DE112005001658T5

DE112005001658T5 - Verfahren zum Entfernen schwefel-haltiger Verbindungen

Info

Publication number: DE112005001658T5
Application number: DE112005001658T
Authority: DE
Inventors: Christopher W. Woodlands Sparling; Scott P. Spring Northrop; Jagannathan N. Iyengar; Johnny E. Denver Johnson; Barry M. Denver Friedmann
Original assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2007-06-06
Also published as: EA010565B1; US7662215B2; WO2006016979A1; CA2567790A1; EA200700190A1; US20080107581A1; CA2567790C

Abstract

Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend:
selektives Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen, insbesondere Schwefelwasserstoff, umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, herzustellen, wobei
das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist,
das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,005 oder mehr ist und
das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in einer einzigen Stufe umfasst.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung 60/587 223, die am 12. Juli 2004 eingereicht worden ist.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen beziehen sich allgemein auf Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen aus Strömen, die Kohlenwasserstoff enthalten.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein verlässliches und kostengünstiges Gasreinigungssystem ist wesentlich für den wirtschaftlichen Erfolg bei der Herstellung von Kohlenwasserstoffströmen wie Erdgas. Die Entfernung von Schwefel ist häufig am schwierigsten im Hinblick auf sowohl die Gewinnung als auch die Kosten aufgrund strengerer Umweltschutzregeln und Produktspezifikationen. Schwefelentfernungsverfahren als solche sind komplizierter und kapitalintensiver geworden. Es besteht daher ein Bedürfnis nach verbesserten Schwefelentfernungsverfahren, die weniger Kapitaleinsatz und geringere Betriebskosten erfordern und die eine bessere Schwefelgewinnung gewährleisten, um die heutigen Umweltspezifikationen zu erfüllen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen bereitgestellt. Verschiedene spezifische Ausfüh rungsformen werden unten beschrieben, von denen zumindest einige auch in den Ansprüchen genannt sind. Gemäß einer Ausführungsform schließt das Verfahren das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen ein, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr.
In einer weiteren Ausführungsform schließt das Verfahren das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen ein, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, ein. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als ein Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr. Dieses Verfahren schließt ferner das Leiten des zweiten Stroms zu einem Schwefelgewinnungsverfahren ein, um einen Abgasstrom zu erzeugen, und das Vorbeileiten des ersten Stroms um das Schwefelgewinnungsverfahren herum, um einen vorbeigeleiteten Strom zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das Verfahren das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen ein, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, ein. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr. Dieses Verfahren schließt des Weiteren das Leiten des zweiten Stroms zu einem Schwefelgewinnungsverfahren, um eine Abgasstrom zu erzeugen, das Vorbeileiten des ersten Stroms um das Schwefelgewinnungsverfahren herum, um einen vorbei geleiteten Strom zu erzeugen, und das Einfangen verbliebener Schwefel-haltiger Verbindungen aus dem Abgasstrom und dem vorbeigeleiteten Strom ein.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform schließt das Verfahren das Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen ein, die ausreichen, einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr. Dieses Verfahren schließt des Weiteren das Einfangen von Schwefeldioxid aus dem ersten Strom, dem zweiten Strom oder beiden ein, um einen im Kreis zu führenden Schwefeldioxidstrom zu erzeugen, und das Zerlegen des im Kreis geführten Schwefel dioxidstroms in zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Zonen für katalytische Reaktion eines Claus-Verfahrens.
Gemäß schließlich noch einer weiteren Ausführungsform schließt das Verfahren das Flash-Verdampfen bei einem Druck von weniger als 50 psig (345 kPa Überdruck) eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefelhaltige Verbindungen, einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, ein, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff im ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr. Dieses Verfahren schließt des Weiteren das Leiten des zweiten Stroms zu einem Schwefelgewinnungsverfahren ein, um zumindest einen Teil der einen oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen zu entfernen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 stellt schematisch ein Schwefelgewinnungsverfahren dar, welches eine Säuregas-Gewinnungseinheit (AGR) 100, eine gegebenenfalls vorhandene Säuregas-Anreicherungseinheit (AEU), eine Schwefelgewinnungseinheit (SRU) 300, eine Abgasreinigungseinheit (TGCU) 400 und einen Verbrenner 500 verwendet.
2 stellt schematisch ein Beispiel einer Säuregas-Gewinnungseinheit (AGR) 100 gemäß gewissen spezifischen Ausführungsformen dar, die hier beschrieben werden.
3 veranschaulicht eine alternative beispielhafte Säuregas-Gewinnungseinheit (AGR) 100 gemäß gewissen spezifischen Ausführungsformen, die hier beschrieben werden.
4 stellt schematisch eine andere alternative Ausführungsform eines Schwefelrückgewinnungsverfahrens dar, welches eine Rauchgas-Entschwefelungseinheit (FGDS) 600 verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Einleitung und Definitionen
Es wird nun eine detaillierte Beschreibung gegeben. Jeder der angefügten Patentansprüche definiert eine separate Erfindung, welche für die Zwecke der Patentverletzung so zu verstehen ist, dass sie Äquivalente der verschiedenen Merkmale oder Beschränkungen, die in den Ansprüchen angegeben sind, einschließt. Abhängig vom Zusammenhang können alle nachstehenden Bezugnahmen auf die "Erfindung" sich in einigen Fällen nur auf gewisse spezifische Ausführungsformen beziehen. In anderen Fällen wird man erkennen, dass die Bezugnahmen auf die "Erfindung" sich auf Gegenstände von einem oder mehreren aber nicht notwendigerweise allen Ansprüchen beziehen. Jede der Erfindungen wird nachfolgend in größerem Detail einschließlich spezifischer Ausführungsformen, Versionen und Beispielen beschrieben, aber die Erfindungen sind nicht auf diese Ausführungsformen, Versionen oder Beispiele beschränkt, die angegeben sind, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Erfindungen zu machen und zu benutzen, wenn die Information dieses Patents mit zugänglicher Information und Technologie kombiniert wird.
Verschiedene Begriffe, die hier verwendet werden, werden nachstehend definiert. Soweit ein Begriff, der in einem Anspruch verwendet wird, nachstehend nicht definiert ist, sollte ihm die breiteste Definition gegeben werden, die Personen in dem einschlägigen Fachgebiet diesem Begriff gegeben haben, wie es sich aus mindestens einer gedruckten Veröffentlichung oder einem veröffentlichten Patentdokument ergibt.
Der Begriff "Gas" wird austauschbar mit "Dampf" verwendet und meint eine Substanz oder Mischung von Substanzen im gasförmigen Zustand im Unterschied zum flüssigen Zustand oder festen Zustand.
Der Begriff "Säuregas" meint eins oder mehrere von Kohlendioxid (CO₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), Schwefelkohlenstoff (CS₂), Carbonylsulfid (COS), Mercaptane (R-SH, wobei R eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist), Schwefeldioxid (SO₂), Kombinationen derselben, Mischungen derselben und Derivate derselben.
Der Begriff "saures Gas" meint ein Gas, welches unerwünschte Mengen von Säuregas enthält, z.B. 55 Volumenteile je Million Volumenteile (Vol.-ppm) oder mehr oder 500 Vol.-ppm oder 5 Vol.% oder mehr oder 15 Vol.% oder mehr oder 35 Vol.% oder mehr. Zumindest ein Beispiel eines "sauren Gases" ist ein Gas mit etwa 2 Vol.% bis etwa 7 Vol.% oder mehr an Säuregas.
Der Begriff "süßes Gas" meint ein Gas, welches nicht mehr als den maximalen Schwefelgehalt aufweist, der durch die Spezifikationen für das von der Anlage zu verkaufende Gas festgelegt ist, oder durch die Definition einer gesetzlichen Körperschaft, wie z.B. der Texas Railroad Commission. Der Begriff "süßes Gas" schließt ein Gas ein, welches keine zu beanstandenden Schwefelverbindungen aufweist, wie z.B. weniger als 21 Vol.-ppm "Schwefel-haltige Verbindungen" (gemessen als Schwefel), und keine zu beanstandenden Mengen an Kohlendioxid. Beispielsweise weist "süßes Gas" eine maximale Menge an Koh lendioxid wie weniger als 2 Vol.% für die Herstellung von per Pipeline verkauftem Gas und 50 Vol.-ppm für die Herstellung von flüssigem Erdgas (LNG) auf.
Der Begriff "angereichertes Lösungsmittel" meint ein Lösungsmittel, das eine nachweisbare Menge an Säuregas enthält, z.B. Säuregas, das aus einem sauren Gas entfernt worden ist. Der Begriff "angereichertes Lösungsmittel" schließt beispielsweise ein Lösungsmittel ein, das mehr als etwa 0,04 Mol an Säuregas je Mol reinem Lösungsmittel enthält.
Der Begriff "mageres Lösungsmittel" meint ein Lösungsmittel, das eine vernachlässigbare Menge an saurem Gas oder überhaupt keines enthält. Beispielsweise schließt der Begriff "mageres Lösungsmittel" ein Lösungsmittel ein, das weniger als etwa 0,04 Mol an Säuregas je Mol reinem Lösungsmittel aufweist.
Spezifische Ausführungsformen
Verschiedene spezifische Ausführungsformen werden nachstehend beschrieben von denen zumindest einige auch in den Patentansprüchen aufgeführt sind. Zum Beispiel ist mindestens eine spezifische Ausführungsform auf ein Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen gerichtet. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom. Weiterhin ist das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,005 oder mehr oder etwa 0,01 oder mehr oder etwa 0,1 oder mehr.
Mindestens eine andere spezifische Ausführungsform ist auf das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms gerichtet, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom. Das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr oder etwa 0,01 oder mehr oder etwa 0,1 oder mehr. Der zweite Strom wird zu einem Schwefelgewinnungsverfahren geleitet, um ein Abgasstrom zu erzeugen, und der erste Strom wird an dem Schwefelgewinnungsverfahren vorbei geleitet, um einen vorbei geleiteten Strom zu erzeugen.
Noch eine weitere spezifische Ausführungsform richtet sich auf das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr oder etwa 0,01 oder mehr oder etwa 0,1 oder mehr. Der zweite Strom gelangt zu einem Schwefelgewinnungsverfahren, so dass ein Abgasstrom erzeugt wird, und der erste Strom wird an einem Schwefelgewinnungsverfahren vorbei geleitet, so dass ein vorbei geleiteter Strom erzeugt wird. Verbliebene Schwefelhaltige Verbindungen aus dem Abgasstrom und dem vorbei geleiteten Strom werden dann eingefangen. Vorzugsweise werden die verbliebenen Schwefel-haltigen Verbindungen eingefangen durch Verbrennen des Abgasstroms und des vorbei geleiteten Stroms, durch Schrubben der verbrannten Ströme und durch das Leiten eines im Kreis geführten Stroms, der im Wesentlichen aus Schwefeldioxid besteht, zu dem Schwefelgewinnungsverfahren.
Noch eine weitere andere spezifische Ausführungsform richtet sich auf das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefelhaltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff enthält, unter Bedingungen, die ausreichen, einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthält, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthält, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,05 oder mehr oder etwa 0,01 oder mehr oder etwa 0,1 oder mehr. Das Verfahren schließt des Weiteren das Einfangen von Schwefeldioxid aus dem ersten Strom, dem Abgas des zweiten Stroms oder aus beiden ein, um einen im Kreis zu führenden Schwefeldioxidstrom zu erzeugen, und das Zerlegen des im Kreis geführten Schwefeldioxidstroms in zwei oder mehreren aufeinanderfolgende Zonen für katalytische Reaktion eines Claus-Verfahrens.
