[发明专利]矿物燃料的深度脱硫的方法

说明书

硫是矿物燃料中普通存在的不需要元素。硫的存在会对管道，泵和精炼设备造成腐蚀，并对燃烧发动机造成过早损害。硫还会污染或毒化许多用于精炼和燃烧矿物燃料中的催化剂。更具地讲，硫燃烧产物如二氧化硫在大气中会散发会导致称之为酸雨的酸沉积形成。酸雨会对水生和森林生态系统及位于燃烧设备下游风雨的农业区产生持续的毒害作用。这些可见Monticeclo，D，J.和W.R.Finnerty，(1985)Ann，Reu、Microbiol、39：371-389，像1964年空气净化法(the CleanAir Act)之类的法规，要求在所有矿物燃料燃烧前或燃烧后除去硫。由于清洁燃烧的低硫矿物燃料蕴藏日益贫化而对低等级高硫矿物燃料需求的上涨和为满足立法当局要求显著降低硫的排放，使符合这样的法规成为日益迫切的问题。上述这些可见Mnotcello D Z.和J.J.Kilbane，Practica(Consiuera tions in Brodesucfurizat ion of Petrol-eum″，IGT′S 3d Intl、Symp，Ou Gas，Oil，Coal，和Env.Biotech，(Dec，3-5，1990)New，orleans，LA。

有几种已知物理化学方法用于在燃烧前脱去矿物燃料中的硫。一种广泛采用的技术是加氢脱硫，或称HDS。在HDS中，在催化剂存在下，于较高的温度和压力下，将矿物燃料与氢气接触。通过将硫化合物还原转化为H2S脱去有机硫，通过汽提除去腐蚀气体产物。与其它脱硫技术相比，HDS在除去矿物燃料中所有形式硫上不是十分有效的。Gary，TH.和G、E、Handwerk，在(1975)Petroleum Refining：Tcchnology和Eco.nomics，Marcel Dekker，Inc.，New Yoik，P114-120中公开的内容在此被插入作为参考。

例如，HDS对于煤的脱硫不是十分有效的，其中无机硫，尤其是黄铁矿硫，占矿物燃料的总硫含量的50％或更多，其余的是各种形式的有机硫。用HDS不能有效地将黄铁矿从矿物燃料中除去。因此煤的总硫含量中仅有一部分可通过物化方法如HDS除去。煤的总硫含量一般接近于约10wt％或其可低至约0.2wt％，这取决于煤源的地理位置。

HDS相对更适用于液体石油的脱硫，如原油或其馏分，这些矿物燃料中的几乎100％硫含量是有机硫。原油中有机硫含量一般接近于约5wt％-约0.1wt％，由波斯湾地区和委内瑞拉得到的原油中硫含量可能特别高，见Monticello，D，J和JJ.Kilbane，Praetical Consiaerations in Biodesulfurization of Petroleum″，IGT′S 3d Intl，Symp，on Gas，Oil，Coal，和En.Biotech.，(Dec.3-5，1990)New.orleans，LA，和Monticeclo D，J，和W，R、Finnerty，(1985)Ann.Rev.Microbiol.39：371-389。

在煤和液体石油矿物燃料中的有机硫都是以各种化合物存在的，其中一些是不稳定的并很容易通过HDS脱去硫，另一些是难处理的并不能被HDS处理，见Shih.S.S.etal(1990)AICHE Abstract No、264B(未出版！完整的文章可向美国化学工程研究所索取)。Shih et al的文章在此插入作为参考，后面称之为Shih et al。因此，即使HDS处理后的矿物燃料必须用如烟道洗涤器之类的设备进行燃烧后脱硫，但烟道洗涤器的安装是昂贵的并且保养困难，尤其是对于小型燃烧设备。更具体讲，烟道洗涤器与HDS联用解决的上述硫造成的问题是指解决环境中的酸沉积，而不是其它与硫有关的问题，如对机械的腐蚀和对催化剂的毒害。

通常用HDS易于处理的有机分子包括巯醇，硫酸和二硫化物。带硫的芳族杂环物(即在芳环上带一或多个非碳原子的芳族分子)包括HDS或类似物化处理难以处理的大多数有机硫分子。这些难处理分子一般要求脱硫条件苛刻到足够降解矿物燃料中的有价值烃，见Shin et al。