CN103402910A - 多硫化物的分解和硫化氢的去除 - Google Patents

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Abstract

公开了反应器、保留催化剂结构、和提高多硫化物的分解速率和液体硫中硫化氢的去除的方法。所述反应器、保留催化剂结构、和方法包括为了使第一流和第二流在包含催化剂的反应器中接触而安排和布置的保留催化剂结构。催化剂提高多硫化物的分解速率和促进用第二流去除第一流的液体硫中的硫化氢。第一流包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫。第二流包含惰性气体或低含氧气体。

Description

多硫化物的分解和硫化氢的去除
本发明涉及反应器、保留催化剂结构、和改进液体硫中多硫化物的分解和硫化氢的去除的方法。更具体地，反应器、保留催化剂结构、和该方法涉及同时改进多硫化氢分解成硫化氢和用惰性气体或低含氧惰性气体去除硫化氢的催化剂。
通常，克劳斯方法用于从含有在精炼石油产品、天然气加工和气化过程中产生的含硫化氢气体的有害废气流中回收硫。克劳斯方法涉及使硫化氢在空气、氧气或富氧气体中部份燃烧产生二氧化硫。然后二氧化硫与残余硫化氢反应以生产硫。硫以液体形式从克劳斯方法回收。因为其中存在的多硫化物和溶解的硫化氢气体，由克劳斯方法生产的液体硫的处理可能是困难的。多硫化物降解缓慢，从而产生有毒的、有气味的和高度可燃的硫化氢气体。大部分硫化氢气体作为溶解的气体通过液体硫保留。在未处理的液体硫中，小部分硫化氢气体缓慢释放到环境中。在储存和运输过程中，多硫化物的逐步降解和溶解的硫化氢气体的释放涉及重大的健康、安全和环境风险，并可导致火灾。硫化氢的毒性涉及重大的安全风险。
已发展已知的方法以减轻硫化氢气体逐渐释放的问题。通常，该方法涉及加速的多硫化物分解和从液体硫中去除溶解的硫化氢。
在美国专利第4,729,887号中记录了一种这样的方法，通过引用并入本文。专利4,729,887描述了通过用固体颗粒催化剂的液体处理将液体硫流中的多硫化氢转化为硫化氢。然后将硫化氢用解吸气从汽提流中去除。4,729,887中使用的汽提气优选地是含有元素氧或二氧化硫的非惰性气体。在专利4,729,887中液体硫和汽提气流并流地向上流动通过固体催化剂处理区。在并流的流动中汽提气和液体硫有相对低的与固体催化剂的接触时间，可能需要将液体硫流循环通过固体催化剂多次以有效地转化多硫化氢并汽提出硫化氢。此外，与循环的经处理的液体硫流相比，未处理的液体硫流注入固体催化剂处理区需要相对地低，以维持期望的处理的液体硫中的硫化氢浓度。该上升流构造也可导致该催化剂床的流化，由于液体硫和催化剂相似的密度，引起催化剂粉碎和催化剂细粒污染处理过的液体硫流。
在美国专利第5,632,967号中描述了缓和这些问题的已知方法，通过引用将其全部并入本文。美国专利第5,632,967号描述了包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫的第一流和含氧气体第二流在装有混合装置的反应器（在压力下运行以增大氧气部分压力）中接触。具体地，混合装置浸没在包含液体硫的第一流中，将含氧气体的第二流从反应器底部鼓泡进入包含液体硫的第一流中。所述含氧气体第二流使包含液体硫的第一流中存在的硫化氢和多硫化物氧化形成硫和从液体硫中汽提溶解的硫化氢。汽提的硫化氢气体与含氧气体第二流的任何未用的部份一起从反应器顶部除去。汽提的硫化氢气体和含氧气体第二流未用的部份可循环回到克劳斯反应器。处理后的包含液体硫的第一流包含低于约10个百万分之一重量(ppmw)的混合的多硫化物和溶解的硫化氢气。处理后的包含液体硫的第一流从反应器底部除去，以液体或固化形式储存，然后提供给终端用户。
美国专利第5,632,967号中描述的方法也可包括球形填充床中的催化剂或粒状催化剂。在第5,632,967号专利中，当第一流和第二流在填充床中接触时硫化氢和多硫化物的催化氧化发生。含氧汽提流可与液体硫和溶解的H2S反应形成SO2和水分。在美国专利第5,632,967号中描述的方法不包括将液体硫中组合的多硫化物和硫化氢的含量降低到少于5ppmw。为了满足增强的环境限制，需要降低的液体硫中组合的多硫化物和硫化氢的含量。另外，也需要提高的能效和运行成本。
