CN111032193B - 用于处理酸性气体和发电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于处理来自含硫气流的酸性气体的系统和方法。提供了一种化学链燃烧(CLC)方法,该方法使用CaCO3从酸性气体中捕获硫并产生CaSO4。酸性气体处理单元可接收来自酸性气体去除单元的酸性气体,并产生CaSO4以及各种气体和空气流,以用于蒸汽生产用热交换器。酸性气体处理单元可包括燃料反应器、氧化反应器和煅烧反应器。另一个酸性气体处理单元可包括燃料反应器和氧化反应器,燃料反应器包括煅烧功能。可将选择性膜组件设置在含硫气流与酸性气体去除单元之间以产生H2S和CO2渗透物,H2S和CO2渗透物与提供给酸性气体处理单元的酸性气流混合。
Description
技术领域
本公开主要涉及烃加工。更具体地,本公开的实施方案涉及在原油和天然气的加工期间产生的酸性气体(acid gas)的处理。
背景技术
对诸如原油和天然气之类的自然资源进行加工(例如,精炼)以生产可用于如燃料、工业化学品、溶剂等多种用途的烃。硫化氢(H2S)为天然存在于原油和天然气中的不期望的化合物。在原油和天然气加工期间产生的酸性气体通常包括硫化氢和其他不期望的化合物。除去来自气态和液态烃料流的诸如硫化氢、二氧化碳(CO2)、硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)和硫醇(RSH)之类的酸性气体成分是烃加工工业的许多部分中的工艺要求。油气工业正面临着日益严格的环境考虑以及处理硫水平提高的天然气和原油的挑战。鉴于这样的挑战,开发高效且成本有效的方法可能很困难。
发明内容
传统上,使用吸收系统和诸如MEA和DEA之类的溶剂从含硫气体(sour gas)流中除去H2S和CO2,以产生主要包含H2S和CO2的酸性气流。然后,通常将该酸性气流供给至克劳斯工艺,在克劳斯工艺中,约95%至97%的H2S进料流被回收并转化为单质硫。然后通常使用尾气处理工艺来转化剩余的H2S,并避免将硫排放到大气中。选择合适且具有成本效益的尾气处理工艺以接续现有的克劳斯装置是炼油厂和天然气加工厂所有者面临的挑战。
用于碳基燃料转化的化学链燃烧(CLC)工艺已被用于工业实践,其可追溯到19世纪末至20世纪初。在例如CLC方法中,燃料首先在还原器(燃料反应器)中与金属氧化物反应,使得金属氧化物被还原为金属。来自还原器的反应产物为CO2和蒸汽。离开还原器的金属进入燃烧器(空气反应器),在燃烧器中金属与空气反应,从而使金属氧化物再生。然后使金属氧化物再循环回还原器。氧化的热量由经氧化的金属和来自空气反应器的经加热的废空气携带。废空气可用于产生蒸汽,蒸汽可以用作通用蒸汽或用于驱动蒸汽轮机以用于发电。
由于不同的金属对不同的燃料(例如,烃类和硫类)的反应不同,因此已经开发出用于特定燃料的特定氧载体。对于含硫燃料而言,钙基颗粒是良好的候选物,因为钙基颗粒可以将硫化合物捕获在钙基产物中,并且不需要通常用于燃烧含硫燃料的发电厂的烟道气脱硫(FGD)系统。
本公开的实施方案提供了一种用于在不使用热氧化器的情况下从酸性气体中有效且经济地回收硫的改进的系统和方法。实施方案包括基于碳酸钙的CLC工艺,其中酸性气流(如来自酸性气体去除单元(AGR)的酸性气流)被氧化,并且以硫酸钙(CaSO4)副产物的形式回收硫,而不是使用常规的热氧化器接续尾气处理单元(TGTU)(如壳牌克劳斯废气处理(SCOT)或类似工艺),以满足硫回收要求并将SOx排放降低至可接受的环境水平。
有利地,本公开的实施方案排除了使用热氧化器和尾气处理来捕获硫。相比之下,此类常规的尾气处理需要在热氧化器中将来自克劳斯单元的硫成分氧化为SO2,然后随后在SCOT类工艺中将SO2转化回H2S。因此,本公开的实施方案可代替克劳斯单元和SCOT单元,并且CaSO4副产物可用于水泥工业。
在一个实施方案中,提供了一种系统,该系统包括酸性气体处理单元,酸性气体处理单元能够处理包含硫化氢的酸性气流。酸性气体处理单元包括燃料反应器,燃料反应器能够接收酸性气流和氧化钙,使得该燃料反应器还能够使硫化氢与氧化钙反应以产生硫化钙和第一气流,第一气流包含水蒸气和二氧化碳。酸性气体处理单元还包括氧化反应器,氧化反应器能够接收硫化钙和第一空气流,使得氧化反应器还能够产生硫酸钙和贫氧第二空气流,贫氧空气流包含不超过15重量%的氧气。酸性气体处理单元还包括煅烧反应器,煅烧反应器能够接收贫氧第二空气流和碳酸钙。煅烧反应器还能够产生氧化钙和第二气流,使得第二气流包含二氧化碳。
在一些实施方案中,该系统包括一个或以上热交换器,一个或以上热交换器能够接收第一气流、第二气流和贫氧第二空气流中的至少一者,使得一个或以上热交换器还能够利用来自第一气流、第二气流、贫氧第二空气流或它们的任意组合的热量来产生蒸汽。在一些实施方案中,一个或以上热交换器还能够利用来自第一气流、第二气流或它们的组合的热量来加热第一空气流。在一些实施方案中,在燃料反应器接收酸性气流之前,一个或以上热交换器还能够加热酸性气流。在一些实施方案中,该系统包括发电单元,发电单元能够接收来自一个或以上热交换器的蒸汽,并产生电力和减压蒸汽。在一些实施方案中,将减压蒸汽提供给酸性气体去除单元的再生塔。在一些实施方案中,该系统包括酸性气体去除单元,酸性气体去除单元能够接收含硫气流并产生酸性气流,酸性气体去除单元具有吸收塔和再生塔。在一些实施方案中,该系统包括一个或以上热交换器,一个或以上热交换器能够将热量从氧化反应器传递至再生塔。在一些实施方案中,该系统包括设置在含硫气流与能够产生酸性气流的酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,选择性膜能够产生渗透物流和渗余物流,与含硫气流相比,渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与含硫气流相比,渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。在一些实施方案中,渗透物流在被燃料反应器接收之前与酸性气流混合,并且酸性气体去除单元能够接收渗余物流。在一些实施方案中,氧化反应器包括快速提升管反应器(fast riser reactor)。在一些实施方案中,煅烧反应器包括流化床反应器。
在另一个实施方案中,提供了一种方法,该方法包括:在酸性气体处理单元的燃料反应器处接收酸性气流和氧化钙,酸性气流包含硫化氢;以及运行燃料反应器以使硫化氢与氧化钙反应,从而产生硫化钙和第一气流,第一气流包含水蒸气和二氧化碳。该方法还包括运行酸性气体处理单元的氧化反应器以接收硫化钙和第一空气流,从而产生硫酸钙和贫氧第二空气流,使得贫氧空气流包含不超过15%的氧气。该方法还包括运行煅烧反应器以接收贫氧空气流和碳酸钙并产生氧化钙和第二气流,使得第二气流包含二氧化碳。
