用于处理至少含有二氧化碳和硫化氢的烃进料气体流以回收纯化的CO2气体流的装置 |
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| 申请号 | CN201390000602.6 | 申请日 | 2013-06-13 | 公开(公告)号 | CN204891564U | 公开(公告)日 | 2015-12-23 |
| 申请人 | 道达尔公司; 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司; | 发明人 | C·魏斯; K·格达萨拉; F·普斯; W·内布; E·云斯特; S·弗伦克勒; S·卡罗德; S·热拉尔; N·尚步龙; | ||||
| 摘要 | 本实用新型涉及用于处理含有CO2和H2S的 烃 类进料气体流以回收纯化的CO2气体流的装置，该装置在所述烃类进料气体的流动方向上包括：提供 酸性气体 流的酸性气体去除单元；使用富 氧 流操作的克劳斯单元，所述克劳斯单元与所述酸性气体去除单元的出口相连；去除硫化合物的尾气处理单元，所述尾气处理单元与所述克劳斯单元的出口相连；与所述尾气处理单元的出口相连的压缩装置；以及与所述压缩装置的出口相连CO2纯化装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于处理至少含有二氧化碳和硫化氢的烃进料气体流以回收纯化的CO2气体流的装置，所述装置在所述烃类进料气体的流动方向上包括： |
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| 说明书全文 | 用于处理至少含有二氧化碳和硫化氢的烃进料气体流以回收纯化的CO2气体流的装置 [0001] 实用新型领域 [0002] 本实用新型涉及去除包含在烃进料流中的硫组分和二氧化碳，以回收纯化流中的二氧化碳。更具体地说，本实用新型涉及从包含CO2、H2S和其他硫组分的酸性气体中回收天然CO2的方法，以便回收的CO2可以接下来被分离，或者用于提高采油率(EOR)。此外，本实用新型涉及一种实施这种方法的装置。 背景技术[0003] 与由地质储层产生的天然气或与石油产品相关的气体，或冶炼厂酸性气体经常包含酸性污染物，比如二氧化碳以和/或硫化氢和/或其他硫组分，例如硫醇、COS、CS2、S....对于这类气体流的大多数的应用，需要根据应用以及污染物种类部分或者几乎全部去除这些酸性污染物。 [0004] 从烃流中去除二氧化碳和/或硫化氢和/或其他硫组分的方法在现有技术中是已知的。 [0005] 一个去除酸性污染物的常用方法涉及使用溶剂，例如化工溶剂(胺基溶剂)、混合溶剂或物理溶剂。这类溶剂在本领域中已经很广泛地被公开。然而，如果可观数量的硫化合物存在于酸性气体中，最常见的用于去除硫化氢的过程就是通过将其送入硫回收装置(“SRU”)将上述的硫化氢转化为无害的产品，例如单质硫。 [0006] 克劳斯工艺是一种已知的硫回收工艺，该工艺允许硫化氢转化为元素硫。在上述克劳斯工艺的第一步中，一部分硫化氢在克劳斯炉中与空气燃烧形成二氧化硫，该二氧化硫在第二步中与硫化氢通过以下反应形成元素硫： [0007] (1)2H2S+3O2→2SO2+2H2O [0008] (2)2H2S+SO2→3S+2H2O [0009] 在一些实施方式中，剩余的H2S的痕迹在在位于克劳斯单元的出口的尾气处理单元(TGTU)中被捕集到以便大幅度增加硫回收。 [0010] 在TGTU的出口，天然的CO2被大量来自用于克劳斯燃烧的空气中的氮气所稀释。