[发明专利]硫化氢分离组合物和方法

说明书

本发明涉及在水溶液中用多价金属螯合物催化剂从气体中分出硫化氢的组合物，方法和装置。

从各种化学工艺，油田生产和石油加工产生的气流中分出硫化氢已变得越来越重要了，因为环境中含硫化氢气流的排放和/或燃烧均受到限制。硫化氢（排放到大气中或燃烧时）会导致空气污染，对人体有害，并在极低浓度时也会造成气味公害。国家和地方政府法规对可排放至大气中的H₂S，以及SO₂（H₂S的燃烧产物）量作了限制。而且，生产厂商和最终用户，公用事业公司，或管道公司之间的大多数天然气销售合同均要求H₂S含量达到最低，一般低于4ppmv。因此，通常必须在最终使用，销售，或甚至是排放到大气之前从这些气体中分出H₂S。

本技术领域已提出许多从气流中分出H₂S的方法，其中包括碱洗，如USP2747962（Heitz et al所述，用水溶性亚硝酸盐如亚硝酸钠水溶液洗涤，如USP4515759（Burnes et al）所述以及其它许多方法。本发明涉及用多价金属螯合物催化剂，如螯合铁氧化还原催化剂水溶液氧化气流中的H₂S以在溶液中形成单质硫沉淀。

在水溶液中应用多价金属螯合物催化剂氧化气流中的H₂S而在该溶液中产生单质硫的工艺在本技术领域已众所周知并可参考下面引述的代表性公开文献：USP3068065（Hartley    et    al）3097925（Pitts    et    al），3199946（Fujita    et    al.），3676356（Roberts    et    al.），3933993（Salemme），4009251（Meuly），4011304（Mancini    et    al.），4036942（Sebeud    et    al），4189462（Thompson），4238462（Hardison），4356155（Blytas    et    al.），4368178，4382918，4400368和4515764（Diaz），4374104（Primick），4390516和4414194（Blytas），4431616（Chou），4499059（Jones    et    al），4525338（Klee），4532118（Tajiri    et    al），4534955（Rosenbaum），4649032（Snavely    et    al）以及Fong    et    al.著“Shell    Redox    Desulfuri-zation    Process    Stresses    Versatility”，Oil    and    Gas    Journal（OGJ    Report），May    25，1987，pp54-62。

从上述专利和文献公开可以看出，使用多价金属螯合物催化剂水溶液进行硫化氢分离的方法包括各种多步骤方法，（a）在气-液接触器中将H₂S氧化成单质硫，（b）通过沉降，起沫，过滤或其它分离固态单质硫的措施从水溶液中分出硫，（c）在单独的再生器或区将还原后的多价金属螯合物催化剂再生成其氧化态和（d）将再生金属螯合物催化剂循环至接触器以进一步让其与含H₂S气流接触。为了实现从溶液中分出硫的沉降，起沫，浮选，过滤，水力旋流分离或其它分离方法，这些现有技术方法的目的是让硫颗粒结块或形成尽可能大的硫颗粒以更容易和更有效地从溶液中分出硫。

气流中存在的H₂S量会有不同，且要处理的气流量也会有变化，因此以每天为基础计，必须分出的H₂S量可从高达每天数千吨到少至每天几磅。有许多工业方法供H₂S分离用，方法的选择在很大程度上取决于需分离量。例如，若日分离量大（大于约5吨/天）则典型的方法中包括用烷醇胺工艺进行H₂S分离和回收后再于Claus工艺中转化成硫。但是，对于小规模处理（例如，小于500磅/天H₂S），该方案太昂贵并且不现实，因为设备结构复杂。因此，从经济角度考虑，每天进行少量H₂S分离可当成个案处理。