專利名稱：用于從合成氣分離酸性氣體的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于從合成氣分離酸性氣體的方法和設備。
背景技術：
通過煤氣化產(chǎn)生的常規(guī)粗制氣體的組成包括氫(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳 (C02)作為主要組分，并且還包括氮(N2)、甲烷(CH4)、硫化氫(H2S)等。當從這種合成氣移 除co2以從中回收C02時，首先，需要將粗制氣體中的CO通過與水蒸汽反應(轉換反應)轉 化為H2和co2。另外，當使用純化后的氣體作為用于化學品如氨的原料或者作為用于發(fā)電 的燃料時，需要從粗制氣體中移除酸性氣體如H2S。當CO轉換反應在不從粗制氣體移除H2S的情況下進行時，轉換反應后的氣體含有 co2和H2S，它們中的每一種然后需要獨立地分離并且回收。常規(guī)上，在這種分離處理中，首 先利用其中將H2S選擇性地溶解于溶劑中的物理吸收工藝以將C02*H2S彼此分離。圖1顯 示了將典型的物理吸收工藝用于從粗制合成氣分離酸性氣體的設備的構造。圖1是顯示在使用物理吸收工藝的常規(guī)酸性氣體分離設備的一個實施方案中的 H2S移除裝置和C02移除裝置的示意性構造的平面圖。如圖1中所示，將CO轉換反應后的 轉換氣體引入到酸性氣體吸收塔101中，并且與通過泵102d供給的溶劑接觸。結果，移除 了 H2S。將已經(jīng)在酸性氣體吸收塔101中吸收了粗制氣體中的H2S的溶劑經(jīng)過酸性氣體濃 縮塔104引入到酸性氣體汽提塔106。在酸性氣體汽提塔106中，通過用再沸器109加熱， 從溶劑中汽提出吸收的酸性氣體。將汽提的酸性氣體在通過冷凝器107后以酸性氣體的形 式排出。另一方面，將已經(jīng)從中汽提出酸性氣體的溶劑經(jīng)由泵102b、熱交換器103和冷卻器 110a引入到C02吸收塔111。將已經(jīng)在酸性氣體吸收塔101中移除H2S的粗制氣體引入到C02吸收塔111中，并 且再次與溶劑接觸。結果，移除了 co2。將在除去0)2后的純化氣體用作發(fā)電用燃料、化學 合成用原料等。在閃蒸罐112a、112b和112c中將已經(jīng)吸收C02的溶劑分離成氣體組分和溶 劑。來自閃蒸罐112a的氣體組分返回到C02吸收塔111中，而將來自閃蒸罐112b和112c 的氣體組分以C02的形式排出。已經(jīng)從中釋放氣體的溶劑經(jīng)由泵112e和急冷器110c返回 到C02吸收塔111，并且在C02吸收塔111中重新利用。如上所述，利用物理吸收的常規(guī)酸性氣體分離方法是這樣的方法，其中使用溶劑 洗滌煤氣化后的粗制氣體，從而移除H2S，并且將移除H2S后的粗制氣體供給到co2吸收塔， 在此溶劑再次移除co2。物理吸收工藝的特征在于，采用相同的溶劑分離并且回收H2S和C02 ；然而，物理吸 收工藝存在的問題在于需要通過急冷器將溶劑冷卻至低溫，因而急冷器所需的功率極大。此外，該方法的有利之處在于無需加熱以從已經(jīng)吸收C02的溶劑汽提出C02，并且 在煤氣化后的全部碳(C0+C02+CH4)中的90%以上的碳可以通過降低壓力以0)2的形式回 收。另一方面，該方法存在的問題在于，所回收的co2的純度比在后述化學吸收工藝的情況 下獲得的純度低。這是因為co2與粗制氣體中的co2分壓成比例地溶解，并且與co2 —起溶解的CO、H2等在汽提co2的同時被汽提。另一方面，與物理吸收工藝不同的是，使用含有有機胺等的溶劑的化學吸收工藝 不能從CO轉換反應后的粗制氣體單獨地分離并且回收H2S和co2。由于這種原因，必須首先 在CO轉換反應之前，即在其中粗制氣體中的co2分壓低的條件下分離H2S，然后進行CO轉 換反應，然后通過化學吸收移除co2。