为了回收纯化的CO2流，可以使用溶剂(例如基于胺的溶剂，比如甲基乙醇胺(MEA))的CO2捕集技术。然而，因为CO2被大量氮气稀释，基于胺的CO2捕集装置需要大型设备从而影响CAPEX以及OPEX。 [0011] 此外，焚烧炉一般连接在基于胺的CO2捕集装置的出口以便连续焚烧余下痕量的硫化合物、氢气、一氧化碳以及碳烃化合物。这导致大量的燃料气体的消耗和气体CO2的排放，这也是现有技术已知的方法的一个主要缺点。 [0012] 因此，需要一种方法允许从包含酸性化合物，例如CO2、H2S和其他硫化合物的烃进料气体流中回收天然CO2。这种方法需要有和现有技术方法相比更好的收益率、较低的投资、较低的CO2排放和较少的能量消耗。 [0013] 本实用新型通过提供一种方法来满足所有这些需求，其中： [0014] -可以回收包含至少90％的CO2的纯化CO2流， [0015] -富氧气体流被用作克劳斯单元中的燃烧剂，从而减少设备的规模和成本，[0016] -可以有效地从CO2流中分离并回收氢气， [0017] -不需要持续工作的焚烧炉，从而减少系统的能量消耗和大气中的二氧化碳排放，[0018] -部分CO2流可再循环到克劳斯炉中冷却并方便富氧操作； [0020] 实用新型概述 [0021] 方法 [0022] 本实用新型的目的是处理包含至少二氧化碳和硫化氢的烃类进 料气流以便回收纯化的CO2气体流(vii)的方法，所述方法包括以下步骤： [0023] a.将所述进料气体流分离为脱硫烃气流(i)以及包含至少二氧化碳和硫化氢的酸性气体流(ii)； [0024] b.将所述酸性气体流(ii)引入一个克劳斯单元，其中富氧流被用作克劳斯炉中的燃烧剂，从而回收单质硫的液流(iii)和主要包含二氧化碳、氢气和硫化合物的尾气流(iv)； [0025] c.将排出的尾气流(iv)引入尾气处理单元(TGTU)，从而将所述尾气流分离为还含有氢气和贫硫化合物的富含CO2气体流(v)，以及富含硫化合物的气体流(vi)； [0026] d.压缩排出TGTU的富含CO2气体流(v)； [0027] e.使压缩的富含CO2气体流通过CO2纯化单元，从而回收纯化的CO2气体流(vii)。 [0028] 在一个实施方式中，克劳斯单元的克劳斯炉中使用的燃烧剂为富氧流，其中氮气量不超过50％，优选少于40％，更优选少于20％，更优选少于10％。 [0029] 在一个实施方式中，尾气流(iv)、富含CO2的气体流(v)以及纯化的CO2气体流(vii)还包含氮气。 [0030] 在一个实施方式中，酸性气体流(ii)通过位于克劳斯单元上游的酸性气体富集单元富集H2S。 [0032] 在一个实施方式中，排出压缩单元的富含CO2的气体流在进入CO2纯化单元前被脱水。 [0033] 在一个实施方式中，CO2纯化单元是一种低温分离单元，其产生纯化的CO2气体流(vii)以及贫CO2气体流(viii)。 [0034] 在一个实施方式中，CO2纯化单元是一种膜单元，其在残留物侧产生纯化的CO2气体流(vii)以及在渗透物侧产生贫CO2气体流(viii)。 [0035] 在一个实施方式中，CO2纯化单元是一种吸附单元，其产生纯化的CO2气体流(vii)以及贫CO2气体流(viii)。 [0036] 在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种吸收单元，其产生纯化的CO2气体流(vii)以及贫CO2气体流(viii)。 [0037] 在一个实施方式中，CO2纯化单元是CO2纯化单元的组合。 [0038] 在一个实施方式中，一部分克劳斯尾气流(iv)在进入TGTU之前再循环到克劳斯炉中。 [0039] 在一个实施方式中，在克劳斯单元内的部分气体流通过内部再循环再循环到克劳斯炉中。 [0040] 在一个实施方式中，排出TGTU的急冷塔的部分气体流在进入吸收单元之前再循环到克劳斯炉中。 [0041] 在一个实施方式中，排出CO2纯化单元的部分纯化的CO2气体流(vii)再循环到克劳斯炉中。 [0042] 在一个实施方式中，排出CO2纯化单元的部分贫CO2气体流(viii)在克劳斯炉上游或直接在克劳斯炉中再循环。 [0043] 在一个实施方式中，排出CO2纯化单元的部分贫CO2气体流(viii)在克劳斯单元和TGTU的氢化反应器之间再循环。 [0044] 在一个实施方式中，省略步骤d)。 [0045] 装置 [0046] 本实用新型还涉及实施以上提到方法的装置。 [0047] 本实用新型的装置在所述流动方向上包括： [0048] 提供酸性气体流的酸性气体去除单元； [0049] 使用富氧流操作的克劳斯单元； [0050] 去除硫组分的尾气处理单元； [0051] 压缩装置；以及 [0052] CO2纯化装置。 [0053] 在一个实施方式中，尾气处理单元包含进料内联燃烧器、尾气加热器、氢化反应器、淬冷接触器和可选择的吸收单元，尤其是基于胺的吸收单元。 [0054] 在一个实施方式中，装置还包括位于克劳斯单元上游的酸性气体富集单元。 [0055] 在一个实施单元中，装置还包括脱水装置。 [0056] 在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种低温分离单元。 [0057] 在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种膜单元。 [0058] 在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种吸附单元。 [0059] 在一个实施方式中，CO2纯化装置是一种吸收单元。 [0060] 在一个实施方式中，CO2纯化装置是以上所有CO2纯化单元的组合。 [0061] 在一个实施方式中，装置还包括用于收集在克劳斯单元和TGTU之间的部分气体流并将其注入克劳斯炉的再循环线。 [0062] 在一个实施方式中，装置还包括用于收集在克劳斯单元内的部分气体流并通过内部再循环将其注入克劳斯炉的再循环线。 [0063] 在一个实施方式中，装置还包括用于收集在急冷塔和TGTU的吸收单元之间的部分气体流并将其注入克劳斯炉的再循环线。 [0064] 在一个实施方式中，装置还包括用于收集排出CO2纯化单元的部分纯化CO2气体流(vii)并将其注入克劳斯炉的再循环线。 [0065] 在一个实施方式中，装置还包括用于收集排出CO2纯化单元的部分贫CO2气体流(viii)并将其注入克劳斯炉上游或直接注入克劳斯炉的再循环线。 [0067] 图1是在现有技术中已知的传统天然CO2回收单元的示意图。 [0068] 图2是用于实施本实用新型方法的天然CO2回收单元的示意图。 [0069] 图3是用于实施本实用新型方法的天然CO2回收单元的示意图，其中CO2纯化使用膜单元。 [0070] 图4是用于本实用新型方法的天然CO2回收单元的示意图，其中CO2纯化使用低温分离单元。 [0071] 实用新型详述 [0072] 根据本实用新型的方法适用于包含酸性污染物，如天然气流或冶炼厂气体流的烃类气体的处理。这些酸性污染物主要由二氧化碳和硫化氢构成。然而，该气体流也可包括像硫化合物，尤其是硫醇的其他酸性污染物。 [0073] 通常，烃类进料气体流可(在干基的基础上)包含1％到70％的CO2，尤其是2％到40％的CO2，更特别是3％到20％的CO2和0.5％到50％的H2S，尤其是0.5％到40％的H2S，更特别是0.5％到20％的H2S。 [0074] 根据本实用新型方法中的步骤a)，烃类进料气体流分离为脱硫烃类气体流(i)以及包含至少二氧化碳和硫化氢的酸性气体流(ii)。 [0075] “脱硫烃类气体流”是指包含与烃类进料气体流相比较少酸性污染物的烃类气体流。另一方面，酸性气体流(ii)与烃类进料气体流相比富含酸性污染物。 [0076] 用于从包含酸性污染物的烃类进料气体流中得到脱硫烃类气体流(i)和酸性气体流(ii)的方法对于领域技术人员是熟知的。任何脱硫方法都可以用于实施本实用新型中步骤a)。这些方法包括溶剂处理，如化学溶剂处理，尤其是基于胺的溶剂处理，混合溶剂处理或物理溶剂处理。 [0077] 通常，酸性气体流(ii)(在干基的基础上)包含10％到90％的CO2，尤其是25％到75％的CO2和10％到90％的H2S，尤其是25％到75％的H2S. [0078] 根据本实用新型方法中的步骤b)，酸性气体流(ii)接下来进入克劳斯单元，其中富氧流(也称为“氧气或氧气加空气”)被用作克劳斯炉(也称为燃烧炉)中的燃烧剂，从而回收主要包含二氧化碳、氢气和硫化合物的单质硫的液体流(iii)和尾气流(iv)； [0079] 在一个实施方式中，酸性气体流(ii)在位于克劳斯单元上游的酸性气体富集单元中富集以增加在酸性气体流(ii)中的H2S。 [0080] 如前所述，克劳斯单元允许硫化氢通过以下反应转化为元素硫： [0081] (1)2H2S+3O2→2SO2+2H2O [0082] (2)2H2S+SO2→3S+2H2O。 [0083] 在克劳斯单元中，空气一般被用作为将硫化氢转化为二氧化硫的燃烧剂。然而，因为空气包含越80％的氮气和20％的氧气，空气用作燃烧剂导致工艺气体流中的大量氮气，因此需要大型设备。 [0084] 根据本实用新型，富氧流代替空气作为燃烧剂，以便减少工艺气流体积。“富氧流”是指含有20％到100％氧气，优选70％到100％，更优选97％到100％氧气的流。平衡组分可以是CO2、N2、Ar、Xe、H2、H2O等等。 [0085] 在一个实施方式中，用于克劳斯单元的克劳斯炉中的燃烧剂为富氧流，其中氮气量不超过50％，优选少于40％，更优选少于20％，更优选少于10％。 [0086] 富氧流可以通过使用空气分离单元(ASU)从大气空气获得，该单元将大气空气分离为其主要组分：大部分为氮气和氧气，有时为氩气和其他稀有惰性气体。任何合适的分离方法都可用于本实用新型的该工艺中，比如低温蒸馏。 [0088] 在克劳斯炉中使用富氧流作为燃烧剂促进副反应，导致氢气的形成。克劳斯单元下游的尾气流(iv)因此包含很少量的氢气。 [0089] 因此，根据本实用新型，在克劳斯单元出口回收的尾气流(iv)主要包含二氧化碳和水，但还包含一定量的氢气、氮气和可能的一氧化氮，以及痕量的硫化合物，如硫化氢和二氧化硫。 [0090] 根据CO2纯化技术，富氧流中的氮气含量可以根据纯化的CO2气流中的可接受的氮气含量来进行调整。 [0091] 排出克劳斯单元的尾气流(iv)一般(在干基的基础上)包含至少40％的CO2，优选50％到90％的CO2。平衡组分可以是H2、N2、H2S、SO2、CO、Ar、COS等等。 [0092] 根据本实用新型方法中的步骤c),将排出克劳斯单元的尾气流(iv)引入尾气处理单元(TGTU)，从而将所述的尾气流(iv)分离为包含氢气和贫硫化合物的富含CO2的气体流(v)，以及富含硫化合物的气体流(vi)； [0093] TGTU允许尾气流(iv)中的硫化合物转化为H2S。 [0094] 在一个实施方式中，在流动方向上TGTU包括四个主要设备： [0095] -用于加热尾气流(iv)的进料内联燃烧器或尾气加热器， [0096] -用于将尾气流(iv)中的硫化合物转化为H2S的氢化反应器， [0097] -去除气流中多余水分的淬冷接触器， [0098] -用于从尾气流(iv)的其他成分中分离硫化合物(主要为H2S)的吸收器单元(基于胺)。 [0099] TGTU包括基于胺的尾气处理单元或次露点(subdew point)尾气处理或基于直接氧化的尾气处理单元。用于实施本实用新型方法的TGTU并不局限于这些TGTU。任何类型的TGTU都适用于实施本实用新型的方法。 [0100] 其结果，在TGTU的出口处回收两个流：包含氢气的富含CO2的气体流(v)，以及富含硫化合物的气体流(vi)(即，另一方面，与尾气(iv)相比包含更多硫化合物)。 [0101] 通常，将富含硫化合物的气体流(vi)引入克劳斯单元中。 [0102] 在加氢反应器上游的进料内联燃烧器或尾气加热器提供加热和氢化/或加热。 [0103] 加氢反应器通常包括一个催化剂床，其中将硫化合物，如SO2、S、COS和CS2转化为H2S。氢化的流接下来通过淬冷接触器，优选水急冷塔，以便降温并去除多余水分。排出急冷塔的出口的气体流接下来通过吸收器单元，其中通过吸收液吸收硫化合物，主要为H2S。优选的吸收器单元是基于胺的。因此从吸收器单元中回收富含CO2 的气体流(v)，其包含少于500ppm的H2S，优选少于100ppm的H2S。将含硫的流与吸收液分离并将其再循环回克劳斯炉。 [0104] 另外，如果CO2流中H2S少于CO2纯化流中所需要的H2S规格，则在急冷出口回收的气体流在可不经过吸收器单元。在这种情况下，TGTU只包括进料内联燃烧器或尾气加热器、氢化反应器和淬冷接触器。 [0105] 在TGTU的出口，富含CO2的气体流(v)通常(在干基的基础上)包含至少40％的二氧化碳，优选50％到90％的二氧化碳。 [0106] 在一个实施方式中，富含CO2的气体流(v)由于用于燃烧剂的富氧流中氮气的存在也包含氮气。 [0107] 在另一个实施方式中，根据本实用新型方法的步骤d),压缩排出TGTU的富含CO2的气体流(v)，优选在10bar到100bar，更优选20bar到60bar的压力下。当然，如果纯化技术不需要压缩，则可以省略压缩步骤。 [0108] 在一个实施方式中，压缩的富含CO2的气体流通过脱水单元，以完成去除包含在CO2气体流中的水。优选地，脱水单元为乙二醇或者吸收单元，但可以使用任何其他合适的脱水技术。 [0109] 根据本实用新型方法中的步骤e),压缩的富含CO2的气体流通过CO2纯化装置，如CO2/H2分离装置，从而一方面回收纯化的CO2气体流(vii)以及另一方面包含氢气的贫CO2气体流(viii)。 [0110] 任何合适的CO2纯化单元均可使用。优选地，CO2纯化单元是一个低温分离单元、膜单元、吸附单元或他们的组合。 [0111] 低温分离单元产生纯化的CO2气体流(vii)和包含H2、CO2、N2、Ar等等……的非凝气体流(viii)，其因此可以回收以便他用。 [0112] 对于膜分离，CO2回收率一般低于低温分离。然而，因为膜渗透物包括大量的二氧化碳，它可以有利地再循环到克劳斯炉中，以方便富氧操作。在使用膜分离时，可以通过将全部或部分膜渗透物再循环到克劳斯炉中来提高CO2回收率。 [0113] 当压缩的富含CO2的气体流中的CO2较少时，可以有利地进行 CO2纯化单元的组合以提高CO2的回收。 [0114] CO2气体流可能需要用于控制克劳斯炉的温度和不同阶段的再循环。优选地，尽可能在上游收集再循环的CO2气体流，以减少待通过下游单元处理的气体的体积。 [0115] 在一个实施方式中，将排出TGTU的急冷塔的部分气体流在进入吸收器单元之前再循环到克劳斯炉中。 [0116] 在一个实施方式中，将排出克劳斯单元的气体流(iv)在进入TGTU之前再循环到克劳斯炉中。 [0117] 在一个实施方式中，通过内部再循环将克劳斯单元中的部分气体再循环到克劳斯炉中。 [0118] 在一个实施方式中，将排出CO2纯化单元的部分纯化CO2气体流(vii)再循环到克劳斯炉中。 [0119] 在一个实施方式中，将排出CO2纯化单元的部分贫CO2气体流(viii)在克劳斯单元和TGTU的氢化反应器之间再循环。 [0120] 在一个实施方式中，将排出CO2纯化单元的部分贫CO2气体流(viii)再循环到克劳斯炉中上游或直接在克劳斯炉中再循环。 [0121] 还可以进行这些再循环的组合。 [0122] 通过本实用新型的方法得到的纯化CO2气体流(vii)可包含90％到100％的CO2，优选97％到99.9％的CO2。它可被隔离或用于提高采油率(EOR)。 [0123] 在一个实施方式中，纯化的CO2气体流(vii)由于用于燃烧剂的富氧流中存在氮气也包含氮气。 [0124] 如前所述，通过本实用新型方法得到的CO2气体流的纯度将取决于克劳斯炉中所用的燃烧剂类型，TGT技术和CO2纯化技术。为了获得高纯度(98％或更多)的CO2气体流，最好使用高纯度的(克劳斯炉中的)富氧流。然而，对于低纯度的富CO2气体流，因为实施花费更少，优选低纯度的(克劳斯炉中的)富氧流。 [0125] 本实用新型的另一个主题是用于实施前述的本实用新型方法的装置，以流动方向本实用新型装置包括： [0126] 提供酸性气体流的酸性气体去除单元； [0127] 使用富氧流操作的克劳斯单元； [0128] 去除硫组分的尾气处理单元； [0129] 压缩装置；以及 [0130] CO2纯化装置。 [0131] 酸性气体去除单元可以是实施典型脱硫方法的单元，如化学、混合或物理溶剂法。例如它可以是胺洗单元。胺溶液对于本领域技术人员是熟知的。根据所需的规范，胺溶液可包含DEA(二乙醇胺)、MDEA(甲基二乙醇胺)或活性MDEA或任何其他溶液。 [0132] 如前所述，用于克劳斯单元的燃烧剂可以是富氧流。富氧流可通过空气分离单元得到。除此之外，部分纯化的CO2气体流(vii)可以再循环到克劳斯单元中，以方便富氧操作。 [0133] 在一个实施方式中，装置还包括位于酸性气体去除单元和克劳斯单元之间的酸性气体富集单元，以提高所述流中的H2S含量。 [0134] 在一个实施方式中，尾气处理单元(TGTU)在流动方向上包含进料内联燃烧器、尾气加热器、氢化反应器、淬冷接触器和可选择的吸收器单元，尤其是基于胺的吸收器单元。如前所述，如果氢化反应器的出口处CO2流中H2S含量的少于纯化CO2流中所需要的规格的情况下，在TGTU中可不必包括吸收器单元。在这种情况下，TGTU只包括进料内联燃烧器和/或尾气加热器、氢化反应器和淬冷接触器。 [0135] 在一个实施方式中，TGTU包括次露点尾气处理或基于直接氧化的尾气处理单元。用于完成本实用新型方法的TGTU并不局限于这些TGTU。任何类型的TGTU都可用于实施本实用新型的方法。 [0136] 在一个实施方式中，装置还包括位于CO2纯化装置上游的脱水装置。根据压缩配置，脱水可在两个压缩阶段中发生。优选地，CO2纯化装置是低温分离单元、膜单元、吸附单元或吸附单元。 [0137] 在一个实施方式中，CO2纯化装置是CO2纯化技术的组合。 [0138] 装置还可包括一个或几个以下的再循环线： [0139] 用于收集在克劳斯单元和TGTU之间的部分气体流(iv)并将其注入克劳斯炉的再循环线； [0140] 用于收集在克劳斯单元内的部分气体流并再循环到克劳斯炉的再循环线； [0141] 用于收集在TGTU的急冷塔和吸收器单元之间的部分气体流并将其注入克劳斯炉的再循环线； [0142] 用于收集排出CO2纯化单元的部分纯化CO2气体流(vii)并将其注入克劳斯炉的回收线。 [0143] 用于收集排出CO2纯化单元的部分贫CO2气体流(viii)并将其注入克劳斯单元和TGTU的氢化反应器之间的再循环线； [0144] 用于收集排出CO2纯化单元的部分贫CO2气体流(viii)并将其注入克劳斯炉上游或直接注入克劳斯炉的再循环线。 [0145] 本实用新型还进一步记载在图1、2、3和4中。这些实施例用于说明本实用新型，且无论如何不应被视为限制本实用新型。 [0146] 图1是在现有技术已知的传统CO2回收单元的示意图。 [0147] 在图1中，酸性气体流被引入到酸性气体去除单元(AGRU)，从而产生一种脱硫气体流和包含48％二氧化碳和43％硫化氢的酸性气体流。然后酸性气体流进入压力为1-2bar的克劳斯单元。在克劳斯单元中，利用含有20％氧气和80％氮气的空气作为燃烧剂，将硫化氢转化为单质硫，因此导致用氮气稀释二氧化碳。接下来，这个混合物进入尾气处理单元(TGTU)来去除余下的痕量硫化合物，使得尾气流混合物包含60％的氮气、30％的二氧化碳和10％的水。在TGTU的出口，所述混合物与基于胺的溶剂接触，以捕集二氧化碳，从而从将二氧化碳与余下的氮气分离。 [0148] 通常，甲基乙醇胺(MEA)用作最常见的胺溶剂，以从TGT尾气中捕集CO2。在吸收的步骤之后，将富含二氧化碳的化学胺溶剂送到压力为1-2bar的再生器中回收在二氧化碳中消耗的胺溶剂并产生与水饱和的气体二氧化碳的流。在压缩和脱水(通常使用TEG单元)步骤后，得到由约99.9％二氧化碳和600ppm的硫化氢构成的气 体流。 [0149] 将排出CO2捕集吸收器的包含87％的氮气、4％的二氧化碳、6％的水和3％氢气的余下混合物送至焚烧炉。 [0150] 因此通常情况下如此得到的天然CO2回收率为90％。 [0151] 图2是用于实施本实用新型方法的天然CO2回收单元的示意图。 [0152] 在图2中，将酸性气体流引入酸性气体去除单元(AGRU)，从而产生一种脱硫气体流(i)和包含48％二氧化碳和43％硫化氢的酸性气体流(ii)。传统脱硫方法使用化学、混合或物理溶剂作为酸性气体去除单元(AGRU)。然后酸性气体流(ii)利用富氧流进入压力为1.7-1.9bar的克劳斯单元。事实上，硫化氢在克劳斯单元中利用富氧流作为燃烧剂转化为单质硫。两种气体流从克劳斯单元中排出：单质硫的流(iii)以及主要包含CO2、H2和硫化合物的尾气流(iv)。接下来，尾气流(iv)进入尾气处理单元(TGTU)以便去除余下的痕量硫化合物，从而生产由87％二氧化碳、10％氢气、5％水和100ppm硫化氢构成的气体流出物(v)。然后，该气体流出物(v)进入压缩单元，接着CO2纯化单元，从而一方面形成纯化二氧化碳流(vii)和另一方面包含二氧化碳和氢气的贫二氧化碳流(viii)。 [0153] 纯化二氧化碳流(vii)和贫二氧化碳流(viii)的组成取决于分离技术的类型。 [0154] 一种或几种再循环线可包含在该工艺中： [0155] -再循环线①,其中排出急冷塔的部分气体流在进入吸收器单元之前再循环到克劳斯炉， [0156] -再循环线②,其中排出克劳斯单元的部分气体流(iv)在进入TGTU之前再循环到克劳斯炉， [0157] -再循环线③,其中在克劳斯单元中的部分气体流通过内部再循环再循环到克劳斯炉， [0158] -再循环线④,其中排出CO2纯化单元的部分纯化CO2气体流(vii)再循环到克劳斯炉， [0159] -再循环线⑤,其中排出CO2纯化单元的部分贫CO2流(viii)再 循环到克劳斯单元和TGTU的氢化反应器之间， [0160] -再循环线⑥,其中排出CO2纯化单元的部分贫CO2流(viii)再循环到克劳斯炉的上游或直接再循环到克劳斯炉。 [0161] 图3是用于实施本实用新型方法的天然CO2回收单元的示意图，其中CO2纯化单元是膜。 [0162] 在图3中，将酸性气体流引入到酸性气体去除单元(AGRU)，从而产生一种脱硫气体流(i)和包含48％二氧化碳和43％硫化氢的酸性气体流(ii)。传统脱硫方法使用化学、混合或物理溶剂作为酸性气体去除单元(AGRU)。然后酸性气体流(ii)进入克劳斯炉中利用富氧流作为燃烧剂的克劳斯单元，压力为1.7-1.9bar。两种流从克劳斯单元排出：单质硫的流(iii)以及主要包含CO2、H2和硫化合物的尾气流(iv)。接下来，尾气流(iv)进入尾气处理单元(TGTU)，所述TGTU是基于胺的技术，从而产生由85％二氧化碳、8％氢气、7％水和100ppm硫化氢构成的气体流出物(v)。然后，该气体流出物(v)进入压缩单元和脱水单元，然后CO2纯化的膜单元，从而形成纯净二氧化碳残留物和包含二氧化碳和氢气的渗透物流。 [0163] 纯净二氧化碳残留物流(vii)在接近于压缩单元排气压力的压力下由98％的二氧化碳、1.7％的氢气、0.3％的一氧化碳和少于100ppm的硫化氢。渗透物流(viii)在约2bar由约70％二氧化碳和30％的氢气构成。所述膜渗透物流(viii)全部或部分在克劳斯单元上游或直接在克劳斯炉中再循环。全部再循环的结果是，该工艺方案的天然CO2回收率为约100％。 [0164] 图4是用于实施本实用新型方法的天然CO2回收单元的示意图，其中CO2纯化单元是低温分离单元。 [0165] 在图4中，将酸性气体流引入到酸性气体去除单元(AGRU)，从而产生一种脱硫气体流(i)和包含18％二氧化碳和73％硫化氢的酸性气体流(ii)。使用化学、混合或物理溶剂传统脱硫方法用作酸性气体去除单元(AGRU)。然后酸性气体流(ii)进入利用富氧流作为克劳斯炉中的燃烧剂的克劳斯单元中，压力为1.7-1.9bar。两种气体流 从克劳斯单元排出：单质硫的流(iii)以及主要包含CO2、H2和硫化合物的尾气流(iv)。接下来，尾气流(iv)进入尾气处理单元(TGTU)，所述TGTU是基于胺的技术。部分气体流在急冷塔后再循环到克劳斯炉，其组成为59％二氧化碳、20％氢气和4％硫化氢。在TGT胺的下游产生由58％二氧化碳、23％氢气、15％水和500ppm硫化氢构成的气体流出物。接下来气体流出物(v)进入压缩单元和脱水单元，然后进入CO2纯化的低温单元，从而形成纯净的二氧化碳(vii)和包含氢气和一些二氧化碳的贫二氧化碳流(viii)。 [0166] 纯净的二氧化碳流(vii)在约10bar下，由99.9％的二氧化碳和少于0.1％的硫化氢构成。富含氢气的贫二氧化碳流(viii)在约1.3bar下由约72％的氢气和14％的二氧化碳、余下的组分为氩气、一氧化碳和氮气构成。 |
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