專利名稱：具有加強的流體/固體接觸的脫硫系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從含烴流體料流中脫硫的方法和裝置。另一方面，本發(fā)明涉及一種改進含烴流體料流與吸附硫的固體顆粒在流化床反應器中接觸的系統(tǒng)。
含烴流體，如汽油和柴油燃料，通常包含一些硫。由于存在于汽車排出廢氣中硫的氧化物會不可逆地使汽車催化轉化器中所用的貴金屬催化劑中毒，在這種車用燃料中高水平的硫是不合乎需要的。來自這種中毒的催化轉化器的排放物可能包含高水平的未燃燒的烴、氮的氧化物和/或一氧化碳，其在由日光催化時形成地面的臭氧，更通常稱作煙霧污染。
存在于大多數(shù)汽油的最終混合物中的大量的硫來源于通常稱作“裂化汽油”的汽油混合組份。因此，裂化汽油中硫水平的降低自然將降低大多數(shù)汽油，如車用汽油、賽車汽油、航空汽油、船用汽油等等中的硫水平。
從裂化汽油中脫硫有許多常規(guī)方法。但是，大多數(shù)常規(guī)的脫硫方法，如加氫脫硫，易于使裂化汽油中的烯烴和芳烴飽和并因此減少其辛烷值(對于研究法和馬達法辛烷值都是如此)。因此，需要一種在維持辛烷值的同時可實現(xiàn)裂化汽油的脫硫的方法。
除了需要從裂化汽油中脫硫，還需要減少柴油燃料中的硫含量。在通過加氫脫硫從柴油燃料中脫硫的過程中，提高了十六烷值，但氫消耗方面的成本較大。所述氫由脫硫和芳烴加氫反應所消耗。因此，需要可完成柴油燃料的脫硫而不顯著消耗氫，以便提供一種更經(jīng)濟的脫硫工藝的方法。
傳統(tǒng)上，從含烴流體(如裂化汽油和柴油燃料)中脫硫的方法中所用的吸附劑組合物是在固定床應用中所采用的團聚物。但是，由于流化床反應器提供許多超過固定床反應器的優(yōu)點，因而有時在流化床反應器中處理含烴流體。相對于固定床反應器，流化床反應器既有優(yōu)點也有缺點。固體的快速混合在整個反應器中產(chǎn)生幾乎等溫的條件，這導致反應器的可靠控制和(如果必要的話)易于除去熱。而且，固體吸附劑顆粒的可流動性使得吸附劑顆?？梢栽趦蓚€或更多個單元之間循環(huán)，這是對于在其中吸附劑需要經(jīng)常再生的反應器的理想條件。但是，流化床反應器中的氣流經(jīng)常難以描述，與活塞流動有可能很大的偏差，產(chǎn)生氣體迂回通過、固體回混和效率低的氣體/固體接觸。在流化床反應器內(nèi)這種不希望有的流動特征最終導致較低效率的脫硫方法。
因此，需要提供一種新的烴脫硫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用含有加強含烴流體料流與可再生的固體吸附劑顆粒的接觸的反應器內(nèi)部構件的流化床反應器，從而加強含烴流體料流的脫硫。
還希望提供一種烴脫硫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使辛烷損失和氫消耗最小化，同時提供加強的脫硫。
應該注意以上所列的希望不是通過此處所要求的本發(fā)明所完成的全部，且根據(jù)以下優(yōu)選實施方案的描述和所附加的權利要求，將使本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點更明顯。
因此，在本發(fā)明的一個實施方案中，提供了一種脫硫單元，所述單元包括流化床反應器、流化床再生器和流化床還原器。流化床反應器限定了延長的直立的反應區(qū)，在所述反應區(qū)中使固體吸附劑細微顆粒與含烴流體料流接觸，從而提供脫硫的含烴料流和加載了硫的吸附劑顆粒。流化床反應器包括一系列垂直隔開的加強接觸的構件，所述構件通常水平設置在反應區(qū)內(nèi)。每個加強接觸的構件包括多個基本平行延伸并側向隔開的長折流板。相鄰的垂直隔開的加強接觸的構件的折流板橫向延伸彼此成約60度至約120度的交叉角?？刹僮髁骰苍偕饕允箒碜苑磻鞯闹辽俨糠旨虞d了硫的吸附劑顆粒與含氧再生料流接觸，從而提供再生的吸附劑顆粒?？刹僮髁骰策€原器，以使至少部分來自再生器的再生的吸附劑顆粒與含氫還原料流接觸。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了一種流化床反應器系統(tǒng)，所述流化床反應器系統(tǒng)包括長直立的容器、氣態(tài)含烴流體料流、固體顆粒的流化床和一系列垂直隔開的加強接觸的構件。該容器限定了反應區(qū)，含烴流體料流以約0.076m/s至約1.5m/s(約0.25至約5.0ft/s)的表觀速度流經(jīng)所述反應區(qū)。固體顆粒的流化床基本設置在反應區(qū)內(nèi)，且通過流經(jīng)此處的氣態(tài)含烴流體料流使之流化。每個加強接觸的構件通常水平設置在反應區(qū)內(nèi)，且包括多個基本平行延伸側向隔開的細長折流板。相鄰的垂直隔開的加強接觸的構件的折流板彼此橫向延伸成約60度至約120度的交叉角。
在本發(fā)明的又一個實施方案中，提供了一種用于使向上流動的氣態(tài)含烴料流與固體顆粒接觸的流化床反應器。流化床反應器通常包括長而直立的容器和一系列垂直隔開的加強接觸的構件。該容器限定了下部反應區(qū)和上部脫離區(qū)，在下部反應區(qū)中通過氣態(tài)含烴料流使固體顆?；玖骰?，在上部脫離區(qū)中使固體顆粒基本從氣態(tài)含烴料流中脫離。每個加強接觸的構件通常水平設置在反應區(qū)內(nèi)，且包括多個基本平行延伸側向隔開的細長折流板。相鄰的垂直隔開的加強接觸的構件的折流板彼此橫向延伸成約60度至約120度的交叉角。
在本發(fā)明的再一個實施方案中，提供了一種脫硫方法。該脫硫方法包括以下步驟(a)在流化床反應器容器內(nèi)，在足以從含烴流體料流中脫硫并將至少部分氧化鋅轉化成硫化鋅的脫硫條件下，使含烴流體料流與包括還原價態(tài)的促進劑金屬組份和氧化鋅的固體吸附劑顆粒接觸，從而提供脫硫的含烴料流和加載了硫的吸附劑顆粒；(b)在步驟(a)的同時，使至少部分含烴流體料流和固體顆粒與多個基本水平的、垂直隔開的、成水平交叉角的折流板組接觸，從而減少在流化床反應器中的軸向分散，且加強了從含烴流體料流中脫硫；(c)在再生器容器內(nèi)，在足以使至少部分硫化鋅轉化為氧化鋅的再生條件下，使至少部分加載了硫的吸附劑顆粒與含氧再生料流接觸，從而提供包含未還原的促進劑金屬組份的再生的吸附劑顆粒；和(d)在還原器容器內(nèi)，在足以使未還原的促進劑金屬組份還原的還原條件下，使至少部分再生的吸附劑顆粒與含氫還原料流接觸，從而提供還原的吸附劑顆粒。
附圖的簡要描述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的脫硫單元的示意圖，特別說明了可再生固體吸附劑顆粒通過反應器、再生器和還原器的循環(huán)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的流化床反應器的側視圖。
