Способы и устройства для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода

Настоящее описание относится к способам и устройствам для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода. Настоящее описание относится к способам и устройствам, причем водород используют в устройствах, в которых используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов. Загрязняющие вещества, такие как оксиды углерода и вода, одновременно удаляют из потока водорода, чтобы обеспечить обогащенный водородом поток с высокой степенью чистоты для устройств, в которых используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов. Изобретение обеспечивает эффективное удаление загрязняющих веществ, таких как вода и оксиды углерода, в устройствах, в которых используют катализаторы, деактивируемые оксигенатами. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Право приоритета

Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США № 62/414635, поданной 28 октября 2016 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.

Область изобретения

Настоящее описание относится к способам и устройствам для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода. В частности, настоящее изобретение относится к способам и устройствам для удаления воды и оксидов углерода из водорода, применяемым в устройствах, в которых используют катализаторы, деактивируемые оксигенатами.

Предпосылки создания изобретения

Катализаторы на основе хлорированного оксида алюминия, используемые в способе изомеризации, очень чувствительны к наличию воды и оксидов углерода. Взаимодействие этих катализаторов даже на малым количеством загрязняющих веществ, таких как вода и оксиды углерода, приводит к значительной и постоянной деактивации катализатора. Как правило, для защиты катализаторов от деактивации используют систему осушителя с молекулярным ситом для удаления воды из используемого в способе подпиточного водорода.

Традиционная конструкция таких осушителей, используемых для удаления воды, включает двухступенчатую систему, в которой один осушитель можно периодически извлекать для его восстановления с помощью горячего регенерирующего газа. Хотя осушители этих видов эффективны для удаления воды, они менее эффективны для удаления оксидов углерода. Как правило, для удаления оксидов углерода, таких как монооксид углерода (СО), в осушающие системы добавляют адсорбенты, но пропускная способность этих адсорбентов является низкой, и общая эффективность также является низкой. Как правило, источник подпиточного газа при изомеризации, используемый в устройстве для риформинга, содержит монооксид углерода, и для удаления загрязняющего вещества в виде монооксида углерода требуется дополнительная обработка. Кроме того, некоторые способы изомеризации имеют ограничения в отношении уровня оксигенатов, поступающих в систему из подпиточного газа. В соответствии с таким способом в подпиточный газ попадает большое количество оксидов углерода и воды, и постоянное повышение уровня оксигенатов и воды в реакторе приводит к подавлению активности катализатора. Как правило, в таких установках изомеризации на основе хлорированного оксида алюминия для удаления монооксида углерода используют отдельную систему, такую как метанатор, а для удаления воды используют отдельную систему, такую как молекулярное сито. Известные традиционные многочисленные этапы обработки для удаления воды и оксидов углерода значительно увеличивают затраты, а также сложность проектирования и эксплуатации установок изомеризации на основе хлорированного оксида алюминия.

Таким образом, существует потребность в разработке нового способа и устройства для эффективного удаления загрязняющих веществ, таких как вода и оксиды углерода, в таких устройствах, в которых используют катализаторы, деактивируемые оксигенатами. Использование множества таких систем для раздельного удаления воды и оксидов углерода приводит к увеличению капитальных затрат на оборудование и эксплуатационных расходов. Таким образом, существует потребность в разработке усовершенствованного способа и более простой конструкции устройства для одновременного удаления воды и оксидов углерода в таких системах.

Изложение сущности изобретения

Один вариант осуществления настоящего объекта изобретения представляет собой способ удаления загрязняющих веществ из потоков водорода, включающий подачу потока водорода в адсорбционную колонну. В адсорбционной колонне обеспечивают взаимодействие потока водорода с адсорбентом при первых рабочих условиях для удаления части по меньшей мере одного загрязняющего вещества с получением первого потока выходящего продукта и второго потока выходящего продукта. Второй поток выходящего продукта подают в единую зону осушения при вторых рабочих условиях с получением потока сухого водорода.

