CN118215533A - 用于硫、二氧化碳和氢气回收的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从气态流中回收硫(S)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的方法，该方法包括：提供第一气态入口流和可选地第二气态入口流，这两个气态入口流均包含硫化氢(H2S)和CO2；硫回收步骤，该硫回收步骤用于从由气态入口流提供的H2S的至少一部分中回收硫(S)，以产生含硫(S)的液相；CO2回收步骤，该CO2回收步骤用于回收由气态出口流提供的CO2的至少一部分；以及H2回收步骤，该H2回收步骤用于回收由气态出口流提供的H2的至少一部分。
Description
技术领域
本发明涉及从气态流中回收硫(S)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的方法。气态流包含酸性气体，该气态流可以由天然气给送流在酸性气体去除处理之后提供。具体地，本发明涉及用于改善硫(S)、CO2和H2回收并减少排放的方法。
本发明还涉及用于执行这种方法的相应系统以及用于控制和/或实施该方法和该系统的计算机程序。
背景技术
气田中产生的天然气通常包括碳氢化合物、硫化氢(H2S，也称为酸性气体)、二氧化碳(CO2，也称为酸性气体)和有机硫物质比如硫化羰(COS)、二硫化碳(CS2)的混合物。硫化合物的量可以在约0.1体积％至约25体积％的范围内。该量可能取决于产生天然气的气田位置和井龄。
酸性气体/酸的气体
通常从天然气中去除酸性气体。酸性气体是含有(大量)硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)或类似酸性气体的气体混合物。pH值可以用来确定气体是否是酸性的。pH值的范围从0至14，大于或等于7的值为碱性，而小于7的值为酸性。术语酸的气体意指天然气或任何其他含有硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)的气体。
环境顾虑
酸性气体、比如硫化氢(H2S)是有毒的并且对环境有不利影响。当酸性混合物燃烧时，其会产生硫氧化物(SO)，该硫氧化物在释放到大气中时可能会引起酸性雨，酸性雨可能会导致呼吸系统健康问题、伤害植物和野生生物并且污染水源。酸性气体是极其有害的，并且还是易燃的，这使得在大气中出现酸性气体非常危险。也可能形成为酸性气体的一部分的高浓度的二氧化碳(CO2)可以导致视觉和听觉机能障碍。当地的限制可能因地理位置而异，因此允许气体释放的程度也各不相同。
因此，通常要从天然气中去除酸性气体，并且去除的气体需要适当的处理以符合上述环境顾虑。
酸性气体去除单元
因此，通常在处理天然气以分离这些酸性气体(例如H2S)的设施中采用酸性气体去除单元(AGRU)。AGRU通常也将CO2、COS、CS2从天然气中分离。因此，在AGRU之后回收包含若干种物质例如H2S、CO2的酸性气体。
硫回收单元、焚烧炉、尾气处理单元
通常使用硫回收单元(SRU)将H2S转化为元素硫(S)，并且H2S最终以液体形式和/或固体形式回收。通常，SRU包括克劳斯单元，其中，根据下面的简化等式1，H2S在催化剂上与空气反应以形成元素硫和水。
改进的克劳斯单元包括第一放热燃烧反应(下面的等式2)和适度放热催化反应(下面的等式3)。
上面的等式中的氧气(O2)通常来自空气。
包含在离开SRU的气体中的残余硫物质可以例如在焚烧炉中被氧化，并且作为二氧化硫(SO2)和H2O释放到大气中。这种焚烧炉中的氧化需要燃料气体，从而导致大量CO2排放，这严重影响了环境。SRU通常需要去除硫化合物(例如H2S)，使得实现超过99.9％的总SRU回收。
尾气处理单元(TGTU)可以用于进一步减少硫化合物(例如SO2、COS和CS2)的量。TGTU将氧化的硫化合物还原成被给送回SRU的H2S和CO2。
需求
环境限制也要求减少释放到大气中的SO2和CO2的量。还可以预期的是，公众环境意识的提高将在不久的将来在允许排放方面规定更严格的限制。这需要更多的改进方法来消除与天然气处理相关联的所有排放。
因此，酸性气体中的CO2应当被捕获(例如回收)。通常，天然气中的两种酸性气体——H2S和CO2——的存在使CO2的回收复杂。酸性气体必须转化为硫和具有低H2S含量的(高纯度)CO2流。
在处理天然气的情况下，现有的CO2捕获技术有若干缺陷。例如，现有的CO2捕获技术应用基于胺的溶剂，基于胺的溶剂是昂贵的，因为它们需要在低压和相对较高的温度下操作。这些条件不利于溶剂去除效率和能力。因此，吸收率可能较低。基于胺的溶剂还容易起泡、操作不稳定、并且对待处理的气态流的成分变化的适应力较低。由于使溶剂再生需要加热功率，因此这样的技术还具有高的操作费用(OPEX)和/或资本费用(CAPEX)。此外，已知的技术提供利用空气操作的SRU，导致尾气中的N2过量，这需要增加单元的尺寸。另外，常规技术未能利用将H2S作为氢气资源的潜力，因此未能提供对H2的充分程度的捕获。
已知的技术也未能将CO2减少至适当程度，例如就所应用的焚烧炉单元而言。通常，硫脱气单元用于借助空气对SRU内形成的任何液态硫进行脱气、例如从液态硫中去除H2S。这种去除的H2S在焚烧炉中被大量氧化，从而导致大量的CO2被排放到大气中。另外，这样的焚烧炉需要额外的燃料气体来操作。
鉴于以上常规技术的缺陷，提供更生态和更经济的技术是最重要的，因为这为在处理天然气时进一步减少排放铺平了道路。
在此背景下，本发明的目的是改善现有技术的缺陷并解决上述现有技术的缺点中的一个或更多个缺点或所有缺点。特别地，本发明的目的是提供减少来自酸性气体的排放的方法和系统。因此，应当在处理包含酸性气体的天然气时减少CO2排放和来自硫化物化合物的排放。此外，本发明的目的是提供用于捕获并使用CO2和H2以减少排放的方法和系统。总的来说，本发明的目的是提供处理天然气和/或酸性气体的成本有效的方法，使得减少OPEX和/或CAPEX。
通过以下描述变得容易理解这些目的和其他目的通过独立权利要求的主题来解决。
发明内容
本发明的方面涉及用于从气态流中回收硫(S)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的方法，该方法包括：
-提供第一气态入口流和可选地第二气态入口流，第一气态入口流和第二气态入口流均包含硫化氢(H2S)和CO2；
-硫回收步骤，硫回收步骤用于从由气态入口流提供的H2S的至少一部分中回收硫(S)，以产生含硫(S)的液相，
其中，回收包括气态入口流与富氧空气的反应，其中，富氧空气包含优选地至少30％、更优选地至少40％、更优选地至少50％、更优选地至少60％、更优选地至少70％、更优选地至少80％、更优选至少90％、更优选地至少95％、最优选地至少98.5％的氧气，
其中，硫回收步骤还产生包含CO2和H2的气态出口流；
-CO2回收步骤，CO2回收步骤用于回收由气态出口流提供的CO2的至少一部分；
-H2回收步骤，H2回收步骤用于回收由气态出口流提供的H2的至少一部分；
-焚烧步骤，焚烧步骤用于焚烧来源于气态出口流的废气，其中，焚烧所需的能量的至少50％、优选地至少55％、更优选地至少60％、更优选地至少65％、更优选地至少70％、更优选地至少75％、更优选地至少80％、更优选地至少85％、更优选地至少90％、最优选地至少95％由回收的H2提供。
硫回收步骤包括富氧空气。这具有的优点在于，与常规空气相比，存在较少的氮气(N2)。因此，流的体积可以显著减少。在此，流可以示例性地包括在硫回收步骤中产生的气态出口流和/或来源于气态出口流的流、例如硫回收步骤下游的流。因此，可以减小用于执行本发明方法的部件和/或单元的整体尺寸。这可能是有益的，因为N2是惰性气体，并且因此可能不是必需的。
使流的体积的减少允许减小部件和/或单元的尺寸，这必然会降低成本并且便于操作。这可能有助于减少约62％或更多的CO2排放。此外，基本上所有剩余的排放物、例如NOx/SOx都成比例地减少，这是非常值得赞赏的。此外，由此提供的尺寸减小的单元和/或部件简化了任何维护操作，因为便于接近。此外，可以更容易地制造为单元和/或部件提供基础设施所需的任何零部件。
第一(可选地第二和/或任何其他)气态入口流与富氧空气的反应可以包括热反应和/或催化反应。气态入口流还可以包含例如处于饱和状态的水和/或微量的硫化合物。硫回收步骤中回收的硫(S)可以是元素硫。回收的硫(S)包含在液相中并且在一个示例中可以在冷凝步骤之后形成。
用于回收由气态出口流提供的CO2的至少一部分的CO2回收步骤提供了具有高CO2浓度(高CO2纯度)的CO2流，CO2流可以用于例如提高气体和/或油回收率(EOR)。
富氧空气的另一优点在于，在硫回收步骤中可以产生更多的H2。这可能是由硫回收步骤中温度升高和/或转化反应改善引起的，这促进了H2的形成。
H2回收步骤是特别有利的，因为硫回收步骤的气态出口流中产生的H2量的增加使得H2回收更有效且更有用。回收的H2可以如本文所描述地用于例如代替传统燃料，并且/或者回收的H2被用于外部。这促进了CO2排放的进一步减少。
如本文中所描述的，可能的情况是不执行专门单独的H2回收步骤，而是可以将H2回收步骤包括在CO2回收步骤中。这例如在CO2回收步骤(紧)下游的大量气态出口流可能在焚烧步骤中被焚烧的情况下可能是有利的。应当理解的是，在这种情况下，CO2回收步骤(紧)下游的所述气态出口流的H2含量相对较高(例如至少约45％或48％)，因此所述气态出口流可以用作燃料。CO2回收步骤(紧)下游的所述气态出口流也可以称为废气。此外，所述废气可以被认为是用于焚烧所需的能量的回收的H2的至少一部分。
提供用于焚烧所需的能量的回收的H2具有进一步减少排放的优点，例如总体减少81％。应当理解的是，这样可以减少外部燃料的量。外部燃料可以被理解为不是由气态流和/或天然气提供的燃料，其中本文中的气态流来源于天然气。作为外部燃料的示例，可能提到甲烷(CH4)。H2的热值(～120MJ/kg至142MJ/kg)可能比甲烷(CH4)的热值(～50MJ/kg至55MJ/kg)高约2.4倍，这是有利的。
