CN101522595A - 综合分离和纯化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于从包括溶剂基酸性分离区(113，114)、膜分离区(118，124)和压力摆动吸附单元(140)的流体物流(112)中分离硫化氢、二氧化碳和氢处理方案和安排。至少一部分再膜分离区制备的贫二氧化碳非渗透物流(128)再循环到酸性气体分离区以便除去并且从溶剂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气轮机中燃烧以生成电流。此外，一部分压力摆动吸附尾气流(144)和/或硫回收尾气硫(156)也可以再循环到酸性气体分离区用于进一步的处理。

Description

综合分离和纯化方法
发明领域
[0001]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
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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
[0014]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。
[0015]本发明更特殊的目的在于克服一个或几个上述问题。
[0016]本发明的一般目的通过用于从至少包括硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离二氧化碳的处理方案至少可以部分实现。根据一个实施方案，这种处理方案包括使流体物流与溶剂在吸附剂区接触以形成富含硫化氢的溶剂流和不含硫的流体物流。富含硫化氢的溶剂流至少含有硫化氢和第一部分二氧化碳。不含硫的流体物流至少包括氢和第二部分二氧化碳。该处理方案进一步包括使第一膜分离区中的至少一个第一气体可渗透膜单元与第一部分不含硫的流体物流接触以制备富含氢的渗透物流和至少含有二氧化碳的第一非渗透物流。第一部分第一非渗透物流与第二膜分离区中的至少一个第二气体可渗透膜单元接触以制备富含二氧化碳的渗透物流和第二非渗透物流。至少一部分第二非渗透物流与富含硫化氢的溶剂流在二氧化碳气提区中混合以制备富含硫化氢的溶剂流和富含二氧化碳的流体物流。
[0017]现有技术通常不能提供期望的与常规方法例如可以用于IGCC体系的方法相比在生成能量、蒸汽、氢和/或其它工业有利的化合物中经济且有效的处理方案和安排。
[0018]根据另一个实施方案，用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的处理方案包括使流体物流与溶剂在吸附区接触以制备富含硫化氢的溶剂流和不含硫的流体物流。富含硫化氢的溶剂流至少包括硫化氢和第一部分二氧化碳。不含硫的流体物流至少包括氢和第二部分二氧化碳。该处理方案进一步包括使至少一种中空纤维膜单元在第一膜分离区与第一部分不含硫的流体物流接触以制备富含氢的渗透物流和至少含有二氧化碳的第一非渗透物流。第一部分的第一非渗透物流通过第二膜分离区中的至少一个螺旋状卷绕膜(spiral woundmembrane)单元进行处理以制备富含二氧化碳的渗透物流和第二非渗透物流。第二非渗透物流含有少于5体积％的二氧化碳。该处理方案还进一步包括在压力摆动吸附单元中处理富含氢的渗透物流以制备纯化的氢流和压力摆动吸附尾气流。富含硫化氢的溶剂流通过使富含硫化氢的溶剂流与至少一部分第二非渗透物流在二氧化碳气提区中接触进行处理以制备富含硫化氢的溶剂流和富含二氧化碳的流体物流。富含硫化氢的溶剂流在硫化氢气提区进行处理以制备硫化氢减少的溶剂流和富含硫化氢的流体物流。富含硫化氢的流体物流在硫回收单元中进行处理以制备元素硫流和硫回收尾气流。该处理方案还还包括合并至少一部分压力摆动吸附尾气流和硫回收尾气硫以制备合并的尾气流。在进入吸附区之前，至少一部分合并的尾气流与至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流合并。
