KR101134739B1 - 가스상 연료에 대한 자가 재생형 탈황장치 - Google Patents

가스상 연료에 대한 자가 재생형 탈황장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101134739B1
KR101134739B1 KR1020087027675A KR20087027675A KR101134739B1 KR 101134739 B1 KR101134739 B1 KR 101134739B1 KR 1020087027675 A KR1020087027675 A KR 1020087027675A KR 20087027675 A KR20087027675 A KR 20087027675A KR 101134739 B1 KR101134739 B1 KR 101134739B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sulfur
layer
stream
delete delete
bilayer
Prior art date
Application number
KR1020087027675A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090007423A (ko
Inventor
고든 에이. 이스라엘슨
Original Assignee
지멘스 에너지, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 에너지, 인코포레이티드 filed Critical 지멘스 에너지, 인코포레이티드
Publication of KR20090007423A publication Critical patent/KR20090007423A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101134739B1 publication Critical patent/KR101134739B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G25/00—Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents
    • C10G25/02—Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents with ion-exchange material
    • C10G25/03—Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents with ion-exchange material with crystalline alumino-silicates, e.g. molecular sieves
    • C10G25/05—Removal of non-hydrocarbon compounds, e.g. sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G25/00—Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents
    • C10G25/12—Recovery of used adsorbent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
    • C10G31/09—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for by filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/414—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents
    • B01D2259/4141—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed
    • B01D2259/4145—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed arranged in series
    • B01D2259/4146—Contiguous multilayered adsorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201—Impurities
    • C10G2300/202—Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

하나의 구체예에서, 본 발명은 가스상 흐름 (2), 상기 가스상 흐름과 일치되는 제 1 층 (6), 및 상기 제 1 층과 일치되는 제 2 층 (8)을 포함하는, 재생가능한 황 제거장치를 제공한다. 상기 제 1 층은 황에 대한 물리적 흡수제를 포함하며, 상기 제 2 층은 가스상 흐름에 의해 환원될 수 있는 발화 물질을 포함한다. 흡착 층을 재생시키기 위해, 송풍기 (22)가 먼저 공기를 제 2 층 위로 송풍시키고, 상기 공기 흐름은 제 2 층에 이어 제 1 층 위를 통과함으로써 가열된다. 가열된 공기 흐름은 제 1 층으로부터 황을 제거하고, 이 공기 흐름은 제 1 층으로부터 황을 제거한 후에 배기된다.

Description

가스상 연료에 대한 자가 재생형 탈황장치 {SELF REGENERATING DESULFURIZER FOR GASEOUS FUELS}
본 발명은 연료 탈황장치, 및 보다 구체적으로는 가스상 연료로부터 황을 제거하기 위한 이중층 베드 시스템에 관한 것이다.
송유관내 천연 가스 (pipeline natural gas)는, 이의 풍부한 공급 및 잘 발달된 기반 시설 때문에, 분포된 연료 전지 토대의 발전 시스템에 대해 선택되는 주 연료이다. 천연 가스 중의 메탄 및 더욱 고농도의 탄화수소를 개질시키기 위해 장치 입구에서 연료 가공 시스템을 이용함으로써, 고체 산화물 연료 전지 및 용융된 탄산염 연료 전지 모두는 화학 에너지를 전력 분배를 위한 전기 에너지로 직접 전환시킬 것이다. 황을 제거하기 위한 천연 가스의 가공은 대개 추출 시점에 근접하여 실시되었으나, 상기 가공은 저농도 (예를 들어, 1 내지 2 mg/㎥)에서의 오염물로 황화수소 잔류물을 남긴다. 천연 황화수소에 추가하여, 송유관내 천연 가스는 대개 취기제로서 의도적으로 첨가된 다른 유기 황 종 또는 디메틸 황화물을 함유한다.
상기 연료 개질 공정에는 열, 수증기 및 화학 반응 속도를 향상시키는 촉매가 필요하다. 가장 일반적으로 사용된 촉매는 니켈 계열의 것이다. 천연 가스의 개질 온도에서, 촉매는 황이 가스 공급물 중에 존재하는 경우에 금속 황화물로 전환되기 매우 쉽다. 이것은 촉매를 불활성화시키고 개질 공정을 중단시킨다. 따라서, 목적하는 연료 개질이 일어나도록 하기 위해서는 가스 흐름으로부터 황을 제거해야 한다. 또한, 개질 공정을 통해 생성되는 황은 공기 오염에 기여할 것이다.
