Способ и система для удаления серы из серосодержащих газовых потоков

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ для удаления серы из H2S-содержащего газового потока, включающий этапы

разделения газового потока на основной газовый поток и обходящий газовый поток;

обработки основного газового потока, содержащего первое количество H2S в баке UCSRP реактора первой ступени, который работает в режиме избытка SO2 при первом количестве SO2, при этом получают элементарную серу и отходящий газ, который содержит уменьшенное количество указанного SO2;

соединения отходящего газа с обходящим газовым потоком и

обработки указанного отходящего газа и обходящего газового потока в баке UCSRP реактора второй ступени, который работает в режиме избытка H2S, при этом получают получаемый газ, который имеет количество указанного H2S меньше, чем указанное первое количество H2S.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный отходящий газ обрабатывают в промежуточном баке UCSRP реактора, который работает в режиме избытка H2S, перед обработкой в указанном баке UCSRP реактора второй ступени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный отходящий газ обрабатывают в реакторе гидролиза COS перед обработкой в указанном баке UCSRP реактора второй ступени, при этом часть COS и водяного пара, присутствующие в указанном отходящем газе, преобразуют в СО2 и H2S.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворитель и воду, присутствующие в указанном получаемом газе, отделяют от указанного получаемого газа, при этом получают жидкость, содержащую указанный растворитель и указанную воду.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество указанного H2S в указанном получаемом газе составляет менее чем приблизительно 10 см33.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть указанного газового потока подают в указанный бак UCSRP реактора второй ступени вместе с указанным отходящим газом.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанный растворитель отделяют от указанной жидкости и применяют повторно по меньшей мере в одном из указанного бака UCSRP реактора первой ступени и указанного бака UCSRP реактора второй ступени.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный газовый поток получают вследствие газификации одного из исходного сырья, выбранного из группы, содержащей уголь, нефтяной кокс, биомассу и их комбинации, и сгорания серосодержащего топлива.

9. Система для удаления серы из серосодержащего газового потока, содержащая

газовый поток, разделяемый на основной газовый поток и обходящий газовый поток;

бак UCSRP реактора первой ступени, приспособленный для работы в режиме избытка SO2, который содержит входное отверстие для неочищенного сырьевого газа основного газового потока и выходное отверстие для получаемого газа первой ступени; и

бак UCSRP реактора второй ступени, приспособленный для работы в режиме избытка H2S, который содержит входное отверстие для получаемого газа первой ступени, которое находится в гидравлическом соединении с указанным выходным отверстием для получаемого газа первой ступени и обходящим газовым потоком, и содержит выходное отверстие для получаемого газа второй ступени.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит промежуточный бак UCSRP реактора, приспособленный для работы в режиме избытка H2S, который содержит промежуточное входное отверстие для получаемого газа первой ступени, которое находится в гидравлическом соединении с указанным выходным отверстием для получаемого газа первой ступени, и содержит промежуточное выходное отверстие для получаемого газа первой ступени, которое находится в гидравлическом соединении с указанным входным отверстием для получаемого газа первой ступени.

11. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит реактор гидролиза COS для обработки получаемого газа первой ступени, производимого в указанном баке UCSRP реактора первой ступени перед обработкой в указанном баке UCSRP реактора второй ступени.

12. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бак сепаратора, приспособленный для отделения растворителя и воды из получаемого газа второй ступени, производимого в указанном баке UCSRP реактора второй ступени.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит отделительный бак для растворителя, приспособленный для отделения указанного растворителя из потока жидкости, содержащего указанный растворитель и указанную воду, образованные в указанном отделительном баке.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит рециркуляционный трубопровод для растворителя для повторного применения указанного растворителя, отделенного от указанного потока жидкости по меньшей мере в одном из указанного бака UCSRP реактора первой ступени и указанного бака UCSRP реактора второй ступени.

15. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит обводной трубопровод для подачи части указанного газового потока непосредственно в указанный бак UCSRP реактора второй ступени.

16. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит трубопровод для дополнительного SO2 для подачи дополнительного SO2 непосредственно в указанный бак UCSRP реактора второй ступени.

17. Система по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство для повторного применения воды для конденсации потока, образованного в указанной отделительной емкости растворителя для произведения водного конденсата и повторного применения указанного водного конденсата в указанной отделительной емкости.

18. Система по п.12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит адсорбционное поле, приспособленное для уменьшения количества H2S в указанном получаемом газе второй ступени в результате отделения указанного растворителя и указанной воды до уровня H2S менее чем приблизительно 50 мм33.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СЕРЫ ИЗ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ Предложены многоступенчатый способ UCSRP и система для удаления серы из H2S-содержащего газового потока, в которой газовый поток разделяют на основной газовый поток и обходящий газовый поток; основной газовый поток, который содержит первое количество H2S, подают в бакSO2, при этом получают элементарную серу и отходящий газ, имеющий уменьшенное количество указанного SO2; отходящий газ соединяют с обходящим газовым потоком и указанный отходящий газ и обходящий газовый поток подают в бак UCSRP реактора второй ступени, который работает в режиме избытка H2S, при этом получают получаемый газ, имеющий количество указанного H2S меньшее, чем указанное первое количество H2S. Предпосылки изобретения Правительство США имеет оплаченную лицензию на настоящее изобретение и право при определенных обстоятельствах требовать от патентовладельца выдавать лицензию другим на приемлемых условиях, как предусмотрено условиями контрактаDE-FC26-05NT42458, выданного Департаментом энергетики США. Область изобретения Настоящее изобретение относится к способу и системе для уменьшения содержания серы в серосодержащих газовых потоках. В одном аспекте настоящее изобретение относится к очистке газовых потоков, произведенной процессами газификации и горения. В ином аспекте настоящее изобретение относится к применению базового способа UCSRP для удаления серы из газовых потоков. В другом аспекте настоящее изобретение относится к очистке серосодержащих газовых потоков для достижения сверхнизких уровней серы в них. Описание известного уровня техники Традиционная технология для удаления H2S из природного газа и углеводородных технологических газовых потоков заключается во вводе технологического газового потока в соответствующее массообменное контактное устройство, обычно в емкость, оборудованную уплотнительными или контактными тарелками, например клапанными тарелками, с химическим веществом, таким как раствор амина при установленной концентрации амина в воде, обычно 50% или менее амина по весу, но зависящей от конкретного применяемого амина или конкретного растворителя. Такие амины поглощают кислотные газы,СО 2 и H2S, и подобные кислотные компоненты, хотя первые два являются кислотными компонентами,обычно находящимися в значительных концентрациях, и образуют химически связанный раствор, называемый обогащенным или насыщенным амином. Обогащенный или насыщенный амин посылают для"отделения" или регенерации, иногда посредством применения тепла за счет прямого впрыска потока во второй, отдельный аминовый контактор, часто называемый как регенератор, выпарная колонна или ребойлер, но также посредством нагревания опосредованно богатого раствора в ребойлере, расположенном внизу выпарной колонны. Инертные газы или газы, не содержащие кислотных компонентов, таких как азот, могут также быть добавленными в такие выпарные колонны для того, чтобы способствовать разъединению химически связанных кислотных компонентов, или для того, чтобы сделать возможным проведение реакций при низких температурах. Также может применяться вакуум. После достаточного воздействия парового потока в выпарной колонне обедненный раствор тот час же охлаждают, обычно посредством перекрестного обмена с исходным материалом в выпарной