專利名稱：處理二硫化物化合物的方法
技術領域：
本發明涉及處理二硫化物化合物的方法。
背景技術：
二硫化物化合物，即具有通式R-S-S-R的化合物(其中R是烷基) 可以作為副產物從工業工藝中，尤其從精煉廠工藝中形成。這種工藝 例如是其中從液體冷凝物中除去硫醇的工業工藝。從液體冷凝物相中 除去硫醇通常通過用苛性堿處理該冷凝物相來進行，如在R. N. Maddox 和D.J.Morgan的"Gas Conditioning and Processing"， 第4巻 Gas Treating and Liquid Sweetening, Campbell Petroleum Series, Norman， Oklahoma ， 1998中所述。這一處理導致二石危化物化合物的形 成。由于用以獲得該液體冷凝物的來源，例如天然氣、頁巖油、焦油 砂等等包含更多硫醇，所以二硫化物化合物的形成增加了，并且因此， 二硫化物化合物的處理變得更加重要。
用于處理二硫化物化合物的已知的方法是它們在其它工藝或產品 中的使用。它們的例子在A. Kh. Sharipov， "Chemistry and Technology of Fuels and Oils"，第38巻，280-284頁中給出，并且包括二硫 化物化合物作為添味劑用于民用天然氣、用于石油煉制工藝中的鈷-和鎳鉬催化劑的^ 危化和在農業化學中的應用。加氫脫石克也是常用的二 硫化物化合物的處理方法。這些處理方法的缺陷是它們根本上都不同 于其中產生二硫化物化合物的方法。因此，二硫化物化合物的取出和
輸送是必要的，接著使用單獨的、專用的方法處理該二疏化物化合物。 通常，需要使用昂貴和敏感的催化劑來實現二疏化物化合物的加工。 另 一個缺陷是可以使用這些專門的方法處理的二硫化物化合物的量是 有限的。
因此，需要用于處理二疏化物化合物的簡單和有效的方法，優選
能夠實現在與產生二硫化物化合物的工藝流水線(process line-up) 相同的工藝流水線中進行二疏化物的處理。此外，希望處理較大量的 二硫化物化合物。
發明內容
為此，本發明提供用于處理具有通式R-S-S-R的二硫化物化合物 的方法，其中R是烷基，該方法包括以下步驟
(a) 在含氧氣體存在下在二氧化硫生成區燃燒所述二硫化物化合 物，從而將該二硫化物化合物的至少一部分轉化為二氧化硫以獲得含 有二氧化硫的氣體料流；
(b) 使該含有二氧化硫的氣體料流與硫化氫反應以獲得元素硫。 該方法能夠實現以較容易和直接的方式處理二硫化物化合物。如
果在包括所謂的克勞斯(C1 aus )爐的整個工藝流水線中產生二硫化物 化合物，則可以使用該克勞斯爐進行二硫化物化合物的處理。因此， 可以實現將二硫化物化合物的處理很好地引入整個工藝流水線。因為 使形成的二氧化硫與硫化氫反應生成元素硫，所以不會發生二氧化硫 在大氣中的有害排放。所得的產物，元素硫，將呈液態或固態。因此， 產物的處理更容易。此外，元素硫可以無需精細的再加工而按原樣使 用，例如用作肥料、水泥或瀝青的配料。
在步驟(a)中，在含氧氣體的存在下燃燒具有通式R-S-S-R的二硫 化物化合物(其中R是烷基)，從而將該二硫化物化合物的至少一部分 轉化為二氧化硫(S02)以獲得含有S02的氣體料流。
不希望受到任何關于步驟(a)中發生的反應的理論的束縛，應該相 信二硫化物化合物通過反應(l)發生完全燃燒
