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CN101376833A - 用于从低级燃料中脱除钒的方法和系统 - Google Patents

用于从低级燃料中脱除钒的方法和系统 Download PDF

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CN101376833A
CN101376833A CNA2008102147734A CN200810214773A CN101376833A CN 101376833 A CN101376833 A CN 101376833A CN A2008102147734 A CNA2008102147734 A CN A2008102147734A CN 200810214773 A CN200810214773 A CN 200810214773A CN 101376833 A CN101376833 A CN 101376833A
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fuel
fuel cut
vanadium
fractionation plant
internal combustion
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Application number
CNA2008102147734A
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English (en)
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P·P·库尔卡尼
G·A·德卢加
A·弗里德曼
G·R·吉列特
N·乔希
刘科
V·扎曼斯基
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Abstract

本发明涉及用于从低级燃料中脱除钒的方法和系统。一种处理含钒燃料的方法，该方法包括用吸附材料从燃料中萃取钒，并且将燃料分馏成轻燃料馏分和重燃料馏分。该轻燃料馏分具有降低的钒含量。同时也提供了用于燃料制备的系统。

Description

用于从低级燃料中脱除钒的方法和系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于纯化低级燃料的方法和系统，更具体地涉及脱钒。
发明背景
[0002]低级燃料是廉价的燃料，并且将会有希望用于很多类型的发动机，尤其是燃气轮机。然而，低级燃料含有大量不需要的杂质。在低级燃料中，一种重要的杂质是钒。钒在燃烧室内形成氧化钒，V2O5，其对燃气轮机部件具有高度破坏性的腐蚀作用。因此，在低级燃料能够被用于燃气轮机之前，除去低级燃料中的钒是必要的。
[0003]镁基化合物经常被添加到低级燃料中，用以降低钒的腐蚀作用。然而，使用镁作为一种添加剂会导致灰类沉积物聚集在内部的燃气轮机部件上，该部件需要定期停机和保养燃气轮机以除去沉积物。
[0004]Zarchy的US4,528,100公开了一种用来降低渣油中的钒含量的两步工艺。通过超临界或常规的萃取，渣油首先被分成油相和沥青相。利用超临界溶剂萃取从沥青相中除去钒，然后不含钒的沥青相被再溶解在油相中用作燃气轮机燃料。
[0005]更加有效的系统和方法需要从低级燃料中除去钒化合物，以改善综合可靠性和可用性。
发明概述
[0006]在一实施方式中，一种处理含钒燃料的方法，包括使用吸附材料从燃料中萃取钒，并且将燃料分馏成轻燃料和重燃料，由此轻燃料具有降低的钒含量。
[0007]在另一实施方式中，用于燃气轮机的燃料制备系统，其中将所述的系统与燃气轮机整合在一起，所述系统包括用于处理含钒燃料的分馏装置的燃气轮机与分馏装置相连用于接收处理过的燃料和用于将来自燃气轮机的废气作为汽提气递送到分馏装置和用于给分馏装置提供能量。
