улучшенный способ обессеривания

Формула изобретения

1. Установка обессеривания, использующая псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из исходного вещества, содержащего углеводороды, указанная установка обессеривания содержит:

реактор с псевдоожиженным слоем;

регенератор с псевдоожиженным слоем, соединенный с указанным реактором;

ресивер регенератора, соединенный глухим безмуфтовым соединением с указанным регенератором; и

восстановитель с псевдоожиженным слоем, соединенный с указанным ресивером регенератора и соединенный глухим безмуфтовым соединением с указанным реактором.

2. Установка обессеривания по п.1, дополнительно содержащая десорбер реактора, соединенный глухим безмуфтовым соединением с указанным реактором.

3. Установка обессеривания по п.1 в которой указанный восстановитель определяет выход для твердых продуктов из восстановителя и указанный реактор определяет вход для твердых продуктов в реактор, в котором указанный выход для твердых продуктов из восстановителя и вход для твердых продуктов в реактор отделены друг от друга некоторым расстоянием, меньшим, примерно, чем 3,0 м (примерно 10 футов), и, в частности, в котором указанный выход для твердых продуктов из восстановителя и указанный вход для твердых продуктов в реактор отделены друг от друга некоторым расстоянием, меньшим, чем 1,5 м (5 футов).

4. Установка обессеривания по п.1, дополнительно содержащая первый узел переноса для переноса указанных твердых частиц из указанного реактора в указанный регенератор и второй узел переноса для переноса указанных твердых частиц из указанного регенератора в указанный восстановитель.

5. Установка обессеривания по п.4, в которой указанный первый узел переноса содержит десорбер реактора, в котором указанный реактор определяет выход для твердых продуктов из реактора и указанный десорбер реактора определяет вход для твердых продуктов десорбера, в котором указанный выход для твердых продуктов из реактора соединен глухим безмуфтовым соединением с указанным входом для твердых продуктов десорбера, в частности, в которой указанный выход для твердых продуктов из реактора и указанный вход для твердых продуктов десорбера отделены друг от друга некоторым расстоянием, меньшим, примерно, чем 3,0 м (примерно 10 футов), предпочтительно дополнительно содержащая проход глухого безмуфтового соединения реактора, соединяющий с сообщением текучих сред указанный выход для твердых продуктов реактора и указанный вход для твердых продуктов десорбера, указанный проход глухого безмуфтового соединения реактора определяет, по существу, прямой открытый путь, простирающийся от указанного выхода для твердых продуктов из реактора до указанного входа для твердых продуктов десорбера, в частности, в которой указанный открытый путь имеет минимальную площадь поперечного сечения для пути протекания, по меньшей мере, примерно 65 см ² (примерно 10 квадратных дюймов), или в которой указанный открытый путь простирается, по существу, горизонтально.

6. Установка обессеривания по п.4, в которой указанный второй узел переноса включает в себя указанный ресивер регенератора, в котором указанный регенератор определяет выход для твердых продуктов из регенератора и указанный ресивер регенератора определяет вход для твердых продуктов ресивера, в котором указанный выход для твердых продуктов из регенератора соединен глухим безмуфтовым соединением с указанным входом для твердых продуктов ресивера, в которой указанный выход для твердых продуктов из регенератора и указанный вход для твердых продуктов ресивера отделены друг от друга некоторым расстоянием, меньшим, примерно, чем 3,0 м (примерно 10 футов), в частности, дополнительно содержащая проход глухого безмуфтового соединения регенератора, соединяющий с сообщением текучих сред указанный выход для твердых продуктов из регенератора с указанным входом для твердых продуктов ресивера, указанный проход глухого безмуфтового соединения регенератора определяет, по существу, прямой открытый путь, простирающийся от указанного выхода для твердых продуктов регенератора до указанного входа для твердых продуктов ресивера, предпочтительно, в которой указанный открытый путь имеет минимальную площадь поперечного сечения для пути протекания, по меньшей мере, примерно 65 см² (примерно 10 квадратных дюймов) или в которой указанный открытый путь простирается, по существу, горизонтально.

7. Установка обессеривания по п.4, дополнительно содержащая проход глухого безмуфтового соединения восстановителя для переноса указанных твердых частиц от указанного восстановителя до указанного реактора, указанный проход глухого безмуфтового соединения восстановителя определяет, по существу, прямой открытый путь, простирающийся от указанного восстановителя до указанного реактора, в частности, в которой указанный открытый путь простирается от указанного восстановителя до указанного реактора вниз под углом в пределах примерно от 15 примерно до 75° от горизонтали, или в которой указанный открытый путь, определяемый указанным проходом глухого безмуфтового соединения восстановителя, простирается менее, примерно, чем на 3,0 м (примерно 10 футов), в котором указанный открытый путь имеет минимальную площадь поперечного сечения для пути протекания, по меньшей мере, примерно 65 см² (примерно 10 квадратных дюймов).

8. Установка обессеривания по п.4, в которой указанный первый узел переноса содержит десорбер реактора, расположенный вертикально рядом с указанным реактором, шлюзовый бункер реактора, расположенный вертикально ниже, чем указанный десорбер реактора, и уравнительный резервуар для исходных материалов регенератора, расположенный вертикально ниже, чем указанный шлюзовый бункер реактора, в частности, в которой указанный первый узел переноса содержит пневматический лифт, работающий для переноса разбавленной фазы указанных твердых частиц вверх от указанного уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора до указанного регенератора.

9. Установка обессеривания по п.4, в которой указанный второй узел переноса содержит указанный ресивер регенератора и шлюзовый бункер регенератора, в которой указанный ресивер регенератора располагается вертикально рядом с указанным регенератором, и указанный шлюзовый бункер регенератора располагается вертикально ниже, чем указанный ресивер регенератора, в частности, в которой указанный восстановитель располагается вертикально ниже, чем указанный шлюзовый бункер регенератора, или в которой указанный ресивер регенератора определяет вход для твердых продуктов и выход для текучих сред, в которой указанный вход для твердых продуктов и указанный выход для текучих сред отделены друг от друга, где указанный вход для твердых продуктов и указанный выход для текучих сред оба соединены с сообщением текучих сред с указанным регенератором.

10. Установка обессеривания, использующая псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из исходного вещества, содержащего углеводороды, содержащая:

реактор, имеющий вход для твердых продуктов в реактор и выход для твердых продуктов из реактора;

регенератор, имеющий вход для твердых продуктов в регенератор и выход для твердых продуктов из регенератора;

восстановитель, имеющий вход для твердых продуктов в восстановитель и выход для твердых продуктов из восстановителя, причем восстановитель соединен с реактором глухим безмуфтовым соединением;

первый узел переноса для переноса указанных твердых частиц от указанного выхода для твердых продуктов реактора до указанного входа для твердых продуктов регенератора;

второй узел переноса для переноса концентрированной фазы указанных твердых частиц от указанного выхода для твердых продуктов регенератора до указанного входа для твердых продуктов восстановителя, где указанный второй узел переноса содержит ресивер регенератора, имеющий вход для твердых продуктов ресивера и выход для твердых продуктов ресивера; и

третий узел переноса для переноса указанных твердых частиц от указанного выхода для твердых продуктов восстановителя до указанного входа для твердых продуктов реактора.

11. Установка обессеривания по п.10, в которой указанный выход для твердых продуктов из реактора располагается вертикально выше, чем указанный вход для твердых продуктов в реакторе, где указанный выход для твердых продуктов из регенератора располагается вертикально выше, чем указанный вход для твердых продуктов регенератора, где указанный выход для твердых продуктов восстановителя располагается вертикально выше, чем указанный вход для твердых продуктов восстановителя, в частности, в которой указанный выход для твердых продуктов регенератора располагается вертикально выше, чем указанный вход для твердых продуктов восстановителя, предпочтительно, в которой указанный выход для твердых продуктов восстановителя располагается вертикально, по меньшей мере, на такой же высоте, как и указанный вход для твердых продуктов реактора.

12. Установка обессеривания по п.10, в которой указанный третий узел переноса работает для переноса концентрированной фазы указанных твердых частиц из указанного восстановителя до указанного реактора.

13. Установка обессеривания по п.10, в которой указанный первый узел переноса содержит пневматический лифт для переноса разбавленной фазы указанных твердых частиц.

14. Установка обессеривания по п.10, в которой указанный третий узел переноса содержит проход глухого безмуфтового соединения, простирающийся от указанного выхода для твердых продуктов восстановителя до указанного входа для твердых продуктов реактора, в которой указанный соединенный глухим безмуфтовым соединением проход определяет, по существу, прямой открытый путь, расположенный от указанного выхода для твердых продуктов восстановителя до указанного входа для твердых продуктов реактора, в частности, в которой указанный открытый путь располагается от указанного выхода для твердых продуктов восстановителя до указанного входа для твердых продуктов реактора вниз под углом в пределах примерно от 15 примерно до 75° от горизонтали, предпочтительно, в которой указанный вход для твердых продуктов реактора и указанный выход для твердых продуктов восстановителя отделены друг от друга некоторым расстоянием, меньшим, примерно, чем 3,0 м (примерно 10 футов), где минимальная площадь поперечного сечения указанного открытого пути равна, по меньшей мере, примерно 65 см² (примерно 10 квадратных дюймов).

15. Установка обессеривания по п.10, в которой указанный первый узел переноса содержит десорбер реактора, имеющий вход для твердых продуктов десорбера и выход для твердых продуктов десорбера, шлюзовый бункер реактора, имеющий вход шлюзового бункера для твердых продуктов реактора и выход шлюзового бункера для твердых продуктов реактора, и уравнительный резервуар для исходных материалов регенератора, имеющий вход для твердых продуктов уравнительного резервуара и выход для твердых продуктов уравнительного резервуара, где указанный первый узел переноса конфигурируется с тем, чтобы сделать возможным последовательное протекание указанных твердых частиц из указанного реактора до указанного десорбера реактора, до указанного шлюзового бункера реактора, до указанного уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора и до указанного регенератора.

16. Установка обессеривания по п.15, в которой указанный выход для твердых продуктов из реактора располагается вертикально, по меньшей мере, на такой же высоте, как и указанный вход для твердых продуктов десорбера.

17. Установка обессеривания по п.15, в которой вход для твердых продуктов указанного шлюзового бункера реактора располагается вертикально ниже, чем указанный выход для твердых продуктов десорбера, где указанный вход для твердых продуктов уравнительного резервуара располагается вертикально ниже, чем указанный выход для твердых продуктов шлюзового бункера реактора, в частности, в которой указанный вход для твердых продуктов регенератора располагается вертикально выше, чем указанный выход для твердых продуктов уравнительного резервуара, предпочтительно, в которой указанный первый узел переноса содержит пневматический лифт для переноса разбавленной фазы указанных твердых частиц вверх до указанного входа для твердых продуктов регенератора.

18. Установка обессеривания по п.10, где указанный второй узел переноса дополнительно содержит шлюзовый бункер регенератора, имеющий вход для твердых продуктов шлюзового бункера регенератора и выход для твердых продуктов шлюзового бункера регенератора, где указанный второй узел переноса конфигурируется с тем, чтобы сделать возможным последовательное протекание указанных твердых частиц от указанного регенератора до указанного ресивера регенератора, до указанного шлюзового бункера регенератора и до указанного восстановителя.

19. Установка обессеривания по п.18, в которой указанный выход для твердых продуктов регенератора располагается вертикально, по меньшей мере, на такой же высоте, как и указанный вход для твердых продуктов ресивера.

20. Установка обессеривания по п.18, в которой указанный вход для твердых продуктов шлюзового бункера регенератора располагается вертикально ниже, чем указанный выход для твердых продуктов ресивера, где указанный вход для твердых продуктов восстановителя располагается вертикально ниже, чем указанный выход для твердых продуктов шлюзового бункера регенератора.

