专利名称：综合分离和纯化方法
技术领域：
出于许多种原因期望除去这些含硫化合物，部分取决于最终气 体产物的用途意向。由于大量的制备的合成气典型地用作燃气轮机中的燃 料，因为一种或几种关系，含硫化合物的存在通常是令人厌烦的，例如这 包括安全、腐蚀和污染以及伴随着含硫化合物的令人不愉快的气味。此 外，这些含硫化合物可以具有对用于制备氢和其它化学品的下游设备和体 系的有害效应。
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因此，需要和要求一种改进从流体物流中至少分离硫化氢和二
氧化碳的效率和经济学的处理方案。根据另一个实施方案，用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氬 的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的处理方案包括使流体物流与溶剂 在吸附区接触以制备富含硫化氢的溶剂流和不含硫的流体物流。富含疏化 氢的溶剂流至少包括硫化氢和第一部分二氧化碳。不含石危的流体物流至少 包括氢和第二部分二氧化碳。该处理方案进一步包括使至少一种中空纤维 膜单元在第 一膜分离区与第 一部分不含硫的流体物流接触以制备富含氬 的渗透物流和至少含有二氧化碳的第一非渗透物流。第一部分的第一非渗 透物流通过第二膜分离区中的至少一个螺旋状巻绕膜(spiral wound membrane)单元进行处理以制备富含二氧化碳的渗透物流和第二非渗透物 流。第二非渗透物流含有少于5体积。/。的二氧化碳。该处理方案还进一步 包括在压力摆动吸附单元中处理富含氢的渗透物流以制备纯化的氢流和 压力摆动吸附尾气流。富含硫化氢的溶剂流通过使富含硫化氢的溶剂流与 至少一部分第二非渗透物流在二氧化碳气提区中接触进行处理以制备富 含硫化氢的溶剂流和富含二氧化碳的流体物流。富含硫化氢的溶剂流在硫 化氢气提区进行处理以制备硫化氢减少的溶剂流和富含硫化氢的流体物 流。富含硫化氢的流体物流在硫回收单元中进行处理以制备元素硫流和硫 回收尾气流。该处理方案还还包括合并至少一部分压力摆动吸附尾气流和 硫回收尾气硫以制备合并的尾气流。在进入吸附区之前，至少一部分合并 的尾气流与至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流合并。本发明进一步包括用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流 体物流中分离發u化氢和二氧化碳的体系。该体系包括吸附剂区，溶剂与流 体物流在其中接触以制备至少含有硫化氢和第 一部分二氧化碳的富含硫 化氢的溶剂流和至少含有氢和第二部分二氧化碳的不含硫的流体物流。该 体系进一步包括至少一个膜分离区。该至少一个膜分离区包括至少 一 个气 体可渗透膜单元，第一部分不含硫的流体物流在其中与至少一个气体可渗 透膜单元接触以制备富含氢的渗透物流和非渗透物流。该体系还包括压力 摆动吸附单元，至少一部分富含氢的渗透物流在其中进行处理以制备纯化 的氢流和压力摆动吸附尾气流。该体系还还包括二氧化碳气提区，至少一 部分非渗透物流在其中与富含硫化氢的溶剂接触以制备富含二氧化碳的 流体物流和富含硫化氢的溶剂流，以及硫化氢气提区，至少一部分富含硫 化氢的溶剂在其中进行处理以制备硫化氢减少的溶剂和富含硫化氢的流 体物流。该体系还进一步包括^L回收单元，至少一部分富含石危化氢的流体 物流在其中进行处理以制备元素硫流和硫回收尾气流。
10021j从以下细节和从属权利要求以及附图的描述本发明的其它目的 和优点对本领域技术人员来说是显而易见的。
附图概述
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图1是根据一个实施方案的用于从至少含有硫化氢、二氧化碳 和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的改进处理方案的简单示意图。
方便地或有利地，硫回收尾气流156可以在压缩装置序列158 中压缩以制备压缩的尾气流160。至少一部分压缩的尾气流160,例如第一
13部分162可以与流体物流112合并并且得到的合并物流164可以在吸附区 114中进行处理以便通过上述方法回收或除去额外的化合物。
f0040另外地或额外地，所有的或至少一部分压缩的尾气流160可以 与进料流166合并并且在水轮换反应器单元168中进行处理。例如，根据 某些实施方案，在期望增加氢和/或二氧化碳制备的特殊的实施方案中，压 缩的尾气流160的第二部分170可以与it^流166合并以形成合并的进料 流172。然后合并的进料流172可以在水轮换反应器168中进行处理以提 供流体物流112。
0041根据某些实施方案，进料流166可以包括由石油焦炭、煤炭、 重油物流和/或天然气气化制备的原料合成气。
