CN102448585A - 处理气体料流或流出物的方法 - Google Patents

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Abstract

一个示范性实施方案可以为处理来自硫回收区的尾气料流的方法。一般而言，该方法包括使尾气料流依次通过氢化区、骤冷区和使用溶剂的酸性气体除去区。溶剂可包括以下至少一种：聚乙二醇的二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、N-乙酰基吗啉、四氢-1，4-
Figure DDA0000113508230000011
嗪，及包含二异丙醇胺和四氢噻吩-1，1-二氧化物的混合物。

Description

处理气体料流或流出物的方法
发明领域
本发明一般地涉及一种处理气体料流或流出物的方法。
相关技术描述
一般而言，在将气体料流排放到环境中或将它们用于燃料气之前需要从气体料流中除去含硫化合物。另外，通常除去这类含硫化合物以防止腐蚀或催化剂毒化下游加工单元。
通常，克劳斯单元可用于除去硫。由于不断的严格调整，通常除去不足的硫以使用从克劳斯单元放出的气体如尾气。因此，需要另外的加工，其通常需要工业标准单元，例如Shell克劳斯废气处理(下文可简称“SCOT”)单元。然而，这种单元可能除不去足量的各种气体以容许处理气体的另外加工和/或再循环。此外，其它方法如煤或石油焦的气化可在从该单元放出的料流中产生不理想的污染物如硫水平。理想的是除去酸性气体如硫化氢(H2S)、硫化羰(COS)和二氧化碳(CO2)以容许在其它单元中加工。因此，理想的是提供可以以联合且经济的方式加工这些各种气体料流的联合系统。
发明概述
一个示范性实施方案可以为一种处理来自硫回收区的尾气料流的方法。一般而言，该方法包括使尾气料流依次通过氢化区、骤冷区和使用溶剂的酸性气体除去区。溶剂可包括以下至少一种：聚乙二醇的二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、N-乙酰基吗啉、四氢-1，4-
Figure BDA0000113508210000011
嗪，及包含二异丙醇胺和四氢噻吩-1，1-二氧化物的混合物。
另一示范性实施方案可以为一种处理来自硫回收区的尾气料流的方法。该方法可包括使尾气料流通过氢化区。氢化区可包括用于在尾气料流进入氢化区中以前预热尾气料流的第一交换器，接收包含合成气的还原气体的氢化催化反应器，和用于从氢化催化反应器流出物回收热的第二交换器。
又一示范性实施方案可以为一种处理来自气化区的流出物的方法。该方法可包括使流出物依次通过以下区中至少一个：一氧化碳转变区和硫化羰水解区、酸性气体除去区、硫回收区和氢化区。
此处公开的实施方案可提供一种用于从克劳斯单元的尾气料流或其它气体料流中除去硫至足以容许它们随后用于其它加工单元如酸性气体除去区或释放到环境中的程度的联合系统。因此，酸性气体除去区与氢化区组合使用可经济且简便地提供这些料流的合适处理。另外，其它区如一氧化碳转变区和硫化羰水解区的使用可提供在清洁工艺料流方面的额外灵活性。因此，这些各个区的使用可经济且有效地提纯各种料流并容许它们的适当处理。
定义
如本文所用，术语“料流”可以为包含各种烃分子如直链、支化或环状烷烃、烯烃、二烯烃和炔烃，和任选其它物质如气体如氢气，或杂质如重金属和硫及氮化合物的料流。料流还可以包含芳族和非芳族烃。此外，烃分子可以缩写为C1、C2、C3…Cn，其中“n”表示一个或多个烃分子中的碳原子数。另外，表征料流为例如“烃料流”、“气体料流”和“尾气料流”可意指分别富含至少一种烃、气体和尾气的料流。
如本文所用，术语“区”可以指包括一个或多个设备件和/或一个或多个分区的区域。设备件可包括一个或多个反应器或反应器容器、加热器、交换器、管、泵、压缩机和控制器。另外，设备件如反应器、干燥器或容器可进一步包括一个或多个区或分区。
如本文所用，术语“吸收剂”和“吸收器”可分别包括吸附剂和吸附器，并且涉及，但不限于吸收和/或解吸。
如本文所用，术语“蒸气”可意指可包含或由一种或多种烃组成的气体或分散体。
如本文所用，术语“富含”意指在料流中至少一般而言30摩尔％，优选50摩尔％的量的化合物或一类化合物。
如所绘，附图中的工艺流程线可以指管线、流出物、进料或料流。特别地，管线可含有一种或多种流出物、进料和料流，一种或多种流出物、进料和料流可由管线包含。
附图简述
图1为用于加工来自硫回收区的尾气料流的各个区的示意性描绘。
图2为酸性气体除去区的示意性描绘。
图3为用于加工来自气化区的气体的各个区的另一示范性示意性描绘。
发明详述
参考图1-2，可使用几个区，即硫回收区100、氢化区200、骤冷区300和酸性气体除去区500处理和使包含一种或多种硫化合物的料流再循环。特别地，硫回收区100可使用克劳斯反应以从进料50中回收硫并产生尾气料流120。进料50可包含来自酸除去区500的流出物，以及来自其它烃制造或精制单元如气化单元和天然气加工单元的其它酸气如包含氨和硫化合物的酸性水汽提气体。通常，尾气料流120在离开硫回收区100以后不大于150℃。示范性硫回收区例如公开于US 4,425,317、US 5,512,260和US2008/0247927A1中。
