专利名称：用于从合成气分离二氧化碳的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明的领域主要涉及从合成气去除酸性气体，并且更具体而言，涉及用于从合 成气分离高压二氧化碳以便在气化器或其它系统中使用的方法和系统。
背景技术：
整体气化联合循环(IGCC)系统中至少一些公知的酸性气体去除系统设计成用以 从合成气将硫、且更具体而言是将硫化氢去除到很低的水平。此外，至少一些公知的IGCC 系统使二氧化碳以一定比率进入合成气中使得通向燃烧涡轮的质量流量高并且通向溶剂 回收单元(SRU)的酸性气体中的硫化氢浓度高。由于实现和保持冷却所需的较高功耗，已在至少一些公知的IGCC酸性气体去除 系统中使用未冷却的化学溶剂和物理溶剂，例如胺和DEPG( “聚乙二醇二甲醚”)。此外，虽 然已在具有二氧化碳去除和/或回收的IGCC系统中使用冷却的和未冷却的化学溶剂和物 理溶剂二者，但此类系统设计成用以去除硫化氢水平很低的纯二氧化碳。然而，包括以更高 压力分离的一定量硫化氢的二氧化碳可用作通向至少一些公知气化系统的供给流。
发明内容
在一方面，提供一种用于从合成气分离二氧化碳和酸性气体的系统。该系统包括 合成气净化回路，其包括与稀溶剂的供给源(supply)成流动连通地联接的至少一个吸收 塔。该系统还包括联接在合成气净化回路下游的二氧化碳去除回路。二氧化碳去除回路包 括至少一个构件，其有助于在溶剂已经过合成气净化回路之后从该溶剂去除二氧化碳。二 氧化碳去除回路还包括至少一个压缩机，其中，该至少一个构件和该至少一个压缩机可在 基本上相似的压力下操作。另外，该系统包括联接在二氧化碳去除回路下游的酸性气体去 除回路。酸性气体去除回路包括至少一个吸收塔。在另一方面，提供一种用于从合成气分离二氧化碳和酸性气体的系统。该系统包 括与稀溶剂的供给源成流动连通地联接的至少一个酸性气体吸收塔，其中，该至少一个酸 性气体吸收塔构造成用以产生净化的合成气流。该系统还包括与至少一个酸性气体吸收塔 成流动连通地联接的溶剂回路。该溶剂回路包括有助于从溶剂去除二氧化碳的至少一个构 件，其中，该至少一个构件可在第一压力下操作。另外，该系统包括与溶剂回路成流动连通 地联接的压缩机回路。压缩机回路包括可在第二压力下操作的至少一个压缩机，其中，第一 压力和第二压力基本上相似。该系统还包括与该溶剂回路和该至少一个酸性气体吸收塔成 流动连通地联接的酸性气体去除溶剂汽提器。在又一方面，提供一种组装合成气净化系统的方法。该方法包括提供至少一个 酸性气体吸收塔、将稀溶剂供应管线联接到该至少一个酸性气体吸收塔上，以及将合成气 供应管线联接到该至少一个酸性气体吸收塔上，其中，该至少一个酸性气体吸收塔构造成 用以产生净化的合成气流。该方法还包括在酸性气体吸收塔下游联接至少一个闪蒸单元 (flash unit)，其中，该至少一个闪蒸单元可在第一压力下操作并且构造成用以产生二氧化碳流。该方法还包括在该至少一个闪蒸单元下游联接至少一个压缩机单元，其中，该至少 一个压缩机单元可在与第一压力基本上相似的第二压力下操作，以及在该至少一个闪蒸单 元下游联接酸性气体去除溶剂汽提器，其中，该酸性气体去除溶剂汽提器构造成用以产生 酸性气流。
图1是用于从合成气分离二氧化碳的系统的第一实施例的示意图；图2是用于从合成气分离二氧化碳的系统的第二实施例的示意图；以及图3是用于从合成气分离二氧化碳的系统的第三实施例的示意图。零件清单100系统
102合成气净化回路
104二氧化碳去除回路
106酸性气体去除回路
108酸性气体吸收塔
110AGR溶剂汽提器
112压缩机回路
114半浓溶剂回路
116浓溶剂回路
118塔盘
120稀溶剂供应管线
122稀溶剂冷却器
124合成气出口
126合成气供应管线
128底部塔盘
130吸收器再沸器
132进口
134第一中间点
135进口
136第二中间点
137出口
138第一压缩机单元
140第二压缩机
142第三压缩机单元
144第一闪蒸单元
146第二闪蒸单元
148第三闪蒸单元
150出口部分
152出口部分