[0008]在另一实施方式中，一种用于燃气轮机的燃料制备系统，其中将所述的系统与燃气轮机整合在一起，所述的系统包括用于处理含钒燃料的分馏装置和用于产生蒸汽的锅炉，所述的分馏装置将燃料分离成轻燃料馏分和重燃料馏分，所述的燃气轮机与分馏装置相连用以接收轻燃料馏分，所述的锅炉与分馏装置相连用于接收用于燃烧的重燃料馏分和用于将作为汽提气的蒸汽递送到分馏装置以及用于给分馏装置提供热量。
[0009]各种实施方式提供用于除去低级燃料中的钒和硫以及给燃气轮机制备燃料的有效的方法和整合的系统。
附图简介
[0010]图1是描述一个脱除低级燃料中钒的方法的示例性实施方式的简图。
[0011]图2是描述一个用于燃气轮机的燃料制备系统的示例性实施方式的简图。
[0012]图3是描述一个用于燃气轮机的燃料制备系统的示例性实施方式的简图。
[0013]图4是描述一个用于燃气轮机的燃料制备系统的示例性实施方式的简图。
[0014]图5是描述一个用于燃气轮机的燃料制备系统的示例性实施方式的简图。
[0015]图6是描述一个用于燃气轮机的燃料制备系统的示例性实施方式的简图。
发明详述
[0016]单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另有其它清楚的规定。所有列举相同特性的范围的端点都是独立地可组合的，并且包括引述的端点在内的。所有的参考文献在此被引入以作参考。
[0017]用于连接数值的修饰语“约”是包括该数值在内的，并且具有上下文规定的含义(例如，包括与特定数值的测量相关的允许误差范围)。
[0018]“任选的”或“任选地”的意思是随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，或者是随后确定的物质可以存在或可以不存在，以及是说明书包括事件或情况发生的实例或物质存在的实例，和事件或情况不发生的实例或物质不存在的实例。
[0019]在一实施方式中，一种用于处理含钒燃料的方法包括使用吸附材料从燃料中萃取钒，并且将燃料分馏成轻燃料馏分和重燃料馏分，由此轻燃料具有降低的钒含量。
[0020]含钒的燃料是一种含有腐蚀性钒的燃料，例如低级燃料或重液态燃料。该燃料可以是化石燃料，例如原油和沥青燃料；加工/蒸馏的渣油，例如焦化油、焦化汽油、常减压渣油、流体催化裂化原料、含金属的脱沥青油和树脂；加工的渣油和重油。燃料也可以含有硫和其它重金属。
[0021]含钒燃料能够具有一个钒含量范围，同时任意含量的钒都能被处理。在一实施方式中，燃料含有至多约1000ppm重量的钒。在另一实施方式中，燃料含有钒的含量为约0.2ppm重量或更多。在另一实施方式中，燃料含有约0.2ppm重量至约1000ppm重量的钒。在一实施方式中，燃料包括至多约3％重量的硫。在另一实施方式中，燃料含有约10ppm重量或更多的硫。在另一实施方式中，燃料含有约10ppm重量至约3％重量的硫。
[0022]将含钒燃料分馏，使燃料分离成具有较低沸点的轻燃料馏分和具有较高沸点的重燃料馏分。气相也可以存在，其包括低分子量的气态烃，例如甲烷和乙烷。轻燃料馏分为分馏液体的约70—约95％体积。重燃料馏分为分馏液体的约5—约30％体积。气相的存在量为分馏液体的至多约10％体积。
[0023]分馏发生在分馏装置中，分馏装置可以是分馏塔、蒸馏塔、填充塔、汽提塔、泡罩塔或其它适合分馏的塔。可以使用填充物质例如帕耳环填充分馏装置。分馏装置被加热至适合于分馏含钒燃料的温度。在一实施方式中，分馏温度为约300℉至约1000℉。可以给分馏装置装备再沸器，用于通过使分馏液体沸腾来给装置供热和驱动液体分离。在另一实施方式中，通过热的气体或蒸汽来提供热量，该热的气体或蒸汽作为汽提气被添加到分馏装置。
[0024]如果存在再沸器，则将再沸器与分馏装置相连以给分馏装置供热。在一种实施方式中，使再沸器与分馏装置底部相连。再沸器从分馏装置底部接收液体蒸汽，并且部分地或全部地使液体汽化，该液体被返回分馏装置以驱动分馏。
