用于制备硫化氢的反应器和方法_4

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.根据实施例1-6中任一项所述的反应器,其特征在于,所述反应器包括内壁
(11),所述内壁(11)在所述反应器的操作过程中归因于反应器外壁与所述内壁(11)之间的空间而使得所述硫熔体根据气升泵原理连续循环。
[0081]8.根据实施例1-7中任一项所述的反应器,其特征在于,所述反应器还包括:
[0082]-适于冷凝存在于所述产物气体混合物中的所述硫的回流冷凝器,
[0083]-适于将所述产物气体混合物从所述气体收集区输送到所述回流冷凝器的输入管线,以及
[0084]-适于将冷凝的硫返回到所述反应器的返回管线。
[0085]9.用于在相对于标准条件升高的温度和升高的压力下通过硫和氢气的放热反应制备硫化氢以形成包含硫化氢和硫的产物气体混合物P4a的方法,所述方法包括以下步骤:
[0086]-在加压反应器的下部反应器区中提供硫熔体,
[0087]-将加压氢气供应到所述硫熔体中,所供应的氢气至少部分地与从所述硫熔体转化为气态的硫一起由至少一个非承压第一洞穴和至少一个非承压第二洞穴容纳,
[0088]-至少临时将所述氢气和所述硫留在所述第一洞穴中,以在放热反应中形成包含硫化氢、硫和氢气的产物气体混合物P1,
[0089]-将所述产物气体混合物P1容纳在一个或多个第二洞穴中并且将所述产物气体混合物P1至少临时留在其中,以使存在于所述产物气体混合物P!中的所述硫与氢气反应形成另外的硫化氢,成为产物气体混合物P2,
[0090]-将加压氢气供应到所述硫熔体中,所供应的氢气至少部分地与从所述硫熔体转化为气态的硫一起直接由至少一个非承压第二洞穴容纳,以及
[0091]-将所述产物气体混合物P4a收集在气体收集区中。
[0092]10.根据实施例9所述的方法,其特征在于,所述产物气体混合物被容纳并且至少临时留在一个或多个第三或更高序数的洞穴中,以使存在于所述产物气体混合物P2中的所述硫与氢气反应形成另外的硫化氢。
[0093]11.根据实施例9或10所述的方法,其特征在于,将在所述下部反应器区中形成的产物气体混合物Pu的总量通过一个或多个非承压安装装置连续传送到所述气体收集区,其中,通过使用所述安装装置中的催化剂,存在于所述产物气体混合物Pu中的所述硫和氢气反应以形成另外的硫化氢。
[0094]12.根据实施例11所述的方法,其特征在于,所述催化剂通过将通过所述硫和氢气的反应释放在所述催化剂中的反应热热传递到所述硫恪体而冷却。
[0095]13.根据实施例11或12所述的方法,其特征在于,在引入含所述催化剂的所述安装装置中之前,所述产物气体混合物Pu中的硫化氢的比例为气体体积的至少60%。
[0096]14.根据实施例9-13中任一项所述的方法,其特征在于,其包括使存在于所述产物气体混合物P4a中的所述硫冷凝并直接循环到所述反应器中的额外处理步骤。
[0097]15.根据实施例9-14中任一项所述的方法,其特征在于,所述硫化氢的制备在5-15巴的压力下进行。
[0098]16.根据实施例9-15中任一项所述的方法,其特征在于,所述硫熔体的温度为400-450。。。
[0099]17.根据实施例9-16中任一项所述的方法,其特征在于,所述硫熔体根据气升泵原理连续循环。
[0100]18.根据实施例1-8中任一项所述的反应器用于制备硫烷含量不超过600ppm的硫化氢的用途。
[0101]图1作为实例且示意性地示出了可用于根据本发明由氢气和硫制备硫化氢的反应器。