在一些实施方案中,该方法包括运行一个或以上热交换器以接收第一气流、第二气流和贫氧第二空气流中的至少一者,从而利用来自第一气流、第二气流、贫氧第二空气流或它们的任意组合的热量来产生蒸汽。在一些实施方案中,该方法包括在酸性气体处理单元的燃料反应器接收酸性气流和氧化钙之前,运行一个或以上热交换器以加热酸性气流。在一些实施方案中,该方法包括运行发电单元以接收来自一个或以上热交换器的蒸汽,并产生电力和减压蒸汽。在一些实施方案中,该方法包括将减压蒸汽提供给酸性气体去除单元的再生塔。在一些实施方案中,酸性气流接收自酸性气体去除单元。在一些实施方案中,该方法包括运行设置在含硫气流与酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,以产生渗透物流和渗余物流,与含硫气流相比,渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与含硫气流相比,渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。在一些实施方案中,该方法包括在被燃料反应器接收之前,将渗透物流与酸性气流混合。在一些实施方案中,该方法包括当酸性气流不包含烃时,从第一气流中除去水蒸气以产生CO2流。在一些实施方案中,当第一气流包含低于第一阈值量的一氧化碳量和低于第二阈值量的氢气量时,运行酸性气体处理单元的氧化反应器以接收第一气流。在一些实施方案中,运行燃料反应器包括在600℃至900℃的温度范围内运行燃料反应器。在一些实施方案中,运行氧化反应器包括在800℃至1100℃的温度范围内运行氧化反应器。在一些实施方案中,运行煅烧反应器包括在800℃至1000℃的温度范围内运行氧化反应器。
在另一个实施方案中,提供了一种系统,该系统包括酸性气体处理单元,酸性气体处理单元能够处理包含硫化氢的酸性气流。酸性气体处理单元包括燃料反应器,燃料反应器能够接收酸性气流和碳酸钙。燃料反应器还能够由碳酸钙产生二氧化碳和氧化钙,并使硫化氢与氧化钙反应以产生硫化钙和第一气流,第一气流包含水蒸气和二氧化碳。酸性气体处理单元还包括能够接收硫化钙和第一空气流的氧化反应器,氧化反应器还能够产生硫酸钙和贫氧第二空气流,贫氧空气流具有不超过15重量%的氧气。
在一些实施方案中,该系统包括一个或以上热交换器,一个或以上热交换器能够接收第一气流和贫氧第二空气流,一个或以上热交换器还能够利用来自第一气流、贫氧第二空气流或它们的组合的热量来产生蒸汽。在一些实施方案中,一个或以上热交换器还能够利用来自第一气流、贫氧第二空气流或它们的组合的热量来加热第一空气流。在一些实施方案中,在燃料反应器接收酸性气流之前,一个或以上热交换器还能够加热酸性气流。在一些实施方案中,该系统包括发电单元,发电单元能够接受来自一个或以上热交换器的蒸汽并产生电力和减压蒸汽。在一些实施方案中,将减压蒸汽提供给酸性气体去除单元的再生塔。在一些实施方案中,该系统包括酸性气体去除单元,酸性气体去除单元能够接收含硫气流并产生酸性气流,酸性气体去除单元包括吸收塔和再生塔。在一些实施方案中,该系统包括设置在含硫气流与能够产生酸性气流的酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,使得选择性膜能够产生渗透物流和渗余物流,与含硫气流相比,渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与含硫气流相比,渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。在一些实施方案中,渗透物流在被燃料反应器接收之前与酸性气流混合,并且酸性气体去除单元能够接收渗余物流。在一些实施方案中,氧化反应器包括快速提升管反应器。
在另一个实施方案中,提供了一种方法,该方法包括:在酸性气体处理单元的燃料反应器处接收酸性气流和碳酸钙,酸性气流包含硫化氢;以及运行燃料反应器以由碳酸钙产生二氧化碳和氧化钙,并使硫化氢与氧化钙反应以产生硫化钙和第一气流,第一气流包含水蒸气和二氧化碳。该方法还包括运行酸性气体处理单元的氧化反应器以接收硫化钙和第一空气流,从而产生硫酸钙和贫氧第二空气流,贫氧空气流具有不超过15重量%的氧气。在一些实施方案中,该方法包括运行一个或以上热交换器以接收第一气流和贫氧第二空气流中的至少一者,从而利用来自第一气流、贫氧第二空气流或它们的组合的热量来产生蒸汽。在一些实施方案中,该方法包括在酸性气体处理单元的燃料反应器接收酸性气流之前,运行一个或以上热交换器以加热酸性气流。在一些实施方案中,该方法包括运行发电单元以接收来自一个或以上热交换器的蒸汽,并产生电力和减压蒸汽。在一些实施方案中,该方法包括将减压蒸汽提供给酸性气体去除单元的再生塔。在一些实施方案中,该方法包括运行设置在含硫气流与酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,以产生渗透物流和渗余物流,与含硫气流相比,渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与含硫气流相比,渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。在一些实施方案中,该方法包括在被燃料反应器接收之前,将渗透物流与酸性气流混合。在一些实施方案中,该方法包括当酸性气流不包含烃时,从第一气流中除去水蒸气以产生CO2流。在一些实施方案中,该方法包括当第一气流包含低于第一阈值量的一氧化碳量和低于第二阈值量的氢气量时,运行酸性气体处理单元的氧化反应器以接收第一气流。在一些实施方案中,运行燃料反应器包括在800℃至900℃的温度范围内运行燃料反应器。在一些实施方案中,运行氧化反应器包括在850℃至1100℃的温度范围内运行氧化反应器。
附图说明
图1为用于从含硫气流中除去酸性气体的现有技术气体处理方法的示意图;
图2为根据本公开的实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统的示意图;
图3为根据本公开的实施方案的包括预热酸性气流的图2的系统的示意图;
图4为根据本公开的实施方案的具有膜组件的图2的系统的示意图;
图5为根据本公开的实施方案的包括预热酸性气流的图4的系统的示意图;
图6为根据本公开的实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统的示意图;以及