Noch eine weitere andere spezifische Ausführungsform richtet sich auf das Flash-Verdampfen bei einem Druck von we niger als 70 psig (483 kPa Überdruck) eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefelhaltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr oder etwa 0,01 oder mehr oder etwa 0,1 oder mehr. Der zweiten Strom wird dann zu einem Schwefelgewinnungsverfahren geleitet, um zumindest einen Teil der einen oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen zu entfernen.
In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, kann der zweite Strom 60 Vol.% oder mehr der einen oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen des Einsatzmaterials umfassen. In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hierin angegeben sind, schließt der zweite Strom mindestens 60 Vol.% des Schwefelwasserstoffs des Einsatzmaterials ein.
In einen oder mehreren der Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, schließt des Weiteren der erste Strom eine Vielzahl von Strömen ein. Vorzugsweise enthält eine Gesamtheit der Vielzahl von Strömen mindestens 0,5 Vol.% der ein oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen aus dem Einsatzmaterialstrom. Vorzugsweise umfasst einer oder mehrere der Vielzahl von Strömen mindestens 51 Vol.% Kohlendioxid. In einer oder mehreren der Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, enthält des Weiteren der erste Strom mindestens 20 Vol.% Kohlendioxid aus dem Einsatzmaterialstrom. In einem oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, umfasst weiterhin der zweite Strom etwa 50 Vol.% bis etwa 99 Vol.% Schwefelwasserstoff, und der erste Strom umfasst etwa 0,01 Vol.% bis etwa 50 Vol.% Schwefelwasserstoff.
In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, wird der Einsatzmaterialstrom durch ein zumindest teilweises Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in zwei oder mehr Stufen selektiv getrennt. In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, wird der Einsatzmaterialstrom durch zumindest teilweises Flash-Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in zwei Stufen selektiv getrennt, wobei die erste Stufe bei einem höheren Druck als die zweite Stufe beschrieben wird. In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, wird der Einsatzmaterialstrom durch zumindest teilweises Flash-Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in zwei Stufen selektiv getrennt, wobei die erste Stufe bei einem Druck von etwa 75 psig (517 kPa Überdruck) bis etwa 150 psig (1034 kPa Überdruck) betrieben wird, und die zweite Stufe bei etwa 10 psig (69 kPa Überdruck) bis etwa 50 psig (345 kPa Überdruck) betrieben wird. In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, wird der Einsatzmaterialstrom durch zumindest teilweises Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in zwei oder mehr Stufen selektiv getrennt, und der erste Strom ist ein Überkopf-Gasstrom aus der Flash-Trennung.
In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, wird der Einsatzmaterialstrom durch zumindest teilweises Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in einer einzigen Stufe selektiv getrennt. In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, wird der Einsatzmaterialstrom durch zumindest teilweises Flash-Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in einer einzigen Stufe, die bei einem Druck von etwa 20 psig (138 kPa Überdruck) bis etwa 70 psig (483 kPa Überdruck) betrieben wird, selektiv getrennt. In einer oder mehreren der spezifischen Ausführungsformen, die oben oder an anderer Stelle hier angegeben sind, wird der Einsatzmaterialstrom durch zumindest teilweises Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in einer einzigen Stufe selektiv getrennt, und der erste Strom ist ein Überkopf-Gasstrom aus dieser Flash-Trennung.
Spezifische Ausführungsformen in den Figuren
Es werden nun spezifische Ausführungsformen beschrieben, die in den Figuren gezeigt sind. Es wird betont, dass die Patentansprüche nicht so verstanden werden sollen, als seien sie auf Aspekte der Figuren beschränkt. 1 zeigt schematisch ein Schwefelgewinnungsverfahren für die Gewinnung von mehr als 98 Gew.-% des gesamten Schwefels aus einem sauren Gas. Dieses Gewinnungsverfahren verwendet eine Säuregas-Gewinnungseinheit (AGR) 100, eine Schwefelgewinnungseinheit (SRU) 300, eine Abgasreinigungseinheit (TGCU) 400 und einen Verbrenner 500. Gegebenenfalls kann dieses Gewinnungsverfahren eine Säuregas-Anreicherungseinheit (AEU) 200 verwenden. Der Bedarf für eine Einheit AEU 200 hängt von einer Vielzahl von Designüberlegungen ab, die nicht jedes zu behandelnde saure Gas betreffen. Einige Designüberlegungen beziehen sich z.B. auf Schwefelkonzentrationen und -spezies in dem zu behandelnden sauren Gas, Verfahrensbedingungen, Emissionsrichtlinien, die Kapazität und das Verhalten der stromabwärts angeordneten Ausrüstung sowie die Verfügbarkeit der Ausrüstung.
Innerhalb der Säuregas-Gewinnungseinheit (AGR) 100 wird ein saure Gasstrom 112, der eine oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen aufweist, behandelt, um die eine oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen zu entfernen und einen süßen Gasstrom 114 zu erzeugen. Vorzugsweise ist der saure Gasstrom 112 ein Kohlenwasserstoffstrom wie beispielsweise Erdgas oder ein Raffineriegas. Ein saurer Gasstrom 112 aus Erdgas kann aus einer oder mehreren Kohlenwasserstoffproduktions-Bohrlöchern stammen und sowohl flüssige als auch Dampfphasen in innigem Kontakt aufweisen und durch einen (nicht gezeigten) Separator geleitet werden, um das saure Gas 112 und ein flüssiges "Kondensat" zu erzeugen. Ein Beispiel eines solchen sauren Gasstromes 112 schließt etwa 90 Vol.% bis etwa 99 Vol.% des Kohlenwasserstoffproduktes und etwa 2 Vol.% bis etwa 10 Vol.% an Säuregas und anderen Verunreinigungen ein. Verbreitete Verunreinigungen in dem sauren Gasstrom 112, welche weitere Verarbeitung erfordern, können Nicht-Produkt-Wasser, Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Helium und Kohlenwasserstoffe wie Butan, Pentan und Aromaten sowie andere flüchtige organische Verbindungen (VOCs) einschließen, sind aber nicht auf diese beschränkt. Beispiele für Aromaten schließen Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol ein, sind aber nicht auf diese beschränkt.
Der flüssige Kondensatstrom von dem (nicht gezeigten) Separator sollte in seinem Dampfdruck stabilisiert werden, um Emissionen zu kontrollieren. Die stabilisierte Flüssigkeit kann auch deodorisiert werden, um ein marktfähiges flüssiges Kohlenwasserstoffprodukt, welches für Verkaufsspezifikationen geeignet ist, und gegebenenfalls einen Disulfid-Öl-Strom (DSO-Strom), der verworfen wird, wie nachstehend beschrieben wird, zu erzeugen. Der Dampf, der innerhalb dieser Stabilisierung freigesetzt wird, kann mit dem sauren Gasstrom 112 vereint werden.
Das Säuregas und andere Verunreinigungen können aus dem sauren Gasstrom 112 unter Verwendung eines beliebigen im Stand der Technik bekannten Trennverfahrens entfernt werden, um einen süßen Gasstrom 114 zu erzeugen. Vorzugsweise werden das Säuregas und andere Verunreinigungen aus dem sauren Gasstrom 112 in der AGR 100 unter Verwendung eines Lösungsmittel-Extraktionsverfahrens entfernt. Der Begriff "Lösungsmittel-Extraktionsverfahren" erstreckt sich auf jedes im Stand der Technik bekannte Verfahren für das Extrahieren von Säuregasen unter Verwendung eines Lösungsmittels. In mindestens einem Lösungsmittel-Extraktionsverfahren kontaktiert ein mageres Lösungsmittel, das gegenüber dem Säuregas und den anderen Verunreinigungen selektiv ist, den sauren Gasstrom 112, um das Säuregas und andere Verunreinigungen aus dem sauren Gasstrom 112 zu entfernen oder anderweitig einzufangen, wobei der süße Gasstrom 114 und ein angereichertes Lösungsmittel erzeugt werden.
Dieses angereicherte Lösungsmittel (das heißt der Einsatzmaterialstrom), welches Säuregas und andere Verunreinigungen eingefangen hat, wird selektiv getrennt in einen ersten Strom 145A,B und einen zweiten Strom 175 unter Verfahrensbedingungen, die ausreichen, so dass der erste Strom 145A,B ein größeres Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff als der zweite Strom hat. Weiterhin ist das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom 145A,B zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom 175 etwa 0,005 oder mehr oder 0,01 oder mehr oder 0,1 oder mehr oder 0,25 oder mehr oder 0,30 oder mehr oder 0,5 oder mehr. Weiterhin kann der erste Strom 145A,B mindestens 20 Vol.% oder mindestens 50 Vol.% oder mindestens 70 Vol.% oder mindestens 80 Vol.% oder mindestens 90 Vol.% der aromatischen Kohlenwasserstoffe und der Mercaptane, des Schwefelkohlenstoffs und des Carbonylsulfids aus dem Einsatzmaterialstrom enthalten. Weiterhin enthält der zweite Strom 175 etwa 60 Vol.% oder mehr des Schwefelwasserstoffs aus dem Einsatzmaterialstrom. Der erste Strom 145A,B kann um die SRU 300 herum geleitet werden, und der zweite Strom 175 kann zu der AEU 200, falls diese verwendet wird, oder der SRU 300 für weitere Verarbeitung geleitet werden. Wenn eine AEU 200 verwendet wird, kann der erste Strom 145A,B auch sowohl an der AEU 200 und der SRU 300 vorbei geleitet werden. Die AUE 200 und SRU 300 werden nachstehend detaillierter beschrieben.
Der erste Strom 145A,B kann ein oder mehrere Ströme oder eine Vielzahl von Strömen einschließen. Vorzugsweise enthält eine Gesamtheit dieser Ströme mindestens 1 Vol.%, mindestens 2 Vol.%, mindestens 5 Vol.%, mindestens 10 Vol.% oder mindestens 20 Vol.% der ein oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen aus dem Einsatzmaterialstrom. In einer spezifischen Ausführungsform kann einer der Vielzahl von Strömen bis zu 70 Mol.%, bis zu 80 Mol.% oder bis zu 90 Mol.% oder bis zu 99,9 Mol.% an Disulfidöl enthalten. Dieser Disulfid-Ölstrom stammt aus der oben beschriebenen Stabilisierungsstufe für das flüssige Kondensat. In einer anderen spezifischen Ausführungsform kann einer aus der Vielzahl von Strömen bis zu 30 Vol.%, bis zu 40 Vol.% oder bis zu 50 Vol.% oder bis zu 60 Vol.% an Mercaptanen enthalten, wobei diese Mercaptane aus dem süßen Gasstrom 114 entfernt wurden unter Verwendung einer oder mehrerer Verfahrensstufen, die nicht gezeigt sind, aber die eine oder mehrere der Stufen Absorption mit einem geeigneten Lösungsmittel, das für Mercaptane selektiv ist, Adsorption der Mercaptane unter Verwendung von beispielsweise einem Molekularsieb oder eine Kombination von Adsorption und Absorption, um einen Mercaptanstorm oder Mercaptanströme zu erzeugen, einschließen können.
