專利名稱：可調(diào)節(jié)地處理酸性氣體的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于分離包含二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和氫氣(H2)的進(jìn)料氣體以形成富吐的產(chǎn)物氣體和與進(jìn)料氣體相比貧H2并富(X)2和的酸性氣體和用于可調(diào)節(jié)地處理所述酸性氣體以產(chǎn)生貧的(X)2產(chǎn)物氣體的方法和裝置。本發(fā)明特別用于分離和處理獲自碳質(zhì)原料的氣化或重整的酸性合成氣混合物。
背景技術(shù)：
通過重整或氣化碳質(zhì)原料來生產(chǎn)合成氣是公知的。如果原料含硫，如固體(例如煤、石油焦)或重質(zhì)液體(例如浙青質(zhì))氣化原料的常見情況那樣，這種工藝產(chǎn)生含有氫氣 (H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和通常其它物類，如甲烷(CH4)、硫化羰 (COS)和二硫化碳(CS2)的初始合成氣體料流。通常，隨后對該初始合成氣混合物(粗制合成氣)施以進(jìn)一步處理。特別地，可以對該初始合成氣混合物施以水煤氣變換反應(yīng)，其中初始合成氣混合物中存在的至少一部分CO通過在合適的變換催化劑存在下與H2O反應(yīng)來轉(zhuǎn)化成另外的(X)2和H2。這種工藝還會通過在水煤氣變換反應(yīng)過程中合成氣中的其它硫物類 (如COS和CS2)的附帶轉(zhuǎn)化產(chǎn)生另外的H2S0由于擔(dān)心溫室氣體排放，越來越希望在使用剩余的富吐產(chǎn)物(主要包含H2或吐和 CO的混合物)作為燃燒燃料或用于化學(xué)品生產(chǎn)或精煉用途之前從合成氣中除去co2?？梢詨嚎s(X)2以便儲存在地下或用于提高油采收率(EOR)。還可能必須從合成氣中除去H2S。如果該富吐產(chǎn)物要用于化學(xué)品生產(chǎn)或精煉，則如果存在&S，其可能是這些下游工藝的毒物。同樣地，如果該富吐產(chǎn)物要在燃?xì)廨啓C中燃燒產(chǎn)生動力，則如果存在&S，其會轉(zhuǎn)化成SOx (S& 和SO3)，對它們有排放限額，因此可能需要使用昂貴脫硫技術(shù)從燃燒廢氣中除去。同樣地， 與(X)2 —起儲存可能不實際或不允許。因此，還必須找到在管道運輸或地質(zhì)封存之前從 CO2中成本有效地除去H2S的解決方案。目前用于從酸性合成氣混合物中捕獲CO2和H2S的最常用的商業(yè)解決方案使用物理溶劑(即液體溶劑)吸收法，也稱作酸性氣體脫除(AGR)法，如klexol 或Reetisol 以將&S、CO2和產(chǎn)物H2選擇性分離成不同料流。通常通過與尾氣處理單元(TGTU)聯(lián)合的克勞斯法進(jìn)一步處理典型含有大約20-80摩爾％ H2S的富H2S料流以產(chǎn)生硫。典型壓縮該 CO2料流以符合管道或儲存規(guī)格，并將產(chǎn)物吐作為燃料送往發(fā)電用的燃?xì)廨啓C，或可通過變壓吸附(PSA)進(jìn)一步加工以實現(xiàn)用于精煉用途的“spec”純度(典型地99. 99摩爾％或更高)。但是，這種AGR法的缺點在于它們昂貴并具有相當(dāng)大的功率消耗。如上所述，除去獲自AGR法的富H2S料流中所含的H2S的典型方法是使用克勞斯法轉(zhuǎn)化成元素硫。這種方法如公知的那樣典型地包括初始熱步驟，接著一個或多個催化步驟。 在熱步驟中，該富料流在高溫下在亞化學(xué)計量燃燒中反應(yīng)以將一部分轉(zhuǎn)化成so2。 控制燃燒過程中氧化劑(即O2)與H2S的比率以使所有H2S的總共1/3轉(zhuǎn)化成S02。這為后繼催化步驟提供恰當(dāng)?shù)? IH2S SO2摩爾比。更具體地，在所述后繼催化步驟中，使獲自熱步驟的&S/SA的2 1混合物在合適的催化劑(例如活性鋁(III)或鈦(IV)氧化物)上反應(yīng)以經(jīng)由反應(yīng)2H2S+S& — 3/8S8+2H20將H2S和轉(zhuǎn)化成元素硫。該克勞斯法通常實現(xiàn)高(例如94至97% )但不完全的硫回收水平，因此，如上所述，通常還使用TGTU以從克勞斯工藝尾氣中回收和/或除去殘留H2S。當(dāng)要生產(chǎn)大于20短噸/天(tpd)硫(大約18000千克/天硫)時和當(dāng)該工藝的進(jìn)料中的H2S濃度大于10摩爾％，更優(yōu)選大于20摩爾％時，克勞斯法的經(jīng)濟最大化。對小于20tpd (18000千克/天)硫的生產(chǎn)率而言和/或?qū)2S濃度更稀的進(jìn)料流而言，其它更經(jīng)濟的除硫手段通常是優(yōu)選的。典型地，這些是可再生類型或“一次性(once-and-done) ” 清除類型的催化劑基方法，并根據(jù)所處理的氣體的加工條件而需要不同程度的工藝復(fù)雜性和運行成本。典型地，這些方法最適合處理H2S濃度小于5 %的進(jìn)料，和用于要生產(chǎn)小于 20tpd(18000千克/天)的工藝(盡管已設(shè)計和建造更大的單元)。這些方法典型地能從進(jìn)料中除去99 %或更多的H2S。此類H2S處置技術(shù)的工業(yè)認(rèn)可的實例包括LO-CAT和Stretford 工藝。用于從混合物中分離H2S和/或其它含硫化合物的已知現(xiàn)有技術(shù)方法的具體實例包括下列。US-A1-2007/0178035，其公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文，描述了處理包含H2、CO2和至少一種選自&S、C0和CH4的可燃?xì)怏w的氣體混合物的方法。優(yōu)選通過變壓吸附(PSA)分離可獲自碳質(zhì)原料的部分氧化或重整的氣體混合物，以產(chǎn)生分離的H2氣體和包含可燃?xì)怏w的粗制(X)2氣體。該粗制(X)2氣體隨后在&存在下燃燒以產(chǎn)生熱和包含可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)物的(X)2產(chǎn)物氣體。通過與分離的吐氣體或由其衍生的氣體間接熱交換，回收來自至少一部分該CO2產(chǎn)物氣體的熱。當(dāng)可燃?xì)怏w是或包括時，燃燒產(chǎn)物包括SO2和S03(S0x)。在一個實施方案中，隨后通過用水洗滌(X)2產(chǎn)物氣體以冷卻該氣體和除去SO3并將冷卻的無SO3 的氣體在O2、水和NOx存在下保持在升高的壓力下以將SO2和NOx轉(zhuǎn)化成硫酸和硝酸來除去 SOx，由此獲得無SOx、貧NOx的(X)2氣體。該文獻(xiàn)中描述的方法因此是離開PSA的酸性尾氣體料流中的H2S在燃燒形成SOx 后最終轉(zhuǎn)化成硫酸的一種硫處置途徑。這種方法是常規(guī)元素硫處置途徑的替代方案并另外可應(yīng)付稀濃度以及不同的硫總量。但是，市場狀況可能限制這種硫處置途徑的經(jīng)濟可行性，因為由這種方法產(chǎn)生的酸可能無法出售或品質(zhì)差到可能需要昂貴的中和和處置。US-B2-6, 818，194描述了從酸性氣體中除去H2S的方法，其中將酸性氣體送入吸收器，在此通過包含元素硫的有機溶劑、溶解的元素硫、驅(qū)動被該液體吸收的與溶解的硫之間的反應(yīng)(以形成可溶于該吸收液的非揮發(fā)性多硫化物)的有機堿和防止形成多硫化物油的增溶劑的非水吸收液從該氣體中除去H2S。該方法進(jìn)一步包括將SA添加到吸收器中以將多硫化物氧化成元素硫，由此通過降低的平衡背壓來實現(xiàn)的更完全化學(xué)轉(zhuǎn)化。 來自吸收器的脫硫氣離開該工藝，隨后冷卻吸收劑料流并送入結(jié)晶器以結(jié)晶足以平衡之前吸收的H2S量的硫。在這種方法中，吸收器進(jìn)料流中H2S/sa的最佳摩爾比與克勞斯法的催化階段的相同，即2 1。在一個實施方案中，該方法用于已含有2 1吐5/502摩爾比的進(jìn)料流，如該進(jìn)料流是運行產(chǎn)生具有這種組成的尾氣的克勞斯工藝的尾氣。在另一實施方案中，該方法可用于含H2S的進(jìn)料流，在該料流流經(jīng)吸收器之前先向其中加入SO2以獲得所需2 1比。 可以實現(xiàn)這一點的一種示例性方式是將進(jìn)料流分成兩個料流，使所述料流之一經(jīng)過催化氧化反應(yīng)器以將其中所含的至少一部分H2S轉(zhuǎn)化成SO2,隨后再合并這些料流。US-A-4, 356，161描述了降低包含C02、H2S和COS的高(X)2含量進(jìn)料氣體料流的總硫含量的方法。首先將該進(jìn)料氣體送往吸收塔，在此使其與對H2S呈選擇性的可再生的液體聚鏈烷醇胺吸收劑接觸。隨后將包含CO2和COS并基本不含H2S的未吸收的氣體料流送往還原步驟，在此將其與克勞斯廢氣合并并將COS還原成H2S。隨后將該處理過的氣體送往第二吸收塔并將未吸收的氣體排放到大氣中。來自這兩個吸收塔的富H2S溶劑在共用汽提塔中汽提并將富H2S氣體送往克勞斯單元以轉(zhuǎn)化成元素硫。該文獻(xiàn)中描述的吸收法在工業(yè)中常被稱作“酸性氣體富集”法。US-A-5, 122，351描述了對通過轉(zhuǎn)化成元素硫來除去H2S的已知LO-CAT和 Stretford方法的細(xì)化，由此回收和再使用所述方法中所用的催化多價金屬氧化還原溶液。 這通過在硫洗滌/過濾/回收工藝中插入閉環(huán)蒸發(fā)器/冷凝器工藝來實現(xiàn)以便將用于提純硫的洗水和從硫熔爐中回收的任何多價金屬氧化還原溶液送入蒸發(fā)器以將該氧化還原溶液濃縮至能有效吸收的濃度并將該蒸發(fā)器中蒸發(fā)的水冷凝為用于洗滌和/或過濾回收的硫的純水。US-A1-2010/01118M描述了由烴質(zhì)進(jìn)料，如煉油廠殘渣、石油、天然氣、石油氣、石油焦或煤制造吐的方法。在示例性實施方案中，通過氣化渣油、驟冷粗合成氣和對驟冷的合成氣施以水煤氣變換反應(yīng)來形成包含H2、CO、CO2和的粗制合成氣。該合成氣經(jīng)由PSA 分離成H2產(chǎn)物和富含(X)2并還含有H2S、H2和CO的尾氣。將該PSA尾氣與克勞斯工藝尾氣混合并將該混合物供應(yīng)至尾氣凈化階段，其使用液體溶劑，如MDEA或Flexsorb SE 從氣體混合物中選擇性洗出H2S。隨后從溶劑中釋放H2S并添加到克勞斯工藝的進(jìn)料流中。US-A-5, 248, 321描述了從氣體混合物，如來自發(fā)電廠的煙氣、熔爐氣體和各種工業(yè)操作排放的其它氣體中除去硫氧化物的方法。該方法包括使該氣體混合物與基本疏水的非官能化聚合吸著劑，如苯乙烯聚合物接觸，該吸著劑可用在PSA系統(tǒng)中以選擇性吸附S02。 富的解吸流可以與合適量的H2S —起送入克勞斯反應(yīng)器以產(chǎn)生元素硫和水。US-B2-7, 306，651描述了使用PSA單元與膜的組合分離包含和H2的氣體混合物。PSA將進(jìn)料流分離成H2流和兩個富流。一個富流作為廢物流回收，第二個壓縮并經(jīng)過膜以除去H2。H2S隨后在壓力下供應(yīng)至PSA單元以供沖洗，H2送回PSA單元以供吹掃。該氣體混合物可以例如是獲自煉油廠中的加氫脫硫工藝的料流。可以將富吐3的廢料流送入煉油廠的燃料/酸性氣體管道之一中。EP-B1-0444987描述了從煤氣化產(chǎn)生的合成氣體料流中分離C02*H2S。含有H2S 的該合成氣體料流在催化CO-變換反應(yīng)器中與蒸汽反應(yīng)以將該料流中的基本所有CO轉(zhuǎn)化成C02。將該變換的料流送往PSA單元，其優(yōu)先于H2吸附(X)2和H2S,以將所述料流分離成H2 產(chǎn)物氣體和含(X)2和的料流。將含(X)2和的料流送往第二 PSA單元，其優(yōu)先于(X)2吸附H2S,以提供據(jù)稱具有高純度的(X)2產(chǎn)物和含的料流，將后者送往克勞斯單元以將H2S 轉(zhuǎn)化成元素硫。EP-A1-0633219描述了從含有硫化合物的氣體料流，如來自克勞斯法的廢氣中除去硫化合物的方法。該方法包括下列步驟(a)通過燃燒不同于SO2的硫化合物以形成SO2 并將催化氧化成隨后在水中形成硫酸的SO3，將硫化合物轉(zhuǎn)化成硫酸；(b)將硫酸與氣體料流分離；和(c)將該硫酸供應(yīng)到克勞斯法的熱階段中以使硫酸與硫化氫反應(yīng)形成元素