图7为根据本公开的实施方案的包括预热酸性气流的图6的系统的示意图;
图8为根据本公开的实施方案的具有膜组件的图6的系统的示意图;以及
图9为根据本公开的实施方案的包括预热酸性气流的图8的系统的示意图。
具体实施方式
将参照示出本公开的实施方案的附图来更全面地描述本公开。然而,本公开可以许多不同的形式来实施,并且不应被解释为限于所示出的实施方案。相反地,提供这些实施方案是为了使本公开全面且完整,并向本领域技术人员充分传达本公开的范围。
如本公开中所使用的,术语“单元”可指一个或以上装置项目,并且在一些实施方案中,可包括一个或以上子单元。在一些实施方案中,装置项目可包括反应器、反应容器、加热器、交换器、管道、泵、压缩机、控制器以及它们的各种组合。
如本公开中所使用的,术语“富含”是指以摩尔、重量或体积计,料流中的一种化合物或一类化合物的量为至少约50%。在一些实施方案中,术语“富含”可指以摩尔、重量或体积计,料流中的一种化合物或一类化合物的量为至少约70%。
如本公开中所使用的,术语“贫”可指以摩尔、重量或体积计,料流中的一种化合物或一类化合物的量一般不超过约15%。在一些实施方案中,术语“贫”可指以摩尔、重量或体积计,料流中的一种化合物或一类化合物的量为至少约10%。
本公开的实施方案包括这样的系统和方法,该系统和方法具有化学链燃烧(CLC)工艺以处理酸性气体并产生电力,同时减少硫的排放。如本公开中所述,将碳酸钙(如在石灰石中发现的碳酸钙)用于直接从酸性气体中捕获硫并产生CaSO4副产物。与现有技术和替代技术相比,这样的实施方案有利地提供了酸性气体的经济且有效的增值(valorization),并实现了提高的硫回收率。此外,本公开的实施方案还提供了对于酸性气体由燃料到热能的转化方法,该方法不需要在燃烧之前使气体脱硫。此外,与现有方法和替代方法相比,这样的实施方案具有改进的操作灵活性。本公开的实施方案还排除了克劳斯工艺和尾气处理工艺的使用,并且可以通过在单个工艺中结合气体处理和发电来产生电力。
图1描述了用于处理含硫气流中的酸性气体的现有技术的气体处理方法100。如图1所示,方法100包括具有吸收塔104和再生塔106的酸性气体去除(AGR)单元102。系统102还包括与AGR单元102一起运行的克劳斯单元108和尾气处理单元110,如下文详细描述的那样。
如图1所示,将含硫气流112供给至AGR单元102的吸收塔104。来自再生塔106的贫载(lean loaded)溶剂流114吸收来自含硫气流112的H2S和CO2。脱硫气流作为销售气流116离开吸收塔104,可进一步处理销售气流116以除去其他杂质或有价值的烃。也可将销售气流116送至运输用管道,并用于工业目的或用于发电厂中。AGR单元102中使用的溶剂可取决于含硫气体进料流112中的H2S和CO2的量以及离开吸收塔104的销售气流116的期望品质。
载有H2S和CO2的溶剂流118离开吸收塔104并被送至再生塔106。将蒸汽流120注入再生塔106以提供热量,以用于从溶剂中除去H2S和CO2并用于使溶剂再生。使贫载溶剂流114再循环至吸收塔104。主要包含H2S和CO2的酸性气流122离开再生塔106,并被送至克劳斯单元(CU1)108。
在氧气的存在下,酸性气流122在克劳斯单元(CU1)108中被氧化,然后与催化剂接触以产生单质硫料流126,同时其余气体经由烟道气流128从克劳斯单元(CU1)108排出。可通过空气或纯氧气流130将氧气提供给克劳斯单元(CU1)108。由于在克劳斯单元(CU1)108中发生的反应的平衡是放热的,因此使用剩余的能量来产生用于AGR单元102的再生塔106中的蒸汽流120。
尾气流130离开克劳斯单元(CU1)108,并供给至尾气处理单元(TGTU1)110。尾气处理单元(TGTU1)110将尾气流130中的SOx转化为H2S。来自尾气处理单元(TGTU1)110的H2S流132被送回克劳斯单元(CU1)108,以提高硫回收率。
与图1所示的现有技术方法相比,本公开的实施方案避免或减少了克劳斯单元的使用,并且排除了将TGTU用于酸性气体的处理。本公开的实施方案使用环境友好的天然材料CaCO3作为硫捕获材料,使用氧化形式作为氧载体。由下文所述的系统和方法产生的副产物可用于水泥工业。此外,本公开的实施方案不需要热氧化器和氢气来进行SO 2的还原。图2至图4描述了包括这些优点和益处的用于处理硫气体的不同实施方案。
图2描述了根据本公开的实施方案的用于处理来自含硫气流的酸性气体的系统200。如图2所示,系统200包括化学链燃烧工艺202,化学链燃烧工艺202具有根据本公开中描述的技术来处理酸性气体的燃料反应器(F1)204、氧化反应器(O1)206和煅烧反应器208。图2还示出了具有吸收塔212和再生塔214的酸性气体去除(AGR)单元210,吸收塔212和再生塔214以与上述吸收塔104和再生塔相似的方式运行。系统200还包括热交换器216(即,配置为在两个或以上料流之间传递热量的一个或以上热交换器)和发电单元218。
如图2所示,将含硫气流220供给至AGR单元210的吸收塔212。来自再生塔214的贫载溶剂流222吸收来自含硫气流200的H2S和CO2。销售气流224离开吸收塔212,并且可进行处理以除去其他杂质或有用的烃,或送至运输用管道以用于工业目的或发电。如上所述,在AGR单元210中使用的溶剂可取决于含硫气体进料流220中的H2S和CO2的量以及离开吸收塔212的销售气流224的期望品质。载有H2S和CO2的溶剂流226离开吸收塔212并被送至再生塔214。如下所述,可由发电单元218提供蒸汽以提供热量,以用于汽提H2S和CO2并使溶剂再生,从而使贫载溶剂流222再循环至吸收塔204。包含H2S和CO2的酸性气流228离开再生塔214,并被送至酸性气体处理单元202。
将离开再生塔214的酸性气流228提供给CLC工艺202的燃料反应器204。在燃料反应器204中,来自酸性气流228的H2S与氧化钙(CaO)反应以生成硫化钙(CaS)和水蒸气。可将CaO流230从煅烧反应器208供给至燃料反应器204。可通过燃料反应器204中的合适的固/气分离装置将固体CaS与水蒸气和剩余气体分离。在一些实施方案中,例如,固/气分离装置可为旋风分离器。固体CaS流232可离开燃料反应器204并被提供给氧化反应器206。