硫回收步骤下游的被焚烧的废气可以是在硫回收步骤中产生的气态出口流的至少一部分。典型地，可以在作为废气焚烧之前在CO2和/或H2回收步骤中和/或下游处理在硫回收步骤中产生的气态出口流。在一个示例中，废气可以包含硫回收步骤的大量气态出口流(这在处理步骤和/或TGTU和/或任何部件/单元处于启动、关闭和/或异常状态并且/或者在维护和/或检修期间时可能是这种情况)。
废气可能含有少量的H2S、COS和/或CS2。这些也可以被称为微量成分。这些成分应当在释放(例如排出)到大气中之前被焚烧。可以理解的是，由于N2的量减少，因此焚烧的废气的量很少。对减少的废气的另一贡献在于一些微量成分、例如COS和/或CS2将是回收的CO2的一部分，这些微量成分被回收、例如从气态出口流中去除。因此，便于减少焚烧所需的燃料的量。还应当理解的是，通过去除微量成分，可以实现(来自焚烧炉步骤的)CO2排放的进一步减少。在常规技术中，焚烧步骤需要相对较大的焚烧炉单元，以允许废气中包含的相对较大量的(惰性)N2通过。这个缺点被克服了。
根据该方法提供的气态流(例如第一气态流、第二气态流、第三气态流)也可以包含水(H2O)和/或烃。气态流可以来源于已经在酸性气体去除单元(AGRU)中处理过的天然气。
硫回收步骤可以包括适于处理进入硫回收步骤的富氧空气的克劳斯过程和/或修改的克劳斯过程。
发明人发现该方法提供了CO2排放的显著减少，使得可以减少超过81％的CO2排放。如果回收的H2用作燃料，则也可能基本上消除CO2排放。此外，CO2捕获效率可以是约98％、99％或者甚至更高(例如99.4％)。另外，回收的H2可以有利地符合如本文中所描述的蓝氢的要求。应当理解的是，这些成就与世界范围内实施的增长的脱碳目标一致。此外，通过本发明的方法实现了对OPEX/CAPEX的显著节约。
优选地，该方法还包括脱气步骤，脱气步骤用于使用汽提剂、优选地不使用环境空气作为汽提剂将包含在含硫(S)的液相中的残余H2S的至少一部分脱气，以形成包含气态H2S和汽提剂的至少一部分的第二气态入口流。
对残余H2S(和/或如本文中所描述的H2Sn)的至少一部分的脱气可以理解为从液相中去除H2S(和/或H2Sn)并且使其成为气态。通常可以在硫回收步骤中形成液态硫。例如，可以应用冷凝器，使得液态硫(例如通过重力)收集在冷凝器的底部处(例如凹部中)。含硫的液相可以与气体平衡，例如与硫的蒸气形式平衡。由此，少量的H2S可能会溶解。H2Sn也可能溶解在液态硫中。液态H2S(和/或H2Sn)如果不进行脱气，可能会因释放易燃、有毒和/或腐蚀性H2S而有害。因此，脱气是有益的。
优选地，基本上不应当将空气用作汽提剂。这减少了N2的量，并且便于形成的包含H2S的气体(即第二气态入口流)可以循环至SRU。因此，在一个示例中，可以在不需要增加部件和/或零部件的尺寸的情况下提高硫回收。
在一个示例中，空气可以具有下述优点：空气包括O2，O2增强了通过氧化反应的脱气(例如H2Sn+O2→SO2+H2O和H2Sn+O2→S+H2O)。然而，如本文中所描述的，空气的缺点超过了该优点。因此，使用空气可能不利于减少排放。
优选地，回收的CO2的至少一部分用作汽提剂(15)，优选地其中，回收的CO2的至少90％、优选地至少94％、更优选地至少96％、最优选地100％用作汽提剂。
与空气相比，使用CO2作为汽提剂是有利的，因为CO2是更好的物理汽提剂。使用CO2作为汽提剂、优选地基本上使用CO2作为唯一的汽提剂允许将在脱气步骤之后形成的气体作为第三气态入口流循环至硫回收步骤，因为与使用空气相比，基本上没有N2。在一个示例中，用作汽提剂的CO2是外部CO2。优选地，用作汽提剂的CO2是如本文中所描述的回收的CO2。
如果空气用作汽提剂，则在脱气之后形成的气体将需要循环至焚烧步骤，而不是硫回收步骤。否则，N2的存在、特别是如此大程度的N2的存在(来自作为汽提剂的空气，包含约78％的N2)可能不利地影响CO2和/或H2回收步骤。特别地，CO2和/或H2的分离在存在增加量的N2的情况下可能变得更加困难。此外，如果使用空气作为汽提剂，则脱气步骤之后形成的气体被循环至SRU，因此将需要SRU(在一个示例中)及SRU的下游的所有部件/单元扩大尺寸。将脱气步骤之后形成的气体循环至焚烧装置(当空气用作汽提剂时)需要燃烧更多的燃料气体，这对排放有负面影响。如果存在更多的N2，则CO2和/或H2回收步骤可能不太有效(例如，如果应用空气，则脱气形成的气体循环至SRU)。这种较低的效率可能是由CO2和/或H2回收步骤期间的位阻现象引起的。
因此，使用CO2作为用于脱气的汽提剂前所未有地克服了使用空气作为汽提剂的缺点。特别地，部件和/或单元可以保持较小。作为示例，不需要显著扩大尺寸。另外，可以减少用于焚烧的燃料气体的量。因此，减少了排放。
在一个示例中，CO2可以与O2结合用作汽提剂。O2的存在可以促进氧化，并且因此可以增强脱气。发明人找到了确保O2供应管线安全操作的方法。可以提供一些方法来防止脱气过程中引入太大量的O2，因为这可能产生可能猛烈且不容易控制的硫火。
优选地，回收的H2的至少一部分用作用于焚烧废气的燃料。
这允许在焚烧步骤中将H2基本上直接作为燃料燃烧。在一个示例中，回收的H2可以与其他燃料结合使用，以提供焚烧所需的能量。
优选地，焚烧废气所需的能量的100％由回收的H2提供。
这具有回收的H2可以用于完全替代传统(和/或外部)燃料的优点。这促进了CO2排放的进一步减少。
在优选实施方案中，CO2回收步骤包括：
-使用吸附过程比如变压吸附(PSA)过程、低温过程或吸收过程、优选地使用PSA过程或低温过程将CO2从硫回收步骤下游的气态出口流中分离，以形成具有至少94％、优选地至少96％、更优选地至少98％、最优选地至少99％的CO2含量的CO2流。
这具有增加CO2回收的优点。大多数情况下，常规溶剂、比如基于胺的溶剂用于回收CO2。通常，这样的常规方法不能在有利的处理条件下操作，例如基于胺的溶剂在整个工厂内的最低压力下以及高温下操作。这对CO2回收是有害的并且成本高。
变压吸附(PSA)过程(其也可以被称为工艺和/或技术)可以基于下述原理：在增加的压力下，气体往往会被捕获、例如被捕获到固体表面上。因此，气体可以被吸附。可能是下述情况：增加的压力使得更多的气体被吸附。
使用PSA过程可以显著提高CO2回收率。作为示例，可以应用使用PSA床的两级分离，其中，第一PSA床可以用于分离CO2并且形成回收的CO2流。PSA过程具有的优点在于，PSA过程可以容易地结合在该方法中，因为其是一种成熟的气体分离过程。
随着硫回收步骤下游的气态出口流中CO2的浓度增加(因为N2由于富氧空气降低了)，PSA过程与基于溶剂的技术相比更有效且更具有成本效益。
应当理解的是，本文所指的硫回收步骤下游的气态出口流也可以是如本文中所描述的(例如，在处理步骤中和/或通过增加压力)已经被进一步处理的气态出口流。
也可以使用低温过程来分离CO2并形成回收的CO2流。低温过程具有的优点在于，可以降低OPEX，并且(同时)可以提高H2回收率(例如提高2％)。此外，低温过程可以以更简化的方式操作。在一个示例中，可以(例如利用分子筛)对硫回收步骤的气态出口流进行压缩和/或脱水。随后，可以通过在CO2的分离之前将气态出口流预冷却至至多-10℃、-20℃、-28℃或者甚至至多-40℃的温度来执行CO2分离。在一个示例中，可以使用丙烷制冷循环。在另一示例中，可以应用利用涡轮膨胀机的制冷。使用涡轮膨胀机可能具有降低CAPEX的优点，因为不需要专门的制冷循环。也可以在涡轮膨胀机上游使用冷却水来降低OPEX。分离之后，可以形成(干燥的，即基本上不含水的)回收的CO2流，这可以例如用于提高气体和/或油回收率。
优选地，H2回收步骤包括：
-使用吸附过程比如变压吸附(PSA)过程、低温过程或吸收过程、优选地使用PSA过程或低温过程将H2从硫回收步骤下游的气态出口流中分离，以形成具有至少45％、优选地至少48％、优选地至少60％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少90％、进一步更优选地至少95％、最优选地至少99.5％的H2含量的第一H2流。
本文关于CO2回收步骤解释的类似优点也适用于H2回收步骤。作为示例，在H2回收步骤之前，气态流中可以存在最多～60％浓度的H2。所形成的第一H2流也可以称为第一回收的H2流。
如所理解的，本文所指的硫回收步骤下游的气态出口流也可以是如本文中所描述的(例如，在处理步骤中，通过增加压力和/或通过CO2回收步骤)已经被进一步处理的气态出口流。
在另一优选实施方式中，
-当CO2回收步骤包括使用低温过程时，在基本上分离CO2的同时分离H2以形成第二H2流，随后是可选的形成第三H2流的PSA过程，其中，第三H2流比第二H2流具有更高的H2含量，其中，第一H2流是第二H2流或第三H2流；
-当CO2回收步骤包括使用PSA过程时，PSA过程用于将H2从CO2回收步骤中形成的气态CO2回收步骤出口流中分离，以形成第四H2流，其中，可选地，第一H2流是第四H2流。
H2和CO2的同时分离可以理解成使得第二H2流与回收的CO2流基本上同时形成。
在一个示例中，当CO2回收步骤包括使用低温过程时，同时形成的第二H2流可以具有约至少73％的H2含量。示例性地，硫回收步骤的气态出口流(其被脱水和/或冷却至例如约至少-40℃)可以在冷闪蒸器中闪蒸。由此，可以形成作为液体流的回收的CO2流和作为闪蒸蒸汽流的第二H2流。所形成的第二H2流的H2纯度可以足以用作燃料(例如用于焚烧)。
当CO2回收步骤包括使用低温过程时，具有至少约73％ H2含量的形成的第二H2流可能是足够的，使得可能不需要用于H2回收的可选的PSA过程。在另一示例中，如本文中所描述的，实际上应用了用于H2回收的可选的PSA过程(例如，用于抛光)以形成第三H2流。(例如，如果在低温过程下游没有应用可选的PSA过程)第一H2流可以是第二H2流。(例如，如果低温过程下游应用了可选的PSA过程)第一H2流可以是第三H2流。
当CO2回收步骤包括使用低温过程时，可以通过PSA过程在低温CO2回收步骤下游并且进一步和/或单独的H2回收步骤下游形成废气。该废气可以包含CO2(例如～68％)、H2(例如～8％)、N2(例如～12％)和剩余的微量成分。该废气可以循环至焚烧步骤用于焚烧。在一个示例中，该废气可以是如本文中所描述的气态H2回收步骤出口流，气态H2回收步骤出口流作为废气被焚烧。焚烧所需的燃料可以由回收的H2提供(例如，如果废气中的H2含量足够高，则回收的H2可以是废气本身的一部分，如本文中所描述的)。