類似地，US-A-4, 826，670描述了通過將硫酸流引入反應(yīng)爐(克勞斯法的熱階段) 以緩和氧誘發(fā)的高溫來改進(jìn)富氧克勞斯工藝的方法，其能使克勞斯工藝中的氧富集和附隨吞吐量達(dá)到更高水平。工業(yè)必須在選擇用于加工酸性進(jìn)料的技術(shù)時尋求精妙的平衡。成功的方案必須在確保所選技術(shù)能夠適當(dāng)和穩(wěn)定地滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)的同時使資本和運行成本最小化。處置技術(shù)的最終選擇可如上所述取決于被處理的酸性氣體料流中存在的濃度。 如果要捕獲CO2(用于地下儲存或提高油采收率)，CO2產(chǎn)物中H2S的存在涉及規(guī)章問題且必須原位采取仔細(xì)的設(shè)計措施以確保產(chǎn)品純度合格。當(dāng)考慮到酸性氣體料流中的量可隨原料差異和用于制造和/或分離酸性氣體的方法中的差異而變時，這變成更加復(fù)雜的問題。量的顯著變化又可以導(dǎo)致脫除法變得經(jīng)濟上不利和/或危害產(chǎn)品純度和/或排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的實施方案的一個目的是提供能在符合空氣排放標(biāo)準(zhǔn)和/或(X)2純度規(guī)格并實現(xiàn)優(yōu)于常規(guī)酸性氣體加工技術(shù)的成本優(yōu)點的同時順應(yīng)酸性氣體的含量變化的方法和裝置。本發(fā)明的實施方案的一個目的是提供能夠加工來自具有不同組成的不同原料的酸性氣體料流的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供處理包含C02、&S和吐的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富吐產(chǎn)物和貧的(X)2產(chǎn)物的方法，該方法包括分離進(jìn)料氣體以形成富吐的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流，該酸性氣體也包含 CO2, H2S和H2但與進(jìn)料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；將該酸性氣體料流分成兩部分；在脫除系統(tǒng)中加工所述酸性氣體料流的一個部分以形成與進(jìn)料氣體相比貧 H2S和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流；使所述酸性氣體料流的另一部分繞過脫除系統(tǒng)；和合并所述脫硫氣體料流與繞過吐5脫除系統(tǒng)的所述酸性氣體以形成貧吐5的0)2產(chǎn)物氣體料流；其中響應(yīng)酸性氣體的H2S含量的變化調(diào)節(jié)酸性氣體在送往脫除系統(tǒng)并在其中加工與繞過所述系統(tǒng)之間的分配，以致如果H2S含量提高則提高與繞過所述系統(tǒng)相比在H2S 脫除系統(tǒng)中加工的酸性氣體的比例，如果H2S含量降低，則降低該比例。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供處理包含C02、&S和吐的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富吐的產(chǎn)物氣體和貧的(X)2產(chǎn)物氣體的裝置，該裝置包含用于分離進(jìn)料氣體以形成富H2的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流的變壓吸附(PSA) 系統(tǒng)，該酸性氣體包含C02、H2S和吐但與進(jìn)料氣體相比貧吐并富和(X)2 ；用于加工一部分酸性氣體以形成與進(jìn)料氣體相比貧和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流的H2S脫除系統(tǒng)；用于將一部分所述酸性氣體轉(zhuǎn)移到脫除系統(tǒng)中并使另一部分所述酸性氣體繞過H2S脫除系統(tǒng)的導(dǎo)管裝置；可調(diào)節(jié)地控制所述酸性氣體在送往脫除系統(tǒng)與繞過所述系統(tǒng)之間的分配的閥系統(tǒng)；和用于從H2S脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流并將所述料流與繞過H2S脫除系統(tǒng)的酸性氣體合并形成貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的導(dǎo)管裝置。


圖1是描繪本發(fā)明的一個實施方案的流程圖；圖2是描繪本發(fā)明中可用的一種類型的H2S脫除系統(tǒng)的運行的流程圖；且圖3是描繪本發(fā)明中可用的另一類型的H2S脫除系統(tǒng)的運行的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供處理包含C02、H2S和H2的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富H2產(chǎn)物和貧H2S的(X)2產(chǎn)物的方法和裝置。該方法包括分離進(jìn)料氣體以形成富吐的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流，該酸性氣體也包含 CO2, H2S和H2但與進(jìn)料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；將該酸性氣體料流分成兩部分；在脫除系統(tǒng)中加工所述酸性氣體料流的一個部分以形成與進(jìn)料氣體相比貧 H2S和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流；使所述酸性氣體料流的另一部分繞過脫除系統(tǒng)；和合并所述脫硫氣體料流與繞過吐5脫除系統(tǒng)的所述酸性氣體以形成貧吐5的0)2產(chǎn)物氣體料流；其中響應(yīng)酸性氣體的H2S含量的變化調(diào)節(jié)酸性氣體在送往脫除系統(tǒng)并在其中加工與繞過所述系統(tǒng)之間的分配，以致如果H2S含量提高則提高與繞過所述系統(tǒng)相比在H2S 脫除系統(tǒng)中加工的酸性氣體的比例，如果H2S含量降低，則降低該比例。該方法因此解決經(jīng)濟地并在仍允許組成(特別地，H2S含量)變化的同時按符合空氣排放標(biāo)準(zhǔn)和/或CO2產(chǎn)物純度規(guī)格(例如用于地下儲存或E0R)的要求分離和處理酸性氣體的問題。這通過使一部分酸性氣體繞過H2S脫除系統(tǒng)以便在脫除系統(tǒng)中僅處理一部分酸性氣體和通過響應(yīng)酸性氣體的含量的變化調(diào)節(jié)在脫除系統(tǒng)中處理的酸性氣體的比例(即當(dāng)含量提高時將相對更多的酸性氣體送往脫除系統(tǒng)且較少的繞過，和在 H2S含量降低時將相對較少的酸性氣體送往脫除系統(tǒng)且較多的繞過)以減輕或消除所述變化對貧的(X)2產(chǎn)物的含量的影響來實現(xiàn)。由此，在含量提高時仍可將酸性氣體的H2S含量降至符合空氣排放標(biāo)準(zhǔn)和/或(X)2產(chǎn)物純度規(guī)格所必需的水平，同時在酸性氣體的H2S含量較低時避免不必要的或“過度的”H2S脫除程度(和相關(guān)的額外運行成本)。因此，在實現(xiàn)成本優(yōu)點的同時保持排放標(biāo)準(zhǔn)和/或產(chǎn)物純度規(guī)格。如上所述，可能造成酸性氣體組成變化的上游工藝變化包括，但不限于，獲得(例如通過氣化或重整)進(jìn)料氣體(例如酸性合成氣混合物)用的原料(例如煤、石油焦、浙青質(zhì))的變化、上游單元(例如氣化器/重整器、水煤氣變換單元、變壓吸附器或其它分離裝置)中的不良性能或劣化或其它工藝干擾。可以使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的標(biāo)準(zhǔn)H2S-分析器監(jiān)測含量的變化?？梢栽谌魏魏线m的位置監(jiān)測含量。例如，可以通過監(jiān)測該料流的含量來直接監(jiān)測酸性氣體料流的含量?；蛘?，其可通過監(jiān)測進(jìn)料氣體和/或貧H2S的(X)2產(chǎn)物料流的含量來間接監(jiān)測。如本文所用(和如本領(lǐng)域中所用)的術(shù)語“酸性”是指包含H2S的氣體或料流。同樣地，術(shù)語“脫硫”是指已從中除去至少一部分，優(yōu)選基本全部，或全部的氣體或料流。進(jìn)料氣體如上所述包含至少C02、H2S和H2。進(jìn)料氣體優(yōu)選包含大約10至大約65 摩爾％ CO2,更優(yōu)選大約10至大約45摩爾％ C02。進(jìn)料氣體優(yōu)選包含最多大約3摩爾％或最多大約1. 5摩爾％ &S，優(yōu)選包含至少大約50ppm H2S0進(jìn)料氣體優(yōu)選包含至少大約30摩爾％，更優(yōu)選至少大約50摩爾％ H2。進(jìn)料氣體優(yōu)選是獲自碳質(zhì)原料的氣化或重整并可經(jīng)過進(jìn)一步工藝，例如水煤氣變換反應(yīng)(以將最初制成的粗制合成氣中存在的一部分或所有CO 轉(zhuǎn)化成CO2和H2)的氣體混合物。進(jìn)料氣體優(yōu)選是酸性合成氣混合物(其因此除所述C02、 H2S和H2外還含有至少一些CO)。進(jìn)料氣體還可例如含有其它含碳物類，如CH4 ；其它含硫物類，如COS和；惰性氣體，如Ar和/或N2 ；和/或水。如果進(jìn)料氣體還含有其它含硫物類(除H2S外)，優(yōu)選在本發(fā)明的方法中以與H2S 相同的方式處理這些。因此，當(dāng)例如料流在本文中被指出富集、脫除、貧或不含時，所述料流優(yōu)選也富集、脫除、貧或不含所有其它含硫物類(如果存在)；當(dāng)在本文中提到吸附、除去或燃燒H2S時，則優(yōu)選也吸附、除去或燃燒其它含硫物類(如果存在)。此外，當(dāng)在本文中提到的最大ppm或摩爾％時，這些優(yōu)選也代表所述氣體或料流中的所有含硫物類(總計)的最大PPm或摩爾％。因此，例如，當(dāng)進(jìn)料氣體還含有其它含硫物類時，該進(jìn)料氣體優(yōu)選包含最多大約3摩爾％，更優(yōu)選最多大約1. 5摩爾％的含硫物類(總計)。富H2的產(chǎn)物氣體與進(jìn)料氣體相比富集H2 (即其具有比進(jìn)料氣體高的H2摩爾％ )。 其也與進(jìn)料氣體相比貧H2S和CO2 (即其具有比進(jìn)料氣體更低的H2S摩爾％和更低的CO2摩爾％)。其優(yōu)選不含或至少基本不含H2S。例如，富H2的產(chǎn)物氣體優(yōu)選具有小于大約20ppm， 更優(yōu)選小于大約lOppm，最優(yōu)選小于大約5ppm的H2S濃度。其也不含或至少基本不含C02。 當(dāng)進(jìn)料氣體還含有CO時，該富H2的產(chǎn)物氣體可以根據(jù)所述產(chǎn)物的所需最終用途與進(jìn)料氣體相比富CO或貧CO (或甚至兩者都不)。但是，通常優(yōu)選的是，當(dāng)進(jìn)料流含有多于微小量的 CO時，該富吐的產(chǎn)物氣體富CO以及H2。因此，通常優(yōu)選的是，只有在進(jìn)料氣體具有大約5 摩爾％或更小，更優(yōu)選大約2摩爾％或更小，最優(yōu)選大約1摩爾％或更小的CO濃度時該富 H2的產(chǎn)物氣體才與進(jìn)料氣體相比不富集CO。優(yōu)選地，富H2的產(chǎn)物氣體中的H2回收率(即在富H2產(chǎn)物中回收的進(jìn)料氣體中存在的H2百分比)為至少大約80%，更優(yōu)選至少大約85%，更優(yōu)選至少大約90%，最優(yōu)選至少大約95%。如果進(jìn)料流含有CO且希望富吐產(chǎn)物富集CO以及H2,該富吐產(chǎn)物中吐和CO 的總回收率(即在富H2產(chǎn)物中回收的進(jìn)料氣體中存在的H2和CO(合計)的百分比)優(yōu)選為至少大約75 %，更優(yōu)選至少大約80 %，最優(yōu)選至少大約90 %。可以由進(jìn)料氣體和富H2的產(chǎn)物氣體中相關(guān)組分(一種或多種)的摩爾數(shù)計算組分或組分組合在該富H2的產(chǎn)物氣體中的回收百分比。因此，如果例如進(jìn)料氣體含有25kmol/hr的H2和25kmol/hr的CO且富 H2的產(chǎn)物氣體包含23kmol/hr的吐和20kmol/hr的C0，在這種情況下在富吐的產(chǎn)物料流中會回收92%的H2和在富H2的產(chǎn)物料流中會回收86%的H2和CO (合計)。富H2的產(chǎn)物氣體優(yōu)選包含至少大約90摩爾％ H2或H2和CO的混合物并不含或至少基本不含H2S。富H2的產(chǎn)物氣體可例如包含多于大約90摩爾％ H2,如該富H2氣體要用作在例如燃?xì)廨啓C中燃燒和膨脹以產(chǎn)生動力用的燃料時情況可能如此?；蛘撸摳籋2氣體可例如包含多于大約99. 99摩爾％ H2,如該富H2氣體要用于化學(xué)品或精煉用途而無需進(jìn)一步提純時情況可能如此。或者，該富H2氣體可例如包含至少大約90摩爾％，更優(yōu)選95摩爾％ 的H2和CO的混合物，具有產(chǎn)物預(yù)期用途所需的CO H2比，如大約1 3至大約3 1，更優(yōu)選大約1 1至大約1 :2.5的0): H2比(例如費托法中所需的那樣)。該酸性氣體如上所述包含C02、H2S和至少一些H2,盡管其與進(jìn)料氣體相比貧吐并富H2S和(X)2 (即具有比進(jìn)料氣體更低的H2摩爾％和更高的H2S和(X)2摩爾％ )。該酸性氣體優(yōu)選含有最多大約30摩爾％ H2,典型地含有至少大約5摩爾％ H2。該酸性氣體優(yōu)選包含最多大約6摩爾％，更優(yōu)選最多大約3摩爾％或最多大約1摩爾％ H2S,該酸性氣體優(yōu)選包含至少大約lOOppm，更優(yōu)選至少大約0. 5摩爾％ H2S0該酸性氣體優(yōu)選包含至少大約80摩爾％ C02。該酸性氣體可進(jìn)一步包含如進(jìn)料氣體中可能已存在的其它含碳物類，如CO和/ 或CH4,和/或其它含硫物類，如COS和/或CS2。當(dāng)酸性氣體料流中存在CO和/或CH4時， 該料流優(yōu)選包含最多大約15摩爾％的CO、CH4或兩者的組合。由在H2S脫除系統(tǒng)中加工酸性氣體以從中除去H2S而獲得的所述或各脫硫氣體料流如上所述與進(jìn)料氣體相比貧吐5。如同形成它或它們用的酸性氣體那樣，所述或各脫硫氣體料流與進(jìn)料氣體相比還富(X)2和貧H2。所述或各脫硫氣體料流優(yōu)選不含或基本不含H2S。 H2S脫除系統(tǒng)優(yōu)選除去在所述系統(tǒng)中加工的酸性氣體中存在的H2S的至少大約90%，更優(yōu)選至少大約97%，最優(yōu)選至少大約99%，以使在脫硫氣體料流中或如果產(chǎn)生多于一個料流， 在合計的料流中回收的該酸性氣體中存在的吐3的百分比優(yōu)選為最多大約10%，更優(yōu)選最多大約3%，更優(yōu)選最多大約(通?？捎梢庸さ乃嵝詺怏w中存在的H2S的摩爾數(shù)與脫硫氣體料流或脫硫氣體料流的組合中存在的的摩爾數(shù)計算的回收百分比)。不言而喻地，未加工繞過脫除系統(tǒng)的酸性氣體料流來從中除去&S。該貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體優(yōu)選具有最多大約200ppm，更優(yōu)選最多大約IOOppm的H2S 濃度。該貧的(X)2產(chǎn)物氣體優(yōu)選具有最多大約4摩爾％，更優(yōu)選最多大約1摩爾％的H2 濃度。在優(yōu)選實施方案中通過變壓吸附(PSA)分離進(jìn)料氣體以形成富H2的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流。使用變壓吸附分離出富氏產(chǎn)物與使用如標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)布置中所用的液體溶劑吸收法(由此，如上所述，使用液體溶劑吸收法將進(jìn)料分離成獨立的&S、CO2和吐料流， 接著在克勞斯單元中處理富H2S料流)相比提供資本和運行成本節(jié)省和降低的功率消耗。實施分離的PSA系統(tǒng)包含選擇性吸附(X)2和(即優(yōu)先于吐吸附CO2和的一種或多種類型的吸附劑。如果該進(jìn)料氣體中存在其它含硫物類，如COS和/或CS2,則使用優(yōu)選包含也選擇性吸附這些附加含硫物類的一種或多種類型的吸附劑的PSA系統(tǒng)。如果該進(jìn)料氣體中還存在CO和/或其它含碳物類，則根據(jù)該富H2的產(chǎn)物氣體的所需組成，可以使用或不使用選擇性吸附一些或所有這些物類的吸附劑。示例性吸附劑包括碳、氧化鋁、硅膠和分子篩。例如，如果產(chǎn)物要求是吐/CO混合物，可以使用單層硅膠，如果所需產(chǎn)物是燃?xì)廨啓C級H2，可以使用單層硅膠或硅膠/碳拼合物(split)，如果所需產(chǎn)物是高純H2，可以使用硅膠/碳/5A沸石拼合物(split)。適合用作吸附劑的硅膠類型是例如US-A1-2010/0011955 中描述的高純硅膠(大于99% SiO2),其公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。
