气体流的装置的制造方法
【专利说明】用于处理至少含有二氧化碳和硫化氢的烃进料气体流以回收纯化的CO2气体流的装置
[0001]实用新型领域
[0002]本实用新型涉及去除包含在烃进料流中的硫组分和二氧化碳，以回收纯化流中的二氧化碳。更具体地说，本实用新型涉及从包含C02、H2S和其他硫组分的酸性气体中回收天然CO2的方法，以便回收的CO2可以接下来被分离，或者用于提高采油率(EOR)。此外，本实用新型涉及一种实施这种方法的装置。
【背景技术】
[0003]与由地质储层产生的天然气或与石油产品相关的气体，或冶炼厂酸性气体经常包含酸性污染物，比如二氧化碳以和/或硫化氢和/或其他硫组分，例如硫醇、COS、CS2,S....对于这类气体流的大多数的应用，需要根据应用以及污染物种类部分或者几乎全部去除这些酸性污染物。
[0004]从烃流中去除二氧化碳和/或硫化氢和/或其他硫组分的方法在现有技术中是已知的。
[0005]—个去除酸性污染物的常用方法涉及使用溶剂，例如化工溶剂(胺基溶剂)、混合溶剂或物理溶剂。这类溶剂在本领域中已经很广泛地被公开。然而，如果可观数量的硫化合物存在于酸性气体中，最常见的用于去除硫化氢的过程就是通过将其送入硫回收装置(“SRU”)将上述的硫化氢转化为无害的产品，例如单质硫。
[0006]克劳斯工艺是一种已知的硫回收工艺，该工艺允许硫化氢转化为元素硫。在上述克劳斯工艺的第一步中，一部分硫化氢在克劳斯炉中与空气燃烧形成二氧化硫，该二氧化硫在第二步中与硫化氢通过以下反应形成元素硫:
[0007](I) 2H2S+302— 2S0 2+2H20
[0008](2) 2H2S+S02— 3S+2H 20
[0009]在一些实施方式中，剩余的H2S的痕迹在在位于克劳斯单元的出口的尾气处理单元(TGTU)中被捕集到以便大幅度增加硫回收。
[0010]在TGTU的出口，天然的CO2被大量来自用于克劳斯燃烧的空气中的氮气所稀释。为了回收纯化的C(V流，可以使用溶剂(例如基于胺的溶剂，比如甲基乙醇胺(MEA))的CO2捕集技术。然而，因为0)2被大量氮气稀释，基于胺的CO2捕集装置需要大型设备从而影响CAPEX 以及 OPEX。
[0011]此外，焚烧炉一般连接在基于胺的0)2捕集装置的出口以便连续焚烧余下痕量的硫化合物、氢气、一氧化碳以及碳烃化合物。这导致大量的燃料气体的消耗和气体CO2的排放，这也是现有技术已知的方法的一个主要缺点。
[0012]因此，需要一种方法允许从包含酸性化合物，例如C02、H2S和其他硫化合物的烃进料气体流中回收天然C02。这种方法需要有和现有技术方法相比更好的收益率、较低的投资、较低的CO2排放和较少的能量消耗。
[0013]本实用新型通过提供一种方法来满足所有这些需求，其中:
[0014]-可以回收包含至少90%的CO2的纯化CO2流，
[0015]-富氧气体流被用作克劳斯单元中的燃烧剂，从而减少设备的规模和成本，
[0016]-可以有效地从C(V流中分离并回收氢气，
[0017]-不需要持续工作的焚烧炉，从而减少系统的能量消耗和大气中的二氧化碳排放，
[0018]-部分C(V流可再循环到克劳斯炉中冷却并方便富氧操作；
[0019]除非另有说明，本专利中提及的所有百分比均为摩尔百分比。
[0020]实用新型概述
[0021]方法
[0022]本实用新型的目的是处理包含至少二氧化碳和硫化氢的烃类进料气流以便回收纯化的CO2气体流(Vii)的方法，所述方法包括以下步骤:
[0023]a.将所述进料气体流分离为脱硫烃气流(i)以及包含至少二氧化碳和硫化氢的酸性气体流(ii);
[0024]b.将所述酸性气体流(ii)引入一个克劳斯单元，其中富氧流被用作克劳斯炉中的燃烧剂，从而回收单质硫的液流(iii)和主要包含二氧化碳、氢气和硫化合物的尾气流(iv)；
[0025]c.将排出的尾气流(iv)引入尾气处理单元(TGTU)，从而将所述尾气流分离为还含有氢气和贫硫化合物的富含CO2气体流(V)，以及富含硫化合物的气体流(vi)；
