ES2612303T3 - Método y dispositivo para la producción continua de sulfuro de hidrógeno - Google Patents

Abstract

Método para la producción continua de sulfuro de hidrógeno H2S, donde en un flujo de gas crudo que contiene H2S que se presenta durante la producción se encuentran contenidos polisulfanos (H2Sx), caracterizado porque el flujo de gas crudo es conducido a temperaturas de 114 a 165º a través de material catalíticamente activo (41) que se encuentra contenido en un recipiente (42), y el azufre que se acumula en el fondo (43) del recipiente (42) es recolectado y es reconducido para producir H2S, donde entre un refrigerante (40) y el reactor (1) se encuentra dispuesta una línea (30), a través de la cual el flujo de gas crudo es conducido en una dirección desde el reactor (1) hacia el refrigerante (40) y es conducido en una dirección opuesta, desde el refrigerante (40) hacia el reactor (1), a través del azufre reconducido.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y dispositivo para la produccion continua de sulfuro de hidrogeno

La presente invencion hace referencia a un metodo y a un dispositivo para la produccion continua de sulfuro de hidrogeno H2S, donde en un flujo de gas crudo que contiene H2S que se presenta durante la produccion se encuentran contenidos polisulfanos (H2SX, donde x > 2).

En el estado del arte, la produccion de sulfuro de hidrogeno tiene lugar por ejemplo a traves del metodo H2S segun Girdler (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, sexta edicion, 2003, vol. 17, pagina 291). El H2S se produce de forma no catalltica a partir de los elementos azufre e hidrogeno en una columna con entradas y con un fondo ampliado, esencialmente orientado de forma horizontal. En el fondo llenado con azufre en ebullicion se introduce hidrogeno, donde el azufre es arrastrado por vapor hacia la fase gaseosa ascendente. El hidrogeno y el azufre ascendente reaccionan en el espacio de gas de la columna, donde el calor de la reaccion que se libera se extrae al gas producto a traves de lavado con azufre llquido. Para ello, desde el fondo de la columna se extrae azufre llquido, se mezcla con azufre fresco, frlo, y se coloca en la parte superior de la columna. El gas producto que contiene gran cantidad de sulfuro de hidrogeno se enfrla en dos intercambiadores de calor.

Una produccion catalltica de H2S se describe en Angew. Chem.; 74 ano 1962; N° 4; pagina 151. En ese caso, el hidrogeno es conducido a traves de un bano de azufre regulado externamente en cuanto a la temperatura. El hidrogeno cargado con vapor de azufre ingresa a la camara del catalizador a traves de perforaciones. El azufre que no ha reaccionado, despues de abandonar la camara del catalizador, se condensa en una parte superior del tubo de salida de H2S, alcanzando nuevamente el bano de azufre mediante un tubo de retorno. La camara del catalizador se encuentra dispuesta de forma concentrica alrededor del tubo de salida de H2S.

Por la solicitud DE 1 113 446 se conoce la produccion catalltica de sulfuro de hidrogeno a traves de la conversion de una mezcla estequiometrica de hidrogeno y azufre en una sal de cobalto y molibdeno en un catalizador que contiene un soporte, a temperaturas de entre 300 y 400°C. El catalizador esta dispuesto en tubos que son atravesados por la mezcla de hidrogeno y azufre. El bano de azufre posee una temperatura de 340 a 360°C, debido a lo cual una mezcla estequiometrica de hidrogeno y azufre se genera mediante el pasaje de hidrogeno a traves del bano de azufre, para la produccion de H2S. El calor de reaccion que se libera durante la formacion de H2S se aprovecha a traves del intercambio de calor directo, ya que los tubos que contienen el catalizador estan dispuestos en el bano de azufre, de un modo que no se describe en detalle.

En la solicitud US 2,863,725 se describe un metodo para la produccion de H2S en un catalizador que contiene molibdeno, donde hidrogeno gaseoso es introducido en un reactor que contiene una masa fundida de azufre, ascendiendo a traves de la masa fundida de azufre en forma de burbujas de gas. La cantidad de hidrogeno introducida y la temperatura de la masa fundida de azufre, donde se indica una temperatura inferior a 326° C, son reguladas de manera que una mezcla de gas que se forma por encima de la masa fundida de azufre en una zona de gas contiene los eductos hidrogeno y azufre con un exceso de hidrogeno por encima de la relacion de reaccion estequiometrica.