当CO2回收步骤包括使用PSA过程时，这通常可以包括如本文中所描述的使用PSA床应用两级分离过程。第二PSA床可以用于将H2从气态CO2回收步骤出口流(例如，CO2回收步骤下游的流，其不是回收的CO2流的一部分)中分离，以形成第四H2流(第四H2流将是如本文中所描述的第一H2流)。可能在H2回收步骤下游(例如，第二PSA床下游)形成残余气体，残余气体包括H2(例如～28％)、N2(例如～25％)、CO2(例如～8％)和剩余的微量成分。这些残余气体可以输送至焚烧炉用于焚烧。焚烧所需的燃料可以由回收的H2提供(例如，如果废气中的H2含量足够高，则回收的H2可以是废气本身的一部分，如本文中所描述的)。
优选地，当PSA过程用于CO2回收时，PSA过程也用于H2回收。PSA过程可以如本文中所描述的在使用PSA床的两级分离中执行。
优选地，该方法还包括：
-处理步骤，处理步骤用于处理硫回收步骤的气态出口流，以产生包含H2S的气体和包含CO2和H2的气态出口流，其中，所产生的包含H2S的气体用作硫回收步骤中的第三气态入口流。
可以在尾气处理单元(TGTU)中执行该处理步骤。TGTU可以用于处理硫回收步骤的气态出口流，使得硫化合物反应回到H2S。这可以通过使用还原剂催化还原氧化的硫化合物来实现。产生的H2S可以循环至硫回收步骤以增加回收的硫的量。在一个示例中，TGTU可以使用H2作为还原剂。
TGTU可以允许对气态流中的污染物(例如，COS、CS2、CH3SH)的量进行控制，以符合规定的要求。在一个示例中，TGTU也可以促进去除硫回收步骤的气态出口流的至少部分水(在气态出口流包含水的情况下)。
通过减少N2的量，可以有益地缩小TGTU的尺寸，这降低了成本。
优选地，该方法还包括：
-使在处理步骤中产生的气态出口流的压力增加，以形成具有增加的压力的气态出口流，其中，可选地，
-当CO2回收步骤包括使用低温过程时，在处理步骤中产生的气态出口流的压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至20barg与30barg之间的范围、优选地增加至22barg与28barg之间的范围、最优选地增加至24barg与26barg之间的范围；或者
-当CO2回收步骤包括使用PSA过程时，在处理步骤中产生的气态出口流的压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至30barg与60barg之间的范围、优选地增加至40barg与50barg的表压之间的范围、最优选地增加至43barg与48barg之间的范围。
气态流的增加的压力可以促进CO2和/或H2回收。在CO2回收的低温过程的最优选实施方案中，压力可以增加至45barg。在CO2回收的PSA过程的最优选实施方案中，压力可以增加至26barg。可以利用一个或更多个(低压)压缩机来执行增加压力。
优选地，该方法还包括在CO2回收步骤下游使用甘醇、比如三甘醇(TEG)对回收的CO2流进行脱水。
脱水可以理解为从源自天然气的气体中去除水。水可能会导致该方法所使用的部件和/或单元出现问题。因此，去除水是有益的。因此，脱水的CO2有利于其进一步利用。
作为脱水的示例，可以应用甘醇脱水。甘醇脱水是一种用于去除水的液体干燥剂系统。
甘醇可以包括三甘醇(TEG)、二甘醇(DEG)、乙二醇(MEG)和四甘醇(TREG)。TEG用于脱水是有利的。
优选地，仅当应用用于CO2回收的PSA过程时，才在CO2回收步骤下游执行脱水。这是因为在低温过程的情况下，已经在CO2回收上游优选地执行了脱水步骤。
在优选实施方式中，该方法还包括：
-将回收的CO2流的压力增加至40barg与300barg之间的范围、优选地增加至60barg与280barg之间的范围、更优选地增加至100barg与260barg之间的范围、最优选地增加至140barg与255barg之间的范围，以形成具有增加的压力的回收的CO2流。
将回收的CO2流的压力增加便于回收的CO2流可以有效地用于提高油和/或气体回收率。可以利用一个或更多个(高压)压缩机来执行增加压力。
在优选实施方式中，该方法还包括：
-在CO2回收步骤下游使用回收的CO2流的至少一部分用于在生产田中提高油和/或气体回收率。
这可以提高田的产量。作为示例，可以将CO2注入田中以增加所述田的储层的总压力。这可能促使油和/或气体流向生产井。CO2也可以与生产的油和/或气体混合，这可以促进CO2的流动性并改善CO2流动时的性质。
优选地，该方法还包括：
-使用硫回收步骤的热能对水进行加热，以形成加热的蒸汽、优选地高压加热的蒸汽，
-对加热的蒸汽进行进一步加热，以形成过热的蒸汽、优选地高压过热的蒸汽，其中，进一步加热执行为：
-在焚烧步骤中，使用焚烧步骤的热能；优选地，
-在单独的步骤中，使用过热单元。
硫回收步骤中的气态流可能需要冷却。水(或任何液体流)可以用于这种所需的冷却。所述水可以因此通过(在氧化反应等期间发生的)热能被加热。水可能受到高压。因此，可以优选地通过使用硫回收步骤的热能加热的方式形成高压加热的流。
可以通过使用焚烧步骤的热能对加热的蒸汽进行进一步加热。因此，当废气在焚烧步骤中被焚烧时，可以如下通过废气对加热的蒸汽进行加热。被焚烧的废气可以来源于在CO2和/或H2回收步骤中以及/或者在CO2和/或H2回收步骤下游被处理之后在硫回收步骤中产生的气态出口流。
可以在过热单元中进行进一步加热，该过热单元与进行焚烧的单元分开(例如，与焚烧炉单元分开)。因此，利用专门设计的过热单元可以更有效地执行过热，以使效率最大化。作为示例，过热单元可以设计成充分利用辐射和对流传热。焚烧炉仅可以在启动、关闭和/或异常情景期间使用。
优选地，来自被焚烧的气态出口流的废气是下述流的至少一部分：
气态出口流；
在CO2回收步骤中形成的气态CO2回收步骤出口流；以及/或者
在H2回收步骤中形成的气态H2回收步骤出口流。
可以对作为硫回收步骤中产生的气态出口流的一部分的废气进行焚烧。这在例如期望一定量的这样的气态出口流被焚烧(例如，在启动、关闭和/或异常情景期间)时可能是这种情况。
还可能的是，该气态出口流在被焚烧之前可能已经经历其他方法步骤(例如，CO2回收步骤和/或H2回收步骤)。
焚烧炉可以达到基本上没有H2S释放到大气中的目的。
本发明的另一方面涉及一种用于从包含硫化氢(H2S)和CO2的气态流中回收硫(S)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的系统，该系统包括用于实施如本文中所描述的方法的装置。
该系统具有执行根据本发明的前述方法的优点。因此，在该方法的上下文中提到的相同优点同样适用于该系统。
优选地，该系统包括：
-装置，该装置用于提供第一气态入口流和可选地第二气态入口流，第一气态入口流和第二气态入口流两者均包含硫化氢(H2S)和CO2；
-硫回收单元(SRU)，硫回收单元(SRU)用于从由气态入口流提供的H2S的至少一部分中回收硫(S)，以产生含硫(S)的液相，
其中，回收包括气态入口流与富氧空气的反应，其中，富氧空气包含优选地至少30％、更优选地至少40％、更优选地至少50％、更优选地至少60％、更优选地至少70％、更优选地至少80％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、最优选地至少98.5％的氧气，
其中，SRU还产生包含CO2和H2的气态出口流；
-CO2回收单元，CO2回收单元用于回收由气态出口流提供的CO2的至少一部分；
-H2回收单元，H2回收单元用于回收由气态出口流提供的H2的至少一部分；
-焚烧炉单元，焚烧炉单元用于焚烧来源于气态出口流的废气，其中，焚烧所需的能量的至少50％、优选地至少55％、更优选地至少60％、更优选地至少65％、更优选地至少70％、更优选地至少75％、更优选地至少80％、更优选地至少85％、更优选地至少90％、最优选地至少95％由回收的H2提供。
在优选实施方式中，该系统还包括：
-脱气单元，脱气单元用于使用汽提剂、优选地不使用环境空气作为汽提剂将包含在含硫(S)的液相中的残余H2S的至少一部分脱气，以形成包含气态H2S和汽提剂的至少一部分的第二气态入口流。
优选地，CO2回收单元包括：
-低温单元，该低温单元在SRU的下游具有用于气态出口流的脱水的分子筛单元、用于冷却气态出口流的制冷单元和用于从气态出口流中分离CO2的低温纯化单元；或者
-变压吸附(PSA)单元，该变压吸附(PSA)单元在SRU的下游包括用于从气态出口流中分离CO2的一个或更多个吸附床；
其中，CO2回收单元构造成形成具有至少94％、优选地至少96％、更优选地至少98％、最优选地至少99％的CO2含量的回收的CO2流。
在优选实施方式中，H2回收单元是CO2回收单元的一部分并且/或者H2回收单元包括：
-变压吸附(PSA)单元，该变压吸附(PSA)单元在硫回收步骤的下游包括一个或更多个吸附床，所述一个或更多个吸附床用于从气态出口流中分离H2；
其中，H2回收单元构造成形成具有至少45％、优选地至少48％、优选地至少60％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少90％、进一步更优选地至少95％、最优选地至少99.5％的H2含量的第一H2流、第二H2流、第三H2流和/或第四H2流。
可能的是，H2回收步骤可以与CO2回收步骤基本上同时进行。在这种情况下，H2回收单元可以是CO2回收单元的一部分。特别地，这在使用用于CO2回收的低温过程时可能是这种情况。H2和CO2的同时分离(例如形成)可以理解为使得第二H2流与回收的CO2流基本上同时形成。
还可能可行的是，H2回收单元包括与CO2回收单元分离的PSA单元。
优选地，该系统还包括：
-尾气处理单元(TGTU)，该尾气处理单元(TGTU)用于处理SRU的气态出口流，以产生包含H2S的气体以及包含CO2和H2的气态出口流，其中，所产生的包含H2S的气体用作SRU中的第三气态入口流。
在优选实施方式中，该系统还包括：
-低压(LP)压缩机，该低压(LP)压缩机布置在SRU与CO2回收单元之间，以用于增加在TGTU中产生的气态出口流的压力，以形成具有增加的压力的气态出口流，
其中，LP压缩机优选地构造成：
