綜合分離和純化方法

2023-06-14 09:28:06

專利名稱：綜合分離和純化方法
技術領域：
出於許多種原因期望除去這些含硫化合物，部分取決於最終氣 體產物的用途意向。由於大量的製備的合成氣典型地用作燃氣輪機中的燃 料，因為一種或幾種關係，含硫化合物的存在通常是令人厭煩的，例如這 包括安全、腐蝕和汙染以及伴隨著含硫化合物的令人不愉快的氣味。此 外，這些含硫化合物可以具有對用於製備氫和其它化學品的下遊設備和體 系的有害效應。
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因此，需要和要求一種改進從流體物流中至少分離硫化氫和二
氧化碳的效率和經濟學的處理方案。根據另一個實施方案，用於從至少含有硫化氫、二氧化碳和氬 的流體物流中分離硫化氫和二氧化碳的處理方案包括使流體物流與溶劑 在吸附區接觸以製備富含硫化氫的溶劑流和不含硫的流體物流。富含疏化 氫的溶劑流至少包括硫化氫和第一部分二氧化碳。不含石危的流體物流至少 包括氫和第二部分二氧化碳。該處理方案進一步包括使至少一種中空纖維 膜單元在第 一膜分離區與第 一部分不含硫的流體物流接觸以製備富含氬 的滲透物流和至少含有二氧化碳的第一非滲透物流。第一部分的第一非滲 透物流通過第二膜分離區中的至少一個螺旋狀巻繞膜(spiral wound membrane)單元進行處理以製備富含二氧化碳的滲透物流和第二非滲透物 流。第二非滲透物流含有少於5體積。/。的二氧化碳。該處理方案還進一步 包括在壓力擺動吸附單元中處理富含氫的滲透物流以製備純化的氫流和 壓力擺動吸附尾氣流。富含硫化氫的溶劑流通過使富含硫化氫的溶劑流與 至少一部分第二非滲透物流在二氧化碳氣提區中接觸進行處理以製備富 含硫化氫的溶劑流和富含二氧化碳的流體物流。富含硫化氫的溶劑流在硫 化氫氣提區進行處理以製備硫化氫減少的溶劑流和富含硫化氫的流體物 流。富含硫化氫的流體物流在硫回收單元中進行處理以製備元素硫流和硫 回收尾氣流。該處理方案還還包括合併至少一部分壓力擺動吸附尾氣流和 硫回收尾氣硫以製備合併的尾氣流。在進入吸附區之前，至少一部分合併 的尾氣流與至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流合併。本發明進一步包括用於從至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流 體物流中分離發u化氫和二氧化碳的體系。該體系包括吸附劑區，溶劑與流 體物流在其中接觸以製備至少含有硫化氫和第 一部分二氧化碳的富含硫 化氫的溶劑流和至少含有氫和第二部分二氧化碳的不含硫的流體物流。該 體系進一步包括至少一個膜分離區。該至少一個膜分離區包括至少 一 個氣 體可滲透膜單元，第一部分不含硫的流體物流在其中與至少一個氣體可滲 透膜單元接觸以製備富含氫的滲透物流和非滲透物流。該體系還包括壓力 擺動吸附單元，至少一部分富含氫的滲透物流在其中進行處理以製備純化 的氫流和壓力擺動吸附尾氣流。該體系還還包括二氧化碳氣提區，至少一 部分非滲透物流在其中與富含硫化氫的溶劑接觸以製備富含二氧化碳的 流體物流和富含硫化氫的溶劑流，以及硫化氫氣提區，至少一部分富含硫 化氫的溶劑在其中進行處理以製備硫化氫減少的溶劑和富含硫化氫的流 體物流。該體系還進一步包括^L回收單元，至少一部分富含石危化氫的流體 物流在其中進行處理以製備元素硫流和硫回收尾氣流。
10021j從以下細節和從屬權利要求以及附圖的描述本發明的其它目的 和優點對本領域技術人員來說是顯而易見的。
附圖概述
