CN101993049B - 硫回收系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文中公开了多种类型自含硫气体高效地产生硫的系统和方法。本文中描述的系统含脱硫单元(12)、自所述脱硫单元(12)接收硫化质的再生器(14)、硫回收单元(18)、与所述再生器(14)和所述硫回收单元(18)流体连通的硫轨道(28)、和硫轨道上的硫浓缩器(54)。从再生器(14)出来的硫流用硫浓缩器(54)浓缩并在硫回收单元(18)处转化为硫产品。

Description

硫回收系统和方法
技术领域
总体而言，本发明涉及一种硫回收系统和方法，更具体而言，涉及一种自含硫气流回收硫的系统和方法。
背景技术
源自煤的合成气体(“合成气”)或其他原料如生物气、废气和高炉煤气可有效用于应用如发电和化学品生产。在整体气化/联合循环(IGCC)工艺中，煤经空气(或氧气)气化和蒸发产生主要包含一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、水蒸汽和氮气(当使用空气作为氧化剂时)的可燃气体(煤气)。所述气体用作燃气轮机或燃气轮机-蒸汽轮机联合循环的燃料以产生电能。IGCC方法的产物也可含小量其他气态物类。其他原料如生物气、废气和高炉煤气可产生与煤气不同的气态组合物。但如上所述煤气或其他原料在考虑用于预期的最终用途前通常经净化以除去物类如颗粒物质、碱金属和硫化合物。这类气体中的硫化合物包括硫化氢(H2S)和较少量的硫化羰(COS)、二硫化羰(CS2)等，具体取决于气体所源自的原料的硫含量及所使用的衍生方法。为满足环境标准及防止进一步使用所述可燃气体或其他原料的装置的损坏，可能有必要从所述气体去除一些或全部硫化合物和其他污染物。
一种从含硫气流去除硫化合物的方法包括通过使硫化合物与吸着剂如金属氧化物接触以形成金属硫化物(在本文中也称硫化质)而脱硫。净硫吸附反应以下面的方程式(1)为例给出：
H2S+MO→MS+H2O (1)
其中，M为吸着剂中存在的金属；MO代表金属氧化物；MS代表金属硫化物。为简单起见，M以二价示出，但明显也可采用其他价态的金属。此外，由于金属硫化物中硫的实际比例常与理论不同，故这些方程式可能不能准确表示反应的化学计量关系。
脱硫后，吸着剂在再生器中再生以回收金属氧化物。再生此吸着剂的标准方法是通过氧化或焙烧使吸收、吸附或反应的硫或硫化合物解吸而产生金属氧化物和含硫气体。氧化可通过向硫化质供给再生金属氧化物的再生气体而变得容易。再生反应可由下面的方程式(2)表示：
2MS+3O2→2MO+2SO2 (2)
其中，M、MS和MO的定义同上。很明显，在此再生过程中，硫或含硫物类的气态形式将随同其他气体一起放出并必须加以控制以避免其他污染问题。
取决于所采用的再生方法，气态硫物类可呈硫氧化物、硫化羰和二硫化羰等形式。此外，当与非氧气或空气的再生气体接触时，一些硫化质可被再生以产生还原形式的气态硫物类如硫化氢。例如，当与蒸汽接触时，硫化锡(SnS)将被再生为氧化锡，同时放出硫化氢和氢气。
再生器的含硫气流中气态硫物类的浓度常较低，通常低于约10％。有利的是让含硫气流中的气态硫含量尽可能高以便在将含硫气流作为尾气释放进大气中前自含硫气流有效产生或回收适销形式的硫。本发明提供了一种自再生器的硫流有效回收硫的系统和方法。
发明内容
