CN105819403B - 用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法 - Google Patents

用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法。具体地，用于提高液体硫中多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率的反应器、规整填料和方法。所述反应器、规整填料和方法牵涉到用于在包括催化剂的反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料。所述催化剂提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中的多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率，所述第一物流包括包含多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫。所述第二物流包括含氧气体。

Description

用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整 填料和方法
本申请是以下申请的分案申请：申请日：2011年1月25日；申请号：2011100267682；发明名称：“用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法”。
技术领域
本发明涉及用于改进液体硫中的硫化氢和/或多硫化物氧化的反应器、规整填料（structured packing）和方法。更具体地，所述反应器、规整填料和方法牵涉到用于改进所述硫化氢和/或多硫化物氧化的催化剂。
背景技术
通常，使用克劳斯法来从在石油产品的精制和天然气加工期间产生的包含硫化氢气体的有害废气物流回收硫。克劳斯法包括在空气、氧或富氧空气中部分地燃烧硫化氢以产生二氧化硫。二氧化硫然后与剩余硫化氢反应以产生硫。以液体形式从克劳斯法中回收硫。由于其中存在的多硫化物和溶解的硫化氢气体，处理由克劳斯法产生的液体硫可能是困难的。多硫化物缓慢降解，由此产生有毒的、臭的且高度易燃的硫化氢气体。大部分硫化氢气体以溶解气体的形式由液体硫保留。小部分硫化氢气体缓慢释放至环境中。在储存和运输期间多硫化物的逐渐降解和溶解的硫化氢气体的释放牵涉到显著的健康、安全和环境风险并导致火灾。硫化氢的毒性牵涉到显著的安全风险。
已经开发出已知方法以缓解与硫化氢气体的逐渐释放的相伴随的问题。通常，所述方法牵涉到多硫化物的加速分解和从液体硫除去溶解的硫化氢。
用于缓解这些问题的已知方法描述在美国专利No.5,632,967中，其因此以引用的方式全文并入。该专利描述了包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流和含氧气体的第二物流在填充有混合装置反应器(在压力下操作以提高氧分压)中接触。具体地，所述混合装置浸没在所述包括液体硫的第一物流中且所述含氧气体的第二物流从反应器底部鼓泡进入所述包括液体硫的第一物流中。所述含氧气体的第二物流氧化所述包括液体硫的第一物流中存在的硫化氢和多硫化物以形成硫并从液体硫解吸溶解的硫化氢。解吸的硫化氢气体从反应器顶部连同含氧气体的第二物流的未使用部分一起除去。解吸的硫化氢气体和含氧气体的第二物流的未使用部分可以循环回到所述反应器。经处理的包括液体硫的第一物流包括少于大约百万分之10份重量(ppmw)的结合的多硫化物和溶解的硫化氢气体。经处理的包括液体硫的第一物流从反应器底部除去，以液体或固化的形式存储，然后提供给终端用户。
尽管美国专利5,632,967中描述的方法将液体硫中结合的多硫化物和硫化氢量降低至小于大约10ppmw，但所述方法不包括将液体硫中结合的多硫化物和硫化氢含量降低至小于5ppmw。为了满足提高的环境限制，需要液体硫中降低的结合的多硫化物和硫化氢含量。另外，还需要改进的能量效率和运行成本。进一步地，美国专利5,632,967中描述的方法牵涉到在球形或粒化催化剂的填充床中的催化剂。该专利中硫化氢和多硫化物的催化氧化使第一物流和第二物流在填充床中混合，导致高的压降和所述球形或粒化催化剂的逐渐破碎或崩解，由此污染经处理的液体硫物流并降低所述经处理的液体硫的市场价值。
美国专利6,149,887因此以引用的方式全文并入，其公开了通过用气体解吸而从液体硫除去硫化氢和多硫化氢化合物。美国专利6,149,887明确地建议，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，以及此后，从硫解吸所述催化剂可能导致若干缺点。该专利建议，使用催化剂可能阻塞部分系统和/或导致催化剂存在于除去的硫中。
