MX2013010818A - Proceso y sistema para extraer azufre de corrientes gaseosas que contienen azufre. - Google Patents

Proceso y sistema para extraer azufre de corrientes gaseosas que contienen azufre.

Info

Publication number
MX2013010818A
MX2013010818A MX2013010818A MX2013010818A MX2013010818A MX 2013010818 A MX2013010818 A MX 2013010818A MX 2013010818 A MX2013010818 A MX 2013010818A MX 2013010818 A MX2013010818 A MX 2013010818A MX 2013010818 A MX2013010818 A MX 2013010818A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
stage
ucsrp
reactor vessel
gaseous product
sulfur
Prior art date
Application number
MX2013010818A
Other languages
English (en)
Inventor
Arunabha Basu
Howard S Meyer
Scott Lynn
Dennis Leppin
James R Wangerow
Original Assignee
Gas Technology Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gas Technology Inst filed Critical Gas Technology Inst
Publication of MX2013010818A publication Critical patent/MX2013010818A/es

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/05Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by wet processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C01B3/58Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/50Inorganic acids
    • B01D2251/508Sulfur dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16Hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/20Carbon monoxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/52Hydrogen sulfide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415Purification by absorption in liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435Catalytic purification
    • C01B2203/045Purification by catalytic desulfurisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0485Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Un proceso y sistema UCSRP multietápico para eliminación de azufre de una corriente gaseosa en el cual la corriente gaseosa, que contiene una primera cantidad de H2S, se envía a una vasija del reactor UCSRP de primera etapa que opera en un modo de exceso SO2 a una primera cantidad de SO2 , produciendo un gas efluente que tiene una cantidad reducida de SO2 , y en el cual el gas afluente se envía a una vasija del reactor UCSRP de segunda etapa que opera en un modo de exceso de H2S , dando lugar a un producto gaseoso que tiene una cantidad de H2S menor que dicha primera cantidad de H2S.

Description

PROCESO Y SISTEMA. PARA EXTRAER AZUFRE DE CORRIENTES GASEOSAS QUE CONTIENEN AZUFRE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El gobierno de los Estados Unidos tiene una licencia pagada en esta invención y el derecho en circunstancias limitadas para requerir al propietario de la patente que autorice a otros en términos razonables como se estipula en los términos del Contrato No. DE-FC26-05NT42458 adjudicado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
Campo de la Invención Esta invención se refiere a un proceso y sistema para reducir el contenido de azufre de corrientes gaseosas que contienen azufre. En un aspecto, esta invención se refiere al tratamiento de corrientes gaseosas producidas por procesos de gasificación y combustión. En un aspecto, esta invención se refiere al uso del proceso UCSRP básico para eliminación de azufre de corrientes gaseosas. En un aspecto, esta invención se refiere al tratamiento de corrientes gaseosas que contienen azufre para alcanzar niveles ultra-bajos de azufre en ellas.
Descripción de la Técnica Afín La tecnología convencional para eliminación de H2S del gas natural y corrientes gaseosas de proceso de hidrocarburos consiste en poner en contacto la corriente de gas de proceso en un dispositivo de contacto con transferencia de masa, usualmente una vasija provista de platos de relleno o contactores, por ejemplo, platos de válvulas, con un disolvente químico, tal como una solución amínica con una concentración especificada de amina en agua, usualmente 50% o menos de amina en peso, pero dependiente de la amina específica empleada o de un disolvente específico. Tales aminas absorben los gases ácidos, C02 y H2S, y componentes ácidos similares, aunque los dos primeros son los componentes ácidos encontrados usualmente en concentraciones significativas, y forman una solución químicamente combinada a la que se hace referencia como amina rica o cargada. La amina rica o cargada se envía para ser "agotada" o regenerada, a veces por aplicación de calor por inyección directa de vapor en un segundo contactor de amina separado al que se hace referencia a menudo como el regenerador, agotador, o rehervidor, pero también por calentamiento indirecto de la solución rica en el rehervidor localizado en el fondo del agotador. Pueden añadirse también a tales agotadores gases inertes o gases que no contienen componentes ácidos, tales como nitrógeno, para promover la disociación de los componentes ácidos combinados químicamente o permitir que las reacciones tengan lugar a temperaturas más bajas. Puede aplicarse también vacío. Después de una exposición suficiente a la corriente de vapor en el agotador, la solución ahora pobre se enfria, usualmente por intercambio de calor con la alimentación al agotador, a fin de minimizar las exigencias de calor requeridas del sistema global. La amina pobre se devuelve luego al absorbedor.