本发明的一个实施方案为一种硫回收系统。所述系统含脱硫单元、自脱硫单元接收硫化质的再生器、硫回收单元、与再生器和硫回收单元流体连通的硫轨道(track)和硫轨道上的硫浓缩器。
本发明的另一实施方案为一种硫回收系统。所述系统含构造以接收含硫气流并形成硫化质的脱硫单元、自脱硫单元接收硫化质的再生器、硫回收单元、用于自再生器向硫回收单元输送氧化的硫气体的硫轨道、硫轨道上的硫氧化物浓缩膜、与脱硫单元和硫回收单元流体连通的滑流(slip-stream)燃料轨道、和布置在滑流燃料轨道上的氢浓缩膜。硫氧化物浓缩膜包含收集浓缩的硫氧化物的第一部分和收集硫浓缩膜的残余气体的第二部分。氢浓缩膜包含收集浓缩的氢的第一部分和收集氢浓缩膜的残余气体的第二部分。所述系统还含与硫氧化物浓缩膜的第一部分和氢浓缩膜的第一部分相连的吹扫蒸汽轨道。硫回收单元与硫氧化物浓缩膜的第一部分和氢浓缩膜的第一部分流体连通。
本发明的另一实施方案为一种硫回收系统。所述系统含构造以接收含硫气流并形成硫化质的脱硫单元；自脱硫单元接收硫化质的再生器；硫回收单元；用于自再生器向硫回收单元输送还原的硫气体的硫轨道；硫轨道上的硫化氢浓缩膜，所述硫化氢浓缩膜包含收集浓缩的硫化氢的第一部分和收集来自硫化氢浓缩膜的残余气体的第二部分；自硫轨道向氢浓缩膜输送还原的硫气体的第一滑流硫轨道，其中所述氢浓缩膜包含收集浓缩的氢的第一部分和收集氢浓缩膜的残余气体的第二部分；与硫化氢浓缩膜的第一部分流体连通并与硫回收单元流体连通的第二滑流硫轨道上的氧化器；和与硫化氢浓缩膜的第一部分和氢浓缩膜的第一部分相连的吹扫蒸汽轨道。硫回收单元与硫轨道上的氧化器流体连通。
本发明的另一实施方案为一种硫回收方法。所述方法包括以下步骤：在脱硫单元中用吸着剂自含硫气流去除硫化合物以形成硫化质，在再生器中从硫化质解吸气体以形成硫流，用硫浓缩器浓缩硫流的硫内容物以形成浓缩的硫流，和在硫回收单元中转化浓缩的硫流以形成硫产品。
附图说明
通过结合附图阅读下面的详细描述，本发明的这些及其他特征、方面和优势将得到更好的理解。在整个附图中，相似的符号代表相似的部分，其中：
图1为现有技术硫回收系统的示意图。
图2为根据本发明的一个实施方案的硫回收系统的示意图。
图3为根据本发明的一个实施方案自氧化的硫流回收硫的系统的示意图。
图4为根据本发明的一个实施方案自还原的硫流回收硫的系统的示意图。
具体实施方式
在下面的说明书和附随的权利要求书中，除非另有明确指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。除非明确提及为元素硫，否则说明书中用到的术语“硫”指元素硫、硫化合物或其组合。
本发明的各种实施方案描述了从在再生器中自硫化质解吸的硫流回收硫的系统和方法。硫可以元素硫或任何硫化合物如硫酸、硫酸铵或有机硫化合物形式回收。
图1为现有技术硫回收系统10的简图。系统10含脱硫单元12、再生器14和硫回收单元18。在运行过程中，来自气化器的含硫气流通过含硫气体轨道22进入脱硫单元12并接触脱硫单元12中的吸着剂。除非另有明确提及，否则本文中用到的吸着剂可呈固体形式或呈液体形式。本文中用到的轨道为允许导管所连接的各种元件之间流体连通并用作运行过程中气体或吸着剂通行途径的导管。