通过引用全部并入本文的美国专利6,149,887公开了通过用气体汽提从液体硫中去除硫化氢和多硫化氢化合物的方法。美国专利6,149,887特地建议不赞成使用催化剂。美国专利6,149,887建议将催化剂引入液体硫中，此后从硫中汽提该催化剂会导致几个缺点。这个专利提出催化剂的使用可能阻塞系统的一部分和/或导致催化剂存在于除去的硫中。
2010年1月25日提交的题为“反应器、有结构的填料、和提高液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的方法”的美国专利申请12/692,978（其全部通过引用并入本文）公开了包含用于包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫的第一流用的第一入口、含氧气体第二流用的第二入口，和使第一流和第二流接触的有结构的填料的反应器，所述有结构的的填料含有催化剂。催化剂加速用第二流使第一流的液体硫中的多硫化物分解和氧化以及使硫化氢氧化的速率。
在专利申请12/692,978中，使用涂覆了催化剂的填料以达到加速分解H2Sx成H2S、和部份氧化形成元素硫和SO2，以及将硫化氢氧化成SO2和元素硫。通过多硫化物的分解产生的转化的H2S而后被氧化成SO2和元素硫。元素硫也可通过使H2S与SO2反应来生产。来自H2S和O2的反应的不需要的产物是H2O，其可导致金属内表面的腐蚀。专利申请12/692,978在高于大气压力下使用含氧流。
本领域需要进一步降低液体硫中组合的多硫化物和硫化氢的含量的方法和系统、使用惰性的或低含氧流降低液体硫中组合的多硫化物和硫化氢的含量的方法和系统，和/或能够在对除去的气体具有增加的处理选择的低或高压下运行的降低液体硫中组合的多硫化物和硫化氢的含量的方法和系统。
 
发明简述
本发明通过提供分解液体硫的某些成分的方法和系统解决了常规实践有关问题。术语“液体硫”指包含约20ppmw－约600ppmw的硫化氢和约20ppmw－约600ppmw的多硫化物 （例如H2Sx）和痕量水平的杂质如氮硫化合物的液相或液体介质。术语“多硫化物”指选自H2Sx的至少一个成员和其混合物，其中x是等于或大于2的整数。
本公开内容的一方面包括用于包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫的第一流的第一入口、惰性气体或低含氧气体第二流用的第二入口，和经安排和布置以促进第一流、第二流，和保留催化剂结构之间的接触的保留催化剂结构。催化剂的量足以提高将多硫化物分解为硫化氢的速率并促进用第二流除去第一流的液体硫中原先存在的和因此产生的硫化氢。
本公开内容另一方面包含有结构的填料，其含有使第一流和第二流在反应器中接触的催化剂。保留催化剂结构提高多硫化物分解成硫化氢的速率并促进用第二流去除第一流的液体硫中原先存在的并因此产生的硫化氢。第一流包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫。第二流包含惰性气体或低含氧气体。
本公开内容另一方面包括去除液体硫中存在的和分解液体硫中存在的多硫化物产生的硫化氢的方法。该方法包括提供包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫的第一流、提供惰性气体或低含氧气体的第二流。在具有催化剂的保留催化剂结构中，第一流和第二流接触。催化剂足以提高多硫化物分解为H2S的速率并促进用第二流去除第一流的液体硫中原先存在的和因此产生的硫化氢。
在本发明的另一方面，使用具有催化剂涂覆的填料的保留催化剂结构以达到H2Sx加速分解为H2S，和从液体硫中去除硫化氢。而后去除通过多硫化物分解产生的转化的H2S。
本公开内容的某些实施方式的优点是使用惰性气体或低含氧气体消除或减少H2O和SO2的形成。减少H2O和SO2的形成则减少接触容器以及运输管道的腐蚀。
本公开内容的某些实施方式的另一优点是可以使用和大气压力一样低的操作压力来使液体硫脱气。低压的使用减少了与压缩惰性气体或低含氧惰性气体相关的费用。