需要的是用于进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系统，具有改进的能量效率的降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系统，和/或具有降低的运行成本的降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系统。
发明内容
本发明通过提供氧化和分解液体硫的某些成分的方法和系统解决了与常规实践相关的问题。术语“液体硫”表示包括大约100ppmw-大约600ppmw硫化氢和大约100ppmw-大约600ppmw多硫化物(例如H2Sx)和痕量水平污染物例如氮硫化合物的液体相或介质。术语“多硫化物”表示选自H2Sx的至少一个成员，其中x为等于或大于2的整数，和它们的混合物。
本公开的一个方面包括反应器，其包括用于包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流的第一入口，用于含氧气体的第二物流的第二入口，和用于接触所述第一物流和所述第二物流的规整填料，所述规整填料具有催化剂。所述催化剂加速用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化的速率。
本公开的另一方面包括用于在包括催化剂的反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料。所述催化剂提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中硫化氢的氧化以及多硫化物的分解和氧化的速率(例如，硫化氢氧化成SO2和元素硫，以及多硫化物分解和氧化成H2S、SO2和元素硫)。所述第一物流包括液体硫，该液体硫包含多硫化物和溶解的硫化氢。所述第二物流包括含氧气体。
本公开的另一方面包括在液体硫中氧化硫化氢以及分解和氧化多硫化物的方法，包括提供包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流，提供含氧气体的第二物流，并在具有催化剂的规整填料中接触所述第一物流和所述第二物流。所述催化剂加速用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化的速率。
在本发明的另一方面，采用催化剂涂覆的填料以便实现H2Sx加速分解成H2S，并部分氧化成元素硫和SO2以及硫化氢氧化成SO2和元素硫。通过多硫化物分解产生的转化的H2S进而氧化成SO2和元素硫。元素硫还通过H2S与SO2的反应产生。
本发明的其它特征和优点将从以下优选实施方案的更详细说明，结合作为例子举例说明本发明原理的附图变得明显。
附图说明
图1显示了根据本公开实施方案的例示性反应器。
图2显示了根据本公开实施方案的例示性规整填料。
图3显示了根据反应器的例示性实施方案的气体扩散器。
具体实施方式
提供了用于进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量，具有降低的设备尺寸，改进的能量效率，并具有降低的运行成本的方法和系统。本公开的实施方案进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量，由于改进的反应动力学降低设备尺寸，改进能量效率，和/或降低运行成本。
参照图1，本公开的一个实施方案包括反应器100，其具有用于包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流的第一入口102，用于含氧气体的第二物流的第二入口104，和用于接触所述第一物流和第二物流的区域106。
反应器100能够由任何适当材料(例如，碳钢或其它对氧化性气体、液体硫和/或潮湿硫化氢气体惰性的其它材料)制造。反应器100能够在任何适宜条件下操作并可以在压力下操作以提高氧分压。在一个实施方案中，反应器100可以在大约30psig-大约120psig或大约40psig-大约80psig的压力范围操作。操作压力范围可以以含氧气体的第二物流中的氧浓度为基础确立。例如，低的操作压力范围可以伴随着第二物流中的高浓度氧使用。高的操作压力范围可以伴随着第二物流中的低浓度氧使用。
如图1所示，用于包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流的第一入口102位于反应器100的顶部。但是，可以使用替代性的入口定位。暴露于第二物流之后的第一物流从反应器100底部除去，以液体或固化的形式存储，然后提供给终端用户。该除去的物流典型地包括少于大约百万分之10份重量(ppmw)的总的多硫化物和溶解的硫化氢气体含量。所述第一物流可以从任何适当的液体硫源泵送入反应器100。例如，所述第一物流可以来自用于积累来自克劳斯硫回收车间的坑槽（pit）。在泵送入反应器100之前，所述第一物流可以加热或冷却至大约250℉-大约295℉，或大约265℉-大约285℉的温度范围。可以确立所述范围以避免粘度的急速提高(例如，保持高于大约305℉的温度)。用液位监测器108控制第一物流的流量以保持规整填料处于浸没的构型(configuration)中。当所述液位监测器指示规整填料在不完全浸没的构型处或附近时，可以提高第一物流的流量。还控制流量以提供在反应器100中预选的停留时间，以实现从第一物流除去所需水平的多硫化物，和/或实现从第一物流除去所需水平的硫化氢气体。