[0025]可以在分馏装置中使用汽提气来帮助除去杂质，例如钒和其它重金属，并且来给分馏装置提供热量。汽提气可以是热的惰性气体，例如烟道气或废气或蒸汽，其可以通过再沸器或其它锅炉设备提供。在一种实施方式中，热的气体可以是废气。在另一实施方式中，废气可以来自燃气轮机发动机。
[0026]具有较低的沸点的轻燃料馏分上升到分馏装置顶部，并且可以从分馏装置顶部被除去。如果存在气相，它也将会与轻燃料馏分一起从分馏装置顶部被除去。轻燃料馏分被冷凝成液体形式。轻燃料馏分具有降低的钒含量并且可以用于燃气轮机燃料。当存在气相时，气相没有被冷凝，而是仍然保持在气相状态。气相在分离器中能够从液体燃料馏分中被分离出来。气相可以用于燃气轮机燃料，通过使气相经过适于燃烧气相烃气的气体喷嘴而将气相加入到燃气轮机中。气相可以通过使用火炬、热氧化器或其它类型的燃烧器而被除去，或者气相在炉内燃烧以给分馏装置提供热量。
[0027]具有较高沸点的重燃料馏分沉降到分馏装置的底部，并从分馏装置底部被除去。大部分钒沉降在重燃料馏分中并随重燃料馏分一起被除去。重馏分可以被废弃、燃烧、用于柴油发动机或被进一步加工。重燃料馏分可以在部分氧化装置或自热裂解装置中被氧化。被氧化的钒作为固体氧化物可以从重燃料馏分中沉降出来，并且能够与氧化产生的灰一起被除去。重燃料馏分的剩余部分具有降低的钒含量，并能被用作燃气轮机的燃料或者产生另外一种形式的燃料，例如合成气。
[0028]在一些实施方式中，含钒燃料在分馏之前，可以被送至部分氧化装置或自动热裂化装置用于氧化重金属，尤其当燃料被处理的时候是非常重的。
[0029]在冷凝器中，轻燃料馏分被冷凝。冷凝器可以是任意类型的常规冷凝器。冷凝器的温度适于将轻燃料馏分冷凝成为液体，但并不是足够低以至于冷凝任何气相。在一实施方式中，冷凝器的温度为约300℉—约600℉。
[0030]在分离器中，冷凝的轻燃料馏分可以从气相中分离出来。分离器可以是用于气液分离的任意类型的常规分离器。在一种实施方式中，分离器可以是离心器。
[0031]萃取可以与分馏装置分开发生，或者在分馏装置内与分馏装置同时发生。使用吸附材料，从含钒燃料中萃取出钒。吸附材料除去燃料中的钒是通过在正在被使用的分馏装置或其它吸收塔中捕获钒而实现的。在一实施方式中，分馏装置含有吸附材料。在另一实施方式中，吸附材料被填充进蒸馏塔、分馏塔、填充塔、汽提塔、泡罩塔或其它适合分馏的塔。在另一实施方式中，吸附材料可以是分馏装置中的填充材料。吸附材料在塔中脱除并捕获钒，并且通过提供用于分馏的气-液接触界面而帮助分馏。
[0032]在另一实施方式中，可以将一个或多个吸收塔与分馏装置分开使用。该吸收塔被填充了吸附材料，并且可以位于分馏装置的下游以提供一个或多个萃取位置。
[0033]通过常规方法把吸附材料加入分馏装置或其它吸收塔。在一实施方式中，通过塔填充将吸附材料填充进蒸馏塔、分馏塔、填充塔、汽提塔、泡罩塔或其它适合分馏或吸附的塔。在另一实施方式中，给蒸馏塔填充介质，例如帕耳环，涂敷钒吸附剂并将其填充进蒸馏塔。
[0034]吸附材料可以是任意合适的钒吸附材料。在一实施方式中，吸附材料包括氧化镁、氧化钴、氧化钼、活性炭、沸石或它们的混合物。吸附材料通过捕获留在分馏装置中或其它被使用的吸收塔中的钒来脱除燃料中的钒。当吸附材料被钒饱和时，在预定的停产期可以通过酸萃取将吸附材料的吸附能力再生。
[0035]以足够从含钒燃料中除去钒的量使用吸附材料。在一实施方式中，吸附材料的使用量为约1wt％～约100wt％，以燃料的重量计。在另一实施方式中，吸附材料的使用量为约5wt％～约50wt％，以燃料的重量计。在另一实施方式中，吸附材料的使用量为约5wt％～约30wt％，以燃料的重量计。
[0036]处理过的燃料就是钒含量降低的燃料，由轻燃料馏分获得。钒的实际量依赖于燃料中刚开始的钒含量来进行变化。在一实施方式中，处理过的燃料含有约1ppm(重量)或更少的钒。在另一实施方式中，处理过的燃料含有约0.5ppm(重量)或更少的钒。在另一实施方式中，处理过的燃料含有约0.2ppm(重量)或更少的钒。在一实施方式中，处理过的燃料含有小于约0.5ppm(重量)的钒，可以用于燃气轮机燃料。