随后，尾气料流120料流可进入氢化区200中。氢化区200可包括第一交换器220、氢化催化反应器240和第二交换器260。第一交换器220可将尾气料流120在进入氢化催化反应器240中以前预热。任何合适的热源可用于第一交换器220，例如中压蒸汽。通常，氢化催化反应器240可在260-330℃的温度下操作。另外，氢化催化反应器240可接收还原气体料流244。还原气体料流244可以为任何合适的气体如氢气或包含例如至少一种氢气和一氧化碳的合成气。合适的氢化催化反应器例如公开于US4,425,317和US 5,512,260中。合适催化剂可包括钴和/或钼催化剂。氢化催化反应器240可产生氢化催化反应器流出物246。可将硫化合物如二氧化硫、硫化羰、硫蒸气和二硫化碳氢化和/或水解成硫化氢。示范性反应和反应产物例如公开于US 5,512,260中。氢化催化反应器流出物246可进入第二交换器260中。第二交换器260可冷却氢化催化反应器流出物246并任选可通过产生例如低或中压蒸气而从催化反应器流出物246回收热。随后，氢化区流出物248可离开氢化区200并可被骤冷区300接收。
骤冷区300可包括骤冷塔320、流体传送装置350如泵和交换器360。骤冷塔320可具有下端324、上端328并含有除沫器330。一般而言，骤冷塔320可降低氢化区流出物248的硫化氢和水含量。
特别地，骤冷塔320可接收下端324的氢化区流出物248作为进料304和上端328包含水的料流370。另外，骤冷塔320可含有一个或多个填充床332如两个填充床332。一般而言，进料304进入骤冷塔320中，上升并接触向下通过的水。当气体上升通过填充床332时，直接与水接触可冷却气体并冷凝水蒸气。气体可在骤冷塔320中继续上升并通过除沫器330，除去悬浮的液体颗粒。除沫器330可以为叶片或网除沫器。优选除沫器330为网。其后气体可继续上升并作为骤冷塔流出物338越过它的上端328离开骤冷塔320。
底部料流340可被送入流体传送装置350中，同时取出滑流342。一般而言，滑流342可包含酸性水。泵350可将水再循环料流344供入交换器360中。交换器360可将水再循环料流344在进入骤冷塔320中以前冷却。任选，可取出侧流(未绘出)并通过过滤器以随滑流342中处理的一部分除去固体，剩余的借助流体传送装置350的抽吸再循环至骤冷塔320。
可在另一流体传送装置400如压缩机中接收骤冷塔流出物338。骤冷塔流出物338可包含二氧化碳与少量氢气、一氧化碳、氮气、水、硫化氢和痕量硫化羰。压缩机400可提供至多10,000kPa，优选至多8,000kPa的压力的气体。因而，骤冷塔流出物338可以处于合适条件如压力、温度和组成下以通过用于除去硫化合物的酸性气体除去区500加工。其后，压缩气体可被换热器420接收并冷却。如果这样做，则骤冷塔流出物338可通入酸性气体除去区500中。
参考图2，酸性气体除去区500可包括吸收器520和溶剂再生塔540。通常，来自交换器420的骤冷塔流出物338可进入吸收器520中。吸收器520可除去含硫化合物如硫化氢。吸收器520可提供处理的气体料流580，其可用于燃料气体系中、被释放到环境中或用于随后的烃加工中。示范性酸性气体除去区例如描绘于US 6,090,356中。
一般而言，吸收器520在4-60℃的温度和至多10,000kPa，优选8,000kPa的压力下操作。通常，在吸收器520中使用溶剂。溶剂可包括以下至少一种：聚乙二醇的二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、N-乙酰基吗啉、四氢-1，4-
Figure BDA0000113508210000051
嗪，及包含二异丙醇胺和四氢噻吩-1，1-二氧化物的混合物。优选，溶剂包括聚乙二醇的二甲醚。可将包含溶剂的底部料流524送入溶剂再生塔540。
通常，溶剂再生塔540可提供塔顶料流544、再沸料流562和底部料流570。再沸料流562可进入再沸器566中并返回溶剂再生塔540。塔顶料流544可进入交换器548中并冷却，然后送入接收器552中。接收器552可提供返回到溶剂再生塔540中的回流558。另外，包含硫的料流50可以为如图1所绘硫回收区100的进料50。接收器552还可提供包含水的料流556。另外，包含贫溶剂的底部料流570可再循环至吸收器520。
以此方式，基本所有未通过硫回收区100从酸性气体中回收的硫均可被酸性气体除去区500再俘获并放回硫回收区100中。一般而言，尾气料流现在不含可堵塞处理机和分析设备的腐蚀性二氧化硫和元素硫。尾气料流120可容易地结合到物理性溶剂方法中并完全消除对单独尾气处理单元的需要。因此，提出的方法可结合到用于天然气和合成气应用的酸性气体除去区500中并消除标志单元如SCOT单元，同时实现基于尾气料流120中初始硫含量为至少99重量％，优选至少99.9重量％的总硫回收效率并满足其它排放要求。