如图1所示，用于含氧气体的第二物流的第二入口104位于反应器100的底部。但是，可以使用替代性的入口定位。所述第二物流能够是空气、富氧空气或与任何适当惰性气体(例如氮和/或二氧化碳)混合的氧。在一个实施方案中，在引入反应器100之前，将第二物流从大约150℉加热到大约200℉。所述第二物流可以由任何适当的含氧气体源提供。例如，第二物流可以使用鼓风机或任何其它适当装置压缩并提供至第二入口104。所述第二物流可包括大约15体积%-大约28体积%，或大约21体积%-大约28体积%的氧。可以确立所述范围以避免与反应器和/或用于氧服务的输送线路的氧安全清洁相伴随的问题。所述第二物流中氧分压的范围可为大约6.7psia-大约37.7psia或大约8.2psia-大约26.5psia。
第二物流在第二入口104处的流速可以基于第一物流的流速、第二物流中氧的浓度和/或反应器100中的操作压力确立。尽管能够采用第一与第二物流的任何适当摩尔比率，但所述比率典型地为大约10-大约60，优选大约20-大约50的范围。通常，液体硫在超过或高于含氧物流的位置引入反应器。
在一个实施方案中，选择第二物流的流速以向多硫化物和H2S的氧化提供预定量的氧。在一个实施方案中，选择第二物流的流速以提供第一物流和第二物流的均质混合。在另一实施方案中，选择第二物流的流速以从包括液体硫（其包含多硫化物和溶解的硫化氢）的第一物流分解和氧化多硫化物并解吸和氧化溶解的硫化氢。
用于接触第一物流和第二物流的区域106可以是规整填料，例如静态混合装置，位于所述第一入口和第二入口之间。在立式反应器中，区域106可以位于反应器的大约中部，而第一入口位于反应器顶部和第二入口位于反应器底部。解吸的硫化氢气体可以从反应器顶部连同任何未用过部分的含氧气体的第二物流一起除去。所述未用过部分的含氧气体的第二物流可以循环回到反应器。如本文使用的，术语“规整填料”表示结构或特征的静态物理排列，其促进或增强液体在逆流和/或并流期间与气体接触。
在规整填料中，含氧气体的第二物流将包括液体硫的第一物流中存在的多硫化物和硫化氢氧化形成SO2和/或元素硫并从所述液体硫解吸溶解的硫化氢。在本公开的一个实施方案中，包括液体硫的第一物流在所述规整填料中或周围接触催化剂。催化剂的使用促进多硫化物分解成硫化氢，多硫化物氧化成元素硫和/或SO2以及硫化氢氧化成SO2和/或元素硫。
将催化剂定位在区域106中用于接触第一物流和第二物流能够允许结合的多硫化物和硫化氢水平较低(例如，低于大约5ppmw，或低于1ppmw)。图2显示了例示性实施方案，其中在区域106内的规整填料202用催化剂204涂覆。在另一实施方案中，催化剂可以通过(至少部分地)由所述催化剂形成规整填料而定位在区域106中。在另一实施方案中，催化剂可以通过规整填料固定所述催化剂(例如在笼中)而定位在区域106中。将催化剂定位在区域106内相比于与具有球形或粒化催化剂的填充床相关的压降可减少压降。另外，将催化剂定位在区域106中以接触第一物流和第二物流能够加速多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化并最终允许反应器尺寸较小。
在图2显示的实施方案中，涂覆在规整填料202上的催化剂204的组织构型（textures configuration）可提高催化剂204的表面积，由此改进多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化，和/或可通过提高规整填料202表面的复杂性改进第一物流和第二物流的混合。因此，经涂覆的规整填料202可加速多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化和溶解的硫化氢从液体硫除去。
在一个实施方案中，催化剂可形成规整填料或附着至规整填料。规整填料可以由任何适当材料形成。例如，规整填料可以由陶瓷材料，例如来自Sulzer Chemtech，USA的KATAPAK-K或KATAPAK-M，形成。在一个实施方案中，陶瓷材料能够由铝土矿、活化氧化铝(氧化铝)、二氧化钛(钛氧化物或二氧化物)、氧化铁或氧化铝、氧化铁和二氧化钛的混合物制造。在该实施方案中，补足规整填料的基体材料（base material）充当催化剂以分解和氧化多硫化物以及氧化H2S，并且没有实施结构的另外涂覆。因此，在所述实施方案在，规整填料可以基本上没有催化剂涂层。在另一实施方案中，规整填料尽管包括催化剂，但也可包括催化剂涂层以提供所需反应。
