[發明專利]用于從堿金屬硫化物和多硫化物中回收堿金屬和硫的方法

有效

• 申請號: 201710099325.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN106757146B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 約翰·霍華德·戈登;哈維爾·阿爾瓦瑞
• 申請（專利權）人: 現場升級技術有限公司
• 主分類號: C25C1/02
• 分類號: C25C1/02;C25B1/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

可在電解法中將堿金屬(126)和硫(128)從堿一硫化物和多硫化物(122)中回收，所述電解法使用具有堿離子導電膜的電解池(120)。陽極液溶液包含堿一硫化物、堿多硫化物、或其混合物以及溶解元素硫的溶劑。陰極液包含熔融堿金屬。施加電流氧化陽極液室中的硫化物和多硫化物，使堿金屬離子通過堿離子導電膜到陰極液室，并還原陰極液室中的堿金屬離子。將液態硫從陽極液溶液中分離出并可回收。使電解池在所形成的堿金屬和硫被熔融的溫度下操作。

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年3月14日提交的美國臨時專利申請61/781,557的權益，其以引用的方式并入文中。

政府許可權

本發明在政府支持下以美國能源部頒發的頒布號DE-FE0000408進行。政府對本發明具有某些權利。

技術領域

本發明涉及一種從含硫、氮、及金屬的頁巖油、瀝青、重油、或精煉流中去除氮、硫、和重金屬的方法。更具體地講，本發明涉及一種由那些金屬的硫化物(一硫化物和多硫化物)再生堿金屬的方法。本發明進一步涉及從堿金屬硫化物和多硫化物中去除并回收硫。

背景技術

對能量和得到能量的烴的需求持續增加。但是，用于得到此能量的烴原材料包含難以去除的硫和阻礙它們使用的金屬。硫可導致空氣污染，并可使設計成從機動車輛尾氣中去除烴和氮氧化物的催化劑中毒。同樣地，在烴流中所含的其它金屬可使常用于通過標準和改進的氫化脫硫方法去除硫的催化劑中毒，借此方法氫在極端條件下反應以分解含硫的有機硫分子。

頁巖油在美國儲量豐富，這逐漸在滿足美國能源需求中起作用。一萬億桶以上儲量貯存在位于科羅拉多州、猶他州、和懷俄明州的稱為綠河地層(Green River Formation)的相對小的區域中。隨著原油價格增長，資源變得更引入注目但是技術問題仍待解決。關鍵問題是解決在干餾后頁巖油化學中含有的相對高含氮量以及解決硫和金屬含量。

頁巖油的特征在于高的氮、硫、和重金屬，這使隨后的加氫處理困難。根據America’s Strategic Unconventional Fuels,第III卷–Resource and TechnologyProfiles,第111-25頁，在頁巖油中氮通常約2％以及硫約1％以及一些金屬。在頁巖油中含有的重金屬對精制裝置造成困難。通常通過在高溫和高壓下在催化劑例如Co-Mo/Al₂O₃或Ni-Mo/Al₂O₃上利用氫處理去除硫和氮。當金屬遮蓋催化劑時，這些催化劑失活。

其中硫去除造成困難的烴燃料的來源的另一個實例是加拿大阿爾伯塔中足量存在的瀝青以及例如在委內瑞拉中的重油。為了從瀝青去除足夠的硫以用作能量來源，必須在極端條件下引入過量氫，這得到了一種無效并且經濟上不期望的方法。

在過去的幾年里，鈉被認為有效地處理高硫石油蒸餾物、原油、重油、瀝青、和頁巖油。鈉能夠與油以及其污染物反應以通過形成鈉硫化物化合物(硫化物、多硫化物和氫硫化物)大量地減小硫、氮、和金屬含量。方法的實例可參見美國專利號3,785,965、3,787,315、3,788,978、4,076,613、5,695,632、5,935,421、和6,210,564。

堿金屬例如鈉或鋰在約350℃和300-2000psi下與油反應。例如，根據與堿金屬的以下起始反應，每摩爾硫需要1-2摩爾鈉與1-1.5摩爾氫：

R–S–R’+2Na+H₂→R-H+R’-H+Na₂S

R,R’,R”-N+3Na+1.5H₂→R-H+R’-H+R”-H+Na₃N

其中R、R’、R”表示有機分子或有機環的部分。