本公开内容的某些实施方式的另一优点是与从脱气过程回收的惰性气体混合的H2S气体可分离并循环回到克劳斯过程，从而消除或极大地减少了H2S的环境污染。
从下列优选的实施方式的更详细的描述，并与附图结合，本发明的其它特征和优点将是显然的，所述附图通过示例阐明了本发明的原理。
 
几个附图视图的简述
图1显示了根据本公开内容的实施方式的示例性反应器。
图2显示了根据本公开内容的实施方式的示例性的有结构的填料。
图3显示根据反应器的示例性的实施方式的气体扩散器。
 
发明详述
提供了进一步减少液体硫中组合的多硫化物和硫化氢的含量的方法和系统，其具有减少的腐蚀性副产物。本公开内容的实施方式减少液体硫中组合的多硫化物和硫化氢的含量以满足环境限制所需的水平并通过使用惰性气体或低含氧气体产生较少的腐蚀性副产物。
谈及图1，本公开的实施方式包括反应器100，其具有用于包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫的第一流的第一入口102、用于惰性气体或低含氧气体的第二流的第二入口104、和用于使第一流和第二流接触的区106。
反应器100可由任意适合的材料（例如，碳钢或对氧化气体、液体硫、和/或潮湿的硫化氢和二氧化硫气体是惰性的其它材料）制成。反应器100可在任何适宜的条件下运转，并可在低压或高压下运转。在一个实施方式中，反应器100可在约2 psig－150 psig的压力范围内运转。低范围的运转压力典型地用于使压缩惰性气体或低含氧气体有关的成本最小化。运转压力范围可基于从反应器顶部除去的气体的下游处理来确立。
如图1中所示，用于包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫的第一流的第一入口102位于反应器100的顶部。但是可使用替代的入口位置。暴露于第二流后将第一流从反应器100底部的硫出口110除去，以液体或固化形式储存，然后提供给终端用户。除去的硫流典型地包含低于约10个百万分之一重量 (ppmw) 的多硫化物和溶解的硫化氢气体总含量。可从任何适宜的液体硫源将第一流泵入反应器100中。例如，第一流可来自用于积聚来自克劳斯硫回收装置的液体硫的槽。在泵入反应器100之前可将第一流加热或冷却至约250°F－约300°F范围，或约265°F－约285°F范围的温度。可确立温度范围以避免发生在约305°F的液体硫粘度的急剧增大。用液位监测仪108控制第一流的流速以使保留催化剂结构维持在浸没的形态。当液位监测仪指示有结构的填料在或接近不完全浸没的形态，可增加第一流的流速。也控制流速以提供预选的在反应器100中的滞留时间，以达到期望的从第一流去除多硫化物的水平，和/或以达到期望的从第一流去除硫化氢气体的水平。
如图1中所示，用于气体第二流的第二入口104位于反应器100的底部。但是可使用替代的入口位置。第二流是惰性气体或低含氧气体。对于第二流适合的气体可包括但不限制于氮气、二氧化碳、氩气、氦气或其组合。另外，第二流可包含少量氧气。例如，第二流可以是含有少于约15体积％的氧气的低含氧气体。例如，通过混合上述适合的惰性气体和少量空气来获得。在一个实施方式中，第二流大体上是无氧的。在一个实施方式中，在引入反应器100之前将第二流从约150°F加热至约250°F。第二流在第二入口104的流速可基于第一流的流速和/或反应器100中的运行压力来确定。虽然可使用任意适合的第一流对第二流的摩尔比，典型地比率将在约10－约60、典型地约20－约50的范围。通常在惰性的或低含氧流之上或更高的位置将液体硫引入反应器。
在一个实施方式中，选择第二流的流速以提供第一流和第二流的密切混合。在另一实施方式中，选择第二流的流速以从包含硫化氢的第一流中汽提和去除溶解的硫化氢，所述硫化氢由液体硫中存在的多硫化物通过催化剂分解产生。
用于使第一流和第二流接触的区106可以是位于第一入口和第二入口之间的保留催化剂结构。如本文所用，术语“保留催化剂结构”是固定的、涂覆的、截留的或者以其它方式被支撑的催化剂材料以使得限制催化剂的移动。这样限制的移动提供第一流、第二流和催化剂材料之间比未被支撑的催化剂更大的接触。另外，催化剂限制的移动允许并流的和/或逆流的流动过程中的接触。在竖式反应器中，区106可位于约反应器的中部，第一入口位于反应器的顶部和第二入口位于反应器的底部。汽提的硫化氢气体可通过反应器顶部的出口112与惰性气体或低含氧气体的第二流一起除去。如果其运行压力比克劳斯反应器的低，上部的惰性气流或低含氧气流可使用鼓风机或喷射器（educator）循环回到克劳斯反应器。回收的惰性气流或低含氧气流也可用鼓风机循环回到脱气反应器。