0042才艮据另一实施方案，如图2所示，处理方案210与图1所示的 处理方案110相似，用于从至少包括硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流212 中分离硫化氢和二氧化碳，其包括吸附区214、第一膜分离区218、第二膜 分离区224、 二氧化碳气提区230、燃气轮机236、压力摆动吸附单元240、 石克化氢气提区246和石危回收区252。与处理方案110相似，处理方案210也包括4吏流体物流212与 溶剂213在吸附剂区214接触以制备富含硫化氢的溶剂流215和不含硫的 流体物流216,例如通过上述与吸附区114相关的分离过程，如图1所示。至少不含石克的流体物流216的第一部分217在第一膜分离区218 中通过例如与上述第一膜分离区118相关的分离过程进行处理以制备富含 氢的渗透物流220和第一非渗透物流222，如图1所示。随后第一非渗透 物流222的第一部分223在第二膜分离区224中通过例如与上述第二膜分 离区124相关的分离过程进行处理以制备富含二氧化碳的渗透物流226和 第二非渗透物流228。根据某些实施方案，最多10体积％的第一非渗透物 流222，即第一部分223，可以进料到第二膜分离区224中。
0045第二非渗透物流228或其中选择的一部分在二氧化碳气提区 230中与富含硫化氢的溶剂流215接触，例如如图1所示在相关的二氧化碳气提区130中通过上述分离过程制备富含二氧化碳的流体物流232和富 含碌u化氢的溶剂流234。之后在硫化氢气提区246中处理富含硫化氢的溶剂流234，例如 如图1所示在相关的硫化氢气提区146中通过上述分离过程制备硫化氢减 少的溶剂流248和富含^L化氢的流体物流250。之后石克化氢减少的溶剂流 248可以用于吸附区214中。
0048富含石克化氢的流体物流250在辟u回收区252中进行处理，例如 如图1所示，在相关的石克回收区152中通过上述的方法制备元素石克流254 和橫u回j]欠尾气流256。
00491根据某些实施方案，不含硫的流体物流216的第二部分219、第 一非渗透物流222的第二部分225、富含二氧化碳的渗透物流226和富含 二氧化碳的流体物流232中的一个或几个可以在燃气轮机236中燃烧以制 备电能输出238。
|0050处理方案210进一步包括合并至少一部分压力摆动吸附尾气流 244,即第一部分245,与石克回收尾气流256以制备之后在吸附区214中进 行处理的合并的尾气流260。例如，根据某些实施方案，合并的尾气流260 可以在压缩装置序列258中压缩以制备至少一部分压缩尾气流262，即第 一部分264,其可以与流体物流212合并。然后得到的合并的流体物流266 可以进料到吸附区214中。根据某些实施方案，压力摆动吸附尾气流244 的第二部分247可以从处理方案210中除去或剔除以便用于另一个过程或 过程单元。
10051I另外地或额外地，所有或至少一部分压缩的尾气流262可以与 进料流268合并并且在水轮换反应器单元270中进行处理。例如，根据某 些实施方案，特别是在期望增加氢和/或二氧化碳制备的实施方案中，压缩 尾气流262的第二部分272可以与进料流268合并以制备^并的进料流 274。合并的进料流274可以在7jC轮换反应器单元270中进行处理以提供流 体物流212。处理方案310进一步包括在硫回收单元334中处理至少一部分 富含氢的流体物流320以制备元素石克流336和石克回M气流338，例如如 图1所示通过与石危回收单元152相关的上述分离方法进4亍。
00561至少一部分压力摆动吸附尾气332与為乾回J]^C气流338合并以 制M并的尾气流342。至少一部分合并的尾气流342可以在压缩装置序 列344中压缩以制备压缩的尾气流360。至少一部分压缩的尾气流360，例如举例来说第一部分362，可以与流体物流312合并以形成合并的流体物 流364，其可以在酸性分离区314中进行如图1所示与处理方案110相关 的处理以回收或除去上述每种方法中额外的化合物。根据某些实施方案，富含硫化氢的溶剂流358在硫化氢气提区 350中进行处理以制备硫化氢减少的溶剂流352和富含石克化氢的流体物流 320。根据某些其他的实施方案，硫化氢减少的溶剂流352可以与溶剂流 313合并，并且用于吸附区346中。这种流体物流352和320可以分别通 过如图1所示与硫化氢气提区146相关的上述方法制备。
10065如上所述，本发明提供可改进的用于从至少含有硫化氢、二氧 化碳和氢的流体物流中分离石危化氢和二氧化碳的方法，该方法使用至少一 部分该体系中制备的副产物流。本发明进一 步提供可改进的用于从至少含 有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的方法，该 方法使至少 一部分选择的废物流或副产物流得以再循环以改进期望的产 物的回收，例如举例来说为二氧化碳和氢。