[0037]燃气轮机燃料必须含有低含量的钒以降低燃气轮机腐蚀。钒含量更高的燃料可以被用作燃气轮机燃料，但是发动机寿命会缩短。在一实施方式中，燃气轮机燃料的钒含量为约0.5ppm(重量)或更少。在另一实施方式中，燃气轮机燃料的钒含量为约0.2ppm(重量)或更少。可以通过将处理过的燃料和含有低含量钒的燃料，例如钒含量小于约0.2ppm(重量)的燃料制备钒含量小于约0.5ppm(重量)或甚至钒含量小于约0.2ppm(重量)的燃料混合来得到燃气轮机燃料。
[0038]燃气轮机可以是本领域熟知的任意类型的燃气轮机。在一实施方式中，燃气轮机在轮船上。
[0039]可以由任何常规方法将处理过的轻燃料馏分供给燃气轮机，例如通过管路或管道。在一实施方式中，通过注射的方式将轻燃料馏分供给燃气轮机。在另一实施方式中，轻燃料馏分经由燃气轮机的汽液双路燃料喷嘴被注射进入燃气轮机。
[0040]图1是描述一个从含钒燃料10中脱除钒的方法的示例性实施方式的简图。燃料10被进料到分馏装置20，该分馏装置包括用于萃取钒的吸附材料(图上未标注)。在该分馏装置中，燃料被分馏或分离成轻燃料馏分和重燃料馏分。含轻质烃气体的气相也可以在分馏装置20的分馏过程中形成。轻燃料馏分和气相，如果存在，从分馏装置20的顶部被除去并供给冷凝器(图上未标注)。轻燃料馏分被冷凝成液体，而气相，如果存在的话，仍然保留在气态。在一分离器(图上未标注)中冷凝的轻燃料馏分被从气相(如果存在的话)中分离气相30，如果存在，可以在火炬40中燃烧，或被供给装备有适合燃烧气相烃气体气体喷嘴(图上未标注)的燃气轮机50。
[0041]冷凝的轻燃料馏分60是一种具有降低的钒含量的液体。在一实施方式中，轻燃料馏分的钒含量小于0.5ppm(重量)，可以用作燃气轮机50的燃料。在另一实施方式中，将轻燃料馏分60与钒含量低的燃料(图上未标注)混合以制备钒含量小于约0.5ppm(重量)且可以将其用于燃气轮机的燃料。
[0042]重燃料馏分70具有高的钒含量，并从分馏装置20的底部被除去。重燃料馏分70可以被废弃或者用作内燃机80，例如柴油机的燃料。在另一实施方式中，重燃料馏分70可以在燃料部分氧化或自热裂解装置90中被进一步处理以脱除钒。钒在燃料部分氧化或自热裂解装置90中被氧化同时形成固体。来自燃料部分氧化或自热裂解装置90中的固体钒和灰份经由分离器100，例如旋风分离器被从处理过的燃料中分离，并被废弃。在一实施方式中，处理过的燃料的钒含量小于0.5ppm(重量)且可以被用于燃气轮机50的燃料。
[0043]在另一实施方式中，从含钒燃料中脱除钒的方法可以进一步包括辅助分馏的再沸器，以有效地利用可以在分馏装置中形成的气相。
[0044]图2描述了一种燃料制备系统200的示例性实施方式。含钒燃料210被供给分馏装置220，分馏装置220任选地被填充了吸附材料230。在分馏装置220中，燃料210被分离成轻燃料馏分，其从分馏装置220的顶部被除去，和重燃料馏分240，其从分馏装置220的底部被除去。燃料也可以被分离成气相，其从分馏装置220的顶部被取出。在一实施方式中，轻燃料馏分和气相从分馏装置220的顶部被除去。轻燃料馏分和气相被供给冷凝器250，冷凝器将轻燃料馏分冷凝，但使气相保持在气体状态。冷凝的轻燃料馏分和气相被供给分离器245，以从气相中分离轻燃料馏分。分离后的气相255，如果存在的话，可以在火炬或燃烧器(图上未标注)或者可以在炉，例如再沸器260中燃烧。在另一实施方式中，气相可以经过气体压缩器270被供给燃气轮机265。
[0045]冷凝和分离后的轻燃料馏分275具有降低的钒含量。部分冷凝的轻燃料馏分275可以返回分离装置220用以回流。轻燃料馏分可以流经任选的用吸附材料填充的吸收塔280用以萃取钒和/或其它重金属。在一实施方式中，处理过的燃料的钒含量小于约0.5ppm(重量)且适合用作燃气轮机265的燃料。任选地，处理过的燃料可以被储存在油罐285中，直到燃气轮机265需要给油罐285供油。