在含有保留催化剂结构的区106中，催化剂将第一流中存在的多硫化物分解为硫化氢并促进这样生产的硫化氢和溶解的硫化氢从液体硫中去除。在本公开内容的实施方式中，包含液体硫的第一流与在有结构的填料之中的或周围的保留催化剂结构接触。如本文所用，术语“有结构的填料”指在逆流的流动和/或并流的流动过程中促进或增强液体气体接触的结构或特征的静态物理排列。保留催化剂结构的使用促进多硫化物分解为硫化氢并促进硫化氢的去除。
将保留催化剂结构安置在区106中用于使第一流和第二流接触可使得组合的多硫化物和硫化氢水平更低（例如，低于约10 ppmw，低于约5 ppmw，或低于1 ppmw）。图2显示保留催化剂结构的示例性的实施方式，其中在区106中的有结构的填料202用催化剂材料204涂覆。在另一实施方式中，保留催化剂结构可通过至少部份形成催化剂的有结构的填料位于区106中。在另一实施方式中，保留催化剂结构可通过固定催化剂材料的有结构的填料(例如，在笼中)位于区106中。与具有球形的或粒状的催化剂填充床关联的压力下降相比，将保留催化剂结构安置在区106中可减少压力下降。另外，将保留催化剂结构安置在区106中使第一流和第二流接触可加速多硫化物的分解和促进硫化氢的去除并最终允许反应器是较小的尺寸的。
在图2所示的实施方式中，保留催化剂结构202包括结构、表面特征和/或涂覆在可增加催化剂材料204的表面积的有结构的填料上的催化剂材料204的构造，从而改进多硫化物的分解和促进硫化氢的去除，和/或可通过增加有结构的填料的表面的复杂性改善第一流和第二流的混合。因此，已涂覆的有结构的填料可加速多硫化物的分解和促进由此产生的硫化氢和溶解的硫化氢从液体硫中去除。
在一个实施方式中，保留催化剂结构202可形成或连接到有结构的填料。有结构的填料可由任何适宜的材料形成。例如，有结构的填料可由陶瓷材料例如来自Sulzer Chemtech, USA的KATAPAK-K或KATAPAK-M形成。在一个实施方式中，陶瓷材料可由矾土、活性氧化铝（铝氧化物）、钛白（钛氧化物或二氧化物）、铁氧化物或氧化铝、铁氧化物和钛白的混合物形成。在这个实施方式中，组成保留催化剂结构的基础材料担任用于多硫化物分解的催化剂并促进H2S的去除，且不对该结构进行进一步涂覆。因此，在该实施方式中，保留催化剂结构202是有结构的填料，其可大体上无催化剂材料涂覆。在另一实施方式中，保留催化剂结构202是包含催化剂材料并可进一步包含用以提供期望的多硫化物分解的催化剂涂覆的有结构的填料。
另外或可选地，保留催化剂结构202可以是适宜的金属材料的有结构的填料。例如，有结构的填料可由不锈钢、碳钢、莫内尔合金（Monel）、哈斯特洛伊镍基耐蚀耐热合金（Hastelloy）、钛、镍、高含镍合金、和/或含铝合金制成。所述金属可包含小量或痕量的一种或更多种其它金属，包括但不限制于是钼、硅、铌和/或钛。在一个实施方式中，金属可以是钛和钢组合物，其包括铁、铝、和铬，例如FeCr合金。 在一个实施方式中，有结构的填料大体上无黄色金属。但是大体上不含黄色金属意指有结构的填料包含少于约1重量百分数的铜。在另一实施方式中，金属可以是钛。在该实施方式中，钛金属表面通过任何适宜化学品和/或机械处理来清洁以去除杂质，表面通过在含氧气体存在下热处理被氧化以形成二氧化钛层，所述二氧化钛层将用作将多硫化物分解成硫化氢的催化剂。
在一个实施方式中，保留催化剂结构202包含具有开放的交叉流动通道的有结构的填料。有结构的填料的开放的交叉流动通道可由具有在约45度－约60度范围内变化的角度的堆积的瓦楞板组成。在瓦楞板中的波形高度（从最高点到最低点）可以是约1mm－约6mm。因而，包含两个瓦楞板可提供约2 mm－约12 mm的空隙使第一流和第二流流过有结构的填料的交叉流动通道。
保留催化剂结构202可包含经配置以与空柱相比增强气体停顿的有结构的填料。具体而言，在通道的交汇点，气体和液体逆流地流动引起的剪切力将气相分裂为小气泡，从而降低反应器中气体上升的速度。所降低的速度和弯曲的路径增加了滞留时间并通过增加接触时间增强了气体与液体在反应器中的混合。
