專利名稱：處理酸性氣體的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于分離包含二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和氫氣(H2)的進料氣體以產生富吐產物和貧并優(yōu)選至少基本不含的(X)2產物的方法和裝置。其特別涉及分離進料以形成富吐的產物氣體和與進料氣體相比貧吐并富(X)2和的一種或多種酸性氣體(即含H2Q和隨后加工所述酸性氣體以獲得CO2產物的方法和裝置。本發(fā)明特別用于處理獲自碳質原料的氣化或重整的酸性合成氣混合物。
背景技術：
通過重整或氣化碳質原料來生產合成氣是公知的。如果原料含硫，如固體(例如煤、石油焦)或重質液體(例如浙青質)氣化原料的常見情況那樣，這種工藝產生含有氫氣 (H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和通常其它物類，如甲烷(CH4)、硫化羰 (COS)和二硫化碳(CS2)的初始合成氣體料流。通常，隨后對該初始合成氣混合物(粗制合成氣)施以進一步處理。特別地，可以對該初始合成氣混合物施以水煤氣變換反應，其中初始合成氣混合物中存在的至少一部分CO通過在合適的變換催化劑存在下與H2O反應來轉化成另外的(X)2和H2。這種工藝還會通過在水煤氣變換反應過程中合成氣中的其它硫物類 (如COS和CS2)的附帶轉化產生另外的H2S0由于擔心溫室氣體排放，越來越希望在使用剩余的富吐產物(主要包含H2或吐和 CO的混合物)作為燃燒燃料或用于化學品生產或精煉用途之前從合成氣中除去co2?？梢詨嚎s(X)2以便儲存在地下或用于提高油采收率(EOR)。還可能必須從合成氣中除去H2S。如果該富吐產物要用于化學品生產或精煉，則如果存在&S，其可能是這些下游工藝的毒物。同樣地，如果該富吐產物要在燃燒輪機中燃燒產生動力，則如果存在&S，其會轉化成SOx (S& 和SO3)，對它們有排放限額，因此可能需要使用昂貴脫硫技術從燃燒廢氣中除去。同樣地， 與(X)2 —起儲存可能不實際或不允許。因此，還必須找到在管道運輸或地質封存之前從 CO2中成本有效地除去H2S的解決方案。對于從酸性合成氣混合物中捕獲(X)2和H2S的問題，目前最常用的商業(yè)解決方案是使用物理溶劑(即液體溶劑)吸收法，也稱作酸性氣體脫除(AGR)法，如klexol 或 Rectisol 以將&s、CO2和產物吐選擇性分離成不同料流。通常通過與尾氣處理單元 (TGTU)聯(lián)合的克勞斯法進一步處理典型地含有大約20-80摩爾％ H2S的富料流以產生硫。典型地壓縮該(X)2料流以符合管道或儲存規(guī)格，并將產物吐作為燃料送往發(fā)電用的燃氣輪機，或可通過變壓吸附(PSA)進一步加工以實現(xiàn)用于精煉用途的“spec”純度(通常 99. 99摩爾％或更高)。但是，這種AGR法的缺點在于它們昂貴并具有相當大的功率消耗。如上所述，除去獲自AGR法的富H2S料流中所含的H2S的典型方法是使用克勞斯法轉化成元素硫。這種方法如公知的那樣典型地包括初始熱步驟，接著一個或多個催化步驟。 在熱步驟中，該富料流在高溫下在亞化學計量燃燒中反應以將一部分轉化成so2。 控制燃燒過程中氧化劑(即O2)與H2S的比率以使所有H2S的總共1/3轉化成S02。這為后繼催化步驟提供恰當?shù)? IH2S SO2摩爾比。更具體地，在所述后繼催化步驟中，使獲自熱步驟的&S/SA的2 1混合物在合適的催化劑(例如活性鋁(III)或鈦(IV)氧化物) 上反應以經(jīng)由反應2H2S+S& — 3/8S8+2H20將H2S和轉化成元素硫。該克勞斯法通常實現(xiàn)高(例如94至97% )但不完全的硫回收水平，因此，如上所述，通常還使用TGTU以從克勞斯工藝尾氣中回收和/或除去殘留H2S。當要生產大于20短噸/天(tpd)硫(大約18000千克/天硫)時和當該工藝的進料中的H2S濃度大于10摩爾％，更優(yōu)選大于20摩爾％時，克勞斯法的經(jīng)濟最大化。對小于 20tpd (18000千克/天)硫的生產率而言和/或對H2S濃度更稀的進料流而言，其它更經(jīng)濟的除硫手段通常是優(yōu)選的。典型地，這些是可再生類型或“once-and-done”清除類型的催化劑基方法，并根據(jù)所處理的氣體的加工條件而需要不同程度的工藝復雜性和運行成本。典型地，這些方法最適合處理H2S濃度小于5%的進料，和用于要生產小于20tpd (18000千克 /天)的工藝(盡管已設計和建造更大的單元)。這些方法典型地能從進料中除去99%或更多的H2S。此類H2S處置技術的工業(yè)認可的實例包括LO-CAT和Stretford工藝。用于從混合物中分離H2S和/或其它含硫化合物的已知現(xiàn)有技術方法的具體實例包括下列。US-A1-2007/0178035，其公開內容經(jīng)此引用并入本文，描述了處理包含H2、CO2和至少一種選自&S、C0和CH4的可燃氣體的氣體混合物的方法。優(yōu)選通過變壓吸附(PSA)分離可獲自碳質原料的部分氧化或重整的氣體混合物，以產生分離的H2氣體和包含可燃氣體的粗制(X)2氣體。該粗制(X)2氣體隨后在&存在下燃燒以產生熱和包含可燃氣體燃燒產物的(X)2產物氣體。通過與分離的吐氣體或由其衍生的氣體間接熱交換，回收來自至少一部分該CO2產物氣體的熱。當可燃氣體是或包括時，燃燒產物包括SO2和S03(S0x)。在一個實施方案中，隨后通過用水洗滌(X)2產物氣體以冷卻該氣體和除去SO3并將冷卻的無SO3 的氣體在O2、水和NOx存在下保持在升高的壓力下以將SO2和NOx轉化成硫酸和硝酸來除去 SOx，由此獲得無SOx、貧NOx的(X)2氣體。該文獻中描述的方法因此是離開PSA的酸性尾氣體料流中的H2S在燃燒形成SOx 后最終轉化成硫酸的一種硫處置途徑。這種方法是常規(guī)元素硫處置途徑的替代方案并另外可應付稀濃度以及不同的硫總量。但是，市場狀況可能限制這種硫處置途徑的經(jīng)濟可行性，因為由這種方法產生的酸可能無法出售或品質差到可能需要昂貴的中和和處置。US-B2-6, 818，194描述了從酸性氣體中除去H2S的方法，其中將酸性氣體送入吸收器，在此通過包含元素硫的有機溶劑、溶解的元素硫、驅動被該液體吸收的與溶解的硫之間的反應(以形成可溶于該吸收液的非揮發(fā)性多硫化物)的有機堿和防止形成多硫化物油的增溶劑的非水吸收液從該氣體中除去H2S。該方法進一步包括將SA添加到吸收器中以將多硫化物氧化成元素硫，由此通過降低的平衡背壓來實現(xiàn)的更完全化學轉化。 來自吸收器的脫硫氣離開該工藝，隨后冷卻吸收劑料流并送入結晶器以結晶足以平衡之前吸收的H2S量的硫。在這種方法中，吸收器進料流中H2S/sa的最佳摩爾比與克勞斯法的催化階段的相同，即2 1。在一個實施方案中，該方法用于已含有2 1吐5/502摩爾比的進料流，如該進料流是運行產生具有這種組成的尾氣的克勞斯工藝的尾氣。在另一實施方案中，該方法可用于含H2S的進料流，在該料流流經(jīng)吸收器容器之前先向其中加入SO2以獲得所需2 1 比?？蓪崿F(xiàn)這一點的一種示例性方式是將進料流分成兩個料流，使所述料流之一經(jīng)過催化氧化反應器以將其中所含的至少一部分H2S轉化成SO2,隨后再合并這些料流。US-A-4, 356，161描述了降低包含C02、H2S和COS的高(X)2含量進料氣體料流的總硫含量的方法。首先將該進料氣體送往吸收塔，在此使其與對H2S呈選擇性的可再生的液體聚鏈烷醇胺吸收劑接觸。隨后將包含CO2和COS并基本不含H2S的未吸收的氣體料流送往還原步驟，在此將其與克勞斯廢氣合并并將COS還原成H2S。隨后將該處理過的氣體送往第二吸收塔并將未吸收的氣體排放到大氣中。來自這兩個吸收塔的富H2S溶劑在共用汽提塔中汽提并將富H2S氣體送往克勞斯單元以轉化成元素硫。該文獻中描述的吸收法在工業(yè)中常被稱作“酸性氣體富集”法。US-A-5, 122，351描述了對通過轉化成元素硫來除去H2S的已知LO-CAT和 Stretford方法的細化，由此回收和再使用所述方法中所用的催化多價金屬氧化還原溶液。 這通過在硫洗滌/過濾/回收工藝中插入閑環(huán)蒸發(fā)器/冷凝器工藝來實現(xiàn)以便將用于提純硫的洗水和從硫熔爐中回收的任何多價金屬氧化還原溶液送入蒸發(fā)器以將該氧化還原溶液濃縮至能有效吸收的濃度并將該蒸發(fā)器中蒸發(fā)的水冷凝為用于洗滌和/或過濾回收的硫的純水。US-A1-2010/01118M描述了由烴質進料，如煉油廠殘渣、石油、天然氣、石油氣、石油焦或煤制造吐的方法。在示例性實施方案中，通過氣化渣油、驟冷粗合成氣和對驟冷的合成氣施以水煤氣變換反應來形成包含H2、CO、CO2和的粗制合成氣。該合成氣經(jīng)由PSA 分離成H2產物和富含(X)2并還含有H2S、H2和CO的尾氣。將該PSA尾氣與克勞斯工藝尾氣混合并將該混合物供應至尾氣凈化階段，其使用液體溶劑，如MDEA或Flexsorb SE 從氣體混合物中選擇性洗出H2S。隨后從溶劑中釋放H2S并添加到克勞斯工藝的進料流中。US-A-5, 248, 321描述了從氣體混合物，如來自發(fā)電廠的煙氣、熔爐氣體和各種工業(yè)操作排放的其它氣體中除去硫氧化物的方法。該方法包括使該氣體混合物與基本疏水的非官能化聚合吸著劑，如苯乙烯聚合物接觸，該吸著劑可用在PSA系統(tǒng)中以選擇性吸附S02。 富的解吸料流可以與合適量的H2S —起送入克勞斯反應器以產生元素硫和水。US-B2-7, 306，651描述了使用PSA單元與膜的組合分離包含和H2的氣體混合物。PSA將進料流分離成H2料流和兩個富料流。一個富料流作為廢物料流回收，第二個壓縮并經(jīng)過膜以除去H2。隨后在壓力下供應至PSA單元以供沖洗, 送回PSA單元以供吹掃。該氣體混合物可以例如是獲自煉油廠中的加氫脫硫工藝的料流?？梢詫⒏籋2S 的廢料流送入煉油廠的燃料/酸性氣體管道之一中。EP-B1-0444987描述了從煤氣化產生的合成氣體料流中分離C02*H2S。含有H2S 的該合成氣體料流在催化CO-變換反應器中與蒸汽反應以將該料流中的基本所有CO轉化成C02。將該變換的料流送往PSA單元，其優(yōu)先于H2吸附(X)2和H2S,以將所述料流分離成H2 產物氣體和含(X)2和的料流。將含(X)2和的料流送往第二 PSA單元，其優(yōu)先于(X)2吸附H2S,以提供據(jù)稱具有高純度的(X)2產物和含的料流，將后者送往克勞斯單元以將H2S 轉化成元素硫。EP-A1-0633219描述了從含有硫化合物的氣體料流，如來自克勞斯法的廢氣中除去硫化合物的方法。該方法包括下列步驟(a)通過燃燒Sh以外的硫化合物以形成并將SO2催化氧化成隨后在水中形成硫酸的SO3，將硫化合物轉化成硫酸；(b)將硫酸與氣體料流分離；和(c)將該硫酸供應到克勞斯法的熱階段中以使硫酸與硫化氫反應形成元素硫。
類似地，US-A-4, 826，670描述了通過將硫酸料流引入反應爐(克勞斯法的熱階段)以緩和氧誘發(fā)的高溫來改進富氧克勞斯工藝的方法，其能使克勞斯工藝中的氧富集和附隨吞吐量達到更高水平。工業(yè)必須在選擇用于加工酸性進料的技術時尋求精妙的平衡。成功的方案必須在確保所選技術能適當和穩(wěn)定地滿足日益嚴格的排放標準的同時使資本和運行成本最小化。 H2S處置技術的最終選擇可如上所述取決于被處理的酸性氣體料流中存在的H2S濃度。如果要捕獲(X)2 (用于地下儲存或提高油采收率)，CO2產物中H2S的存在涉及規(guī)章問題且必須原位采取仔細的設計措施以確保產品純度合格。本發(fā)明的實施方案的一個目的是提供用于加工包含C02、H2S*H2的進料氣體(如酸性合成氣)以產生富壓產物和貧并優(yōu)選至少基本不含的(X)2產物的新型方法和
直O(jiān)特別地，本發(fā)明的實施方案的一個目的是提供與常規(guī)技術(如使用液體溶劑吸收法，即酸性氣體脫除法，如kiexoi 或Reetisol 將進料分離成單獨的h2s、0)2和H2料流， 接著在克勞斯單元中處理富H2S料流的標準商業(yè)布置)相比實現(xiàn)經(jīng)濟優(yōu)點和/或具有降低的功率消耗的用于加工此類進料以獲得此類產物的方法和裝置。本發(fā)明的實施方案的一個目的還在于提供用于加工包含C02、H2S和H2的進料氣體 (如酸性合成氣)以產生富吐產物和貧的(X)2產物的方法和裝置，其中將至少部分轉化成元素硫并作為元素硫除去。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供處理包含C02、&S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的方法，該方法包括通過變壓吸附(PSA)分離進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；在至元素硫轉化系統(tǒng)中通過使酸性氣體與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸來加工所述酸性氣體料流之一，從而將轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧H2S和H2 ；在氧化系統(tǒng)中通過與&反應以氧化酸性氣體中的和吐來加工另一所述酸性氣體料流，從而產生熱和形成氧化流出物，所述流出物包含C02、SOx (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富ω2并貧H2S*H2，和(i)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SO2引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)，以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述；和/ 或(ii)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述酸；和由獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的所述脫硫氣體料流形成(X)2產物。根據(jù)本發(fā)明的另一些方面，提供適合實施根據(jù)第一方面的方法的裝置。