另外或备选地，规整填料可以由适当金属材料形成。例如，规整填料可以由不锈钢、碳钢、蒙乃尔合金、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金、钛、镍、高镍合金和/或含铝合金形成。所述金属可包含少量或痕量的一种或多种其它金属，包括但不限于钼、硅、铌和/或钛。在一个实施方案中，所述金属可以是钛和钢组合物，其包括铁、铝和铬，例如FeCrAlloy。在一个实施方案中，规整填料基本上不含黄铜(yellow metal)。基本上不含黄铜是指规整填料包含小于大约1重量％的铜。在另一实施方案中，所述金属可以是钛。在所述实施方案中，钛金属的表面通过任何适当的化学和/或机械处理清洁以除去杂质，所述表面通过在含氧气体存在下热处理而氧化以形成二氧化钛层，其将充当催化剂以分解和氧化多硫化物以及氧化硫化氢。
在一个实施方案中，结构填料包括开口的错流通道。规整填料的开口的错流通道可以由角度在大约45度-大约60度范围改变的堆叠的波纹片材制成。波纹片材的波纹高度(从最高点到最低点)可以为大约1毫米-大约6毫米。因此，包括两个波纹片材可提供大约2毫米-大约12毫米的开口以用于第一物流和第二物流流经规整填料的错流通道。
与空塔相比，规整填料可增强气体滞留。具体地，在通道的交叉点上，由使得气体和液体逆流引起的剪切力将气相分裂为小气泡，由此降低气体在反应器中上升的速度。降低的速度和弯曲路径通过提高接触时间提高气体和液体在反应器内的停留时间和混合。
参照图2，规整填料202包括用于预定流速的气体和液体，预定尺寸的进入规整填料的气泡，和/或在规整填料中的流动开口206的流型。例如，当气泡的尺寸大于规整填料中的流动开口206时，气泡面临流动阻力，在填料外部花费相当多的时间，和/或艰难进入规整填料。如图2所示，规整填料202包括略大于进入规整填料202的气泡尺寸的流动开口206。在一个实施方案中，流动开口可以为大约4毫米和气泡略微小于4毫米。在另一实施方案中，规整填料可包括显著大于进入规整填料的气泡尺寸的流动开口。
在一个实施方案中，气泡的尺寸可以在第二入口104进行控制以引入含氧气体的第二物流。例如，如图3所示，第二入口104可以是具有预选形状和尺寸的气体扩散器302或分布器。在一个实施方案中，所述形状可以是具有多个孔的圆形环或星形图案以使含氧气体的第二物流基本上均匀地分布进入反应器中。在另一实施方案中，可以使用梯形类型分配器。如图3所示，气体扩散器302中开口304的尺寸在尺寸上与规整填料202中的流动开口206相对应。例如，气体扩散器302中的开口304可以为规整填料202中流动开口206的大约四倍小，因为从气体扩散器302中涌现出来的气泡的尺寸通常为开口304尺寸的三至四倍大。
在一个实施方案中，具有大约50-150微米尺寸孔的烧结金属扩散器分布器形成用于第二物流的第二入口104。烧结金属扩散器将第二物流分散为在包括液体硫的第一物流中的细小气泡。烧结金属扩散器分布器改进规整填料中第一物流和第二物流之间的接触和接触时间。烧结金属扩散器可以由316L、304L、347或430不锈钢、Inconel、Monel 400、Nickel 200、Hastelloy C276、C22和X，和/或Alloy20形成，并且能够从USA的MottCorporation购买。
所述催化剂可以是任何适当的催化剂。在一个实施方案中，催化剂可以涂覆规整填料。例如，规整填料可具有用高表面积的多孔催化材料涂覆的材料表面，所述催化材料包括铝土矿(二氧化钛的矿物形式)、二氧化钛、氧化铝(热稳定的α-氧化铝、θ-氧化铝或脱水和热稳定化的γ-氧化铝，也称为活化氧化铝)、二氧化硅与氧化铝的混合物、二氧化硅和二氧化钛的混合物、或氧化铝和二氧化钛的混合物、氧化铁和/或其组合。氧化铝催化剂材料可以由热量和水分通过使用材料例如氧化锆、二氧化钛和/或稀土金属氧化物(例如二氧化铈、氧化镧和稀土氧化物混合物)而针对降解稳定化。同样，二氧化钛催化剂材料能够与氧化锆、二氧化钛和/或稀土金属氧化物(例如二氧化铈、氧化镧和稀土氧化物混合物)混合。基于氧化铝和二氧化钛两者的催化剂能够用氧化铁和/或碱金属氧化物例如钠、钾、锂、钙和/或锶的氧化物促进。
本文使用的术语“热稳定化的氧化铝”表示温度稳定化形式的氧化铝，其通过使勃姆石、三水铝石和/或类似的水合或活化的氧化铝前体经历升高的温度，由此将基本上所有的水合或活化前体转化为更高热稳定形式的氧化铝例如γ-氧化铝而获得。热稳定化的γ-氧化铝可包括超过大约80重量％γ-氧化铝或超过大约重量90%γ-氧化铝，而其余部分为各种形式氧化铝，例如η,κ-氧化铝，θ-氧化铝和α-氧化铝。粉末形式的热稳定化的γ-氧化铝的表面积可为大约40m2/g-大约450m2/g。同样，用于用二氧化钛催化剂涂覆规整填料的二氧化钛粉末的表面积可为40m2/g-大约450m2/g。另外，与活化氧化铝和/或二氧化钛混合的二氧化硅粉末的表面积可为40m2/g-大约450m2/g。
