專利名稱：從低級(jí)燃料中除去金屬的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于凈化低級(jí)燃料的方法和系統(tǒng)，更具體而言，涉及腐 蝕性的金屬例如釩和鎳的除去。
背景技術(shù)：
低級(jí)燃料是一種廉價(jià)的燃料且可用于燃?xì)鉁u輪。但是，低級(jí)燃料含 有不受歡迎的污染物例如有機(jī)釩和鎳化合物，其對(duì)燃?xì)鉁u輪具有有害的 腐蝕作用。因此，在用于燃?xì)鉁u輪之前，需要除去低級(jí)燃料中的污染物。在燃料中存在的釩以可溶的卟啉形式存在并且難以通過常規(guī)的分 離技術(shù)來除去。例如，分餾是資本密集型的并需要技術(shù)非常熟練的人員 來操作。其不適于頻繁的開始和停止操作，并且蒸餾塔占地也很大?？?以使用固體吸附劑來吸附釩和鎳卟啉。但是，常規(guī)的吸附塔并不能直接 用來除去非常粘的燃料中的釩，因?yàn)樵谶@樣的塔中的壓降非常大。美國公幵專利No.2006/0011511 Al (
公開日2006年1月19日)公 開了一種用于制備適于燃?xì)鉁u輪的燃料的重油重整方法。重油與超臨界 水反應(yīng)，然后和淬滅劑反應(yīng)來除去重油中的石危和釩。需要的是一種除去低級(jí)燃料中的金屬的改進(jìn)方法。發(fā)明內(nèi)容在一種實(shí)施方案中， 一種從含有釩或鎳的燃料中除去金屬的方法， 其包括均質(zhì)混合吸附劑和燃料并分離該處理過的燃料。在另外一種實(shí)施方案中， 一種用于處理含有釩或鎳的燃料的系統(tǒng)， 其包含用來均質(zhì)混合燃料和吸附劑的混合器和用來從處理過的燃料中 除去吸附劑的分離器。在另外一種實(shí)施方案中， 一種用于處理含有釩或鎳的燃料的系統(tǒng)， 其包含用來均質(zhì)混合燃料和吸附刑的混合器和用來從處理過的燃料中 除去吸附劑的過濾器裝置。不同的實(shí)施方案提供了從低級(jí)燃料中除去釩、鎳和其它金屬的有效 方法和系統(tǒng)。所述的系統(tǒng)和方法經(jīng)得起頻繁的開始和停止并且操作簡3單。


圖1是說明從被污染的燃料中除去釩、鎳和其它金屬的系統(tǒng)的示例 性實(shí)施方案示意圖。
具體實(shí)施方式
單數(shù)形式"一"和"該"包括復(fù)數(shù)對(duì)象，除非上下文中有明確的指 示。說明同一特征的全部范圍的端點(diǎn)是可獨(dú)立組合的并包括所迷的端 點(diǎn)。全部的參考文獻(xiàn)在此引入作為參考。用于和量相連的修飾語"大約"包括所示的值并具有上下文所示的 含義(例如，包括與特定量的測(cè)量有關(guān)的公差范圍)。"任選的"或"任選地，，表示隨后所述的事件或情況可以或不出現(xiàn)， 或者隨后所迷的材料可以或不存在，并且描迷包括了其中事件或情況出 現(xiàn)或材料存在的例子，以及事件或情況不出現(xiàn)或材料不存在的例子。在一種實(shí)施方案中， 一種從含有釩或鎳的燃料中除去金屬的方法， 其包括均質(zhì)混合吸附劑和燃料并分離處理過的燃料。在一種實(shí)施方案中， 一種從含有釩或鎳的燃料中除去金屬的方法， 其包括均質(zhì)混合吸附刑和燃料并分離處理過的燃料。含有釩或鎳的燃料是例如含腐蝕性的釩或鎳的低級(jí)燃料。在一種實(shí) 施方案中，燃料含有釩和鎳。燃料可以是化石燃料例如原油和瀝青，加 工過/蒸餾過的殘留物例如焦油、焦化瓦斯油、大氣和真空渣油，流體催 化裂化裝置的供油，含有脫瀝青油和樹脂的金屬，加工過的渣油和重油。 燃料還可含有其它的金屬例如鈉和鐵。含有釩或鎳的燃料可具有一定范圍的金屬含量和任何量的可以被處理的鎳和/或釩。