Другой вариант осуществления настоящего объекта изобретения представляет собой устройство для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода в установках изомеризации, содержащее входное отверстие для потока газа, содержащего поток водорода. Адсорбционная колонна содержит два или более адсорбционных сосуда, принимающих поток газа. Адсорбент в адсорбционной колонне предназначен для адсорбции части по меньшей мере одного загрязняющего вещества в потоке газа при первых рабочих условиях с получением первого потока выходящего продукта и второго потока выходящего продукта с пониженным содержанием загрязняющего вещества. Единая зона осушения, расположенная ниже по потоку относительно адсорбционной колонны, выполнена с возможностью осушения второго потока выходящего продукта при вторых рабочих условиях с получением потока сухого водорода с пониженным содержанием загрязняющего вещества. Зона изомеризации расположена ниже по потоку относительно единой зоны осушения и принимает поток сухого водорода и поток сухого углеводорода в качестве сырья. Зона изомеризации дополнительно содержит слой катализатора, выбранного из хлорированного оксида алюминия, сульфатированного циркония или вольфрамированного циркония. Адсорбент выбран из оксида алюминия, силикагеля, активированного угля и молекулярных сит, а также их комбинаций.

Преимущество настоящего объекта изобретения заключается в одновременном удалении загрязняющих веществ, таких как оксиды углерода и вода, в устройствах, содержащих катализаторы, которые чувствительны к наличию оксида углерода и воды. В настоящем объекте изобретения предложены новый способ и устройство для замены множества систем обработки, обычно используемых для удаления загрязняющих веществ, таких как вода, соединения серы, азот, оксиды и оксиды углерода, с помощью единой системы осушителя с перепадом давления (PSA).

Дополнительные объекты, преимущества и новые признаки согласно примерам будут частично изложены в приведенном ниже описании и частично станут очевидными для специалистов в данной области после изучения представленного ниже описания и прилагаемого чертежа или могут быть изучены при изготовлении или эксплуатации примеров. Указанные объекты и преимущества согласно концепции могут быть реализованы и обеспечены с помощью способов, средств и комбинаций, в частности, указанных в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

На чертеже представлена технологическая схема способа и устройства согласно настоящему изобретению.

Соответствующие номера позиций указывают на соответствующие компоненты на чертеже. Специалистам в данной области будет очевидно, что элементы на фигуре показаны для упрощения и ясности описания и не обязательно представлены в масштабе. Например, для облегчения понимания различных вариантов осуществления настоящего описания размеры некоторых элементов на фигуре могут быть чрезмерно увеличены по сравнению с другими элементами. Кроме того, обычные, но хорошо известные элементы, которые являются полезными или необходимыми в экономически целесообразном варианте осуществления, часто не показаны для облегчения рассмотрения этих различных вариантов осуществления настоящего описания.

Подробное описание

Представленное ниже описание не следует рассматривать в ограничивающем смысле, оно приведено исключительно для представления общих принципов иллюстративных аспектов. Объем настоящего описания следует определять со ссылкой на пункты формулы изобретения.

Катализаторы на основе хлорированного оксида алюминия, используемые в способах изомеризации, очень чувствительны к наличию оксидов углерода и воды. Типовой источник подпиточного газа при изомеризации для таких устройств содержит оксиды углерода. Действие даже низких концентраций загрязняющих веществ, таких как оксид углерода и вода, приводит к деактивации катализатора. Как правило, в устройствах Isom на основе катализаторов в виде хлорированного оксида алюминия используют несколько осушителей подпиточного газа. Для защиты катализатора от деактивации используют систему осушителя с молекулярным ситом для удаления воды из используемого в способе подпиточного водорода. Как правило, в таком способе метанатор для удаления оксидов углерода применяют совместно с системой молекулярного сита для удаления воды, чтобы удалить все загрязняющие вещества из потока водорода, которые способны деактивировать катализаторы в ходе дальнейшей обработки. Применение множества таких систем для обработки приводит к значительному повышению затрат и сложности проектирования и эксплуатации таких устройств Isom на основе хлорированного оксида алюминия.

