CN101583564A - 生产硫化氢的反应器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过使主要包含气态硫和氢的原料混合物在催化剂作用下反应而连续制备H2S的一种反应器(1)和一种方法。所述反应器(1)至少在反应器(1)下部分区(8)中包含硫熔体(9)，气态氢引入所述硫熔体(9)中。催化剂置于至少一个与硫熔体(9)部分接触的U形管(21)中。至少一个U形管(21)具有位于臂(26)内的至少一个置于硫熔体(9)上方的入口(23)，原料混合物能够通过所述入口(23)从反应器(1)的反应物区(10)进入U形管(21)。所述至少一个U形管(21)还具有内部流路，原料混合物可沿着该流路在包含催化剂(22)的反应区中反应并且具有位于另一个臂(27)内的至少一个出口(24)，产物能够通过该出口(24)排入产物区(7)中。

Description

生产硫化氢的反应器和方法
本发明涉及通过使气态氢和硫在催化剂作用下转化而连续制备硫化氢H2S的一种反应器和一种方法。
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。
在Angew.Chem.；第74卷，1962；4；第151页中了描述H2S的催化制备。在该制备中，使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。将催化剂置于氢气与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。
US 2,863,725描述了一种在含钼催化剂作用下制备H2S的方法，其中气态氢被引入包含硫熔体的反应器中并且以气泡形式上升穿过硫熔体。调节引入的氢气量和硫熔体温度(规定温度低于326℃)使得在硫熔体上方气体区域形成的气体混合物包含氢气与硫反应物，其中氢气过量超过化学计量反应比。
还描述于US 2,965,455中的这种反应器为由间隔物分成上部反应器区和下部收集区的管束反应器。上部反应器区部分填充有硫熔体并且反应物在硫熔体上方聚集在与管束的管上端相通的气体区中。在所述管中放置有钼催化剂，反应在气相中在钼催化剂作用下进行产生H2S。反应物气体混合物在管上端进入管中，在自上而下流过它们的过程中在催化剂作用下转化并且以含产物气体在管下端离开管，其中管下端与反应器收集区相通。所述管置入硫熔体中使反应释放的反应热与围绕所述管的硫熔体进行热交换。接触管与它们下端的分隔物连接，这在分隔物上为催化剂载体提供了整体单元。发现问题为分隔物与催化剂管之间的特定连接位置都受到热应力和机械应力作用并由此组成存在风险的区域。所述管仅以它们下端固定在分隔物上导致稳定性问题。
发现另一问题为经由多孔入口管将氢气靠近分隔物引入硫熔体下部区域的情况。液态硫可渗入所述入口管的孔眼中，尤其在工艺启动阶段，并在相应温度下固化而导致阻碍或堵塞。这导致氢气供应不足使得通过氢气从硫熔体中汽提出的硫量相对催化反应所需摩尔比来说太低。
关于进行硫化氢制备工艺的反应器的结构和材料的选择的一般问题是在所用材料长度上的热改变，这由工艺启动和关闭阶段过程中的温度升高和温度降低引起并且对于各结构单元可有所不同。解决该问题的一种方法为将张力调节器如金属风箱并入反应器夹套中，这使长度上的各热改变被缓冲。然而，这些张力调节器通常为发生泄漏的位置。此外，必须注意硫化氢对于各元件材料的高度腐蚀性，在高温下尤其显著，这导致制备硫化氢的反应器结构的高材料成本。
因此，本发明目的为提供避免现有技术缺点并且更高效、在能量方面改进且更经济地制备(尤其是连续制备)H2S的一种反应器和一种方法。