230中间点0080]232出口部分0081]234合成气供应管线0082]236再循环溶剂供应管线0083]238出口部分0084]239顶部0085]240进口部分0086]241底部0087]242进口部分0088]244出口部分0089]246出口部分0090]248泵0091]250吸收器再沸器0092]252进口0093]254底部塔盘0094]256第一压缩机0095]258第二压缩机0096]260第三压缩机0097]262第一闪蒸单元0098]264第二闪蒸单元0099]266第三闪蒸单元0100]268出口部分0101]270出口部分0102]272出口部分0103]274出口部分0104]276出口部分0105]278浓溶剂返回泵0106]280引出部分0107]280出口部分0108]282第一闪蒸单元0109]284第二闪蒸单元0110]286出口部分0111]288出口部分0112]290出口部分0113]292热交换器0114]294出口部分0115]296出口部分0116]298泵0117]300竖直叠置式塔盘
70118]302供应管线0119]304中间点0120]306外部回流系统0121]308出口部分0122]310冷凝器0123]312回流罐0124]314溶剂汽提器再沸器0125]316进口0126]400系统0127]402合成气净化回路0128]404二氧化碳去除回路0129]406酸性气体去除回路0130]408酸性气体吸收塔0131]410AGR溶剂汽提器0132]412压缩机回路0133]414浓溶剂回路0134]416竖直叠置式塔盘0135]418稀溶剂供应管线0136]420稀溶剂冷却器0137]422合成气出口0138]424合成气供应管线0139]426底部塔盘0140]434第一二氧化碳压缩0141]436第一闪蒸单元0142]438出口部分0143]440出口部分0144]442稀溶剂返回泵0145]444热交换器0146]446出口部分0147]448热交换器0148]450竖直叠置式塔盘0149]452中间点0150]454供应管线0151]456外部回流系统0152]458出口部分0153]460冷凝器0154]462回流罐0155]464溶剂汽提器再沸器0156]466进口
468 汽提器底部
具体实施例方式希望的是，提供一种用于通过使用既成本划算又在操作上有效的溶剂从在IGCC 中产生的合成气中分离二氧化碳的系统。根据溶剂中存在的酸性气体和/或二氧化碳的 量，可将溶剂分类为稀溶剂、半浓溶剂或浓溶剂。酸性气体和/或二氧化碳含量高的溶剂认 为是浓溶剂。酸性气体和/或二氧化碳含量低的溶剂认为是稀溶剂。更具体而言，浓溶剂 是已从含有工艺气体的原质合成气或酸性气体吸收了酸性气体(例如，H2S和CO2)的溶剂。 半浓溶剂是已从含有工艺气体的合成气或酸性气体吸收了大部分CO2和一些H2S的溶剂。 另外，稀溶剂是已进行汽提或再生用以去除大部分酸性气体的浓溶剂或半浓溶剂。图1是可用来从合成气分离二氧化碳的系统100的示意图。在示例性实施例中， 系统100包括合成气净化回路102、二氧化碳去除回路104和酸性气体去除回路(AGR回 路)106。更具体而言，合成气净化回路102包括酸性气体吸收塔108，而酸性气体去除回路 106包括酸性气体去除(AGR)溶剂汽提器110。此外，二氧化碳去除回路104包括压缩机回 路112、半浓溶剂回路114和浓溶剂回路116。在示例性实施例中，合成气净化回路102经 由浓溶剂回路116与AGR回路106成流动连通地联接。合成气净化回路102还与半浓溶剂 回路114成流动连通地联接。此外，压缩机回路112与半浓溶剂回路114、浓溶剂回路116 以及气化系统(未示出)成流动连通地联接。压缩机回路112向气化系统(未示出)供应 高压二氧化碳(CO2)。酸性气体吸收塔108在其中包括多个竖直叠置式塔盘118。稀溶剂供应管线120 与塔108成流动连通地联接。在示例性实施例中，稀溶剂供应管线120包括稀溶剂冷却器 122，稀溶剂(未示出)在进入塔108之前经过该冷却器122。此外，塔108包括合成气出口 124，其引导来自系统100的清洁合成气(未示出)。合成气供应管线126在底部塔盘128 处与塔108成流动连通地联接。此外，在示例性实施例中，塔108包括吸收器重沸器130，其 经由进口 132联接到浓溶剂回路116上。更具体而言，浓溶剂(未示出)在底部塔盘128处 从塔108通过吸收器重沸器130和进口 132排出到浓溶剂回路116中。在第一中间点134， 塔108经由进口 135联接到半浓溶剂回路114上。