圖3是流化床反應器的局部剖面?zhèn)纫晥D，特別說明了設置于反應區(qū)內(nèi)的一系列垂直隔開的用來加強接觸的折流板組。
圖4是流化床反應器的局部立體圖，其中將反應器容器的一些部分剖開以更清楚地說明反應區(qū)內(nèi)加強接觸的折流板組的方向。
圖5是沿圖3中的線5-5所得到的流化床反應器的剖視圖，特別是說明了一個折流板組的結構。
圖6是沿圖3中的線6-6所得到的流化床反應器的剖視圖，特別說明了由相鄰的折流板組的單獨的折流板構件所產(chǎn)生的交叉圖案。
圖7是示蹤實驗中所使用的工業(yè)規(guī)模的流化床測試反應器系統(tǒng)的示意圖，所述示蹤實驗用于測量反應器內(nèi)的流化特性。
首先，參見圖1，對脫硫單元說明為通常包括流化床反應器12、流化床再生器14和流化床還原器16。使固體吸附劑顆粒在脫硫單元10中循環(huán)，以便進行含硫的烴(如裂化汽油或柴油燃料)的連續(xù)脫硫。在脫硫單元10中所使用的固體吸附劑顆粒可以是任何可充分流體化、循環(huán)和再生的基于氧化鋅的組合物，所述組合物具有足夠的脫硫活性和足夠的抗磨性。在美國專利6,429,170B1和美國專利申請10/072,209中提供了這種吸附劑組合物的描述，在此將其全文引入作為參考。
在流化床反應器12中，使含烴流體料流向上流過還原的固體吸附劑顆粒的床。與反應器12中的含烴料流接觸的還原的固體吸附劑顆粒優(yōu)選在開始時(即，直接在接觸含烴流體料流之前)包含氧化鋅和還原價態(tài)的促進劑金屬組份。盡管不希望受理論的束縛，發(fā)明人相信還原的固體吸附劑顆粒的還原價態(tài)的促進劑金屬組份使得從含烴料流中脫硫變得容易，同時氧化鋅通過將其轉化為硫化鋅而用作硫存儲介質。
還原的固體吸附劑顆粒的還原價態(tài)的促進劑金屬組份優(yōu)選包含選自鎳、鈷、鐵、錳、鎢、銀、金、銅、鉑、鋅、錫、釕、鉬、銻、釩、銥、鉻、鈀的促進劑金屬。更優(yōu)選還原價態(tài)的促進劑金屬組份包含鎳作為促進劑金屬。如本文所用，當描述促進劑金屬組份時，術語“還原價態(tài)”指的是促進劑金屬組份化合價低于其常用氧化態(tài)中的化合價的促進劑金屬組份。更具體地，在反應器12中所使用的還原的固體吸附劑顆粒應包含促進劑金屬組份，所述促進劑金屬組份所具有的化合價低于離開再生器14的再生的(即，氧化的)固體吸附劑顆粒的促進劑金屬組份的化合價。最優(yōu)選地，基本所有的還原的固體吸附劑顆粒的促進劑金屬組份化合價為0。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，還原價態(tài)的促進劑金屬組份包含、組成為或基本組成為由式MAZnB所表征的取代的固體金屬溶液，其中M為促進劑金屬，且A和B各為0.01-0.99的數(shù)值。對于取代的固體金屬溶液，在上式中，優(yōu)選A為約0.70至約0.97，且最優(yōu)選為約0.85至約0.95。另外，優(yōu)選B為約0.03至約0.30，且最優(yōu)選為約0.05-0.15。優(yōu)選B等于(1-A)。
取代的固體溶液具有獨特的物理和化學特性，所述特征對于本文所述的吸附劑組合物的化學性質是重要的。取代的固體溶液是通過用溶質金屬直接取代晶體結構中的溶劑金屬原子形成的合金的子集。例如，發(fā)明人相信在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)是通過用溶質鋅金屬取代溶劑促進劑金屬原子形成。存在三種利于形成取代的固體溶液的基本標準(1)兩種元素的原子半徑在彼此的15％內(nèi)；(2)兩種純相的晶體結構是相同的；和(3)兩種組份的負電性相似。本文所述的固體吸附劑顆粒中所用的促進劑金屬(作為元素金屬或金屬氧化物)和氧化鋅優(yōu)選滿足以上所述三個標準中的至少兩個。例如，當促進劑金屬為鎳時，滿足第一和第三個標準，但不滿足第二個標準。鎳和鋅金屬原子半徑在彼此的10％之內(nèi)，且負電性相近。但是，氧化鎳(NiO)優(yōu)選形成立方晶體結構，而氧化鋅(ZnO)優(yōu)選為六方晶結構。鎳鋅固體溶液保持氧化鎳的立方結構。強迫氧化鋅存在于立方結構中提高了相的能量，這限制了可以溶解在氧化鎳結構中的鋅的量?；瘜W計量控制微觀表現(xiàn)為在還原期間形成的92∶8的鎳鋅固體溶液(Ni0.92Zn0.08)，且微觀表現(xiàn)為固體吸附劑顆粒的重復的可再生性。
除了氧化鋅和還原價態(tài)的促進劑金屬組份，反應器12中所使用的還原的固體吸附劑顆?？梢粤硗獍嗫仔栽鰪妱┖痛龠M劑-鋁酸鋅取代的固體溶液。促進劑金屬-鋁酸鋅取代的固體溶液可由式MZZn(1-Z)Al2O4表征，其中Z為0.01-0.99的數(shù)值。多孔性增強劑，當使用時，可以是任一種最終提高固體吸附劑顆粒的宏觀孔隙率的化合物。優(yōu)選多孔性增強劑為珍珠巖。如本文所用，術語“珍珠巖”是硅質火山巖的巖相學術語，其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)別特征是其當加熱至一定溫度時能夠膨脹為原始體積的4-20倍的性能。當加熱到871℃(1600°F)以上時，碎珍珠巖由于存在與天然珍珠巖結合的水而膨脹。在加熱的過程中，結合的水在加熱軟化的玻璃態(tài)顆粒中氣化并形成無數(shù)微小氣泡。正是這些微小的玻璃密封氣泡解釋了其輕的重量?？梢灾苽渲亓績H僅為40kg/m3(2.5磅/立方英尺)的膨脹珍珠巖。膨脹珍珠巖的典型化學分析特征為二氧化硅73％、氧化鋁17％、氧化鉀5％、氧化鈉3％、氧化鈣1％和痕量元素。膨脹珍珠巖的典型物理特征為軟化點871℃-1,093℃(1600-2000°F)、熔點1,260℃-1,343℃(2300°F-2450°F)、pH 6.6-6.8和比重2.2-2.4。如本文所用，術語“膨脹珍珠巖”指的是通過將珍珠巖硅質火山巖加熱至871℃(1600°F)以上而膨脹的球形形式的珍珠巖。如本文所用，術語“膨脹珍珠巖顆?！被颉胺鬯檎渲閹r”指的是已進行壓碎以形成顆粒物質形狀的膨脹珍珠巖，其中這種物質的粒度包括至少97％的粒徑少于2微米的顆粒。術語“粉碎膨脹珍珠巖”指由膨脹的珍珠巖顆粒進行研磨或壓碎所得到的產(chǎn)品。
最初在反應器12中與含烴流體料流接觸的還原的固體吸附劑顆粒可包含在以下表1中所提供的范圍內(nèi)的氧化鋅、還原價態(tài)的促進劑金屬組份(MAZnB)、多孔性增強劑(PE)和促進劑金屬-鋁酸鋅(MZXn(1-Z)Al2O4)。
表1