该目的通过使主要包含气态硫和氢的反应混合物在催化剂作用下反应而连续制备H2S的反应器实现，所述反应器在反应器下部包含硫熔体，气态氢可借助进料装置流入所述硫熔体中。催化剂(优选为固定床形式的)置于该至少一个与硫熔体部分接触的U形管中，该至少一个U形管具有位于臂内的至少一个置于硫熔体上方的入口孔(反应混合物可通过该孔从反应器的反应物区进入U形管)和位于该至少一个U形管内的流路(反应混合物可沿着该流路在放置有催化剂的反应区中转化)，并且该至少一个U形管具有位于另一个臂内的至少一个出口孔(产物可通过该出口孔排入产物区(与反应物区隔开))。
反应器优选包括被反应器夹套围绕的圆柱形或棱柱形中心壳体，壳体各端被外壳封闭。所述外壳可各自具有任何合适形状，例如为半球形或锥形。
反应器优选在下部填充有硫熔体。气态氢可经由进料装置引入硫熔体中，此时主要包含气态硫和气态氢的反应混合物在硫熔体上方在反应物区聚集，所述反应物区与硫熔体经由相边界接触并且顶部优选以分隔物如板为边界。在本发明优选的实施方案中，所述板与反应器上部，优选反应器内上部三分之一，更优选上部四分之一的反应器夹套连接。
在本发明反应器中，提供至少一个与硫熔体至少部分接触的U形管。因此根据本发明将反应器设计为具有U形结构的催化剂管的管束反应器。这种U形管具有两个臂，其通过位于其下端的弯曲部分彼此连接。U形管各自可具有长度不同或优选长度相同的臂。U形管臂的直径例如可为2-20cm，特别是2.5-15cm，更优选为5-8cm。该至少一个U形管优选垂直排列于反应器中，其中弯曲部分位于底部而臂的两端位于顶部。
就本发明而言，“接触”指的是热交换可在硫熔体与管内部之间经由管壁进行。该至少一个U形管优选部分浸入硫熔体中。
在该至少一个U形管内，放置有用于使氢气和硫转化成H2S的催化剂，其结果是提供了反应区。对本发明而言，反应区指的是U形管内放置有催化剂的区域。反应物主要在包含催化剂的反应区中转化。因为为氢气与硫反应产生H2S所提供的反应区可在各U形管的两臂上分开，所以在U形管中设置反应区使反应器在反应器长度上设计紧凑。催化剂的使用允许向H2S的转化在中等温度和低压下进行。催化剂优选以疏松材料的固定床形式置于该至少一个U形管中。合适的催化剂例如为包含负载于载体上的钴和钼的催化剂，其可以任何形状的成型体使用。例如，成型体直径为2-12mm，特别为3-10mm，更优选为4-8mm并且长度优选为2-12mm，特别为3-10mm，更优选为4-8mm。
在本发明反应器中制备硫化氢时，反应混合物从反应物区经由至少一个入口孔进入该至少一个U形管的臂中。该入口孔在至少一个U形管的臂中位于硫熔体上方。该入口孔由反应物区通向U形管的一个臂中。选择硫熔体相边界与U形管入口孔之间距离使得最少量的液态硫以液滴形式与反应混合物料流夹带进入U形管内部。入口孔与硫熔体相边界之间的距离优选为0.3-3m，特别是0.6-2.5m，更优选为0.9-2m。
在本发明反应器中制备硫化氢时，反应混合物沿着流路流过U形管，即它经由入口孔进入之后首先自上而下流过U形管的一个臂，经由U形管的弯曲部分进入第二个臂并随后自下而上流过第二个臂。反应混合物主要在存在于U形管内的反应区中在其中排列的催化剂作用下转化。包含产物的气体经由U形管第二个臂中的出口孔进入产物区(优选位于硫熔体上方和反应器中反应区上方)，其(例如借助板)与反应物区隔开。
将气态氢和液态硫优选经由合适的进料装置供入反应器中。使硫化氢产物在合适位置如上部外壳处从反应器产物区流出。
U形管的两个臂优选在它们上端各自与反应器的板连接，所述板又合适地在反应器上部固定在反应器夹套上。所述板使反应器优选分隔成两个分区；它特别确定了其上方的产物区。该至少一个U形管在与反应器夹套连接的板上的优选固定使反应器和U形管的热纵向改变彼此独立，因为U管束仅经由板固定在反应器夹套上使得在反应器结构中可以省却张力调节器。U形管与所述板在U形管臂上端的连接获得的有利效果是所述管因重力而变得稳定。
在本发明优选的实施方案中，将反应器内部分隔成位于其下方的下部分区和位于其上方的上部分区的板置于反应器上部，优选靠近上部外壳。