在一種實(shí)施方案中，燃料具有高達(dá)約500重量ppm 的釩。在另外一種實(shí)施方案中，燃料含大約0.5重量ppm或更高的釩。 在另外一種實(shí)施方案中，燃料含約0.5重量ppm-約500重量ppm的釩， 在一種實(shí)施方案中，燃料含高達(dá)約200重量ppm的鎳。在另外一種實(shí)施 方案中，燃料含約0.8重量ppm或更高的鎳，在另外一種實(shí)施方案中， 燃料含約0.8重量ppm-約200重量ppm的鎳。在一種實(shí)施方案中，燃料 包括鎳和釩。在一種實(shí)施方案中，燃料含高達(dá)約500重量ppm的釩和高達(dá)約500重量ppm的鎳。在另外一種實(shí)施方案中，燃料含約0.5重量ppm 或更高的釩和約0.8重量ppm或更高的鎳。在另外一種實(shí)施方案中，燃 料含約0.5重量ppm-約500重量ppm的釩和約0.8重量ppm-約200重 量ppm的鎳。在另外一種實(shí)施方案中，燃料含高達(dá)約500重量ppm的 其它金屬。吸附劑是能夠從燃料中除去釩、鎳和其它金屬的任何類型的吸附 劑。在一種實(shí)施方案中，吸附劑具有高表面積。在另外一種實(shí)施方案中， 吸附劑具有至少約200mVg的表面積。在另外一種實(shí)施方案中，吸附劑 具有約200m2/g-約2400m2/g的表面積。在另外一種實(shí)施方案中，吸附劑 具有約500m2/g-約1300 m2/g的表面積。在一種實(shí)施方案中，吸附劑包括，但不限于，活性氧化鋁，三水合 鋁，氧化鉬，石油焦炭，活性炭，沸石，粘土，硅酸鹽，稻殼灰，無機(jī) 氧化物或它們的組合。粘土可以是漂白土，美國活性白土，蒙脫石，多 水高嶺石，高嶺土等。硅酸鹽可以是硅藻土 ( diatomaceous earth)，硅 藻土 (kieselguhr),長石等。無機(jī)氧化物可以是沉淀二氧化硅，熱解法 二氧化硅，氧化鋯，氧化釷，氧化硼，二氧化硅-氧化鋁，二氧化硅-氧 化鋯，氧化鋁-氧化鋯等?；钚蕴靠梢酝ㄟ^木頭、泥煤、褐煤、堅(jiān)果殼、 骨頭、椰子殼和其它含碳物質(zhì)的干餾來制備。石油焦炭是一種衍生自油 精煉焦化裝置或其它裂解過程的含碳固體。吸附劑以任何足以從被污染的燃料中除去釩、鎳和其它的金屬的量 來使用。在一種實(shí)施方案中，吸附劑的量是約1-約100重量％，基于燃 料的重量。在另外一種實(shí)施方案中，吸附劑的量是約5-約60重量％， 基于燃料的重量。在另外一種實(shí)施方案中，吸附刑的量是約10-約50重 量％,基于燃料的重量。均質(zhì)混合吸附劑和含有釩或鎳的燃料。在一種實(shí)施方案中，含有釩 或鎳的燃料和吸附劑在混合器中混合，該混合器可以是任何類型的常規(guī) 混合器。在一種實(shí)施方案中，混合器是一種高速或高強(qiáng)度混合器。在一 種實(shí)施方案中，混合器以約2-約1000轉(zhuǎn)/秒來混合。在另外一種實(shí)施 方案中，混合器以約50-約500轉(zhuǎn)/秒來混合。在另外一種實(shí)施方案中， 混合器以約100-約450轉(zhuǎn)/秒來混合。將混合物混合一段時(shí)間以達(dá)到均 質(zhì)分散并使吸附劑每個(gè)粒子與被污染的燃料相接觸。在一種實(shí)施方案 中，混合物混合約1秒-約1小時(shí)。在另外一種實(shí)施方案中，混合物混合約30秒-約30分鐘。在另外一種實(shí)施方案中，混合物混合約1分鐘-約 20分鐘。處理過的燃料可以以任何常規(guī)的方式來與吸附劑相分離。在一種實(shí) 施方案中，吸附劑在分離器例如沉降器或者離心機(jī)中與燃料分離。