[0019]根据本发明其它的实施方案，用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的处理方案包括使该流体物流与物理溶剂在酸性气体分离区中接触以制备至少一种不含硫的流体物流、富含二氧化碳的流体物流和富含硫化氢的流体物流。不含硫的流体物流至少包括氢和第一部分的二氧化碳。富含硫化氢的流体物流至少包括硫化氢。该处理方案进一步包括使膜分离区中的至少一个气体可渗透膜单元与第一部分不含硫的流体物流接触以制备至少富含氢的渗透物流和非渗透物流。至少一部分富含氢的渗透物流在压力摆动吸附单元中进行处理以制备纯化的氢流和压力摆动吸附尾气流。富含硫化氢的流体物流在硫回收单元中进行处理以制备元素硫流和硫回收尾气硫。该处理方案还还包括合并至少一部分压力摆动吸附尾气流和硫回收尾气流以制备合并的尾气流。合并的尾气流在压缩区中压缩以制备压缩的尾气流。至少第一部分压缩的尾气流与流体物流合并以制备合并的随后在酸性气体分离区中处理的流体物流。
[0020]本发明进一步包括用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的体系。该体系包括吸附剂区，溶剂与流体物流在其中接触以制备至少含有硫化氢和第一部分二氧化碳的富含硫化氢的溶剂流和至少含有氢和第二部分二氧化碳的不含硫的流体物流。该体系进一步包括至少一个膜分离区。该至少一个膜分离区包括至少一个气体可渗透膜单元，第一部分不含硫的流体物流在其中与至少一个气体可渗透膜单元接触以制备富含氢的渗透物流和非渗透物流。该体系还包括压力摆动吸附单元，至少一部分富含氢的渗透物流在其中进行处理以制备纯化的氢流和压力摆动吸附尾气流。该体系还还包括二氧化碳气提区，至少一部分非渗透物流在其中与富含硫化氢的溶剂接触以制备富含二氧化碳的流体物流和富含硫化氢的溶剂流，以及硫化氢气提区，至少一部分富含硫化氢的溶剂在其中进行处理以制备硫化氢减少的溶剂和富含硫化氢的流体物流。该体系还进一步包括硫回收单元，至少一部分富含硫化氢的流体物流在其中进行处理以制备元素硫流和硫回收尾气流。
[0021]从以下细节和从属权利要求以及附图的描述本发明的其它目的和优点对本领域技术人员来说是显而易见的。
附图概述
[0022]图1是根据一个实施方案的用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的改进处理方案的简单示意图。
[0023]图2是根据另一个实施方案的用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的改进处理方案的简单示意图。
[0024]图3是根据其它实施方案的用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的改进处理方案的简单示意图。
发明详述
[0025]综合气体组合循环(IGCC)过程通常包括几个分离、回收和/或纯化过程以处理由气化器中含烃物料气化产生的至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流。
[0026]图1示意性地说明了用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流112中分离硫化氢和二氧化碳的处理方案110。该处理方案110包括流体物流112与溶剂113在吸附区114中接触以制备至少含有氢和第一部分二氧化碳的不含硫的流体物流116，以及至少含有硫化氢和第二部分二氧化碳的富含硫化氢的溶剂流115。这里使用的词语“不含硫的流体物流”指的是含有少于1ppm体积硫化氢的流体物流。根据某些实施方案，不含硫的流体物流116包括或含有35％到50体积％的氢。
[0027]吸附区114中使用的溶剂113可以是任何选择性地吸附硫化氢的材料。在吸附区中可以使用的溶剂包括但不限于，例如聚乙二醇的二烷基醚，如聚乙二醇的二甲醚，聚乙二醇的二乙醚，聚乙二醇的甲基异丙基醚和它们的联合，单或二乙醇胺，甲基二乙醇胺和助催化的(prompted)甲基二乙醇胺溶液，例如甲基二乙醇胺和2-(2-氨基乙氧基)乙醇的混合物。Schubert等人的美国专利6,203,599、Kuessner等人的美国专利4,330,305、Kutsher等人的美国专利3,362,133和Critchfield等人的美国专利5,861,051中描述了这些溶剂的性质和用途，这些专利中的每一篇的内容都通过参考文献并入本发明。根据某些实施方案，在吸附区114使用的溶剂包括聚乙二醇的二甲醚。