In einer oder mehreren bestimmten Ausführungsformen enthält der erste Strom 145A,B als einzelner Strom oder als Vielzahl von Strömen mindestens 20 Vol.% Kohlendioxid aus dem Einsatzmaterialstrom. In einer oder mehreren bestimmten Aus führungsformen enthält der erste Strom 145A,B als einzelner Strom und als Vielzahl von Strömen mindestens 51 Vol.% Kohlendioxid wie mindestens 60 Vol.%, 70 Vol.%, 80 Vol.%, 90 Vol.% oder 95 Vol.%. Der zweite Strom 175 ist angereichert mit den Schwefel-haltigen Verbindungen aus dem Einsatzmaterialstrom und enthält vorzugsweise mehr als 51 Vol.% der Schwefelhaltigen Verbindungen aus dem Einsatzmaterialstrom und insbesondere enthält er mehr als 60 % des Schwefelwasserstoffs aus dem Einsatzmaterialstrom. Durch selektive Abtrennung des Kohlendioxids in den ersten Strom 145A,B, der an der SRU 300 vorbei geleitet wird, wird das Gesamtvolumen an Kohlendioxid, das durch die SRU 300 verarbeitet werden muss, wesentlich vermindert. Weiterhin wird durch selektives Abtrennen der aromatischen Kohlenwasserstoffe in den ersten Strom 145A,B, der an der SRU 300 vorbei geleitet wird, eine größere Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen und eine größere Menge an Schwefel-haltigen Verbindungen, die von Schwefelwasserstoff verschieden sind, um die SRU 300 herum geleitet. Dieses Vorbeileiten erlaubt zusätzlich zu der erhöhten Konzentration an Schwefel-haltigen Verbindungen in dem zweiten Strom 175 eine viel kleinere SRU 300, um im Grunde dieselbe Menge Schwefel wirksam zu gewinnen wie aus einer Behandlungsanlage für saures Gas von vergleichbarer Größe.
GEWINNUNG VON SÄUREGAS
Wenn wir nun die Säuregas-Gewinnungseinheit (AGR) 100 mehr im Detail betrachten, so zeigt die 2 schematisch eine beispielhafte Säuregas-Gewinnungseinheit (AGR) 100 gemäß gewissen spezifischen Ausführungsformen, die hier beschrieben werden. Der saure Gasstrom 112 kann zwischen etwa 0,25 Vol.% und 15 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 0,5 Vol.% und 30 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 50 Vol.-ppm und 5000 Vol.-ppm Mercaptane und andere Schwefel-haltige Verbindungen und zwischen etwa 50 Vol.-ppm und 1000 Vol.-ppm aroma tische Kohlenwasserstoffe mit 60 % bis 99 % Kohlenwasserstoffen einschließen, welche Alkyl und aromatisch sind. Vorzugsweise enthält der Erdgasstrom 112 zwischen 0,5 und 3 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 2 und 7 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 50 und 500 Vol.-ppm Mercaptane, zwischen etwa 50 und 500 Vol.-ppm der anderen Schwefel-haltigen Verbindungen (Mercaptane, Carbonylsulfid, Schwefelkohlenstoff).
Der saure Gasstrom 112 wird zuerst in einen Kontaktor 110 geleitet, wo der saure Gasstrom 112 mit einem mageren Lösungsmittelstrom 116 in Kontakt gebracht wird. Der Kontaktor 110 kann ein Absorberturm oder eine Kolonne sein, wie ein Glockenboden-Turm mit einer (nicht gezeigten) Vielzahl horizontaler Böden, die darin beabstandet angeordnet sind, oder er kann ein Packungsmaterial für das Kontaktieren von Flüssigkeit und Dampf enthalten. Im Betrieb kann das hereinkommende saure Gas 112 aufwärts durch den Kontaktor 110 fließen, während das magere Lösungsmittel 116 abwärts durch den Kontaktor 110 fließt. Dies ist auch als Gegenstromfluss bekannt. Der Kontaktor 110 wird normalerweise bei einem Druck von etwa 400 psig (2758 kPa Überdruck) bis etwa 1200 psig (8274 kPa Überdruck) und einer Temperatur von etwa 50 °F bis etwa 140 °F betrieben.
Der magerer Lösungsmittelstrom 116 ist vorzugsweise einer, der die Säuregase aus dem sauren Gasstrom 112 bei Kontakt physikalisch und/oder chemisch absorbiert, chemisorbiert oder auf andere Weise einfängt. Dementsprechend ist der saure Gasstrom nach Kontakt mit dem mageren Lösungsmittel 116 frei oder im Wesentlichen frei von Säuregasen. Vorzugsweise enthält der magere Lösungsmittelstrom 116 weniger als 0,4 Mol.% Säuregas (z.B. weniger als 0,04 Mol Säuregas je Mol reinem Lösungsmittel in Abhängigkeit von den Partialdrucken der Säuregase in dem sauren Gasstrom 112 und dem gewählten Lösungsmittel).
Beispielhafte Lösungsmittel schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Alkanolamine, aromatische Amine, Diamine, sterisch gehinderte Amine, Mischungen derselben und Derivate derselben. Spezifische Amine schließen beispielsweise ein Monoethanolamin (MEA), Diethanolamin (DEA), Diglykolamin, Methyldiethanolamin (MDEA; mit und ohne Aktivator), Diisopropanolamin (DIPA), Triethanolamin (TEA) und Dimethylanilin. Andere geeignete Lösungsmittel schließen beispielsweise ein Polyethylenglykol und Derivate derselben, Carbonate, Sulfite, Nitrite, Alkalien und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), entweder allein oder in Kombination mit den oben aufgeführten Aminen. Diese Beschreibung basiert auf der Verwendung von MDEA-Lösungsmittel.
Der gesüßte Gasstrom tritt aus dem oberen Ende des Kontaktors 110 als ein süßer Gasstrom 114 aus, während das Lösungsmittel aus dem unteren Ende des Kontaktierers 110 als ein angereicherter Lösungsmittelstrom 118 austritt. Der angereicherte Lösungsmittelstrom 118 schließt im Wesentlichen alles von den Säuregasen und einen Teil der Kohlenwasserstoffe ein, die in dem sauren Gasstrom 112 anwesend waren. Ein kleiner Prozentsatz des Säuregases kann in dem süßen Gasstrom 114 bleiben, welcher die Mehrheit der Kohlenwasserstoff enthält. Der kleine Prozentsatz des Säuregases des süßen Gasstroms 114 ist weniger als 3 Vol.% und kann so niedrig sein wie im Volumen-ppm-Bereich. Zum Beispiel kann der süße Gasstrom 114 mindestens 99 Vol.% Erdgas und weniger als 1 Vol.% Säuregas enthalten.
Der angereicherte Lösungsmittelstrom 118 kann 80 Mol.% bis 99 Mol.% Lösungsmittel und Wasser und etwa 1 Mol.% bis 9 Mol.% Säuregas und Kohlenwasserstoffe enthalten (abhängig von den Dampfdrucken der Säuregase in dem sauren Gasstrom 112 sowie dem gewählten Lösungsmittel). Genauer gesagt, enthält ein typischer angereicherter Lösungsmittelstrom 118 etwa 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Schwefel-haltige Verbindungen und 1 Mol.% bis 10 Mol.% Kohlendioxid. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration der Schwefel-haltigen Verbindungen von einem niedrigen Wert von 0,5 Mol.% oder 1,0 Mol.% oder 1,5 Mol.% bis zu einem hohen Wert von 1 Mol.% oder 2 Mol.% oder 3 Mol.%. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration von Kohlendioxid von einem niedrigen Wert von 1 Mol.% oder 2 Mol.% oder 3 Mol.% bis zu einem hohen Wert von 4 Mol.% oder 5 Mol.% oder 6 Mol.%.
Von den Schwefel-haltigen Verbindungen kann der angereicherte Lösungsmittelstrom 118 etwa 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Schwefelwasserstoff und zwischen etwa 10 Mol-ppm bis 1000 Mol-ppm der "anderen Schwefelverbindungen" wie Mercaptane, Carbonylsulfide und Schwefelkohlenstoff einschließen. In einer oder mehreren spezifischer Ausführungsformen reicht die Konzentration an Schwefelwasserstoff von einem niedrigen Wert von 0,1 Mol.% oder 0,5 Mol.% oder 1,0 Mol.% bis zu einem hohen Wert von 2,0 Mol.%, 3,0 Mol.% oder 5,0 Mol.%. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration der anderen Schwefelverbindungen (Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff) von einem niedrigen Wert von 10 Mol-ppm oder 25 Mol-ppm oder 50 Mol-ppm bis zu einem hohen Wert von 200 Mol-ppm, 400 Mol-ppm oder 1000 Mol-ppm.
Ein angereicherter Lösungsmittelstrom 118 kann auch 0,01 Mol.% bis 0,5 Mol.% Kohlenwasserstoffe einschließlich Alkylkohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe einschließen. Zum Beispiel hat ein zur Veranschaulichung herangezogener angereicherter Lösungsmittelstrom 118 ein Verhältnis der Mole von Kohlenwasserstoffen zu Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel, welches 1 Mol.% bis 10 Mol.% Alkylkohlenwasserstoffe und 100 Mol-ppm bis 10 000 Mol-ppm aromatische Kohlenwasserstoffe einschließen kann. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht das Verhältnis der Mole von Alkylkohlenwasserstoffen zu Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel von einem niedrigen Wert von 1 Mol.% oder 2 Mol.% oder 3 Mol.% bis zu einem hohen Wert von 2 Mol.%, 3 Mol.% oder 5 Mol.%. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht das Verhältnis der Mole von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel von einem niedrigen Wert von 100 ppm oder 200 ppm oder 400 ppm bis zu einem hohen Wert von 400 ppm, 800 ppm oder 1200 ppm. Beispielhafte Alkylkohlenwasserstoffe in dem angereicherten Lösungsmittelstrom 118 können einschließen ein oder mehrere von Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan und anderen Alkylkohlenwasserstoffen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte aromatische Kohlenwasserstoffe können Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol einschließen.
Ein zur Veranschaulichung herangezogener angereicherter Lösungsmittelstrom 118 kann des Weiteren weniger als 10 Mol.% und weniger als 1 Mol.% oder weniger als 0,1 Mol.% oder weniger als 500 Mol-ppm an Stickstoff und anderen inerten Substanzen einschließen. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht das Verhältnis der Mole von Stickstoff zu Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel von einem niedrigen Wert von 200 ppm oder 400 ppm oder 600 ppm bis zu einem hohen Wert von 400 ppm oder 600 ppm oder 1000 ppm. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht das Verhältnis der Mole der anderen inerten Substanzen zu den Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel von einem niedrigen Wert von 300 ppm oder 400 ppm oder 500 ppm bis zu einem hohen Wert von 500 ppm oder 600 ppm oder 800 ppm. Der Begriff "andere inerte Substanzen", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Nicht-Schwefel-haltige Verbindungen, Nicht-Kohlendioxid-Verbindungen und Nicht-Kohlenwasserstoff-Verbindungen, was Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Wasserstoff, Wasser und Kohlenmonoxid einschließen kann, aber nicht auf diese beschränkt ist.
