[发明专利]一种甲烷与硫化氢重整制氢工艺

说明书

本发明公开一种甲烷与硫化氢重整制氢工艺。所述方法包括步骤：(1)使600‑900℃的含有CH₄和H₂S的原料气进行催化反应得到反应气Ⅰ；(2)分离反应气Ⅰ得到硫和反应气Ⅱ；(3)反应气Ⅱ经闪蒸得到粗CS₂液体和反应气Ⅲ；(4)精馏粗CS₂液体得到质量分数不低于99.5％的液体CS₂；使反应气Ⅲ与吸收液接触得到富氢气体和富吸收液；和(5)分离富氢气体得到体积分数99.99％以上的氢气和解析气。

技术领域

本发明涉及硫化氢转化制备氢气，尤其涉及甲烷与硫化氢重整制氢的流程及其工艺。

背景技术

我国高含硫天然气资源丰富，主要分布在渤海湾盆地与四川盆地，硫化氢(H2S)含量一般超过5％。同时，在含硫原油的改质和精制过程中，加氢处理过程会产生大量副产物H₂S。在全球范围内H₂S产量已达到每年1千万吨。H₂S是一种具有强腐蚀性、剧毒的气体，会给含硫石油、天然气的开采、运输、存储等带来大量问题，其排放也会对自然环境和人类健康造成危害，故必须对其进行回收处理。

目前工业上主要采用物理或化学方法将H₂S分离富集，随后采用克劳斯工艺(Claus process)或LO-CAT工艺等对H₂S进行处理和转化，将H₂S转化为硫磺和水。尽管这些工艺可以回收H₂S中的硫，但同时H₂S分子中的氢被氧化成了水，造成了氢资源的浪费。而氢气作为一种新兴的清洁能源，有望在将来发挥重大作用，因此已成为全球的重要战略资源。采用H₂S分解技术虽然过程简单，但因受热力学平衡的限制，反应转化率和氢气的产率很低，纯H₂S通常需要1300℃以上的高温才能获得50％以上的转化率。高温造成技术成本的上升，使得该技术不具有竞争力。并且，H₂S分解制氢的同时会产生低附加值的硫磺，而硫磺在反应过程中极易堵塞管路，并引起设备腐蚀等问题，增加了操作成本。因此，H₂S分解技术至今未能实现工业化。

甲烷(CH₄)与H₂S重整制氢是一条全新的H₂S转化与制氢技术路线，其反应过程为：CH₄+H₂S＝CS₂+H₂。与H₂S分解相比，CH₄与H₂S重整制氢过程在相同条件下的反应转化率高，氢气产量高，并且副产物二硫化碳(CS₂)的附加值也显著高于硫磺，目前市场价前者为后者的5倍，所以更具竞争力。

因此本领域迫切需要提供CH₄与H₂S重整制氢流程与工艺。

发明内容

本发明旨在设计开发以高浓度H₂S为原料，利用其与CH₄反应，同步生产氢气和CS₂的流程与工艺，为该路线实现工业化提供技术方案。

本发明提供一种甲烷与硫化氢重整制氢方法，所述方法包括步骤：

(1)使600-900℃的含有CH₄和H₂S的原料气进行催化反应得到反应气Ⅰ；

(2)分离反应气Ⅰ得到硫和反应气Ⅱ；

(3)反应气Ⅱ经闪蒸得到粗CS₂液体和反应气Ⅲ；

(4)精馏粗CS₂液体得到质量分数不低于99.5％的液体CS₂；使反应气Ⅲ与吸收液接触得到富氢气体和富吸收液；和