물질 정제 기술에서의 진보는 예컨대, 카타오카 (Kataoka)의 미국 특허 제 6,828,141호에 주어져 있다. 그러나, 상기 공정은 재생불가능하며, 요구되는 황에 대한 특이성을 갖지 못한다. 가스상 연료 흐름으로부터 낮은 수준의 황을 제거할 수 있는 재생가능한 방법 및 장치가 요구되고 있다.
선행 기술과 관련한 다른 어려움이 또한 존재하는데, 이의 몇몇은 본원을 추가로 숙지하는 경우에 자명해질 것이다.
발명의 개요
상기 사실들을 염두에 두면서, 본 발명과 일치되는 방법 및 장치는 특히 가스상 연료로부터의 황 제거를 촉진한다. 본 발명은 가스상 연료에 대한 신규한 유형의 탈황장치를 제공한다. 황은 가스상 연료로부터 제거되어야 한다. 황은 천연 가스 중에서 확인된 천연 오염물질이며, 취기화 공정의 일부로서 첨가된 오염물질일 수도 있다. 그러나, 황은 또한 촉매 및 다른 기계 부품을 매우 손상시키며, 성능 감소를 일으킨다. 그러나, 황을 제거하는 공정은 탈황 능력이 소모되기 때문에, 보존이 필요하다.
본 발명은 이중층 시스템을 이용한다. 제 1 층은 제올라이트와 같은 재생가능한 황 흡수제를 이용한다. 제 2 층은 발화 물질이다. 제 1 층이 황을 흡착하면 탈황장치는 분리되어 서비스 중단된다. 흡착제의 황 흡착 능력을 회복시키기 위해, 공기가 탈황장치를 통해 거꾸로 송풍된다. 공기가 발화 물질 위로 통과함에 따라, 공기는 가열된다. 이후, 가열된 공기는 흡착하는 표면으로부터 방출될 물리적으로 흡착된 황 화합물에 에너지를 제공하고, 황 흡수제로부터 황을 제거하여 이를 재생시킨다. 상기 시스템이 정상 작동하는 경우에, 연료 스트림이 발화 물질을 환원시키고 차례로 이것을 재생시킨다.
본 발명에 따른 이러한 과제 및 기타 과제, 특징 및 이점들은 가스상 흐름, 상기 가스상 흐름과 일치되는 제 1 층, 및 상기 제 1 층과 일치되는 제 2 층을 포함하는, 재생가능한 황 제거장치에 의한 특정 구체예에 의해 제공된다. 상기 제 1 층은 황의 물리적 흡수제를 포함하며; 상기 제 2 층은 가스상 흐름에 의해 환원될 수 있는 발화 물질을 포함한다. 재생 동안, 송풍기가 공기를 먼저 제 2 층 위로 송풍시키는데, 상기 공기 흐름은 제 2 층 위를 통과함으로써 가열된 다음, 제 1 층 위를 통과한다. 본원에 사용된 공기는 임의의 산화되는 가스를 칭한다. 가열된 공기 흐름은 제 1 층으로부터 황을 제거하고, 이 공기 흐름은 제 1 층으로부터 황을 제거한 후에 배기된다. 정화에 의해 제 1 층 및 제 2층의 공기 흐름이 세정된다.
다른 구체예에서, 본 발명은 가스상 연료 흐름, 하나 이상의 발화 층, 하나 이상의 탈황 층, 공기 흐름, 배기장치 및 정화장치를 포함하는, 가스상 연료 흐름에 대한 재생가능한 황 제거장치를 제공한다. 상기 배기장치 및 제거장치는 동일 라인에 있다. 가스상 연료 흐름은 발화 물질 위를 통과하여, 가스상 연료 흐름 중 의 포텐셜 에너지 (potential energy)의 일부가 발화 층으로 이동한다. 상기 가스상 연료 흐름은 탈황 층 위를 통과하며, 이 때 황이 가스상 연료 흐름으로부터 제거되고, 탈황 층을 재생시키기 위해 공기 흐름이 발화 층 위를 통과하여 상기 공기 흐름을 가열시켜 가열된 공기 흐름이 생성된다. 상기 가열된 공기 흐름은 탈황 층 위를 통과하여, 탈황 층으로부터 황이 제거된다. 가열된 공기 흐름은 탈황 층으로부터 황을 제거한 후에 배기되며, 정화장치에 의해 재생가능한 황 제거장치로부터 공기 흐름 및 가열된 공기 흐름이 정화된다.