圖2是顯示在使用化學吸收工藝的常規(guī)酸性氣體分離設備的一個實施方案中的 H2S移除裝置和C02移除裝置的示意性構造的平面圖。如圖2中所示，將已經(jīng)用滌氣器進行 過灰塵移除的粗制氣體引入到酸性氣體吸收塔201，在此將粗制氣體中的H2S分離并且移 除。通過泵202a和熱交換器203a將用于移除酸性氣體的溶劑引入到酸性氣體汽提塔204 中。通過在酸性氣體汽提塔204中用再沸器207a加熱從溶劑中汽提出酸性氣體，并且通過 冷凝器205a將其排出。另一方面，將已經(jīng)從中汽提出酸性氣體的溶劑供給到酸性氣體吸收 塔201中，并且重新利用。將已經(jīng)在酸性氣體吸收塔201中移除酸性氣體的粗制氣體引入 到轉換反應器7，在此通過轉換反應將氣體中的CO轉化為C02。接著，將轉換反應后的粗制 氣體引入至C02吸收塔，在此分離并且移除C02。之后，將氣體以純化的氣體的形式排出。從 已經(jīng)在C02吸收塔208中吸收C02的溶劑，通過在高壓閃蒸罐209中閃蒸，汽提出溶解在溶 劑中的CO、H2等，然后將溶劑引入到C02汽提塔210中。在通過壓縮機213之后，在高壓閃 蒸罐209中汽提的C0、H2等與轉換反應后的粗制氣體合并，并且再次引入至C02吸收塔208。 通過冷凝器205b將在C02汽提塔中從溶劑中汽提的C02排出。通過泵202d將已經(jīng)從中汽 提出C02的大部分溶劑返回至C02吸收塔208。通過泵202e和熱交換器212a將其余溶劑 引入至溶劑再生塔211。將在溶劑再生塔211中再生的溶劑返回至C02吸收塔208，并且重 新利用。C02汽提塔210和溶劑再生塔211通常以一體化的塔的形式形成。在這種化學吸收工藝中，當在酸性氣體吸收塔201中移除H2S時，還將C02移除并 且最終排出到系統(tǒng)外部。因此，當使用低等級煤作為原料時，粗制氣體中的co2分壓變高， 從而導致H2S移除步驟中顯著的co2損失。因此，存在的問題在于，在下游的co2回收步驟 中，碳的回收率達不到全部碳的90%以上。然而，當與物理吸收工藝相比時，化學吸收工藝 的有利之處在于，必需的功率低，并且回收的co2的純度高，因為co2通過化學反應被吸收。美國專利申請出版物2006/0156923公開了通過這樣的化學吸收工藝分離酸性氣 體的構造。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明提供一種用于從合成氣分離酸性氣體的方法和設備，所 述方法和設備能夠降低所必需的功率，并且能夠以高回收率獲得高純度co2。為了達到上述目的，本發(fā)明的一個方面提供一種用于從含有酸性氣體的合成氣分 離co2和H2S的酸性氣體的設備，該設備包括轉換反應裝置，其用于將所述合成氣中的C0 轉化為co2 ；物理吸收裝置，其通過利用物理吸收溶劑移除在所述轉換反應后的合成氣中 含有的H2S ；和化學吸收裝置，其通過利用化學吸收溶劑從已經(jīng)采用所述物理吸收裝置移除 H2S的合成氣移除co2。此外，本發(fā)明的設備還可以包括溶劑移除裝置，所述溶劑移除裝置用于從已經(jīng)采 用所述物理吸收裝置移除h2S的合成氣移除物理吸收溶劑，并且所述溶劑移除裝置被安置在所述化學吸收裝置的上游。此外，本發(fā)明的設備還可以包括熱交換裝置，所述熱交換裝置通過利用在引入至 所述物理吸收裝置中之前并且在所述轉換反應后的合成氣，加熱在溶劑移除后并且在引入 至所述化學吸收裝置中之前的合成氣，或者在所述溶劑吸收裝置中使用的循環(huán)水。此外，本發(fā)明的設備還可以包括洗滌裝置，所述洗滌裝置用于洗滌所述轉換反應 后的合成氣，并且所述洗滌裝置被安置在所述物理吸收裝置的上游。此外，在本發(fā)明的設備中，所述物理吸收溶劑可以是含有二甲醚和聚乙二醇的混 合溶液的溶劑，并且所述化學吸收溶劑可以是含有烷基胺的溶劑。