运行过程中，脱硫单元12中的吸着剂从含硫气体吸收硫而成为硫化质。本文中用到的吸收可指硫的简单吸收、吸着剂与硫的反应或甚至硫的吸附。硫化质通过硫化质轨道24被输送到再生器14并接触通过再生器气体轨道26供给的再生气体。在再生器14中硫化质与再生气体间的反应过程中，吸着剂解吸含硫气体而在与再生器14相连的硫轨道28中形成硫流。本文中的“解吸”可指简单解吸或通过与再生气体的化学反应形成任何含硫气体。再生的吸着剂通过吸着剂轨道30从再生器14被输送至脱硫单元12以再用来从含硫气流吸收硫。
与吸着剂反应后，含硫气体被耗尽硫而变为脱硫气体(燃料气体)并可用作其他设施如能源设施如燃气轮机(GT)16或制备化学品或蒸汽的设施的进气。燃料气体通过燃料轨道32流向GT。燃料气体的滑流通过滑流燃料轨道34源自燃料轨道32并连接至硫回收单元18。在硫回收单元18处，硫轨道28中的硫流与滑流燃料轨道34的燃料气体接触并反应产生元素硫和尾气，尾气通过尾气轨道36收集。本文中的“硫流”指源自再生器的包含硫的解吸气体的流。如果需要减少硫通过尾气向大气的排放，则源自尾气的滑流可通过滑流尾气轨道38流回脱硫单元12以进一步减少硫。
任何厂址许可的尾气排放取决于流率和尾气中的硫浓度。希望流率和硫浓度均低。如果硫流中富含硫，则硫回收单元18中硫去除效率可提高。这可通过例如经硫轨道28的滑流硫轨道40将部分硫流再循环回再生器14以便流经硫轨道28离开再生器的硫流中的净硫含量增加来实现。
但硫流再循环回再生器14将迫使再生器14在较高净硫流含量下运行。这可能不利地影响再生器14的运行并限制吸着剂再生的程度，从而增高吸着剂轨道30中再生的吸着剂的硫含量，继而可能不利地影响脱硫单元12中的硫去除效率。在某些情况下，在较高净硫含量下运行再生器可能伴有风险。例如，如果硫流中有被氧化的硫，则吸着剂材料中存在通过方程式(3)所代表的反应形成金属硫酸盐的较高风险：
MO+SO2+1/2O2→MSO4. (3)
这里形成的硫酸盐已知会降低脱硫单元12中吸着剂的脱硫能力，从而缩短吸着剂寿命而需要更频繁地更换吸着剂，这可能增加运行成本。因此需要更有效的硫回收方法来处理自再生器14出来的硫流。
图2示出了根据本发明的一个实施方案的含硫浓缩器54的硫回收系统50的示意图。硫浓缩器54可为适于硫化合物的气态形式的任何浓缩器。浓缩方法的实例包括通过膜选择性渗透、变温吸收和/或变压吸收。硫浓缩器54和还原气体浓缩器70将通过调节最终进入硫回收单元18的任何流的浓度和物理状态性质来确保脱硫单元12、再生器14和硫回收单元18(和/或如下面在附图4的上下文中将讨论的元素硫回收单元108)间正确的整体运行。
有利的是硫浓缩器54沿硫轨道28布置为与再生器14和硫回收单元18流体连通并通过获取来自硫流的输入而在富硫轨道66中产生富硫流。硫回收系统50这种其中硫浓缩器54与再生器14和硫回收单元18一起运行的构造将至少部分地例如在氧化的硫的情况下导致比现有技术系统如图1中所示系统更高效的硫回收而不引起吸着剂材料中金属硫酸盐的形成。此外，有了富硫流，硫回收单元18可制造为更高效、更紧凑，从而降低硫回收工厂的基建和运行成本。在工厂运行过程中，系统50可通过控制再生单元中发生的硫化质净分离和硫浓缩器54中的净硫去除提供调节硫轨道28中气态硫内容物浓度的灵活性，从而形成富硫流以便于硫回收单元18高效运行以从尾气排放中去除硫。
根据本发明的一个实施方案，在硫回收系统50的运行过程中，通过含硫气体轨道22进入脱硫单元12的含硫气体如煤气、合成气体(合成气)、生物质燃料或任何其他基于烃的气体经脱硫质(吸着剂)脱硫。在一个特别的实施方案中，含硫气体为源自气化系统的气态输出的合成气。