Los gases residuales del agotador se envían a una unidad de recuperación de azufre, en la mayoría de los casos una central Claus en la cual algo del gas se quema con aire para crear aproximadamente una ratio 2:1 H2S/SO2 en el gas a una temperatura superior a 2500°F (1371°C), dando como resultado la reacción 2 H2S + S02 = 3S + 2 H20 (1) que tiene lugar en fase gaseosa. El gas se enfría luego, dando como resultado la separación de hasta aproximadamente 70% del azufre en la alimentación como azufre elemental líquido en la fase líquida. El gas se calienta de nuevo y se hace pasar sobre un catalizador a 600°F (316°C) o alrededor de dicha temperatura, dando como resultado la formación de azufre elemental adicional. El gas se enfría luego nuevamente, dando como resultado una recuperación adicional de azufre elemental. Esto se repite un total de 2 a 4 de tales reactores catalíticos Claus hasta que se ha eliminado aproximadamente el 97% del azufre. La eliminación ulterior está limitada por el equilibrio y, si es necesario eliminar azufre adicional, la totalidad de los compuestos que contienen azufre pueden convertirse en H2S sobre un catalizador. El H2S asi formado se separa luego del gas con un segundo absorbedor/agotador y se recicla al proceso Claus. Por dicho medio, puede recuperarse más del 99% del azufre .
Los pasos subsiguientes a los reactores y condensadores Claus se designan como procesos de tratamiento del gas residual y procesos de tratamiento del "gas de cola". Existen diversas mejoras de estos procesos para alcanzar recuperaciones mayores aún en caso requerido. Para menores tonelajes de azufre en el gas de alimentación, aproximadamente 20 toneladas por día o menos, pueden emplearse en su lugar más económicamente procesos rédox en fase liquida tales como LO-CAT o STRETFORD®, o el proceso CRYSTASULF®. Para tonelajes menores aún, del orden de 100 libras (45.4 kg)/dia o menos, pueden utilizarse lechos absorbentes de materiales que contienen hierro o carbono impregnado con álcali cáustico u óxido de cinc, o lechos llenos de liquido de "agentes de barrido" de triazina u otros productos químicos o álcali cáustico, con un coste menor del sistema que los procesos líquidos de tipo rédox.
Análogamente, basándose en datos de simulación Hysys que utilizan DGM como el disolvente para eliminar H2S de este gas de alimentación específico (representado en la Tabla 1) , el producto gaseoso contendría aproximadamente 60 ppmv de S02 si el reactor operase a aproximadamente 750 psia (5.171 kPa) y una temperatura de aproximadamente 270°F (132°C) en un modo de exceso de S02 con aproximadamente un exceso de 2% de S02 (basado en el requerimiento total de entrada estequiométrico de S02) en el gas efluente. Si el nivel de S02 tuviera que reducirse hasta por debajo de 50 ppbv para aplicaciones especificas de procesamiento aguas abajo, seria necesario añadir nuevamente operaciones adicionales de absorbedor/agotador utilizando como disolventes DGM o DEG a fin de reducir ulteriormente los niveles de S02 hasta por debajo de 5-10 ppmv, y añadir unidades adicionales que utilizan adsorbentes específicos, tales como un lodo de sorbente alcalino (v.g., caliza o cal) o bicarbonato de sodio seco, o una solución acuosa de hidróxido de sodio que se utilizan generalmente en el comercio a fin de tratar el producto gaseoso para reducción ulterior del nivel de S02 hasta por debajo de 50 ppbv. Para aplicaciones comerciales en gran escala para corrientes gaseosas que contienen niveles relativamente grandes de C02, el consumo neto para el uso de tales adsorbentes (que reaccionarían con S02 así como con C02) sería relativamente muy alto para alcanzar una especificación de S02 de 50 ppbv o menos.