在另 外一種實(shí)施方案中，從燃料中濾出吸附劑。該除去的吸附劑可以再生。 在一種實(shí)施方案中，吸附劑按照共同待審的美國專利申請(qǐng)案巻編號(hào) 222281所公開的方法進(jìn)行再生，其在此引入作為參考。處理過的燃料金屬含量降低。殘留金屬的實(shí)際量隨初始量而變化。 在一種實(shí)施方案中，釩的量是約1重量ppm或更低。在另外一種實(shí)施方 案中，釩的量是約0.5重量ppm或更低。在另外一種實(shí)施方案中，釩的 量是約0.2重量ppm或更低。在一種實(shí)施方案中，鎳的量是約1重量ppm 或更低。在另外一種實(shí)施方案中，鎳的量是約0.8ppm或更低。在另外 一種實(shí)施方案中，鎳的量是約0.2ppm或更低。在一種實(shí)施方案中，釩 和鎳的含量小于0.2ppm。在另外一種實(shí)施方案中，用ICP/MS測(cè)試無 法檢測(cè)出釩和/或鎳的含量。在一種實(shí)施方案中，溶劑可以與含有釩或鎳的燃料和吸附劑相混 合。溶劑降低了燃料的粘度并促進(jìn)了金屬在吸附劑上的吸附。在燃料被 處理過之后，溶劑可以揮發(fā)，例如在閃蒸裝置或蒸餾塔中，從而從處理 過的燃料中除去。溶劑可以丟棄或收集并再使用。在一種實(shí)施方案中， 溶劑從閃蒸裝置或蒸餾塔中以氣態(tài)形式除去，在冷凝器中濃縮并再次用 于處理含有釩或鎳的燃料。溶劑可以是任何類型的溶劑，含有釩或鎳的燃料在其中是至少部分 可溶的且該溶劑不和燃料發(fā)生反應(yīng)。在一種實(shí)施方案中，燃料在溶劑中 是可溶的。在一種實(shí)施方案中，溶劑是烴、環(huán)烴或芳烴。在另外一種實(shí) 施方案中，溶劑可以是酮，醇，醚，聚醚，環(huán)醚或者酯。在另外一種實(shí) 施方案中，溶劑可以是苯，曱苯，己烷，環(huán)己烷，石油醚，四氫化萘， 辛烷，環(huán)辛烷，庚烷，環(huán)庚烷，，戊烷，二乙基醚，甲乙醚或者丙酮。 在一種實(shí)施方案中，溶劑是燃料的一種輕成分，包括但不限于苯，曱苯， 己烷，環(huán)己烷，石油醚，四氬化萘，辛烷，環(huán)辛烷，庚烷，環(huán)庚烷或戊 烷。在另外一種實(shí)施方案中，溶劑是石油醚。溶劑可以以任何適于降低燃料粘度的量來加入并取決于燃料的特 性。在一種實(shí)施方案中，溶劑以基于燃料重量的約20重量％-約1000重量％的量加入。在另外一種實(shí)施方案中，溶劑以基于燃料重量的約50 重量％-約500重量％的量加入。在另外一種實(shí)施方案中，溶劑以基于燃 料重量的約100重量％-約300重量％的量加入。溶劑可以以任何常規(guī)的方式與含有釩或鎳的燃料和吸附劑進(jìn)行混 合。對(duì)加入順序沒有限制。在一種實(shí)施方案中，含有釩或鎳的燃料，吸 附劑和溶劑在混合器中均質(zhì)混合，混合器可以是任何類型的常規(guī)混合 器。在一種實(shí)施方案中，混合器是高速混合器或高強(qiáng)度混合器。在一種 實(shí)施方案中，混合器以約2-約1000轉(zhuǎn)/秒進(jìn)行混合。在另外一種實(shí)施 方案中，混合器以約50-約500轉(zhuǎn)/秒進(jìn)行混合。在另外一種實(shí)施方案 中，混合器以約100-約450轉(zhuǎn)/秒進(jìn)行混合。將混合物混合一段時(shí)間以 達(dá)到均質(zhì)分散并使吸附刑每個(gè)粒子與被污染的燃料相接觸。在一種實(shí)施 方案中，將混合物混合大約1秒-大約1小時(shí)。在另外一種實(shí)施方案中， 混合物混合約30秒-約30分鐘。