圖1是描繪本發(fā)明的一個實施方案的流程圖2是描繪本發(fā)明的另一實施方案的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供處理包含CO2W2S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的方法和裝置。該方法包括通過變壓吸附(PSA)分離進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；在至元素硫轉化系統(tǒng)中通過使酸性氣體與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸來加工所述酸性氣體料流之一，從而將轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧H2S和H2 ；在氧化系統(tǒng)中通過與&反應以氧化酸性氣體中的和吐來加工另一所述酸性氣體料流，從而產生熱和形成氧化流出物，所述流出物包含C02、SOx (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富ω2并貧H2S*H2，和(i)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SO2引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)，以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述；和/ 或(ii)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述酸；和由獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的所述脫硫氣體料流形成(X)2產物。上述本發(fā)明的布置提供許多益處。特別地，使用變壓吸附分離出富H2產物與使用如標準商業(yè)布置中所用的液體溶劑吸收法相比提供資本和運行成本節(jié)省和降低的功率消
^^ ο此外，在標準商業(yè)布置中，(通過液體溶劑吸收法)從進料流中分離并送往克勞斯單元中處理的酸性氣體料流可以基本或完全不含酸性氣體(即H2S和CO2)以外的組分，而在本發(fā)明的方法中，獲自PSA系統(tǒng)的兩個酸性氣體料流仍含有一些H2。氧化系統(tǒng)中的吐氧化產生額外的熱(即除吐3氧化產生的熱以外的熱)。因此，酸性氣體料流中H2的存在能允許加工H2S濃度否則小于加工該料流所必須或最佳的水平(例如，當氧化系統(tǒng)是燃燒系統(tǒng)和不存在額外的壓時，酸性氣體中的濃度會不足以穩(wěn)定燃燒，或當不存在額外的H2時， 酸性氣體中的濃度會不足以在氧化系統(tǒng)中產生足以為在至元素硫轉化系統(tǒng)中轉化成硫提供最佳支持的熱)的酸性氣體料流。或者或另外，在吐3至元素硫轉化系統(tǒng)不需要氧化系統(tǒng)中的H2氧化產生的熱時，其可用于其它有用的作業(yè)。此外，兩個分開的酸性氣體料流在并列的氧化和至元素硫轉化系統(tǒng)中根據(jù)本發(fā)明的加工與標準商業(yè)配置——其中將單一酸性氣體料流(通過液體溶劑吸收法從進料流中分離)送往克勞斯單元的初始熱氧化階段并在其中部分燃燒，隨后將來自所述熱氧化階段的所有部分燃燒流出物送往克勞斯單元的催化階段或一系列催化階段并在其中加工——相比提供提高的操作靈活性。特別地，如果這兩個酸性氣體料流的組成不同，所述料流的組成可使得有益地充分氧化一個料流和在至元素硫轉化系統(tǒng)中加工另一料流，而非混合這兩個料流并將兩者都送往部分氧化(例如，如果酸性氣體料流之一含有較低的H2S 含量和/或較高的吐和/或可氧化產生熱的其它組分的含量，該料流的充分氧化和在H2S 至元素硫轉化系統(tǒng)中處理另一料流可能是優(yōu)選的)。同樣地，如果并非將來自氧化系統(tǒng)的所有流出物都轉移到至元素硫轉化系統(tǒng)中，可以在氧化系統(tǒng)中氧化比向轉化系統(tǒng)供應或硫酸或亞硫酸所必需的量多的酸性氣體，由此允許在氧化系統(tǒng)中產生并從中回收額外的熱，而不干擾轉化系統(tǒng)中所需的H2S與和/或酸的比率。本發(fā)明的方法和裝置還保留標準商業(yè)布置的益處，即將至少一些吐3 (直接或間接)轉化成元素硫并以元素硫形式除去，由此避免或至少改善與如US-A1-2007/0178035中所述的方法相關的問題，其中硫以硫酸形式除去(其品質可以如上所述無法出售或需要昂貴的中和和處置。如本文所用(和如本領域中所用)的術語“酸性”是指包含H2S的氣體或料流。同樣地，術語“脫硫”是指已從中除去至少一部分，優(yōu)選基本全部，或全部的氣體或料流。在本發(fā)明的方法中，進料氣體如上所述包含至少CO2W2S和H2。進料氣體優(yōu)選包含大約10至大約65摩爾％ CO2,更優(yōu)選大約10至大約45摩爾％ C02。進料氣體優(yōu)選包含最多大約5摩爾％或最多大約3摩爾％或最多大約1. 5摩爾％ &S，優(yōu)選包含至少大約50ppm H2S0進料氣體優(yōu)選包含至少大約30摩爾％，更優(yōu)選至少大約50摩爾％ H2。進料氣體優(yōu)選是獲自碳質原料的氣化或重整并可經(jīng)過進一步工藝，例如水煤氣變換反應(以將最初制成的粗制合成氣中存在的一部分或所有CO轉化成CO2和H2)的氣體混合物。進料氣體優(yōu)選是酸性合成氣混合物(其因此除所述C02、H2S和吐外還含有至少一些CO)。進料氣體還可例如含有其它含碳物類，如CH4 ；其它含硫(即，含硫的)物類，如COS和；惰性氣體，如Ar 和/或隊；和/或水。如果進料氣體還含有其它含硫物類(除外)，優(yōu)選在本發(fā)明的方法中和通過本發(fā)明的裝置以與吐3相同的方式處理這些。因此，當例如料流在本文中被指出富集、脫除、貧或不含時，所述料流優(yōu)選也富集、脫除、貧或不含所有其它含硫物類(如果存在)；當在本文中提到吸附、除去、氧化或燃燒H2S時，則優(yōu)選也吸附、除去、氧化或燃燒其它含硫物類 (如果存在)。此外，當在本文中提到H2S的最大ppm或摩爾％時，這些優(yōu)選也代表目標氣體或料流中的所有含硫物類(總計)的最大PPm或摩爾％。因此，例如，當進料氣體還含有其它含硫物類時，該進料氣體優(yōu)選包含最多大約5摩爾％、大約3摩爾％或大約1. 5摩爾％ 的所有含硫物類(總計)。通過變壓吸附分離進料氣體獲得的富吐的產物氣體與進料氣體相比富集H2 (即其具有比進料氣體高的H2摩爾％ )。其也與進料氣體相比貧H2S和CO2 (即其具有比進料氣體更低的H2S摩爾％和更低的CO2摩爾％ )。其優(yōu)選不含或至少基本不含H2S。例如，富H2的產物氣體優(yōu)選具有小于大約20ppm，更優(yōu)選小于大約lOppm，最優(yōu)選小于大約5ppm的H2S濃度。其也可以不含或至少基本不含C02。當進料氣體還含有CO時，該富H2的產物氣體可以根據(jù)所述產物的所需最終用途與進料氣體相比富CO或貧CO (或甚至兩者都不)。但是，通常優(yōu)選的是，當進料流含有多于微小量的CO時，該富H2的產物氣體富CO以及H2。因此，通常優(yōu)選的是，只有在進料氣體具有大約5摩爾％或更小，更優(yōu)選大約2摩爾％或更小，最優(yōu)選大約1摩爾％或更小的CO濃度時該富吐的產物氣體才與進料氣體相比不富集CO。優(yōu)選地，富H2的產物氣體中的H2回收率(即在富H2產物中回收的進料氣體中存在的H2百分比)為至少大約80%，更優(yōu)選至少大約85%，更優(yōu)選至少大約90%，最優(yōu)選至少大約95%。如果進料流含有CO且希望富吐產物富集CO以及H2,該富吐產物中吐和CO 的總回收率(即在富H2產物中回收的進料氣體中存在的H2和CO(合計)的百分比)優(yōu)選為至少大約75 %，更優(yōu)選至少大約80 %，最優(yōu)選至少大約90 %?？梢杂蛇M料氣體和富H2的產物氣體中目標組分(一種或多種)的摩爾數(shù)計算組分或組分組合在該富H2的產物氣體中的回收百分比。因此，如果例如進料氣體含有25kmol/hr的H2和25kmol/的CO且富H2的產物氣體包含23kmol/hr的吐和20kmol/hr的C0，在這種情況下在富吐的產物料流中會回收92%的H2和在富H2的產物料流中回收86%的H2和CO (合計)。富H2的產物氣體優(yōu)選包含至少大約90摩爾％ H2或H2和CO的混合物并不含或至少基本不含H2s。富H2的產物氣體可例如包含大約90摩爾％或更多H2,如該富H2氣體要用作在例如燃氣輪機中燃燒和膨脹以產生動力用的燃料時情況可能如此?；蛘撸摳籋2氣體可例如包含至少大約99. 99摩爾％ H2,如該富吐氣體要用于化學品或精煉用途而無需進一步提純時情況可能如此?；蛘撸摳籋2氣體可例如包含至少大約90摩爾％，更優(yōu)選至少大約95摩爾％的H2和CO的混合物，具有產物預期用途所需的CO H2比，如大約1 3至大約3 1，更優(yōu)選大約1 1至大約1 :2.5的0): H2比(例如費托法中可能所需的那樣)。由通過變壓吸附分離進料氣體而得的兩個酸性氣體料流可具有相同或不同組成。 這兩個料流可以例如由最初獲自進料氣體分離的單一酸性氣體料流形成，將該最初獲得的料流分割以提供兩個料流(這些料流在這種情況下因此具有相同組成，除非分別在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)和氧化系統(tǒng)中加工之前經(jīng)受不同的工藝)?；蛘撸@兩個料流可作為具有相同或不同組成的分開的料流獲自進料氣體的分離。再或者，這兩個料流可以由最初獲自進料氣體分離的不同料流形成，這些料流隨后在至少一定程度上摻合以形成兩個酸性氣體料流(在這種情況下，根據(jù)用于形成這兩個酸性氣體料流各自的各個最初獲得的料流的量， 這些酸性氣體料流仍可具有相同或不同的組成)。這兩個酸性氣體料流各自如上所述包含C02、H2S和至少一些H2。各酸性氣體料流與進料氣體相比貧H2并富和(X)2 (即具有比進料氣體更低的吐摩爾％ )。各酸性氣體料流優(yōu)選含有最多大約30摩爾％ H2,典型地含有至少大約5摩爾％ H2。各酸性氣體料流優(yōu)選包含最多大約10摩爾％，更優(yōu)選最多大約6摩爾％，更優(yōu)選最多大約3摩爾％或最多大約 1摩爾％ H2S,各酸性氣體料流優(yōu)選包含至少大約lOOppm，更優(yōu)選至少大約0. 5摩爾％ H2S0 各酸性氣體料流優(yōu)選包含至少大約80摩爾％ C02。酸性氣體料流可進一步包含如進料氣體中可能已存在的其它含碳物類，如CO和/或CH4,和/或其它含硫物類，如COS和/或CS2。 當酸性氣體料流中存在CO和/或CH4時，該料流優(yōu)選包含最多大約15摩爾％的CO、CH4或兩者的組合。如上所述通過變壓吸附(PSA)分離進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流。實施分離的PSA系統(tǒng)包含選擇性吸附CO2和H2S(即優(yōu)先于H2吸附(X)2和 H2S)的一種或多種類型的吸附劑。如果該進料氣體中存在其它含硫物類，如COS和/或 CS2，則使用優(yōu)選包含也選擇性吸附這些附加含硫物類的一種或多種類型的吸附劑的PSA 系統(tǒng)。如果該進料氣體中還存在CO和/或其它含碳物類，則根據(jù)該富壓的產物氣體的所需組成，可以使用或不使用選擇性吸附一些或所有這些物類的吸附劑。示例性吸附劑包括碳、氧化鋁、硅膠和分子篩。例如，如果產物要求是壓/CO混合物，可以使用單層硅膠，如果所需產物是燃氣輪機級H2，可以使用單層硅膠或硅膠/碳拼合物(split)，如果所需產物是高純H2,可以使用硅膠/碳/5A沸石拼合物(split)。適合用作吸附劑的硅膠類型是例如US-A1-2010/0011955中描述的高純硅膠(大于99% SiO2)，其公開內容經(jīng)此引用并入本文。該系統(tǒng)可以如本領域中已知的那樣包含多個吸附劑床。例如，該系統(tǒng)可包含多個床，各床的PSA周期大致交錯以便在任何時間點始終有至少一個床在進行吸附，至少一個床在進行再生，以使該系統(tǒng)可連續(xù)分離供入其中的料流。該系統(tǒng)可包含串聯(lián)和/或并聯(lián)布置的床。