El concepto del UCSRP (Proceso de Recuperación de Azufre de la Universidad de California) para la eliminación de azufre del gas natural y diversas corrientes gaseosas se describe en la Patente U.S. 7.381.393. En el UCSRP, se hace reaccionar sulfuro de hidrógeno (H2S) con dióxido de azufre (SO2) a fin de formar azufre en presencia de un liquido o disolvente orgánico, preferiblemente a temperaturas superiores al punto de fusión del azufre de acuerdo con la reacción (1) . Disolventes típicos que pueden utilizarse a fin de facilitar esta reacción incluyen dietilenglicol-metil-éter (DGM) o dietilenglicol (DEG) con un catalizador homogéneo tal como 3-piridil-metanol , al que se hace referencia colectivamente como el "Disolvente". A medida que se disuelven porciones del H2S y S02 de la alimentación en el disolvente, las mismas reaccionan para formar azufre que es esencialmente insoluble en el disolvente. Así, el azufre líquido producido puede separarse de la mixtura Disolvente/gas a la salida del reactor. La Patente U.S. 7.381.393 expone adicionalmente que el sistema puede hacerse operar en dos modos - modo de exceso de H2S o modo de exceso de S02. En el modo de exceso de H2S, está presente H2S en exceso estequiométrico (aproximadamente un exceso de 5-20% con relación al S02 alimentado al reactor) para impulsar la reacción hasta que se completa la extinción del S02, dando como resultado un producto gaseoso que contiene algo de H2S. Análogamente, en el modo de exceso de S02, está presente S02 en exceso estequiométrico, dando como resultado un producto gaseoso que contiene algo de S02 residual, dependiendo de la magnitud del exceso de S02 utilizado y de la cinética global de la reacción. En el modo de exceso de H2S, la tasa de recirculación de disolvente para el absorbedor/reactor es relativamente mucho mayor que en el modo de exceso de S02, debido a que la solubilidad de H2S en los disolventes de tipo DGM es significativamente menor que la de S02.
El problema fundamental de la operación del UCSRP en el modo de exceso de S02 para todas las etapas del reactor, especialmente para corrientes gaseosas cargadas con H2S que contienen niveles relativamente altos de C02, es la eliminación aguas abajo del S02 residual hasta niveles ultra-bajos, definidos en esta memoria como inferiores a aproximadamente 50 ppbv, que se requieren para diversos procesos encaminados a la fabricación de productos químicos fundamentales y combustibles líquidos/gaseosos y otros procesos que requieren niveles ultra-bajos de S02 en el gas depurado .
Un ejemplo de la operación de una columna absorbedora/reactora del tipo UCSRP rica en H2S está basado en datos de simulación Hysys® que utilizan DGM como el disolvente para eliminar H2S de una composición específica de gas de alimentación (que tiene aproximadamente 6200 ppmv de H2S) que se muestra en la Tabla 1. El producto gaseoso a la salida de un absorbedor/reactor de tipo UCSRP contendría aproximadamente 120 ppmv de ¾S en caso de que el reactor operase (a aproximadamente 750 psia (5.171 kPa) y 270°F (132°C) ) en el modo de exceso de H2S con aproximadamente 2% de exceso de H2S (basado en el H2S total de entrada) . Si fuese necesario un nivel de H2S inferior a 50 ppbv para aplicaciones específicas de procesamiento aguas abajo (v.g., la conversión de gas de síntesis derivado de carbón en productos químicos o combustibles líquidos), sería necesario utilizar, o bien absorbedores/reactores UCSRP adicionales que operasen en el modo de exceso de H2S, u otra tecnología de eliminación de azufre (v.g., el proceso CRYSTASULF) a fin de reducir ulteriormente el nivel de H2S hasta aproximadamente 5-10 ppmv, aportando ambas opciones citadas costes operativos importantes de capital al proceso, seguido por el uso de un lecho de guarda (v.g., basado en ZnO) para reducir el nivel de H2S desde 5-10 ppmv hasta por debajo de 50 ppbv. Aplicaciones comerciales típicas en gran escala, tales como el procesamiento de gas de síntesis derivado de carbón para la producción de combustibles líquidos limpios, el coste de operación para el adsorbente del lecho de guarda sería totalmente prohibitivo si el nivel de H2S después del segundo paso de procesamiento (v.g., el uso del proceso CRYSTASULF) es mayor que 10 s de ppmv.
