專(zhuān)利名稱(chēng)：綜合分離和純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
出于許多種原因期望除去這些含硫化合物，部分取決于最終氣 體產(chǎn)物的用途意向。由于大量的制備的合成氣典型地用作燃?xì)廨啓C(jī)中的燃 料，因?yàn)橐环N或幾種關(guān)系，含硫化合物的存在通常是令人厭煩的，例如這 包括安全、腐蝕和污染以及伴隨著含硫化合物的令人不愉快的氣味。此 外，這些含硫化合物可以具有對(duì)用于制備氫和其它化學(xué)品的下游設(shè)備和體 系的有害效應(yīng)。
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因此，需要和要求一種改進(jìn)從流體物流中至少分離硫化氫和二
氧化碳的效率和經(jīng)濟(jì)學(xué)的處理方案。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，用于從至少含有硫化氫、二氧化碳和氬 的流體物流中分離硫化氫和二氧化碳的處理方案包括使流體物流與溶劑 在吸附區(qū)接觸以制備富含硫化氫的溶劑流和不含硫的流體物流。富含疏化 氫的溶劑流至少包括硫化氫和第一部分二氧化碳。不含石危的流體物流至少 包括氫和第二部分二氧化碳。該處理方案進(jìn)一步包括使至少一種中空纖維 膜單元在第 一膜分離區(qū)與第 一部分不含硫的流體物流接觸以制備富含氬 的滲透物流和至少含有二氧化碳的第一非滲透物流。第一部分的第一非滲 透物流通過(guò)第二膜分離區(qū)中的至少一個(gè)螺旋狀巻繞膜(spiral wound membrane)單元進(jìn)行處理以制備富含二氧化碳的滲透物流和第二非滲透物 流。第二非滲透物流含有少于5體積。/。的二氧化碳。該處理方案還進(jìn)一步 包括在壓力擺動(dòng)吸附單元中處理富含氫的滲透物流以制備純化的氫流和 壓力擺動(dòng)吸附尾氣流。富含硫化氫的溶劑流通過(guò)使富含硫化氫的溶劑流與 至少一部分第二非滲透物流在二氧化碳?xì)馓釁^(qū)中接觸進(jìn)行處理以制備富 含硫化氫的溶劑流和富含二氧化碳的流體物流。富含硫化氫的溶劑流在硫 化氫氣提區(qū)進(jìn)行處理以制備硫化氫減少的溶劑流和富含硫化氫的流體物 流。富含硫化氫的流體物流在硫回收單元中進(jìn)行處理以制備元素硫流和硫 回收尾氣流。該處理方案還還包括合并至少一部分壓力擺動(dòng)吸附尾氣流和 硫回收尾氣硫以制備合并的尾氣流。在進(jìn)入吸附區(qū)之前，至少一部分合并 的尾氣流與至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流合并。本發(fā)明進(jìn)一步包括用于從至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流 體物流中分離發(fā)u化氫和二氧化碳的體系。該體系包括吸附劑區(qū)，溶劑與流 體物流在其中接觸以制備至少含有硫化氫和第 一部分二氧化碳的富含硫 化氫的溶劑流和至少含有氫和第二部分二氧化碳的不含硫的流體物流。該 體系進(jìn)一步包括至少一個(gè)膜分離區(qū)。該至少一個(gè)膜分離區(qū)包括至少 一 個(gè)氣 體可滲透膜單元，第一部分不含硫的流體物流在其中與至少一個(gè)氣體可滲 透膜單元接觸以制備富含氫的滲透物流和非滲透物流。該體系還包括壓力 擺動(dòng)吸附單元，至少一部分富含氫的滲透物流在其中進(jìn)行處理以制備純化 的氫流和壓力擺動(dòng)吸附尾氣流。該體系還還包括二氧化碳?xì)馓釁^(qū)，至少一 部分非滲透物流在其中與富含硫化氫的溶劑接觸以制備富含二氧化碳的 流體物流和富含硫化氫的溶劑流，以及硫化氫氣提區(qū)，至少一部分富含硫 化氫的溶劑在其中進(jìn)行處理以制備硫化氫減少的溶劑和富含硫化氫的流 體物流。該體系還進(jìn)一步包括^L回收單元，至少一部分富含石?；瘹涞牧黧w 物流在其中進(jìn)行處理以制備元素硫流和硫回收尾氣流。
10021j從以下細(xì)節(jié)和從屬權(quán)利要求以及附圖的描述本發(fā)明的其它目的 和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
附圖概述
00221