参考图2，保留催化剂结构202的有结构的填料包含用于气体和液体预定流速的流型、进入有结构的填料的气泡的预定尺寸，和/或在有结构的填料中的流通孔206。例如，当气泡尺寸比有结构的填料中的流通孔206大时，气泡面临流动阻力，在填料外花费相当多的时间和/或艰难地进入有结构的填料中。如图2中所示，有结构的填料包含稍微大于进入有结构的填料202的气泡尺寸的流通孔206。在一个实施方式中，流通孔可以是约4mm和气泡稍小于4mm。在另一实施方式中，有结构的填料可包含比进入有结构的填料的气泡尺寸实际上大的流通孔。
在一个实施方式中，可在用于引入低氧或惰性气体第二流的第二入口104处控制气泡的尺寸。例如，如图3中所示，第二入口104可以是预选的形状和尺寸的气体扩散器302或喷头。在一个实施方式中，形状可以是具有将惰性气体或低含氧气体第二流充分地均匀分配到反应器的许多孔的圆形环或星形。在另一实施方式中，可使用梯形分配器。如图3中所示，气体扩散器302中孔304的尺寸与保留催化剂结构202中有结构的填料的流通孔206尺寸相应。例如，气体扩散器302的孔304可以是大约比保留催化剂结构202中有结构的填料的流通孔206小4倍，因为气体扩散器302排出的气泡尺寸通常比孔304的尺寸大3－4倍。
在一个实施方式中，具有约50－150微米尺寸的孔的烧结的金属扩散器喷头形成用于第二流的第二入口104。烧结的金属扩散器将第二流分散为包含液体硫的第一流中的细小的气泡。烧结的金属扩散器喷头改善了第一流和第二流在保留催化剂结构202中的接触和接触时间。烧结的金属扩散器可由316L、304L、347、或430不锈钢，Inconel, Monel400，镍200，Hastelloy C276，C22和X，和/或合金20形成，也可购自美国的Mott Corporation。
用于保留催化剂结构202的催化剂可以是任意适合的催化剂。在一个实施方式中，催化剂可涂覆有结构的填料。例如，保留催化剂结构202可以是具有高表面积、多孔催化材料涂覆的材料表面的有结构的填料，所述催化材料包括矾土 (二氧化钛的矿物形式)、钛白, 氧化铝 (热稳定的的α-氧化铝、θ-氧化铝或脱水的和热稳定的的γ-氧化铝也已知为活性氧化铝)、二氧化硅与氧化铝的混合物、二氧化硅和钛白的混合物、或氧化铝和钛白的混合物、铁氧化物和/或其组合。使用材料例如锆氧土、钛白、和/或稀土金属氧化物（例如二氧化铈、镧氧化物、和稀土氧化物混合物），氧化铝催化剂材料可稳定地对抗热和湿气降解。同样地，钛白催化剂材料可与锆氧土、钛白, 和/或稀土金属氧化物（例如二氧化铈、镧氧化物、和稀土氧化物混合物）混合。氧化铝和钛白基催化剂二者可用铁氧化物和/或碱金属氧化物例如钠、钾、锂、钙和/或锶的氧化物提升。
如本文所用，术语“热稳定的的氧化铝”指氧化铝的温度稳定形式，其通过使勃姆石、三水铝石、和/或类似的水合的或活性氧化铝前体经受高温，从而大体上将所有水合的或活性的前体转化为氧化铝的更加温度稳定的形式例如 γ-氧化铝，来获得。热稳定的γ-氧化铝可含有多于约80重量%的γ-氧化铝或多于约90重量%的γ-氧化铝，剩余部份是氧化铝形式如η, κ-氧化铝、θ-氧化铝和α-氧化铝。粉末形式的热稳定的γ-氧化铝的表面积可在约40 m2/g－约450 m2/g变化。同样地，用钛白催化剂涂覆有结构的填料的钛白粉末的表面积可在40m2/g－约450m2/g变化。此外，与活性氧化铝和/或钛白之一混合的二氧化硅粉末的表面积可在40m2/g－约450m2/g变化。
低表面积、θ-氧化铝和α-氧化铝形式的热稳定的氧化铝也可用于涂覆有结构的填料。它们通过使勃姆石, γ-氧化铝,或类似的水合的或活性氧化铝前体经受高温从而大体上将所有水合的或活性前体转化为氧化铝的更加温度稳定的形式例如θ-氧化铝和α-氧化铝，来获得。典型地，热稳定的氧化铝包含多于约50%的θ-氧化铝或α-氧化铝，且通常多于约75%的θ-氧化铝或α-氧化铝。热稳定的氧化铝的剩余部份可包含其它形式的氧化铝，例如α-, γ-, η和κ-氧化铝。粉末形式的热稳定的θ-氧化铝的表面积可从约20 m2/g－约100 m2/g变化。同样地，粉末形式的α-氧化铝的表面积可从约5 m2/g－约40 m2/g变化。