Tabla 1. Composición Típica del Gas de Síntesis Derivado de Carbón Después de Desplazamiento Ácido y Eliminación de En un proceso típico de ciclo combinado de gasificación integrado (IGCC), un combustible de bajo valor tal como carbón, coque de petróleo, biomasa o residuos urbanos se convierte en un gas de síntesis (Syngas) rico en hidrógeno por gasificación. El gas de síntesis se utiliza luego como el combustible primario para una turbina de gas. Sin embargo, el gas de síntesis procedente del proceso de gasificación contiene numerosas impurezas, que incluyen compuestos sulfurosos tales como H2S, que tiene que eliminarse antes que el gas de síntesis pueda quemarse en la turbina de gas. Un enfoque existente consiste en utilizar SELEXOL® o un proceso similar de disolvente físico en una configuración selectiva de dos columnas para eliminar el H2S como una corriente diluida en C02 coadsorbido, a la que se hace referencia como gas ácido. Esta corriente diluida (en H2S) de gas ácido tiene una concentración baja de H2S para la mayoría de las alimentaciones de gasificación, debido a la selectividad insuficiente de SELEXOL® para eliminación de H2S en una corriente que contiene mayores cantidades de C02. Esto requiere esquemas de flujo con columnas concentradoras de H2S y pre-carga del disolvente con C02 a fin de permitir el uso del método económico de tipo Claus de depuración de gases ácidos.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La invención descrita en esta memoria es un proceso y sistema para reducir el nivel de azufre en corrientes gaseosas que contienen azufre utilizando una pluralidad de etapas que emplean vasijas del reactor UCRSP para producir corrientes de producto gaseoso que tienen menos de aproximadamente 50 ppbv de azufre. Típicamente, las corrientes gaseosas se derivan de la gasificación de un material de alimentación seleccionado del grupo constituido por carbón, coque de petróleo, biomasa, y combinaciones de los mismos y/o combustión de un combustible con alto contenido de azufre. En una realización preferida, la corriente gaseosa, que contiene H2S, se envía a una vasija del reactor UCSRP de primera etapa que opera en un modo de exceso de S02 en el cual se produce un efluente gaseoso que tiene una cantidad reducida de S02 sin H2S residual alguno. El gas efluente procedente de la vasija del reactor UCSRP de primera etapa se envía a una vasija del reactor UCSRP de segunda etapa, vasija que opera en un modo de exceso de H2S, dando como resultado un producto gaseoso que tiene una cantidad relativamente baja de H2S sin S02 residual alguno.
Para aplicaciones de tipo IGCC para generación de electricidad utilizando gas de síntesis derivado de carbón, esta invención ofrece varias ventajas que incluyen un proceso de coste más bajo que la tecnología actual. En un proceso UCSRP de dos etapas, la operación de la primera etapa en el "modo de exceso de S02" para tratar una fracción principal del gas de alimentación bruto asegura la minimización de la tasa de recirculación de disolvente para el primer absorbedor/reactor dado que la solubilidad de S02 en DGM o DEG es significativamente mayor que la de H2S. El uso de una vasija del reactor UCSRP de segunda etapa, que opera en el modo de exceso de H2S, para tratar la mixtura del efluente de la primera etapa más el resto del gas de alimentación bruto elimina el uso de varias vasijas del reactor UCSRP que operen en el modo de exceso de H2S únicamente, o cualquier otra tecnología de eliminación de azufre para alcanzar un nivel de H2S (+ COS) de aproximadamente 4-10 ppmv de H2S (o menos) a fin de que el producto gaseoso pueda procesarse en una central eléctrica de ciclo combinado que tenga que cumplir objetivos severos de emisión de S02 (v.g., < 2.4 libras (1.09 kg) /día/M e de energía eléctrica neta producida) . La disponibilidad de flujo másico de C02 adicional para la turbina de gas o central química que dé como resultado producción adicional de energía eléctrica o productos químicos a la proporción de C02 puede utilizarse en tal caso (por ejemplo en la síntesis de metanol) . El C02 en exceso del deseado en aplicaciones de síntesis química puede eliminarse utilizando un disolvente no selectivo seleccionado para minimizar los costes en caso apropiado a las condiciones del gas prevaleciente aguas abajo del presente proceso, como es sabido por los expertos en la técnica. Dicho C02 puede purgarse a la atmósfera o capturarse en condiciones y pureza tales que sea apto para la venta a una tubería de C02 o inyectarse en una formación geológica directamente después de compresión y licuefacción.