在另外一種實(shí)施方案中，混合物混合約 1分鐘-約20分鐘。在另外一種實(shí)施方案中， 一種用于處理含有釩或鎳的燃料的系統(tǒng)， 其包含用來均質(zhì)混合燃料和吸附劑的混合器和用來從處理過的燃料中 除去吸附劑的分離器。在另外一種實(shí)施方案中， 一種用于處理含有釩或者鎳的燃料的處理 系統(tǒng)，其包含用來均質(zhì)混合燃料和吸附劑的混合器和用來從處理過的燃 料中除去吸附劑的過濾器裝置。過濾器裝置將吸附劑從燃料中濾出并且 可以是任何常規(guī)的分離固液的過濾器。在一種實(shí)施方案中，用于處理被污染的燃料的系統(tǒng)可以制成簡單的 滑行形式，易于將系統(tǒng)和精煉操作相結(jié)合并將處理過的燃料供給到燃?xì)?渦輪。圖1是說明從含有釩或鎳的燃料15中除去釩、鎳和其它金屬的系 統(tǒng)10的示例性實(shí)施方案示意圖。將燃料15和吸附刑20投入到混合器 30。在一種實(shí)施方案中，混合器30是高速或者高強(qiáng)度混合器。燃料與 吸附劑20以及任選地和溶劑35進(jìn)行均質(zhì)混合。燃料在分離器40或者 在過濾器裝置(未示出)中分離。在一種實(shí)施方案中，分離器40是離心機(jī) 或沉降器。如果溶劑35存在，則將其揮發(fā)而從處理過的燃料60中除去。 在一種實(shí)施方案中，溶劑35在閃蒸裝置50或在蒸餾塔(未示出)中揮發(fā)。 將處理過的燃料60從閃蒸裝置50或蒸餾塔(未示出)中除去。如果未使用溶劑35,則處理過的燃料60直接從分離器40或過濾器裝置(未示出) 中除去。處理過的燃料60是含降低量的釩、鎳和其它金屬的液體。在 一種實(shí)施方案中，處理過的燃料60含有低于約0.5ppm的釩和低于約 0.8ppm的鎳并可以用來為燃?xì)鉁u輪供給燃料。當(dāng)使用溶劑時(shí)，揮發(fā)的溶 劑可以被丟棄(未示出)或者可以再循環(huán)到混合器30中。溶劑35在閃蒸 裝置50或蒸餾塔(未示出)中氣態(tài)揮發(fā)，在冷凝器70冷凝并再循環(huán)到混 合器30。方法和系統(tǒng)可以以批次方式、連續(xù)方式或半連續(xù)方式來運(yùn)轉(zhuǎn)。 為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好的實(shí)踐本發(fā)明，給出下面的實(shí)施 例，其用于說明而非限制。實(shí)施例實(shí)施例1將100g的重油，含15ppm釩的Valero⑧焦化瓦斯油，20g的活性炭 (Calgon RB, BET表面積H3O0m2/g)和lOOg的四氪化萘加入到 Waring⑧混合器中。將混合物以400r/s混合2分鐘。將該混合物倒入離 心管中并以2100 rpm離心10分鐘。將燃料級(jí)分傾析并測(cè)試。使用ICP/MS 測(cè)量釩含量。殘留的釩是0.1ppm。實(shí)施例2將100g的重油，含15ppm釩和3.2ppm鎳的Valero⑧焦化瓦斯油和 200g石油醚(Calgon⑧RB)加入到Waring 混合器中。然后加入15g的 活性炭(Calgon RB， BET表面積H300mVg)到混合器中。將混合物 以450r/s混合2分鐘。將混合物倒入離心管中并以2100 rpm離心10分 鐘來將活性炭從燃料中分離。殘留的石油醚在約15 mmHg的微小真空 下60。C蒸發(fā)。所得油中的釩含量通過ICP/MS測(cè)試，發(fā)現(xiàn)為0.18ppm。 未檢測(cè)到殘留的鎳。實(shí)施例3將100g的重油，含15ppm釩和3.2ppm鎳的Valero⑧焦化瓦斯油和 200g的己烷加入到Waring 混合器中。