上部分区优选包括产物区，其在反应器运行过程中主要包含硫化氢产物。在每种情况下U形管的一个臂与产物区相通。
反应器下部分区优选包括直接位于所述板下方的反应物区和位于其下方的硫熔体(将液态硫从外部来源和/或以回流供入硫熔体中)。一些U形管与硫熔体热接触；它们中的一些优选直接排列于硫熔体内，即浸入硫熔体中。在获得H2S的放热反应中释放出的热能由此经由该至少一个U形管传递至围绕的硫熔体中。反应热用于蒸发其中存在的硫。这种热组合使能够进行其中外部供热可显著减少或不需要的能量上有利的工艺。同时，可避免催化剂过热，这提高了催化剂寿命。
为了实现热能的良好传递，优选使反应区中催化剂床的耐热性最小化。为了使反应物转化成H2S，优选提供多个含催化剂的U形管使得催化剂床中心至管壁的特定路程短。所有催化剂管(或U形催化剂管的所有臂)的横截面积之和基于(优选圆柱形的)反应器壳体横截面积的比优选为0.05-0.9，尤其为0.15-0.7，更优选为0.2-0.5，最优选为0.25-0.4。
目的为沿包含催化剂的反应区的特定U形管的外部夹套面积的20-100％与硫熔体接触从而有足够的热接触使热从U形管传递至围绕的硫熔体中。为了使向硫熔体的传热高效作用，无论在U形管中的何处反应，沿包含催化剂的反应区的U形管的外部夹套面积应在大于20％，优选大于50％，更优选大于80％的程度上被硫熔体围绕。在反应器中硫熔体填充量太低及由此U形管与硫熔体接触太低的情况下，存在的风险为不能充分转移反应热。
在反应混合物流动方向，在该至少一个U形管内，反应混合物在进入U形管后可首先流过惰性床，此时以液滴形式存在的任何夹带液态硫均在该惰性床处从反应混合物中分离出。例如，在包含气态氢和硫的反应混合物中可以存在的液态硫的比例至多为100000重量ppm。为了分离出硫液滴，在该至少一个U形管中优选提供基于由惰性床和催化剂床组成的整个床的比例为1-30％，尤其是2-25％，优选为5-20％，更优选为8-16％的惰性床。所述惰性床可由任何形状如鞍形或优选球形的由合适材料如氧化锆或优选氧化铝组成的物体组成。
在本发明反应器的优选实施方案中，优选借助进料装置将气态氢引入反应器中的硫熔体中并且借助分布器装置将其分布于硫熔体中。
分布器装置优选包括水平排列于反应器中的分布器板和向下延伸的边缘。在分布器装置下方引入的氢气在分布器板下方聚集而在以向下延伸的边缘和分布器板为边界的空间中形成氢气泡。
进料装置优选包括管，其在两端开口且在反应器中垂直排列并且排列于分布器装置下方且其上端优选伸入由分布器板与向下延伸的边缘限定的空间(氢气泡)中。伸入分布器板下方空间及尤其是在其下方形成的氢气泡中有利地防止了引入硫熔体中的氢气不均匀。
用来从反应器外部引入氢气的倾斜延伸的入口管优选侧向通向进料装置的垂直管。有利地构造进料装置使得进入垂直排列管的硫可以自由向下流动而不堵塞氢气进料装置。氢气在垂直排列管内上升并且在分布器装置下方聚集。
分布器装置优选包括在反应器中水平排列的分布器板(优选具有通道孔)和向下延伸的边缘。优选平面分布器板优选基本上在反应器整个横截面上延伸，在反应器夹套与分布器装置之间保留有间隙。在分布器装置边缘与反应器夹套之间的间隙宽度优选为1-50mm，特别为2-25mm，更优选为5-10mm。分布器板的形状由其中排列有分布器板的反应器几何结构控制。它可以优选具有圆形或多边形或任何其它所需形状。可优选在分布器板的外圆周上提供凹槽，凹槽提供了例如用于引入氢气、引入硫和再循环硫的通道孔。在分布器装置与反应器夹套之间的间隙因此可仅具有小的宽度以避免分布器装置在反应器中剧烈振动。在分布器装置下方引入的氢气在该分布器板下方聚集而在由向下延伸的边缘和分布器板限定的空间中形成氢气泡。分布器板优选水平排列于反应器中，使得在分布器板下方聚集的氢气泡高度基本恒定。
