用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法技术

公开了用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法。具体地，用于提高液体硫中多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率的反应器、规整填料和方法。所述反应器、规整填料和方法牵涉到用于在包括催化剂的反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料。所述催化剂提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中的多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率，所述第一物流包括包含多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫。所述第二物流包括含氧气体。

【技术实现步骤摘要】
用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法本申请是以下申请的分案申请：申请日：2011年1月25日；申请号：2011100267682；专利技术名称：“用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法”。
本专利技术涉及用于改进液体硫中的硫化氢和/或多硫化物氧化的反应器、规整填料（structuredpacking）和方法。更具体地，所述反应器、规整填料和方法牵涉到用于改进所述硫化氢和/或多硫化物氧化的催化剂。
技术介绍
通常，使用克劳斯法来从在石油产品的精制和天然气加工期间产生的包含硫化氢气体的有害废气物流回收硫。克劳斯法包括在空气、氧或富氧空气中部分地燃烧硫化氢以产生二氧化硫。二氧化硫然后与剩余硫化氢反应以产生硫。以液体形式从克劳斯法中回收硫。由于其中存在的多硫化物和溶解的硫化氢气体，处理由克劳斯法产生的液体硫可能是困难的。多硫化物缓慢降解，由此产生有毒的、臭的且高度易燃的硫化氢气体。大部分硫化氢气体以溶解气体的形式由液体硫保留。小部分硫化氢气体缓慢释放至环境中。在储存和运输期间多硫化物的逐渐降解和溶解的硫化氢气体的释放牵涉到显著的健康、安全和环境风险并导致火灾。硫化氢的毒性牵涉到显著的安全风险。已经开发出已知方法以缓解与硫化氢气体的逐渐释放的相伴随的问题。通常，所述方法牵涉到多硫化物的加速分解和从液体硫除去溶解的硫化氢。用于缓解这些问题的已知方法描述在美国专利No.5,632,967中，其因此以引用的方式全文并入。该专利描述了包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流和含氧气体的第二物流在填充有混合装置反应器(在压力下操作以提高氧分压)中接触。具体地，所述混合装置浸没在所述包括液体硫的第一物流中且所述含氧气体的第二物流从反应器底部鼓泡进入所述包括液体硫的第一物流中。所述含氧气体的第二物流氧化所述包括液体硫的第一物流中存在的硫化氢和多硫化物以形成硫并从液体硫解吸溶解的硫化氢。解吸的硫化氢气体从反应器顶部连同含氧气体的第二物流的未使用部分一起除去。解吸的硫化氢气体和含氧气体的第二物流的未使用部分可以循环回到所述反应器。经处理的包括液体硫的第一物流包括少于大约百万分之10份重量(ppmw)的结合的多硫化物和溶解的硫化氢气体。经处理的包括液体硫的第一物流从反应器底部除去，以液体或固化的形式存储，然后提供给终端用户。尽管美国专利5,632,967中描述的方法将液体硫中结合的多硫化物和硫化氢量降低至小于大约10ppmw，但所述方法不包括将液体硫中结合的多硫化物和硫化氢含量降低至小于5ppmw。为了满足提高的环境限制，需要液体硫中降低的结合的多硫化物和硫化氢含量。另外，还需要改进的能量效率和运行成本。进一步地，美国专利5,632,967中描述的方法牵涉到在球形或粒化催化剂的填充床中的催化剂。该专利中硫化氢和多硫化物的催化氧化使第一物流和第二物流在填充床中混合，导致高的压降和所述球形或粒化催化剂的逐渐破碎或崩解，由此污染经处理的液体硫物流并降低所述经处理的液体硫的市场价值。美国专利6,149,887因此以引用的方式全文并入，其公开了通过用气体解吸而从液体硫除去硫化氢和多硫化氢化合物。美国专利6,149,887明确地建议，不赞成使用催化剂。美国专利6,149,887建议将催化剂引入液体硫，以及此后，从硫解吸所述催化剂可能导致若干缺点。该专利建议，使用催化剂可能阻塞部分系统和/或导致催化剂存在于除去的硫中。需要的是用于进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系统，具有改进的能量效率的降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系统，和/或具有降低的运行成本的降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系统。
技术实现思路
本专利技术通过提供氧化和分解液体硫的某些成分的方法和系统解决了与常规实践相关的问题。术语“液体硫”表示包括大约100ppmw-大约600ppmw硫化氢和大约100ppmw-大约600ppmw多硫化物(例如H2Sx)和痕量水平污染物例如氮硫化合物的液体相或介质。术语“多硫化物”表示选自H2Sx的至少一个成员，其中x为等于或大于2的整数，和它们的混合物。本公开的一个方面包括反应器，其包括用于包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流的第一入口，用于含氧气体的第二物流的第二入口，和用于接触所述第一物流和所述第二物流的规整填料，所述规整填料具有催化剂。所述催化剂加速用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化的速率。本公开的另一方面包括用于在包括催化剂的反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料。所述催化剂提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中硫化氢的氧化以及多硫化物的分解和氧化的速率(例如，硫化氢氧化成SO2和元素硫，以及多硫化物分解和氧化成H2S、SO2和元素硫)。所述第一物流包括液体硫，该液体硫包含多硫化物和溶解的硫化氢。所述第二物流包括含氧气体。本公开的另一方面包括在液体硫中氧化硫化氢以及分解和氧化多硫化物的方法，包括提供包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流，提供含氧气体的第二物流，并在具有催化剂的规整填料中接触所述第一物流和所述第二物流。所述催化剂加速用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化的速率。在本专利技术的另一方面，采用催化剂涂覆的填料以便实现H2Sx加速分解成H2S，并部分氧化成元素硫和SO2以及硫化氢氧化成SO2和元素硫。通过多硫化物分解产生的转化的H2S进而氧化成SO2和元素硫。元素硫还通过H2S与SO2的反应产生。本专利技术的其它特征和优点将从以下优选实施方案的更详细说明，结合作为例子举例说明本专利技术原理的附图变得明显。附图说明图1显示了根据本公开实施方案的例示性反应器。图2显示了根据本公开实施方案的例示性规整填料。图3显示了根据反应器的例示性实施方案的气体扩散器。具体实施方式提供了用于进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量，具有降低的设备尺寸，改进的能量效率，并具有降低的运行成本的方法和系统。本公开的实施方案进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量，由于改进的反应动力学降低设备尺寸，改进能量效率，和/或降低运行成本。参照图1，本公开的一个实施方案包括反应器100，其具有用于包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流的第一入口102，用于含氧气体的第二物流的第二入口104，和用于接触所述第一物流和第二物流的区域106。反应器100能够由任何适当材料(例如，碳钢或其它对氧化性气体、液体硫和/或潮湿硫化氢气体惰性的其它材料)制造。反应器100能够在任何适宜条件下操作并可以在压力下操作以提高氧分压。在一个实施方案中，反应器100可以在大约30psig-大约120psig或大约40psig-大约80psig的压力范围操作。操作压力范围可以以含氧气体的第二物流中的氧浓度为基础确本文档来自技高网...