如前面的段落中所述，脱硫质或吸着剂可为固体或液体吸着剂，其在脱硫单元12中吸收含硫气体的硫内容物。吸着剂材料可包括过渡金属如铜、锌、铁、镍、铬、钒、钨或其混合物及碱土金属如镁、锶、钙和钡。也可使用金属氧化物如氧化铁、氧化锌、铁酸锌、铁酸铜、氧化铜、氧化钒及其混合物作为硫的吸着剂。在一个实施方案中，钛酸锌为用作固体吸着剂的另一材料。在另一实施方案中，氧化锡被用作固体吸着剂。液体形式的吸着剂可包括乙二醇和胺的水溶液以及醇和有机物。
在一个实施方案中，本发明的方法和系统中使用的吸着剂为能从热含硫气体去除硫的吸着剂，因此所述吸着剂能承受热气体的温度。在硫回收系统50中，运行温度可在接近室温到至高800℃的范围内，具体取决于位置、所使用的吸收质及原料流的类型。在某些情况下，当含硫气体为热煤气时，热煤气的温度可为至少约400℃。因此可设计和使用可在不同温度范围下运行的硫浓缩器54。在一个实施方案中，硫浓缩器54可在约20℃到约200℃的温度范围下运行。在另一实施方案中，硫浓缩器54设计为甚至在超过200℃的温度下也可运行。在另一实施方案中，硫浓缩器54可在超过400℃、低于约700℃的温度下有效运行。在一个实施方案中，硫回收系统50中的压力可为接近大气压到60巴。
离开脱硫单元的硫化质通过硫化质轨道24被输送至再生器14并通过硫化质与经再生器气体轨道26供给的空气、氧气、富氧空气、蒸汽或惰性载气接触而再生形成再生的吸着剂。再生的吸着剂可通过吸着剂轨道30流回脱硫单元12。在一个实施方案中，自硫化质解吸的硫化合物在含氧再生气体的存在下转化为硫的氧化物并生成进入硫轨道28的氧化的硫流。在此实施方案中，当再生气体富含氧时，所述硫流将主要包含硫氧化物如二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)。按另一实施方案，如果再生气体为惰性载气或蒸汽，则在硫轨道28中得到包含硫化氢(H2S)的还原的硫流的机会将高。硫浓缩器54能在硫浓缩器54的第一部分56处浓缩硫流的含硫气体，使硫流成为富硫流并释放到富硫轨道66，而在硫浓缩器54的第二部分58中留下来自硫流的含除硫外的气体的残余气体。
硫浓缩器可根据从硫流浓缩或分离硫物类的原理工作。例如，在一个实施方案中，硫浓缩器可含辅助的选择性吸着剂以吸收硫流中的硫物类并通过解吸将其再生。在另一实施方案中，硫浓缩器54为硫浓缩膜。在此实施方案中，硫浓缩器54的第一部分56形成渗透物侧，第二部分58形成保留物侧。在一个实施方案中，硫浓缩器为能选择性地通过硫氧化物而保留其他气体组分的膜。在另一实施方案中，硫浓缩器为能选择性地通过硫化氢的膜。浓缩器膜根据膜的选择性气体分离原理工作。所述膜可为多孔或非多孔的，具体取决于待分离的气体和膜所使用的材料。一种用多孔膜分离气体的方法是通过Knudsen扩散。多孔和非多孔膜也可通过反应或非反应性扩散过膜材料来工作。通过致密的非多孔膜分离气体可通过例如选择性渗透的溶液扩散或促进输送过程进行。
在硫浓缩器54的第二部分58上浓缩的硫浓缩器的残余气体可用硫残余物轨道60取出。在一个实施方案中，硫浓缩器的残余气体通常比硫轨道28的硫流贫硫而富含非硫的再生气体组分如氧并因此可通过残余物轨道60被输送回硫轨道28中的硫流，从而与滑流硫轨道40合并形成通向再生器的返回轨道64以使脱硫质可在再生器中更好地氧化和再生。本系统50的滑流硫轨道40为硫流的硫浓缩器的旁路，其可用来控制例如在系统50的起动阶段再循环的再生器气体中的有效SO2含量。
