[发明专利]烃的脱金属

说明书

本公开内容涉及从得自气化或热解过程的烃混合物中提取金属的方法和工艺设备，包括以下步骤：将所述烃混合物与含水酸组合以形成混合物；混合所述混合物；将所述混合物分离为被污染的水相和经纯化的烃相，其相关的益处在于，所述含水酸能够释放在这种气化和热解过程中结合的金属。

在烃混合物的加工过程中，去除杂原子是一个重要的步骤，以使产品符合规范并避免环境或操作上的挑战。氢化处理是通过使杂原子(例如硫、氮和氧)与氢反应而将其从烃混合物中提取出来的常用方法。然而，如果存在金属污染物(即使在相对低的浓度下)，催化剂的活性会受到严重影响。金属污染物可能导致在催化剂表面上形成固态产物，例如焦炭或胶，其具有使氢化处理催化剂失活的作用。因此，在含有金属物质的进料的氢化处理中，在氢化处理步骤上游的所谓的保护床是必要的。保护床的特征在于高的金属捕获能力，使得被截留的金属被简单地捕获在催化表面上。尽管具有高的金属容量，但是催化颗粒必须定期更换，这从设备停止运行或降低设备产量或从更换催化活性材料方面涉及显著的成本。保护床的摆动构造(其中将一个保护床阻断以更换催化活性物质，同时另一个保护床处于运行中)会避免设备关闭的问题，但这涉及其他成本。

烃混合物中的金属的量从百万分之几份至数千ppm不等。特别是可再生来源的脂肪和油、热解油和焦炉焦油可能具有非常高的水平。这些原料的其它特征在于包含含氧化合物，例如苯酚、萘酚(naphthenol)、甲酚和环烷酸。当将金属结合在这种结构中时，令人惊讶地发现，通过使烃混合物与含水酸溶液接触可以释放大量的金属。此外已经确定，可以构造集成的工艺设备，其中由气体净化工艺步骤中的副产物来生产硫酸，其可以用于酸洗脱金属过程中。

酸值是料流的有机酸度的指标。ASTM D664将酸值定义为使用特定的检测系统在特定溶剂中将样品滴定至特定终点所需的特定的碱的量，以每克样品的氢氧化钾的毫克数表示。

根据精炼工艺领域中术语的使用，“烃混合物”应当包括以烃为主的任何料流，但还包括除氢和碳之外的其它元素，如氧、硫、氮、卤素和金属。

本文所用的术语“两相混合物”应当包括将要分离成两相的混合物，但其还应当包括两种(或更多种)组分的乳液和其他实例，其在微观上是互相分散的，即使这种混合物在宏观水平上是稳定的。

在提及“两相”时，这可以意指一个极性相和一个非极性相，但是“两相”还应当被理解为涵盖至少两个相，例如密度高于水相的重质非极性相、水相和密度低于水相的轻质非极性相。

本文所用的“热解”和“气化”应当被理解为这样的过程：其中碳质原料(如煤或生物质)在不存在氧气的情况下加热，或者在氧气以相对于氧化为CO₂为亚化学计量的量存在下加热。来自热解和气化的产物由固相、气相和液相(即焦油)组成。

根据精炼领域的术语，本文所用的“焦油”应当被解释为重质烃类液体。可以使用诸如“热解油”、“煤焦油”和“焦炉焦油”的术语来指示焦油的来源。为了本发明的目的，“焦油”通常是热解、焦炭生产或煤气化的产物。焦油的特征在于存在高含量的杂原子(特别是氮、硫和氧)以及高含量的芳香族化合物。焦油的典型参数包括烃类液体，其为包含0.5％或1％至5％、6％或10％的氧的烃混合物，其密度为高于0.90g/ml、高于0.96g/ml、高于1.05g/ml，其氮原子和硫原子之间的比例(N:S)高于1:1、2:1、5:1或10:1，其氢含量低于10％w/w，且其酸值高于2或4且低于7或8mg KOH/g。

本公开不限于焦油，而且还涉及包含高含量氧的其它烃类液体，例如动物脂肪、植物油和妥尔油(其包含高达25％的氧并具有高的酸度)。

在广义上，本公开涉及一种从得自气化或热解过程的烃混合物中提取金属的方法，该方法包括以下步骤：将所述烃混合物与含水酸组合以形成混合物；混合所述混合物；将所述混合物分离为被污染的水相和经纯化的烃相，其相关的益处在于，所述含水酸能够释放在这种气化和热解过程中结合的金属。