[0046]重燃料馏分240含有很多杂质，例如钒、沥青、镍和硫，被从分馏装置220的底部脱除。重燃料馏分240可以被扔弃(图上未标注)、用作柴油机(图上未标注)的燃料或在自热裂解装置或部分氧化装置(如图1所示)被进一步处理以脱除杂质并回收高级燃料。在另一实施方式中，部分或全部重燃料馏分240可以流经燃烧的再沸器260中的加热管(图上未标注)以产生蒸汽，该蒸汽被再循环至分馏装置220以给分馏提供热量。
[0047]可以将燃料制备系统完全与燃气轮机整合以提供一种有效而紧凑的系统来给燃气轮机供油。在一实施例中，将燃气轮机的燃料制备系统与燃气轮机整合在一起，该系统包括用于处理含钒燃料的分馏装置，该燃气轮机与分馏装置相连以获得处理过的燃料和将自燃气轮机的废气供给分馏装置，该废气作为汽提气同时给分馏装置提供能量。可以通过传统的方法，例如通过管路或管道将处理过的燃料提供给燃气轮机。
[0048]来自燃气轮机的热废气给分馏提供能量，燃气轮机的温度是约600℉-约1200℉。来自燃气轮机的热废气以任意传统方法，例如通过管路或管道被供给分馏装置。废气和馏分燃料混合，并且加热燃料至分馏的合适温度。废气同样用作汽提气以脱除馏分油中的钒和其它重金属。废气被从馏分装置的顶部排出。在一实施方式中，燃气轮机废气被供给汽提塔的底部，并且在汽提塔的顶部被排出。
[0049]图3描述了一种燃料制备系统300的示例性实施方式。将含钒燃料310供给分馏装置320，分馏装置320任选地被填充了吸附材料330。燃料310被分馏或分离成轻燃料馏分和重燃料馏分。含有低分子量烃气体的气相也可能被形成。气相(如果存在的话)和轻燃料馏分经由馏分塔320的顶部被排出，被供给冷凝器335以冷凝轻燃料馏分，并被供给分离器340用于从气相中分离轻燃料馏分。气相可以被空排或输送至火炬、燃烧器或热氧化器以燃烧(图上未标注)。气相也可以被供给配有燃料喷嘴的燃气轮机以燃烧气相(图上未标注)。冷凝并分离后的轻燃料馏分360具有降低的钒含量。部分冷凝的轻燃料馏分360可以被返回至分馏装置320以作回流。轻燃料馏分360可以流经一种任选的吸收塔365，其填充了用于萃取钒和/或其它金属的吸附材料。在一实施方式中，处理过的燃料的钒含量小于约0.5ppm(重量)且可以被直接供给燃气轮机350。任选地，处理过的燃料可以被储存在燃料罐370中，直到需要给燃气轮机350供油。
[0050]燃气轮机350的废气380可以被排空，或经由合适的管路或管道被输送至分馏塔320的底部，其中热废气380在分馏装置320中用作汽提气，并给分馏装置320供热。废气汽提气380与气相在分馏装置的顶部被排空。
[0051]重燃料馏分390含有很多杂质，例如钒、沥青、镍和硫，并且被从分馏装置320的底部脱除。重燃料馏分390可以被扔弃、用作柴油机(图上未标注)的燃料或在自热裂解装置或部分氧化装置(如图1所示)被进一步处理，以脱除杂质并回收高级燃料。
[0052]在另一实施方式中，重燃料馏分可以在燃烧器内燃烧，并且将来自于燃烧器的热燃烧气通过蛇管输送至分馏装置中以加热分馏装置。
[0053]图4描述了一个燃料制备系统400的示例性实施方式。将含钒燃料410供给分馏塔420，该塔任选地被装填了吸附材料425。燃料410被分馏或分离成轻燃料馏分和重燃料馏分。也可以形成包括低分子量烃气的气相。气相(如果存在的话)和轻燃料馏分从分馏塔420顶部被除去，并被输送到冷凝器430以冷凝轻燃料馏分，然后供给分离器435以将轻燃料馏分从气相中分离出来。气相，如果存在的话，被排空或送入火炬、燃烧器或热氧化器用于燃烧(图上未标注)。气相也可被供给燃气轮机用作燃料(未标注)。被冷凝和分离的轻燃料馏分450具有降低的钒含量。部分冷凝的轻燃料馏分450返回到分馏装置420用以回流。轻燃料馏分450经过任选的吸收塔460用以萃取钒和/或其它金属。在一实施方式中，经处理的燃料含有低于0.5ppm重量的钒，并且可以被直接加入到燃气轮机440中。任选地，处理过的燃料可以被储存在燃料罐465中，直至需要给燃气轮机440供油。
