[发明专利]将气态硫化氢分解成氢气和单质硫的系统和方法

说明书

由本发明发展了一种分解系统，用于分解气态硫化氢(H₂S)，该系统包括至少一个泵(1)，以气泡的形式供应H₂S气体；具有至少一种氧化还原对的酸性水相(2a)，其由于密度差而不会相互混合，由此形成它们彼此接触的界面(2c)；和至少一个塔式反应器(2)，包括密度高于水的密度并且能够溶解单质硫的有机相(2b)，其中在界面(2c)中发生氧化反应，由此将通过泵(1)带入有机相(2b)中的H₂S气泡转化为单质硫；至少一个冷却单元(3)，其提供单质硫的结晶以从系统中取出；至少一个光/电化学电池(5)，包括含阳极电极的第一室(5A)、含阴极电极的第二室(5B)，以及将第一室(5A)与第二室(5B)分隔开的膜(5C)，并且反应器中的酸性水相(2a)转移至其中，并在其中发生氧化还原对的氧化和H⁺到H₂的还原反应，其中在还原反应之后，酸性水相(2a)转移回到塔式反应器(2)中；以及产生所需电势差的能源(6)，该电势差传导到一个电极用于氧化还原对的氧化和H⁺到H₂的还原反应。

技术领域

本发明涉及一种用于将特别是在炼油厂中产生的气态硫化氢(H₂S)分解为氢气和单质硫的系统和方法。

背景技术

硫化氢(H₂S)是在石油和天然气加工领域以及炼油厂中广泛存在的一种气体。H₂S天然存在于原油(含硫原油)中，以及在天然气和有井油田、炼油厂以及用于运输原油/天然气的管道中。它也是由于炼油厂中不同工艺(例如，加氢裂化、水解和单质硫生成)而产生的。为了获得标准的燃料(例如，EURO 6燃料)性能，在炼油厂的脱硫单元中使用氢气去除硫，从而释放出大量的硫化氢(H₂S)。

硫化氢(H₂S)是一种有毒易燃的气体，在日常工作期间会意外释放，是石油和天然气工业中最危险的气体之一。H₂S是一种无色且不可见的气体，只能闻到其气味。然而，它的气味不是这种气体的可靠因素，因为如果吸入含H₂S的空气，嗅觉会迅速消失。取决于暴露量，气态硫化氢会导致意识丧失和猝死。因此，应控制逐渐形成的H₂S。此外，H₂S具有两种经济上有价值的元素(H和S)。因此，作为不期望副产物的H₂S的分解对于炼油厂是有利的。氢是从H₂S中获得的元素之一，在炼油厂的重要工艺中使用，例如氢化、脱硫和加氢裂化，通常从天然气的重整反应中获得。

用于将气态H₂S转化为硫的最常用方法是Claus法。通过该过程，H₂S通过与空气的部分氧化反应几乎完全分解为单质硫和水。然而，该方法的主要缺点是，H₂S中存储的能量会因H₂O的产生而部分浪费。因此，获得的产率不足。Claus法的另一个缺点是释放出对环境有害的气体。该过程增加尾气的量，从而导致二氧化硫(SO₂)排放和大量的二氧化碳(CO₂)排放。因此，即使广泛地使用了Claus法，它对环境也有相当大的危害。

从所有这些缺点考虑，已经寻找了用于获得单质硫的新方法。因此，已经尝试发展与常规化学方法相比具有更高效率潜力并且产生更少副产物的这种电化学或光化学方法。因此，已经提供了使用由诸如风能和太阳能的环境友好过程产生的电能，并且其目的是有助于减少温室气体的排放。