21. Установка обессеривания, использующая псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из исходного вещества, содержащего углеводороды, содержащая:

реактор для контактирования указанного исходного вещества, содержащего углеводороды, с указанными твердыми частицами;

десорбер реактора, соединенный с сообщением текучих сред с указанным реактором и работающий для приема указанных твердых частиц из указанного реактора;

шлюзовый бункер реактора, соединенный с сообщением текучих сред с указанным реактором и расположенный вертикально ниже, чем указанный десорбер реактора, с тем, чтобы сделать возможным протекание под действием силы тяжести указанных твердых частиц от указанного десорбера реактора до указанного шлюзового бункера реактора;

уравнительный резервуар для исходных материалов регенератора, соединенный с сообщением текучих сред с указанным шлюзовым бункером реактора и расположенный вертикально ниже, чем указанный шлюзовый бункер реактора, с тем, чтобы сделать возможным протекание под действием силы тяжести указанных твердых частиц от указанного шлюзового бункера реактора до указанного уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора; и

регенератор, соединенный с сообщением текучих сред с указанным уравнительным резервуаром для исходных материалов регенератора и работающий для приема указанных твердых частиц из указанного уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора; и

ресивер регенератора, соединенный с сообщением текучих сред с указанным регенератором и работающий для приема указанных твердых частиц от указанного регенератора, шлюзовый бункер регенератора, соединенный с сообщением текучих сред с указанным ресивером регенератора и расположенный вертикально ниже, чем указанный ресивер регенератора, с тем, чтобы сделать возможным перемещение под действием силы тяжести указанных твердых частиц от указанного ресивера регенератора до указанного шлюзового бункера регенератора, и восстановитель, соединенный с сообщением текучих сред с указанным шлюзовым бункером регенератора и расположенный вертикально ниже, чем указанный шлюзовый бункер регенератора, с тем, чтобы сделать возможным перемещение под действием силы тяжести указанных твердых частиц от указанного шлюзового бункера регенератора до указанного восстановителя, где указанный реактор соединен с сообщением текучих сред с указанным восстановителем и работает для приема указанных твердых частиц из указанного восстановителя, в частности, в которой указанный восстановитель соединенным глухим безмуфтовым соединением с указанным реактором, предпочтительно, в котором указанный ресивер регенератора соединен глухим безмуфтовым соединением с указанным регенератором.

22. Установка обессеривания по п.21, дополнительно содержащая пневматический лифт для переноса разбавленной фазы указанных твердых частиц вверх до указанного регенератора.

23. Установка обессеривания по п.21, в которой указанный десорбер реактора соединен глухим безмуфтовым соединением с указанным реактором.

24. Способ обессеривания текучей среды, содержащей углеводороды, осуществляемый на установке по одному из пп.1-23, включающий стадии:

(a) контактирование указанной текучей среды, содержащей углеводороды, с твердыми частицами в зоне обессеривания в условиях обессеривания, достаточных для удаления серы из указанной текучей среды, содержащей углеводороды, и получение твердых частиц, нагруженных серой;

перенос указанных твердых частиц нагруженных серой от указанной зоны до зоны регенерации;

(b) контактирование указанных твердых частиц, нагруженных серой, с регенерационным потоком, содержащим кислород, в зоне регенерации в условиях регенерации, достаточных для удаления серы из указанных твердых частиц, нагруженных серой, тем самым получая окисленные твердые частицы;

перенос концентрированной фазы указанных окисленных твердых частиц от указанной зоны регенерации до указанной зоны восстановления;

(c) контактирование указанных окисленных твердых частиц с восстанавливающим потоком, содержащим водород, в зоне восстановления в условиях восстановления, достаточных для восстановления указанных окисленных твердых частиц, тем самым получая восстановленные твердые частицы; и

(d) перенос концентрированной фазы указанных восстановленных твердых частиц от указанной зоны восстановления до указанной зоны обессеривания.

25. Способ по п.24 дополнительно включающий в себя:

(f) контактирование указанных твердых частиц, нагруженных серой, с десорбирующей текучей средой в зоне десорбции в условиях десорбции, достаточных для удаления указанной текучей среды, содержащей углеводороды, из окружения указанных твердых частиц, нагруженных серой.

26. Способ по п.25, дополнительно включающий в себя:

(g) одновременно со стадиями (а) и (f) перенос концентрированной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой, через открытый путь от указанной зоны обессеривания до указанной зоны десорбции.

27. Способ по п.26, дополнительно включающий в себя:

(h) одновременно со стадией (g) осуществление протекания указанной десорбирующей текучей среды от указанной зоны десорбции до указанной зоны обессеривания через указанный открытый путь.

28. Способ по п.26, в котором во время стадии (g) давление в указанной зоне десорбции поддерживается в пределах разницы примерно 10 фунт/кв.дюйм от давления в указанной зоне обессеривания.

29. Способ по п.25, дополнительно включающий в себя:

(i) загрузочный перенос указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанной зоны десорбции до шлюзового бункера реактора;

(j) загрузочный перенос указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанного шлюзового бункера реактора до уравнительного резервуара исходных материалов регенератора; и,

(k) по существу, непрерывный перенос указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанного уравнительного резервуара исходного вещества регенератора до указанного регенератора,

в частности, в котором стадия (k) включает в себя перенос разбавленной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой,

предпочтительно, в котором стадии (i) и (j) осуществляют посредством протекания под действием силы тяжести.

30. Способ по п.24, дополнительно включающий в себя:

(l) контактирование указанных окисленных твердых частиц с охлаждающей текучей средой в зоне охлаждения в условиях охлаждения, достаточных для охлаждения указанных окисленных твердых частиц.

31. Способ по п.30, в котором стадия (1) включает в себя удаление двуокиси серы из окружения указанных окисленных твердых частиц.

32. Способ по п.30, дополнительно включающий в себя:

(m) одновременно со стадиями (b) и (1) перенос концентрированной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой, через первый открытый путь от указанной зоны регенерации до указанной зоны охлаждения.

33. Способ по п.32, дополнительно включающий в себя:

(n) одновременно со стадией (m) осуществление протекания указанной охлаждающей текучей среды от указанной зоны охлаждения до указанной зоны регенерации через второй открытый путь, где указанные первый и второй открытые пути отделены друг от друга некоторым расстоянием.

34. Способ по п.32, в котором во время стадии (m) давление в указанной зоне охлаждения поддерживается в пределах разницы примерно 10 фунт/кв. дюйм от давления в указанной зоне регенерации.

35. Способ по п.30, дополнительно включающий в себя:

(o) загрузочный перенос указанных окисленных твердых частиц от указанной зоны охлаждения до шлюзового бункера регенератора и

(p) загрузочный перенос указанных окисленных твердых частиц от указанного шлюзового бункера регенератора в указанный восстановитель, в частности, в котором стадии (о) и (p) осуществляют посредством протекания под действием силы тяжести.

36. Способ по п.24, где

стадия (а) включает в себя контактирование указанной текучей среды, содержащей углеводороды, с псевдоожиженным слоем указанных твердых частиц, где стадия (b) включает в себя контактирование указанного регенерационного потока, содержащего кислород, с псевдоожиженным слоем указанных твердых частиц, нагруженных серой, где стадия (с) включает в себя контактирование указанного восстанавливающего потока, содержащего водород, с псевдоожиженным слоем указанных окисленных твердых частиц.

37. Способ по п.24, где указанные условия обессеривания, указанные условия регенерации и указанные условия восстановления каждые включают в себя скорость переноса на единичное сечение потока, меньшую, примерно, чем 10 футов в секунду.

38. Способ по п.24, где стадии (а)-(b) осуществляют одновременно.

39. Способ по п.24, где во время стадии (d) давление в указанной зоне обессеривания поддерживается в пределах разницы примерно 10 фунт/кв.дюйм от давления в указанной зоне восстановления.

40. Способ по п.24, где указанные условия обессеривания включают в себя часовую объемную скорость в пределах примерно от 0,1 примерно до 10.

41. Способ по п.24, где указанные твердые частицы имеют средний размер частицы в пределах примерно от 20 примерно до 150 мкм.

42. Способ по п.24, где указанные твердые частицы имеют классификацию группы A Geldart.

43. Способ по п.24, в котором указанные твердые частицы содержат оксид цинка и компонент металла-промотора.

44. Способ по п.43, в котором указанный компонент металла-промотора содержит металл-промотор, выбранный из группы, состоящей из никеля, кобальта, железа, марганца, вольфрама, серебра, золота, меди, платины, цинка, олова, рутения, молибдена, сурьмы, ванадия, иридия, хрома, палладия и их сочетания, в частности, в котором указанный металл-промотор представляет собой никель или указанный компонент металла-промотора является замещенным твердым раствором указанного металла-промотора и цинка.

45. Способ по п.43, в котором стадия (а) включает в себя преобразование, по меньшей мере, части указанного оксида цинка в сульфид цинка, в частности, в котором стадия (b) включает в себя преобразование, по меньшей мере, части указанного сульфида цинка в оксид цинка, предпочтительно, в котором стадия (b) включает в себя окисление указанного компонента металла-промотора, в частности, в котором стадия (с) включает в себя восстановление указанного окисленного компонента металла-промотора.

46. Способ обессеривания текучих сред, содержащих углеводороды, осуществляемый на установке по одному из пп.1-23, включающий стадии:

(a) контактирования указанной текучей среды, содержащей углеводороды, с твердыми частицами в реакторе с псевдоожиженным слоем в условиях обессеривания, достаточных для удаления серы из указанной текучей среды, содержащей углеводороды, и для получения твердых частиц, нагруженных серой;

перенос указанных твердых частиц нагруженных серой из указанного реактора с псевдоожиженным слоем в регенератор с псевдоожиженным слоем;

(b) контактирования указанных твердых частиц, нагруженных серой, с регенерационным потоком, содержащим кислород, в регенераторе с псевдоожиженным слоем в условиях, достаточных для удаления серы из указанных твердых частиц, нагруженных серой, тем самым получая окисленные твердые частицы;

(c) переноса концентрированной фазы указанных окисленных твердых частиц от указанного регенератора с псевдоожиженным слоем до восстановителя с псевдоожиженным слоем и

(d) контактирования указанных окисленных твердых частиц с восстанавливающим потоком, содержащим водород, в указанном восстановителе с псевдоожиженным слоем в условиях восстановления, достаточных для восстановления указанных окисленных твердых частиц, тем самым получая восстановленные твердые частицы;

перенос концентрированной фазы указанных восстановленных твердых частиц от указанного восстановителя с псевдоожиженным слоем до указанного реактора с псевдоожиженным слоем.

47. Способ по п.46, где стадию (с) осуществляют посредством протекания под действием силы тяжести.

48. Способ по п.46, где указанный восстановитель соединен с указанным реактором глухим безмуфтовым соединением.

49. Способ по п.46, где стадии (a)-(d) осуществляют одновременно.

50. Способ по п.46, где стадия (с) включает в себя перенос концентрированной фазы указанных окисленных твердых частиц от ресивера регенератора до шлюзового бункера регенератора, где указанный ресивер регенератора соединен глухим безмуфтовым соединением с указанным регенератором.

51. Способ по п.46, дополнительно включающий в себя:

(e) перенос концентрированной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанного реактора до уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора и

(f) перенос разбавленной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой, между указанным уравнительным резервуаром для исходных материалов регенератора и указанным регенератором,

в частности, в котором стадия (е) включает в себя перенос концентрированной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой, от десорбера реактора до шлюзового бункера реактора, где указанный десорбер реактора соединен глухим безмуфтовым соединением с указанным реактором, предпочтительно, в котором стадию (е) осуществляют посредством протекания под действием силы тяжести.

52. Способ обессеривания текучих сред, содержащих углеводороды, осуществляемый на установке по одному из пп.1-23, включающий стадии:

(а) контактирования указанной текучей среды, содержащей углеводород, с твердыми частицами в зоне обессеривания в условиях обессеривания, достаточных для удаления серы из указанной текучей среды, содержащей углеводороды, и для получения твердых частиц, нагруженных серой;

(b) перенос концентрированной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанной зоны обессеривания до указанной зоны десорбции;

(c) контактирования указанных твердых частиц, нагруженных серой, с десорбирующим газом в зоне десорбции в условиях десорбции, достаточных для удаления указанной текучей среды, содержащей углеводороды, из окружения указанных твердых частиц, нагруженных серой;

(d) загрузочного переноса указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанной зоны десорбции до шлюзового бункера реактора;

(e) загрузочного переноса указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанного шлюзового бункера реактора до уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора;

(f) по существу, непрерывного переноса указанных твердых частиц, нагруженных серой, от указанного уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора до зоны регенерации и

(g) контактирования указанных твердых частиц, нагруженных серой, с регенерационным потоком, содержащим кислород, в указанной зоне регенерации в условиях регенерации, достаточных для удаления серы из указанных твердых частиц, нагруженных серой, тем самым получая окисленные твердые частицы;

(h) контактирование указанных окисленных твердых частиц с восстанавливающим потоком, содержащим водород, в зоне восстановления в условиях восстановления, достаточных для восстановления указанных окисленных твердых частиц, тем самым получая восстановленные твердые частицы;

(i) загрузочный перенос указанных восстановленных твердых частиц от указанной зоны восстановления до указанной зоны обессеривания.