[0054]来自燃气轮机440的废气470可以被排空，或经由合适的管路或管道被输送至分馏装置420的底部，热废气470用作分馏装置420的汽提气，并给分馏装置420供热。废气汽提气470与气相一起在分馏装置420的顶部被排空。
[0055]重燃料馏分480含有很多杂质，例如钒、沥青、镍和硫，被从分馏装置420的底部脱除。重燃料馏分480可以被扔弃、用作柴油机(图上未标注)的燃料或在自热裂解装置或部分氧化装置(如图1所示)被进一步加工以脱除杂质并回收高级燃料。在一实施方式中，部分或全部重燃料馏分480被供给燃烧器490，在燃烧器中将重燃料馏分燃烧。来自燃烧器490的热燃烧气经由位于分馏装置420内的蛇管495给分馏装置420加热。热燃烧气从分馏装置420的顶部被排空。
[0056]在另一实施方式中，燃气轮机的燃料制备系统，其中将所述系统与燃气轮机整合，该系统包括用于处理含钒燃料的分馏装置和用于产生蒸汽的锅炉，该分馏装置将燃料分成轻燃料馏分和重燃料馏分，所述的燃气轮机与所述的分馏装置相连以获得轻燃料馏分，所述的锅炉与馏分装置相连以获得供燃烧用的重燃料馏分，并给分馏装置提供汽提气和热量。
[0057]大部分钒在重燃料馏分中沉降下来，并与重燃料馏分一起从分馏装置的底部被除去。重燃料馏分从分馏装置的底部被脱除，并且可以被输送至锅炉用来燃烧。锅炉中重气馏分燃烧释放的热用来在燃烧器中产生蒸汽。该蒸汽用作汽提气以夹带轻燃料馏分并给分馏提供热量。蒸汽经由合适的管路或管道被输送至分馏装置。
[0058]轻燃料馏分和蒸汽在分馏装置的顶部出来，并在冷凝器中被冷凝以形成油水混合物。油水混合物在分离器中被分离。分离器是工业中用来分离油水的任意类型的分离器。在一实施方式中，分离器可以是离心机。
[0059]锅炉可以是任意类型的适合于产生高温过热蒸汽和燃烧重燃料馏分的锅炉。将水加进锅炉以产生蒸汽。锅炉中制备的蒸汽作为高温过热蒸汽。锅炉的温度从约600℉-约1200℉。重燃料馏分可以通过本领域所已知的任意方法被输送到燃烧器。在一实施方式中，重燃料馏分经由管路或管道被传送给锅炉。蒸汽可以通过传统的方法被传送给分馏装置。在一实施方式中，蒸汽经由管路或管道被供给分馏装置。
[0060]在一实施方式中，可以将燃料制备系统与燃料清洗装置整合在一起，该清洗装置被用于用水冲洗含钒燃料以除去杂质，例如碱金属。清洗水可以被扔弃或被再循环至加热器以制造蒸汽。燃气轮机的废气可以用来预热水以在加热器中制备蒸汽。
[0061]图5描述了示例性燃料制备系统500。含钒燃料510被进料到分馏装置520，该分馏装置520任选地被填充了吸附材料530。燃料被分馏或分离成轻燃料馏分和重燃料馏分。也可以形成含有低分子量烃气的气相。气相(如果存在的话)和轻燃料馏分被从分馏塔520的顶部排出，被供给冷凝器540以冷凝轻燃料馏分，并且被供给油水分离器545，在那里将气相和水从燃料中分离。气相可以被排出或输送至火炬、燃烧器或热氧化器以燃烧(图上未标注)。分离水555可以被扔弃或处理并被再循环至燃烧器580以制造蒸汽590。冷凝和分离的轻燃料馏分550具有降低的钒含量。部分冷凝的轻燃料馏分550可以被返回至分馏装置520用作回流。轻燃料馏分550可以流经一种任选的吸收塔575，以萃取钒和/或其它金属。在一实施方式中，处理过的燃料的钒含量小于0.5ppm(重量)且可以直接被供给燃气轮机560。任选地，处理过的燃料可以被储存在燃料罐565中，直到需要给燃气轮机560供油。
[0062]重燃料馏分570可以含有很多杂质，例如钒、沥青、镍和硫，被从分馏装置520的底部脱除。重燃料馏分570可以被扔弃、用作柴油机(图上未标注)的燃料或在自热裂解装置或部分氧化装置(如图1所示)被进一步处理以脱除杂质并回收高级燃料。在一实施方式中，部分或全部重燃料馏分570被供给锅炉580并被燃烧以提供用于产生蒸汽590的热。水555，来自油水分离器545，被供给锅炉580并加热而产生蒸汽590。蒸汽590被供给分馏装置520作为汽提气，并用于给分馏装置520提供热量。蒸汽590从分馏装置520的顶部被排出，在冷凝器540中被冷凝，并且在分离器545中被从轻燃料馏分中分离出来。如上文所解释的那样，来自分离器545的水可以被扔弃、或任选地被处理并再循环至锅炉以制备蒸汽。