Der angereicherte Lösungsmittelstrom 118 kann in dem Behandlungsverfahren regeneriert und wiederverwendet werden. Zum Beispiel können das eingefangene Säuregas und die eingefangenen Kohlenwasserstoffe entfernt oder ihr Gehalt wesentlich vermindert werden, bevor das Lösungsmittel 118 im Kreis geführt und in dem Kontaktierer 110 wieder verwendet wird. In einer Ausführungsform wird der angereicherte Lösungsmittelstrom 118, der nachstehend als "Einsatzmaterialstrom" bezeichnet wird, selektiv getrennt durch Leiten des Stroms 118 zu einem ersten Flash-Verdampfungstank 120A. Vorzugsweise ist der Betriebsdruck des ersten Flash-Verdampfungstanks 120A etwa 150 psig (1034 kPa Überdruck) oder weniger wie zwischen etwa 75 psig (517 kPa Überdruck) und etwa 100 psig (690 kPa Überdruck). Die Betriebstemperatur in dem ersten Flash-Verdampfungstank 120A ist dieselbe wie diejenige des hereinkommenden Einsatzmaterialstroms 118, wie etwa 80 °F bis etwa 190 °F. In dieser ersten Flash-Verdampfungsstufe wird im Wesentlichen alles von den Kohlenwasserstoffen in dem Einsatzmaterialstrom 118 "Flash-abgetrieben" und durch die Leitung 122 gewonnen. Es versteht sich, dass diese Kohlenwasserstoffe komprimiert und als Treib- oder Brennstoff verwendet werden können, oder sie können auf andere Weise entsorgt werden.
Der Einsatzmaterialstrom, aus dem die Mehrheit der Alkylkohlenwasserstoffe entfernt worden ist, tritt aus dem ersten Tank 120A als Strom 124 aus. Der Strom 124 schließt etwa 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Schwefel-haltige Verbindungen und 1 Mol.% bis 9 Mol.% Kohlendioxid und Molverhältnisse von 1000 ppm bis 10 000 ppm für Kohlenwasserstoffe einschließlich Alkylwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe relativ zu dem Gehalt an Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel ein. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration der Schwefel-haltigen Verbindungen von einem niedrigen Wert von 0,5 Mol.% oder 1,0 Mol.% oder 1,5 Mol.% bis zu einem hohen Wert von 1 Mol.% oder 2 Mol.% oder 3 Mol.%. Von den Schwefel-haltigen Verbindungen kann der Strom 124 etwa 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Schwefelwasserstoff einschließen. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration an Schwefelwasserstoff von einem niedrigen Wert von 0,1 Mol.% oder 0,5 Mol.% oder 1,0 Mol.% bis zu einem hohen Wert von 2,0 Mol.%, 3 Mol.% oder 5,0 Mol.%. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration an Kohlendioxid von einem niedrigen Wert von 1 Mol.% oder 2 Mol.% oder 3 Mol.% bis zu einem hohen Wert von 4 Mol.% oder 5 Mol.% oder 6 Mol.%. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht das Molverhältnis von Alkylkohlenwasserstoffen zu Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel von einem niedrigen Wert von 1000 ppm oder 2000 ppm oder 3000 ppm bis zu einem hohen Wert von 3000 ppm, 5000 ppm oder 6000 ppm. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht das Molverhältnis von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu Säuregasen in dem angereicherten Lösungsmittel von einem niedrigen Wert von 100 ppm oder 200 ppm oder 400 ppm bis zu einem hohen Wert von 500 ppm, 600 ppm oder 1000 ppm.
Als Nächstes fließt der Strom 124 durch eine Wärmetauscher 130, wo er erhitzt wird, wie beispielsweise durch einen regenerierten Lösungsmittelstrom 154, wie nachfolgend weiter erklärt wird. Alternativ kann der Strom 124 unter Verwendung einer Widerstandsheizung, von Dampf oder einem anderen Wärmeübertragungsmedium innerhalb der Verarbeitungsanlage erhitzt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Innerhalb des Wärmetauschers 143 wird die Temperatur des Stroms 124 auf eine relativ hohe Temperatur angehoben, wie auf etwa 200 °F bis etwa 300 °F, vorzugsweise zwischen etwa 210 °F und etwa 240 °F, um einen erhitzten Strom 132 zu erzeugen, der aus dem Wärmetauscher 130 austritt.
Der Strom 132 fließt in einen unter Niederdruck stehenden zweiten Flash-Verdampfungskessel 120B, der ausgelegt ist, um bei sehr niedrigen Drucken wie etwa 50 psig (345 kPa Überdruck) oder weniger betrieben zu werden. Vorzugsweise wird der zweite Flash-Verdampfungskessel 120B bei etwa 10 psig (69 kPa Überdruck) bis etwa 25 psig (172 kPa Überdruck) betrieben. Die Betriebstemperatur des zweiten Flash-Verdampfungskessels 120B ist etwa die von dem Strom 132 wie zwischen etwa 210 °F und etwa 240 °F. Bei diesen Temperaturen und Drucken werden mindestens 20 % oder mehr des Kohlendioxids in dem angereicherten Lösungsmittelstrom 118 Flash-abgetrieben und durch den Überkopf-Gasstrom 128 gewonnen, und ein flüssiger Lösungsmittelstrom 126 wird aus dem unteren Ende des Flash-Verdampfungstanks 120B gewonnen.
Der flüssige Lösungsmittelstrom 126 kann etwa 80 Mol.% bis 99 Mol.% an Lösungsmittel und Wasser, 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Kohlendioxid, 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% der Schwefelhaltigen Verbindungen einschließen. Von den Schwefel-haltigen Verbindungen kann der flüssige Lösungsmittelstrom 126 etwa 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Schwefelwasserstoff und zwischen etwa 50 bis 1000 Mol-ppm der "anderen Schwefelverbindungen" wie Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff einschließen. Weiterhin kann der flüssige Lösungsmittelstrom 126 von 60 Mol.% bis 99 Mol.% der Schwefel-haltigen Verbindungen aus dem Einsatzmaterialstrom 118 und 5 Mol.% bis 99 Mol.% des Kohlendioxids aus dem Einsatzmaterialstrom 118 einschließen. Vorzugsweise kann der flüssige Lösungsmittelstrom 126 von 60 Mol.% bis 99 Mol.% des Schwefelwasserstoffes aus dem Einsatzmaterialstrom 118 einschließen.
Der Überkopf-Gasstrom 128 kann mindestens 20 Vol.% oder mehr des Kohlendioxids aus dem angereicherten Lösungsmittelstrom 118 einschließen. Vorzugsweise kann der Überkopf-Gasstrom 128 mindestens 20 Vol.%, mindestens 30 Vol.%, mindestens 40 Vol.%, mindestens 60 Vol.%, mindestens 70 Vol.% oder mehr des Kohlendioxids in dem angereicherten Lösungsmittelgasstrom 118 einschließen. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration des Kohlendioxids in dem Überkopf-Gasstrom 128 von einem niedrigen Wert von 30 Vol.% oder 40 Vol.% oder 50 Vol.% bis zu einem hohen Wert von 50 Vol.%, 70 Vol.% oder 90 Vol.%. Der Überkopf-Gasstrom 128 enthält wahrscheinlich des Weiteren eine wesentliche Menge Schwefelwasserstoff und anderer Schwefelverbindungen (Mercaptane, Carbonylsulfid, Schwefelkohlenstoff), wie bis zu 1 Vol.%, bis zu 2 Vol.%, bis zu 5 Vol.%, bis zu 10 Vol.%, bis zu 15 Vol.%, bis zu 20 Vol.%, bis zu 25 Vol.%, bis zu 30 Vol.% oder bis zu 55 Vol.%. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration an Schwefelwasserstoff von einem niedrigen Wert von 5 Vol.% oder 15 Vol.% oder 25 Vol.% bis zu einem hohen Wert von 15 Vol.%, 25 Vol.% oder 50 Vol.%. Zum Beispiel schließt ein typischer Überkopf-Gasstrom 128 zwischen etwa 50 Vol.% bis 80 Vol.% Kohlendioxid, 10 Vol.% bis 25 Vol.% Schwefelwasserstoff und 2 Vol.% bis 10 Vol.% Stickstoff oder andere inerte Materialien ein.
In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen kann der Überkopf-Gasstrom 128 etwa 5 Vol.% bis 50 Vol.% Schwefelwasserstoff, 30 Vol.% bis 99 Vol.% Kohlendioxid, 0,1 Vol.% bis 10 Vol.% Stickstoff und andere inerte Materialien und 0,1 Vol.% bis 20 Vol.% Kohlenwasserstoffe einschließen. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen kann der Überkopf-Gasstrom 128 von 1 Vol.% bis 90 Vol.% der gesamten Schwefelverbindungen und 40 Vol.% bis 99 Vol.% des Kohlendioxids und 0,1 Vol.% bis 90 Vol.% der Kohlenwasserstoffe aus dem Strom 132 einschließen.
Die Schwefel-haltigen Verbindungen, in erster Linie Schwefelwasserstoff, in dem Überkopf-Gasstrom 128 werden aus dem Überkopf-Gasstrom 128 entfernt und ihr Gehalt wird vermindert, bevor das Kohlendioxid aus dem Überkopf-Gasstrom 128 entsorgt werden kann. Demgemäß wird der Überkopf-Gasstrom 128 zu einem Niederdruck-Kontaktor 140 geleitet, der bei einem Druck von etwa 5 psig (34 kPa Überdruck) bis etwa 25 psig (172 kPa Überdruck) betrieben wird. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen ist die Betriebstemperatur des Kontaktors 140 zwischen etwa 60 °F bis 140 °F, beispielsweise zwischen 100 °F und 120 °F. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Betriebstemperatur von einem niedrigen Wert von 60 °F oder 80 °F oder 100 °F bis zu einem hohen Wert von 100 °F, 120 °F oder 140 °F.
Innerhalb des Niederdruck-Kontaktors 140 fließt ein zweiter magerer Lösungsmittelstrom 136, vorzugsweise ein Nebenstrom des regenerierten Lösungsmittels 154, wie in 2 gezeigt, durch den Kontaktor 140, um den Schwefelwasserstoff aus dem Überkopf-Gasstrom 128 zu absorbieren. Der zweite Lösungsmittelstrom 136 und der absorbierte Schwefelwasserstoff fließen von dem Kontaktor 140 durch Leitung 142, und sie werden mit dem Lösungsmittelstrom 126 vereinigt, um Strom 152 zu bilden.
Der Überkopf-Strom 145A aus dem Kontaktor enthält eine wesentliche Menge Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe, die aus dem Einsatzmaterialstrom 118 Flash-abgetrieben worden sind. Zum Beispiel kann der Überkopf-Strom 145A zwischen etwa 50 Vol.% und 99 Vol.% des Kohlendioxids enthalten, das in den Kontaktor 140 eintritt. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen reicht die Konzentration an Kohlendioxid von einem niedrigen Wert von 60 Vol.% oder 70 Vol.% oder 80 Vol.% bis zu einem hohen Wert von 80 Vol.%, 90 Vol.% oder 99 Vol.%.