-将压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至20barg与30barg之间的范围、优选地增加至22barg与28barg之间的范围、最优选地增加至24barg与26barg之间的范围；或者
-将压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至30barg与60barg之间的范围、优选地增加至40barg与50barg之间的范围、最优选地增加至43barg与48barg之间的范围。
优选地，该系统还包括：
-脱水单元、优选地为甘醇、比如三甘醇(TEG)脱水单元，该脱水单元在CO2回收单元的下游用于使回收的CO2流脱水。
在优选实施方式中，该系统还包括：
-一个或更多个高压(HP)压缩机，所述一个或更多个高压(HP)压缩机在CO2回收单元的下游用于将回收的CO2流的压力增加至40barg与300barg之间的范围、优选地增加至60barg与280barg之间的范围、更优选地增加至100barg与260barg之间的范围、最优选地增加至140barg与255barg之间的范围，以形成具有增加的压力的回收的CO2流。
优选地，SRU构造成利用SRU的热能加热水，以形成加热的蒸汽、优选地为高压加热的蒸汽。
在优选实施方式中，焚烧炉单元构造成利用焚烧炉单元的热能进一步加热被加热的蒸汽，以形成过热蒸汽、优选地为高压过热蒸汽。
优选地，该系统还包括：
-过热单元，该过热单元用于进一步加热被加热的蒸汽以形成过热蒸汽、优选地高压过热蒸汽。
本发明的另一方面涉及一种计算机程序，该计算机程序包括指令，该指令在程序由计算机执行时使计算机控制和/或实施本文中所描述的方法和/或系统。
应当注意的是，本文中所描述的方法步骤可以包括本文中所描述的所有方面和/或实施方式，即使没有明确地描述为方法步骤而是参照系统(或装置或设备)。还应当理解的是，参照系统(或装置或设备)描述的特征和优点可以同样适用于方法步骤。此外，如本文中所概述的系统(或装置或设备)可以包括用于实现如本文中所概述的所有方面和/或实施方式的装置，即使这些装置可以更好地在方法步骤的上下文中描述。此外，参照方法步骤描述的特征和优点可以同样适用于系统(或装置或设备)。
无论是描述为方法步骤、计算机程序和/或装置，本文中所描述的功能都可以在硬件、软件、固件和/或其组合中实现。在以软件/固件实现的情况下，可以将功能作为一个或更多个指令或代码存储在计算机可读介质上或作为计算机可读介质传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，该通信介质包括便于将计算机程序从一个地点传输至另一地点的任何介质。存储介质可以是可以由通用计算机或专用计算机访问的任何可用介质。通过示例而非限制的方式，这样的计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、FPGA、CD/DVD或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可以用于携带或存储呈指令或数据结构形式的期望的程序代码装置并且可以由通用计算机或专用计算机或通用处理器或专用处理器访问的任何其他介质。
附图说明
在下文中，仅通过示例的方式描述优选实施方式。参照以下附图：
图1是硫和二氧化碳回收的常规方法和/或系统的示意图；
图2是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法和/或系统的示意性概述；
图3是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法和/或系统的示意图；
图4是根据本发明的另一实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法和/或系统的示意图；
图5是根据常规方法和/或系统的SRU、TGTU、硫脱气单元和焚烧炉的详细示意图；
图6是根据本发明的实施方式的SRU、TGTU、硫脱气单元和焚烧炉的详细示意图；以及
图7是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法的流程图。
图8是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的系统的流程图。
具体实施方式
定义
本文中所使用的术语“SOx”可以理解为SO2和/或SO3等。
本文中所使用的术语“NOx”可以理解为包含N和O的物质、比如NO和/或NO2等。
本文中所使用的术语“回收”、“正在回收”和/或“要回收”可以理解为取回化合物/物质和/或收回、重新获得、捕获化合物/物质。在一些实施方式中，术语也可以理解为在本文中所描述的方法和/或系统中回收并且再循环/再利用化合物/物质。
本文中所使用的术语“富氧空气”可以理解为空气，其中，氧含量增加。例如，空气包含约78％的N2、约21％的氧气和其他组分比如氩气、CO2和其余气体。使空气的氧含量富集可以理解为使得至少96％的富氧空气是氧气。富集可以通过空气分离单元(ASU)来实现。
术语“回收的CO2流”也可以理解为“回收的CO2”。回收的CO2流应当被理解为包含相对较高浓度的CO2的流。
术语“回收的H2流”也可以理解为“回收的H2”。回收的H2流应当被理解为包含相对较高浓度的H2的流。
本文中所使用的术语“气态”可以理解为与气体的特性有关或具有气体的特性。气体可以表示三种基本状态中的一种基本状态，并列于“液态”和“固态”。
本文中所使用的术语“蓝色氢气”可以理解为使得气体、比如天然气或包含碳氢化合物的气体被分解成氢气和CO2，并且CO2被捕获并优选地被储存。
本文中所使用的术语“含硫气体”可以理解为含有大量的硫化氢(H2S)的任何气体。
如本文中所使用的术语“酸性气体”可以是含有大量的酸性气体、比如二氧化碳(CO2)或硫化氢(H2S)的任何气体。酸性气体可以是来自贮存器的“给送气体”的一部分。
在一些示例中，术语“烟气”可以理解为气态出口流。
“废气”也可以称为废弃流、例如可以通常被称为无用的气体。然而，本公开可以有利地利用这种废气。
术语“脱气”可以理解为从液相中至少部分地去除至少一种气态化合物/物质。
术语“汽提剂”可以理解为可以便于物理分离过程的任何试剂。物理分离过程可以是从液体中去除一种或更多种组分的过程。
“尾气”可以理解为离开部件/单元的气体。在一些示例中，“尾气”也可以理解为气态出口流。
本文中所使用的术语“巴表压”(barg)可以理解为用以表示相对于环境压力的压力的单位。作为示例，如果环境压力为1bar，则5bar的表压在绝对意义上可以是6bar。
“标准立方英尺”(scf)是一个单位，其既在天然气工业中使用来表示天然气的量，又在使用其他气体的其他工业中使用。标准立方英尺限定了在标准温度和压力(15℃(288.150K；59.000°F)以及101.325千帕(1.0000atm；14.696psi))下，一立方英尺体积中所含的气体量。1scf对应于0.02831685sm3。
“百万标准立方英尺”(MMSCF)是用于气体的测量单位。MMSCFD通常用作大量提取、加工或运输的天然气、液化石油气、压缩天然气和其他气体的量度。1MMSCF对应于28316.85m3。
“每天百万标准立方英尺”(MMSCFD)是指一天的MMSCFF的单位。
“碳氢化合物”是(完全)由氢和碳组成的有机化合物。
在术语“H2Sn”中，n可以理解为大于1的任何整数。
在一些示例中，(物质的)“含量”也可以理解为(物质的)浓度。
术语“循环”(或要“循环”)、“传送”(或要“传送”)和/或“进入”(或要“进入”)可以具有类似的含义。例如，从A循环至B的气态流可以理解为从A传送至B的气态流并且/或者理解为进入B的气态流。
附图的描述
随后，将主要参照上述附图概述目前优选的实施方式。应当注意的是，其他实施方式当然是可能的，并且下面的解释仅通过示例的方式而非限制性地提供。此外，本发明也可以用于下文未明确地公开的其他实施方式中。此外，如下面所详述的，实施方式是彼此兼容的，并且一个实施方式的各个特征也可以应用于另一实施方式。
虽然在下面关于本公发明的示例性实施方式描述了特定特征组合，但是应当理解的是，并非所讨论的实施方式的所有特征都必须存在来实现由权利要求的主题所限定的公开。所公开的实施方式可以通过将一个实施方式的某些特征与另一实施方式的一个或更多个特征组合来修改。具体地，技术人员将理解的是，一个实施方式的特征、部件和/或功能元件可以与本发明的任何其他实施方式的技术兼容的特征、部件和/或功能元件组合，只要所得到的组合落入由权利要求所提供的本发明的限定内。技术人员还理解的是，某些特征可以省去，只要它们呈现出是可有可无的。
贯穿本附图和说明书，相同的附图标记指示相同的元件。附图可以不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘可以被夸大。
图1是硫和二氧化碳回收的常规方法和/或系统的示意图。
包含硫化氢(H2S)和CO2的气态流进入硫回收单元(SRU)。气态流还可以包括其他物质、比如水H2O和碳氢化合物。通常，气态流源自天然气，该天然气已经经历了酸性气体去除过程，例如已经在酸性气体去除单元(AGRU)中经历了酸性气体去除过程。AGRU设计成从天然气中去除酸性组分。这种去除发生的程度可能受到满足销售气体硫和CO2规格的影响。来自SRU的气体被导引至尾气处理单元(TGTU)。
在本示例中，根据常规系统，空气也进入SRU。在SRU内，执行使用空气的克劳斯反应，并且回收气态流中的硫的一部分。在SRU中产生仍然含有大量的二氧化硫(SO2)、硫化物、羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)的气态出口流。H2S可以在TGTU中被捕获并且循环回到SRU。
SRU和/或TGTU中产生的气态流的一部分也可以被引导至焚烧炉(该附图中未示出连接线)。值得注意的是，在常规方法不应用CO2回收的情况下，全部量的TGTU的气态出口流被引导至焚烧炉。在常规方法应用CO2回收的情况下，全部量的CO2回收的气态出口流被引导至焚烧炉。在焚烧炉中，可能仍然存在的H2S、COS和CS2的气体被转化为毒性较小的化合物比如SOx、CO2、H2O和NOx。焚烧炉需要燃料气体，燃料气体会导致CO2排放。
