[发明专利]由酸性尾气田生产硫酸的方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求美国专利申请No.61/847,953(2013年7月18日提交) 的权益，该申请在此全文作为参考引入。

技术领域

本发明概括地讲涉及转化酸性尾气为硫酸的方法。更具体但非排 它地，本发明涉及由含H₂S的酸性尾气、特别是由油和气设施获得的 含H₂S的气体物流生产硫酸的方法。当油和气设施包括硫酸生产装置 或者靠近硫酸生产装置时，本方法是特别有用的。

背景技术

包含H₂S的酸性气体可以源自多种来源。例如，很多天然气井产 生酸性天然气，即包含H₂S和任选其它杂质(如其它含硫化合物如COS、 CS₂、RSH等)的天然气。天然气是一种通用术语，其适用于由天然气井 获得的轻烃和任选的其它气体(氮、二氧化碳、氦)的混合物。天然气 的主要成分是甲烷。另外，通常也存在其它烃如乙烷、丙烷、丁烷或 更高级烃。

经常应用克劳斯法处理由各种气体物流如烃物流(例如天然气)回 收的硫化氢。多步方法由气态硫化氢产生硫。

克劳斯法包括两步，即第一步热步骤和第二步催化步骤。在第一 热步骤中，气体中的一部分硫化氢在温度高于850℃氧化产生二氧化 硫和水：2H₂S+3O₂→2SO₂+2H₂O(I)。

在第二催化步骤中，热步骤中产生的二氧化硫与硫化氢反应产生 硫和水：2SO₂+4H₂S→6S+4H₂O(II)。

步骤(II)中产生的气态元素硫可以在冷凝器中回收，开始作为液 态硫，随后进一步冷却以提供固态元素硫。在一些工况中，所述第二 催化步骤和硫冷凝步骤可以重复多次，通常至多三次以提高元素硫的 回收率。

克劳斯法的第二催化步骤需要二氧化硫，即反应(I)的一种产物。 但也需要硫化氢。通常，约三分之一的硫化氢气体在反应(I)中被氧化 为二氧化硫，从而获得理想的二氧化硫与硫化氢的1:2的摩尔比，以 用于在催化步骤(反应(II))中反应产生硫。克劳斯法的残余尾气可能 包含可燃组分和含硫化合物，例如当氧过量或不足(和产生过量或不足 的二氧化硫)时。这种可燃组分可以合适地在克劳斯尾气处理装置中进 一步处理，例如在壳牌克劳斯尾气处理(SCOT)装置中进一步处理。因 此，克劳斯法的总反应可以写为：2H₂S+O₂→2S+2H₂O (III)。

发明内容

在一个方面，本发明概括地涉及由得自油和气设施的酸性尾气生 产硫酸的方法。例如，可以在油和气炼厂中处理原油以获得各种烃产 品物流。所述炼厂可以包括加氢裂化和/或加氢精制阶段。在处理过程 中获得各种气体物流。可以处理这些气体物流以回收烃。作为结果， 可以获得烃浓度降低的一个或多个尾气物流。

替代地，可以向设施进料天然气并进行处理以脱除其中的包括H₂S 在内的杂质。作为结果，可以获得烃浓度降低的一个或多个尾气物流。 按照本发明的这个方面，可以将酸性尾气用作原料通过生产SO₂而生 产硫酸。因此，至少一部分酸性尾气物流可以在高温下如在焚烧器中 氧化，以产生可进料至硫酸生产装置的SO₂原料物流。从投资成本和 操作成本方面来看，传统的克劳斯装置成本很高。本方面的优点是可 以在简化的工艺生产路线中且不产生元素硫的情况下生产硫酸。

在另一个方面，本发明概括地涉及由优选源自油和气设施的酸性 尾气生产肥料的方法。

在本发明的一个实施方案中，酸性尾气的非限定性来源包括由天 然气处理、页岩气处理、页岩油伴生气处理、炼厂酸性气体物流、来 自常规油田的伴生气、来自气化的合成气处理、酸性气体脱除装置(与 上述组合)和酸性气富集装置(与上述组合)产生的尾气。在本发明的一 个特定的实施方案中，酸性尾气由油和气设施获得。