θ-氧化铝和α-氧化铝形式的低表面积的热稳定化的氧化铝也能够用于涂覆规整填料。它们通过使勃姆石、γ-氧化铝或类似的水合或活化氧化铝前体经历升高的温度，由此将基本上所有的水合或活化前体转化为更高热稳定形式的氧化铝例如θ-氧化铝和α-氧化铝而获得。优选，热稳定化的氧化铝包括超过大约50%θ-氧化铝或α-氧化铝，和更优选超过大约75%θ-氧化铝或α-氧化铝。热稳定化的氧化铝的其余部分可包括其它形式的氧化铝，例如，α-、γ-、η和κ-氧化铝。粉末形式的热稳定化的θ-氧化铝的表面积可为大约20m2/g-大约100m2/g。同样，粉末形式的α-氧化铝的表面积可为大约5m2/g-大约40m2/g。
在规整填料材料表面上施加催化材料可包括(a)使用所需涂覆材料制备可流动的含水浆料，(b)使规整填料材料与所述含水浆料接触以形成涂层，和(c)在300℃-1,000℃的温度锻烧经涂覆的材料以形成经涂覆的规整填料。
所述含水浆料能够通过连同各种添加剂和促进剂一起加载所需量的水和所选催化材料并充分混合所有成分而制备。可以使用具有氧化锆或陶瓷球作为研磨/混合介质的球磨机或其它已知技术来制备所述浆料。可任选合意的是调节含水浆料的pH至低于大约5以促进涂层在规整填料材料的金属和陶瓷表面上的良好粘合。可以通过使用少量水溶性的有机或无机酸例如盐酸或硝酸，或低级脂肪酸例如乙酸提供酸性。浆料中所选催化材料的浓度按干重计可为大约2wt%-大约30wt%，或大约5wt%-大约20wt%。
在一个实施方案中，用于用二氧化钛涂覆结构填料的含水浆料能够通过如下制备：(1)充分混合二氧化钛粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆规整填料，(3)在空气中干燥涂层，和(4)在300℃-1000℃的温度锻烧适当量的时间。例如将规整填料浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆结构。涂层能够通过在空气中加热至120℃-150℃的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧能够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。施加浆料随后干燥浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以活化最终的二氧化钛涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以充当二氧化钛涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。
在另一实施方案中，用于用活化氧化铝涂覆结构的含水浆料能够通过如下制备：(1)充分混合γ-氧化铝粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆结构，(3)在空气中干燥涂层，和(4)在300℃-700℃的温度锻烧适当量的时间。涂层能够通过在空气中加热至120℃-150℃的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧也能够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。例如将结构浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆所述结构。施加浆料随后干燥浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以活化最终的活化氧化铝涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以充当活化氧化铝涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。
在另一实施方案中，用于用活化氧化铝涂覆结构的含水浆料能够通过如下制备：(1)充分混合θ-氧化铝或α-氧化铝粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆结构，(3)在空气中干燥涂层，和(4)在300℃-1,000℃的温度锻烧适当量的时间。涂层能够通过在空气中加热至120℃-150℃的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧也能够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。例如将结构浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆所述结构。施加浆料随后干燥浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以活化最终的活化氧化铝涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以充当活化氧化铝涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。
