外,在本发明中还提供了一种含硫烃吸附脱硫装置,该装置适用于上述含硫烃吸附脱硫方法,其是在现有技术中含硫烃吸附脱硫装置的基础上进行改进获得的,该含硫烃吸附脱硫装置包括再生器8、以及设置在其上游用于接收待生剂的再生器进料罐6,所述再生器进料罐6内设有与气提气供源相连的气体分布器61,其中,所述再生器进料罐6和所述再生器8相连,通过待生剂输送管道9将再生器进料罐6中的待生剂输送至再生器8中,并通过再生剂回流管道7将再生器8中的再生剂部分回流至所述再生器进料罐6与待生剂混合,所述再生器进料罐6上设有尾气出口,所述尾尾气出口与后续尾气处理系统相连。
本发明所提供的含硫烃吸附脱硫装置中,通过在再生器8和再生器进料罐6之间设置再生剂回流管道7,用于将再生器8内的高温吸附剂引入到再生器进料罐6中以提高来自反应器的待生剂的温度(以进行焦炭缩合反应),使待生剂上的焦炭发生缩合反应生成氢气、甲烷等析出焦炭,在气提气的作用下被气提出待生剂,从而减少吸附剂上氢的含量。
需要强调的是,在本发明所提供的含硫烃吸附脱硫装置中,再生器进料罐6上设有尾气出口不与再生器8连通,以避免气提气中所携带的氢气流入到再生器8中。在实际操作中可以将再生器进料罐6上设置的尾气出口与后续尾气处理系统相连以处理在该步骤中所产生的气提气。
根据本发明的装置,其中对于再生器进料罐6的选择可以没有特殊要求,采用本领域所常规使用的罐体即可,例如该再生器进料罐6自下而上分为下直筒段、扩径段、上直筒段;其中所述再生器进料罐6上所设有待生剂进料口和再生剂进料口分别设置在所述下直筒段的上部,使得待生剂和再生剂与由位于所述下直筒段下部气体分布器61中流出的气提气逆流接触。其中所述下直筒段与所述上直筒段的直径比优选为1:1-4;其中所述再生器进料罐6上设有的待生剂进料口和所述再生剂进料口位于下直筒段的上部。其中所述扩径段的外轮廓线与水平面的夹角α可以为常规选择,例如扩径段的外轮廓线与水平面的夹角α可以为30~75°,优选为35~60°。
根据本发明的装置,所述再生器进料罐6的上部空间设有至少一级气固旋风分离器、且各所述气固旋风分离器的气相出口通过所述再生器进料罐6的尾气出口与后续尾气处理系统相连,固体颗粒料腿延伸至所述再生器进料罐的密相床层。
根据本发明的装置,优选情况下,还包括初步再生器,所述初步再生器通过待生剂输送管道9与所述再生器进料罐6相连,用于将待生剂进行一次再生形成初步再生剂,并通过初步再生剂输送管道与所述再生器8相连,将初步再生剂输送至所述再生器8中进行二次再生。
根据本发明的装置,优选情况下,如图2所示,在所述待生剂输送管道9中靠近再生器进料罐6的一端上设有与再生气供源相连的再生气进气口、且靠近再生器8的一端上设有气固分离器91,所述气固分离器91的固体颗粒料腿延伸至所述再生器8的密相床层中,所述气固分离器91的气相出口与后续尾气处理系统相连。
本发明所提供的上述装置结构,可以通过在现有装置的基础上对其中输送管道9进行改造即可实现。而且,通过在输送管道9上设置与再生气供源相连的再生气进气口和气固分离器91,可以在从再生器进料罐6向再生器8中输送待生剂的过程中,对待生剂进行一次再生,以促使夹带在待生剂中的氢气与氧气发生反应,并通过气固分离器对该反应产物进行气固分离,其脱除其中所形成的水,以防水蒸气进入再生器后因硫酸锌和硅酸锌的形成导致的吸附剂活性下降。
根据本发明的装置,其中气固分离器91可以设置在所述再生器8的外部,也可以设置在再生器8内部上方,只要能够实现气固分离的作用即可。其中气固分离器91可为旋风分离器,只要能够满足气固分离即可,没有特别要求。
