[发明专利]用于从烃原料移除汞的方法

说明书

发明领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年11月21日提交的美国申请系列号60/860,288 的利益。

本发明的领域涉及汞从烃气体或液体流的移除。

发明背景

元素汞和汞化合物是所有类型的化石燃料(烃)：煤、石油(油)和天然气 中的痕量污染物。通过煤的气化或油或天然气的精炼，得到的产物也可能 含有汞。

气体和液体烃流为数众多，并且经常以超过一个名称为人所知。另外， 包含汞的这些气体或液体烃流的组成变化。气井和油井是烃流的商业来 源。典型的井产气体包含甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、 正戊烷和较高分子量烃，以及二氧化碳、硫化氢和氮。可以在抽提装置处 理气体以及与原油相关的气体。可以对气体进行处理，以产生表示作为至 少75％甲烷的气体的“天然气”或“销售气(sales gas)”；表示作为以在-230℉ 的液体形式的天然气的液化天然气(“LNG”)；乙烷(通常95％乙烷)；E/P， 即乙烷和丙烷的混合物；LPG，即丙烷和丁烷的混合物；液态天然气 (“NGL”)，典型为乙烷和更高级烷，作为单独的液体产品出售；和天然汽 油/凝析油，即戊烷和更高级烃的混合物。

原油典型含有在甲烷至复杂的多环芳族化合物的范围内的烃的混合 物，所述复杂的多环芳族化合物包括：作为直链烷烃的正构烷烃；作为支 链烷烃的异构烷烃；作为含有至少一个双键并且没有芳族或环状链烷环的 烃的烯烃；环烷烃(环烷)，例如环戊烷、环己烷；作为具有至少一个苯环 的烃的单核芳族化合物；作为具有2个以上的芳环的烃的多核芳族化合物； 树脂如较低分子量的沥青质，分子量为500-1500；沥青质，即分子量为 500-100,000的复杂的高分子量化合物；以及作为不仅含有碳和氢，还含有 硫、氧、氮、镍或其它原子的化合物的杂原子化合物。

在精炼原油时，原油的质量和炼厂单元操作的细节将决定具体产物分 布。炼厂进行三个主要步骤以将原油转变成组分：分离，例如通过常压蒸 馏或真空蒸馏；转化，例如通过催化裂化、重整或减粘裂化；以及处理， 例如加氢处理、脱硫和污染物移除。来自炼厂的烃原料的主要来源是常压 蒸馏和流化床催化裂化器(“FCC”)的废气。

在简单的炼厂中，原油的常压蒸馏产生可以在气体设备中处理的轻质 烃(light ends)。另外，产生石脑油和汽油，然后可以将其分离。可以将石 脑油加氢处理并且重整，以产生汽油。异构化可以增加石脑油和汽油的辛 烷值。像粗柴油和残渣一样，轻质和重质馏出物也是常压蒸馏的产物。可 以将轻质馏分加氢处理，以产生煤油和喷气式发动机燃料。可以将重质馏 分加氢处理，以产生柴油和燃用油。粗柴油和残渣可以被用作重质燃料油。 在更复杂的炼厂中，常压蒸馏的产物之一是常压粗柴油(除轻质和重质馏分 以外)。常压塔的塔底馏分被送至真空蒸馏，在所述真空蒸馏中，产生两种 产物。一种产物是真空粗柴油，可以将其与常压粗柴油合并，并且进一步 经由催化裂化处理。第二种产物是残渣，其可以被送至焦化器以产生汽油 和重质燃料油。催化裂化过程产生产物例如C₄和更轻质的烯烃气体、汽 油、轻质循环油、倾析油(decanted oil)(或油浆)和焦炭。可以经由烷基化将 异丁烷与烯烃组合，以形成汽油调合剂。

加氢裂化可以用于将重质石油产物转化成汽油和/或中间馏分燃料调 合油。可以将重质馏分例如重质汽油进料给催化重整器，以将其转化成更 高价值的产物。较轻质的馏分产物可以用于汽油的产生，并且作为LPG。 中间馏分通常被调合用于燃料油。

热裂化操作，例如焦化、延迟焦化、流化焦化和减粘焦化，可以用于 增加来自常压或真空蒸馏的残留产物的价值。

最后，例如作为煤至其它化学品(甲醇、烯烃等)的转化的一部分，可 以将煤，即一种含有汞的固体化石燃料气化。

烃液体和气体流中的汞对铝部件高度腐蚀，可以使催化剂中毒，并且 可能存在来自受污染的装备、逸出物和废物的工业卫生和环境风险。

存在许多涉及从烃流移除汞的技术。对吸附剂进行了综述，其通常将 所述材料限定为：

吸附剂由粒状或粒化的材料构成，所述粒状或粒化的材料由基底载体 沸石、活性炭、金属氧化物或氧化铝和结合到所述载体的反应性组分 Ag、KI、CuS、金属硫化物等构成。