顯著地影響顆粒用于脫硫單元10的適用性的固體吸附劑顆粒的物理特征包括例如顆粒形狀、粒度、顆粒密度和抗磨性。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粒度為約20至約150微米，更優(yōu)選為約50至約100微米，且最優(yōu)選為60-80微米。固體吸附劑顆粒的密度優(yōu)選為約0.5至約1.5克/立方厘米(g/cc)，更優(yōu)選為約0.8至約0.3g/cm3(g/cc)，且最優(yōu)選為0.9-1.2g/cm3(g/cc)。固體吸附劑顆粒的粒度和密度優(yōu)選使固體吸附劑顆粒具有作為根據(jù)在PowderTechnol.，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。如本文所用，術語“抗磨性”指的是在湍動的控制條件下顆?？蛊扑榈牧慷取ｎw粒的抗磨性可以使用Davidson指數(shù)進行量化。Davidson指數(shù)表示在測試條件下，超過20微米粒度部分減少至粒度少于20微米的重量百分比。Davidson指數(shù)使用噴射杯磨損測試法進行測量。噴射杯磨損測試法包括將5g吸附劑樣品進行篩濾以除去0-20微米粒徑范圍內(nèi)的顆粒。然后，將20微米以上的顆粒在21升/分鐘的速率下進行空氣切向噴射1小時，所述空氣切口噴射是通過固定在特別設計的噴射杯(2.54cm內(nèi)徑×5.08cm高度)的底部的1.58mm(0.0625英寸)(1”內(nèi)徑×2”高度)的孔所引入。Davidson指數(shù)(DI)如下計算
在本發(fā)明中所使用的固體吸附劑優(yōu)選具有的Davidson指數(shù)數(shù)值少于約30，更優(yōu)選少于約20，且最優(yōu)選少于10。
與反應器12中與還原的固體吸附劑顆粒接觸的含烴流體料流優(yōu)選包含含硫的烴和氫。進料至反應器12的氫與含硫的烴的摩爾比優(yōu)選為約0.1∶1至約3∶1，更優(yōu)選為約0.2∶1至約1∶1，且最優(yōu)選為0.4∶1-0.8∶1。含硫的烴優(yōu)選在標準溫度和壓力下通常為液態(tài)的流體，但如上所述，當其與氫混合并暴露于反應器12中的脫硫條件下時，其存在于氣態(tài)中。含硫的烴優(yōu)選可以用作燃料或燃料的前體。適合的含硫的烴的例子包括裂化石油、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)選含硫的烴包含選自汽油、裂化汽油、柴油燃料及其混合物的烴流體。
如本文所用，術語“汽油”指的是在約37.7℃至約204.4℃(約100°F至約400°F)的范圍內(nèi)沸騰的烴或其任何餾分的混合物。適合的汽油的例子包括但不限于在煉油廠內(nèi)的烴料流，如石腦油、直餾石腦油、焦化石腦油、催化汽油、減粘裂化石腦油、烷基化油、異構化油(isomerate)、重整產(chǎn)品等等及其混合物。
如本文所用，術語“裂化汽油”指的是在37.7℃至約204.4℃(約100°F至約400°F)的范圍內(nèi)沸騰的烴的混合物或其任何餾分；其為使較大的烴分子裂化為較小的分子的熱裂化方法或催化裂化法的產(chǎn)物。適合的熱裂化方法的例子包括但不限于焦化、熱裂化、減粘裂化等等及其組合。適合的催化裂化方法的例子包括但不限于流化床催化裂化、重油裂化等等及其組合。因此，適合的裂化汽油的例子包括但不限于焦化汽油、熱裂化汽油、減粘裂化汽油、流化床催化裂化汽油、重油裂化汽油等等及其混合物。在某些情況下，當將其用作本發(fā)明的方法中的含硫流體時，可以在脫硫之前，將裂化汽油分餾和/或氫化處理。
如本文所用，術語“柴油燃料”指的是在約149℃至約399℃(約300°F至約750°F)的范圍內(nèi)沸騰的烴的混合物或其任何餾分。適合的柴油燃料的例子包括但不限于輕循環(huán)油、煤油、噴氣燃料、直餾柴油、氫化處理的柴油等等及其混合物。
作為本發(fā)明脫硫方法中適合的進料，本文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)裂化汽油中烯烴的量通常為約10至約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)裂化汽油中芳烴的量通常為約20至約40重量％(基于氣態(tài)裂化汽油的總重量)。在氣態(tài)柴油燃料中芳烴的量通常為約10至約90重量％(基于氣態(tài)柴油燃料的總重量)。適于在本發(fā)明的脫硫方法中使用的含硫的烴流體(優(yōu)選裂化汽油或柴油燃料)中原子硫的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的原子硫至約10,000ppmw的原子硫，且最優(yōu)選為150ppmw的原子硫-500ppmw的原子硫。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為有機硫化合物的形式。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為有機硫化合物的形式，且最優(yōu)選至少約90重量％的原子硫為有機硫化合物的形式。如本文所用，與“ppmw的硫”連用的“硫”或術語“原子硫”指的是在含硫的烴中的原子硫的量(約32個原子質量單位)，而不是硫化合物(如有機硫化合物)的原子質量或重量。
如本文所用，術語“硫”指的是以任何形式通常存在于含硫的烴(如裂化汽油或柴油燃料)中的硫。可以通過實施本發(fā)明從含硫的烴流體中除去的這種硫的例子包括但不限于硫化氫、氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醇(RSH)、有機硫化物(R-S-R)、有機二硫化物(R-S-S-R)、噻吩、取代噻吩、有機三硫化物、有機四硫化物、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硫化合物，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。
如本文所用，術語“流體”指的是氣體、液體、蒸氣及其混合物。
如本文所用，術語“氣態(tài)”指的是其中含硫的烴流體(如裂化汽油或柴油燃料)主要在氣相或蒸氣相中的狀態(tài)。
如本文所用，術語“細微顆粒”指的是平均粒度少于500微米的顆粒。
在流化床反應器12中，使還原的固體吸附劑細微顆粒與向上流動的氣態(tài)含烴流體料流在足以產(chǎn)生脫硫的烴和加載了硫的固體吸附劑顆粒的一整套脫硫條件下接觸。含烴流體料流的流動足以使位于反應器12中的固體吸附劑顆粒的床流化。反應器12中的脫硫條件包括溫度、壓力、重量時空間速度(WHSV)和表觀速度。以下表2中提供了這種脫硫條件的優(yōu)選范圍。
表2
當還原的固體吸附劑顆粒與反應器12中的含烴料流在脫硫條件下接觸時，將存在于含烴流體料流中的硫化合物，特別是有機硫化合物從這種流體料流中除去。至少部分從含烴流體料流中除去的硫將至少部分還原的固體吸附劑顆粒的氧化鋅轉化為硫化鋅。
