使用碳酸亚铁吸收剂除硫制造技术

细分散的碳酸亚铁吸收剂，通过混合、团聚和成形细粉末化的碳酸亚铁（特别是菱铁矿）以及有效的少量水或任选的粘合剂，然后干燥制得的菱铁矿颗粒或吸收剂颗粒，用于处理和明显降低气态和液态流体物流中硫化氢、硫化羰、有机二硫化物、硫醇和其它含硫化合物和污染物的浓度，所述流体物流例如天然气、轻质烃流、原油、酸性气体混合物、二氧化碳气体和液体流、厌氧气体、埋填场气体、地热气体和液体，等等。还揭示了在潮湿大气环境中吸收硫化合物的方法，以及通过使吸收剂与空气、水蒸汽接触而再生吸收剂的方法，或者通过使进料流与潮湿空气混合而连续再生吸收剂的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景1.专利
本专利技术涉及可用于从多种流体、特别是从液态和气态的烃和二氧化碳中除去含硫化合物的吸收剂组合物。该吸收剂主要包括碳酸亚铁，希望该碳酸亚铁来自矿物菱铁矿，用于从气态烃流、轻质液体烃流如天然气液体(″NGL″)、原油、酸性气体混合物、二氧化碳气体和液体、厌氧气体、埋填场气体、地热气等物流中除去硫化氢、硫醇、二甲基二硫醚和其它含硫化合物。本专利技术还揭示了制造该吸收剂和将该吸收剂用于除硫的方法。2.相关技术说明因为含硫化合物的有害性、毒性和腐蚀性，已经揭示了许多不同的产品和方法用于从液态和气态物流中除去这类化合物。一种可商购的产品是微粒反应物，据说该物质可用于除去一些气体和液体中的硫化氢和其它含硫污染物，所述气体和液体包括例如烃燃料和出售用于生产天然气的地热蒸汽等。是来自美国得克萨斯州的休斯顿和(以因袭形式)美国密苏里州切斯特菲尔德的气体脱硫设备联合公司(Houston，Texas，and，instylized form，of Gas Sweetener Associates，Inc.of Chesterfield，Missouri)的M-1L.L.C.的联邦注册商标。材料有专利配方，但是据信主要包含高表面积的氧化铁颗粒。海绵铁是另一种可商购的由分布在木屑上的氧化铁构成的材料，该材料可用于在工业过程中除硫。例如，在美国专利4,008,775、4,344,842、4,366,131、4,476,027、4,705,638、4,956,160和5,948,269中揭示了用于从气体和液体物流中除硫的其它含铁组合物和方法。例如，U.S.5,948,269揭示了一种通过使用“碱性铁(alkaline iron)”从水性液体或淤浆状废弃体系中除去溶解的硫化氢和其它恶臭化合物的方法，所述废弃体系例如在污物收集和处理作业中产生的废弃体系；工业和商业废弃-->体系，自然和人为污染的蓄水池或排水道，以及腐烂体系。U.S.5,948,269所用的“碱性铁”是指碱性的各种铁化合物，包括碳酸亚铁。专利技术概述文中所述的吸收剂和方法可以特别有效地从天然气、轻质烃流如天然气液体(natural gas liquids)、原油、酸性气体混合物、二氧化碳气体和液体、厌氧气体、埋填场气体(landfill gas)、地热气体和其它含有物流中吸收硫化氢、硫醇、二甲基二硫醚和其它含硫化合物。依据本专利技术的优选实施方式，本专利技术的吸收剂包含碳酸亚铁，更优选是菱铁矿颗粒或粉末化菱铁矿，是通过使用有效的少量水分以及任选的粘合剂如铝酸钙水泥或其它类似效果的材料挤出或以其它方式聚集、压实或成形成为小球(pellets)、小粒(prills)或球形体(spheroids)。依据本专利技术的另一个实施方式，揭示了吸收床用于从气体流、液体流或气体和液体的混合流中除硫。通过吸收剂除去的含硫化合物例子包括硫化氢、含硫醇化合物、有机二硫化物和硫化羰。