在另一实施方案中，用于用二氧化钛和活化氧化铝的混合物涂覆结构的含水浆料能够通过如下制备：(1)充分混合二氧化钛和γ-氧化铝粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆结构，(3)在空气中干燥涂层，和(4)在300℃-1000℃的温度锻烧适当量的时间。例如将结构浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆所述结构。涂层能够通过在空气中加热至120℃-150℃的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧然后能够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。施加浆料随后干燥浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以活化最终的二氧化钛/活化氧化铝涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以充当二氧化钛/活化氧化铝涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。二氧化钛在最终二氧化钛-活化氧化铝涂层中的比例可为20%至80％重量。同样，活化氧化铝在最终二氧化钛-活化氧化铝涂层中的比例可为20%至80％重量。
在另一实施方案中，用于用二氧化钛和θ-氧化铝或α-氧化铝的混合物涂覆结构的含水浆料能够通过如下制备：(1)充分混合二氧化钛和θ-氧化铝或α-氧化铝粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆结构，(3)在空气中干燥涂层，和(4)在300℃-1000℃的温度锻烧适当量的时间。例如将结构浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆所述结构。涂层能够通过在空气中加热至120℃-150℃的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧然后能够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。施加浆料随后干燥浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以活化最终的二氧化钛/θ-氧化铝或α-氧化铝涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以充当二氧化钛/θ-氧化铝或α-氧化铝涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。二氧化钛在最终二氧化钛-θ-氧化铝或α-氧化铝涂层中的比例可为20%至80％重量。同样，活化氧化铝在最终二氧化钛-θ-氧化铝或α-氧化铝涂层中的比例可为20%至80％重量。
如上所述，任何适当方法可以用来由含水浆料涂覆规整填料材料的表面。此类方法可包括涂抹、刷涂、喷雾、浸渍和流动涂覆。
二氧化钛在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约90%至大约98%重量。二氧化硅和/或氧化锆在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约0%至10%重量。稀土氧化物在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约0至10%重量。氧化铁和/或碱金属氧化物在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约0至5%重量。
活化氧化铝、θ-氧化铝或α-氧化铝在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约90%至大约98%重量。二氧化硅和/或氧化锆在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约0%至5%重量。稀土氧化物在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约0%至5%重量。氧化铁和/或碱金属氧化物在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约0至5%重量。
尽管本发明已经参照优选的实施方案进行了描述，但本领域技术人员应该理解在没有背离本发明范围的情况下可以进行各种改变且各种等同物可以代替其要素。另外，可在不背离本发明本质范围的情况下对本发明教导进行多种修改以适应特定情形或材料。因此，本发明没有意图限于公开的特定实施方案作为预期用于实施本发明的最佳方式，而是本发明将包括属于所附权利要求范围的所有实施方案。

Claims (20)

1.反应器，包括：
第一入口，用于包括液体硫的第一物流，该液体硫包含多硫化物和溶解的硫化氢；
