用于从进料气体获得氢产物和硫产物的方法和装置。进料气体包括硫化氢、氢产物包括元素氢且硫产物包括元素硫。在该方法中，第一分离步骤分离进料气体以获得包括至少约９０体积％硫化氢的第一纯化硫化氢级分。离解步骤离解存在于第一纯化硫化氢级分中的硫化氢，以将其转化为包括元素氢和硫的离解的第一纯化硫化氢级分。第二分离步骤分离离解的第一纯化硫化氢级分，以获得包括元素氢的富氢级分。也可以从离解的第一纯化硫化氢级分获得硫产物。最终，从富氢级分获得氢产物。所述装置实施所述方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从进料气体获得氢产物的方法和装置，其中进料气体包括硫化氢且氢产物包括元素氢。优选地，所述方法和装置还获得包括元素硫的硫产物。
技术介绍
许多天然气地层含有硫化氢、甲烷、二氧化碳和其他杂质或污染物。通常，必须在使天然气适于使用之前从天然气中除去这些杂质或污染物。相似地，工艺气体，例如由气体提纯方法得到的工艺气体或者作为其他工业方法的副产物的工艺气体，可以包含硫化氢、甲烷、二氧化碳和其他杂质或污染物。还必须在处置或进一步加工和处理工艺气体之前除去这些杂质或污染物或者用其他方式解决。本文中使用的术语″酸气″是指含有一定量的甲烷和硫化氢以及一种或多种杂质或污染物(例如二氧化碳)的天然气。进一步地，这里使用的术语″酸性气″是指已经由其中基本上提取出所有甲烷的工艺气体或酸气，留下硫化氢和二氧化碳作为主要组分。通常使用本领域技术人员已知的常规的胺萃取工艺从酸气中萃取甲烷。除去酸气中的硫化氢(称作气体脱硫)以及工业制备酸性气导致产生一定量的硫化氢，其含有必须被处置的气体。在小型工厂或精炼厂中，经常燃烧硫化氢，从而将其排入大气中。但是，燃烧硫化氢将其转化为酸雨的主要成分——二氧化硫。因此，燃烧硫化氢，特别是燃烧大量硫化氢是不希望的。因此，在大型工厂和精炼厂中，在各种硫萃取和回收体系中进一步处理硫化氢，从而减小需要被处置的硫化氢的体积。但是，这些体系往往是高成本的，且仍然倾向于产生大量需要被燃烧的硫化氢。例如，称作“Claus方法”的常规硫回收方法使用导致由硫化氢制备元素硫和“尾气”的两步法。第一步是热步骤，其包括将气体(通常是酸性气)与氧气混合，以及将其加热至燃烧所需的温度。然后，对燃烧产物进行第二催化步骤。具体地，催化步骤包括将燃烧产物与催化剂混合，导致产生元素硫和包括残余量的硫化氢的尾气。通常在火炬烟囱或炉中焚烧尾气并且排放到大气中。因此，Claus方法的目的是使尾气中所含的硫化氢的量最小，由此使燃烧期间二氧化硫的产量最小。因此，已经开发了用于第二分离步骤的专用或改进的催化剂，其实现向硫的高转化率。而且，需要时，可以在催化步骤之后对尾气进行作为尾气回收步骤的第三分离步骤，以进一步减少尾气中的残余硫化氢的量。例如，可以使用常规的胺萃取方法或常规的胺设备(amine plant)或再生器进一步选择性地除去尾气中的任何残余的硫化氢的量。而且，可能需要″尾气回收方法″以将含硫杂质，例如COS、CS2、SO2和硫的气溶胶转化回硫化氢，用于再循环回Claus方法。但是，使用专用催化剂和进一步的处理步骤往往增加硫回收方法的整体成本，以及增加所述方法的整体能量需要。而且，燃烧未转化的硫化氢的结果是，继续生产一些二氧化硫并释放到大气中。而且，已经使用了其他替代性方法。但是，如同使用Claus方法一样，发现这些替代性方法中的没有一种方法是完全令人满意的。例如，将酸气、酸性气和其他工业废气输送至反应器，例如等离子体反应器或热电反应器中，这导致硫化氢离解成氢和硫。因此，产生了有价值的硫产物和潜在有价值的氢产物。但是，离解方法还在产物流中产生许多其他杂质或污染物，所述杂质或污染物是由包括COS、CS2、SO2、CO、CO2、H2O和硫的气溶胶的酸气产生的。使用离解方法的实例包括2001年3月21日公开的ABB Research Ltd的欧洲专利申请1,085,075Al；1998年12月1日授权的Wang的美国专利5,843,395；以及2000年9月28日公开的Agarwal等人的PCT国际公开WO 00/56441。1993年5月18日授权的Harkness等人的美国专利No.5,211,923具体涉及一种使用微波等离子体反应器由酸气制备硫和氢的方法。进入等离子体反应器的所述酸气包括多种杂质或污染物，所述杂质或污染物包括甲烷、二氧化碳、硫化氢和含有碳、氢、硫和氧的其他各种物质。