Para aplicaciones especiales, tales como la fabricación de productos químicos o combustibles líquidos a partir de gas de síntesis derivado de carbón en ella que el producto gaseoso final debería tener un contenido ultra-bajo de azufre inferior a aproximadamente 50 ppbv, puede añadirse un reactor de hidrólisis de COS después de la primera etapa de reactor, que opera en modo de exceso de S02, a fin de convertir el COS en H2S y C02, y el efluente del mismo puede procesarse ulteriormente en una segunda (o segunda + tercera) vasija del reactor UCSRP que opera en el "modo de exceso de H2S" únicamente para reducir el nivel de H2S a menos de 4-5 ppmv a fin de que el gas de síntesis producido pueda procesarse en un lecho de guarda de azufre para reducir ulteriormente el nivel de H2S hasta por debajo de 50 ppbv con un coste global mínimo. Ventajas similares pueden alcanzarse para el procesamiento (1) de gas natural o gas de síntesis derivado de biomasa/coque de petróleo que contiene niveles relativamente altos de H2S y (2) gas de combustión con alto contenido de S02 procedente de centrales eléctricas convencionales alimentadas con carbón pulverizado .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estos y otros objetos y características de esta invención se comprenderán mejor a partir de la descripción detallada que sigue, considerada en asociación con los dibujos, en los cuales: Fig. 1 es un diagrama esquemático de un proceso UCSRP de dos etapas para eliminación de azufre de acuerdo con una realización de esta invención; y Fig. 2 es un diagrama esquemático que muestra el flujo de azufre para el proceso UCSRP de dos etapas de acuerdo con una realización de esta invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES ACTUALMENTE PREFERIDAS Fig. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de acuerdo con una realización de esta invención para la ejecución del proceso de acuerdo con una realización de esta invención. En el proceso para eliminación de azufre de una corriente gaseosa de acuerdo con una realización de esta invención, una corriente gaseosa que contiene H2S, tal como un gas de síntesis procedente de un proceso aguas arriba, y que tiene no más de aproximadamente 1% molar de vapor de agua, se suministra a una vasija del reactor 10 UCSRP de primera etapa que opera en un modo de exceso de S02, produciendo tres corrientes primarias de salida del proceso, un gas efluente que tiene un nivel relativamente bajo de S02, v.g., aproximadamente 40-50 ppmv, al que se hace referencia en Fig. 1 como gas residual del reactor de primera etapa, azufre, y disolvente líquido. En la realización que se muestra en Fig. 1, el disolvente es DGM. El gas efluente de la primera etapa se enfría en un cambiador de calor 11 y se suministra subsiguientemente a una vasija del reactor UCSRP de segunda etapa 12 que opera en un modo por exceso de H2S, dando lugar a un producto gaseoso, al que se hace referencia en Fig. 1 como un gas residual del reactor de segunda etapa, que tiene un nivel relativamente bajo de H2S, típicamente menor que aproximadamente 10 ppmv, y produciendo azufre adicional. De acuerdo con una realización de esta invención, una porción del azufre producido en al menos una de las vasijas del reactor UCSRP de primera etapa y segunda etapa se suministra a un horno 13 junto con oxígeno para generar una corriente de S02 que se envía a la vasija del reactor UCSRP de primera etapa. Las vasijas del reactor UCSRP, que contienen un material de relleno adecuado, pueden operar en un modo de flujo descendente en paralelo o en contracorriente. De acuerdo con una realización, una corriente de S02 que salva en bypass la vasija del reactor UCSRP de primera etapa puede utilizarse para controlar el producto H2S que sale de la vasija del reactor UCSRP de segunda etapa.
Es posible que pueda formarse algo de COS en la vasija del reactor UCSRP de primera etapa (que podría corresponder por regla general a aproximadamente 4-8 ppmv o menos si el nivel de S02 en el gas efluente es aproximadamente 40 ppmv) . De acuerdo con ello, dependiendo del nivel de COS en el gas efluente de la vasija del reactor UCSRP de primera etapa, de acuerdo con una realización de esta invención, el gas efluente se trata en un reactor de hidrólisis de COS 14, que convierte una fracción (dictada por el equilibrio de la reacción de hidrólisis en las condiciones de salida del reactor) del COS y vapor de agua en C02 y H2S.
De acuerdo con una realización de esta invención, una porción del gas de síntesis procedente del proceso aguas arriba se mezcla con el gas efluente procedente de la vasija del reactor UCSRP de primera etapa, o, en caso necesario, el producto gaseoso procedente del paso de hidrólisis del COS, produciendo una mixtura gas de síntesis/gas efluente que se envía a la vasija del reactor UCSRP de segunda etapa. La cantidad de gas de síntesis que salva en bypass la vasija del reactor UCSRP de primera etapa es variable, dependiendo de la composición del gas de síntesis y la presión del mismo, y dependiendo de la necesidad de eliminación de azufre para los procesos aguas abajo, v.g., para generación de energía eléctrica o para la fabricación de productos químicos y combustibles limpios.
Para aplicaciones específicas que tengan especificaciones de azufre muy severas (por regla general menos de aproximadamente 50 ppbv) , tales como gas natural reformado o gasificación de carbón con la conversión del gas de síntesis en combustibles líquidos limpios o productos químicos, de acuerdo con una realización de esta invención, se proporciona una vasija del reactor UCSRP adicional (intermedia) 19 que opera en un modo de exceso de H2S (junto con un reactor de hidrólisis de COS después del procesamiento del gas de síntesis__en la vasija del reactor UCSRP de la primera etapa, en caso necesario) a fin de reducir el nivel de H2S hasta por debajo de 1-3 ppmv a fin de minimizar el coste neto (capital y coste operativo anual) de una unidad de eliminación de azufre aguas abajo. Alternativamente, de acuerdo con otra realización de esta invención, se proporciona un lecho de guarda 15 con óxido de cinc a fin de reducir el nivel de ¾S hasta por debajo de 50 ppvb en caso especificado.