더욱 다른 구체예에서, 본 발명은 가스상 연료 흐름을 하나 이상의 이중층 베드 위로 통과시키는 것을 포함하는, 가스상 연료 흐름으로부터 황을 제거하는 방법을 제공한다. 상기 하나 이상의 이중 층은 탈황 부분 및 발화 부분을 포함하며, 상기 탈황 부분은 가스상 연료 흐름으로부터 황을 제거하고, 상기 발화 부분은 가스상 연료 흐름으로부터 에너지의 일부를 저장한다. 이후, 하나 이상의 이중층 베드의 탈황 부분을 재생시키는 시간을 측정하고, 공기 흐름을 먼저 하나 이상의 이중층 베드의 발화 부분의 상당 부분 위로 통과시킨 다음 탈황 부분 위로 통과시킨다. 상기 공기 흐름은 발화 부분에 의해 가열되고, 가열된 공기 흐름은 탈황 부분으로부터 황을 제거하여 황함유 공기 흐름을 생성한다. 이후, 황함유 공기 흐름을 배기시키고, 하나 이상의 이중층 베드의 공기 흐름을 정화시킨다. 본 발명의 관련된 하나의 구체예에서, 상기 탈황 부분은 제올라이트이다.
본 발명의 다른 구체예가 또한 존재하는데, 이는 상세한 설명을 추가로 숙지하는 경우에 자명해질 것이다.
본 발명을 하기 도면을 참조로 예를 들어 더욱 상세히 설명한다:
도 1은 재생 공기가 연료 흐름의 반대 방향으로 송풍되는 본 발명의 하나의 구체예를 도시한다.
도 2는 재생 공기가 연료 흐름과 동일한 방향으로 송풍되는 본 발명의 하나의 구체예를 도시한다. 이 구체예에서, 발화 층은 흡착 층 위에 위치한다.
도 3은 본 발명의 하나의 구체예에 따라 병렬로 배열되는 2개의 이중층 탈황장치 베드를 도시한다.
본 발명은 가스상 연료 흐름으로부터 매우 소량의 황을 제거할 수 있는, 재생가능한 2개 층의 탈황장치를 제공한다. 가스상 연료 흐름 중의 매우 소량의 황이라도 이는 민감한 촉매를 파괴시키고 연료 개질을 중단시킬 수 있다. 선행 기술의 황 제거장치는 일반적으로 이것이 소모된 후에 흡착되는 베드 층의 교체 및 처리를 요한다. 황 제거장치가 동일 반응계에서의 재생을 위해 설계되는 경우, 재생되는 열의 외부 공급원이 필요하다. 다수의 경우에, 이러한 재생되는 열은 스팀 형태로 제공된다. 본 발명에 따른 이점은, 소모된 층을 제거하고 교체하는 외부 장치 또는 외부 재생 장치를 불필요하게 하고, 또한 열을 공급하는데 필요한 에너지를 불필요하게 하는 것이다. 또한, 선행 기술의 황 제거장치를 교체 또는 재생시키는데 소요되는 시간은 비가동 시간 및 비용의 부과를 야기한다.
충분히 재생가능한 2개 층의 탈황장치를 이용함으로써, 가스상 연료로부터 황의 대부분 또는 전부가 제거될 수 있으며, 이는 비가동시간을 거의 없게 하고 제한시킨다. 본 발명은 연료 흐름을, 황을 흡수하는 재생가능한 황 흡착 물질로 구성된 제 1층으로 지나게 한 다음, 화학적 환원을 위해 유동하는 가스 중에 일부 (소량) 양의 열을 사용하여 포텐셜 에너지로 저장할 수 있는 발화 물질의 제 2 층으로 지나게 한다. 논의될 것이지만, 이들 베드의 배열은 달라질 수 있다.