在一个实施方案中，流过富硫轨道66的富硫流进入硫回收单元18以形成硫产品。例如，富硫轨道66的含硫气体可如方程式(4)和方程式(5)的反应所示与硫回收单元18中的氧气或空气和/或水化合形成硫酸：
SO2+1/2O2＝SO3 (4)
SO3+H2O→H2SO4 (5)
在另一实施方案中，流过富硫轨道66的富硫流在硫回收单元18处与来自还原气体轨道68的还原气体接触。在硫回收单元18中富硫流与还原气体流间的反应产生硫产品。所述还原气体可源自任何还原气体贮存库。在一个实施方案中，还原气体源自通过从燃料轨道32到还原气体轨道68的滑流轨道34(后文中称滑流燃料轨道34)从脱硫单元12出来的燃料气体。例如，富硫轨道66的含硫气体可在硫回收单元18中与通过还原气体轨道68来自滑流燃料轨道34的还原气体如H2或CO按下面的方程式(6)化合形成元素硫：
SO2+2H2→2H2O+S (6)
在一个实施方案中，还原气体浓缩器(也称还原剂浓缩器)70可用来从燃料气体分离还原气体，从而浓缩还原气体，所述还原气体可然后与硫回收单元18中的富硫流反应。还原剂浓缩器70包含两部分：收集浓缩的还原气体的第一部分72和收集还原气体耗尽后燃料气体的残余气体的第二部分，所述残余气体可例如通过燃料返回轨道76进给到燃气轮机16中。因此，在另一实施方案中，还原气体通过还原剂浓缩器70被浓缩，浓缩的还原气体流经还原气体轨道68并在硫回收单元18中与富硫流反应形成硫产品。这样，通过滑流燃料轨道34从燃气轮机16处引开的有价值的燃料流的量被最小化，从而保持燃气轮机16的高气体流量和功率输出。在这种情况下，所形成的硫产品主要包含元素硫。
与硫浓缩器54相似，还原剂浓缩器70也可设计为可在不同的温度范围下运行。在一个实施方案中，还原剂浓缩器70可在约20℃到约200℃的温度范围下运行。在另一实施方案中，还原剂浓缩器70设计为甚至在超过200℃的温度下也可有效运行。在另一实施方案中，还原剂浓缩器70可在超过400℃、低于约700℃的温度下有效运行。
在一个实施方案中，还原剂浓缩器70为氢浓缩器，在另一实施方案中，还原剂浓缩器70包含膜。取决于还原富硫流的优选还原气体的类型，还原剂浓缩器70中可采用膜的组合。例如，氢(H2)浓缩器可采用能通过氢从而滤出燃料气体中的非氢气体并允许氢通过从而形成富H2的还原气体流的膜(后文中称氢膜)。还原气体膜如氢膜可以是任何材料的，例如金属、陶瓷、聚合物或复合材料膜。虽然通常聚合物膜不能足够长时间地运行来浓缩从脱硫单元12出来的热还原气体，但可设计其他材料如无机材料的氢膜来在高温下工作并因此可用来浓缩热还原气体。还原气体膜的实例包括空心纤维膜、混合传导陶瓷膜和钯膜。
根据一个实施方案，如上面所说明的，富硫轨道66中流动的富硫流在硫回收单元18中反应形成或转化为硫产品。转化可在硫回收单元18中通过一个或多个催化反应完成。硫回收单元18可基于不同的硫回收方法，例如氧化形成硫、与水或氧气反应形成硫酸、与其他输入进料如氨反应形成硫酸铵、或如方程式6所示直接转化为硫。也可考虑在硫回收单元18中使用工业上提供的若干其他方法。
在一个实施方案中，富硫轨道66的富硫流和富氢还原气体流在硫回收单元18中的多孔膜设备处化合形成元素硫产品。在一个实施方案中，多孔膜设备包含允许硫流和氢通过的非选择性膜以便有效混合。在另一实施方案中，硫回收单元18可例如为氧化还原催化反应器。在一些实施方案中可能需要多级来获得所需的硫回收水平。例如，可在多级硫回收中使用多级、多通道膜构造如以串联或并行级联顺序布置或为“圣诞树”构造的膜模块。