該PSA系統(tǒng)可包含對要被所述系統(tǒng)選擇性吸附的所有組分呈選擇性的單一類型吸附劑，或聯(lián)合提供所需選擇性吸附的多于一種類型的吸附劑。當存在多于一種類型的吸附劑時，這些可以混雜和/或布置在床的分開的層/區(qū)域中，或存在于串聯(lián)布置的分開的床中，或以適當和本領域中已知的任何其它方式布置。該PSA系統(tǒng)可以以與用于將H2與CO2分離的已知PSA系統(tǒng)(在本文中也稱作 H2-PSA系統(tǒng))相同的方式運行，采用適合這種技術領域的所有已知的周期選項(例如周期和步驟定時；吸附、平衡、再加壓、降壓和吹掃步驟的使用、次序和運行；等等)。PSA周期當然通常包括至少吸附、放空/降壓和吹掃步驟。在吸附步驟過程中，進料氣體在超大氣壓下送入進行吸附步驟的床，并選擇性吸附C02、H2S和該吸附劑有選擇性的任何其它物類，在此步驟中推動穿過該床的至少一部分氣體構成所有或至少一部分富H2的產物氣體料流。在放空/降壓步驟和吹掃步驟中，降低床中的壓力，吹掃氣體料流過該床以解吸在前一吸附步驟中吸附的C02、H2S和任何其它物類，由此再生該床以準備用于下一吸附步驟，獲自放空和 /或吹掃步驟的至少一部分氣體構成所有或至少一部分酸性氣體料流。盡管如上所述，PSA 系統(tǒng)中所用的吸附劑對(X)2和H2S呈選擇性，但由于PSA工藝的運行方式，在酸性氣體料流中仍然還存在一些H2 (例如由于一些H2也被吸附，存在于床的空隙空間中，和/或存在于用于吹掃床的氣體中)。這兩個酸性氣體料流可以由獲自放空和/或吹掃步驟的氣體以各種方式形成。例如，這兩個酸性氣體料流可以由將來自放空步驟的氣體分成兩個料流形成或由將來自吹掃步驟的氣體分成兩個料流形成。或者，可以合并來自放空和吹掃步驟的氣體并作為單一混合料流從PSA中取出，隨后將該料流分割形成這兩個酸性氣體料流?；蛘?，酸性氣體料流之一可由來自放空或吹掃步驟或來自放空或吹掃步驟的一個階段的氣體形成且另一酸性氣體料流可由來自不同放空或吹掃步驟或來自相同放空或吹掃步驟的不同階段的氣體形成 (例如，其中一個酸性氣體料流由來自放空步驟的氣體形成且另一酸性氣體料流由來自吹掃步驟的氣體形成；或其中這兩個酸性氣體料流各自由來自不同放空步驟的氣體或來自不同吹掃步驟的氣體形成；或其中酸性氣體料流之一由在放空或吹掃步驟的一個階段中提取的氣體形成，且另一料流由在所述步驟的不同階段中提取的氣體形成)。再或者，酸性氣體料流之一或兩者可以由來自放空和吹掃步驟的氣體的混合物形成，但其中兩個酸性氣體料流中來自放空和吹掃步驟的氣體的比例不同(包括一個酸性氣體料流由來自放空和吹掃步驟的氣體的混合物形成且另一酸性氣體料流由僅來自放空步驟的氣體或僅來自吹掃步驟的氣體形成)。適合PSA系統(tǒng)的運行條件也是本領域中已知的。該吸附步驟可以例如通過在大約l-10MPa(10-100巴)絕對壓力和大約10_60°C的溫度下將進料氣體送入該PSA系統(tǒng)來進行，在這種情況下，在大致相同的壓力下獲得富壓的產物氣體。如果需要，該富吐的產物氣體可以在所述產物氣體投入進一步使用(例如用于化學品或精煉用途)之前膨脹產生動力。
從上面關于例如可以如何形成這兩個酸性氣體料流的描述中顯而易見，這兩個酸性氣體料流可以在相同或不同的壓力下獲得。這兩個酸性氣體料流通常各自在大致大氣壓或略高于大氣壓的壓力下，即在大致或略高于0. lMPa(l巴)絕對壓力下獲得，但也可以例如在最多大約0. 5MPa(5巴)絕對壓力的壓力下或在低至大約0. OlMPa(0. 1巴)絕對壓力的亞大氣壓下(在這種后一情況下該PSA系統(tǒng)是真空變壓吸附系統(tǒng))獲得。如果需要，也可以在放空和吹掃步驟中使用更高壓力(盡管當PSA的基礎壓力較高時PSA系統(tǒng)的性能降低，但由于PSA系統(tǒng)的動態(tài)容量降低，獲自放空和吹掃步驟的氣體在更高壓力下獲得，當需要壓縮這些氣體以供進一步使用時，這可能是有益的)。用于吹掃的氣體可以在使用前至少部分預熱。如果使用加熱，則該吹掃氣體升至的典型溫度為大約150°C至大約300°C。在優(yōu)選實施方案中，使用與分離氣化器產生的酸性合成氣體料流(任選在進一步工藝步驟，如水煤氣變換反應后)的PSA系統(tǒng)集成的燃燒化石燃料的氣化系統(tǒng)進行該方法以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流。如上所述，通過PSA分離進料氣體而得的所述兩個酸性氣體料流之一在至元素硫轉化系統(tǒng)中通過使該酸性氣體與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸來加工，從而將轉化成元素硫(其隨后例如作為液態(tài)硫料流除去)并形成脫硫氣體料流，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧H2S和H2。獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的所述脫硫氣體料流優(yōu)選不含或基本不含&S。H2S 至元素硫轉化系統(tǒng)優(yōu)選除去在所述系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流中存在的的至少大約 90%，更優(yōu)選至少大約97%，最優(yōu)選至少大約99%，以使在脫硫氣體料流中回收的酸性氣體中存在的H2S的百分比優(yōu)選為最多大約10%，更優(yōu)選最多大約3%，更優(yōu)選最多大約
(同樣由酸性氣體料流與脫硫氣體料流中存在的H2S的摩爾數(shù)計算H2S的回收百分比)。典型地和如同形成其用的酸性氣體料流那樣，該脫硫氣體料流仍含有一些H2,因為這典型地不受至元素硫轉化工藝的影響。該脫硫氣體料流也如上所述用于形成(X)2產物。這可以由簡單地取脫硫氣體料流作為(X)2產物構成?；蛘吆腿缦挛母敿毭枋龅哪菢樱?X)2產物可以由脫硫氣體料流與一個或多個其它料流形成，在這種情況下可以合并所述料流并取作CO2產物。再或者和也如下文更詳細描述的那樣，CO2產物可以由單獨或與一個或多個其它料流結合的脫硫氣體料流的進一步加工形成，以獲得具有所需(X)2純度(例如具有比脫硫氣體料流或脫硫氣體料流和與所述脫硫氣體合并的其它料流高的純度)的產物。在優(yōu)選實施方案中，該CO2產物可特別是適合地質封存或用于提高油采收率(EOR)的包含例如至少大約98摩爾％，更優(yōu)選至少大約99摩爾％，更優(yōu)選至少大約99. 9摩爾％ CO2的高純產物。在這種情況下，脫硫氣體料流(和/或用于形成(X)2產物的任何其它料流)的一定程度的進一步加工可能是必要的。至元素硫轉化系統(tǒng)可以是適用于加工酸性氣體料流以獲得所需脫硫氣體料流的任何類型的系統(tǒng)，并可包含單一類型的系統(tǒng)或兩種或更多種不同類型的系統(tǒng)的組合。如果該至元素硫轉化系統(tǒng)通過與SA反應來將轉化成元素硫，該至元素硫系統(tǒng)優(yōu)選包含催化所述反應的催化劑。合適的催化劑包括例如標準克勞斯法的催化階段中所用的催化劑(例如活性鋁(III)或鈦(IV)氧化物)。H2S通過與硫酸反應轉化成元素硫可根據(jù)反應3&S+H2S04 — 4S+4H20進行，其中 HH2SO4水溶液與氣態(tài)反應。類似地，通過與亞硫酸反應轉化成元素硫可根據(jù)反應2H2S+H2S03 — 3S+3H20進行，其中使水溶液與氣態(tài)反應。例如在Reactions betweenHydrogen Sulfide and Sulfuric Acid :A Novel Process for Sulfur Removaland Recovery, Qinglin Zhang, Ivo G. Dalla Lana,, Karl T.Chuang,t禾口 HuiWang, Industrial & Engineering Chemistry Research 2000 39(7),2505-2509 ；Kinetics of Reaction between Hydrogen Sulfide and SulfurDioxide in Sulfuric Acid Solutions, Ind. Eng. Chem. Res. 2002,41,4707-4713 ；Thermodynamics and Stoichiometry of Reactions betweenHydrogen Sulfide and Concentration Sulfuric Acid,The Canadian Journalof Chemical Engineering, Volume 81,2003 年 2 月；禾口 Mass-TransferCharacteristics for Gas-Liquid Reaction of H2S and Sulfuric Acid in aPacked Column Ind. Eng. Chem. Res. 2004，43，5846-5853中給出關于H2S和硫酸之間的反應的進一步細節(jié)；它們的公開內容經(jīng)此引用并入本文。如果需要，要在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中加工的所述酸性氣體料流在所述系統(tǒng)中加工之前可以壓縮。這可以具有允許使用更小容器(和更少催化劑，如果使用氣相反應的話)的優(yōu)點，盡管其也可能造成額外的運行成本(與進行所述壓縮相關聯(lián))。當要在至元素硫轉化系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流除H2S外還含有一種或多種其它含硫物類時，該方法可進一步包括在至元素硫轉化系統(tǒng)中將轉化成元素硫之前處理一部分或所有所述酸性氣體以將一種或多種所述含硫物類轉化成&S。當目標轉化系統(tǒng)的最佳性能需要較高濃度時，這可能特別優(yōu)選?；蛘呋蛄硗猓绻Ｍ岣咭谵D化系統(tǒng)中加工的所述氣體的總濃度，現(xiàn)場可得或可從現(xiàn)場外輸入的一個或多個其它含H2S 和/或硫物類的氣體料流可以與要在轉化系統(tǒng)中加工的酸性氣體摻合。酸性氣體中可能存在的其它硫物類特別(如上所述)包括COS和CS2。將此類物類轉化成H2S的各種方法是已知的并可合適地使用。例如，COS可以在氧化鋁和/或二氧化鈦催化劑存在下經(jīng)由水解反應COS+H2O — H2S+CO2轉化成和C02?？赏ㄟ^反應 CS2+2H2 — 2H2S+C還原產生H2S,該反應通常在高溫下有利并可以在Co-Mo-Al催化劑上進行。上述水解反應也在高溫下有利。如上所述，通過PSA分離進料氣體而得的兩個酸性氣體料流中的另一個在氧化系統(tǒng)中通過經(jīng)與O2反應來氧化酸性氣體中的和H2來加工，從而產生熱和形成氧化流出物， 所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富CO2并貧H2S和H2。該方法隨之進一步包括下列步驟(i)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分引入至元素硫轉化系統(tǒng)，以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述；和/或(ii) 將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述酸。如果這兩個酸性氣體料流具有不同組成，其中所述料流之一具有(與另一所述料流相比)較低的濃度和/或較高的吐和/或可氧化產生熱的其它組分(即非或H2 的組分)濃度，(如上所述)優(yōu)選在氧化系統(tǒng)中加工這種酸性氣體料流(即具有較低的H2S 濃度和/或較高的吐和/或可氧化產生熱的其它組分濃度的酸性氣體料流)。獲自氧化系統(tǒng)的所述氧化流出物優(yōu)選不含或基本不含&S。因此，優(yōu)選將該氧化系統(tǒng)加工的酸性氣體料流中的所有或基本所有氧化成SOx和H2O。同樣地，優(yōu)選將該氧化系統(tǒng)加工的酸性氣體料流中的所有或基本所有壓氧化成H2O(并優(yōu)選也氧化該酸性氣體料流中可氧化產生熱的所有或基本所有的任何其它組分)。該氧化系統(tǒng)優(yōu)選氧化在所述系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流中存在的的至少大約90%，更優(yōu)選至少大約97%，最優(yōu)選至少大約99%，以使在氧化流出物中回收的酸性氣體中存在的H2S的百分比為優(yōu)選最多大約 10%，更優(yōu)選最多大約3%，更優(yōu)選最多大約(仍可由酸性氣體料流和氧化流出物中存在的摩爾數(shù)計算的回收百分比)。同樣地，該氧化系統(tǒng)優(yōu)選氧化在所述系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流中存在的H2(和優(yōu)選可氧化產生熱的任何其它組分)的至少大約90%，更優(yōu)選至少大約97 %，最優(yōu)選至少大約99 %。該氧化系統(tǒng)可以是適用于加工酸性氣體料流以獲得所需氧化流出物的任何類型的系統(tǒng)，并可包含單一類型的系統(tǒng)或兩種或更多種不同類型的系統(tǒng)的組合。在一個實施方案中，該氧化系統(tǒng)包含催化氧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的酸性氣體料流加工包括使該料流與氧化催化劑和O2接觸以產生熱和形成所述氧化流出物。該氧化催化劑可以例如是催化劑填充床形式，酸性氣體料流和氧化劑料流(包含與和吐反應用的 O2)流經(jīng)該床。氧化催化劑的合適形式是本領域中已知的。在要在所述系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流相對缺乏可氧化產生熱的組分的情況中，催化氧化系統(tǒng)的使用可能特別優(yōu)選。在另一實施方案中，該氧化系統(tǒng)包含燃燒系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的酸性氣體料流加工包括在02存在下燃燒該料流以產生熱和形成所述氧化流出物?？梢允褂萌魏芜m當類型的燃燒系統(tǒng)，適用于燃燒酸性氣體料流的燃燒器和燃燒室是本領域中已知的。但是，該燃燒系統(tǒng)優(yōu)選是富氧燃料燃燒系統(tǒng)(即，設計成使用包含多于21摩爾％，更優(yōu)選至少大約90摩爾％ 氧氣的氧化劑料流運行的燃燒系統(tǒng)，所述氧化劑料流是與酸性氣體料流混合以為燃燒供氧的料流)。供應至氧化系統(tǒng)(無論是催化氧化系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)還是其它)并與酸性氣體料流混合以提供與和吐反應用的A的氧化劑料流優(yōu)選包含多于21摩爾％氧氣。該氧化劑料流更優(yōu)選為至少大約90摩爾％氧氣，最優(yōu)選至少大約95摩爾％氧氣。該氧化劑料流可以是富氧空氣、富氧再循環(huán)煙氣或基本純或純的氧氣。如上所述，將優(yōu)選所有或至少基本所有和吐(和酸性氣體中存在的可氧化產生熱的任何其它組分)氧化形成它們的氧化產物(在H2S的情況下為SOx和H2O,在H2的情況下為H2O)。因此，優(yōu)選地，氧化劑料流提供的O2的量至少等于，更優(yōu)選超過要在氧化系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流中存在的所有H2S和 H2 (和優(yōu)選可氧化產生熱的所有其它組分)的氧化在理論上所需的化學計量量。該方法優(yōu)選進一步包括使氧化流出物通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱?；厥盏臒峥捎糜诟鞣N用途。例如，回收的熱可用于生成蒸汽(其又可例如用于汽輪機以產生動力)、供應給其它工藝和/或與其它工藝料流交換。特別地，一部分或所有回收的熱可用于供應H2S在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中的最佳轉化和/或要送入所述轉化系統(tǒng)的酸性氣體料流的最佳預處理以將額外的硫物類轉化成(如果進行這樣的預處理)所可能必需的一部分或所有熱載荷。當氧化系統(tǒng)是催化氧化系統(tǒng)時，也可以沿催化劑床長度間接提取熱(例如通過在該填充床外部上或在催化劑填充管外部上發(fā)生蒸汽)。該方法還可進一步包括使獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱。在這種情況下，所用熱交換器可以是與用于從氧化流出物中回收熱的熱交換器相同的熱交換器或不同的熱交換器，從脫硫氣體料流中回收的熱可例如用于上文關于從氧化流出物中回收的熱所描述的任何用途。如果要在至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流要與接觸以將轉化成元素硫，可以將至少一部分氧化流出物引入所述轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的至少一部分所述S02。在這種情況下，另一部分的所述氧化流出物可任選與來自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成(X)2產物?；蛘呋蛄硗?，如果要在吐3至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流要與SO2接觸以將轉化成元素硫，可以分離一部分或所有的氧化流出物以形成富料流(相對于氧化流出物)和貧SA料流的氧化流出物，將富SA料流引入所述轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的至少一部分所述so2。在這種情況下，一部分或所有的貧SA的氧化流出物可任選與來自H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成(X)2產物。該貧Sh的氧化流出物優(yōu)選不含或基本不含S02。用于分離氧化流出物以形成富S02料流和貧SO2的氧化流出物的系統(tǒng)(在本文中也稱作“S02/C02分離系統(tǒng)”)可以是任何合適的類型。示例性系統(tǒng)包括基于吸收的系統(tǒng)、基于吸附的系統(tǒng)(使用例如如 US-A-5, 248, 321中所述的吸附劑，其公開內容經(jīng)此引用并入本文)和基于蒸餾的系統(tǒng)(例如EP-A1-0798032中所述的系統(tǒng)，其公開內容經(jīng)此引用并入本文)。如果要在至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流要與硫酸和/或亞硫酸接觸以將轉化成元素硫，一部分或所有氧化流出物中的SOx可能轉化成硫酸和/或亞硫酸并從氧化流出物中分離所述酸以形成貧SOx的氧化流出物，可以將至少一部分所述酸引入所述轉化系統(tǒng)以提供與反應用的一部分或所有的所述硫酸和/或亞硫酸。在這種情況下，一部分或所有的貧SOx的氧化流出物可任選與來自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成CO2產物。該貧SOx的氧化流出物優(yōu)選不含或基本不含S0X?？梢酝ㄟ^冷卻氧化流出物以冷凝出水和將SO3轉化成硫酸(典型地，這在與最初用于以上述方式從氧化流出物中回收有用的熱的任何熱交換器分開的熱交換器中進行)并使該冷卻的氧化流出物在O2、水和任選 NOx存在下在升高的壓力下保持足以將Sh轉化成亞硫酸和/或將SA轉化成硫酸和將NOx 轉化成硝酸的時間來將該氧化流出物中的SOx轉化成硫酸或硫酸和亞硫酸。這種將SOx轉化成酸的方法特別可以是如US-A1-2007/0178035中描述的方法，該方法的優(yōu)選特征因此如該文獻中所述。特別地，優(yōu)選除去至少基本所有(和優(yōu)選所有)的 SOx和大部分，通常大約90%的任何N0X。該氧化流出物通常在大約0. IMPa (1巴)至大約 0. 7MPa(7巴)，更典型地大約0. IMPa (1巴)至大約0. 2MPa(2巴)的壓力下產生，至少部分取決于將該酸性氣體料流引入氧化系統(tǒng)時的壓力，并可以壓縮至升高的壓力。該升高的壓力通常為至少大約0. 3MPa(3巴)，優(yōu)選大約lMPa(10巴)至大約5MPa(50巴)。在壓力升高后氣體組分與液態(tài)水之間的接觸時間(或“停留時間”)影響SO2轉化成和NOx轉化成HNO3的程度，不大于60秒的總“停留”時間通常足以實現(xiàn)S02/N0x的最大轉化。逆流式氣體/液體接觸裝置，如塔或洗滌塔能使水與氣體組分密切混合以連續(xù)除去和N0X，因此構成適合提供轉化所需的接觸時間的裝置?？梢蕴砑愚D化所需的O2，盡管氧化流出物中可能存在一定量的02，例如當在氧化過程中使用化學計量過量的A時。在氧化流出物中存在水作為氧化產物之一，但如果需要，可以進一步添加水。同樣地，在氧化流出物中可能已存在/或可按需要添加。
在引入至元素硫轉化系統(tǒng)之前，可以加熱由氧化流出物中的SOx的轉化獲得的硫酸和/或亞硫酸料流以逐出過量水，由此在酸添加到轉化系統(tǒng)中之前濃縮該酸。水的這種蒸發(fā)優(yōu)選在大氣壓下或在真空下進行。通過在該至元素硫轉化系統(tǒng)中引入從氧化流出物中分離的富SO2料流或由氧化流出物中的SOx轉化的硫酸和/或亞硫酸或僅一部分氧化流出物(提供與反應所需的SO2量所必需的)并與來自H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用貧SO2-或SOx 的氧化流出物或其余氧化流出物以形成CO2產物，可以提高與轉化系統(tǒng)中處理的量相比將在氧化系統(tǒng)中氧化的酸性氣體量而不影響轉化系統(tǒng)中的反應化學計量學。這又能通過氧化系統(tǒng)生成并從氧化系統(tǒng)中回收額外的可用熱。但是，如果一部分氧化流出物或仍含有一些 SOx的貧SO2-或SOx-的氧化流出物也要用于形成(X)2產物，應小心確保所用氧化流出物的量或貧SO2-或SOx的氧化流出物的量不會使(X)2產物的SOx含量超過容許限。在某些實施方案中，也可以由進料氣體的分離獲得第三酸性氣體料流，所述第三酸性氣體料流同樣包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和C02。在這種情況下，該方法可進一步包括使所述第三酸性氣體料流繞過至元素硫轉化系統(tǒng)和氧化系統(tǒng)并與來自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用所述料流以形成(X)2產物。在這些實施方案中，該第三酸性氣體料流優(yōu)選由最初獲自進料氣體分離的酸性氣體料流形成，將該最初獲得的料流分成第三料流和前兩個酸性氣體料流之一或兩者，并響應所述酸性氣體的含量的變化調節(jié)酸性氣體在第三料流與所述另外兩個料流之一或兩者之間的所述分配，以致如果H2S含量降低則提高繞過氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的所述酸性氣體的比例，如果含量提高，則降低該比例。通過使酸性氣體料流繞過氧化系統(tǒng)和至元素硫轉化系統(tǒng)以便在所述氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中僅加工將CO2產物(由繞過的料流、來自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流和任選地一部分氧化流出物或一部分或所有的貧SO2-或SOx-的流出物構成)的H2S含量降至可接受水平而必需的獲自PSA系統(tǒng)的總酸性氣體的一部分，可以避免不必要的或“過度的”H2S脫除程度和與其相關的額外運行成本。此外，通過響應酸性氣體的 H2S含量的變化調節(jié)在氧化系統(tǒng)和至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的總酸性氣體的比例(即在H2S含量提高時將相對更多的酸性氣體送往氧化和轉化系統(tǒng)且較少的繞過，和在含量降低時將相對較少的酸性氣體送往氧化和轉化系統(tǒng)且較多的繞過)，可以減輕或消除酸性氣體中的含量的任何變化對(X)2產物的含量的影響。由此，在含量提高時仍可將酸性氣體的含量降至符合空氣排放標準和/或(X)2產物純度規(guī)格所必需的水平，同時在酸性氣體的H2S含量較低時避免不必要的或“過度的”H2S脫除程度。如上所述，為了獲得具有所需純度水平的(X)2產物，獲自H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流和也用于形成(X)2產物的任何其它料流(如上述繞過的料流、一部分氧化流出物和/或一部分或所有的貧SO2-或SOx-的流出物)的某種進一步加工可能是必須的。在一個實施方案中，本發(fā)明的方法進一步包括分離脫硫氣體料流(和可用于形成 CO2產物的任何其它上述料流)以形成(X)2產物和包含吐的料流。典型地，該包含吐的氣體與進料氣體相比富集H2,因此構成第二富吐氣體(富吐的產物氣體是“第一”富吐氣體)。 該(X)2產物優(yōu)選包含至少大約98摩爾％，更優(yōu)選至少大約99摩爾％，更優(yōu)選至少大約99. 9 摩爾％C02。該包含H2的氣體(第二富H2氣體)優(yōu)選為至少大約60摩爾％，更優(yōu)選至少大約70摩爾％H2。該包含H2的氣體(第二富H2氣體)可用于其會具有價值的任何其它工藝。例如，根據(jù)其組成，該氣體可以與通過分離進料氣體獲得的富H2的產物氣體(即“第一”富H2氣體)摻合；再循環(huán)回用于分離進料氣體的系統(tǒng)(例如，該包含H2的氣體可以與進料氣體合并，在PSA周期中的附加吸附步驟中分離以提供另一部分富H2的產物氣體，用作PSA周期的沖洗步驟中的沖洗氣體或用作PSA周期的再加壓步驟中的再加壓氣體)；和/ 或用于一個或多個附加工藝。該CO2產物可以壓縮(或泵抽)至足以封存或用于EOR用途的壓力。該脫硫氣體料流和用于形成(X)2產物的任何其它料流可例如通過部分冷凝或使用膜分離分離以形成(X)2產物和包含H2的料流。在部分冷凝的情況下，將要分離的料流冷卻并例如使用一個或多個相分離器和/或蒸餾塔分離成冷凝物和蒸氣。較重組分，特別是CO2濃縮在液相中，其因此形成 CO2產物，氣相形成包含H2的氣體(第二富吐氣體)。例如在US-A1-2008/0173585和 US-A1-2008/0173584中描述了適用于分離脫硫氣體料流(和可用于形成CO2產物的任何其它料流)的部分冷凝系統(tǒng)，它們的公開內容經(jīng)此引用并入本文。當使用部分冷凝時，同樣重要的是，在引入部分冷凝系統(tǒng)以供分離的料流中不存在水和可能凍結的其它組分(例如NH3和痕量焦油)或僅以足以避免它們凍結和堵塞該冷凝系統(tǒng)熱交換器(用于按必要冷卻該氣體以便隨后分離成冷凝物和蒸氣)或以其它方式影響該冷凝系統(tǒng)性能的小量存在。為了除去水，可以在該冷凝系統(tǒng)上游的任何位置使用干燥系統(tǒng)，如變溫吸附(TSA)或吸收(例如二醇、甘油)系統(tǒng)。當使用膜分離時，可以使用一個或多個具有選擇性滲透率(即對要分離的料流的一種或多種組分比對所述料流的一種或多種其它組分更可透)的膜分離要分離的料流。例如，可以使用H2可透但CO2大體上不可透的膜和/或反之亦然，如Journal of Membrane Science 327(2009) 18-31,"Polymeric membranes for the hydrogen economy Contemporaryapproaches and prospects for the future，，中所述，其公幵內容經(jīng)此弓丨用并入本文。當例如使用壓可透但比較而言(X)2大體上不可透的膜時，在膜分離法過程中， 將要分離的料流引入(通常在升高的壓力下)膜分離系統(tǒng)并通過膜分離成第二富H2氣體 (在較低壓力下從膜的滲透側獲得)和(X)2產物(在升高的壓力下從膜的上游側獲得)。 也可以使用氮氣“吹掃”料流以提高分離的驅動力，從而用相同的膜表面積在較高壓力下獲得離開膜分離系統(tǒng)的富壓氣體料流。膜分離技術充分記載在文獻中并可大致分類為金屬、無機物、多孔碳、有機聚合物和混合物或復合材料(參見例如，Membranes for Hydrogen Separation, Nathan W. Ockwig 禾口 Tina Μ. Nenoff, Chemical Reviews 2007 107(10)， 4078-4110，其公開內容經(jīng)此引用并入本文)。聚合物膜構成用于本發(fā)明的優(yōu)選類型的膜?；蛘?，可以通過經(jīng)與A反應氧化殘留吐來加工獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流和用于形成(X)2產物的任何其它料流以形成(X)2產物。這種附加氧化步驟可以例如在附加燃燒系統(tǒng)或更優(yōu)選附加催化氧化系統(tǒng)(即除了用于加工獲自PSA系統(tǒng)的兩個酸性氣體料流之一的氧化系統(tǒng)外)中進行。在這種附加氧化步驟中，可以同樣氧化該脫硫氣體料流中可能仍存在的其它殘留組分，例如CO和/或CH4。如果通過與脫硫氣體料流一起加工一部分氧化流出物或一部分或所有的貧SO2-或SOx的氧化流出物來形成(X)2產物，將所述流出物與脫硫氣體料流一起引入附加氧化系統(tǒng)可具有利用所述流出物中的殘留A的益處，由此即使所述流出物不再含有顯著量的H2或易氧化的其它組分也提供益處。如果脫硫氣體料流和與脫硫氣體料流一起加工以形成(X)2產物的任何其它料流中存在的任何&的量不足以提供氧化所有殘留H2和要氧化的任何其它殘留組分所需的A的化學計量量，則優(yōu)選可按需要追加A以提供該化學計量量，這種追加的O2最優(yōu)選以基本純或純的氧氣體料流的形式供應。同樣地，如果要加工的料流中已存在大于化學計量量的A并希望降低或將所得(X)2產物中的A量減至最低， 則可以向附加氧化系統(tǒng)供應追加的H2和/或可氧化的其它組分，例如CO和/或CH4,并氧化以“耗盡”所述過量的02。例如，在這種后一情況下，也可以將一部分富H2的產物氣體料流引入該附加氧化系統(tǒng)并在其中氧化。該附加氧化步驟可例如在大致環(huán)境壓力下進行?；蛘撸斃缬擅摿驓怏w料流和貧SOx的氧化流出物形成(X)2產物時，可以優(yōu)選冷卻和壓縮脫硫氣體料流，將其與貧SOx的氧化流出物合并，并對合并的冷卻和壓縮的料流進行氧化。在任何和所有上述實施方案中，該方法可進一步包括在氧化和/或H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與獲自進料氣體的PSA分離的所述酸性氣體料流一起加工一個或多個附加的含H2S的料流。這些附加料流可來自該工廠內的工藝或可獲自現(xiàn)場外。本發(fā)明的裝置適用于進行上述方法。一方面中，該裝置包含用于分離進料氣體以獲得富H2的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；通過與&反應氧化酸性氣體中的和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富CO2并貧H2S ^PH2 ；通過使酸性氣體與接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將H2S轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧 H2S 禾口 H2 ；用于將所述酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)轉移到氧化系統(tǒng)和至元素硫轉化系統(tǒng)的
導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過熱交換器和將其至少一部分引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的SA的導管裝置；和用于從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。所述裝置可例如進一步包括用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選一部分未引入 H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的氧化流出物并分離所述料流(一個或多個)以形成CO2產物和包含H2的料流的分離系統(tǒng)(在本文中也稱作“C02/H2分離系統(tǒng)”)；或用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選一部分未引入 H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。另一方面中，該裝置包含
用于分離進料氣體以獲得富H2的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；通過與A反應氧化酸性氣體中的和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富CO2并貧H2S ^PH2 ；用于分離氧化流出物以形成富SA料流和貧SA的氧化流出物的S02/0)2分離系統(tǒng)；通過使酸性氣體與SA接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將H2S轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧 H2S 禾口 H2 ；用于將所述酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)轉移到氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的
導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過熱交換器和將該流出物引入 SO2AD2分離系統(tǒng)的導管裝置；用于將富SO2料流從SO2AD2分離系統(tǒng)轉移到至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與反應用的SO2W導管裝置；和用于從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，CO2產物由所述料流形成。所述裝置可例如進一步包括用于接收從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SO2的氧化流出物并分離所述料流(一個或多個)以形成(X)2產物和包含吐的料流的CO2/ H2分離系統(tǒng)；或用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SO2的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。另一方面中，該裝置包含用于分離進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；通過與A反應氧化酸性氣體中的和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富CO2并貧H2S ^PH2 ；用于將氧化流出物中的SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的氧化流出物的SOx至酸轉化系統(tǒng)；通過使酸性氣體與硫酸和/或亞硫酸接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將H2S 轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與進料氣體相比富CO2并貧H2S和H2 ；用于將所述酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)轉移到氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的
導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從氧化流出物中回收熱的熱交換器；
用于從氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過熱交換器和將該流出物引入 SOx至酸轉化系統(tǒng)的導管裝置；用于將硫酸和/或亞硫酸從SOx至酸轉化系統(tǒng)轉移到至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的硫酸和/或亞硫酸的導管裝置；和用于從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。用于將SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸的系統(tǒng)可例如包含用于冷卻氧化流出物以冷凝出水和將SO3轉化成硫酸的冷卻系統(tǒng)、用于升高該冷卻的氧化流出物的壓力的壓縮機和用于在升高的壓力下在A和任選NOx存在下用水洗滌該冷卻的氧化流出物足以將SA轉化成亞硫酸和/或將SA轉化成硫酸和將NOx轉化成硝酸的時間的逆流式氣體/液體接觸裝置。該裝置可例如進一步包括用于接收從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SOx的氧化流出物并分離所述料流(一個或多個)以形成(X)2產物和包含吐的料流的CO2/ H2分離系統(tǒng)；或用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SOx的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。從本發(fā)明的方法的優(yōu)選特征和實施方案的上述描述中可看出本發(fā)明的裝置的其它優(yōu)選特征和實施方案。本發(fā)明的方面包括#1.處理包含C02、H2S和H2的進料氣體以產生富H2產物和(X)2產物的方法，該方法包括通過變壓吸附(PSA)分離進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；在至元素硫轉化系統(tǒng)中通過使酸性氣體與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸來加工所述酸性氣體料流之一，從而將轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧H2S和H2 ；在氧化系統(tǒng)中通過與A反應以氧化酸性氣體中的和吐來加工另一所述酸性氣體料流，從而產生熱和形成氧化流出物，所述流出物包含C02、SOx (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富ω2并貧H2S*H2，和(i)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SO2引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)，以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述；和/ 或(ii)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述酸；和由獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的所述脫硫氣體料流形成(X)2產物。#2.根據(jù)#1的方法，其中進料氣體具有大約50ppm至大約5摩爾％的H2S濃度。#3.根據(jù)#1或#2的方法，其中進料氣體是獲自碳質原料的氣化或重整的包含C02、 H2S, H2和CO的酸性合成氣混合物。#4.根據(jù)#1至#3任一項的方法，其中富H2的產物氣體包含至少大約90摩爾％ H2CN 102408098 A
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或H2和CO的混合物并不含或基本不含H2S。#5.根據(jù)#1至#4任一項的方法，其中各所述酸性氣體料流包含大約10摩爾％或更少H2S。#6.根據(jù)#1至#5任一項的方法，其中獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流不含或基本不含H2S。#7.根據(jù)#1至#6任一項的方法，其中獲自氧化系統(tǒng)的氧化流出物不含或基本不含
H2S。#8.根據(jù)#1至#7任一項的方法，其中該氧化系統(tǒng)是燃燒系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的酸性氣體料流加工包括在A存在下燃燒該料流以產生熱和形成所述氧化流出物。#9.根據(jù)#1至#7任一項的方法，其中該氧化系統(tǒng)是催化氧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的酸性氣體料流加工包括使該料流與氧化催化劑和A接觸以產生熱和形成所述氧化流出物。#10.根據(jù)#1至#9任一項的方法，其中供應至氧化系統(tǒng)并與酸性氣體料流混合以提供與H2S和H2反應用的&的氧化劑料流包含多于21摩爾％氧氣。#11.根據(jù)#1至#10任一項的方法，其中該方法進一步包括使氧化流出物通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱。#12.根據(jù)#1至#11任一項的方法，其中要在至元素硫轉化系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流除外還含有一種或多種其它含硫物類，且其中該方法進一步包括在吐5至元素硫轉化系統(tǒng)中將轉化成元素硫之前處理一部分或所有所述酸性氣體以將一種或多種所述含硫物類轉化成H2S。#13.根據(jù)#1至#12任一項的方法，其中使在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流與SO2接觸以將吐5轉化成元素硫；將至少一部分氧化流出物引入所述轉化系統(tǒng)以提供與反應用的至少一部分所述SA ；任選另一部分氧化流出物與來自4S至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成(X)2產物。#14.根據(jù)#1至#13任一項的方法，其中使在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流與接觸以將轉化成元素硫；分離該氧化流出物以形成富sa料流和貧的氧化流出物，將富料流引入所述轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的至少一部分所述； 任選至少一部分貧的氧化流出物與來自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成CO2產物。#15.根據(jù)#14的方法，其中該貧SO2的氧化流出物不含或基本不含S02。#16.根據(jù)#1至#15任一項的方法，其中使在至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流與硫酸和/或亞硫酸接觸以將轉化成元素硫；將氧化流出物中的SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸，并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的氧化流出物；將至少一部分所述酸引入所述轉化系統(tǒng)以提供與反應用的至少一部分所述硫酸和/或亞硫酸；任選至少一部分貧SOx的氧化流出物與來自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成CO2產物。#17.根據(jù)#16的方法，其中通過冷卻該氧化流出物以冷凝出水和將SO3轉化成硫酸并使該冷卻的氧化流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將SO2轉化成亞硫酸和/或將Sh轉化成硫酸和將NOx轉化成硝酸的時間來將該氧化流出物中的SOx轉化成硫酸或硫酸和亞硫酸。
#18.根據(jù)#16或#17的方法，其中該貧SOx的氧化流出物不含或基本不含S0X。#19.根據(jù)#1至#18任一項的方法，其中也由進料氣體的分離獲得第三酸性氣體料流，所述第三酸性氣體料流同樣包含C02、H2S和吐但與進料氣體相比貧吐并富和CO2, 且其中該方法進一步包括使所述第三酸性氣體料流繞過至元素硫轉化系統(tǒng)和氧化系統(tǒng)并與來自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用所述料流以形成(X)2產物。#20.根據(jù)#19的方法，其中該第三酸性氣體料流由最初獲自進料氣體分離的酸性氣體料流形成，將該最初獲得的料流分成第三料流和前兩個酸性氣體料流之一或兩者，且其中響應所述酸性氣體的含量的變化調節(jié)酸性氣體在第三料流與所述另外兩個料流之一或兩者之間的所述分配，以致如果含量降低則提高繞過氧化系統(tǒng)和至元素硫轉化系統(tǒng)的所述酸性氣體的比例，如果H2S含量提高，則降低該比例。#21.根據(jù)#1至#20任一項的方法，其中該方法進一步包括分離獲自吐5至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流以形成(X)2產物和包含吐的料流。#22.根據(jù)#21的方法，其中通過部分冷凝或膜分離法分離脫硫氣體料流。#23.根據(jù)#1至#20任一項的方法，其中該方法進一步包括通過經(jīng)與&反應氧化脫硫氣體中的吐來加工獲自至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流以形成(X)2產物。#24.處理包含C02、H2S和H2的進料氣體以產生富H2產物和(X)2產物的裝置，該裝置包含用于分離進料氣體以獲得富H2的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；通過與&反應氧化酸性氣體中的和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富CO2并貧H2S ^PH2 ；通過使酸性氣體與接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將H2S轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧 H2S 禾口 H2 ；用于將所述酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)轉移到氧化系統(tǒng)和至元素硫轉化系統(tǒng)的
導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過熱交換器和將其至少一部分引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的的導管裝置；和用于從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。#25.根據(jù)#24的裝置，其中該裝置進一步包含用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選一部分未引入 H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的氧化流出物并分離所述料流(一個或多個)以形成CO2產物和包含H2的料流的C02/H2分離系統(tǒng)；或用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選一部分未引入 H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。
#26.處理包含CO2A2S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的裝置，該裝
置包含用于分離進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；通過與&反應氧化酸性氣體中的和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富CO2并貧H2S ^PH2 ；用于分離氧化流出物以形成富SA料流和貧SA的氧化流出物的S02/0)2分離系統(tǒng)；通過使酸性氣體與SA接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將H2S轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與進料氣體相比富(X)2并貧 H2S 禾口 H2 ；用于將所述酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)轉移到氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的
導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過熱交換器和將該流出物引入 SO2AD2分離系統(tǒng)的導管裝置；用于將富SO2料流從SO2AD2分離系統(tǒng)轉移到至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與反應用的SO2W導管裝置；和用于從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。#27.根據(jù)#26的裝置，其中該裝置進一步包含用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SO2的氧化流出物并分離所述料流(一個或多個)以形成(X)2產物和包含吐的料流的CO2/ H2分離系統(tǒng)；或用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SO2的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。#28.處理包含CO2A2S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的裝置，該裝置包含用于分離進料氣體以獲得富H2的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；通過與&反應氧化酸性氣體中的和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與進料氣體相比富CO2并貧H2S ^PH2 ；用于將氧化流出物中的SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的氧化流出物的SOx至酸轉化系統(tǒng)；通過使酸性氣體與硫酸和/或亞硫酸接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將H2S 轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與進料氣體相比富CO2并貧H2S和H2 ；
用于將所述酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)轉移到氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的
導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過熱交換器和將該流出物引入 SOx至酸轉化系統(tǒng)的導管裝置；用于將硫酸和/或亞硫酸從SOx至酸轉化系統(tǒng)轉移到至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的硫酸和/或亞硫酸的導管裝置；和用于從H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。#29.根據(jù)#28的裝置，其中用于將SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸的系統(tǒng)包含用于冷卻氧化流出物以冷凝出水和將SO3轉化成硫酸的冷卻系統(tǒng)、用于升高該冷卻的氧化流出物的壓力的壓縮機和用于在升高的壓力下在O2和任選NOx存在下用水洗滌該冷卻的氧化流出物足以將SA轉化成亞硫酸和/或將SA轉化成硫酸和將NOx轉化成硝酸的時間的逆流式氣體/液體接觸裝置。#30.根據(jù)#28或#29的裝置，其中該裝置進一步包含用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SOx的氧化流出物并分離所述料流以形成(X)2產物和包含H2的料流的C02/H2分離系統(tǒng)；或用于接收從至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分貧 SOx的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。僅作為實例，現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的某些實施方案。 參照圖1，將包含H2、C0、(X)2和H2S的酸性合成氣體料流10送入變壓吸附(PSA)系統(tǒng)12，其通過變壓吸附將酸性合成氣分離成富吐的產物氣體的高壓料流14和酸性氣體的兩個低壓料流16和18。各所述酸性氣體料流包含H2、CO、CO2和H2S,但與酸性合成氣相比富CO2和H2S并貧H2。這兩個酸性氣體料流可具有相同或不同的組成并可以(如所示)作為分開的酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)中取出(例如一個料流由來自放空步驟的氣體形成且另一料流由來自吹掃步驟的氣體形成)，或者這兩個料流可作為單一酸性氣體料流取出，隨后將其分成兩個分開的料流。富吐的產物料流14在例如作為燃料送往燃氣輪機以產生動力 (例如，當富H2產物包含燃氣輪機燃料級純度H2時)或輸出用于化學品或精煉用途(例如， 當富H2氣體包含高純度，例如99. 99摩爾％或更高的H2產物或含所需H2/C0比的高純合成氣時)之前可以在任選膨脹器52中膨脹。將酸性氣體料流16引入氧化系統(tǒng)M，其可以是燃燒的富氧燃燒系統(tǒng)或催化氧化料流16中存在的所有或基本所有的H2、co*&S的催化氧化系統(tǒng)，由此產生包含co2、sox* H2O的氧化(燃燒或催化氧化)流出物沈。燃燒或催化氧化所需的氧氣由高純氧料流20供應。任選地，當氧化系統(tǒng)M是燃燒系統(tǒng)時，可能需要在燃燒系統(tǒng)中也燃燒如料流22所示的額外燃料流。氧化流出物26隨后通往熱交換器觀以經(jīng)由間接熱交換從中回收一些熱。將酸性氣體料流18引入至元素硫轉化系統(tǒng)32，其包含催化經(jīng)由與反應轉化成元素硫的催化劑。料流18中的所有或基本所有在催化劑上與SA反應產生元素硫和H20(經(jīng)由反應2H2S+S& — 3/8S8+2H20)并形成脫硫氣體料流34。經(jīng)由轉化系統(tǒng)32 內的硫處理法以液態(tài)硫料流M形式除去由此形成的元素硫。
在圖1所示的實施方案中，通過將離開熱交換器觀的氧化流出物30的至少一部分36送入轉化系統(tǒng)32來供應該反應所需的SO2，料流36的流速優(yōu)選提供充足但不顯著超過與反應所需的化學計量量的量?？梢杂稍跓峤粨Q器觀中從氧化流出物中回收的熱供應最佳轉化成硫所需的熱。或者或另外，在熱交換器觀中從氧化流出物中回收的熱可用于其它用途，例如在富吐的產物氣體料流14在任選膨脹器52中膨脹之前加熱所述料流。熱交換器觀盡管被描繪為單一單元，但可包含串聯(lián)或并聯(lián)的一個或多個熱交換器。在熱交換器觀中從料流26中回收熱可例如經(jīng)由通過使任何或所有料流16、20、22、18 和14也通過熱交換器觀來與所述料流間接傳熱?；蛘?，可以使用循環(huán)通過熱交換器沈的單獨傳熱流體(例如蒸汽)和與任何或所有料流16、20、22、18和14相聯(lián)的單獨熱交換器 (未顯示)以實現(xiàn)與這些料流的間接傳熱。在熱交換器觀中被料流26加熱的單獨傳熱流體(未顯示)也可例如用于加熱轉化系統(tǒng)32的催化劑床。獲自轉化系統(tǒng)32的脫硫氣體料流34用于形成所需CO2產物。其可以獨自使用或如圖1中的虛線38所示，可以將離開熱交換器觀的氧化流出物30的未引入轉化系統(tǒng)32 以向所述系統(tǒng)供應SO2的部分38與料流34合并。但是，當以這種方式使用氧化流出物30 的部分38時，重要的是，料流34和38的相逆流速使所得合并料流中SOx的量不超過可接受的水平。在壓縮機56中壓縮脫硫氣體料流34和如果提取，氧化流出物料流38。例如可以在壓縮機56中壓縮料流的過程中除去脫硫氣體料流34和如果提取，氧化流出物料流38中存在的水。在所示實施方案中，混合料流34和38以形成在壓縮機56中壓縮的單一合并料流，但同樣地，料流34和38可以在壓縮機56內合并或可以分別壓縮和隨后合并。根據(jù)所需的(X)2產物純度和脫硫氣體料流34組成，或視情況而定，可以取由脫硫氣體料流34和氧化流出物料流38形成的合并料流、來自壓縮機56的壓縮脫硫氣體料流或脫硫氣體和氧化流出物的壓縮合并料流作為CO2產物，或可以對所述料流施以進一步加工以獲得更高純度的(X)2產物。脫硫氣體料流或脫硫氣體和氧化流出物的合并料流的進一步加工可以例如在附加氧化系統(tǒng)(未顯示)中進行，其中將脫硫氣體料流中的殘留H2和CO氧化成CO2和H2O, 或如圖1中所示在分離系統(tǒng)(“C02/H2分離系統(tǒng)”)中進行，其將脫硫氣體料流或合并料流分離形成(X)2產物和包含吐的料流。更具體地，在圖1中所示的實施方案中，C02/H2分離系統(tǒng)是包含一個或多個吐可透但比較而言CO2大體上不可透的膜的膜分離系統(tǒng)40，盡管同樣可以使用其它類型的系統(tǒng)， 例如部分冷凝系統(tǒng)。將來自壓縮機56的壓縮脫硫氣體料流或脫硫氣體和氧化流出物的壓縮合并料流在膜分離系統(tǒng)40中分離成在較低壓力下從膜的滲透側獲得的富H2氣體料流50 和從膜的上游側獲得的高純(X)2產物氣體料流42。任選也使用隊“吹掃”料流44以提高分離的驅動力，從而用相同的膜表面積在較高壓力下獲得離開膜分離系統(tǒng)的富H2氣體料流 50。根據(jù)其組成，富吐氣體料流50可以與富吐的產物氣體料流14摻合，再循環(huán)至PSA系統(tǒng)10 (例如通過添加到酸性合成氣體料流10中或通過用在PSA周期的沖洗或再加壓步驟中)或用于另一工藝。該CO2產物料流42可以在作為料流48經(jīng)管道輸送至地質封存或EOR 之前在壓縮機46中進一步壓縮。在圖1中所示的實施方案的一個變體(未描繪)中，獲自氧化系統(tǒng)觀的氧化流出物30可以不直接用于向至元素硫轉化系統(tǒng)32供應SO2,而是在將氧化流出物分離形成富SO2料流(相對于氧化流出物)和貧SO2的氧化流出物的系統(tǒng)(“S02/0)2分離系統(tǒng)”)中加工。來自S02/C02分離系統(tǒng)的富SO2W流可隨后引入(代替圖1中所示的氧化流出物料流 36)H2S至元素硫轉化系統(tǒng)，如果需要，離開SO2AD2分離系統(tǒng)的貧的氧化流出物可以與離開H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流合并(代替圖1中所示的氧化流出物料流38)。參照圖2，顯示圖1中所示的實施方案的另一變體，其中使用與圖1中相同的標號表示共同構件。在此實施方案中，將圖1的通過與SA反應來將H2S轉化成元素硫的H2S至元素硫轉化系統(tǒng)32換成通過與硫酸(H2SO4)和/或亞硫酸(H2SO3)反應來將轉化成元素硫的至元素硫轉化系統(tǒng)62。將酸性氣體料流16如上送入氧化系統(tǒng)M并氧化所述料流中的所有或基本所有的H2、CO和H2S,由此提供包含CO2、SOx和H2O的氧化流出物26。同樣將酸性氣體料流18送入轉化系統(tǒng)62，其將料流18中的所有或基本所有轉化成元素硫，由此提供脫硫氣體料流34和液態(tài)硫流M。也如圖1中那樣，隨后使獲自氧化系統(tǒng)M的氧化流出物沈通過熱交換器觀以經(jīng)由間接熱交換從中回收一些熱，如此回收的熱可以按 H2S的最佳轉化所需再供應至H2S至元素硫轉化系統(tǒng)和/或用于其它用途。但是，在圖2中所示的實施方案中，將離開熱交換器觀的氧化流出物30引入SOx 至酸轉化系統(tǒng)60，在此將其冷卻(在另一熱交換器中)，壓縮并在O2、水和任選NOx存在下保持在升高的壓力下以將氧化流出物中的所有或基本所有SOx轉化成硫酸或硫酸和亞硫酸， 由此形成貧SOx的氧化流出物料流64和硫酸或硫酸和亞硫酸水溶液料流66。將至少一部分這種酸水溶液料流(任選在蒸發(fā)一些水以獲得更濃的酸溶液后)引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)62，送入該轉化系統(tǒng)的酸的量優(yōu)選至少足以提供將酸性氣體料流18中的所有吐5轉化成元素硫所需的化學計量量，這在硫酸的情況下根據(jù)反應3H2S(g)+H2SO4(I) — 4S+4H20(1) 進行和在亞硫酸的情況下根據(jù)反應2H2S(g)+H2SO3(I) — 3S+3H20(1)進行。如果需要，離開 SOx至酸轉化分離系統(tǒng)的貧SOx的氧化流出物64可隨后與離開H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流34合并。可以取脫硫氣體料流或如果合并，脫硫氣體和貧SOx的氧化流出物的合并料流作為(X)2產物或如之前聯(lián)系圖1所述進一步加工以獲得(X)2產物。要認識到，本發(fā)明不限于上文參照優(yōu)選實施方案描述的細節(jié)，而是可以在不背離如下列權利要求中規(guī)定的本發(fā)明的精神或范圍的情況下做出許多修改和變動。
權利要求
1.處理包含CO2W2S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的方法，該方法包括通過變壓吸附(PSA)分離該進料氣體以獲得富H2的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中通過使該酸性氣體與SO2、硫酸和/或亞硫酸接觸來加工所述酸性氣體料流之一，從而將轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流，所述脫硫氣體與該進料氣體相比富(X)2并貧H2S和H2 ；在氧化系統(tǒng)中通過與A反應以氧化該酸性氣體中的和吐來加工另一所述酸性氣體料流，從而產生熱和形成氧化流出物，所述流出物包含C02、SOx (SO2和SO3)和H2O并與該進料氣體相比富(X)2并貧H2S*H2，和(i)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SO2引入該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)，以提供在該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中與H2S反應用的至少一部分所述； 和/或(ii)將獲自該氧化系統(tǒng)的至少一部分SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸，并將至少一部分所述酸引入該至元素硫轉化系統(tǒng)以提供在該至元素硫轉化系統(tǒng)中與反應用的至少一部分所述酸；和由獲自該至元素硫轉化系統(tǒng)的所述脫硫氣體料流形成(X)2產物。
2.權利要求1的方法，其中該進料氣體具有大約50ppm至大約5摩爾％的H2S濃度。
3.權利要求1的方法，其中該進料氣體是獲自碳質原料的氣化或重整的包含C02、H2S、 H2和CO的酸性合成氣混合物。
4.權利要求1的方法，其中該富H2的產物氣體包含至少大約90摩爾％H2或H2和CO 的混合物并不含或基本不含H2S。
5.權利要求1的方法，其中各所述酸性氣體料流包含大約10摩爾％或更少H2S。
6.權利要求1的方法，其中獲自該至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流不含或基本不含H2S。
7.權利要求1的方法，其中獲自該氧化系統(tǒng)的氧化流出物不含或基本不含H2S。
8.權利要求1的方法，其中該氧化系統(tǒng)是燃燒系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的酸性氣體料流加工包括在A存在下燃燒該料流以產生熱和形成所述氧化流出物。
9.權利要求1的方法，其中該氧化系統(tǒng)是催化氧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的酸性氣體料流加工包括使該料流與氧化催化劑和A接觸以產生熱和形成所述氧化流出物。
10.權利要求1的方法，其中供應至該氧化系統(tǒng)并與該酸性氣體料流混合以提供與H2S 和H2反應用的A的氧化劑料流包含多于21摩爾％氧氣。
11.權利要求1的方法，其中該方法進一步包括使該氧化流出物通過熱交換器以經(jīng)由間接熱交換從中回收熱。
12.權利要求1的方法，其中要在該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中加工的酸性氣體料流除 H2S外還含有一種或多種其它含硫物類，且其中該方法進一步包括在該至元素硫轉化系統(tǒng)中將轉化成元素硫之前處理一部分或所有所述酸性氣體以將一種或多種所述含硫物類轉化成H2S。
13.權利要求1的方法，其中使在該吐3至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流與 SO2接觸以將轉化成元素硫；將至少一部分該氧化流出物引入所述轉化系統(tǒng)以提供與 H2S反應用的至少一部分所述Sh ；任選另一部分該氧化流出物與來自該至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成(X)2產物。
14.權利要求1的方法，其中使在該吐3至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流與 SO2接觸以將4S轉化成元素硫；分離該氧化流出物以形成富SA料流和貧SA的氧化流出物，將富SA料流弓I入所述轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的至少一部分所述SA ；任選至少一部分該貧SA的氧化流出物與來自該4S至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成CO2產物。
15.權利要求14的方法，其中該貧SA的氧化流出物不含或基本不含S02。
16.權利要求1的方法，其中使在該吐3至元素硫轉化系統(tǒng)中處理的酸性氣體料流與硫酸和/或亞硫酸接觸以將H2S轉化成元素硫；將該氧化流出物中的SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸，并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的氧化流出物；將至少一部分所述酸引入所述轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的至少一部分所述硫酸和/或亞硫酸；任選至少一部分該貧SOx的氧化流出物與來自該至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用以形成(X)2 產物。
17.權利要求16的方法，其中通過冷卻該氧化流出物以冷凝出水和將SO3轉化成硫酸并使該冷卻的氧化流出物在O2、水和任選NOx存在下在升高的壓力下保持足以將SO2轉化成亞硫酸和/或將轉化成硫酸和將NOx轉化成硝酸的時間來將該氧化流出物中的SOx轉化成硫酸或硫酸和亞硫酸。
18.權利要求16的方法，其中該貧SOx的氧化流出物不含或基本不含S0X。
19.權利要求1的方法，其中也由該進料氣體的分離獲得第三酸性氣體料流，所述第三酸性氣體料流同樣包含C02、H2S和H2但與該進料氣體相比貧H2并富H2S和CO2,且其中該方法進一步包括使所述第三酸性氣體料流繞過該至元素硫轉化系統(tǒng)和該氧化系統(tǒng)并與來自該至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流一起使用所述料流以形成(X)2產物。
20.權利要求19的方法，其中該第三酸性氣體料流由最初獲自進料氣體分離的酸性氣體料流形成，將該最初獲得的料流分成該第三料流和前兩個酸性氣體料流之一或兩者，且其中響應所述酸性氣體的含量的變化調節(jié)酸性氣體在該第三料流與所述另外兩個料流之一或兩者之間的所述分配，以致如果H2S含量降低則提高繞過該氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的所述酸性氣體的比例，如果含量提高，則降低該比例。
21.權利要求1的方法，其中該方法進一步包括分離獲自該吐3至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流以形成(X)2產物和包含吐的料流。
22.權利要求21的方法，其中通過部分冷凝或膜分離分離脫硫氣體料流。
23.權利要求1的方法，其中該方法進一步包括通過經(jīng)與O2反應氧化脫硫氣體中的H2 來加工獲自該至元素硫轉化系統(tǒng)的脫硫氣體料流以形成(X)2產物。
24.處理包含C02、H2S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的裝置，該裝置包含用于分離該進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與該進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ；通過與A反應氧化酸性氣體中的H2S和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與該進料氣體相比富CO2并貧H2S和H2 ；通過使該酸性氣體與接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與該進料氣體相比富(X)2并貧 H2S 禾口 H2 ；用于將所述酸性氣體料流從PSA系統(tǒng)轉移到該氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從該氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從該氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過熱交換器和將其至少一部分引入該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的的導管裝置；和用于從該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。
25.根據(jù)權利要求M的裝置，其中該裝置進一步包含用于接收從該至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選一部分未引入該 H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的氧化流出物并分離所述料流以形成(X)2產物和包含吐的料流的 C02/H2分離系統(tǒng)；或用于接收從該至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選一部分未引入該 H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的氧化流出物并通過與&反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。
26.處理包含C02、H2S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的裝置，該裝置包含用于分離該進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與該進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ； 通過與A反應氧化酸性氣體中的H2S和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與該進料氣體相比富CO2并貧H2S和H2 ；用于分離該氧化流出物以形成富SA料流和貧SA的氧化流出物的SO2AD2分離系統(tǒng)； 通過使該酸性氣體與SA接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將4S轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與該進料氣體相比富(X)2并貧 H2S 禾口 H2 ；用于將所述酸性氣體料流從該PSA系統(tǒng)轉移到該氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從該氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從該氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過該熱交換器和將該流出物引入 SO2AD2分離系統(tǒng)的導管裝置；用于將富SA料流從該SO2AD2分離系統(tǒng)轉移到該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與H2S 反應用的SO2W導管裝置；和用于從該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。
27.根據(jù)權利要求沈的裝置，其中該裝置進一步包含用于接收從該至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分該貧 SO2的氧化流出物并分離所述料流以形成(X)2產物和包含H2的料流的C02/H2分離系統(tǒng)；或用于接收從該至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分該貧 SO2的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。
28.處理包含C02、H2S和吐的進料氣體以產生富吐產物和(X)2產物的裝置，該裝置包含用于分離該進料氣體以獲得富吐的產物氣體料流和兩個酸性氣體料流的變壓吸附 (PSA)系統(tǒng)，各酸性氣體料流包含C02、H2S和H2但與該進料氣體相比貧H2并富H2S和(X)2 ； 通過與A反應氧化酸性氣體中的H2S和吐來加工所述酸性氣體料流之一以產生熱和形成氧化流出物的氧化系統(tǒng)，所述流出物包含C02、S0x (SO2和SO3)和H2O并與該進料氣體相比富CO2并貧H2S和H2 ；用于將該氧化流出物中的SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸并從該流出物中分離所述酸以形成貧SOx的氧化流出物的SOx至酸轉化系統(tǒng)；通過使該酸性氣體與硫酸和/或亞硫酸接觸來加工另一所述酸性氣體料流以將H2S轉化成元素硫并形成脫硫氣體料流的至元素硫轉化系統(tǒng)，所述脫硫氣體與該進料氣體相比富CO2并貧H2S和H2 ；用于將所述酸性氣體料流從該PSA系統(tǒng)轉移到該氧化系統(tǒng)和H2S至元素硫轉化系統(tǒng)的導管裝置；用于經(jīng)間接熱交換從該氧化流出物中回收熱的熱交換器；用于從該氧化系統(tǒng)中提取氧化流出物、使該流出物通過該熱交換器和將該流出物引入該SOx至酸轉化系統(tǒng)的導管裝置；用于將硫酸和/或亞硫酸從該SOx至酸轉化系統(tǒng)轉移到該至元素硫轉化系統(tǒng)以提供與H2S反應用的硫酸和/或亞硫酸的導管裝置；和用于從該H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中提取脫硫氣體料流的導管裝置，(X)2產物由所述料流形成。
29.根據(jù)權利要求觀的裝置，其中用于將SOx轉化成硫酸和/或亞硫酸的系統(tǒng)包含用于冷卻該氧化流出物以冷凝出水和將SO3轉化成硫酸的冷卻系統(tǒng)、用于升高該冷卻的氧化流出物的壓力的壓縮機和用于在升高的壓力下在O2和任選NOx存在下用水洗滌該冷卻的氧化流出物足以將SA轉化成亞硫酸和/或將SA轉化成硫酸和將NOx轉化成硝酸的時間的逆流式氣體/液體接觸裝置。
30.根據(jù)權利要求觀或四的裝置，其中該裝置進一步包含用于接收從該至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的脫硫氣體料流和任選至少一部分該貧 SOx的氧化流出物并分離所述料流以形成(X)2產物和包含H2的料流的C02/H2分離系統(tǒng)；或用于接收從該至元素硫轉化系統(tǒng)中提取的該脫硫氣體料流和任選至少一部分該貧 SOx的氧化流出物并通過與A反應來氧化脫硫氣體中的H2以形成(X)2產物的附加氧化系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及處理酸性氣體的裝置和方法，尤其涉及處理包含CO2、H2S和H2的進料氣體以產生富H2產物和CO2產物。通過變壓吸附分離進料氣體以提供富H2產物料流和與進料氣體相比貧H2并富H2S和CO2的兩個酸性氣體料流。在H2S至元素硫轉化系統(tǒng)中加工酸性氣體料流之一，其中將酸性氣體中的H2S轉化成元素硫以獲得脫硫氣體料流，由其形成CO2產物。在氧化系統(tǒng)中加工另一所述酸性氣體料流，其中將酸性氣體中的H2S氧化成SOx(SO2和SO3)，將來自氧化流出物的SO2或由其獲得的硫酸/亞硫酸作為試劑引入H2S至元素硫轉化系統(tǒng)。
文檔編號C01B3/56GK102408098SQ20111023066
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權日2010年7月27日
發(fā)明者A·D·賴特, C·L·謝菲爾, J·W·克盧斯特曼, K·B·富加什, V·懷特 申請人:氣體產品與化學公司