該系統(tǒng)可以如本領(lǐng)域中已知的那樣包含多個吸附劑床。例如，該系統(tǒng)可包含多個床，各床的PSA周期大致交錯以便在任何時間點始終有至少一個床在進(jìn)行吸附，至少一個床在進(jìn)行再生，以使該系統(tǒng)可連續(xù)分離供入其中的料流。該系統(tǒng)可包含串聯(lián)和/或并聯(lián)布置的床。該PSA系統(tǒng)可包含對要被所述系統(tǒng)選擇性吸附的所有組分呈選擇性的單一類型吸附劑，或聯(lián)合提供所需選擇性吸附的多于一種類型的吸附劑。當(dāng)存在多于一種類型的吸附劑時，這些可以混雜和/或布置在床的分開的層/區(qū)域中，或存在于串聯(lián)布置的分開的床中，或以適當(dāng)和本領(lǐng)域中已知的任何其它方式布置。該PSA系統(tǒng)可以以與用于將H2與CO2分離的已知PSA系統(tǒng)(在本文中也稱作 H2-PSA系統(tǒng))相同的方式運行，采用適合這種技術(shù)領(lǐng)域的所有已知的周期選項(例如周期和步驟定時；吸附、平衡、再加壓、降壓和吹掃步驟的使用、次序和運行；等等)。PSA周期當(dāng)然典型地包括至少吸附、放空/降壓和吹掃步驟。在吸附步驟過程中，進(jìn)料氣體在超大氣壓下送入進(jìn)行吸附步驟的床，并選擇性吸附C02、H2S和該吸附劑有選擇性的任何其它物類，在此步驟中穿過該床(一個或多個)的至少一部分氣體構(gòu)成所有或至少一部分富吐的產(chǎn)物氣體料流。在放空/降壓步驟和吹掃步驟中，降低床(一個或多個)中的壓力，吹掃氣體流過該床(一個或多個)以解吸在前一吸附步驟中吸附的C02、H2S和任何其它物類，由此再生該床(一個或多個)以準(zhǔn)備用于下一吸附步驟，獲自放空和/或吹掃步驟的至少一部分氣體構(gòu)成所有或至少一部分酸性氣體料流。盡管如上所述，PSA系統(tǒng)中所用的吸附劑對CO2 和H2S呈選擇性，但由于PSA工藝的運行方式，在酸性氣體中仍然還存在一些H2 (例如由于一些H2也被吸附，存在于床的空隙空間中，和/或存在于用于吹掃床的氣體中)。適合PSA系統(tǒng)的運行條件也是本領(lǐng)域中已知的。該吸附步驟可以例如通過在大約l-10MPa(10-100巴)絕對壓力和大約10_60°C的溫度下將進(jìn)料氣體送入該PSA系統(tǒng)來進(jìn)行，在這種情況下，在大致相同的壓力下獲得富壓的產(chǎn)物氣體。如果需要，該富吐的產(chǎn)物氣體可以在所述產(chǎn)物氣體投入進(jìn)一步使用(例如用于化學(xué)品或精煉用途)之前膨脹產(chǎn)生動力。酸性氣體典型地在大致大氣壓或略高于大氣壓的壓力下，即在大致或略高于 0. lMPa(l巴)絕對壓力下獲得，但也可以例如在最多大約0. 5MPa(5巴)絕對壓力的壓力下或在低至大約0. OlMPa (0. 1巴)絕對壓力的亞大氣壓下(在這種后一情況下該PSA系統(tǒng)是真空變壓吸附系統(tǒng))獲得。如果需要，也可以在放空和吹掃步驟中使用更高壓力(盡管當(dāng)PSA的基礎(chǔ)壓力較高時PSA系統(tǒng)的性能降低，但由于PSA系統(tǒng)的動態(tài)容量降低，獲自放空和吹掃步驟的氣體在更高壓力下獲得，當(dāng)需要壓縮這些氣體以供進(jìn)一步使用時，這是有益的)。用于吹掃的氣體可以在使用前至少部分預(yù)熱。如果使用加熱，則該吹掃氣體升至的典型溫度為大約150°C至大約300°C。在優(yōu)選實施方案中，使用與分離氣化器產(chǎn)生的酸性合成氣體料流(任選在進(jìn)一步工藝步驟，如水煤氣變換反應(yīng)后)的PSA系統(tǒng)集成的燃燒化石燃料的氣化系統(tǒng)進(jìn)行該方法以形成富吐的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流。該方法可進(jìn)一步包括分離貧的(X)2產(chǎn)物氣體料流以形成貧、貧H2的(X)2產(chǎn)物和包含吐的氣體。典型地，該包含吐的氣體與進(jìn)料氣體相比富集H2，因此構(gòu)成第二富H2 氣體(富吐的產(chǎn)物氣體是“第一”富吐氣體)。該貧、貧吐的(X)2產(chǎn)物優(yōu)選包含至少大約98摩爾％，更優(yōu)選至少大約99摩爾％，更優(yōu)選至少大約99. 9摩爾％ CO2。該包含H2的氣體(第二富吐氣體)優(yōu)選為至少大約60摩爾％，更優(yōu)選至少大約70摩爾％ H2。該包含 H2的氣體(第二富吐氣體)可用于其會具有價值的任何其它工藝。例如，根據(jù)其組成，該氣體可以與通過分離進(jìn)料氣體獲得的富吐的產(chǎn)物氣體(即“第一”富吐氣體)摻合；再循環(huán)回用于分離進(jìn)料氣體的系統(tǒng)(例如，當(dāng)所述系統(tǒng)是PSA系統(tǒng)時，該包含H2的氣體可以與進(jìn)料氣體合并，在附加吸附步驟中分離以提供另一部分富H2的產(chǎn)物氣體和酸性氣體，用作PSA 周期的沖洗步驟中的沖洗氣體或用作PSA周期的再加壓步驟中的再加壓氣體)；和/或用于一個或多個附加工藝。該貧、貧H2WCO2產(chǎn)物可以壓縮(或泵抽)至足以封存或用于 EOR用途的壓力。該貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體可例如通過部分冷凝或使用膜分離法分離以形成貧H2S、 貧H2的(X)2產(chǎn)物和包含H2的氣體(第二富H2氣體)。在部分冷凝的情況下，將該貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體冷卻并例如使用一個或多個相分離器和/或蒸餾塔分離成冷凝物和蒸氣。較重組分，即(X)2和殘留濃縮在液相中， 其因此形成貧吐3、貧吐的(X)2產(chǎn)物，氣相形成包含壓的氣體(第二富吐氣體)。例如在 US-A1-2008/0173585和US-A1_2008/017;3584中描述了適用于分離貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的部分冷凝系統(tǒng)，它們的公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。當(dāng)使用部分冷凝時，同樣重要的是，水和可能凍結(jié)的其它組分(例如NH3和痕量焦油)不存在在引入部分冷凝系統(tǒng)的貧H2S的CO2產(chǎn)物氣體料流中，或僅以足以避免它們凍結(jié)和堵塞該冷凝系統(tǒng)熱交換器(用于按必要冷卻該氣體以便隨后分離成冷凝物和蒸氣)或以其它方式影響該冷凝系統(tǒng)性能的小量存在。為了除去水，可以在該冷凝系統(tǒng)上游的任何位置使用干燥系統(tǒng)，如變溫吸附(TSA)或吸收(例如二醇、甘油)系統(tǒng)。當(dāng)使用膜分離時，可以使用一個或多個具有選擇性滲透率(即對要分離的料流的一種或多種組分比對所述料流的一種或多種其它組分更可透)的膜分離貧的(X)2產(chǎn)物氣體。例如，可以使用H2可透但(X)2大體上不可透的膜和/或反之亦然，如Journal of Membrane Science 327(2009) 18-31,"Polymeric membranes for the hydrogen economy Contemporary approaches and prospects for the future，，中所:^，其公開內(nèi)容經(jīng)ift弓I 用并入本文。當(dāng)例如使用壓可透但比較而言(X)2和H2S大體上不可透的膜時，在膜分離法過程中，將貧H2S的CO2產(chǎn)物氣體引入(通常在升高的壓力下)膜分離系統(tǒng)并通過膜分離成第二富H2氣體(在較低壓力下從膜的滲透側(cè)獲得)和貧、貧H2WCO2產(chǎn)物(在升高的壓力下從膜的上游側(cè)獲得)。也可以使用氮氣“吹掃”料流以提高分離的驅(qū)動力，從而對相同的膜表面積在較高壓力下獲得離開膜分離系統(tǒng)的富H2氣體料流。膜分離技術(shù)充分記載在文獻(xiàn)中并可大致分類為金屬、無機物、多孔碳、有機聚合物和混合物或復(fù)合材料 (參見例如，Membranes forHydrogen Separation, Nathan W. Ockwig 禾口 Tina Μ. Nenoff, ChemicalReviews 2007 107 (10)，4078-4110，其公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文)。聚合物膜構(gòu)成用于本發(fā)明的優(yōu)選類型的膜。H2S脫除系統(tǒng)可以是適用于加工酸性氣體以獲得所需脫硫氣體料流(一股或多股)的任何類型的系統(tǒng)，并可包含單一類型的系統(tǒng)或兩種或更多種不同類型的系統(tǒng)的組
I=I O在一個實施方案中，該H2S脫除系統(tǒng)可例如包含含有一個或多個H2S選擇性吸附劑床的吸附系統(tǒng)，H2S脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括使酸性氣體通過所述吸附劑床以從中吸附和形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。該床(一個或多個)可包含對H2S呈選擇性(即優(yōu)先于(X)2吸附H2S)的單一類型的吸附劑或多于一種類型的吸附劑。該系統(tǒng)優(yōu)選還包含對酸性氣體中存在的任何其它含硫物類呈選擇性的一種或多種吸附劑(這些吸附劑可以與H2S選擇性吸附劑相同或不同，并可以存在于該系統(tǒng)的相同或不同的床中)。該系統(tǒng)可例如使用不可再生類型的吸附劑，例如 H2S清除劑，如海綿鐵或&10，它們一旦被H2S飽和就棄置并更換(盡管在酸性氣體包含多于大約IOOppm H2S的情況下，優(yōu)選僅使用任何不可再生的吸附劑作為H2S脫除工藝的最終精制步驟，該H2S脫除系統(tǒng)因此還包括在通過不可再生吸附劑除去殘留H2S之前先除去大部分 H2S的可再生吸附劑系統(tǒng)或另一類型的H2S脫除系統(tǒng))。與這種系統(tǒng)一起使用本發(fā)明的方法可通過降低可再生吸附劑床必須加工的酸性氣體的流速和/或必須更換H2S清除劑的頻率來降低資本/運行成本。在一個實施方案中，該脫除系統(tǒng)可例如包含將轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，該
脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括使酸性氣體與試劑(例如一種或多種催化劑和/或反應(yīng)物)接觸以將吐3轉(zhuǎn)化成元素硫(可隨后通過例如本領(lǐng)域中已知的任何合適的硫處理法除去硫)和形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。吐3脫除系統(tǒng)優(yōu)選包含催化H2S 轉(zhuǎn)化成元素硫的催化劑。用于將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)可以例如是通過直接氧化或氧化還原法(即 LO-CAT, Sulfa-Treat)將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)。這些方法是工業(yè)中公知的并通常在包括氣體處理、催化劑再生段和硫處理段的三個區(qū)段中運行。當(dāng)酸性氣體料流典型地包含小于大約5%時，此類系統(tǒng)的使用可以是優(yōu)選選項。與這種系統(tǒng)一起使用本發(fā)明的方法可通過降低與再生催化劑(在催化劑再生段中)相關(guān)的運行成本以及降低除去的硫量由此降低與硫處理段相關(guān)的運行成本來降低成本。當(dāng)酸性氣體除外還含有一種或多種其它含硫物類時，該方法可進(jìn)一步包括在所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工所述酸性氣體前處理要在至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的一部分或所有酸性氣體以將一種或多種所述含硫物類轉(zhuǎn)化成&S。當(dāng)相關(guān)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的最佳性能需要較高H2S濃度時，這可能特別優(yōu)選?；蛘呋蛄硗?，如果合意，現(xiàn)場可得或可從現(xiàn)場外輸入的一個或多個其它含和/或硫物類的氣體料流可以與要在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的酸性氣體摻合以再提高要在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的所述氣體的總H2S濃度。酸性氣體中可能存在的其它硫物類特別如上所述包括COS和CS2。