[发明专利]使用全氟化膜的硫化氢-二氧化碳膜分离方法

说明书

本申请提供了一种从含硫气体中回收硫的方法。该方法包括以下步骤：将含硫气体供应至膜分离单元，该膜分离单元具有包含全氟聚合物的二氧化碳选择性膜，其中含硫气体包含二氧化碳和至少1摩尔％硫化氢；在膜分离段使用二氧化碳选择性膜分离含硫气体，以得到富含硫化氢气体和去硫化氢气体，其中富硫化氢气体的硫化氢浓度至少为20摩尔％，且去硫化氢气体包含二氧化碳；以及在硫回收单元中处理富硫化氢气体以得到硫。

技术领域

本公开总体上涉及用于在含硫气流中富集硫化氢的膜分离方法和系统，富集的硫化氢用于在硫回收综合装置中处理。

背景技术

硫化氢是具有反应性且有毒的污染物，其往往发现于涉及烃的工业工艺和工艺料流中。工业用工艺料流中的硫化氢可以在硫回收综合装置中转化为单质硫，这可以包括在克劳斯单元中处理富硫化氢气体。在克劳斯单元中，首先使硫化氢部分氧化生成二氧化硫，然后在催化剂的存在下反应生成单质硫和水蒸汽。通过使克劳斯单元的氧化段保持足够高的温度，可以消除富硫化氢气体中存在的其他污染物(例如硫醇、羰基硫化物、二硫化碳、苯、甲苯和二甲苯)。

当硫化氢的浓度足够高时，硫化氢氧化所释放的能量足以进行硫化氢的部分氧化并除去其他污染物。但是当硫化氢的浓度太低时，必须提供额外的能量。当然，含硫气体中其他化合物(例如二氧化碳)的存在可能会降低含硫气体中硫化氢的浓度。胺吸收工艺通常用于在将含硫气体引入硫回收综合装置之前去除二氧化碳并在含硫气体中富集硫化氢。然而，传统的胺吸收工艺成本高，并且产生富集硫化氢的能力有限。

因此，需要能够可靠地产生更高浓度硫化氢的更具成本效益的硫化氢富集方法。

发明内容

本公开的总体目标是提供用于在含硫气体中富集硫化氢以用于在硫回收综合装置中处理的系统和方法。本文公开的系统和方法包括使用膜分离单元从含硫气体中去除二氧化碳以在含硫气体中富集硫化氢，并将富硫化氢气体输送到硫回收综合装置以生产硫。

本申请提供了一种从含硫气体中回收硫的方法。该方法包括以下步骤：将含硫气体供应至膜分离单元，该膜分离单元具有包含全氟聚合物的二氧化碳选择性膜，其中所述含硫气体包含二氧化碳和至少1摩尔％硫化氢；在膜分离段使用二氧化碳选择性膜分离含硫气体，以得到富硫化氢气体和去硫化氢气体，其中富硫化氢气体的硫化氢浓度至少为20摩尔％，且去硫化氢气体包含二氧化碳；以及在硫回收单元中处理富硫化氢气体以得到硫。

根据至少一个实施方案，去硫化氢气体中还包含残余的硫化氢，并且该方法还包括以下步骤：在氧化器中氧化去硫化氢气体，使得去硫化氢气体中残余的硫化氢与氧气反应产生含二氧化硫的气体。含二氧化硫的气体可以排放到大气中，或者被捕获以用于改良的采油操作。

根据至少一个实施方案，含二氧化硫的气体可具有小于0.1摩尔％、或者小于0.015摩尔％、或者小于0.01摩尔％的硫化氢浓度。富硫化氢气体可具有大于80摩尔％、或者大于90摩尔％、或者大于95摩尔％的硫化氢浓度。

根据至少一个实施方案，二氧化碳选择性膜可具有大于10、或者大于20、或者大于30的二氧化碳-硫化氢选择度。

根据至少一个实施方案，膜分离单元可具有单通膜段配置。根据至少一个实施方案，膜分离单元可具有两段渗余物串联膜配置。根据至少一个实施方案，膜分离单元可具有两段渗透物串联膜配置。根据至少一种实施方式，膜分离单元可具有三段膜配置。

根据至少一个实施方案，全氟聚合物可包含具有以下化学结构的单体：

根据至少一个实施方案，全氟聚合物可包含具有以下化学结构的单体：

根据至少一个实施方案，全氟聚合物可包含具有选自由以下结构组成的组中的化学结构的单体：

附图说明