[发明专利]含硫化氢气体的脱硫过程

说明书

本发明关系到含硫化氢（H₂S）气体用液相克劳斯（Claus）反应的选择脱硫过程。

在克劳斯反应中硫化氢（H₂S）与二氧化硫（SO₂），按照下列方程式（Ⅰ）反应生成元素硫，此反应以前被广为应用于含硫化氢气体的脱硫。

例如，气体中低浓度的H₂S用如单乙醇胺这种吸收剂吸收，将从吸收到上脱吸的浓缩H₂S及SO₂在两段反应中进行反应，第一段为常压，高温无催化剂，然后为常压，较低温度有催化剂时的反应，如此回收生成的元素硫。这种气相克劳斯反应在业上是最可取的。

另一方面，由于液相克劳斯反应可望在低温下进行，至今已研究了多种方法。

关于液相克劳斯过程，早期曾试验了无添加剂时在水中进的反应，但众所周知H₂S很难消除。其原因可解释为由于各个组分的溶解速率不同，即使H₂S与SO₂同时加入水中也不能有效地进行反应。

本发明的发明者们进行了下列试验确认了这个现象。

将含2，50ppm（百万分之一）SO₂及5000ppmH₂S（其余为N）的气体，加入一个充满纯水的吸收反应器中，并维持40公斤/厘米表压。即使如此，观测从反应器出口的气体含H₂S4，000ppm，表示H₂S的吸收和反应几乎没有完成。

为了增加这些组分的溶解度，需要应用碱性水介质。然而在高pH值的状态时，作为反应产品的胶质硫难以从系统中分离出来，而其它产品则适于生成，故推荐具有缓冲作用的适当的缓冲溶液或催化剂，以保持水介质的pH值在4到5之间。因此，迄今为止，研究液相克劳斯反应已注意到选择有效的缓冲剂。

例如：

（1）日本专利公开特许公报Tokkai Sho 48-79789（1973）表明了一个过程，此过程将H₂S及SO₂同时加入或接连加入在一个布朗斯台德（Bronsted）碱性溶液中，此溶液含有诸如碱金属硼酸盐或碱金属磷酸盐的，具有双键氧基团的无机阴离子。

（2）日本专利特许公报Tokko Sho 52-28113（1977）表明了一个过程，在此过程中H₂S与一个含有用于（1）的类似化合物，其pH值为3-7的水吸收剂与SO₂相接触，可取的压力为2-10大气压，然后将硫分离。

（3）日本专利公开特许公报Tokkai Sho 59-207808（1984）表明了一个过程，在此过程中，SO₂首先被吸收于一个磷酸盐，柠檬酸盐等的水溶液中，然后一个含H₂S少于20%的气体在1-100大气压的压力下，进入富含SO₂的水溶液中生产硫。

然而，这种应用缓冲剂作为添加剂的传统方法，需要花费添加剂的费用，并且由于缓冲的反应也适于产生副产品硫酸盐。这些方法也引起一些麻烦，如回收的元素硫被添加剂污染，及必须处理也被添加剂污染的污水。

本发明的目的是提供一个含H₂O气体的简易有效的脱硫过程，消除在通常液相克劳斯反应中遇到的疑难问题。

本发明的另一个目的是为含H₂S的天然气提供一个选择脱硫过程。

本发明的另一目的是为含H₂S及CO₂的气体提供一个选择脱硫过程。

本发明另一目的是提供一个含SO₂气体与含H₂S气体在一起的脱硫过程。

本发明的另一目的是提供一个含H₂S气体的脱硫过程，在那里将一部分从克劳斯反应区得到的水包硫分散相形式的回收硫，与含氧气体燃烧，生成反应时需要的SO₂，以此取消必须从外界提供SO₂。

本发明的另一个目的是提供一个脱硫过程，在那里当大部分H₂S从含H₂S气体中用液相克劳斯反应脱除后，用吸收剂将气体中残余硫化物净化以获得高程度的脱硫。