用于生產合成氣的設備和方法
【專利摘要】本發明提供一種從氣化系統中產生的原料合成氣流捕獲二氧化碳的系統和方法。所述碳捕獲系統包括：酸性氣體脫除子系統，所述酸性氣體脫除子系統配置用于從無顆粒原料合成氣流中產生酸性氣體含量減少的合成氣流、貧硫化氫（H2S）氣流以及第一富H2S氣流；H2S選擇性隔膜分離器，所述H2S選擇性隔膜分離器配置用于將來自所述AGR的所述貧H2S氣流分離成第二富H2S氣流和CO2氣流；以及硫回收單元（SRU），所述硫回收單元在所述隔膜分離器的下游與所述H2S隔膜分離器流體連通，所述SRU配置用于從所述第一富H2S氣流和所述第二富H2S氣流產生元素硫流和尾氣流。
【專利說明】用于生產合成氣的設備和方法
【技術領域】
[0001]本發明的領域大體上涉及氣化設備，確切地說，涉及一種方法和設備，所述方法和設備通過將硫化氫和二氧化碳從合成氣流中分離來改進使用氣化設備的合成氣生產。
【背景技術】
[0002]至少一些已知的氣化設備包括氣化系統，所述氣化系統與至少一個發電渦輪機系統集成在一起，從而形成一體式氣化聯合循環(IGCC)發電設備。例如，已知的氣化系統將燃料、空氣或氧氣、蒸汽和/或CO2的混合物轉換成合成氣體，即合成氣。合成氣輸送到燃氣渦輪發動機的燃燒器中，所述燃燒器將驅動發電機，所述發電機向電力網供應電力。至少一些已知燃氣渦輪發動機的排氣供應到熱回收蒸汽發生器(HRSG)，所述熱回收蒸汽發生器產生用于驅動蒸汽渦輪機的蒸汽。所述蒸汽渦輪機產生的電力還驅動發電機，所述發電機將電力供應到電力網。
[0003]與IGCC設備相關的至少一些已知氣化系統一開始產生“原料(raw，或稱為“未處理的”、“未處理”)”合成氣燃料，其包括一氧化碳(CO)、氫氣(H2)、二氧化碳(CO2)、硫化碳(COS)和硫化氫(H2S)。CO2, COS和H2S通常稱為酸性氣體。通常將酸性氣體從原料合成氣燃料中去除，以產生用于在燃氣渦輪發動機內燃燒的“清潔”合成氣燃料。
【發明內容】
[0004]在一個實施例 中，本發明提供了一種碳捕獲系統，所述碳捕獲系統包括:酸性氣體脫除(AGR)子系統，所述酸性氣體脫除子系統配置用于從無顆粒原料合成氣流中產生低酸性氣體含量合成氣流、貧硫化氫(H2S)氣流以及第一富H2S氣流；H2S選擇性隔膜分離器，所述H2S選擇性隔膜分離器定向在所述AGR子系統的下游，所述H2S選擇性隔膜分離器配置用于將來自所述AGR的貧H2S氣流分離成第二富H2S氣流和CO2氣流；以及硫回收單元(SRU)，所述硫回收單元在所述隔膜分離器下游與所述H2S隔膜分離器流體連通，所述SRU配置用于從第一富H2S氣流和第二富H2S氣流產生元素硫流和尾氣流。
[0005]在另一個實施例中，本發明提供一種從氣化系統中產生的原料合成氣流捕獲二氧化碳(CO2)的方法，所述方法包括^H2S選擇性隔膜分離器和酸性氣體脫除單元(AGR)中的至少一個的入口處接收包含CO2的原料合成氣流；使用所述AGR從所述原料合成氣流和貧H2S合成氣流中的至少一個分離出相對清潔的合成氣；使用H2S選擇性隔膜分離器將原料合成氣流和酸性氣體流中的至少一個分離成富H2S氣流和貧H2S氣流；以及使用硫回收單元(SRU)從富H2S氣體中分離出硫。
[0006]在另一個實施例中，本發明提供一種氣化系統，所述氣化系統包括:氣化器，所述氣化器配置用于產生包含酸性氣體的燃料氣體流；酸性氣體脫除子系統(AGR)，所述酸性氣體脫除子系統與所述氣化器流體連通，并且配置用于從所述燃料氣體流中脫除至少一部分酸性氣體；隔膜分離器，所述隔膜分離器與所述酸性氣體脫除子系統流體連通，所述隔膜分離器沿燃料氣體流的方向定向在所述酸性氣體脫除子系統的上游和下游中的至少一個處，所述隔膜分離器配置用于將硫化氫(H2S)氣體與所述燃料氣體流分離，以產生富H2S氣流和貧H2S氣流；以及硫回收單元(SRU)，所述硫回收單元在所述隔膜分離器下游與所述隔膜分離器流體連通，所述SRU配置用于從富H2S氣流中脫除硫。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1到圖6示出了本說明書中所述方法和設備的示例性實施例。