탈황 층이 재생을 필요로 하는 경우에, 공기 흐름이 먼저 발화 물질 위를 통과하는데, 이로써 포텐셜 에너지가 방출되어 공기 흐름을 가열시킨다. 이후, 가열된 공기 흐름이 탈황 층 위를 통과하는데, 이것으로 상기 탈황 층이 충분한 온도로 가열되어 결합된 황이 공기 스트림 내로 방출된다. 이 스트림은, 탈황 층이 재생되고/되거나 발화 층이 배기될 때까지 배출된다. 이후, 정화 스트림이 시스템을 통과하여 남아있는 공기가 배기된다.
특정 구체예에서, 황 흡착제는 제올라이트 물질이다. 양이온 교환된 제올라이트-Y는 물리적 흡착 공정에 의해 황 화합물을 제거한다. 상기 황함유 분자는 흡착에 의해 파괴되지 않는다; 이들은 공유결합만큼 강력하지 않아 용이하게 분해될 수 있는 반데르발스 힘에 의해 제올라이트 중의 양이온 자리로 유인된다; 따라서, 흡착제는 실온 또는 그 미만의 온도에서 양호하게 작용한다. 상기 흡착은 산화 및 환원 환경 모두에서 일어날 수 있다.
제올라이트-Y 물질, 예컨대 은 및 구리 교환된 제올라이트-Y는 선행 기술의 활성탄과 비교하여 탄화수소 연료로부터 약 100 내지 150배의 황을 흡수한다. 이의 결과로, 수개월 및 심지어는 수년 동안 황을 계속하여 흡수하는 표준 크기의 베드가 생성될 수 있다.
흡착된 황의 물리적 결합을 분해시키기 위해, 열이 적용될 수 있다. 가스를 약 300℃에서 제올라이트 위로 통과시키면 황이 제거되어 흡착제가 재생될 것이다. 이후, 황은 가스 흐름 중에 함유되어 제거될 것이다. 이 열은 제 2 층의 발화 물질에 의해 공급된다.
발화 물질은 가스상 연료 흐름의 정상 작동에 관해서는 불활성이다. 그러나, 산화 가스, 예컨대 공기가 발화 물질 위를 통과하는 경우에, 상기 발화 물질은 열 형태의 에너지를 방출한다. 이상적으로 열은 정상 상태에서 방출되어, 공기가, 흡수제로부터 황은 방출시키나 흡수제 물질을 손상시킬 정도로 높지는 않은 온도가 된다. 예를 들어, 300℃ 범위의 온도가 충분하다. 발화 물질은 당업계에 공지된 물질, 예컨대 불활성의, 온도 저항성 기재, 예컨대 알루미나에 전형적으로 분산된 환원된 철, 니켈, 알루미늄, 구리, 아연 및 은으로 되어 있을 수 있다.
논의된 바와 같이, 발화 물질은 층 물질로 지칭된다. 특정의 하나의 구체예에서, 상기 층 물질은 사실상 흡수제 물질의 제 1 층에 바로 후속하는 제 2 층이다. 이 구체예에서, 발화 물질 위로 송풍된 공기는 가스 흐름에 대해 반대 방향으로 통과해야 할 것이다. 그러나, 다른 구체예에서, 발화 물질의 제 2 층은 흡착제 물질의 제 1 층 앞서 위치할 수 있다. 그러한 하나의 구체예에서, 재생되는 공기 흐름은 가스 연료 흐름과 동일한 방향으로 통과할 것이다.
추가 구상에서, 일부 구체예에서의 제 2 층은 심지어 제 1층과 조합될 수 있다. 2개의 층이 균일하게 조합되는 경우, 재생 공정 동안 층의 출발부를 향하는 흡착제는 적절히 재생시키는데 충분한 열을 수용할 수 없다. 따라서, 2개의 층을 조합하는 경우 경사 조합 (a gradient combination)이 바람직할 것인데, 이 경우 발화 물질은 재생 공정이 개시되는 말단 쪽으로 더 무겁게 위치한다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예를 나타낸다. 정상 작동 시에, 연료 (2)는 시스템 내로 이동하며, 이중층 베드 (4)와 마주한다. 이러한 배열에서, 연료는 먼저 탈황 층 (6) 위를 통과한 다음 발화 층 (8) 위를 통과하여 가공된다 (10). 정상 작동 시에, 표준 작동 밸브 (12, 14)가 개방되는 동안 재생 밸브 (16, 18) 및 정화 밸브 (20)는 폐쇄된다. 재생이 일어나면, 재생 밸브 (16, 18)는 개방되고 표준 작동 밸브 (12, 14)는 폐쇄된다. 이후, 송풍기 (22)가 공기를 시스템을 통해 역으로 펌핑한다.