此外，本發(fā)明的另一個方面提供一種用于純化煤氣化氣體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 氣化器，其用于由煤產(chǎn)生合成氣；滌氣器，其用于移除所述合成氣中的有害物質(zhì)；和上述用 于從移除有害物質(zhì)后的合成氣分離酸性氣體的分離設備。此外，本發(fā)明的另一個方面提供一種用于從含有C02和H2S的酸性氣體的合成氣分 離酸性氣體的方法，該方法包括轉換反應步驟，即，將所述合成氣中的CO轉化為co2 ；物理 吸收步驟，即，通過利用物理吸收溶劑移除在所述轉換反應后的合成氣中含有的H2S ；和化 學吸收步驟，即，通過利用化學吸收溶劑從已經(jīng)在所述物理吸收步驟中移除H2S的合成氣移 除 co2。此外，本發(fā)明的方法還可以包括溶劑移除步驟，S卩，在所述化學吸收步驟之前從已 經(jīng)在所述物理吸收步驟中移除h2S的合成氣移除物理吸收溶劑。此外，本發(fā)明的方法還可以包括加熱步驟，S卩，通過利用在所述物理吸收步驟之前 并且在所述轉換反應后的合成氣，加熱在溶劑移除后并且在所述化學吸收步驟之前的合成 氣，或者在所述溶劑移除步驟中使用的循環(huán)水。此外，本發(fā)明的方法在所述物理吸收步驟之前還可以包括洗滌步驟，S卩，洗滌所述 轉換反應后的合成氣。此外，在本發(fā)明的方法中，所述物理吸收溶劑可以是含有二甲醚和聚乙二醇的混 合溶液的溶劑，并且所述化學吸收溶劑可以是含有烷基胺的溶劑。此外，本發(fā)明的另一個方面提供一種用于純化煤氣化氣體的方法，該方法包括氣 化步驟，其用于由煤產(chǎn)生合成氣；除塵步驟，其用于在滌氣器中移除所述合成氣中的有害物 質(zhì)；和分離步驟，其通過上述分離方法從移除有害物質(zhì)后的合成氣分離酸性氣體。通過利用物理吸收溶劑，本發(fā)明可以與C02分開地移除H2S，從而降低伴隨H2S移除 的C02，并且達到90%的碳回收率。此外，因為通過化學吸收用溶劑吸收在H2S移除后的粗 制氣體中的C02，因此可以回收高純度C02。此外，根據(jù)本發(fā)明，化學吸收溶劑被用作0)2移除手段，從而可以消除對用于將溶 劑冷卻至低溫的急冷器的需要，并且還很大程度地降低壓縮機功率。此外，根據(jù)本發(fā)明，當 與被安置在C02化學吸收工藝的上游并且?guī)缀醪缓虻臒o硫轉換反應器相比，使用包含硫 的含硫轉換反應器可以減少從外部供給的水蒸汽。


圖1是顯示在使用物理吸收工藝的常規(guī)酸性氣體分離設備的一個實施方案中的 H2S移除裝置和co2移除裝置的示意性構造的平面圖。
圖2是顯示在使用化學吸收工藝的常規(guī)酸性氣體分離設備的一個實施方案中的 H2S移除裝置和co2移除裝置的示意性構造的平面圖。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明用于從合成氣分離酸性氣體的設備的框圖。圖4是顯示本發(fā)明的一個實施方案中用于從合成氣分離酸性氣體的設備的構造 并且具體顯示轉換反應器后的部分的示意性平面圖。
具體實施例方式下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施方案。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明用于從合成氣分離酸性氣體的設備的框圖。如圖3中所示， 本發(fā)明的酸性氣體分離設備包括氣化器1、滌氣器2、C0轉換反應器3、H2S移除裝置4和C02 移除裝置5。作為煤氣化器1，可以使用由 Mitsubishi Heavy Industries，Ltd.、RoyalDutch Shell pic. Chevron Corporation等開發(fā)的普通煤氣化器。