53. Способ по п.52, где стадия (f) включает в себя перенос разбавленной фазы указанных твердых частиц, нагруженных серой, в указанную зону регенерации.

54. Способ по п.52, в котором стадию (i) осуществляют, в то же время поддерживая указанные восстановленные твердые частицы в концентрированной фазе.

55. Способ по п.52, дополнительно включающий в себя:

(j) контактирование указанных окисленных твердых частиц с охлаждающим газом в зоне охлаждения в условиях охлаждения, достаточных для охлаждения указанных окисленных твердых частиц, в частности, дополнительно включающий в себя:

(k) по существу, непрерывный перенос указанных окисленных твердых частиц от указанной зоны регенерации до указанной зоны охлаждения, предпочтительно, дополнительно включающий в себя:

(l) загрузочный перенос указанных окисленных твердых частиц от указанной зоны охлаждения до шлюзового бункера регенератора и

(m) загрузочный перенос указанных окисленных твердых частиц от указанного шлюзового бункера регенератора до указанной зоны восстановления,

в частности, в котором стадии (k), (l) и (m) осуществляют, в то же время поддерживая указанные окисленные твердые частицы в концентрированной фазе.

56. Установка обессеривания, использующая псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из исходного вещества, содержащего углеводороды, указанная установка обессеривания содержит:

реактор с псевдоожиженным слоем;

десорбер реактора;

узел глухого безмуфтового соединения, содержащий соединенный глухим безмуфтовым соединением проход, определяющий, по существу, горизонтальный открытый путь, расположенный от указанного реактора до указанного десорбера;

регенератор с псевдоожиженным слоем, соединенный с указанным десорбером, и

восстановитель с псевдоожиженным слоем, соединенный с указанным регенератором и указанным реактором с псевдоожиженным слоем.

57. Установка обессеривания по п.56, в которой указанный узел глухого безмуфтового соединения дополнительно содержит барботер, по меньшей мере, частично расположенный в указанном проходе глухого безмуфтового соединения, в частности, в которой указанный барботер конфигурируется для высвобождения продувочного газа вниз в указанный проход глухого безмуфтового соединения.

58. Установка обессеривания по п.56, в которой указанный десорбер определяет вход для твердых продуктов десорбера, вход для десорбирующего газа и выход для твердых продуктов десорбера, где указанный вход для твердых продуктов десорбера сообщается с указанным открытым путем, где указанный вход для твердых продуктов десорбера является, по существу, единственным отверстием указанного десорбера, расположенным выше указанного входа для десорбирующего газа и указанного выхода для твердых продуктов десорбера.

59. Установка обессеривания по п.56, в которой указанный открытый путь имеет минимальную площадь поперечного сечения для пути протекания, по меньшей мере, 10 квадратных дюймов и длину, меньшую, примерно, чем 10 футов.

60. Установка обессеривания по п.56, в которой указанный восстановитель является соединенным глухим безмуфтовым соединением с указанным реактором.

61. Установка обессеривания по п.56, в которой дополнительно содержащая шлюзовый бункер регенератора, расположенный вертикально ниже, чем указанный ресивер регенератора.

62. Установка обессеривания по п.56, дополнительно содержащая ресивер регенератора, соединенный глухим безмуфтовым соединением с указанным регенератором, в частности, дополнительно содержащая шлюзовый бункер регенератора, расположенный вертикально ниже, чем указанный ресивер регенератора, предпочтительно, в которой указанный восстановитель располагается вертикально ниже, чем указанный шлюзовый бункер регенератора.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для удаления серы из потоков текучих сред, содержащих углеводороды, с использованием псевдоожижаемых и рециркулируемых твердых частиц. В другом аспекте, настоящее изобретение относится к установке для обессеривания углеводородов, имеющей улучшенную конструкцию, которая снижает капитальные и эксплуатационные затраты, обеспечивая улучшение удаления серы и циркуляции частиц.

Такие текучие среды, содержащие углеводороды, как бензин и дизельные топлива, как правило, содержат некоторое количество серы. Высокие уровни серы в таких автомобильных топливах являются нежелательными, поскольку оксиды серы, присутствующие в автомобильных выхлопах, могут необратимо отравлять катализаторы на основе благородных металлов, используемых в каталитических преобразователях автомобилей. Выбросы из таких отравленных каталитических преобразователей могут содержать высокие уровни несгоревших углеводородов, оксидов азота и/или моноокиси углерода, которые, когда катализируются под действием солнечного света, образуют озон на уровне земли, чаще упоминаемый как смог.

Большая часть серы, присутствующей в конечной смеси большинства бензинов, происходит из компонента бензиновой смеси, известного как "крекированный бензин". Таким образом, уменьшение уровней серы в крекированном бензине приведет к уменьшению уровней серы в таких бензинах, как автомобильные бензины, гоночные бензины, авиационные бензины, лодочные бензины и тому подобное. Существует множество обычных способов для удаления серы из крекированного бензина. Однако большая часть обычных способов удаления серы, таких как гидрообессеривание, имеет тенденцию к насыщению олефинов и ароматических соединений в крекированном бензине и, тем самым, уменьшает октановое число (как октановое число по исследовательскому методу, так и октановое число по моторному методу). Таким образом, имеется необходимость в способе, в котором достигается обессеривание крекированного бензина, в то время как октановое число сохраняется.

В дополнение к необходимости в удалении серы из крекированного бензина имеется также необходимость в уменьшении содержания серы в дизельном топливе. При удалении серы из дизельного топлива обычным гидрообессериванием цетановое число увеличивается, но расходуются большие затраты на потребление водорода. Такой водород потребляется как реакциями гидрообессеривания, так и гидрирования ароматических соединений. Таким образом, имеется необходимость в способе, где обессеривание дизельного топлива достигается без значительного потребления водорода для обеспечения более экономичного способа.

В последнее время разработаны улучшенные технологии обессеривания, использующие регенерируемые твердые сорбенты, для удовлетворения рассмотренных выше потребностей. Такие регенерируемые сорбенты, как правило, формируются с помощью компонента оксида металла (например, ZnO) и компонента металла-промотора (например, Ni). При контакте с углеводородной текучей средой, содержащей серу (например, крекированным бензином или дизельным топливом), компоненты металла-промотора и оксида металла регенерируемого сорбента взаимодействуют с удалением серы из углеводорода и сохраняют удаленную серу на/в сорбенте посредством преобразования компонента оксида металла (например, ZnO) в сульфид металла (например, ZnS). Полученный "нагруженный серой" сорбент затем может регенерироваться контактированием сорбента с регенерационным потоком, содержащим кислород. Во время регенерации сульфид металла (например, ZnS) в сорбенте, нагруженном серой, возвращается в свою исходную форму оксида металла (например, ZnO). Кроме того, во время регенерации металл-промотор окисляется, с образованием компонента окисленного металла-промотора (например, NiO). После регенерации окисленный сорбент может затем восстанавливаться контактированием окисленного сорбента с восстанавливающим потоком, содержащим водород. Во время восстановления компонент окисленного металла-промотора восстанавливается, тем самым, возвращая сорбент в оптимальное для удаления серы состояние, имеющее компонент оксида металла (например, ZnO) и компонент промотора с пониженной валентностью (например, Ni). После восстановления восстановленный сорбент может еще раз приводиться в контакт с углеводородной текучей средой, содержащей серу, для удаления из нее серы.

Традиционно композиции твердых сорбентов, используемые в способах обессеривания углеводородов, представляют собой агломераты, используемые в реакторах с неподвижным слоем. Однако, поскольку реакторы с псевдоожиженным слоем обеспечивают ряд преимуществ по сравнению с реакторами с неподвижным слоем желательно обрабатывать текучие среды, содержащие углеводороды, в реакторах с псевдоожиженным слоем. Одно из значительных преимуществ использования реакторов с псевдоожиженным слоем в системах обессеривания, использующих регенерируемые твердые сорбенты, представляет собой возможность непрерывной регенерации частиц твердых сорбентов, после того как они становятся "нагруженными" серой. Такая регенерация может осуществляться непрерывной циркуляцией частиц твердых сорбентов из емкости реактора в емкость регенератора, в емкость восстановителя, а затем назад в реактор. Таким образом, использование композиции сорбента, которая является как псевдоожижаемой, так и рециркулируемой, делает возможным по существу непрерывное удаление серы из потока текучей среды, содержащей углеводороды, и по существу непрерывную регенерацию сорбента.

При конструировании установки обессеривания, использующей реактор с псевдоожиженным слоем, регенератор с псевдоожиженным слоем и восстановитель с псевдоожиженным слоем, которые обеспечивают непрерывное удаление серы посредством псевдоожижаемых и рециркулируемых частиц твердого сорбента, должно рассматриваться множество конструкционных параметров. Одно из главных соображений при конструировании любой установки обессеривания представляет собой величину капитальных затрат на установку. Количество емкостей, клапанов, проходов и другого оборудования в установке вносит значительный вклад в капитальные затраты на установку обессеривания. Кроме того, уровень высоты расположения индивидуальных емкостей в установке обессеривания может вносить значительный вклад в капитальные затраты на установку обессеривания, поскольку опорная структура для поддержки больших емкостей высоко над землей может существенно увеличить конструкционные затраты и затраты на обслуживание установки.

Другое важное соображение при конструировании установки обессеривания представляет собой величину затрат на работу. Сложные системы переноса частиц (например, пневматические конвейеры) могут увеличить затраты на работу из-за частого обслуживания и/или отказов. В установках обессеривания, использующих псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из текучей среды, содержащей углеводороды, истирание частиц также может вызвать увеличение затрат на работу. Как правило, истирание твердых частиц увеличивается, когда они переносятся с высокой скоростью. Таким образом, установки обессеривания, которые используют перенос в разбавленной фазе твердых частиц в емкостях и между ними, могут вызвать значительное истирание частиц. Когда твердые частицы, используемые в установке обессеривания, испытывают высокие уровни истирания, они должны часто заменяться, тем самым увеличивая эксплуатационные затраты и время простоя.

Соответственно, является желательным создание новой системы обессеривания углеводородов, которая обеспечивает непрерывное удаление серы посредством псевдоожижаемых, рециркулируемых и регенерируемых твердых частиц.

Опять же, является желательным создание системы обессеривания углеводородов, которая сводит к минимуму капитальные затраты посредством использования минимального количества емкостей, проходов, клапанов и другого оборудования.

Опять же, желательным является создание системы обессеривания, которая сводит к минимуму капитальные затраты посредством поддерживания емкостей на минимальной высоте над уровнем земли.

Опять же, желательным является создание системы обессеривания углеводородов, которая сводит к минимуму истирание твердых частиц, циркулирующих в ней, посредством сведения к минимуму скорости твердых частиц, переносимых через систему.

Необходимо отметить, что перечисленные выше потребности не должны все удовлетворяться посредством изобретения, заявляемого здесь, и другие преимущества настоящего изобретения будут ясны из следующего далее описания предпочтительного варианта осуществления, прилагаемой формулы изобретения и фигур чертежей.

Соответственно, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривается установка обессеривания, использующая псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из исходных материалов, содержащих углеводороды. Установка обессеривания включает реактор с псевдоожиженным слоем, регенератор с псевдоожиженным слоем и восстановитель с псевдоожиженным слоем, герметично соединенный с реактором.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается установка обессеривания, использующая псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из исходных материалов, содержащих углеводороды. Установка обессеривания содержит реактор, имеющий вход для твердых продуктов и выход для твердых продуктов, регенератор, имеющий вход для твердых продуктов и выход для твердых продуктов, восстановитель, имеющий вход для твердых продуктов и выход для твердых продуктов, первый узел переноса для переноса твердых частиц от выхода для твердых продуктов реактора до входа для твердых продуктов регенератора, второй узел переноса для переноса концентрированной фазы твердых частиц от выхода для твердых продуктов из регенератора до входа для твердых продуктов восстановителя и третий узел переноса для переноса твердых частиц от выхода для твердых продуктов из восстановителя до входа для твердых продуктов реактора.

Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается установка обессеривания, использующая псевдоожижаемые и рециркулируемые твердые частицы для удаления серы из исходных материалов, содержащих углеводороды. Установка обессеривания включает реактор, десорбер реактора, шлюзовый бункер реактора, уравнительный резервуар для исходных материалов регенератора и регенератор. Реактор работает для контактактирования исходных материалов, содержащих углеводороды, с твердыми частицами. Десорбер реактора соединяется с сообщением текучих сред с реактором и работает для приема из него твердых частиц. Шлюзовый бункер реактора соединен с сообщением текучих сред с реактором и располагается вертикально, ниже, чем десорбер реактора, с тем, чтобы дать возможность для перемещения под действием силы тяжести твердых частиц из десорбера реактора в шлюзовый бункер реактора. Уравнительный резервуар для исходных материалов регенератора соединен с сообщением текучих сред со шлюзовым бункером реактора и располагается вертикально, ниже, чем шлюзовый бункер реактора, с тем, чтобы дать возможность для перемещения под действием силы тяжести твердых частиц из шлюзового бункера реактора в уравнительный резервуар для исходных материалов регенератора. Регенератор соединен с сообщением текучих сред с уравнительным резервуаром для исходных материалов регенератора и работает для приема твердых частиц из уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора.

Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается способ обессеривания текучих сред, содержащих углеводороды. Способ включает в себя стадии:

(a) контактирование текучей среды, содержащей углеводороды, с твердыми частицами в зоне обессеривания в условиях обессеривания, достаточных для удаления серы из текучей среды, содержащей углеводороды, и для получения твердых частиц, нагруженных серой;

(b) контактирование твердых частиц, нагруженных серой, с регенерационным потоком, содержащим кислород, в зоне регенерации в условиях регенерации, достаточных для удаления серы из твердых частиц, нагруженных серой, тем самым получая окисленные твердые частицы;

(c) контактирование окисленных твердых частиц с восстанавливающим потоком, содержащим водород в зоне восстановления в условиях восстановления, достаточных для восстановления окисленных твердых частиц, тем самым получая восстановленные твердые частицы; и

(d) переноса концентрированной фазы восстановленных твердых частиц из зоны восстановления в зону обессеривания.

Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается способ обессеривания текучих сред, содержащих углеводороды. Способ включает в себя стадии: (a) контактирование текучей среды, содержащей углеводороды, с твердыми частицами в реакторе с псевдоожиженным слоем в условиях обессеривания, достаточных для удаления серы из текучей среды, содержащей углеводороды, и для получения твердых частиц, нагруженных серой; (b) контактирование твердых частиц, нагруженных серой, с регенерационным потоком, содержащим кислород, в регенераторе с псевдоожиженным слоем в условиях, достаточных для удаления серы из твердых частиц, нагруженных серой, тем самым получая окисленные твердые частицы; (c) переноса концентрированной фазы окисленных твердых частиц из регенератора с псевдоожиженным слоем в восстановитель с псевдоожиженным слоем; и (d) контактирование окисленных твердых частиц с восстанавливающим потоком, содержащим водород, в восстановителе с псевдоожиженным слоем в условиях восстановления, достаточных для восстановления окисленных твердых частиц, тем самым получая восстановленные твердые частицы.

Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается способ обессеривания текучих сред, содержащих углеводороды. Способ включает в себя стадии: (a) контактирование текучей среды, содержащей углеводороды, с твердыми частицами в зоне обессеривания в условиях обессеривания, достаточных для удаления серы из текучей среды, содержащей углеводороды, и для получения твердых частиц, нагруженных серой; (b) контактирование твердых частиц, нагруженных серой, с десорбирующим газом в зоне десорбции в условиях десорбции, достаточных для удаления текучей среды, содержащей углеводороды, из окружения твердых частиц, нагруженных серой; (c) загрузочного переноса твердых частиц, нагруженных серой, из зоны десорбции в шлюзовый бункер реактора; (d) загрузочного переноса твердых частиц, нагруженных серой, из шлюзового бункера реактора в уравнительный резервуар для исходных материалов регенератора; (e) по существу непрерывного переноса твердых частиц, нагруженных серой, из уравнительного резервуара для исходных материалов регенератора в зону регенерации; и (f) контактирование твердых частиц, нагруженных серой, с регенерационным потоком, содержащим кислород, в зоне регенерации в условиях регенерации, достаточных для удаления серы из твердых частиц, нагруженных серой, тем самым получая окисленные твердые частицы.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение установки обессеривания, сконструированной в соответствии с принципами настоящего изобретения, в частности, иллюстрирующую относительные уровни расположения различных емкостей, используемых в установке обессеривания, и способ, которым эти емкости соединены, с тем, чтобы дать возможность для циркуляции твердых частиц в установке.

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в разрезе десорбера реактора, показанного на фиг.1, в частности, иллюстрирующий способ, которым десорбер реактора соединяется с реактором через узел герметичного соединения выхода реактора, который переносит твердые частицы из реактора в десорбер реактора.

Фиг.3 представляет собой вид сбоку в разрезе узла герметичного соединения по линии 3-3 на фиг.2, в частности, иллюстрирующий барботер, расположенный на открытом пути, определяемом узлом герметичного соединения.

Фиг.4 представляет собой частичный вид в разрезе сверху узла герметичного соединения по линии 4-4 на фиг.3, дополнительно иллюстрирующий барботер узла герметичного соединения.

Фиг.5 представляет собой вид в разрезе сверху десорбера реактора по линии 5-5 на фиг.2, в частности, иллюстрирующий конфигурацию барботера, расположенного в нижней части десорбера реактора.

Фиг.6 представляет собой вид сверху в разрезе десорбера реактора по линии 6-6 на фиг.2, в частности, иллюстрирующий первую группу перегородок, расположенных в зоне десорбции десорбера реактора.

Фиг.7 представляет собой вид в разрезе сверху десорбера реактора по линии 7-7 на фиг.2, в частности, иллюстрирующий вторую группу перегородок, расположенных в зоне десорбции десорбера реактора, где отдельные перегородки второй группы расположены по существу перпендикулярно направлению, в котором расположены отдельные перегородки первой группы перегородок, иллюстрируемых на фиг.6.

Фиг.8 представляет собой вид в разрезе сверху десорбера реактора, подобного фиг.6 и 7, в частности, иллюстрирующий перекрестную структуру, создаваемую соседними группами перегородок десорбера реактора, отделенными друг от друга некоторым расстоянием.

Фиг.9 представляет собой увеличенный вид сбоку в разрезе ресивера регенератора, показанного на фиг.1, в частности, иллюстрирующий способ, которым ресивер регенератора соединяется с сообщением текучих сред с регенератором посредством узла герметичного соединения выхода регенератора, который переносит твердые частицы из регенератора в ресивер регенератора.

Фиг.10 представляет собой увеличенный частичный вид в разрезе сверху узла герметичного соединения, взятый вдоль линии 10-10 на фиг.9, в частности, иллюстрирующий барботер узла герметичного соединения.

Фиг.11 представляет собой вид сбоку в разрезе узла герметичного соединения, взятый вдоль линии 11-11 на фиг.9, дополнительно иллюстрирующий конфигурацию барботера узла герметичного соединения.

Фиг.12 представляет собой увеличенный вид сбоку в разрезе восстановителя, показанного на фиг.1, в частности, иллюстрирующий способ, которым восстановитель соединен с сообщением текучих сред с реактором посредством узла герметичного соединения выхода восстановителя, который переносит твердые частицы из восстановителя в реактор.

Обращаясь сначала к фиг.1, установка 10 обессеривания иллюстрируется в целом как включающая реактор 12 с псевдоожиженным слоем, регенератор 14 с псевдоожиженным слоем и восстановитель 16 с псевдоожиженным слоем. Твердые частицы сорбента циркулируют в установке 10 обессеривания для обеспечения непрерывного удаления серы из таких углеводородов, содержащих серу, как крекированный бензин или дизельное топливо, поступающих в установку 10 обессеривания через вход 18 для исходных материалов. Твердые частицы сорбента, используемые в установке 10 обессеривания, могут представлять собой любую достаточно псевдоожижаемую, рециркулируемую и регенерируемую композицию на основе оксида цинка, имеющую достаточную активность обессеривания и достаточную стойкость к истиранию. Описание такой композиции сорбента приводится в заявке на патент США, серийный № 09/580611 (которая зарегистрирована как патент США 6429170 Bl), в заявке на патент США, серийный № 10/738141 и в заявке на патент США, серийный № 10/072209, описания которых включаются сюда в качестве ссылок, во всей их полноте.

Поток текучей среды, содержащей углеводороды, поступает в реактор 12 через вход 18 для исходных веществ и проходит вверх через слой восстановленных твердых частиц сорбента в реакционной зоне реактора 12. Восстановленные твердые частицы сорбента, вступающие в контакт с потоком, содержащим углеводороды, в реакторе 12, предпочтительно, сначала (то есть непосредственно перед контактированием с потоком текучей среды, содержащей углеводороды) содержат оксид цинка и компонент металла-промотора с пониженной валентностью. Хотя и не желая связываться с теорией, предполагается, что компонент металла-промотора с пониженной валентностью восстановленных твердых частиц сорбента облегчает удаление серы из потока, содержащего углеводороды, в то время как компонент оксида цинка работает для хранения серы, преобразуя ее в сульфид цинка.

Компонент металла-промотора с пониженной валентностью восстановленных твердых частиц сорбента предпочтительно содержит металл-промотор, выбранный из группы, состоящей из никеля, кобальта, железа, марганца, вольфрама, серебра, золота, меди, платины, цинка, олова, рутения, молибдена, сурьмы, ванадия, иридия, хрома, палладия и смесей двух или более из них. Более предпочтительно, компонент металла-промотора с пониженной валентностью включает в себя никель в качестве металла-промотора. Как здесь используется, термин "пониженная валентность", когда описывает компонент металла-промотора, должен обозначать компонент металла-промотора, имеющий валентность, которая ниже, чем валентность компонента металла-промотора в его обычном окисленном состоянии. Более конкретно, восстановленные твердые частицы сорбента, используемые в реакторе 12, должны содержать компонент металла-промотора, имеющего валентность, которая ниже, чем валентность компонента металла-промотора регенерированных (то есть окисленных) твердых частиц сорбента, покидающих регенератор 14. Наиболее предпочтительно, по существу весь компонент металла-промотора восстановленных твердых частиц сорбента имеет нулевую валентность (0).

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения компонент металла-промотора с пониженной валентностью содержит, состоит или по существу состоит из замещенного твердого раствора металла, характеризуемого формулой: M_AZn_B , где M представляет собой металл-промотор, Zn представляет собой цинк, а A и B, каждое, представляют собой численные значения в пределах от 0,01 до 0,99. В указанной выше формуле для замещенного твердого раствора металла является предпочтительным, чтобы A находилось в пределах примерно от 0,70 примерно до 0,97, а наиболее предпочтительно, в пределах примерно от 0,85 примерно до 0,95. Кроме того, является предпочтительным, чтобы B находилось в пределах примерно от 0,03 примерно до 0,30, а наиболее предпочтительно, в пределах примерно от 0,05 до 0,15, для наилучшего удаления серы. Предпочтительно, B равно (1-A).