在若干塔盘118下游并且从第一中间点 134大体竖直向上的第二中间点136，塔108包括联接到半浓溶剂回路114上的出口 137。在示例性实施例中，压缩机回路112分别包括第一二氧化碳压缩机138、第二二氧 化碳压缩机140和第三二氧化碳压缩机142，以及半浓溶剂回路114分别包括第一闪蒸单元 144、第二闪蒸单元146和第三闪蒸单元148。第一闪蒸单元144经由出口部分150联接在 第一压缩机138上游且与其成流动连通，以及经由出口部分152联接在第二闪蒸单元146 上游且与其成流动连通。第二闪蒸单元146还经由出口部分154联接在第二压缩机140上 游且与其成流动连通，以及经由出口部分156联接在第三闪蒸单元148上游且与其成流动 连通。第三闪蒸单元148经由出口部分158联接在第三压缩机142上游且与其成流动连通。 半浓溶剂回路114还包括半浓溶剂返回泵160，其使半浓溶剂(未示出)返回至塔108。返 回泵160联接在第三闪蒸单元148的引出部分162下游。此外，在示例性实施例中，第三压 缩机单元142联接在第二压缩机单元140上游并且与其成流动连通地联接，而第二压缩机 单元140联接在第一压缩机138上游并且与其成流动连通地联接。
在示例性实施例中，浓溶剂回路116分别包括第一闪蒸单元163和第二闪蒸单元 164。第一闪蒸单元163经由出口部分166联接在第一压缩机138上游且与其成流动连通， 以及经由出口部分168联接在第二闪蒸单元164上游且与其成流动连通。第二闪蒸单元164 经由出口部分170联接在第二压缩机单元140上游且与其成流动连通。浓溶剂回路116还 包括热交换器172。热交换器172联接在第二闪蒸单元164的出口部分174与AGR溶剂汽 提器110之间。热交换器172还包括用于将稀溶剂(未示出)引导到酸性气体吸收塔108 的出口部分176。另外，在示例性实施例中，浓溶剂回路116包括联接在AGR溶剂汽提器110 与热交换器172之间的泵178。在示例性实施例中，AGR溶剂汽提器110在其中包括多个竖直叠置式塔盘180。在 AGR溶剂汽提器110的中间点182，来自浓溶剂回路116的供应管线184与AGR溶剂汽提器 110成流动连通地联接。此外，在示例性实施例中，AGR溶剂汽提器110包括外部回流系统 186，该回流系统186包括系统100的出口部分188。更具体而言，外部回流系统186包括冷 凝器190和回流罐192，它们与AGR溶剂汽提器110成流动连通地联接，使得轻沸点馏分的 至少一部分冷凝用以回流到AGR溶剂汽提器110。AGR溶剂汽提器110还包括溶剂汽提器 重沸器194，该重沸器194包括通向浓溶剂回路116的进口 196。更具体而言，浓溶剂(未 示出)在汽提器底部198从AGR溶剂汽提器110通过汽提器溶剂重沸器194和进口 196排 出到浓溶剂回路116中。在操作中，含有二氧化碳的合成气在底部塔盘128处向酸性气体吸收塔108供应。 如以下更详细地描述，经由半浓溶剂返回泵160在第二中间点136向酸性气体吸收塔108 供应再循环溶剂。在示例性实施例中，经由稀溶剂冷却器122向酸性气体吸收塔108的顶 部供应稀溶剂(未示出)，以有助于从合成气汽提硫化氢。含有二氧化碳的溶剂在第一中间点134从酸性气体吸收塔108排出并且经引导通 向二氧化碳在其中与溶剂分离的半浓溶剂回路114的第一闪蒸单元144。二氧化碳经由出 口部分150离开第一闪蒸单元144并且经引导通向第一压缩机138。在示例性实施例中，第 一闪蒸单元144和第一压缩机单元138可在基本上相似的压力下操作。含有一些二氧化碳 的溶剂经由出口部分152离开第一闪蒸单元144并且经引导通向二氧化碳在其中与溶剂进 一步分离的第二闪蒸单元146。二氧化碳经由出口部分154离开第二闪蒸单元146并且经 引导通向第二压缩机140。在示例性实施例中，第二闪蒸单元146和第二压缩机140可在基 本上相似的压力下操作。含有任何剩余二氧化碳的溶剂经由出口部分156离开第二闪蒸单 元146并且经引导通向剩余的二氧化碳在其中与溶剂进一步分离的第三闪蒸单元148。二 氧化碳经由引出部分158离开第三闪蒸单元148并且经引导通向第三压缩机142。在示例 性实施例中，第三闪蒸单元148和第三压缩机142可在基本上相似的压力下操作。