колонне для того, чтобы минимизировать требуемую тепловую нагрузку всей системы. Обедненный амин затем возвращается в абсорбер. Отходящие газы из выпарной колонны отправляют в установку регенерации серы, чаще всего в установку Клауса, в которой некоторые газы сгорают с воздухом для создания приблизительного соотношения H2S/SO2 2:1 в газе при температуре сверх 2500F, что приводит к реакции возникающей в газообразной фазе. Газ затем охлаждают, что приводит к отделению свыше примерно 70% серы в исходном материале в качестве жидкой элементарной серы в жидкой фазе. Газ повторно нагревают и пропускают над катализатором при 600F или приблизительно 600F, что приводит к образованию дополнительной элементарной серы. Газ затем снова охлаждают, что приводит к дальнейшей регенерации элементарной серы. Это в итоге повторяют 2-4 раза в таких каталитических реакторах Клауса до тех пор, пока не удалят примерно 97% серы. Дальнейшее удаление ограничено равновесием и если требуется удаление дополнительной серы, все серосодержащие вещества могут быть преобразованы вH2S в присутствии катализатора. Образованный таким образом H2S затем отделяют от газа при помощи второго абсорбера/выпарной колонны и повторно возвращают в процесс Клауса. С помощью этого может быть извлечено свыше 99% серы. Этапы, следующие за реакторами Клауса и конденсаторами, относятся к так называемым способам обработки отходящего газа и способам обработки "хвостового газа". Различные улучшения этих способов заключаются в достижении даже более высоких коэффициентов извлечения, когда требуется. Для меньших вместимостей серы в сырьевом газе, приблизительно 20 т в день или менее, взамен более экономно могут быть применены окислительно-восстановительные процессы жидкостей, такие как LO-CAT или STRETFORD, или процесс CRYSTASULF. Для еще меньших вместимостей порядка 100 фунтов в день или менее, адсорбционные поля железосодержащих материалов или каустически пропитанный углерод или оксид цинка или жидкостно-наполненные слоя триазиновых "поглотителей" или другие химические вещества или едкое вещество могут применяться при более низких системных расходах, чем окислительно-восстановительного типа процессы жидкостей. Аналогично, основываясь на данных моделирования в Hysys с применением DGM в качестве растворителя для удаления H2S из этого конкретного сырьевого газа (показан в таблице), получаемый газ будет содержать приблизительно 60 см 3/м 3 SO2, если реактор работал при приблизительно 750 фунт/кв.дюйм (абс.) и температуре приблизительно 270F в режиме избытка SO2 с примерно 2% избытком SO2 (основываясь на общей входящей стехиометрической потребности в SO2) в отходящем газе. Ес-1 023368 ли уровень SO2 должен быть уменьшен до менее 50 мм 3/м 3 для особых применений в дальнейшей обработке снова будет необходимо добавлять дополнительные операции в абсорбере/выпарной колонне с применением растворителей DGM или DEG для дальнейшего уменьшения уровня SO2 до менее 5-10 см 3/м 3 и добавлять дополнительные устройства, которые применяют специальные адсорбенты, такие как пульпа щелочного растворителя (например, известняк или известь) или сухой бикарбонат натрия, или водный раствор гидроксида натрия, который обычно применяется в промышленном масштабе для того,чтобы очистить получаемый газ для дальнейшего уменьшения уровня SO2 до менее 50 мм 3/м 3. Для крупномасштабных промышленных применений для газовых потоков, содержащих относительно высокие уровни СО 2, чистые расходы от применения таких адсорбентов (которые будут вступать в реакцию сSO2, так же как и с СО 2) будут относительно очень большими для достижения требования концентрацииSO2 в 50 мм 3/м 3 или менее. Концепция UCSRP (процесса регенерации серы калифорнийского университета) удаления серы из природного газа и различных газовых потоков описана в патенте США 7381393. В UCSRP, сероводород(H2S) взаимодействует с диоксидом серы (SO2) для образования серы в присутствии органической жидкости или растворителя, предпочтительно при температурах выше точки плавления серы в соответствии с реакцией (1). Типовые растворители, которые могут быть применены для того, чтобы способствовать этой реакции, включают метиловый эфир диэтиленгликоля (DGM) или диэтиленгликоль (DEG) с гомогенным катализатором, таким как 3-пиридил метанол, обобщенно именуемые как "Растворитель". По мере