然后加入15g的活性炭 (Norit , BET表面積-604m2/g)到混合器中。將混合物以400r/s混合2 分鐘。將混合物加入到離心管中并以2100rpm離心10分鐘來將活性炭 從燃料中分離。殘留的己烷在約15mmHg的微小真空下60。C蒸發(fā)。所得油中的釩和鎳含量通過ICP/MS測(cè)試，發(fā)現(xiàn)含0.94ppm的釩和約 0.39ppm的鎳。雖然已經(jīng)闡明了用于說明目的的典型實(shí)施方案，但是前面的說明不 應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行不 同的改變、變化和替換而不脫離本發(fā)明的主旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種從含有釩或鎳的燃料中除去金屬的方法，所述方法包括均質(zhì)混合吸附劑和燃料并分離該處理過的燃料。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中吸附劑具有至少約200m"g的表面積。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中吸附劑選自活性氧化鋁、三水合鋁、氧 化鉬、石油焦炭、活性炭、沸石、粘土、硅酸鹽、稻殼灰、無機(jī)氧化物 和它們的組合。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中吸附劑的量為約1重量％-約100重量％， 基于燃料的重量。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中吸附劑和被污染的燃料以約2轉(zhuǎn)/秒-約1000轉(zhuǎn)/秒進(jìn)行混合。
6. 權(quán)利要求1的方法
7. 權(quán)利要求1的方法
8. 權(quán)利要求1的方法 料來分離的。
9. 權(quán)利要求1的方法 和吸附劑進(jìn)行混合。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中溶刑是烴、環(huán)烴或者芳烴。
11. 權(quán)利要求IO的方法，其中溶刑是含有釩或鎳的燃料中的輕成分 之一。
12. 權(quán)利要求9的方法，其中溶劑以基于燃料重量的約20重量％-約1000重量％的量加入。
13. 權(quán)利要求9的方法，其進(jìn)一步包括從處理過的燃料中分離溶劑。
14. 一種用于處理含有釩或鎳的燃料的系統(tǒng)，所迷的系統(tǒng)包含用來均 質(zhì)混合燃料和吸附劑的混合器和用來從處理過的燃料中除去吸附劑的 分離器。,其中混合物被混合約1秒-約1小時(shí)。 ,其中處理過的燃料在分離器中進(jìn)行分離。 ，其中處理過的燃料是通過過濾該處理過的燃,其進(jìn)一步包括將溶刑與含有釩或者鎳的燃料
全文摘要
本發(fā)明涉及從低級(jí)燃料中除去金屬的方法和系統(tǒng)。一種從含有釩或者鎳的燃料中除去金屬的方法，其包括均質(zhì)混合吸附劑和燃料并分離該處理過的燃料。處理過的燃料中釩、鎳和其它金屬的含量降低。還提供了用于燃料處理的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C10G25/00GK101323796SQ20081010945
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者D·A·海特科, G·L·索洛維奇克, J·A·奧薩赫尼, J·M·巴布林 申請(qǐng)人:通用電氣公司