(CxlHyl)-S-S-(Cx2Hy2) + [(xl+x2)+1+1/4 (yl+y2)]02 — l/2(yl+y2)H20 + (xl+x2)C02 + 2S02 (1)
不完全燃燒(例如如果氧的存在量小于完全燃燒所需的化學計量
的量)會導致不希望的一氧化碳的形成。因此，優選步驟(a)中含氧氣 體的量足以將該二硫化物化合物的至少80%燃燒成二氧化硫。為了進 一步避免不完全燃燒，在更優選的實施方案中，供給該二氧化硫生成 區的含氧氣體中的氧的量對應于至少等于將該二硫化物轉化為二氧化 硫和相應的燃燒產物所需的化學計量的氧的量。甚至更優選，使用過 量的氧，優選使得離開該二氧化硫生成區的排出氣包含1-3，優選 1.5-2體積％ (vol。/。)的含氧氣體。
適合的含氧氣體包括空氣、富氧空氣或富氧惰性氣體。存在于該 含氧氣體中的氧的量可以廣泛地變化，并且基于總的含氧氣體，適當 地在IO v/v%-100 v/v。/。的范圍內。
在升高的溫度下發生燃燒。優選地，在7001C-1800X:，更優選800
。c-i70ox:，甚至更優選noox:-i400TC的溫度范圍內進行二硫化物化 合物的燃燒。在優選的溫度范圍下，燃燒以有利的速率進行，同時二 硫化物化合物向二氧化硫的轉化率是高的。
應該相信，二硫化物化合物的燃燒是自熱過程。僅僅在啟動時，
需要提供熱以將該二氧化硫生成區加熱至該二石克化物化合物的著火溫
度(通常440-460iC)之上的溫度。在達到700-800X:的工藝溫度并且二
硫化物燃燒開始之后，由于該放熱的燃燒反應，溫度將保持為高的。 優選地，該二氧化硫生成區包括二硫化物燃燒爐，向其中供給二 硫化物化合物和含氧氣體。該二硫化物燃燒爐用來將二硫化物轉化為 二氧化硫以獲得含有二氧化硫的氣體料流。適合的二硫化物燃燒爐是 通常在克勞斯工藝中應用的燃燒爐。
將二硫化物化合物進料到二硫化物燃燒爐的優選方法是通過以固 態或液態，優選以液態將二硫化物化合物噴射入二硫化物燃燒爐。這 使得二疏化物化合物的表面積擴大并且提高二硫化物化合物向二氧化 疏的轉化率。噴射可以例如通過噴嘴進行。非必要地，可以將噴射介質 作為稀釋劑添加到該二硫化物化合物中以進一步增加接觸面積。適合 的噴射介質是不會以任何方式與該二硫化物化合物反應且包括氮氣或
水蒸汽的介質。
在步驟(b)中，在含氧氣體存在下使含有二氧化硫的氣體料流與含 有硫化氫的氣體料流反應以獲得元素硫。不希望將本發明限于特定的 反應路徑，應該相信遵循反應(2)將硫化氫(H2S)轉化為元素硫，該反 應在本領域中被稱為所謂的克勞斯反應。
<formula>formula see original document page 7</formula>優選地，步驟(b)在催化劑的存在下進行。這能夠實現H2S向元素 硫的更高轉化率。適合的催化劑包括活性氧化鋁和二氧化鈦催化劑。 面積超過300m7g，大孔隙度超過0. 15 ml/g并且高至顆粒密度可允許 的大孔隙半徑的催化劑是優選的，因為它們顯示增強的性能。其它的 適合的催化劑包括活性礬土 (表面積為184邁7g)和鈷-鉬氫化催化劑 (表面積為270m7g)。
在一個優選的實施方案中，步驟(a)使用二硫化物燃燒爐進行，步 驟(b)在克勞斯爐中進行。將該二硫化物燃燒爐連接到該克勞斯爐上以 使離開該二硫化物燃燒爐的氣體料流能夠轉移到該克勞斯爐中，并且 將含氧氣體進料到該二硫化物燃燒爐。更優選，該二硫化物燃燒爐位 于該克勞斯爐的燃燒室中。
在一個更優選的實施方案中，用酸性氣體燃燒爐輔助(complement) 該二硫化物燃燒爐。將含氧氣體和含硫化氫的氣體料流進料到該酸性 氣體燃燒爐中，從而遵循反應(3)將該硫化氫的至少一部分轉化為二氧 化硫。
<formula>formula see original document page 7</formula> (3)
反應(2)和(3)的結合在本領域中被稱為克勞斯工藝。克勞斯工藝 通常在精煉廠中用于加工從天然氣或其它來源回收的H2S。克勞斯工藝 適當地在包括燃燒室(其中發生反應(3))和元素硫生成區(其中發生反
應(2))的克勞斯爐中進行。將該酸性氣體燃燒爐連接到該克勞斯爐上 以使離開該酸性氣體燃燒爐的氣體料流轉移到克勞斯爐中。優選地， 該酸性氣體燃燒爐位于該克勞斯爐中。
將H2S燃燒成S0"反應(3))適合地在高溫下進行，通常在 1000-1400TC的范圍內，而元素硫的形成(反應(2))適合地在較低的溫 度下進行，通常在200-350匸的范圍內。
優選地，供給到克勞斯爐的含氧氣體的量足以將該硫化氫的至少 70%，更優選至少80%燃燒成二氧化硫。
優選地，含氧氣體的總量(該總量為進料到該二硫化物燃燒爐和進 料到克勞斯爐的燃燒室的含氧氣體之和)足以將二硫化物化合物的至 少80%燃燒成二氧化硫和/或將硫化氫的至少70%轉化為二氧化硫。 應當理解，可以調節進料到二硫化物燃燒爐和/或進料到克勞斯爐的含 氧氣體的量以獲得所需的轉化率。
可以使用共同的供給管將含氧氣體供給到二硫化物燃燒爐和燃燒 室，該共同的供給管分支成通向該二硫化物燃燒爐和通向該燃燒室的 供給管，或者使用通向該二硫化物燃燒爐和通向該燃燒室的單獨的供 給管。優選具有各自的控制裝置以使得能夠獨立于含氧氣體向該燃燒 室的供給調節含氧氣體向二硫化物燃燒爐的供給。
在一個優選的實施方案中，將二硫化物燃燒爐和非必要的該酸性 氣體燃燒爐的排出氣絕熱地輸送到該克勞斯爐的燃燒室中。兩個燃燒 爐的排出氣都包含有二氧化硫。
該方法能夠實現較大量的二硫化物化合物的處理，甚至多達數噸 二石危化物化合物/天。適當地，可以處理多達40叱二石克化物化合物/ 天。
該方法適合處理來自多種來源的二硫化物化合物的處理。例如， 該二石危化物化合物可以通過將石克醇轉化為二石克化物化合物來獲得。
在一個眾所周知的工業工藝中，如下將疏醇轉化為二硫化物化合 物使硫醇與氫氧化鈉反應以獲得硫醇鹽化合物，并將這些硫醇鹽化 合物的至少 一部分轉化以獲得二硫化物化合物。
硫醇可以在氣體料流中存在或者可以是烴冷凝物相的一部分。 含疏醇的烴相的例子是通過從含硫醇的天然氣料流中除去夾帶的
水和/或液態烴而獲得的烴冷凝物相，其中存在于該天然氣料流中的硫
醇的至少一部分被該夾帶的水和/或液態烴吸收。
硫醇也可以是氣體料流的一部分。含硫醇的氣體料流的例子包括
天然氣料流和已經用于從裝載有硫醇的固體吸附劑床轉移硫醇的氣體
料流(再生氣體料流)。可以通過用氫氧化鈉處理將含硫醇的氣體料流
中的硫醇轉化為二硫化物。
優選實施方案
現將參照附圖
舉例說明本發明。在附圖中，示出二氧化硫生成區
(1)，其包括二硫化物燃燒爐(2)。通過管線(3)將含氧氣體供給該二疏 化物燃燒爐。通過管線(4)將二硫化物化合物供給該二硫化物燃燒爐。 非必要地通過管線(5)將氮氣作為噴射介質供給該二硫化物燃燒爐。在 該二硫化物燃燒爐中，二硫化物化合物被燃燒成二氧化硫和其它燃燒 產物。將所得含有二氧化硫的氣體料流通過管線(6)引入到克勞斯爐(7) 中。該克勞斯爐包括燃燒室(8)和酸性氣體燃燒爐(9)。通過管線(IO) 將含硫化氫的氣體料流供給該克勞斯爐。通過管線(ll)將含氧氣體供 給該克勞斯爐。在該酸性氣體燃燒爐中，將硫化氫的一部分轉化為二 氧化>琉。^琉化氫的其它部分與二氧化石克反應以形成元素石克。通過管線 (12)將這樣形成的元素硫排出該克勞斯爐。
權利要求
1. 用于處理具有通式R-S-S-R的二硫化物化合物的方法，其中R是烷基，該方法包括以下步驟:(a)在含氧氣體存在下在二氧化硫生成區燃燒所述二硫化物化合物，從而將該二硫化物化合物的至少一部分轉化為二氧化硫以獲得含有二氧化硫的氣體料流；(b)使該含有二氧化硫的氣體料流與硫化氫反應以獲得元素硫。
2. 根據權利要求1的方法，其中步驟(b)在催化劑的存在下進行。
3. 根據權利要求1或2的方法，其中在700X:-1800X:,優選800 'C-1700t:，更優選1100"C-1400"C的溫度范圍內燃燒該二硫化物化合 物。
4. 根據權利要求1-3中任一項的方法，其中進料到該二氧化硫生 成區的該含氧氣體中的氧的量對應于至少等于將該二硫化物轉化為二 氧化硫和相應的燃燒產物所需的氧的量。
5. 根據權利要求1-4中任一項的方法，其中步驟(a)使用二硫化 物燃燒爐進行，和步驟(b)在克勞斯爐中進行，其中將該二硫化物燃燒 爐連接到該克勞斯爐上并將該含氧氣體進料到該二硫化物燃燒爐。
6. 根據權利要求5的方法，其中通過連接到該克勞斯爐上，優選 位于該克勞斯爐中的酸性氣體燃燒爐輔助該二疏化物燃燒爐，和將含 氧氣體以及含有硫化氫的氣體料流進料到該酸性氣體燃燒爐以將該硫 化氫的至少一部分轉化為二氧化硫。
7. 根據權利要求6的方法，其中含氧氣體的總量足以將該二硫化 物化合物的至少80%燃燒成二氧化硫并且將該硫化氫的至少70%轉 化為二氧化石危。
8. 根據權利要求4-7中任一項的方法，其中將該二硫化物燃燒爐的排出氣絕熱地輸送到該克勞斯爐的燃燒室。
9. 根據權利要求6-8中任一項的方法，其中將該二硫化物燃燒爐燃燒室。
10.根據權利要求1-9中任一項的方法，其中該二硫化物化合物 通過將硫醇轉化為二^ft化物化合物來獲得，優選通過使^L醇與氫氧化 鈉反應以獲得硫醇鹽化合物并且將這些硫醇鹽化合物的至少一部分轉 化以獲得該二硫化物化合物。
全文摘要
本發明提供具有通式R-S-S-R的二硫化物化合物的處理方法，其中R是烷基，該方法包括以下步驟(a)在含氧氣體存在下在二氧化硫生成區燃燒所述二硫化物化合物，從而將該二硫化物化合物的至少一部分轉化為二氧化硫以獲得含有二氧化硫的氣體料流；(b)使含有二氧化硫的氣體料流與硫化氫反應以獲得元素硫。
文檔編號C01B17/04GK101384337SQ200780005199
公開日2009年3月11日 申請日期2007年2月20日 優先權日2006年2月22日
發明者A·卡爾松 申請人:國際殼牌研究有限公司