[0008]圖1是根據本發明一個示例性實施例的氣化系統的示意圖；
[0009]圖2是根據本發明一個示例性實施例的圖1所示氣化系統的部件布置的方框示意圖；
[0010]圖3是根據本發明一個示例性實施例的圖1所示氣化系統的部件布置的方框示意圖，其中尾氣在氣化系統中再循環；
[0011]圖4是根據本發 明一個示例性實施例的圖1所示氣化系統的另一種部件布置的方框示意圖；以及
[0012]圖5是根據本發明一個示例性實施例的圖1所示氣化系統的另一種部件布置的方框示意圖；
[0013]圖6是根據本發明另一個示例性實施例的圖1所示氣化系統的部件布置的方框示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下詳細說明以示例但非限定的方式描述了本發明的實施例。應認識到，本發明通常應用于在工業、商業和住宅應用中捕獲氣流中的二氧化碳(CO2)。
[0015]在本說明書中，采用單數形式并且用“一個”或“一種”修飾的元件或步驟應理解為不排除多個所述元件或步驟，除非對此類排除做出明確說明。此外，對本發明“一個實施例”的參考并不旨在解釋為排除存在同樣包含所述特征的額外實施例。
[0016]在參考隔膜使用時，本說明書中所用的術語“選擇性”描述了相對于混合物中的其他組分而言，隔膜允許混合物中的一種組分通過隔膜的傾向。因此，CO2選擇性隔膜是相對于混合物中的其他組分，例如H2S和H2而言，優選允許CO2通過的隔膜。
[0017]圖1是根據本發明一個示例性實施例的一體式氣化聯合循環(IGCC)發電設備100的示意圖。在示例性實施例中，IGCC發電設備100包括燃氣渦輪發動機110。燃氣渦輪機114通過第一轉子120以可旋轉方式連接到第一發電機118。燃氣渦輪機114與至少一個燃料源和至少一個空氣源(兩者均如下文詳述)流體連通，并且配置用于分別從燃料源和空氣源接收燃料和空氣。燃氣渦輪機114配置用于混合空氣和燃料、產生高溫燃燒氣體(未圖示)并且將氣體內的熱能轉換成旋轉能。所述旋轉能通過轉子120輸送到發電機118，其中發電機118配置用于促進將旋轉能轉換成輸送到至少一個負載的電能(未圖示)，所述負載包括，但不限于，電力網(未圖示)。
[0018]IGCC發電設備100還包括蒸汽渦輪發動機130。在示例性實施例中，發動機130包括蒸汽渦輪機132，所述蒸汽渦輪機通過第二轉子136以可旋轉方式連接到第二發電機134。
[0019]IGCC發電設備100進一步包括蒸汽發生系統140。在示例性實施例中，系統140包括至少一個熱回收蒸汽發生器(HRSG) 142，所述熱回收蒸汽發生器通過至少一個加熱鍋爐給水導管146與至少一個傳熱設備144流體連通。HRSG142配置用于通過導管146從設備144接收鍋爐給水(未圖示)，以促進將鍋爐給水加熱成蒸汽。HRSG142還配置用于通過排氣導管148從渦輪機114接收排氣，以進一步促進將鍋爐給水加熱成蒸汽。HRSG142通過蒸汽導管150與渦輪機132流體連通。過量氣體和蒸汽將通過煙道氣導管152從HRSG142排放到大氣中。
[0020]導管150配置用于將蒸汽從HRSG142輸送到渦輪機132。渦輪機132配置用于從HRSG142接收蒸汽并且將蒸汽中的熱能轉換成旋轉能。所述旋轉能通過轉子136輸送到發電機134，其中發電機134配置用于促進將旋轉能轉換成輸送到至少一個負載的電能(未圖示)，所述負載包括，但不限于，電力網。所述蒸汽冷凝并且通過冷凝物導管作為鍋爐水返回(未圖示)。