Настоящий объект изобретения относится к новому способу и устройству для удаления оксидов углерода и воды из устройств, в которых используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов. В настоящем объекте изобретения для одновременного удаления воды и оксидов углерода использована система единого осушителя с перепадом давления (PSA). Устройства, в которых используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов, могут представлять собой установки изомеризации. Преимущество настоящего объекта изобретения заключается в том, что данный способ также позволяет уменьшить размер оборудования для каустической обработки, требуемого для обработки отработавшего газа стабилизатора, и может обеспечивать вторичное использование любого избыточного количества водорода, содержащегося в отработавшем газе стабилизатора. Кроме того, сокращаются расходы на утилизацию отработанного каустика. Дополнительным преимуществом настоящего объекта изобретения является снижение затрат и упрощение эксплуатации установок изомеризации.

Установка изомеризации может быть объединена с устройством для риформинга CCR; в таких устройствах отходящий газ из PSA-осушителя может быть возвращен обратно в сепаратор для крекинга нефтепродукта для извлечения остаточного водорода. Это, в частности, целесообразно, поскольку позволяет оптимизировать устройство PSA в отношении высокой степени очистки, а не высокой степени извлечения, поскольку водород не будет оставаться в отходящем газе. Таким образом функционирование становится более надежным, и снижается сложность системы и количество используемых слоев. Использование PSA-осушителя с возможностью очистки водорода обеспечивает возвращение водорода стабилизатора в установку изомеризации, позволяя механизму извлекать как воду, так и легкие газы из отработавшего газа стабилизатора.

В целом способ и устройство для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода легче понять со ссылкой на фигуру. Фигура была упрощена путем удаления большого числа устройств, обычно применяемых в процессе такого типа, таких как внутренние элементы сосудов, системы контроля температуры и давления, клапаны управления потоком, насосы рециркуляции и т.д., которые конкретно не требуются для иллюстрации рабочих характеристик изобретения. Кроме того, иллюстрация способа в соответствии с настоящим объектом изобретения в варианте осуществления согласно конкретному чертежу не предназначена для ограничения настоящего изобретения конкретными вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

Настоящий объект изобретения, как показано на фигуре, включает систему 100 реактора для осуществления способа удаления загрязняющих веществ из потоков водорода. Поток исходного газа в линии 8, содержащий водород, подают в систему 100 реактора. Поток подпиточного газа, содержащий водород, линия 12, может быть добавлен к потоку газа в линии 8. Поток газа в линии 8 подают в адсорбционную колонну 30. Адсорбционная колонна 30 может представлять собой систему осушителя с перепадом давления (PSA). Для удаления по меньшей мере части одного загрязняющего вещества в адсорбционной колонне 30 обеспечивают взаимодействие потока газа в линии 8 с адсорбентом. Из адсорбционной колонны 30 выходят первый поток выходящего продукта в линии 34 и второй поток выходящего продукта в линии 32. Рабочие условия адсорбционной колонны включают температуру эксплуатации в диапазоне от 20°C до 55°C и давление в диапазоне от 75 фунтов/кв. дюйм изб. до 1000 фунтов/кв. дюйм изб. Предпочтительная температура эксплуатации находится в диапазоне от 35°C до 45°C, а давление от 300 фунтов/кв. дюйм изб. до 400 фунтов/кв. дюйм изб.

Поток газообразного водорода в линии 8 содержит загрязняющие вещества, такие как оксиды углерода, вода, соединения серы, такие как сероводород, и оксид азота. Загрязняющие вещества адсорбируются адсорбентами за счет взаимодействия потока водорода с адсорбентом в адсорбционной колонне. Обработанный поток водорода с пониженным содержанием загрязняющих веществ выходит из адсорбционной колонны в линии 32. Первый поток выходящего продукта в линии 42 отбирают в верхней части адсорбционной колонны 30 и могут обрабатывать в качестве топливного газа. Единая зона 40 осушения ниже по потоку сообщается с адсорбционной колонной 30. Выходящий продукт из адсорбционной колонны в линии 32 подают в единую зону 40 осушения для получения потока сухого водорода в линии 42. Рабочие условия единой зоны осушения включают температуру эксплуатации в диапазоне от 20°C до 55°C и давление в диапазоне от 75 фунтов/кв. дюйм изб. до 1000 фунтов/кв. дюйм изб. Предпочтительная температура эксплуатации составляет 35°C, а давление от 350 фунтов/кв. дюйм изб. до 550 фунтов/кв. дюйм изб.