[0026]d.压缩排出TGTU的富含CO2气体流(V);
[0027]e.使压缩的富含CO2气体流通过CO2纯化单元，从而回收纯化的CO2气体流(vii)。
[0028]在一个实施方式中，克劳斯单元的克劳斯炉中使用的燃烧剂为富氧流，其中氮气量不超过50 %，优选少于40 %，更优选少于20 %，更优选少于10 %。
[0029]在一个实施方式中，尾气流(iv)、富含0)2的气体流(V)以及纯化的CO2气体流(vii)还包含氮气。
[0030]在一个实施方式中，酸性气体流(ii)通过位于克劳斯单元上游的酸性气体富集单元富集H2S。
[0031]在一个实施方式中，TGTU包含进料内联燃烧器、尾气加热器、氢化反应器、淬冷接触器和可选择的吸收单元，尤其是基于胺的吸收单元。
[0032]在一个实施方式中，排出压缩单元的富含0)2的气体流在进入CO 2纯化单元前被脱水。
[0033]在一个实施方式中，032纯化单元是一种低温分离单元，其产生纯化的CO 2气体流
(vii)以及贫CO2气体流(viii)。
[0034]在一个实施方式中，CO2纯化单元是一种膜单元，其在残留物侧产生纯化的CO 2气体流(vii)以及在渗透物侧产生贫CO2气体流(viii)。
[0035]在一个实施方式中，CO2纯化单元是一种吸附单元，其产生纯化的CO2气体流(vii)以及贫CO2气体流(viii)。
[0036]在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种吸收单元，其产生纯化的CO2气体流(vii)以及贫CO2气体流(viii)。
[0037]在一个实施方式中，CO2纯化单元是CO 2纯化单元的组合。
[0038]在一个实施方式中，一部分克劳斯尾气流(iv)在进入TGTU之前再循环到克劳斯炉中。
[0039]在一个实施方式中，在克劳斯单元内的部分气体流通过内部再循环再循环到克劳斯炉中。
[0040]在一个实施方式中，排出TGTU的急冷塔的部分气体流在进入吸收单元之前再循环到克劳斯炉中。
[0041]在一个实施方式中，排出0)2纯化单元的部分纯化的CO2气体流(vii)再循环到克5?斯炉中。
[0042]在一个实施方式中，排出CO2纯化单元的部分贫CO 2气体流(viii)在克劳斯炉上游或直接在克劳斯炉中再循环。
[0043]在一个实施方式中，排出CO2纯化单元的部分贫CO 2气体流(viii)在克劳斯单元和TGTU的氢化反应器之间再循环。
[0044]在一个实施方式中，省略步骤d)。
[0045]装置
[0046]本实用新型还涉及实施以上提到方法的装置。
[0047]本实用新型的装置在所述流动方向上包括:
[0048]提供酸性气体流的酸性气体去除单元；
[0049]使用富氧流操作的克劳斯单元；
[0050]去除硫组分的尾气处理单元；
[0051]压缩装置；以及
[0052]CO2纯化装置。
[0053]在一个实施方式中，尾气处理单元包含进料内联燃烧器、尾气加热器、氢化反应器、淬冷接触器和可选择的吸收单元，尤其是基于胺的吸收单元。
[0054]在一个实施方式中，装置还包括位于克劳斯单元上游的酸性气体富集单元。
[0055]在一个实施单元中，装置还包括脱水装置。
[0056]在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种低温分离单元。
[0057]在一个实施方式中，0)2纯化装置是一种膜单元。
[0058]在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种吸附单元。
[0059]在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种吸收单元。
[0060]在一个实施方式中，CO2纯化装置是以上所有CO 2纯化单元的组合。