與許多常規(guī)的脫硫方法(如加氫脫硫)相反，在反應器12中的脫硫過程中，優(yōu)選在含硫的烴流體中的硫基本不轉化為硫化氫并作為硫化氫存在。相反，優(yōu)選反應器12的流體流出物(通常包含脫硫的烴和氫)中所包含的硫化氫(如果有的話)少于進料至反應器12的流體進料(通常包含含硫的烴和氫)中的硫化氫。優(yōu)選地，反應器12的流體流出物中所包含的硫少于進料至反應器12的流體進料中所包含的硫的約50重量％，更優(yōu)選少于約20重量％，最優(yōu)選少于5重量％。對于反應器12的流體流出物的總的含硫量而言，優(yōu)選少于總的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，更優(yōu)選少于約15ppmw，且最優(yōu)選少于10ppmw。
在反應器12中脫硫之后，可以將脫硫的烴流體(優(yōu)選脫硫的裂化汽油或脫硫的柴油燃料)分離并從流體流出物中進行回收，并優(yōu)選進行液化。這種脫硫的烴流體的液化可以通過本領域已知的任何方法或方式完成。所得到的液化的、脫硫的烴所包含的硫優(yōu)選少于進料至反應區(qū)的含硫的烴(如裂化汽油或柴油燃料)中所含硫的量的約50重量％，更優(yōu)選少于含硫的烴中所含硫的量的約20重量％，且最優(yōu)選少于含硫的烴中所含硫的量的5重量％。脫硫的烴優(yōu)選包含少于約50ppmw的硫，更優(yōu)選少于約30ppmw的硫，甚至更優(yōu)選少于約15ppmw的硫，且最優(yōu)選少于10ppmw的硫。
在反應器12中脫硫之后，通過第一輸送裝置18將至少部分的加載了硫的吸附劑顆粒轉移到再生器14中。在再生器14中，使加載了硫的吸附劑顆粒與含氧再生料流接觸。含氧再生料流優(yōu)選包含至少1摩爾％的氧，其余部分為氣態(tài)稀釋劑。更優(yōu)選含氧再生料流包含約1至約50摩爾％的氧和約50至約95摩爾％的氮，甚至更優(yōu)選約2至約20摩爾％的氧和約70至約90摩爾％的氮，且最優(yōu)選3-10摩爾％的氧和75-85摩爾％的氮。
再生器14中的再生條件足以使至少部分的加載了硫的固體吸附劑顆粒的硫化鋅通過與含氧再生料流接觸轉化為氧化鋅。下面表3中提供了這種再生條件的優(yōu)選范圍。
表3
當加載了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，至少部分促進劑金屬組份氧化以形成氧化的促進劑金屬組份。在再生器14中，優(yōu)選將加載了硫的吸附劑的取代的固體金屬溶液(MAZnB)和/或硫化的取代固體金屬溶液(MAZnBS)轉化為由式MXZnYO所表征的取代的固體金屬氧化物溶液，其中M為促進劑金屬，且X和Y各為0.01至約0.99的數(shù)值。在上式中，優(yōu)選X為約0.5至約0.9，且最優(yōu)選為0.6-0.8。另外優(yōu)選Y為約0.1至約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?？砂趸\、氧化的促進劑金屬組份(MXZnYO)、多孔性增強劑(PE)和促進劑金屬-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中再生之后，將再生的(即，氧化的)固體吸附劑顆粒通過第二輸送裝置20輸送到還原器16。在還原器16中，使再生的固體吸附劑顆粒與含氫的還原料流接觸。含氫的還原料流優(yōu)選包含至少50摩爾％的氫，其余部分為裂化的烴產(chǎn)品，如甲烷、乙烷和丙烷。更優(yōu)選含氫的還原料流包含至少約70摩爾％的氫，且最優(yōu)選至少80摩爾％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
當再生的固體吸附劑顆粒與還原器16中的含氫的還原料流在上述還原條件下接觸時，至少部分氧化的促進劑金屬組份還原形成還原價態(tài)的促進劑金屬組份。優(yōu)選至少大部分的取代的固體金屬氧化物溶液(MXZnYO)轉化為還原價態(tài)的促進劑金屬組份(MAZnB)。
在已將固體吸附劑顆粒在還原器16中還原之后，可通過第三輸送裝置22將它們輸送回反應器12，用于與反應器12中的含烴流體料流再接觸。
再次參見圖1，第一輸送裝置18通常包括反應器氣動提升機24、反應器接收器26和反應器閉鎖漏斗28，所述閉鎖漏斗對于流體而言置于反應器12和再生器14之間。在操作脫硫單元10的過程中，連續(xù)地將加載了硫的吸附劑顆粒從反應器12中取出，并由反應器氣動提升機24將其從反應器12運送至反應器接收器18。反應器接收器18經(jīng)反應器回流管線30流體連接到反應器12上。將用于將加載了硫的吸附劑顆粒從反應器12輸送到反應器接收器26的提升用氣體從反應器接收器26中的加載了硫的吸附劑顆粒中分離，并經(jīng)反應器回流管線30返回到反應器12中?？刹僮鞣磻鏖]鎖漏斗26，以將加載了硫的吸附劑顆粒從反應器12和反應器接收器26的高壓烴環(huán)境轉移到再生器14的低壓氧環(huán)境。為了完成這種轉移，反應器閉鎖漏斗28定期接收來自反應器接收器26的加載了硫的吸附劑顆粒的批料，將來自反應器接收器26和再生器14的加載了硫的吸附劑顆粒隔離，并將圍繞加載了硫的吸附劑顆粒的環(huán)境的壓力和組成從高壓烴環(huán)境改變?yōu)榈蛪憾栊越M份(如氮)環(huán)境。如上所述，在加載了硫的吸附劑顆粒的環(huán)境已經(jīng)轉變之后，將加載了硫的吸附劑顆粒從反應器閉鎖漏斗28分批輸送到再生器14。由于將加載了硫的吸附劑顆粒連續(xù)地從反應器12中取出，但以分批的方式在反應器閉鎖漏斗28中進行處理，因而反應器接收器26起緩沖容器的作用，在其中從反應器12連續(xù)取出的加載了硫的吸附劑顆?？梢栽趯⒓虞d了硫的吸附劑顆粒從反應器接收器26到反應器閉鎖漏斗28的轉移之間進行累積。因此，反應器接收器26和反應器閉鎖漏斗28配合，將加載了硫的吸附劑顆粒在反應器12和再生器14之間的流動從連續(xù)的方式轉變?yōu)榉峙姆绞健?br> 第二輸送裝置20通常包括再生器氣動提升機32、再生器接收器34和再生器閉鎖漏斗36，所述閉鎖漏斗36對于流體而言置于再生器14和還原器16之間。在操作脫硫單元10的過程中，將再生的吸附劑顆粒連續(xù)地從再生器14中取出，并通過再生器氣動提升機32從再生器14運送至再生器接收器34。再生器接收器34經(jīng)再生器回流管線38流體連接到接收器14上。將用于將再生的吸附劑顆粒從再生器14輸送到再生器接收器34的提升用氣體從再生器接收器34中的再生的吸附劑顆粒中分離，并經(jīng)再生器回流管線38返回到再生器14中?？刹僮髟偕鏖]鎖漏斗36，以將再生的吸附劑顆粒從再生器14和再生器接收器34的低壓氧環(huán)境轉移到還原器16的高壓氫環(huán)境。為了完成這種轉移，再生器閉鎖漏斗36定期接收來自再生器接收器34的再生的吸附劑顆粒的批料，將來自再生器接收器34和還原器16的再生的吸附劑顆粒隔離，并將圍繞再生的吸附劑顆粒的環(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，在已經(jīng)轉變再生的吸附劑顆粒的環(huán)境之后，將再生的吸附劑顆粒從再生器閉鎖漏斗36分批輸送到還原器16。