將此類物類轉(zhuǎn)化成H2S的各種方法是已知的并可合適地使用。例如，COS可以在氧化鋁和/或二氧化鈦催化劑存在下經(jīng)由水解反應(yīng)C0S+H20 — H2S+C02轉(zhuǎn)化成和C02?？赏ㄟ^反應(yīng) CS2+2H2 — 2H2S+C還原產(chǎn)生H2S,該反應(yīng)通常在高溫下有利并可以在Co-Mo-Al催化劑上進(jìn)行。上述水解反應(yīng)也在高溫下有利。在一個實施方案中，H2S脫除系統(tǒng)可例如包含燃燒系統(tǒng)，其中H2S脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括在A存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和與進(jìn)料氣體相比貧和吐并包含 CO2, SOx和H2O的燃燒流出物，從所述燃燒流出物中除去SOx以形成(由所得貧SOx的燃燒流出物)所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。與這種系統(tǒng)一起使用本發(fā)明的方法可通過降低與可能必須或最好和酸性氣體一起燃燒以支持酸性氣體燃燒(特別是如果酸性氣體具有低熱值)的修整(trim)燃料(即天然氣)的添加相關(guān)的運行成本來降低成本。一部分酸性氣體繞過燃燒系統(tǒng)也能潛在進(jìn)一步回收該部分酸性氣體中仍存在的氫氣(送往燃燒系統(tǒng)的所有或基本所有氫氣典型地燃燒形成水)，這可能具有經(jīng)濟益處。該燃燒系統(tǒng)優(yōu)選是富氧燃料燃燒系統(tǒng)，由此經(jīng)由富氧燃料燃燒燃燒酸性氣體。本文所用的術(shù)語“富氧燃料燃燒”是指其中與酸性氣體(構(gòu)成要燃燒的燃料)混合以為燃燒供氧的氧化劑料流包含多于21摩爾％氧氣的燃燒。更優(yōu)選地，該氧化劑料流為至少大約90 摩爾％氧氣，最優(yōu)選至少大約95摩爾％氧氣。該氧化劑料流可以是富氧空氣、富氧再循環(huán)煙氣或基本純或純的氧氣。酸性氣體中存在的優(yōu)選所有或至少基本所有&S』2和任何其它可燃組分燃燒形成它們的燃燒產(chǎn)物(在H2S的情況下為SOx和H2O,在H2的情況下為H2O)。 因此，優(yōu)選地，氧化劑料流提供的&的量超過要燃燒的酸性氣體中存在的所有可燃組分的完全燃燒在理論上所需的化學(xué)計算量。在此實施方案中，該方法優(yōu)選進(jìn)一步包括使燃燒流出物通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱?；厥盏臒峥捎糜诟鞣N用途。例如，回收的熱可用于生成蒸汽(其又可例如用于汽輪機以產(chǎn)生動力)、供應(yīng)給其它工藝和/或與其它工藝料流交換。優(yōu)選通過冷卻該燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸(典型地，這在與最初用于以上述方式從燃燒流出物中回收有用的熱的任何熱交換器分開的熱交換器中進(jìn)行) 并使該冷卻的燃燒流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將SA轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)A轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間來從所述燃燒流出物中除去 SOx。這種除去SOx的方法特別可以是如US-A1-2007/0178035中描述的方法，該方法的優(yōu)選特征因此如該文獻(xiàn)中所述。特別地，優(yōu)選除去至少基本所有(和通常所有)的SOx和大部分，通常大約90%的任何NOx。該燃燒流出物通常在大約0. IMPad巴)至大約0. 7MPa(7 巴)，更通常大約0. lMPa(l巴)至大約0. 2MPa(2巴)的壓力下產(chǎn)生，至少部分取決于將該酸性氣體料流引入燃燒系統(tǒng)時的壓力，并可以壓縮至升高的壓力。該升高的壓力通常為至少大約0. 3MPa(3巴)，優(yōu)選大約lMPa(10巴)至大約5MPa(50巴)。在壓力升高后氣體組分與液態(tài)水之間的接觸時間(或“停留時間”)影響SO2轉(zhuǎn)化成H2SO4和NOx轉(zhuǎn)化成HNO3的程度，不大于60秒的總“停留”時間通常足以實現(xiàn)S02/N0x的最大轉(zhuǎn)化。逆流式氣體/液體接觸裝置，如塔或洗滌塔能使水與氣體組分密切混合以連續(xù)除去SO2和N0X，因此構(gòu)成適合提供轉(zhuǎn)化所需的接觸時間的裝置?？梢蕴砑愚D(zhuǎn)化所需的O2，盡管燃燒流出物中可能存在一定量的02，例如當(dāng)在燃燒過程中使用化學(xué)計算過量的A時。在燃燒流出物中存在水作為燃燒產(chǎn)物之一，但如果需要，可以進(jìn)一步添加水。同樣地，在燃燒流出物中可能已存在NOx，和 /或可按需要添加。在一個實施方案中，該H2S脫除系統(tǒng)可以例如包含燃燒系統(tǒng)和用于通過與SO2、硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)。要在H2S脫除系統(tǒng)中加工的酸性氣體在這種情況下分成兩個料流，所述加工包括在至元素硫系統(tǒng)中使酸性氣體料流與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸以將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫(該硫可隨后通過例如本領(lǐng)域中已知的任何合適的硫處理法除去)并形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一；和在燃燒系統(tǒng)中在&存在下燃燒另一酸性氣體料流以產(chǎn)生熱和與進(jìn)料氣體相比貧 H2S和H2并包含C02、S0x和H2O的燃燒流出物，和(i)將至少一部分燃燒流出物或從該燃燒流出物中分離的富料流引入H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述SO2;*/或(ii)將燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述酸。根據(jù)此實施方案的方法因此與US-A1-2007/0178035中描述的方法相比具有進(jìn)一步優(yōu)點，即由燃燒系統(tǒng)中的燃燒形成的至少一部分SOx通過轉(zhuǎn)化成元素硫而非通過轉(zhuǎn)化成硫酸，或通過由SOx形成的至少一部分硫酸和/或亞硫酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成元素硫來處置。如上文聯(lián)系脫除系統(tǒng)包含至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，酸性氣體除外還含有一種或多種其它含硫物類的其它實施方案所述，該方法可進(jìn)一步包括在該轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工所述料流前處理要在所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的一部分或所有所述酸性氣體料流以將一種或多種所述含硫物類轉(zhuǎn)化成吐3?；蛘呋蛄硗猓F(xiàn)場可得或可從現(xiàn)場外輸入的一個或多個其它含 H2S和/或硫物類的氣體料流可以與要在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流摻合以再提高要在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的所述氣體的總濃度。如上文聯(lián)系脫除系統(tǒng)包含燃燒系統(tǒng)的其它實施方案所述，該燃燒系統(tǒng)可優(yōu)選是富氧燃料燃燒系統(tǒng)，由此經(jīng)由富氧燃料燃燒燃燒酸性氣體。該方法可優(yōu)選進(jìn)一步包括使燃燒流出物通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱?；厥盏臒峥捎糜谏烧羝?、供應(yīng)給其它工藝和/或與其它工藝流交換。回收的熱可例如用于供應(yīng)在H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的最佳轉(zhuǎn)化和/或所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的酸性氣體進(jìn)料的最佳預(yù)處理以將額外的硫物類轉(zhuǎn)化成H2S (如果進(jìn)行這樣的預(yù)處理)可能必需的一部分或所有熱載荷。如果H2S至元素硫系統(tǒng)通過與反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫并將一部分燃燒流出物引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與反應(yīng)用的至少一部分所述SO2，可以將該燃燒流出物分成至少兩部分，其中之一引入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述SO2,另一部分構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。如果H2S至元素硫系統(tǒng)通過與反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫，分離燃燒流出物以形成富料流(即與燃燒流出物相比富集的料流)和貧料流(即與燃燒流出物相比貧化的料流)，并將富料流引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述so2，貧料流可構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流?？赏ㄟ^任何合適的方式分離該燃燒流出物以形成富SO2W流和貧SO2料流。例如，可以使用合適的吸附劑(如US-A-5M8321 中所述，其公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文)或經(jīng)由蒸餾(例如使用EP-A-0798032中所述的系統(tǒng)，其公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文)分離燃燒流出物。通過在該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中弓丨入分離的富料流或僅弓I入提供與H2S反應(yīng)所必需的量所需的量的燃燒流出物并取貧料流或剩余燃燒流出物作為附加脫硫氣體料流，可以提高與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中處理的量相比在燃燒系統(tǒng)中燃燒的酸性氣體量而不影響轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的反應(yīng)化學(xué)計量學(xué)。這進(jìn)而可以允許通過燃燒反應(yīng)生成并從燃燒反應(yīng)中回收額外的可用熱。但是，在這種情況下應(yīng)小心確保取作附加脫硫氣體料流的燃燒流出物的量或貧 SO2料流中任何殘留SOx的量不會使貧的CO2產(chǎn)物氣體的SOx含量超過容許限。如果例如劃分燃燒流出物并取其一部分作為附加脫硫氣體料流，因此優(yōu)選響應(yīng)酸性氣體的H2S含量的變化按必要調(diào)節(jié)酸性氣體在送往轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的料流與送往燃燒系統(tǒng)的料流之間的分配和燃燒流出物在送往轉(zhuǎn)化系統(tǒng)與取作附加脫硫氣體之間的分配，以使轉(zhuǎn)化系統(tǒng)內(nèi)的反應(yīng)化學(xué)計量學(xué)和該貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的SOx含量都保持在所需界限內(nèi)。