Адсорбционная колонна 30 может содержать два или более адсорбционных сосуда, содержащих адсорбент. Рабочие условия адсорбционной колонны включают температуру эксплуатации в диапазоне от 20°C до 55°C и рабочее давление в диапазоне от 75 фунтов/кв. дюйм изб. до 1000 фунтов/кв. дюйм изб. Предпочтительная температура эксплуатации находится в диапазоне от 35°C до 45°C, а рабочее давление от 300 фунтов/кв. дюйм изб. до 400 фунтов/кв. дюйм изб.

Адсорбционная колонна 30 содержит адсорбенты, которые могут быть выбраны из множества потенциальных адсорбентов, таких как оксид алюминия, силикагель, активированный уголь и молекулярные сита. Адсорбент также может представлять собой комбинацию адсорбентов, таких как оксид алюминия, силикагель, активированный уголь и молекулярные сита.

В контексте настоящего документа термин «адсорбция» относится к применению твердого носителя для удаления атомов, ионов и молекул из газа или жидкости. Адсорбция может представлять собой «физическую адсорбцию», т.е. адсорбцию, которая включает поверхностное притяжение, либо «хемосорбцию», при которой в загрязняющем веществе, подлежащем удалению, происходят химические изменения. Адсорбенты могут представлять собой любой пористый материал, применяемый в качестве адсорбента, в том числе углеродные материалы, такие как активированные углеродные глины, молекулярные сита, включая цеолиты, оксиды металлов, включая силикагель и оксид алюминия, которые стимулируют или активируют, а также другие пористые материалы, которые могут быть использованы для удаления или отделения загрязняющих веществ.

Единая зона 40 осушения содержит единый осушитель. Единый осушитель содержит адсорбенты в виде молекулярного сита для удаления воды из потока водорода в линии 32. Обогащенный водородом поток, выходящий в линию 42 из единой зоны 40 осушения, не содержит воды и серы. Обогащенный водородом поток в линии 42 содержит менее 1 моль-части на миллион оксида углерода. Обогащенный водородом поток в линии 42 в основном содержит углеродные соединения с 1 по 8 и следовые количества оксигенатов, таких как оксиды углерода, оксиды азота, и не требует какой-либо дополнительной обработки ниже по потоку перед введением в блок обработки, в котором используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов. Обогащенный водородом поток в линии 42 может быть непосредственно направлен в устройство Isom для осуществления изомеризации и дальнейшего использования. Поток углеводорода в линии 10 подают в зону осушения для удаления воды из потока углеводорода и получения в линии 14 потока сухого углеводорода. Поток углеводорода в линии 10 содержит соединения с углеродным числом в диапазоне от 1 до 12. Поток сухого углеводорода в линии 14, выходящий из осушителя, может быть сжат в компрессоре 50. Сжатый поток сухого углеводорода в линии 52 добавляют к потоку сухого водорода в линии 42 с образованием объединенного потока в линии 62. Объединенный поток, содержащий сухой водород и сухой углеводород в линии 62, подают в реактор 60 для изомеризации. Объединенный обогащенный водородом поток в линии 62, направленный в реактор для изомеризации, может содержать хлорид. Хлориды в виде хлористого водорода можно добавлять в реактор извне путем введения хлорида в линию 64.