根据本发明的装置,优选情况下,所述待生剂输送管道9包括输送斜管和输送竖管,所述输送斜管的一端与所述再生器进料罐6的待生剂出口相连,另一端沿水平偏下的方向延伸与所述输送竖管相连;所述输送竖管沿竖直方向延伸、且远离所述输送斜管的一端与所述气固分离器91相连。更优选所述再生气进气口设置在所述输送竖管远离所述气固分离器91一侧的端部,且所述输送斜管与输送竖管中靠近该端部的侧壁相连。
需要说明的是,在本发明中所采用的待生剂输送管道9中输送竖管可以具有下宽上窄的结构,以便于初步再生剂能够在该待生剂输送管道9中与氧气进行充分接触反应,并在待生剂输送管道9的末端增速流入再生器8。
根据本发明的装置,其中对于所采用的再生器8可以没有特殊要求,参照本领域所公知的常规再生器即可,该再生器8的内腔由下至上可以分为反应段、扩径段和沉降空间,其中在反应段中设置用于通入再生器的气体分布器,在沉降空间中设置至少一级旋风分离器。
根据本发明的装置,如图3所示,该含硫烃吸附脱硫装置包括反应器1、反应器接收器2、闭锁料斗3、缓冲器4、再生器进料罐6、再生器8、再生器接收器5及相应的连接管路和阀。其中对于反应器1、反应器接收器2、闭锁料斗3、缓冲器4、再生器进料罐6、再生器8和再生器接收器5的结构和连接方式可以没有特殊要求,参照本领域所公知的常规流化床装置的相关信息即可,具体内容在此不再赘述。其中闭锁料斗3的作用在于吸附剂输送过程中吸附剂所处环境的变换,为了节省空间,待生剂和再生剂共用一个闭锁料斗3。在闭锁料斗用于输送待生剂时,可将吸附剂从反应器接收器的高压临氢环境变化为低压惰性环境,此时需要停止闭锁料斗的再生剂输送;同样,在闭锁料斗用于输送再生剂时,可将再生剂由低压惰性气氛变为高压临氢环境,此时需要停止闭锁料斗的待生剂输送。
应用上述含硫烃吸附脱硫装置的方法包括以下步骤:将预热后的氢气和含硫烃输入至反应器1中与吸附剂接触,进行脱硫反应,在脱硫过程中,吸附剂由于吸附饱和及结焦生成而失活得到待生剂;待生剂被输送至反应器接收器2中与由反应器接收器2底部分布器输入的气提气体(氢气)进行逆流接触,气提掉待生剂夹带的烃类,经过气提的待生剂被输送至闭锁料斗3;进入闭锁料斗3的待生剂经惰性气体置换、降压至低压状态后被输送至再生器进料罐6;在再生器进料罐6待生剂与由经与再生器8相连的再生剂回流管道7回流的高温再生剂混合升温,促使待生剂表面的焦炭因高温发生缩合反应生成的氢气、甲烷等物质析出焦炭形成脱焦待生剂,该脱焦再生剂与由再生器进料罐6底部气体分布器61流入的气提气进行逆流接触,气提掉待生剂焦炭缩合气体产物,气提气经再生器进料管6上部的沉降空间的沉降及气旋风分离器的分离,分离出的气体进入后续分离系统,固体返回床层;而再生器进料罐6中生成的脱焦待生剂被输送至待生剂输送管道9,在待生剂输送管道9中与第一再生气发生一次再生反应,促使脱焦待生剂中的氢碳元素首先与氧气发生氧化反应,得到初步再生剂,并使该初步再生剂输送至气固分离器91脱除其中的气体(进入后续尾气处理系统),以避免输送管9内产生的水蒸汽与再生器中气体产物及待生剂同时接触,防止待生剂中的ZnO生成不可还原物质,造成再生剂活性下降,然后将初步再生剂输送至再生器8的密相床层进行氧化再生得到再生剂,再生器8中生成的再生剂一部分通过再生剂回流管道7回流至再生器进料罐6中,一部分在惰性气体的气提作用下被送到再生器接收器5中,再生剂在再生器接收器5于由其底部气体分布器流入的气提气(惰性气体)进行气提,脱除再生剂夹带的氧气、二氧化硫等物质,经过气提处理的再生剂被输送至闭锁料斗3,进入闭锁料斗3的再生剂经过氢气进行气体置换,并升压至高压状态后被输送至缓冲器4,并由缓冲器4输送至反应器1,进行吸附剂的循环利用。
在上述方法中对于各部件的使用条件并没有特殊要求,可以参照本发明前述含硫烃吸附脱硫方法中的说明,在此不再赘述。
以下将结合具体实施例进一步说明本发明脱硫吸附剂再生方法和含硫烃吸附脱硫方法及装置的有益效果。
以下实施例和对比例中所采用的汽油组成的如表1所示:
表1.