[0021]IGCC發電設備100還包括氣化系統200。在示例性實施例中，氣化系統200包括至少一個空氣分離單元(ASU) 202，所述空氣分離單元通過空氣導管204與空氣源203流體連通。空氣源203包括，但不限于，專用空氣壓縮機和壓縮空氣儲存單元。ASU202配置用于將空氣分離成氧氣(02)、 氮氣(N2)和其他組分。其他組分通過通風孔(未圖示)釋放。隊通過N2導管206輸送到燃氣渦輪機114，以促進燃燒。
[0022]氣化系統200包括氣化反應器208，所述氣化反應器與ASU202流體連通，并且配置用于通過O2導管210從ASU202接收O2蒸汽。系統200還包括煤研磨和制漿單元211。單元211分別通過供煤導管212和供水導管213與煤源205和水源207流體連通。單元211配置用于將煤和水混合以形成煤漿蒸汽，所述煤漿蒸汽通過煤漿導管214輸送到反應器208。盡管煤圖示為燃料供應源，但是可以將任何含碳材料用作氣化系統200的燃料。
[0023]反應器208配置用于分別通過導管214和210接收煤漿蒸汽和O2蒸汽。反應器208還配置用于促進產生高溫原料合成氣體(合成氣)蒸汽。原料合成氣包括一氧化碳(CO)、氫氣(H2)、二氧化碳(CO2)、氧硫化碳(carbonyl sulfide, COS)和硫化氫(H2S)。盡管CO2、COS和H2S通常統稱為酸性氣體，或者原料合成氣的酸性氣體組分，在本說明書中，CO2將與其余酸性氣體組分分開介紹。此外，反應器208還配置用于產生高溫爐渣流作為合成氣生產的副產物。所述爐渣流通過高溫爐渣導管216輸送到爐渣處理單元215。單元215配置用于將爐洛淬火或打碎成小爐洛塊，其中產生除洛流(slag removal stream)并通過導管217輸送該除渣流。
[0024]反應器208通過高溫合成氣導管218與傳熱設備144流體連通。設備144配置用于接收高溫原料合成氣流并且通過導管146將至少一部分熱量傳遞到HRSG142。之后，設備144產生冷卻的原料合成氣流(未圖示)，所述原料合成氣流通過合成氣導管219輸送到洗滌器和低溫氣體冷卻(LTGC)單元221。LTGC221配置用于將夾帶在原料合成氣流中的顆粒物質除去，并且促進通過飛灰導管222去除該除去的物質。LTGC221還配置用于進一步冷卻原料合成氣流。此外，LTGC221可以配置用于包括一個或多個變換反應器，所述變換反應器將CO和H2O轉換成CO2和H2,并且可以將任何COS的一部分轉換成H2S和C02。LTGC221可以配置用于包括COS水解反應器，以通過水解將原料合成氣流中的至少一部分COS轉換成H2S和C02。此外，LTGC221可以配置用于包括一個或多個過熱器，以確保將原料合成氣產物維持在露點以上。[0025]系統200進一步包括酸性氣體脫除(AGR)子系統300，所述酸性氣體脫除子系統300與LTGC221流體連通，并且配置用于通過原料合成氣導管220接收冷卻的原料合成氣流。AGR300還配置用于促進從原料合成氣流中脫除至少一部分酸性組分(未圖示)，如下詳述。此類酸性氣體組分包括，但不限于，C02、COS和&3。AGR300進一步配置用于促進將至少一部分酸性氣體組分分離成多個組分，包括，但不限于C02、COS和H2S。
[0026]在多個實施例中，AGR300可以使用以下材料操作:例如，但不限于，物理吸附劑、乙二醇基吸附劑或者Rectisol?或Ryan- Holmes? ;基于化學吸附劑的材料，例如MEA、MDEA、TEA等；或者其他AGR技術，例如非特異酸性氣體隔離膜或者CO2專用隔離膜。AGR300還可以使用諸如TEA或MDEA等吸附劑并入，以從AGR300產生高壓、潛在高純度CO2流，從而減小與捕獲要封存(sequestration)的CO2相關的下游壓縮要求。AGR300還可以包括用于脫除水的脫水步驟，以及/或者AGR下游的氧化步驟，以便使用適當的冷卻和分離鼓(knock-out drum, KOD)來產生CO2流,這取決于CO2的最終用途。
