生產硫化氫的反應器和方法

專利名稱：生產硫化氫的反應器和方法
生產硫化氫的反應器和方法
技術領域：
本發明涉及由氬氣和硫連續制備硫化氫H2S的一種反應器和一種方法。
在現有技術中，硫化氫例如通過根據Girdler的H2S工藝(Ullmann，s Encyclopedia of Industrial Chemistry(Ullmann工業化學百科全書)，第六 版，2003，第17巻，第291頁)制備。在該工藝中，H2S以非催化方式由 單質硫和氫在具有內件和基本上水平排列的延長底部的塔中制備。將氫氣 引入填充有沸石危的底部并將硫汽提至上升的氣相中。氫氣與上升的硫在塔 的氣體空間中反應，并通過用液態硫洗滌而從產物氣體中排出釋放的反應 熱。為此，液態^U/v塔底排出，與新鮮的冷硫混合并在塔頂引入。將主要 包含硫化氫的產物氣體在兩個換熱器中冷卻。發現缺點為所述工藝必須在 加壓和高溫下進行。高溫導致腐蝕速率及反應器壁上的材料磨耗增加。在 泄漏的情況下，較大量的有毒H2S由于高壓而逸出。
在Angew. Chem.;第74巻，1962; 4;第151頁中描述了 H2S的催 化制備。在該制備中，使氫氣穿過外部加熱的硫浴。載有硫蒸氣的氬氣穿 過孔進入催化劑空間中。未反應的硫在離開催化劑空間之后在H2S出口管 上部冷凝并經由溢流管通回^ML浴中。催化劑空間圍繞H2S出口管同心排列。 以工業規模進行該方法的缺點為沒有利用反應熱加熱硫浴，而是通過硫浴
的力p熱夾套進行加熱。
US 2,863,725描述了一種在含鉬催化劑作用下制備H2S的方法，其中 氣態氫被S1入包含硫熔體的反應器中并且以氣泡形式上升穿過硫熔體。調 節引入的氫氣量和疏熔體溫度(規定溫度低于326C)使得在硫熔體上方氣 體區中形成的氣體混合物包含氫氣與硫反應物，其中氬氣過量超過化學計 量反應比。為了利用氫氣和疏產生硫化氫的放熱反應中的反應熱，使反應 在置于硫熔體中的反應管中進行。利用放出的反應熱蒸發硫熔體中的硫。 氫氣經由多孔管引入疏熔體下部區域。US 5,173,285利用另一種方法制備H2S，其中利用引入的氫氣將硫從 疏熔體汽提出^氣相中。該方法包括兩步制備，其中在第一步中使引入 的氫氣與硫熔體中的硫在沒有催化劑作用下反應而產生H2S，并且在第二 步中使額外引入氣相中的氫氣在催化劑作用下完成反應。發現缺點為產物 中存在氫氣殘留。氣態氫經由排列于硫熔體中的分布器引入，所述分布器 由基本水平排列于硫熔體中且具有氬氣通道孔的單管或支管體系組成。當 用于制備H2S的反應器啟動時，液體疏可滲入通道孔并且在相應低溫下在 那里固化而堵塞通道孔。
US 2,876,070公開了一種在間隔成上下兩部分的基本上水平的容器中 非催化制備H2S的方法。氫氣與硫的反應主要在所述兩部分的氣體空間中 進行。下部第一氣體空間(第一部分)以底部開口鐘為邊界并且具有向下延 伸的邊緣。氫氣在所述鐘下方經由多孔管引入部分填充有液體硫的第一部 分；氫氣以氣泡形式在該部分石克熔體中上升并且在第一氣體空間所述鐘的 水平底座下方收集。載有^l的氫氣在所述鐘下方第一氣體空間中以非催化 劑方式反應而產生H2S。然后，氣體混合物向下流動經由所述鐘的鋸齒狀 邊緣進入第二部分，即進入存在于該第二部分中的硫熔體中。包含產物和 未轉化反應物的氣體混合物再次被氣態疏飽和并且在伴隨的第二氣體空間 中進一步反應而產生H2S 該兩步工藝基本上需要一定程度的裝置復雜性。 發現另 一缺點為氣態氫經由具有通道孔的管供入以所迷鐘為邊界的第 一部 分的疏熔體中，這意味著滲入的硫不可避免地導致管的通道孔堵塞(尤其在 啟動和停工階段)。使氣體混合物經由所述鐘的鋸齒狀邊*第 一部分再分 布于第二部分的疏熔體中導致只有緊鄰邊緣上方的疏熔體起泡，因此再分 布不均勻。尤其在大尺寸反應器的情況下，這種形式的起泡可能不夠且效 率較低。發現又一缺點為多步工藝，其顯著之處為氫氣在各步驟中再分布。