如果H2S至元素硫系統(tǒng)通過與反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫，該H2S至元素硫系統(tǒng)優(yōu)選包含催化4S通過與SA反應(yīng)轉(zhuǎn)化成元素硫的催化劑。合適的催化劑包括例如，如克勞斯工藝的催化步驟中所用的催化劑。 如果H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)通過與硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫， 將燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述酸，貧SOx的燃燒流出物(在除去酸后獲得)可構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。在引入至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)之前，可以加熱硫酸和/或亞硫酸料流以逐出過量水，由此在酸添加到轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中之前濃縮該酸。水的這種蒸發(fā)優(yōu)選在大氣壓下或在真空下進(jìn)行。可以通過冷卻該燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸并使該冷卻的燃燒流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將SA轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)A 轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間來將該燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸或硫酸和亞硫酸。將SOx轉(zhuǎn)化成硫酸的方法特別可以是如US-A1-2007/0178035中描述的方法，該方法的優(yōu)選特征因此如該文獻(xiàn)中所述和/或如上文聯(lián)系將燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸的本發(fā)明的其它實施方案所述。H2S通過與硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化成元素硫可根據(jù)反應(yīng)3&S+H2S04 — 4S+4H20進(jìn)行，其中 Hh2SO4水溶液與氣態(tài)反應(yīng)。類似地，通過與亞硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化成元素硫可根據(jù)反應(yīng)2&S+H2S03 — 3S+3H20進(jìn)行，其中使水溶液與氣態(tài)反應(yīng)。例如在Reactions betweenHydrogen Sulfide and Sulfuric Acid :A Novel Process for Sulfur Removaland Recovery, Qinglin Zhang, Ivo G. Dalla Lana,, Karl T.Chuang,t禾口 HuiWang, Industrial & Engineering Chemistry Research 2000 39(7),2505-2509 ；Kinetics of Reaction between Hydrogen Sulfide and SulfurDioxide in Sulfuric Acid Solutions, Ind. Eng. Chem. Res. 2002,41,4707-4713 ；Thermodynamics and Stoichiometry of Reactions betweenHydrogen Sulfide and Concentration Sulfuric Acid,The Canadian Journalof Chemical Engineering, Volume 81,2003 年 2 月；禾口 Mass-TransferCharacteristics for Gas-Liquid Reaction of H2S and Sulfuric Acid in aPacked Column Ind. Eng. Chem. Res. 2004，43，5846-5853中給出關(guān)于H2S和硫酸之間的反應(yīng)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)；它們的公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。在任何上述實施方案中，該方法可進(jìn)一步包括在H2S脫除系統(tǒng)中與要在該H2S脫除系統(tǒng)中加工的所述酸性氣體料流的所述部分一起加工一個或多個附加的含的料流。這些附加料流可來自該工廠內(nèi)的工藝或可獲自現(xiàn)場外。例如，如果通過變壓吸附分離進(jìn)料氣體，該PSA系統(tǒng)可產(chǎn)生兩個獨立的酸性氣體料流(例如具有不同組成)，將所述料流之一分成兩部分，其中之一送往脫除系統(tǒng)，另一個繞過所述系統(tǒng)(如上所述)，且另一所述料流整個在吐3脫除系統(tǒng)中加工(與所述第一料流的所述部分一起)。如果這兩個酸性氣體料流具有不同組成(如果例如一個由PSA工藝的放空步驟過程中獲得的氣體形成且另一個由吹掃步驟過程中獲得的氣體形成，情況如此)，可能特別優(yōu)選在H2S脫除系統(tǒng)中加工所有具有更高H2S含量的料流(例如由放空步驟形成)并將具有較低H2S含量的料流(例如由吹掃步驟形成)分成在H2S脫除系統(tǒng)中加工用的一部分和繞過所述系統(tǒng)的另一部分。本發(fā)明的裝置適用于進(jìn)行上述方法。該裝置包含
用于分離進(jìn)料氣體以形成富H2的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流的變壓吸附(PSA) 系統(tǒng)，該酸性氣體包含C02、H2S和吐但與進(jìn)料氣體相比貧吐并富和(X)2 ；用于加工一部分酸性氣體以形成與進(jìn)料氣體相比貧和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流的H2S脫除系統(tǒng)；用于將一部分所述酸性氣體轉(zhuǎn)移到脫除系統(tǒng)中并使另一部分所述酸性氣體繞過H2S脫除系統(tǒng)的導(dǎo)管裝置；可調(diào)節(jié)地控制所述酸性氣體在送往脫除系統(tǒng)與繞過所述系統(tǒng)之間的分配的閥系統(tǒng)；和用于從脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流并將所述料流與繞過H2S脫除系統(tǒng)的酸性氣體合并形成貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的導(dǎo)管裝置。該裝置可進(jìn)一步包含接收貧產(chǎn)物氣體和分離所述氣體以形成貧4S、貧 H2的(X)2產(chǎn)物和包含H2的氣體(優(yōu)選第二富H2氣體)的分離系統(tǒng)。在一個實施方案中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧H2S和H2并包含C02、S0x和H2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于通過與SA反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，和(iii)用于將至少一部分燃燒流出物從燃燒系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的的導(dǎo)管裝置；所述用于將一部分酸性氣體轉(zhuǎn)移到脫除系統(tǒng)的導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中；和所述用于從H2S脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從燃燒系統(tǒng)中提取由一部分燃燒流出物形成的脫硫氣體料流。在另一實施方案中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧H2S和H2并包含C02、SOdn H2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于接收和分離燃燒流出物以形成富 SO2料流和貧SA料流的系統(tǒng)(iii)用于通過與SA反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，和 (iv)用于將富SA料流從分離燃燒流出物的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與 H2S反應(yīng)用的SA的導(dǎo)管裝置；所述用于將一部分酸性氣體轉(zhuǎn)移到脫除系統(tǒng)的導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中；和用于從脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從分離燃燒流出物的系統(tǒng)中提取由貧SA料流形成的脫硫氣體料流。在另一實施方案中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧H2S和H2并包含COySOj^n H2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于從燃燒系統(tǒng)接收燃燒流出物、將所述流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的燃燒流出物的系統(tǒng)，(iii)用于通過與硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)， 和(iv)用于將硫酸和/或亞硫酸從SOx至酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的硫酸和/或亞硫酸的導(dǎo)管裝置；所述用于將一部分酸性氣體轉(zhuǎn)移到脫除系統(tǒng)中的導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中；和用于從脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從SOx至硫酸和/或亞硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取由貧SO2 的流出物形成的脫硫氣體料流。用于將SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸的系統(tǒng)可例如包含用于冷卻燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸的冷卻系統(tǒng)、用于升高該冷卻的燃燒流出物的壓力的壓縮機和用于在升高的壓力下在A和任選NOx存在下用水洗滌該冷卻的燃燒流出物足以將SA轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)A轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間的逆流式氣體/液體接觸裝置。從本發(fā)明的方法的優(yōu)選特征和實施方案的上述描述中可看出本發(fā)明的裝置的其它優(yōu)選特征和實施方案。本發(fā)明的方面包括#1.處理包含C02、H2S和H2的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富H2產(chǎn)物和貧H2S的(X)2產(chǎn)物的方法，該方法包括分離進(jìn)料氣體以形成富吐的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流，該酸性氣體還包含 CO2, H2S和H2但與進(jìn)料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；將該酸性氣體料流分成兩部分；在吐5脫除系統(tǒng)中加工所述酸性氣體料流的一個部分以形成與進(jìn)料氣體相比貧 H2S和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流；使所述酸性氣體料流的另一部分繞過脫除系統(tǒng)；和合并所述脫硫氣體料流與繞過吐5脫除系統(tǒng)的所述酸性氣體以形成貧吐5的0)2產(chǎn)物氣體料流；其中響應(yīng)酸性氣體的H2S含量的變化調(diào)節(jié)酸性氣體在送往脫除系統(tǒng)并在其中加工與繞過所述系統(tǒng)之間的分配，以致如果H2S含量提高則提高與繞過所述系統(tǒng)相比在H2S 脫除系統(tǒng)中加工的酸性氣體的比例，如果H2S含量降低，則降低該比例。#2.根據(jù)#1的方法，其中進(jìn)料氣體具有大約50ppm至大約3摩爾％的H2S濃度。#3.根據(jù)#1或#2的方法，其中進(jìn)料氣體是獲自碳質(zhì)原料的氣化或重整的包含C02、 H2S, H2和CO的酸性合成氣混合物。#4.根據(jù)#1至#3任一項的方法，其中富H2的產(chǎn)物氣體包含至少大約90摩爾％ H2 或H2和CO的混合物并不含或基本不含H2S。#5.根據(jù)#1至#4任一項的方法，其中該酸性氣體包含小于大約6摩爾％ H2S0#6.根據(jù)#1至#5任一項的方法，其中所述或每一脫硫氣體料流不含或基本不含 H2S。#7.根據(jù)#1至#6任一項的方法，其中貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體含有小于200ppm H2S0#8.根據(jù)#1至#7任一項的方法，其中通過變壓吸附分離進(jìn)料氣體。#9.根據(jù)#1至#8任一項的方法，其中該方法進(jìn)一步包括分離貧的(X)2產(chǎn)物氣體料流以形成貧、貧吐的(X)2產(chǎn)物和第二富吐氣體。