[0063]在另一实施方式中，含钒燃料可以被处理以降低硫含量。在一实施方式中，一种用于处理含钒和含硫燃料的方法包括从燃料中萃取钒和硫，并将燃料分馏成轻燃料馏分和重燃料馏分，由此处理过的轻燃料馏分含有降低的钒含量和硫含量。
[0064]处理过的燃料是具有降低的钒含量和硫含量的燃料，其由轻燃料馏分获得。硫的实际量依赖于燃料中刚开始的硫含量而发生变化。在一实施方式中，处理过的燃料含有约1wt％或更少的硫。在另一实施方式中，处理过的燃料含有约1000ppm(重量)或更少的硫。在另一实施方式中，处理过的燃料含有约5ppm—约1000ppm(重量)的硫。
[0065]可以用捕硫吸附剂萃取硫。捕硫吸附剂可以包括氧化锌、氧化铁、氧化铝、二氧化铈、氧化钴—氧化钼、沸石、活性炭、二氧化硅、S 或它们的混合物。在另一实施方式中，可以使用脱硫塔。
[0066]图6描述了示例性的燃料制备系统600。含钒和硫的燃料610被进料至分馏装置620，给分馏装置620填充了吸附材料630，包括钒吸附材料和硫吸附材料。燃料610被分馏或分离成轻燃料馏分和重燃料馏分。也可以形成含有低分子量烃气的气相。气相(如果存在的话)和轻燃料馏分被从分馏塔620的顶部排出，并被供给高温脱硫塔635。轻燃料馏分和气相，如果存在的话，然后被供给冷凝器640以冷凝轻燃料馏分，并被供给分离器645，在那里将气相从轻燃料馏分分离。气相665可以经由气体压缩机655被供给燃气轮机650、可以被供给点火的再沸器660用以燃烧，或者可以被供给在再沸器660中的氢气发生器/重整装置690(如下描述)。气相665可以选择地在流经氢气发生器/重整装置690之前被供给低温脱硫塔635。
[0067]在一实施方式中，轻燃料馏分670的钒含量小于0.5ppm(重量)，硫含量小于1wt％，并且可以被供给燃气轮机650。部分冷凝的轻燃料馏分670可以被返回至分馏装置620用于回流。轻燃料馏分670可以被直接供给燃气轮机650或储存在燃料罐675中，直到需要给燃气轮机650供油。
[0068]重燃料馏分680可以含有很多杂质，例如钒、沥青、镍和硫，从分馏装置620的底部被除去。重燃料馏分680可以被扔弃、用作柴油机(图上未标注)的燃料或在自热裂解装置或部分氧化装置(如图1所示)中被进一步处理以脱除杂质并回收高级燃料。部分重燃料馏分680可以流经燃烧的再沸器660的加热管(图上未标注)以产生蒸汽，蒸汽被再循环至分馏620装置。部分重燃料馏分680可以被供给燃烧的再沸器660，并燃烧以给燃烧的再沸器660供热。燃烧的再沸器660任选地含有氢气发生器/重整装置690以制备含氢气体695，含氢气体被供给分馏装置620作为汽提气以在吸附剂上帮助捕获硫。汽提气在分馏装置620的顶部被排出，随气相665一起被分离出来，并被输送至燃气轮机650、火炬(图上未标注)或再沸器660。
[0069]燃料系统是为燃气轮机提供燃料的有效而紧凑的系统。燃气制备系统可以被用在轮船上，为大海上的燃气轮机制备燃料。燃料制备系统可以在码头上为泊在码头上的船提供燃料，或者给岸上的设施提供燃料。燃料制备系统可以用来为一个或多个燃气轮机制备燃料。
[0070]为了使本领域技术人员更好地应用本说明书，下面给出的实施例只是出于解释的目的，而不是限制本发明。
实施例
实施例1
[0071]含有约32ppm钒的重燃料被连续地进料至一种填充塔。该填充塔填充了钒吸附剂并被加热到400-1000℉。该重燃料油被分离成轻燃料油馏分和重燃料油馏分。轻燃料馏分为约83％体积，并且上升到填充塔顶部，剩下17％体积的重燃料馏分沉降到填充塔的底部。轻燃料镏分被脱除并在冷凝器中冷凝。蒸汽和其它轻气被排空。轻燃料油馏分的分析结果被示于下表1中。
表1
 
性质 燃气轮机的规格限制 原油样品 纯化的样品