由于將再生的吸附劑顆粒連續(xù)地從再生器14中取出，但以分批的方式在再生器閉鎖漏斗36中進行處理，因而再生器接收器34起緩沖容器的作用，在其中從再生器14連續(xù)取出的再生的吸附劑顆?？梢栽趯⒃偕奈絼╊w粒從再生器接收器34到再生器閉鎖漏斗36的轉移之間進行累積。因此，再生器接收器34和再生器閉鎖漏斗36配合，將再生的吸附劑顆粒在再生器14和還原器16之間的流動從連續(xù)的方式轉變?yōu)榉峙姆绞健?br> 現(xiàn)在，參見圖2，對反應器12進行說明，反應器12通常包括集氣室40、反應器部分42、脫離部分44和固體過濾器46。經(jīng)反應器部分42內(nèi)的固體入口48向反應器12提供還原的固體吸附劑顆粒。經(jīng)反應器部分42上的固體出口50從反應器12中取出加載了硫的固體吸附劑顆粒。經(jīng)集氣室40上的流體入口52將含烴流體料流進料至反應器12。一旦位于反應器12內(nèi)，含烴流體料流向上流過反應器部分42和脫硫部分44，并在脫離部分44的上部內(nèi)的流體出口54離開。在流體出口54中容納有過濾器46，且過濾器46至少部分延伸到脫離部分44的內(nèi)部?？刹僮鬟^濾器46以使流體流過流體出口54，同時基本阻止任何固體吸附劑顆粒流過流體出口54。流過流體出口54的流體(通常為脫硫的烴和氫)經(jīng)過濾器出口56離開過濾器46。
參見圖2和3，反應器部分42包括基本為圓柱形的反應器部分的壁58，所述的壁58限定了在反應器部分42以內(nèi)的細長向上、基本為圓柱形的反應區(qū)60。優(yōu)選反應區(qū)60的高度為約3.0m至約45.7m(約10至約150英尺)，更優(yōu)選為約7.6m至約22.8m(約25至約75英尺)，且最優(yōu)選為10.7m-16.8m(35-55英尺)。優(yōu)選反應區(qū)60的寬度(即，直徑)為約0.30m至約3.0m(約1至約10英尺)，更優(yōu)選為約0.91m至約2.44m(約3至約8英尺)，且最優(yōu)選為1.22m-1.52m(4-5英尺)。反應區(qū)60的高度和反應區(qū)60的寬度(即，直徑)的比例優(yōu)選為約2∶1至約15∶1，更優(yōu)選為約3∶1至約10∶1，且最優(yōu)選為約4∶1至約8∶1。在反應區(qū)60內(nèi)，向上流動的流體流經(jīng)固體顆粒，從而形成固體顆粒的流化床。優(yōu)選所得到的固體顆粒的流化床基本包含在反應區(qū)60以內(nèi)。流化床的高度與流化床的寬度的比例為約1∶1至約10∶1，更優(yōu)選為約2∶1至約7∶1，且最優(yōu)選為2.5∶1-5∶1。流化床的密度優(yōu)選為約320至約960kg/m3(約20至約60lb/ft3)，更優(yōu)選為約480至約800kg/m3(約30至約50lb/ft3)，且最優(yōu)選為約560-720kg/m3(約35-45lb/ft3)。
再次參見圖2，脫離部分44基本包括基本為截頭圓錐體的下部的壁62、基本為圓柱體的中間的壁64和上部蓋66。脫離部分44限定了反應器12內(nèi)的脫離區(qū)。優(yōu)選脫離部分44的橫截面積明顯大于反應器部分42的橫截面積，從而使向上流過反應器12的流體的速度在脫離部分44內(nèi)顯著低于反應器部分42內(nèi)的速度，從而使得夾帶在向上流動的流體內(nèi)的固體顆粒由于重力在脫離區(qū)內(nèi)從流體中“落下”。優(yōu)選由脫離部分44所限定的脫離區(qū)的最大橫截面積為反應區(qū)60中的最大橫截面積的約2至約10倍，更優(yōu)選比反應區(qū)60中的最大橫截面積大約3至約6倍，且最優(yōu)選為反應區(qū)60中的最大橫截面積的3.5-4.5倍。
參見圖3和4，反應器12包括一系列設置于反應區(qū)60內(nèi)的、基本為水平的、垂直隔開用來加強接觸的折流板組70、72、74、76?？刹僮髡哿靼褰M70-76，以便在其中使流體與固體顆粒接觸時，使反應區(qū)60內(nèi)的軸向分散最小化。盡管圖3和4顯示了一系列四個折流板組70-76，但反應區(qū)60內(nèi)的折流板組的數(shù)目可以根據(jù)反應區(qū)60的寬度和高度而改變。優(yōu)選在反應區(qū)60內(nèi)使用2-10個垂直隔開的折流板組，更優(yōu)選在反應區(qū)60內(nèi)使用3-7個折流板組。相鄰折流板組之間的垂直間隔優(yōu)選為反應區(qū)60的高度的約0.02至約0.5倍，更優(yōu)選為反應區(qū)60的高度的約0.05至約0.2倍，且最優(yōu)選為反應區(qū)60的高度的約0.075至約0.15倍。相鄰折流板組之間的垂直間隔優(yōu)選為約0.152m至約1.83m(約0.5至約6.0英尺)，更優(yōu)選約0.30m至約1.22m(約1.0至約4.0英尺)，且最優(yōu)選為0.45m-0.76m(1.5-2.5英尺)。折流板組70-76的相對垂直間隔和水平取向通過多個垂直支承構件78來維持，所述支承構件78與折流板組70-76彼此剛性連接。
現(xiàn)在參見圖5，每個折流板組70-76通常包括外環(huán)80和多個基本平行延伸、側向隔開、細長的單獨折流板構件82，所述構件82連接到外環(huán)80上，并在外環(huán)80以內(nèi)成弦狀延伸。每個單獨的折流板構件82優(yōu)選為細長的，基本為圓柱形的桿或管。每個單獨的折流板構件82的直徑優(yōu)選為約1.27cm至約12.7cm(約0.5至約5.0英寸)，更優(yōu)選約2.54cm至約10.16cm(約1.0至約4.0英寸)，且更優(yōu)選為5.08cm-7.62cm(2.0-3.0英寸)。單獨的折流板構件82優(yōu)選以約5.08至約25.4cm的中心距(約2至約10英寸的中心距)，更優(yōu)選以約10.16至約20.32cm的中心距(約4至約8英寸的中心距)彼此側向隔開。每個折流板組優(yōu)選在單獨的折流板構件82之間具有開孔區(qū)域，所述開孔區(qū)域為在相應的折流板組的垂直位置處反應區(qū)60橫截面積的約40至約90％，更優(yōu)選每個折流板組的開孔區(qū)域為在相應的折流板組垂直位置處反應區(qū)60橫截面積的約55至約75％。外環(huán)80的外徑優(yōu)選為反應器部分的壁58的內(nèi)徑的約75至約95％。多個固定構件84優(yōu)選與外環(huán)80的外表面剛性連接，且將其調(diào)整為與反應器壁部分58的內(nèi)表面連接，從而將折流板組70-76固定到反應器部分的壁58上。
現(xiàn)在參見圖4和6，優(yōu)選當從反應器部分42的軸向截面觀察時，折流板組70-76的相鄰的單獨的折流板構件82形成交叉的圖案(如圖6)。優(yōu)選折流板組70-76的相鄰的單獨的折流板構件82彼此橫向延伸成約60至約120度，更優(yōu)選為約80至約100度，甚至更優(yōu)選為約85至約95度，最優(yōu)選基本為90度(即，基本垂直)的交叉角。如本文所用，術語“交叉角”指的是垂直于反應區(qū)60的縱軸進行測量而得到的相鄰垂直隔開的折流板組70-76的單獨折流板構件82的延伸方向之間的角。