参考图3，硫回收区100和氢化区200可用于其它气体料流以降低硫含量。特别地，气化区600可接收包含氧气的料流602及煤和/或石油焦的进料604。气化区600可将流出物608供入可使用任何合适洗涤流体如水的合成气洗涤区610中。合成气洗涤区610又可提供包含多种气体的合成气洗涤区流出物614，其可任选分成一氧化碳转变气体区620的进料622和硫化羰水解区630的进料632。
一氧化碳转变区620可使用变换方法使一氧化碳与蒸汽反应以产生氢气和二氧化碳。这种方法例如公开于US 4,142,988中。反应可在一个或多个含催化剂的反应床中进行。催化剂可包含至少一种来自VIA族的金属如铬、钼和钨；和VIII族的金属如铁、钴和镍。反应可处于至少2,500kPa，优选至少5,000kPa的压力和180-400℃的温度下。一般而言，温度可从反应床的入口至出口上升。因而，来自一氧化碳转变区620的流出物626可在一个或多个交换器中被冷却以产生蒸汽和/或被冷却水冷却。
硫化羰水解区630可从合成气洗涤区流出物614接收进料632。硫化羰水解区630可包括含有包含例如镍、铂、钯、钴、铑和铟中至少一种的任何合适催化剂的反应器。一般而言，水解反应可在0-400℃，优选25-200℃的温度和100-2,500kPa的压力下进行。示范性硫化羰水解区例如公开于US 5,674,463和US 2009/0004096A1中。流出物636可离开硫化羰水解区630。流出物626和636可在进入酸性气体除去区500的另一型式(version)中以前结合作为进料640。
酸性气体除去区500可包括硫化氢段510和二氧化碳段515。硫化氢段510可包括至少一些上述装置。一般而言，硫化氢段510可除去来自硫化氢段进料654的硫化氢，二氧化碳段515可除去来自二氧化碳段进料650的二氧化碳。一般而言，段510和515各自可包括分别用于除去硫化氢和二氧化碳的吸收器。用于除去硫化氢和二氧化碳的示范性段例如公开于US6,090,356中。酸性气体除去区500可提供如上所述处理的气体料流580和从区500排出的二氧化碳料流584。此外，酸性气体除去区500可将含硫进料50供入硫回收区100中，其又可将尾气料流120供入氢化区200中，如上所述。
可将氢化区流出物248供入如图3所绘的一个或多个位置。特别地，可将氢化区流出物248供入硫化氢段510或二氧化碳段515中。作为选择，可使氢化流出物248绕过酸性气体除去区500并借助区620和630上游的料流658提供。因此，可将其它气体从该料流中除去，例如一氧化碳和硫化羰。如图3所绘区的这一配置可取决于氢化气体料流组成和相关环境调整提供在除去硫化氢和其它化合物方面另外的灵活性。
说明性实施方案
以下实施例意欲进一步阐述主题方法。本发明实施方案的这一阐述不意欲限制本发明的权利要求书为该实施例的具体详情。该实施例基于工程计算和类似方法的实际操作经验。
下表中提供了典型吹氧克劳斯单元的尾气组成范围。
表1
  气体组成   范围(除非另外说明，摩尔％)
  H2   0.3-1.5
  N2   3-6
  H2O   30-50
  CO   0.1-1
  CO2   10-60
  H2S   0.5-1.5
  SO2   0.3-1.0
  CS2   0.02-0.1
  COS   0.02-0.2
  液体硫   0.01-0.1
  硫蒸气(作为S8分子)   0.01-0.2
  温度，℃   138-166
  压力，kPa   214-276
一般而言，可将尾气料流通过在氢化反应器进料加热器中用中压蒸汽加热而氢化。然后在混合物流入氢化反应器中以前将加热的气体与富氢还原气体混合。当气体流过钴和钼催化剂床时，还原气氛将大多数硫化合物氢化或水解成硫化氢。参考表2，典型氢化料流组成可以为如下：
表2
  气体组成   范围(除非另外说明，摩尔％)
  H2   2-5
  N2   4-7
  H2O   0.3-0.7
  CO   0.03-0.1
  CO2   10-90
  H2S   2.0-4
  SO2   0
  CS2   0
  COS   0.02-0.1
  液体硫   0
  硫蒸气(作为S8分子)   0
  温度，℃   27-43
不经进一步推敲，认为本领域技术人员可使用先前描述，最完整程度地使用本发明。因此，先前优选的具体实施方案应当理解仅为说明性的，而不以任何方式限制本公开内容的其余部分。
在前文中，除非另外指出，所有温度以℃表示，所有份和百分数以摩尔计。
从先前描述中，本领域技术人员可容易地确定本发明的主要特征，并且可不偏离其精神和范围地作出本发明的各种变化和改进以使它适应各种用途和条件。