希望所述吸收床包含三维阵列的紧密的小球(pellet)、小粒或以其它方式制造的聚集体，包含约50-100重量％的碳酸亚铁，最优选的形式是使用包含约2-10重量％铝酸钙水泥的粘合剂聚集的微粒菱铁矿(90％通过100目)。依据本专利技术的特别优选的实施方式，所述吸收剂包含含有约95重量％菱铁矿和约5重量％铝酸钙水泥的干燥挤出物。依据本专利技术的另一个实施方式，所述吸收剂材料通过以下步骤制得：使约95重量份的微粒菱铁矿(90％穿过100目)、约5重量份的铝酸钙水泥和约20重量份的水混合；通过挤出或其它方式压实混合物，产生较大的颗粒、小球或小粒；然后将吸收剂干燥足够的时间，以将湿含量降低到小于约3重量％。依据本专利技术的一个特别优选的实施方式，所述吸收剂小球的直径约为3/16英寸，长度约为5/16英寸，在约120°F干燥约4小时。依据本专利技术的另一个实施方式，通过使包含含硫化合物的液体流、气体流、或气体和液体的混合流通过吸收床而从该物流中除去硫，所述吸收床主要由包含约70-100重量％碳酸亚铁的微粒材料组成，所述碳酸亚铁优选是聚集的微粒菱铁矿的形式。所述吸收床最优选包含多个小球，其包含约70重量％至100重量％的碳酸亚铁和一定量的粘合剂如铝酸钙水泥，所述粘合剂的量足以使吸-->收剂在所需的使用期限内保持所需的物理形态。本领域普通技术人员在阅读了该说明书以后应该理解，吸收床中所必需的本专利技术吸收剂的量取决于以下因素：吸收剂粒径，床密度，吸收剂颗粒的有效表面积，吸收剂中可用于吸收含硫化合物的碳酸亚铁的量，以及进行处理的气体或液体物流通过吸收床时的温度、压力、速率和停留时间等。依据本专利技术的另一个实施方式，通过使变黑的碳酸亚铁与空气或其它含氧气体和蒸汽接触而周期性地再生已经变黑的碳酸亚铁吸收剂。这种变黑的情况据信是由于在从包含含硫化合物的液体流、气体流或气体和液体混合流中除去硫的过程中在碳酸亚铁表面形成硫化亚铁而导致的。依据本专利技术的另一个实施方式，通过以下方式从包含含硫化合物的液体流、气体流或气体和液体的混合流中除去硫：在将该物流通入碳酸亚铁床之前，先使该物流与氧气和水蒸汽混合。该方法特别优选用于从酸性气体中除去硫。依据本专利技术的另一个实施方式，通过使包含含硫化合物的液体流、气体流或气体和液体的混合流通过在湿空气环境中的碳酸亚铁床而除去该物流中的硫。通过在吸收的过程中，使碳酸亚铁处于潮湿的空气或其它含氧气体和水蒸汽的环境中，据信碳酸亚铁可以由于催化效应不断再生，最后产生很容易从工艺流中分离的单体硫。依据本专利技术的另一个实施方式，揭示了一种除去在天然气钻探过程中产生的硫化氢的方法，该方法包括向所述钻探操作中使用的钻探泥浆中加入约40-400磅细研磨的微粒吸收剂(颗粒通过100目的筛子)，其中每吨钻探泥浆优选包含约50重量％至90重量％碳酸亚铁。在依据本专利技术将细研磨的碳酸亚铁加入钻探泥浆中时，不需要或不希望加入任何粘合剂。优选实施方式的说明申请人已经发现，对于各种天然产的或合成的气体和液体，特别是气态或液态烃和二氧化碳中存在的硫化氢、硫化羰、有机二硫化物、硫醇和其它含硫化合物，碳酸亚铁(优选矿物菱铁矿形式)是极佳的吸收剂。菱铁矿主要包含碳酸亚铁，通常是天然产的，混有一些钙、镁或锰。对于应用于本专利技术的组合物和各种方法，菱铁矿可以是大块、颗粒或细分散粉末的形式得到。如果菱铁矿-->以大块的形式得到，则需要在使用之前，将该大块材料减小为合适尺寸的颗粒或粉末化。对于用于吸收床应用，如下所述的挤出物或者由天然矿石得到的相当尺寸的菱铁矿颗粒是优选的。如果菱铁矿是以细研磨粉末的形式得到，则在使用前需要将该粉末团聚或挤出或者以其它方式成形，除非是在用于钻探泥浆之类的应用中，在这些应用中推荐使用菱铁矿粉末，不用先进行团聚以形成较大的颗粒。