現(xiàn)在參見圖3和4，分布柵格86與反應器12在壓力集氣室40和反應器部分42的連接處剛性連接。分布柵格86限定了反應區(qū)60的底部。分布柵格86通常包括基本為盤狀的分布板88和多個泡罩90。每個泡罩90限定了其中的流體開孔92，通過流體入口52進入壓力集氣室40的流體可以通過所述開孔向上進入反應區(qū)60。分布柵格86優(yōu)選包括約15至約90個泡罩90，更優(yōu)選約30至約60個泡罩90。當向上通過分布柵格86的流體的流動停止時，可操作泡罩90以避免大量的固體顆粒向下流過分布柵格86。
實施例為了測試工業(yè)規(guī)模脫硫反應器的流體動力學特性，構造圖7中所示的工業(yè)規(guī)模一半的測試反應器100。除了提供可見度的扁平的Plexglass面板，測試反應器100由鋼構成。測試反應器100包括壓力集氣室102、反應器部分104、擴大部分106和稀相部分108，所述壓力集氣室高44英寸，且直徑從24擴大至54英寸；所述反應器部分高21英尺，且直徑為54英寸；所述擴大部分高8英尺，且直徑54擴大至108英寸；所述稀相部分高4英尺，且直徑為108英寸。具有22個孔的分布柵格位于反應器100內(nèi)，緊鄰壓力集氣室102和反應器部分104的連接處。測試反應器100還包括初級和次級旋風器110、112，所述旋風器將催化劑返回到分布柵格上方大約1英尺。從壓縮機114經(jīng)空氣供應管線116向壓力集氣室102提供流態(tài)化空氣。使用畢托管測量進料至反應器100的空氣的流速，以實際的立方英尺/分鐘表示。在測試的過程中，將流動狀態(tài)調(diào)節(jié)至四個目標氣流速度，包括0.75、1.0、1.5和1.75ft/s。將催化劑從由催化劑轉筒裝載催化劑的外部催化劑漏斗裝載到反應器100內(nèi)。通過加入或取出催化劑，獲得流化床高度(標稱值為4、7和12英尺)。
為了比較當在反應器內(nèi)使用多組水平折流板構件時與沒有內(nèi)部折流板比較的反應器100內(nèi)的軸向擴散，進行了示蹤試驗。在用水平板構件進行示蹤試驗的過程中，在反應器內(nèi)放置5個垂直隔開的水平折流板構件。每個折流板構件(圖5中所示)包括多個平行的圓柱桿。圓柱桿的直徑為2.375英寸，且將其以6英寸的中心距彼此間隔。桿的間隔使每個折流板構件產(chǎn)生約65％的開孔區(qū)域。折流板構件在反應器100內(nèi)彼此垂直間隔2英尺，且使每個折流板構件相對于相鄰的折流板構件旋轉，以使相鄰的垂直隔開的折流板構件的圓柱桿彼此基本垂直延伸，從而產(chǎn)生通常為交叉的折流板圖案(圖6中所示)。
通過向反應器100注入甲烷(99.99％純度)作為不吸收的示蹤劑進行示蹤試驗。將甲烷作為120cc緩沖注入樣品環(huán)管。將環(huán)管加壓至約40psig。在填充環(huán)管2分鐘之后，通過使用約10SCF/hr的空氣流吹掃環(huán)管，將樣品注入。如圖7中所示，將甲烷注入空氣供應管線116，所述空氣供應管線116用于將流態(tài)化空氣送入壓力集氣室102。
將Foxboro Monitor TN-1000型分析器118用于測量在整個時間范圍內(nèi)甲烷供應的出口濃度，從而產(chǎn)生甲烷在反應器100內(nèi)的停留時間分布。分析器118具有雙檢測器，包括火焰離子化檢測器(FID)和光致離子化檢測器(PID)，并以每秒一次的測量速度取樣。使用FID檢測甲烷。如圖7中所示，從排出管線120對甲烷取樣。盡管優(yōu)選直接在催化劑的流化床上對甲烷取樣，但在這樣的構造內(nèi)，催化劑碎屑不能有效地排除到取樣管線之外，且會堵塞分析器118內(nèi)的過濾器。通過分析器118電子采集數(shù)據(jù)，并在完成實驗之后，將這些數(shù)據(jù)轉移到個人計算機。根據(jù)氣體速度和催化劑床高度，取樣持續(xù)3-4分鐘直至示蹤氣體濃度回到基線。
為了指示反應器內(nèi)軸向擴散，測量來自反應器100的甲烷的出口濃度對時間的函數(shù)關系。換句話說，測量甲烷的緩沖停留時間分布曲線或示蹤曲線。對于偏離活塞流動的小偏差(皮克里特準數(shù)高于約100)，示蹤曲線窄，且為對稱的和高斯型的曲線。而當皮克里特準數(shù)小于100時，示蹤曲線寬，且足夠慢地移動，以致其改變形狀并展寬以產(chǎn)生非對稱的曲線。在所有的甲烷示蹤試驗中，停留時間分布曲線展寬，且所述曲線為非對稱的。將用于這些曲線的方差的展寬轉化為皮克里特準數(shù)。
為了根據(jù)實測最大方差和實測平均停留時間確定皮克里特準數(shù)，使用“封閉系統(tǒng)”模型。在這種封閉系統(tǒng)中，假設甲烷氣體在催化劑床之前和之后以活塞移動流動，以致于氣體軸向擴散僅是由于催化劑造成的。對于封閉系統(tǒng)，皮克里特準數(shù)在以下等式中與方差和平均停留時間相關聯(lián)σ2t‾2=2(1/Pe)2[1-exp(-Pe)]]]>在該等式中，σ2是方差，t2是平均停留時間的平方。因此，皮克里特準數(shù)的計算取決于這兩個參數(shù)的計算。平均停留時間是以時間計的重心，且可以根據(jù)以下等式確定，其中分母為曲線下的面積t‾=∫0∞tCdt∫0∞Cdt]]>方差表明曲線怎樣隨時間展開，且由以下等式確定σ2=∫0∞t2Cdt∫0∞Cdt-t‾2]]>如果數(shù)據(jù)點是無數(shù)個且彼此距離很近，平均時間和方差可以由以下等式進行估計t‾=ΣitiCiΔtiΣiCiΔti=ΣitiCiΣiCi]]>σ2=Σiti2CiΔtiΣiCiΔti-t‾2=Σiti2CiΣiCi-t‾2]]>由于在流化床的下游對甲烷取樣，甲烷的停留時間分布曲線可以包括體積對峰值方差和時間的影響，所述體積位于催化劑床的下游和分析器118的上游。所幸只要發(fā)生在一個容器內(nèi)的對最大方差和時間的影響與其他容器無關，方差和時間是可加和的。因此，總的方差和總的平均時間可簡單地歸因于各個體積的方差和平均時間的總和，且可如下表示
t總和＝t催化劑+t擴大部分+t旋風器/管線+t取樣進行特別的注入實驗以測量歸因于取樣、擴大部分106、旋風分離器110、112的體積和管道體積的方差和時間。然后，可以將這些實驗的結果從總的方差和平均時間中減去，以獲得僅歸因于催化劑的數(shù)值。
表6總結了在不同的床高、反應器內(nèi)存在和不存在垂直的水平折流板(HBs)的情況下，對于使用細FCC催化劑的流化試驗計算的皮克里特準數(shù)的結果。
表6
表7總結了在反應器內(nèi)存在和不存在垂直的水平折流板(HBs)的情況下，對于使用粗FCC催化劑的流化試驗計算的皮克里特準數(shù)的結果。