SRU和TGTU的气态出口流由于进入SRU的空气而包括大量的N2。此外，如该附图中所指示的，TGTU的气态出口流包括CO2、H2(微量)和H2O。TGTU的气态出口流进入TGTU的下游的CO2捕获单元。TGTU的气态出口流的烟气进入焚烧炉。此外，CO2、H2O和湿CO2进入下游低压(LP)CO2压缩机，然后执行脱水以产生干燥的CO2，干燥的CO2首先进入高压(HP)CO2压缩机，并且随后进入HP CO2泵。基于溶剂的吸收适于捕获CO2，这是常见的并广泛用于从来自贮存器的给送气体中去除H2S和CO2的酸性气体去除单元。
CO2捕获单元的溶剂主要是基于胺的，并且选择性地与CO2反应。富溶剂(与CO2反应)可以通过蒸汽汽提再生，并且然后CO2可以从所述汽提器释放以用于压缩和输出。再生的溶剂可以被回收返回以用于CO2捕获。在该附图中，该过程可以通过称为“CO2捕获(吸收和再生)”的单元来简化。
应用硫脱气单元，该硫脱气单元使用空气作为汽提剂进行操作以从液态硫中去除H2S和/或H2Sn。在SRU的一部分和/或子部件的冷凝器操作条件下，溶解的H2S与元素硫反应以形成多硫化物(H2Sn，其中，n>1)。这些H2Sn缓慢且自然地分解以形成硫和H2S。液态硫在不脱气的情况下将由于释放出易燃、有毒、腐蚀性的H2S而存在危险。这种去除的H2S在焚烧炉中被大量地氧化(连接线未示出)，从而导致大量的CO2被排到大气。此外，这种焚烧炉需要附加的燃料气体来进行操作。如图1所示，对于常规方法还可能的是，在空气用作汽提剂的情况下，硫脱气的气态出口布设至SRU。
常规方法和/或系统是不经济的。例如，溶剂在不利的条件下进行操作。胺溶剂的效率在较高的压力下(例如高于20barg)是较高的。然而，该方法的操作压力约为大气压(～0.1barg)。压缩可以减轻这种情况，但这将显著地增加成本。此外，来自CO2捕获单元的烟气需要与大量的燃料气体混合，以使混合物可燃。气体中存在的大量的N2需要增大尺寸的部件和/或单元。此外，H2捕获是不可预见的。
图2是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法100和/或系统200的示意性概述。示出了与图1的常规方法和/或系统的一些差异但不是全部差异。
在该实施方式中，SRU设置成具有富氧空气5以及包含硫化氢(H2S)和二氧化碳CO2的第一气态入口流10a。
富集的水平可以为至少90％或至少95％或甚至更高。这基本上消除了SRU中以及由SRU产生的气态出口流20a中的N2。这也适用于TGTU的气态出口流20b。这增加了气态出口流20a(和气态出口流20b)中的CO2的浓度、即CO2的量在气态出口流20a中可以为约70％。
SRU可以包括热级，在该热级中，H2S可以部分地燃烧成SO2。残余H2S的主要部分可以通过与SO2反应而与S热反应。这可以产生含硫(S)的液相12。进入SRU的气态流内的碳氢化合物可能被燃烧成CO2和H2O。可能的是，COS和/或CS2形成为少量的副产物(这些副产物可以在第一级克劳斯反应器中被去除、例如在如本文中所描述的SRU和/或TGTU中被去除)。
可能是可行的是，将H2S/SO2或空气需求分析仪定位在SRU的气态出口流20a附近(例如，定位在SRU的尾气管线附近)以连续监测“H2S-3×SO2”的值，该值在一个示例中应当为零。从分析仪获得的数据可以用于调节通向SRU(例如，通向SRU的热级)的富氧5的流。SRU的热能可以是在SRU的热级中产生的热。如本文中所描述的，该热能可以用于从水60形成高压加热的蒸汽60a。由此，SRU内的气态流可以被冷却。
在如此高浓度的CO2下，可以应用更有效的CO2回收过程来代替前述附图的常规的基于溶剂的回收过程。这是更具有成本效益的。此外，由于N2的量大幅度减少，因此部件和/或单元的尺寸可以减小(例如，缩小尺寸)。这进一步降低了成本。
富氧空气5可以导致SRU内的升高的温度、例如至少1100℃、至少1250℃、至少1350℃或至少1500℃的温度。富氧空气5便于产生H2来作为SRU的气态出口流20a的一部分。因此，在SRU中增强了H2的共同生产(紧接着在液相12中回收硫)。这可以由根据以下的热分解反应引起：
H2S→H2+S.
此外，可以在SRU内(例如，在催化阶段)提供第一气态入口流10a与作为SRU的气态出口流20a的一部分的H2的改进的反应。这基本上适用于所有气态入口流10(例如，气态入口流10a、气态入口流10b、气态入口流10c，尽管在该附图中未全部示出)。这种改进的反应可以由H2S的增加的分压引起。在一个示例中，改进的反应可以通过反应动力学的方式来提供，例如热分解有利于更高的温度，更高的温度又改进了反应。
富氧空气5可以由空气分离单元(ASU)提供。例如，ASU将大气空气分成其主要组分，通常是氮气和氧气，并且有时也为氩气和其他稀有惰性气体。例如，分馏可以用于空气分离。ASU的操作可能需要一些装置。然而，与本文中所描述的方法和/或系统的益处相比，设置这种装置以及/或者操作ASU不会对排放的减少产生不利影响。
示例性地，附图示出了尾气处理单元(TGTU)。在SRU中产生的气态出口流20a可以被导引至TGTU。在TGTU中，可以执行处理步骤，使得包含在SRU的气态出口流20a中的硫化合物发生反应，以使得产生包含H2S10c的气体。这可以通过使用还原剂(例如H2)催化还原氧化的硫化合物来实现。所产生的包含H2S的气体10c可以循环至SRU并用作SRU中的第三气态入口流10c，这可以增加回收的硫(S)的量。TGTU可以允许控制气态流的污染物(例如COS、CS2、CH3SH)的量以符合规定的要求。TGTU还产生包含CO2和H2(CO2和H2的浓度与本文中所描述的现有技术相比增加)的气态出口流20b，该气态出口流20b可以在下游单元中进一步处理。
附图示出了被划掉的框，被划掉的框指示根据本公开的图2的实施方式没有执行图1的现有技术的常规CO2捕获过程。相反，如本文中所描述的，示出了“CO2/H2回收步骤”。
作为示例，附图还示出了脱气单元，该脱气单元用于使用汽提剂15对包含在包括硫(S)的液相12中的残余H2S的至少一部分进行脱气，以形成包含气态H2S和汽提剂15的至少一部分的第二气态入口流10b。第二气态入口流10b被提供至SRU。因此，可以进一步增加回收的硫的量。
应当注意的是，包含在液相中的回收的硫(S)的至少一部分可以被储存。例如，回收的硫的至少一部分可以储存在液硫池中。回收的硫的至少一部分也可以作为产品来运输并且/或者用于生产用于硫酸盐和磷酸盐肥料和/或其他化学过程的硫酸。
图3是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法100和/或系统200的示意图。并非所有示出的部件和/或单元都是必需的。
提供包含硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)的第一气态入口流10a。第一气态入口流10a是酸性气体(因为第一气态入口流10a包括酸性气体)。第一气态入口流10a还可以包括水(H2O)和/或碳氢化合物。作为示例，第一气态入口流10a可以来源于天然气，天然气在酸性气体去除单元(AGRU)中被处理，如该附图中仅通过示例的方式所指示的。
所提供的第一气态入口流10a进入SRU，其中，执行用于将与第一气态入口流10a一起提供的H2S的至少一部分转化为元素硫的硫回收步骤。SRU可以包括两个步骤、例如热/燃烧反应步骤和燃烧/催化反应步骤。硫可以在所有步骤中被回收。转化包括气态流与进入SRU的富氧(O2)空气5的反应。富氧空气5含有至少96％的氧、优选地至少98.5％的氧。其优点是氮(N2)含量(氮通常大量存在于空气中)减少。N2含量可以降至最多4％或最多1.5％。因此，与其中使用空气的SRU相比，SRU可以被设计成更小(缩小尺寸)。
在SRU中执行的硫回收步骤产生包含CO2和H2的气态出口流20a。在气态出口流20a中还可以包含其他组分、比如H2O。
附图还示出了TGTU，TGTU产生将被提供至SRU的包含CO2和H2的第三气态入口流10c以及气态出口流20b(如已经参照前述附图所描述的)。
示出了CO2回收单元，该CO2回收单元用于回收与气态出口流20a一起提供的CO2的至少一部分，以形成回收的CO2流30。CO2回收步骤优选地在变压吸附(PSA)CO2回收单元中进行。PSA的工作原理可以理解如下：PSA包括物理分离过程，该物理分离过程允许小分子、例如H2穿过，同时捕获较大的分子(吸附质)、例如CO2。吸附质然后作为废气通过低压解吸回收。典型地，通过PSA CO2回收单元的方式形成CO2含量约为至少98％或至少99％的回收的CO2流30。
描绘了H2回收单元，以用于回收与气态出口流20a一起提供的H2的至少一部分，以形成第一H2流40a。由于CO2回收步骤包括使用PSA过程，因此在本公开的意义内，所形成的第一H2流40a对应于第四H2流40d。H2回收步骤在变压吸附(PSA)H2回收单元中进行。进入PSA H2回收单元的气态出口流20d可以是气态CO2回收步骤出口流20d(例如，气态CO2 PSA回收步骤出口流)。
PSA CO2回收单元的气态出口流20d可以已经具有约60％的H2含量。PSAH2回收单元用于实现增加的H2含量(例如，符合H2含量的所需规格)的目的。这可以用于冷凝物加氢处理单元(CHT)，该冷凝物加氢处理单元可能需要约99.5％的H2含量。如果不需要这种纯度的H2，则H2回收步骤可以是不必要的。
在PSAH2回收单元中产生的气态H2回收步骤出口流20e主要包含H2(～28％)、N2(～25％)、CO2(～8％)，并且还包含剩余的微量组分。如该附图中所示出的，该气态H2回收步骤出口流20e优选地作为废气50被传送至焚烧炉。比如H2S、COS和CO之类的污染物也可以存在于废气50中。优选地，废气50被传送至焚烧炉，这确保了对气态H2回收步骤出口流20e的物质含量变化(例如，成分改变)的适应性。随后，废气50被排出至大气。
采用焚烧炉以用于在硫回收单元的下游(例如，硫回收步骤的下游)焚烧废气50(废气50可以包括H2S)。在一些示例中，焚烧炉可以布置在TGTU的下游。在一些情况下，焚烧炉可以是TGTU的一部分、例如TGTU的下游部分。例如，如果在方法和/或系统中没有设置TGTU，则焚烧炉可以布置在SRU的(紧)下游。焚烧所需的能量的至少70％、优选地至少80％、更优选地至少90％、最优选地至少95％由回收的H2提供(这由附图标记40指示)。在一个示例中，如果如本文中所描述的，废气的H2含量足够高，则废气的H2可以是回收的H2的至少一部分，回收的H2为焚烧提供能量。例如，在焚烧炉中，剩余量的H2S可以与SO2发生热反应(例如被氧化)。焚烧所需的能量也可以100％由回收的H2提供。能量可以直接提供，例如通过燃烧作为燃料40的回收的H2来直接提供。