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于從至少含有硫化氫、二氧化碳 和氫的流體物流中分離硫化氫和二氧化碳的改進(jìn)處理方案的簡(jiǎn)單示意圖。
方便地或有利地，硫回收尾氣流156可以在壓縮裝置序列158 中壓縮以制備壓縮的尾氣流160。至少一部分壓縮的尾氣流160,例如第一
13部分162可以與流體物流112合并并且得到的合并物流164可以在吸附區(qū) 114中進(jìn)行處理以便通過(guò)上述方法回收或除去額外的化合物。
f0040另外地或額外地，所有的或至少一部分壓縮的尾氣流160可以 與進(jìn)料流166合并并且在水輪換反應(yīng)器單元168中進(jìn)行處理。例如，根據(jù) 某些實(shí)施方案，在期望增加氫和/或二氧化碳制備的特殊的實(shí)施方案中，壓 縮的尾氣流160的第二部分170可以與it^流166合并以形成合并的進(jìn)料 流172。然后合并的進(jìn)料流172可以在水輪換反應(yīng)器168中進(jìn)行處理以提 供流體物流112。
0041根據(jù)某些實(shí)施方案，進(jìn)料流166可以包括由石油焦炭、煤炭、 重油物流和/或天然氣氣化制備的原料合成氣。
0042才艮據(jù)另一實(shí)施方案，如圖2所示，處理方案210與圖1所示的 處理方案110相似，用于從至少包括硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流212 中分離硫化氫和二氧化碳，其包括吸附區(qū)214、第一膜分離區(qū)218、第二膜 分離區(qū)224、 二氧化碳?xì)馓釁^(qū)230、燃?xì)廨啓C(jī)236、壓力擺動(dòng)吸附單元240、 石克化氫氣提區(qū)246和石?；厥諈^(qū)252。與處理方案110相似，處理方案210也包括4吏流體物流212與 溶劑213在吸附劑區(qū)214接觸以制備富含硫化氫的溶劑流215和不含硫的 流體物流216,例如通過(guò)上述與吸附區(qū)114相關(guān)的分離過(guò)程，如圖1所示。至少不含石克的流體物流216的第一部分217在第一膜分離區(qū)218 中通過(guò)例如與上述第一膜分離區(qū)118相關(guān)的分離過(guò)程進(jìn)行處理以制備富含 氫的滲透物流220和第一非滲透物流222，如圖1所示。隨后第一非滲透 物流222的第一部分223在第二膜分離區(qū)224中通過(guò)例如與上述第二膜分 離區(qū)124相關(guān)的分離過(guò)程進(jìn)行處理以制備富含二氧化碳的滲透物流226和 第二非滲透物流228。根據(jù)某些實(shí)施方案，最多10體積％的第一非滲透物 流222，即第一部分223，可以進(jìn)料到第二膜分離區(qū)224中。
0045第二非滲透物流228或其中選擇的一部分在二氧化碳?xì)馓釁^(qū) 230中與富含硫化氫的溶劑流215接觸，例如如圖1所示在相關(guān)的二氧化碳?xì)馓釁^(qū)130中通過(guò)上述分離過(guò)程制備富含二氧化碳的流體物流232和富 含碌u化氫的溶劑流234。之后在硫化氫氣提區(qū)246中處理富含硫化氫的溶劑流234，例如 如圖1所示在相關(guān)的硫化氫氣提區(qū)146中通過(guò)上述分離過(guò)程制備硫化氫減 少的溶劑流248和富含^L化氫的流體物流250。之后石克化氫減少的溶劑流 248可以用于吸附區(qū)214中。
0048富含石克化氫的流體物流250在辟u(mài)回收區(qū)252中進(jìn)行處理，例如 如圖1所示，在相關(guān)的石克回收區(qū)152中通過(guò)上述的方法制備元素石克流254 和橫u回j]欠尾氣流256。
00491根據(jù)某些實(shí)施方案，不含硫的流體物流216的第二部分219、第 一非滲透物流222的第二部分225、富含二氧化碳的滲透物流226和富含 二氧化碳的流體物流232中的一個(gè)或幾個(gè)可以在燃?xì)廨啓C(jī)236中燃燒以制 備電能輸出238。
|0050處理方案210進(jìn)一步包括合并至少一部分壓力擺動(dòng)吸附尾氣流 244,即第一部分245,與石克回收尾氣流256以制備之后在吸附區(qū)214中進(jìn) 行處理的合并的尾氣流260。例如，根據(jù)某些實(shí)施方案，合并的尾氣流260 可以在壓縮裝置序列258中壓縮以制備至少一部分壓縮尾氣流262，即第 一部分264,其可以與流體物流212合并。然后得到的合并的流體物流266 可以進(jìn)料到吸附區(qū)214中。根據(jù)某些實(shí)施方案，壓力擺動(dòng)吸附尾氣流244 的第二部分247可以從處理方案210中除去或剔除以便用于另一個(gè)過(guò)程或 過(guò)程單元。