[0028]处理方案110进一步还包括通过使第一膜分离单元118中的至少一个第一气体可渗透膜单元与第一部分117接触以处理不含硫的流体物流116的至少第一部分117而制备富含氢的渗透物流120和至少包含二氧化碳的第一非渗透物流122。在第一膜分离区118中的这种处理通常包括气体膜分离单元，其中氢和在有些实施方案中包含在不含硫的流体物流116中的第一部分117中选择的额外组分渗透通过至少一个气体可渗透膜单元，并且收集以制备富含氢的渗透物流120。收集并不渗透通过至少一个气体可渗透膜单元的不含硫的流体物流116的第一部分117的组分并且其流出第一膜分离区118而作为第一非渗透物流122。根据某些实施方案，富含氢的渗透物流120可以包括或含有70％到90体积％的氢。
[0029]根据某些实施方案，第一膜分离区118可以包括至少一个中空纤维气体可渗透膜单元。根据其它的实施方案，第一膜分离区118可以包括多个连接在一起的中空纤维气体可渗透膜单元形成分离阵列。这些分离阵列通常期望用于工业装置中，在其中处理大体积的物料。例如Doshi等人的美国专利5,411,721中更详细地描述了用于形成和利用中空纤维气体可渗透膜单元的材料和方法，其内容通过引用并入本文。
[0030]第一非渗透物流122的第一部分123在第二膜分离区124中进行处理，其中第一部分123与至少一个第二气体可渗透膜单元接触以制备富含二氧化碳的渗透物流126和第二非渗透物流128(例如贫二氧化碳的非渗透物流)。根据某些实施方案，最多10体积％的第一非渗透物流122，即第一部分123，可以进料到第二膜分离区124中。
[0031]在第二膜分离区124中的这种处理通常包括气体膜分离单元，其中二氧化碳和某些实施方案中额外选择包含在第一非渗透物流122的第一部分123中的组分渗透通过至少一个气体可渗透膜单元并且将其收集以制备富含二氧化碳的渗透物流126。收集没有渗透通过至少一个气体可渗透膜单元的第一非渗透物流122的第一部分123的组分并使其流出第二膜分离区124而作为第二非渗透物流128。根据某些实施方案，第二非渗透物流128包括或含有少于5体积％的二氧化碳。根据某些其它的实施方案，第二非渗透物流128包括或含有少于3体积％的二氧化碳。
[0032]根据某些实施方案，第二膜分离区124可以包括至少一个螺旋状卷绕气体可渗透膜单元。根据另一些实施方案，第二膜分离区124可以包括多个连接的螺旋状卷绕气体可渗透膜单元形成分离阵列。这些分离阵列通常可以用于其中可以处理大体积物料的处理方案中。用于形成和利用螺旋状卷绕气体可渗透膜单元的材料和方法例如在Kulprathipanja等人的美国专利4,608,060和Tang的美国专利5,702,503中更详细的描述，其内容通过引用并入本文。
[0033]第二非渗透物流128或至少其中选择的部分用于除去富含硫化氢的溶剂流115中共吸附的二氧化碳。典型地，在二氧化碳气提区130中，富含硫化氢的溶剂流115中共吸附的二氧化碳通过将所述溶剂流115加热到期望的温度并且然后使加热的富含硫化氢的溶剂流115与第二非渗透物流128或其中选择的部分接触而脱吸。通常，从富含硫化氢的溶剂流115中气提的二氧化碳通过第二非渗透物流128吸附以制备富含二氧化碳的流体物流132和富含硫化氢的溶剂流134。
[0034]根据某些实施方案，不含硫的流体物流116的第二部分119、第一非渗透物流122的第二部分125、富含二氧化碳的渗透物流126和富含二氧化碳的流体物流132中的至少一个之后可以在燃气轮机136中燃烧以生成电能输出138。