项目 | 分析数据 | 项目 | 分析数据 |
密度(20℃)/kg.m<sup>-3</sup> | 735.6 | 诱导期/min | 922 |
实际胶质/mg.(mL)<sup>-1</sup> | 0.34 | 馏程/℃ | |
折光指数(20℃) | 1.4143 | 初馏点 | 38.5 |
硫含量/μg/g | 410.6 | 10% | 55.5 |
硫醇硫含量/ng.(μL)<sup>-1</sup> | 10.2 | 50% | 97.2 |
硫化氢含量/ng.(μL)<sup>-1</sup> | 0 | 90% | 155.2 |
辛烷值(RON/MON) | 92.4/80.2 | 终馏点 | 185.0 |
族组成体积/% | |||
饱和烃 | 54.0 | ||
烯烃 | 21.2 | ||
芳烃 | 24.8 |
以下实施例和对比例中所采用的吸附剂为中石化催化剂公司生成的S-Zorb吸附剂FCAS-R09,其组成如下表2所示:
表2.
吸附剂商品牌号 | FCAS-R09 |
化学组成,重量% | |
Ni | 15 |
ZnO | 50 |
ZnAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> | 18 |
ZnSO<sub>4</sub> | 0 |
Zn<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub> | 0 |
表观密度,kg/m<sup>3</sup> | 1000 |
磨损指数,重量% | 6 |
筛分组成,重量% | |
0~40μm | 16 |
40~80μm | 60 |
>80μm | 24 |
以下实施例和对比例中的硫含量通过离线色谱分析方法,采用安捷仑公司的GC6890-SCD仪器进行测定。采用GB/T 503-1995和GB/T 5487-1995测出反应原料催化裂化汽油以及脱硫催化剂稳定后产品汽油的马达法辛烷值(MON)和研究法辛烷值(RON)。采用X射线衍射的方法(XRD)测定硫酸锌和硅酸锌的含量。
以下实施例和对比例中的通过监控在反应器中氢气的输入量和尾气中氢气的输出量,通过计算氢气的输入量与氢气的输出量之间的差值为换算氢耗;
以下实施例和对比例中的监控单位时间内向装置内补充的新鲜剂的用量,通过计算单位时间内向装置内补充的新鲜剂的量与汽油的输入量的比值来换算吸附剂剂耗。
实施例1
用于说明本发明含硫烃吸附脱硫方法的有益效果。
含硫烃吸附脱硫方法:采用图3所示含硫烃吸附脱硫装置(其中待生剂输送管道9中输送竖管可以具有下宽上窄的结构)。并将表1所示组成的汽油作为含硫烃,表2所示的吸附剂通入到前述含硫烃吸附脱硫装置中进行吸附脱硫处理,其中:
(1)脱硫过程(在反应器1中处理):在以氢气为供氢介质在温度410℃、压力2.8MPa、汽油重时空速为4h-1、氢气与汽油的摩尔比为0.4的脱硫反应条件下进行脱硫反应得到脱硫的汽油和载硫的待生剂;
(2)再生处理:
焦炭缩合处理(在再生器进料罐6中进行):以氮气作为气提气,将载硫的待生剂和回流的再生剂混合,在温度为500℃,压力0.12MPa,气提气的表观气速为0.2m/s的条件下停留40min得到脱焦待生剂。