Claims (10)

1.一种处理来自硫回收区的尾气料流的方法，其包括：
使尾气料流依次通过氢化区、骤冷区和使用溶剂的酸性气体除去区，所述溶剂包括以下至少一种：聚乙二醇的二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、N-乙酰基吗啉、四氢-1，4-
Figure FDA0000113508200000011
嗪，及包含二异丙醇胺和四氢噻吩-1，1-二氧化物的混合物。
2.根据权利要求1的方法，其中酸性气体除去区进一步包括吸收器和溶剂再生塔。
3.根据权利要求1或2的方法，其中溶剂再生塔进一步包括再沸器。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中氢化区进一步包括：
用于在尾气料流进入氢化区以前预热尾气料流的第一交换器；
氢化催化反应器；和
用于从氢化催化反应器流出物回收热的第二交换器。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中骤冷区包括适于接收包含水的料流的骤冷塔。
6.根据权利要求5的方法，其中骤冷塔适于接收上端的水料流和下端的氢化区流出物。
7.根据权利要求6的方法，其中骤冷区进一步包括用于使从骤冷塔下端排出的至少一部分水再循环的流体传送装置和交换器。
8.根据权利要求6或7的方法，其进一步包括压缩来自骤冷塔的流出物。
9.根据前述权利要求中任一项的方法，其中尾气料流在不大于150℃的温度下离开硫回收区。
10.根据权利要求4的方法，其进一步包括将包含合成气的还原气体供入氢化催化反应器中。
CN2010800234485A 2009-05-29 2010-05-05 处理气体料流或流出物的方法 Pending CN102448585A (zh)

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