Demgemäß hat der Überkopf-Strom 145A ein Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff von mindestens 2 : 1, beispielsweise zwischen 2 : 1 und 6000 : 1. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen kann das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff des Stroms 145A mindestens 2 : 1, 3 : 1, 5 : 1, 10 : 1, 50 : 1, 100 : 1, 200 : 1, 500 : 1 oder 1000 : 1 sein. Darüber hinaus kann der Überkopf-Strom 145A etwa 20 Mol.% bis 99 Mol.% des Kohlendioxids aus dem Einsatzmaterialstrom 118 und etwa 250 Vol.-ppm bis 40 Mol.% des Schwefelwasserstoffs aus dem Einsatzmaterialstrom 118 enthalten. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen kann der Überkopf-Strom 145A mindestens 1 Mol.%, 2 Mol.%, 3 Mol.%, 5 Mol.%, 10 Mol.% oder 20 Mol.% des Schwefelwasserstoffs aus dem Einsatzmaterialstrom 118 enthalten. Relativ zu dem Einsatzmaterialstrom 118 kann der Überkopf-Strom 145B zwischen etwa 30 Mol.% und 99 Mol.% der Mercaptane, des Carbonylsulfids und des Schwefelkohlenstoffs und zwischen etwa 10 Mol.% und 90 Mol.% der aromatischen Kohlenwasserstoffe einschließen.
In gewissen Situationen kann der Überkopf-Strom 145A fähig sein, an der SRU 300 oder der TGCU 400 oder an beiden vorbei geleitet zu werden, in Abhängigkeit von dem Schwefelgehalt des Stroms 145A. Zum Beispiel kann der Kontaktor 140 so bemessen sein, dass eine größere Menge Schwefel aus dem Gasstrom 128 entfernt wird, so dass eine kleinere Menge in dem Überkopf-Strom 145A verbleibt. Die Größe des Kontaktors 140 ist proportional zu der Menge an Schwefel, die aus dem Überkopf-Strom 128 der Flash-Verdampfungs-Trommel entfernt wird. Je größer der Kontaktor 140, umso größer ist dementsprechend die Menge an entferntem Schwefel und umso geringer ist die Menge an Schwefel in dem Überkopf-Strom 145A, was es erlaubt, den Überkopf-Strom 145A an der TCGU 400 vorbei zu leiten und direkt zu dem Verbrenner 500 zu leiten. Im anderen Fall wird der Überkopf-Strom 145A zu der TGCU 400 vorbei geleitet, wie es in der 1 gezeigt ist und nachstehend detaillierter beschrieben wird. Der Überkopf-Strom 145A wird daher nachstehend als "der vorbei geleitete Strom 145A" bezeichnet.
3 veranschaulicht mindestens eine andere Methode der Gewinnung von Säuregas aus einem Einsatzmaterialstrom 118. In dieser Ausführungsform kann der Einsatzmaterialstrom 118 selektiv getrennt werden durch Leiten des Einsatzmaterialstroms 118 direkt zu dem Wärmetauscher 130 und Erhitzen des Stroms 118 unter Verwendung von regeneriertem Lösungsmittel 154 oder einem alternativen Wärmeübertragungsmedium wie Dampf. Vorzugsweise wird der Einsatzmaterialstrom 118 auf eine relativ hohe Temperatur erhitzt, um einen erhitzten Einsatzmaterialstrom 119 zu erzeugen, der eine Temperatur zwischen etwa 100 °F und etwa 300 °F, insbesondere zwischen etwa 200 °F und etwa 240 °F hat.
Der erhitzte Einsatzmaterialstrom 119 wird dann bei einem niedrigen Druck in einer Flash-Verdampfungs-Trommel 125 Flash-verdampft. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen wird der Strom 119 bei einem Druck zwischen etwa 5 psig (34 kPa Überdruck) bis etwa 150 psig (1034 kPa Überdruck) Flash-verdampft. Zum Beispiel kann der Strom 119 bei einem Druck von etwa 20 psig (138 kPa Überdruck) bis etwa 70 psig (483 kPa Überdruck), beispielsweise etwa 40 psig (276 kPa Überdruck), Flash-verdampft werden. Vorzugsweise wird der Strom 119 in einer einzigen Stufe, d.h. bei einem Druck, Flash-verdampft, oder er wird innerhalb eines engen Druckbereiches Flash-verdampft, der in Abhängigkeit von den Verfahrensbedingungen um plus oder minus 10 psig (69 kPa Überdruck) fluktuieren kann. Zum Beispiel schließt eine einstufige Flash-Verdampfung mit einem Zieldruck von 40 psig (276 kPa Überdruck) einen einstufigen Flash-Verdampfungsbetrieb innerhalb des Bereichs von 30 psig (207 kPa Überdruck) und 50 psig (345 kPa Überdruck) ein.
Bei diesen Verfahrensbedingungen wird zumindest ein Teil der Kohlenwasserstoffe und des Kohlendioxids aus dem Einsatzmaterialstrom "Flash-abgetrieben" zusätzlich zu einer gewissen Menge des Schwefelwasserstoffs. Diese bei der Temperatur und dem Druck der Flash-Verdampfung flüchtigen Komponenten werden aus der Flash-Verdampfungs-Trommel 125 entfernt und durch den Flash-Überkopf-Strom 145B gewonnen. Die bei den Bedingungen der Flash-Verdampfung nicht-flüchtigen Komponenten bleiben bei dem flüssigen Lösungsmittel aus dem Einsatzmaterialstrom 118 und werden in dem flüssigen Strom 124 gewonnen.
Der Flash-Verdampfungs-Überkopf-Strom 145B kann zwischen etwa 30 Vol.% und 99 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 0,001 Vol.% und 50 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 10 Vol.-ppm und 10 Vol.% Alkyl- und aromatische Kohlenwasserstoffe und zwischen 10 Vol.-ppm und 10 Vol.% Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff einschließen. Vorzugsweise enthält der Flash-Verdampfungs-Überkopf-Strom 145B zwischen 50 Vol.% und 99 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 0,001 Vol.% und 35 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 0,001 Vol.% und 10 Vol.% aller anderen Schwefel-artigen Verbindungen (Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff). Bezogen auf den Einsatzmaterialstrom 118 kann der Flash-Verdampfungs-Überkopf-Strom 145B zwischen etwa 0,01 Mol.% und 40 Mol.% des Schwefelwasserstoffs, zwischen etwa 30 Mol.% und 99 Mol.% der Mercaptane, des Carbonylsulfids und des Schwefelkohlenstoffs, zwischen etwa 10 Mol.% und 99 Mol.% des Kohlendioxids und zwischen etwa 10 Mol.% und 90 Mol.% der aromatischen Kohlenwasserstoffe einschließen. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen kann der Flash-Verdampfungs-Überkopf-Strom 145A mindestens 1 Mol.%, 2 Mol.%, 3 Mol.%, 5 Mol.%, 10 Mol.% oder 20 Mol.% oder 30 Mol.% oder 40 Mol.% des Schwefelwasserstoffs aus dem Einsatzmaterialstrom 118 enthalten. Ähnlich wie der Flash-Verdampfungs-Überkopf-Strom 145A kann der Flash- Verdampfungs-Überkopf-Strom 145B an der SRU 300 oder der TCGU 400 oder an beiden vorbegeleitet werden, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Einsatzmaterialstroms 118, wie oben unter Bezugnahme auf 1 diskutiert wurde.
Der flüssige Lösungsmittelstrom 124B kann beim Verlassen der Flash-Verdampfungs-Trommel 125 zwischen etwa 80 Mol.% und 99 Mol.% Lösungsmittel und Wasser, zwischen etwa 0,1 Mol.% und 9 Mol.% Kohlendioxid, 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Schwefelhaltige Verbindungen enthalten. Von den Schwefel-haltigen Verbindungen kann der flüssige Lösungsmittelstrom 124B etwa 0,1 Mol.% bis 9 Mol.% Schwefelwasserstoff und zwischen etwa 50 Mol-ppm bis 1000 Mol-ppm der "anderen Schwefelverbindungen", beispielsweise Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff einschließen. Vorzugsweise enthält der flüssige Lösungsmittelstrom 124B zwischen 0,1 Mol.% und 5 Mol.% Kohlendioxid und zwischen etwa 0,5 Mol.% und 5 Mol.% Schwefelwasserstoff. Bezogen auf den Einsatzmaterialstrom 118 kann der flüssige Lösungsmittelstrom 124B von 60 Mol.% bis 99 Mol.% der Schwefel-haltigen Verbindungen des Einsatzmaterialstroms 118 und 5 bis 99 Mol.% des Kohlendioxids des Einsatzmaterialstroms 118 einschließen. Vorzugsweise kann der flüssige Lösungsmittelstrom 124B von 60 Mol.% bis 99 Mol.% des Schwefelwasserstoffs des Einsatzmaterialstroms 118 und zwischen 10 Mol.% bis 90 Mol.% der Kohlenwasserstoffe einschließen. Als Nächstes kann der Druck des flüssigen Lösungsmittelstroms 124B ausreichend erhöht werden, um den Strom 152 durch den Regenerator-Stripper 150 zu leiten.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, wird der zu regenerierende flüssige Lösungsmittelstrom 152 durch den Regenerator-Stripper 150 geleitet, um verbliebenes Säuregas zu entfernen. Der Stripper 150 ist mit einem Nachverdampfer 180 für die Zuführung von zusätzlicher Wärme zu dem Lösungsmittelstrom 158 ausgerüstet, und er ist ausgelegt, um bei relativ hohen Tempe raturen, beispielsweise etwa 250 °F bis etwa 270 °F, und relativ niedrigen Drucken, beispielsweise etwa 20 psig (138 kPa Überdruck) oder weniger, betrieben zu werden. Im Wesentlichen alles von dem Schwefelwasserstoff und das Meiste von dem verbliebenen Kohlendioxid wird aus dem flüssigen Lösungsmittelstrom 152 herausgestrippt. Zum Beispiel enthält der den Stripper 150 verlassende regenerierte Lösungsmittelstrom 154 etwa 0,033 Mole Säuregas je Mol reines Lösungsmittel. Mit anderen Worten, der regenerierte Lösungsmittelstrom 154 ist nun ein mageres Lösungsmittel und bereit, um zu dem Kontaktor 110 im Kreis geführt zu werden.
Der regenerierte Lösungsmittelstrom 154 fließt aus dem unteren Ende des Strippers 150 heraus und wird zu dem Kontaktor 110 im Kreis geführt. Das regenerierte Lösungsmittel wird gekühlt, bevor es wieder in den Kontaktor 110 eintritt, indem es durch den Wärmetauscher 130 geleitet wird, wo es Wärme an den angereicherten Lösungsmittelstrom 124 (2) oder den Strom 118 (3) abgibt, die, wie oben beschrieben, aus dem Kontaktor 110 austreten. Zusätzliche (nicht gezeigte) Kühler können, falls erforderlich, verwendet werden, um den regenerierten Lösungsmittelstrom 154 weiter zu kühlen. Der regenerierte Lösungsmittelstrom 154 tritt aus dem einen oder den mehreren Wärmetauschern als abgekühlter magerer Lösungsmittelstrom 134 aus, bevor er in den Kontaktor 110 als Strom 116 eintritt. Zusätzliches frisches mageres Lösungsmittel 105 kann direkt in den Kontaktor 110 gegeben werden, oder es kann zu dem im Kreis geführten Lösungsmittelstrom 134 hinzugefügt werden.