растворения частей исходных материалов H2S и SO2, они взаимодействуют с образованием серы,которая фактически нерастворима в Растворителе. Таким образом, жидкий серный продукт может быть выделен из смеси растворителя/газа на выходном отверстии из реактора. Патент США 7381393 далее указывает, что система может работать в двух режимах - режиме избытка H2S или режиме избытка SO2. В режиме избытка H2S, H2S находится в стехиометрическом избытке (в избытке примерно 5-20% относительно подаваемого в реактор SO2) для приведения в действие реакции по завершению с исчезновениемSO2, что приводит к тому, что получаемый газ содержит некоторое количество H2S. Аналогично, в режиме избытка SO2, SO2 находится в стехиометрическом избытке, что приводит к тому, что получаемый газ содержит некоторое количество остаточного SO2 в зависимости от величины примененного избыткаSO2 и общей кинетики реакции. В режиме избытка H2S, скорость рециркуляции растворителя для абсорбера/реактора относительно намного выше, чем в режиме избытка SO2, поскольку растворимость H2S в растворителях типа DGM значительно ниже, чем аналогичная растворимость SO2. Основная проблема в работе UCSRP в режиме избытка SO2 для всех реакторных стадий, особенно для H2S-содержащих газовых потоков, которые имеют относительно высокие уровни СО 2, заключается в последующем удалении остаточного SO2 до сверхнизких уровней, определенных в данном документе как менее чем приблизительно 50 мм 3/м 3, которые требуются для различных процессов производства ключевых химических продуктов и жидких/газообразных топлив и других процессов, требующих сверхнизких уровней SO2 в очищенном газе. Пример работы H2S-обогащенного абсорбера/колонны-реактора UCSRP типа, основанный на данных моделирования Hysys, с применением DGM в качестве растворителя для удаления H2S из конкретного соединения сырьевого газа (содержащего приблизительно 6200 см 3/м 3 H2S) показан в таблице. Получаемый газ на выходе из абсорбера/реактора UCSRP типа будет содержать приблизительно 120 см 3/м 3H2S, если реактор работал (при примерно 750 фунт/кв.дюйм (абс.) и 270F) в режиме избытка H2S с примерно 2% избытком H2S (основываясь на общем входе H2S). Если уровень H2S ниже 50 мм 3/м 3 требуется для специфических последующих промышленных применений (например, преобразования синтез-газа из угля в химические вещества или жидкие топлива), было бы необходимо применять либо дополнительныеUCSRP абсорбер/реакторы, которые работают в режиме избытка H2S, либо другую технологию удаления серы (например, процесс CRYSTASULF) для уменьшения уровня H2S дополнительно до приблизительно 5-10 см 3/м 3, при этом оба выбора увеличивают значительные капитальные и эксплуатационные затраты на процесс, за которыми следует применение защитного слоя (например, на основе ZnO) для уменьшения уровня H2S от 5-10 см 3/м 3 до менее 50 мм 3/м 3. Для типовых крупномасштабных промышленных эксплуатации, таких как обработка синтез-газа из угля для производства экологически чистых жидких видов топлива, производственные расходы на защитный слой адсорбента будут абсолютно непомерно высокими, если уровень H2S после второй технологической операции (например, после применения процесса Типичный состав синтез-газа, полученного из угля после окисления Отклонение и удаление воды В типовом процессе комбинированного цикла (IGCC) комплексной газификации малоценное топливо, такое как уголь, нефтяной кокс, биомасса или городские отходы преобразовывается в синтетический газ (синтез-газ) с высоким содержанием водорода вследствие газификации. Синтез-газ затем применяется в качестве первичного топлива для газовой турбины. Однако синтез-газ, полученный в результате процесса газификации, содержит некоторое количество примесей, содержащих серные соединения,такие как H2S, которые должны быть удалены перед сгоранием синтез-газа в газовой турбине. Один существующий способ заключается в применении SELEXOL или подобного физического процесса с растворителем в выборочной двухколонной конфигурации для удаления H2S в качестве разбавленного потока в совместно поглощаемом СО 2, рассматриваемый как кислый газ. Этот разбавленный (в H2S) поток кислого газа имеет низкую концентрацию H2S для большинства газифицируемого сырья вследствие недостаточной избирательности SELEXOL при удалении H2S в потоке, содержащем большее