[0027]此外，AGR300通過導管223與硫回收單元(SRU)400流體連通。SRU400還配置用于接收并促進將至少一些酸性氣體組分分離成多個組分，包括，但不限于，CO2, COS和H2S,并且將含硫組分重新轉換成元素硫，以便從導管401排出。此外，AGR300和/或SRU400可以配置用于通過諸如AGR300和最終綜合氣流導管224等將最終綜合氣流(未圖示)輸送到反應器208。最終綜合氣流包括上述綜合氣流(未圖示)所產生的預定濃度的C02、C0S和H2S,如下詳述。在多個實施例中，SRU400可以使用以下項中的任意項實施:克勞斯工藝(Clausprocess)、直接硫回收工藝(DSRP)、硫酸、直接氧化、硫處理(Sulfatreat)直接氧化、硫處理和RTI Zn基脫硫工藝。
[0028]AGR300 通過導管224與反應器208流體連通，其中最終綜合氣流輸送到反應器208的預定部分。通過AGR300和SRU400分離和脫除此類C02、COS和H2S有助于產生清潔的合成氣流(未圖示)，所述合成氣流將通過清潔合成氣導管228輸送到燃氣渦輪機114。
[0029]在操作中，空氣分離單元202通過導管204接收空氣。所述空氣將分離成02、N2和其他組分。所述其他組分通過通風孔排出，N2通過導管206輸送到渦輪機114，并且O2通過導管210輸送到氣化反應器208。此外，在操作中，煤研磨和制漿單元211分別通過導管212和213接收煤和水、形成煤漿流并且通過導管214將所述煤漿流輸送到反應器208。
[0030]反應器208通過導管210接收O2、通過導管214接收煤并且通過導管224從AGR300接收最終綜合氣體流。反應器208促進產生高溫原料合成氣流，所述高溫原料合成氣流通過導管218輸送到設備144。反應器208內形成的爐渣副產物通過爐渣處理單元215以及導管216和217脫除。設備144促進冷卻高溫原料合成氣流以產生冷卻的原料合成氣流，所述冷卻的原料合成氣流通過導管219輸送到洗滌器和LTGC221，其中顆粒物質通過導管222從合成氣脫除、合成氣進一步冷卻并且至少一部分COS通過水解轉換成H2S和C02。通過冷卻原料合成氣，可以回收原料合成氣中的熱能，例如以受熱鍋爐給水的形式。此外，回收的熱能可以用于其他工藝中，例如，但不限于，變換或其他反應器，例如COS水解或甲烷化工藝，以及加熱進入隔膜單元的入口流以免隔膜內的冷凝。冷卻原料合成氣流輸送到AGR300，其中酸性氣體組分大體上脫除，以形成清潔合成氣流并且通過導管228輸送到燃氣渦輪機114。
[0031]此外，在操作中，合成氣流中脫除的至少一部分酸性組分可以通過導管223輸送到SRU400，其中酸性組分被脫除。
[0032]此外，在操作中，渦輪機114分別通過導管206和228接收N2和清潔合成氣。渦輪機114燃燒合成氣燃料、產生高溫燃燒氣體并且輸送該高溫燃燒氣體以使渦輪機114旋轉，所述渦輪機隨后通過轉子120旋轉第一發電機118。
[0033]通過傳熱設備144從高溫合成氣脫除的至少一部分熱量通過導管146輸送到HRSG142，其中所述熱量將水加熱成蒸汽。所述蒸汽通過導管150輸送到蒸汽渦輪機132，并且使得渦輪機132旋轉。渦輪機132通過第二轉子136旋轉第二發電機134。
[0034]H2S選擇性隔膜分離器600包括用于將氣體流分離成富H2S氣流和貧H2S氣流的隔膜。在一個實施例中，H2S選擇性隔膜分離器600置于LTGC221與AGR300之間。在另一個實施例中，H2S選擇性隔膜分離器600置于AGR300與SRU400之間。
