[發(fā)明專利]用于處理酸性合成氣的裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680016652.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN107429178A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周麓波;B·布克爾斯;E·J·伯姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 環(huán)球油品公司
• 主分類號(hào): C10K1/08
• 分類號(hào): C10K1/08;C10K1/34
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所11247
• 代理人: 唐秀玲,林柏楠

優(yōu)先權(quán)聲明

本申請(qǐng)要求2015年4月5日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)14/682636的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

技術(shù)領(lǐng)域通常涉及用于處理包含硫組分和二氧化碳的酸性合成氣料流的酸性合成氣處理裝置和方法。更具體地說，該技術(shù)領(lǐng)域涉及用于處理酸性合成氣料流的裝置和方法，使用于常規(guī)硫回收中的各種單元最小化或消除。

發(fā)明背景

生物質(zhì)、煤排放和其他烴源的氣化是生產(chǎn)合成氣的常見技術(shù)，其可用于各種下游用途。合成氣也可以通過焦炭的蒸汽重整而生產(chǎn)。合成氣經(jīng)常用于發(fā)電或化學(xué)生產(chǎn)。然而，合成氣通常包含高含量的酸性氣體(例如COS、H₂S和CO₂)和使合成氣不適合下游用途的其它雜質(zhì)。這種含雜質(zhì)的合成氣通常被稱為酸性合成氣。

酸性合成氣通常經(jīng)受各種處理段以除去酸性氣體和其它雜質(zhì)。物理溶劑(例如甲醇和二甲醚聚乙二醇)通常用于液/氣相吸收段以從合成氣中吸收含硫物質(zhì)和一些二氧化碳，從而產(chǎn)生富雜質(zhì)溶劑料流和分離的合成氣料流，其仍然包含大量的二氧化碳。將分離的合成氣料流供至二氧化碳處理段，以進(jìn)一步從分離的合成氣料流中除去二氧化碳，以產(chǎn)生二氧化碳排放料流和經(jīng)處理的合成氣料流。

經(jīng)常使用Claus單元從富雜質(zhì)溶劑料流中回收元素硫，元素硫可用于各種工業(yè)應(yīng)用中，并且回收的溶劑進(jìn)一步用于液/氣相吸收段(以及其他分離單元)。Claus單元是多級(jí)處理單元，包括燃燒段和隨后的催化段。濃縮的富雜質(zhì)溶劑衍生物在燃燒段進(jìn)行燃燒以產(chǎn)生燃燒氣體料流，其中生成的元素硫從燃燒氣體料流中分離。燃燒氣體料流還含有其他含硫物質(zhì)，然后在催化段轉(zhuǎn)化成元素硫。

Claus單元通常需要在其進(jìn)料中含有高含量的含硫物質(zhì)(例如至少25重量％的含硫物質(zhì))，以便在燃燒段保持燃燒。然而，由液/氣相吸收段產(chǎn)生的富雜質(zhì)溶劑通常具有明顯小于25重量％的含硫物質(zhì)的含量。因此，必須通過各種額外的分離段進(jìn)一步處理富雜質(zhì)溶劑以除去CO₂，從而產(chǎn)生濃縮的富雜質(zhì)硫料流衍生物。例如，通常需要氮汽提和多個(gè)閃蒸塔來增加富雜質(zhì)溶劑中含硫物質(zhì)的比例。這種額外的單元操作使硫回收成本高且復(fù)雜。

因此，期望使將用于從在酸性合成氣處理期間產(chǎn)生的富雜質(zhì)溶劑料流中回收硫的各種單元最小化或減少。還需要使酸性合成氣處理期間的硫回收的復(fù)雜性最小化。此外，從隨后的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求書中結(jié)合附圖和該背景來看，其它期望的特征和特性將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容

本文提供了用于處理包含硫組分和二氧化碳的酸性合成氣料流的酸性合成氣處理裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于處理包含硫組分和二氧化碳的酸性合成氣料流的方法包括在初級(jí)液/氣相吸收段用溶劑從酸性合成氣料流中吸收硫組分和二氧化碳以產(chǎn)生液體吸收劑料流。液體吸收劑料流包含溶劑、硫組分和二氧化碳。來自液體吸收劑料流的硫組分部分在直接氧化催化劑的存在下直接氧化以產(chǎn)生元素硫和再循環(huán)料流。再循環(huán)料流包含未轉(zhuǎn)化硫組分部分和二氧化碳。將再循環(huán)料流再循環(huán)，以通過液/氣相吸收進(jìn)一步吸收未轉(zhuǎn)化硫組分部分和二氧化碳。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，用于處理包含硫組分和二氧化碳的酸性合成氣料流的方法包括在初級(jí)液/氣相吸收段用溶劑從酸性合成氣料流中吸收硫組分和二氧化碳，以產(chǎn)生液體吸收劑料流。液體吸收劑料流包含溶劑、硫組分和二氧化碳。從液體吸收劑料流中分離二氧化碳，產(chǎn)生二氧化碳料流和富硫溶劑料流。富硫溶劑料流包含溶劑、硫組分和二氧化碳。在熱再生段從富硫溶劑料流中分離硫組分和二氧化碳以產(chǎn)生酸性氣體料流。酸性氣體料流包含硫組分、二氧化碳和水。硫組分以基于酸性氣體料流的總重量為0.5至15重量％的量存在。來自酸性氣體料流的硫組分部分在直接氧化催化劑存在下直接氧化，以產(chǎn)生元素硫和包含未轉(zhuǎn)化硫組分部分和二氧化碳的再循環(huán)料流。將再循環(huán)料流再循環(huán)用于進(jìn)一步的液/氣相吸收。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，酸性合成氣處理裝置包括具有接收酸性合成氣料流和溶劑料流的能力的初級(jí)液/氣相吸收段。初級(jí)液/氣相吸收段還具有促進(jìn)通過來自液相溶劑料流的溶劑從氣相酸性合成氣料流中吸收硫組分和二氧化碳的能力。初級(jí)液/氣相吸收段還具有產(chǎn)生包含硫組分和二氧化碳的液體吸收劑料流的能力。直接氧化段與初級(jí)液/氣相吸收段流體連通，并且具有促進(jìn)在直接氧化催化劑存在下將來自液體吸收劑料流的硫組分部分直接氧化以產(chǎn)生元素硫和包含未轉(zhuǎn)化硫組分部分和二氧化碳的再循環(huán)料流的能力。直接氧化段與初級(jí)液/氣相吸收段流體連通，用于將再循環(huán)料流再循環(huán)到初級(jí)液/氣相吸收段。