在這樣的煤氣化器中，產(chǎn)生主 要含有一氧化碳和氫的粗制氣體。作為滌氣器2，可以使用能夠通過使粗制氣體與液體接觸以將有害物質(zhì)轉移到液 體中從而移除粗制氣體中的灰塵和有害物質(zhì)如汞、重金屬和鹵素的任何常規(guī)已知滌氣器。 例如，噴淋塔、填料塔、旋風滌氣器、噴射滌氣器、旋轉洗滌器、文丘里滌氣器等可以被用作 滌氣器2。將已經(jīng)在滌氣器2中移除有害物質(zhì)的粗制氣體輸送至C0轉換反應器3。在用于本發(fā)明的C0轉換反應器3中，使粗制氣體中的C0與H20反應以引起轉 換反應，從而產(chǎn)生H2和C02(H20+C0 — H2+C02)。例如，優(yōu)選在230°C至480°C進行轉換反 應的C0轉換反應器。此外，在轉換反應中，為了防止由氣體中所含的一氧化碳沉積出碳 (2C0 — C+C02)，優(yōu)選在轉換反應器3的入口供給過量的工藝水蒸汽(H20)。此外，作為在本發(fā)明中使用的CO轉換反應器3，可以使用利用基于Co/Mo等的催 化劑的含硫(sulfur-containing)(含硫(sour))轉換反應器，因為要進行轉換反應的粗制 氣體含有至少lOOpprn以上的H2S。相反，將基于Fe等的催化劑用于在利用常規(guī)化學吸收工 藝時使用的轉換反應器(不含硫)，因為粗制氣體幾乎不含??！力。含硫的轉換反應催化劑如 Co/Mo基催化劑比幾乎不含硫的轉換反應催化劑如Fe基催化劑更活潑。因此，可以減少從 外部供給至粗制氣體的水蒸汽。下面，將參考圖4對H2S移除裝置4和0)2移除裝置5進行詳細描述。圖4是顯示 本發(fā)明的一個實施方案中用于從合成氣分離酸性氣體的設備的構造并且具體顯示轉換反 應器后的部分的示意性平面圖。如圖4中所示，本發(fā)明的用于從合成氣分離酸性氣體的設備主要包括洗滌塔 303，其用于洗滌轉換反應后的粗制氣體中的痕量氨和烴；酸性氣體吸收塔101，其用于通 過利用溶劑移除粗制氣體中的H2S ；酸性氣體濃縮塔104，其用于濃縮溶劑中吸收的H2S ；酸 性氣體汽提塔106，其用于汽提溶劑中的H2S ；溶劑吸收塔306，其用于移除從酸性氣體吸收 塔101排出的純化氣體中所含的溶劑；C02吸收塔208，其通過利用溶劑從已經(jīng)通過溶劑吸 收塔306的氣體中移除C02 ；高壓閃蒸罐209，其用于汽提出溶劑中所吸收的氣體如吐和0)； C02汽提塔210，其用于汽提出溶劑中的C02 ；和溶劑再生塔211，其用于再生用于C02吸收的 溶劑。C02汽提塔210和溶劑再生塔211通常以一體化的塔的形式形成。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，將在轉換反應器中已經(jīng)經(jīng)歷轉換反應的粗制氣體通過熱 交換器301a和301b冷卻，并且引入至閃蒸罐302a。從轉換反應器排出的粗制氣體具有約 20atm至50atm的壓力以及約270°C至450°C的溫度，并且通過熱交換器301a和301b冷卻。 在通過熱交換器301a冷卻后的粗制氣體的溫度優(yōu)選為125°C至135°C。通過熱交換器301b 冷卻后的粗制氣體的溫度優(yōu)選為70°C至100°C。此外，因為通過水蒸汽增濕從轉換反應器排出的粗制氣體，因此閃蒸罐302a移除 了通過熱交換器冷卻的粗制氣體中的水。接著將已經(jīng)通過閃蒸罐302a從中移除水的粗制 氣體引入至洗滌塔303。洗滌塔303移除粗制氣體中的痕量氨和烴。將根據(jù)需要供給補充水的管道連接至 洗滌塔303的上部。通過該管道將補充水供給至洗滌塔303。將排水從洗滌塔303的底部 排出，并且通過泵304a將排水經(jīng)由冷卻器305a循環(huán)至洗滌塔303。備選地，排水不被循環(huán)， 而是直接進行水處理。