Замещенные твердые растворы имеют уникальные физические и химические свойства, которые важны для химии композиции сорбента, используемого в установке 10 обессеривания. Замещенные твердые растворы представляют собой подмножество сплавов, которые формируются прямым замещением растворенного металла атомами металла растворителя в кристаллической структуре. Например, предполагается, что замещенный твердый раствор металла (M_AZn_B), находящийся в восстановленных твердых частицах сорбента, используемых в установке 10 обессеривания, формируется посредством растворенных атомов металла цинка, замещающих атомы растворителя, металла-промотора. Имеются три основных критерия, которые способствуют образованию замещенных твердых растворов: (1) атомные радиусы двух или более элементов находятся в пределах 15 процентов разницы друг от друга; (2) кристаллические структуры двух или более чистых фаз являются одинаковыми или имеют общую кристаллическую плоскость; и (3) электроотрицательности двух или более компонентов являются сходными. Металл-промотор (в виде элементарного металла или оксида металла) и оксид цинка, используемые в твердых частицах сорбента, описываемых здесь, предпочтительно удовлетворяют, по меньшей мере, двум из трех критериев, приведенных выше. Например, когда металл-промотор представляет собой никель, первый и третий критерии удовлетворяются, а второй нет. Атомные радиусы металлов никеля и цинка находятся в пределах 10 процентов разницы друг от друга, и электроотрицательности являются сходными. Однако оксид никеля (NiO) предпочтительно формирует кубическую кристаллическую структуру, в то время как оксид цинка (ZnO) предпочитает гексагональную кристаллическую структуру. Предполагается, что твердый раствор никеля и цинка сохраняет кубическую структуру оксида никеля. Вынуждение оксида цинка к нахождению в кубической структуре увеличивает энергию фазы, которая ограничивает количество цинка, которое может быть растворено в структуре оксида никеля. Этот контроль стехиометрии проявляется микроскопически примерно как 92:8 твердый раствор никеля и цинка (Ni_0,92Zn _0,08), который образуется во время восстановления, и микроскопически при многократной регенерируемости твердых частиц сорбента.

В дополнение к оксиду цинка и компоненту металла-промотора с пониженной валентностью восстановленные твердые частицы сорбента, используемые в реакторе 12, могут, кроме того, содержать усилитель пористости и замещенный твердый раствор металл-промотор - алюминат цинка. Замещенный твердый раствор металл-промотор - алюминат цинка может характеризоваться формулой: M_ZZn_(1-Z) Al₂O₄, где M представляет собой металл-промотор, а нижний индекс Z представляет собой численное значение в пределах от 0,01 до 0,99. Усилитель пористости, когда он используется, может представлять собой любое соединение, которое, в конечном счете, увеличивает макроскопическую пористость твердых частиц сорбента. Предпочтительно, усилитель пористости представляет собой перлит. Термин "перлит", как здесь используется, представляет собой петрографический термин для кремнистой вулканической породы, которая встречается в природе в различных областях мира. Отличительная особенность, которая имеется в отличие от других вулканических минералов, представляет собой его способность к расширению в четыре-двенадцать раз от исходного объема, при нагреве до определенных температур. При нагреве выше 871°C (1600°F), измельченный перлит расширяется из-за присутствия воды, объединенной с сырой перлитной породой. Присоединенная вода испаряется во время нагревания и создает бесчисленные мелкие пузырьки в размягченных при этом стеклообразных частицах. Они представляют собой мелкие пузырьки, герметизированные в стекле, которые ответственны за его малый вес. Расширенный перлит может производиться с весом всего лишь 2,5 фунта на кубический фут. Типичные свойства при химическом анализе, по отношению к массе, расширенного перлита приблизительно представляют собой: двуокись кремния - 73%, оксид алюминия - 17%, оксид калия - 5%, оксид натрия - 3%, оксид кальция - 1%, плюс микроскопические элементы. Типичные физические свойства расширенного перлита приблизительно представляют собой: температура размягчения 871°C-1093°C (1600-2000°F), температура плавления 1260°C-1343°C (2300°F-2450°F), pH 6,6-6,8, и относительная удельная плотность 2,2-2,4. Термин "расширенный перлит", как здесь используется, относится к сферической форме перлита, который расширяют нагреванием перлитной кремнистой вулканической породы при температуре выше 871°C (1600°F). Термин "частицы расширенного перлита" или "измельченный перлит", как здесь используется, означает такую форму расширенного перлита, которая подвергается измельчению, с формированием массы частиц, где размеры частиц такой массы таковы, что она содержит, по меньшей мере, 97% частиц, имеющих размер, меньший, чем 2 микрона. Термин "измельченный расширенный перлит" предназначен для обозначения продукта, полученного в результате воздействия на частицы расширенного перлита помола или измельчения.

Восстановленные твердые частицы сорбента, изначально вступающие в контакт с потоком текучей среды, содержащей углеводороды, в реакторе 12, предпочтительно содержат оксид цинка, компонент металла-промотора с пониженной валентностью

(M_AZn_B), усилитель пористости (PE) и металл-промотор - алюминат цинка

(M_ZZn_(1-Z)Al₂O₄) в пределах, приведенных ниже в таблице 1.

Таблица 1
Компоненты восстановленных твердых частиц сорбента
Диапазон	ZnO (мас.%)	M AZnB (мас.%)	PE (мас.%)	M ZZn(1-Z)Al2 O4 (мас.%)
Предпочтительный	5-80	5-80	2-50	1-50
Более предпочтительный	20-60	20-60	5-30	5-30
Наиболее предпочтительный	30-50	30-40	10-20	10-20

Физические свойства твердых частиц сорбента, которые значительно влияют на пригодность частиц для использования в установке 10 обессеривания, включают в себя, например, форму частиц, размер частиц, плотность частиц и стойкость частиц к истиранию.

Твердые частицы сорбента, используемые в установке 10 обессеривания, предпочтительно содержат микросферические частицы, имеющие средний размер частиц в пределах примерно от 20 примерно до 150 микрон, более предпочтительно, в пределах примерно от 50 примерно до 100 микрон, и наиболее предпочтительно, в пределах от 60 до 80 микрон, для наилучшей активности обессеривания и работы реактора обессеривания. Плотность твердых частиц сорбента предпочтительно находится в пределах примерно от 0,5 примерно до 1,5 грамм на кубический сантиметр (г/см³), более предпочтительно, в пределах примерно от 0,8 примерно до 0,3 г/см³, и наиболее предпочтительно, в пределах от 0,9 до 1,2 г/см ³, для наилучшей работы обессеривания. Размер частицы и плотность твердых частиц сорбента предпочтительно квалифицируют твердые частицы сорбента как твердый продукт группы A согласно системе классификации Geldart, описанной в Powder Technol., 7, 285-292 (1973).

Твердые частицы сорбента предпочтительно имеют высокую стойкость к истиранию. Как здесь используется, термин "стойкость к истиранию" обозначает меру стойкости частиц к уменьшению размера при контролируемых условиях турбулентного движения. Стойкость к истиранию частицы может количественно определяться посредством исследования истирания в воронке струйной мельницы, подобного индексу Девисона. Jet Cup Attrition Index (JCAI) представляет собой массовый процент фракции частиц с размером более 44 микрометров, которые уменьшаются по размеру частицы до менее чем 37 микрометров в условиях исследований, и включает в себя просеивание 5 грамм образца сорбента для удаления частиц в диапазоне размеров от 0 до 44 микрометров. Частицы, большие, чем 44 микрометра, затем подвергаются воздействию тангенциальной струи воздуха при скорости 21 литр в минуту, вводимой через отверстие 1,587 мм (0,0625 дюйма), фиксируемое в нижней части чаши струйной мельницы специальной конструкции (внутренний диаметр 2,54 см × высота 5,08 см (внутренний диаметр 1 дюйм Ч 2 высота дюйма)) в течение периода 1 часа. Jet Cup Attrition Index (JCAI) вычисляют следующим образом:

JCAI=

Коэффициент коррекции (здесь 0,3) определяют с использованием известного калибровочного стандарта, для учета различий в размерах и износе чаши струйной мельницы. Твердые частицы сорбента, используемые в настоящем изобретении, предпочтительно имеют значение Jet Cup Attrition Index (JCAI), меньшее, примерно, чем 30, более предпочтительно, меньшее, примерно, чем 20, и наиболее предпочтительно, меньшее, чем 10, для наилучшей работы обессеривания.

Поток текучей среды, содержащей углеводороды, вступающий в контакт с восстановленными твердыми частицами сорбента в реакторе 12, предпочтительно содержит углеводород, содержащий серу и водород. Молярное отношение водорода к углеводороду, содержащему серу, загружаемому в реактор 12 через вход 18, предпочтительно находится в пределах примерно от 0,1:1 примерно до 3:1, более предпочтительно, в пределах примерно от 0,2:1 примерно до 1:1, и наиболее предпочтительно, в пределах от 0,4:1 до 0,8:1, для наилучшей работы обессеривания. Предпочтительно, углеводород, содержащий серу, представляют собой текучую среду, которая обычно находится в жидком состоянии при стандартных температуре и давлении, но которая существует в газообразном состоянии при объединении с водородом, как описано выше, и экспонируется для условий обессеривания в реакторе 12. Углеводород, содержащий серу, предпочтительно может использоваться в качестве топлива или предшественника топлива. Примеры соответствующих углеводородов, содержащих серу, включают в себя, но, не ограничиваясь этим, крекированный бензин, дизельные топлива, авиационные керосины, прямоточную нафту, прямоточные дистилляты, газойль коксования, нафту коксования, алкиляты и прямоточный газойль. Наиболее предпочтительно, углеводород, содержащий серу, содержит углеводородную текучую среду, выбранную из группы, состоящей из бензина, крекированного бензина, дизельного топлива и их смесей.

Как здесь используется, термин "бензин" обозначает смесь углеводородов, кипящих в пределах примерно от 37,7°C примерно до 204,4°C (примерно от 100°F примерно до 400°F), или любую их фракцию. Примеры соответствующих бензинов включают в себя, но, не ограничиваясь этим, такие потоки углеводородов в нефтеперерабатывающих заводах как нафта, прямогонная нафта, нафта коксования, бензин каталитического крекинга, нафта легкого крекинга, алкилаты, изомерезат, риформат и тому подобное и их смеси.

Как здесь используется, термин "крекированный бензин" обозначает смесь углеводородов, кипящих в пределах примерно от 37,7°C примерно до 204,4°C (примерно от 100°F примерно до 400°F), или любую их фракцию, которые представляют собой продукты либо термических, либо каталитических процессов, которые крекируют молекулы углеводородов больших размеров в меньшие молекулы. Примеры соответствующих термических процессов включают в себя, но, не ограничиваясь этим, коксование, термический крекинг, легкий крекинг и тому подобное и их сочетания. Примеры соответствующих каталитических процессов крекинга включают в себя, но, не ограничиваясь этим, каталитический крекинг, крекинг тяжелых нефтей и тому подобное и их сочетания. Таким образом, примеры соответствующих крекированных бензинов включают в себя, но, не ограничиваясь этим, бензин коксования, бензин термического крекинга, бензин легкого крекинга, бензин каталитического крекинга, бензин крекинга тяжелых нефтей и тому подобное и их сочетания. В некоторых случаях, крекированный бензин может фракционироваться и/или подвергаться гидрообработке перед обессериванием, когда он используется в качестве текучей среды, содержащей серу, в способе по настоящему изобретению.

Как здесь используется, термин "дизельное топливо" обозначает смесь углеводородов, кипящих в пределах примерно от 149°C примерно до 399°C (примерно от 300°F примерно до 750°F), или любая их фракция. Примеры соответствующих дизельных топлив включают в себя, но, не ограничиваясь этим, легкий рецикловый газойль, керосин, авиационный керосин, прямогонное дизельное топливо, дизельное топливо после гидрообработки, и тому подобное и их сочетания.

Углеводород, содержащий серу, описываемый здесь в качестве пригодных для использования исходных веществ в способе обессеривания по настоящему изобретению, содержит некоторое количество олефинов, ароматических соединений и серы, а также парафины и нафтены. Количество олефинов в газообразном крекированном бензине, как правило, находится в пределах примерно от 10 примерно до 35 процентов массовых олефинов по отношению к общей массе газообразного крекированного бензина. В дизельном топливе по существу нет содержания олефинов. Количество ароматических соединений в газообразном крекированном бензине, как правило, находится в пределах примерно от 20 примерно до 40 процентов массовых по отношению к общей массе газообразного крекированного бензина. Количество ароматических соединений в газообразном дизельном топливе, как правило, находится в пределах примерно от 10 примерно до 90 процентов массовых ароматических соединений по отношению к общей массе газообразного дизельного топлива. Количество атомарной серы в углеводородной текучей среде, содержащей серу, предпочтительно, крекированном бензине или дизельном топливе, пригодном для использования в способе обессеривания по настоящему изобретению, как правило, больше, примерно, чем 50 миллионных долей массовых (м.д. масс) от углеводородной текучей среды, содержащей серу, более предпочтительно, в пределах примерно от 100 м.д. масс атомарной серы примерно до 10000 м.д. масс атомарной серы, и наиболее предпочтительно, от 150 м.д. масс атомарной серы до 5000 м.д. масс атомарной серы. Предпочтительным является, чтобы, по меньшей мере, примерно 50 процентов массовых атомарной серы, присутствующей в углеводородной текучей среде, содержащей серу, используемой в настоящем изобретении, находилось в форме органических соединений. Более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 75 процентов массовых атомарной серы, присутствующей в углеводородной текучей среде, содержащей серу, находится в форме органических соединений серы, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90 процентов массовых атомарной серы находится в форме органических соединений серы. Как здесь используется, "сера", используемая в сочетании с "м.д. масс серы", или термин "атомарная сера" обозначает количество атомарной серы (примерно 32 атомных единицы массы) в углеводороде, содержащем серу, но не атомную массу или вес соединения серы, такого как органическое соединение серы.