[0035]根据另一些实施方案，富含氢的渗透物流120之后可以在压力摆动吸附(PSA)单元140中进行处理以制备纯化的氢流142和压力摆动吸附尾气流144。这种压力摆动吸附单元140通常通过从富含氢的渗透物流120吸附轻质气体例如一氧化碳、甲烷和二氧化碳到吸附剂的固定床上运转。杂质的吸附发生在相对高压下。氢仅以少量吸附并且因此可以作为在高压力和纯度下的纯化的氢流142通过穿过吸附床纯化后而回收。压力摆动吸附的氢产品流典型的纯度范围为99到99.999体积％。吸附床的再生可以通过在压力摆动吸附尾气流144中在吸附剂上将压力降低到解吸杂质实现。在例如图1所示的处理方案中，压力摆动吸附单元140典型的在进料压力范围为1,825kPa(大约265psia)到2,520kPa(大约365psia)下运转。纯化的氢产品142在70kPa(大约10psid)下收集而不是进料，且压力摆动吸附尾气流144典型地在138kPa(大约20psia)下收集。根据某些实施方案，第一非渗透物流120可以在进入压力摆动吸附单元140之前压缩。
[0036]通常，这种压力摆动吸附单元在循环的基础上进行，各吸附器容器在吸附和解吸步骤之间的循环中运转。为了提供恒定的产物和尾气流而使用多个吸附器。基于物料流中存在的杂质的类型和量以及所需要的除去这些杂质的程度选择吸附剂。例如Miller的美国专利4,964,888和Whysall等人的美国专利6,210,4664详细的描述了这种压力摆动吸附单元和它们的运转，其内容通过引用并入本文。
[0037]根据其它的实施方案，富含硫化氢的溶剂流134可以在硫化氢气提区146中进行处理以制备硫化氢减少的溶剂流148和富含硫化氢的流体物流150。通常在硫化氢气提区146中的这种处理包括分离单元，其中将富含硫化氢的溶剂流134加热以便从溶剂中除去硫化氢并且制备硫化氢减少的溶剂流148。方便的或有利的是硫减少的溶剂流148可以与溶剂113在吸附区114中合并。
[0038]根据某些其它的实施方案，富含硫化氢的流体物流150可以在硫回收单元152中进行处理以制备元素硫流154和硫回收尾气流156。这种硫回收单元152可以是例如Claus单元。在Claus单元中，首先用空气在高温下氧化硫化氢，即在1000℃到1400℃下以制备元素硫和二氧化硫。但是一些残余的硫化氢仍然未反应。然后这种残余的硫化氢在两个或三个步骤中与形成的二氧化硫一起进行催化反应，制备更多的元素硫和水。在制备的硫回收尾气流156中残留有少量的硫化氢。
[0039]方便地或有利地，硫回收尾气流156可以在压缩装置序列158中压缩以制备压缩的尾气流160。至少一部分压缩的尾气流160，例如第一部分162可以与流体物流112合并并且得到的合并物流164可以在吸附区114中进行处理以便通过上述方法回收或除去额外的化合物。
[0040]另外地或额外地，所有的或至少一部分压缩的尾气流160可以与进料流166合并并且在水轮换反应器单元168中进行处理。例如，根据某些实施方案，在期望增加氢和/或二氧化碳制备的特殊的实施方案中，压缩的尾气流160的第二部分170可以与进料流166合并以形成合并的进料流172。然后合并的进料流172可以在水轮换反应器168中进行处理以提供流体物流112。
[0041]根据某些实施方案，进料流166可以包括由石油焦炭、煤炭、重油物流和/或天然气气化制备的原料合成气。
[0042]根据另一实施方案，如图2所示，处理方案210与图1所示的处理方案110相似，用于从至少包括硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流212中分离硫化氢和二氧化碳，其包括吸附区214、第一膜分离区218、第二膜分离区224、二氧化碳气提区230、燃气轮机236、压力摆动吸附单元240、硫化氢气提区246和硫回收区252。
[0043]与处理方案110相似，处理方案210也包括使流体物流212与溶剂213在吸附剂区214接触以制备富含硫化氢的溶剂流215和不含硫的流体物流216，例如通过上述与吸附区114相关的分离过程，如图1所示。