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圖1是根據一個實施方案的用於從至少含有硫化氫、二氧化碳 和氫的流體物流中分離硫化氫和二氧化碳的改進處理方案的簡單示意圖。
方便地或有利地，硫回收尾氣流156可以在壓縮裝置序列158 中壓縮以製備壓縮的尾氣流160。至少一部分壓縮的尾氣流160,例如第一
13部分162可以與流體物流112合併並且得到的合併物流164可以在吸附區 114中進行處理以便通過上述方法回收或除去額外的化合物。
f0040另外地或額外地，所有的或至少一部分壓縮的尾氣流160可以 與進料流166合併並且在水輪換反應器單元168中進行處理。例如，根據 某些實施方案，在期望增加氫和/或二氧化碳製備的特殊的實施方案中，壓 縮的尾氣流160的第二部分170可以與it^流166合併以形成合併的進料 流172。然後合併的進料流172可以在水輪換反應器168中進行處理以提 供流體物流112。
0041根據某些實施方案，進料流166可以包括由石油焦炭、煤炭、 重油物流和/或天然氣氣化製備的原料合成氣。
0042才艮據另一實施方案，如圖2所示，處理方案210與圖1所示的 處理方案110相似，用於從至少包括硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流212 中分離硫化氫和二氧化碳，其包括吸附區214、第一膜分離區218、第二膜 分離區224、 二氧化碳氣提區230、燃氣輪機236、壓力擺動吸附單元240、 石克化氫氣提區246和石危回收區252。與處理方案110相似，處理方案210也包括4吏流體物流212與 溶劑213在吸附劑區214接觸以製備富含硫化氫的溶劑流215和不含硫的 流體物流216,例如通過上述與吸附區114相關的分離過程，如圖1所示。至少不含石克的流體物流216的第一部分217在第一膜分離區218 中通過例如與上述第一膜分離區118相關的分離過程進行處理以製備富含 氫的滲透物流220和第一非滲透物流222，如圖1所示。隨後第一非滲透 物流222的第一部分223在第二膜分離區224中通過例如與上述第二膜分 離區124相關的分離過程進行處理以製備富含二氧化碳的滲透物流226和 第二非滲透物流228。根據某些實施方案，最多10體積％的第一非滲透物 流222，即第一部分223，可以進料到第二膜分離區224中。
0045第二非滲透物流228或其中選擇的一部分在二氧化碳氣提區 230中與富含硫化氫的溶劑流215接觸，例如如圖1所示在相關的二氧化碳氣提區130中通過上述分離過程製備富含二氧化碳的流體物流232和富 含碌u化氫的溶劑流234。之後在硫化氫氣提區246中處理富含硫化氫的溶劑流234，例如 如圖1所示在相關的硫化氫氣提區146中通過上述分離過程製備硫化氫減 少的溶劑流248和富含^L化氫的流體物流250。之後石克化氫減少的溶劑流 248可以用於吸附區214中。
0048富含石克化氫的流體物流250在闢u回收區252中進行處理，例如 如圖1所示，在相關的石克回收區152中通過上述的方法製備元素石克流254 和橫u回j]欠尾氣流256。
00491根據某些實施方案，不含硫的流體物流216的第二部分219、第 一非滲透物流222的第二部分225、富含二氧化碳的滲透物流226和富含 二氧化碳的流體物流232中的一個或幾個可以在燃氣輪機236中燃燒以制 備電能輸出238。
