[发明专利]从气体混合物中选择性去除硫化氢的方法以及硫代烷醇用于选择性去除硫化氢的用途

说明书

技术领域

本发明涉及从气体混合物中选择性去除硫化氢的方法。

更具体地，本发明涉及在二氧化碳的存在下，从包含硫化氢和二氧化碳的气体混合物中选择性去除硫化氢的方法。

本发明进一步涉及硫代烷醇用于选择性去除硫化氢的用途。

更具体地，本发明进一步涉及含有硫代烷醇的吸收溶液用于在二氧化碳的存在下从包含硫化氢和二氧化碳的气体混合物中选择性去除硫化氢的用途，以及硫代烷醇作为吸收溶液的添加剂用于增强所述吸收溶液在二氧化碳的存在下从包含硫化氢和二氧化碳的气体混合物中去除硫化氢的选择性的用途。

本发明特别适用于从天然气中选择性去除H₂S，以便一方面提供不合H₂S或H₂S含量低于指定阈值的气体流，意在例如供应国内使用的天然气的分配系统；以及另一方面提供富含H₂S的酸性气体流，意在例如供应硫生产、例如通过克劳斯(CLAUS)方法的硫生产工厂或用于硫代有机化合物的合成。

背景技术

纯化气体混合物，特别是烃气体混合物(例如天然气)或其他气体混合物(例如合成气)，以从气体混合物中去除污染物及杂质是工业上的常规操作。

这些杂质和污染物尤其是：“酸性气体”，例如二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S)；其他不同于硫化氢(H₂S)的含硫化合物，例如硫化羰(COS)及硫醇(R-SH，其中R为烷基)；水；及某些烃。

二氧化碳和硫化氢可占源自天然气矿床的气体混合物的很大部分，通常以体积计占3％到70％，而COS以小得多的量存在，通常以体积计为1到100ppm，并且硫醇通常以体积计低于1000ppm的含量存在，例如含量在以体积计5ppm到以体积计500ppm之间。

源自矿床的天然气因此经历若干次处理以满足规范的要求，特别是商品约束、运输约束或与安全相关的约束所规定的规范。

这些处理尤其是：脱酸、脱水及汽提处理。该最后提及的处理包括从将送往分配系统的甲烷气中分离乙烷、丙烷、丁烷及汽油，形成液化石油气(LPG)。

可以尝试同时除去气体混合物(例如天然气)中包含的所有酸性气体。

但是，相对于气体混合物(例如天然气)中包含的CO₂选择性地提取H₂S也可能是期望的。

事实上，正被处理的气体中酸性气体含量的规范对于考虑中的每种产品都是特定的。

对于H₂S来说几ppm的含量是强制要求的，而对于CO₂的某些规范则高达几个百分比，通常为2％。

在这些条件下，最优的方法将使得相对于CO₂选择性去除H₂S，而对CO₂的共吸收最小或是受控的。

选择性去除H₂S的第一个挑战首先与能量相关。CO₂吸收量的最小化直接导致工厂规模和运行成本的最小化。

另外，CO₂共吸收的最小化是重要的，这是因为回收的H₂S随后被送至利用克劳斯反应将H₂S转化为硫的单元。

这些“克劳斯”单元的性能，与天然气脱酸单元出口处回收的酸性气体中的H₂S浓度密切相关：H₂S浓度越高，这些方法的性能就越高，并且它们向其进料所含的其他杂质的暴露就越少。

送往克劳斯单元的富含H₂S的气体一般应当包含以体积计至少30％的H₂S。

已知用于选择性去除H₂S的方法可以分为三大类。

第一类包括利用物理溶剂并且基于酸性气体在该溶剂中的物理吸附的方法。

典型的物理溶剂为甲醇、N-甲基吡咯烷酮及聚乙二醇二烷基(二甲基)醚。

这些物理溶剂有如下缺点：它们还会吸收大量的烃，特别是碳原子数大于丙烷的碳原子数的烃，特别地，这些烃可存在于天然气中。

这些烃类终归会进入送往“克劳斯”单元的气流中，这是非常麻烦的事情。

第二类包括基于H₂S的氧化以产生硫的氧化方法，例如Giammarco方法或Stretford方法，但这些方法造成严重的环境问题。