[0035]圖2是根據本發明一個示例性實施例的IGCC發電設備100的另一種部件布置的示意圖。在本示例性實施例中，冷卻的原料合成氣流從LTGC221輸送到H2S選擇性隔膜分離器600，然后輸送到AGR300。穿過H2S選擇性隔膜分離器600內的隔膜(未圖示)的富H2S氣流602輸送到SRU400中，其中硫508和尾氣510分離并輸送到下游系統以進行進一步處理。貧H2S氣流604也包括輸送到AGR300的合成氣，其中CO2與貧H2S氣流分離并且再循環以用于IGCC發電設備100的其他地方、準備封存以及/或用作H2S選擇性隔膜分離器600的吹掃氣(sweep gas，或稱殘氣)。將吹掃氣施加到H2S選擇性隔膜分離器600中隔膜的低壓側以限制穿過H2S隔膜的CO2損失并且提高H2S分離效率。在多個實施例中，N2和/或清潔合成氣還用于H2S選擇性隔膜分離器600掃掠(sweep)。在一個實施例中，CO2選擇性隔膜249用于促進將從導管220進入AGR300的冷卻貧H2S氣分離成清潔合成氣流和酸性氣體流。
[0036]在多個實施例中，LTGC221可以包括將COS轉換成H2S的變換/COS水解部分。
[0037]圖3是根據本發明一個示例性實施例的IGCC發電設備100的另一種部件布置的示意圖。在本實施例中，尾氣流510輸送到尾氣氫化單元512，其中尾氣流510進行處理以在IGCC發電設備100中再循環。例如，經過處理的尾氣514可以再循環到反應器208、LTGC221、AGR300、SRU400和/或H2S選擇性隔膜分離器600。在多個實施例中，原料合成氣、來自H2S選擇性隔膜分離器600的合成氣以及來自AGR300的合成氣用于尾氣氫化工藝。在一個實施例中，CO2選擇性隔膜249用于將合成氣和酸性氣體與從導管604進入AGR300的冷卻貧H2S合成氣分離。
[0038]圖4是根據本發明另一個示例性實施例的IGCC發電設備100的一種部件布置的示意圖。在本實施例中，H2S選擇性隔膜分離器600置于在AGR300與SRU400之間流體連通的位置。在一個實施例中，CO2選擇性隔膜249用于促進將從導管220進入AGR300的冷卻貧H2S合成氣分離成清 潔合成氣流和酸性氣體流。從AGR300排出的氣體包括酸性氣體，其中包括C02、C0S和H2S,這些氣體的比例基于多個工藝參數，包括，但不限于，用于IGCC發電設備100中的燃料、工藝溫度以及LTGC221的變換反應器部分的效率。H2S選擇性隔膜分離器600允許H2S擴散穿過隔膜，同時基本上阻止其他氣體擴散穿過所述隔膜。通過導管223進入H2S選擇性隔膜分離器600的酸性氣體分離成通過導管500從H2S選擇性隔膜分離器600排出的富H2S氣流以及通過導管504從H2S選擇性隔膜分離器600排出的貧H2S氣流。貧H2S氣流的一部分再循環到H2S選擇性隔膜分離器600的上游側，以促進減少穿過隔膜的CO2損失量。
[0039]富H2S氣流輸送到SRU400，其將富H2S氣流分離成元素硫流508和尾氣流510，其中仍包括C02、SO2和H2S。尾氣流510輸送到氫化單元512，其中尾氣流510進行處理以再循環到IGCC發電設備100中。例如，經處理的尾氣514可以再循環到反應器208、LTGC221、AGR300、SRU400和/或H2S選擇性隔膜分離器600。
[0040]圖5是根據本發明一個不例性實施例的IGCC發電設備100的一種部件布置的不意圖，其中尾氣不再循環到IGCC發電設備100中。相反，尾氣流510輸送到另一系統(未圖示)以進行處理。
[0041]圖6是根據本發明另一個示例性實施例的IGCC發電設備100的一種部件布置的示意圖。在本實施例中，原料合成氣流606輸送到LTGC221的入口 608。冷卻的無顆粒原料合成氣流從LTGC221輸送到AGR300。本說明書中所用的無顆粒是指氣流中的顆粒含量足夠小，不會對下游部件或工藝產生不利影響。清潔合成氣流從AGR300輸送到合成氣出口 610，富H2S氣流輸送到SRU400，并且貧H2S氣流輸送到H2S選擇性隔膜分離器600。H2S選擇性隔膜分離器600分離貧H2S氣體混合物中的CO2和H2S,其中CO2輸送到CO2出口以用于其他地方，并且H2S輸送到SRU400。SRU400從來自AGR300和H2S選擇性隔膜分離器600的富H2S氣流中分離出元素硫產物，以產生元素硫流和尾氣流。所述元素硫被回收以用于其他地方，并且尾氣流在尾氣處理工藝614中進行處理，然后輸送到再循環工藝616中。在多個實施例中，H2S隔膜600的下游包括拋光步驟，以促進使用諸如但不限于硫處理(Sulfatreat?)等工藝脫硫。