Durante las slntesis de H2S a partir de hidrogeno y azufre, en el gas crudo generalmente se encuentran polisulfanos (H2Sx) como productos secundarios. Por ejemplo, en un enfriador de gas conectado aguas abajo del reactor, a temperaturas determinadas, pueden formarse hasta 1000 ppm de peso de disulfano H2S2, as! como sulfanos H2Sx mas elevados, los cuales en las etapas subsiguientes se descomponen nuevamente formando H2S y azufre, de manera que en las tuberlas, valvulas, compresores, intercambiadores de calor, etc., pueden presentarse precipitaciones de azufre no deseadas.

La solicitud DE 102 45 164 A1 hace referencia a un metodo para convertir polisulfanos en H2S y azufre, donde los polisulfanos H2Sx que estan contenidos en los flujos de gas crudo que contienen H2S que se presenta durante la slntesis de H2S, son convertidos catallticamente en H2S y azufre. Para ello, el gas crudo que contiene H2S, por ejemplo, es puesto en contacto con un cuerpo solido adecuado, catallticamente activo, en particular con carbono activo, Al2O3, SiO2, etc.

La solicitud FR 28 44 208 B1 hace referencia a un metodo para purificar un gas de slntesis que contiene principalmente sulfuro de hidrogeno, obtenido a traves de la reaccion de hidrogeno y azufre llquido en un dispositivo tecnico, donde dicho gas es conducido a traves de un filtro que contiene una sustancia solida seleccionada entre partlculas porosas de carbono activo, oxido de aluminio y oxido de silicio. El material del filtro (por ejemplo el carbono activo) es consumido despues de ser cargado con azufre y, a modo de ejemplo, debe ser eliminado a traves de combustion. Se consideran como desventajas la elevada inversion de mantenimiento para el cambio del lecho de carbono activo, el consumo continuo de carbono activo, los costes de eliminacion y los danos para el medio ambiente producidos durante la combustion del carbono. Durante el perlodo que requiere el cambio del carbono activo debe pasarse al menos a otra estacion del carbono activo.

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La solicitud US 5,686,056 hace referenda a un metodo para purificar gas de sulfuro de hidrogeno con impurezas que contienen polisulfanos. El metodo comprende el guiado del gas de sulfuro de hidrogeno a traves de un medio de filtrado que comprende un tamiz molecular, donde los polisulfanos se descomponen en sulfuro de hidrogeno y azufre, y el azufre que se presenta es mantenido en el medio de filtrado. Para separar el azufre acumulado del medio de filtrado, gas de hidrogeno calentado es conducido en la direccion opuesta (en comparacion con la direccion del gas de sulfuro de hidrogeno) a traves del medio de filtrado.

En Ullmann's Enzyklopadie der technischen Chemie, de la editorial Chemie, Weinheim, 4 edicion, tomo 21, pagina 171, se describe el hecho de que sulfuro de hidrogeno que abandona el reactor sobre la parte superior, despues de atravesar un intercambiador directo con aproximadamente 200°C, es conducido a traves de un filtro de coque, en el cual se separa azufre que es arrastrado.

De acuerdo con la solicitud DE 558 432 se produce sulfuro de hidrogeno mediante la conduccion de hidrogeno sobre un aspersor en azufre llquido. Los gases generados atraviesan un catalizador y, para la separacion del azufre que ha quedado en el gas, son conducidos desde el rector hacia un refrigerante. Desde el refrigerante, el azufre es conducido nuevamente hacia el fondo del reactor.

El objeto de la presente invencion consiste en proporcionar un metodo y un dispositivo para producir sulfuro de hidrogeno, los cuales eviten las desventajas del estado del arte. En particular, es objeto de la presente invencion proporcionar un metodo y un dispositivo que posibiliten una production de sulfuro de hidrogeno lo mas puro posible, con proporciones de azufre en el gas que ocasionen la menor cantidad posible de precipitaciones, con el menor coste posible.