在示例性实施例中，离开第三压缩机142的二氧化碳经引导通向第二压缩机140， 以及离开第二压缩机的二氧化碳经引导通向在其中将它进一步压缩的第一压缩机138，并 且再循环以进行气化或用于其它目的。溶剂经由出口部分162离开第三闪蒸单元148，经引 导通过半浓溶剂回收泵160，并且在第二中间点136进入酸性气体吸收塔108。清洁合成气 从酸性气体吸收塔108排出并经收集以作进一步使用。浓溶剂离开酸性气体吸收塔108并且经引导通向二氧化碳在其中与溶剂分离的 第一闪蒸单元163。二氧化碳经由出口部分166离开第一闪蒸单元163并且经引导通向第一压缩机138。含有二氧化碳的溶剂经由出口部分168离开第一闪蒸单元163并且经引导 通向剩余的二氧化碳在其中与溶剂进一步分离的第二闪蒸单元164。二氧化碳经由出口部 分170离开第二闪蒸单元164并且经引导通向第二压缩机140。含有任何剩余的二氧化碳 的溶剂经由出口部分174从第二闪蒸单元164排出并且通过热交换器172经引导通向AGR 溶剂汽提器110。AGR溶剂汽提器110有助于降低溶剂中硫化氢和COS (碳氧化物)的水平。通过 AGR溶剂汽提器110回收轻沸点馏分。收集在AGR溶剂汽提器110的稀溶剂经引导通向重 沸器194。在示例性实施例中，溶剂离开AGR溶剂汽提器110并进入重沸器194，该重沸器 194进一步有助于从离开AGR溶剂汽提器110的溶剂去除二氧化碳。一部分溶剂离开重沸 器194并且返回到AGR溶剂汽提器110中。剩余部分的溶剂离开重沸器194并且经引导通 过热交换器172而再循环到酸性气体吸收塔108。溶剂比率和操作温度取决于所用溶剂的类型。在一些实施例中，所采用的溶剂是 有机溶剂，例如轻质羟(石脑油类)、甲醇以及DEPG混合物。图2是可用于从合成气分离二氧化碳的系统200的示意图。在示例性实施例中，系 统200包括合成气净化回路202、二氧化碳去除回路204以及AGR溶剂汽提器回路206。更 具体而言，合成气净化回路202包括第一酸性气体吸收塔208和第二酸性气体吸收塔210， 而酸性气体去除回路206包括酸性气体去除(AGR)溶剂汽提器212。二氧化碳去除回路204 包括压缩机回路214、半浓溶剂回路216以及浓溶剂回路218。在示例性实施例中，合成气净 化回路202通过浓溶剂回路218与AGR回路206成流动连通地联接。合成气净化回路202 还与半浓溶剂回路216成流动连通地联接。此外，压缩机回路214与半浓溶剂回路216、浓 溶剂回路218和气化系统(未示出)成流动连通地联接。压缩机回路214向气化系统供应 高压二氧化碳(CO2)。合成气净化回路202分别包括第一酸性气体吸收塔208和第二酸性气体吸收塔 210，它们均在其中包括多个竖直叠置式塔盘220。稀溶剂供应管线222与第二塔210的顶 部224成流动连通地联接。稀溶剂供应管线222包括稀溶剂冷却器226，稀溶剂(未示出) 在进入第二塔210之前经过该冷却器226。此外，第二塔210包括用于引导来自系统200的 清洁合成气的合成气出口 228。在示例性实施例中，在中间点230，第二塔210包括半浓溶 剂回路216的出口部分232。在示例性实施例中，第二塔210经由合成气供应管线234和再循环溶剂供应管线 236联接在第一塔208下游并且与其成流动连通。更具体而言，合成气供应管线234联接在 定位在第一塔208的顶部239处的出口部分238与定位在第二塔210的底部241处的进口 部分240之间。再循环溶剂供应管线236联接在定位在第一塔208的顶部239处的进口部 分242与定位在第二塔210的底部241处的出口部分244之间。在示例性实施例中，再循 环溶剂供应管线236包括向半浓溶剂回路216供应一部分再循环溶剂的出口部分246，以及 再循环溶剂(未示出)在进入第一塔208之前经过其的泵248。此外，在示例性实施例中， 第一塔208还包括吸收器重沸器250，该重沸器250包括通向浓溶剂回路218的进口 252。 更具体而言，浓溶剂(未示出)在底部塔盘254处从第一塔208通过吸收器重沸器250和 进口 252排出到浓溶剂回路218中。