在一些实施方案中,酸性气流228可包含烃。在这样的实施方案中,烃被重整为CO、CO2和H2。这些气体、剩余的CO2和蒸汽可作为气流236离开燃料反应器204。可将气流236提供给热交换器216,在热交换器216中,使气流236冷却并用于产生蒸汽238。在一些实施方案中,蒸汽238可用于供热应用或发电。例如,可将蒸汽238提供给发电单元218或再生塔214。如图2所示,冷却的气流作为料流240离开热交换器216,并且在一些实施方案中,料流240可被排出、燃烧或者在锅炉或燃气轮机中燃烧。
将来自燃料反应器204的固体CaS流232提供给氧化反应器206,在氧化反应器206中,固体CaS流232被氧化成硫酸钙(CaSO4)。氧化反应器206还接收空气流242。在氧化反应器中的氧化反应从由空气流242提供的空气中除去氧气,从而产生贫氧空气(即,具有不超过15%的氧气的空气)。可通过燃料反应器204中的合适的固/气分离装置将贫氧空气与固体CaSO4分离。在一些实施方案中,例如,固/气分离装置可为旋风分离器。经分离的贫氧空气可作为贫氧空气流244离开氧化反应器206。可以理解,氧化反应器206中的氧化反应是放热的,并且有助于平衡化学链燃烧工艺202。
CaSO4流246可离开氧化反应器206。在一些实施方案中,可从系统200中清除CaSO4。在其他实施方案中,可从系统200中清除CaSO4的一部分,同时可将CaSO4的另一部分提供给煅烧反应器208。在这样的实施方案中,从煅烧反应器208提供给燃料反应器204的料流230可包含CaO和CaSO4的混合物,并且离开燃料反应器204的料流232可包含CaS和CaSO4的混合物。可以理解,在氧化反应器206和燃料反应器204中存在CaSO4可有助于CLC工艺202的反应器之间的能量传递并提供热平衡。
可将离开氧化反应器206的贫氧空气流244提供给煅烧反应器208。还将CaCO3流248提供给煅烧反应器208。如上所述,在一些实施方案中,可将离开氧化反应器206的CaSO4流246的一部分提供给煅烧反应器208。贫氧空气流244可有助于发生在煅烧反应器208中的煅烧反应以将CaCO3分解为CaO和CO2。可通过氧化反应器206中的合适的固/气分离装置将煅烧反应器208中的固体CaO与气态流出物分离。在一些实施方案中,例如,固/气分离装置可为旋风分离器。如图2所示,经分离的CaO经由CaO流230提供给燃料反应器204以使链闭合。
经分离的气态流出物可经由气态流出物流250离开煅烧反应器208。可将气态流出物流250提供给热交换器216以辅助蒸汽238的生产。在一些实施方案中,蒸汽238可用于供热应用或发电。
如上所述,可将蒸汽238提供给发电单元218。发电单元218可包括(例如)驱动发电机的蒸汽轮机。在这样的实施方案中,从发电单元218排出低压滑流(slip low pressurestream)252,以向再生塔214提供用于从载有酸性气体的溶剂中除去酸性气体的合适能量。剩余的蒸汽可在冷凝器中冷凝以产生冷凝的蒸汽流254,并且除了补充水流256之外,还可将冷凝的蒸汽流254提供回热交换器216以产生蒸汽238并补充任何蒸汽损失。如图2所示,冷却的气态流出物流作为料流258离开热交换器216。
在一些实施方案中,可通过再生塔214与氧化反应器206之间的热连接从氧化反应器206提供用于运行再生塔214的热量。例如,热连接可为设置在再生塔214与氧化反应器206之间的一个或以上热交换器,热交换器使用一种流体将热量传递至再生塔214,并且使用另一种流体从氧化反应器206除去热量,从而使流体在热交换器中进行热交换;或者热交换器使用相同的流体或固体将热量传递至再生塔214并从氧化反应器206中除去热量。在这样的实施方案中,热交换器可与热交换器管束216不同或分开。在一些实施方案中,热交换器216可用于加热空气流260,从而在将空气流242引入反应器206之前,对提供给氧化反应器206的空气流242进行加热。
燃料反应器204可为本领域已知的任意合适类型的固/气反应器,并且在一些实施方案中,可为沸腾床、流化床或移动床反应器。在一些实施方案中,氧化反应器206可为快速提升管式反应器。在其他实施方案中,氧化反应器206为本领域已知的任意合适类型的固/气反应器,并且在一些实施方案中可为沸腾床、流化床或移动床反应器。在一些实施方案中,煅烧反应器208可为流化床反应器。在其他实施方案中,煅烧反应器208为本领域已知的任意合适类型的固/气反应器,并且在一些实施方案中可为沸腾床反应器或移动床反应器。如本领域普通技术人员可以理解的,沸腾床、流化床或移动床反应器可使用合适的固/气分离组件,如旋风分离器,并且互连的床可使用密封环以防止反应器与提供固体循环的流化介质之间的气体泄漏。
在一些实施方案中,酸性气流228可不包含烃,并且可以由H2S、CO2和水组成。在这样的实施方案中,可从酸性气流228中除去水以产生可用于存储或其他目的的高纯度CO2流。在这样的实施方案中,离开燃料反应器204的料流236可仅包含CO2,并且可将离开热交换器216的冷却的料流240供给至气体处理单元以捕获特定纯度的CO2。
在一些实施方案中,与其他实施方案相比,酸性气流228可包含减少量的烃。在酸性气流228具有减少量的烃的实施方案中,由于在燃料反应器204中发生的烃重整而产生的CO和H2的存在,使得离开燃料反应器204的料流236可保留一些能量储量(energycontent)。在这样的实施方案中,如果料流236的能量储量足够低,则可将料流236与空气流242直接供给至氧化反应器206,以用于完全燃烧CO和H2。所得的产物可经由料流244离开氧化反应器206,提供给煅烧反应器208,并且经由料流250离开煅烧反应器208以提供给热交换器216。因此,这样的实施方案避免了使用单独的燃烧装置来燃烧离开燃料反应器204的料流236。
在一些实施方案中,可将来自含硫气体进料220的滑流(slip stream)供给至燃料反应器204,使得气流236具有增大的能量储量。在这样的实施方案中,可将料流236直接提供给氧化反应器206,提供给单独的燃烧室或锅炉,或者提供给热交换器216以进行冷却。在将料流236提供给热交换器216的实施方案中,然后可将冷却的料流240压缩并供给至在联合循环或多联产循环中运行的燃气轮机,以补充系统200的动力和蒸汽生产。
图3描述了根据本公开的另一个实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统300。如图3所示,系统300包括系统200的组件,而且额外地包括在将酸性气流提供给燃料反应器204之前预热酸性气流228。可以理解,与将酸性气流直接供给至燃料反应器204相比,预热酸性气流228可降低燃料反应器204的热量需求。