在一些情况中，仅仅向菱铁矿粉末中加入最多约20重量％的水，混合，提供足够的团聚，以使粉末化的菱铁矿挤出形成合适尺寸的小球或者一类股料(strand)，这类股料在干燥和之后的操作中是易碎的，容易破碎为满足吸收床应用条件的颗粒，含硫液体或气体可以通过该吸收床或在该吸收床中环流，从而除去硫。在一些情况中，对于细分散的碳酸亚铁粉末的团聚需要使用有效的少量粘合剂，最优选的是下文将进一步描述的水泥质(cementitious)材料。尽管在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收剂，用于处置气体流、液体流或气体和液体的混合流中的含硫化合物，所述吸收剂包含碳酸亚铁作为其主要吸收性组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-9-15 11/228,7131.一种吸收剂，用于处置气体流、液体流或气体和液体的混合流中的含硫化合物，所述吸收剂包含碳酸亚铁作为其主要吸收性组分。2.如权利要求1所述的吸收剂，其特征在于，包含约50-100重量％的碳酸亚铁。3.如权利要求2所述的吸收剂，其特征在于，包含约95重量％的碳酸亚铁。4.如权利要求2所述的吸收剂，其特征在于，还包含约2-10重量％的粘合剂。5.如权利要求4所述的吸收剂，其特征在于，包含约5重量％的粘合剂。6.如权利要求1所述的吸收剂，其特征在于，所述碳酸亚铁的形式为矿物菱铁矿。7.如权利要求6所述的吸收剂，其特征在于，所述菱铁矿的形式为颗粒。8.如权利要求6所述的吸收剂，其特征在于，所述菱铁矿的形式为团聚体。9.如权利要求6所述的吸收剂，其特征在于，所述菱铁矿的形式为挤出物。10.如权利要求4所述的吸收剂，其特征在于，所述粘合剂是铝酸钙水泥。11.如权利要求7所述的吸收剂，其特征在于，所述颗粒的粒度约为1/16英寸至5/16英寸。12.如权利要求9所述的吸收剂，其特征在于，所述挤出物的长度不超过约5/16英寸。13.一种吸收剂，用于从气体流、液体流或气体和液体的混合流中除去含硫化合物，所述吸收剂包含约50-100重量％的碳酸亚铁。14.如权利要求13所述的吸收剂，其特征在于，所述吸收剂的形式为团聚且致密化的粉末。15.如权利要求13所述的吸收剂，其特征在于，所述碳酸亚铁是菱铁矿。16.如权利要求15所述的吸收剂，其特征在于，所述菱铁矿的形式为颗粒。17.如权利要求15所述的吸收剂，其特征在于，所述菱铁矿是天然产菱铁矿。18.如权利要求14所述的吸收剂，其特征在于，颗粒的形式选自小球、小粒、球形体和颗粒。19.如权利要求15所述的吸收剂，其特征在于，包含粉末化的菱铁矿与粘合剂的组合。20.如权利要求19所述的吸收剂，其特征在于，所述粘合剂是铝酸钙水泥。21.如权利要求19所述的吸收剂，其特征在于，包含约50-100重量％的菱铁矿和约2-10重量％的粘合剂，并且湿含量小于3重量％。22.如权利要求19所述的吸收剂，其特征在于，粉末化的菱铁矿的粒度约为100目。23.如权利要求14所述的吸收剂，其特征在于，所述吸收剂通过以下步骤制得：将粉末化的菱铁矿与铝酸钙水泥在水存在下混合，然后挤出、筛分和干燥所得产物。24.一种制备用于从气态或液态流体中除去含硫有机化合物的吸收剂的方法，该方法通过以下步骤实现：提供约50-100重量份的粒度约为100目的碳酸亚铁，将该碳酸亚铁与约2-10重量份的水泥质粘合剂和约15-25重量份的水混合，将该碳酸亚铁、水泥质粘合剂和水...

【专利技术属性】
技术研发人员：F法哈，
申请(专利权)人：新技术企业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]