表7
表8總結了示蹤試驗中所用的粗和細FCC催化劑的特性。
表8
表6和7中所提供的結果證明，當在流化床反應器100的反應部分104中加入5個垂直的水平折流板時，如皮克里特準數(shù)指示的，軸向擴散顯著降低。
在本說明書和附加的權利要求的范圍內(nèi)，可進行合理的變動、變更和適應性修改，而不背離本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種脫硫單元，包括流化床反應器，其限定了長而直立的反應區(qū)，在所述反應區(qū)中使固體吸附劑細微顆粒與含烴流體料流接觸，從而提供脫硫的含烴料流和加載了硫的吸附劑顆粒，其中所述反應器包括一系列垂直隔開的加強接觸的構件，所述構件基本水平地設置在所述反應區(qū)內(nèi)，其中每個所述加強接觸的構件包括多個基本平行延伸而側向隔開的細長折流板，其中所述相鄰的加強接觸的構件的折流板彼此橫向延伸成約60度至約120度的交叉角；流化床再生器，用于使至少部分所述加載了硫的顆粒與含氧再生料流接觸，從而提供再生的吸附劑顆粒；和流化床還原器，用于使至少部分所述再生的吸附劑顆粒與含氫還原料流接觸。
2.根據(jù)權利要求1的脫硫單元，其中每個所述加強接觸的構件限定了所述含烴流體料流和所述吸附劑顆粒可以經(jīng)過的開孔區(qū)域，其中每個所述加強接觸的構件的所述開孔區(qū)域為在相應的加強接觸的構件的垂直位置處的所述反應區(qū)的橫截面積的約40至約90％。
3.根據(jù)權利要求2的脫硫單元，其中相鄰的所述加強接觸的構件之間的垂直間隔為所述反應區(qū)高度的約0.02至約0.5倍。
4.根據(jù)權利要求3的脫硫單元，其中每個所述折流板具有基本為圓柱形的外表面。
5.根據(jù)權利要求1的脫硫單元，其中所述反應區(qū)的高度為約7.62m至約22.9m(約25至約75英尺)，且反應區(qū)的寬度為約0.91m至約2.44m(約3至約8英尺)。
6.根據(jù)權利要求5的脫硫單元，其中相鄰的所述加強接觸的構件之間的垂直間隔為所述反應區(qū)高度的約0.05至約0.2倍。
7.根據(jù)權利要求6的脫硫單元，其中每個所述加強接觸的構件限定了所述含烴流體料流和所述吸附劑顆?？梢越?jīng)過的開孔區(qū)域，其中每個所述加強接觸的構件的所述開孔區(qū)域為在相應的加強接觸的構件的垂直位置處的所述反應區(qū)的橫截面積的約55至約75％。
8.根據(jù)權利要求7的脫硫單元，其中所述交叉角為80度至約100度。
9.根據(jù)權利要求8的脫硫單元，其中相鄰的所述加強接觸的構件的所述細長折流板彼此基本垂直延伸。
10.根據(jù)權利要求1的脫硫單元，另外包含用于將所述加載了硫的吸附劑顆粒從所述反應器輸送到所述再生器的第一管道；用于將所述再生的吸附劑顆粒從所述再生器輸送到所述還原器的第二管道；和用于將所述還原的吸附劑顆粒從所述再生器輸送到所述反應器的第三管道。
11.根據(jù)權利要求10的脫硫單元，另外包含流體連接設置在所述管道內(nèi)的反應器閉鎖漏斗，其中所述反應器閉鎖漏斗可將加載了硫的吸附劑顆粒從高壓烴環(huán)境轉移到低壓氧環(huán)境。
12.根據(jù)權利要求11的脫硫單元，另外包括設置在所述反應器閉鎖漏斗上游的所述第一管道內(nèi)的反應器接收器，其中所述反應器接收器與所述反應器閉鎖漏斗共同作用，以將在所述第一管道內(nèi)所述加載了硫的吸附劑的流動從連續(xù)轉化為分批。
13.一種流化床反應器系統(tǒng)，包括長而直立的容器，其限定了反應區(qū)；氣態(tài)的含烴流體料流，其以約0.076m/s至約1.52m/s(約0.25至約5.0ft/s)的表觀速度向上流經(jīng)所述反應區(qū)；固體顆粒的流化床，其基本設置在反應區(qū)內(nèi)，其中所述固體顆粒通過所述氣態(tài)含烴料流流經(jīng)此處使之流化；和一系列垂直隔開的加強接觸的構件，其基水平地設置在所述反應區(qū)內(nèi)，其中每個所述加強接觸的構件包括多個基本平行延伸且側向隔開的細長折流板，其中相鄰的所述加強接觸的構件的所述細長折流板彼此橫向延伸成約60度至約120度的交叉角。
14.根據(jù)權利要求13的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述反應區(qū)內(nèi)的WHSV為約2至約12hr-1。
15.根據(jù)權利要求14的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述固體顆粒的平均粒度為約20至約150微米。
16.根據(jù)權利要求15的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述固體顆粒的密度為約0.5至約1.5g/cm3(g/cc)。
17.根據(jù)權利要求16的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述含烴料流的氫和烴的摩爾比為約0.1∶1至約3∶1。
18.根據(jù)權利要求13的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述表觀速度為約0.15至約0.76m/s(約0.5至約2.5ft/sec)。
19.根據(jù)權利要求18的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述反應區(qū)內(nèi)的WHSV為約3至約8hr-1。
20.根據(jù)權利要求19的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述固體顆粒的平均粒度為約50至約100微米。
21.根據(jù)權利要求20的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述固體顆粒的密度為約0.8至約1.3g/cm3(g/cc)。
22.根據(jù)權利要求21的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述含烴料流的氫和烴的摩爾比為約0.2∶1至約1∶1。
23.根據(jù)權利要求22的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述含烴料流包含選自汽油、裂化汽油、柴油燃料及其混合物的烴。
24.根據(jù)權利要求13的流化床反應器系統(tǒng)，其中所述流化床的高度與所述流化床的寬度的比例為約2∶1至約7∶1。
25.根據(jù)權利要求24的流化床反應器系統(tǒng)，其中流化床的密度為約480至約800kg/m3(約30至約50lb/ft3)。