설명된 바대로, 공기는 탈황 층에 결합된 황이 제거되고 배기되도록 충분히 고온으로 가열된다. 이것이 일단 완료되면, 재생 밸브는 폐쇄되고, 연료 밸브 (12) 및 정화 밸브 (20)는, 표준 작업이 진행되기 전에 시스템이 공기를 정화시킬 수 있도록 개방된다. 연료가 송풍기 (22)로부터 첨가되는 것과 같이, 시스템이 다양한 방식으로 정화될 수 있는데, 상기 경우에는 개별의 정화 밸브가 필요하지 않을 것임을 주지하길 바란다.
도 2는 반대 순서로 적층된 층의 일 예를 도시한다. 이 구체예에서, 연료 (2)는 먼저 발화 물질 (8)을 통과한 다음 탈황 층 (6)을 통과한다. 이때 송풍기 (22)는 이중층 (4)의 최상부로 공기를 유입하여 바닥에서 배기시킨다. 이 구체예에서, 정화장치 및 배기장치가 동일하여, 결과적으로 정화/배기 밸브 (16, 20)가 두 공정 모두를 위해 사용된다.
도 2에 예시되어 있듯이, 이중층은 개별적으로 한정된 영역을 지닌다. 그러나 이것은 반드시 그러한 경우이어야 하는 것은 아니다. 이중층들은, 재생의 개시 시에 발화 물질을 상당히 지지하는 구배가 존재하는 경우 약간 혼합될 수 있다. 재생의 개시 시에 상당량의 발화 물질이 없으면, 공기는 탈황 물질을 재생시키기에 충분한 온도로 가열되지 않을 것이다. 역으로, 2개 베드는 실제적으로 약간의 거리 만큼 물리적으로 떨어져 있을 수 있으며, 이 점은 공기 흐름이 고온에서 유지되는 데 불리한 영향을 미칠 수도 있다.
지금까지 예시된 바와 같이 단 하나의 이중 베드만이 도시되었다. 그러나, 다수의 구체예에서 다중 베드가 병렬로 배열될 것이다. 이것은, 한 층은 재생시키면서 나머지 한층은 계속하여 작동시킬 수 있다는 부가적인 이점을 갖는다. 도 3은 병렬로 배열되는 2개의 이중층의 단순 예를 도시한다. 밸브 (12, 14, 16, 20)를 적절하게 배치시킴으로써, 하나의 이중층 베드 (4)가, 다른 이중층 베드의 탈황을 방해하지 않으면서, 재생을 위해 다른 베드로부터 분리될 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 가스상 흐름, 상기 가스상 흐름과 일치되는 제 1 층, 및 상기 제 1 층과 일치되는 제 2 층을 포함하는, 재생가능한 황 제거장치를 제공한다. 상기 제 1 층은 황의 물리적 흡수제를 포함하며; 제 2 층은 가스상 흐름에 의해 환원될 수 있는 발화 물질을 포함한다. 송풍기가 공기를 먼저 제 2 층 위로 송풍시키는데, 이 공기 흐름은 제 2 층 위를 통과함으로써 가열된 다음 제 1 층 위를 통과한다. 본원에 사용된 공기는 임의의 산화 가스를 지칭한다. 가열된 공기 흐름은 제 1 층으로부터 황을 제거하고, 이 공기 흐름은 제 1 층으로부터 황을 제거한 후에 배기된다. 정화에 의해 제 1 층 및 제 2 층의 공기 흐름이 세정된다.
본 발명의 관련된 하나의 구체예에서, 가스상 흐름은 연료이다. 물리적 흡수제는 제올라이트, 또는 황을 제거하기 위한 물리적 흡착 공정에 의존하는 몇몇의 다른 황 흡수제이다.