[0042]在示例性實施例中，AGR300包括在去除溶劑之前的第一閃光(flash)。所述閃光步驟用于產生輸送到H2S隔膜600的貧H2S氣體。在本實施例中，所用的其他部件能夠提供相對于上述實施例而言較小尺寸的H2S隔膜以及較小簡化AGR300。
[0043] 本說明書中所述的用于合成氣體或合成氣生產的方法和設備有助于操作一體式氣化聯合循環(IGCC)發電設備，特別是合成氣生產系統。具體來說，從合成氣生產流體流中脫除更多硫化氫(H2S)和氧硫化碳(COS)提高合成氣生產效率。具體來說，減小提供到氣化反應器的二氧化碳(CO2)供料流中的H2S和COS濃度有助于減小輸送到燃氣渦輪機的清潔合成氣內的雜質濃度。此外，如本說明書中所述，配置一體式吸收器以大體連續地脫除H2S和COS有助于優化合成氣生產工藝，以便提高IGCC設備生產效率，從而便于降低運行成本。此外，用于連續維持吸收器處于運行狀態并且調節相關氣流的方法可有助于避免不當排放，因為減小H2S和COS濃度可便于提高這些組分的環境負荷限制的運行裕度(operationalmargin)。此外，本說明書中所述用于生產此類合成氣的方法和設備可有助于降低與制造此類IGCC設備相關的資本成本。
[0044]以上詳細描述了與IGCC設備相關的合成氣生產不例性實施例。所述方法、設備和系統并不限于本說明書中所述的特定實施例，也不限于圖示的特定IGCC設備。此外，此類方法、設備和系統并不限于IGCC設備，并且嵌入各種設備內，通常包括，但不限于，產氫工藝、費托(Fischer-Tropsch)燃料生產工藝，以及氣化系統、合成天然氣系統和氣體清洗系統。
[0045]本說明書使用了各種實例來公開本發明，包括最佳模式，同時也讓所屬領域的任何技術人員能夠實施本發明，包括制造并使用任何裝置或系統，以及實施所涵蓋的任何方法。本發明的保護范圍由權利要求書限定，并可包含所屬領域的技術人員想出的其他實例。如果其他此類實例的結構要素與權利要求書的字面意義相同，或如果此類實例包含的等效結構要素與權利要求書的字面意 義無實質差別，則此類實例也應在權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種碳捕獲系統，包括: 酸性氣體脫除(AGR)子系統，所述酸性氣體脫除子系統配置用于從無顆粒原料合成氣流中產生低酸性氣體含量合成氣流、貧硫化氫(H2S)氣流以及第一富H2S氣流； H2S選擇性隔膜分離器，所述H2S選擇性隔膜分離器定向在所述AGR子系統的下游，所述H2S選擇性隔膜分離器配置用于將來自所述AGR的所述貧H2S氣流分離成第二富H2S氣流和CO2氣流；以及 硫回收單元(SRU)，所述硫回收單元在所述隔膜分離器的下游與所述H2S隔膜分離器流體連通，所述SRU配置用于從所述第一富H2S氣流和所述第二富H2S氣流產生元素硫流和尾氣流。
2.根據權利要求1所述的系統，進一步包括變換反應器，所述變換反應器在所述隔膜分離器和所述酸性氣體脫除子系統中的至少一個的上游流體連通，所述變換反應器配置用于產生氫氣(H2)。
3.根據權利要求1所述的系統，進一步包括氧硫化碳(COS)水解單元，所述氧硫化碳水解單元在所述隔膜分離器和所述酸性氣體脫除子系統中的至少一個的上游流體連通，所述COS水解單元配置用于產生H2S和二氧化碳(CO2)。
4.根據權利要求1所述 的系統，其中所述酸性氣體脫除子系統包括CO2選擇性隔膜元件。