如图3所示,可将酸性气流228提供给热交换器216,然后再提供给燃料反应器204。酸性气流228可在热交换器216中被加热以产生经加热的酸性气流302。可使用提供给热交换器216的料流(如气流236、气态流出物流250或这两者)来加热酸性气流228。如图3所示,可将经加热的酸性气流302提供给燃料反应器204。
图4描述了根据本公开的另一个实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统400。如图4所示,系统400包括系统200的组件,而且额外地包括设置在AGR单元202的上游的选择性膜组件402。
如图4所示,将含硫气流404提供给选择性膜组件402。选择性膜组件402可具有H2S和CO2选择性膜,以用于从含硫气流404中除去H2S和CO2。将来自选择性膜组件402的具有减少量的H2S和CO2的渗余物(也称为“截留物”)流406提供给AGR单元210,以进一步除去酸性气体成分(如剩余的H2S和CO2)。来自选择性膜组件402的渗透物流408可与离开再生塔214的酸性气流228合并以形成料流410(称为“酸性气体混合物”),将料流410提供给酸性气体处理单元202的燃料反应器204。。
在图4所示的实施方案中,选择性膜组件402可使渗透物流408中的一些烃减少,从而使得离开燃料反应器204的气流236的能量储量增大。在一些实施方案中,含硫气流404的一部分可与料流410混合,以进一步提高离开燃料反应器204的所得的气流236的能量储量。在这样的实施方案中,气流236可用于联合循环或热电联产应用中的燃气轮机中的燃烧。
可以理解,选择性膜单元402可使得AGR单元210上的负载减少,从而减少再生单元214中的溶剂损失和料流消耗。在一些实施方案中,可将选择性膜单元402改装至现有系统中以消除AGR单元的薄弱环节,如用于天然气加工厂的扩建。
图5描述了根据本公开的另一个实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统500。如图5所示,系统500包括系统400的组件,而且额外地包括在将酸性气体混合物流410提供给燃料反应器204之前预热酸性气体混合物流410。可以理解,与将酸性气体混合物直接供给至燃料反应器204相比,预热酸性气体混合物流410可降低燃料反应器204的热量需求。
如上所述,可将来自选择性膜组件402的渗透物流408与离开再生塔214的酸性气流228合并,以形成酸性气体混合物流410。如图5所示,可将酸性气体混合物流410提供给热交换器216,然后再提供给燃料反应器204。料流410可在热交换器216中被加热以产生经加热的酸性气体混合物流502。可使用提供给热交换器216的料流(如气流236、气态流出流250或这两者)来加热酸性气体混合物流410。如图5所示,可将经加热的酸性气体混合物流502提供给燃料反应器204。
在图2至图5所述的实施方案中,CLC工艺的各反应器可在一定温度范围内运行以提供预期的反应。例如,在一些实施方案中,燃料反应器可以在约600℃至约900℃的范围内运行。在一些实施方案中,燃料反应器204可在约820℃运行。可运行燃料反应器204以确保CaO选择性地与H2S反应,并确保使CO2的碳酸化最小化,从而由于仅产生CaSO4而排除了固体循环的使用。如上所述,当在提供给燃料反应器的酸性气流中不存在烃时,离开燃料反应器的气流236主要包含蒸汽和CO2,从而能够产生高纯度的CO2蒸汽。
在一些实施方案中,氧化反应器206可在约800℃至约1100℃的温度范围内运行。例如,在一些实施方案中,氧化反应器206可在约900℃的温度运行,或者在一些实施方案中,可高于900℃或高于煅烧反应器208的运行温度运行,以向煅烧反应器208提供热量。
在一些实施方案中,煅烧反应器208可在约800℃至约1000℃的温度范围内运行。例如,在一些实施方案中,煅烧炉例如可在约900℃的温度运行。
在一些实施方案中,CLC工艺的煅烧炉和燃料反应器可组合成单个反应器。图6描述了根据本公开的另一个实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统600。如图6所示,系统600包括化学链燃烧工艺(CL1)602,化学链燃烧工艺602具有根据本公开中描述的技术来处理酸性气体的燃料反应器(F1)604和氧化反应器(O1)606。如下文所述,将煅烧炉功能集成到燃料反应器604中,并且将CaCO3注入燃料反应器604中。在这样的实施方案中,固体在CLC工艺602中不再循环,而是一次通过工艺602。将CaCO3供给至燃料反应器604,在燃料反应器604中,CaCO3分解成CaO,CaO与硫反应以生成CaS。将来自燃料反应器的CaS供给至氧化反应器606以提供CaSO4。
如图6所示,系统600还包括酸性气体去除(AGR)单元610,酸性气体去除单元610具有吸收塔612和再生塔614,该吸收塔612和再生塔614以与上述吸收塔104和再生塔106相似的方式运行。系统600还包括热交换器616(即,配置为在两个或以上料流之间传递热量的一个或以上的热交换器)和发电单元(P1)618。
如图6所示,如上所述,将含硫气流620供给至AGR单元610的吸收塔612,并且使用来自再生塔614的溶剂流622进行处理,以产生离开再生塔614的酸性气流624。销售气流625离开吸收塔612,并且可进行处理以除去其他杂质或有用的烃,或者被送至运输用管道,以用于工业目的或发电。负载的溶剂流626离开吸收塔614并被送至再生塔614。如上所述,可由热交换器616或发电单元618提供蒸汽以提供用于除去H2S和CO2以及使溶剂再生以产生贫载的溶剂流622的热量。
如图6所示,将离开再生塔614的酸性气流624提供给CLC工艺602的燃料反应器604。还将CaCO3流628提供给燃料反应器604。在燃料反应器604中,来自酸性气流624的H2S与CaO反应以产生CaS和水蒸气。在燃料反应器中煅烧来自料流628的CaCO3以产生CaO,CaO用于与来自酸性气流624的H2S反应。通过合适的固气分离装置将CaS与燃料反应器604中的水蒸气和剩余气体分离,并且经由CaS流630离开燃料反应器604。将CaS流630提供给氧化反应器606。
在一些实施方案中,酸性气流624可包含烃。在这样的实施方案中,烃在燃料反应器604中被重整为CO、CO2和H2。这些气体、剩余的CO2和蒸汽可作为气流632离开燃料反应器604。可将气流632提供给热交换器616,在热交换器616中,使料流632冷却并用于产生蒸汽634。在一些实施方案中,蒸汽634可用于通用蒸汽(例如,在供热应用中)或发电。例如,可将蒸汽634提供给发电单元618或再生塔614。如图6所示,冷却的气流作为料流636离开热交换器616,并且在一些实施方案中,料流636可被排出、燃烧或者在锅炉或燃气轮机中燃烧。在其他实施方案中,可将冷却的气流636供给至气体处理单元以从料流中捕获CO2。