|0050處理方案210進一步包括合併至少一部分壓力擺動吸附尾氣流 244,即第一部分245,與石克回收尾氣流256以製備之後在吸附區214中進 行處理的合併的尾氣流260。例如，根據某些實施方案，合併的尾氣流260 可以在壓縮裝置序列258中壓縮以製備至少一部分壓縮尾氣流262，即第 一部分264,其可以與流體物流212合併。然後得到的合併的流體物流266 可以進料到吸附區214中。根據某些實施方案，壓力擺動吸附尾氣流244 的第二部分247可以從處理方案210中除去或剔除以便用於另一個過程或 過程單元。
10051I另外地或額外地，所有或至少一部分壓縮的尾氣流262可以與 進料流268合併並且在水輪換反應器單元270中進行處理。例如，根據某 些實施方案，特別是在期望增加氫和/或二氧化碳製備的實施方案中，壓縮 尾氣流262的第二部分272可以與進料流268合併以製備^並的進料流 274。合併的進料流274可以在7jC輪換反應器單元270中進行處理以提供流 體物流212。處理方案310進一步包括在硫回收單元334中處理至少一部分 富含氫的流體物流320以製備元素石克流336和石克回M氣流338，例如如 圖1所示通過與石危回收單元152相關的上述分離方法進4亍。
00561至少一部分壓力擺動吸附尾氣332與為乾回J]^C氣流338合併以 制M並的尾氣流342。至少一部分合併的尾氣流342可以在壓縮裝置序 列344中壓縮以製備壓縮的尾氣流360。至少一部分壓縮的尾氣流360，例如舉例來說第一部分362，可以與流體物流312合併以形成合併的流體物 流364，其可以在酸性分離區314中進行如圖1所示與處理方案110相關 的處理以回收或除去上述每種方法中額外的化合物。根據某些實施方案，富含硫化氫的溶劑流358在硫化氫氣提區 350中進行處理以製備硫化氫減少的溶劑流352和富含石克化氫的流體物流 320。根據某些其他的實施方案，硫化氫減少的溶劑流352可以與溶劑流 313合併，並且用於吸附區346中。這種流體物流352和320可以分別通 過如圖1所示與硫化氫氣提區146相關的上述方法製備。
10065如上所述，本發明提供可改進的用於從至少含有硫化氫、二氧 化碳和氫的流體物流中分離石危化氫和二氧化碳的方法，該方法使用至少一 部分該體系中製備的副產物流。本發明進一 步提供可改進的用於從至少含 有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流中分離硫化氫和二氧化碳的方法，該 方法使至少 一部分選擇的廢物流或副產物流得以再循環以改進期望的產 物的回收，例如舉例來說為二氧化碳和氫。
[00661正如這裡詳細描述的，通過這種改進的方法實踐可利用的改進 和優點包括，方便地和/或有利地利用了一種或幾種通過該方法中的方法產 生的副產物或廢物流以支持或促進方法中的某些步驟。步驟、部分、組成或這裡沒有特別公開的成分的情況下實現。
0068I在前面本發明的詳細描述中已經描述了與其中某些優選的實施 方案相關的內容，並且建立許多細節用於說明的目的，對於那些本領域的 技術人員來說顯而易見的是可被容許的額外的實施方案，且這裡詳細描述 的某些內容可以進行相當多的變化而並不背離本發明的基本原則。
權利要求
1. 一種用於純化至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流的方法，該處理方案包括流體物流與溶劑在吸附區接觸以製備至少含有氫和第一部分二氧化碳的不含硫的流體物流，至少含有硫化氫和第二部分二氧化碳的富含硫化氫的溶劑流；使第一膜分離區中的至少一個第一氣體分離膜單元與第一部分不含硫的流體物流接觸以製備富含氫的滲透物流和至少含有二氧化碳的第一非滲透物流；使第二膜分離區中的至少一個第二氣體分離膜單元與第一非滲透物流的第一部分接觸以製備富含二氧化碳的滲透物流和第二非滲透物流；並且使富含硫化氫的溶劑流與至少一部分第二非滲透物流在二氧化碳氣提區接觸以製備富含二氧化碳的流體物流和富含硫化氫的溶劑流。
