用于将硫化氢转化为二硫化碳的方法技术

用于由包含硫化氢的气体料流形成二硫化碳的方法。包含较低分子量烷烃和硫化烃的气态料流可与充足的溴在约250℃-约530℃的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。气态料流可包含约0.001-约20摩尔％的硫化氢。溴与硫化氢的摩尔比可以为约2:1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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 (sox)，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。
技术实现思路
为了实现前述和其他的目的，并根据本专利技术的目的，如本文所体现和广泛描述的， 本专利技术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。 本专利技术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是本专利技术的方法和系统的一个实施方案的程序框图； 图2是本专利技术的方法和系统的另一个实施方案的程序框图； 图3是本专利技术的方法和系统的又一个实施方案的程序框图；和 图4是本专利技术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】 可用作本文所述方法的原料的气体料流典型地包含较低分子量烷烃。如本说明书 通篇所用的，术语较低分子量烷烃是指甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或这些个体烷烃的两 种或更多种的混合物。所述较低分子量烷烃可以来自任何合适的来源，例如提供较低分子 量烷烃的任何气体来源，无论其是自然存在的或合成生产的。用于本专利技术方法的较低分子 量烷烃来源的实例包括但不限于天然气、煤层甲烷、再气化的液化天然气、来源于气体水合 物和/或包合物（chlathrate)的气体、来源于有机物质或生物质的厌氧分解的气体、来源 于焦油砂加工的气体和合成性制备的天然气和烷烃。在一些实施方案中这些的组合也可以 是合适的。 可用于本专利技术的各实施方案的合适的溴源包括但不限于单质溴、溴盐、氢溴酸水 溶液、金属溴化物盐等。组合可能是适合的，但是如本领域技术人员所认识到的，使用多种 来源可能带来另外的复杂性。下文描述了本专利技术方法和系统的某些实施方案。尽管详细讨 论了相信是方法中涉及的主要化学反应的主要方面（因为相信它们发生了），但是应理解 副反应可能发生。本领域技术人员不应认为本文中没有讨论任何特定的副反应的含义是反 应未发生。相反地，讨论的那些反应不应认为是详尽或限制性的。另外，尽管提供了概要性 地示出本专利技术方法的某些方面的附图，但是这些附图不应为视为对于本专利技术的任何特定方 法是限制性的。 图1中举例说明了程序框图，该程序框图描述了本专利技术方法和系统的某些实施方 案的一些方面，图1描绘了用于从气体料流直接去除低水平的硫化氢和将硫化氢转化为二 硫化碳用于销售、储存或进一步加工的独立方法。包含甲烷，并还可包含其他较低分子量烷 烃和约0. 001-约20. 0摩尔％的硫化氢的气体料流可在合适的管线或导管10中输送，并从 合适的来源通过管线12与溴初始组合，并在换热器14中加热至约250°C -约530°C的温度， 其中溴被蒸发（如果初始以液体形式存在）。混合物可通过管线10引入溴化反应器20。申 请人已发现硫化氢似乎比较低分子量烷烃（例如甲烷）更具与溴的反应性，因为在来自包 含较低分子量烷烃和硫化氢的气态料流与溴的反应的任何反应产物中，检测不到显著的单 质硫。如果单质硫在反应机理中作为中间体形成，则硫明显与甲烷或甲基溴快速反应。无 论实际的反应机理，似乎总体的净反应可能是： 2H2S+4Br2+CH4 - CS2+8HBr 相比硫化氢与甲烷和其他较低分子量烷烃的反应性，硫化氢与溴（Br2)明显更具 有反应性，正如在过量甲烷的存在下，H2s可基本上完全去除至无法检测的水平的事实所证 实的。 考虑到该方法仅用于从基本上由甲烷构成的烷烃料流去除H2S的通常情况，引入 溴化反应器20的混合物中干燥的溴蒸气与硫化氢的摩尔比可优选接近约2:1的化学计量 t匕。除了或代替换热器14,溴化反应器20可具有进口预加热器区域（未示出），其可将混 合物加热至约250°C -约530°C的反应引发温度。 来自溴化反应器20的包含二硫化碳和溴化氢的流出气体料流可通过管线22输 送，并在引入溴化氢去除单元30之前通过换热器24冷却至约50°C -约120°C本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.16 US 61/599,498;2013.02.06 US 13/760,2911. 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。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述气态料流包含约0. 001-约20摩尔％的硫化 氢。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述温度为约250°C -约530°C。4. 根据权利要求1所述的方法，其中溴与硫化氢的摩尔比为约2:1。5. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述硫化氢转化为二硫化碳的过程中也形成溴 化氢，所述方法还包括： 从所述气体料流去除至少部分所述溴化氢。6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述去除步骤包括使所述气体料流与水接触以选 择性地溶解溴化氢并形成氢溴酸。7. 根据权利要求5所述的方法，其中所述去除步骤包括使所述气体料流与氢氧化钠水 溶液接触，所述溴化氢与所述氢氧化钠反应而形成溴化钠。8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述去除步骤包括蒸馏所述气体料流。9. 根据权利要求5所述的方法，其还包括： 将至少部分溴化氢转化为溴。10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述转化步骤包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·维库里斯，W·J·特纳，
申请(专利权)人：际特技术美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US