[0044]至少不含硫的流体物流216的第一部分217在第一膜分离区218中通过例如与上述第一膜分离区118相关的分离过程进行处理以制备富含氢的渗透物流220和第一非渗透物流222，如图1所示。随后第一非渗透物流222的第一部分223在第二膜分离区224中通过例如与上述第二膜分离区124相关的分离过程进行处理以制备富含二氧化碳的渗透物流226和第二非渗透物流228。根据某些实施方案，最多10体积％的第一非渗透物流222，即第一部分223，可以进料到第二膜分离区224中。
[0045]第二非渗透物流228或其中选择的一部分在二氧化碳气提区230中与富含硫化氢的溶剂流215接触，例如如图1所示在相关的二氧化碳气提区130中通过上述分离过程制备富含二氧化碳的流体物流232和富含硫化氢的溶剂流234。
[0046]富含氢的渗透物流220或其中选择的一部分在压力摆动吸附单元240中进行处理，例如如图1所示在相关的压力摆动吸附单元140中通过上述分离过程制备纯化的氢流242和压力摆动吸附尾气流244。根据某些实施方案，可以在138kPa到172kPa(大约20到25psia)的压力下提供压力摆动吸附尾气流244。根据某些其他的技术方案，富含氢的渗透物流220可以在进入压力摆动吸附单元240之前进行压缩。
[0047]之后在硫化氢气提区246中处理富含硫化氢的溶剂流234，例如如图1所示在相关的硫化氢气提区146中通过上述分离过程制备硫化氢减少的溶剂流248和富含硫化氢的流体物流250。之后硫化氢减少的溶剂流248可以用于吸附区214中。
[0048]富含硫化氢的流体物流250在硫回收区252中进行处理，例如如图1所示，在相关的硫回收区152中通过上述的方法制备元素硫流254和硫回收尾气流256。
[0049]根据某些实施方案，不含硫的流体物流216的第二部分219、第一非渗透物流222的第二部分225、富含二氧化碳的渗透物流226和富含二氧化碳的流体物流232中的一个或几个可以在燃气轮机236中燃烧以制备电能输出238。
[0050]处理方案210进一步包括合并至少一部分压力摆动吸附尾气流244，即第一部分245，与硫回收尾气流256以制备之后在吸附区214中进行处理的合并的尾气流260。例如，根据某些实施方案，合并的尾气流260可以在压缩装置序列258中压缩以制备至少一部分压缩尾气流262，即第一部分264，其可以与流体物流212合并。然后得到的合并的流体物流266可以进料到吸附区214中。根据某些实施方案，压力摆动吸附尾气流244的第二部分247可以从处理方案210中除去或剔除以便用于另一个过程或过程单元。
[0051]另外地或额外地，所有或至少一部分压缩的尾气流262可以与进料流268合并并且在水轮换反应器单元270中进行处理。例如，根据某些实施方案，特别是在期望增加氢和/或二氧化碳制备的实施方案中，压缩尾气流262的第二部分272可以与进料流268合并以制备合并的进料流274。合并的进料流274可以在水轮换反应器单元270中进行处理以提供流体物流212。
[0052]根据其他的实施方案，如图3所示，用于从至少包含硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流312中分离硫化氢和二氧化碳的处理方案310包括使流体物流312与物理溶剂313在酸性气体分离区314中接触以制备至少含有氢和一部分二氧化碳的不含硫的流体物流316、富含二氧化碳的流体物流318和至少包括硫化氢的富含硫化氢的流体物流320。这些物流316、318和320在例如如图1所示相关的吸附区114、二氧化碳气提区130和硫化氢气提区146中可以分别使用上述分离方法制备。
[0053]之后不含硫的流体物流316的第一部分317在膜分离区322中通过接触至少一种气体可渗透膜单元以制备富含氢的渗透物流324和非渗透物流326，例如如图1所示通过分别与第一和/或第二膜分离区118和124相关的上述分离方法进行。
[0054]富含氢的渗透物流324的至少一部分在压力摆动单元328中进行处理以制备纯化的氢流330和压力摆动吸附尾气流332，例如如图1所示通过与压力摆动吸附单元140相关的上述分离方法进行。根据某些实施方案，富含氢的渗透物流324可以在进入压力摆动吸附单元328之前压缩。