#10.根據(jù)#9的方法，其中通過部分冷凝或膜分離法分離貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體。#11.根據(jù)#1至#10任一項的方法，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含含有一個或多個H2S 選擇性吸附劑床的吸附系統(tǒng)，H2S脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括使酸性氣體通過所述吸附劑床以從中吸附和形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。#12.根據(jù)#1至#11任一項的方法，其中該脫除系統(tǒng)包含將轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，該脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括使酸性氣體與試劑接觸以將轉(zhuǎn)化成元素硫和形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。#13.根據(jù)#1至#12任一項的方法，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含燃燒系統(tǒng)，該H2S脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括在A存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧和吐并包含co2、 SOx和H2O的燃燒流出物，從所述燃燒流出物中除去SOx以形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。#14.根據(jù)#13的方法，其中通過冷卻該燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸并使該冷卻的燃燒流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將SO2轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)A轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間來從所述燃燒流出物中除去 SOx。#15.根據(jù)#1至#10任一項的方法，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含燃燒系統(tǒng)和用于通過與SO2、硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，且其中要在H2S脫除系統(tǒng)中加工的酸性氣體分成兩個料流，所述加工包括在至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中使酸性氣體料流與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸以將H2S 轉(zhuǎn)化成元素硫并形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一；和在燃燒系統(tǒng)中在O2存在下燃燒另一酸性氣體料流以產(chǎn)生熱和貧和吐并包含 COySOj^P H2O的燃燒流出物，和(i)將至少一部分燃燒流出物或從該燃燒流出物中分離的富SA料流引入H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述SA ；和/或 (ii)將燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述酸。#16.根據(jù)#15的方法，其中該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)通過與反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫并將至少一部分燃燒流出物或從該燃燒流出物中分離的富料流引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述SO2,#17.根據(jù)#16的方法，其中將燃燒流出物分成兩個料流，其中之一引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與反應(yīng)用的至少一部分所述SO2,另一料流構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。#18.根據(jù)#16的方法，其中分離燃燒流出物以形成富料流和貧料流，將富 SO2料流引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述SO2，貧SA料流構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。#19.根據(jù)#15的方法，其中該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)通過與硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將轉(zhuǎn)化成元素硫，將燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述酸。#20.根據(jù)#19的方法，其中通過冷卻該燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸并使該冷卻的燃燒流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將SO2轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)h轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間來將該燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸或硫酸和亞硫酸。#21.根據(jù)#19或#20的方法，其中貧SOx的燃燒流出物構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。#22.根據(jù)#12或#15至#21任一項的方法，其中該酸性氣體除H2S外還含有一種或多種其它含硫物類，且其中該方法進(jìn)一步包括在所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工所述酸性氣體前處理要在H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的一部分或所有所述酸性氣體以將一種或多種所述含硫物類轉(zhuǎn)化成H2S。#23.根據(jù)#13至#22任一項的方法，其中該燃燒系統(tǒng)是富氧燃料燃燒系統(tǒng)。#24.根據(jù)#13至#23任一項的方法，其中該方法進(jìn)一步包括使燃燒流出物通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱。#25.處理包含C02、H2S和H2的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富H2的產(chǎn)物氣體和貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的裝置，該裝置包含用于分離進(jìn)料氣體以形成富H2的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流的變壓吸附(PSA) 系統(tǒng)，該酸性氣體包含C02、H2S和吐但與進(jìn)料氣體相比貧吐并富和(X)2 ；用于加工一部分酸性氣體以形成與進(jìn)料氣體相比貧和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流的H2S脫除系統(tǒng)；用于將一部分所述酸性氣體轉(zhuǎn)移到脫除系統(tǒng)中并使另一部分所述酸性氣體繞過H2S脫除系統(tǒng)的導(dǎo)管裝置；可調(diào)節(jié)地控制所述酸性氣體在送往脫除系統(tǒng)與繞過所述系統(tǒng)之間的分配的閥系統(tǒng)；和用于從脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流并將所述料流與繞過H2S脫除系統(tǒng)的酸性氣體合并形成貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的導(dǎo)管裝置。#26.根據(jù)#25的裝置，其中該裝置進(jìn)一步包含接收貧的(X)2產(chǎn)物氣體和分離所述氣體以形成貧、貧吐的(X)2產(chǎn)物和第二富吐氣體的分離系統(tǒng)。#27.根據(jù)#25或#26的裝置，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧H2S和H2并包含C02、S0x和H2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于通過與SA反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，和(iii)用于將至少一部分燃燒流出物從燃燒系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的的導(dǎo)管裝置；用于將一部分酸性氣體轉(zhuǎn)移到H2S脫除系統(tǒng)中的導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；和用于從脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從燃燒系統(tǒng)中提取由一部分燃燒流出物形成的脫硫氣體料流。#28.根據(jù)#25或#26的裝置，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧H2S和H2并包含C02、SOdn H2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于接收和分離燃燒流出物以形成富 SO2料流和貧SA料流的系統(tǒng)(iii)用于通過與SA反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，和 (iv)用于將富SA料流從分離燃燒流出物的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的的導(dǎo)管裝置；用于將一部分酸性氣體轉(zhuǎn)移到H2S脫除系統(tǒng)中的導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中；和用于從脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從分離燃燒流出物的系統(tǒng)中提取由貧料流形成的脫硫氣體料流。#29.根據(jù)#25或#26的裝置，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧H2S和H2并包含COySOj^n H2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于從燃燒系統(tǒng)接收燃燒流出物、將所述流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的燃燒流出物的系統(tǒng)，(iii)用于通過與硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)， 和(iv)用于將硫酸和/或亞硫酸從SOx至酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的硫酸和/或亞硫酸的導(dǎo)管裝置；用于將一部分酸性氣體轉(zhuǎn)移到H2S脫除系統(tǒng)中的導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；和用于從脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從SOx至硫酸和/或亞硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取由貧SA 的燃燒流出物形成的脫硫氣體料流。#30.根據(jù)#29的裝置，其中用于將SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸的系統(tǒng)包含用于冷卻燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸的冷卻系統(tǒng)、用于升高該冷卻的燃燒流出物的壓力的壓縮機和用于在升高的壓力下在O2和任選NOx存在下用水洗滌該冷卻的燃燒流出物足以將SA轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)A轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間的逆流式氣體/液體接觸裝置。僅作為示例，現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的某些實施方案。參照圖1，將包含H2、CO、CO2和H2S的酸性合成氣體料流10送入PSA系統(tǒng)12，其通過變壓吸附將酸性合成氣分離成富吐的產(chǎn)物氣體的高壓料流14和酸性氣體的低壓料流 16。該酸性氣體還包含H2, CO、CO2和H2S,但與酸性合成氣相比富CO2和H2S并貧H2。富H2 的產(chǎn)物料流14可以在例如作為燃料送往燃?xì)廨啓C以產(chǎn)生動力(例如，當(dāng)富H2產(chǎn)物包含燃?xì)廨啓C燃料級純度吐時)或輸出用于化學(xué)品或精煉用途(例如，當(dāng)富吐氣體包含高純度， 例如99. 99摩爾％或更高的吐產(chǎn)物或含所需吐/CO比的高純合成氣時)之前可以在任選膨脹器32中膨脹。將酸性氣體料流16分成兩個進(jìn)一步料流18和因此保持與料流16相同的組成)。如下文更詳細(xì)描述的那樣，酸性氣體在料流18和M之間的分配是可調(diào)節(jié)的。將酸性氣體料流18送入脫除系統(tǒng)20，其加工該料流以從中選擇性除去所有或基本所有的H2S,由此形成不含或基本不含的脫硫氣體料流22。該脫除系統(tǒng)可使用任何合適的吐3脫除方式，包括(但不限于)吸附、轉(zhuǎn)化成元素硫和/或燃燒。下面參照圖 2和3更詳細(xì)描述兩種示例性脫除系統(tǒng)的運行。酸性氣體料流M繞過脫除系統(tǒng)并與脫硫氣體料流22合并形成貧的(X)2產(chǎn)物氣體。在所示實施方案中，合并料流22和M 以形成貧的(X)2產(chǎn)物氣體料流沈，該料流隨后在任選送往進(jìn)一步分離系統(tǒng)之前在壓縮機觀中壓縮。但是，同樣地，料流22和M可以在壓縮機觀內(nèi)合并形成貧的(X)2產(chǎn)物氣體或可以分別壓縮和隨后合并形成貧的(X)2產(chǎn)物氣體。酸性氣體在料流18和M之間的分配是可調(diào)節(jié)的，以使其可響應(yīng)酸性氣體的H2S含量的變化而變。由此，如果料流16的H2S含量升高，例如歸因于由氣化器/重整器原料的變化造成的酸性合成氣體料流10的含量升高，則可以提高料流18的流速和降低料流M 的流速以使該貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的H2S含量保持等于或低于由該工藝要滿足的排放和 /或(X)2產(chǎn)物規(guī)格決定的所需最大含量。