De acuerdo con la invencion, dicho objeto se alcanzara a traves de un metodo para la produccion continua de sulfuro de hidrogeno H2S, donde en un flujo de gas crudo que contiene H2S que se presenta durante la produccion se encuentran contenidos polisulfanos (H2Sx), donde el flujo de gas crudo es conducido a temperaturas de 114 a 165° a traves de material catallticamente activo que se encuentra contenido en un recipiente, de forma especialmente preferente en el carbono activo que se encuentra contenido en el recipiente y/o en el tamiz molecular que se encuentra contenido en el recipiente, donde el azufre que se acumula en el fondo del recipiente es recolectado y es reconducido para producir H2S, donde entre un refrigerante y el reactor se encuentra dispuesta una llnea, a traves de la cual el flujo de gas crudo es conducido en una direccion desde el reactor hacia el refrigerante y es conducido en una direccion opuesta, desde el refrigerante hacia el reactor, a traves del azufre reconducido.

El flujo de gas crudo que contiene H2S puede ser producido segun uno de los metodos conocidos por el experto, por ejemplo de acuerdo con Ullmann's Encyclopedia of industrial Chemistry, sexta edicion, de la editorial Wiley-VCH Verlag (2003) vol. 17, 291-292, o segun las solicitudes US 2,876,071, DE 111 34 46, CS 263599 o GB 1,193,040.

En el flujo de gas crudo que contiene H2S pueden estar contenidos polisulfanos (H2Sx, donde x > 2), como impurezas. Los mismos se forman, por ejemplo dentro de un rango de temperatura determinado, al enfriarse un flujo de gas crudo caliente que contiene H2S, el cual es conducido desde un reactor, en donde tiene lugar la slntesis de H2S. Por encima de 350 °C, el H2Sx es inestable y se descompone en azufre y H2S. En el rango de temperatura de aproximadamente 200 a 290 °C, el H2S reacciona en el flujo de gas crudo con S, formando H2Sx. En el caso de temperaturas inferiores a 170 °C, la formation de H2Sx no cumple ningun papel fundamental.

Los polisulfanos contenidos en el flujo de gas crudo que contiene H2S no deben precipitar al enfriarse en la instalacion utilizada para producir H2S y no deben descomponerse en azufre y H2S despues de un tiempo de permanencia determinado, ya que como consecuencia se producirlan deposiciones de azufre. Por lo tanto, el flujo de gas crudo que contiene H2S y los polisulfanos contenidos en el mismo, de acuerdo con la invencion, son conducidos a traves de material catallticamente activo contenido en el recipiente previsto para ello, para una conversion controlada de polisulfanos en H2S y azufre. Preferentemente, como material catallticamente activo se utiliza carbono activo y/o un tamiz molecular y/o un catalizador de hidrogenacion, de forma especialmente preferente carbono activo y/o un tamiz molecular. Como catalizador de hidrogenacion se utiliza preferentemente un material del catalizador que contiene al menos un elemento seleccionado del grupo Ni, W, Mo, Co y V en forma oxldica o sulfldica, sobre un soporte de oxido de aluminio o de oxido de silicio. De forma especialmente preferente, el flujo de gas crudo que contiene H2S y los polisulfanos all! contenidos son conducidos a traves de carbono activo contenido en un recipiente y/o de un tamiz molecular, los cuales se utilizan como catalizador para la conversion controlada de polisulfanos en H2S y azufre. En el recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, por consiguiente, se produce azufre proveniente de la transformation de los polisulfanos y eventualmente pueden producirse de forma adicional gotas de azufre arrastradas, contenidas en el flujo de gas crudo, o un exceso de azufre proporcionado para la slntesis. Preferentemente, sin embargo, las gotas de azufre arrastradas y un exceso de azufre ya son separados en un refrigerante que se encuentra conectado aguas arriba del recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular.

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De acuerdo con la invencion, el flujo de gas crudo es conducido a traves del material catallticamente activo, preferentemente a traves del carbono activo y/o del tamiz molecular, a temperaturas de 114 a 165 °C, preferentemente de 123 a 163 °C, de forma especialmente preferente de 127 a 162 °C, en particular de 130 a 161 °C, de forma completamente preferente de 135 a 160 °C. Estas se tratan de las temperaturas del material catallticamente activo. Manteniendo la temperatura del flujo de gas por encima de 114 °C durante el paso a traves del carbono activo y/o del tamiz molecular se asegura que el azufre que se produce (desde la descomposicion de H2Sx y eventualmente desde el flujo de gas crudo) permanezca en la masa fundida. Manteniendo la temperatura del flujo de gas por debajo de 165°C, en particular por debajo de 160°C, la viscosidad del azufre saturado con H2S se mantiene suficientemente reducida. Debido a ello, el azufre que se encuentra presente puede fluir desde el material catallticamente activo, preferentemente desde el carbono activo (por ejemplo desde un lecho de carbono activo) y/o desde el tamiz molecular, y alcanzar el fondo del recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular. El azufre acumulado en el fondo, de acuerdo con la invencion, es reconducido para producir H2S (preferentemente hacia el reactor utilizado para la slntesis de H2S).