[0055]处理方案310进一步包括在硫回收单元334中处理至少一部分富含氢的流体物流320以制备元素硫流336和硫回收尾气流338，例如如图1所示通过与硫回收单元152相关的上述分离方法进行。
[0056]至少一部分压力摆动吸附尾气332与硫回收尾气流338合并以制备合并的尾气流342。至少一部分合并的尾气流342可以在压缩装置序列344中压缩以制备压缩的尾气流360。至少一部分压缩的尾气流360，例如举例来说第一部分362，可以与流体物流312合并以形成合并的流体物流364，其可以在酸性分离区314中进行如图1所示与处理方案110相关的处理以回收或除去上述每种方法中额外的化合物。
[0057]另外地或额外地，所有或至少一部分压缩的尾气流360可以与进料流366合并并且在水轮换反应器单元368中处理。例如，根据某些实施方案，特别是在期望增加氢和/或二氧化碳制备的实施方案中，压缩的尾气流360的第二部分370可以与进料流366合并以形成合并的进料流372。合并的进料流372可以在水轮换反应器368中进行处理以提供流体物流312。
[0058]根据某些实施方案，酸性气体分离区314可以包括吸附区346、二氧化碳气提区348和硫化氢气提区350，用于分离来自流体物流312的二氧化碳和硫化氢。例如，处理方案310可以进一步包括使物理溶剂313在吸附区346中与流体物流312和/或合并的流体物流364接触以制备不含硫的流体物流316和至少包含硫化氢和一部分二氧化碳的富含硫化氢的溶剂流354。这种流体物流316和354可以分别使用如图1所示与吸附区114相关的上述分离方法制备。
[0059]富含硫化氢的溶剂流354在二氧化碳气提区348中通过使富含硫化氢的溶剂流354与吹扫气体流356接触进行处理以制备富含二氧化碳的流体物流318和富含硫化氢的溶剂流358。这种流体物流318和358可以分别使用如图1所示与二氧化碳气提区130相关的上述方法制备。
[0060]根据某些实施方案，不含硫的流体物流316的第二部分319、至少一部分非渗透物流326和富含二氧化碳的流体物流318中的一个或几个可以在燃气轮机340中燃烧以制备电能输出343。
[0061]根据某些实施方案，吹扫气流356可以由外部来源供应，例如举例来说来自可以用于制备用于IGCC过程中有关气化器的氧气流的空气分离单元(没有标出)。
[0062]根据某些其他的实施方案，一部分非渗透物流326可以用于供应吹扫气流356。根据某些实施方案，最多10体积％的非渗透物流326可以用于提供吹扫气流356。根据这些实施方案，膜分离区322方便地和/或有利地配置以至于二氧化碳通过不含硫的物流316的第一部分317穿过至少一个气体分离膜单元进入到膜分离区322中并且收集在富含氢的渗透物流328中，且一部分进料到二氧化碳气提区348中的非渗透物流326包括少于5体积％的二氧化碳，根据某些实施方案，其包括少于3体积％的二氧化碳。
[0063]根据某些其他的实施方案，膜分离区322至少可以包括与至少一个螺旋状卷绕气体可渗透膜单元连接成串联的中空纤维气体可渗透膜单元。例如，膜分离区322可以包括第一和第二膜分离区，例如举例来说，如图1所示的第一膜分离区118和第二膜分离区124，其中非渗透物流326在第二膜分离区中进行处理以制备适合用作吹扫气流356的非渗透物流。
[0064]根据某些实施方案，富含硫化氢的溶剂流358在硫化氢气提区350中进行处理以制备硫化氢减少的溶剂流352和富含硫化氢的流体物流320。根据某些其他的实施方案，硫化氢减少的溶剂流352可以与溶剂流313合并，并且用于吸附区346中。这种流体物流352和320可以分别通过如图1所示与硫化氢气提区146相关的上述方法制备。
[0065]如上所述，本发明提供可改进的用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的方法，该方法使用至少一部分该体系中制备的副产物流。本发明进一步提供可改进的用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流中分离硫化氢和二氧化碳的方法，该方法使至少一部分选择的废物流或副产物流得以再循环以改进期望的产物的回收，例如举例来说为二氧化碳和氢。