Как здесь используется, термин "сера" обозначает серу в любой форме, как правило, присутствующей в углеводороде, содержащем серу, таком как крекированный бензин или дизельное топливо. Примеры такой серы, которая должна удаляться из углеводородной текучей среды, содержащей серу, посредством осуществления настоящего изобретения, включают в себя, но, не ограничиваясь этим, сернистый водород, карбонилсульфид (COS), дисульфид углерода (CS₂ ), меркаптаны (RSH), органические сульфиды (R-S-R), органические дисульфиды (R-S-S-R), тиофен, замещенные тиофены, органические трисульфиды, органические тетрасульфиды, бензотиофен, алкилтиофены, алкилбензотиофены, алкилдибензотиофены и тому подобное и их сочетания, а также такие же соединения с более высокими молекулярными массами, которые обычно присутствуют в углеводородах, содержащих серу, типов, предполагаемых для использования в способе обессеривания по настоящему изобретению, в которых каждый R может представлять собой алкильную, циклоалкильную или арильную группу, содержащую 1-10 атомов углерода.

Как здесь используется, термин "текучая среда" обозначает газ, жидкость, пары и их сочетания.

Как здесь используется, термин "газообразный" обозначает состояние, в котором углеводородная текучая среда, содержащая серу, такая как крекированный бензин или дизельное топливо, находится в основном в газообразной или паровой фазе.

Как здесь используется, термин "мелкодисперсный" обозначает частицы, имеющие средний размер частицы, меньший, чем 500 микрон.

Обращаясь опять к фиг.1, в реакторе 12 с псевдоожиженным слоем, мелкодисперсные восстановленные твердые частицы сорбента контактируют с восходящим газообразным потоком текучей среды, содержащей углеводороды, при некотором наборе условий обессеривания, достаточных для получения обессеренного углеводорода и твердых частиц сорбента, нагруженных серой. Протекание потока текучей среды, содержащей углеводороды, является достаточным для псевдоожижения слоя твердых частиц сорбента, расположенных в зоне обессеривания реактора 12. Условия обессеривания в реакторе 12 включают в себя температуру, давление, часовую объемную скорость (WHSV) и скорость переноса на единичное сечение потока. Предпочтительные диапазоны для таких условий обессеривания приведены ниже, в таблице 2.

Таблица 2
Условия обессеривания
Диапазон	Температура (°F)	Давление (фунт/кв.дюйм)	WHSV (час-1) объемная скорость	Скорость переноса на единичное сечение потока (фут/сек)
Предпочтительный	250-1200	50-750	0,1-10	0,25-10
Более предпочтительный	500-1000	100-600	0,2-8	0,5-4
Наиболее предпочтительный	700-850	150-500	0,5-5	1,0-1,5

Когда восстановленные твердые частицы сорбента контактируют с потоком текучей среды, содержащей углеводороды, в реакторе 12, в условиях обессеривания, соединения серы, в частности, органические соединения серы, присутствующие в потоке текучей среды, содержащей углеводороды, удаляются из такого потока текучей среды. По меньшей мере, часть серы, удаленной из потока текучей среды, содержащей углеводороды, используется для преобразования, по меньшей мере, части оксида цинка из восстановленных твердых частиц сорбента в сульфид цинка.

В противоположность многим обычным способам удаления серы, таким, например, как гидрообессеривание, является предпочтительным, чтобы по существу никакая часть серы в углеводородной текучей среде, содержащей серу, не преобразовывалась в сернистый водород и не оставалась в таком виде во время обессеривания в реакторе 12. Скорее, предпочтительным является, чтобы выходящий поток текучей среды из выхода 20 продукта реактора 12 (как правило, содержащей обессеренную текучую среду, содержащую углеводород и водород) содержал количество сернистого водорода, меньшее, чем в исходных материалах текучей среды, загружаемой в реактор 12 (как правило, содержащих серу, текучую среду, содержащую углеводороды и водород), если они вообще их содержат. Выходящий поток текучей среды из реактора 12 предпочтительно содержит меньше, примерно, чем 50 процентов массовых от количества серы в исходных материалах текучей среды, загружаемых в реактор 12, более предпочтительно, меньше, примерно, чем 20 процентов массовых от количества серы в исходных материалах текучей среды, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 5 процентов массовых от количества серы в исходных материалах текучей среды. Является предпочтительным, чтобы общее содержание серы выходящего потока текучей среды из реактора 12 было меньшим, примерно, чем 50 миллионных долей массовых (м.д. масс) от общего выходящего потока текучей среды, более предпочтительно, меньшим, примерно, чем 30 м.д. масс, еще более предпочтительно, меньшим, примерно, чем 15 м.д. масс, и наиболее предпочтительно, меньшим, чем 10 м.д. масс.

Обращаясь опять к фиг.1, во время обессеривания в реакторе 12, по меньшей мере, часть частиц сорбента, нагруженных серой, извлекается из реактора 12 и переносится в регенератор 14 посредством первого узла 22 переноса. В регенераторе 14 твердые частицы сорбента, нагруженные серой, контактируют с окислительным, предпочтительно, регенерационным потоком, содержащим кислород, поступающим в регенератор 14 через вход 24 для регенерационного потока. Регенерационный поток, содержащий кислород, предпочтительно содержит, по меньшей мере, 1 молярный процент кислорода, при этом оставшаяся часть представляет собой газообразный разбавитель. Более предпочтительно, регенерационный поток, содержащий кислород, содержит в пределах примерно от 1 примерно до 50 процентов молярных кислорода и в пределах примерно от 50 примерно до 95 процентов молярных азота, еще более предпочтительно, в пределах примерно от 2 примерно до 20 процентов молярных кислорода и в пределах примерно от 70 примерно до 90 процентов молярных азота, а наиболее предпочтительно, в пределах от 3 до 10 процентов молярных кислорода и в пределах от 75 до 85 процентов молярных азота.

Условия регенерации в регенераторе 14 являются достаточными для преобразования, по меньшей мере, части сульфида цинка в твердых частицах сорбента, нагруженных серой, в оксид цинка контактированием с регенерационным потоком, содержащим кислород. Предпочтительные диапазоны для таких условий регенерации приведены ниже в таблице 3.

Таблица 3
Условия регенерации
Диапазон	Температура (°F)	Давление (фунт/кв.дюйм)	Скорость переноса на единичное сечение потока (фут/сек)
Предпочтительный	500-1500	10-250	0,5-10
Более предпочтительный	700-1200	20-150	0,75-5
Наиболее предпочтительный	900-1100	30-75	1,5-3,0

Когда твердые частицы сорбента, нагруженные серой, контактируют с регенерационным потоком, содержащим кислород, в условиях регенерации, описанных выше, по меньшей мере, часть компонента металла-промотора окисляется, с образованием компонента окисленного металла-промотора. Предпочтительно, в регенераторе 14 замещенный твердый раствор (M_AZn _B) и/или сульфидированный замещенный твердый раствор (M _AZn_BS) сорбента, нагруженного серой, преобразуется в замещенный твердый раствор оксида металла, характеризуемый формулой: M_XZn_YO, где M представляет собой металл-промотор, Zn представляет собой цинк, а X и Y, каждое, представляют собой численные значения в пределах от 0,01 примерно до 0,99. В указанной выше формуле, является предпочтительным, чтобы X находилось в пределах примерно от 0,5 примерно до 0,9, а наиболее предпочтительно, от 0,6 до 0,8. Кроме того, является предпочтительным, чтобы Y находилось в пределах примерно от 0,1 примерно до 0,5, и наиболее предпочтительно, от 0,2 до 0,4. Предпочтительно, Y равно (1-X).

Регенерированные твердые частицы сорбента, покидающие регенератор 14, предпочтительно содержат оксид цинка, компонент окисленного металла-промотора (M_X Zn_YO), усилитель пористости (PE) и металл-промотор - алюминат цинка (M_zZn_(1-z)Al₂ O₄) в диапазоне, приведенном ниже, в таблице 4.

Таблица 4
Компоненты регенерированных твердых частиц сорбента
Диапазон	ZnO (мас.%)	M xZnYO (мас.%)	PE (мас.%)	MZZn(1-Z)Al2 O4 (мас.%)
Предпочтительный	5-80	5-70	2-50	1-50
Более предпочтительный	20-60	15-60	5-30	5-30
Наиболее предпочтительный	30-50	2-40	10-20	10-20

Во время регенерации в регенераторе 14, по меньшей мере, часть регенерированных (то есть окисленных) твердых частиц сорбента извлекается из регенератора 14 и переносится в восстановитель 16 через второй узел 26 переноса. В восстановителе 16 регенерируемые твердые частицы сорбента контактируют с восстановительным потоком, предпочтительно, восстановительным потоком, содержащим водород, поступающим в восстановитель 16 через вход 28 для восстановительного потока. Восстановительный поток, содержащий водород, предпочтительно содержит, по меньшей мере, 50 процентов молярных водорода, при этом остальная часть представляет собой продукты крекированного углеводорода, такие, например, как метан, этан и пропан. Более предпочтительно, восстановительный поток, содержащий водород, содержит, по меньшей мере, примерно 70 процентов молярных водорода, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 80 молярных процентов водорода. Условия восстановления восстановителя 16 являются достаточными для уменьшения валентности компонента окисленного металла-промотора регенерированных твердых частиц сорбента. Предпочтительные диапазоны для таких условий восстановления приведены ниже в таблице 5.

Таблица 5
Условия восстановления
Диапазон	Температура (°F)	Давление (фунт/кв.дюйм)	Скорость переноса на единичное сечение потока (фут/сек)
Предпочтительный	250-1250	50-750	0,1-10
Более предпочтительный	600-1000	100-600	0,2-3
Наиболее предпочтительный	750-850	150-500	0,3-1,0

Когда регенерированные твердые частицы сорбента контактируют с восстановительным потоком, содержащим водород, в восстановителе 16 в условиях восстановления, описанных выше, по меньшей мере, часть компонента окисленного металла-промотора восстанавливается, с образованием компонента металла-промотора с пониженной валентностью. Предпочтительно, по меньшей мере, существенная часть замещенного твердого раствора оксида металла (M_XZn_YO) преобразуется в компонент металла-промотора с пониженной валентностью (M _AZn_B).

После того как твердые частицы сорбента восстанавливаются в восстановителе 16, они могут переноситься назад в реактор 12, посредством третьего узла 30 переноса, для повторного контактирования с потоком текучей среды, содержащим углеводороды, в реакторе 12.

Обращаясь опять к фиг.1, как рассмотрено выше, частицы сорбента переносятся из реактора 12 в регенератор 14 посредством первого узла 22 переноса. Первый узел 22 переноса, как правило, содержит десорбер реактора 32, шлюзовый бункер реактора 34, уравнительный резервуар для 36 исходных веществ регенератора и пневматический лифт 38. Десорбер реактора 32 герметично соединяется с реактором 12 посредством узла 40 герметичного соединения выхода реактора, который располагается от выхода 42 для твердых продуктов реактора 12 до входа 44 для твердых продуктов десорбера 32 реактора. Как здесь используется, термин "герметично соединенный" должен означать способ соединения с сообщением текучих сред двух емкостей друг с другом, где создается открытый путь от выхода для твердых продуктов одной емкости до входа для твердых продуктов другой емкости, тем самым обеспечивается латеральный перенос концентрированной фазы твердых продуктов от выхода для твердых продуктов до входа для твердых продуктов. Как здесь используется, термин "перенос концентрированной фазы" должен обозначать перенос твердых продуктов в присутствии текучей среды, где средняя скорость текучей среды в направлении переноса твердых продуктов меньше, чем скорость сальтации. Как известно в области пневматического переноса частиц, "скорость сальтации" представляет собой минимальную скорость текучей среды, необходимую для поддержания полной взвешенности твердых продуктов, переносимых посредством этой текучей среды.

