[發明專利]將氣態硫化氫分解成氫氣和單質硫的系統和方法

有效

• 申請號: 201780095002.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN111094175B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 丘恩特·卡拉卡亞
• 申請（專利權）人: 土耳其石油煉油廠圖普拉斯股份公司
• 主分類號: C01B17/04
• 分類號: C01B17/04;C01B3/00;C25B1/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李小爽

由本發明發展了一種分解系統，用于分解氣態硫化氫(H₂S)，該系統包括至少一個泵(1)，以氣泡的形式供應H₂S氣體；具有至少一種氧化還原對的酸性水相(2a)，其由于密度差而不會相互混合，由此形成它們彼此接觸的界面(2c)；和至少一個塔式反應器(2)，包括密度高于水的密度并且能夠溶解單質硫的有機相(2b)，其中在界面(2c)中發生氧化反應，由此將通過泵(1)帶入有機相(2b)中的H₂S氣泡轉化為單質硫；至少一個冷卻單元(3)，其提供單質硫的結晶以從系統中取出；至少一個光/電化學電池(5)，包括含陽極電極的第一室(5A)、含陰極電極的第二室(5B)，以及將第一室(5A)與第二室(5B)分隔開的膜(5C)，并且反應器中的酸性水相(2a)轉移至其中，并在其中發生氧化還原對的氧化和H⁺到H₂的還原反應，其中在還原反應之后，酸性水相(2a)轉移回到塔式反應器(2)中；以及產生所需電勢差的能源(6)，該電勢差傳導到一個電極用于氧化還原對的氧化和H⁺到H₂的還原反應。

技術領域

本發明涉及一種用于將特別是在煉油廠中產生的氣態硫化氫(H₂S)分解為氫氣和單質硫的系統和方法。

背景技術

硫化氫(H₂S)是在石油和天然氣加工領域以及煉油廠中廣泛存在的一種氣體。H₂S天然存在于原油(含硫原油)中，以及在天然氣和有井油田、煉油廠以及用于運輸原油/天然氣的管道中。它也是由于煉油廠中不同工藝(例如，加氫裂化、水解和單質硫生成)而產生的。為了獲得標準的燃料(例如，EURO 6燃料)性能，在煉油廠的脫硫單元中使用氫氣去除硫，從而釋放出大量的硫化氫(H₂S)。

硫化氫(H₂S)是一種有毒易燃的氣體，在日常工作期間會意外釋放，是石油和天然氣工業中最危險的氣體之一。H₂S是一種無色且不可見的氣體，只能聞到其氣味。然而，它的氣味不是這種氣體的可靠因素，因為如果吸入含H₂S的空氣，嗅覺會迅速消失。取決于暴露量，氣態硫化氫會導致意識喪失和猝死。因此，應控制逐漸形成的H₂S。此外，H₂S具有兩種經濟上有價值的元素(H和S)。因此，作為不期望副產物的H₂S的分解對于煉油廠是有利的。氫是從H₂S中獲得的元素之一，在煉油廠的重要工藝中使用，例如氫化、脫硫和加氫裂化，通常從天然氣的重整反應中獲得。

用于將氣態H₂S轉化為硫的最常用方法是Claus法。通過該過程，H₂S通過與空氣的部分氧化反應幾乎完全分解為單質硫和水。然而，該方法的主要缺點是，H₂S中存儲的能量會因H₂O的產生而部分浪費。因此，獲得的產率不足。Claus法的另一個缺點是釋放出對環境有害的氣體。該過程增加尾氣的量，從而導致二氧化硫(SO₂)排放和大量的二氧化碳(CO₂)排放。因此，即使廣泛地使用了Claus法，它對環境也有相當大的危害。

從所有這些缺點考慮，已經尋找了用于獲得單質硫的新方法。因此，已經嘗試發展與常規化學方法相比具有更高效率潛力并且產生更少副產物的這種電化學或光化學方法。因此，已經提供了使用由諸如風能和太陽能的環境友好過程產生的電能，并且其目的是有助于減少溫室氣體的排放。