相反，當單一入口管用作進料裝置時，出現了氫氣在硫熔體中分布不 均的難題。此時，從入口點開始形成大氫氣泡并隨著它們在硫熔體中上升 而汽提少量硫ii^v氣相中。為了補償這種效應，可延長氫氣穿過疏熔體的 路程及由此延長氫氣載硫的停留時間。缺點是為此反應器需要大體積。
因此，本發明目的為提供避免現有技術的缺點并且特別是能夠使引入效接觸并由此導致H2S的制備更高效、安全和經濟的 一種反應器和一種方法。
該目的通過一種用于由氫氣和硫連續制備H2S的反應器實現，其包括 用于將氣態氫分布于至少存在于反應器下部的^L熔體中的分布器裝置。該 分布器裝置排列于硫熔體中并且包括排列(優選水平)于反應器中且具有向 下延伸的邊緣的分布器板。氫氣借助該分布器裝置從分布器板下方形成的 氫氣泡分布于硫熔體中。該分布可唯一或額外經由分布器裝置邊緣進行。 所以在分布器板下方聚集的氫氣經由向下延伸邊緣的邊緣區*使來自氬 氣泡的氫氣穿過分布器裝置與反應器夾套之間的間隙分布于硫熔體中而進 入硫熔體中。在本發明優選的實施方案中，分布器裝置的分布器板具有通 道孔。則氫氣可借助該分布器裝置經由分布器板唯一或額外穿過通道孔從 分布器板下方形成的氫氣泡進入硫熔體中。
H2S的連續制備優選在垂直反應器中進行，垂直反應器包括凈a應器 夾套圍繞的圓柱形或棱柱形中心殼體，反應器夾套在其各端被外殼封閉。 所述外殼可各自具有任何合適形狀，例如為半球形或錐形。
反應器優選在下部填充有硫熔體。氣態氫可經由進料裝置引入硫熔體 中，此時主要包含氣態硫和氣態氫的反應混合物在硫熔體上方的反應物區 聚集，所述反應物區與硫熔體經由相邊界接觸，并且反應物區頂部優選以 分隔物如板為邊界。
每種情況下將氣態氫和液態疏經由分布器裝置下方的合適進料裝置供 入反應器中。使石危化氫產物在合適位置如上部外殼處從反應器產物區流出。
在本發明反應器的優選實施方案中，借助進料裝置將氣態氫引入反應 器中的硫熔體中并且借助本發明分布器裝置將其分布于硫熔體中。
進料裝置包括例如管，其在兩端開口且垂直排列于反應器中，并且排 列于分布器裝置下方且其上端優選伸入由分布器板與向下延伸的邊緣限定 的空間中，伸入氫氣泡中。伸入分布器板下方空間及尤其是在其下方形成 的氫氣泡中有利地防止了引入^<熔體中的氳氣不均勻。
用來從反應器外部引入氬氣的傾斜向下延伸的入口管優選通向進料裝 置的垂直管。有利地構造進料裝置使得進入垂直排列管的硫可以自由向下流動而不堵塞氫氣進料裝置。氫氣在垂直排列管內上升并在分布器裝置下 方聚集。
本發明反應器的分布器裝置包括在反應器中基本水平排列的分布器板 (優選具有通道孔)和向下延伸的邊緣。優選平面分布器板優選基本上在反 應器整個橫截面上延伸，在反應器夾套與分布器裝置之間保留有間隙。在
分布器裝置邊緣與反應器夾套之間的間隙寬度優選為l-50mm,特別為 2-25mm，更優選為5-10mm。分布器板的形狀由其中排列有分布器板的反 應器的幾何結構控制。它可以優選具有圓形或多邊形或任何其它所需形狀。 可優選在分布器板的外圓周上提供凹槽，凹槽提供了例如用于引入氬氣、 引入硫和再循環硫的通道孔。分布器裝置與反應器夾套之間的間隙因此可 僅具有小的寬度以避免分布器裝置在反應器中的劇烈振動。
聚集的氫氣可經由分布器板向下延伸的邊緣區^t進入硫熔體中，此 時來自氫氣泡的氫氣通過分布器裝置與反應器夾套之間的間隙分布于硫熔 體中。在本發明優選的實施方案中，分布器裝置向下延伸的邊緣具有鋸齒 狀邊緣區，來自氫氣泡的氫氣經由所述邊緣區穿過該邊緣與反應器的反應 器夾套之間的間隙進入硫熔體中。這使得分布器板下方聚集的^L進入微 氣泡的氫氣經由該間隙分散進入疏熔體中。