Обогащенный водородом поток в линии 62 может быть нейтрализован в сосуде с использованием каустического раствора (не показан). Обогащенный водородом поток, очищенный от хлорида, можно подвергать обработке в колонне для очистки водой, чтобы удалить весь остаточный каустик (не показан) и обеспечить очищенный от хлорида обогащенный водородом поток в линии 64. Обогащенный водородом поток 64 содержит водород, преимущественно углеродные соединения от 1 до 8, а также следовые количества оксигенатов, таких как оксиды углерода, оксиды азота и соединения серы. Обогащенный водородом поток с уменьшенным количеством загрязняющих веществ в линии 64 подают в реакционную зону 60. Реакционная зона 60 может представлять собой зону изомеризации или любой другой реактор, в котором используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов. Зона 60 изомеризации расположена ниже по потоку относительно единой зоны 40 осушения. Реакционная зона 60 изомеризации может находиться в едином реакторе для изомеризации или же в двух или более отдельных реакторах с подходящими средствами для обеспечения поддержания требуемой температуры изомеризации на входе в каждую зону. Применение двух или более последовательно расположенных реакторов является предпочтительным для обеспечения улучшенной изомеризации благодаря регулированию температуры в каждом из реакторов и частичной замене катализатора без завершения процесса. Подходящая реакция изомеризации может быть проведена в соответствии со способами UOP Butamer Process, UOP IsomEx Process и UOP Penex Process, описанными в справочнике Handbook of Petroleum Refining Processes под редакцией Robert A. Meyers, McGraw Hill.

Зона 60 изомеризации может содержать катализаторы изомеризации, выбранные из хлорида алюминия, сульфатированного циркония или вольфрамированного циркония. Изомеризация может быть проведена в присутствии катализаторов, содержащих хлорид. Катализаторы изомеризации могут быть аморфными, кристаллическими или могут представлять собой смесь указанных вариантов. Взаимодействие в реакторе для изомеризации могут осуществлять с применением катализатора в системе с неподвижным слоем, в системе с подвижной загрузкой, системе с псевдоожиженным слоем или в ходе операции с периодической загрузкой. Однако выбор конкретных реагентов, системы слоев реактора и катализаторов не предназначен для ограничения объема настоящего объекта изобретения.

Рабочие условия для зоны 60 изомеризации включают температуру эксплуатации в диапазоне от 40°C до 250°C и рабочее давление в диапазоне от 14,5 фунтов/кв. дюйм изб. до 1450 фунтов/кв. дюйм изб. Предпочтительная температура эксплуатации находится в диапазоне от 100°C до 200°C, а рабочее давление от 72,5 фунтов/кв. дюйм изб. до 580 фунтов/кв. дюйм изб. Часовая объемная скорость жидкости для диапазона 0,2–25 объемов подлежащего изомеризации углеводородного сырья за час на объем катализатора предпочтительно составляет от 0,5 до 15 ч-1.

Выходящий продукт из установки изомеризации в линии 66 может быть охлажден и подан в ректификационную колонну 70. Ректификационная колонна может представлять собой стабилизатор. Верхний продукт из стабилизатора в линии 72 представляет собой побочный продукт в виде легкого газа. Поток нижнего продукта от стабилизатора в линии 74 может быть возвращен в виде продукта или использован для дальнейшей обработки. Верхний продукт из стабилизатора в линии 72 подают в приемник 80 для разделения фаз. Верхний продукт в виде газа, содержащий водород, из приемника 80 в линии 82 подают в колонну 90 для промывки. Часть жидкого продукта из нижней части приемника в линии 84 может стекать обратно в стабилизатор 70. Промытый обогащенный водородом газ из верхней части колонны для промывки в линии 92 может быть возвращен в процесс и объединен с потоком водорода в линии 8, подаваемого в адсорбционную колонну 30.

Удаление загрязняющих веществ из потока водорода, используемого в устройствах, в которых используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов, при использовании системы PSA-осушителя обеспечивает эффективное удаление оксидов углерода и воды из потоков водорода. Обогащенный водородом поток с пониженным содержанием загрязняющих веществ имеет степень чистоты от 70 мольных % до 99,99 мольных % и предпочтительно имеет степень чистоты от 80 мольных % до 92 мольных %. Обогащенный водородом поток с пониженным содержанием загрязняющих веществ можно применять в установках изомеризации и других технологических устройствах, в которых используют катализаторы, которые могут быть чувствительными к наличию оксигенатов, и, таким образом, можно предотвратить последующие нежелательные реакции ниже по потоку, такие как деактивация катализаторов.