Wir beziehen uns wieder auf den Stripper 150; ein Überkopf-Gasstrom 156 wird vom oberen Ende des Strippers 150 durch einen Kühler 160 zu einem Rückflussseparator 170 geleitet. Jegliche Flüssigkeiten, hauptsächlich Wasser, die in dem Rückflussseparator 170 kondensieren, werden durch die Leitung 172 zu dem Stripper 150 als Rückfluss zurückgeleitet. Das Überkopf-Gas aus dem Separator 170 wird durch den Strom 175 gewonnen, und es wird zu einer Säuregas-Anreicherungseinheit (200) oder einer Schwefelgewinnungseinheit (SRU) 300 geleitet, wie es nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wird.
Der Überkopf-Strom 175 kann zwischen etwa 20 Vol.% und 99 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 10 Vol.% und 80 Vol.% Kohlendioxid und zwischen etwa 0,1 Vol.% und 5 Vol.% Kohlenwasserstoffe einschließen. Vorzugsweise enthält der Strom 175 zwischen 25 Vol.% und 85 Vol.% Schwefelwasserstoff und zwischen etwa 10 Vol.% und 70 Vol.% Kohlendioxid. Bezogen auf den Einsatzmaterialstrom 118 kann der Strom 175 zwischen etwa 60 Vol.% und 100 Vol.% des Schwefelwasserstoffs, zwischen etwa 5 Vol.% und 100 Vol.% des Kohlendioxids und zwischen etwa 60 Vol.% und 100 Vol.% der Schwefel-haltigen Verbindungen einschließen. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen kann der Strom 175 mindestens 60 Vol.% oder 66 Vol.% oder 67 Vol.% oder 70 Vol.% oder 80 Vol.% oder 90 Vol.% oder 99 Vol.% des Schwefelwasserstoffs des Einsatzmaterialstroms 118 enthalten. In einer oder mehreren spezifischen Ausführungsformen kann das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem Strom 175 weniger als 4 : 1, 3 : 1, 2, 3 : 1, 2 : 1, 1 : 1, 0,5 : 1 oder 0, 1 : 1 sein.
SÄUREGAS-ANREICHERUNGSEINHEIT (AEU)
Wir beziehen uns wieder auf 1; der Säuregasstrom 175 kann einem zweiten Absorptionsverfahren unterworfen werden, das gegenüber Schwefelwasserstoff selektiver ist, bevor der Säuregasstrom 175 zu der SRU 300 geleitet wird. Jedes typische Säuregas-Anreichungsverfahren kann verwendet werden. Zum Beispiel kann MDEA-Lösungsmittel, wie oben unter Bezugnahme auf die AGR 100 beschrieben, verwendet werden, mit dem Un terschied, dass der Kontaktor 100 bei niedrigerem Druck betrieben wird. Solche selektiven Absorptionstechniken sind im Stand der Technik bekannt und schließen Flexsorb und Flexsorb SE ein, die im Handel von ExxonMobil Research and Engineering mit Sitz in Fairfax, Virginia, erhältlich sind.
Ein AEU-Abgas 275 kann zwischen etwa 40 Vol.% und 90 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 10 Vol.% und 60 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 0,1 und 5 Vol.% Kohlenwasserstoffe, Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff aus dem Gasstrom 112 einschließen. Vorzugsweise kann das AEU-Abgas 275 zwischen etwa 50 Vol.% und 85 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 25 Vol.% und 50 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 0,1 und 1 Vol.% Kohlenwasserstoffe, Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff aus dem Gasstrom 112 einschließen. Bezogen auf den Einsatzmaterialstrom 118 kann das AEU-Abgas 275 zwischen etwa 60 Mol.% und 99,9 Mol.% des Schwefelwasserstoffs, zwischen etwa 5 Mol.% und 60 Mol.% des Kohlendioxids, zwischen etwa 1 Mol.% und 30 Mol.% der Kohlenwasserstoffe, Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff einschließen.
Ein AEU-Abgasstrom 225 kann zwischen etwa 100 Vol.-ppm und 10 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 70 Vol.% und 99 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 400 Vol.-ppm und 5 Vol.% Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff einschließen. Vorzugsweise kann der AEU-Abgasstrom 225 zwischen etwa 1 Vol.% und 10 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 70 Vol.% und 99 Vol.% Kohlendioxid, zwischen etwa 1000 Vol.-ppm und 5 Vol.% Mercaptane, Carbonylsulfid und Schwefelkohlenstoff einschließen. Bezogen auf den Einsatzmaterialstrom 118 kann der AEU-Abgasstrom 225 zwischen etwa 0,1 Vol.% und 30 Vol.% des Schwefelwasserstoffs, zwischen etwa 30 Vol.% und 90 Vol.% des Kohlendioxids, zwischen etwa 1 Vol.% und 99 Mol.% der Mercaptane, des Carbonylsulfids und des Schwefelkohlenstoffs und zwischen etwa 1 Vol.% und 99 Vol.% Kohlenwasserstoffe einschließen.
SCHWEFELGEWINNUNGSEINHEIT (SRU)
Wir nehmen immer noch auf 1 Bezug; die Schwefelgewinnungseinheit 300 führt vorzugsweise ein Claus-Verfahren durch, obwohl jedes beliebige Schwefelgewinnungsverfahren verwendet werden kann. Im Allgemeinen erzeugt das Claus-Verfahren elementaren Schwefel aus Schwefelwasserstoff, und es hat zwei Hauptsektionen. Die erste Sektion ist eine thermische Sektion, in der Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel bei annähernd 1800 °F bis 2800 °F umgewandelt wird. In der thermischen Sektion ist kein Katalysator anwesend. Die zweite Sektion ist eine katalytische Sektion, in der elementarer Schwefel bei Temperaturen zwischen 400 °F und 950 °F beispielsweise über einem Katalysator wie einem Aluminiumkatalysator in einer oder mehreren Reaktionszonen erzeugt wird. Die katalytische Reaktion zur Erzeugung des elementaren Schwefels ist eine Gleichgewichtsreaktion; daher gibt es mehrere Stufen in dem Claus-Verfahren, in denen Abtrennungen in der Absicht vorgenommen werden, die Gesamtumwandlung von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel zu steigern. Jede Stufe beinhaltet Heizen, Reagieren, Abkühlen und Trennen.
In der thermischen Sektion der konventionellen Claus-Anlage wird eine stöchiometrische Menge Luft (O₂) dem Ofen zugefügt, um annähernd ein Drittel des Schwefelwasserstoffs zu Schwefeldioxid zu oxidieren, und um auch alle Kohlenwasserstoffe und jeglichen vorhandenen Ammoniak (NH₃), die in dem Einsatzmaterialstrom 275 vorhanden sind, zu verbrennen. Die primäre Oxidationsreaktion wird wie folgt dargestellt: 2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O (1)
Die Reaktion (1) ist hochexothermisch und nicht durch ein Gleichgewicht begrenzt. In dem Reaktionsofen reagiert nicht umgewandelter Schwefelwasserstoff mit dem Schwefeldioxid unter Bildung von elementarem Schwefel. Diese Reaktion wird wie folgt dargestellt: 2H₂S + SO₂ ↔ 3/x S_x + 2H₂O (2)
In der katalytischen Sektion des Claus-Verfahrens werden nicht-umgesetzter Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid aus der thermischen Stufe in Schwefel durch die Claus-Reaktion (2) über einem Katalysator (typischerweise Aluminiumoxid) in einer oder mehreren Reaktionszonen oder -stufen umgewandelt. Auch diese Reaktion ist hochexothermisch. In einer Ausführungsform gibt es zwei Stufen der katalytischen Umwandlungen, wobei die Reaktion durch das Gleichgewicht begrenzt ist, und das Gleichgewicht zu elementarem Schwefel hin bei niedrigeren Temperaturen verschoben wird. Der nicht-umgewandelte Schwefelwasserstoff wird als solcher zwischen jeder Stufe gekühlt. Die Umwandlung des Claus-Verfahrens über alles kann wie nachfolgend gezeigt dargestellt werden: 3H₂S + 3/2 O₂ → 3/x S_x + 3H₂O (3)
Das Claus-Verfahren erzeugt ein Abgas 375 welches nicht-umgesetzten Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Mercaptane sowie Kohlendioxid, Wasserdampf und Stickstoff enthalten kann. Dieses Abgas 375 als solches kann weitere Behandlung erfordern, um den Umweltrichtlinien bezüglich Schwefelemission zu genügen. Um diesen Richtlinien zu genügen, wird das Abgas 375 in der Abgas-Reinigungseinheit (TGCU) 400 verarbeitet.
Das Abgas 375 kann zwischen etwa 0,1 Vol.% und 10 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 0,05 Vol.% und 5 Vol.% Schwefeldioxid, zwischen etwa 10 Vol.% und 99 Vol.% inerte Ma terialien einschließen. Vorzugsweise enthält das Abgas 375 zwischen etwa 1 Vol.% und 3 Vol.% Schwefelwasserstoff, zwischen etwa 0,05 Vol.% und 2 Vol.% Schwefeldioxid, zwischen etwa 70 Vol.% und 99 Vol.% inerte Materialien. Bezogen auf den Einsatzmaterialstrom 118 kann das Abgas 375 zwischen etwa 0,1 Mol.% und 10 Mol.% der Schwefel-haltigen Verbindung einschließen.
ABGAS-REINIGUNGSEINHEIT
Übliche Abgas-Reinigungseinheiten 400 verwenden Trockenbettverfahren, um die Schwefel-haltigen Verbindungen des Abgases 375 zu elementarem Schwefel zu oxidieren. Andere übliche Trockenbettverfahren verlängern die Claus-Reaktion auf einem Festbett. Übliche Abgas-Reinigungseinheiten 400 schließen auch Nassschrubbverfahren ein, welche die Claus-Reaktion in einer flüssigen Phase mit einem Katalysator verlängern oder die Schwefel-haltigen Verbindungen des Abgases 375 zu Schwefeldioxid oxidieren oder die Schwefel-haltigen Verbindungen des Abgases 375 zu Schwefelwasserstoff durch Hydrierung, Hydrolyse oder eine Kombination von beiden reduzieren.
Zum Beispiel ist ein SCOT^®-Reinigungsverfahren, welches von der Shell Oil Company geliefert wird, im Abgas-Reinigungsservice viel verwendet worden. Im Allgemeinen wird in diesem Verfahren Schwefelwasserstoff zusammen mit einer gewissen Menge Kohlendioxid in ein Lösungsmittel absorbiert. Das Lösungsmittel ist selektiver für Schwefelwasserstoff als für Kohlendioxid und ist zum Beispiel MDEA. Nach Kontakt mit dem Abgas 375 wird das angereicherte Lösungsmittel regeneriert und der Schwefelwasserstoff wird im Kreis geführt zum Vorderteil der Schwefelgewinnungseinheit 300 als Strom 425 zur weiteren Verarbeitung. Der Abgasstrom 475 aus der TGCU 400 wird zum Verbrenner 500 zur Entsorgung geleitet.
Das Abgas 475 kann zwischen etwa 100 und 10 000 Vol.-ppm Schwefel-haltiger Verbindungen einschließen. Bezogen auf den Einsatzmaterialstrom 118 kann das Abgas 475 zwischen etwa 0,1 Mol.% und 5 Mol.% der Schwefel-haltigen Verbindungen einschließen.