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在示例性实施例中，压缩机回路214分别包括第一压缩机256、第二压缩机258和 第三压缩机260，而半浓溶剂回路216分别包括第一闪蒸单元262、第二闪蒸单元264和第 三闪蒸单元266。第一闪蒸单元262经由出口部分268联接在第一压缩机256上游且与其 成流动连通，以及经由出口部分270联接在第二闪蒸单元264上游且与其成流动连通。第 二闪蒸单元264还经由出口部分272联接在第二压缩机258上游且与其成流动连通，以及 经由出口部分274联接在第三闪蒸单元266上游且与其成流动连通。第三闪蒸单元266经 由出口部分276联接在第三压缩机260上游且与其成流动连通。半浓溶剂回路216还包括 半浓溶剂返回泵278，该返回泵278使半浓溶剂返回至第二塔210。返回泵278联接在引出 部分280下游。此外，在示例性实施例中，第三压缩机单元260联接在第二压缩机单元258 上游且与其成流动连通，而第二压缩机单元258联接在第一压缩机256上游且与其成流动 连通。在示例性实施例中，浓溶剂回路218分别包括第一闪蒸单元282和第二闪蒸单元 284。第一闪蒸单元282经由出口部分286联接在第一压缩机256上游且与其成流动连通， 以及经由出口部分288联接在第二闪蒸单元284上游且与其成流动连通。第二闪蒸单元284 经由出口部分290联接在第二压缩机258上游且与其成流动连通。浓溶剂回路218还包括 热交换器292。热交换器292联接在第二闪蒸单元284的出口部分294与AGR溶剂汽提器 212之间。热交换器292包括将稀溶剂引导到第二塔210的出口部分296。另外，在示例性 实施例中，浓溶剂回路218包括联接在AGR溶剂汽提器212与热交换器292之间的泵298。在示例性实施例中，AGR溶剂汽提器212在其中包括多个竖直叠置式塔盘300。来 自浓溶剂回路218的供应管线302在中间点304处与AGR溶剂汽提器212成流动连通地联 接。AGR溶剂汽提器212还包括外部回流系统306，该回流系统306包括系统200的出口部 分308。更具体而言，外部回流系统306包括冷凝器310和回流罐312，它们与AGR溶剂汽 提器212成流动连通地联接，使得轻沸点馏分的至少一部分冷凝以便回流到AGR溶剂汽提 器212的顶部。此外，在示例性实施例中，AGR溶剂汽提器212包括溶剂汽提器重沸器314， 该重沸器314包括通向浓溶剂回路218的进口 316。在操作中，含有二氧化碳的合成气(未示出)供应到第一塔208的竖直叠置式塔 盘220中的底部塔盘。如以下更详细地描述，再循环溶剂离开第二塔210并且经由再循环 溶剂供应管线236进入第一塔208。更具体而言，在示例性实施例中，再循环溶剂在出口部 分244处离开第二塔210，经过泵248，并且在进口部分242处进入第一塔208。此外，在示 例性实施例中，浓溶剂(未示出)从第一塔208排出并且经引导通过重沸器250。离开重 沸器250的一部分浓溶剂进入第一塔208，而剩余部分则进入浓溶剂回路218。此外，在示 例性实施例中，合成气的第一清洁部分在出口部分238处离开第一塔208并且在进口部分 240处进入第二塔210。在示例性实施例中，稀溶剂(未示出)经由稀溶剂冷却器226向第二塔210的顶 部224供应，以有助于从合成气汽提硫化氢。如上所述，含有二氧化碳的再循环溶剂在出口部分244处离开第二塔210。一部分 再循环溶剂经由泵248和再循环溶剂供应管线236引导到第一塔208，而剩余部分则引导到 二氧化碳在其中与溶剂分离的第一闪蒸单元262。二氧化碳经由出口部分268离开第一闪 蒸单元262并且经引导通向第一压缩机256。在示例性实施例中，第一闪蒸单元262和第一压缩机256可在基本上相似的压力下操作。含有二氧化碳的溶剂经由出口部分270离开第 一闪蒸单元262并且经引导通向二氧化碳在其中与溶剂进一步分离的第二闪蒸单元264。 二氧化碳经由出口部分272离开第二闪蒸单元264并且经引导通向第二压缩机258。在示 例性实施例中，第二闪蒸单元264和第二压缩机单元258可在基本上相似的压力下操作。含 有二氧化碳的溶剂经由出口部分274离开第二闪蒸单元264并且经引导通向任何剩余的二 氧化碳在其中与溶剂进一步分离的第三闪蒸单元266。二氧化碳经由引出部分276离开第 三闪蒸单元266并且经引导通向第三压缩机260。在示例性实施例中，第三闪蒸单元266和 第三压缩机单元260可在基本上相似的压力下操作。