硫回收的效率和形成的硫产品的类型将随富硫流的硫氧化物含量和还原气体轨道68中的氢含量而异。在一个实施方案中，为了在硫回收单元18中有效回收元素硫，需要在硫回收单元18处彼此相遇时还原气体轨道中富H2还原气体流中氢分子浓度处于至少为富硫流中硫氧化物分子浓度的1.5倍的水平。在另一实施方案中，进入硫回收单元的氢与硫氧化物的分子比为至少2∶1。
在一个实施方案中，为达到所需的硫氧化物如二氧化硫水平，可在进入硫回收单元18前采用氧化器80来氧化一部分富硫流。因此，在一个实施方案中，富硫流通过富硫轨道66的滑流轨道82进入氧化器而被氧化形成二氧化硫(SO2)和硫的其他氧化形式并流进硫氧化物轨道84以在硫回收单元18中形成硫产品如硫酸。在另一实施方案中，硫氧化物轨道84可与富硫轨道66接合以确保进入硫回收单元18前足够的硫氧化物水平。
图3示出了本发明的一个特定实施方案中图2的硫回收系统的变体。硫回收系统90支持从因向再生器14输入空气、氧或富氧空气作为再生气体而氧化再生硫化质所产生的硫流有效地回收硫。硫化质与富氧再生气体的反应在硫轨道28中形成氧化的硫流。因此不需通过氧化器进一步氧化所述硫流来提高硫回收单元18中回收所需形式的硫产品的效率。在一个实施方案中，硫回收系统90中使用的硫浓缩器54包括硫氧化物浓缩膜。这样的膜的实例包括分别为空心纤维或螺旋缠绕设计的氧化铝或聚酰胺膜。
在一个实施方案中，可通过硫吹扫轨道94采用来自吹扫流源92的吹扫流来吹扫硫浓缩器54中的富硫流。在另一实施方案中，可通过还原剂吹扫轨道96采用吹扫流源92来吹扫还原剂浓缩器70中的还原气体流。硫浓缩器54和还原剂浓缩器70的吹扫流可彼此独立地分别采用并可来自相同的源或来自不同的源来工作。在一个实施方案中，吹扫流包含氮气，而在另一实施方案中，吹扫流包含蒸汽。在再一实施方案中，来自硫回收单元18的尾气可被用作吹扫流。在一个实施方案中，吹扫流源92与尾气轨道36相连以从至少部分尾气中取吹扫流。在另一实施方案中，吹扫流源通过取吹扫流轨道42与滑流尾气轨道38相连以从滑流尾气轨道38取吹扫流。吹扫流可有助于从硫浓缩器54带走富硫流和/或从还原剂浓缩器70带走还原气体流以便提高硫浓缩器54和/或还原剂浓缩器70的效率。
图4示出了图2的硫回收系统的另一变体，其中再生器28的还原的硫流输出进入硫轨道28。图4的硫回收系统100支持从因本发明的一个特定的实施方案中硫化质的贫氧化再生所产生的硫流有效地回收硫。贫氧化再生可在当供给再生器14的再生气体主要包含惰性气体或蒸汽时发生。例如，如果脱硫单元12使用氧化锡吸着剂而再生器14使用蒸汽作为再生氧化锡的再生介质，则再生器14很可能在硫轨道28中产生富硫化氢(H2S)的还原的硫流。同样，如果脱硫单元12使用液体吸收介质如胺或二醇水溶液，则再生器14很可能在硫轨道28中产生富硫化氢(H2S)的还原的硫流。还原的硫流的内容物可随输入的再生气体的量和组成而异。在一个实施方案中，还原的硫流含氢和H2S。