在分布器裝置下方引入的氫氣在該分布器板下方聚集而在由向下延伸 的邊緣與分布器板限定的空間中形成氫氣泡。氫氣泡指的是由于至少在反 應器啟動過程中供入分布器裝置下方反應器中的氫氣比Mit^硫熔體中 (例如經由邊緣)的氫氣多而形成的大量內聚氫氣，并且在硫化氫連續制備 過程中通過連續供入氫氣而維持氬氣泡。
分布器板優選水平排列于反應器中，使得分布器板下方聚集的氬氣泡 高度基本恒定。
分布器板優選具有通道孔，分布器板下方聚集的氬氣經由所述通道孔 ^t于置于分布器板上方的硫熔體中，這通過氳氣在整個反應器橫截面上 均勻分布而有利地防止了反應器內的振動。聚集的氫氣由于分布器板中的 通道孔而分布均勻地從氫氣泡^t至置于分布器板上方的硫熔體中。分布 器板中的通道孔數量由包括所引入氫氣的體積流速的因素控制并且優選為2-100個，尤其是4-50個，更優選為8-20個/100標準m"小時。通道孔例 如可以為圓形或限定為狹縫，優選的直徑或狹縫寬度為2-30mm，優選為 5-20mm，更優選為7-15mm。通道孔優選規則排列于分布器板中。所有通 道孔的面積比例基于分布器板的面積優選為0.001-5%，優選為0.02-1%， 更優選為0.08-0.5%。
為了確保疏熔體通過上升的氫氣而良好混合及由此確保硫非常有效地 汽提進入上升的氫氣中，通過通道孔分散的氬氣的氣體速率優選為 20-400m/s，尤其是50-350m/s，優選為90-300m/s，更優選為150-250m/s。
本發明反應器優選在下部填充有硫熔體。氣態氬經由進料裝置《I入硫 熔體中，并且主要包含氣態硫和氣態氫的反應混合物在硫熔體上方的反應 物區聚集，所述反應物區與硫熔體經由相邊M觸。反應物區頂部例如以 反應器分隔物如板為邊界。在本發明優選的實施方案中，所逸昧與反應器 上部，優選反應器內上部三分之一，更優選上部四分之一的反應器夾套連 接。
在本發明一個實施方案中，反應器包括至少一個接觸管，其中氣態硫 和氫向H2S轉化。此時，所述至少一個接觸管部分與硫熔體接觸。
在本發明反應器的優選實施方案中，在反應器中提供至少一個與硫溶 體至少部分接觸的U形管。因此將反應器設計為具有U形結構接觸管的管 束反應器。這種U形管具有兩個臂，其通過位于其下端的彎曲部分彼此連 接。各U形管可具有長度不同或優選長度相同的臂。U形管臂的直徑例如 可為2-20cm，特別是2.5-15 11，更優選為5-8cm。該至少一個U形管優選 垂直排列于反應器中，其中彎曲部分位于底部而臂的兩端位于頂部。由于 為氫氣與硫反應產生H2S所提供的反應區可在各U形管的兩臂上分開，所 以在U形接觸管中設置反應區使反應器在反應器長度上設計緊湊。
就本發明而言，"接觸"指的是熱交換可在硫熔體與接觸管內部之間 經由接觸管壁進行。該至少一個U形管優選部分浸入硫熔體中。
在例如經由垂直入口管而不是本發明分布器裝置將氫氣簡單$I入石克熔 體中的情況下，可產生不均勻氫氣分布。在入口管附近，在硫熔體內產生 大氫氣泡。在硫熔體其他區域，則幾乎沒有任何氫氣。從而可導致(優選U形的)接觸管振動。在本發明反應器中存在且構造類似于底部開口鐘的分布 器裝置因此也用于穩定本發明反應器中管束的接觸管。
在該至少一個(優選)u形接觸管內，優選排列有用于將氫氣和硫轉化 成H2S的催化劑，其結果是提供了反應區。對本發明而言，反應區指的是 U形管內放置有催化劑的區域。反應物主要在包含催化劑的反應區中轉化。 催化劑的使用允許向H2S的轉化在中等溫度和低壓下進行。催化劑優選以 疏松材料固定床形式排列于該至少一個U形管中。合適的催化劑例如為包 含負載于載體上的鈷和鉬的催化劑，其可以任何形狀的成型體使用。例如， 成型體直徑為2-12mm，特別為3-10mm，更優選為4-8mm，并且長度優 選為2-12mm，特別為3-10mm，更優選為4-8mm。
在具有U形管的反應器中制備硫化氬時，反應混合物從反應物區經由 至少一個入口孔ii^該至少一個U形管的臂中。該入口孔優選在該至少一 個U形管的臂中位于硫熔體上方。該入口孔由反應物區通向U形管的一個 臂中。優選選擇硫熔體相邊界與U形管入口孔之間的距離使得最少量的液 態硫以液滴形式與反應混合物料流夾帶進入U形管內部。入口孔與疏熔體 相邊界之間的距離優選為0.3-3m，特別是0.6-2,5m,更優選為0.9-2m。
在具有U形管的反應器中制備硫化氫時，反應物混合物沿著流路流過 U形管，即它經由入口孔ii/v之后首先自上而下流過U形管的一個臂，經 由U形管的彎曲部分i^第二個臂并隨后自下而上流過第二個臂。反應物 混合物主要在存在于U形管內的反應區中在優選在其中排列的催化劑作用 下轉化。在本發明優選的實施方案中，包含產物的氣體經由U形管第二個 臂中的出口孔it^產物區(優選位于硫熔體上方和反應器中反應區上方)， 其(例如借助板)與反應物區隔開。
優選經由合適的進料裝置將氣態氫和液態硫供入反應器中。使硫化氫 產物在合適位置如上部外殼處從反應器產物區流出。
在本發明優選的變型中，該至少一個接觸管與本發明反應器中的板連 接。在U形接觸管的情況下，U形管的兩個臂優選在它們上端各自與反應 器的板連接，所ii^L又合適地在反應器上部固定在反應器夾套上。所ii^ 使反應器優選分隔成兩個分區；它特別確定了其上方的產物區。該至少一個(優選u形的)接觸管優選固定在與反應器夾套連接的板上使反應器和接
觸管的熱縱向改變彼此獨立，因為管束僅經由板固定在反應器夾套上，使 得在反應器結構中可以不使用張力調節器。接觸管與所a在接觸管上端 的連接獲得的有利效果是接觸管因重力而變得穩定。
在本發明優選的實施方案中，將反應器內部分隔成位于其下方的下部 分區和位于其上方的上部分區的板置于反應器上部，優選靠近上部外殼。
上部分區優選包括產物區，其在反應器運行過程中主要包含硫化氫產 物。例如，在每種情況下u形管的一個臂與產物區相通。
反應器下部分區優選包括直接位于所i^l下方的反應物區和位于其下 方的硫熔體(將液態硝從外部來源和/或以回流供入硫溶體中)。(優選u形的)
接觸管優選部分與石危熔體熱接觸；它們中的一些優選直接排列于硫熔體內， 即浸入硫熔體中。在產生H2S的放熱反應中釋放出的熱能由此經由該至少 一個(優選U形的)接觸管傳遞至圍繞的硫熔體中。反應熱用于蒸發其中存 在的硫。這種熱組合使能夠進行其中外部供熱可顯著減少或不需要的能量 上有利的工藝。同時，可避免催化劑過熱，這提高了催化劑壽命。
為了實現熱能的良好傳遞，優選使反應區中催化劑床的耐熱性最小化。 為了使反應物轉化成H2S，優選提供多個含催化劑的(優選U形的)接觸管， 使得催化劑床中心至接觸管壁的特定路程短。所有接觸管(或U形接觸管的 所有臂)的橫截面積之和基于(優選圓柱形的)反應器殼體橫截面積的比優選 為0.05-0.9，尤其為0.15-0.7,更優選為0.2-0.5，最優選為0,25-0.4。
目的為使沿包，化劑的反應區的特定(優選U形的)接觸管的外部夾 套面積的20-100%與硫熔體接觸從而有足夠的熱接觸使熱從(優選U形的) 接觸管傳遞至圍繞的硫熔體中。為了使向硫熔體的傳熱高效作用，無論在 接觸管中的何處反應，沿包含催化劑的反應區的接觸管的外部夾套面積應 在大于20%,優選大于50%,更優選大于80%的程度上被石充熔體圍繞。 在反應器中硫熔體填充量太低及由此接觸管與硫熔體接觸太低的情況下， 存在的風險為不能充分轉移反應熱。
在反應混合物流動方向，在該至少一個(優選U形的)接觸管內，>^應 混合物在i^接觸管后可首先流過惰性床，此時以液滴形式存在的任何夾帶液態硫均在該惰性床處從反應混合物中分離出。例如，在包含氣態氫和
硫的反應混合物中可以存在的液態硫的比例至多為100 000重量ppm。為 了分離出硫液滴，在該至少一個U形管中優選提供有基于由惰性床和催化 劑床組成的整個床的比例為1-30%，尤其是2-25%，優選為5-20%，更優 選為8-16%的惰性床。所述惰性床可由任何形狀如鞍形或優選球形的由合 適材料如氧化鋯或優選氧化鋁組成的物體組成。
在本發明優選的變型中，該至少一個接觸管與本發明反應器中分布器 裝置的分布器板連接。
為了實現(優選U形的)接觸管的較高穩定性，可將該至少一個接觸管 與靠近其下端(在U形管的情況下，靠近其下部彎曲部分)的分布器裝置連 接，所述分布器裝置限制了接觸管或相應管束在其尺度內沿著水平方向振 動的范圍。此時，分布器裝置又不直接與反應器的反應器夾套連接，而是 經由接觸管與例如所a的連接而間接與反應器夾套連接。因此，避免了 在反應器、接觸管與分布器裝置之間由長度上的熱改變引起的應力所導致 的問題。
在一個實施方案中，分布器板與至少一個u形管的特定臂在靠近u形 管下端如通過焊接相連，包括至少一部分彎曲部分的u形管段置于分布器 板下方。因為該u形管段與硫熔體不接觸，而是伸入在分布器裝置下方聚 集的氫氣泡區域中，所以該段中的u形管優選不含任何催化劑床。因此不
存在向H2S的轉化并且不會產生待轉移的反應放熱。在該至少一個U形管 內，可提供分隔物而使催化劑床區域與不含床的區域分隔，但是分隔物必 須允許H2S制備中的反應物和產物可滲透。
在本發明中，優選在反應器下部如靠近下部外殼處提供有氣態氫的進 料裝置和分布器裝置。借助進料裝置引入硫熔體中的氫氣以通過分布器裝 置分布的氣泡形式上升穿過熔體，其從熔體中汽提出硫并且在反應器反應 物區(例如在反應器上部板的下方)聚集作為反應混合物，其經由相邊界與 疏熔體接觸。反應混合物包含的氣態氬和硫的摩爾比借助主要工藝參數即 溫度、壓力和引入的氫氣量及借助硫蒸發平衡確定。在這一點上，可以根 據轉化成H2S的所需反應而經由工藝參數的選擇確定氫氣或^fL的過量或者對應于反應化學計量的摩爾比。在本發明中，為使氫氣與硫產生H2S的反 應基本完全而優選硫過量。每千克所產生H2S的疏過量優選為0.2-3，特別 是0.4-2.2,優選為0.6-1.6，更優選為0.9-1.2。
在本發明反應器中，優選提供氣態氳經由單一分布器裝置的一步分布。
本發明還提供了一種由氫氣和硫連續制備H2S的方法，包括將氣態氬 弓1入至少存在于反應器下部的硫熔體中。本發明方法包括經由分布器裝置 (其排列于硫熔體中并且包括排列(優選水平)于反應器中的具有向下延伸的 邊緣的分布器板)在分布器板(合適的話具有通道孔)下方形成氫氣泡，將氫 氣從氫氣泡經由分布器板分布于硫熔體中而將氣態氬分布于硫熔體中。
在本發明方法中引入的氫氣在分布器裝置(優選提供在反應器下部)處 分散i^A硫熔體中。氫氣經由分布器裝置的基本水平排列于反應器中的分 布器板經由分布器裝置邊緣和/或分布器板中提供的通道孔從分布器板下 方聚集的氫氣泡分布進入置于分布器板上方的硫熔體中。
在本發明方法的一個變型中，氣態氫經由分布器裝置向下延伸的邊緣 從分布器裝置下方的氫氣泡穿過該邊緣與反應器的反應器夾套之間的間隙 分布ii/v硫熔體。來自分布器裝置下方氫氣泡的氣態氫的該分布優選經由 向下延伸的邊緣的鋸齒狀邊緣區進行。