灰份，ppm 100 0.07 0.001
硫含量，％ 1 2.75 1.62
钒含量，ppm 0.2 35.4 0.1
氢含量，％ 12.7 11.6 12.37
碳残留物，％ 0.25 7.4 0.17
闪点，℉ 200 463 93
沥青，％ 0 0.81 0.11
Ni、Fe、Al，ppm NA 14.2、1.9、1.6 <0.1、<0.1、<0.1
粘度，最大值cSt 6 14.91 2.98
[0072]钒被脱除到低于规格。沥青的水平被降低了，并且通过已知的工艺，例如用烃溶剂冲洗该水平还能被进一步降低。其它重金属，例如镍、铁和铝被降低到小于0.1ppm。硫被减少，并且通过使用硫吸附剂硫能被进一步减少。粘度和闪点被降低到规格限制以下。
[0073]上述典型的实施方式只是出于说明的目的，上述说明书不应该被认为是对申请范围的限制。因此，本领域的技术人员可以作出各种修饰、改变和替代，但这些都在本发明的实质和范围内。

Claims (16)

1、一种处理含钒燃料的方法，该方法包括使用吸附材料从燃料中萃取钒，并将燃料分馏为轻燃料馏分和重燃料馏分，由此轻燃料馏分具有降低的钒含量。
2、权利要求1所述的方法，其中燃料在塔中被分馏，该塔选自分馏塔、蒸馏塔、填充塔、汽提塔和泡罩塔。
3、权利要求2所述的方法，其中分馏发生在填充了钒吸附材料的分馏塔中。
4、权利要求3所述的方法，其中钒吸附材料选自氧化镁、氧化钴、氧化钼、活性炭、沸石以及它们的混合物。
5、权利要求1所述的方法，其中燃料进一步被分馏成气相，将所述的气相和所述的轻燃料馏分进料到燃气轮机中用作燃气轮机燃料。
6、权利要求5所述的方法，进一步包括在冷凝器中冷凝轻燃料馏分和气相，并且在分离器中使气相从轻燃料馏分中分离出来。
7、权利要求1所述的方法，进一步包括在部分氧化装置或自热裂解装置中氧化重燃料馏分，并回收具有降低的钒含量的燃料。
8、权利要求2所述的方法，进一步包括将重燃料馏分供给再沸器，用于使重燃料馏分汽化并将蒸气返回辅助分馏塔。
9、权利要求2所述的方法，进一步包括将来自燃气轮机的废气供给辅助分馏塔。
10、权利要求1所述的方法，进一步包括从燃料中萃取硫。
11、权利要求2所述的方法，进一步包括将重燃料馏分供给再沸器作为燃料以燃烧和产生蒸汽，以及将蒸汽供给辅助分馏塔。
12、用于燃气轮机的燃料制备系统，其中将所述系统与燃气轮机整合在一起，所述系统含有用于处理含钒燃料的分馏装置，所述燃气轮机与分馏装置相连用于接收处理过的燃料和用于将来自燃气轮机的废气作为汽提气递送到分馏装置和用于给分馏装置提供能量。
13、权利要求12所述的燃料制备系统，其中所述的燃料在分馏装置中被分馏成至少一种轻燃料馏分和一种重燃料馏分，所述的系统进一步包括与分馏装置相连用于接收重燃料馏分、用于使重燃料馏分汽化和用于将汽化的重燃料馏分递送到辅助分馏的分馏装置的再沸器。
14、权利要求12所述的燃料制备系统，其中所述的燃料在分馏装置中被分馏成轻燃料馏分、重燃料馏分和气相，所述的系统进一步包括与分馏装置相连用于接收轻燃料馏分和气相和用于冷凝轻燃料馏分的冷凝器以及与冷凝器相连以接收冷凝的轻燃料馏分和气相和用于将气相从轻燃料馏分中分离的分离器。
15、用于燃气轮机的燃料制备系统，该系统包括用来处理含钒燃料的分馏装置和燃烧器，所述的分馏装置将燃料分成轻燃料馏分和重燃料馏分，所述的燃烧器用于燃烧重燃料馏分并且与分馏装置相连以接收重燃料馏分，并且用于将来自燃烧器的废气递送到分馏装置以加热分馏装置。
16、用于燃气轮机的燃料制备系统，其中将所述的系统与燃气轮机整合在一起，所述的系统包括用于处理含钒燃料的分馏装置和用于产生蒸汽的锅炉，所述的分馏装置将燃料分离成轻燃料馏分和重燃料馏分，所述的燃气轮机与分馏装置相连以接收轻燃料馏分，所述的锅炉与分馏装置相连用于接收用于燃烧的重燃料馏分以及用于向分馏装置输送作为汽提气的蒸汽和用于向分馏装置提供热量。
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