当氢气泡达到一定高度时，聚集的氢气经由向下延伸的边缘分布于硫熔体中，和/或穿过分布器板中提供的通道孔。来自氢气泡的氢气可经由边缘穿过分布器装置与反应器夹套之间的间隙分布于硫熔体中。分布器装置的边缘区优选具有锯齿状结构，使聚集的氢气分裂成微气泡而分散。
在优选的实施方案中，优选水平排列于反应器中的分布器装置的分布器板包括通道孔。聚集的氢气由于分布器板中的通道孔而分布均匀地从氢气泡分散至置于分布器板上方的硫熔体中，这通过使氢气在反应器横截面上均匀分布而有利地防止了反应器中的振动。分布器板中的通道孔数量由包括所引入氢气的体积流速的因素控制并且优选为2-100个，尤其是4-50个，更优选为8-20个/100标准m3/小时。通道孔例如可以为圆形或限定为狭缝，优选的直径或狭缝宽度为2-30mm，优选为5-20mm，更优选为7-15mm。通道孔优选规则排列于分布器板中。所有通道孔的面积比例基于分布器板面积优选为0.001-5％，优选为0.02-1％，更优选为0.08-0.5％。
为了确保硫熔体通过上升的氢气而良好混合及由此确保硫非常有效地汽提进入上升的氢气中，通过通道孔分散的氢气的气体速率优选为20-400m/s，尤其是50-350m/s，优选为90-300m/s，更优选为150-250m/s。
当有硫渗入通道孔中而在通道孔内固化时，尤其是在温度降低的情况下，氢气经由通道孔在分布器装置上的分布被阻碍。聚集的氢气可随后经由向下延伸的边缘的边缘区分散进入硫熔体中。
在例如经由垂直入口管而不是这样的分布器装置将氢气简单引入硫熔体的情况下，可产生不均匀氢气分布。在入口管附近，在硫熔体内产生大氢气泡。在硫熔体其他区域，则几乎没有任何氢气。从而导致U形管振动。优选在本发明反应器中存在且构造类似于底部开口钟的分布器装置因此也用于稳定本发明反应器中管束的U形管。
为了实现U形管的较高稳定性，可将该至少一个U形管与靠近其下部弯曲部分的分布器装置连接，所述分布器装置限制了U形管或相应管束在其尺度内沿着水平方向振动的范围。此时，分布器装置又不直接与反应器的反应器夹套连接，而是经由U形管与所述板的连接而间接与反应器夹套连接。因此，避免了在反应器、U形管与分布器装置之间由长度上的热改变引起的应力所导致的问题。
在一个实施方案中，分布器板与该至少一个U形管的特定臂在靠近U形管下端如通过焊接相连，包括至少部分弯曲部分的U形管段置于分布器板下方。因为该U形管段与硫熔体不接触，而是伸入在分布器装置下方聚集的氢气泡区域中，所以该段中的U形管优选不含任何催化剂床。因此不存在向H2S的转化并且不会产生待去除的反应放热。在该至少一个U形管内，可提供分隔物而使催化剂床区域与不含床的区域分隔，但是分隔物必须允许H2S制备中的反应物和产物可渗透。
在本发明中，优选在反应器下部如靠近下部外壳处提供气态氢的进料装置和分布器装置。借助进料装置引入硫熔体中的氢气以通过分布器装置分布的气泡形式上升穿过熔体，其从熔体中汽提出硫并且在反应器的反应物区(例如在反应器上部板的下方)聚集作为反应混合物，其经由相边界与硫熔体接触。反应混合物包含的气态氢和硫的摩尔比借助主要工艺参数即温度、压力和引入的氢气量根据硫的蒸发平衡确定。在这一点上，可以根据所需转化成H2S的反应而经由工艺参数的选择确定氢气或硫的过量或者对应于反应化学计量的摩尔比。在本发明中，为使氢气与硫产生H2S的反应基本完全而优选硫过量。每千克所得H2S的硫过量优选为0.2-3，特别是0.4-2.2，优选为0.6-1.6，更优选为0.9-1.2。
本发明还提供一种通过使主要包含气态硫和氢的反应混合物在催化剂作用下转化而连续制备H2S的方法，其包括至少在反应器下部区域提供硫熔体，将气态氢引入硫熔体中。在该方法中，反应混合物经由排列于硫熔体上方的至少一个入口孔从反应物区引入至少一个U形管的臂中，沿着流路穿过与硫熔体部分接触的至少一个U形管并且在流路中反应区中放置的催化剂作用下转化。产物可从U形管另一个臂的至少一个出口孔流出进入产物区(优选与反应物区分隔)。本发明方法优选在所述本发明反应器中进行。
