[發明專利]用于在堿性介質中生成H2S的系統及其使用方法

在審

• 申請號: 201680076355.6
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108883935A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: A·F·雅爾布特
• 申請（專利權）人: 梅多克斯私人投資有限公司
• 主分類號: C01B17/16
• 分類號: C01B17/16;C01D5/00;C01B17/22;B01J19/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 王春偉;劉繼富

在堿性環境中生產硫化氫的方法。為了生成作為主要產物的硫化氫(H₂S)氣體和作為副產物的硫酸鈉(Na₂SO₄)，將具有鈉鹽、單質硫(S)和水的混合物添加至反應器中。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年12月27日提交的美國臨時申請第62/271263號和2016年1月11日提交的美國臨時申請第62/276966號的權益，其內容通過引用全文并入本文。

技術領域

本發明涉及在堿性介質中生產硫化氫氣體的方法。

背景技術

硫化氫是具有式H₂S的化學化合物。在室溫下，它是一種無色、易燃且極其危險的氣體，具有臭雞蛋特有的難聞臭味。在化學上，硫化氫起還原劑的作用，并且與金屬離子反應形成金屬硫化物，其可以被認為是硫化氫的鹽。另外，幾種金屬的天然礦物形式是硫化物(例如，方鉛礦、或硫化鉛(II)和閃鋅礦、或硫化鋅)。關于健康，硫化氫既是一種刺激物，又是一種影響氧利用和中樞神經系統的化學窒息劑。在較低濃度(2-5ppm)下，其會引起惡心、眼睛流淚、頭痛和/或失眠。中等濃度(5-100ppm)可導致更嚴重的眼睛和呼吸道刺激。在濃度較高(100+ppm)下，其可引起休克、抽搐、無法呼吸、極為快速的失去意識、昏迷和死亡。

盡管存在上述健康風險，但硫化氫具有多種有利的工業應用，如在圖1中示出的。例如，其可用作石油產品的添加劑，并且可用作化學分析中的分析試劑。其還用于生產硫和硫酸。

在歷史上，硫化氫最通常通過從“含硫氣體”中分離而獲得，所述“含硫氣體”是具有高H₂S含量的天然氣。在大多數現代工業應用中，通過在高壓(>10巴)下使氫氣與約450℃的熔融單質硫反應來生產硫化氫。發明名稱為“Methods for Producing Hydrogen(Bi)Sulfide and/or Removing Metals”的美國專利第6387669號描述了一種使用稱為硫酸鹽還原菌(SRB)的厭氧微生物制備硫化氫的方法，所述厭氧微生物將有機物或氫的氧化與將硫酸鹽還原成硫化氫結合起來。

在采礦中，使用硫化氫來制備金屬硫化物并在冶金過程中除去雜質。例如，C.J.N.Buisman等人在1999年的TMS大會上發表的題為“Biological Sulfide Productionfor Metal Recovery”的文章中描述了該方法。通常，在工業(采礦業、硫酸工廠)中，必須對受到金屬污染的稀釋硫酸流進行處理。在歷史上，使用石灰石或其他堿性組分中和這些料流，導致硫酸鹽和金屬如石膏和金屬氫氧化物分別沉淀出來，而它們必須被填埋。該工藝的操作成本高，而與硫酸鹽和金屬的去除相關的操作成本相對較低(硫酸鹽為1500mg/l，金屬為0.5ppm至5ppm)。另外，所有有價值的金屬都損失在污泥中。使用生物源硫化物生產，可以對這些被污染的料流進行處理以生產硫和金屬硫化物。在用作硫化氫生產源的廢酸流出物中存在的金屬將按照下式作為金屬硫化物沉淀出來：

金屬+H₂S→金屬硫化物+H₂(g) (1)

另外，在用作硫化氫生產源的廢酸流出物中存在的金屬氧化物將按照下式作為金屬硫化物沉淀出來：

金屬氧化物+H₂S→金屬硫化物+H₂O(l) (2)

然而，由于在生產中涉及的危險以及由于其對人類健康造成的危害，硫化氫的生產成本可能非常高。需要一種具有成本效益的、不需要昂貴試劑如純氫氣、乙醇或天然氣的生產工業規模量的硫化氫的方法。另外，有利的是在熱力學有利的方法中生產硫化氫，使得可以通過控制反應容器的溫度來控制生產速率。

附圖說明

圖1是硫化氫氣體的有利工業應用的圖示；