將已經(jīng)從中移除氨和烴的粗制氣體從洗滌塔303的頂部排出，并且 引入至酸性氣體吸收塔101。酸性氣體吸收塔101通過物理吸收工藝分離并且移除粗制氣體中的酸性氣體，特 別是H2S。溶劑被供給至酸性氣體吸收塔101，并且吸收粗制氣體中的酸性氣體。將已經(jīng)從中 移除酸性氣體的粗制氣體從酸性氣體吸收塔101的頂部排出，并且引入至溶劑吸收塔306。 將酸性氣體吸收后的溶劑從酸性氣體吸收塔101底部排出，并且在熱交換器103中用通過 酸性氣體汽提塔106再生的溶劑加熱。然后將溶劑引入至酸性氣體濃縮塔104。作為在酸性氣體吸收塔101中使用的溶劑，可以使用物理吸收溶劑如二乙醚和聚 乙二醇的混合溶液。此外，在酸性氣體吸收塔101中的粗制氣體的溫度優(yōu)選為20°C至40°C。酸性氣體濃縮塔104通過閃蒸汽提出溶解在溶劑中的H2、C0、C02等。在酸性氣體 濃縮塔104中汽提出的H2、CO、C02等可以經(jīng)由壓縮機105d被再次引入至酸性氣體吸收塔 101。將溶劑從酸性氣體濃縮塔104的底部排出，接著引入至酸性氣體汽提塔106。在酸性氣體汽提塔106中，通過用再沸器109加熱，汽提出溶解在溶劑中的酸性氣 體，特別是H2S。汽提出的H2S從酸性氣體汽提塔106頂部排出，通過冷凝器107，并且最終 以酸性氣體的形式排出。在熱交換器103中，通過釋放酸性氣體而再生的溶劑加熱來自酸 性氣體吸收塔101的溶劑，并且經(jīng)由泵102f 和冷卻器110d被供給至酸性氣體吸收塔101， 在此將溶劑重新利用。在冷凝器107中，將酸性氣體中所含的水冷凝并且移除。經(jīng)由罐108和泵102c將 冷凝的液體輸送回到酸性氣體汽提塔106。溶劑吸收塔306移除從酸性氣體吸收塔101排出的粗制氣體中所含的溶劑。在溶 劑吸收塔306中，用水吸收溶劑。這樣防止了在酸性氣體吸收塔101中所用的物理吸收溶 劑與被安置在下游的C02吸收塔208中所用的化學吸收溶劑混合。通過泵304b將從溶劑 吸收塔306的底部排出的排水循環(huán)回到溶劑吸收塔306。另外，將少量的供水供給至溶劑吸 收塔306。此外，可以通過泵304b將排水輸送至酸性氣體吸收塔101。將從溶劑吸收塔306 排出的粗制氣體通過熱交換器301d加熱，并且經(jīng)由閃蒸罐302b引入至C02吸收塔208。熱交換器301d通過利用在轉換反應后的氣體的熱量加熱從溶劑吸收塔306排出 的氣體，以使粗制氣體可以具有適宜C02吸收塔208中的化學吸收的水飽和溫度。換言之， 熱交換器301b和熱交換器301d在一起表示單一的熱交換器。此時，通過熱交換器301d加熱的粗制氣體優(yōu)選具有20atm至50atm的壓力，并且優(yōu)選具有60°C至80°C的溫度，更優(yōu)選 具有65°C至75°C的溫度，并且最優(yōu)選70°C。對于通過熱交換器301a從冷卻到125°C至135°C的氣體的常規(guī)熱回收，將該熱量 用于加熱再生器供水(BFW)，或者在該熱量不能用于加熱BFW的情況下通過翅片管空氣冷 卻器冷卻并且廢棄。然而，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，該熱量可以用于加熱從溶劑吸收塔306 排出的粗制氣體。此外，熱交換器可以被安置在至溶劑吸收塔306的水循環(huán)管線中熱交換器301c的 位置，以將循環(huán)水的溫度升高。此外，可以同時安置熱交換器301d和熱交換器301c。通過 補充水等增濕由熱交換器加熱的粗制氣體。向C02吸收塔208引入已經(jīng)在閃蒸罐302b中移除過量水的粗制氣體。C02吸收塔 208通過被引入的粗制氣體與溶劑的接觸來移除C02。將已經(jīng)在C02吸收塔208中移除C02 的純化氣體從C02吸收塔208的頂部排出。