[00661正如这里详细描述的，通过这种改进的方法实践可利用的改进 和优点包括，方便地和/或有利地利用了一种或几种通过该方法中的方法产 生的副产物或废物流以支持或促进方法中的某些步骤。步骤、部分、组成或这里没有特别公开的成分的情况下实现。
0068I在前面本发明的详细描述中已经描述了与其中某些优选的实施 方案相关的内容，并且建立许多细节用于说明的目的，对于那些本领域的 技术人员来说显而易见的是可被容许的额外的实施方案，且这里详细描述 的某些内容可以进行相当多的变化而并不背离本发明的基本原则。
权利要求
1. 一种用于纯化至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流的方法，该处理方案包括流体物流与溶剂在吸附区接触以制备至少含有氢和第一部分二氧化碳的不含硫的流体物流，至少含有硫化氢和第二部分二氧化碳的富含硫化氢的溶剂流；使第一膜分离区中的至少一个第一气体分离膜单元与第一部分不含硫的流体物流接触以制备富含氢的渗透物流和至少含有二氧化碳的第一非渗透物流；使第二膜分离区中的至少一个第二气体分离膜单元与第一非渗透物流的第一部分接触以制备富含二氧化碳的渗透物流和第二非渗透物流；并且使富含硫化氢的溶剂流与至少一部分第二非渗透物流在二氧化碳气提区接触以制备富含二氧化碳的流体物流和富含硫化氢的溶剂流。
2. 权利要求l的方法，其中溶剂含有聚乙二醇的二甲醚。
3. 权利要求1的方法，其中至少一个第一气体分离膜单元包括至 少一个中空纤维膜单元和至少一个包含至少一个螺旋状巻绕膜单元的第 二气体分离膜单元。
4. 权利要求1的处理方案，其中第二非渗透物流包含少于5体积%的二氧化碳。
5. 权利要求1的处理方案，其还包括在燃气轮机中燃烧第二部分不含硫的流体物流的至少一部分，第一非渗透物流的第二部分，富含二氧 化碳的渗透物流和富含二氧化碳的流体物流的至少 一者。
6. 权利要求1的处理方案，其还包括在压力摆动吸附单元中处理 富含氢的渗透物流以制备至少纯化的氢流。
7. 权利要求1的处理方案，其还包括在硫化氢气提区处理富含硫 化氢的溶剂以制备至少硫化氢减少的溶剂流。
8. 权利要求7的处理方案，其还包括在吸附区合并疏化氢减少的 溶剂与溶剂。
9. 斥又利要求l的方法，其进一步包括 在压力摆动吸附单元处理至少一部分富含氢的渗透物流以制备纯化的氢 流和压力摆动吸附尾气流；在硫回收单元处理至少一部分富含硫化氢的流体物流以制备纯化的硫流 和碌l回收尾气流；合并至少一部分硫回收尾气流和压力摆动吸附尾气流以制备合并的尾气 流；在压缩装置序列中压缩合并的尾气流以制备压缩的尾气流； 合并至少第一部分压缩的尾气流与流体物流以制M并的流体物流；并且 在酸性气体分离区处理合并的流体物流。
10. —种用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流(112)中 分离硫化氢和二氧化碳的体系，该体系包括吸附剂区(1H)，溶剂与流体物流(112)在其中接触以制备至少包括硫化氢和 第一部分二氧化碳的富含硫化氢的溶剂流(115)以及至少包括氢和第二部 分二氧化碳的不含疏的流体物流(116);至少一个膜分离区(118)，其包括至少一个可渗透气体的膜单元，其中第一 部分不含硫的流体物流(116)与至少一个可渗透气体的膜单元接触以制备 富含氢的渗透物流(120)和非渗透物流(122);压力摆动吸附单元(140)，至少一部分富含氢的渗透物流在其中处理以制备 纯化的氢流(142)和压力摆动吸附尾气流(144);二氧化碳气提区(130)，至少一部分非渗透物流(122)与富含氢的溶剂流(115) 在其中接触以制备富含硫化氢的溶剂流(134)和富含二氧化碳的流体物流 (132);硫化氢气提区(146)，至少一部分富含疏化氢的溶剂流(134)在其中处理以制 备硫化氢减少的溶剂流(l 48)和富含硫化氢的流体物流(l 50);以及硫回收单元(152)，至少一部分富含硫化氢的流体物流(150)在其中处理以制 备纯化的硫流(154)和硫回收尾气流(156)。
全文摘要
本发明提供了一种用于从包括溶剂基酸性分离区(113，114)、膜分离区(118，124)和压力摆动吸附单元(140)的流体物流(112)中分离硫化氢、二氧化碳和氢处理方案和安排。至少一部分再膜分离区制备的贫二氧化碳非渗透物流(128)再循环到酸性气体分离区以便除去并且从溶剂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气轮机中燃烧以生成电流。此外，一部分压力摆动吸附尾气流(144)和/或硫回收尾气硫(156)也可以再循环到酸性气体分离区用于进一步的处理。
文档编号C07C7/00GK101522595SQ200780036311
公开日2009年9月2日 申请日期2007年9月28日 优先权日2006年9月29日
发明者E·阿扎莫普洛斯 申请人:环球油品公司