一种用于将酸性转换合成气体原料分离成液态二氧化碳、气态含氢气气体和分离的含硫组分的方法，所述方法包括以下步骤：a.在升高的压力下用醇溶剂在第一洗涤器中洗涤所述酸性转换气体并且单独地回收含有所述含硫组分的醇流和脱硫的转换气体；b.随后将所述脱硫的转换气体冷却至一定温度和升高的压力，在所述温度和升高的压力下，其中含有的所述二氧化碳冷凝并且形成两相气-液混合物；c.在分馏单元中将阶段(b)的所述两相混合物分离成单独的液态二氧化碳和气态含氢气馏分；d.在升高的压力下用醇溶剂在第二洗涤器中通过洗涤所述气态含氢气馏分来从所述分离的气态含氢气馏分中提取残留二氧化碳并且回收含二氧化碳的醇流；e.将步骤(d)中产生的所述含二氧化碳的醇流给送至所述第一洗涤器，和f.使用至少一个热交换器来温热和膨胀所述洗涤的气态含氢气馏分以便与步骤(b)的所述混合物和能够回收机械功的至少一个涡轮膨胀器交换热量。所述方法可以在例如整体气化联合循环(IGCC)中使用，其中燃料源是煤或低级碳源例如褐煤、焦油砂和页岩油。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体的分离本专利技术涉及一种用于从气体的混合物中分离二氧化碳的方法，在所述气体的混合物中另一主要组分为氢气。具体地，本专利技术涉及一种方法，其中二氧化碳和氢气被分离并作为纯物流从酸性变换合成气体中回收。出于环境原因，越来越期望将温室和污染气体与那些环境无害的气体例如氢气、氮气或氧气分离，以便纯化后者或使它们适合其它任务。特别地，越来越多的关注正在给予这样的策略，其中将二氧化碳(烃燃料燃烧的主要含碳产物)俘获并储存在地下岩层中。此类策略特别适用于诸如整体气化联合循环(IGCC)发电站处理煤或石油焦炭或其它天然气给料等同物之类技术，其中含碳燃料首先被重整或气化以 产生粗制合成气体，所述粗制合成气体随后被“转换”成适合分离的二氧化碳和氢气的混合物。纯分离的氢气可以随后被干净燃烧以在燃气轮机中提供动力。本领域中已提出许多从二氧化碳和氢气的转换的混合物中分离二氧化碳的方法，所述方法尤其包括使用对氢气和任选的氮可渗透的膜；对二氧化碳以及溶剂提取法可渗透的膜。或者，美国专利3614872描述一种基于超大气压力自动制冷的方法。在所述方法中，冷却压力为40至250个大气压的气态供入液流，使得30至95%的二氧化碳通过与制冷剂非接触逆流热交换而冷凝并随后从未冷凝的气体中分离。随后将分离的物流本身分别用作制冷剂来冷却供入液流的馏分。在未冷凝的气流的情况下，所教导的是，进一步的冷却能力可以通过单阀两端的等焓膨胀或通过等熵膨胀产生，以便使气体驱动单胀式发动机或者单涡轮发电机的转子。最近在我们的共同待审申请PCT/GB/2009/001810中，我们已描述了对此方法的改进。所述方法从总的方面包括首先将干燥的转换的产物压缩并冷却至一定压力和温度，在所述压力和温度下二氧化碳液化；和随后从其它不可冷凝气体(大部分为氢气)中分离如此产生的液态二氧化碳。随后，通过多个热交换器和集成在其自身中的涡轮膨胀器使分离的组分回到适用于进一步应用的温度和压力，并且使用所述热交换器来冷却到来的转换的混合物，以便为了最佳效率而控制整个方法中的总能量。我们的申请描述用于实现此结果的方法配置，特别是描述了使用紧凑的扩散焊接式多通道热交换器来减少所需热交换器的数量从而简化硬件和空间的需要。此外，通过利用多个涡轮膨胀器，有可能通过使所述方法中所采用的冷却曲线和各种物流的特性紧密相配而以改进的能量效率和利用来实施整个方法。虽然本申请中所述方法使得可从不可冷凝富氢气气体中良好分离二氧化碳，但我们已在我们随后提交的申请PCT/GB/2009/02895中表明，如果分离之后，在使富氢气气体回到所需温度和压力之前，使其经受采用能够吸收其中所含的残留二氧化碳的醇溶剂(例如甲醇)进行的洗涤，则可以进一步提高效率和产品纯度。当富氢气气体随后用于例如氢气燃料发电站中时，这继而导致提高的环境效益。在上文所述的所有方法中，期望处理脱硫的的转换的气体(B卩，含有最小水平的含’酸性’硫的组分，例如硫化氢、二氧化硫、硫化羰和挥发性硫醇)。这是因为在上文所述的方法中，如果例如二氧化碳被储存于地下，则任何此类组分一般最终存在于液态二氧化碳中，从而潜在导致它们自身的环境问题。