[0102]图1中所示的反应器I包括在其下部区2中包含硫熔体3的外部承压容器。通过供应装置5,氢气可被引入硫熔体中,并且直接由第一洞穴4容纳。供应装置5a也可以被用于将氢气直接引入第一洞穴4的气体空间12中。在第一洞穴4的气体空间12中,形成包含氢气、硫和硫化氢的产物气体混合物P:。所示反应器还具有额外的供应装置9,通过所述供应装置9,氢气可被直接供应到第二洞穴8,其中在气体空间13中形成产物气体混合物P2O通过供应装置9a,氢气也可被直接引入第二洞穴8的气体空间13中。向上流动的气体混合物临时由第三洞穴10容纳,其中在气体空间14中形成产物气体混合物P3。在下部反应器区中形成的总产物气体混合物Pu收集在气体空间15中。气体空间15与气体收集区6由中间塔盘16隔开。使用安装装置7将产物气体混合物Pu从气体空间15传送到气体收集区6。所述安装装置7被设计为浸入硫熔体3中的U形管。气体可以通过孔口 17和18流入和流出所述安装装置7。所述安装装置7可容纳能够使产物气体混合物Pu中的硫和氢气进一步转化以形成产物气体混合物的催化剂。包含硫和硫化氢的产物气体混合物P4?容纳在气体收集区6中,并且可以经由孔口 19从反应器抽出,或者任选地供应到回流冷凝器。在硫熔体附近,所述反应器还包括内壁11,其用于通过气升泵原理使硫熔体连续循环。
[0103]图2示出了在具有第一、第二和第三洞穴的反应器的情况下四种不同的说明性洞穴布置的示意图。洞穴由各自具有一个孔口的中间塔盘组成。这些孔口分别布置,以使气体混合物必须从第一洞穴流到第二洞穴和从第二洞穴流到第三洞穴。左上方是本发明的在每种情况下具有第一、第二和第三洞穴的反应器。三个洞穴各自具有相同的几何结构。右上方是本发明的在每种情况下具有第一、第二和第三洞穴的反应器,从第一洞穴到第三洞穴,堰高度连续增加,因此气体混合物的停留时间延长。左下方是本发明的在每种情况下具有第一、第二和第三洞穴的反应器,所有洞穴均具有相同的堰高度。第二洞穴在中间塔盘的中间具有圆形孔口。右下方是本发明的在每种情况下具有第一、第二和第三洞穴的反应器,从第一洞穴到第三洞穴,堰高度连续增加,因此气体混合物的停留时间延长。
[0104]图3示出了洞穴的说明性实施方案的示意图。所示洞穴具有中间塔盘,所述中间塔盘具有沿其边缘延伸的堰。针对堰A的下边缘和堰B的轮廓示出了各种实施方案。
[0105]实施例
[0106]实施例1 (比较例)
[0107]将10001 (STP)/h氢气经由在基底的玻璃料连续引入内径为5cm的管中,所述管已填充有高达Im的高度的液体硫。通过进一步计量加入液体硫来补偿消耗的硫,同时保持填充水平恒定。将通过冷凝从产物气体流移除的硫以液体形式再循环到所述管的上部区域中。在液体硫的上方,以1cm的间隔设置用于测量温度的护套式热电偶。当将反应器经由外壁电加热到400°C时,硫内存在约397°C的均匀温度。然而,位于硫上方的热电偶显示出520°C的最高温度。另外,在液体硫的上方,在最高温度的位置提供由标准不锈钢(1.4571)制成的新材料样品。在约400h的操作时间后,取出材料样品,并且其显示出呈剥落和重量损失形式的严重的腐蚀现象。
[0108]实施例2 (比较例)
[0109]重复实施例1,只是将液体硫的高度升高到4m。保持位于液体硫上方的最高温度值。在材料样品上同样发生严重的腐蚀现象。
[0110]实施例3 (比较例)
[0111]重复实施例2,只是将按重量计15%的粉状Co3O4MoO3Al2O3催化剂悬浮在液体硫中。保持位于液体硫上方的最高温度值。在材料样品上同样发生严重的腐蚀现象。
[0112]实施例4
[0113]在中试工厂中对本发明的方法进行检查。中试反应器的高度约为5.5m,直径约为0.5m,并且容积约为0.Sm3。该中试工厂配备了一系列四个相等尺寸的洞穴。经由氢气进料连续计量加入70m3 (STP) /h氢气,基于单个洞穴,其对应于3700m3 (STP) (H2) / (m3 (洞穴容积)*h)的氢气负荷。在填充水平控制下补充消耗的硫。将通过冷凝从产物气体流移除的硫以液体形式再循环到反应器中。反应器中的压力为12巴。液体硫中的温度为430°C。在每种情况下,在洞穴中的停留时间为5秒。通过在洞穴中的均相反应,H2的转化率约为90%。通过以固定方式安装在反应器中的热电偶,测量洞穴内和硫熔体上方的温度。在这些情况下,在洞穴中测得的最高温度为479°C。在液体硫相的上方,不可辨别到均相反应的开始。液体硫上方的气体温度基本上对应于液体硫的温度,因此,对液体硫上方的气相附近的承压护套的材料没有
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