VERBRENNER
Der Abgasstrom 475 aus der TGCU 400 kann Stickstoff, Kohlendioxid, Wasser, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Schwefeloxide, Carbonylsulfid, Schwefelkohlenstoff, Schwefeldampf, Kohlenwasserstoffe (Alkyl- und/oder aromatisch) und mitgerissenen flüssigen Schwefel umfassen.
Der Verbrenner 500 wird bei einer Temperatur von oder oberhalb von 1100 °F betrieben, um die Schwefel-haltigen Verbindungen des Abgases 475 zu Schwefeloxiden, vorzugsweise Schwefeldioxid, thermisch zu oxidieren. In einer Ausführungsform wird Luft in den Verbrenner 500 eingeführt, um eine mindestens stöchiometrische Menge an Sauerstoff bereitzustellen, die ausreichend ist, um die Schwefel-haltigen Verbindungen in Schwefeldioxid und die Kohlenwasserstoffverbindungen in Kohlendioxid umzuwandeln.
Der Abgasstrom 175 wird bei einer Temperatur oberhalb von 1100 °F in Gegenwart von einem Überschuss Sauerstoff verbrannt, um Schwefel und Schwefel-haltige Verbindungen in Schwefeloxide, vorzugsweise Schwefeldioxid umzuwandeln. In einer Ausführungsform wird Luft in den Verbrenner 500 eingeführt, um eine Menge an Sauerstoff bereitzustellen, die ausreichend ist, um die Schwefel-haltigen Verbindungen in Schwefeldioxid umzuwandeln. Der für diese thermische Verbrennung erforderliche Brennstoff wird bestimmt durch die Wärmemenge, die benötigt wird, um den Abgasstrom 475 und die Luft auf die erforderliche Temperatur zu erhitzen. Normalerweise ist der Verbrenner für eine Verweilzeit von mindestens 0,5 Sekunden und manchmal für eine Verweilzeit von so hoch wie 1,5 Sekunden bemessen. Je länger die Verweilzeit, umso niedriger ist im Allgemeinen die Verbrennertemperatur, die benötigt wird, um den Umweltrichtlinien zu genügen. Der herausfließende Strom, der erlaubte Mengen an Schwefeldioxid enthält, wird durch einen erhöhten Kamin als Strom 525 in die Atmosphäre abgeblasen oder in einem (nicht gezeigten) Nassschrubber weiterverarbeitet.
4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform des Schwefelgewinnungsverfahrens, welche eine Rauchgasentschwefelungseinheit (FGDS) 600 verwendet. In dieser Ausführungsform werden die AGR 100, die AEU 200 und die SRU 300 in derselben Weise betrieben, wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, dass das Abgas 375 von der SRU, der vorbei geleitete Strom 147A,B von der AGR 100 und der vorbei geleitete Strom 225 von der AEU 225 vereint werden, um den Strom 380 zu bilden, der direkt in den Verbrenner 500 geleitet wird. Dieser vereinte Strom 380 wird in dem Verbrenner 500 thermisch oxidiert, um die Schwefel-haltigen Verbindungen zu Schwefeloxiden, vorzugsweise Schwefeldioxid, und die Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid umzuwandeln. Ein Abgas 575 aus dem Verbrenner 500, welches diese Schwefeloxide enthält, wird zu der FGDS 600 geleitet. Die FGDS 600 fängt selektiv die Schwefeloxide aus dem Abgas 575 ein, und die Schwefeloxide werden zu der SRU 300 als Strom 625 im Kreis geführt. Ein Abgasstrom 675 aus der FGDS 600 wird dann zu dem Verbrenner 500 geleitet und durch den Strom 525 in die Atmosphäre abgelassen oder weiterverarbeitet in ein (nicht gezeigten) Nassschrubber.
Der im Kreis geführte Strom 625 kann zwischen etwa 80 Vol.% und 99 Vol.% Schwefeldioxid, zwischen etwa 1 Vol.% und 20 Vol.% Inertgase einschließen. Vorzugsweise enthält der im Kreis geführte Strom 625 zwischen 90 Vol.% und 99 Vol.% Schwefeldioxid, zwischen etwa 1 Vol.% und 10 Vol.% Inertgas. Bezogen auf den Verbrennerabgasstrom 575 kann der im Kreis geführte Strom 625 zwischen etwa 95 Vol.% und 100 Vol.% des Schwefels einschließen. Bezogen auf den Abgasstrom 118 kann der im Kreis geführte Strom 625 zwischen etwa 1 Vol.% und 40 Vol.% der Schwefel-haltigen Verbindung einschließen. Vorzugsweise schließt der im Kreis geführte Strom 625 mindestens 10 Vol.%, mindestens 20 Vol.% oder mindestens 30 Vol.% der Schwefel-haltigen Verbindungen aus dem Einsatzmaterialstrom 118 ein.
In einer Ausführungsform fließt der im Kreis geführte Strom 625, der mehr als 51 Vol.% Schwefeloxide enthält, zu der ersten von einer oder mehreren aufeinanderfolgenden katalytischen Reaktionszonen eines Claus-Verfahrens in der SRU 300. In einer anderen Ausführungsform wird der im Kreis geführte Strom 625, der mehr als 51 Vol.% Schwefeloxide enthält, auf zwei oder mehrere aufeinanderfolgende katalytische Reaktionszonen eines Claus-Verfahrens der SRU 300 aufgespalten. Wie oben erwähnt, kann das Claus-Verfahren zwei oder mehrere Reaktionszonen oder -stufen in Reihe enthalten. Diese Reaktionszonen können zwei oder mehrere getrennte Zonen innerhalb einer einzigen in sich geschlossenen Einheit sein, oder diese Reaktionszonen können zwei oder mehrere in sich geschlossenen Reaktoren sein, die in Reihe angeordnet sind.
Der im Kreis geführte Strom 625 wird vorzugsweise aufgespalten, um die Wärmemenge, die während der katalytischen Umwandlung von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel freigesetzt wird, abzuführen oder auf andere Weise zu kontrollieren. Diese Umwandlung ist durch das Gleichgewicht begrenzt und extrem exotherm, was zu hohen Temperaturanstiegen führt. Überschüssige Schwefeloxide als solche können exzessive Wärme erzeugen ohne zu der Umwandlung von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel beizutragen. Des Weiteren kann diese ex zessive Wärme die Verfahrensausrüstung, den Katalysator oder beide beschädigen. Überlegungen, um mit diesen hohen Temperaturen umzugehen, schließen eine kostspieligere Ausrüstung, welche höheren Temperaturen standhalten kann, spezielle isotherme Reaktoren mit internen Wärmetauschern und größere Kühler ein, um die erzeugte Wärme zwischen Reaktionszonen zu entfernen. All dies erhöht sehr den Kapitaleinsatz und die Betriebskosten der SRU 300.
Durch das Aufspalten des im Kreis geführten Stroms 625 können die zu dem Claus-Verfahren im Kreis geführten Schwefeloxide auf verschiedene Reaktionszonen verteilt werden, um die Menge an freigesetzter Wärme zu steuern. Auf diese Weise wird weniger Wärme innerhalb einer gegebenen Reaktionszone erzeugt, wodurch die Ausrüstung und der Katalysator geschützt werden und weniger Wärme abzuführen ist. Vorzugsweise wird der im Kreis geführte Strom 625 in eine Mehrzahl von Einsatzmaterialströmen aufgespalten, so dass der Temperaturanstieg innerhalb einer einzelnen Zone auf 800 °F oder weniger, 600 °F oder weniger oder 500 °F oder weniger oder 100 °F oder weniger oder auf einen Bereich von einem niedrigen Wert von etwa 100 °F oder etwa 200 °F oder etwa 300 °F bis auf einen hohen Wert von etwa 300 °F oder etwa 400 °F oder etwa 1000 °F begrenzt wird. Da die katalytische Reaktion von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid zu elementarem Schwefel durch das Gleichgewicht begrenzt ist, bleibt die Umwandlungsrate von Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel unbeeinflusst. Weiterhin wird die Durchsatzrate des Claus-Verfahrens nicht beeinflusst. Demgemäß vermindert das Aufspalten des im Kreis geführten Stroms 625 in zwei oder mehr Ströme auf zwei oder mehr Reaktionszonen wesentlich die Kosten, wobei es eine Anpassung des Verhaltens und der Wirksamkeit jeder dieser Claus-Reaktionszonen erlaubt. Des Weiteren können Raumgeschwindigkeiten in den Claus-Reaktoren bis zu 2000 h^–1 oder bis zu 3000 h^–1 oder bis zu 4000 h^–1 oder bis zu 10 000 h^–1 erzielt werden.
Es wird auf die 4 Bezug genommen; durch selektives Abtrennen des Kohlendioxids in einen ersten Strom 145A,B, der an der SRU 300 vorbei geleitet wird, wird das Gesamtvolumen an Kohlendioxid, welches durch die SRU 300 verarbeitet werden muss, wesentlich vermindert. Je größer die Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen und Schwefel-haltigen Verbindungen, die von Schwefelwasserstoff verschieden sind, ist, die um die SRU 300 herum geleitet werden, umso kleiner kann die SRU 300-Anlage sein. Diese vorbeigeleiteten ersten Ströme erlauben, weil sie verbrannt und als im Wesentlichen reines Schwefeldioxid im Kreis geführt werden, zusätzlich zu der erhöhten Konzentration an Schwefelwasserstoff, die in dem zweiten Strom geschaffen wird, einer viel kleineren SRU 300, wirksam im Grunde dieselbe Menge Schwefel aufgrund der Erhöhung der Partialdrucke von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid in der einen oder den mehreren katalytischen Reaktionszonen zu gewinnen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Verfahren zur Entfernung Schwefel-haltiger Verbindungen bereitgestellt. In einer Ausführungsform schließt das Verfahren das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms ein, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen. Das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom ist größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist etwa 0,005 oder mehr.

