[发明专利]用于将硫化氢转化为二硫化碳的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于从气体料流中去除硫化氢的方法，其通过与烷烃和溴反应而形成二硫化碳，并且在一个或多个实施方案中形成在化学工艺中作为产物的二硫化碳，所述化学方法用于将较低分子量烷烃转化为较高级的烃、烯烃或它们的混合物。

天然气、化石燃料主要由甲烷和其他轻烷烃构成，并已在全世界大量发现。当与其他化石燃料对比时，天然气通常是更清洁的能源。例如，原油通常包含杂质，例如重金属，其一般不现于天然气中。又例如，以每单位释放的热能计，燃烧天然气产生远低于燃烧煤产生的二氧化碳。但是，使用天然气替代其他化石燃料伴随着挑战。已发现天然气的许多地区远离人口多的区域，由此对于天然气不具有显著的管线结构和/或市场需求。归因于天然气的低密度，其以气态形式输送至人口更多的地区是昂贵的。由此，对于天然气可以其气态形式输送跨越的距离存在实践上和经济上的限制。

形成液化天然气(通常称为“LNG”)的天然气低温液化常用以更经济地跨越长距离地输送天然气。但是，该LNG工艺一般是昂贵的，只在一些国家才有有限的重新气化的设施用于处理LNG。将天然气转化为较高分子量烃(由于其较高的密度和价值而能够更经济地以液体输送)可显著拓宽天然气的市场，特别是对于远离人口多的区域所生产的闲置的天然气。虽然已开发出多种用于将天然气转化为较高分子量的烃的方法，但是由于其有限的商业活力，这些方法还未获得广泛的业界接收。通常，这些方法受困于不理想的能源效率和/或碳效率，这已限制它们的用途。

此外，硫化氢(H₂S)是在许多天然气田和其他气源，例如来自填埋垃圾场、污水处理场等的从有机废物的厌氧微生物分解而产生的“生物气”中发现的有毒且腐蚀性的污染物。因此，在使用前硫化氢应从气体料流中去除。因此硫化氢是有毒的，它可腐蚀铜管和天然气燃烧设备中可见的其他金属，并且如果留在气体流料中，则将燃烧成有害的硫氧化物(SO_x)，其是空气污染物。在将气体用作化学或燃料生产工艺，例如“气体至甲醇”、“气体至氨”或“气体至液体”(费-托)工艺的原料的情况下，硫化氢必须被去除，因为它可使气体转化方法中使用的催化剂快速减活或“中毒”。

硫化氢通常可首先使用循环和再生的H₂S选择性溶剂工艺从被H₂S污染的气体料流分离，所述工艺采用化学溶剂，例如胺水溶液或物理溶剂，例如用于以商用名Selexol销售的工艺中的物理溶剂。硫化氢可进一步通过Claus工艺转化为单质硫。熔化的硫通常在加热的列车或槽罐卡车作为液体运输，并且用以生产硫酸、硫化铵或其他工业化学品，例如二硫化碳。

二硫化碳(CS₂)是在人造丝、玻璃纸和各种其他工业和农业化学品的生产中使用的有价值的化学中间体。大多数二硫化碳(CS₂)目前通过甲烷与单质硫的高温反应制得，许多单质硫是从来源于原油精炼或天然气加工的H₂S所生产的。由此，从甲烷和硫生产CS₂是间接的多步骤方法，其需要经常在不同地区分离、处理和加工硫化氢、硫和甲烷组分。

由此，对于将硫化氢直接转化为二硫化碳而不需要使硫化氢与加工的气体料流的其他组分分离的方法存在需求。

发明内容

为了实现前述和其他的目的，并根据本发明的目的，如本文所体现和广泛描述的，本发明的一个实施方案是一种方法，其包括使包含较低分子量烷烃和硫化氢的气态料流与充足的溴在一定温度下接触而将基本上所有的所述硫化氢转化为二硫化碳。

本发明的另一实施方案是一种方法，其包括使包含较低分子量烷烃和硫化氢的气态料流与溴在一定温度下接触而形成烷基溴、二硫化碳和溴化氢、以及使至少部分所述烷基溴在合适的催化剂、溴化氢和二硫化碳的存在下反应而形成较高分子量的烃、烯烃或它们的混合物。

附图说明

图1是本发明的方法和系统的一个实施方案的程序框图；

图2是本发明的方法和系统的另一个实施方案的程序框图；

图3是本发明的方法和系统的又一个实施方案的程序框图；和

图4是本发明的方法和系统的又一个实施方案的程序框图；

具体实施方式