다른 관련된 구체예에서, 제 1 층은 제 2 층에 앞서 가스상 흐름에 접촉된다. 제 1 층은 제 2 층 이후에 가스상 흐름에 접촉되고, 상기 공기 흐름은 가스상 흐름과 동일한 측 상에서 재생가능한 황 제거장치로 유입된다.
본 발명의 더욱 다른 관련된 구체예에서, 배기장치 및 정화장치는 동일 라인에 있다. 또한, 하나 이상의 부가적인 재생가능한 황 제거장치는 재생가능한 황 제거장치와 병렬로 배열된다. 하나 이상의 부가적인 재생가능한 황 제거장치는 재생될 수 있는 동시에, 상기 재생가능한 황 제거장치는 가스상 흐름으로부터 계속하여 황을 제거한다.
본 발명의 관련된 하나의 구체예에서, 발화 물질은 환원 철, 니켈, 알루미늄, 구리, 아연 및 은으로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 공기 흐름은 약 300℃로 가열된다.
다른 구체예에서, 본 발명은 가스상 연료 흐름, 하나 이상의 발화 층, 하나 이상의 탈황 층, 공기 흐름, 배기장치 및 정화장치를 포함하는, 가스상 연료 흐름에 대한 재생가능한 황 제거장치를 제공한다. 상기 배기장치 및 정화장치는 동일라인에 있다. 가스상 연료 흐름이 발화 물질 위로 통과하며, 이 때 가스상 연료 흐름 중의 포텐셜 에너지의 일부가 발화 층으로 이동한다. 상기 가스상 연료 흐름은 탈황 층 위로 통과하며, 이 때 황이 가스상 연료 흐름으로부터 제거되고, 탈황 층을 재생시키기 위해 공기 흐름이 발화 층 위로 통과하여 공기 흐름을 가열시켜 가열된 공기 흐름이 생성된다. 가열된 공기 흐름은 탈황 층 위로 통과하며, 이 때 탈황 층으로부터 황이 제거된다. 가열된 공기 흐름은 탈황 층으로부터 황을 제거한 후에 배기되고, 정화장치는 재생가능한 황 제거장치로부터 공기 흐름 및 가열된 공기 흐름을 정화시킨다.
더욱 다른 구체예에서, 본 발명은 가스상 연료 흐름을 하나 이상의 이중층 베드 위로 통과시키는 것을 포함하여, 가스상 연료 흐름으로부터 황을 제거하는 방법을 제공한다. 상기 하나 이상의 이중층은 탈황 부분 및 발화 부분을 포함하며, 상기 탈황 부분은 가스상 연료 흐름으로부터 황을 제거하고, 상기 발화 부분은 가스상 연료 흐름으로부터 에너지의 일부를 저장한다. 이후, 하나 이상의 이중층 베드의 탈황 부분을 재생시키는 시간을 측정하고, 공기 흐름을 하나 이상의 이중층 베드의 발화 부분의 상당 부분 위로 먼저 통과시킨 다음, 탈황 부분 위로 통과시킨다. 공기 흐름은 발화 부분에 의해 가열되고, 가열된 공기 흐름은 탈황 부분으로부터 황을 제거하여 황함유 공기 흐름을 생성시킨다. 이후, 황함유 공기 흐름을 배기시키고 하나 이상의 이중층 베드의 공기 흐름을 정화시킨다. 본 발명의 관련된 하나의 구체예에서, 탈황 부분은 제올라이트이다.
본 발명의 특정 구체예를 상세히 설명하였지만, 이러한 상세한 설명에 대한 다양한 변형 및 대체물이 본 발명에 개시된 전체 교시 내용의 측면에서 이루어질 수 있음을 당업자는 인식하고 있을 것이다. 따라서, 개시된 특정 배열은 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라 단지 예시적인 것임을 의미하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 전체, 및 이의 임의의 및 모든 등가물에 의해 규정된다.

