[发明专利]低温下将硫化氢直接氧化为元素硫的方法

说明书

发明背景技术

发明技术领域

本发明涉及一种从含有硫化氢的气态物流(例如由传统的气化 方法所产生的那些)中除去硫化氢的方法。更特别地，本发明涉及一种从 含有硫化氢的气态物流中除去硫化氢的方法，其中硫化氢在低温下被直接 地氧化以生成元素硫。

有关技术描述

对将硫化氢直接地氧化为元素硫已经进行了几年的研究，连同 将有毒的硫化氢转化为稳定的、无毒的(并且有时是有价值的)产品，例 如元素硫。近年来，一些研究已经转向直接氧化以转化来自气化系统的合 成气体(合成气)中的硫化氢的本体以生成元素硫的应用，用以在随后的 通过传统的或非传统的基于吸收的系统将剩余的硫化氢除去至极低水平之 前，由凝结低成本的除去。

较早的对将合成气物流中的硫化氢直接氧化的研究普遍地遇到 形成不希望的副产品的问题，例如硫化羰、COS。而且，依照惯例认为催 化剂的温度必须足够的高以防止形成的元素硫凝结，并且加入的氧气必须 保持接近于化学计量水平(O₂∶H₂S为0.5)以防止合成气的有价值的组分， 主要为CO和氢气的不希望的氧化。

现有技术中硫化氢转化为硫的方法是Claus方法。在Claus反应 的第一步骤，处理的流体物流中存在的大约三分之一的硫化氢被氧化为二 氧化硫，并且在第二步骤，剩余的硫化氢和二氧化硫反应生成硫。然而， 这个反应被热力学平衡限制，并且仅仅一部分的硫可以被回收。硫回收可 以通过使用多级来增加；然而，未实现满足现行规章所要求的硫回收效率 水平。另外，Claus方法的效率受到进料气体物流的组成、温度、或停留时 间的甚至小变化的影响。进料中存在的二氧化碳可以导致不希望的硫化羰 的形成，其很难转变成硫。另外，进料气体物流中存在的烃可以导致催化 剂失活和方法效率全面下降。

硫化氢的选择性氧化为硫和水是一种将硫化氢转化为硫的有吸 引力的方法。选择性氧化反应不被平衡所限制，并且可能在单级有高的硫 回收效率。然而，作为副产品的二氧化硫的产生是选择性硫化氢氧化催化 剂的重要问题。实际上，硫化氢可以被完全地氧化为二氧化硫；任何由硫 化氢形成的硫可以进一步地被氧化为二氧化硫；并且形成的硫还可以与水 反应生成硫化氢和二氧化硫。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种从含有硫化氢的气态物流 中除去硫化氢的方法。

本发明的一个目的是提供一种硫化氢直接氧化生成硫的方法， 其解决了与传统的硫化氢氧化方法相关的问题。

本发明的这些和其他目的由一种从含有硫化氢的气态物流中除 去硫化氢的方法解决，所述方法包括以下的步骤：在催化反应器中将布置 于该催化反应器中的硫化氢转化催化剂与含有硫化氢的气态物流在低于或 等于元素硫的露点的温度下接触，并且在催化反应器中氧化硫化氢生成元 素硫。本发明的方法可在O₂∶H₂S的比率显著地大于化学计量时进行，即大 于约0.5。含有硫化氢的气态物流具有适合于提供约100-约2000体积小时空 速(VHSV)的空速的流动速率。惯用方法以及先知认为，不可能存在这样 的低温条件，其中硫的凝结将没有阻塞催化剂表面上的活性部位，与此相 反，本发明的方法在低于防止所形成的元素硫凝结所要求的温度下和在大 于0.5的化学计量水平进行，对元素硫具有高选择性。

本发明的方法适合用于任何含有硫化氢的气态物流，但是特别 适合用于来自气化方法的合成气。本发明的方法通过在气相催化反应器中 最初的百分之七十到九十以上的硫化氢以元素硫的状态本体除去而降低合 成气热净化的成本。

附图概述

通过以下对照附图的详细说明，可以更好地理解本发明的这些 和其他目的及特征，其中：

图1(a)和1(b)是为测试本发明方法而使用的直接催化氧化 测试装置(DO-CTU)的示意图；和

图2是显示利用图1的DO-CTU所获得的结果的图表。 目前优选实施方案的详细说明