在示例性实施例中，离开第三压缩机260的二氧化碳经引导通向第二压缩机258， 而离开第二压缩机258的二氧化碳经引导通向在其中将它进一步压缩的第一压缩机256， 并且再循环以进行气化或用于其它目的。溶剂经由出口部分280离开第三闪蒸单元266，经 引导通过半浓溶剂回收泵278，并且在中间点230处进入第二塔210。清洁合成气从第二塔 210排出并经收集以作进一步使用。浓溶剂离开第一塔208且经引导通向二氧化碳在其中与溶剂分离的第一闪蒸单 元282。二氧化碳经由出口部分286离开第一闪蒸单元282且经引导通向第一压缩机256。 含有一些二氧化碳的溶剂经由出口部分288离开第一闪蒸单元282且经引导通向剩余的二 氧化碳在其中与溶剂进一步分离的第二闪蒸单元284。二氧化碳经由出口部分290离开第 二闪蒸单元284且经引导通向第二压缩机258。含有任何剩余的二氧化碳的溶剂经由出口 部分294离开第二闪蒸单元284并且通过热交换器292经引导通向AGR溶剂汽提器。AGR溶剂汽提器212有助于降低溶剂中硫化氢和碳氧化物的水平。轻沸点馏分通 过AGR溶剂汽提器212回收。收集在AGR溶剂汽提器212的底部处的稀溶剂经引导通向重 沸器314。在示例性实施例中，溶剂离开AGR溶剂汽提器212并进入重沸器314，该重沸器 314进一步有助于从离开AGR溶剂汽提器212的溶剂去除二氧化碳。一部分的溶剂离开重 沸器314并经引导回到AGR溶剂汽提器212中。剩余部分的溶剂离开重沸器314并且经引 导通过热交换器292而再循环到第二塔210。溶剂比率和操作温度将取决于所用的溶剂。在一些实施例中，所采用的溶剂是有 机溶剂，例如轻质羟(石脑油类)、甲醇以及DEPG混合物。图3是可用来从合成气分离二氧化碳的系统400的示意图。更具体而言，系统400 包括合成气净化回路402、二氧化碳去除回路404以及酸性气体去除回路(AGR回路)406。 更具体而言，合成气净化回路402包括酸性气体吸收塔408，而酸性气体去除回路406包括 酸性气体去除(AGR)溶剂汽提器410。二氧化碳去除回路404包括压缩机回路412和浓溶 剂回路414。在示例性实施例中，合成气净化回路402通过浓溶剂回路414与AGR回路406 成流动连通地联接。此外，压缩机回路412与浓溶剂回路414和气化系统(未示出)成流 动连通地联接。压缩机回路412向气化系统供应高压二氧化碳(CO2)。酸性气体吸收塔408在其中包括多个竖直叠置式塔盘416。稀溶剂供应管线418 与塔408的顶部成流动连通地联接。稀溶剂供应管线418包括稀溶剂冷却器420，稀溶剂 (未示出)在进入塔408之前经过该冷却器420。此外，塔408包括用于排出来自系统400 的清洁合成气(未示出)的合成气出口 422。合成气供应管线424在底部塔盘426处与塔408成流动连通地联接。在示例性实施例中，压缩机回路412包括第一二氧化碳压缩机434，而浓溶剂回路 414包括第一闪蒸单元436。第一闪蒸单元436经由出口部分438联接在第一压缩机434 上游且与其成流动连通。此外，第一闪蒸单元436经由出口部分440联接在AGR溶剂汽提 器410上游且与其成流动连通。在备选实施例中，压缩机回路412包括任何数量的压缩机， 以及浓溶剂回路可包括任何数量的闪蒸单元。在示例性实施例中，浓溶剂回路414包括稀溶剂返回泵442和热交换器444。稀溶 剂返回泵442联接在AGR溶剂汽提器410下游并且处在热交换器444上游。在示例性实施 例中，热交换器444还联接在合成气净化回路402的出口部分446与第一闪蒸单元436之 间。热交换器444还包括用于将稀溶剂(未示出)引导到酸性气体吸收塔408的出口部分 448。在示例性实施例中，AGR溶剂汽提器410在其中包括多个竖直叠置式塔盘450。在 AGR溶剂汽提器410的中间点452，来自浓溶剂回路414的供应管线454与AGR溶剂汽提器 410成流动连通地联接。此外，在示例性实施例中，AGR溶剂汽提器410包括外部回流系统 456，该回流系统456包括系统400的出口部分458。更具体而言，外部回流系统456包括冷 凝器460和回流罐462，其中，回流罐462与AGR溶剂汽提器410成流动连通地联接，使得轻 沸点馏分的至少一部分冷凝以便回流到AGR溶剂汽提器410。AGR溶剂汽提器410还包括 溶剂汽提器重沸器464，该重沸器464包括通向浓溶剂回路414的进口 466。