同樣地，如果料流16的含量降低，可以降低料流18的流速和提高料流M的流速，直至仍不超過該貧的(X)2產(chǎn)物氣體的所需最大H2S 含量的程度，由此節(jié)約資源和/或降低與脫除法相關(guān)的成本。如上所述，貧的(X)2產(chǎn)物氣體料流沈可任選在壓縮機28中壓縮，隨后送入進(jìn)一步分離系統(tǒng)。在圖1中所示的實施方案中，該進(jìn)一步分離系統(tǒng)是包含一個或多個H2可透但0)2相對不可透的膜的膜分離系統(tǒng)30，但同樣可以使用其它類型的系統(tǒng)，例如部分冷凝系統(tǒng)。將壓縮的貧的(X)2產(chǎn)物氣體在膜分離系統(tǒng)30中分離成在較低壓力下從膜的滲透側(cè)獲得的富吐氣體料流；34和從膜的上游側(cè)獲得的貧、貧吐的(X)2產(chǎn)物氣體料流36。任選也使用N2 “吹掃”料流38以提高分離的驅(qū)動力，從而用相同的膜表面積在較高壓力下獲得離開膜分離系統(tǒng)的第二富H2氣體料流34。第二富H2氣體料流34可以與富H2的產(chǎn)物氣體料流14摻合，再循環(huán)至PSA系統(tǒng)10 (例如通過添加到酸性合成氣體料流10中或通過用在 PSA周期的沖洗或再加壓步驟中)或用于另一工藝。該貧、貧H2WCO2產(chǎn)物料流可以在經(jīng)管道輸送至地質(zhì)封存或EOR之前在壓縮機40中壓縮。在圖1中所示的實施方案中，酸性合成氣體料流10可例如包含大約57% H2,3% CO,40% CO2和IOOppm H2S(所有百分比為摩爾％ )并在1. 2至6MPa(12至60巴)絕對壓力下引入PSA系統(tǒng)。該富H2的產(chǎn)物料流14可包含95% H2和5% CO并在與PSA系統(tǒng)的酸性合成氣進(jìn)料相同或大致相同的壓力下獲得(即經(jīng)受與流過吸附劑填充床相關(guān)的任何不可避免的壓降)，酸性氣體料流16可包含大約93% CO2,6. 6% H2,0. 4% CO和233ppm H2S并在1巴絕對壓力下獲得。H2S脫除系統(tǒng)(例如包含用于將壓5轉(zhuǎn)化成元素硫的催化系統(tǒng)，例如L0-CAT，接著用于最終精制的ZnO床)產(chǎn)生的脫硫氣體料流可包含大約6. 6% H2,0. 4% CO,93% C02、2ppm H2S0 該貧 H2S 的 CO2 產(chǎn)物料流洸可包含大約 6. 6% H2,0. 4% CO,93% CO2 和94ppm H2S0第二富H2氣體可包含100% H2或(如果使用N2吹掃)H2/N2。貧H2S、貧H2的 CO2產(chǎn)物料流36可包含大約96% C02、4% CO和98ppm H2S并可壓縮至12MPa(120巴)絕對壓力。參照圖2，在一個示例性實施方案中，H2S脫除系統(tǒng)20包含富氧燃料燃燒系統(tǒng)50和含有催化通過與反應(yīng)轉(zhuǎn)化成元素硫的催化劑的至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)52。在所示實施方案中，將酸性氣體料流18分成料流M和56，但同樣地，可以與料流 24同時或在料流M之前從料流16中分出料流M和56之一或兩者。將料流M引入富氧燃料燃燒系統(tǒng)50并在由高純氧料流58提供的氧存在下燃燒，以燃燒該料流中存在的所有或基本所有的H2、C0和H2S,由此產(chǎn)生包含CO2、SOx和H2O的燃燒流出物62。任選地，也可以如料流60所示向富氧燃料燃燒系統(tǒng)50供應(yīng)額外燃料并在其中燃燒。燃燒流出物62隨后通往熱交換器64以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱。將酸性氣體料流56引入至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)52，在此該料流中的所有或基本所有H2S與在催化劑上反應(yīng)產(chǎn)生元素硫和H2O (經(jīng)由反應(yīng)2H2S+S& — 3/8S8+2H20)并形成脫硫氣體料流22。經(jīng)由轉(zhuǎn)化系統(tǒng)內(nèi)的硫處理法以料流68形式除去硫。通過將燃燒流出物 62的至少一部分66送入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)來供應(yīng)該反應(yīng)所需的SO2，送入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的燃燒流出物的量優(yōu)選提供充足但不顯著超過與反應(yīng)所需的化學(xué)計算量的量?？梢杂稍跓峤粨Q器 64中從燃燒流出物中回收的熱供應(yīng)最佳轉(zhuǎn)化成硫所需的熱?；蛘呋蛄硗猓跓峤粨Q器 64中從燃燒流出物中回收的熱可用于其它用途，例如在富H2的產(chǎn)物氣體料流14在任選膨脹器32中膨脹之前加熱所述料流。熱交換器64盡管被描繪為單一單元，但可包含串聯(lián)或并聯(lián)的一個或多個熱交換器。在熱交換器64中從料流62中回收熱可例如經(jīng)由通過使任何或所有料流M、58、60、56 和14也通過熱交換器64來與所述料流間接傳熱?；蛘?，可以使用循環(huán)通過熱交換器64和與任何或所有料流M、58、60、56和14相聯(lián)的單獨熱交換器(未顯示)的單獨傳熱流體(例如蒸汽)以實現(xiàn)與這些料流的間接傳熱。在熱交換器64中被料流62加熱的單獨傳熱流體 (未顯示)也可用于加熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)52的催化劑床。獲自轉(zhuǎn)化系統(tǒng)52的脫硫氣體料流22隨后如上文參照圖1描述的那樣與酸性氣體料流M合并形成貧的(X)2產(chǎn)物?？梢栽谠摿狭髋c酸性氣體料流M合并之前或之后除去該脫硫氣體中存在的水。例如，可以在壓縮機觀中壓縮料流的過程中除去水。也可任選提取另一部分燃燒流出物62作為第二含SOx的脫硫氣體料流70。這種第二脫硫氣體料流可以如圖2中所示與來自轉(zhuǎn)化系統(tǒng)52的脫硫氣體料流合并，或這兩個脫硫氣體料流可分別添加到酸性氣體料流M中以形成貧的(X)2產(chǎn)物。如果特別由一部分燃燒流出物形成第二脫硫氣體料流70，酸性氣體在送入富氧燃料燃燒和轉(zhuǎn)化系統(tǒng)50和52的料流M和56之間的分配與燃燒流出物62在送往轉(zhuǎn)化系統(tǒng)52和取作第二脫硫氣體料流70之間的分配優(yōu)選都可調(diào)節(jié)以便可以在酸性氣體料流16、18、24、M和56的含量改變時保持轉(zhuǎn)化系統(tǒng) 52內(nèi)的所需反應(yīng)化學(xué)計量學(xué)和貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的SOx含量的所需限額。在圖2中所示的布置中，酸性氣體料流1854和56可例如包含大約93% CO2, 6. 6% H2、0. 4% CO 和 233ppm H2S。燃燒流出物 62 可包含大約 99% CO2 和 2!35ppm SOx。脫硫氣體料流22可包含大約96% CO2和4% H2/C02 (在此實例中第二脫硫氣體料流70不由燃燒流出物形成)。該貧H2S的(X)2產(chǎn)物料流沈可隨之包含大約5. 2% H2,0. 8% C0,94% CO2 和7Ippm H2S,且貧H2S、貧H2的CO2產(chǎn)物料流36可包含大約99% CO2U % CO和76ppm H2S。 所有上述數(shù)值都折干計算。參照圖3，顯示H2S脫除系統(tǒng)的另一示例性實施方案，在圖3中使用與圖2中相同的標(biāo)號表示共同構(gòu)件。脫除系統(tǒng)20在此實施方案中包含富氧燃料燃燒系統(tǒng)50和H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)82，其中通過與硫酸(H2SO4)和/或亞硫酸(H2SO3)反應(yīng)來轉(zhuǎn)化成元素硫。 再將酸性氣體料流M和56分別送入燃燒系統(tǒng)50和轉(zhuǎn)化系統(tǒng)82，燃燒系統(tǒng)50燃燒酸性氣體料流M中的所有或基本所有的H2、C0和H2S以形成包含C02、S0x和H2O的燃燒流出物62， 轉(zhuǎn)化系統(tǒng)82將酸性氣體料流56中的所有或基本所有轉(zhuǎn)化成元素硫以提供脫硫氣體料流22和硫料流68。燃燒流出物62再通過熱交換器64以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱。但是，在這種布置中，將離開熱交換器64的燃燒流出物62引入SOx至酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng) 80，在此將其冷卻(在另一熱交換器中)，壓縮并在O2、水和任選NOx存在下保持在升高的壓力下以將燃燒流出物中的所有或基本所有SOx轉(zhuǎn)化成吐504和/或吐503，由此形成另一脫硫氣體料流84和和/或水溶液料流。隨后將至少一部分這種酸(任選在蒸發(fā)一些水以獲得更濃的酸溶液后)引入至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)82，送入該轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的酸的量優(yōu)選至少足以提供轉(zhuǎn)化酸性氣體料流56中的所有所需的和/或化學(xué)計量量， 這根據(jù)反應(yīng) 3H2S(g)+H2SO4(I) — 4S+4H20(1)和 2H2S(g) +H2SO3(I) — 3S+3H20(1)進(jìn)行。在熱交換器64中從燃燒流出物中回收的熱可以如H2S的最佳轉(zhuǎn)化所需的那樣再供應(yīng)到H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)82，和/或用于其它用途。獲自SOx至酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)80和H2S 至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)82的脫硫氣體料流84和22可以如圖3中所示在與酸性氣體料流M合并形成貧的(X)2產(chǎn)物之前合并，或這兩個脫硫氣體料流可分開添加到酸性氣體料流M 中。要認(rèn)識到，本發(fā)明不限于上文參照優(yōu)選實施方案描述的細(xì)節(jié)，而是可以在不背離如下列權(quán)利要求中規(guī)定的本發(fā)明的精神或范圍的情況下做出許多修改和變動。
權(quán)利要求
1.處理包含C02、H2S和吐的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富吐產(chǎn)物和貧的(X)2產(chǎn)物的方法，該方法包括分離進(jìn)料氣體以形成富吐的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流，該酸性氣體還包含C02、 H2S和H2但與進(jìn)料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；將該酸性氣體料流分成兩部分；在H2S脫除系統(tǒng)中加工所述酸性氣體料流的一個部分以形成與進(jìn)料氣體相比貧H2S和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流；使所述酸性氣體料流的另一部分繞過脫除系統(tǒng)；和合并所述脫硫氣體料流與繞過脫除系統(tǒng)的所述酸性氣體以形成貧的(X)2產(chǎn)物氣體料流；其中響應(yīng)酸性氣體的含量的變化調(diào)節(jié)酸性氣體在送往脫除系統(tǒng)并在其中加工與繞過所述系統(tǒng)之間的分配，以致如果H2S含量提高則提高與繞過所述系統(tǒng)相比在H2S脫除系統(tǒng)中加工的酸性氣體的比例，如果H2S含量降低，則降低該比例。
2.權(quán)利要求1的方法，其中進(jìn)料氣體具有大約50ppm至大約3摩爾％的H2S濃度。
3.權(quán)利要求1的方法，其中進(jìn)料氣體是獲自碳質(zhì)原料的氣化或重整的包含C02、H2S、H2 和CO的酸性合成氣混合物。
4.權(quán)利要求1的方法，其中富H2的產(chǎn)物氣體包含至少大約90摩爾％H2或H2和CO的混合物并不含或基本不含H2S。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該酸性氣體包含小于大約6摩爾％H2S0
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述或各脫硫氣體料流不含或基本不含H2S。
7.權(quán)利要求1的方法，其中貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體含有最多大約200ppmH2S0
8.權(quán)利要求1的方法，其中通過變壓吸附分離進(jìn)料氣體。
9.權(quán)利要求1的方法，其中該方法進(jìn)一步包括分離貧的(X)2產(chǎn)物氣體料流以形成貧H2S、貧H2的(X)2產(chǎn)物和第二富H2氣體。
10.權(quán)利要求9的方法，其中通過部分冷凝或膜分離法分離貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體。
11.權(quán)利要求1的方法，其中該壓3脫除系統(tǒng)包含含有一個或多個H2S選擇性吸附劑床的吸附系統(tǒng)，H2S脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括使酸性氣體通過所述吸附劑床以從中吸附H2S和形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。
