使用全氟化膜的硫化氢-二氧化碳膜分离方法技术

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。以得到硫。以得到硫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用全氟化膜的硫化氢
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二氧化碳膜分离方法


[0001]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。

技术介绍

[0002]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)。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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
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硫化氢选择度。
[0010]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。
[0011]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：
[0012][0013]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：
[0014][0015]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：
[0016]附图说明
[0017]通过以下详细描述连同附图将更有助于理解本文公开的实施方案。图中的实施方
案仅作为示例，本公开不限于图示的内容。
[0018]图1为采用选择性胺吸收工艺的硫化氢
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二氧化碳分离的图。
[0019]图2为不同膜的二氧化碳
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硫化氢选择度和二氧化碳渗透性之间函数关系的图。
[0020]图3示出能够用于制造均聚物和共聚物的一些全氟聚合物单体的结构式，这些单体在一些实施方案的膜中特别有用。
[0021]图4为用于分离二氧化碳和硫化氢的膜分离各工艺的多个流程图的图示：图4a为单通膜分离工艺的流程图；图4b为两段渗余物串联膜分离工艺的流程图；图4c为两段渗透物串联膜分离工艺的流程图；图4d为三段膜分离工艺的流程图。
具体实施方式
[0022]本公开描述了与用于在含硫气体中富集硫化氢以供给至硫回收单元的系统和方法相关的不同实施方案。对于某些实施方案，提供了许多细节以帮助彻底理解各组件或各步骤。在其他情况下，没有对公知的工艺、装置、组成和系统进行特别详细地描述，使得这些实施方案不被细节所模糊。同样地，不同实施方案的图示可以省略某些特征或细节，以便不同实施方案不被混淆。
[0023]附图提供了不同实施方案的图示。可以使用其他实施方案，并且可以在不脱离本公开范围的情况下进行逻辑改变。以下详细描述及其描述的实施方案不应被认为是限制性的。对本公开中公开的实施方案的许多其他未公开的变化和改良可以落入本申请的范围内。可专利的范围由权利要求所限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实施例。权利要求的范围包括可能具有与权利要求中描述的那些元素等效的元素的其他实施例。
[0024]如本公开中所用，术语“硫化氢”与术语“硫化二氢”和“二氢单硫化物”同义使用并且为化学式H2S。
[0025]如本公开中所用，术语“二氧化碳”为化学式CO2。
[0026]旨在用于硫回收的含硫气流往往含有比适合在硫回收单元中处理的浓度更低浓度的硫化氢。而且，即使在含硫气体含有合适浓度的硫化氢以用于在硫回收单元中处理的情况下，也可能需要使气体进一步富集硫化氢，从而改进硫回收单元的性能。通常，硫回收工艺是使用克劳斯装置进行的。供给至克劳斯装置的气体必须含有至少20摩尔％硫化氢。优选地，进料气包含至少50摩尔％、更优选至少80摩尔％、最优选至少90摩尔％硫化氢。供给至克劳斯装置的气体中硫化氢的浓度越高，通常会使得克劳斯装置炉内的温度越高；进而能够使用更少的补充燃料并且破坏诸如芳烃、氨(NH3)、一氧化碳(CO)、羰基硫化物(COS)、二硫化碳(CS2)和硫醇(R
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SH)等污染物。
[0027]含硫气体的一个实例可以是含硫化氢的天然气或从天然气获得的含硫化氢气体。世界上大部分天然气供应都包含超过2摩尔％二氧化碳和超过4ppm硫化氢。在含有这种浓度的二氧化碳和硫化氢的天然气能被使用或输送到管道之前，通常会对其进行处理以将二氧化碳和硫化氢的浓度降低到合适的水平。从天然气中去除的二氧化碳和硫化氢可用于如本公开中所述的硫回收工艺。
[0028]含硫气体的另一个实例是在精炼过程中处理含硫石油时产生的含硫化氢气体。通常必须对石油产品进行处理以将硫含量降低到非常低的浓度。通常通过使石油中的硫与氢反应得到硫化氢和一些轻质烃来处理含硫石油。这些气体通常使用非选择性胺吸收进行处
理以获得浓缩的硫化氢流。对于某些工艺，获得的含硫气体适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从含硫气体中回收硫的方法，所述方法包括以下步骤：将所述含硫气体供应至具有膜段的膜分离单元，所述膜段包括二氧化碳选择性膜，所述二氧化碳选择性膜包含全氟聚合物，并且其中所述含硫气体包含二氧化碳和至少1摩尔％硫化氢；在所述膜分离单元使用所述二氧化碳选择性膜分离所述含硫气体，以得到富硫化氢气体和去硫化氢气体，其中所述富硫化氢气体的硫化氢浓度至少为20摩尔％，且所述去硫化氢气体包含二氧化碳；以及在硫回收单元中处理所述富硫化氢气体以得到硫。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述去硫化氢气体还包含残余的硫化氢，并且所述方法还包括以下步骤：在氧化器中氧化所述去硫化氢气体，使得所述去硫化氢气体中残余的硫化氢与氧气反应以产生含二氧化硫的气体。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤：将所述含二氧化硫的气体排放到大气中。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：捕获所述含二氧化硫的气体以用于改良的采油操作。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述去硫化氢气体的硫化氢浓度小于0.1摩尔％。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述去硫化氢气体的硫化氢浓度小于0.015摩尔％。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述去硫化氢气体的硫化氢浓度小于0.01摩尔％。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述富硫化氢气体的硫化氢浓度大于80摩尔％。9.根据前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：米林德，
申请(专利权)人：膜技术研究股份有限公司，
类型：发明
国别省市：