用于破坏含碳物质的方法和系统及其组合物和系统的制作方法

专利名称：用于破坏含碳物质的方法和系统及其组合物和系统的制作方法
用于破坏含碳物质的方法和系统及其组合物和系统 相关串i青 本申请要求享有如下申请的优先权2007年4月24日提交的、题为"PROCESS FOR DESTRUCTION OF CARBON DIOXIDE AND OTHERCARBONACEOUS CHEMICALS"的美国临时申 请60/926,007号；2007年6月2日提交的、题为"PROCESS FOR DESTRUCTION OF CARBON DIOXIDE ANDOTHER CARBONACEOUS CHEMICALS"的美国临时申请60/932， 698号；以及2007 年6月26日提交的、题为"PROCESS AND SYSTEM FOR DESTROYINGCARBONACEOUS MATERIALS AND COMPOSITION AND SYSTEM THEREOF"的美国专利申请11/823， 417号。这三件申请的内
容以参考的方式并入本申请。
发明概述 本发明的一个方面提供用于从组合物中大体上脱除含碳物质的方法，该方法包 含提供含有含碳物质的组合物；使所述含碳物质与硫化合物反应；和形成含有碳和硫的 产物。 本发明的这个方面包括通过与硫、硫化氢或二硫化碳接触来破坏二氧化碳和其它 含碳化学品的化学方法。当用硫化氢破坏二氧化碳时，产生的产物包括水和二硫化碳或水， 以及碳和硫或二氧化硫。当用二硫化碳破坏二氧化碳时，产生的产物包括碳和二氧化硫。当 用硫破坏除了二氧化碳之外的含碳物质时，破坏产物包括单质碳或者其它含碳化合物，而 且一般包括，但不限于，硫化氢、二氧化硫和二硫化碳。 本发明的另一方面提供大体上不含含碳物质的组合物，所述含碳物质是通过包含 如下步骤的方法脱除的提供含有含碳物质的化学组合物，和硫化合物；和使所述含碳物 质与所述硫化合物接触。 本发明的又一方面提供用于从组合物中大体上脱除含碳物质的系统，该系统包含 反应器，所述反应器用于接收所述含有含碳物质的组合物，和硫化合物，并且用于生产大体 上不含所述含碳物质的产物。
发明详述 本发明提供从组合物中大体上脱除含碳物质的方法。所述含碳物质优选是二氧化 碳或烃。二氧化碳可以是液体或气体，而烃可以是固体或液体或气体。在一个实施方案中， 通过使稀硫酸与碳酸氢钠或碳酸钠反应而形成所述二氧化碳。然而，所述二氧化碳可以从 任何来源或任何反应来提供。可以对所述二氧化碳进行干燥，例如通过使二氧化碳流过氯 化钙干燥剂。 所述组合物可以是含有含碳物质的任何组合物，但优选是液体或气体。所述含碳 物质可以存在于化石燃料和其它燃烧燃料、大气、有机物质、地球元素以及其它来源，例如 水泥窑和沥青制造装置。所述组合物的一个实例是二氧化碳，例如由燃烧化石燃料的发电 厂产生的二氧化碳。 通过如下步骤大体上脱除或破坏所述含碳物质提供含有含碳物质的组合物，使 所述含碳物质与硫化合物反应，以及形成含有碳和硫的产物。"大体上"是指至少50%脱除， 但脱除也可以是100%那样多。优选地，在与所述硫化合物接触之后脱除了至少95%的所述含碳物质。脱除程度取决于含碳物质与所述硫化合物接触的程度，即，100%接触=100% 破坏，95 %接触=95 %破坏，而没有接触=没有破坏。同样地，"大体上"在与所述硫化合物 完全接触的情况下表示完全的，或者在与所述硫化合物少于完全接触的情况下表示按比例 地少于完全的，条件是发生至少50%、优选95%的接触。