В десорбере реактора 32 опускающиеся вниз под действием силы тяжести твердые частицы контактируют с восходящим десорбирующим газом, который поступает в десорбер 32 реактора через вход 46. Контактирование частиц сорбента с десорбирующим газом в десорбере 32 реактора десорбирует избыток углеводорода из окружения частиц сорбента. Во время нормальной работы установки 10 обессеривания, является предпочтительным, чтобы частицы сорбента по существу непрерывно переносились из реактора 12 в десорбер 32 реактора посредством узла 40 герметичного соединения. Как здесь используется, термин "по существу непрерывный перенос" должен обозначать способ непрерывного переноса твердых продуктов или взвешенных твердых продуктов, в течение непрерывного периода переноса, по меньшей мере, примерно 10 часов.

После десорбции частиц сорбента в десорбере 32 реактора частицы сорбента загрузочным образом переносятся от выхода 48 для твердых продуктов десорбера 32 реактора к входу шлюзового бункера 34 реактора посредством прохода 50. Как здесь используется, термин "загрузочный перенос" должен обозначать способ поочередного переноса отдельных загрузок твердых продуктов или суспендированных твердых продуктов, в интервалах, прерываемых периодом, когда перенос не осуществляется, где время между переносом последовательных загрузок меньше, примерно, чем 10 часов. Таким образом, десорбер 32 реактора непрерывно принимает поток частиц сорбента, выгружаемых посредством входа 44 для твердых продуктов, и загрузочным образом выгружает частицы сорбента через выход 48 для твердых продуктов. Загрузки частиц сорбента, выгружаемые из выхода 48 для твердых продуктов десорбера, переносятся под действием силы тяжести через проход 50. Как здесь используется, термин "перемещение под действием силы тяжести" обозначает перемещение твердых продуктов через проход, когда перемещение вызывается в основном силой тяжести.

Шлюзовый бункер 34 реактора работает для перехода частиц сорбента из углеводородной среды высокого давления реактора 12 и десорбера 32 реактора в окислительную (кислородную) среду низкого давления регенератора 14. Для осуществления этого перехода шлюзовый бункер 34 реактора периодически принимает загрузки частиц сорбента из десорбера 32 реактора, изолирует частицы сорбента от десорбера 32 реактора и уравнительного резервуара 36 для исходных материалов регенератора и изменяет давление и композицию среды, окружающей частицы сорбента, от углеводородной среды высокого давления до инертной среды (например, азота и/или аргона) низкого давления. После изменения среды вокруг частиц сорбента, как описано выше, частицы сорбента загрузочным образом переносятся от выхода шлюзового бункера 34 реактора к входу уравнительного резервуара 36 для исходных материалов регенератора протеканием под действием силы тяжести в проходе 52.

Уравнительный резервуар 36 для исходных материалов регенератора работает для приема загрузок частиц сорбента из шлюзового бункера 34 реактора и по существу непрерывно выгружает частицы сорбента на линию 54 подъема пневматического лифта 38. Таким образом, уравнительный резервуар 36 для исходных веществ регенератора работает для перехода потока частиц сорбента от загрузочного потока до, по существу, непрерывного потока. По существу непрерывный поток частиц сорбента из уравнительного резервуара 36 для исходных веществ регенератора к пневматическому лифту 38 обеспечивается посредством протекания под действием силы тяжести. Пневматический лифт 38 использует подъемный газ для переноса разбавленной фазы частиц сорбента вверх к входу 56 для твердых продуктов регенератора 14. Как здесь используется, термин "перенос разбавленной фазы" должен обозначать перенос твердых продуктов посредством текучей среды, имеющей скорость, которая равна скорости сальтации или превышает ее. Является предпочтительным, чтобы композиция подъемного газа, используемого в пневматическом лифте 38, была по существу такой же, как композиция регенерационного потока, который поступает в регенератор 14 через вход 24.

В регенераторе 14 твердые частицы псевдоожижаются посредством регенерационного потока, с образованием псевдоожиженного слоя частиц сорбента в зоне регенерации регенератора 14. Как здесь используется, термин "псевдоожиженный слой" должен обозначать систему твердых частиц концентрированной фазы, через которые текучая среда протекает вверх со скоростью ниже скорости сальтации. Как здесь используется, термин "емкость с псевдоожиженным слоем" должен обозначать емкость для контактирования текучей среды с псевдоожиженным слоем твердых частиц. Частицы сорбента, поступающие в регенератор 14 через вход 56 для твердых продуктов, представляют собой, следовательно, концентрированную фазу, переносимую регенерационным потоком вверх в регенераторе 14 к выходу 58 для твердых продуктов из регенератора.

Как рассмотрено выше, регенерированные (то есть окисленные) частицы сорбента переносятся из регенератора 14 в восстановитель 16 посредством второго узла 26 переноса. Второй узел 26 переноса, как правило, содержит ресивер 60 регенератора и шлюзовый бункер 62 регенератора. Ресивер 60 регенератора является герметично соединенным с регенератором 14 посредством узла 64 герметичного соединения выхода регенератора, который простирается между выходом 58 для твердых продуктов регенератора и входом 66 для твердых продуктов ресивера. Узел 64 герметичного соединения обеспечивает по существу непрерывное протекание частиц сорбента от регенератора 14 до ресивера 60 регенератора.

В ресивере 60 регенератора опускающиеся вниз под действием силы тяжести частицы сорбента контактируют с протекающим вверх охлаждающим газом, который поступает в ресивер 60 регенератора через вход 68 для охлаждающего газа. Контактирование охлаждающего газа с частицами сорбента в регенераторе 60 охлаждает частицы сорбента и десорбирует оставшуюся двуокись серы и двуокись углерода из окружения частиц сорбента. Предпочтительным является, чтобы охлаждающий газ представлял собой газ, содержащий азот. Наиболее предпочтительно, охлаждающий газ содержит, по меньшей мере, 90 процентов молярных азота. Ресивер 60 регенератора содержит выход 70 для текучей среды, через который охлаждающий газ покидает ресивер 60 регенератора и протекает к входу 72 для охлаждающего газа регенератора 14 через проход 74.

Частицы сорбента загрузочным образом переносятся от выхода 76 для твердых продуктов ресивера 60 регенератора к входу шлюзового бункера 62 регенератора посредством протекания под действием силы тяжести в проходе 78. Шлюзовый бункер 62 регенератора работает для перехода регенерированных частиц сорбента из кислородной среды низкого давления регенератора 13 и ресивера 60 регенератора в водородную среду высокого давления восстановителя 16. Для осуществления этого перехода шлюзовый бункер 62 регенератора периодически принимает загрузки регенерированных частиц сорбента из ресивера 60 регенератора, изолирует регенерированные частицы сорбента от ресивера 60 регенератора и восстановителя 16 и изменяет давление и композицию среды, окружающей частицы сорбента, от среды кислорода низкого давления до среды водорода высокого давления. После изменения среды вокруг регенерированных частиц сорбента, как описано выше, регенерированные частицы сорбента загрузочным образом переносятся от регенерированного шлюзового бункера 62 до входа 80 для твердых продуктов восстановителя 16 посредством перемещения под действием силы тяжести в проходе 82.

В восстановителе 16 загрузки частиц сорбента от входа 80 для твердых продуктов контактируют с восстанавливающим потоком, поступающим в восстановитель 16 через вход 28 для восстанавливающего потока, и псевдоожижаются под его действием. Частицы сорбента в восстановителе 16 представляют собой концентрированную фазу, переносимую в форме псевдоожиженного слоя от входа 80 для твердых продуктов восстановителя вверх до выхода 82 для твердых продуктов восстановителя. Реактор 12 герметично соединяется с восстановителем 16 посредством узла 30 герметичного соединения, который простирается между выходом 82 для твердых продуктов из восстановителя и входом 84 для твердых продуктов в реактор. Узел 30 герметичного соединения обеспечивает перенос концентрированной фазы частиц сорбента по существу загрузочным образом. Когда загрузки твердых частиц сорбента поступают к входу 80 для твердых продуктов в восстановитель, соответствующие (по времени) загрузки частиц сорбента "переливаются" в реактор 12 через узел 30 герметичного соединения. В реакторе 12 восстановленные частицы сорбента контактируют с исходными веществами текучей среды, содержащей углеводороды, поступающих в реактор 12 через вход 18, чтобы тем самым образовать псевдоожиженный слой частиц сорбента в реакторе 12. Частицы сорбента в реакторе 12 переносятся в концентрированной фазе посредством исходных веществ, содержащих углеводороды, вверх к выходу 42 для твердых продуктов из реактора.

Одна из уникальных особенностей установки 10 обессеривания, которая не обнаружена в устройствах, известных из литературы, представляет собой способ, которым определенные емкости герметично соединяются друг с другом. В частности, герметичные соединения десорбера 32 реактора с реактором 12, ресивера 60 регенератора с регенератором 14 и восстановителя 16 с реактором 30 обеспечивают значительные экономические и рабочие преимущества. Термин "безмуфтовое глухое соединение" (герметично соединенный) определен выше как способ соединения с сообщением текучих сред двух емкостей друг с другом, где создается открытый путь от выхода для твердых продуктов одной емкости до входа для твердых продуктов другой емкости, тем самым обеспечивая латеральный перенос концентрированной фаза твердых продуктов от выхода для твердых продуктов до входа для твердых продуктов. Узлы 40, 64 и 30 герметичного соединения (фиг.1), каждый, имеют определенные уникальные особенности, который будут подробно описаны ниже со ссылками на фигуры 2-12; однако, каждый из этих узлов 40, 64 и 30 герметичного соединения (фиг.1) имеет несколько общих особенностей. Например, каждый узел 40, 64 и 30 герметичного соединения обеспечивает открытый путь между выходом для твердых продуктов одной емкости и входом для твердых продуктов другой емкости таким образом, что расстояние между входом для твердых продуктов и выходом для твердых продуктов емкостей является меньшим, примерно, чем 3,0 м (примерно 10 футов), предпочтительно, меньшим, чем 1,5 м (5 футов). Кроме того, каждый узел 40, 64 и 84 герметичного соединения определяет относительно большой и по существу прямой открытый путь, через который твердые продукты могут переноситься от выхода для твердых продуктов одной емкости до входа для твердых продуктов другой емкости, в то время как разность давлений между двумя герметично соединенными емкостями является минимальной или отсутствует. Предпочтительно, разность давлений между емкостями, герметично соединенными друг с другом посредством узлов 40, 64 и 30 герметичного соединения, является меньшей, примерно, чем 10 фунт/кв.дюйм, более предпочтительно, меньшей, примерно, чем 5 фунт/кв.дюйм, и наиболее предпочтительно, меньшей, чем 1 фунт/кв.дюйм, для простоты работы и переноса. Открытые пути, определяемые узлами 40, 64 и 30 герметичного соединения, предоставляют минимальную площадь поперечного сечения для пути перемещения, по меньшей мере, примерно 65 см² (примерно 10 квадратных дюймов), более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 97 см² (15 квадратных дюймов), для простоты переноса. Как здесь используется, термин "площадь поперечного сечения для пути протекания" должен обозначать площадь поперечного сечения отверстия или прохода, измеренную перпендикулярно направлению через отверстия. Таким образом, минимальная площадь поперечного сечения для пути перемещения, открытых путей, определяемых узлами 40, 64 и 30 герметичного соединения, представляет собой минимальную площадь поперечного сечения прохода, измеренную перпендикулярно направлению потока частиц через узлы 40, 64 и 30 герметичного соединения. Конкретные конфигурации узлов 40, 64 и 30 герметичного соединения описаны более подробно ниже со ссылками на фиг.2-12.

Обращаясь к фиг.2, узел 40 герметичного соединения выхода реактора иллюстрируется в целом как содержащий проход 88 герметичного соединения и барботер 90. Проход 88 герметичного соединения определяет по существу прямой, по существу горизонтальный открытый путь 92, который простирается между выходом 42 для твердых продуктов из реактора, реактора 12 и входом 44 для твердых продуктов десорбера, десорбера 32 реактора. Как показано на фиг.2-4, барботер 90 располагается на открытом пути 92, принимает продувочный газ через вход 94 барботера и высвобождает продувочный газ вниз в проход 88 герметичного соединения.