Claims (25)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 가스상 흐름으로부터 황을 제거하는 방법으로서,
    가스상 흐름을 하나 이상의 이중층 베드(4) 위로 통과시키는 단계로서, 상기 하나 이상의 이중 층 베드(4)가 황에 대한 물리적 흡수제를 포함하는 탈황 부분(6) 및 상기 가스상 흐름에 의해 환원될 수 있는 발화 물질을 포함하는 발화 부분(8)을 포함하며, 상기 탈황 부분(6)은 상기 가스상 흐름으로부터 황을 제거하고, 상기 발화 부분(8)은 상기 가스상 흐름으로부터 에너지의 일부를 저장하는 단계;
    상기 하나 이상의 이중층 베드(4)의 상기 탈황 부분(6)을 재생시키는 시간을 측정하는 단계;
    산화 가스 흐름을 먼저 상기 하나 이상의 이중층 베드(4)의 상기 발화 부분(8) 위로 통과시킨 다음 상기 탈황 부분(6) 위로 통과시키는 단계로서, 상기 산화 가스 흐름은 상기 발화 부분(8)에 의해 가열되고, 상기 가열된 산화 가스 흐름은 상기 탈황 부분(6)으로부터 황을 제거하여 황 함유 산화 가스 흐름을 생성시키는 단계;
    상기 황 함유 산화 가스 흐름을 배기시키는 단계; 및
    상기 하나 이상의 이중층 베드(4)의 상기 산화 가스를 정화시키는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 탈황 부분(6)이 제올라이트인 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 가스상 흐름이 가스상 연료 흐름인 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 산화 가스가 공기인 방법.
  18. 제 14항에 있어서, 탈황 부분(6)이 발화 부분(8)에 앞서 가스상 흐름에 접촉되는 방법.
  19. 제 14항에 있어서, 탈황 부분(6)이 발화 부분(8) 후에 가스상 흐름에 접촉되는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 산화 가스 흐름이 가스상 흐름과 동일한 면의 하나 이상의 이중층 베드(4)에 유입되는 방법.
  21. 제 14항에 있어서, 배기 및 정화 단계가 동일 라인을 이용하는 방법.
  22. 제 14항에 있어서, 하나 이상의 이중층 베드(4)가 병렬로 배열되는 둘 이상의 이중층 베드(4)를 포함하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 하나 이상의 이중층 베드(4)를 재생시키고, 그와 동시에, 하나 이상의 다른 이중층 베드(4)를 이용하여 가스상 흐름으로부터 황을 제거함을 추가로 포함하는 방법.
  24. 제 14항에 있어서, 발화 부분(8)이 철, 니켈, 알루미늄, 구리, 아연 및 은으로 이루어지는 군으로부터 선택된 화학적으로 환원된 금속을 포함하는 방법.
  25. 제 14항에 있어서, 산화 가스 흐름이 발화 부분(8)에 의해서 300℃로 가열되는 방법.
KR1020087027675A 2006-04-13 2006-12-11 가스상 연료에 대한 자가 재생형 탈황장치 KR101134739B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/403,638 US7621987B2 (en) 2006-04-13 2006-04-13 Self regenerating desulfurizer for gaseous fuels
US11/403,638 2006-04-13
PCT/US2006/046954 WO2007120230A1 (en) 2006-04-13 2006-12-11 Self regenerating desulfurizer for gaseous fuels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090007423A KR20090007423A (ko) 2009-01-16
KR101134739B1 true KR101134739B1 (ko) 2012-04-13

Family

ID=37882268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087027675A KR101134739B1 (ko) 2006-04-13 2006-12-11 가스상 연료에 대한 자가 재생형 탈황장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7621987B2 (ko)
EP (1) EP2004310B1 (ko)
JP (1) JP5159761B2 (ko)
KR (1) KR101134739B1 (ko)
CA (1) CA2649006C (ko)
WO (1) WO2007120230A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4523911B2 (ja) * 2005-12-14 2010-08-11 本田技研工業株式会社 排ガス浄化装置
JP5312277B2 (ja) * 2009-09-29 2013-10-09 シャープ株式会社 画像処理装置及び画像処理方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1121977A2 (en) * 2000-02-01 2001-08-08 Tokyo Gas Co., Ltd. Adsorbent for removing sulfur compound from fuel gases and removal method
US20030042646A1 (en) * 1992-01-27 2003-03-06 Phillips Petroleum Company Sulfur absorbents
WO2004058927A1 (ja) * 2002-12-26 2004-07-15 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 炭化水素含有ガス中の硫黄化合物除去方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303367B1 (en) * 1997-02-07 2001-10-16 Ebara Corporation Method for purifying matter contaminated with halogenated organic compounds
JPH0620505B2 (ja) 1984-11-08 1994-03-23 新日本製鐵株式会社 コ−クス炉ガスの精製方法
US5492684A (en) * 1993-07-06 1996-02-20 Mobil Oil Corporation Graded-bed system for improved separations