【技术保护点】
反应器，包括：第一入口，用于包括液体硫的第一物流，该液体硫包含多硫化物和溶解的硫化氢；第二入口，用于含氧气体的第二物流；和规整填料，用于促进所述第一物流和所述第二物流之间的接触，所述规整填料包括催化剂；其中催化剂的量足以提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中存在的多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率，其中所述规整填料包括在相邻的片材之间具有细长错流通道的波纹片材，且其中所述规整填料包含流动开口，且其中所述第二入口包括在尺寸上与规整填料中的所述流动开口相对应的孔隙，使得从所述孔隙出来的气泡的尺寸等于或小于规整填料中流动开口的尺寸。

【技术特征摘要】
2010.01.25 US 12/6929781.反应器，包括：
第一入口，用于包括液体硫的第一物流，该液体硫包含多硫化物和溶解的硫化氢；
第二入口，用于含氧气体的第二物流；和
规整填料，用于促进所述第一物流和所述第二物流之间的接触，所述规整填料包括催化剂；
其中催化剂的量足以提高多硫化物的分解以及用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中存在的多硫化物和硫化氢的氧化的速率，
其中所述规整填料包括在相邻的片材之间具有错流通道的波纹片材，且其中所述规整填料包含流动开口，且
其中所述第二入口包括气体扩散器或分布器，所述气体扩散器或分布器具有在尺寸上与规整填料中的所述流动开口相对应的孔隙，使得从所述孔隙出来的气泡的尺寸小于规整填料中流动开口的尺寸。


2.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料位于所述第一入口和所述第二入口之间。


3.权利要求1所述的反应器，其中控制所述第一物流经过所述第一入口的流量以提供在所述反应器中的预选停留时间，实现从所述第一物流除去所需水平的多硫化物，和实现从所述第一物流除去所需水平的硫化氢气体。


4.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料为用所述催化剂涂覆的规整填料。


5.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料为包含所述催化剂的规整填料。


6.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料为固定所述催化剂的规整填料。


7.权利要求1所述的反应器，其中所述催化剂选自铝土矿、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅与热稳定的氧化铝的混合物、二氧化硅和二氧化钛的混合物以及其组合。


8.权利要求7所述的反应器，其中所述催化剂用氧化铁或碱金属氧化物促进。


9.用于在反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料，所述规整填料包括：
催化剂；
其中所述催化剂提高多硫化物的分解以及用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中存在的多硫化物和硫化氢的氧化的速率，
其中所述第一物流包括包含多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫，
其中所述第二物流包括含氧气体，
其中所述规整填料包括在相邻的片材之间具有错流通道的波纹片材，且其中所述规整填料包含流动开口，且
其中提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：D加格，李先明，UN帕雷克，崔延洙，E纳萨托，
申请(专利权)人：戈尔·艾利森及合伙人有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US