Хотя объект изобретения описан в отношении вариантов осуществления, которые в настоящее время считаются предпочтительными, следует понимать, что объект изобретения не ограничивается описанными вариантами осуществления, а охватывает различные изменения и эквивалентные конструкции, включенные в объем прилагаемой формулы изобретения.

Конкретные варианты осуществления

Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Первый вариант осуществления настоящего объекта изобретения представляет собой способ удаления загрязняющих веществ из потоков водорода, включающий подачу потока водорода в адсорбционную колонну; обеспечение взаимодействия потока водорода с адсорбентом в адсорбционной колонне при первых рабочих условиях для удаления части по меньшей мере одного загрязняющего вещества с получением первого потока выходящего продукта; и подачу второго потока выходящего продукта в единую зону осушения при вторых рабочих условиях с получением потока сухого водорода. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающие подачу потока сухого водорода в технологические устройства, в которых используют катализаторы, деактивируемые оксигенатами. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых поток водорода является рециркуляционным потоком. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых первые рабочие условия включают температуру от 20°С до 55°С. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых первые рабочие условия включают давление от 75 фунтов/кв. дюйм изб. до 1000 фунтов/кв. дюйм изб. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых загрязняющие вещества включают оксиды углерода, воду, оксиды азота и соединения серы. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых адсорбент выбран из оксида алюминия, силикагеля, активированного угля и молекулярных сит. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых адсорбент включает комбинацию из оксида алюминия, силикагеля, активированного угля и молекулярных сит. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых вторые рабочие условия включают температуру от 20°С до 55°С и давление от 75 фунтов/кв. дюйм изб. до 1000 фунтов/кв. дюйм изб. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых зона осушения может содержать адсорбенты в виде молекулярного сита. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых поток сухого водорода имеет степень чистоты от 70 мольных % до 99,99 мольных %. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых поток водорода может содержать свежее водородное сырье. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых первый поток выходящего продукта обрабатывают как топливный газ. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающие добавление потока сухого углеводорода в поток сухого водорода и подачу объединенного потока в технологическое устройство, в котором используют катализатор, деактивируемый оксигенатами. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых содержащий хлорид обогащенный водородом поток нейтрализуют в сосуде с использованием каустического раствора. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающие взаимодействие обогащенного водородом потока, очищенного от хлорида, с водой для очистки для удаления остаточного каустика. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых обогащенный водородом поток содержит водород и преимущественно углеродные соединения от 1 до 8, а также следовые количества оксигенатов, таких как оксиды углерода, оксиды азота и соединения серы. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых полностью удаляют загрязняющие вещества, такие как вода, сера. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых оксид углерода удаляют до менее 1 моль-части на миллион.

Второй вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода в установках изомеризации, содержащее входное отверстие для потока газа, содержащего водород; адсорбционную колонну, содержащую два или более адсорбционных сосуда, принимающих поток газа; адсорбент в адсорбционной колонне, предназначенный для адсорбции части по меньшей мере одного загрязняющего вещества в потоке газа при первых рабочих условиях с получением первого потока выходящего продукта и второго потока выходящего продукта с пониженным содержанием загрязняющего вещества; единую зону осушения, расположенную ниже по потоку относительно адсорбционной колонны, для осушения второго потока выходящего продукта при вторых рабочих условиях с получением потока сухого водорода с пониженным содержанием загрязняющего вещества; зону изомеризации, расположенную ниже по потоку относительно единой зоны осушения и принимающую поток сухого водорода и поток сухого углеводорода в качестве сырья; причем зона изомеризации содержит слой катализатора, выбранного из хлорированного оксида алюминия, сульфатированного циркония или вольфрамированного алюминия; и при этом адсорбент выбран из оксида алюминия, силикагеля, активированного угля и молекулярных сит, а также их комбинаций.