一次再生处理(在待生剂输送管道9中进行):以空气和氮气的混合气体(氧气含量为15体积%,预热温度为300℃)为第一再生气体,将脱焦待生剂在温度为380℃,压力为0.12MPa,输送管道9出口端的表观气速为1.5m/s的条件下停留30min得到初步再生剂。
二次再生处理(在再生器8中进行):以空气和氮气的混合气体(氧气含量为15体积%,预热温度为150℃)为第二再生气体,将初步再生剂在520℃,0.12MPa,第二再生气体的表观气速为0.25m/s的条件下停留40min得到作为吸附剂循环使用的再生剂。
按照142.5t/h的汽油处理量循环运行上述装置,且为了维持吸附剂的活性需要向装置每间隔5日加入一定量的用量新鲜吸附剂。装置运转3个月后的产品性质、氢耗和吸附剂剂耗如表3所示。
实施例2
用于说明本发明含硫烃吸附脱硫方法的有益效果。
含硫烃吸附脱硫方法:参照实施例1,区别如下:
(2)再生处理:
焦炭缩合处理(在再生器进料罐6中进行):以氮气作为气提气,将载硫的待生剂和回流的再生剂混合,在温度为400℃,压力0.2MPa,气提气的表观气速为0.05m/s的条件下停留60min得到脱焦待生剂。
一次再生处理(在待生剂输送管道9中进行):以空气和氮气的混合气体(氧气含量为15体积%,预热温度为200℃)为第一再生气体,将脱焦待生剂在温度为400℃,压力为0.2MPa,输送管道9出口端的表观气速为2m/s的条件下停留10min得到初步再生剂。
二次再生处理(在再生器8中进行):以空气和氮气的混合气体(氧气含量为15体积%,预热温度为200℃)为第二再生气体,将初步再生剂在480℃,0.2MPa,第二再生气体的表观气速为0.05m/s的条件下停留60min得到再生剂。
装置运转3个月后的产品性质、氢耗和吸附剂剂耗如表3所示。
实施例3
用于说明本发明含硫烃吸附脱硫方法的有益效果。
含硫烃吸附脱硫方法:参照实施例1,区别如下:
(2)再生处理:
焦炭缩合处理(在再生器进料罐6中进行):以氮气作为气提气,将载硫的待生剂和回流的再生剂混合,在温度为600℃,压力0.1MPa,气提气的表观气速为0.3m/s的条件下停留10min得到脱焦待生剂。
一次再生处理(在待生剂输送管道9中进行):以空气和氮气的混合气体(氧气含量为15体积%,预热温度为150℃)为第一再生气体,将脱焦待生剂在温度为320℃,压力为0.1MPa,输送管道9出口端的表观气速为1m/s的条件下停留60min得到初步再生剂。
二次再生处理(在再生器8中进行):以空气和氮气的混合气体(氧气含量为15体积%,预热温度为200℃)为第二再生气体,将初步再生剂在550℃,0.1MPa,第二再生气体的表观气速为0.4m/s的条件下停留20min得到再生剂。
装置运转3个月后的产品性质、氢耗和吸附剂剂耗如表3所示。
实施例4
用于说明本发明含硫烃吸附脱硫方法的有益效果。
含硫烃吸附脱硫方法:参照实施例1,区别如下:
(2)再生处理:
焦炭缩合处理(在再生器进料罐6中进行):以氮气作为气提气,将载硫的待生剂和回流的再生剂混合,在温度为500℃,压力0.12MPa,气提气的表观气速为0.2m/s的条件下停留40min得到脱焦待生剂。
一次再生处理(在待生剂输送管道9中进行):以空气(氧气含量为20.497体积%,预热温度为250℃)为第一再生气体,将脱焦待生剂在温度为300℃,压力为0.12MPa,输送管道9出口端的表观气速为1.5m/s的条件下停留5min得到初步再生剂。