结果，如果初始合成气体是’酸性的’，则如一般情况那样，当初始含碳原料是煤或低级碳源例如褐煤、焦油砂或页岩油时，需要进一步的策略来用于分离这些含硫组分。我们的共同待审专利申请PCT/GB/2009/002884描述一种PCT/GB/2009/001810中所述方法的变型，其中解决了该问题。在其中所述的方法中，使分离的液态二氧化碳汽化并与醇溶剂(一般是冷的甲醇)接触以在被再液化之前提取这些酸性组分。虽然这是用于使分离的二氧化碳脱硫的极有效的方法，但其缺点为其引起额外的复杂性、热量管理和方法整合问题。现已发现，可以通过在二氧化碳被液化之前洗涤该转换的合成气体并且将该洗涤器的操作与用于从气液分离器下游的含氢气气体中去除二氧化碳的洗涤器整合，来修改PCT/GB/2009/02895中所述的方法以有效地处理酸性转换的合成气体。因此，根据本专利技术，提供一种用于通过超大气压力制冷而将酸性转换合成气体原料分离为液态二氧化碳、气态含氢气气体和分离的含硫组分的方法，其特征在于，所述方法·包含以下阶段 (a)在升高的压力下用醇溶剂在第一洗涤器中洗涤所述酸性转换气体并且分别回收含有所述含硫组分的醇流和脱硫的转换气体； (b)随后将所述脱硫的转换气体冷却至一定温度，在所述温度下，其中含有的所述二氧化碳冷凝并且形成两相气-液混合物； (c)在分馏单元中将阶段(b)的两相混合物分离成单独的液态二氧化碳和气态含氢气懼分； (d)在升高的压力下用醇溶剂在第二洗涤器中通过洗涤所述气态含氢气馏分来从所述分离的气态含氢气馏分中提取残留的二氧化碳并且回收含二氧化碳的醇流； (e)将阶段(d)中产生的所述含二氧化碳的醇流给送至所述第一洗涤器，和 (f)使用至少一个热交换器来温热和膨胀所述洗涤的气态含氢气馏分，以便与阶段(b)的所述混合物和能够回收机械功的至少一个涡轮膨胀器交换热量。本专利技术的优点在于，通过整合两个洗涤器以便它们利用共同的溶剂，相对于先前所述的方法实现更高的能量效率。特别相对于PCT/GB/2009/002884中所述的方法，避免了汽化和再冷凝二氧化碳的需要，由此就所涉及的给定体积的液态二氧化碳显著简化方法。在本专利技术的方法的阶段(a)中，将一般在50至250巴范围的压力下的酸性转换合成气体给送至第一洗涤器(一般为塔)，在其中酸性转换合成气体与醇溶剂接触。如下文解释的，该醇溶剂来源于阶段(d)的第二洗涤器并且含有溶解的二氧化碳。阶段(a) —般通过以下方式实现在导致酸性转换气体的物流与冷的醇的物流密切和剧烈混合的条件下，例如通过逆流混合或通过将转换气体喷射通过所述醇，使酸性转换气体的物流连续地与冷的醇的物流接触。在这些条件下，转换气体中的含硫组分和一些二氧化碳溶于所述醇中并且通过出口流出物物流从系统中去除。在此阶段期间，冷的醇在其遭遇逐渐更热的酸性转换合成气体时被逐渐加热，跨越第一洗涤器产生温度梯度。适当地，此温度梯度通过范围为-50至0°C、最优选为-50至_20°C的冷的醇的进口温度与适当地范围为O至50°C、优选地为+5至+35°C的被加热的醇的出口温度来定义。普通技术人员将认识到，确切的进口和出口温度将取决于所用的气体和溶剂流速以及在某种程度上取决于流出物物流中所能容许的二氧化碳的量。同时，应该选择出口温度以使得基本上所有含硫组分被第一洗涤器去除。一般地，脱硫的转换气体随后从塔顶上去除，并且出口醇物流现在含有溶解的二氧化碳和从底部去除的含硫组分。如此去除的出口流出物物流随后被给送到至少一个、优选一系列的闪蒸器，在其中压力部分下降，使得二氧化碳从醇溶剂中释放，同时含硫组分仍然溶于其中。或者，此物流被给送至至少一个、优选为一系列的热交换器和分离器，其中温度逐渐增加，使得二氧化碳从醇溶剂中释放，同时含硫组分仍然溶于其中。随后，将现在主要含有基本上仅溶解的含硫组分的醇溶剂去除并给送至汽提塔，所述汽提塔使纯醇和含硫组分的气态物流再生，所述含硫组分的气态物流可以在例如克劳斯(Claus)装置中进一步处理以回收元素形式的硫。 由闪蒸器释放的二氧化碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：ME拜利，S康索尼，JA福西思，M加蒂，E马特利，Y莫伊，K奥古拉，F维加诺，
申请(专利权)人：英国备选能源国际有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。