Обращаясь опять к фиг.2, во время нормальной работы установки обессеривания, твердые частицы сорбента протекают из реактора с псевдоожиженным слоем 12, через проход 88 герметичного соединения, в зону 96 десорбции, определенную внутри десорбера 32 реактора. В зоне 96 десорбции опускающиеся вниз под действием силы тяжести твердые частицы сорбента контактируют с протекающим вверх десорбирующим газом. Десорбирующий газ поступает в десорбер 32 реактора через вход 46 для десорбирующего газа и распределяется в зоне 96 десорбции посредством барботера 98 десорбера. Во время нормальной работы установки обессеривания твердые частицы сорбента опускаются вниз под действием силы тяжести через зону 96 десорбции, по направлению к выходу 48 для твердых продуктов десорбера. Как показано на фиг.5, барботер 98 десорбера реактора конфигурируется таким образом, чтобы дать возможность твердым частицам сорбента для прохождения вниз через него по направлению к выходу 48 для твердых продуктов десорбера. Десорбирующий газ, используемый в зоне 96 десорбции, покидает десорбер 32 реактора, протекая через проход 88 герметичного соединения и в реактор 12. Таким образом, во время нормальной работы установки обессеривания имеется одновременный противоточный поток прохода 88 герметичного соединения твердых частиц сорбента из реактора 12 в десорбер 32 реактора и десорбирующего газа из десорбера 32 реактора в реактор 12. Как правило, твердые частицы сорбента, протекающие через проход 88 герметичного соединения, концентрируются вблизи нижней части прохода 88 герметичного соединения, в то время как десорбирующий газ, протекающий через проход 88 герметичного соединения, концентрируется в верхней части прохода 88 герметичного соединения. Барботер 90 (фиг.2-4) работает, предотвращая аккумуляцию твердых частиц сорбента в нижней части прохода 88 герметичного соединения посредством направленных вниз струй продувочного газа. Продувочный газ, используемый для поддержания псевдоожижения частиц твердого сорбента в проходе 88 герметичного соединения, предпочтительно имеет по существу такую же композицию как десорбирующий газ, поступающий в десорбер 32 реактора через вход 46 для десорбирующего газа.

Обращаясь опять к фиг.2, является предпочтительным, чтобы узел 100 перегородок использовался в зоне 96 десорбции десорбера 32 реактора, чтобы тем самым уменьшить аксиальную дисперсию и обратное перемешивание твердых частиц сорбента в зоне 96 десорбции. Узел 100 перегородок, как правило, содержит множество по существу горизонтальных групп 102 перегородок, которые отделены друг от друга некоторым расстоянием по вертикали и поддерживаются по отношению друг к другу вертикальными опорами 104. Обращаясь к фиг.2 и 6-8, каждая группа 102 перегородок содержит множество отделенных друг от друга некоторым латеральным расстоянием отдельных перегородок 106, которые простираются, в целом, параллельно друг другу. Предпочтительным является, чтобы у каждой отдельной перегородки 106 присутствовала по существу цилиндрическая наружная поверхность. Кроме того, предпочтительным является, чтобы отдельные перегородки 106 соседних по вертикали групп 102 перегородок располагались по существу перпендикулярно друг другу. Фиг.8 иллюстрирует перекрестную структуру, образованную отдельными перегородками 106 двух соседних групп 102 перегородок. Конфигурация узла 100 перегородок обеспечивает оптимальный контакт десорбирующего газа с твердыми частицами сорбента в зоне 96 десорбции.

Обращаясь к фиг.9, узел 64 герметичного соединения выхода регенератора иллюстрируется как содержащий в целом проход 108 герметичного соединения и барботер 110. Проход 108 герметичного соединения определяет по существу прямой, по существу горизонтальный открытый путь 112, который простирается между выходом 58 для твердых продуктов из регенератора и входом 66 для твердых продуктов ресивера регенератора. Как показано на фиг.9-11, барботер 110 располагается на открытом пути 112, принимает продувочный газ через вход 114 барботера (показан на фиг.11) и высвобождает продувочный газ вниз, в проход 108 герметичного соединения.

Обращаясь опять к фиг.9, во время нормальной работы установки обессеривания твердые частицы сорбента протекают из псевдоожиженного слоя регенератора 14 через проход 108 герметичного соединения и в зону 116 охлаждения, определенную внутри ресивера регенератора 60. В зоне 116 охлаждения опускающиеся вниз под действием силы тяжести твердые частицы сорбента контактируют с восходящим охлаждающим газом. Охлаждающий газ поступает в ресивер 60 регенератора через вход 68 для охлаждающего газа и распределяется в зоне 16 охлаждения посредством барботера 118 ресивера. Охлаждающий газ, который поступает в зону 116 охлаждения через вход 68 для охлаждающего газа, предпочтительно имеет температуру, которая является, по меньшей мере, примерно на 10°F холоднее, чем температура в зоне регенерации регенератора 14. Когда охлаждающий газ протекает вверх через опускающиеся вниз под действием силы тяжести твердые частицы сорбента в зоне 116 охлаждения, твердые частицы сорбента охлаждаются, и оставшиеся двуокись серы и двуокись углерода десорбируются из окрестностей твердых частиц сорбента. Охлаждающий газ покидает зону 116 охлаждения через выход 70 для текучих сред. Предпочтительным является, чтобы узел 120 перегородок располагался в зоне 116 охлаждения для уменьшения обратного смешивания и аксиальной дисперсии твердых частиц сорбента. Конфигурация узла 120 перегородок предпочтительно является подобной конфигурации узла 100 перегородок, описанной выше со ссылкой на фиг.2 и 6-8.

Обращаясь к фиг.9-11, во время нормальной работы установки обессеривания, регенерированные твердые частицы сорбента переносятся из зоны регенерации регенератора 14 в зону 116 охлаждения ресивера 60 регенератора через проход 108 герметичного соединения. Для предотвращения накопления частиц сорбента в нижней части прохода герметичного соединения барботер 110 направляет вниз струю продувочного газа по направлению к нижней части прохода 108 герметичного соединения, тем самым поддерживая переносимые частицы сорбента в псевдоожиженном состоянии. Предпочтительным является, чтобы проход герметичного соединения содержал секцию вставки 120, которая простирается через стенку емкости регенератора 14 и в зону регенерации регенератора 14. Предпочтительно, секция 120 вставки простирается, по меньшей мере, примерно на 6 дюймов в зоне регенерации регенератора 14, более предпочтительно, примерно от 10 примерно до 20 дюймов в зоне регенерации. Вставка 120 определяет скошенное отверстие 122, которое смотрит в целом вертикально вверх. Предпочтительно, скошенное отверстие 122 смотрит вверх под углом, по меньшей мере, примерно 15°, по отношению к вертикали, более предпочтительно, примерно от 30° примерно до 60°, по отношению к вертикали. Секция 120 вставки работает для улучшения переноса регенерированных частиц сорбента через проход 108 герметичного соединения посредством уменьшения круговых путей потока частиц сорбента через проход 108 герметичного соединения, который может быть виден, когда секция 120 вставки не используется.

Обращаясь к фиг.12, узел 30 герметичного соединения выхода восстановителя иллюстрируется как содержащий в целом проход 124 герметичного соединения. Проход 124 герметичного соединения определяет по существу прямой открытый путь 126, который простирается вниз между выходом 82 для твердых продуктов из восстановителя и входом 84 для твердых продуктов в реактор. Предпочтительным является, чтобы открытый путь 126 простирался вниз под углом в пределах примерно от 15° примерно до 75° по отношению к горизонтали, более предпочтительно, в пределах примерно от 30° примерно до 60° от горизонтали. Предпочтительным является, чтобы проход 124 герметичного соединения содержал секцию 128 вставки, которая простирается через стенку емкости реактора 12 и в зоне обессеривания. Предпочтительно, секция 128 вставки простирается, по меньшей мере, примерно на 6 дюймов в зоне обессеривания, более предпочтительно, примерно от 8 примерно до 20 дюймов в зоне обессеривания. Предпочтительным является, чтобы вставка 128 определяла в целом смотрящее вниз отверстие 130. Конфигурация секции 128 вставки и смотрящего вниз отверстия 130 предотвращает аккумуляцию застойных частиц сорбента на входе 84 для твердых продуктов реактора.

Восстановитель 16 принимает загрузки частиц сорбента через вход 80 для твердых продуктов восстановителя.

В зоне 132 восстановления восстановителя 16 твердые частицы сорбента псевдоожижаются восстанавливающим потоком, поступающим в восстановитель 16 через вход 28 для восстанавливающего потока. Восстановитель 16 содержит распределительную пластину 134, которая определяет нижнюю часть зоны 132 восстановления и предотвращает выход твердых частиц сорбента из восстановителя 16 через вход 28 для восстанавливающего потока. Распределительная пластина 134 может содержать множество барботажных колпачков 136, которые дают возможность восстанавливающему потоку для протекания вверх через распределительную пластину 134 и в зону 132 восстановления. Восстанавливающий поток может выходить из восстановителя 116 через выход 138 для текучих сред. Узел 140 перегородок (подобный узлу 100 перегородок, описанному выше со ссылками на фиг.2 и 6-8) может располагаться в зоне 132 восстановления для сведения к минимуму аксиальной дисперсии и обратного смешивания частиц сорбента в зоне 132 восстановления. При работе, когда загрузки частиц сорбента принимаются в зоне 132 восстановления через вход 80 для твердых продуктов восстановителя, загрузки восстановленных частиц сорбента вблизи верхней части восстановителя 116 "переливаются" в проход 124 герметичного соединения через выход 82 для твердых продуктов восстановителя и протекают вниз через открытый путь 126 посредством перемещения под действием силы тяжести в зону обессеривания реактора 12.

Обращаясь опять к фиг.1, расположение установки 10 обессеривания обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с обычными установками для обессеривания, в которых псевдоожижаемые частицы сорбента непрерывно циркулируют между реактором, регенератором и восстановителем. Относительные уровни расположения отдельных емкостей, используемых в установке 10 обессеривания, обеспечивают протекание под действием силы тяжести концентрированной фазы между рядом емкостей. Например, обеспечивается перемещение концентрированной фазы под действием силы тяжести между десорбером 32 реактора и шлюзовым бункером 34 реактора через проход 50, между шлюзовым бункером 34 реактора и уравнительным резервуаром 36 для исходных материалов регенератора через проход 52, между ресивером 60 регенератора и шлюзовым бункером 62 регенератора через проход 78 и между шлюзовым бункером 62 регенератора и восстановителем 16 через проход 82. Такой перенос концентрированной фазы твердых частиц сорбента перемещением под действием силы тяжести уменьшает истирание частиц, а также уменьшает необходимость в другом более дорогостоящем оборудовании (например, в пневматических конвейерах) для переноса частиц. Другое преимущество расположения установки 10 обессеривания заключается в том, что единственное место, где требуется перенос разбавленной фазы твердых частиц, представляет собой подъемную линию 54. Кроме переноса разбавленной фазы в подъемной линии 54 весь другой перенос внутри емкостей установки 10 обессеривания и между ними осуществляется в концентрированной фазе, тем самым уменьшая истирание твердых частиц. Еще одно преимущество расположения установки 10 обессеривания заключается в том факте, что вертикальные уровни расположения емкостей над горизонтальной базовой линией 86 сведены к минимуму. Хотя было бы возможным конструирование установки обессеривания, полностью использующей протекание под действием силы тяжести между емкостями, такая установка потребовала бы размещения ряда емкостей на исключительно высоких уровнях, которые являются непрактичными с точки зрения конструкции и работы. Установка 10 обессеривания по настоящему изобретению обеспечивает оптимальное расположение емкостей, которое сводит к минимуму перенос с высокой скоростью (то есть перенос разбавленной фазы) твердых частиц сорбента, сводит к минимуму оборудование, доводит до максимума использование переноса твердых частиц сорбента перемещением под действием силы тяжести и сводит к минимуму уровни расположения емкостей над горизонтальной базовой линией 86.

Разумные изменения, модификации и адаптации могут быть проделаны в рамках настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения без отклонения от рамок настоящего изобретения.