26.用于使向上流動的氣態(tài)含烴料流與固體顆粒接觸的流化床反應器，所述流化床反應器包括長而直立的容器，其限定了下部反應區(qū)和上部脫離區(qū)，其中在下部反應區(qū)中通過所述氣態(tài)含烴料流使所述固體顆粒基本流化；在上部脫離區(qū)中使所述固體顆粒基本與所述氣態(tài)含烴料流中脫離；和一系列垂直隔開的加強接觸的構件，其基本水平設置在反應區(qū)內(nèi)，其中每個所述加強接觸的構件包括多個基本平行延伸且側向隔開的細長折流板，其中相鄰的所述加強接觸的構件的所述細長折流板彼此橫向延伸成約60度至約120度的交叉角。
27.根據(jù)權利要求26的流化床反應器，其中相鄰的所述加強接觸的構件之間的垂直間隔為所述反應區(qū)高度的約0.02至約0.5倍。
28.根據(jù)權利要求27的流化床反應器，其中每個所述加強接觸的構件限定了所述含烴料流和所述吸附劑顆?？梢越?jīng)過的開孔區(qū)域，其中每個所述加強接觸的構件的所述開孔區(qū)域為在相應的加強接觸的構件的垂直位置處的所述反應區(qū)的橫截面積的約40至約90％。
29.根據(jù)權利要求28的流化床反應器，其中所述反應區(qū)的高度與寬度的比例為約2∶1至約15∶1。
30.根據(jù)權利要求29的流化床反應器，其中所述脫離區(qū)的最大橫截面積為所述反應區(qū)的最大橫截面積的至少2倍。
31.根據(jù)權利要求26的流化床反應器，其中所述反應區(qū)的高度為約7.62m至約22.9m(約25至約75英尺)，且反應區(qū)的寬度為約0.91m至約2.44m(約3至約8英尺)。
32.根據(jù)權利要求31的流化床反應器，其中相鄰的所述加強接觸的構件之間的垂直間隔為所述反應區(qū)高度的約0.05至約0.2倍。
33.根據(jù)權利要求32的流化床反應器，其中每個所述加強接觸的構件限定了所述含烴料流和所述吸附劑顆?？梢越?jīng)過的開孔區(qū)域，其中每個所述加強接觸的構件的所述開孔區(qū)域為在相應的加強接觸的構件的垂直位置處的所述反應區(qū)的橫截面積的約55至約75％。
34.根據(jù)權利要求33的流化床反應器，其中每個所述折流板具有基本為圓柱形的外表面。
35.根據(jù)權利要求34的流化床反應器，其中相鄰的所述加強接觸的構件的所述細長折流板彼此基本垂直延伸。
36.根據(jù)權利要求35的流化床反應器，其中每個所述折流板基本為直徑為約3.81cm至約7.62cm(約1.5至約3英寸)的圓柱形桿或管，且其中每個所述折流板以約10.16至約20.32cm的中心距(約4至約8英寸的中心距)彼此側向隔開。
37.根據(jù)權利要求26的流化床反應器，另外包括分布板，其限定了所述反應區(qū)的底部，其中所述分布板限定了多個用于使含烴流體料流向上流過所述分布板并流入所述反應區(qū)的孔。
38.根據(jù)權利要求37的流化床反應器，其中所述分布板具有約15至約90個所述的孔。
39.根據(jù)權利要求37的流化床反應器，其中所述分布板具有約30至約60個所述的孔。
40.根據(jù)權利要求26的流化床反應器，其中所述容器限定了接收所述氣態(tài)含烴料流進入所述反應區(qū)的流體入口、從所述脫離區(qū)排出所述氣態(tài)含烴料流的流體出口、接收所述固體顆粒進入所述反應區(qū)內(nèi)的固體入口和從所述反應區(qū)排出所述固體顆粒的固體出口，其中所述固體入口、所述固體出口、所述流體入口和所述流體出口彼此分離。
41.根據(jù)權利要求40的流化床反應器，另外包括位于緊鄰所述流體出口的過濾器，且所述過濾器的操作可以使所述氣態(tài)含烴料流流過所述流體出口，同時阻止所述固體顆粒通過所述流體出口。
42.根據(jù)權利要求26的流化床反應器，其中所述脫離區(qū)的最大橫截面積為所述反應區(qū)的最大橫截面積的至少3倍。
43.根據(jù)權利要求42的流化床反應器，其中所述反應區(qū)基本為圓柱形，且所述脫離區(qū)包括基本為截頭圓錐體的底部部分和基本為圓柱體的上部部分。
44.根據(jù)權利要求43的流化床反應器，其中所述反應器的高度與寬度的比例為約4∶1至約8∶1。
45.一種脫硫方法，包括以下步驟(a)在流化床反應器容器內(nèi)，在足以從所述含烴流體料流中脫硫并將至少部分所述氧化鋅轉化成硫化鋅的脫硫條件下，使含烴流體料流與包含還原價態(tài)的促進劑金屬組份和氧化鋅的固體吸附劑細微顆粒接觸，從而提供脫硫的含烴料流和加載了硫的吸附劑顆粒；(b)在步驟(a)的同時，使至少部分所述含烴料流和所述吸附劑顆粒與多個基本水平的垂直隔開的交叉折流板組接觸，從而減少在所述流化床反應器中的軸向擴散，并加強所述含烴流體料流脫硫；(c)在再生器容器內(nèi)，在足以使至少部分所述硫化鋅轉化為氧化鋅的再生條件下，使至少部分所述加載了硫的吸附劑顆粒與含氧再生料流接觸，從而提供包含未還原的促進劑金屬組份的再生的吸附劑顆粒；和(d)在還原器容器內(nèi)，在足以使所述未還原的促進劑金屬組份還原的還原條件下，使所述再生的吸附劑顆粒與含氫還原料流接觸，從而提供還原的吸附劑顆粒。
46.根據(jù)權利要求45的脫硫方法，另外包括以下步驟(e)在所述流化床反應器容器內(nèi)，在所述脫硫條件下，使所述還原的吸附劑顆粒與所述含烴流體料流接觸。
47.根據(jù)權利要求45的脫硫方法，其中所述含烴流體料流包含在標準溫度和壓力下為液態(tài)的烴。
48.根據(jù)權利要求47的脫硫方法，其中所述含烴流體料流具有的氫與烴的摩爾比為約0.1∶1至約3∶1。
49.根據(jù)權利要求48的脫硫方法，其中所述含烴流體料流包含選自汽油、裂化汽油、柴油燃料及其混合物的烴。
50.根據(jù)權利要求45的脫硫方法，其中所述還原價態(tài)的促進劑組份包含選自鎳、鈷、鐵、錳、鎢、銀、金、銅、鉑、鋅、釕、鉬、銻、釩、銥、鉻和鈀的促進劑金屬。
51.根據(jù)權利要求45的脫硫方法，其中所述還原價態(tài)的促進劑組份包含鎳。
52.根據(jù)權利要求45的脫硫方法，其中每個所述折流板組具有的開孔區(qū)域為在相應的折流板組的垂直位置處的所述反應器容器的橫截面積的約40至約90％。
53.根據(jù)權利要求52的脫硫方法，其中所述折流板組系列包括3-7個單獨的折流板組。
54.根據(jù)權利要求53的脫硫方法，其中相鄰的所述折流板組之間的垂直間隔為約0.152至約1.83M(約0.5至約6英尺)。
55.根據(jù)權利要求54的脫硫方法，其中每個所述單獨折流板組包括多個側向排列、基本為圓柱形的桿或管。
全文摘要
一種從含烴流體料流中脫硫的方法和裝置，其中通過改進含烴流體料流與吸硫固體顆粒在流化床反應器(12)內(nèi)的接觸加強脫硫。
文檔編號C10G25/00GK1658965SQ03813441
公開日2005年8月24日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權日2002年4月11日
發(fā)明者P·F·邁耶, E·L·薩格魯, J·W·韋爾斯, D·W·豪斯勒, M·W·湯普森, A·A·阿維丹 申請人:科諾科菲利浦公司