10051I另外地或額外地，所有或至少一部分壓縮的尾氣流262可以與 進(jìn)料流268合并并且在水輪換反應(yīng)器單元270中進(jìn)行處理。例如，根據(jù)某 些實(shí)施方案，特別是在期望增加氫和/或二氧化碳制備的實(shí)施方案中，壓縮 尾氣流262的第二部分272可以與進(jìn)料流268合并以制備^并的進(jìn)料流 274。合并的進(jìn)料流274可以在7jC輪換反應(yīng)器單元270中進(jìn)行處理以提供流 體物流212。處理方案310進(jìn)一步包括在硫回收單元334中處理至少一部分 富含氫的流體物流320以制備元素石克流336和石克回M氣流338，例如如 圖1所示通過(guò)與石危回收單元152相關(guān)的上述分離方法進(jìn)4亍。
00561至少一部分壓力擺動(dòng)吸附尾氣332與為乾回J]^C氣流338合并以 制M并的尾氣流342。至少一部分合并的尾氣流342可以在壓縮裝置序 列344中壓縮以制備壓縮的尾氣流360。至少一部分壓縮的尾氣流360，例如舉例來(lái)說(shuō)第一部分362，可以與流體物流312合并以形成合并的流體物 流364，其可以在酸性分離區(qū)314中進(jìn)行如圖1所示與處理方案110相關(guān) 的處理以回收或除去上述每種方法中額外的化合物。根據(jù)某些實(shí)施方案，富含硫化氫的溶劑流358在硫化氫氣提區(qū) 350中進(jìn)行處理以制備硫化氫減少的溶劑流352和富含石克化氫的流體物流 320。根據(jù)某些其他的實(shí)施方案，硫化氫減少的溶劑流352可以與溶劑流 313合并，并且用于吸附區(qū)346中。這種流體物流352和320可以分別通 過(guò)如圖1所示與硫化氫氣提區(qū)146相關(guān)的上述方法制備。
10065如上所述，本發(fā)明提供可改進(jìn)的用于從至少含有硫化氫、二氧 化碳和氫的流體物流中分離石?；瘹浜投趸嫉姆椒?，該方法使用至少一 部分該體系中制備的副產(chǎn)物流。本發(fā)明進(jìn)一 步提供可改進(jìn)的用于從至少含 有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流中分離硫化氫和二氧化碳的方法，該 方法使至少 一部分選擇的廢物流或副產(chǎn)物流得以再循環(huán)以改進(jìn)期望的產(chǎn) 物的回收，例如舉例來(lái)說(shuō)為二氧化碳和氫。
[00661正如這里詳細(xì)描述的，通過(guò)這種改進(jìn)的方法實(shí)踐可利用的改進(jìn) 和優(yōu)點(diǎn)包括，方便地和/或有利地利用了一種或幾種通過(guò)該方法中的方法產(chǎn) 生的副產(chǎn)物或廢物流以支持或促進(jìn)方法中的某些步驟。步驟、部分、組成或這里沒(méi)有特別公開(kāi)的成分的情況下實(shí)現(xiàn)。
0068I在前面本發(fā)明的詳細(xì)描述中已經(jīng)描述了與其中某些優(yōu)選的實(shí)施 方案相關(guān)的內(nèi)容，并且建立許多細(xì)節(jié)用于說(shuō)明的目的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是可被容許的額外的實(shí)施方案，且這里詳細(xì)描述 的某些內(nèi)容可以進(jìn)行相當(dāng)多的變化而并不背離本發(fā)明的基本原則。
權(quán)利要求
