[发明专利]减少COS和CS2的方法

说明书

公开了用于从酸气流中去除硫化羰和/或二硫化碳的方法。该方法包括使气流与吸收液如胺的水溶液以及与适于水解硫化羰和/或二硫化碳的催化剂同时接触。为此，本发明还提供了一种反应器体系，其中既存在吸收液也存在催化剂。在优选的实施方式中，催化剂是存在于吸收塔之上或之中的非均相催化剂，或者涂覆在具有塔盘的塔的塔盘上，或者包含在填料塔的填料中。

本申请是申请号为CN201480027070.4的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将硫化羰(COS)和/或二硫化碳(CS₂)从含有其的气体、典型地为原天然气中去除的方法。特别地，这涉及对酸气和/或天然气的处理。

背景技术

天然气通常由低级烃如甲烷和一定水平的酸性杂质组成。未经处理的天然气一般指的是酸气。在天然气能够使用之前，需要将酸性杂质去除。这一般称为脱硫(sweetening)。典型的杂质是CO₂、H₂S、硫醇(R-SH)、硫化羰和/或二硫化碳。

在本领域中，除了未经处理的天然气之外，包含H₂S和COS的气体有时也称为“酸气”。除天然气之外，其还涉及到合成气、经煤的气化而产生的气体、或者由燃烧过程产生的烟气。在本说明书中，术语“酸气”总体表示包含H₂S和COS且需要脱酸(deacification)的气体，以及更特别地，优选表示未经处理的天然气。

用于去除酸性杂质的已知方法采用在胺溶液中的吸收。然而，该方法不适用于去除硫化羰(O＝C＝S；多称为COS)以及二硫化羰(多称为CS₂)。监管上的改变要求进一步减少所有含硫化合物包括COS。

已知用于去除COS和CS₂的方法由两步骤工序组成，其中在第一步中，将COS和CS₂转化成H₂S。在第二反应器中H₂S被去除。在另一方法中，在第一反应器中将COS和CS₂水解，并再在第二反应器中去除H₂S。后一方法的缺点是吸收液不能高效地同时吸收H₂S、COS 和CS₂。特别是在存在相对高水平的H₂S的情况下(酸气典型如此)， COS和CS₂的去除可能不足。

已经提出了一种方法以解决该瓶颈，包括在以气相工作的单独氢化反应器中进行包括COS和CS₂的污染物向硫化氢的异型 (heterogenic)催化转化。作为催化剂，通常使用重金属如铁、铅、钼、镍、钨或者这些金属的硫化物。该方法的缺点是需要高工作温度(200℃-300℃)。

因此，已经提出使用溶于水或醇中的无机或有机碱的碱性反应盐或者它们的任意混合物(即，使用碱性洗涤介质)处理气体作为在这样的高温下处理气体的替代方式，从而将污染物COS和CS₂通过水解的方式根据以下平衡反应转变成硫化氢：硫化氢进而能与主气体(host gas)一起从反应区域去除。在其实践中，水解反应受到平衡常数的限制。当H₂S 的分压达到平衡时，相对高水平的COS和CS₂留在排放物中。

进而，在此情况下引起的另一个问题是使用了碱性吸收液。因为尽管存在有H₂S和CO₂，但必须保持吸收介质的碱度。这些化合物转化成硫化物和碳酸盐因此在整体上而言降低了材料的碱度。随后将必须在单独步骤中从气体中去除存在的硫化氢以及催化形成的硫化氢。