含碳物质的其它脱除范围可以包 括70%至100%脱除以及85%至100%脱除。 所述硫化合物可以是任何含有硫的化合物。优选地，所述硫化合物有硫、硫化氢或 二硫化碳。可以提供液态或固态的硫，例如普通的黄硫粉，而且优选地，在与所述含碳物质 反应之前激发所述硫，从而成为自由基活性硫，即，离解状态的硫。在与所述含碳物质反应 之前，可以将固体硫液化或气化。通过电磁辐射或者通过加热实现硫向液态或气态的转变。
氧以由02代表的一对原子的形式天然存在，而硫以S8的形式存在，这种形式的硫 是稳定的、非反应性的。然而，当硫被离解成自由基时，硫就变成反应性的。在室温下，硫非 常缓慢地升华成自由基，并且随着温度升高，自由基的数量增加。当硫呈液态时，在硫的表 面附近漂浮着大量的自由基，而且在约444. 6°C的温度下(这个温度是硫的沸点)，以及在 更高的温度下，更大量的蒸气变成自由基。 当所述含碳物质接触所述硫化合物时就发生所述反应。可以将所述含碳物质和所 述硫化合物注入一个优选地具有无氧气氛的反应器，在这里氧含量被最小化。如果所述气 氛含有任何氧，那么硫往往优先地与存在的任何氧反应而生成二氧化硫，也就是说，硫优先 与氧反应，所以氧的存在可能浪费硫。然而，应当理解的是，痕量的氧可能仍然未与硫反应， 而且对本发明来说，这里使用的表述"无氧"还可以表示在0.01%氧至0.00%氧之间。可 以通过电磁辐射来激发所述反应器的内容物以加速反应速率，或者如果所述内容物具有高 熔点，就可以通过加热至高达1， 50(TC来进行激发。 在所述反应的一个实施方案中，将二氧化碳注入，例如通过在约室温至约40(TC的
温度下使二硫化碳鼓泡通入。在这个实施方案中，用二氧化碳将二硫化碳氧化。 所述反应可以在约室温至l， 50(TC的温度下发生。在一些情况下，高于室温的温度
可能使所述反应加速。也可以将所述反应器加压至高于大气压力以加速所述反应。在涉及
硫化氢的反应中，加压是特别优选的。 可以将反应物连续加料到反应器中。优选地，对实验室应用来说，所述反应器是间
歇反应器，而优选地，对工业应用来说，所述反应器是连续管状反应器。 一旦用所述各反应
物给所述反应器加料，就可以将反应器密封并且用惰性气体(例如氩气)清洗。 从所述反应得到的产物包括碳、硫、二氧化硫、水、和二硫化碳。二氧化硫、二硫化
碳和水可以是液体或气体而且碳是固体。 在一个实施方案中，所述含碳物质是二氧化碳，所述硫化合物是硫化氢，而且所述 产物是水和二硫化碳、单质碳、元素硫、和/或二氧化硫。在这个实施方案中，反应物的比例 可以在从l:2至3:2范围内的摩尔体积的二氧化碳对摩尔体积的硫化氢。
在另一个实施方案中，所述含碳物质是二氧化碳，所述硫化合物是二硫化碳，所述 产物是单质碳和二氧化硫。在又一个实施方案中，所述含碳物质是烃，所述硫化合物是硫， 而且所述产物是碳、硫化氢、二硫化碳和/或二氧化硫。
这些实施方案可以用如下化学反应代表
化学反应1 :C02+2H2S — 2H20+C+2S
5
化学反应2 :C02+2H2S — 2H20+CS2
化学反应3 :3C02+2H2S — 2H20+3C+2S02
化学反应4 :2C02+CS2 — 3C+2S02 在所述反应中，可以将所述含碳物质和所述硫化合物溶解在氢氧化钠中以形成溶
液。这些实施方案用下列化学反应来表示。