De acuerdo con una realización de esta invención, el producto gaseoso procedente de la vasija del reactor UCSRP de la segunda etapa se enfría en un refrigerante 16 en la preparación de un paso de separación a alta presión en una vasija separadora 17 adecuada a fin de recuperar la mayor parte del disolvente y EL agua presentes en el gas producido. Los líquidos procedentes del separador se procesan en una unidad adecuada, tal como un agotador DGM/agua 18, a fin de recuperar el disolvente para reciclarlo a al menos una de las vasijas del reactor UCSRP de primera etapa y de segunda etapa y eliminar la mayor parte del agua presente en el gas de síntesis inicial más el agua generada por la reacción de formación de azufre.
El método y sistema de esta invención pueden aplicarse a centrales de energía eléctrica convencionales que utilizan carbón pulverizado para alcanzar niveles muy bajos de S02 en el gas de chimenea agotado por reacción del gas de chimenea con cantidades específicas de H2S generadas en el sitio de la central eléctrica (v.g., por importación de hidrógeno o generación de hidrógeno por reformación de metanol y reacción del mismo con una parte del azufre formado) .
A modo de ejemplo, Fig. 2 muestra un diagrama de flujo de azufre para un proceso UCSRP de dos etapas para aplicaciones IGCC de acuerdo con una realización de esta invención derivado de una simulación HYSYS®.
Los expertos en la técnica comprenderán que la inversión del orden de las etapas del proceso de esta invención no produce los resultados de la invención reivindicada. Es decir, un proceso en el cual la vasija del reactor UCSRP de primera etapa opere en un modo de exceso de H2S y la vasija del reactor UCSRP de la segunda etapa opere en un modo de exceso de S02 requerirá un número sustancial, por ejemplo, de etapas convencionales de lavado de S02, con alta recirculación de cal, para alcanzar los niveles bajos, a saber inferiores a o iguales a aproximadamente 50 ppbv de SO2 en el producto gaseoso, proporcionados por el proceso de esta invención.
Si bien en la memoria descriptiva que antecede esta invención se ha descrito en relación con ciertas realizaciones preferidas de la misma, y se han expuesto muchos detalles para propósitos de ilustración, será evidente para los expertos en la técnica que la invención es susceptible de realizaciones adicionales y que algunos de los detalles descritos en esta memoria pueden modificarse considerablemente sin apartarse de los principios básicos de esta invención.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para eliminación de azufre de una corriente gaseosa que contiene H2S, que comprende los pasos de: procesar una corriente gaseosa que contiene una primera cantidad de H2S en una vasija del reactor UCSRP de primera etapa que opera en un modo de exceso de S02 con una primera cantidad de S02, produciéndose azufre elemental y un gas efluente que tiene una cantidad reducida de dicho S02; y procesar dicho gas efluente en una vasija del reactor UCSRP de segunda etapa que opera en un modo de exceso de H2S, obteniéndose un producto gaseoso que tiene una cantidad de dicho H2S menor que dicha primera cantidad de H2S.
2. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicho gas efluente se procesa en una vasija del reactor UCSRP intermedia que opera en modo de exceso de H2S antes de ser procesado en dicha vasija del reactor UCSRP de segunda etapa.
3. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicho gas efluente se trata en un reactor de hidrólisis de COS antes de ser procesado en dicha vasija del reactor UCSRP de segunda etapa, en donde una porción del COS y el vapor de agua presentes en dicho gas efluente se convierte en C02 y H2S.
4. El proceso de la reivindicación 1, en donde el disolvente y el agua presentes en dicho producto gaseoso se separan de dicho producto gaseoso, produciendo un liquido que comprende dicho disolvente y dicha agua.
5. El proceso de la reivindicación 1, en donde una cantidad de dicho H2S en dicho producto gaseoso es menor de aproximadamente 10 ppmv.
6. El proceso de la reivindicación 1, en donde una porción de dicha corriente gaseosa se envía a dicha vasija del reactor UCSRP de segunda etapa junto con dicho gas efluente .
