[发明专利]适于处理高压气流的除硫方法

说明书

                      发明背景

本发明涉及一种在产生硫的一体化体系中，从天然气或工业煤气中除去硫化氢的方法。本发明更优选涉及其中被处理气体处于相对高压下的方法。

一种用于处理含硫化氢的天然气并产生硫的最常用体系包括使用公知的分离H₂S的吸附器-汽提器步骤，和公知的产生硫的克劳斯法。在所述体系中，简化形式的基本步骤通常是：

(a)使用H₂S吸附剂，从酸性气体中除去H₂S，以得到脱硫产物天然气；

(b)从富H₂S吸附剂中汽提出H₂S，以获得H₂S；

(c)燃烧H₂S，得到SO₂和H₂S的混合物；

(d)在高温下使用SO₂固体催化H₂S反应，形成和回收S，和产生H₂S和SO₂含量减少的尾气；以及

(e)处理来自步骤(d)的尾气，以回收主要成分是硫的余量H₂S和SO₂，并形成烟道气释放到大气中。

步骤(c)和(d)结合通常称为克劳斯法。

本人的U.S.专利6,495,117，此处引作参考，描述了一种方法，其中在有机液体或溶剂的存在下，气态硫化氢(H₂S)与气态二氧化硫优选于硫熔点之上的温度下反应，其中发生以下反应：

2H₂S(g)+SO₂(g)→3S(1)+2H₂O(g) (1)

在该反应中，H₂S过量存在，由此产生含H₂S的尾气。反应气可以与有机液体并流或逆流流动。所述反应器的一个优选例子是板式塔，其中反应气与有机液体流逆流流动。在任何一种类型的反应器中通过反应(1)产生的硫形成与有机液体并流流动的单独液相。

通过燃烧反应器尾气中含有的硫化氢产生了气态二氧化硫。优选该燃烧是富燃料进行的，以避免形成SO₃和NO_x的危险，这两种物质都是不希望的。

本人的US专利6,645,459公开了一种大体上类似的方法，其中在由燃烧炉通往反应器的途中，使用直接或间接骤冷冷却SO₂气体，产生含水物流，将其一点或多点引入反应器，以保持冷却。

在其它已知方法中，H₂S和SO₂以化学计算量或接近化学计算量存在于反应器中。例如，由Jefferson Lake Sulfur Company小试但从未投入工业操作的一种方法[Oil and Gas Journal，50(4)，pg.59，1951]是燃烧硫得到SO₂，随后将其与含H₂S的气体混合。H₂S和SO₂处于化学计量比。将混合物加热并通过一系列与常规克劳斯法中使用的那些类似的催化床。

在US专利3,170,766，(Townsend)中描述了一种方法，通过用空气燃烧硫，并在二甘醇或三甘醇中吸附SO₂，以及在接近室温下将含H₂S的气体与溶液接触以产生固体硫的二醇淤浆来产生SO₂。随后将淤浆加热至硫的熔点以上、沉降并通过滗析分离两个液相。通过蒸馏从二醇相中分离水和未反应的SO₂。该方法的主要缺点在于需要将硫饱和的再生二醇冷却至硫沉淀温度以下。如果使用换热器，固体硫将在这些条件下覆盖在冷却表面。