在一个实施方案中，可在硫轨道28中采用包含H2S浓缩膜的硫浓缩器54来浓缩硫浓缩器54的第一部分56中的H2S百分数而在富硫轨道66中形成H2S浓缩流。浓缩的H2S流可通过H2S气体轨道被直接进给到元素硫回收单元108中的元素硫回收方法如Claus方法、改进的Claus方法或直接氧化方法中。在另一实施方案中，可在富硫轨道66上直接采用氧化器80来氧化从硫浓缩器54出来的富H2S气体并可通过氧化的硫气体轨道84进给到硫回收单元18中以如前面的段落中所述形成所需的硫产品如元素硫、硫酸或硫酸铵。在一个实施方案中，元素硫回收单元108和硫回收单元18可同时运行，从而提高硫回收的生产率和效率。从硫回收单元18的尾气轨道36和/或元素硫回收单元尾气轨道44出来的尾气可被用来进给脱硫单元12或进给吹扫流源92以进一步利用该尾气。
在一个实施方案中，代替或与从脱硫单元12出来的燃料气体一道，滑流可如图4的硫回收系统100中所示通过第二滑流硫轨道62取自硫轨道并经过还原剂浓缩器70。在一个实施方案中，还原剂浓缩器70为氢浓缩器。氢浓缩器可使用氢膜来浓缩第一端72中的氢并在第二端74处浓缩还原气体的残余气体。可采用通过吹扫轨道96的吹扫流来从所述第一端吹扫浓缩的氢并进给到燃气轮机(GT)16中，并可采用残余物轨道104来取出还原气体的残余气体。还原气体的残余气体(通常包含比第二滑流硫轨道62中所存在的氢更少的氢)可被进给到富硫轨道66中以有利地用于进一步的反应而形成硫产品。例如，可通过向富硫轨道66中加入还原气体的残余气体进料而同时获得两种或更多种硫产品。
前面的段落中的各种实施方案中描述的包含硫浓缩器和任选的还原气体浓缩器的系统及使用所述浓缩器的方法使硫回收系统更紧凑、高效、通用且产生硫产品(包括元素硫)的成本更低。此外，通过使用硫浓缩器来浓缩硫流的硫内容物，可在比标准状态下低的硫浓度及此外较宽的工艺条件下运行再生器，从而在减少形成不希望有的副产物如硫酸盐的副反应的同时提供了通过使用液体吸着剂脱硫的机会。本文中与还原剂浓缩器一起使用的系统和方法可降低用作还原剂以产生硫产品的有用燃料气体的量，从而使更多燃料气体可用于发电或制H2。
虽然本文中仅示意和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员会想到许多变体和改动。因此应理解，附随的权利要求涵盖落在本发明的真实精神内的所有这类变体和改动。
部件清单
10，50，90，100 硫回收体系
12 脱硫单元
14 再生器
16 燃气轮机
18 硫回收单元
22 含硫气体轨道
24 硫化质轨道
26 再生器气体轨道
28 硫轨道
30 吸着剂轨道
32 燃料轨道
34 滑流燃料轨道
36 尾气轨道
38 滑流尾气轨道
40 滑流硫轨道
42 取吹扫流轨道
54 硫浓缩器
56 硫浓缩器的第一部分
58 硫浓缩器的第二部分
60 硫残余物轨道
62 滑流硫轨道
64 返回轨道
66，102 富硫滑流轨道
68 还原气体轨道
70 还原气体浓缩器
72 还原气体浓缩器的第一部分
74 还原气体浓缩器的第二部分
76 燃料返回轨道
80 氧化器
82 滑流氧化器轨道
84 氧化的硫气体轨道
92 吹扫流源
94 硫吹扫轨道
96 还原剂吹扫轨道
104 残余物轨道
108 元素硫回收单元

Claims (15)

1.一种用于硫回收的系统，所述系统包含：
包含固体吸着剂的脱硫单元；
自所述脱硫单元接收硫化质的再生器；
硫回收单元；
用于自所述再生器向所述硫回收单元输送氧化的硫气体的硫轨道；
所述硫轨道上的硫浓缩器；
将部分硫流再循环回所述再生器的滑流硫轨道；
