在合成氣調節(jié)的同時低溫耐硫脫除焦油和硫制造技術

一種包含NiO、Al2O3和ZnO的催化劑。所述催化劑能在300-600°C的溫度下從合成氣中脫除超過5%的硫。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
用于清潔并調節(jié)合成氣以脫除焦油和硫的催化劑。
技術介紹
合成氣含有各種雜質，如焦油、H2S, NH3和顆粒物。焦油(通常定義為在含碳材料如木材、煤炭或泥炭熱解過程中形成的多核芳族化合物)導致操作問題，如堵塞工藝管道和使換熱表面結垢，這導致加工效率降低和裝鉻停車。焦油具有起導致氣化爐下游的催化劑失活的焦炭前體作用的傾向。此外，焦油的一些組分為已知的致癌物。因此，重要的是從合成氣流中脫除焦油以將合成氣經濟地轉化為具有附加值的產物。焦油濃度可隨原料、氣化爐類型和操作條件而變化。大多數(shù)下游轉化工藝和設備對焦油具有零或非常低的耐受性(PPb范圍內)。盡管催化脫除焦油是最簡單且最經濟的方法，然而即使在25年的持續(xù)研究和開發(fā)工作后，也不存在商業(yè)化的低溫(〈500° C)焦油脫除催化劑。本領域中目前所用的催化劑要求溫度至少為600° C，優(yōu)選800° C，這需要加熱和昂貴的設備。由于將合成氣從發(fā)生器中取出，無需采用任何額外的加熱附加成本和機器。需要尋找顯示出如下性能且同時脫除焦油和硫的催化劑:1)對焦油脫除的耐硫性；2)耐焦化；3)耐受高溫和還原環(huán)境的能力；4)在NH3、HCl和一些重金屬存在下工作的能力；和5)耐磨損性。公開內容簡述一種催化劑，其包含或基本上包含Ni0、Al203和ZnO。所述催化劑能在300-600° C的溫度下從合成氣中脫除超過5%的硫。在另一實施方案中，所述催化劑包含或基本上包含以1-10重量％的量存在的NiO、Al2O3和ZnO。在該實施方案中，所述催化劑能在350-550° C的溫度和14.7-1, 200psig的壓力下從合成氣中脫除超過20%的硫，同時從所述合成氣中脫除焦油。在另一實施方案中，所述方法起始于合成氣的制備。然后使所述合成氣與催化劑接觸以制備經處理的合成氣。在該實施方案中，所述催化劑包含或基本上包含Ni0、Al203和ZnO0所述催化劑能在300-600° C的溫度下從合成氣中脫除超過5%的硫。然后將所述經處理的合成氣引入催化化學反應中。在該實施方案中，在與所述催化劑接觸之前，不對所述合成氣進行加熱，且在進行催化化學反應之前，不對所述經處理的合成氣進行冷卻。在又一實施方案中，所述方法起始于合成氣的制備。然后使所述合成氣與催化劑接觸以制備經處理的合成氣。在該實施方案中，所述催化劑包含或基本上包含以1-10重量％的量存在的Ni0、Al203和ZnO。所述催化劑能在350-550° C的溫度和14.7-1, 200psig的壓力下從合成氣中脫除超過20%的硫，同時從所述合成氣中脫除焦油。然后將所述經處理的合成氣引入催化化學反應中。在該實施方案中，在與所述催化劑接觸之前，不對所述合成氣進行加熱，且在發(fā)生催化化學反應之前，不對所述經處理的合成氣進行冷卻。附圖簡介通過參照與附圖一起的下文描述，可更全面理解地本專利技術及其益處，在所述附圖中:附圖說明圖1描述了具有再生爐的循環(huán)流化床設計的裝鉻。圖2描述了在350° C下于500psig和IltT1下的萘轉化。專利技術詳述現(xiàn)在開始詳細描述本專利技術的優(yōu)選方案，應當理解的是本專利技術的特征和概念可體現(xiàn)于其他方案中，且本專利技術的范圍不受限于所描述或示意的實施方案。本專利技術的范圍旨在僅由下文權利要求的范圍所限定。在一個實施方案中，所述催化劑包含NiO、Al2O3和ZnO。在該實施方案中，所述催化劑能在300-600° C的溫度下從合成氣中脫除超過5%的硫。在一個實施方案中，NiO以0.5-15重量％，1-10重量％，或者甚至以7.5-12.5重量％的量存在。在另一實施方案中，ZnO以0.5-15重量％，1-10重量％，或者甚至以7.5-12.5重量％的量存在。可將所述催化劑鉻于固定床設計或任選鉻于循環(huán)流化床設計之上。用于該循環(huán)流化床設計且具有再生爐的反應器裝鉻示于圖1中。在該圖中，流化床反應器10含有催化劑12。使具有焦油和H2S的合成氣14流入流化床反應器10中并與催化劑12反應。該反應步驟的溫度可低于425° C，325-425° C，或者甚至為350-400 ° C。所述反應可在14.7-1，200psig的壓力下運行，然后使廢催化劑16和清潔的合成氣18流入在其中將其分離的分離器20，如旋風分離器中。然后使廢催化劑16流入再生爐22中，其中使用空氣24使所述催化劑再生為再生的催化劑26。然后使所述再生的催化劑流入所述循環(huán)流化床設計中以再次用作催化劑。與催化劑反應的合成氣可為含有不同量的一氧化碳和氫氣的任何氣體混合物。在一個實施方案中，合成氣進料可含有呈萘形式的焦油和呈H2S形式的硫。所述合成氣進料中的焦油和硫含量可為數(shù)ppm至15，OOOppmv,這取決于原料、氣化爐類型和操作條件。