Без дальнейшего уточнения стоит отметить, что с помощью предшествующего описания специалист в данной области может в полной мере использовать настоящий объект изобретения и легко установить основные характеристики настоящего объекта изобретения, чтобы без отступления от его сущности и объема вносить в настоящий объект изобретения различные изменения и модификации для его адаптации к различным вариантам применения и условиям. Таким образом, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать как исключительно иллюстративные, не накладывающие каких-либо ограничений на остальную часть описания и охватывающие различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

1. Способ удаления загрязняющих веществ из потоков водорода, включающий:

подачу потока водорода в адсорбционную колонну;

обеспечение взаимодействия потока водорода с адсорбентом в адсорбционной колонне при первых рабочих условиях для удаления части по меньшей мере одного загрязняющего вещества с получением первого потока выходящего продукта и второго потока выходящего продукта; и

подачу второго потока выходящего продукта в единую зону осушения при вторых рабочих условиях с получением потока сухого водорода и

пропускание потока сухого водорода и потока сухих углеводородов в зону изомеризации, в которой используют катализатор, деактивируемый оксигенатами.

2. Способ по п. 1, в котором поток водорода является рециркуляционным потоком.

3. Способ по п. 1, в котором первые рабочие условия включают температуру от 20°С до 55°С.

4. Способ по п. 1, в котором первые рабочие условия включают давление от 517 кПа (75 фунтов/кв. дюйм изб.) до 6895 кПа (1000 фунтов/кв. дюйм изб.).

5. Способ по п. 1, в котором загрязняющее вещество включает оксиды углерода, воду, оксиды азота и соединения серы.

6. Способ по п. 1, в котором адсорбент выбран из оксида алюминия, силикагеля, активированного угля, молекулярных сит и их смесей.

7. Способ по п. 1, дополнительно включающий взаимодействие обогащенного водородом потока, очищенного от хлорида, с водой для очистки для удаления остаточного каустика.

8. Способ по п. 7, в котором обогащенный водородом поток содержит водород, углеродные соединения С1-С8, а также следовые количества оксигенатов, выбранных из группы, состоящей из оксидов углерода, оксидов азота и оксидов серы.

9. Устройство для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода в установках изомеризации, содержащее:

входное отверстие для потока газа, содержащего водород;

адсорбционную колонну, содержащую два или более адсорбционных сосуда, принимающих поток газа;

адсорбент в адсорбционной колонне, предназначенный для адсорбции части по меньшей мере одного загрязняющего вещества в потоке газа при первых рабочих условиях с получением первого потока выходящего продукта и второго потока выходящего продукта с пониженным содержанием загрязняющего вещества;

единую зону осушения, расположенную ниже по потоку относительно адсорбционной колонны, для осушения второго потока выходящего продукта при вторых рабочих условиях с получением потока сухого водорода с пониженным содержанием загрязняющего вещества;

зону изомеризации, расположенную ниже по потоку относительно единой зоны осушения и принимающую поток сухого водорода и поток сухого углеводорода в качестве сырья;

причем зона изомеризации содержит слой катализатора, выбранного из хлорированного оксида алюминия, сульфатированного циркония или вольфрамированного циркония; и

при этом адсорбент выбран из оксида алюминия, силикагеля, активированного угля и молекулярных сит, а также их комбинаций.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение предлагает холодильник, содержащий: адсорбер (20), воздушный компрессор (30) и резервуар (50) для хранения азота. Герметичное пространство (11) для хранения продуктов образовано в отделении для хранения продуктов холодильника.

Изобретение относится к двухконтурной мембранно-адсорбционной установке для осушки сжатых газов и газовых смесей, и может быть использовано для осушки технического и природного газа с целью последующего сжижения, транспортировки и использования.