Claims

Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend: selektives Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen, insbesondere Schwefelwasserstoff, umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, herzustellen, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist, das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,005 oder mehr ist und das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in einer einzigen Stufe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Strom 60 Vol.% oder mehr der einen oder mehreren Schwefelhaltigen Verbindungen des Einsatzmaterials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Strom mindestens 60 Vol.% des Schwefelwasserstoffs des Einsatzmaterials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Strom eine Vielzahl von Strömen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Strom eine Vielzahl von Strömen umfasst und die Gesamtheit der Vielzahl von Strömen mindestens 0,5 Vol.% der einen oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen aus dem Einsatzmaterialstrom enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Strom eine Vielzahl von Strömen umfasst und einer oder mehrere aus der Vielzahl von Strömen mindestens 51 Vol.% Kohlendioxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Strom mindestens 20 Vol.% des Kohlendioxids aus dem Einsatzmaterialstrom umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Strom mindestens 60 Vol.% des Schwefelwasserstoffs aus dem Einsatzmaterialstrom umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die eine oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen Derivate von Schwefelwasserstoff umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die eine oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen ein oder mehrere Mercaptane oder Derivate derselben umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die eine oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen Carbonylsulfid oder Derivate desselben umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Einsatzmaterialstrom des Weiteren ein oder mehrere aromatische Kohlenwasserstoffe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Einsatzmaterialstrom des Weiteren ein Lösungsmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Einsatzmaterialstrom des weiteren ein oder mehrere Amine oder Derivate derselben umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Einsatzmaterialstrom ein Lösungsmittel umfasst, welches in der Lage ist, den Schwefelwasserstoff und das Kohlendioxid des Einsatzmaterialstroms mindestens teilweise zu absorbieren.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem sowohl der erste Strom als auch der zweite Strom Schwefelwasserstoff in verschiedenen Konzentrationen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Strom eine höhere Konzentration an Schwefelwasserstoff als der erste Strom umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Strom etwa 50 Vol.% bis etwa 99 Vol.% Schwefelwasserstoff umfasst und der erste Strom etwa 0,01 Vol.% bis etwa 50 Vol.% Schwefelwasserstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in zwei oder mehr Stufen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in zwei Stufen umfasst, wobei die erste Stufe bei einem höheren Druck als die zweite Stufe betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in zwei Stufen umfasst, wobei die erste Stufe bei einem Druck von etwa 75 psig (517 kPa Überdruck) bis etwa 150 psig (1034 kPa Überdruck) und die zweite Stufe bei etwa 10 psig (69 kPa Überdruck) bis etwa 50 psig (345 kPa Überdruck) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in zwei oder mehr Stufen umfasst, und der erste Strom ein Überkopf-Gasstrom aus der Flash-Trennung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms bei zwei oder mehr verschiedenen Temperaturen, Drucken oder beiden umfasst, um einen ersten Strom und einen zweiten Strom zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms bei zwei oder mehr verschiedenen Temperaturen, Drucken oder beiden umfasst, um einen ersten Strom und einen zweiten Strom zu erzeugen, wobei der erste Strom ein Überkopf-Gasstrom aus der Verdampfung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms bei einem Druck von weniger als 70 psig (483 kPa Überdruck) und einer Temperatur von etwa 100 °F bis etwa 240 °F umfasst, um den ersten Strom und den zweiten Strom zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms eine Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms bei einem Druck zwischen etwa 20 psig (138 kPa Überdruck) und etwa 70 psig (483 kPa Überdruck) und einer Temperatur zwischen etwa 200 °F bis etwa 240 °F umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms ein Erhitzen des Stroms auf eine Temperatur von etwa 100 °F bis etwa 300 °F und dann Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms bei einem Druck von weniger als 50 psig (345 kPa Überdruck) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das selektive Trennen eines Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms bei einem einzigen Druck umfasst, um den ersten Strom und den zweiten Strom zu erzeugen.
Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend: selektives Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen, einschließlich Schwefelwasserstoff, umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist, das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,005 ist, und das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in einer einzigen Stufe umfasst, Leiten des zweiten Stroms zu einem Schwefelrückgewinnungsverfahren, um ein Abgasstrom zu erzeugen, und Vorbeileiten des ersten Stroms um das Schwefelrückgewinnungsverfahren herum, um einen vorbei geleiteten Strom zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in zwei oder mehr Stufen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Schwefelrückgewinnungsverfahren ein Claus-Verfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Schwefelrückgewinnungsverfahren ein Claus-Verfahren ist, welches eine thermale Zone und eine katalytische Reaktionszonen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Schwefelrückgewinnungsverfahren ein Claus-Verfahren ist, welches eine thermale Zone und mehrere katalytische Reaktionszonen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Schwefelrückgewinnungsverfahren eine katalytische Reaktionszone hat und keine thermale Zone aufweist, so dass der zweite Strom mit einem oder mehreren Katalysatoren ohne einen Temperaturanstieg größer als 600 °F in Kontakt kommt.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Schwefelrückgewinnungsverfahren ein Claus-Verfahren ist, welches nur einen Abschnitt für katalytische Reaktion, der eine oder mehrere Zonen für katalytische Reaktion aufweist, umfasst, so dass der zweite Strom mit der einen oder den mehreren Zonen für katalytische Reaktion ohne einen Temperaturanstieg größer als 600 °F in Kontakt kommt.
Verfahren nach Anspruch 29, des Weiteren umfassend das Leiten des zweiten Stroms durch ein Säuregas-Anreicherungsverfahren vor dem Schwefelrückgewinnungsverfahren.
Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend: selektives Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen, einschließlich Schwefelwasserstoff, umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer ist als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,005 oder mehr ist, und das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms eine zumindest teilweise Flash-Verdampfung des Einsatzmaterialstroms in einer einzigen Stufe umfasst, Leiten des zweiten Stroms zu einem Schwefelrückgewinnungsverfahren, um einen Abgasstrom zu erzeugen, Vorbeileiten des ersten Stroms um das Schwefelrückgewinnungsverfahren herum, um einen vorbei geleiteten Strom zu erzeugen, und Einfangen von verbliebenen Schwefel-haltigen Verbindungen aus dem Abgasstrom und dem vorbei geleiteten Strom.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das selektive Trennen des Einsatzmaterialstroms ein zumindest teilweises Flash-Verdampfen des Einsatzmaterialstroms in zwei oder mehr Stufen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das Einfangen verbliebener Schwefel-haltiger Verbindungen das Verbrennen des Abgasstroms und des vorbei geleiteten Stroms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das Einfangen verbliebener Schwefel-haltiger Verbindungen das Verbrennen des Abgasstroms und des vorbei geleiteten Stroms und das Einfangen von Schwefeldioxid aus dem verbrannten Abgasstrom und dem vorbei geleiteten Strom umfasst, so dass ein Schwefeldioxid-reicher Strom erzeugt wird.
verfahren nach Anspruch 37, bei dem das Einfangen verbliebener Schwefel-haltiger Verbindungen das Verbrennen des Abgasstroms und des vorbei geleiteten Stroms, das Einfangen Schwefel-haltiger Verbindungen aus dem verbrannten Abgasstrom und dem vorbei geleiteten Strom, um einen an Schwefeldioxid-reichen Strom zu erzeugen, und das Leiten mindestens eines Teils des an Schwefeldioxid reichen Stroms zu dem Schwefelrückgewinnungsverfahren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das Einfangen verbliebener Schwefel-haltiger Verbindungen das Verbrennen des Abgasstroms und des vorbei geleiteten Stroms, das Schrubben der verbrannten Ströme und das Leiten eines im Kreis geführten Gasstroms, der im Wesentlichen aus Schwefeldioxid besteht, zu dem Schwefelrückgewinnungsverfahren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das Einfangen verbliebener Schwefel-haltiger Verbindungen das Verbrennen des Abgasstroms und des vorbei geleiteten Stroms, das Kontaktieren der verbrannten Ströme mit einem oder mehreren Lösungsmitteln ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfiten, kaustischem Natron, Alkanolaminen, aromatischen Aminen, Diaminen, sterisch gehinderten Amine, Derivaten derselben, und Kombinationen und Mischungen derselben, und das Leiten eines im Kreis geführten Gasstroms, der im Wesentlichen aus Schwefeldioxid besteht, zu dem Schwefelrückgewinnungsverfahren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37, welches des Weiteren das Leiten des zweiten Stroms durch ein Säuregas-Anreicherungsverfahren vor dem Schwefelrückgewinnungsverfahren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 44, bei dem das Gasanreicherungsverfahren Amin-Absorptionstechniken verwendet, um selektiv Schwefelwasserstoff einzufangen.
Verfahren nach Anspruch 44, bei dem das Säuregas-Anreicherungsverfahren MDEA oder Flexsorb verwendet, um selektiv Schwefelwasserstoff einzufangen.
Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend: selektives Trennen eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen, einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,005 oder mehr ist, Einfangen von Schwefelwasserstoff aus dem ersten Strom, dem zweiten Strom oder beiden, um einen im Kreis zu führenden Schwefeldioxidstrom zu erzeugen, und Aufspalten des im Kreis geführten Schwefeldioxidstroms auf zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Zonen für katalytische Reaktion eines Claus-Verfahrens.
Verfahren nach Anspruch 47, bei dem der zweite Strom oder der im Kreis geführte Schwefeldioxidstrom oder beide mindestens 10 Vol.% der einen oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen des Einsatzmaterialstroms umfassen.
Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend: Flash-Verdampfung bei einem Druck von weniger als 70 psig (483 kPa Überdruck) eines Einsatzmaterialstroms, der Kohlendioxid und ein oder mehrere Schwefel-haltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom 0,005 oder mehr ist und Leiten des zweiten Stroms zu einem Schwefelrückgewinnungsverfahren, um zumindest einen Teil der einen oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Einsatzmaterialstrom einen angereicherten Lösungsmittelstrom umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Druck weniger als 70 psig (483 kPa Überdruck) bei einer Temperatur von etwa 200 °F bis etwa 240 °F ist.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Druck zwischen etwa 20 psig (138 kPa Überdruck) und etwa 50 psig (345 kPa Überdruck) bei einer Temperatur von etwa 200 °F bis etwa 240 °F ist.
Verfahren nach Anspruch 49, welches des Weiteren das Erhitzen des Einsatzmaterialstroms auf eine Temperatur von etwa 100 °F bis etwa 300 °F und anschließend das Flash-Verdampfen des Einsatzmaterialstroms bei einem Druck von weniger als 50 psig (345 kPa Überdruck) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem die eine oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen Derivate von Schwefelwasserstoff umfassen.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem die eine oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen ein oder mehrere Mercaptane oder Derivate derselben umfassen.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem die eine oder mehreren Schwefel-haltigen Verbindungen Carbonylsulfid oder Derivate desselben umfassen.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Einsatzmaterialstrom des Weiteren ein oder mehrere aromatische Kohlenwasserstoffe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Einsatzmaterialstrom des Weiteren ein Lösungsmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Einsatzmaterialstrom des Weiteren ein oder mehrere Amine oder Derivate derselben umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Einsatzmaterialstrom ein Lösungsmittel umfasst, das in der Lage ist, den Schwefelwasserstoff und das Kohlendioxid aus dem Einsatzmaterialstrom zumindest teilweise zu absorbieren.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem sowohl der erste Strom als auch der zweite Strom Schwefelwasserstoff in verschiedenen Konzentrationen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der zweite Strom eine größere Konzentration an Schwefelwasserstoff als der erste Strom umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der zweite Strom etwa 60 bis 99 Vol.% Schwefelwasserstoff umfasst und der erste Strom etwa 0,01 bis etwa 50 Vol.% Schwefelwasserstoff umfasst.
Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend: selektives Trennen eines angereicherten Lösungsmittelstroms, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefelhaltige Verbindungen, einschließlich Schwefelwasserstoff, umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer als das Molverhältnis von Koh lendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist, und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,025 oder mehr ist.
Verfahren zum Entfernen Schwefel-haltiger Verbindungen, umfassend: selektives Trennen eines angereicherten Lösungsmittelstromes, der Kohlendioxid und eine oder mehrere Schwefelhaltige Verbindungen einschließlich Schwefelwasserstoff umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen, um einen ersten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umfasst, zu erzeugen, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom größer als das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom ist und das Molverhältnis von Schwefelwasserstoff in dem ersten Strom zu Schwefelwasserstoff in dem zweiten Strom etwa 0,25 oder mehr ist, Leiten des zweiten Stroms zu einem Schwefelrückgewinnungsverfahren, um einen Abgasstrom zu erzeugen, Vorbeileiten des ersten Stroms um das Schwefelrückgewinnungsverfahren herum, um einen vorbei geleiteten Strom zu erzeugen und Einfangen verbliebener Schwefel-haltiger Verbindungen aus dem Abgasstrom und dem vorbei geleiteten Strom.