A traves de la descarga continua del azufre desde el recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, no se carga de azufre o apenas se carga con azufre. Un cambio del material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, por lo tanto, no es necesario o solo es necesario en raras ocasiones, de manera que se alcanza un consumo reducido de material catallticamente activo, donde los costes de eliminacion, as! como los danos para el medio ambiente, pueden evitarse en gran medida, por ejemplo en el caso de la combustion del carbono. Ademas, puede prescindirse de un segundo recipiente con material catallticamente activo, al cual deberla cambiarse en el caso de un cambio del material catallticamente activo, en el primer recipiente. A traves de la reconduccion del azufre que se produce en el recipiente en la reaccion de slntesis es posible reducir el consumo de materiales crudos.

La invencion hace referencia ademas a un dispositivo para la produccion continua de sulfuro de hidrogeno H2S, el cual comprende un reactor para la reaccion de azufre e hidrogeno, un refrigerante conectado al reactor, para enfriar un flujo de gas crudo que contiene H2S, proveniente del reactor, a una temperatura de 123 a 165 °C, preferentemente de 127 a 163 °C, de forma especialmente preferente de 130 a 162 °C, en particular de 135 a 161 °C, de forma completamente preferente de 150 a 160 °C, un recipiente conectado con el refrigerante, el cual contiene material catallticamente activo, preferentemente carbono activo y/o un tamiz molecular, con un fondo para recolectar azufre que se presenta en el flujo de gas crudo que contiene polisulfanos (H2Sx) de 114 a 165 °C, preferentemente de 123 a 163 °C, de forma especialmente preferente de 127 a 162 °C, en particular de 130 a 161 °C, de forma completamente preferente de 135 a 160 °C, y una llnea conectada con el fondo del recipiente, la cual desemboca en el refrigerante, para reconducir el azufre hacia el reactor. El dispositivo de acuerdo con la invencion se utiliza para ejecutar el metodo de acuerdo con la invencion.

En el reactor se realiza la reaccion para la slntesis de H2S. Desde el reactor hacia el refrigerante es conducido un flujo de gas crudo que contiene H2S. El refrigerante enfrla ese flujo de gas crudo de 114 a 165°C. Desde el refrigerante, un flujo de gas crudo que contiene H2S, el cual contiene polisulfanos (H2Sx), es conducido hacia el recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente carbono activo y/o un tamiz molecular. El azufre que se encuentra presente en el recipiente a una temperatura de 114 a 165 °C, preferentemente de 123 a 163 °C, de forma especialmente preferente de 127 a 162 °C, en particular de 130 a 161 °C, de forma completamente preferente de 135 a 160 °C (proveniente de la descomposicion de los polisulfanos, eventualmente de la separacion de un excedente de azufre y eventualmente de la separacion de azufre que fue arrastrado, preferentemente desde la descomposicion de los polisulfanos), es recolectado en el fondo del recipiente y, de forma indirecta mediante el refrigerante o, de forma directa en el reactor, es reconducido a la reaccion de slntesis. De manera preferente, el azufre que se encuentra presente es reconducido indirectamente hacia el reactor mediante el refrigerante. La separacion de las gotas de azufre arrastradas y del azufre excedente tiene lugar preferentemente en un refrigerante conectado aguas arriba del recipiente que contiene el material catallticamente activo (condensador parcial).

De acuerdo con una forma de ejecucion preferente de la presente invencion, el flujo de gas crudo es introducido en el recipiente con una temperatura de entrada de 127 a 163 °C, de forma especialmente preferente de 130 a 162 °C, en particular de 135 a 161 °C, de forma completamente preferente de 150 a 160 °C, a traves del material catallticamente activo, preferentemente carbono activo y/o un tamiz molecular, y es conducido hacia el exterior del recipiente con una temperatura de salida de 121 a 160 °C, preferentemente de 124 a 158 °C, de forma especialmente preferente de 126 a 157 °C, en particular de 130 a 156 °C, de forma completamente preferente de 140 a 155 °C. De este modo, el flujo de gas crudo libera su calor, por ejemplo a un circuito secundario, el cual se calienta por ejemplo a una temperatura de 110 a 120°C, con el cual es operado el refrigerante.