将来自燃料反应器604的固体CaS流630提供给氧化反应器606,在氧化反应器606中,固体CaS流630被氧化成硫酸钙(CaSO4)。氧化反应器606接收空气流638并产生贫氧空气(即,氧气不超过15%的空气)。可通过氧化反应器606中的合适的固/气分离装置将贫氧空气与固体CaSO4分离。在一些实施方案中,例如,固/气分离装置可为旋风分离器。经分离的贫氧空气可作为贫氧空气流640离开氧化反应器606。可以理解,氧化反应器606中的氧化反应是放热的,并且有助于平衡化学链燃烧工艺602。CaSO4流642可离开氧化反应器606并且可从系统600中被清除。
可将贫氧空气流640提供给热交换器616,以辅助产生用于通用目的或发电目的的蒸汽632。冷却的贫氧空气流作为料流644离开热交换器616。在一些实施方案中,蒸汽632可用于通用蒸汽(例如,用于供热应用)或发电。
如上所述,可将蒸汽634提供给发电单元618。发电单元618包括(例如)驱动发电机的蒸汽轮机。在这样的实施方案中,排出低压滑流646,以向再生塔614提供适当的能量,以用于从载有酸性气体的溶剂中除去酸性气体。剩余的蒸汽可在冷凝器中冷凝以产生冷凝的蒸汽流648,并且除了补充水流650之外,还可将冷凝的蒸汽流648提供给热交换器616以产生所需的蒸汽并补充任何蒸汽损失。
在一些实施方案中,可通过再生塔614与氧化反应器606之间的热连接从氧化反应器606提供用于再生塔614的运行的热量。例如,热连接可为设置在再生塔614和氧化反应器606之间的一个或以上的热交换器,热交换器使用一种流体将热量传递至再生塔614,并且使用另一种流体从氧化反应器606除去热量,从而使流体在热交换器中进行热交换;或者热交换器使用相同的流体或固体将热量传递至再生塔614并从氧化反应器606中除去热量。在一些实施方案中,热交换器616可用于加热空气流652,使得在引入反应器606之前,对提供给氧化反应器606的空气流638进行加热。
燃料反应器604可为本领域已知的任意合适类型的固/气反应器,并且在一些实施方案中,可为沸腾床、流化床或移动床反应器。在一些实施方案中,氧化反应器606可为快速提升管反应器。在其他实施方案中,氧化反应器606为本领域已知的任意合适类型的固/气反应器,并且在一些实施方案中可为沸腾床、流化床或移动床反应器。如本领域普通技术人员可以理解的,沸腾床、流化床或移动床反应器可使用合适的固/气分离组件,如旋风分离器,并且互连的床可使用密封环以防止反应器与提供固体循环的流化介质之间的气体泄漏。
图7描述了根据本公开的另一个实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统700。如图7所示,系统700包括系统600的组件,而且额外地包括在将酸性气流提供给燃料反应器604之前预热酸性气流624。可以理解,与将酸性气流直接供给至燃料反应器604相比,预热酸性气流624可降低燃料反应器604的热量需求。
如图7所示,可将酸性气流624提供给热交换器616,然后再提供给燃料反应器604。酸性气流624可在热交换器616中被加热以产生经加热的酸性气流602。可使用提供给热交换器616的料流(如气流632、气态流出物流640或这两者)来加热酸性气流624。如图7所示,可将经加热的酸性气流602提供给燃料反应器604。
图8描述了根据本公开的另一个实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统800。如图8所示,系统800包括系统600的组件,而且还包括设置在AGR单元610上游的选择性膜组件802。
如图8所示,将含硫气流804提供给选择性膜组件802。选择性膜组件802可以与上述选择性膜组件302相似的方式运行。选择性膜组件802可具有H2S和CO2选择性膜,以用于从含硫气流804中除去H2S和CO2。如图8所示,将来自选择性膜组件802的具有减少量的H2S和CO2的渗余物流806提供给AGR单元610,以进一步除去酸性气体成分(如剩余的H2S和CO2)。来自选择性膜组件802的渗透物流808可与离开再生塔614的酸性气流624合并以形成料流810(称为“酸性气体混合物”),将料流810提供给燃料反应器604。
在图8所示的实施方案中,选择性膜组件802可使渗透物流808中的一些烃减少,从而使得离开燃料反应器604的合成气流632的能量储量增大。在一些实施方案中,含硫气流804的一部分可与料流810混合,以进一步提高离开燃料反应器604的所得的合成气流632的能量储量,使得合成气流632可用于联合循环或热电联产应用中的燃气轮机中的燃烧。
如上文所述,选择性膜单元602可使得AGR单元610上的负载减少,从而减少再生单元614中的溶剂损失和料流消耗。在一些实施方案中,可将选择性膜单元602改装至现有系统中以消除AGR单元的薄弱环节,如用于天然气加工厂的扩建。
在将系统800配置为发电的一些实施方案中,不同的膜结构或来自含硫气体进料804的滑流可与进入燃料反应器604的料流810混合,使得合成气流632的能量储量增大。在这样的实施方案中,可将料流632直接提供给氧化反应器606,提供给单独的燃烧室或锅炉,或者提供给热交换器616以进行冷却。在将料流632提供给热交换器616的实施方案中,然后可将冷却的料流636压缩并供给至在联合循环或多联产循环中运行的燃气轮机,以补充动力和料流生产。
在一些实施方案中,与其他实施方案相比,酸性气体混合物流810可具有减少量的烃。在这样的实施方案中,由于发生在燃料反应器604中的烃重整而产生的CO和H2的存在,使得离开燃料反应器604的料流632可保留一些能量储量。在这样的实施方案中,如果料流632的能量储量足够低,则可将料流632与空气流638直接供给至氧化反应器606,以用于完全燃烧CO和H2。所得的产物可经由料流640离开氧化反应器606,并提供给热交换器616。因此,这样的实施方案避免了使用单独的燃烧装置来燃烧离开燃料反应器606的料流632。
图9描述了根据本公开的另一个实施方案的用于处理含硫气流中的酸性气体的系统900。如图9所示,系统900包括系统800的组件,而且额外地包括在将酸性气体混合物流810提供给燃料反应器604之前预热酸性气体混合物流810。可以理解,与将酸性气体混合物直接供给至燃料反应器604相比,预热酸性气体混合物流610可降低燃料反应器604的热量需求。
