[发明专利]综合分离和纯化方法

说明书

发明领域

本发明通常涉及流体分离，更特别涉及综合气化组合循环 (IGCC)体系，用于生成电流和/或蒸汽并且从合成气流中分离出多种组分。

发明背景

气化是商业上公认的技术，其中通过非燃烧、部分氧化反应有 效地将石油焦炭、煤炭、重油物流以及甚至是天然气转化为合成气。

合成气可以用作用于燃气轮机的更清洁的燃料，例如在IGCC 体系中，以制备电流和/或蒸汽。除了生成电流和/或蒸汽之外，合成气还 可以用于生成炼油中在重油质量改善装置和加氢处理单元中使用的氢。此 外合成气组分例如氢、一氧化碳、二氧化碳和氮气组成了有价值的化学产 品(例如含氧醇，甲醇，氨，Fischer-Tropsch液，举例来说为超低硫柴油、 塑料和化学肥料)的基本构成部分。

取决于通过IGCC体系制备的产物的类型，原料合成气流典型 地经过一个或多个分离过程。IGCC体系中通常必需的一个气体分离过程 为选择性地除去硫化合物，例如来自原料合成气体的羰基硫化物和硫化 氢。

出于许多种原因期望除去这些含硫化合物，部分取决于最终气 体产物的用途意向。由于大量的制备的合成气典型地用作燃气轮机中的燃 料，因为一种或几种关系，含硫化合物的存在通常是令人厌烦的，例如这 包括：安全、腐蚀和污染以及伴随着含硫化合物的令人不愉快的气味。此 外，这些含硫化合物可以具有对用于制备氢和其它化学品的下游设备和体 系的有害效应。

一种用于从原料合成气流中分离含硫化合物的分离技术包括使 原料合成气流与溶剂接触，选择性地吸附含硫化合物。但是，作为从原料 合成气流中选择性地吸附硫化合物的液体溶剂，它还要共吸附二氧化碳。 如果没有在回收单元(例如举例来说Claus单元)上游除去硫，共吸附的二 氧化碳可以从负面影响硫回收单元的资本和运行成本。有利地，共吸附二 氧化碳的回收导致额外的能量生成。

使用氮气从液态溶剂中气提共吸附二氧化碳比使用处理的即不 含硫的合成气具有优点。例如如果使用氮气，则来自硫化物吸附单元的氢 损耗被最小化。

虽然氮气可以容易地从供应用于气化所需的氧气的空气分离单 元中获得，典型地用于气提的氮气的纯度需要从97体积％提升至99.9体 积％。此外，取决于氮气在硫化物吸附单元中的使用位置，可能还需要压 缩。本领域技术人员熟知，通常从液态溶剂中有效气提二氧化碳需要的高 纯度、压缩氮气的制备或者甚至是获得可以不利于增加与期望的产物气体 的制备相关的费用中。

Kutsher等人的美国专利3,362,133、Kuessner等人的美国专利 4,330,305、Critchfield等人的美国专利5,861,051以及Schubert等人的美 国专利6,203,599描述了用于从气流中除去含硫化合物和/或二氧化碳的额 外过程。

除了硫化物吸附单元，合成气处理部分也典型地包括一个或多 个纯化和/或回收单元，例如举例来说为硫回收单元和氢分离和纯化单元。 这种纯化和/或回收单元通常制备可以含有残留水平的期望地通过纯化和/ 或回收单元分离的组分的副产物或废物流，例如举例来说有二氧化碳、氢 和含硫化合物。典型地，取决于化学组成，这种副产物或废物流可以再循 环到合成气处理部分中，除去气体或作为燃料燃烧。这种副产物或废物流 的命运较大程度上取决于回收残留水平的期望的化合物需要的金钱和能 量支出方面的成本。

因此，需要和要求一种改进从流体物流中至少分离硫化氢和二 氧化碳的效率和经济学的处理方案。

进一步还需要和要求一种用于从具有对外部气体输入减少依赖 性的流体物流中至少分离硫化氢和二氧化碳的处理方案。

此外还需要和要求用于从流体物流中分离硫化氢和二氧化碳方 法，该方法有效地导致从过程副产物或废物流中增加期望的和/或有利的气 体的回收。

发明概述

本发明的一般目的在于提供一种改进的处理方案和安排，用于 从流体物流中生成能量和/或蒸汽，和/或制备氢和其它工业有用的化学组 分，例如综合气化组合循环(IGCC)体系的气化器流出流。

本发明更特殊的目的在于克服一个或几个上述问题。