[0066]正如这里详细描述的，通过这种改进的方法实践可利用的改进和优点包括，方便地和/或有利地利用了一种或几种通过该方法中的方法产生的副产物或废物流以支持或促进方法中的某些步骤。
[0067]本发明在这里适当的说明性的公开内容可以在缺少任何单元、步骤、部分、组成或这里没有特别公开的成分的情况下实现。
[0068]在前面本发明的详细描述中已经描述了与其中某些优选的实施方案相关的内容，并且建立许多细节用于说明的目的，对于那些本领域的技术人员来说显而易见的是可被容许的额外的实施方案，且这里详细描述的某些内容可以进行相当多的变化而并不背离本发明的基本原则。

Claims (10)

1.一种用于纯化至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流的方法，该处理方案包括：
流体物流与溶剂在吸附区接触以制备至少含有氢和第一部分二氧化碳的不含硫的流体物流，至少含有硫化氢和第二部分二氧化碳的富含硫化氢的溶剂流；
使第一膜分离区中的至少一个第一气体分离膜单元与第一部分不含硫的流体物流接触以制备富含氢的渗透物流和至少含有二氧化碳的第一非渗透物流；
使第二膜分离区中的至少一个第二气体分离膜单元与第一非渗透物流的第一部分接触以制备富含二氧化碳的渗透物流和第二非渗透物流；并且使富含硫化氢的溶剂流与至少一部分第二非渗透物流在二氧化碳气提区接触以制备富含二氧化碳的流体物流和富含硫化氢的溶剂流。
2.权利要求1的方法，其中溶剂含有聚乙二醇的二甲醚。
3.权利要求1的方法，其中至少一个第一气体分离膜单元包括至少一个中空纤维膜单元和至少一个包含至少一个螺旋状卷绕膜单元的第二气体分离膜单元。
4.权利要求1的处理方案，其中第二非渗透物流包含少于5体积％的二氧化碳。
5.权利要求1的处理方案，其还包括在燃气轮机中燃烧第二部分不含硫的流体物流的至少一部分，第一非渗透物流的第二部分，富含二氧化碳的渗透物流和富含二氧化碳的流体物流的至少一者。
6.权利要求1的处理方案，其还包括在压力摆动吸附单元中处理富含氢的渗透物流以制备至少纯化的氢流。
7.权利要求1的处理方案，其还包括在硫化氢气提区处理富含硫化氢的溶剂以制备至少硫化氢减少的溶剂流。
8.权利要求7的处理方案，其还包括在吸附区合并硫化氢减少的溶剂与溶剂。
9.权利要求1的方法，其进一步包括：
在压力摆动吸附单元处理至少一部分富含氢的渗透物流以制备纯化的氢流和压力摆动吸附尾气流；
在硫回收单元处理至少一部分富含硫化氢的流体物流以制备纯化的硫流和硫回收尾气流；
合并至少一部分硫回收尾气流和压力摆动吸附尾气流以制备合并的尾气流；
在压缩装置序列中压缩合并的尾气流以制备压缩的尾气流；
合并至少第一部分压缩的尾气流与流体物流以制备合并的流体物流；并且在酸性气体分离区处理合并的流体物流。
10.一种用于从至少含有硫化氢、二氧化碳和氢的流体物流(112)中分离硫化氢和二氧化碳的体系，该体系包括：
吸附剂区(114)，溶剂与流体物流(112)在其中接触以制备至少包括硫化氢和第一部分二氧化碳的富含硫化氢的溶剂流(115)以及至少包括氢和第二部分二氧化碳的不含硫的流体物流(116)；
至少一个膜分离区(118)，其包括至少一个可渗透气体的膜单元，其中第一部分不含硫的流体物流(116)与至少一个可渗透气体的膜单元接触以制备富含氢的渗透物流(120)和非渗透物流(122)；
压力摆动吸附单元(140)，至少一部分富含氢的渗透物流在其中处理以制备纯化的氢流(142)和压力摆动吸附尾气流(144)；
二氧化碳气提区(130)，至少一部分非渗透物流(122)与富含氢的溶剂流(115)在其中接触以制备富含硫化氢的溶剂流(134)和富含二氧化碳的流体物流(132)；
硫化氢气提区(146)，至少一部分富含硫化氢的溶剂流(134)在其中处理以制备硫化氢减少的溶剂流(148)和富含硫化氢的流体物流(150)；以及
硫回收单元(152)，至少一部分富含硫化氢的流体物流(150)在其中处理以制备纯化的硫流(154)和硫回收尾气流(156)。
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