一種用于從氣態流中除去硫的多級UCSRP方法和系統，其中將含有第一H2S量值的該氣態流供應到一個以過量SO2模式在第一SO2量值下工作的第一級UCSRP反應器容器，生產一種具有減低的SO2量值的流出氣體，并且其中將該流出氣體供應到以過量H2S模式工作的一個第二級UCSRP反應器容器，生產一種產物氣體，該產物氣體具有的所述H2S的量值低于所述第一H2S量值。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于從含硫氣態流中除去硫的方法和系統 專利技術背景美國政府具有本專利技術的專利使用許可權(paid-up license)和在限定的情形下要求專利所有人許可他人以合理的理由實施的權利，所述理由如由美國能源部授予的合同號DE-FC26-05NT42458的條款所規定的。專利
本專利技術涉及一種用于降低含硫氣態流的硫含量的方法和系統。在一個方面中，本專利技術涉及對通過氣化和燃燒生產的氣態流進行處理。在一個方面中，本專利技術涉及使用該基本UCSRP方法用于從氣態流中除去硫。在一個方面中，本專利技術涉及對含硫氣態流的處理以實現在其中超低的硫水平。 相關技術說明用于從天然氣和烴過程氣體流除去H2S的常規技術是使該過程氣體流在一個合適的傳質接觸裝置(通常是一個裝配有填充物或接觸器塔盤(例如浮閥盤)的容器)中與一種化學溶劑如在指定的胺在水中的濃度下(通常是按重量計50百分比或更少的胺，但是基于具體所使用的胺或具體的溶劑)的一種胺溶液接觸。這樣的胺吸收酸性氣體、CO2、和H2S、以及類似的酸性成分(盡管前兩種是經常以顯著的濃度發現的酸性成分)并且形成被稱為一種富集或荷載胺的化學鍵合溶液。將該富集的或荷載的胺送出以進行“氣提”或再生，有時通過由將蒸汽直接注射到一個第二分開的胺接觸器(經常被稱為再生器、汽提器、或再沸器)中應用高溫來進行，而且又可以通過在位于該汽提器底部的再沸器中間接加熱該富集溶液來進行。還可以將惰性氣體或不含酸性成分的氣體(如氮氣)添加到這樣的汽提器以促進這些化學鍵合的酸性成分的解離或允許該反應在更低的溫度下發生。也可以應用真空。在于該汽提器中向蒸汽流充分暴露后，將此時的貧溶液冷卻，通常通過與向該汽提器的進料交叉交換以便最小化該總體系統所要求的熱負載。接著將該貧胺返回到吸收器中。將來自該汽提器的出口氣體送到一個硫回收單元(最經常是一個克勞斯設備)在其中使該氣體中的一些與空氣燃燒以在超過華氏2500度的溫度下、在該氣體中產生近似2:1的45/502比率，從而導致以下反應 2H2S+S02=3S+2H20 (1) 在該氣相中發生。然后將該氣體冷卻，導致將在進料中高達約70百分比的硫作為在液相中的液體元素硫而分離。該氣體被再加熱并且在華氏600度或上下被傳送越過一種催化劑，導致額外的元素硫的形成。然后將該氣體再次冷卻，導致進一步回收元素硫。這在總計2至4個的這樣的催化克勞斯反應器中重復，直到已經除去約97百分比的硫。進一步除去受平衡的限制并且如果需要除去額外的硫，可以使全部的含硫化合物在一種催化劑上轉化成H2S。然后用一個第二吸收器/汽提器從該氣體分離如此形成的H2S并且將其再循環到克勞斯過程。通過這樣的手段，可以回收超過99百分比的硫。在克勞斯反應器和冷凝器后面的這些步驟被稱為出口氣體處理過程以及“尾氣”處理過程。存在對這些過程的多種增強以當被要求時實現甚至更高的回收率。對于在該進料氣體中更小噸數的硫(約20噸每天或更少)，代替地可以更經濟地采用液體氧化還原過程如LO-CAT或STRETFORD _、或CRYSTASULF⑧過程。對于甚至更小的噸數(近似100磅/天或更少)，在比該液體氧化還原型過程更低的系統成本下可以使用含鐵材料或苛性堿浸潰碳或氧化鋅的吸收床、或三嗪“清除劑”或其他化學品或苛性堿的液體填充床。類似的，基于Hysys模擬數據使用DGM作為溶劑以從這種特定的進料氣體(在表1中示出)除去H2S,如果該反應器以在該流出氣體中具有約2百分比的過量SO2 (基于總的入口化學計量SO2需要量)的過量SO2模式在約750磅/平方英尺下和約華氏270度的溫度下工作，則產物氣體將含有約60ppmv的SO2。如果為了特定的下游過程應用，不得不將SO2的水平降低到低于50ppbv，那么再一次將需要添加額外的吸收器/汽提器操作使用DGM或DEG溶劑以進一步將SO2水平減低到低于5-lOppmv，并且添加使用特定吸附劑(如一種堿性吸附劑(例如，石灰巖或石灰)漿料、或干燥碳酸鈉)、或商業上典型用于處理產物氣體的一種氫氧化鈉水溶液的附加的單元以進一步將SO2水平降低到低于50ppbv。對于含有相對大的CO2水平的氣態流的用于大規模的商業應用，用于使用這樣的吸附劑(將與SO2以及CO2進行反應)的凈消費將會是相對非常高的以實現50ppbv或更低的SO2技術規范。 在U.S.專利7，381，393中描述了用于從天然氣和多種氣態流中除去硫的UCSRP(加利福尼亞大學硫回收過程)概念。在該UCSRP中，在一種有機液體或溶劑的存在下、優選在硫的熔點以上的溫度下根據反應(I)使硫化氫(H2S)與二氧化硫(SO2)反應以形成硫。可能被用以促進這個反應的典型的溶劑包括帶有均相催化劑如3-吡啶基甲醇的二乙二醇甲醚(DGM)或二甘醇(DEG)，共同被稱做“溶媒(Solvent)”。