溶于氢氧化钠时的化学反应1 : C02+2Na0H — Na2C03+H20 H2S+2Na0H — Na2S+2H20 Na2C03+2Na2S+3H20 — C+2S+6Na0H 与碳酸氢钠的另一反应 NaHC03+2Na2S+2H20 — C+2S+5Na0H 当溶于氢氧化钠时的化学反应2 : 2Na0H+C02 — Na2C03+H20 2Na0H+H2S — Na2S+2H20 3Na2C03+2Na2S+3H20 — 3C+2Na2S03+6Na0H 化学反应3C02+2Na2S — 3C+2Na2S03 在形成所述产物之后可以将它们分离。可以将所述产物排出并且可以分离任何固 体、液体和气体。然后可以冷却气体产物。在一个实施方案中，将所述二氧化硫产物与硫化 氢反应而生成硫和水。在另一个实施方案中，将所述二氧化硫产物与氧和水反应而产生硫 酸。这些实施方案由如下反应表示 可以通过这个反应来回收硫S02+2H2S — 2H20+3S
或用S02产生硫酸 2S02+02+2H20 — 2H2S04 还可以在约-l(TC下将所述二氧化硫冷凝，或者可以将二氧化硫转化成基于亚硫 酸盐的化学品并收集。可以在低于-6(TC的温度下收集硫化氢。作为一种选择，可以将所述 硫化氢溶于氢氧化钠溶液以生成硫化钠。 可以向所述反应器提供过量的硫。优选地，任何过量的量在从1至20%的范围内， 但是如果所述用途有所需要，就可以采用或多或少的过量硫。因此，可以通过用二硫化碳洗 涤所述组合物(即固体残渣)来收集任何未反应的硫。可以通过洗涤所述产物产生亚硫酸 钠来收集二氧化硫气体。 所述方法通过重排二氧化碳和其它含碳物质的原子组分而破坏它们，该方法同时 产生新的碳分子。这些碳分子是无定形的或者是结构化的。所述这些结构化碳分子是具有 各种物理性质的各种类型的分子，包括但不限于，石墨碳、类金刚石碳、球碳、巴奇球、C60、 类似纳米管和纳米纤维的结构化碳。在受控的条件下，例如安排所需要的物种，可以产生和 /或生长例如纳米管。 本发明还提供了大体上不含含碳物质的组合物，其中通过上述方法脱除所述含 碳物质；以及用于从所述组合物大体上脱除含碳物质的系统。所述系统需要反应器。就 小规模来说，可以在单颈或多颈烧瓶中进行间歇式反应，其中给所述瓶颈装上管接头 以添加反应物和移出产物。所述反应器可以用耐温硼硅玻璃或石英玻璃制成，例如由 Pyrex 、 Kimble⑧Gl ass、United Glass Technologies andBuchi Corporation提供的。温度可以用温度计通过玻璃触点来测量，或者采用其它手段来测量，例如非接触式激 光导向的红外线记录，而产物气体可以用维格罗分馏柱(Vigreux column)来冷却。在一个 实施方案中，将所述维格罗分馏柱装在所述反应器的上方以充当冷凝器。此外，所述二氧化 碳反应物气体可以在气体发生器中制得，然后使其通过氯化钙干燥剂以干燥所述气体。
就大规模来说，所述反应器可以是向下倾斜的回转窑式反应器、超声波反应器、或 者常用于使各反应物接触的许多类型的反应器。这些反应器可以是玻璃衬里的反应器。所 述设备不限于本申请中描述的那些。任何设备都可以使用，只要它能进行所述方法的这些 步骤。 本发明的实施方案和实施例还包括如下这些。提供所述实施例是为了阐释本发明 的方法、组合物和系统。这些实施例旨在帮助本领域技术人员理解本发明。然而，它们绝不 以任何方式限制本发明。 —个实施方案包括用于当二氧化碳与硫化氢(来自酸气或其它来源)反应时大体 上破坏二氧化碳的方法，所述反应在一摩尔体积的二氧化碳对两摩尔体积的硫化氢的条件 下进行以产生组成物。所述方法的这个实施方案包括如下步骤 (a)在至多到1， 50(TC下、以适当的比例将二氧化碳和硫化氢注入在无氧气氛(如 果所述气氛含有任何氧，硫化氢就会优先地与存在的任何氧反应而生成二氧化硫)中的反 应器中，以反应并形成水，以及单质碳和硫，或二硫化碳。
(b)分离这个反应的各产物。 所述化学反应可以是C02+2H2S — 2H20+C+2S。另一方面，所述化学反应可以是
C02+2H2S — 2H20+CS2。此夕卜，当溶于氢氧化钠时，所述化学反应可以是如下 C02+2Na0H — Na2C03+H20 H2S+2Na0H — Na2S+2H20 Na2C03+2Na2S+3H20 — C+2S+6Na0H。 与碳酸氢钠的另一反应可以是 NaHC03+2Na2S+2H20 — C+2S+5Na0H。 在本领域中，克劳斯法被目前认为是将硫化氢转化成硫的工业标准。硫化氢天然 存在于天然气中并且当硫化氢浓度高时被称为"酸气"，而且在炼制石油或其它工业过程中 也产生硫化氢。在已经应用了一百多年的所述克劳斯法中，用空气或氧气将刚刚够的所述 硫化氢氧化成二氧化硫以便与剩余部分的所述硫化氢反应而产生元素硫和水。这个方法的 一部分在高于85(TC的温度下完成，一部分在催化剂(例如活性氧化铝或二氧化钛)的存在 下完成。所述克劳斯法的化学反应是2H2S+302 — 2 S02+2H20以及然后4H^+2S02 —3S2+4H20。
这个实施方案的一个好处在于，用二氧化碳代替氧能实现消除所述硫化氢的同样 净结果，因此使克劳斯法成为过时的，因为这个实施方案的操作参数不那么苛刻。其它好处 包括向着或为了碳中性破坏二氧化碳以及产生碳和硫。在例如但不限于此的其它好处中， 为了包括但不限于销售产物的目的，可以运输冷凝的产物。此外，例如但不限于此，发明的 这个实施方案可以提供使硫能在适当的罐车中销售和运输的方法。 已经证实，在所述方法的这个实施方案中使用的所述硫化氢气体可以通过在气体 发生器中稀硫酸在硫化钠上的反应来制备，然后使其流过干燥剂而将其干燥。在所述方法 的这个实施方案中使用的所述二氧化碳气体可以通过在气体发生器中稀硫酸在碳酸氢钠或碳酸钠上的反应来制备，使这个反应产生的二氧化碳气体流过氯化钙干燥剂以干燥所述 气体。下文显示的第一个化学反应可以在室温或更高的温度下通过如下步骤进行以例如
44. 4份二氧化碳对100份硫化氢的比例混合所述两种气体，并且在大气压力下等待数天或 者压縮这两种气体。在升高的温度和压力下，这个相同比率的二氧化碳和硫化氢迅速化合， 下文所示的第二个反应产生二硫化碳和水，主要在高于约60(TC的温度下。将所述这些气 体溶于氢氧化钠并将混合的溶解气体的烧瓶置于日光下(这使所述反应加速)还将导致反 应，尽管缓慢得多。在一个实例中，通过如下方法证明了这些含水反应将106克纯无水碳 酸钠溶于400ml ("毫升")温蒸馏水中并将其与溶于800ml温蒸馏水的156. 1克纯无水硫 化钠混合，或者将84克纯无水碳酸氢钠溶于一升温蒸馏水并将其与溶于800ml温蒸馏水的 156. 1克纯无水硫化钠混合。 当前的实施方案可以一些方式在工业上实现，所述方式包括但不限于下列
(a)采用本发明这个实施方案的、燃烧天然气的发电厂能采用高硫含量的气体，包 括酸气，代替更昂贵的低硫含量的气体。优选地，采用贫氧燃烧以使过量氧最小化。通过将 混合的二氧化碳和二氧化硫的热排出气体(有或没有空气的其它组分例如氮气，如果空气 是氧化剂)进料入带有硫化氢连续进料的向下倾斜的回转窑式反应器(加压大大加速了所 述反应速度)，所述热二氧化碳与所述硫化氢反应。从所述回转窑式反应器排出的是碳、硫、 水和其它空气组分，例如氮气，如果所述发电厂中空气是氧化剂。采用常规的重力分离器和 袋滤室技术可以实现所述固体产物与所述排出气体的分离。硫溶于二硫化碳，但碳不溶于 二硫化碳。 (b)远离采用原煤气的发电厂的气田一般具有这样的地点，该地点有在这些地点 可以大量获得的由于不希望有的级分的燃烧而自身产生的二氧化碳。这种原煤气可以反 应硫化氢和二氧化碳以消除所述硫化氢并产生硫和水，很象在克劳斯法中(可以用同一设 备)。加压大大加速了反应速度。同样，可以采用常规的重力分离器和袋滤室技术进行所述 分离，因为硫能溶于二硫化碳，而碳不溶于二硫化碳。此外，本发明的这个实施方案可以为 气田提供向其它单位销售原煤气的方法，所述单位包括但不限于发电厂。
另一个实施方案包括当二氧化碳与硫化氢(来自酸气或其它来源)按照三摩尔体 积的二氧化碳对两摩尔体积的硫化氢的比例反应产生组成物时大体上破坏二氧化碳的方 法。所述方法的这个实施方案包括如下步骤 (a)在最高为1， 50(TC下，按照适当的比例将二氧化碳和硫化氢注入在无氧气氛 中的反应器(如果所述气氛含有任何氧气，那么硫化氢将优先地与存在的任何氧气反应而 生成二氧化硫)以反应并形成水、单质碳和二氧化硫。
(b)分离这个反应的各产物。 所述化学反应是3C02+2H2S — 2H20+3C+2S02。当溶于氢氧化钠中，所述化学反应 可以是下列 2NaOH+C02 — Na2C03+H20 2NaOH+H2S — Na2S+2H20 3Na2C03+2Na2S+3H20 — 3C+2Na2S03+6NaOH。 另一方面，所述化学反应可以是3C02+2Na2S — 3C+2Na2S03。 关于本发明，这个实施方案的一个好处在于，用二氧化碳代替氧能实现消除所述
8硫化氢的同样净结果，因此使克劳斯法成为过时的，因为所述新方法的这个实施方案的操 作参数不那么苛刻。此外，从这个实施方案还得到了其它优点。它们包括向着或为了碳中性 破坏二氧化碳以及产生碳和二氧化硫，为了装运和销售给用户将它在-l(TC下轻易地冷凝。 用户可以包括但不限于硫酸、肥料、杀虫剂和其它基于硫的化学品的生产者。已经证明，用 于所述方法的这个实施方案的硫化氢气体可以通过在气体发生器中稀硫酸在硫化钠上的 反应来制备，而且使这种气体流过干燥剂以干燥它。所述方法的这个实施方案中使用的二 氧化碳气体可以通过在气体发生器中稀硫酸在碳酸氢钠或碳酸钠上的反应来制备，让通过 这个反应生成的二氧化碳气体流过氯化钙干燥剂以干燥所述气体。通过按照133.4份二氧 化碳对100份硫化氢的比例混合这两种气体并在大气压力下等数天，甚至可以在室温下发 生这个实施方案中所示的第一个化学反应。这个相同比例的二氧化碳和硫化氢在升高的压 力和温度下迅速化合(参见克劳斯法)。将这些气体溶于氢氧化钠并将混合的溶解气体的 烧瓶置于日光下，也将导致反应，尽管缓慢得多。通过如下方式已经证明了这些含水反应 将106克纯无水碳酸钠溶液溶于400ml温蒸馏水并将其与溶于400ml温蒸馏水的78克纯 无水硫化钠混合，或者将84克纯无水碳酸氢钠溶于一升温蒸馏水并将其与溶于100ml温蒸 馏水的78克纯无水硫化钠混合。已经证明，将二氧化碳鼓泡入硫化钠在蒸馏水中的20重 量％溶液可以导致在用于注入所述二氧化碳气体的烧结鼓泡器上形成碳，以及如所述反应 方程式中所示在溶液中形成亚硫酸钠。 这个实施方案可以按照多种方式在工业上实现，所述方式包括但不限于下列