將已經(jīng)吸收C02的溶劑從C02吸收塔208的底 部排出，并且輸送至高壓閃蒸罐209。作為用于C02吸收的溶劑，優(yōu)選用于化學吸收的溶劑， 如烷基胺。此外，在C02吸收塔208中的粗制氣體優(yōu)選具有20atm至50atm的壓力并且優(yōu)選 具有40°C至60°C的塔頂溫度(其適于C02吸收)，更優(yōu)選45°C至55°C的溫度，最優(yōu)選50°C 的溫度。高壓閃蒸罐209通過閃蒸汽提出溶解在溶劑中的物理溶解氣體如H2和⑶。通過 壓縮機213將氣體如H2和CO輸送回到C02吸收塔208。將已經(jīng)從中汽提出物理溶解的氣 體的溶劑從高壓閃蒸罐209的底部排出，并且輸送至C02汽提塔210。C02汽提塔210將從高壓閃蒸罐209輸送的溶劑閃蒸，并且從C02汽提塔210的頂 部釋放C02。通過冷凝器205b排出釋放的C02。在冷凝器205b中，移除在C02中所含的水 等。通過鼓206b和泵202c將冷凝的液體輸送回到C02汽提塔210。通過泵202d將已經(jīng)在C02汽提塔210中汽提出C02的大部分溶劑以半貧溶劑的形 式返回至C02吸收塔208，并且重新利用。其余溶劑，在通過泵202e和熱交換器212a后，被 引入至溶劑再生塔211。在熱交換器212a中，將來自C02汽提塔210的溶劑在熱交換中通 過從溶劑再生塔211排出的溶劑加熱，并且在溶劑再生塔211中完全再生。在溶劑再生塔211中，通過采用再沸器207b加熱將溶劑和吸收的氣體彼此分離， 以再生溶劑。將在溶劑再生塔211中汽提的氣體輸送至位于其上的C02汽提塔210。將在 溶劑再生塔211中再生的溶劑以貧溶劑的形式從溶劑再生塔211的底部排出。通過泵202f 將被熱交換器212b冷卻后的溶劑輸送至C02吸收塔208，并且重新利用。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因為在H2S移除之前將粗制氣體引入至CO轉換反應器3 中，因此可以使用高度活性的Co/Mo基催化劑等。因此，可以使用少量的水蒸汽通過轉換反 應將粗制氣體中的CO轉化為C02。之后，將粗制氣體引入至H2S移除裝置4，在此通過物理 吸收溶劑移除粗制氣體中的H2S。以這種方式，本發(fā)明的酸性氣體分離設備能夠通過物理吸 收溶劑分離并且移除H2S，從而可以減少伴隨H2S移除的C02。將移除H2S后的粗制氣體引入至溶劑吸收塔306，并且移除粗制氣體中所含的物理 吸收溶劑。這防止物理吸收溶劑與0)2移除裝置5中所用的化學吸收溶劑混合，所述0)2移 除裝置5被安置在溶劑吸收塔306的下游。接著通過熱交換器301d加熱已經(jīng)在溶劑吸收 塔306中移除溶劑的粗制氣體，并且將其引入至0)2移除裝置5。作為熱交換器301d所需的熱量，利用轉換反應后的粗制氣體的熱量，該熱量按照常規(guī)是廢棄的。在CO2移除裝置5 中，通過化學吸收溶劑分離并且移除粗制氣體中的CO2，并且排出純化的氣體。以這 樣的方 式，通過化學吸收進行CO2從粗制氣體的移除，從而可以消除對用于將溶劑冷卻至低溫的急 冷器的需要，以及在很大程度上降低壓縮機功率。
權利要求
一種用于從合成氣分離CO2和H2S的酸性氣體的設備，所述合成氣含有所述酸性氣體，該設備包括轉換反應裝置，其用于將所述合成氣中的CO轉化為CO2；物理吸收裝置，其通過利用物理吸收溶劑移除在所述轉換反應后的合成氣中含有的H2S；和化學吸收裝置，其通過利用化學吸收溶劑從已經(jīng)采用所述物理吸收裝置移除H2S的合成氣移除CO2。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，所述設備還包括溶劑移除裝置，所述溶劑移除裝置用 于從已經(jīng)采用所述物理吸收裝置移除h2S的合成氣移除物理吸收溶劑，并且所述溶劑移除 裝置被安置在所述化學吸收裝置的上游。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，所述設備還包括熱交換裝置，所述熱交換裝置通過利 用在引入至所述物理吸收裝置中之前并且在所述轉換反應后的粗制合成氣的熱量，加熱在 溶劑移除后并且在引入至所述化學吸收裝置和熱交換裝置中之前的合成氣。