催化材料在有结构的填充材料表面的应用以形成保留催化剂结构202可包括（a）用期望的涂覆材料制备可流动的含水浆液，（b）使有结构的填充材料与含水浆液接触形成涂层，和（c）在300°C－1,000°C的温度煅烧已涂覆的材料以形成涂覆的有结构的填料的保留催化剂结构202。
含水浆液可通过装载期望的量的水和所选的催化材料与各种添加剂以及促进剂，并将所有成分充分混合来制备。用锆石或陶瓷球作为研磨/混合介质的或其它已知技术的球磨机可用于制备该浆液。可任选地需要将含水浆液的pH调整到低于约5以促进涂层在有结构的填料材料的金属和陶瓷表面上的好的粘着。可通过使用少量的水溶的有机或无机酸来提供酸性，例如盐酸或硝酸、或低级脂肪酸例如乙酸。所选催化材料在浆液中的干重浓度可在约2 wt.%－约30 wt.%，或约5 wt.%－约20 wt.%的范围。
在一个实施方式中，可如下制备用以用钛白涂覆结构填料形成保留催化剂结构202的含水浆液：(1)将钛白粉末和水以及任选的酸完全混合，（2）用适宜的技术用该浆液涂覆有结构的填料，（3）在空气中干燥涂层，和（4）在300oC－1000oC范围的温度下煅烧适宜的时间量。可用例如将有结构的填料浸入浆液或将浆液喷到该结构上的技术来涂覆该结构。该涂层可通过在空气中加热到120oC－150oC的温度5分钟－几个小时来干燥。涂层的煅烧可以通过将已涂覆的结构在空气存在下加热到期望的温度15分钟－几个小时来进行。重复施用浆液而后干燥浆液的循环可用于建立期望的涂层厚度。可任选地将少量胶体的锆石加入该浆液中以增强涂层在结构上的黏附。可任选地将少量的二氧化硅和/或稀土金属氧化物加入该浆液中以提高涂层的热稳定性。可任选地将少量的活化剂，例如铁氧化物和/或碱金属氧化物，加入该浆液中以活化最终的钛白涂层。此外，可将少量的勃姆石形式的水合的氧化铝加入该浆液中用作钛白涂层的黏合剂。水合的氧化铝将在煅烧涂层的过程中转化为活性氧化铝。
在另一实施方式中，可如下制备用活性氧化铝涂覆结构以形成保留催化剂结构202的含水浆液：(1)将γ-氧化铝粉末和水以及任选地酸完全混合，（2）用适宜的技术用该浆液涂覆结构，（3）在空气中干燥涂层，和（4）在300oC－700oC范围的温度下煅烧适宜的时间量。该涂层可通过在空气中加热到120oC－150oC的温度5分钟－几个小时来干燥。再次煅烧涂层可以通过将已涂覆的结构在空气存在下加热到期望的温度15分钟－几个小时来进行。可用例如将该结构浸入浆液或将浆液喷到该结构上的技术来涂覆该结构。重复施用浆液而后干燥浆液的循环可用于建立期望的涂层厚度。可任选地将少量胶体的锆石加入该浆液中以增强涂层在结构上的黏附。可任选地将少量的二氧化硅和/或稀土金属氧化物加入该浆液中以提高涂层的热稳定性。可任选地将少量的活化剂，例如铁氧化物和/或碱金属氧化物，加入该浆液中以活化最终的活性氧化铝涂层。此外可将少量的勃姆石形式的水合的氧化铝加入该浆液中用作活性氧化铝涂层的黏合剂。水合的氧化铝将在煅烧涂层的过程中转化为活性氧化铝。
在另一实施方式中，可如下制备用活性氧化铝涂覆结构以形成保留催化剂结构202的含水浆液：(1)将θ-氧化铝或α-氧化铝粉末和水以及任选地酸完全混合，（2）用适宜的技术用该浆液涂覆结构，（3）在空气中干燥涂层，和（4）在300oC－1000oC范围的温度下煅烧适宜的时间量。该涂层可通过在空气中加热到120oC－150oC的温度5分钟－几个小时来干燥。再次煅烧涂层可以通过将已涂覆的结构在空气存在下加热到期望的温度15分钟－几个小时来进行。可用例如将该结构浸入浆液或将浆液喷到该结构上的技术来涂覆该结构。重复施用浆液而后干燥浆液的循环可用于建立期望的涂层厚度。可任选地将少量胶体的锆石加入该浆液中以增强涂层在结构上的黏附。可任选地将少量的二氧化硅和/或稀土金属氧化物加入该浆液中以提高涂层的热稳定性。可任选地将少量的活化剂，例如铁氧化物和/或碱金属氧化物，加入该浆液中以活化最终的活性氧化铝涂层。此外可将少量的勃姆石形式的水合的氧化铝加入该浆液中用作活性氧化铝涂层的黏合剂。水合的氧化铝将在煅烧涂层的过程中转化为活性氧化铝。