7. El proceso de la reivindicación 4, en donde dicho disolvente se separa de dicho líquido y se recicla a al menos una de dicha vasija del reactor UCSRP de primera etapa y dicha vasija del reactor UCSRP de segunda etapa.
8. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicha corriente gaseosa se deriva, o bien de la gasificación de un material de alimentación seleccionado del grupo constituido por carbón, coque de petróleo, biomasa, y combinaciones de los mismos, o de la combustión de un combustible con alto contenido de azufre.
9. Un sistema para eliminación de azufre de una corriente gaseosa que contiene azufre, que comprende: una vasija del reactor UCSRP de primera etapa adaptada para operar en un modo de exceso de S02 que tiene una entrada de gas de alimentación bruto y una salida de producto gaseoso de la primera etapa; y una vasija del reactor UCSRP de segunda etapa adaptada para operar en un modo de exceso de H2S que tiene una entrada de producto gaseoso de la primera etapa en comunicación fluida con dicha salida de producto gaseoso de la primera etapa y que tiene una salida de producto gaseoso de la segunda etapa.
10. El sistema de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente una vasija intermedia de reactor UCSRP adaptada para operar en un modo de exceso de H2S que tiene una entrada intermedia de producto gaseoso de la primera etapa en comunicación fluida con dicha salida de producto gaseoso de la primera etapa y que tiene una salida intermedia de producto gaseoso de la primera etapa en comunicación fluida con dicha entrada de producto gaseoso de la primera etapa.
11. El sistema de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente un reactor de hidrólisis de COS para procesar un producto gaseoso de primera etapa producido en dicha vasija del reactor UCSRP de primera etapa antes de ser procesado en dicha vasija del reactor UCSRP de la segunda etapa.
12. El sistema de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente una vasija separadora adaptada para separar el disolvente y el agua de un producto gaseoso de la segunda etapa producido en dicha vasija del reactor UCSRP de la segunda etapa.
13. El sistema de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente una vasija de agotamiento de disolvente adaptada para separar dicho disolvente de una corriente liquida que contiene dicho disolvente y dicha agua generada en dicha vasija separadora.
14. El sistema de la reivindicación 13, que comprende adicionalmente un conducto de reciclado de disolvente para reciclar dicho disolvente separado de dicha corriente liquida a al menos una de dicha vasija del reactor UCSRP de la primera etapa y dicha vasija del reactor UCSRP de la segunda etapa.
15. El sistema de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente un conducto de paso en bypass para suministrar una porción de dicha corriente gaseosa directamente a dicha vasija del reactor UCSRP de la segunda etapa .
16. El sistema de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente un conducto de S02 suplementario para proporcionar S02 suplementario directamente a dicha vasija del reactor UCSRP de la segunda etapa.
17. El sistema de la reivindicación 13, que comprende adicionalmente medios de reciclado de agua para condensación del vapor generado en dicha vasija de agotamiento de disolvente con el fin de producir condensado de agua y reciclar dicho condensado de agua a dicha vasija separadora .
18. El sistema de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente un lecho absorbente adaptado para reducir una cantidad de H2S en dicho producto gaseoso de la segunda etapa después de la separación de dicho disolvente y dicha agua hasta un nivel de H2S menor de aproximadamente 50 ppbv. PROCESO Y SISTEMA PARA EXTRAER AZUFRE DE CORRIENTES GASEOSAS QUE CONTIENEN AZUFRE Resumen: Un proceso y sistema UCSRP multietápico para eliminación de azufre de una corriente gaseosa en el cual la corriente gaseosa, que contiene una primera cantidad de H2S, se envía a una vasija del reactor UCSRP de primera etapa que opera en un modo de exceso de SO2 a una primera cantidad de S02, produciendo un gas efluente que tiene una cantidad reducida de S02, y en el cual el gas efluente se envía a una vasija del reactor UCSRP de segunda etapa que opera en un modo de exceso de H2S, dando lugar a un producto gaseoso que tiene una cantidad de H2S menor que dicha primera cantidad de H2S.