优选地，焚烧炉以最小吞吐量操作，例如，最小量的体积流和/或质量流被导引通过焚烧炉。可能存在的情况是，焚烧炉仅在启动和/或异常时(例如，在向SRU提供更多气态流(10、10a、10b、10c)的情况下)进行操作。
SRU还可以用于加热水60(例如来自单独的水循环的水)以形成加热的蒸汽60a、比如高压加热的蒸汽的目的。加热的蒸汽60a可以通过SRU的热能(例如废热)在SRU中产生，由此(同时)冷却SRU内的气态流。
焚烧炉可以提高加热的蒸汽60a的温度(使用焚烧步骤的热能)以产生高压过热蒸汽60b。这对于作为热源施加可以是有用的。如本文中所描述的，焚烧炉也可以用作热备用装置，以防TGTU遇到异常。加热的蒸汽60a和过热蒸汽60b可以是单独的循环(例如，蒸汽不与焚烧炉中的气体组分发生化学反应)，该单独的循环由该附图中的焚烧炉的框中的虚线指示。
可以在PSACO2回收的上游设置LP压缩机，以将压力从约0.12barg增加至26barg。两个PSA回收单元之间的压力损失可能很小。因此，PSA CO2回收单元的气态出口流20d在足够的压力下可用。相应地，应当理解的是，在两个PSA(例如PSACO2和PSA H2回收单元)之间可能不需要压缩机。
在PSACO2回收单元的下游，压缩机(例如CO2再压缩单元)可以将CO2回收流30的压力增加至约39barg。此外，可以进行脱水以满足典型的注射规格(～19lb/MMSCF、即19*0.4536kg/28316.85m3～0.000304kg/m3)。这是使用基于三甘醇(TEG)的单元完成的，基于三甘醇(TEG)的单元在附图中称为“TEG脱水”。
离开TEG脱水单元的回收的CO2流可以进入HP CO2压缩机，以将压力从约27barg增加至175barg。回收的CO2流然后可以进入HP CO2泵，以将压力从约175barg增加至250barg，从而形成具有增加的压力的回收的CO2流30a。处于这种增加的压力的回收的CO2流可以用作注入气体、即用以提高(耗尽的)气体贮存器和/或油贮存器中的回收率。
H2回收步骤下游的回收的H2流(例如，第一H2流40a，该第一H2流40a等于第四H2流40d)的一部分可以被导引至冷凝物加氢处理单元(CHT，在该附图中未示出)。传统上，氢气生产单元(HPU)用于提供H2的目的。然而，有利地，可以由根据本公开的H2回收步骤提供大量的H2。因此，借助于所提供的回收的H2流(40a、40d)，可以缩小传统HPU的尺寸。
例如，设计成用于27MMSCFD(764554.95m3)的传统HPU可以缩小尺寸至约10MMSCFD(283168.5m3)或7MMSCFD(198217.95m3)之间。这可以取决于CO2和/或H2回收步骤中应用的过程(或工艺和/或技术)(例如，使用如该附图中所描述的PSA或如另一附图中所描述的低温过程)。相应地，可以有益地缩小HPU的尺寸以例如在发生回收的H2流不足的情况下向CHT提供剩余的H2。因此，可以确保CHT需求。与传统应用相比，缩小尺寸的HPU显著降低了成本，因为缩小尺寸的HPU同时利用了在上游单元中所回收的H2。
所描述的实施方式的优点是，导引到SRU中的富氧空气5导致SRU中的H2的产生增加。这便于回收H2，这为进一步利用回收的H2流(40a、40d)以减少如本文中所描述的CO2排放提供了独特的机会。这在下述情况下尤其如此：H2在冷凝物加氢处理器(CHT)中被消耗并且因此可以被重新填充而没有大量排放。
上述实施方式的优点是，与使用传统应用的90％相比，可以实现～99.4％的CO2回收率。此外，可以实现约85％的H2回收率。实现了CO2排放的显著减少，例如与传统应用相比减少约67％。此外，其优点是可以单独设置单元，使得基本上不需要依赖(单个)公司财产。
图4是根据本发明的另一实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法和/或系统的示意图。该实施方式类似于图3的实施方式，并且仅描述了与图3的不同之处。
与图3的PSA回收相比，低温过程用于CO2回收。低温过程也可以称为冷闪蒸过程。
来自TGTU的气态出口流20b(包含CO2、H2和H2O)被压缩，例如在设置在PSA CO2回收装置的上游的LP压缩机中被压缩，以将压力从约0.12barg增加至45barg。由此，形成具有增加的压力的气态出口流20c。
此外，具有增加的压力的气态出口流20c可以利用分子筛进行脱水(其可以脱水至约至多0.1ppmv、每百万体积分数的水)。分子筛可以理解为具有孔的材料。孔可以具有均匀的尺寸。孔径可以在尺寸上与小分子相似，并且因此大分子可以不进入或不被吸附，而较小分子可以进入并可以被吸附。因此，分子筛的气态出口流20c’基本上是干燥的。
随后，分子筛的气态出口流20c’可以经受冷闪过程，在冷闪过程中分子筛的气态出口流20c’首先被预冷却，例如预冷却至约-28℃，并且然后利用制冷循环进一步冷却至-40℃。所述制冷循环可以是丙烷制冷循环。CO2回收在附图中所示出的低温H2回收单元中进行。
回收的CO2流30(借助于低温H2回收单元)可以具有约98％的纯度，并被导引至HPCO2压缩机(以用于将压力从40barg增加至180barg)。随后，回收的CO2流30可以被导引至HPCO2泵(以用于将压力从180barg增加至250barg)，以形成具有增加的压力的回收的CO2流30a。然后，回收的CO2流30可以用于例如注入在如本文中所描述的气田和/或油田中。
H2的回收基本上与CO2的回收同时进行，以形成第二H2流40b。第二回收的H2流40b(通过低温H2回收单元的方式)可以具有约73％的H2含量，并且可能需要经由PSAH2回收单元(PSAH2回收单元可以被称为H2纯化单元)进一步纯化以形成第三H2流40c。如本文中所描述的，第一H2流40a可以是第二H2流40b(在不应用PSAH2回收单元的情况下)或第三H2流40c(在应用PSAH2回收单元的情况下，如该附图中所示出的)。
在H2纯化单元中产生气态H2回收步骤出口流20e，气态H2回收步骤出口流20e包含CO2(约～68％)、H2(约8％)和N2(约12％)以及其余的微量组分。该气态H2回收步骤出口流20e优选地作为废气50被传送至焚烧炉，如在前述附图的实施方式中所描述的。
具有约73％H2含量的第二回收的H2流40b也可以直接用作燃料40(例如，作为用于焚烧炉的燃料)。在这种情况下，可能不需要所示出的PSA H2回收单元。
上述实施方式的优点是可以实现～90％的CO2回收率。此外，可以实现约85％的H2回收率。实现了CO2排放的显著减少，例如与传统应用相比减少约49％。
图5是根据常规方法和/或系统的SRU、TGTU、硫脱气单元和焚烧炉的详细示意图。
脱气步骤可能有益于去除含硫的液相12中的残余的气态H2S。含硫的液相12可以借助于冷凝器在SRU中产生。含硫的液相12可以通过重力在冷凝器的底部处收集。少量的气态H2S和/或H2Sn(其中，n是大于1的整数)可以溶解在其中。这可能是有害的，因为会释放出易燃、有毒和/或腐蚀性的H2S。因此，组分需要脱气，例如从液相12中去除。
在这种常规方法中，空气被用作汽提剂来对H2S脱气。然而，空气具有大量的N2。因此，将气态出口从硫脱气单元布设至SRU将不利于随后的CO2和/或H2回收步骤。此外，N2的量将导致部件和/或单元的尺寸增加。相应地，脱气的气态出口需要被布设至焚烧炉(这由从硫脱气装置至SRU的划掉的连接线指示)。这是不利的，因为它增加了用于焚烧炉的燃料的量。
图6是根据本发明的实施方式的SRU、TGTU、硫脱气单元和焚烧炉的详细示意图。
脱气便于从含硫(S)的液相12中形成气态H2S。在此，不使用空气作为汽提剂15来执行脱气。如果使用空气作为汽提剂15，则脱气之后形成的气体将需要循环至焚烧炉，而不是循环至SRU，因为N2不利地影响CO2和/或H2回收步骤(如图5所示)。使用CO2作为汽提剂15、优选地使用CO2基本上作为唯一的汽提剂15允许在脱气步骤之后使形成的气体作为第三气态入口流10c循环至SRU，因为与使用空气相比，气体中基本上没有N2。这由从硫脱气单元至焚烧炉的划掉的连接线指示。
应当理解的是，脱气包括使用回收的CO2作为汽提剂15，优选地其中，汽提剂15的至少90％、优选地至少94％、更优选地至少96％、最优选地100％是回收的CO2。因此，根据本公开，利用回收的CO2是有利的。
根据本实施方式，进入焚烧炉的气体的量大大地减少。因此，焚烧炉可以主要用于使高压加热的蒸汽60a过热，该高压加热的蒸汽60a例如为由SRU形成并且可以有益地用于加热的蒸汽应用的高压加热的蒸汽60a。高压加热的蒸汽60a应当被加热至约400℃(这可以对应于用以将蒸汽用于HP蒸汽格栅的最低所需温度)。优选地，高压加热的蒸汽60a被进一步加热至至少500℃或至少750℃的高压过热蒸汽60b。
这种过热可以利用如该附图中所示出的专门设计的过热单元(而不是使用焚烧炉单元)更有效地完成。焚烧炉可以仅在启动期间或异常场景、例如在气态出口流20a绕过TGTU时使用。过热单元可以被设计成通过充分利用辐射和对流热传递来使效率最大化。焚烧炉中的过热将更好地(仅仅)基于对流热传递。另外，可能的情况是，焚烧炉设计成用于绕过TGTU的气态流，所述气态流可以是大量的气态流。然而，焚烧炉将通常在比其设计目的更少的气态流下操作。这种操作对于过热目的而言可能是不经济的。
图7是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的方法100的流程图。
方法100包括：
-提供110第一气态入口流和可选的第二气态入口流，第一气态入口流和第二气态入口流均包含硫化氢(H2S)和CO2；
-硫回收步骤120，该硫回收步骤120用于从由气态入口流提供的H2S的至少一部分中回收硫(S)，以产生含硫(S)的液相，
其中，回收包括气态入口流与富氧空气的反应，其中，富氧空气包含优选地至少30％、更优选地至少40％、更优选地至少50％、更优选地至少60％、更优选地至少70％、更优选地至少80％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、最优选地至少98.5％的氧，