Адсорбер // 2712702
Изобретение относится к устройствам для разделения газов адсорбцией, в частности к адсорберам для осуществления циклического адсорбционно-десорбционного процесса разделения воздуха.
Настоящее изобретение относится к способу получения кислорода путем адсорбции из потока атмосферного воздуха, предусматривающему использование установки VSPA-типа, содержащей четыре адсорбера, один воздушный компрессор и два вакуумных насоса, при этом каждый адсорбер подвергается одному циклу изменения давления со сдвигом времени фазы, включающему следующие стадии: a) получение первого потока газа, характеризующегося содержанием кислорода C1, при загрузке потока атмосферного воздуха выше по потоку относительно адсорбера; b) получение второго потока газа, характеризующегося содержанием кислорода C2 < C1; c) получение третьего потока газа, характеризующегося содержанием кислорода C3 < C2 < C1, при одновременном извлечении потока отходов, обогащенного азотом; d) элюирование адсорбера, из которого выпускают три потока газа, полученных на стадиях a), b) и c), посредством исключительно второго потока газа, полученного на стадии b), или третьего потока газа, полученного на стадии c); e) повторное повышение давления в адсорбере, который подвергался элюированию на стадии d), последовательно по меньшей мере с помощью двух потоков, первого и второго потоков, обеспечивающих повторное повышение давления, характеризующихся возрастающим содержанием кислорода, при этом первый поток, обеспечивающий повторное повышение давления, является третьим потоком газа, полученным на стадии c), и второй поток, обеспечивающий повторное повышение давления, является вторым потоком газа, полученным на стадии b).

Изобретение может быть использовано для извлечения гелия из природного газа или продувочных газов производственных процессов. Для получения гелия из технологического газа подают технологический газ под давлением менее 15 бар в блок предварительной очистки, где удаляют нежелательные компоненты.

Изобретения относятся к способу и системе, связанным с процессами циклической адсорбции, применяемыми для кондиционирования потоков перед последующей обработкой.

Изобретение относится к способу получения кислорода путем адсорбции из потока атмосферного воздуха, предусматривающему использование VPSA-установки, содержащей по меньшей мере один адсорбер, причем каждый адсорбер подвергается одному и тому же циклу изменения давления, включающему следующие стадии: a) получение первого потока газа, характеризующегося содержанием кислорода C1, при загрузке потока атмосферного воздуха выше по потоку относительно адсорбера, b) получение второго потока газа, характеризующегося содержанием кислорода C2<C1, c) получение третьего потока газа, характеризующегося содержанием кислорода C3<C2<C1, при одновременном извлечении потока отходов, обогащенного азотом, d) элюирование адсорбера, из которого выпустили три потока газа, полученных на стадиях a), b) и c), посредством исключительно второго потока газа, полученного на стадии b), e) повторное повышение давления в адсорбере, который подвергался элюированию на стадии d), последовательно по меньшей мере с помощью двух потоков, первого и второго потоков, обеспечивающих повторное повышение давления, характеризующихся возрастающим содержанием кислорода, при этом первый поток, обеспечивающий повторное повышение давления, является третьим потоком газа, полученным на стадии c), и второй поток, обеспечивающий повторное повышение давления, является вторым потоком газа, полученным на стадии b).

Изобретение относится к способу адсорбирования кислорода из сырьевого потока, содержащего кислород, в частности к способам адсорбции при переменном давлении, с применением композиций адсорбентов, содержащих цеолиты RHO.

Изобретение относится к получению газообразного аммиака и CO2 для синтеза мочевины. Предлагается способ, в котором из металлургического газа (1), состоящего из газовой смеси, образованной из доменного газа и конвертерного газа, получают технологический газ (2), содержащий в качестве основных компонентов азот, водород и диоксид углерода.

Изобретение относится к стендам для исследования циклических адсорбционных процессов, в частности для исследования тепло- и массообменных процессов короткоцикловой безнагревной адсорбции.

Настоящее описание относится к способам и устройствам для удаления загрязняющих веществ из потоков водорода. Настоящее описание относится к способам и устройствам, причем водород используют в устройствах, в которых используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов. Загрязняющие вещества, такие как оксиды углерода и вода, одновременно удаляют из потока водорода, чтобы обеспечить обогащенный водородом поток с высокой степенью чистоты для устройств, в которых используют катализаторы, чувствительные к наличию оксигенатов. Изобретение обеспечивает эффективное удаление загрязняющих веществ, таких как вода и оксиды углерода, в устройствах, в которых используют катализаторы, деактивируемые оксигенатами. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх