專利名稱：處理包括氫氣、二氧化碳和硫化氫的氣態混合物的方法
技術領域：
本發明涉及處理包括二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)、硫化氫( 、任選一氧化碳(CO) 和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到吐/co產物物流和(X)2產物物流的方法。本發明在處理合成氣混合物(例如由含碳原料的重整或氣化得到的)中具有特別的應用，以得到H2/C0產物物流，例如其純度適用于化學物質制備、精煉或功率產生(power production)的吐物流或合成氣(H2和CO)；和其純度適用于地質儲藏或用于增強油回收率 (EOR)中的CO2產物物流。
背景技術：
通過將氣態或液態原料重整或通過固態或液態原料氣化制備合成氣混合物是公知的，且是幾十年來研究和開發的主題。這些工藝得到粗合成氣物流，其除了 H2和CO之外， 還包含CO2和其他雜質。例如固態和液態原料的氣化典型地得到初始合成氣混合物，其能夠包括多種雜質，例如但不局限于顆粒物(其典型地在氣化器的爐渣中去除，和/或在初始驟冷步驟中用水從該粗合成氣混合物中除去)、C02、C0 (如果本發明意于獲得高純度的H2物流而非高純度的合成氣，那么能夠將其認作雜質)、CH4i2S、羰基硫(COS)、二硫化碳(C&)、 氨(NH3)、氮氣(N2)和氬氣(Ar)。在氣化過程中，CO2和CO作為原料的氧化產物生成。在由固態或重質液態原料的氣化得到的粗合成氣中通常還存在H2S和更少量的其他含硫物類(例如COS和CS2)，其是在氣化過程中由原料中存在的硫的還原而生成的。該粗合成氣混合物通常還經過水煤氣變換反應以通過與H2O反應而將該合成氣中的一些或所有CO轉化為CO2和H2，尤其是在目的是制備高純度的吐物流而非高純度的合成氣物流的情況下。由于在該水煤氣變換反應過程中將該粗合成氣物流中的其他硫物類進一步轉化為&S，因此這能夠還具有提高所得到的經變換的合成氣混合物中的的濃度的附帶作用。在本領域中能夠發現一系列合成氣凈化技術。由于對溫室氣體排放的擔心，越來越需要在其用作燃料之前從氫氣或合成氣中除去C02，以及用于化學物質制備的H2或合成氣必須滿足甚至更嚴格的純度要求。在CO2捕獲工藝中，典型地將會壓縮所除去的(X)2以儲存在地下或用于EOR中。在存在H2S的情況下，也必須從該H2或合成氣中分離出H2S,就像該H2或合成氣用作燃料時，則H2S的存在將會在燃燒流出物中產生SOx (SO2和SO3)(對其也可以有嚴格的排放限制)，以及如果要將該H2或合成氣用于化工廠或精煉廠時，那么H2S能夠是該化工廠或精煉廠內的工藝的毒劑。將該與該(X)2 —起儲存可能不實用或不能容許，因此同樣可能需要從(X)2中除去H2S。通常使用液體溶劑工藝(例如klexol 、Rectisol 或其他此類酸性氣體去除工藝)除去C02*H2S。此處，使用液體溶劑(例如在Rectisol 工藝的情況下的甲醇)以從該粗合成氣中吸收和除去(X)2和&S，生成凈化的合成氣物流、大量(X)2物流和載有的物流。可以將該CO2物流放空或直接加壓并用管道輸送儲存或用于增強油回收率(E0R)，將該載有H2S的物流(通常10-80mol %，更通常> 20mol %，通常優選> 40mol % H2S)送往克勞
5斯(Claus)工藝用于制備元素硫。在該克勞斯工藝中，將H2S部分燃燒以形成H2S和SO2W 混合物，然后能夠使其經歷克勞斯反應以形成元素硫和包含CO2、未反應的H2S和SO2和其他微量組分的尾氣物流。然而，前述液體溶劑工藝是昂貴的，且具有顯著的功耗。在引入的 H2S物流是稀釋的(例如<40%)時尤其是這樣，因為設備尺寸增大以適應物流惰性物質量的提高。已經開發的替代方法使用基于吸附(變壓吸附)的工藝以純化包含CO2和至少一種其他可燃組分(例如H2Q的合成氣物流。在該工藝中，形成具有可燃性的富含CO2的物流，然后使其燃燒，以生成具有燃燒產物的粗(X)2物流，然后能夠使用現有的技術將其除去以制備其純度足以用于地質儲藏或EOR的(X)2物流。特別地，US-A1_2007/0178035(將其公開內容通過參考引入本文)描述了處理包含Η2、ω2和選自H2S、CO和CH4的至少一種可燃氣體的氣態混合物(例如由含碳燃料、烴質燃料或生物質燃料的氣化產生的氣態混合物)的方法。從該氣態混合物中優選通過變壓吸附(PSA)工藝分離出吐以制備經分離的吐氣體和包含該可燃氣體(一種或多種)的粗CO2 氣體。然后將該粗CO2氣體在O2的存在下燃燒(優選在氧燃料燃燒工藝中)以產生熱量和包括該可燃氣體(一種或多種)的燃燒產物的(X)2產物氣體，在CO的情況下這些燃燒產物是CO2 ；在CH4的情況下是CO2和H2O ；在H2S的情況下是SOx (SO2和SO3)和H2O0在該粗CO2 氣體中也可能存在一些吐，其生成H2O作為燃燒產物。也可以在該燃燒工藝中燃燒其他的含碳燃料、烴質燃料或生物質燃料，將煤粉的燃燒作為實例。在燃燒產物包括SA和SO3的情況下，能夠用水洗滌該(X)2產物氣體，以冷卻該氣體并除去S03，并在O2、水和NOx (NO和NO2) 存在下保持在升高的壓力以將和NOx轉化為硫酸和硝酸。然后可以從該(X)2產物中分離出該酸和水。類似地，EP-A2_0262894(也將其公開內容通過參考引入本文)描述了用于由例如蒸氣甲烷重整器物流共制備單獨的(X)2和吐產物的富含物流的工藝。使用PSA單元用于該分離，制備可以液化的富含氫氣的初級物流(primary stream)。在純的或富含的氧氣的存在下在內燃機、燃氣輪機或其他此類燃燒裝置中將來自該PSA單元的包括(X)2和可燃氣體 (包括CO、CH4和H2)的吹掃物流燃燒以產生功率并提供基本上由(X)2和水構成的物流。然后能夠將該物流冷卻以冷凝出水蒸氣，提供能夠液化的基本上純的C02。這種工藝，除了提供高純度吐和(X)2物流之外，還具有同時產生能夠利用的熱量和/或功率的優點。然而，本發明人已經發現在一些情況中，通過PSA或其他方法分離酸性 (即包含的)合成氣混合物將導致單獨的(X)2物流，其可能在可燃組分中過于稀釋以致于不能構成本身在進行燃燒的操作條件下能夠燃燒以形成穩定火焰的物流。這樣又可能危及該工藝的正確操作，因為火焰不穩定性將導致不能穩定燃燒該(X)2物流的可燃組分，其可能導致所述組分繼續作為污染物存在于否則其將會是所需的高純度(X)2產物中。用于穩定否則將會不穩定燃燒的廢物物流的燃燒的通常已知的手段是也燃燒可以期貨形式(futures basis)購買的類型的輔助燃料(support fuel) (NYMEX等)，例如天然氣或輕質油。然而，這種常規輔助燃料的使用將提高使用其的該工藝的操作成本。因此仍然需要用于處理包括二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)、硫化氫(H2S)、任選一氧化碳(CO)和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物的成本有效且可靠的方法。
發明內容
依照本發明，在一個方面，提供了處理包括C02、H2、H2S、任選CO和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到吐或吐和CO產物物流(H2/CO產物物流)和(X)2產物物流的方法，該方法包括分離該氣態混合物以提供該H2/CO產物物流和富含CO2的物流，該富含CO2的物流包含選自&S、H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的至少一種可燃組分；得到包括一種或多種可燃組分的輔助燃料物流，其中所述輔助燃料物流是源自該氣態混合物的制備的氣態物流、是該氣態混合物的一部分、是從該氣態混合物中除了 H2/CO 產物物流和富含CO2的物流之外還分離出來的、是該H2/CO產物的一部分、或是源自該H2/CO 產物的；在足夠的A的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有的可燃組分(一種或多種)，以形成穩定火焰，以用作用于燃燒該富含(X)2 的物流中存在的可燃組分(一種或多種)的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的A接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有可燃組分(一種或多種)，并形成包括(X)2以及該輔助燃料和富含 CO2的物流的可燃組分(一種或多種)的燃燒產物(一種或多種)的燃燒流出物；和由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。依照本發明，在另一方面，提供了處理包括C02、H2i2S、任選CO和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到吐或吐和CO產物物流(H2/CO產物物流)和(X)2產物物流的方法，該方法包括分離該氣態混合物以提供該H2/CO產物物流和富含CO2的物流，該富含CO2的物流包含4S和任選選自H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的一種或多種其他可燃組分；得到包括吐3和任選一種或多種其他可燃組分的輔助燃料物流，其中該輔助燃料物流包含至少50ppm H2S ；在足夠的A的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有的可燃組分(一種或多種)，以形成穩定火焰，以用作用于燃燒該富含(X)2 的物流中存在的可燃組分(一種或多種)的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的&接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有可燃組分(一種或多種)，并形成包括co2、SOx、H2O以及該輔助燃料和富含CO2的物流中存在的除H2S之外的任何其他可燃組分(一種或多種)的任何其他燃燒產物(一種或多種)的燃燒流出物；和從該燃燒流出物中除去SOx和H2O以由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。
圖1是描繪本發明的實施方式的流程圖；圖2是描繪用于圖1中描繪的實施方式中的輔助燃料物流的不同現場來源的流程圖；圖3是描繪用于圖1中描繪的實施方式中的輔助燃料物流的其他現場來源的流程
7圖；圖4是描繪用于圖1中描繪的實施方式中的輔助燃料物流的其他現場來源的流程圖。
具體實施例方式本發明提供了用于處理包括C02、H2、H2S、任選CO和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到吐/co產物物流和(X)2產物物流的方法。依照本發明的第一方面，該方法包括分離該氣態混合物以提供該H2/C0產物物流和富含CO2的物流，該富含CO2的物流包含選自&S、H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的至少一種可燃組分；得到包括一種或多種可燃組分的輔助燃料物流，其中所述輔助燃料物流是源自該氣態混合物的制備的氣態物流、是該氣態混合物的一部分、是從該氣態混合物中除了 H2/CO 產物物流和富含CO2的物流之外還分離出來的、是該H2/CO產物的一部分、或是源自該H2/CO 產物的；在足夠的A的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有的可燃組分(一種或多種)，以形成穩定火焰，以用作用于燃燒該富含(X)2 的物流中存在的可燃組分(一種或多種)的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的&接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有可燃組分(一種或多種)，并形成包括(X)2以及該輔助燃料和富含 CO2的物流的可燃組分(一種或多種)的燃燒產物(一種或多種)的燃燒流出物；和由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。依照本發明的第二方面，該方法包括分離該氣態混合物以提供該H2/C0產物物流和富含CO2的物流，該富含CO2的物流包含和任選選自H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的一種或多種其他可燃組分；得到包括吐3和任選一種或多種其他可燃組分的輔助燃料物流，其中該輔助燃料物流包含至少50ppm H2S ；在足夠的&的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有的可燃組分(一種或多種)，以形成穩定火焰，以用作用于燃燒該富含(X)2 的物流中存在的可燃組分(一種或多種)的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的&接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有可燃組分(一種或多種)，并形成包括co2、SOx、H2O以及該輔助燃料和富含CO2的物流中存在的除H2S之外的任何其他可燃組分(一種或多種)的任何其他燃燒產物(一種或多種)的燃燒流出物；和從該燃燒流出物中除去SOx和H2O以由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。因此依照本發明的方法通過燃燒輔助燃料物流以提供穩定的火焰，然后將其用作用于燃燒該富含CO2的物流中所述可燃組分的點火源而提供該富含(X)2的物流中包含的所有或基本上所有可燃組分的穩定燃燒。然而，依照本發明的方法不使用從外部購買或得到的常規輔助燃料(即可以期貨形式購買得到的類型的輔助燃料，例如天然氣或輕質油)作
8為輔助燃料物流。而是，依照本發明的該第一方面，使用輔助燃料物流，其是源自該氣態混合物的制備的氣態物流、是該氣態混合物的一部分、是從該氣態混合物中除了該壓/co產物物流和富含CO2的物流之外還分離出的、是該H2/CO產物的一部分、或者是源自該H2/CO產物的，因此是現場得到的。依照本發明的該第二方面，使用輔助燃料物流，其(與常規輔助燃料不同) 具有50ppm或更高的H2S含量，該H2S在輔助燃料中通常將會是不合意的，但在依照該第二方面的方法中其能夠與該富含(X)2的物流中已經存在的H2S —起以相同的方式除去。這樣，依照本發明的方法解決對于通過現場得到的或可能外部得到的但其(由于它的H2S含量)仍然比常規輔助燃料成本更低的輔助燃料物流的燃燒而提供該分離的富含 CO2的物流的可燃組分的穩定燃燒，從而處理酸性合成氣混合物和其他此類氣態混合物(至少包括H2、CO2和H2S)的成本有效且可靠的方法的需求。在該輔助燃料物流是含(X)2的物流或包含含碳可燃組分(例如CO、烴)的物流且否則將會被放空的情況下，依照本發明的輔助燃料物流的燃燒通過將該CO2(無論是最初存在的還是作為該可燃組分的燃燒產物而得到的)與來自該富含(X)2的物流的(X)2 —起并入適用于地質儲藏或EOR或者能夠進一步純化以得到適用于地質儲藏或EOR的物流的(X)2產物物流中而具有提高該工藝的總(X)2捕獲量的另外的優點。該氣態混合物優選是由含碳原料的氣化或重整得到的氣態混合物。該混合物可以是直接由該氣化器/重整器得到的粗合成氣，或者其可以經過進一步的處理。例如，該粗合成氣可以經處理以除去顆粒物(例如在驟冷或輻射冷卻步驟中)；經過水煤氣變換反應以將該粗合成氣中存在的一些或所有的CO轉化為CO2和H2O ；和/或經處理以除去存在的任何水中的一些或全部。該氣態混合物優選包括(以干基計)約10-約60摩爾％，更優選約15-約45摩爾％的(X)2 ；約500ppm(0. 05摩爾％ )-約5摩爾％，更優選約2000ppm(0. 2摩爾％ )-約2 摩爾％ (或和任何其他含硫組分)；和約35摩爾％直到余量，更優選約50摩爾％直到余量的吐或吐和CO的混合物(如果存在CO)。例如該混合物可以是粗或經處理的酸性 (即包含H2S的)合成氣。例如可以存在的該氣態混合物的其他組分包括CH4、N2, Ar和除 H2S之外的其它含硫組分(例如⑶S、CS2)。該H2/C0產物物流相對于該氣態混合物富含H2,相對于該氣態混合物貧含CO2和 H2S (和優選任何其他含硫組分)。在該氣態混合物中存在CO的情況下，該壓/CO產物物流相對于該氣態混合物可以富含H2和CO(例如在需要得到純化的合成氣物流的情況下)或者可以僅富含H2 (例如在需要得到純化的H2物流的情況下)。優選地，該H2/C0產物物流是至少約90摩爾％的H2或H2和CO的混合物，且包含少于約50ppm，更優選少于約lOppm，最優選少于3ppm的H2S。在需要將該H2/C0產物物流用作功率產生的燃料的情況下，該產物優選是至少90摩爾％的H2。在所需的吐/CO產物物流是用于化工廠或精煉廠的高純H2產物的情況下，該產物優選是至少99. 9摩爾％的H2。在所需的H2/C0產物物流是用于化工廠 (例如費托合成廠)中的合成氣(H2/C0混合物)時，該產物優選是至少90摩爾％，更優選 95摩爾％的H2和CO的混合物，CO H2比優選為約1 3-約3 1，更優選為約1 1_約 1 · 2 · 5 ο該富含CO2的物流包含選自H2S、H2、CO和該氣態混合物中存在的任何其他可燃組
9分(例如當存在時的和在存在的情況下的014、(^2和/或COS)中的至少一種可燃組分。該富含(X)2的物流相對于該氣態混合物富含(X)2且貧含H2。然而，通常(特別是在該富含(X)2 的物流已經使用變壓吸附得到的情況下，通過其將混合物中存在的所有吐與所有(X)2完全分離通常在經濟上是不可行的)，該富含(X)2的物流將包含一些H2。該富含(X)2的物流相對于該氣態混合物通常也將富含和優選地任何其他含硫組分)，除非該輔助燃料物流是通過從該氣態混合物中除了該吐/CO產物物流和富含CO2的物流而分離出來得到的，在這種情況中該輔助燃料物流可以從該氣態混合物中回收一些或所有的(和任選任何其他含硫組分)，使得然后該富含CO2的物流相對于該氣態混合物可以是或可以不是富含或貧含 H2S (和任選任何其他含硫組分)。在該氣態混合物中存在CO的情況中，該富含CO2的物流通常將包含一些C0，但相對于該氣態混合物可以是或可以不是富含CO (至少部分取決于該分離工藝是否操作來提供富含吐和CO或僅富含吐的吐/co產物物流)。優選地，該富含 CO2的物流是至少約70摩爾％，優選至少約80摩爾％，更優選至少約85摩爾％的CO2。如指出的，該燃燒流出物(從燃燒室(即在其中將該輔助燃料和富含(X)2的物流燃燒的外殼)得到)包含該輔助燃料和富含(X)2的物流的可燃組分(一種或多種)的燃燒產物(一種或多種)。在H2的情況中，該燃燒產物是H20。在CO的情況中，該燃燒產物是 C02。在CH4和其他輕質烴的情況中，該燃燒產物是(X)2和H20。在的情況中，該燃燒產物是SOx (SOdnSO3)和吐0。在其他可燃的含硫組分(例如COS和CS2)的情況中，該燃燒產物是 CO2 和 SOx。如上所述，將該富含(X)2的物流和輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有可燃組分燃燒以形成其燃燒產物。更具體地，在富含CO2的物流和輔助燃料物流各自中存在的可燃組分(一種或多種)(總量)的優選至少99%燃燒以形成其燃燒產物。由此，在該富含CO2的物流和輔助燃料物流中存在的可燃組分(一種或多種)(總量)的優選至多作為未燃燒的可燃組分(殘余可燃物)保留在該燃燒流出物中。燃燒的可燃組分的百分比和作為殘余可燃物保留在該燃燒流出物中的百分比能夠由該富含(X)2的物流和輔助燃料物流中的可燃組分的總摩爾數與該燃燒流出物相比而計算(即，如果例如該富含(X)2的物流和輔助燃料物流共計包含lOOkmol/hr的可燃組分(所有類型的)，該燃燒流出物包含lkmol/ hr的可燃組分(所有類型的)，那么在這種情況下，該可燃組分的99%將會燃燒，1 %將會作為殘余可燃物保留)。適用于監控和測量該物流的組成，和由此適用于測量該富含CO2的物流、輔助物流(support stream)和燃燒流出物中的可燃組分的含量的裝置將是本領域普通技術人員已知的。該(X)2產物物流具有優選至少約90摩爾％，更優選至少約95摩爾％，更優選至少約98摩爾％的(X)2濃度。該(X)2產物物流優選基本上且可能完全不含H2、COi2S和該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分。該CO2產物物流可以是純的或基本上純的C02。在該燃燒流出物中存在的燃燒產物由(X)2或由(X)2和僅少量的其他產物(其含量是所需(X)2產物中可接受的)所構成的情況中，該燃燒流出物可以在該燃燒流出物不經任何其他處理以改變其組成(該燃燒流出物例如仍可以冷卻以從中提取有用的熱量和/或做功，和或根據其得到時的以及該(X)2產物的所需最終應用的壓力而壓縮或膨脹)的情況下就形成該(X)2產物。然而，通常該燃燒流出物將包含含量大于該(X)2產物中合意的量的H2O和/或SOx (作為該輔助燃料和富含(X)2的物流之一或兩者中存在的燃燒的結果)。在該燃燒產物包
10括吐0的情況下，可以將該燃燒流出物冷卻以將水冷凝出來和/或以另外方式干燥以形成該(X)2產物物流。在該燃燒產物包括SOx的情況下，該燃燒流出物可以進一步處理以通過任何適合的方式除去SOx (例如通過下面將進一步詳細討論的方式)。如指出的，該輔助燃料物流包括一種或多種可燃組分，且燃燒以形成用作用于該富含CO2的物流中存在的可燃組分(一種或多種)的燃燒的點火源的穩定火焰。盡管該富含CO2的物流包含一種或多種可燃組分，該富含CO2的物流的組成(即可燃組分的濃度和總熱值)使得或可以使得在進行燃燒的預期條件(即氧化物的預期流速和流量組成、在該燃燒室內的預期操作溫度等)下，其不能燃燒以形成和維持穩定火焰(即在沒有恒定的外部點火源(例如由單獨燃料物流燃燒提供的另一火焰)的情況下不熄滅的火焰)。因此，將具有在進行燃燒的預期條件下確實會燃燒以形成和維持穩定火焰的組成的輔助燃料物流燃燒。然后將該火焰用作在該富含CO2的物流中存在的可燃組分(一種或多種)的燃燒所需的恒定的點火源(因此滿足燃燒三角，即氧化物-燃料-點火源，其是發生任何燃燒所必需的)。鑒于在其下進行燃燒的操作條件的形成和維持穩定火焰所需的輔助燃料物流的必要組成能夠由本領域的普通技術人員在不產生不當負擔的情況下實驗確定。穩定火焰的形成例如能夠通過一個或多個窺孔和/或通過適當位于該燃燒室內的一個或多個自動火焰檢測器(例如一個或多個爐眼(fire eyes))而目測確定。穩定火焰的形成例如還可以通過監控該富含(X)2的物流和燃燒流出物的組成而間接監控，因為如前所述，在該火焰熄滅時，那么未燃燒(并因此作為殘余可燃物保留在該燃燒流出物中)的可燃組分的百分比將升高。盡管物流形成穩定火焰的能力不僅由其HHV決定，但具有較高HHV的物流傾向于可更穩定地燃燒，因此該輔助燃料物流的HHV通常將高于富含(X)2的物流的。在本發明的優選實施方式中，該富含(X)2的物流具有低于lOOBtu/scf (3750kJ/scm)，例如從低于IOOBtu/ scf (3750kJ/scm)低到約 30Btu/scf (1150kJ/scm)的 HHV，其中 “scf ” 表示標準立方英尺， 即在60華氏度(15. 6攝氏度)和14. 696psi(101.325kPa)的1立方英尺，“scm”表示標準立方米，即在前述條件下的1立方米。該輔助燃料物流優選具有高于lOOBtu/scf (3750kJ/ scm)，更優選高于約120Btu/scf^4500kJ/scm)，更優選高于約150Btu/scf，典型地至多約 1300Btu/scf (50, OOOkJ/scm)的 HHV。該輔助燃料物流可以在任何適合設計的燃燒器中燃燒。例如，可以使用可在市場上獲得且銷售用于燃燒天然氣或#2輕質油的試驗燃燒器(例如可獲自John Zink Company, LLC, 11920East Apache, Tulsa, OK 74116，USA 的 John Zink Mark I 或 II 燃燒器，或可獲自 Hamworthy (Hamworthy Combustion Engineering Ltd,Fleets Corner, Poole, Dorset, BH 170LA, the United Kingdom)的多個燃燒器)而燃燒該輔助燃料物流。如果需要，能夠通過調節通過提供耐火襯里或提供冷卻(例如水夾套)而從燃燒區域中除去的熱量而調節由該輔助燃料物流的燃燒提供的熱量。該輔助燃料物流的燃燒為所得到的火焰供應足夠的熱量來用作用于該富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有可燃組分的燃燒的點火源。所需的熱量將取決于多個因素(例如該富含CO2的物流的組成、 為燃燒供應氧的氧化劑物流(一種或多種)的組成、從該燃燒區域中除去的熱量等)，且可以再次由本領域技術人員在不產生不當的負擔的情況下實驗確定(可以通過如上所述測
11量該富含(X)2的物流和燃燒流出物的組成而確定是否所有或基本上所有可燃組分都經過燃燒)。然而，通常該輔助燃料物流的燃燒僅需要供應來自該輔助燃料和富含ω2的物流的燃燒的總熱量耗費(heat input)的約-約20%，更通常5% -10%。如前所述，該輔助燃料物流和富含CO2的物流二者在足夠的&的存在下燃燒以燃燒所述物流中存在的所有或基本上所有的可燃組分(一種或多種)。因此供應給燃燒的A 量優選至少等于，更優選高于化學計量量(即所述物流的所有可燃組分(一種或多種)完全燃燒所需的理論量)。與該輔助燃料物流和富含CO2的物流混合的一種或多種氧化劑物流可以例如是純氧、空氣、富氧空氣或已將另外的氧注入其中的之前貧氧的物流(例如燃燒流出物和/或已經富含另外的氧的另一煙道氣的循環部分)。然而，優選該氧化劑物流 (一種或多種)具有大于21摩爾％的氧濃度，即與空氣(大氣壓)相比富含氧，更優選該氧化劑物流(一種或多種)具有至少約90摩爾％的氧濃度。最優選地，該氧化劑物流(一種或多種)是純的或基本上純的氧。除了幫助穩定燃燒(通過降低該輔助燃料物流用來形成穩定火焰所需的最低HHV并降低該富含CO2的物流的所有或基本上所有可燃組分(一種或多種)燃燒所需的由該輔助燃料物流的燃燒供應的最小熱量)，較高的氧氣純度還降低了該燃燒流出物中的氮氣含量，其可以減少或消除對該燃燒流出物的處理以除去氮氣從而形成該CO2產物的需要；降低該燃燒流出物的體積，由此降低需要以任何方式處理而形成該(X)2產物的氣體體積；和/或提高該燃燒流出物的溫度，由此提高可以提取用于有用目的 (例如提升和/或過熱蒸汽)的熱量。在該輔助燃料物流包括和/或該富含CO2的物流包含H2S以使得該燃燒流出物中的燃燒產物包括SOx和H2O且從該燃燒流出物中除去SOx和H2O以形成該(X)2產物物流的情況下，可以(如上所述)通過本領域中已知的任何適合的手段除去SOj^PH2Ot5然而，在優選實施方式中，通過以下將其除去冷卻該燃燒流出物以將水冷凝出來并將SO3轉化為硫酸；將所述經冷卻的燃燒流出物在升高的壓力(一種或多種)在O2、水和NOx的存在下保持足夠的時間以將SA轉化為硫酸并將NOx轉化為硝酸；和從所述經冷卻的燃燒流出物中分離出水、硫酸和硝酸。該用于除去SOx的工藝特別地可以是如US-A1-2007/0178035中所述的工藝，因此該工藝的優選特征如本文件中所述。特別地，優選除去基本上全部(或全部)的SOx和大部分(通常至少約90%)的任何N0X。至少部分根據該富含CO2的物流得到和燃燒的壓力， 該燃燒流出物通常是在約0. lMPa(l巴)_約0. 7MPa(7巴)，更通常約0. IMPa(1巴)-約 0.2MPa(2巴)的壓力制備的，且如果需要并根據需要可以壓縮到升高的壓力。該升高的壓力通常為至少約0.3MPa(3巴)，且優選為約lMPa(10巴)-約5MPa(50巴)。在提升壓力之后該氣態組分和液體水之間的接觸時間(或“滯留(hold-up) ”)影響到H2SO4和NOx到 HNO3的轉化程度，不超過60秒的總“滯留”時間通常足夠S02/N0x的最大轉化。逆流氣體/ 液接觸裝置(例如塔或洗滌塔)可使水與該氣態組分密切混合用于連續除去SO2和NOx，并由此構成用于為該轉化(一種或多種)提供所需的接觸時間的適當裝置。可以添加該轉化所需的02，盡管在該燃燒流出物中可能存在一定量的O2，例如在燃燒過程中使用化學計量過量的A的情況下。水通常作為燃燒產物之一存在于該燃燒流出物中，但如果需要，可以添加另外的水。同樣地，在該燃燒流出物中可能已經存在NOx，和/或根據需要可以添加。
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優選地，使用變壓吸附(PSA)分離該氣態混合物以提供該H2/C0產物物流和富含 CO2的物流。可以在單一 PSA系統中分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流和富含CO2 的物流(以及在本發明的第一方面中，還任選該輔助燃料物流，如下面將進一步討論的那樣)。可替代地，可以使用兩個或更多個串聯和/或并聯的PSA系統分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流和富含(X)2的物流(以及在本發明的第一方面中，還任選該輔助燃料物流)。分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流和富含(X)2的物流(以及在本發明的第一方面中，還任選該輔助燃料物流)也能夠包括使用一個或多個PSA系統和一個或多個其他類型的分離系統。如本領域中已知的那樣，該或各PSA系統可以包括多個吸附劑床。例如，該或各系統可以包括多個床，個體床的PSA循環適當交錯以使得在任何時間點總是有至少一個床進行吸附，以及至少一個床進行再生，使得該系統能夠連續分離供給其的物流。該或各系統也能夠例如可替代地或另外地包括超過一個床，其串連設置且同時進行吸附，通過一個床的氣體通到串聯的下一個床，在適當結合的再生過程中氣體從該床中解吸。該或各PSA系統包括對該PSA系統待分離的物流的一種或多種組分相對于一種或多種其他組分來說具有選擇性的吸附劑(即該PSA系統包括與所述物流的一種或多種其他組分相比優先吸附所述物流的一種或多種組分的吸附劑，或者換言之，其以比所述物流的一種或多種其他組分更大的親和性來吸附所述物流的一種或多種組分)。該系統可以包括單一類型的吸附劑，對于待選擇性吸附的所有組分具有選擇性，或者超過一種類型的吸附劑，其結合提供所需的選擇吸附。在存在多于一種類型的吸附劑的情況中，可以將它們相互混合和/或設置在床的單獨層/區域中，或者存在于串聯設置的單獨床中，或者以本領域中適合和已知的任何其他方式設置。例如，在單一 PSA系統中分離該氣態混合物的情況中，該PSA系統通常將包括與H2相比至少對H2S和(X)2具有選擇性的吸附劑。如果要使該H2/C0產物還貧含C0，那么該吸附劑將會與壓相比也對CO具有選擇性。吸附劑實例包括碳、氧化鋁、硅膠和分子篩。可以使用單層硅膠以得到其是富含壓和CO的氣體的吐/CO產物，可以使用單層硅膠或硅膠/碳拼合物(split)以得到其是燃氣輪機等級H2的吐/CO產物，或者可以使用硅膠 /碳/5A沸石拼合物以得到高純度吐的吐/CO產物。適合用作吸附劑的硅膠類型例如是 US-A1-2010/0011955(其公開內容通過參考引入本文)中所述的高純度硅膠(大于99% SiO2)。例如該或各PSA系統可以以與具有所有已知的適于該技術領域的循環選項(例如循環和步驟定時；使用、排序和操作吸附、平衡、再增壓、降壓和吹掃步驟；等)的已知用于從進料物流中分離吐的PSA工藝相同的方式操作。當然，所用的PSA循環將通常至少包括吸附步驟和排空/降壓和吹掃步驟。在該吸附步驟過程中，將待分離的物流在超大氣壓進料給進行該吸附步驟的該床(一個或多個)，將該物流的組分選擇性吸附，在該步驟中該氣體被推動通過該床，因此富含該吸附劑無選擇性的組分。在該排空/降壓步驟(一個或多個)和吹掃步驟過程中，該床(一個或多個)中的壓力降低，吹掃氣體通過該床(一個或多個)以解吸在之前吸附步驟過程中吸附的組分，由此提供富含選擇性吸附的組分的氣體， 并再生該床(一個或多個)為下一個吸附步驟做準備。在將于單一 PSA系統中分離該氣態混合物的情況下，該H2/C0產物物流因此將通常至少部分地由在該吸附步驟過程中被推動
13通過該PSA系統的床的氣體的至少一部分形成，該富含(X)2的物流將通常至少部分地由該排空和/或吹掃步驟得到的氣體的至少一部分形成。例如該吸附步驟可以在約0. 5-10MPa(5-100巴)絕對壓力的壓力和在約10_60°C 范圍內的溫度進行。在該循環的降壓和吹掃步驟過程中，該床中的壓力降低到該循環過程中所用的基準水平。通常這將降低到等于或略高于大氣壓(即等于或略高于0. IMPa)的壓力，或者在真空變壓吸附(VPSA)工藝的情況中降低到低于大氣壓的壓力。然而，如果需要， 對于該排空和吹掃步驟也可以使用更高的壓力(盡管在該PSA的基準壓力更高的情況下， 該PSA系統的性能將降低，因為該PSA系統的動態容量降低，但由該排空和吹掃步驟得到的氣體將以較高的壓力得到，這在需要將這些氣體壓縮用于進一步的應用的情況下可能是有利的)。在使用之前，能夠對用于吹掃的氣體進行至少部分預加熱。如果使用加熱，那么該吹掃氣體提高到的典型溫度在約150°C -約300°C范圍內。依照本發明的第一方面，該輔助燃料物流如上所述是以多種方式之一在現場產生的。在一種實施方式中，該輔助燃料物流是源自該氣態混合物的制備的氣態物流。例如該氣態混合物可以是由以下形成的粗合成氣混合物氣化或重整含碳原料；和任選地 驟冷該最初產生的合成氣混合物以除去顆粒物；和/或將最初產生的混合物或經驟冷的混合物進行水煤氣變換反應；和/或從該最初產生的、經驟冷的和/或經變換的混合物中除去水(例如通過冷卻和冷凝出所述混合物中存在的水的至少一部分)。在這種條件下，該輔助燃料物流可以由以下形成由驟冷該合成氣混合物和/或從其中除去水的廢水物流得到的蒸氣；和/或來自在驟冷、水煤氣變換和/或除水之前該合成氣混合物的一部分。在以這種方式得到該輔助燃料物流的情況中，其通常將以相對高的溫度和壓力(高于維持該富含(X)2 的物流的燃燒所需的)得到。因此，在燃燒形成穩定的火焰來用作點火源用于該富含CO2的物流中存在的可燃組分(一種或多種)的燃燒之前，該輔助燃料物流可以膨脹以產生可用功率。在另一實施方式中，該輔助燃料物流可以簡單地氣態混合物的一部分，其被取作用于形成該輔助燃料物流而不是被分離以提供該H2/C0產物物流和該富含(X)2的物流。在另一實施方式中，該輔助燃料物流是從該氣態混合物中除了該H2/C0產物物流和該富含(X)2的物流之外還分離出來的物流。如上所述，優選使用一個或多個變壓吸附 (PSA)系統分離該氣態混合物以提供該壓/CO產物物流和富含(X)2的物流，在這種情況下可以使用所述一個或多個PSA系統分離該氣態混合物以還提供該輔助燃料物流。在單一 PSA系統中分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、該富含CO2的物流和該輔助燃料物流的情況下，該富含ω2的物流可以由在該排空步驟過程中取出的氣體形成，該輔助燃料物流可以由在該吹掃步驟過程中取出的氣體形成。在該吹掃步驟中，用貧含 CO2和吐5 (相對于該氣態混合物)的氣體(例如在吸附過程中被推動通過該床(一個或多個)的氣體的一部分)吹掃該床(一個或多個)，以幫助被吸附物類的解吸，結果在該吹掃步驟過程中得到的氣體將通常具有比在該排空步驟過程中得到的氣體更高濃度的可燃組分(特別是吐)和更高的HHV。因此在該吹掃步驟過程中得到的氣體可以適用作輔助燃料物流，即使由該排空和吹掃步驟得到的氣體的組合將不會適用。可替代地，在單一 PSA系統中分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、該富含
14CO2的物流和該輔助燃料物流的情況下，該富含CO2的物流和輔助燃料物流可以由在相同排空和/或吹掃步驟(一個或多個)過程中在不同時間點取出的氣體形成。例如，在使用逆流排空和吹掃步驟過程中(即從與在吸附步驟過程中除去氣體的一端相反的該床的端除去該排空和吹掃氣體)，最初除去的氣體通常將包含較高濃度的較強吸附物類(例如(X)2和 H2S)，而在該步驟結束時的氣體通常將包含較高濃度的較弱吸附組分(例如吐或CO和H2)。 因此，根據該氣態混合物的組成和該吸附步驟過程中的反應條件，在該排空或吹掃步驟開始時除去的氣體可具有比在該步驟結束時除去的氣體更高濃度的可燃組分和更高的HHV， 或反之亦然。因此，該輔助燃料物流可以由具有更高濃度的可燃組分和更大的HHV的在該步驟開始或結束時取出的任一種氣體形成，該富含CO2的物流可以由所述氣體的另一種形成。在另一種設置中，可以使用并聯操作的兩個PSA系統工藝(所述系統各自優選使用的吸附劑與如上所述用于分離該氣態混合物的單一PSA系統中所用的相同)分離該氣態混合物。一個PSA系統可以在一組操作條件下操作以分離部分該氣態混合物的以提供富含 H2的物流(通常至少部分由在吸附步驟過程中被推動通過的氣體形成)和該富含(X)2的物流(通常至少部分由在排空和/或吹掃過程中得到的氣體的至少一部分形成)，另一 PSA系統可以在不同組的操作條件下操作以分離該氣態混合物的另一部分以提供富含H2的物流 (通常至少部分由在吸附步驟過程中被推動通過的氣體形成)和該輔助燃料物流(通常至少部分由在排空和/或吹掃過程中得到的氣體的至少一部分形成)，該H2/C0產物物流是由所述富含吐的物流之一或兩者形成。例如，通過使用處于比優化的(用于從H2或H2和CO中分離(X)2和H2S)更高的壓力的吸附步驟操作該PSA系統之一，更高濃度的H2和/或CO可以被吸附和/或保持在該床空隙中，結果在排空和/或吹掃過程中得到的氣體中可以得到更高濃度的H2或H2和CO。 然后該輔助燃料物流可以由該PSA系統的排空和/或吹掃氣體形成，而該富含(X)2的物流是由在較低的壓力(其對于從H2或H2和CO中分離(X)2和H2S是更優化的)使用吸附步驟操作的其它PSA系統的排空和/或吹掃氣體形成的。在另一設置中，可以使用兩個串聯的PSA系統分離該氣態混合物，其中用第一 PSA 系統分離該氣態混合物以提供富含H2或H2和CO的物流以及包含H2S和(X)2的物流，并且在第二 PSA系統中分離該富含H2或H2和CO的物流以提供該H2/C0產物物流和含CO2的物流， 其中該富含(X)2的物流是由所述包括和(X)2的物流和所述含CO2的物流之一形成的，而該輔助燃料物流是由另一所述物流形成的；或者該富含(X)2的物流是由所述包括和CO2 的物流和所述含(X)2的物流之一或兩者形成的，而該輔助燃料物流是由通過該第一 PSA系統從該氣態混合物中分離出的另一富含吐或吐和CO的物流形成的。該設置中形成的該富含吐的物流(一種或多種)相對于該氣態混合物富含H2和 (如果在該氣態混合物中存在)任選C0，但不如該吐/CO產物物流那樣富含吐(或任選H2和 CO)。該第一和第二 PSA系統例如可以各自使用如上面所述在用于分離該氣態混合物的單一 PSA系統中使用的吸附劑。可替代地，在由該第一 PSA系統得到的富含H2的物流不含或基本不含的情況下，那么該第二 PSA工藝可以無需吸附&S，在這種情況中基于碳和沸石的吸附劑可以是優選的。同樣地，在該第一 PSA系統用于回收由其得到的含CO2的物流中所有或基本上所有的H2S且在第二 PSA系統中要進行從H2 (或H2和CO)中大量分離(X)2的
15情況下，該第一 PSA系統可以使用使得該系統對與對甚至(X)2相比的選擇性最大化的吸附劑，例如經表面改性或浸漬的活性炭。在一種實施方式中，分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、富含(X)2的物流和輔助燃料物流可以包括分離該氣態混合物以提供包括和(X)2的輔助燃料物流，和貧含H2S而富含吐或吐和CO的物流；和分離所述貧含的物流以提供該H2/C0產物物流和該富含(X)2的物流。在該實施方式中，該輔助燃料物流優選具有至少約4摩爾％，更優選約 20摩爾％ -約80摩爾％的濃度，該貧含的物流優選不含或基本上不含(因此該富含(X)2的物流同樣優選不含或基本上不含H2S)。優選地，依照本實施方式的方法是使用如上所述的兩個串聯的PSA系統進行的。 可替代地，分離該氣態混合物以提供包括和(X)2的輔助燃料物流，和貧含而富含 H2或H2和CO的物流能夠在另一類型的分離系統(例如液體溶劑系統，例如Selexol 、 Rectisol 或另一酸性氣體去除系統)中進行來代替所述第一 PSA系統。在另一實施方式中，分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、富含(X)2的物流和輔助燃料物流可以包括分離該氣態混合物以提供包括和(X)2的該富含(X)2的物流， 和貧含4S而富含吐或吐和CO的物流；和分離所述貧含的物流以提供包括(X)2和H2或 H2和CO的該輔助燃料物流，和該吐/CO產物物流。優選地，依照本實施方式的方法是使用如上所述的兩個串聯的PSA系統進行的。 該H2/C0產物物流優選可以是用于化工廠或精煉廠的高純度H2產物，具有例如至少約99. 9 摩爾％的吐濃度，該貧含而富含H2或吐和CO的物流可以優選具有例如至少約90摩爾％的H2濃度，因此其將會適用作用于功率產生的燃料。在這種情況中，該第一 PSA系統可以優選提供至少兩個貧含而富含吐或吐和CO的物流，將該物流之一送往第二 PSA系統用于進一步分離，而將另一物流用作功率產生的燃料。在另一實施方式中，分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、富含(X)2的物流和輔助燃料物流可以包括分離該氣態混合物以提供該吐/co產物物流和然后被進一步分離以提供該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流的物流。例如，可以由第一 PSA系統將該氣態混合物分離成該H2/C0產物物流和包含(X)2和 H2S (和通常至少一些吐或H2和CO)的物流，然后可以通過第二 PSA系統將后一種物流分離成富含(X)2的物流(其優選不含或基本不含H2Q和包含和(X)2的輔助燃料物流(優選包括至少約4摩爾％ H2S,更優選約20-約80摩爾％ H2S)。在另一實施方式中，該輔助燃料物流可以是提取并用作該輔助燃料物流的該H2/ CO產物的一部分。在另一實施方式中，該輔助燃料物流可以源自該H2/C0產物，例如在該輔助燃料物流是通過進一步處理該吐/co產物物流的所有或一部分而得到的物流的情況下。例如，在該壓/co產物物流是純的或基本上純的合成氣的情況下，可以使用其合成產物例如天然氣代用品、甲醇或費托(F-T)產物。在這種情況下，該輔助燃料物流能夠取自這些其他產物的一部分，或者能夠作為副產物獲自對該H2/C0產物的進一步處理(例如來自吐/CO分離的冷箱(coldbox)的放空物流或來自F-T或甲烷化反應器的循環物流)得到。依照本發明的第二方面，該輔助燃料物流如上所述包含至少50ppm的H2S。更優選地，該輔助燃料物流包含至少1摩爾％的吐3。可以由其他工藝(無論位于現場或外部)得
16到的適合的輔助燃料物流的實例包括精煉廠廢氣；精煉廠燃料氣體；發生爐煤氣；焦爐廢氣和克勞斯氣體(克勞斯工藝的進料氣體)。克勞斯氣體例如通常可以包括約40摩爾％或更多&H2S，其余為CO2 H2S和 60% CO2混合物具有MOBtu/scf的標稱HHV)，且因此構成適合的輔助燃料物流。在用作該輔助燃料物流的該克勞斯氣體中的H2S將會轉化為S0X，然后能夠將其與以如上所述方式由該富含(X)2的物流產生的SOx —起除去，并且來自該克勞斯氣體的(X)2將會與來自該富含(X)2 的物流的(X)2相結合。全部或部分使用克勞斯氣體能夠降低否則其將會被送入的克勞斯工藝現有的硫處理單元的負荷，可以潛在消除該硫回收單元(SRU)的薄弱環節。同樣地，能夠使用具有一定程度上較低的含量的物流，代替包括至少約40% H2S的氣體物流，鑒于其H2S含量較低，該物流可能不適用于或者至少不是理想地適用于在克勞斯裝置中處理。在這種情況中，使用該物流作為本工藝中的輔助燃料物流將會提供處理該物流的可替代方法，而不是必須進一步處理該物流以將其H2S含量提高到適用于克勞斯裝置的水平。例如通過使用精煉廠燃料氣體(典型地600-1250Btu/SCf)作為該載體燃料物流也能夠得到類似的優點(與使用克勞斯氣體得到的那些類似)。精煉廠燃料氣體，例如由中間閃蒸步驟制備的，同樣包含顯著量的co2。這種氣體在本發明的方法中作為輔助燃料物流的燃燒再次可使來自該精煉廠燃料氣體的(X)2與來自該富含(X)2的物流的(X)2 —起捕獲。在本發明的第一和第二方面二者中，該方法也可以使用多于一個輔助燃料物流。 例如該方法可以使用依照本發明的第一方面現場得到(以相同或不同的方式)的多于一個輔助燃料物流，或者依照本發明的第二方面的多于一個輔助燃料物流(具有相同或不同的組成和/或來源)，或者依照本發明的第一方面的一個或多個輔助燃料物流和依照本發明的第二方面的一個或多個輔助燃料物流。同樣地，該方法可以使用依照本發明的第一和 /或第二方面的一個或多個輔助燃料物流，以及一個或多個常規輔助燃料物流，在這種情況中用如上定義的輔助燃料物流代替至少一些常規輔助燃料(否則為了維持燃燒將會需要其)將仍降低對引入且昂貴的輔助燃料源的依賴性。在使用多于一個輔助燃料物流的情況下，除了燃燒至少一個輔助燃料物流以形成穩定火焰來用作點火源用于燃燒該富含(X)2的物流中的可燃組分(一種或多種)之外，還可以在將該富含CO2的物流與該穩定火焰和氧氣接觸之前，將一個或多個其他輔助燃料物流與該富含CO2的物流相混合，以提高該富含CO2 的物流中的可燃組分的濃度和/或其HHV。本發明的多個方面包括#1.處理包括C02、H2、、任選CO和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到吐或吐和CO產物物流(H2/CO產物物流)和(X)2產物物流的方法，該方法包括分離該氣態混合物以提供該H2/C0產物物流和富含CO2的物流，該富含CO2的物流包含選自&S、H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的至少一種可燃組分；得到包括一種或多種可燃組分的輔助燃料物流，其中所述輔助燃料物流是源自該氣態混合物的制備的氣態物流、是該氣態混合物的一部分、是從該氣態混合物中除了該H2/ CO產物物流和富含CO2的物流之外還分離出來的、是該H2/C0產物的一部分、或是源自該H2/ CO產物的；在足夠的&的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所
17有或基本上所有的一種或多種可燃組分，以形成穩定火焰來用作用于燃燒該富含ω2的物流中存在的一種或多種可燃組分的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的&接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有的一種或多種可燃組分，并形成包括(X)2以及該輔助燃料和富含CO2 的物流的一種或多種可燃組分的一種或多種燃燒產物的燃燒流出物；和由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。#2.依照#1的方法，其中該氣態混合物是由以下形成的粗合成氣混合物氣化或重整含碳原料，和任選地驟冷該最初產生的合成氣混合物以除去顆粒物；和/或使該最初產生的混合物或經驟冷的混合物經歷水煤氣變換反應；和/或從該最初產生的、經驟冷的和/或經變換的混合物中除去水。#3.依照#2的方法，其中所述輔助燃料物流是得自該氣態混合物的制備的氣態物流，且由以下形成由驟冷該合成氣混合物和/或從其中除去水得到的廢水物流得到的蒸氣；和/或來自在驟冷、水煤氣變換和/或除去水之前該合成氣混合物的一部分。#4.依照#1的方法，其中所述輔助燃料物流是取出以形成所述輔助燃料物流而不是被分離以提供該吐/co產物和該富含(X)2的物流的該氣態混合物的一部分。#5.依照#1的方法，其中所述輔助燃料物流是從該氣態混合物中除了該H2/C0產物物流和該富含(X)2的物流之外還分離出來的物流。#6.依照#5的方法，其中使用一個或多個變壓吸附(PSA)系統分離該氣態混合物以提供該吐/co產物物流、該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流。#7.依照#6的方法，其中在PSA系統中分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流，由此由在排空步驟過程中取出的氣體形成該富含 CO2的物流，并由在吹掃步驟過程中取出的氣體形成該輔助燃料物流。#8.依照#6的方法，其中在PSA系統中分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流，由此由在相同的一個或多個排空和/或吹掃步驟過程中在不同的時間點取出的氣體形成該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流。#9.依照#6的方法，其中使用并聯操作的兩個PSA系統分離該氣態混合物，其中一個PSA系統在一組操作條件下操作以分離部分的該氣態混合物以提供富含壓的物流和所述富含(X)2的物流，另一 PSA系統在不同組的操作條件下操作以分離另一部分的該氣態混合物以提供富含吐的物流和所述輔助燃料物流，由所述富含吐的物流之一或兩者形成該 H2/C0產物物流。#10.依照#6的方法，其中使用串聯操作的兩個PSA系統分離該氣態混合物，其中通過第一 PSA系統分離該氣態混合物以提供富含吐或吐和CO的物流和包含和(X)2的物流，并且在第二 PSA系統中分離該富含H2或H2和CO的物流以提供該H2/C0產物物流和含(X)2的物流，其中由所述包括和(X)2的物流和所述含(X)2的物流之一形成該富含CO2 的物流，并由另一所述物流形成該輔助燃料物流；或者由所述包括和(X)2的物流和所述含(X)2的物流之一或兩者形成該富含(X)2的物流，并由通過該第一 PSA系統從該氣態混合物中分離出來的另一富含H2或H2和CO的物流形成該輔助燃料物流。#11.依照#5的方法，其中通過以下分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、 該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流分離該氣態混合物以提供包括H2S和(X)2的該輔助燃
18料物流、和貧含而富含吐或吐和CO的物流，和分離所述貧含的物流以提供該H2/CO 產物物流和該富含ω2的物流。#12.依照#5的方法，其中通過以下分離該氣態混合物以提供該H2/C0產物物流、 該富含CO2的物流和該輔助燃料物流分離該氣態混合物以提供包括H2S和CO2的該富含CO2 的物流、貧含而富含吐或吐和CO的物流，和分離所述貧含的物流以提供包括co2、 H2和任選CO的該輔助燃料物流和該吐/CO產物物流。#13.依照#1_#12中任一項的方法，其中該輔助燃料物流包括和/或該富含CO2的物流包含4S，使得該燃燒流出物中的燃燒產物包括SOx和H2O,并且從該燃燒流出物中除去 SOx和H2O以形成該(X)2產物物流。#14.處理包括C02、H2、H2S、任選CO和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到吐或吐和CO產物物流(H2/CO產物物流)和(X)2產物物流的方法，該方法包括分離該氣態混合物以提供該吐/co產物物流和富含(X)2的物流，該富含(X)2的物流包含4S和任選選自H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的一種或多種其他可燃組分；得到包括吐5和任選一種或多種其他可燃組分的輔助燃料物流，其中該輔助燃料物流包含至少50ppm H2S ；在足夠的A的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有的一種或多種可燃組分，以形成穩定火焰來用作用于燃燒該富含(X)2的物流中存在的一種或多種可燃組分的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的A接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有的一種或多種可燃組分，并形成包括co2、sox、H2o以及該輔助燃料和富含(X)2的物流中存在的除之外的一種或多種任何其他可燃組分的一種或多種任何其他燃燒產物的燃燒流出物；和從該燃燒流出物中除去SOx和H2O以由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。#15.依照#13或#14的方法，其中通過以下從該燃燒流出物中除去SOx和H2O 冷卻該燃燒流出物以將水冷凝出來并將SO3轉化為硫酸；將所述經冷卻的燃燒流出物在一種或多種升高的壓力在O2、水和NOx的存在下保持足夠的時間以將轉化為硫酸并將NOx轉化為硝酸；和從所述經冷卻的燃燒流出物中分離出水、硫酸和硝酸。#16.依照#1_#15中任一項的方法，其中該氣態混合物包括約10-約60摩爾％的 CO2、約500ppm-約5摩爾％的H2S和約35摩爾％到余量的H2或如果存在CO的話，H2和CO 的混合物。#17.依照#1_#16中任一項的方法，其中該H2/C0產物物流是至少約90摩爾％的 H2或H2和CO的混合物，且包含少于約50ppm的H2S。#18.依照#1_#17中任一項的方法，其中該富含(X)2的物流是至少約70摩爾％的 CO2。#19.依照#1_#18中任一項的方法，其中該富含CO2的物流具有低于3800KJ/ scm(100Btu/scf)的 HHV，和該輔助燃料物流具有高于 4500KJ/scm(120Btu/scf)的 HHV。#20.依照#1_#19中任一項的方法，其中與該輔助燃料物流和富含CO2的物流混合
19以為燃燒供應A的一個或多個氧化劑物流包括超過21%的氧。#21.依照#1_#20中任一項的方法，其中與該輔助燃料物流和富含(X)2的物流混合以為燃燒供應A的一個或多個氧化劑物流包括至少90%的氧。僅作為例子，現在將參照附圖描述本發明的某些實施方式。參照圖1，物流101是粗合成氣物流，包括H2、CO、CO2和H2S,是由含硫原料的氣化制成的，且已經經過驟冷和在水煤氣變換反應器中處理(如將進一步參照圖2-4描述的那樣)。在系統102 (其例如可以包括一個或多個PSA系統，也如將進一步參照圖2-4描述的那樣)中將該粗合成氣物流101分離成吐/CO產物物流103和包含一種或多種可燃組分的富含(X)2的物流104。將富含(X)2的物流送往燃燒室105，在其中在由氧化劑物流106提供的氧存在下將其燃燒，以制備燃燒流出物107。氧化劑物流106優選是富氧空氣或高純氧氣。由系統102制備的該富含(X)2的物流104的組成根據將其操作以制備的H2/C0產物物流103是用于化學物制備的高純H2物流還是用于功率產生(例如在燃氣輪機中燃燒) 的高純吐/CO混合物而顯著變化。例如，表1詳細給出了在操作以制備高純吐物流、或者用于功率產生的H2/C0物流時通過分離由包含6wt%硫的石油焦(petcoke)的氣化得到的合成氣物流而由PSA系統制備的樣品富含(X)2的物流的組成。該原料的硫含量也能夠對由PSA系統制備所得到的富含CO2的物流的熱值具有重要的影響，因為原料中更大量的硫將還變為供給該酸性PSA系統的該合成氣進料中更大量的H2S, H2S(對于純H2S的物流為600Btu/scf)具有H2或CO(對于純H2/C0混合物為 300Btu/scf)兩倍的HHV。如指出的，表1中的數值是基于包含6wt%硫的石油焦，其對于石油焦是中到高的水平。煤傾向于具有較低的硫含量，在Chinese褐煤中具有0. 或更低的較低的硫含量。因此能夠預期由很多低硫含量原料制備的該富含(X)2的物流的HHV具有比表1中給出的數值更低的HHV(在由相同條件下操作的PSA系統制備時)。表1 樣品PSA富含(X)2的物流的摩爾分數
20PSA CO2-物流其中H2-物流用于單位化學物功率H20.1760.060摩爾分數N20.0060.001摩爾分數CO0.0230.005摩爾分數CO20.7670.900摩爾分數CH4827154ppmvAr0.00180.0012摩爾分數HS20.0220.028摩爾分數COS/CS235.945.4ppmvH2O0.0030.004摩爾分數HHV80 (3020)39 (1470)Btu/scf (kJ/scm)LHV70 (2640)35 (1320)Btu/scf (kJ/scm)因此，本發明人已經發現在一些情況中，特別是例如(但不限于)在PSA系統要操作以制備用于功率產生的H2/co產物物流或制備其是用于化工廠的高純合成氣的H2/C0產物物流和/或操作以分離由低硫含量原料的氣化制備的合成氣物流的情況下，簡單地將該合成氣分離成壓/co產物物流和富含(X)2的物流可以得到富含(X)2的物流，其具有使得在該燃燒室內的預期操作條件下不能燃燒形成和維持穩定火焰并因此在沒有恒定的外部點火源(例如由單獨的燃料物流的燃燒提供)的情況下不能穩定燃燒的組成(即可燃組分的濃度和總熱值)。再次參照圖1，因此在燃燒室105中燃燒輔助燃料物流109以形成穩定火焰來用作點火源用于燃燒該富含CO2的物流中存在的可燃組分(一種或多種)。該輔助燃料物流 109包括至少一種可燃組分，且通常具有高于該富含(X)2的物流104的HHV，該輔助燃料物流的組成和HHV(顯然地)使得該物流能夠在燃燒室105中燃燒以在不需要恒定的外部點火源的情況下形成和維持穩定火焰。如將參照圖2-4進一步詳細描述的那樣，輔助燃料物流 109可以是源自該氣態混合物的制備的氣態物流；該氣態混合物的一部分；從該氣態混合物中除了該H2/C0產物物流和富含(X)2的物流之外還分離出來的；該吐/CO產物的一部分； 或源自該吐/CO產物。可替代地，包括至少50ppm吐3的輔助燃料物流可以獲自另一工藝。 任選地，也可以使用另一輔助燃料物流108，將該物流與富含(X)2的物流104混合以在燃燒室105中燃燒之前提高所述物流的HHV。氧化劑物流106可以適當定位，且可以包括足夠的氧流量以能使該富含(X)2的物流和輔助物流二者中所有或至少基本上所有的可燃組分(一種或多種)燃燒。可替代地， 可以使用另外的氧化劑物流110，其中氧化劑物流106供應足夠的氧以可使該富含(X)2的物流中所有或至少基本上所有的可燃組分(一種或多種)燃燒，而氧化劑物流110供應足夠
21的氧以可使所述輔助物流中所有或至少基本上所有的可燃組分(一種或多種)燃燒。氧化劑物流110同樣優選是富氧空氣，或更優選地是高純氧氣。CO2產物物流107包含該富含(X)2的物流和輔助燃料物流兩者的可燃組分(一種或多種)的燃燒產物(所有或至少基本上所有的所述可燃組分已經在燃燒室105中轉化為其燃燒產物)。該富含(X)2的產物物流和輔助物流中的任何之一或兩者包含&S，因此該燃燒流出物107包含H2S的燃燒產物，即SOx和H20。因此然后將燃燒流出物107送往系統111， 在其中將該(X)2產物冷卻、壓縮并在升高的壓力在&和NOx (其可以存在于該燃燒流出物中或根據需要引入)和水(其如上所述已經存在于該燃燒流出物中)的存在下保持足夠的時間，以將SOx轉化為硫酸并將NOx轉化為硝酸(系統111例如是如US-A1-2007/0178035中所述的系統)。然后將該酸和水作為物流112除去以提供適用于地質儲藏和/或用于EOR 中的CO2產物物流113。如上所述，該輔助燃料物流108/109能夠由多個不同來源得到。一種選項是使用由另一工藝得到且包括至少50ppm H2S的任何物流作為輔助燃料物流。這種物流的實例包括精煉廠燃料氣體(其通常將具有約600-1250Btu/SCf(22500-47000KJ/SCm)的HHV)或高 H2S含量物流，例如克勞斯氣體(其通常將具有200Btu/scf (7500KJ/scm)或以上的HHV)。 如前所述，使用這種物流作為該輔助燃料提供了穩定該富含(X)2的物流的燃燒的經濟的手段，且同時將該輔助燃料的(X)2和/或H2S內含物與來自該富含(X)2的物流的(X)2和H2S — 起捕獲。另一種選項是使用以下作為輔助燃料物流源自該氣態混合物的制備的氣態物流；該氣態混合物的一部分；從該氣態混合物中除了吐/co產物物流和富含(X)2的物流之外還分離出來的物流；該H2/CO產物的一部分；或源自該H2/CO產物的物流。這種物流的使用提供了穩定燃燒的整合且經濟的手段，由此避免了對外部來源且(特別是在常規類型的輔助燃料的情況中)昂貴的穩定燃燒手段的依賴。在該輔助燃料物流是由否則將會表示成廢物物流的物流得到的情況下，使用該廢物物流作為該輔助燃料物流也可以避免否則進一步處理該物流的需要，提供進一步的工藝整合和成本節約。參照圖2，顯示了用于制備該合成氣進料101的通用方法。將含硫原料201氣化， 然后在單元202中驟冷(通常該氣化器和驟冷單元將會是單獨的單元，但在圖2中為簡化起見描述為單一單元)以制備粗合成氣物流203，由其已經至少基本上除去來自氣化的在最初的粗合成氣中存在的顆粒物。然后將粗合成氣物流203在水煤氣變換反應器204中反應，以得到經變換的合成氣物流205，其中該物流中之前存在的部分CO已經轉化為(X)2和 H2O0然后經變換的合成氣物流205形成供給系統102的前述粗合成氣進料101，該系統102 在圖2中所述的實施方式中其由單一 PSA系統206構成，其如上所述將該進料分離以提供 H2/C0產物物流103和富含(X)2的物流104。在該設置中，輔助燃料物流(一種或多種)能夠由該合成氣進料101的制備在多個不同位置得到。其能夠是在驟冷步驟之前取出的在單元202中制備的粗合成氣的物流 210。其能夠是作為閃蒸氣體由驟冷該粗合成氣得到的廢水物流得到的蒸氣物流211。其能夠是在水煤氣變換之前取出的經驟冷的合成氣的物流212。其也能夠是該經變換的合成氣物流205的物流213，因此將會提取其一部分作為輔助燃料物流而不進料給該PSA系統 102。
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同樣地，該輔助燃料物流能夠是由系統102得到的物流214，或者能夠是由該H2/ CO產物的一部分得到的物流215。從系統102中取出的該輔助燃料物流214也能夠以多種不同方式形成。一種選項將會是在單一 PSA系統206中產生該吐/CO產物、富含(X)2的和輔助燃料物流，由此該富含CO2的物流104是由在該PSA系統的排空步驟過程中得到的氣體形成的， 并且該輔助燃料物流214是由在該PSA系統的吹掃步驟過程中得到的氣體形成的，或者由此將在該PSA系統的相同排空和/或吹掃步驟(一個或多個)過程中在不同時間點取出的氣體用來制備該富含(X)2的物流104和輔助燃料物流214。另一種選項(未示出)將會是使用包括并聯且在不同工藝條件下操作的兩個PSA 系統的系統102，將該合成氣進料101在兩個PSA系統之間分開。部分進料在一個PSA系統中分離，其使用較高的壓力吸附步驟以提高在排空/吹掃過程中從該系統中解吸的氣體中H2或H2和CO的濃度，該輔助燃料物流是由在該系統的排空和/或吹掃步驟過程中得到的這些氣體形成的。另一部分進料在另一 PSA系統中分離，其使用較低壓力的吸附步驟，其提供更優化地從H2 (或H2和CO)中分離(X)2和H2S,該富含(X)2的物流是由該系統的排空和 /或吹掃步驟過程中得到的氣體形成的。然后將在其吸附步驟過程中被推動通過該兩個系統的床的氣體形成的該富含H2 (或吐和CO)的物流重新結合以形成該吐/CO產物物流103。 例如，該系統102能夠包括五個并聯操作的PSA單元，將該合成氣進料101在它們之間等量分開，由此一個單元(構成上述PSA系統的第一個)操作以制備該輔助燃料物流，另四個單元(共同構成上述PSA系統的第二個)操作以結合制備該富含(X)2的物流104。另一種選項將會是使用包括兩個串聯操作的PSA系統的PSA系統102，由此將該合成氣進料101進料給串聯的該第一 PSA系統中，其將該進料分離以制備富含H2 (或H2和CO) 的物流和包含和(X)2的物流，該富含H2 (或吐和CO)的物流通往串聯的第二 PSA系統用于進一步分離成該吐/CO產物物流103和含(X)2的物流。在這種設置中，然后該富含(X)2的物流可以由所述包含和(X)2的物流和所述含(X)2的物流之一構成，該輔助燃料物流可以由另一所述物流構成。可替代地，該富含(X)2的物流能夠由所述包括和(X)2的物流和所述含(X)2的物流之一或兩者形成，該輔助燃料物流由通過該第一 PSA系統從該氣態混合物中分離出的另一富含H2或H2和CO的物流形成。圖3和4描繪了使用兩個串聯的PSA系統以將合成氣進料101分離成H2/C0產物物流103、富含(X)2的物流104和輔助燃料物流303/304的兩種具體設置。在各情況中合成氣進料101是以與上述圖2中描繪的工藝中相同的方式形成的，在圖3和4中使用與圖2 中相同的參考編號來表示相同的特征。參照圖3，在該情況中系統102包括兩個PSA系統301和302。該第一 PSA系統 301將該合成氣進料101分離成富含的物流303和貧含而富含吐或吐和CO的物流 304。PSA單元301包括與CO2, H2和CO相比對H2S具有選擇性的吸附劑(與H2和CO相比對(X)2程度更低)，且優選操作使得該富含的物流303回收進料中存在的所有或至少基本上所有的H2S,富含H2S的物流303通常包括20-80摩爾％ H2S (其余主要是CO2)。因此， 該貧含的物流304通常不包含或基本上不包含&S。然后在第二 PSA系統302中進一步分離該貧含的物流304以提供該吐/CO產物物流103和富含(X)2的物流104 (在這種情況中其不包含或基本上不包含H2Q。然后將富含的物流取出作為輔助燃料物流109。
23在可替代的設置中，也能夠使用另一類型的分離系統(例如液體溶劑系統，例如klexol 、 Rectisol )代替PSA單元301以將進料101分離成該富含的物流303和貧含的物流 304。參照圖4，系統102再次包括兩個PSA系統401和402。該第一 PSA系統401將該合成氣進料101分離成該富含CO2的物流104(在這種情況中，其也包含H2S)和富含H2或 H2和CO的物流403。該富含吐的物流403是相對高純度的吐物流，具有至少約90摩爾％ 的吐濃度，因此其構成適用于在燃氣輪機等中燃燒以產生功率的燃料。因此如果合意，該第一 PSA系統401可以制備與物流403具有相同組成的第二富含吐的物流405 (物流403和 405根據需要是從圖4中所示的單一物流中分割開的或是從PSA系統401單獨地制備的)， 將其取作用于產生功率的燃料物流。然后在第二 PSA系統402中進一步分離該富含H2的物流403以提供該吐/CO產物物流103和包含C02、H2 (和任選CO)的物流404。在這種情況中，吐/CO產物物流103是具有適于化學物制備的等級的高純度的吐物流(例如99. 9摩爾％ H2或更高)。在該設置中的物流404將包含顯著量的吐或吐和C0，且因此取作該輔助燃料物流109。
實施例對于本實施例，使用Aspen工藝模型軟件模擬通過在圖4中描述的設置將酸性 (包含的)粗合成氣混合物分離成吐/CO產物物流、富含(X)2的物流和輔助燃料物流， 和隨后燃燒該輔助燃料物流和富含(X)2的物流。在本實施例中的該第一 PSA系統401包括并聯設置的3個相同的PSA單元。得自包含約6wt%硫的石油焦在氣化器202中的氣化的粗合成氣物流203在催化的水煤氣變換反應器204中變換以制備包括三個PSA單元的PSA 系統401的粗合成氣進料101。下表2中給出了 PSA系統401的三個單元各自的合成氣進料的組成。在該吸附步驟過程中被推動通過該PSA系統的第一和第二單元的氣體產生富含吐的物流，將其取作用于燃氣輪機的燃料物流(物流40 ，且將其燃燒以產生清潔功率 (clean power)。表2中顯示了來自第一和第二單元的產物物流(在該吸附步驟過程中被推動通過的氣體)和尾氣(在排空和吹掃過程中得到的氣體)物流的組成。該PSA系統401 的第三單元包含與第一和第二單元相同的吸附劑且以與其相同的方式操作。因此來自該第三單元的產物物流(由吸附步驟得到的富含H2的氣體)和尾氣物流(在排空和吹掃過程中得到的氣體)具有與來自該第一和第二單元的產物和尾氣物流相同的組成(再次如表2 中所示)。然而，將來自該第三單元的產物物流(物流40 送往第二 PSA系統402(由單一 PSA單元構成)，在其中進一步將其分離以制備高純度吐產物物流(物流10 和第二尾氣物流。來自該第二 PSA系統的產物和尾氣物流的組成同樣示于表2中。如上所述，從該第一 PSA系統的第一和第二單元得到的產物氣體在燃氣輪機中燃燒以產生功率。更具體地， 使用組合的循環以由這些單元的產物氣體產生814MWe。制備約250MMSCFD(百萬標準立方英尺/天；相當于約70. 8萬標準立方米)的高純度H2作為第二 PSA系統的產物。表2
2權利要求
1.處理包括C02、H2』2S、任選CO和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到 H2或吐和CO產物物流(H2/C0產物物流)和(X)2產物物流的方法，該方法包括分離該氣態混合物以提供該吐/co產物物流和富含(X)2的物流，該富含(X)2的物流包含選自&S、H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的至少一種可燃組分；得到包括一種或多種可燃組分的輔助燃料物流，其中所述輔助燃料物流是源自該氣態混合物的制備的氣態物流、是該氣態混合物的一部分、是從該氣態混合物中除了該壓/co產物物流和富含CO2的物流之外還分離出來的、是該H2/C0產物的一部分、或是源自該H2/C0產物的；在足夠的A的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有的一種或多種可燃組分，以形成穩定火焰來用作用于燃燒該富含(X)2的物流中存在的一種或多種可燃組分的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的A接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有的一種或多種可燃組分，并形成包括CO2以及該輔助燃料和富含CO2的物流的一種或多種可燃組分的一種或多種燃燒產物的燃燒流出物；和由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該氣態混合物包括約10-約60摩爾％的CO2、約 500ppm-約5摩爾％的H2S和約35摩爾％到余量的H2或如果存在CO的話，H2和CO的混合物。
3.根據權利要求1所述的方法，其中該H2/C0產物物流是至少約90摩爾％的H2或H2 和CO的混合物，且包含少于約50ppm的H2S。
4.根據權利要求1所述的方法，其中該富含(X)2的物流是至少約70摩爾％的C02。
5.根據權利要求1所述的方法，其中該富含CO2的物流具有低于3750KJ/SCm(100Btu/ scf)的HHV，該輔助燃料物流具有高于4500KJ/scm(120Btu/scf)的HHV。
6.根據權利要求1所述的方法，其中與該輔助燃料物流和富含(X)2的物流混合以為燃燒供應A的一個或多個氧化劑物流包括超過21%的氧。
7.根據權利要求1所述的方法，其中與該輔助燃料物流和富含(X)2的物流混合以為燃燒供應A的一個或多個氧化劑物流包括至少90%的氧。
8.根據權利要求1所述的方法，其中該輔助燃料物流包括和/或該富含(X)2的物流包含H2S,使得該燃燒流出物中的燃燒產物包括SOx和H2O,并且為了形成該(X)2產物物流，通過以下從該燃燒流出物中除去SOx和H2O 冷卻該燃燒流出物以冷凝出水并將SO3轉化為硫酸；將所述經冷卻的燃燒流出物在一種或多種升高的壓力在O2、水和NOx的存在下保持足夠的時間以將轉化為硫酸并將NOx轉化為硝酸；和從所述經冷卻的燃燒流出物中分離出水、硫酸和硝酸。
9.根據權利要求1所述的方法，其中該氣態混合物是由以下形成的粗合成氣混合物 氣化或重整含碳原料，和任選地驟冷該最初產生的合成氣混合物以除去顆粒物；和/或使該最初產生的混合物或經驟冷的混合物經歷水煤氣變換反應；和/或從該最初產生的、經驟冷的和/或經變換的混合物中除去水。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述輔助燃料物流是得自該氣態混合物的制備的氣態物流，且由以下形成由驟冷該合成氣混合物和/或從其中除去水得到的廢水物流得到的蒸氣；和/或來自在驟冷、水煤氣變換和/或除去水之前該合成氣混合物的一部分。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述輔助燃料物流是取出以形成所述輔助燃料物流而不是被分離以提供該吐/co產物和富含(X)2的物流的該氣態混合物的一部分。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述輔助燃料物流是從該氣態混合物中除了該 H2/CO產物物流和該富含CO2的物流之外還分離出來的物流。
13.根據權利要求12所述的方法，其中使用一個或多個變壓吸附(PSA)系統分離該氣態混合物以提供該吐/co產物物流、該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流。
14.根據權利要求13所述的方法，其中在PSA系統中分離該氣態混合物以提供該H2/C0 產物物流、該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流，由此由在排空步驟過程中取出的氣體形成該富含CO2的物流，并由在吹掃步驟過程中取出的氣體形成該輔助燃料物流。
15.根據權利要求13所述的方法，其中在PSA系統中分離該氣態混合物以提供該H2/C0 產物物流、該富含CO2的物流和該輔助燃料物流，由此由在相同的一個或多個排空和/或吹掃步驟過程中在不同的時間點取出的氣體形成該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流。
16.根據權利要求13所述的方法，其中使用并聯操作的兩個PSA系統分離該氣態混合物，其中一個PSA系統在一組操作條件下操作以分離部分的該氣態混合物以提供富含H2的物流和所述富含(X)2的物流，另一 PSA系統在不同組的操作條件下操作以分離另一部分的該氣態混合物以提供富含吐的物流和所述輔助燃料物流，由所述富含吐的物流之一或兩者形成該吐/CO產物物流。
17.根據權利要求13所述的方法，其中使用串聯操作的兩個PSA系統分離該氣態混合物，其中通過第一 PSA系統分離該氣態混合物以提供富含吐或吐和CO的物流和包含H2S和 CO2的物流，并且在第二 PSA系統中分離該富含吐或吐和CO的物流以提供該H2/C0產物物流和含(X)2的物流，其中由所述包括和(X)2的物流和所述含(X)2的物流之一形成該富含(X)2的物流，并由另一所述物流形成該輔助燃料物流；或者由所述包括和(X)2的物流和所述含(X)2的物流之一或兩者形成該富含(X)2的物流，并由通過該第一 PSA系統從該氣態混合物中分離出來的另一富含吐或吐和CO的物流形成該輔助燃料物流。
18.根據權利要求12所述的方法，其中通過以下分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流分離該氣態混合物以提供包括和(X)2的該輔助燃料物流、和貧含而富含吐或吐和CO的物流，和分離所述貧含的物流以提供該吐/CO產物物流和該富含(X)2的物流。
19.根據權利要求12所述的方法，其中通過以下分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流、該富含(X)2的物流和該輔助燃料物流分離該氣態混合物以提供包括和(X)2的該富含CO2的物流、貧含H2S而富含H2或H2和CO的物流，和分離所述貧含H2S的物流以提供包括C02、H2和任選CO的該輔助燃料物流和該吐/CO產物物流。
20.處理包括C02、H2、、任選CO和任選一種或多種其他可燃組分的氣態混合物以得到H2或吐和CO產物物流(H2/C0產物物流)和(X)2產物物流的方法，該方法包括分離該氣態混合物以提供該吐/CO產物物流和富含(X)2的物流，該富含(X)2的物流包含 H2S和任選選自H2、CO和在該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的一種或多種其他可燃組分；得到包括吐3和任選一種或多種其他可燃組分的輔助燃料物流，其中該輔助燃料物流包含至少50ppm H2S ；在足夠的A的存在下燃燒該輔助燃料物流，以燃燒所述輔助燃料物流中存在的所有或基本上所有的一種或多種可燃組分，以形成穩定火焰來用作用于燃燒該富含(X)2的物流中存在的一種或多種可燃組分的點火源；將該富含(X)2的物流、所述火焰和足夠的&接觸，以燃燒所述富含(X)2的物流中存在的所有或基本上所有的一種或多種可燃組分，并形成包括C02、S0x、H20以及該輔助燃料和富含 CO2的物流中存在的除之外的一種或多種任何其他可燃組分的一種或多種任何其他燃燒產物的燃燒流出物；和從該燃燒流出物中除去SOx和H2O以由所述燃燒流出物形成該(X)2產物物流。
21.根據權利要求20所述的方法，其中通過以下從該燃燒流出物中除去SOx和H2O冷卻該燃燒流出物以將水冷凝出來并將SO3轉化為硫酸；將所述經冷卻的燃燒流出物在一種或多種升高的壓力在O2、水和NOx的存在下保持足夠的時間以將轉化為硫酸并將NOx轉化為硝酸；和從所述經冷卻的燃燒流出物中分離出水、硫酸和硝酸。
22.根據權利要求20所述的方法，其中該氣態混合物包括約10-約60摩爾％的CO2、約 500ppm-約5摩爾％的H2S和約35摩爾％到余量的H2或如果存在CO的話，H2和CO的混合物。
23.根據權利要求20所述的方法，其中該吐/CO產物物流是至少約90摩爾％的H2或 H2和CO的混合物，且包含少于約50ppm的H2S。
24.根據權利要求20所述的方法，其中該富含(X)2的物流是至少約70摩爾％的C02。
25.根據權利要求20所述的方法，其中該富含(X)2的物流具有低于3800KJ/ scm(100Btu/scf)的 HHV，和該輔助燃料物流具有高于 4500KJ/scm(120Btu/scf)的 HHV。
26.根據權利要求20所述的方法，其中與該輔助燃料物流和富含(X)2的物流混合以為燃燒供應A的一個或多個氧化劑物流包括超過21%的氧。
27.根據權利要求20所述的方法，其中與該輔助燃料物流和富含(X)2的物流混合以為燃燒供應A的一個或多個氧化劑物流包括至少90%的氧。
全文摘要
本發明涉及處理包括氫氣、二氧化碳和硫化氫的氣體混合物氣態混合物的方法。將包括CO2、H2、H2S和任選CO的氣態混合物分離成H2或H2和CO產物物流(H2/CO產物物流)和包含選自H2S、H2、CO和該氣態混合物中存在的任何其他可燃組分的至少一種可燃組分的富含CO2的物流。將包含一種或多種可燃組分的輔助燃料物流燃燒以形成穩定火焰，將該富含CO2的物流和火焰在足夠的O2存在下接觸以燃燒所述富含CO2的物流中存在的全部或基本上全部的一種或多種可燃組分。由所述燃燒流出物形成CO2產物物流。該輔助燃料物流可以由產生或分離該氣態混合物的工藝或由該H2/CO產物物流產生。在該富含CO2的物流包含H2S的情況下，該輔助燃料物流也可以是外部得到的包括H2S的物流。
文檔編號C01B3/50GK102390806SQ20111022163
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者A·D·賴特, J·W·克盧斯特曼, K·B·富加什 申請人:氣體產品與化學公司