4.根據(jù)權利要求1至3中任何一項所述的設備，所述設備還包括用于洗滌所述轉換反 應后的合成氣的洗滌裝置，所述洗滌裝置被安置在所述物理吸收裝置的上游。
5.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述物理吸收溶劑是含有二甲醚和聚乙二醇的混 合溶液的溶劑，并且其中所述化學吸收溶劑是含有烷基胺的溶劑。
6.一種用于純化煤氣化氣體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氣化器，其用于由煤產(chǎn)生合成氣；滌氣器，其用于移除所述合成氣中的有害物質(zhì)；和根據(jù)權利要求1所述的分離設備，其用于從移除所述有害物質(zhì)后的合成氣分離酸性氣體。
7.一種用于從合成氣分離C02和H2S的酸性氣體的方法，所述的合成氣含有所述酸性 氣體，該方法包括轉換反應步驟，即，將所述合成氣中的CO轉化為co2 ；物理吸收步驟，即，通過利用物理吸收溶劑移除在所述轉換反應后的合成氣中含有的 h2s ；禾口化學吸收步驟，即，通過利用化學吸收溶劑從已經(jīng)在所述物理吸收步驟中移除H2s的合 成氣移除co2。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，所述方法在所述化學吸收步驟之前還包括溶劑移除步 驟，即，從已經(jīng)在所述物理吸收步驟中移除H2S的合成氣移除所述物理吸收溶劑。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，所述方法還包括加熱步驟，即，通過利用在所述物理 吸收步驟之前并且在所述轉換反應后的粗制合成氣的熱量，加熱在所述溶劑移除后并且在 所述化學吸收步驟和熱交換步驟之前的合成氣。
10.根據(jù)權利要求7至9中任何一項所述的方法，所述方法在所述物理吸收步驟之前還 包括洗滌步驟，即，洗滌所述轉換反應后的合成氣。
11.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述物理吸收溶劑是含有二甲醚和聚乙二醇的 混合溶液的溶劑，并且其中所述化學吸收溶劑是含有烷基胺的溶劑。
12. 一種用于純化煤氣化氣體的方法，該方法包括 氣化步驟，所述氣化步驟用于由煤產(chǎn)生合成氣；除塵步驟，所述除塵步驟用于在滌氣器中移除所述合成氣中的有害物質(zhì)；和 分離步驟，所述分離步驟通過根據(jù)權利要求7所述的分離方法從移除所述有害物質(zhì)后 的合成氣分離酸性氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠降低必需的功率并且能夠以高回收率獲得高純度CO2的用于從合成氣分離酸性氣體的方法和設備，還提供利用所述方法和所述設備的煤氣化氣體的純化方法和純化系統(tǒng)。用于從含有CO2和H2S的酸性氣體的合成氣分離酸性氣體的設備依次地將所述合成氣中的CO轉化為CO2，通過利用物理吸收溶劑移除合成氣中含有的H2S，并且通過利用化學吸收溶劑從合成氣移除CO2。
文檔編號C01B3/52GK101875484SQ20091022202
公開日2010年11月3日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者佐藤文昭, 加藤雄大, 掛迫誠治, 相原源就, 石田一男, 荻野信二 申請人:三菱重工業(yè)株式會社