[发明专利]连续生产硫化氢的方法和装置

说明书

本发明涉及通过使包含气态硫和氢的反应混合物在固体催化剂作用下转化而连续制备硫化氢H₂S的一种方法和一种装置。 

在现有技术中，硫化氢例如通过根据Girdler的H₂S工艺(Ullmann’sEncyclopedia of Industrial Chemistry(Ullmann工业化学百科全书)，第六版，2003，第17卷，第291页)制备。在该工艺中，H₂S以非催化方式由单质硫和氢在具有内件和基本上水平排列的延长底部的塔中制备。将氢气引入填充有沸硫的底部并将硫汽提至上升的气相中。氢气与上升的硫在塔的气体空间中反应并且通过用液态硫洗涤而从产物气体中排出释放的反应热。为此，从塔底排出液态硫，与新鲜的冷硫混合并在塔顶引入。将主要包含硫化氢的产物气体在两个换热器中冷却。发现缺点为所述工艺必须在加压和高温下进行。高温导致腐蚀速率及反应器壁上的材料磨耗增加。在泄漏情况下，较大量的有毒H₂S由于高压而逸出。还不利的是产物仍包含大量的未反应氢气(3体积％)和其他杂质(2体积％)。 

GB 1,193,040涉及一种在高温和高压下由单质制备H₂S的方法。该反应在具有内件的塔中进行，其中氢气在反应器下端供入并且过量熔融硫在反应器上端供入。该反应在400-600℃(优选450-540℃)的温度和4-15atm(优选5-12atm)的压力下进行。缺点为与腐蚀有关的高温和出于安全因素的压力。 

US 5,173,285涉及一种通过硫与氢气反应制备硫化氢的方法。该制备在两步中在0.3-30kg/cm²(优选3-30kg/cm²)的高压和250-600℃(优选300-450℃)的温度下进行。缺点为所述实施方案中使用高压。另一缺点为产物气体中的残留氢气含量为3.2％。 

DE 3 437 010 A1的主题为一种由单质制备硫化氢的方法。该制备在温度为650-1300℃的火焰中进行。起始物质硫和氢气以0.8-1.2∶1的摩尔比，优选以化学计量比使用。该方法的缺点为高温，其导致设备的腐蚀增加。 

FR 2 765 808 A1基于另一种在加压和高于350℃至465℃的温度下在催化剂上以过量氢气将套管逆流蒸发器用于硫而制备硫化氢的方法。在该方法中，由来自反应阶段的H₂S料流加热氢气。热氢气向硫料流放热并混入在换热器空间引入的硫中。一部分H₂S再循环以防止硫与氢气产生过高粘度。缺点为双重间接加热导致装置较复杂。首先，H₂S加热氢气。然后，氢气加热硫。另一个安全方面的缺点为高压(在实施例中为＞10巴)操作。 

US 2,214,859涉及一种制备硫化氢的方法。该制备在硫过量为4∶2-1.5∶2(原子硫∶原子氢之比)时进行。该合成反应在500-800℃下在包含钴、镍或钼的氧化物或硫化物的催化剂作用下进行。缺点为因不利用反应热而导致工艺的高能耗。另一缺点为反应在高温下进行，这导致腐蚀增加。又一缺点为氢气转化率最大为98％。 

H₂S的催化制备描述于Angew.Chem.；第74卷，1962；4；第151页中。在该制备中，将氢气穿过外部加热的硫浴。载有硫蒸气的氢气穿过孔进入催化剂空间中。未反应的硫在离开催化剂空间之后在H₂S出口管上部冷凝并且经由溢流管通回硫浴中。催化剂空间围绕H₂S出口管同心排列。以工业规模进行该方法的缺点为没有利用反应热加热硫浴，而是通过硫浴的加热夹套进行加热。 

DE 1 113 446公开了通过使氢气与硫的化学计量混合物在包含负载于载体上的钴盐和钼盐的催化剂作用下在300-400℃的温度下转化而催化制备硫化氢。将催化剂置于氢气和硫混合物流过的管中。硫浴温度为340-360℃，从而通过使氢气穿过硫浴而产生氢气与硫的化学计量混合物来制备H₂S。因为包含催化剂的管以未详细描述的方式排列于硫浴中，所以通过直接热交换利用H₂S形成中放出的反应热。在长期操作中，DE 1 113 446方法没有实现氢气的完全转化。