二次再生处理(在再生器8中进行):以空气(氧气含量为20.497体积%,预热温度为200℃)为第二再生气体,将初步再生剂在580℃,0.12MPa,第二再生气体的表观气速为0.25m/s的条件下停留40min得到再生剂。
装置运转3个月后的产品性质、氢耗和吸附剂剂耗如表3所示。
实施例5
用于说明本发明含硫烃吸附脱硫方法的有益效果。
含硫烃吸附脱硫方法:参照实施例1,区别在于:输送管道9采用现有技术中常规的管道,其上未设有再生气入口和气固分离器91的,且脱焦待生剂在输送管道9中未进行一次再生,而直接被输送至再生器8中进行再生处理。该装置运装1周后的产品性质、吸附剂剂耗及氢耗如表3所示。
对比例1
用于对比说明本发明含硫烃吸附脱硫方法的有益效果。
含硫烃吸附脱硫方法:采用图1所示含硫烃吸附脱硫装置,并将表1所示组成的汽油作为含硫烃,表2所示的吸附剂通入到前述含硫烃吸附脱硫装置中进行吸附脱硫处理,其中:
(1)脱硫过程(在反应器1中处理):在以氢气为供氢介质在温度410℃、压力2.8MPa、汽油重时空速为4h-1、氢气与汽油的摩尔比为0.4的脱硫反应条件下进行脱硫反应得到脱硫的汽油和载硫的待生剂;
(2)再生处理:
进料处理(在再生器进料罐6,其中再生剂未回流):以氮气作为气提气,将载硫的待生剂在温度为260℃,压力0.12MPa,气提气的表观气速为0.02m/s的条件下停留40min得到气提后的待生剂。
再生处理(在再生器8中进行):以空气和氮气的混合气体(氧气含量为15体积%,预热温度为150℃)为再生气体,将待生剂在520℃,0.12MPa,再生气体的表观气速为0.25m/s的条件下停留40min得到再生剂。
按照142.5t/h的汽油处理量循环运行上述装置,且为了维持吸附剂的活性需要向装置每间隔5日加入一定用量的新鲜吸附剂。装置运转3个月后的产品性质、氢耗和吸附剂剂耗如表3所示。
表3.
注:
1、原料汽油的硫含量为410.6ppm,RON为92.4,MON为80.2。
2、△(RON+MON)/2为产品抗爆指数与原料抗爆指数之差。
由表3中数据可以看出,与采用现有技术含硫烃吸附脱硫方法的对比例1相比,采用根据本发明所提供的含硫烃吸附脱硫方法实施例1-5中,再生剂中硫酸锌和硅酸锌的生成量明显降低,吸附剂的剂耗明显降低,与含硫汽油混合添加的实际氢耗明显降低,且产品汽油的硫含量明显降低,辛烷值明显提升。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (18)
1.一种脱硫吸附剂再生方法,其特征在于,所述方法包括:
S1、在焦炭缩合条件下,在气提气存在下,促使待生剂表面焦炭发生缩合反应,形成脱焦待生剂;
S2、在再生条件下,促使所述脱焦待生剂与再生气接触,形成再生剂;
其中,所述步骤S2包括:
S21、在第一再生条件下,促使所述脱焦待生剂与第一再生气接触,经气固分离处理后形成初步再生剂;
S21、在第二再生条件下,促使所述初步再生剂与第二再生气接触,形成再生剂
其中,所述第一再生条件为氢和碳元素与氧气能发生反应,而硫化锌与氧气基本不发生反应的条件。
2.根据权利要求1所述的再生方法,其中,所述焦炭缩合条件包括:温度为400-600℃、压力为0.1-0.2MPa、吸附剂停留时间为10-60min。
3.根据权利要求2所述的再生方法,其中,所述气提气的表观气速为0.05-0.3m/s,所述气提气为惰性气体。
4.根据权利要求1所述的再生方法,其中,所述步骤S1中将所述再生剂部分回流与待生剂混合以达到焦炭缩合所需温度。
5.根据权利要求1所述的再生方法,其中,所述第一再生条件包括:第一再生气为含氧气体、再生温度为300-460℃,压力为0.1-0.2MPa,吸附剂停留时间为5-60min。
6.根据权利要求5所述的再生方法,其中,所述第一再生条件包括:第一再生气为含氧气体、再生温度为320-400℃,吸附剂停留时间为10-50min。
7.根据权利要求1所述的再生方法,其中,所述第一再生气中氧气含量为1-40体积%。
8.根据权利要求7所述的再生方法,其中,所述第一再生气中氧气含量为2-20体积%。
9.根据权利要求1所述的再生方法,其中,所述第二再生条件包括:第二再生气为含氧气体、再生温度为480-600℃,压力为0.1-0.2MPa、第二再生气的表观气速为0.05-0.4m/s,吸附剂停留时间为10-80min。
10.根据权利要求9所述的再生方法,其中,所述第二再生条件包括:第二再生气为含氧气体、再生温度为480-550℃,吸附剂停留时间为20-60min。
11.根据权利要求1所述的再生方法,其中,所述第二再生气中氧气含量为1-40体积%。
12.根据权利要求11所述的再生方法,其中,所述第二再生气中氧气含量为5-25体积%。
13.一种含硫烃吸附脱硫方法,所述方法包括:
脱硫处理:将含硫烃和供氢体与吸附剂混合接触,得到脱硫的含硫烃和载硫的待生剂;
再生处理:将所述载硫的待生剂与含氧再生气体混合接触,得到作为吸附剂循环使用的再生剂;
其特征在于,所述再生处理采用权利要求1-12中任一项所述的脱硫吸附剂再生方法。
14.一种含硫烃吸附脱硫装置,所述装置包括再生器(8)、以及设置在其上游用于接收待生剂的再生器进料罐(6),所述再生器进料罐(6)内设有与气提气供源相连的气体分布器(61),其特征在于,所述再生器进料罐(6)和所述再生器(8)通过待生剂输送管道(9)相连将再生器进料罐(6)中的待生剂输送至再生器(8)中,并通过再生剂回流管道(7)相连,将再生器(8)中的再生剂部分回流至所述再生器进料罐(6)与待生剂混合,所述再生器进料罐(6)上设有尾气出口,所述尾气出口与后续尾气处理系统相连。
15.根据权利要求14所述的装置,其中,所述装置还包括初步再生器,所述初步再生器通过待生剂输送管道(9)与所述再生器进料罐(6)相连,用于将待生剂进行一次再生形成初步再生剂,并通过初步再生剂输送管道与所述再生器(8)相连,将初步再生剂输送至所述再生器(8)中进行二次再生。
16.根据权利要求14所述的装置,其中,所述待生剂输送管道(9)中靠近再生器进料罐(6)的一端上设有与再生气供源相连的再生气进气口、且靠近再生器(8)的一端上设有气固分离器(91),所述气固分离器(91)的固体颗粒料腿延伸至所述再生器(8)的密相床层中。
17.根据权利要求16所述的装置,其中,所述待生剂输送管道(9)包括输送斜管和输送竖管,所述输送斜管的一端与所述再生器进料罐(6)的待生剂出口相连,另一端沿水平偏下的方向延伸与所述输送竖管相连;所述输送竖管沿竖直方向延伸、且远离所述输送横管的一端与所述气固分离器(91)相连。
18.根据权利要求17所述的装置,其中,所述再生气进气口设置在所述输送竖管远离所述气固分离器(91)一侧的端部,且所述输送斜管与输送竖管中靠近该端部的侧壁相连。
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