[发明专利]用于降低氧化的含硫碳氢化合物中硫含量的工艺

说明书

提供了用于通过电化学分解从碳氢化合物和氧化的含硫碳氢化合物的混合物降低硫含量的工艺和系统。电化学反应在有效促进一部分氧化的硫化合物分解的电势下和电解质溶液存在的条件下发生，以回收具有降低的硫含量的碳氢化合物产物同时将碳氢化合物的损失最小化。

相关申请

本申请要求2012年9月28日提交的美国临时专利申请第61/707,561号的权益，其通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及降低氧化的含硫碳氢化合物例如由含硫碳氢化合物的氧化性脱硫形成的化合物中的硫含量。

背景技术

原油(crude oil)是世界上用作燃料和石化原料的碳氢化合物的主要来源。尽管天然石油或原油的组分明显不同，但所有原油(crude)都含有硫化合物并且大部分含有可能还含有氧的氮化合物，但大部分原油的氧含量是低的。一般来说原油中硫浓度小于约5个百分点，而大部分原油具有约0.5至约1.5个百分点范围内的硫浓度。氮浓度通常小于0.2个百分点，但它可能高至1.6个百分点。

原油被精炼以产生运输燃料和石化原料。通常，用于运输的燃料是通过加工并且共混来自原油的蒸馏馏分来产生的，以满足特定最终使用规格。因为如今可大量获得的大部分原油是高含硫的，蒸馏馏分必须脱硫以产得满足性能规格和/或环境标准的产品。

来源于含硫酸性原油的石油产品的加工和最终使用过程中，硫化合物向大气中的排放带来健康和环境问题。硫化合物在燃烧过程中转化为硫氧化物并产生硫的含氧酸，并促成微粒排放。

含氧燃料共混化合物和几乎不含或不含碳碳化学键的化合物，例如甲醇和二甲醚，已知降低烟雾和发动机尾气排放。然而，这些化合物中大部分具有高的蒸气压和/或几乎不溶于柴油燃料，并且它们点火质量差，如它们的十六烷值所示。例如，经由化学加氢精制和氢化来降低硫和芳烃含量的纯化柴油燃料也导致燃料润滑性的降低。低润滑性的柴油燃料可能造成燃油泵、喷油器和在高压下与燃料接触的其他运动部件过度磨损。中间馏分(mid distillate)，名义上在范围180-370℃内沸腾的蒸馏馏分，被用于在压燃式内燃机(柴油机)中使用的燃料或燃料的共混成分。它们通常包含约1至3个重量百分比的硫。自1993年，欧洲和美国的中间馏分规格已从3000部分每百万重量(ppmw)的水平降低至5-50ppmw的水平。

为了符合关于超低硫含量燃料的这些规定，炼油厂不得不使得燃料在精炼闸门(gate)处具有甚至更低的硫水平，以使得它们在所述闸门处共混后符合严格的规格。炼油厂必须在提供确保满足将来的规格的灵活性的工艺或原油与最低的额外资本投资之间选择，在许多情况下通过利用现有设备。传统的技术，诸如加氢裂化和两级加氢精制，为炼油厂提供了生产清洁运输燃料的解决方案。这些技术可以获得并且可在修建新建生产设施时使用。然而，许多现有的加氢处理设施，诸如使用相对低压力的加氢器的那些，意味着大量的前期投资并且要在制定这些更严格的减硫要求之前建造。因为获得清洁燃料产品的相对更严格的操作要求(即较高的温度和压力)，所以升级这些设施中现有的加氢反应器是很难的。炼油厂可用的改造选项包括通过增加循环气体质量来提升氢分压、利用更高活性的催化剂组合物、安装改进的反应器组件以增加固液接触、增加反应器体积以及提高原料质量。

有许多加氢精制单元安装在世界各地以生产含500-3000ppmw硫的运输燃料。为相对温和的条件(即，对于180℃至370℃的范围内沸腾的直馏瓦斯油来说30公斤每平方厘米的低的氢分压)设计这些单元并且在所述相对温和的条件下操作这些单元。

随着运输燃料越来越流行上文提及的更加严格的环境硫规格，最大允许的硫含量被降低至不大于15ppmw，而在某些情况下为不大于10ppmw。终端产品中这一超低硫水平通常需要修建新的高压加氢精制装置或大幅改造现有设施，例如，通过并入瓦斯净化系统，重新建造反应器的内部结构和组件，和/或配置更有活性的催化剂组合物。