第二入口，用于含氧气体的第二物流；和
规整填料，用于促进所述第一物流和所述第二物流之间的接触，所述规整填料包括催化剂；
其中催化剂的量足以提高多硫化物的分解以及用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中存在的多硫化物和硫化氢的氧化的速率，
其中所述规整填料包括在相邻的片材之间具有错流通道的波纹片材，且其中所述规整填料包含流动开口，且
其中所述第二入口包括气体扩散器或分布器，所述气体扩散器或分布器具有在尺寸上与规整填料中的所述流动开口相对应的孔隙，使得从所述孔隙出来的气泡的尺寸小于规整填料中流动开口的尺寸。
2.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料位于所述第一入口和所述第二入口之间。
3.权利要求1所述的反应器，其中控制所述第一物流经过所述第一入口的流量以提供在所述反应器中的预选停留时间，实现从所述第一物流除去所需水平的多硫化物，和实现从所述第一物流除去所需水平的硫化氢气体。
4.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料为用所述催化剂涂覆的规整填料。
5.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料为包含所述催化剂的规整填料。
6.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料为固定所述催化剂的规整填料。
7.权利要求1所述的反应器，其中所述催化剂选自铝土矿、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅与热稳定的氧化铝的混合物、二氧化硅和二氧化钛的混合物以及其组合。
8.权利要求7所述的反应器，其中所述催化剂用氧化铁或碱金属氧化物促进。
9.用于在反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料，所述规整填料包括：
催化剂；
其中所述催化剂提高多硫化物的分解以及用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中存在的多硫化物和硫化氢的氧化的速率，
其中所述第一物流包括包含多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫，
其中所述第二物流包括含氧气体，
其中所述规整填料包括在相邻的片材之间具有错流通道的波纹片材，且其中所述规整填料包含流动开口，且
其中提供的所述第二物流通过气体扩散器或分布器，所述气体扩散器或分布器包括在尺寸上与规整填料中的所述流动开口相对应的孔隙，使得从所述孔隙出来的气泡的尺寸小于规整填料中流动开口的尺寸。
10.权利要求9所述的规整填料，其中所述规整填料为用所述催化剂涂覆的规整填料。
11.权利要求9所述的规整填料，其中所述规整填料为由所述催化剂构成的规整填料。
12.权利要求9所述的规整填料，其中所述规整填料为固定所述催化剂的规整填料。
13.权利要求9所述的规整填料，其中所述催化剂选自铝土矿、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅与热稳定的氧化铝的混合物、二氧化硅和二氧化钛的混合物以及其组合。
14.权利要求13所述的规整填料，其中所述催化剂用氧化铁或碱金属氧化物促进。
15.处理液体硫中的硫化氢和多硫化物的方法，该方法包括：
通过第一入口提供包括液体硫的第一物流，该液体硫包含多硫化物和硫化氢；
通过第二入口提供含氧气体的第二物流；和
在规整填料中，接触所述第一物流和所述第二物流，所述规整填料具有催化剂；
其中所述催化剂足以提高多硫化物的分解以及用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中的多硫化物和硫化氢的氧化的速率，
其中所述规整填料包括在相邻的片材之间具有错流通道的波纹片材，且其中所述规整填料包含流动开口，且
其中所述第二入口包括气体扩散器或分布器，所述气体扩散器或分布器具有在尺寸上与规整填料中的所述流动开口相对应的孔隙，使得从所述孔隙出来的气泡的尺寸小于规整填料中流动开口的尺寸。
16.权利要求15所述的方法，进一步包括调节所述第一物流经过所述第一入口的流量以提供在反应器中预选的停留时间，从而实现从所述第一物流除去所需水平的多硫化物，和实现从所述第一物流除去所需水平的硫化氢气体。
17.权利要求15所述的方法，其中所述规整填料为用所述催化剂涂覆的规整填料。
18.权利要求15所述的方法，其中所述规整填料为包括所述催化剂的规整填料。
19.权利要求15所述的方法，其中所述规整填料为固定所述催化剂的规整填料。
20.权利要求15所述的方法，其中所述气体扩散器或分布器包括金属分布器扩散器。
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