更具体而言， 浓溶剂(未示出)在汽提器底部468处从AGR溶剂汽提器410通过汽提器溶剂重沸器464 和进口 466排出到浓溶剂回路414中。在操作中，含有二氧化碳的合成气(未示出)在底部塔盘426处引导到酸性气体 吸收塔408。在示例性实施例中，经由稀溶剂冷却器420向酸性气体吸收塔408的顶部供应 稀溶剂(未示出)，以有助于从合成气汽提硫化氢。含有二氧化碳的溶剂在底部塔盘426处离开酸性气体吸收塔408并经引导通向 热交换器448，且之后通向二氧化碳在其中与溶剂分离的浓溶剂回路414的第一闪蒸单元 436。二氧化碳经由出口部分438离开第一闪蒸单元436并经引导通向第一压缩机434。在 示例性实施例中，第一闪蒸单元436和第一压缩机单元434可在基本上相似的压力下操作。 含有一些二氧化碳的溶剂经由出口部分440离开第一闪蒸单元436并经引导通向AGR溶剂 汽提器410。AGR溶剂汽提器410有助于降低溶剂中硫化氢和COS (碳氧化物)的水平。轻沸点 馏分通过AGR溶剂汽提器410的顶部回收。收集在AGR溶剂汽提器410的底部处的稀溶剂 经引导通向重沸器464。在示例性实施例中，溶剂离开AGR溶剂汽提器410并进入重沸器464，该重沸器 464进一步有助于从离开AGR溶剂汽提器410的溶剂去除二氧化碳。一部分的溶剂离开重 沸器464并且经引导回到AGR溶剂汽提器410中。剩余部分的溶剂离开重沸器464并且经 引导通过泵442、热交换器444和冷却器420而再循环到酸性气体吸收塔408。溶剂比率和操作温度将取决于所用的溶剂。在一些实施例中，所采用的溶剂是有 机溶剂，例如轻质羟(石脑油类)、甲醇以及DEPG混合物。文中所述的方法和系统能够将合成气流分离为净化合成气流、压缩二氧化碳流以
14及酸性气流。从合成气分离二氧化碳(其中，二氧化碳含有一定量的硫化氢)有助于提高 IGCC系统效率，因为从合成气分离酸性二氧化碳所需的能量水平低于从合成气分离纯二氧 化碳所需的能量水平。在工艺中使用溶剂有助于减小溶剂循环率，这有助于减小工艺所需 的设施和冷却负荷。此外，使用稍微冷却的溶剂有助于将在AGR溶剂汽提器重沸器中使用 所需的热量减为低于低压流的热量。使用低热量水平的能力有助于提高IGCC系统的效率。 以上描述旨在涵盖用于从合成气分离二氧化碳和酸性气体的一般工艺的特定实例，并且不 应当认为局限于所述的特定实施例。以上详细描述了用于净化合成气流的方法和系统的示例性实施例。这些方法和系 统既不局限于文中所述的特定实施例，也不局限于特别示出的系统，相反的是，该方法的步 骤和/或该系统的构件可与文中所述的其它步骤和/或构件单独和分开地利用。此外，所 述的方法步骤和/或系统构件也可在其它方法和/或系统中限定或与其相结合地使用，并 且不局限于仅使用文中所述的方法和系统来实施。以上描述旨在涵盖用于从合成气分离二 氧化碳和酸性气体的一般工艺的特定实例，并且不应当认为局限于所述的特定实施例。此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使本领域的任 何技术人员能够实施本发明，包括制造和利用任何装置或系统并且执行任何所结合的方 法。本发明可取得专利的范围通过权利要求来限定，并且可包括本领域普通技术人员所想 到的其它实例。如果此类其它实例没有不同于权利要求的文字语言所描述的结构元件，或 者它们包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它实例包 含在权利要求的范围内。
权利要求
一种用于从合成气分离二氧化碳和酸性气体的系统(100，200，400)，包括合成气净化回路(102，202，402)，其包括与稀溶剂的供给源成流动连通地联接的至少一个吸收塔(108，208，408)；联接在所述合成气净化回路下游的二氧化碳去除回路(104，204，404)，所述二氧化碳去除回路包括有助于在溶剂已经过所述合成气净化回路之后从所述溶剂去除二氧化碳的至少一个构件，以及至少一个压缩机(138，256)，其中，所述至少一个构件和所述至少一个压缩机可在基本上相似的压力下操作；以及联接在所述二氧化碳去除回路下游的酸性气体去除回路(106，206，406)，所述酸性气体去除回路包括至少一个吸收塔。