JPH10251668A (ja) * 1997-03-11 1998-09-22 Babcock Hitachi Kk 乾式脱硫装置
RU2159663C2 (ru) 1999-09-16 2000-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Способ регенерации цеолита процесса осушки и очистки природного газа от сернистых соединений
CA2421731C (en) * 2000-09-11 2011-11-01 Research Triangle Institute Process for desulfurizing hydrocarbon fuels and fuel components
US6887438B2 (en) 2000-12-21 2005-05-03 Delphi Technologies, Inc. NOx control
US6749742B2 (en) * 2001-12-05 2004-06-15 Fians Capital, S.A., De C.V. Sulfer-reduction treatment in catalytically processed gasoline and intermediate distillates of crude oil by means of a silica gel
US20040118747A1 (en) 2002-12-18 2004-06-24 Cutler Willard A. Structured adsorbents for desulfurizing fuels
US7291576B2 (en) * 2003-12-30 2007-11-06 Ford Global Technologies, Llc SOx trap for diesel and lean-burn gasoline automotive applications
JP4161948B2 (ja) * 2004-08-23 2008-10-08 トヨタ自動車株式会社 発熱システム及び熱供給方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030042646A1 (en) * 1992-01-27 2003-03-06 Phillips Petroleum Company Sulfur absorbents
EP1121977A2 (en) * 2000-02-01 2001-08-08 Tokyo Gas Co., Ltd. Adsorbent for removing sulfur compound from fuel gases and removal method
WO2004058927A1 (ja) * 2002-12-26 2004-07-15 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 炭化水素含有ガス中の硫黄化合物除去方法
EP1577369A1 (en) * 2002-12-26 2005-09-21 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Method for removing sulfur compound in hydrocarbon-containing gas

Also Published As

Publication number Publication date
EP2004310B1 (en) 2012-09-12
CA2649006C (en) 2012-06-26
JP5159761B2 (ja) 2013-03-13
KR20090007423A (ko) 2009-01-16
CA2649006A1 (en) 2007-10-25
US20070253880A1 (en) 2007-11-01
US7621987B2 (en) 2009-11-24
WO2007120230A1 (en) 2007-10-25
JP2009533522A (ja) 2009-09-17
EP2004310A1 (en) 2008-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100796110B1 (ko) 고용량 황 흡착제 베드 및 가스 탈황 방법
JP5469169B2 (ja) 吸着材料、及び炭化水素ガスの脱硫方法
KR101623611B1 (ko) 오염물질 제거를 위한 다중 고정-유동층
JP5139080B2 (ja) 改良された接触改質装置ユニットおよびユニットの運転
US7901565B2 (en) Reforming sulfur-containing hydrocarbons using a sulfur resistant catalyst
RU1777604C (ru) Способ обработки углеводородного сырь , содержащего сероводород или его смесь с аммиаком
US8466079B2 (en) On-board fuel desulfurization unit
TW200932339A (en) Contaminant removal from a gas stream
JP2004228016A (ja) 固体高分子形燃料電池システム及びその運転方法
US8187365B2 (en) Process for removal of metal carbonyls from a synthesis gas stream
WO2017150019A1 (ja) 流体からの硫黄化合物の除去
JP2018525453A (ja) バイオガス精製機において活性炭を不活性化する方法
JP6571588B2 (ja) 水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置
US20080041766A1 (en) Reforming sulfur-containing hydrocarbons using a sulfur resistant catalyst
KR101134739B1 (ko) 가스상 연료에 대한 자가 재생형 탈황장치
US7972422B2 (en) System for continuous removal of a specific gas from a flowing mixture of gases
JP5074116B2 (ja) 再生式脱硫装置及び脱硫システム
JP2013216555A (ja) 水素生成装置
JP4819349B2 (ja) 燃料電池用水素ガスの製法
JP2019514174A (ja) 不活性吸着床及び活性吸着床を組み合わせた燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150316

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee