[發(fā)明專利]用于制備硫化氫的反應器和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380040523.2
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN104603048A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設計）人: C·H·芬克爾代;C·K·張;R·馬森;S·文納;M·克費爾
• 申請（專利權）人: 贏創(chuàng)工業(yè)集團股份有限公司
• 主分類號: C01B17/16
• 分類號: C01B17/16;B01J8/06;B01J10/00;B01J19/00;B01J19/24;B01J4/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

技術領域

本發(fā)明涉及用于在升高的壓力和升高的溫度下由單質硫和氫氣合成硫化氫的反應器和方法。本發(fā)明還涉及所述反應器用于以高產(chǎn)率和低H₂S_x含量制備硫化氫的用途。

背景技術

硫化氫是工業(yè)上重要的中間體，例如用于合成甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫化物、磺酸、二甲基亞砜、二甲基砜，以及用于許多硫化反應。迄今，其主要由礦物油和天然氣加工以及通過硫和氫氣的反應獲得。

通常通過以下方式由單質制備硫化氫：將氣態(tài)氫引入硫熔體中，將硫轉化為氣相并在與氫氣的放熱反應中將其中的硫轉化為硫化氫(Ullmann’s?Encyclopedia?of?Industrial?Chemistry，第六版，1998年，Wiley-VCH)。

為了獲得令人滿意的反應速率和高的硫化氫產(chǎn)率，反應必須在相對于標準條件升高的溫度下進行。根據(jù)預期的進一步使用，可能需要提供在大于5巴的壓力下制備的硫化氫。在這種情況下，有利的是在所需的壓力下直接進行硫化氫的合成。這就需要溫度的進一步升高，以確保足夠的硫被轉化為氣相。然而，在高于450℃的溫度下進行硫化氫的合成的缺點在于，在這些條件下，硫化氫會對反應器的材料造成腐蝕損壞。因此，需要可實現(xiàn)高的轉化率，同時避免至少對反應器的承壓元件的損壞的反應器構造。

一種提高硫化氫產(chǎn)率的方法是延長氫氣在硫熔體中的停留時間。這例如在US?2?876?070和DE?10?2008?040?544?A1中通過使用具有布置在硫熔體內的呈中間塔盤或杯形式的氣體收集區(qū)的反應器進行。然而，這種類型的構造僅實現(xiàn)了大于96％的氫氣轉化率。增加氣體收集區(qū)的數(shù)量也許可以提高轉化率，但這將導致需要更大的反應器容積的缺點。

延長氫氣在硫熔體中的停留時間的原理還在DE?10?2008?040?544?A1中通過在硫熔體中具有亂堆陶瓷填料床的反應器實現(xiàn)。這種反應器實現(xiàn)了大于99％的轉化率。然而，這種反應器設計需要恒定的氫氣供應，因為在氫氣供應下降或關閉的情況下，反應氣體可以完全從亂堆填料床的區(qū)域逸出，并且亂堆填料床會變得充滿液體硫。因此，此類反應器僅可在非常窄的負荷范圍內操作。

提高反應速率的另一種方法是使用催化劑，例如鈷、鎳或鉬的氧化物或硫化物。這種方法公開在例如US?2?863?725和EP?2?125?612?B1中，采取具有浸入硫熔體中的填充催化劑的管并且氣態(tài)反應物流動通過這些管的反應器的形式。然而，已發(fā)現(xiàn)，這些反應器的缺點是，它們在小于5巴的壓力下操作，并且，由于硫和氫氣的反應主要是催化性的事實，因此需要大量的催化劑。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明的目的是提供用于由硫和氫氣制備硫化氫的反應器，所述反應器確保高的氫氣轉化率和高的所產(chǎn)生硫化氫的純度。所述反應器也應實現(xiàn)在大于5巴的壓力下制備硫化氫，具有非常緊湊的設計，并且確保非常寬的負荷范圍。特別是在集成生產(chǎn)系統(tǒng)中，非常寬的負荷范圍是有利的，以便能夠靈活地應對負荷的變化，而不是必須處置在當時集成系統(tǒng)所不需要的而是由于缺乏靈活性所導致的過量的量。最后，從成本、維護和安全角度來看，反應器應不易在預期的操作條件下發(fā)生腐蝕損壞。關于提供硫熔體和消散反應熱所需要的能量，另外需要特別有效的反應器設計。另外，希望最小化所需催化劑的量和最大化催化劑的使用壽命。

具體實施方式

為實現(xiàn)這個目的，本發(fā)明提供適于在相對于標準條件升高的溫度和升高的壓力下通過硫和氫氣的放熱反應連續(xù)制備硫化氫以形成包含硫化氫和硫的最終產(chǎn)物氣體混合物P_最終的反應器，所述反應器包括：

-適于容納硫熔體的下部反應器區(qū)，以及

-一個或多個非承壓第一洞穴和對于每個第一洞穴至少一個適于受控地供應加壓氣態(tài)氫的供應裝置，所述洞穴適于至少臨時容納在放熱反應中形成的并且包含硫化氫、硫和氫氣的產(chǎn)物氣體混合物P₁，

-一個或多個非承壓第二洞穴，所述第二洞穴被布置在第一洞穴的上方，并且適于至少臨時容納在第一洞穴中形成的產(chǎn)物氣體混合物P₁以及適于通過硫和氫氣的放熱反應形成另外的硫化氫以形成產(chǎn)物氣體混合物P₂，以及

-適于在相對于標準條件升高的溫度和升高的壓力下容納產(chǎn)物氣體混合物P_最終的氣體收集區(qū)。

所述反應器的特征在于，至少一個所述第二洞穴包括至少一個適于受控地供應加壓氣態(tài)氫的供應裝置。