与所述脱硫单元和所述硫回收单元流体连通的滑流燃料轨道；和
在所述滑流燃料轨道上的包含氢浓缩膜的还原剂浓缩器。
2.权利要求1的系统，其中所述硫浓缩器包含硫浓缩膜。
3.权利要求1的系统，其中所述硫浓缩器包含硫氧化物浓缩器。
4.权利要求1的系统，其中所述硫浓缩器包含硫化氢浓缩器。
5.权利要求1的系统，其中所述系统还包含与所述硫浓缩器相连的吹扫流轨道和与所述还原剂浓缩器相连的吹扫流轨道中的至少一个。
6.权利要求1的系统，其中所述系统还包含在所述硫浓缩器与所述硫回收单元之间中的硫轨道上的氧化器。
7.一种用于回收硫的系统，所述系统包含：
构造以接收含硫气流并形成硫化质的脱硫单元；
自所述脱硫单元接收硫化质的再生器；
硫回收单元；
用于自所述再生器向所述硫回收单元输送氧化的硫气体的硫轨道；
所述硫轨道上的硫氧化物浓缩膜，所述硫氧化物浓缩膜包含收集浓缩的硫氧化物的第一部分和收集硫浓缩膜的残余气体的第二部分；
与所述脱硫单元和所述硫回收单元流体连通的滑流燃料轨道；
布置在所述滑流燃料轨道上的氢浓缩膜，所述氢浓缩膜包含收集浓缩的氢的第一部分和收集所述氢浓缩膜的残余气体的第二部分；
与所述硫氧化物浓缩膜的第一部分和所述氢浓缩膜的第一部分相连的吹扫流轨道；
其中
所述硫回收单元与所述硫氧化物浓缩膜的第一部分和所述氢浓缩膜的第一部分流体连通。
8.一种用于硫回收的系统，所述系统包含：
构造以接收含硫气流并形成硫化质的脱硫单元；
自所述脱硫单元接收硫化质的再生器；
硫回收单元；
用于自所述再生器向所述硫回收单元输送还原的硫气体的硫轨道；
所述硫轨道上的硫化氢浓缩膜，所述硫化氢浓缩膜包含收集浓缩的硫化氢的第一部分和收集来自所述硫化氢浓缩膜的残余气体的第二部分；
自所述硫轨道向氢浓缩膜输送还原的硫气体的第一滑流硫轨道，其中所述氢浓缩膜包含收集浓缩的氢的第一部分和收集所述氢浓缩膜的残余气体的第二部分；
与所述硫化氢浓缩膜的第一部分和所述硫回收单元流体连通的第二滑流硫轨道上的氧化器；
与所述硫化氢浓缩膜的第一部分和所述氢浓缩膜的第一部分相连的吹扫流轨道；
其中
所述硫回收单元与所述氧化器流体连通。
9.一种用于硫回收的方法，所述方法包括以下步骤：
在包含固体吸着剂的脱硫单元中用固体吸着剂自含硫气流去除硫化合物以形成硫化质；
在再生器中从所述硫化质解吸气体以形成硫流；
用硫浓缩器浓缩所述硫流的硫内容物以形成浓缩的硫流；
在硫回收单元中转化所述浓缩的硫流以形成硫产品；
至少部分氧化所述浓缩的硫流并在所述硫回收单元处将所述浓缩的硫流与还原气体流接触以形成硫产品；
在还原剂浓缩器中增加所述还原气体流的还原气体浓度以形成浓缩的还原气体流；和
经滑流硫轨道将部分硫流再循环回所述再生器；
其中所述硫浓缩器增加了硫流中硫氧化物的浓度。
10.权利要求9的方法，其中所述硫浓缩器增加了硫流中硫化氢的浓度。
11.权利要求9的方法，其中所述还原气体流源自所述脱硫单元的滑流。
12.权利要求9的方法，其中所述还原剂浓缩器包含还原气体浓缩膜。
13.权利要求9的方法，其中所述还原气体流的H2与所述浓缩的硫流的硫氧化物的分子比为至少1.5。
14.权利要求9的方法，所述方法还包括吹扫流以从所述还原剂浓缩器和所述硫浓缩器中的至少一者吹扫浓缩气体。
15.权利要求14的方法，其中所述吹扫流包含来自所述硫回收单元的尾气流的一部分。
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