隨著部分進料H2S和SO2在該溶劑中溶解，它們發生反應以形成在該溶媒中基本上不可溶的硫。因此，可以在反應器出口從該溶媒/氣體混合物分離該液體硫產物。U.S.專利7，381，393進一步傳授了該系統可以在兩種模式——過量H2S模式或過量SO2模式下工作。在過量H2S模式下，以化學計量過量存在的H2S (處于對于被進料到該反應器的SO2約5-20百分比的相對過量)用于驅動該反應以完成SO2的消除，導致含有一些H2S產物氣體。類似的，在過量SO2模式下，取決于所使用的SO2的過量程度以及整體反應動力學，以化學計量過量存在的SO2導致含有一些剩余SO2的產物氣體。在過量H2S模式下，該吸收器/反應器的溶劑再循環率比在在過量SO2模式下相對高的多，因為在DGM-型溶劑中H2S的溶解度顯著低于SO2的溶解度。對于所有反應器級、特別是對于含有相對高水平的CO2的載H2S氣態流該UCSRP在過量SO2模式下工作的關鍵問題是在下游將剩余SO2除去到超低水平(在此明確為小于約50ppbv)這是對于多種用于生產關鍵化學品和液態/氣態燃料的過程、以及在清潔的氣體中要求超低SO2水平的其他過程所要求。富H2S的UCSRP-型吸收器/反應器柱的一個工作實例是基于Hysys ?模擬數據使用DGM作為溶劑以從一種在表1中示出的具體的進料氣體組合物(含有約6200ppmv的H2S)中除去H2S。如果該反應器以約2百分比的過量H2S(基于總的入口 H2S)、在過量H2S模式下工作(在約750磅/平方英寸和華氏270度下)，則在UCSRP-型吸收器/反應器的出口的產物氣體將含有約120ppmv的H2S。如果具體的下游加工應用(例如，將煤炭衍生的合成氣體轉化成化學品或液體燃料)要求低于50ppbv的H2S水平，那么將有必要使用在過量H2S模式下工作的附加UCSRP吸收器/反應器或另外的除硫技術(例如，CRYSTASULF過程)以將H2S水平進一步降低到約5-lOppmv (這兩個選項都使該方法增加了顯著的資金和操作成本)，接著使用保護床層(例如，ZnO基的)以將H2S水平從5-lOppmv降低到低于50ppbv。對于典型的大規模的商業化操作(如加工煤炭衍生的合成氣體用于生產清潔液體燃料)，如果在第二處理步驟(例如，使用CRYSTASULF過程)之后H2S水平是高于IOppmv的話，則用于保護床層吸附本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于從含H2S的氣體流中除去硫的方法，該方法包括以下步驟：在以過量SO2模式在一個第一SO2量值下工作的一個第一級UCSRP反應器容器中處理一種含有一個第一H2S量值的氣態流，生產元素硫和一種具有降低的所述SO2量值的流出氣體；并且在以過量H2S模式工作的一個第二級UCSRP反應器容器中處理所述流出氣體，生產一種產物氣體，該產物氣體具有的所述H2S的量值低于所述的第一H2S量值。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.03.22 US 13/053,5511.一種用于從含H2S的氣體流中除去硫的方法，該方法包括以下步驟: 在以過量SO2模式在一個第一 SO2量值下工作的一個第一級UCSRP反應器容器中處理一種含有一個第一 H2S量值的氣態流，生產元素硫和一種具有降低的所述SO2量值的流出氣體；并且 在以過量H2S模式工作的一個第二級UCSRP反應器容器中處理所述流出氣體，生產一種產物氣體，該產物氣體具有的所述H2S的量值低于所述的第一 H2S量值。2.如權利要求1所述的方法，其中在將所述流出氣體于所述第二級UCSRP反應器容器中處理之前，將其于在過量H2S模式下工作的一個中間UCSRP反應器容器中進行處理。3.如權利要求1所述的方法，其中在將所述流出氣體于所述第二級UCSRP反應器容器中處理之前，將其于一個COS水解反應器中進行處理，其中將在所述流出氣體中存在的一部分COS和水蒸氣轉化成CO2和H2S。4.如權利要求1所述的方法，其中從所述產物氣體分離在所述產物氣體中存在的溶劑和水，生產包括所述溶劑和所述水的一種液體。5.如權利要求1所述的方法，其中在所述產物氣體中所述H2S的量值是小于約lOppmv。6.如權利要求1 所述的方法，其中將所述氣態流的一部分和所述流出氣體一起供應到所述第二級UCSRP反應器容器。7.如權利要求4所述的方法，其中將所述溶劑從所述液體分離并且再循環到所述第一級UCSRP反應器容器和所述第二級UCSRP反應器容器中的至少一個。8.如權利要求1所述的方法，其中所述氣態流是衍生自選自由煤、石油焦、生物質、和它們的組合組成的組的進料的氣化以及載硫燃料的燃燒之一。9.一種用于從含硫的氣態流中除去硫的系統，包括: 一個第一級UCSRP反應器容器,該第一級UCSRP反應器容器被適配成在過量SO2模式下工作，具有一個原料氣體入口和一個第一級產物氣體出口 ；以及 一個第二級UCSRP反應器...
【專利技術屬性】
技術研發人員：阿魯納布哈·巴蘇，H·S·邁爾，斯科特·林恩，D·勒平，詹姆士·R·旺格羅，
申請(專利權)人：瓦斯技術研究所，
類型：
國別省市：
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