[发明专利]硫回收系统和方法

说明书

技术领域

总体而言，本发明涉及一种硫回收系统和方法，更具体而言，涉及一种自含硫气流回收硫的系统和方法。 

背景技术

源自煤的合成气体(“合成气”)或其他原料如生物气、废气和高炉煤气可有效用于应用如发电和化学品生产。在整体气化/联合循环(IGCC)工艺中，煤经空气(或氧气)气化和蒸发产生主要包含一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、水蒸汽和氮气(当使用空气作为氧化剂时)的可燃气体(煤气)。所述气体用作燃气轮机或燃气轮机-蒸汽轮机联合循环的燃料以产生电能。IGCC方法的产物也可含小量其他气态物类。其他原料如生物气、废气和高炉煤气可产生与煤气不同的气态组合物。但如上所述煤气或其他原料在考虑用于预期的最终用途前通常经净化以除去物类如颗粒物质、碱金属和硫化合物。这类气体中的硫化合物包括硫化氢(H₂S)和较少量的硫化羰(COS)、二硫化羰(CS₂)等，具体取决于气体所源自的原料的硫含量及所使用的衍生方法。为满足环境标准及防止进一步使用所述可燃气体或其他原料的装置的损坏，可能有必要从所述气体去除一些或全部硫化合物和其他污染物。 

一种从含硫气流去除硫化合物的方法包括通过使硫化合物与吸着剂如金属氧化物接触以形成金属硫化物(在本文中也称硫化质)而脱硫。净硫吸附反应以下面的方程式(1)为例给出： 

H₂S+MO→MS+H₂O    (1) 

其中，M为吸着剂中存在的金属；MO代表金属氧化物；MS代表金属硫化物。为简单起见，M以二价示出，但明显也可采用其他价态的金属。此外，由于金属硫化物中硫的实际比例常与理论不同，故 这些方程式可能不能准确表示反应的化学计量关系。 

脱硫后，吸着剂在再生器中再生以回收金属氧化物。再生此吸着剂的标准方法是通过氧化或焙烧使吸收、吸附或反应的硫或硫化合物解吸而产生金属氧化物和含硫气体。氧化可通过向硫化质供给再生金属氧化物的再生气体而变得容易。再生反应可由下面的方程式(2)表示： 

2MS+3O₂→2MO+2SO₂    (2) 

其中，M、MS和MO的定义同上。很明显，在此再生过程中，硫或含硫物类的气态形式将随同其他气体一起放出并必须加以控制以避免其他污染问题。 

取决于所采用的再生方法，气态硫物类可呈硫氧化物、硫化羰和二硫化羰等形式。此外，当与非氧气或空气的再生气体接触时，一些硫化质可被再生以产生还原形式的气态硫物类如硫化氢。例如，当与蒸汽接触时，硫化锡(SnS)将被再生为氧化锡，同时放出硫化氢和氢气。 

再生器的含硫气流中气态硫物类的浓度常较低，通常低于约10％。有利的是让含硫气流中的气态硫含量尽可能高以便在将含硫气流作为尾气释放进大气中前自含硫气流有效产生或回收适销形式的硫。本发明提供了一种自再生器的硫流有效回收硫的系统和方法。 

发明内容

本发明的一个实施方案为一种硫回收系统。所述系统含脱硫单元、自脱硫单元接收硫化质的再生器、硫回收单元、与再生器和硫回收单元流体连通的硫轨道(track)和硫轨道上的硫浓缩器。 

本发明的另一实施方案为一种硫回收系统。所述系统含构造以接收含硫气流并形成硫化质的脱硫单元、自脱硫单元接收硫化质的再生器、硫回收单元、用于自再生器向硫回收单元输送氧化的硫气体的硫轨道、硫轨道上的硫氧化物浓缩膜、与脱硫单元和硫回收单元流体连通的滑流(slip-stream)燃料轨道、和布置在滑流燃料轨道上的氢浓缩 膜。硫氧化物浓缩膜包含收集浓缩的硫氧化物的第一部分和收集硫浓缩膜的残余气体的第二部分。氢浓缩膜包含收集浓缩的氢的第一部分和收集氢浓缩膜的残余气体的第二部分。所述系统还含与硫氧化物浓缩膜的第一部分和氢浓缩膜的第一部分相连的吹扫蒸汽轨道。硫回收单元与硫氧化物浓缩膜的第一部分和氢浓缩膜的第一部分流体连通。