12.權(quán)利要求1的方法，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，該H2S脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括使酸性氣體與試劑接觸以將轉(zhuǎn)化成元素硫和形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。
13.權(quán)利要求12的方法，其中該酸性氣體除外還含有一種或多種其它含硫物類，且其中該方法進(jìn)一步包括在所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工所述酸性氣體前處理要在至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中加工的一部分或所有所述酸性氣體以將一種或多種所述含硫物類轉(zhuǎn)化成吐5。
14.權(quán)利要求1的方法，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含燃燒系統(tǒng)，該H2S脫除系統(tǒng)中的酸性氣體加工包括在A存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧和H2并包含C02、S0x和H2O的燃燒流出物，從所述燃燒流出物中除去SOx以形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一。
15.權(quán)利要求14的方法，其中該燃燒系統(tǒng)是富氧燃料燃燒系統(tǒng)。
16.權(quán)利要求14的方法，其中該方法進(jìn)一步包括使燃燒流出物通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱。
17.權(quán)利要求14的方法，其中通過冷卻該燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸并使該冷卻的燃燒流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)⑥D(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間來從所述燃燒流出物中除去 SOx。
18.權(quán)利要求1的方法，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含燃燒系統(tǒng)和用于通過與SO2、硫酸和/ 或亞硫酸反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，且其中要在H2S脫除系統(tǒng)中加工的酸性氣體分成兩個料流，所述加工包括在H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中使酸性氣體料流與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸以將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫并形成所述脫硫氣體料流或所述脫硫氣體料流之一；和在燃燒系統(tǒng)中在A存在下燃燒另一酸性氣體料流以產(chǎn)生熱和貧H2S和吐并包含C02、 SOj^P H2O的燃燒流出物，和(i)將至少一部分該燃燒流出物或從該燃燒流出物中分離的富 SO2料流引入該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述；和/或 (ii)將燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述酸。
19.權(quán)利要求18的方法，其中該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)通過與反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫并將至少一部分該燃燒流出物或從該燃燒流出物中分離的富料流引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述SO2。
20.權(quán)利要求19的方法，其中將該燃燒流出物分成兩個料流，其中之一引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與反應(yīng)用的至少一部分所述SO2,另一料流構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。
21.權(quán)利要求19的方法，其中分離該燃燒流出物以形成富SA料流和貧SA料流，將該富SA料流引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述SO2,該貧SA料流構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。
22.權(quán)利要求18的方法，其中該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)通過與硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將4S轉(zhuǎn)化成元素硫，將該燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入所述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的至少一部分所述酸。
23.權(quán)利要求22的方法，其中通過冷卻該燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸并使該冷卻的燃燒流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將SO2轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)A轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間來將該燃燒流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸或硫酸和亞硫酸。
24.權(quán)利要求22的方法，其中該貧SOx的燃燒流出物構(gòu)成第二個所述脫硫氣體料流。
25.處理包含C02、H2S和吐的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富吐的產(chǎn)物氣體和貧的(X)2產(chǎn)物氣體的裝置，該裝置包含用于分離進(jìn)料氣體以形成富H2的產(chǎn)物氣體料流和酸性氣體料流的變壓吸附(PSA)系統(tǒng)，該酸性氣體包含C02、H2S和吐但與進(jìn)料氣體相比貧吐并富和(X)2 ；用于加工一部分該酸性氣體以形成與進(jìn)料氣體相比貧和富(X)2的一個或多個脫硫氣體料流的H2S脫除系統(tǒng)；用于將一部分所述酸性氣體轉(zhuǎn)移到該脫除系統(tǒng)中并使另一部分所述酸性氣體繞過該H2S脫除系統(tǒng)的導(dǎo)管裝置；可調(diào)節(jié)地控制所述酸性氣體在送往該H2S脫除系統(tǒng)與繞過所述系統(tǒng)之間的分配的閥系統(tǒng)；和用于從該脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流并將所述料流與繞過該H2S脫除系統(tǒng)的酸性氣體合并形成貧H2S的(X)2產(chǎn)物氣體的導(dǎo)管裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中該裝置進(jìn)一步包含接收該貧的(X)2產(chǎn)物氣體和分離所述氣體以形成貧H2S、貧H2的(X)2產(chǎn)物和第二富H2氣體的分離系統(tǒng)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧吐5和H2并包含 CO2, SOx和H2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于通過與反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，和(iii)用于將至少一部分該燃燒流出物從該燃燒系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的的導(dǎo)管裝置；用于將一部分該酸性氣體轉(zhuǎn)移到該脫除系統(tǒng)中的該導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中；和用于從該脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的該導(dǎo)管裝置從該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從燃燒系統(tǒng)中提取由一部分該燃燒流出物形成的脫硫氣體料流。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧吐5和H2并包含 COySOj^PH2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于接收和分離該燃燒流出物以形成富料流和貧SO2料流的系統(tǒng)(iii)用于通過與反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，和(iv) 用于將該富料流從該分離燃燒流出物的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與 H2S反應(yīng)用的的導(dǎo)管裝置；用于將一部分該酸性氣體轉(zhuǎn)移到該H2S脫除系統(tǒng)中的導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中；和用于從該脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從該分離燃燒流出物的系統(tǒng)中提取由該貧SA料流形成的脫硫氣體料流。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中該H2S脫除系統(tǒng)包含(i)用于在O2存在下燃燒酸性氣體以產(chǎn)生熱和貧吐5和H2并包含 COySOj^PH2O的燃燒流出物的燃燒系統(tǒng)，(ii)用于從該燃燒系統(tǒng)接收燃燒流出物、將所述流出物中的SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的燃燒流出物的系統(tǒng)，(iii)用于通過與硫酸和/或亞硫酸反應(yīng)來將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫的系統(tǒng)，和 (iv)用于將硫酸和/或亞硫酸從該SOx至酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以提供與H2S反應(yīng)用的硫酸和/或亞硫酸的導(dǎo)管裝置；用于將一部分該酸性氣體轉(zhuǎn)移到該脫除系統(tǒng)中的該導(dǎo)管裝置將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該燃燒系統(tǒng)中和將酸性氣體料流轉(zhuǎn)移到該H2S至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中；和用于從該脫除系統(tǒng)中提取一個或多個脫硫氣體料流的導(dǎo)管裝置從該至元素硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流和任選從該SOx至硫酸和/或亞硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中提取由該貧 SO2的流出物形成的脫硫氣體料流。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的裝置，其中該用于將SOx轉(zhuǎn)化成硫酸和/或亞硫酸的系統(tǒng)包含用于冷卻該燃燒流出物以冷凝出水和將SO3轉(zhuǎn)化成硫酸的冷卻系統(tǒng)、用于升高該冷卻的燃燒流出物的壓力的壓縮機和用于在升高的壓力下在O2和任選NOx存在下用水洗滌該冷卻的燃燒流出物足以將SA轉(zhuǎn)化成亞硫酸和/或?qū)A轉(zhuǎn)化成硫酸和將NOx轉(zhuǎn)化成硝酸的時間的逆流式氣體/液體接觸裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及可調(diào)節(jié)地處理酸性氣體的方法和裝置，尤其涉及處理包含CO2、H2S和H2的進(jìn)料氣體以產(chǎn)生富H2產(chǎn)物和貧H2S的CO2產(chǎn)物。分離該進(jìn)料氣體以提供富H2產(chǎn)物和酸性氣體料流。將酸性氣體料流分成兩部分，其中之一在H2S脫除系統(tǒng)中加工以形成一個或多個脫硫氣體料流，另一部分繞過H2S脫除系統(tǒng)，脫硫氣體料流和繞過H2S脫除系統(tǒng)的酸性氣體料流隨后再合并形成貧H2S的CO2產(chǎn)物氣體。響應(yīng)酸性氣體的H2S含量的變化調(diào)節(jié)酸性氣體在送入H2S脫除系統(tǒng)與繞過H2S脫除系統(tǒng)之間的分配，以減輕或消除所述變化對貧H2S的CO2產(chǎn)物氣體的H2S含量的影響。
文檔編號C01B3/56GK102431971SQ20111023065
公開日2012年5月2日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者A·D·賴特, C·L·謝菲爾, J·R·赫夫頓, J·W·克盧斯特曼, K·B·富加什 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司