在另一实施方式中，可如下制备用钛白和活性氧化铝混合物涂覆结构以形成保留催化剂结构202的含水浆液：(1)将钛白和γ-氧化铝粉末和水以及任选地酸完全混合，（2）用适宜的技术用该浆液涂覆结构，（3）在空气中干燥涂层，和（4）在300oC－1000oC范围的温度下煅烧适宜的时间量。可用例如将该结构浸入浆液或将浆液喷到该结构上的技术来涂覆该结构。该涂层可通过在空气中加热到120oC－150oC的温度5分钟－几个小时来干燥。然后涂层的煅烧可以通过将已涂覆的结构在空气存在下加热到期望的温度15分钟－几个小时来进行。重复施用浆液而后干燥浆液的循环可用于建立期望的涂层厚度。可任选地将少量胶体的锆石加入该浆液中以增强涂层在结构上的黏附。可任选地将少量的二氧化硅和/或稀土金属氧化物加入该浆液中以提高涂层的热稳定性。可任选地将少量的活化剂，例如铁氧化物和/或碱金属氧化物，加入该浆液中活化最终的钛白/活性氧化铝涂层。此外可将少量的勃姆石形式的水合的氧化铝加入该浆液中用作钛白/活性氧化铝涂层的黏合剂。水合的氧化铝将在煅烧涂层的过程中转化为活性氧化铝。钛白在最终的钛白-活性氧化铝涂层中的比例可在20重量%－80重量％变化。同样地，活性氧化铝在最终的钛白-活性氧化铝中的比例在20重量%－80重量％变化。
在另一实施方式中，可如下制备用钛白和活性氧化铝混合物涂覆结构以形成保留催化剂结构202的含水浆液：(1)将钛白和θ-氧化铝或α-氧化铝粉末和水以及任选地酸完全混合，（2）用适宜的技术用该浆液涂覆结构，（3）在空气中干燥涂层，和（4）在300oC－1000oC范围的温度下煅烧适宜的时间量。可用例如将该结构浸入浆液或将浆液喷到该结构上的技术来涂覆该结构。该涂层可通过在空气中加热到120oC－150oC的温度5分钟－几个小时来干燥。然后涂层的煅烧可以通过将已涂覆的结构在空气存在下加热到期望的温度15分钟－几个小时来进行。重复施用浆液而后干燥浆液的循环可用于建立期望的涂层厚度。可任选地将少量胶体的锆石加入该浆液中以增强涂层在结构上的黏附。可任选地将少量的二氧化硅和/或稀土金属氧化物加入该浆液中以提高涂层的热稳定性。可任选地将少量的活化剂，例如铁氧化物和/或碱金属氧化物，加入该浆液中活化最终的钛白/θ-氧化铝或α-氧化铝涂层。此外可将少量的勃姆石形式的水合的氧化铝加入该浆液中用作钛白/θ-氧化铝或α-氧化铝涂层的黏合剂。水合的氧化铝将在煅烧涂层的过程中转化为活性氧化铝。钛白在最终的钛白-θ-氧化铝或α-氧化铝涂层中的比例可在20重量%－80重量％变化。同样地，θ-氧化铝或α-氧化铝在最终的钛白-活性氧化铝中的比例在20重量%－80重量％变化。
如上所述，可使用任意适合的方法来用含水浆液涂覆有结构的填充材料的表面。这些方法可包括涂抹、刷涂、喷涂、浸涂和流涂。
钛白在最终的钛白基涂层中的量可在约90重量%－约98重量％变化。二氧化硅和/或锆石在最终的钛白基涂层中的量可在约0重量%－约10重量％变化。稀土金属氧化物在最终的钛白基涂层中的量在约0－10重量％变化。铁氧化物和/或碱金属氧化物在最终的钛白基涂层中的量在约0－5重量％变化。
活性氧化铝, θ-氧化铝或α-氧化铝在最终的氧化铝基涂层中的量在约90重量%－约98重量％变化。二氧化硅和/或锆石在最终的氧化铝基涂层中的量在约0重量%－约5重量％变化。稀土金属氧化物在最终的氧化铝基涂层中的量在约0%－5重量％变化。铁氧化物和/或碱金属氧化物在最终的氧化铝基涂层中的量在约0－5重量％变化。
虽然本发明已经参照优选的实施方式来描述，本领域技术人员将理解可进行各种改变和对其元素进行同等替代而不背离本发明的范围。另外，可进行很多修改使本发明的教导适应具体情况或材料而不背离其实质范围。因此，意在使本发明不受限于作为预期实践本发明的最好的模式公开的具体实施方式，本发明将包括属于随附的权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (24)

1.反应器，其包含
用于包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫的第一流的第一入口；
用于惰性气体或低含氧气体的第二流的第二入口；和
保留催化剂结构，安排和布置所述保留催化剂结构以促进所述第一流、所述第二流与所述保留催化剂结构之间的接触；且
其中催化剂的量足以提高多硫化物的分解速率并促进用所述第二流去除通过分解多硫化物产生的硫化氢和所述第一流的液体硫中存在的硫化氢。