2. 權利要求l的方法，其中溶劑含有聚乙二醇的二甲醚。
3. 權利要求1的方法，其中至少一個第一氣體分離膜單元包括至 少一個中空纖維膜單元和至少一個包含至少一個螺旋狀巻繞膜單元的第 二氣體分離膜單元。
4. 權利要求1的處理方案，其中第二非滲透物流包含少於5體積%的二氧化碳。
5. 權利要求1的處理方案，其還包括在燃氣輪機中燃燒第二部分不含硫的流體物流的至少一部分，第一非滲透物流的第二部分，富含二氧 化碳的滲透物流和富含二氧化碳的流體物流的至少 一者。
6. 權利要求1的處理方案，其還包括在壓力擺動吸附單元中處理 富含氫的滲透物流以製備至少純化的氫流。
7. 權利要求1的處理方案，其還包括在硫化氫氣提區處理富含硫 化氫的溶劑以製備至少硫化氫減少的溶劑流。
8. 權利要求7的處理方案，其還包括在吸附區合併疏化氫減少的 溶劑與溶劑。
9. 斥又利要求l的方法，其進一步包括 在壓力擺動吸附單元處理至少一部分富含氫的滲透物流以製備純化的氫 流和壓力擺動吸附尾氣流；在硫回收單元處理至少一部分富含硫化氫的流體物流以製備純化的硫流 和碌l回收尾氣流；合併至少一部分硫回收尾氣流和壓力擺動吸附尾氣流以製備合併的尾氣 流；在壓縮裝置序列中壓縮合併的尾氣流以製備壓縮的尾氣流； 合併至少第一部分壓縮的尾氣流與流體物流以制M並的流體物流；並且 在酸性氣體分離區處理合併的流體物流。
10. —種用於從至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流(112)中 分離硫化氫和二氧化碳的體系，該體系包括吸附劑區(1H)，溶劑與流體物流(112)在其中接觸以製備至少包括硫化氫和 第一部分二氧化碳的富含硫化氫的溶劑流(115)以及至少包括氫和第二部 分二氧化碳的不含疏的流體物流(116);至少一個膜分離區(118)，其包括至少一個可滲透氣體的膜單元，其中第一 部分不含硫的流體物流(116)與至少一個可滲透氣體的膜單元接觸以製備 富含氫的滲透物流(120)和非滲透物流(122);壓力擺動吸附單元(140)，至少一部分富含氫的滲透物流在其中處理以製備 純化的氫流(142)和壓力擺動吸附尾氣流(144);二氧化碳氣提區(130)，至少一部分非滲透物流(122)與富含氫的溶劑流(115) 在其中接觸以製備富含硫化氫的溶劑流(134)和富含二氧化碳的流體物流 (132);硫化氫氣提區(146)，至少一部分富含疏化氫的溶劑流(134)在其中處理以制 備硫化氫減少的溶劑流(l 48)和富含硫化氫的流體物流(l 50);以及硫回收單元(152)，至少一部分富含硫化氫的流體物流(150)在其中處理以制 備純化的硫流(154)和硫回收尾氣流(156)。
全文摘要
本發明提供了一種用於從包括溶劑基酸性分離區(113，114)、膜分離區(118，124)和壓力擺動吸附單元(140)的流體物流(112)中分離硫化氫、二氧化碳和氫處理方案和安排。至少一部分再膜分離區製備的貧二氧化碳非滲透物流(128)再循環到酸性氣體分離區以便除去並且從溶劑中回收共吸附二氧化碳。回收的二氧化碳可以有利的在伴生燃氣輪機中燃燒以生成電流。此外，一部分壓力擺動吸附尾氣流(144)和/或硫回收尾氣硫(156)也可以再循環到酸性氣體分離區用於進一步的處理。
文檔編號C07C7/00GK101522595SQ200780036311
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月28日 優先權日2006年9月29日
發明者E·阿扎莫普洛斯 申請人:環球油品公司