其中，硫回收步骤还产生包含CO2和H2的气态出口流；
-CO2回收步骤130，该CO2回收步骤130用于回收由气态出口流提供的CO2的至少一部分；
-H2回收步骤140，该H2回收步骤140用于回收由气态出口流提供的H2的至少一部分；
-焚烧步骤150，该焚烧步骤150用于焚烧来源于气态出口流的废气，其中，焚烧所需的能量的至少50％、优选地至少55％、更优选地至少60％、更优选地至少65％、更优选地至少70％、更优选地至少75％、更优选地至少80％、更优选地至少85％、更优选地至少90％、最优选地至少95％由回收的H2提供。
可选地，该方法包括：
-脱气步骤160，该脱气步骤160用于使用汽提剂、优选地不使用环境空气作为汽提剂将包含在包括硫(S)的液相中的残余H2S的至少一部分进行脱气，以形成包含气态H2S和汽提剂15的至少一部分的第二气态入口流。
-处理步骤170，该处理步骤170用于处理硫回收步骤120的气态出口流，以产生包含H2S的气体以及包含CO2和H2的气态出口流，其中，所产生的包含H2S的气体用作硫回收步骤中的第三气态入口流。
图8是根据本发明的实施方式的硫、二氧化碳和氢气回收的系统200的流程图。
系统200包括：
-装置210，该装置210用于提供第一气态入口流和可选的第二气态入口流，第一气态入口流和第二气态入口流均包含硫化氢(H2S)和CO2；
-硫回收单元(SRU)220，该硫回收单元(SRU)220用于从由气态入口流提供的H2S的至少一部分中回收硫(S)，以产生含硫(S)的液相，
其中，回收包括气态入口流与富氧空气的反应，其中，富氧空气含有优选地至少30％、更优选地至少40％、更优选地至少50％、更优选地至少60％、更优选地至少70％、更优选地至少80％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、最优选地至少98.5％的氧，
其中，SRU还产生包含CO2和H2的气态出口流；
-CO2回收单元230，该CO2回收单元230用于回收由气态出口流提供的CO2的至少一部分；
-H2回收单元240，该H2回收单元240用于回收由气态出口流提供的H2的至少一部分；
-焚烧炉单元250，该焚烧炉单元250用于焚烧来源于气态出口流的废气，其中，焚烧所需的能量的至少50％、优选地至少55％、更优选地至少60％、更优选地至少65％、更优选地至少70％、更优选地至少75％、更优选地至少80％、更优选地至少85％、更优选地至少90％、最优选地至少95％由回收的H2提供。
可选地，系统200包括：
-脱气单元260，该脱气单元260用于使用汽提剂、优选地不使用环境空气作为汽提剂将包含在包括硫(S)的液相中的残余H2S的至少一部分进行脱气，以形成包含气态H2S和汽提剂的至少一部分的第二气态入口流。
-尾气处理单元(TGTU)270，该尾气处理单元(TGTU)270用于处理SRU 220的气态出口流，以产生包含H2S的气体以及包含CO2和H2的气态出口流，其中，所产生的包含H2S的气体用作SRU 220中的第三气态入口流。
为了说明发明人提供的CO2排放的显著减少，基于工作示例呈现了以下数字。
常规(CONV)方法(参见图1)得出以下CO2排放：
在等式中，对应于CO2的摩尔质量。此外，术语3.4183mol％来源于总气体中的CO2的量。
应用根据本文中所描述的实施方式(INV)的方法和/或系统(使用H2作为用于焚烧炉单元的燃料)导致以下CO2排放：
因此，可以达到的总体减排量，这对应于524/648～81％。
可归因于本方法和/或系统的特别益处是由于如本文中所描述的传送至焚烧炉的气体的减少、增加的CO2回收率、使用H2作为燃料气体以及总气体减少而减少了排放。
基于溶剂的吸收过程的常规方法在最佳点处具有约90％的CO2回收率。更高的回收率值将导致费用指数增加，因为将需要显著更大的溶剂循环和操作功率。根据常规方法在CO2回收单元中形成的气体的剩余10％被传送至焚烧炉(气体的剩余10％是相对较大的量)。此外，作为惰性气体的N2(来源于空气)的存在需要添加燃料气体，以使焚烧炉中的混合物可燃。
本方法和/或系统可以提供99％的CO2回收率(PSA和/或低温过程)。这可能归因于CO2与H2之间的结合力和/或沸点差异很大，从而便于相对容易的回收。相应地，较少量的气态流(例如废气50)被传送至焚烧炉。此外，减少的N2量也有助于减少传送至焚烧炉的气体。当使用回收的H2作为燃料气体时，CO2排放进一步减少。
对于本领域技术人员而言将容易理解的是，根据上述教示，所描述的示例和实施方式的许多改型和变型是可能的。所公开的示例和实施方式仅出于说明的目的而呈现。其他替代实施方式可以包括本文中所公开的特征中的一些特征或所有特征。因此，意在涵盖如可以在本发明的真实范围内的所有这些改型和替代实施方式。
附图标记列表
5 富氧空气
10 气态入口流
10a 第一气态入口流
10b 第二气态入口流
10c 第三气态入口流
12 含硫(S)的液相
15 汽提剂
20a 硫回收步骤/单元的气态出口流
20b 处理步骤/尾气处理单元的气态出口流
20c 具有增加的压力的气态出口流
20c’ 具有增加的压力的干燥的气态出口流
20d 气态CO2回收步骤出口流
20e 气态H2回收步骤出口流
30 分离/回收的CO2流
30a 具有增加的压力的分离/回收的CO2流
40 分离/回收的H2流
40a 第一次分离/回收的H2流
40b 第二次分离/回收的H2流
40c 第三次分离/回收的H2流
40d 第四次分离/回收的H2流
50 待焚烧的废气(来源于气态出口流)
60 水
60a 加热的蒸汽
60b 过热的蒸汽
100 方法
110 提供气态入口流
120 硫回收步骤
130 CO2回收步骤
140 H2回收步骤
150 焚烧步骤
160 脱气步骤
170 处理步骤
200 系统
210 用于提供气态入口流的装置
220 硫回收单元、SRU
230 CO2回收单元
240 H2回收单元
250 焚烧炉单元
260 (硫)脱气单元
270 尾气处理装置(TGTU)
Claims (28)
1.一种用于从气态流中回收硫(S)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的方法(100)，所述方法包括：
-提供(110)第一气态入口流(10a)和可选地第二气态入口流(10b)，这两个气态入口流(10)均包含硫化氢(H2S)和CO2；
-硫回收步骤(120)，所述硫回收步骤(120)用于从由所述气态入口流(10)提供的H2S的至少一部分中回收硫(S)，以产生含硫(S)的液相(12)，
其中，回收包括所述气态入口流(10)与富氧空气(5)的反应，其中，所述富氧空气(5)包含优选地至少30％、更优选地至少40％、更优选地至少50％、更优选地至少60％、更优选地至少70％、更优选地至少80％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、最优选地至少98.5％的氧气，
其中，所述硫回收步骤还产生包含CO2和H2的气态出口流(20a)；
-CO2回收步骤(130)，所述CO2回收步骤(130)用于回收由所述气态出口流(20a)提供的CO2的至少一部分；
-H2回收步骤(140)，所述H2回收步骤(140)用于回收由所述气态出口流(20a)提供的H2的至少一部分；
-焚烧步骤(150)，所述焚烧步骤(150)用于焚烧来源于所述气态出口流(20a)的废气(50)，其中，焚烧所需的能量的至少50％、优选地至少70％、更优选地至少90％、最优选地至少95％由回收的H2(40)提供。
2.根据前一权利要求所述的方法，还包括：
-脱气步骤(160)，所述脱气步骤(160)用于使用汽提剂(15)、优选地不使用环境空气作为所述汽提剂(15)将包含在所述含硫(S)的液相(12)中的残余H2S的至少一部分脱气，以形成包含气态H2S和所述汽提剂(15)的至少一部分的所述第二气态入口流(10b)。
3.根据前一权利要求所述的方法，其中，回收的CO2的至少一部分用作所述汽提剂(15)，优选地，其中，回收的CO2的至少90％、优选地至少94％、更优选地至少96％、最优选地100％用作所述汽提剂(15)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述回收的H2(40)的至少一部分用作用于焚烧所述废气的燃料。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，焚烧所述废气所需的能量的100％由所述回收的H2(40)提供。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述CO2回收步骤包括：
-使用吸附过程比如变压吸附(PSA)过程、低温过程或吸收过程、优选地使用PSA过程或低温过程将CO2从所述硫回收步骤下游的气态出口流(20a、20b、20c)中分离，以形成具有至少94％、优选地至少96％、更优选地至少98％、最优选地至少99％的CO2含量的回收的CO2流(30)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述H2回收步骤包括：
-使用吸附过程比如变压吸附(PSA)过程、低温过程或吸收过程、优选地使用PSA过程或低温过程将H2从所述硫回收步骤下游的气态出口流(20a、20b、20c、20d)中分离，以形成具有至少45％、优选地至少60％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少90％、进一步更优选地至少95％、最优选地至少99.5％的H2含量的第一H2流(40a)。
8.根据从属于权利要求6时的前一权利要求所述的方法，其中，
-当所述CO2回收步骤包括使用低温过程时，在基本上分离CO2的同时分离H2，以形成第二H2流(40b)，随后是可选的形成第三H2流(40c)的PSA过程，其中，所述第三H2流(40c)比所述第二H2流(40b)具有更高的H2含量，其中，所述第一H2流(40a)是所述第二H2流(40b)或所述第三H2流(40c)；