如上所述,可将来自选择性膜组件802的渗透物流808与离开再生塔614的酸性气流624合并,以形成酸性气体混合物流810。如图9所示,可将酸性气体混合物流810提供给热交换器616,然后再提供给燃料反应器604。料流810可在热交换器616中被加热以产生经加热的酸性气体混合物流902。可使用提供给热交换器616的料流(如气流632、气态流出物流640或这两者)来加热酸性气体混合物流810。如图9所示,可将经加热的酸性气体混合物流902提供给燃料反应器604。
在图6至图9所述的实施方案中,CLC工艺602的各反应器可在一定温度范围内运行以提供预期的反应。例如,在一些实施方案中,具有组合煅烧功能的燃料反应器604可在约800℃至约1000℃的范围内运行。在一些实施方案中,燃料反应器604可在约900℃运行。燃料反应器604可在足以提供CaO与H2S的选择性反应并提供CaCO3分解的温度运行。
在一些实施方案中,氧化反应器606可在约850℃至约1100℃的温度范围内运行。在一些实施方案中,氧化反应器606可在约950℃的温度运行。在一些实施方案中,氧化反应器606可在比燃料反应器604的运行温度高至少50℃的温度运行(例如,如果燃料反应器604在约900℃运行,则氧化反应器606在约950℃运行)。
实施例
本公开包括以下实施例以说明本公开的实施方案。本领域技术人员应理解,以下实施例中公开的技术和组合物表示那些发现在本公开的实践中能够很好地起作用的技术和组合物,因此可以被认为是用于本公开实践的构成模式。然而,本领域技术人员应当理解,鉴于本公开内容,在不脱离本公开的精神和范围的情况下,可以对所公开的具体实施方案进行许多改变并且仍然获得相同或相似的结果。
使用位于美国马萨诸塞州贝德福德(Bedford)的Aspen Technology公司制造的Aspen 模拟图2和图6中描述的未预热酸性气流的实施方案。表1包括各实施方案的输入流的质量流量(单位为千克/秒(kg/s))、输出流的组成(单位为百万分之质量(ppm)或质量%)、反应器运行温度、反应器热功率(单位为兆瓦(MW))和硫回收率:
表1:图2和图4实施方案的模拟结果
如表1所示,在不使用克劳斯单元或TGUG的情况下,两种配置均获得至少99.5%的硫回收率。
在本公开中,范围可以表达为从大约一个特定值到大约另一个特定值,或包括这两者。当表达为这样的范围时,应当理解,另一实施例是从一个特定值到其他特定值,或包括这两者,以及在所述范围内的所有组合。
鉴于本说明书,本公开的各个方面的进一步修改和替代实施方案对本领域技术人员是明显的。因此,本说明书仅被解释为说明性的,并且是为了教导本领域技术人员实现本公开中描述的实施方案的一般方式。应理解,本公开中示出和描述的形式将被视为实施方案的实例。本公开中示出和描述的元件和材料可被替代,部件和步骤可被颠倒或省略,并且某些特征可被独立地采用,所有这些对受益于本说明书的本领域技术人员而言是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的公开内容的精神和范围的情况下,可以对本公开中描述的元素进行改变。本公开中所述使用的标题仅用于组织目的,并不意味着用于限制说明书的范围。
Claims (46)
1.一种用于处理来自含硫气流的酸性气体的系统,包括:
酸性气体处理单元,其能够处理包含硫化氢的酸性气流,所述酸性气体处理单元包括:
燃料反应器,其能够接收所述酸性气流和氧化钙,所述燃料反应器还能够使所述硫化氢与所述氧化钙反应以产生硫化钙和第一气流,所述第一气流包含水蒸气和二氧化碳;
氧化反应器,其能够接收所述硫化钙和第一空气流,所述氧化反应器还能够产生硫酸钙和贫氧第二空气流,贫氧空气流包含不超过15重量%的氧气:以及
煅烧反应器,其能够接收所述贫氧第二空气流和碳酸钙,所述煅烧反应器还能够产生所述氧化钙和第二气流,所述第二气流包含二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的系统,包括一个或以上热交换器,所述一个或以上热交换器能够接收所述第一气流、所述第二气流和所述贫氧第二空气流中的至少一者,所述一个或以上热交换器还能够利用来自所述第一气流、所述第二气流、所述贫氧第二空气流或它们的任意组合的热量来产生蒸汽。
3.根据权利要求2所述的系统,其中所述一个或以上热交换器还能够利用来自所述第一气流、所述第二气流或它们的组合的热量来加热所述第一空气流。
4.根据权利要求2所述的系统,其中在所述燃料反应器接收所述酸性气流之前,所述一个或以上热交换器还能够加热所述酸性气流。
5.根据权利要求2所述的系统,包括发电单元,所述发电单元能够接收来自所述一个或以上热交换器的所述蒸汽,并产生电力和减压蒸汽。
6.根据权利要求5所述的系统,其中所述减压蒸汽被提供给酸性气体去除单元的再生塔。
7.根据权利要求1所述的系统,包括酸性气体去除单元,所述酸性气体去除单元能够接收含硫气流并产生所述酸性气流,所述酸性气体去除单元包括吸收塔和再生塔。
8.根据权利要求7所述的系统,包括一个或以上热交换器,所述一个或以上热交换器能够将热量从所述氧化反应器传递至所述再生塔。
9.根据权利要求1所述的系统,包括设置在含硫气流与能够产生所述酸性气流的酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,所述选择性膜能够产生渗透物流和渗余物流,与所述含硫气流相比,所述渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与所述含硫气流相比,所述渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述渗透物流在被所述燃料反应器接收之前与所述酸性气流混合,并且所述酸性气体去除单元能够接收所述渗余物流。
11.根据权利要求1所述的系统,其中所述氧化反应器包括快速提升管反应器。
12.根据权利要求1所述的系统,其中所述煅烧反应器包括流化床反应器。
13.一种用于处理来自含硫气流的酸性气体的方法,包括:
在酸性气体处理单元的燃料反应器处接收酸性气流和氧化钙,所述酸性气流包含硫化氢;
运行所述燃料反应器以使所述硫化氢与氧化钙反应,从而产生硫化钙和第一气流,所述第一气流包含水蒸气和二氧化碳;
运行所述酸性气体处理单元的氧化反应器以接收所述硫化钙和第一空气流,从而产生硫酸钙和贫氧第二空气流,贫氧空气流包含不超过15重量%的氧气;以及
运行煅烧反应器以接收所述贫氧空气流和碳酸钙并产生所述氧化钙和第二气流,所述第二气流包含二氧化碳。
14.根据权利要求13所述的方法,包括运行一个或以上热交换器以接收所述第一气流、所述第二气流和所述贫氧第二空气流中的至少一者,从而利用来自所述第一气流、所述第二气流、所述贫氧第二空气流或它们的任意组合的热量来产生蒸汽。