在一個實施方案中，在與所述催化劑接觸之前，不對所述合成氣進行加熱。本領域中目前所用的催化劑需要至少800° C的溫度，這需要加熱和昂貴的設備。由于將合成氣從發(fā)生器中取出，不需要使用任何額外加熱附加成本和機器。此外，通過使所述合成氣與所述催化劑在300-600° C的溫度下接觸，在用于催化化學反應之前，不需對所述經處理的合成氣進行冷卻。所述催化化學反應可包括諸如將合成氣轉化成二甲醚、汽油的費-托反應或甲烷化反應。費-托反應可用于生產液體燃料。其他催化反應可用于生產合成天然氣、汽油、醇、氨或其他化工產品。在一個實施方案中，金屬氧化物位點可還原，從而導致還原的金屬位點與金屬氧化物位點的組合。所述還原反應可通過如下方法實現(xiàn):在中等溫度下使用氫氣以與所述金屬氧化物反應，從而形成水和還原的金屬。在一個實施方案中，所述合成氣含有超過1，OOOppmv的硫，甚至超過10，OOOppmv或者甚至15，OOOppmv的硫。在一個實施方案中，所述合成氣的硫含量可為10，000-20, OOOppmv。此外，在一個實施方案中，所述催化劑能將H2S脫除至低于lppmv，這通常為費-托反應所需的水平。在另一實施方案中，所述催化劑包含1-10重量％的NiO、Al2O3和ZnO。所述催化劑能在350-550° C的溫度和14.7-1, 200psig或者甚至250-1，OOOpsig的壓力下從合成氣中脫除超過20%的硫，同時從所述合成氣中脫除焦油。在又一實施方案中，所述方法公開了制備合成氣，隨后通過使所述合成氣與催化劑接觸從而制備經處理的合成氣。在該實施方案中，所述催化劑可包含NiO、Al2O3和ZnO。然后將所述經處理的合成氣引入催化化學反應中。在該實施方案中，在與所述催化劑接觸之前，不對所述合成氣進行加熱，且在進行所述催化化學反應之前，不對所述經處理的合成氣進行冷卻。由于在與所述催化劑接觸之前不對所述合成氣進行加熱，因此不需要額外的熱源。此外，在所述經處理的合成氣進行催化化學反應之前，不需對所述經處理的合成氣進行額外的冷卻。在另一實施方案中，所述方法公開了制備合成氣，隨后通過使所述合成氣與催化劑接觸而制備經處理的合成氣。在該實施方案中，所述催化劑可包含1-10重量％的NiO、Al2O3和ZnO。所述催化劑能在350-550° C的溫度和250-1，OOOpsig的壓力下從合成氣中脫除超過20%的硫，同時從所述合成氣中脫除焦油。然后將經處理的合成氣引入催化化學反應中。在該實施方案中，在與所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.13 US 61/382,2111.一種催化劑，其包含: (a)NiO； (b)Al2O3 ;和(c)ZnO, 其中所述催化劑能在300-600° C的溫度下從合成氣中脫除超過5%的硫。2.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中溫度為350-550°C。3.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中脫硫壓力為14.7-1，200psig。4.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中脫硫壓力為250-1，OOOpsig。5.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中所述催化劑在脫硫過程中同時從所述合成氣中脫除焦油。6.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中在與所述催化劑接觸之前，不對所述合成氣進行熱處理。7.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中350°C下的焦油脫除轉化率大于55%。8.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中NiO以1-10重量％的量存在。9.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中從所述合成氣中脫除超過10%的硫。10.根據(jù)權利要求1的催化劑，其中所述合成氣中的硫含量大于lOOOppmv。11.一種催化劑，其包含: (a)以1-10重量％的量存在的NiO； (b)Al2O3 ;和(c)ZnO, 其中所述催化劑能在350-550° C的溫度和14.7-1, 200psig的壓力下從合成氣中脫除超過20%的硫，同時從所述合成氣中脫除焦油。12.一種方法，其包括: 制備合成氣； 通過使所述合成氣與包含如下物質的催化劑接觸而制備經處理的合成氣； (a)NiO； (b)Al2O3...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：S·S·潘薩里，J·D·艾利森，S·E·勒斯克，A·C·昌，
申請(專利權)人：菲利浦六六公司，
類型：
國別省市：