(a)采用这项新技术的、燃烧天然气的现有发电厂能够使用高硫含量的气体或酸 气，代替更昂贵的低硫含量的气体。通过将混合的二氧化碳和二氧化硫的热排出气体(有 或没有空气的其它组分例如氮气，如果空气是氧化剂)进料入其中硫化氢也连续进料的向 下倾斜的回转窑式反应器，所述热二氧化碳将与所述硫化氢反应而且从所述回转窑式反应 器中排出的是碳、二氧化硫、水和其它空气组分例如氮气，如果在所述发电厂中空气是氧化 剂。在这个实施方案中，当目的是产生二氧化硫时所述发电厂不必贫氧操作。在采用常规的 重力分离器和袋滤室技术使所述固体与所述气体分离并且冷却所述气体之后(用高温水 冷凝第一阶段以收集不含溶解的二氧化硫的水或者采用这种水来溶解氢氧化钠，例如，如 果要制备亚硫酸钠)，可以将二氧化硫在-l(TC下冷凝。因此，举例来说，而不是旨在限制， 有可能将液体形式的冷凝二氧化硫输送和/或销售给其它用户。另一方面，可以将所述产 物气体在例如但不限于氢氧化钠洗涤塔中洗涤以生产亚硫酸钠。 (b)远离采用原煤气的发电厂的气田可以反应硫化氢与二氧化碳而消除所述硫化 氢，并产生二氧化硫、碳和水。在这个实施方案中可以采用所述克劳斯法中使用的相同设 备。加压大大加速了反应速度。此外，所述发明的这个实施方案可以为气田提供将原煤气 销售给其它单位的方法，所述单位包括但不限于发电厂。如前文所指出的，可以将所述二氧 化硫冷凝或反应以产生基于亚硫酸盐的化学品，举例来说而非限制性的，可以将所述化学 品销售。 另一个实施方案包括当二氧化碳与二硫化碳反应产生组成物时大体上破坏二氧 化碳的方法。所述方法的这个实施方案包括如下步骤 (a)在最高到1， 50(TC下，按照适当的比例将二氧化碳和二硫化碳注入在无氧气 氛中的反应器以反应并形成碳和二氧化硫。
(b)分离这个反应的各产物。 所述化学反应是2C02+CS2 — 3C+2S02。 通过用烧结玻璃鼓泡器将二氧化碳气体鼓泡通过二硫化碳，已经证明了所述反
应。甚至在室温下，在所述烧结玻璃上也缓慢地形成碳。这个反应在高温下非常快而且已
经证明在约40(TC的温度下达到峰值。举例来说，而非限制性的，所述方法的这个实施方案
中使用的二氧化碳气体可以通过在气体发生器中稀硫酸在碳酸氢钠或碳酸钠上的反应来
制备，让由这个反应生成的二氧化碳气体流过氯化钙干燥剂以干燥所述气体。
目前的实施方案可以按照一定方式在工业上实现，所述方式包括但不限于下列
即使需要丢弃二硫化碳而不产生二氧化碳，正如举例来说而非限制性的目前燃烧技术中的
情况，可以在超声波反应器中用二氧化碳氧化二硫化碳。 另一个实施方案包括当除了二氧化碳之外的含碳物质与液态或气态的硫反应时 大体上破坏所述含碳物质的方法，该方法是通过采用电磁辐射或采用加热将固体硫液化或 气化以产生组成物来实现的。本发明的这个实施方案包括如下步骤 (a)在最高到1，50(TC下，将所述除了二氧化碳之外的含碳物质置于在无氧气氛 中的反应器，在所述反应器中使所述含碳物质接触所述液态或气态的硫，并且反应形成硫 化氢，各种形式的碳和/或其它含碳化合物且有时形成二硫化碳、二氧化硫等，这取决于被 破坏材料的组成。
(b)将所产生的气体产物与单质碳或其它含碳化合物的残渣分离。
已经用聚氯乙烯(PVC)证实了，这个实施方案能代表数量众多的难以破坏的、有 时毒性的含碳化合物(烃类)，因为甚至采用非常高温度的燃烧也会产生含二噁英类的毒 性气体。可以在多颈的硼硅玻璃反应器中进行间歇式反应，所述颈是标准的锥度磨砂玻璃 的而且装有管接头，使如下操作得以实现 (a)在开始之前和结束之后，通过玻璃管将惰性气体(例如，但是不限于氩气，这 是优选的)加入以清洗所述系统(这也可以用于添加液体或气体试样)，
(b)用温度计测量温度，和/或 (c)气体通过维格罗分馏柱引出，然后进入收集器。 可以将所述维格罗分馏柱装在所述反应器上，用作隔板式空气冷却的回流冷凝器 来限制硫的溢出(对于低于硫的沸点的低温反应)。由于二氧化硫在约-l(TC下冷凝，可以 用被冷却的冷凝器和接收烧瓶来收集二氧化硫，用于分析和使用。硫化氢可以通过这个收 集器并进入另一个收集器，所述另一个收集器需要在低于-6(TC的温度下以收集硫化氢或 在气体洗涤瓶将其溶于氢氧化钠溶液以产生硫化钠。 可以将数英寸深的硫粉装入所述反应器而且可以将一段PVC管(或者其它难以破 坏的固体或液体烃)置于所述硫之上。然后应该密封所述反应器并用氩气或其它惰性气体 清洗。如果要在小规模间歇测试基础上破坏液体或气体烃，可以在通过合适的管接头清洗 所述反应器之后将所述烃加到所述反应器中。在PVC破坏的情况下，已经证明了 ， 一段PVC 管看上去很象漂浮在所述液体硫之上的环，直到它达到约200°C的温度，此时观察到包围现 在胀满的PVC "环"的小泡。随着温度升高，反应速率和放出的气体的量加速。所述硫化氢 和氯化氢(盐酸)两者从所述反应器放出，留下混入所述硫的碳的残渣。
与前述某些方法(例如U. S.专利No. 4， 581， 442中公开的方法)中需要的相比，
10本发明所述方法的这个实施方案能在低得多的温度下、采用苛刻程度低得多的操作条件以 化学方式分解烃类。 所述方法的这个实施方案可以按照多种方式在工业上实现，所述方式包括但不限 于下列还可以用回转窑(就象用于生产水泥的那些窑)，通过在对于所述特定含碳物质来 说适当的操作温度下、将碳质化合物(包括烃类)和硫连续送入所述窑而将碳质化合物转 化为它们的更简单的组分。 一般而言，快速反应需要在硫自由基与所述含碳物质之间的紧 密接触。所述物质的大体上破坏要求存在过量的硫。通过用硫容易溶于其中的二硫化碳洗 涤固体残渣可以回收所述过量的硫。这是一种可以破坏诸如VX神经气体和PVC塑料之类 的复合公害化学品而不产生危险副产物的方法。 尽管已经参照本发明的具体实施方案详细地描述过本发明，但是对本领域技术人 员而言显而易见的是，可以在不背离本发明的实质和范围的条件下进行各种改变和修饰。 因此，本发明旨在涵盖本发明的这些修饰和变体，只要它们在所附权利要求书和其等同物 的范围内。
1权利要求
用于从组合物中大体上脱除含碳物质的方法，该方法包含提供含有含碳物质的组合物；使所述含碳物质与硫化合物反应；和形成含有碳和硫的产物。
2. 权利要求l的方法，其中所述含碳物质包含二氧化碳和烃中的至少一种。
3. 权利要求l的方法，其中所述硫化合物包含硫、硫化氢和二硫化碳中的至少一种。
4. 权利要求l的方法，其中所述产物包含碳、硫、二氧化硫、水和二硫化碳中的至少一种。
5. 权利要求1的方法，其中所述产物包含无定形碳和结构化碳中的至少一种。
6. 权利要求l的方法，其中所述反应包含使所述含碳物质与硫、硫化氢和二硫化碳中 的至少一种接触。
7. 权利要求l的方法，其中所述反应包含使固体硫液化和使固体硫气化之中的至少一种。
8. 权利要求l的方法，其中所述反应包含将所述组合物进料入具有高于大气压力的压 力的反应器。
9. 权利要求l的方法，其中所述反应包含提供具有无氧气氛的反应器。
10. 权利要求1的方法，其中所述反应包含将所述含碳物质和所述硫化合物作为内容物注入在无氧气氛中的反应器；禾口 激发所述内容物以加速反应速率。
11. 权利要求l的方法，其中所述反应包含提供比例为l : 2至3 : 2的摩尔体积的二 氧化碳与摩尔体积的硫化氢。
12. 权利要求l的方法，其中所述反应包含提供过量的硫。
13. 权利要求l的方法，进一步包含将所述产物与所述组合物分离。
14. 权利要求1的方法，进一步包含提供温度为大约室温至1， 50(TC的反应器。
15. 权利要求l的方法，进一步包含将所述硫激发为离解状态。
16. 权利要求l的方法，其中所述硫化合物包含气体形式和液体形式中的至少一种。
17. 权利要求l的方法，其中所述含碳物质包含二氧化碳，所述硫化合物包含硫化氢， 而且所述产物包含水以及二硫化碳、单质碳、元素硫和二氧化硫中的至少一种。
18. 权利要求l的方法，其中所述含碳物质包含二氧化碳，所述硫化合物包含二硫化 碳，而且所述产物包含单质碳和二氧化硫。
19. 权利要求l的方法，其中所述含碳物质包含烃，所述硫化合物包含硫，而且所述产 物包含碳、硫化氢、二硫化碳和二氧化硫中的至少一种。
20. 权利要求1的方法，其中从所述组合物中完全脱除所述含碳物质。
21. 权利要求1的方法，其中从所述组合物中脱除至少95%的所述含碳物质。
22. 根据权利要求1的方法生产的组合物。
23. 大体上不含含碳物质的组合物，所述含碳物质是通过包含如下步骤的方法脱除的提供含有含碳物质的化学组合物，和硫化合物；禾口 使所述含碳物质与所述硫化合物接触。
24. 权利要求23的组合物，其中所述含碳物质包含二氧化碳和烃中的至少一种。
25. 权利要求23的组合物，其中所述硫化合物包含硫、硫化氢和二硫化碳中的至少一种。
26. 权利要求23的组合物，其中所述方法进一步包含生产碳、硫、二氧化硫、水和二硫 化碳中的至少一种的产物。
27. 用于从组合物中大体上脱除含碳物质的系统，该系统包含反应器，所述反应器用于 接收所述含有含碳物质的组合物，和硫化合物，并且用于生产大体上不含所述含碳物质的 产物。
28. 权利要求27的系统，其中所述含碳物质包含二氧化碳和烃中的至少一种。
29. 权利要求27的系统，其中所述硫化合物包含硫、硫化氢和二硫化碳中的至少一种。
30. 权利要求27的系统，其中所述产物包含碳、硫、二氧化硫、水和二硫化碳中的至少一种。
全文摘要
用于从组合物中大体上脱除含碳物质的方法，该方法包含提供含有含碳物质的组合物，使所述含碳物质与硫化合物反应，和形成含有碳和硫的产物。用所述方法得到的组合物以及用于生产所述组合物的系统。
文档编号C01B17/05GK101711223SQ200880018418
公开日2010年5月19日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者J·A·瓦萨斯, R·C·斯滕格 申请人:斯瓦普索尔公司