количество СО 2. Это влечет за собой схемы потока с концентрационными колоннами для H2S и предварительной загрузкой растворителя с СО 2 для обеспечения применения способа очистки кислого газа типа Клаус. Краткое описание изобретения Раскрытое в данном документе настоящее изобретение является способом и системой для уменьшения уровня серы в серосодержащих газовых потоках с применением множества этапов, применяя бакиUCRSP реактора для произведения потоков получаемого газа, которые содержат приблизительно менее 50 мм 3/м 3 серы. Как правило, газовые потоки получают вследствие газификации исходного сырья, выбранного из группы, содержащей: уголь, нефтяной кокс, биомассу и их сочетания, и/или сгорания серосодержащего топлива. В предпочтительном варианте осуществления газовый поток, содержащий H2S,подается на бак UCSRP реактора первой ступени, который работает в режиме избытка SO2, в котором отходящий газ, имеющий уменьшенное количество SO2 производится с неостаточным H2S. Отходящий газ с бака UCSRP реактора первой ступени подается на бак UCSRP реактора второй ступени, при этом бак работает в режиме избытка H2S, что приводит к тому, что получаемый газ содержит относительно низкое количество H2S с неостаточным SO2. Для применений типа IGCC для производства электричества с применением синтез-газа из угля, настоящее изобретение предоставляет несколько преимуществ, включающих более низкую стоимость процесса, чем современная технология. В двухступенчатом процессе UCSRP работа первой ступени в "режиме избытка SO2" для обработки основной фракции неочищенного исходного газа обеспечивает минимизацию скорости рециркуляции растворителя для первого абсорбера/реактора, в то время как растворимость SO2 в DGM или DEG значительно выше, чем аналогичная растворимость H2S. Применение бакаUCSRP реактора второй ступени, который работает в режиме избытка H2S, для обработки смеси стока с первой ступени и остатка неочищенного исходного газа исключает применение нескольких баковUCSRP реактора, которые работают только в режиме избытка H2S, или любой другой технологии удаления серы для достижения уровня H2S (+COS) приблизительно 4-10 см 3/м 3 H2S (или менее), таким образом, что получаемый газ обрабатывают в электростанции с комбинированным циклом, которая должна соответствовать строгим нормам по выбросам SO2 (например, 2,4 фунт/день/МВт выработанной полезной мощности). Полезность дополнительного массового расхода СО 2 в газовой турбине или химическом заводе заключается в дополнительной мощности или производстве химических веществ при условии, что там может быть применен СО 2 (как например, при синтезе метанола). СО 2 сверх необходимого в применениях химического синтеза может быть удален, применяя неизбирательный растворитель, выбранный для минимизации затрат, соответствующих параметрам газа, существующих после настоящего процесса,как известно специалистам в данной области. Такой СО 2 может быть выпущен в окружающую среду или уловлен в таком состоянии и чистоте, чтобы быть приемлемым для трубопровода СО 2 или введен в геологическую формацию непосредственно после сжатия и сжижения. Для специальных применений, таких как производство химических веществ или жидких топлив из полученного углем синтез-газа, где окончательный получаемый газ должен иметь сверхнизкое содержание серы, менее чем приблизительно 50 мм 3/м 3, реактор гидролиза COS может быть присоединен после ступени первого реактора, который работает под режимом избытка SO2, для преобразования COS в H2S и СО 2 и выходящий оттуда продукт затем обрабатывают во втором (или втором и третьем) баке UCSRP реактора, который работает на основании "режима избытка H2S" лишь для уменьшения уровня H2S до менее чем 4-5 см 3/м 3 таким образом, что получаемый синтез-газ обрабатывают в серном защитном слое для дальнейшего уменьшения уровня H2S до менее 50 мм 3/м 3 при минимальных общих затратах. Аналогичные преимущества могут быть достигнуты для обработки (1) природного газа или синтез-газа из биомассы/нефтяного кокса, имеющих относительно высокие уровни H2S и (2) SO2-содержащего топочного газа из традиционных пылеугольных электростанций. Краткое описание графических материалов Эти и другие цели, и характерные особенности настоящего изобретения станут более понятны из последующего детального описания вместе с графическими материалами, на