2.根据权利要求1所述的反应器，其中所述保留催化剂结构位于所述第一入口和所述第二入口之间。
3.根据权利要求1所述的反应器，其中所述第二入口包含与所述保留催化剂结构中的流通孔尺寸对应的孔。
4.根据权利要求1所述的反应器，其中控制所述第一流通过所述第一入口的流速以提供预选的在反应器中的滞留时间，以达到期望的从所述第一流去除多硫化物的水平，并达到期望的从所述第一流去除硫化氢气体的水平。
5.根据权利要求1所述的反应器，其中所述保留催化剂结构是涂覆在有结构的填料上的催化剂。
6.根据权利要求1所述的反应器，其中所述保留催化剂结构是形成到有结构的填料之中的催化剂。
7.根据权利要求1所述的反应器，其中所述保留催化剂结构是由有结构的填料固定的催化剂。
8.根据权利要求1所述的反应器，其中所述保留催化剂结构包括选自以下的催化剂：矾土、钛白、氧化铝、二氧化硅和热稳定的氧化铝的混合物、二氧化硅和钛白的混合物，及其组合。
9.根据权利要求8所述的反应器，其中所述保留催化剂结构用铁氧化物或碱金属氧化物促进。
10.使第一流和第二流在反应器中接触的有结构的填料，所述有结构的填料包含：
保留催化剂结构；
其中所述保留催化剂结构提高多硫化物分解速率和促进用所述第二流去除多硫化物分解生产的硫化氢和所述第一流的液体硫中存在的硫化氢，
其中所述第一流包含含有多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫，和
其中所述第二流包含惰性气体或低含氧气体。
11.根据权利要求10所述的有结构的填料，其中所述保留催化剂结构包含与所述第二入口中的孔尺寸对应的流通孔。
12.根据权利要求10所述的有结构的填料，其中所述保留催化剂结构是涂覆在有结构的填料上的催化剂。
13.根据权利要求10所述的有结构的填料，其中所述保留催化剂结构是形成到有结构的填料之中的催化剂。
14.根据权利要求10所述的有结构的填料，其中所述保留催化剂结构是由有结构的填料固定的催化剂。
15.根据权利要求10所述的有结构的填料，其中所述保留催化剂结构包括选自以下的催化剂：矾土、钛白、氧化铝、二氧化硅和热稳定的氧化铝的混合物、二氧化硅和钛白的混合物、及其组合。
16.根据权利要求15所述的催化剂，其中所述催化剂用铁氧化物或碱金属氧化物促进。
17.处理液体硫中的硫化氢和多硫化物的方法，所述方法包括：
提供包含含有多硫化物和硫化氢的液体硫的第一流；
提供惰性气体或低含氧气体的第二流；和
在保留催化剂结构中，使所述第一流和所述第二流、具有催化剂的所述保留催化剂结构接触；
其中所述催化剂足以提高多硫化物分解为硫化氢的速率和促进用所述第二流去除这样生产的硫化氢和所述第一流的液体硫中存在的硫化氢。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二入口包含与所述保留催化剂结构中的流通孔尺寸相应的孔。
19.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括调整所述第一流通过所述第一入口的流速以提供预选的在反应器中的滞留时间，以达到期望的从所述第一流中去除多硫化物的水平，和达到期望的从所述第一流去除硫化氢气体的水平。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述保留催化剂结构是涂覆在有结构的填料上的催化剂。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述保留催化剂结构是形成到有结构的填料之中的催化剂。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述保留催化剂结构是由有结构的填料固定的催化剂。
23.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二流与分配器接触。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述分配器包含金属喷头扩散器。
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