制备H2S的本发明方法优选在反应混合物与包含催化剂的反应物区的温度为300-450℃，优选为320-425℃，更优选为330-400℃时进行，这使为构造单元所选择的材料上的腐蚀应力最小化。硫熔体的温度优选为300-450℃，尤其是320-425℃，优选为330-400℃，更优选为350-360℃。在硫浴上方的反应物空间中的温度优选为300-450℃，尤其是320-425℃，优选为330-400℃，更优选为350-380℃。从U形管出来进入产物空间的产物混合物的温度优选为300-450℃，尤其是320-425℃，优选为330-400℃，更优选为350-360℃。在反应器夹套空间中和U形管内部的压力优选为0.5-10绝对巴，特别是0.75-5绝对巴，更优选为1-3绝对巴，最优选为1.1-1.4绝对巴。
本发明方法中引入的氢气优选在反应器下部提供的分布器装置处分散进入硫熔体中。氢气优选借助分布器装置的水平排列于反应器内的分布器板经由其中提供的通道孔和/或借助从分布器板向下延伸的边缘从分布器板下方聚集的氢气泡分布于硫熔体中。尤其当氢气穿过分布器板中通道孔的通道受到阻碍(例如被其中沉积的硫)时，氢气泡在由分布器板与向下延伸的边缘限定的空间内聚集，从而使得氢气经由向下延伸的边缘的边缘区流入硫熔体中。此时，氢气从分布器装置下方的氢气泡穿过分布器装置与反应器夹套之间的间隙而进入存在于分布器装置上方的硫熔体中。从而确保了在连续制备H2S过程中氢气足量分布于硫熔体内。
分布器装置更优选在分布器板中具有通道孔，用来使氢气从分布器板下方聚集的氢气泡分散进入分布器板上方存在的硫熔体中。
优选调节本发明中硫的蒸发速率使得反应混合物包含硫过量。然后，从反应器产物区与产物一起排出过量硫并随后以熔体分离出。该液态硫例如可经由置于反应器上部分区中的收集和分流结构再循环回存在于反应器下部分区中的硫熔体中，所述收集和分流结构尤其包括收集板和源于其且浸入硫熔体中的溢流管。离开反应器的H2S气体优选在换热器中冷却，其中过量硫冷凝出并且经由收集和分流结构通回硫熔体中。所用冷却介质可以为二次回路中的热压水。
在下文参考示于图1中的反应器并参考示于图2中的分布器详细阐述本发明。
图1显示出本发明装置的优选实施方案的纵断面示意图。
反应器1用外壳3、4在圆柱形壳体2的两端封闭。产物可在上部外壳3处排出。在下部外壳4处配置有出口短管5，从而尽可能完全地排出反应器1的内容物。在反应器1上部提供有板6，其使包括产物区7的上部分区与下部分区8隔开。板6与反应器1的反应器夹套25连接。下部分区8中部分填充有硫熔体9，硫熔体9经由相边界与顶部以板6为边界的反应物区10接触。反应物区10主要包含气态氢和硫。
将氢气经由进料装置11进入反应器1下部如下部外壳4中而引入硫熔体9中。进料装置11包括倾斜延伸且侧向通向管13的管线12，管13在反应器1中垂直排列且在顶部和底部开口。管13的上端伸入以分布器装置15为边界的空间14中。分布器装置15包括在反应器1中水平排列的分布器板16和向下延伸且具有优选锯齿状边缘区18的边缘17。经由进料装置11引入的氢气在垂直管13内上升并且在分布器板16下方聚集而形成氢气泡。分布器板16中的通道孔19使氢气分散于存在于其上方的硫熔体9中，并且氢气以气泡形式在硫熔体9内上升，这从硫熔体9中汽提出硫。这在硫熔体9上方的反应物区10中形成包含气态氢和硫的反应混合物。
当分布器板16中用于氢气通过的通道孔19被堵塞时，氢气还可经由边缘区18从分布器板16下方聚集的氢气泡分散进入反应器夹套25与分布器装置15的边缘17之间的间隙20而进入硫熔体9中。