15.根据权利要求14所述的方法,包括在所述酸性气体处理单元的所述燃料反应器处接收所述酸性气流和氧化钙之前,运行所述一个或以上热交换器以加热所述酸性气流。
16.根据权利要求13所述的方法,包括运行发电单元以接收来自一个或以上热交换器的蒸汽,并产生电力和减压蒸汽。
17.根据权利要求16所述的方法,包括将所述减压蒸汽提供给酸性气体去除单元的再生塔。
18.根据权利要求13所述的方法,其中由酸性气体去除单元接收所述酸性气流。
19.根据权利要求13所述的方法,包括运行设置在含硫气流与酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,以产生渗透物流和渗余物流,与所述含硫气流相比,所述渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与所述含硫气流相比,所述渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。
20.根据权利要求19所述的方法,包括在被所述燃料反应器接收之前,将所述渗透物流与所述酸性气流混合。
21.根据权利要求13所述的方法,包括当所述酸性气流不包含烃时,从所述第一气流中除去所述水蒸气以产生CO2流。
22.根据权利要求13所述的方法,包括当所述第一气流包含低于第一阈值量的一氧化碳量和低于第二阈值量的氢气量时,运行所述酸性气体处理单元的所述氧化反应器以接收所述第一气流。
23.根据权利要求13所述的方法,其中运行所述燃料反应器包括在600℃至900℃的温度范围内运行所述燃料反应器。
24.根据权利要求13所述的方法,其中运行所述氧化反应器包括在800℃至1100℃的温度范围内运行所述氧化反应器。
25.根据权利要求13的方法,其中运行所述煅烧反应器包括在800℃至1000℃的温度范围内运行所述氧化反应器。
26.一种用于处理来自含硫气流的酸性气体的系统,包括:
酸性气体处理单元,其能够处理包含硫化氢的酸性气流,所述酸性气体处理单元包括:
燃料反应器,其能够接收所述酸性气流和碳酸钙,所述燃料反应器还能够:
由所述碳酸钙产生二氧化碳和氧化钙;以及
使所述硫化氢与所述氧化钙反应以产生硫化钙和第一气流,所述第一气流包含水蒸气和二氧化碳;以及
氧化反应器,其能够接收所述硫化钙和第一空气流,所述氧化反应器还能够产生硫酸钙和贫氧第二空气流,贫氧空气流包含不超过15重量%的氧气。
27.根据权利要求26所述的系统,包括一个或以上热交换器,所述一个或以上热交换器能够接收所述第一气流和所述贫氧第二空气流,所述一个或以上热交换器还能够利用来自所述第一气流、所述贫氧第二空气流或它们的组合的热量来产生蒸汽。
28.根据权利要求27所述的系统,其中所述一个或以上热交换器还能够利用来自所述第一气流、所述贫氧第二空气流或它们的组合的热量来加热所述第一空气流。
29.根据权利要求27所述的系统,其中在所述燃料反应器接收所述酸性气流之前,所述一个或以上热交换器还能够加热所述酸性气流。
30.根据权利要求27所述的系统,包括发电单元,所述发电单元能够接收来自所述一个或以上热交换器的所述蒸汽,并产生电力和减压蒸汽。
31.根据权利要求30所述的系统,其中所述减压蒸汽被提供给酸性气体去除单元的再生塔。
32.根据权利要求26所述的系统,包括酸性气体去除单元,所述酸性气体去除单元能够接收含硫气流并产生所述酸性气流,所述酸性气体去除单元包括吸收塔和再生塔。
33.根据权利要求26所述的系统,包括设置在含硫气流与能够产生所述酸性气流的酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,所述选择性膜能够产生渗透物流和渗余物流,与所述含硫气流相比,所述渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与所述含硫气流相比,所述渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。
34.根据权利要求33所述的系统,其中所述渗透物流在被所述燃料反应器接收之前与所述酸性气流混合,并且所述酸性气体去除单元能够接收所述渗余物流。
35.根据权利要求26所述的系统,其中所述氧化反应器包括快速提升管反应器。
36.一种用于处理来自含硫气流的酸性气体的方法,包括:
在酸性气体处理单元的燃料反应器处接收酸性气流和碳酸钙,所述酸性气流包含硫化氢;
运行所述燃料反应器以由所述碳酸钙产生二氧化碳和氧化钙,并使所述硫化氢与所述氧化钙反应以产生硫化钙和第一气流,所述第一气流包含水蒸气和二氧化碳;以及
运行所述酸性气体处理单元的氧化反应器以接收所述硫化钙和第一空气流,从而产生硫酸钙和贫氧第二空气流,贫氧空气流包含不超过15重量%的氧气。
37.根据权利要求36所述的方法,包括运行一个或以上热交换器以接收所述第一气流和所述贫氧第二空气流中的至少一者,从而利用来自所述第一气流、所述贫氧第二空气流或它们的组合的热量来产生蒸汽。
38.根据权利要求37所述的方法,包括在所述酸性气体处理单元的所述燃料反应器处接收所述酸性气流之前,运行所述一个或以上热交换器以加热所述酸性气流。
39.根据权利要求37所述的方法,包括运行发电单元以接收来自所述一个或以上热交换器的所述蒸汽,并产生电力和减压蒸汽。
40.根据权利要求39所述的方法,包括将所述减压蒸汽提供给酸性气体去除单元的再生塔。
41.根据权利要求36所述的方法,包括运行设置在含硫气流与酸性气体去除单元之间的选择性膜组件,以产生渗透物流和渗余物流,与所述含硫气流相比,所述渗透物流的二氧化碳和硫化氢的浓度增加,与所述含硫气流相比,所述渗余物流的二氧化碳和硫化氢的浓度降低。
42.根据权利要求41所述的方法,包括在被所述燃料反应器接收之前,将所述渗透物流与所述酸性气流混合。
43.根据权利要求36所述的方法,包括当所述酸性气流不包含烃时,从所述第一气流中除去所述水蒸气以产生CO2流。
44.根据权利要求36所述的方法,包括当所述第一气流包含低于第一阈值量的一氧化碳量和低于第二阈值量的氢气量时,运行所述酸性气体处理单元的所述氧化反应器以接收所述第一气流。
45.根据权利要求36所述的方法,其中运行所述燃料反应器包括在800℃至900℃的温度范围内运行所述燃料反应器。
46.根据权利要求36所述的方法,其中运行所述氧化反应器包括在850℃至1100℃的温度范围内运行所述氧化反应器。
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