2.根据权利要求1所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述二氧化碳去除回路 (104)还包括压缩机回路(112，214，412)、浓溶剂回路(116,218,414)以及半浓溶剂回路 (114,216)。
3.根据权利要求2所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述压缩机回路(112， 214,412)包括以串联流动布置而联接在一起的第一压缩机单元(138，256)、第二压缩机单 元(140,258)以及第三压缩机单元(142，260)。
4.根据权利要求3所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述半浓溶剂回路(114， 216)包括以串联流动布置而联接在一起的第一闪蒸单元(144，262)、第二闪蒸单元(146， 264)以及第三闪蒸单元(148，266)。
5.根据权利要求4所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述第一压缩机单元 (138，256)和所述第一闪蒸单元(144，262)可在基本上相似的压力下操作，所述第二压缩 机单元(140，258)和所述第二闪蒸单元(146，264)可在基本上相似的压力下操作，以及所 述第三压缩机单元(142，260)和所述第三闪蒸单元(148，266)可在基本上相似的压力下操 作。
6.根据权利要求5所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述半浓溶剂回路(114， 216)还包括热交换器(444，448)，所述热交换器构造成用以升高离开所述半浓溶剂回路(114，216)的溶剂的温度；以及降低从所述溶剂汽提器回路(206)引导到所述合成气净化单元(102，202，402)的溶剂的温度。
7.根据权利要求3所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述浓溶剂回路(116， 218,414)包括第一闪蒸单元(144，262)和第二闪蒸单元(146，264)，其中，所述第一闪蒸单 元和所述第一压缩机单元(138，256)可在基本上相似的压力下操作，以及其中，所述第二 闪蒸单元和所述第二压缩机单元(140，258)可在基本上相似的压力下操作。
8.根据权利要求2所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述合成气净化回路 (102,202,402)包括构造成用以从合成气去除酸性气体和二氧化碳的酸性气体吸收塔 (108，208，408)。
9.根据权利要求8所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述半浓溶剂回路(114， 216)包括返回泵(442)，所述返回泵(442)有助于向所述酸性气体吸收塔(108，208，408) 供应来自所述酸性气体去除回路(106，206，406)的稀溶剂。
10.根据权利要求9所述的系统(100，200，400)，其特征在于，所述合成气净化系统(102,202,402)还包括联接在所述酸性气体吸收塔(108，208，408)上游的溶剂冷却器 (420)，所述溶剂冷却器构造成用以降低向所述酸性气体吸收塔供应的溶剂的温度。
全文摘要
本发明涉及用于从合成气分离二氧化碳的方法和系统。具体而言，提供了一种用于从合成气分离二氧化碳和酸性气体的系统(100)。该系统包括合成气净化回路(102)，其包括至少一个与稀溶剂的供给源成流动连通地联接的吸收塔(108)；联接在合成气净化回路下游的二氧化碳去除回路(104)，该二氧化碳去除回路包括有助于在溶剂已经过合成气净化回路之后从溶剂去除二氧化碳的至少一个构件，以及至少一个压缩机(138)，其中，该至少一个构件和该至少一个压缩机可在基本上相似的压力下操作；以及联接在二氧化碳去除回路下游的酸性气体去除单元(106)，该酸性气体去除回路包括至少一个吸收塔。
文档编号B01D53/14GK101927120SQ20101021154
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者P·S·萨克 申请人:通用电气公司