которых: на фиг. 1 показана принципиальная схема двухступенчатого процесса UCSRP удаления серы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 показана принципиальная схема, показывающая движение серы в двухступенчатом процессе UCSRP в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления На фиг. 1 показана принципиальная схема системы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения для осуществления способа в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В способе по удалению серы из газового потока в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения газовый поток, содержащий H2S, такой как синтетический газ, из вышерасположенного процесса, и имеющий не более чем приблизительно 1 мол.% водяного пара, подается на бак 10 UCSRP реактора первой ступени, который работает в режиме избытка SO2,вырабатывая три выходных потока по основному процессу - отходящий газ, имеющий относительно низкий уровень SO2, например, приблизительно 40-50 см 3/м 3, обозначенный на фиг. 1, как отходящий газ первой ступени реактора, сера и жидкий растворитель. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1,растворителем является DGM. Отходящий газ первой ступени охлаждается в теплообменнике 11 и затем подается на бак 12 UCSRP реактора второй ступени, который работает в режиме избытка H2S, вырабатывая получаемый газ, обозначенный на фиг. 1 как отходящий газ второй ступени реактора, имеющий относительно низкий уровень H2S, обычно менее чем приблизительно 10 см 3/м 3, и предоставляя дополнительную серу. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения часть серы,произведенной по меньшей мере в одном из баков UCSRP реактора первой ступени и второй ступени,подается в печь 13 вместе с кислородом для образования потока SO2, который подается в бак USCRP реактора первой ступени. Баки UCSRP реактора, которые содержат подходящий уплотнительный материал, могут работать либо в режиме прямотока нисходящего потока или в режиме противотока. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, поток SO2, обходящий бак UCSRP реактора первой ступени может быть применен для управления выработки H2S, выходящей из бакаUCSRP реактора второй ступени. Не исключено, что некоторое количество COS может образоваться в баке UCSRP реактора первой ступени (которое обычно может равняться приблизительно 4-8 см 3/м 3 или менее, если уровень SO2 в отходящем газе составляет приблизительно 40 см 3/м 3). Соответственно, в зависимости от уровня COS в отходящем газе из бака UCSRP реактора первой ступени, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, отходящий газ обрабатывается в реакторе 14 гидролиза COS, преобразовывая часть (обусловленную равновесием реакции гидролиза в параметрах на выходе из реактора) COS и водяного пара в СО 2 и H2S. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения часть синтез-газа из вышерасположенного процесса смешивается с отходящим газом из бака UCSRP реактора первой ступени или, при необходимости, с получаемым газом из этапа гидролиза COS, с производством смеси синтезгаза/отходящего газа, которая подается в бак UCSRP реактора второй ступени. Количество синтез-газа обходящего бак UCSRP реактора первой ступени является изменяемым, в зависимости от состава синтезгаза и давления синтез-газа, и в зависимости от потребности в удалении серы для последующих процессов, например, для выработки энергии или для производства химических веществ и экологически чистых видов топлива. Для специальных применений, которые имеют очень жесткие технические требования по сере(обычно менее чем приблизительно 50 мм 3/м 3), таких как реформированный природный газ и газификация угля с преобразованием синтез-газа в экологически чистые виды топлива или химические вещества,в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предусматривается дополнительный (промежуточный) бак 19 UCSRP реактора, который работает в режиме избытка H2S (вместе с реактором гидролиза COS после обработки синтез-газа в баке UCSRP реактора первой ступени, если необходимо) для уменьшения уровня H2S до менее 1-3 см 3/м 3 для минимизации себестоимости (капитальных, а также ежегодных эксплуатационных расходов) нижерасположенного устройства очистки серы. Альтернативно, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, предусматривается защитный слой 15 оксида цинка для уменьшения уровня H2S до указанного уровня, менее 50 мм 3/м 3. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения получаемый газ из бакаUCSRP реактора второй ступени охлаждается в охлаждающем устройстве 16 при подготовке этапа сепарации высокого давления в подходящий бак 17 сепаратора для восстановления основных фракций растворителя и воды, присутствующих в получаемом газе. Жидкости из сепаратора обрабатываются в подходящем устройстве, таком как отделитель 18 DGM/воды, с целью восстановления растворителя для повторного применения по меньшей мере в одном из бака UCSRP реактора первой ступени и бака UCSRP реактора второй ступени, и для удаления большей части воды, присутствующей в исходном синтез-газе,а также воды, образованной из-за реакции образования серы. Способ и система по настоящему изобретению могут применяться на традиционных электростанциях, применяющих пылевидный уголь для достижения очень низких уровней SO2 в отработанном выхлопном газе посредством вступления в реакцию отработанного газа с удельным количеством H2S, образованным на участке электростанции (например, посредством импортирования водорода или образования водорода посредством преобразования метанола и вступления его в реакцию с частью образованной серы). В качестве примера, на фиг. 2 показана схема движения серы при двухступенчатом процессеUCSRP для применений в IGCC в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, полученного при помощи моделирования HYSYS. Специалистам в данной области будет понятно, что изменение порядка этапов способа настоящего изобретения не оказывает влияния на заявленное изобретение. Т.е. способ, в котором бак UCSRP реактора первой ступени работает в режиме избытка H2S и бак UCSRP реактора второй ступени работает в режиме избытка SO2 будет требовать значительного количества, например, традиционных этапов очисткиSO2 с высокоизвестковой рециркуляцией для того, чтобы достичь низких уровней SO2, т.е. менее чем или равных приблизительно 50 мм 3/м 3, в получаемом газе, предусмотренном способом настоящего изобретения. Хотя предыдущее описание настоящего изобретения было приведено в отношении его конкретных предпочтительных вариантов осуществления, и множество особенностей были изложены с целью объяснения, для специалистов в данной области будет очевидно, что настоящее изобретение допускает дополнительные варианты осуществления и те конкретные особенности, которые описаны в данном документе, могут быть существенно изменены без отклонения от основных принципов настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ для удаления серы из H2S-содержащего газового потока, включающий этапы разделения газового потока на основной газовый поток и обходящий газовый поток; обработки основного газового потока, содержащего первое количество H2S в баке UCSRP реактора первой ступени, который работает в режиме избытка SO2 при первом количестве SO2, при этом получают элементарную серу и отходящий газ, который содержит уменьшенное количество указанного SO2; соединения отходящего газа с обходящим газовым потоком и обработки указанного отходящего газа и обходящего газового потока в баке UCSRP реактора второй ступени, который работает в режиме избытка H2S, при этом получают получаемый газ, который имеет количество указанного H2S меньше, чем указанное первое количество H2S. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный отходящий газ обрабатывают в промежуточном баке UCSRP реактора, который работает в режиме избытка H2S, перед обработкой в указанном бакеUCSRP реактора второй ступени. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный отходящий газ обрабатывают в реакторе гидролиза COS перед обработкой в указанном баке UCSRP реактора второй ступени, при этом часть COS и водяного пара, присутствующие в указанном отходящем газе, преобразуют в СО 2 и H2S. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворитель и воду, присутствующие в указанном получаемом газе, отделяют от указанного получаемого газа, при этом получают жидкость, содержащую указанный растворитель и указанную воду. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество указанного H2S в указанном получаемом газе составляет менее чем приблизительно 10 см 3/м 3. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть указанного газового потока подают в указанный бакUCSRP реактора второй ступени вместе с указанным отходящим газом. 7. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанный растворитель отделяют от указанной жидкости и применяют повторно по меньшей мере в одном из указанного бака UCSRP реактора первой ступени и указанного бака UCSRP реактора второй ступени. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный газовый поток получают вследствие газификации одного из исходного сырья, выбранного из группы, содержащей уголь, нефтяной кокс, биомассу и их комбинации, и сгорания серосодержащего топлива. 9. Система для удаления серы из серосодержащего газового потока, содержащая газовый поток, разделяемый на основной газовый поток и обходящий газовый поток; бак UCSRP реактора первой ступени, приспособленный для работы в режиме избытка SO2, который содержит входное отверстие для неочищенного сырьевого газа основного газового потока и выходное отверстие для получаемого газа первой ступени; и бак UCSRP реактора второй ступени, приспособленный для работы в режиме избытка H2S, который содержит входное отверстие для получаемого газа первой ступени, которое находится в гидравлическом соединении с указанным выходным отверстием для получаемого газа первой ступени и обходящим газовым потоком, и содержит выходное отверстие для получаемого газа второй ступени. 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит промежуточный бак UCSRP реактора, приспособленный для работы в режиме избытка H2S, который содержит промежуточное входное отверстие для получаемого газа первой ступени, которое находится в гидравлическом соединении с указанным выходным отверстием для получаемого газа первой ступени, и содержит промежуточное выходное отверстие для получаемого газа первой ступени, которое находится в гидравлическом соединении с указанным входным отверстием для получаемого газа первой ступени. 11. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит реактор гидролиза COS для обработки получаемого газа первой ступени, производимого в указанном баке UCSRP реактора первой ступени перед обработкой в указанном баке UCSRP реактора второй ступени. 12. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бак сепаратора, приспособленный для отделения растворителя и воды из получаемого газа второй ступени, производимого в указанном баке UCSRP реактора второй ступени. 13. Система по п.12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит отделительный бак для растворителя, приспособленный для отделения указанного растворителя из потока жидкости, содержащего указанный растворитель и указанную воду, образованные в указанном отделительном баке. 14. Система по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит рециркуляционный трубопровод для растворителя для повторного применения указанного растворителя, отделенного от указанного потока жидкости по меньшей мере в одном из указанного бака UCSRP реактора первой ступени и указанного бака UCSRP реактора второй ступени. 15. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит обводной трубопровод для подачи части указанного газового потока непосредственно в указанный бак UCSRP реактора второй ступени. 16. Система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит трубопровод для дополнительного SO2 для подачи дополнительного SO2 непосредственно в указанный бак UCSRP реактора второй ступени. 17. Система по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство для повторного применения воды для конденсации потока, образованного в указанной отделительной емкости растворителя для произведения водного конденсата и повторного применения указанного водного конденсата в указанной отделительной емкости. 18. Система по п.12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит адсорбционное поле, приспособленное для уменьшения количества H2S в указанном получаемом газе второй ступени в результате отделения указанного растворителя и указанной воды до уровня H2S менее чем приблизительно 50 мм 3/м 3.

МПК / Метки

МПК: C01B 17/04

Метки: способ, потоков, серы, удаления, серосодержащих, система, газовых

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-23368-sposob-i-sistema-dlya-udaleniya-sery-iz-serosoderzhashhih-gazovyh-potokov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и система для удаления серы из серосодержащих газовых потоков</a>

Похожие патенты