使用非热等离子体和催化剂下硫化氢和二氧化碳至烃的转化的制作方法

本披露涉及硫化氢(h2s)和二氧化碳(co2)至烃的转化。

背景技术：

1、硫化氢和二氧化碳存在于各种气体流(包括天然气)中。含有大量硫化合物像硫化氢的石油或天然气被认为是“酸的”，并且炼油厂和天然气加工厂利用“脱硫”工艺来去除此类硫化合物。典型的硫回收工艺包括胺液吸收和克劳斯工艺。在胺液吸收中，硫化氢和二氧化碳被选择性地从气体混合物中去除，并且使硫化氢和二氧化碳流至克劳斯工艺中，该工艺可以将硫化氢转化成单质硫。克劳斯工艺利用氧气将硫化氢氧化成二氧化硫和水，并且二氧化硫与硫化氢反应以产生单质硫和水。另一方面，二氧化碳典型地在没有进一步使用的情况下被释放到大气中。

技术实现思路

1、所描述的主题的某些方面可以作为方法来实施。使进料流流至催化反应器中。该催化反应器容纳有非热等离子体和催化剂。该进料流包含硫化氢和二氧化碳。使该进料流与该催化剂在该非热等离子体的存在下在反应温度下接触，从而转化该进料流中的硫化氢和二氧化碳以产生产物。该产物包含烃和硫。该反应温度在约20摄氏度(℃)至约900℃的范围内。将该产物分离成产物流和硫流。该产物流包含来自该产物的烃。该硫流包含来自该产物的硫。

2、这一方面和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个特征。在一些实施方式中，反应温度在约150℃至约250℃的范围内。在一些实施方式中，使进料流与催化剂在非热等离子体的存在下在约1巴至约10巴范围内的反应压力下接触。在一些实施方式中，反应压力为约1巴。在一些实施方式中，将产物分离成产物流和硫流包括冷凝该硫，使得该硫流为液体。在一些实施方式中，催化剂包含金属，该金属包括钼、镉、铁、钴、镍、铜、锌、铬、钯或钌中的至少一种。在一些实施方式中，催化剂包含金属氧化物，该金属氧化物包括氧化钼、氧化镉、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化铬、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化镓或氧化镁中的至少一种。在一些实施方式中，催化剂包含金属硫化物，该金属硫化物包括硫化钼、硫化镉、硫化铁、硫化钴、硫化镍、硫化铜、硫化锌或硫化铬中的至少一种。在一些实施方式中，催化剂包括基于沸石的催化剂，该基于沸石的催化剂包含沸石socony mobil-5(zsm-5)、钛硅沸石(ts-1)、硅铝磷酸盐沸石(sapo-34)、uop沸石材料(uzm)、丝光沸石(mor)、β沸石(bea)或八面沸石(fau)中的至少一种。在一些实施方式中，产物流包含甲烷或乙烷中的至少一种。在一些实施方式中，非热等离子体由电晕放电、介质阻挡放电或滑动电弧放电产生。在一些实施方式中，催化反应器包括高电压电极、围绕催化剂的介质阻挡层和围绕该介质阻挡层的接地电极。在一些实施方式中，催化剂围绕高电压电极。在一些实施方式中，进料流中的硫化氢与二氧化碳的体积比为约1:1。

3、所描述的主题的某些方面可以作为方法来实施。使第一进料流流至第一催化反应器中。第一催化反应器包含第一非热等离子体和第一催化剂。第一进料流包含硫化氢和二氧化碳。使第一进料流与第一催化剂在第一非热等离子体的存在下在第一反应温度下接触，从而转化第一进料流中的硫化氢和二氧化碳以产生第一中间产物。第一中间产物包含氢气、一氧化碳、水和硫。第一反应温度在约20摄氏度(℃)至约900℃的范围内。将第一中间产物分离成第二中间产物和第一硫流。第二中间产物包含来自第一中间产物的氢气、一氧化碳和水。第一硫流至少包含来自第一中间产物的硫的一部分。将第二中间产物分离成第二进料流和第二硫流。第二进料流包含来自第二中间产物的氢气、一氧化碳和水。第二硫流至少包含来自第一中间产物的硫的一部分。使第二进料流流至第二催化反应器中。第二催化反应器包含第二非热等离子体和第二催化剂。使第二进料流与第二催化剂在第二非热等离子体的存在下在第二反应温度下接触，从而转化第二进料流中的氢气和一氧化碳以产生产物。产物包含烃。第二反应温度在约20℃至约900℃的范围内。

4、这一方面和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个特征。在一些实施方式中，第一反应温度和第二反应温度在约150℃至约250℃的范围内。在一些实施方式中，使第一进料流与第一催化剂在第一非热等离子体的存在下在约1巴至约10巴范围内的第一反应压力下接触。在一些实施方式中，使第二进料流与第二催化剂在第二非热等离子体的存在下在约1巴至约10巴范围内的第二反应压力下接触。在一些实施方式中，第一反应压力和第二反应压力为约1巴。在一些实施方式中，将第一中间产物分离成第二中间产物和第一硫流包括至少冷凝来自该第一中间产物的硫的一部分，使得该第一硫流为液体。在一些实施方式中，将第二中间产物流分离成第二进料流和第二硫流包括使该第二中间产物流与溶剂或吸着剂接触。在一些实施方式中，产物包含甲烷或乙烷中的至少一种。在一些实施方式中，第一非热等离子体由第一电晕放电、第一介质阻挡放电或第一滑动电弧放电产生。在一些实施方式中，第二非热等离子体由第二电晕放电、第二介质阻挡放电或第二滑动电弧放电产生。在一些实施方式中，第一催化反应器包括第一高电压电极、围绕第一催化剂的第一介质阻挡层和围绕该第一介质阻挡层的第一接地电极。在一些实施方式中，第一催化剂围绕第一高电压电极。在一些实施方式中，第二催化反应器包括第二高电压电极、围绕第二催化剂的第二介质阻挡层和围绕该第二介质阻挡层的第二接地电极。在一些实施方式中，第二催化剂围绕第二高电压电极。

5、本披露的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和说明书中进行阐述。本主题的其他特征、方面和优点从说明书、附图以及权利要求将变得清楚。

技术特征：

1.一种方法，其包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，该反应温度在约150℃至约250℃的范围内。

3.如权利要求2所述的方法，其中，使该进料流与该催化剂在该非热等离子体的存在下在约1巴至约10巴范围内的反应压力下接触。

4.如权利要求3所述的方法，其中，该反应压力为约1巴。

5.如权利要求3所述的方法，其中，将该产物分离成该产物流和该硫流包括冷凝该硫，使得该硫流为液体。

6.如权利要求5所述的方法，其中，该催化剂包含金属，该金属包括钼、镉、铁、钴、镍、铜、锌、铬、钯或钌中的至少一种。

7.如权利要求5所述的方法，其中，该催化剂包含金属硫化物，该金属硫化物包括硫化钼、硫化镉、硫化铁、硫化钴、硫化镍、硫化铜、硫化锌或硫化铬中的至少一种。

8.如权利要求5所述的方法，其中，该产物流包含甲烷或乙烷中的至少一种。

9.如权利要求5所述的方法，其中，该非热等离子体由电晕放电、介质阻挡放电或滑动电弧放电产生。

10.如权利要求9所述的方法，其中，该催化反应器包括：

11.如权利要求10所述的方法，其中，该进料流中的该硫化氢与该二氧化碳的体积比为约1:1。

12.一种方法，其包括：

13.如权利要求12所述的方法，其中，该第一反应温度和该第二反应温度在约150℃至约250℃的范围内。

14.如权利要求13所述的方法，其中，使该第一进料流与该第一催化剂在该第一非热等离子体的存在下在约1巴至约10巴范围内的第一反应压力下接触，并且使该第二进料流与该第二催化剂在该第二非热等离子体的存在下在约1巴至约10巴范围内的第二反应压力下接触。

15.如权利要求14所述的方法，其中，该第一反应压力和该第二反应压力为约1巴。

16.如权利要求14所述的方法，其中，将该第一中间产物分离成该第二中间产物流和该第一硫流包括至少冷凝来自该第一中间产物的该硫的一部分，使得该第一硫流为液体。

17.如权利要求16所述的方法，其中，将该第二中间产物流分离成该第二进料流和该第二硫流包括使该第二中间产物流与溶剂或吸着剂接触。

18.如权利要求17所述的方法，其中，该产物包含甲烷或乙烷中的至少一种。

19.如权利要求17所述的方法，其中，该第一非热等离子体由第一电晕放电、第一介质阻挡放电或第一滑动电弧放电产生，并且该第二非热等离子体由第二电晕放电、第二介质阻挡放电或第二滑动电弧放电产生。

20.如权利要求19所述的方法，其中：

技术总结使进料流流至催化反应器中。该催化反应器容纳有非热等离子体和催化剂。该进料流包含硫化氢和二氧化碳。使该进料流与该催化剂在该非热等离子体的存在下在反应温度下接触，从而转化该进料流中的该硫化氢和该二氧化碳以产生产物。该产物包含烃和硫。将该产物分离成产物流和硫流。该产物流包含来自该产物的烃。该硫流包含来自该产物的硫。技术研发人员：穆罕默德·S·阿尔-卡坦尼受保护的技术使用者：沙特阿拉伯石油公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23