1. 一種用于純化至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流的方法，該處理方案包括流體物流與溶劑在吸附區(qū)接觸以制備至少含有氫和第一部分二氧化碳的不含硫的流體物流，至少含有硫化氫和第二部分二氧化碳的富含硫化氫的溶劑流；使第一膜分離區(qū)中的至少一個(gè)第一氣體分離膜單元與第一部分不含硫的流體物流接觸以制備富含氫的滲透物流和至少含有二氧化碳的第一非滲透物流；使第二膜分離區(qū)中的至少一個(gè)第二氣體分離膜單元與第一非滲透物流的第一部分接觸以制備富含二氧化碳的滲透物流和第二非滲透物流；并且使富含硫化氫的溶劑流與至少一部分第二非滲透物流在二氧化碳?xì)馓釁^(qū)接觸以制備富含二氧化碳的流體物流和富含硫化氫的溶劑流。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中溶劑含有聚乙二醇的二甲醚。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)第一氣體分離膜單元包括至 少一個(gè)中空纖維膜單元和至少一個(gè)包含至少一個(gè)螺旋狀巻繞膜單元的第 二氣體分離膜單元。
4. 權(quán)利要求1的處理方案，其中第二非滲透物流包含少于5體積%的二氧化碳。
5. 權(quán)利要求1的處理方案，其還包括在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒第二部分不含硫的流體物流的至少一部分，第一非滲透物流的第二部分，富含二氧 化碳的滲透物流和富含二氧化碳的流體物流的至少 一者。
6. 權(quán)利要求1的處理方案，其還包括在壓力擺動(dòng)吸附單元中處理 富含氫的滲透物流以制備至少純化的氫流。
7. 權(quán)利要求1的處理方案，其還包括在硫化氫氣提區(qū)處理富含硫 化氫的溶劑以制備至少硫化氫減少的溶劑流。
8. 權(quán)利要求7的處理方案，其還包括在吸附區(qū)合并疏化氫減少的 溶劑與溶劑。
9. 斥又利要求l的方法，其進(jìn)一步包括 在壓力擺動(dòng)吸附單元處理至少一部分富含氫的滲透物流以制備純化的氫 流和壓力擺動(dòng)吸附尾氣流；在硫回收單元處理至少一部分富含硫化氫的流體物流以制備純化的硫流 和碌l回收尾氣流；合并至少一部分硫回收尾氣流和壓力擺動(dòng)吸附尾氣流以制備合并的尾氣 流；在壓縮裝置序列中壓縮合并的尾氣流以制備壓縮的尾氣流； 合并至少第一部分壓縮的尾氣流與流體物流以制M并的流體物流；并且 在酸性氣體分離區(qū)處理合并的流體物流。
10. —種用于從至少含有硫化氫、二氧化碳和氫的流體物流(112)中 分離硫化氫和二氧化碳的體系，該體系包括吸附劑區(qū)(1H)，溶劑與流體物流(112)在其中接觸以制備至少包括硫化氫和 第一部分二氧化碳的富含硫化氫的溶劑流(115)以及至少包括氫和第二部 分二氧化碳的不含疏的流體物流(116);至少一個(gè)膜分離區(qū)(118)，其包括至少一個(gè)可滲透氣體的膜單元，其中第一 部分不含硫的流體物流(116)與至少一個(gè)可滲透氣體的膜單元接觸以制備 富含氫的滲透物流(120)和非滲透物流(122);壓力擺動(dòng)吸附單元(140)，至少一部分富含氫的滲透物流在其中處理以制備 純化的氫流(142)和壓力擺動(dòng)吸附尾氣流(144);二氧化碳?xì)馓釁^(qū)(130)，至少一部分非滲透物流(122)與富含氫的溶劑流(115) 在其中接觸以制備富含硫化氫的溶劑流(134)和富含二氧化碳的流體物流 (132);硫化氫氣提區(qū)(146)，至少一部分富含疏化氫的溶劑流(134)在其中處理以制 備硫化氫減少的溶劑流(l 48)和富含硫化氫的流體物流(l 50);以及硫回收單元(152)，至少一部分富含硫化氫的流體物流(150)在其中處理以制 備純化的硫流(154)和硫回收尾氣流(156)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于從包括溶劑基酸性分離區(qū)(113，114)、膜分離區(qū)(118，124)和壓力擺動(dòng)吸附單元(140)的流體物流(112)中分離硫化氫、二氧化碳和氫處理方案和安排。至少一部分再膜分離區(qū)制備的貧二氧化碳非滲透物流(128)再循環(huán)到酸性氣體分離區(qū)以便除去并且從溶劑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?xì)廨啓C(jī)中燃燒以生成電流。此外，一部分壓力擺動(dòng)吸附尾氣流(144)和/或硫回收尾氣硫(156)也可以再循環(huán)到酸性氣體分離區(qū)用于進(jìn)一步的處理。
文檔編號(hào)C07C7/00GK101522595SQ200780036311
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者E·阿扎莫普洛斯 申請(qǐng)人:環(huán)球油品公司