MX2013010818A 2011-03-22 2012-03-15 Proceso y sistema para extraer azufre de corrientes gaseosas que contienen azufre. MX2013010818A (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/053,551 US8241603B1 (en) 2011-03-22 2011-03-22 Process and system for removing sulfur from sulfur-containing gaseous streams
PCT/US2012/029140 WO2012129034A1 (en) 2011-03-22 2012-03-15 Process and system for removing sulfur from sulfur-containing gaseous streams

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MX2013010818A true MX2013010818A (es) 2014-06-23

Family

ID=46613432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MX2013010818A MX2013010818A (es) 2011-03-22 2012-03-15 Proceso y sistema para extraer azufre de corrientes gaseosas que contienen azufre.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8241603B1 (es)
CN (1) CN103534198B (es)
BR (1) BR112013024081A2 (es)
CA (1) CA2830498C (es)
EA (1) EA023368B1 (es)
MX (1) MX2013010818A (es)
NO (1) NO20131259A1 (es)
WO (1) WO2012129034A1 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9023310B1 (en) 2014-04-25 2015-05-05 Gas Technology Institute Aqueous process for recovering sulfur from hydrogen sulfide-bearing gas
US9919268B2 (en) * 2015-10-21 2018-03-20 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for removing combustion products from a power generation cycle

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4124685A (en) * 1976-06-08 1978-11-07 Tarhan Mehmet O Method for substantially complete removal of hydrogen sulfide from sulfur bearing industrial gases
DE3239603A1 (de) * 1982-10-26 1984-04-26 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zum gleichzeitigen entfernen von h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)s, so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und elementarem schwefel aus gasgemischen
EP0199815A1 (en) * 1984-11-04 1986-11-05 The Regents Of The University Of California Process for removal of hydrogen sulfide from gases
US5928620A (en) 1997-09-10 1999-07-27 The Regents Of The University Of California Process employing single-stage reactor for recovering sulfur from H2 S-
US6645459B2 (en) 2001-10-30 2003-11-11 The Regents Of The University Of California Method of recovering sulfurous components in a sulfur-recovery process
US7381393B2 (en) 2004-10-07 2008-06-03 The Regents Of The University Of California Process for sulfur removal suitable for treating high-pressure gas streams
FR2944456B1 (fr) * 2009-04-16 2011-05-06 Inst Francais Du Petrole Procede de desulfuration d'un effluent gazeux comportant un dispositif d'analyse en ligne et de controle
US7811544B1 (en) * 2009-08-26 2010-10-12 Gas Technology Institute Sulfur recovery process

Also Published As

Publication number Publication date
EA023368B1 (ru) 2016-05-31
BR112013024081A2 (pt) 2016-12-06
CA2830498A1 (en) 2012-09-27
NO20131259A1 (no) 2013-09-19
CN103534198A (zh) 2014-01-22
CA2830498C (en) 2015-10-20
CN103534198B (zh) 2016-10-12
EA201391287A1 (ru) 2014-03-31
WO2012129034A1 (en) 2012-09-27
US8241603B1 (en) 2012-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107758617B (zh) 一种沼气类生物质制氢方法
Garcia et al. Technical analysis of CO2 capture pathways and technologies
US8206669B2 (en) Method and apparatus for treating a sour gas
AU2007200300B2 (en) A method of treating a gaseous mixture comprising hydrogen and carbon dioxide
CA2745359C (en) A method and apparatus for producing power and hydrogen
CN102431971B (zh) 可调节地处理酸性气体的方法和装置
Scholz Processes for industrial production of hydrogen and associated environmental effects
KR102637923B1 (ko) 산업 공정으로부터 co2 배출물을 감소시키기 위한 방법 및 시스템
US20080272340A1 (en) Method for Producing Syngas with Low Carbon Dioxide Emission
US9278312B2 (en) System for recovering high-purity CO2 from gasification gas containing CO, CO2, COS and H2S
MX2009001742A (es) Proceso integrado de separacion y purificacion.
CN102642810B (zh) 一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺
CN103316567B (zh) 用于从气流回收酸气的系统
CN104087354B (zh) 一种利用黄磷尾气制合成天然气的工艺
JP2012522090A (ja) 精製合成ガスを製造する方法
US12098329B2 (en) Process for purification and conversion of carbon dioxide using renewable energy
CA2830498C (en) Process and system for removing sulfur from sulfur-containing gaseous streams
JP2017048087A (ja) 化石燃料からの水素製造方法及び水素製造装置
CN210885331U (zh) 一种利用氰化钠尾气生产合成氨的装置
CN109153565A (zh) 生产合成气的方法
CN103992198B (zh) 一种以焦炉煤气为原料生产苯的工艺
CN114317037B (zh) 利用解析气进行脱碳液再生的焦炉煤气制备氢气的方法
CN221822122U (zh) 高炉煤气与焦炉煤气制甲醇和醋酸联产lng的系统
CN107337178A (zh) 一种炼油厂pas解吸气及催化再生烟气的回收再利用工艺
WO2019205055A1 (zh) 一种低温甲醇洗单元与多套克劳斯单元的尾气循环联用的方法与设备