5.一種從氣化系統中產生的原料合成氣流捕獲CO2的方法，所述方法包括: 在H2S選擇性隔膜分離器和酸性氣體脫除單元(AGR)中的至少一個的入口處接收包括CO2的所述原料合成氣流； 使用所述AGR從所述原料合成氣流和貧H2S合成氣流中的至少一個分離出相對清潔的合成氣； 使用H2S選擇性隔膜分離器將所述原料合成氣流和酸性氣體流中的至少一個分離成富H2S氣流和貧H2S氣流；以及 使用硫回收單元(SRU)從所述富H2S氣流分離出硫。
6.根據權利要求5所述的方法，進一步包括將酸性氣體流從所述AGR輸送到所述H2S選擇性隔膜分離器。
7.根據權利要求5所述的方法，進一步包括將所述富H2S氣流從所述H2S選擇性隔膜分離器輸送到所述SRU。
8.根據權利要求5所述的方法，在CO2流穿過所述H2S選擇性隔膜分離器和所述AGR之后，從所述H2S選擇性隔膜分離器和所述AGR中的至少一個輸送所述CO2流。
9.根據權利要求5所述的方法，其中使用SRU從所述富H2S氣體中分離出硫包括: 產生尾氣流；以及 通過氫化單元將所述尾氣流再循環到以下項中的至少一項:氣化器、AGR、SRU、所述H2S選擇性隔膜分離器和變換反應器。
10.一種氣化系統，包括: 氣化器，所述氣化器配置用于產生包括酸性氣體的燃料氣體流； 酸性氣體脫除子系統(AGR)，所述酸性氣體脫除子系統與所述氣化器流體連通并且配置用于從所述燃料氣體流中脫除酸性氣體的至少一部分；隔膜分離器，所述隔膜分離器與所述酸性氣體脫除子系統流體連通，所述隔膜分離器沿著所述燃料氣體流的方向定向在所述酸性氣體脫除子系統的上游和下游中的至少一處，所述隔膜分離器配置用于從所述燃料氣體流分離出硫化氫(H2S)氣體以產生富H2S氣流和貧H2S氣流；以及 硫回收單元(SRU)，所述硫回收單元在所述隔膜分離器的下游與所述隔膜分離器流體連通，所述SRU配置用于從所述富H2S氣流脫硫。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述隔膜分離器包括H2S選擇性隔膜。
12.根據權利要求10所述的系統，進一步包括變換反應器，所述變換反應器在所述隔膜分離器和所述酸性氣體脫除子系統中的至少一個的上游流體連通，所述變換反應器配置用于產生氫氣。
13.根據權利要求10所述的系統，進一步包括氧硫化碳(COS)水解單元，所述氧硫化碳水解單元在所述隔膜分離器和所述酸性氣體脫除子系統中的至少一個的上游流體連通，所述COS水解單元配置用于產生H2S和CO2。
14.根據權利要求10所述的系統，其中所述SRU配置用于從所述富H2S氣流產生元素硫和尾氣流。
15.根據權利要求14所述的系統，其中所述尾氣流包括以下項中的至少一項:硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)和二氧化碳(CO2),并且其中所述尾氣輸送到氫化單元，所述氫化單元配置用于產生包括H2S的經處理尾氣流。
16.根據權利要求15所述的系統，其中所述經處理尾氣流輸送到以下項的至少一項:氣化器、AGR、SRU、所述H2S選擇性隔膜分離器和變換反應器。
17.根據權利要求10所述的系統，其中所述隔膜分離器包括隔膜元件和吹掃氣入口，所述吹掃氣入口配置用于接收吹掃氣流。
18.根據權利要求17所述的系統，其中所述吹掃氣入口配置用于將吹掃氣流輸送到所述隔膜元件的相對低壓側。
19.根據權利要求17所述的系統，其中所述吹掃氣入口配置用于將吹掃氣流輸送到所述隔膜元件的相對低壓側，所述吹掃氣流包括以下項中的至少一項:C02、氮氣(N2)和燃料氣體。
20.根據權利要求10所述的系統，其中所述酸性氣體脫除子系統包括CO2選擇性隔膜元件。
【文檔編號】C01B31/20GK103980950SQ201410049689
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月13日 優先權日:2013年2月13日
【發明者】A.J.阿瓦利亞諾, J.S.斯蒂芬森 申請人:通用電氣公司