-当所述CO2回收步骤包括使用PSA过程时，PSA过程用于将H2从所述CO2回收步骤中形成的气态CO2回收步骤出口流(20d)中分离，以形成第四H2流(40d)，其中，可选地，所述第一H2流(40a)是所述第四H2流(40d)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：
-处理步骤(170)，所述处理步骤(170)用于处理所述硫回收步骤的所述气态出口流(20a)，以产生包含H2S的气体(10c)和包含CO2和H2的气态出口流(20b)，其中，所产生的所述包含H2S的气体(10c)用作所述硫回收步骤中的第三气态入口流(10c)。
10.根据从属于权利要求6时的前一权利要求所述的方法，还包括：
-使在所述处理步骤中产生的所述气态出口流(20b)的压力增加，以形成具有增加的压力的气态出口流(20c)，其中，可选地，
-当所述CO2回收步骤包括使用低温过程时，在所述处理步骤中产生的所述气态出口流(20b)的压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至20barg与30barg之间的范围、优选地增加至22barg与28barg之间的范围、最优选地增加至24barg与26barg之间的范围；或者
-当所述CO2回收步骤包括使用PSA过程时，在所述处理步骤中产生的所述气态出口流(20b)的压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至30barg与60barg之间的范围、优选地增加至40barg与50barg之间的范围、最优选地增加至43barg与48barg之间的范围。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：
-在所述CO2回收步骤下游使用甘醇、比如三甘醇(TEG)对所述回收的CO2流(30)进行脱水。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：
-将所述回收的CO2流(30)的压力增加至40barg与300barg之间的范围、优选地增加至60barg与280barg之间的范围、更优选地增加至100barg与260barg之间的范围、最优选地增加至140barg与255barg之间的范围，以形成具有增加的压力的回收的CO2流(30a)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：
-在所述CO2回收步骤下游使用所述回收的CO2流(30、30a)的至少一部分用于在生产田中提高油和/或气体回收率。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：
-使用所述硫回收步骤的热能对水(60)进行加热，以形成加热的蒸汽(60a)、优选地高压加热的蒸汽，
-对所述加热的蒸汽(60a)进行进一步加热，以形成过热的蒸汽(60b)、优选地高压过热的蒸汽，其中，进一步加热执行为：
-在所述焚烧步骤中，使用所述焚烧步骤的热能；优选地，
-在单独的步骤中，使用过热单元。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，来源于被焚烧的所述气态出口流(20a)的所述废气(50)是下述流的至少一部分：
所述气态出口流(20a)；
所述CO2回收步骤中形成的气态CO2回收步骤出口流(20d)；以及/或者
所述H2回收步骤中形成的气态H2回收步骤出口流(20e)。
16.一种用于从包含硫化氢(H2S)和CO2的气态流中回收硫(S)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的系统，所述系统包括用于实施根据权利要求1至15中的任一项所述的方法的装置。
17.根据前一权利要求所述的系统，还包括：
-用于提供第一气态入口流(10a)和可选地第二气态入口流(10b)的装置，这两个气态入口流(10)均包含硫化氢(H2S)和CO2；
-硫回收单元(SRU)，所述硫回收单元(SRU)用于从由所述气态入口流(10)提供的H2S的至少一部分中回收硫(S)，以产生含硫(S)的液相(12)，
其中，回收包括所述气态入口流(10)与富氧空气(5)的反应，其中，所述富氧空气(5)含有优选地至少30％、更优选地至少40％、更优选地至少50％、更优选地至少60％、更优选地至少70％、更优选地至少80％、更优选地至少90％、更优选地至少95％、最优选地至少98.5％的氧气，
其中，所述SRU还产生包含CO2和H2的气态出口流(20a)；
-CO2回收单元，所述CO2回收单元用于回收由所述气态出口流(20a)提供的CO2的至少一部分；
-H2回收单元，所述H2回收单元用于回收由所述气态出口流(20a)提供的H2的至少一部分；
-焚烧炉单元，所述焚烧炉单元用于焚烧来源于所述气态出口流(20a)的废气(50)，其中，焚烧所需的能量的至少50％、优选地至少70％、更优选地至少90％、最优选地至少95％由回收的H2(40)提供。
18.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，还包括：
-脱气单元，所述脱气单元用于使用汽提剂(15)、优选地不使用环境空气作为所述汽提剂(15)将包含在所述含硫(S)的液相(12)中的残余H2S的至少一部分脱气，以形成包含气态H2S和所述汽提剂(15)的至少一部分的所述第二气态入口流(10b)。
19.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述CO2回收单元包括：
-低温单元，所述低温单元在所述SRU下游具有用于气态出口流(20a、20b、20c)的脱水的分子筛单元、用于冷却所述气态出口流(20a、20b、20c)的制冷单元和用于从所述气态出口流(20a、20b、20c)中分离CO2的低温纯化单元；或者
-变压吸附(PSA)单元，所述变压吸附(PSA)单元在所述SRU下游包括用于将CO2从所述气态出口流(20a、20b、20c)中分离的一个或更多个吸附床；
其中，所述CO2回收单元构造成形成具有至少94％、优选地至少96％、更优选地至少98％、最优选地至少99％的CO2含量的回收的CO2流(30)。
20.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述H2回收单元是所述CO2回收单元的一部分，并且/或者其中，所述H2回收单元包括：
-变压吸附(PSA)单元，所述变压吸附(PSA)单元在所述硫回收步骤下游包括用于将H2从气态出口流(20a、20b、20c、20d)中分离的一个或更多个吸附床；
其中，所述H2回收单元构造成形成具有至少45％、优选地至少60％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少90％、进一步更优选地至少95％、最优选地至少99.5％的H2含量的第一H2流(40a)、第二H2流(40b)、第三H2流(40c)和/或第四H2流(40d)。
21.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，还包括：
-尾气处理单元(TGTU)，所述尾气处理单元(TGTU)用于处理所述SRU的所述气态出口流(20a)，以产生包含H2S的气体(10c)和包含CO2和H2的气态出口流(20b)，其中，所产生的所述包含H2S的气体(10c)用作所述SRU中的第三气态入口流(10c)。
22.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，还包括：
-低压(LP)压缩机，所述低压(LP)压缩机布置在所述SRU与所述CO2回收单元之间，以用于增加在所述TGTU中产生的所述气态出口流(20b)的压力，从而形成具有增加的压力的气态出口流(20c)，
其中，所述LP压缩机优选地构造成：
-将压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至20barg与30barg之间的范围、优选地增加至22barg与28barg之间的范围、最优选地增加至24barg至26barg之间的范围；或者
-将压力从0.1巴表压与1.0巴表压(barg)之间的范围增加至30barg与60barg之间的范围、优选地增加至40barg与50barg之间的范围、最优选地增加至43barg与48barg之间的范围。
23.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，还包括：
-脱水单元、优选地甘醇比如三甘醇(TEG)脱水单元，所述脱水单元在所述CO2回收单元下游用于将所述回收的CO2流(30)脱水。
24.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，还包括：
-一个或更多个高压(HP)压缩机，所述一个或更多个高压(HP)压缩机在所述CO2回收单元下游用于将所述回收的CO2流(30)的压力增加至40barg与300barg之间的范围、优选地增加至60barg与280barg之间的范围、更优选地增加至100barg与260barg之间的范围、最优选地增加至140barg与255barg之间的范围，以形成具有增加的压力的回收的CO2流(30a)。
25.根据前述系统权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述SRU构造成使用所述SRU的热能对水(60)进行加热，以形成加热的蒸汽(60a)、优选地高压加热的蒸汽。
26.根据前一系统权利要求所述的系统，其中，所述焚烧炉单元构造成使用所述焚烧炉单元的热能对所述加热的蒸汽(60a)进行进一步加热，以形成过热的蒸汽(60b)、优选地高压过热的蒸汽。
27.根据权利要求25所述的系统，还包括：
-过热单元，所述过热单元用于对所述加热的蒸汽(60a)进行进一步加热，以形成过热的蒸汽(60b)、优选地高压过热的蒸汽。
28.一种计算机的程序，所述程序包括指令，所述指令在所述程序由计算机执行时使所述计算机控制和/或实施根据前述权利要求中的任一项所述的方法和/或系统。
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