代替經由邊緣分布或額外地，氫氣也可更優選穿過分布器裝置的分布 器板中提供的通道孔分散于存在于分布器板上方的硫熔體中。當氫氣穿過 該通道孔例如-皮其中沉積的硫阻礙或供入的氫氣量多于可通過通道孔轉移 的氫氣量時，氫氣泡聚集在由分布器板與分布器板向下延伸的邊緣限定的 空間內，經由向下延伸的邊緣的邊緣區將氫氣通入圍繞它的間隙中并且從 那里經由分布器板通入硫熔體中。此時，氬氣從分布器裝置下方的氬氣泡 穿過分布器裝置與反應器夾套之間的間隙而ii^存在于分布器裝置上方的 硫熔體中。從而確保了在連續制備H2S過程中有足量的氫氣分布于硫熔體 內。
本發明制備H2S的方法優選在反應器中在反應混合物與包含催化劑的 反應物區的溫度為300-450"C，優選為320-425X:，更優選為330-400"C時 進行，這使為構造單元所選擇的材料上的腐蝕應力最小化。硫熔體的溫度優選為300-450 °C ，尤其是320-425 °C ，優選為330-400'C ，更優選為350-360 ■C。在硫浴上方的反應物空間中的溫度優選為300-450'C，尤其是320-425 °C,優選為330-400X:，更優選為350-360"C。從(優選U形的)接觸管出來 進入產物空間的產物混合物的溫度優選為300-450X:，尤其是320-425'C， 優選為330-400'C，更優選為350-360'C。在反應器夾套空間中和(優選U 形的)接觸管內部的壓力優選為0.5-10絕對巴，特別為0.75-5絕對巴，更優 選為l-3絕對巴，最優選為1.1-1.4絕對巴。
優選調節本發明中硫的蒸發速率使得反應混合物包含硫過量。然后， 從反應器產物區與產物一起排出過量硫并且隨后以熔體分離出。該液態硫 例如可經由置于反應器上部分區中的收集和分流結構再循環回存在于反應 器下部分區中的硫熔體中，所述收集和分流結構尤其包括收集板和源于其 且浸入石克熔體中的溢流管。離開反應器的H2S氣體優選在換熱器中冷卻， 其中過量減3皮冷凝出并且經由收集和分流結構通回石克熔體中。所用冷卻介 質可以為二次回路中的熱壓水。
在下文參考附圖詳細闡述本發明。


圖1為本發明反應器的優選實施方案的縱斷面示意圖 圖2為排列于本發明反應器的優選實施方案中的分布器裝置俯視圖 圖l顯示出本發明反應器的優選實施方案的縱斷面示意圖。 反應器1用外殼3、 4在圓柱形殼體2的兩端封閉。產物可在上部外殼 3處排出。在下部外殼4處配置有出口短管5，從而盡可能完全地排出反應 器1的內容物。在反應器1上部提供有板6，其使包括產物區7的上部分 區與下部分區8隔開。板6與反應器1的反應器夾套25連接。下部分區8 中部分填充有疏熔體9，硫熔體9經由相邊界與頂部以板6為邊界的反應 物區10接觸。反應物區IO主要包含氣態氬和石充。
氫氣經由進料裝置11 ii^應器l下部如下部外殼4中而引入硫熔體 9中。進料裝置11包括傾斜延伸且側向通向管13的管線12，管13在反應 器1中垂直排列且在頂部和底部開口。管13的上端伸入以分布器裝置15 為邊界的空間14中。
分布器裝置15包括在反應器1中水平排列的分布器板16和向下延伸且具有優選鋸齒狀邊緣區18的邊緣17。經由進料裝置11引入的氫氣在垂 直管13內上升并且在分布器板16下方聚集而形成氫氣泡。分布器板16 中的通道孔19使氫氣分散于存在于其上方的硫熔體9中并且氫氣以氣泡形 式在硫熔體9內上升，這從硫熔體9中汽提出硫。這在硫熔體9上方的反 應物區10中形成了包含氣態氫和硫的反應混合物。
例如當分布器板16中的用于使氳氣通過的通道孔19被堵塞時，氬氣 還可經由邊緣區18從分布器板16下方聚集的氫氣泡M進入反應器夾套 25與分布器裝置15的邊緣17之間的間隙20而ii/v硫熔體9中，所述邊 緣區18優選為鋸齒狀的。
在反應器l圓柱形殼體內排列有根據本發明具有U形結構的管21。 U 形管21通過它們的兩個臂26、 27與板6連接。可通過焊縫使臂26、 27 與板6連接。U形管21部分浸入硫熔體9中，這使經由管21的外部夾套 表面28使管21內部與硫熔體9之間的直接熱交換成為可能。在各U形管 21內排列有固定催化劑床22，其提供在U形管21的兩個臂26、 27中。
如圖1所示，分布器裝置15與U形管21連接，并且特定U形管21 的一部分且尤其是由一個臂26到第二個臂27的過渡部分在分布器板16 下方延伸穿過空間14。因為U形管21的該部分伸入聚集的氫氣泡中并且 沒有與硫熔體9直接接觸，所以這部分不含任何催化劑。間隙20位于分布 器裝置15與反應器夾套25之間。分布器裝置15沒有與反應器夾套25直 接連接。
在反應器1中，本發明硫化氫的制備按如下進行。經由進料裝置11 將分布器裝置15下方反應器中的氣態氫通入石危熔體9中，其結果是在分布 器板16下方形成氫氣泡。借助分布器裝置15，將來自氬氣泡的氬氣分布 于其上方的At熔體9中并且以氣泡形式在石危熔體9內上升，這從硫熔體9 汽提出硫。因此在硫熔體9上方的反應物區10中形成了包含氣態氬和硫的 反應混合物。反應混合物從反應物區10穿過一個或多個排列于各U形管 21的臂26圓周上的入口孔23而i^MJ形管21的一個臂26內部，流過其 中存在的催化劑床22(其可通過上游惰性床補充)并且沿著流路在包含固定 催化劑床22的反應區內基本轉化成石危化氫。產物經由至少一個出口孔24由第二個臂27流出i^A產物區7并且可在那經由外殼3收集并排出。因為 U形管21與硫熔體9直接接觸，在向H2S轉化中放出的反應熱從固定催 化劑床22中釋放經由沿著反應區的U形管的外部夾套表面28i^疏熔體 9中并且用于石克蒸發。
為了使硫熔體9在工藝過程中保持在基本相同的高度上，將氣態氫和 液態硫以適當量經由進料裝置11和硫入口 29連續供入反應器1中。將從 產物中沉積出的過量硫以熔體形式輸送到排列于反應器1上部分區中的收 集和分流結構。該收集和分流結構包括收集板31，收集板31上排列有入 口短管34，用于使產物從置于收集板31下方的產物區7流入置于其下方 的產物區7中，并且收集板31以棱35為邊界。分離出的液態硫在水平排 列于反應器1的產物區7中的收集板31上收集，并且經由浸入^5克熔體9 中的溢流管32再循環回存在于反應器的下部分區8中的硫熔體9中。反應 器l優選為絕熱的，從而使得能耗最低。
圖2顯示出本發明反應器的優選實施方案中的分布器裝置俯視圖。
分布器裝置15包括在反應器1中水平排列的具有通道孔19和向下延 伸的邊緣17的分布器板16。平面分布器板16優選基本上在反應器1整個 橫截面上延伸，在反應器夾套與邊緣17之間保留有間隙。分布器板16的 形狀由其中排列有分布器板的反應器幾何結構控制。在本案中，它優選為 圓形的。在分布器裝置15下方引入的氫氣在該分布器板16下方聚集而在 由向下延伸的邊緣17和分布器板16限定的空間中形成氫氣泡。聚集的氬 氣經由分布器板16中的通道孔19而分布均勻地從氫氣泡M至置于分布 器板16上方的硫熔體中。
圖2顯示出通道孔19在分布器板16中的一種可能排列，其呈圓形排 列并均勻分布于分布器板16上。在分布器板16中還顯示有通道30，本發 明反應器中U形管21的臂26、 27穿過通道30并且例如通過焊縫與分布 器板16連接。在分布器板16的圓周上提供凹槽33,凹槽33提供有氬氣 12入口 、硫29入口和硫溢流管入口 32 。 參考號列表
1 反應器 31 收集板2反應器殼體32
3上部外殼33
4下部外殼34
5出口短管35
6板
7產物區
8反應器下部分區
9硫熔體
10反應物區
11氫氣進料裝置
12管線
13垂直排列管
14空間
15分布器裝置
16分布器板
17邊緣
18邊緣區
19通道孑L
20間隙
21管
22固定催化劑床
23入口孑L
24出口孑L
25反應器夾套
26第一個臂
27笫二個臂
28外部夾套表面
29硫入口
30通道
溢流管
入口短管
棱
權利要求
1.一種由氫氣和硫連續制備H2S的反應器(1)，包括用于將氣態氫分布于至少存在于反應器下部的硫熔體(9)中的分布器裝置(15)，其中所述分布器裝置(15)排列于硫熔體(9)中并且包括排列于反應器(1)中且具有向下延伸的帶有邊緣區(18)的邊緣(17)的分布器板(16)，氫氣經由邊緣區(18)從在分布器板(16)下方形成的氫氣泡分布于硫熔體(9)中。
2. 根據權利要求l的反應器(l)，其中所述分布器板(16)具有用來使氫 氣經由所述分布器板(16)從氫氣泡分布于疏熔體(9)中的通道孔(19)。
3. 根據權利要求2的反應器(l)，其特征在于所述分布器板(16)的通道 孔(19)的總孔面積基于分布器板(16)的面積為0.001-5%。
4. 根據權利要求2或3的反應器(l)，其特征在于所述分布器板(16)的 圓形通道孔(19)的直徑為0.2-3cm或所述分布器板(16)的狹縫狀通道孔的狹 縫寬度為0.2-3cm。
5. 根據權利要求l-4中任一項的反應器(l)，其特征在于用于將氣態氫 供入反應器(l)中的進料裝置(ll)包括垂直排列于反應器(l)中且用來將氣態 氫從分布器裝置(15)下方通入疏熔體中的開口管(13),以在分布器板(16)下 方形成氫氣泡。
6. 根據權利要求1-5中任一項的反應器(l),其中向下延伸的邊緣(17) 具有鋸齒狀邊緣區(18)，經由其氫氣可以從氫氣泡穿過邊緣(17)與反應器(1) 的反應器夾套(25)之間的間隙(20)而通入硫熔體中。
7，根據權利要求1-6中任一項的反應器(l)，其中所述反應器(l)包括氣 態硫和氬在其中向H2S轉化的至少一個接觸管(21)，所述至少一個接觸管 (21)部分與硫熔體(9)接觸。
8.根據權利要求7的反應器(1)，其中所述至少一個接觸管(21)與分布 器裝置(15)的分布器板(16)連接。
9， 一種由氫氣和硫連續制備H2S的方法，包括將氣態氫通入至少存在 于反應器下部的硫熔體中，其特征在于經由分布器裝置(15)將氣態氫分布 于硫熔體中，所述分布器裝置(15)排列于硫熔體中并且包括排列于反應器(l)中且具有向下延伸的邊緣(17)的分布器板(16)以在分布器板(16)下方形成氫 氣泡，將來自氫氣泡的氫氣通過所述分布器裝置分布于硫熔體(9)中。
10. 根據權利要求9的方法，其特征在于將來自分布器板(16)下方氫氣 泡的氣態氫經由分布器裝置(15)的向下延伸的邊緣(17)穿過邊緣(17)與反應 器(1)的反應器夾套(25)之間的間隙(20)而分布于硫熔體(9)中。
11. 根據權利要求9或10的方法，其特征在于將來自分布器板(16)下 方氫氣泡的氣態氫經由向下延伸的邊緣(17)的鋸齒狀邊緣區(18)分布。
12. 根據權利要求9-11中任一項的方法，其特征在于將來自分布器板 (16)下方氫氣泡的氣態氫穿過分布器板(16)中提供的通道孔(19)分布于置于 分布器板(16)上方的硫熔體(9)中。
全文摘要
本發明涉及一種由氫氣和硫連續制備H₂S的反應器(1)，其包括用于將氣態氫分布于至少反應器下部含有的硫熔體(9)中的分布器裝置(15)。該分布器裝置(15)排列于硫熔體(9)中并且包括排列于反應器(1)中且具有向下延伸的邊緣(17)及任選具有通道孔(19)的分布器板(16)。氫氣通過分布器板(16)(例如穿過通道孔(19))從在分布器板(16)下方形成的氫氣泡分布于硫熔體(9)中。
文檔編號C01B17/16GK101610976SQ200880002397
公開日2009年12月23日 申請日期2008年1月10日 優先權日2007年1月16日
發明者A·韋爾弗特, H·德萊斯, H·杰周 申請人:巴斯夫歐洲公司