在反应器1的圆柱形壳体内排列有根据本发明具有U形结构的管21。U形管21通过它们的两个臂26、27与板6连接。可通过焊缝使臂26、27与板6连接。U形管21部分浸入硫熔体9中而经由管21的外部夹套表面28使管21内部与硫熔体9之间的直接热交换成为可能。在各U形管21内排列有固定催化剂床22，其提供在U形管21的两个臂26、27中。
如图1所示，分布器装置15与U形管21连接并且特定U形管21的一部分且尤其是由一个臂26到第二个臂27的过渡部分在分布器板16下方延伸穿过空间14。因为U形管21的该部分伸入聚集的氢气泡中并且没有与硫熔体9直接接触，所以这部分不含任何催化剂。间隙20位于分布器装置15与反应器夹套25之间。分布器装置15没有与反应器夹套25直接连接。
在反应器1中，本发明硫化氢的制备按如下进行。反应混合物从反应物区10穿过一个或多个排列于各U形管21的臂26圆周上的入口孔23而进入U形管21的一个臂26内部，流过其中存在的催化剂床22(其可通过上游惰性床补充)并且沿着流路在包含固定催化剂床22的反应区内基本转化成硫化氢。产物经由至少一个出口孔24由第二个臂27流出进入产物区7并且可在那经由外壳3收集并排出。因为U形管21与硫熔体9直接接触，在向H2S转化中放出的反应热从固定催化剂床22中释放经由沿着反应区的U形管的外部夹套表面28进入硫熔体9中并且用于硫蒸发。
为了使硫熔体9在工艺过程中保持在基本相同的高度，将气态氢和液态硫以适当量经由进料装置11和硫入口29连续供入反应器1中。将从产物中沉积出的过量硫以熔体输送到排列于反应器1上部分区中的收集和分流结构。该收集和分流结构包括收集板31和棱35，收集板31上排列有入口短管34用于使产物从置于收集板31下方的产物区7流入置于其下方的产物区7中。分离出的液态硫在水平排列于反应器1的产物区7中的收集板31上收集并且经由浸入硫熔体9中的溢流管32再循环回存在于反应器的下部分区8中的硫熔体9中。反应器1优选为绝热的，从而使得能耗最低。
图2显示出排列于本发明反应器的优选实施方案中的分布器装置的俯视图。
分布器装置15优选包括在反应器1中水平排列的具有通道孔19和向下延伸的边缘17的分布器板16。平面分布器板16优选基本上在反应器1整个横截面上延伸，在反应器夹套与边缘17之间保留有间隙。分布器板16的形状由其中排列有分布器板的反应器几何结构控制。在本案中，它优选为圆形。在分布器装置15下方引入的氢气在该分布器板16下方聚集而在由向下延伸的边缘17和分布器板限定的空间中形成氢气泡。聚集的氢气经由分布器板16中的通道孔19而分布均匀地从氢气泡分散至置于分布器板16上方的硫熔体中。
图2显示出通道孔19在分布器板16中的一种可能排列，其呈圆形排列。在分布器板16中还显示有通道30，本发明反应器中U形管21的臂26、27穿过通道30并且例如通过焊缝与分布器板16连接。在分布器板16的圆周上提供有凹槽33，凹槽33提供了氢气入口12、硫入口29和硫溢流管入口32。
参考号列表：
1    反应器        29    硫入口
2    反应器壳体    30    通道
3     上部外壳    31    收集板
4     下部外壳    32    溢流管
5     出口短管    33    凹槽
6     板          34    入口短管
7     产物区      35    棱
8     反应器下部分区
9     硫熔体
10    反应物区
11    氢气进料装置
12    管线
13    垂直排列管
14    空间
15    分布器装置
16    分布器板
17    边缘
18    边缘区
19    通道孔
20    间隙
21    管
22    固定催化剂床
23    入口孔
24    出口孔
25    反应器夹套
26    第一个臂
27    第二个臂
28    外部夹套表面

Claims (13)