结果，除了离解硫化氢，等离子体反应器还可以利用离解酸气中的多种化合物(包括硫化氢)的大量能量。而且，离解还可以导致在产物流中产生各种不希望的杂质或污染物，如上所述。因此，Harkness等人特别地在等离子体反应器后引入催化还原单元，其用于将从等离子体反应器排出的含硫杂质转化为“硫化氢浓缩流”。然后在“纯化步骤”中从硫化氢浓缩流中分离氢气，并且将剩余的硫化氢循环回等离子体反应器中。最终，如上所述，除了产生硫产物，硫化氢已经被认为是生产氢产物的潜在原料。考虑到用于化学处理和作为潜在燃料源的氢的重要性的增加和对其的需要，还需要开发用于生产氢的硫化氢处理技术。结果，工业上需要从包含硫化氢的进料气体获得包括元素氢的氢产物的方法和装置。而且，需要还能获得包括元素硫的硫产物的方法和装置。另外，需要这种方法和装置是相对节约能量和节约成本的且能够最小化或减少需要被燃烧或被排入大气中的不希望的气体的量。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于由进料气体获得氢产物的方法和装置。所述氢产物优选包括元素氢，而进料气体优选包括硫化氢。而且，所述方法和装置还优选获得硫产物，所述硫产物优选包括元素硫。更具体地，在本专利技术的第一方面，本专利技术包括用于由进料气体获得氢产物的方法，其中进料气体包括硫化氢。在本专利技术的第二方面，本专利技术包括用于由进料气体获得氢产物的装置，其中进料气体包括硫化氢。所述的方法可以在能够和适用于实施这里列出的每一步骤的任何装置或体系中实施。但是，所述方法优选使用这里所述的装置且优选使用这里所述的装置的优选实施方式实施。每种方法和装置都可以用于获得包括元素氢的任何所需的氢产物。但是，优选地，氢产物是相对″富集的″，使其包括高比例或百分比的元素氢。在优选实施方案中，氢产物是相对纯的产物或者具有可合理实施的纯度。换句话说，氢产物主要或基本上由元素氢组成。氢产物中的其他任何组分或任何污染物被最小化，优选被完全除去。如下文所进一步讨论的，这种纯的氢产物可以用作为所述方法和/或装置提供动力的燃料源。而且，每种方法和装置都可以从包括硫化氢的任何类型或来源的进料气体获得氢产物。例如，进料气体可以包括天然气、工艺气体或其混合物。而且，除硫化氢以外，进料气体可以包括酸气、酸性气或者含有或包括一种或多种杂质或污染物的其他任何气体或其组合。在优选实施方案中，进料气体包括酸性气，其中酸性气包括硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)。在本专利技术的第一方面，所述方法优选包括以下步骤(a)第一次分离进料气体以从进料气体获得第一纯化硫化氢级分，其中第一纯化硫化氢级分包括至少约90体积％的硫化氢；(b)将第一纯化硫化氢级分中存在的硫化氢离解为元素氢和元素硫，从而将第一纯化硫化氢级分转化成离解的第一纯化硫化氢级分，其中离解的第一纯化硫化氢级分包括元素氢和元素硫；(c)第二次分离离解的第一纯化硫化氢级分以从离解的第一纯化硫化氢级分获得富氢级分，其中富氢级分包括元素氢；和(d)从富氢级分获得氢产物，其中氢产物包括元素氢。如上所述，第一分离步骤分离进料气体以从进料气体获得第一纯化硫化氢级分。第一纯化硫化氢级分可以包括任何比例或百分比的硫化氢。但是，优选地，第一纯化硫化氢级分是相对“富集的”，使其包括高比例或百分比的硫化氢。更优选地，为了提高所述方法的有效性并提高由其得到的氢产物的合意性，第一纯化硫化氢级分包括硫化本文档来自技高网...
【技术保护点】
由进料气体获得氢产物的方法，其中进料气体包括硫化氢，所述方法包括以下步骤： （ａ）第一次分离进料气体，从而由进料气体获得第一纯化硫化氢级分，其中第一纯化硫化氢级分包括至少约９０体积％的硫化氢； （ｂ）将存在于第一纯化硫化氢级分中的硫化氢离解成元素氢和元素硫，从而将第一纯化硫化氢级分转化为离解的第一纯化硫化氢级分，其中离解的第一纯化硫化氢级分包括元素氢和元素硫； （ｃ）第二次分离离解的第一纯化硫化氢级分，以从离解的第一纯化硫化氢级分获得富氢级分，其中富氢级分包括元素氢；和 （ｄ）从富氢级分获得氢产物，其中氢产物包括元素氢。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：理查德R泽林格，布赖恩R蒂克，
申请(专利权)人：H二S技术公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。