1.一种通过使主要包含气态硫和氢的反应混合物在催化剂作用下转化而连续制备H2S的反应器(1)，其至少在反应器下部(8)包含硫熔体(9)，气态氢可经由进料装置通入所述硫熔体(9)中，其中催化剂置于至少一个与硫熔体(9)部分接触的U形管(21)中，所述至少一个U形管(21)具有位于臂(26)内的至少一个置于硫熔体(9)上方的入口孔(23)，反应混合物可通过所述孔从反应器(1)的反应物区(10)进入U形管(21)，所述至少一个U形管(21)内具有流路，反应混合物可沿着所述流路在包含催化剂的反应区中转化，并且所述至少一个U形管(21)具有位于另一个臂(27)内的至少一个出口孔(24)，产物可通过所述出口孔排入产物区(7)中。
2.根据权利要求1的反应器(1)，其中沿包含催化剂的反应区的所述至少一个U形管(21)的外部夹套表面(28)中大于20％与硫熔体(9)接触。
3.根据权利要求1或2的反应器(1)，其中所述至少一个U形管(21)固定在反应器(1)中排列的板(6)上，并且所述板(6)在反应器上部与反应器(1)的反应器夹套(25)连接。
4.根据权利要求3的反应器(1)，其中反应器(1)的反应物区(10)在顶部以所述板(6)为边界。
5.根据权利要求1-4中任一项的反应器(1)，其特征在于在U形管(21)中在反应混合物流动方向在催化剂上游排列有惰性床。
6.根据权利要求1-5中任一项的反应器(1)，其特征在于用于将气态氢分布于硫熔体中的分布器装置(15)包括排列于硫熔体(9)中且具有向下延伸的边缘(17)而在分布器板(16)下方形成氢气泡的分布器板(16)，来自氢气泡的氢气经由向下延伸的边缘(17)分布于硫熔体(9)中。
7.根据权利要求6的反应器(1)，其中所述分布器板(16)包括用于将氢气经由分布器板(16)从氢气泡通入硫熔体(9)中的通道孔(19)。
8.根据权利要求6或7的反应器(1)，其中所述分布器装置(15)与所述至少一个U形管(21)连接。
9.根据权利要求6-8中任一项的反应器(1)，其中所述至少一个U形管(21)中位于分布器板(16)下方的流路区域不包含任何催化剂。
10.根据权利要求1-9中任一项的反应器(1)，其特征在于所述至少一个U形管的臂(26、27)的横截面积之和基于反应器壳体(2)的横截面积的比为0.05-0.9。
11.一种通过使主要包含气态硫和氢的反应混合物在催化剂作用下转化而连续制备H2S的方法，其包括至少在反应器(1)下部(8)中提供硫熔体(9)，将气态氢引入硫熔体(9)中，其特征在于将反应混合物经由排列于硫熔体(9)上方的至少一个入口孔(23)从反应物区(10)引入所述至少一个U形管(21)的臂(26)中，所述反应混合物沿着流路穿过与硫熔体(9)部分接触的所述至少一个U形管(21)，所述反应混合物在一个反应区在流路中放置的催化剂(22)作用下转化并且产物从U形管(21)的另一个臂(27)中的至少一个出口孔(24)中流出进入产物区(7)中。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于将气态氢经由排列于硫熔体(9)中的分布器装置(15)分布于硫熔体(9)中，所述分布器装置(15)包括水平排列于反应器(1)中的具有向下延伸的边缘(17)的分布器板(16)而在分布器装置(15)的分布器板(16)下方形成氢气泡，来自氢气泡的氢气通过所述分布器装置分布于硫熔体(9)中。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于将气态氢经由排列于硫熔体(9)中的分布器装置(15)分布于硫熔体(9)中，所述分布器装置(15)包括具有水平排列于反应器(1)中的通道孔(19)的分布器板(16)，用于将氢气经由分布器板(16)从氢气泡通入硫熔体(9)中。
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