El material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, afluye preferentemente desde abajo (desde el fondo) con el flujo de gas crudo, para garantizar que el flujo de gas crudo purificado que sale en la parte superior del recipiente no contenga nada de azufre arrastrado que ha sido separado en el recipiente. De manera preferente, la purificacion del flujo de gas crudo que contiene polisulfanos tiene lugar en una etapa, en un

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unico recipiente que contiene material catallticamente activo, preferentemente carbono activo y/o un tamiz molecular.

El material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular se encuentra presente en el recipiente preferentemente como lecho solido, con una altura aparente de al menos 1 m, preferentemente de al menos 1,5 m. La relacion de la altura con respecto al diametro del lecho asciende preferentemente de 0,1 a 10, de manera preferente de 0,2 a 7, de forma especialmente preferente de 0,3 a 5, de forma completamente preferente de 0,4 a 5, en particular de 0,5 a 2. La perdida de presion mediante el material catallticamente activo, preferentemente el lecho de carbono activo y/o el lecho del tamiz molecular, de manera preferente cumple con la condicion

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donde f se ubica entre 0,05 y 0,5, preferentemente entre 0,1 y 0,3, p representa la densidad del flujo de gas crudo, v representa la velocidad de circulacion del flujo de gas crudo en la seccion transversal de entrada del recipiente y Ap representa la perdida de presion mediante el material catallticamente activo.

Como material catallticamente puede utilizarse cualquier carbono activo conocido por el experto, en particular carbono activo producido a partir de madera, hulla, turba o nuez de coco. De manera preferente se trata de partlculas de carbono activo de un tamano de 2 a 15 mm, mas preferentemente de 3 a 5 mm. El carbono activo puede estar presente por ejemplo en forma de pequenos cilindros con un diametro de 4 mm. El volumen de los poros del carbono activo asciende preferentemente a mas de 30 cm3/100 g. La superficie interna del carbono activo preferentemente es >900 m2/g, de forma especialmente preferente >1100 m2/g. El carbono activo puede comprender una o mas clases de carbono activo. A modo de ejemplo, en el recipiente de carbono activo pueden utilizarse una primera capa de una primera clase de carbono activo y una segunda capa dispuesta sobre la misma, de una segunda clase de carbono activo.

Tamices moleculares adecuados como material catallticamente activo se describen por ejemplo en Robert H. Perry, y otros, Chemical Engineers Handbook, McGraw-Hill Book Company, sexta edicion. Se consideran preferentes los tamices moleculares del tipo 3A, tipo 4A, tipo 5A, tipo 10A, tipo 13X, silicalita, zeolita Y no aluminizada, mordenita y cabasita. Se considera especialmente preferente un tamiz molecular del tipo 4A.

Preferentemente, el flujo de gas crudo que contiene H2S es conducido a traves del recipiente que contiene material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, con un tiempo de permanencia en el tubo vaclo de 1 hasta 200 s, preferentemente de 2 hasta 100 s, de forma especialmente preferente de 5 hasta 80 s, de forma completamente preferente de 10 hasta 50 s. La velocidad del tubo vaclo asciende preferentemente de 0,01 a 1 m/s, de manera preferente de 0,02 a 0,5 m/s, de forma completamente preferente de 0,04 a 0,3 m/s, de forma completamente preferente de 0,05 a 0,2 m/s. La presion absoluta en el recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, asciende preferentemente de 0,2 a 20 bar, de manera preferente de 0,4 a 10 bar, de forma especialmente preferente de 0,8 a 6 bar, de forma completamente preferente de 1 a 5 bar. En la entrada del recipiente puede proporcionarse un dispositivo distribuidor de gas, el cual contiene placas de desviacion, tubos de entrada y/o tubos de entrada perforados, para distribuir el flujo de gas crudo en el recipiente.

De acuerdo con una forma de ejecucion preferente de la presente invention, el dispositivo acorde a la invention comprende un reactor para la production continua de H2S a traves de la conversion de una mezcla de eductos que esencialmente contiene azufre gaseoso e hidrogeno, en un catalizador, donde el reactor comprende una masa fundida de azufre en una parte inferior del reactor, en donde puede introducirse hidrogeno gaseoso mediante un dispositivo de suministro. El catalizador (preferentemente como lecho solido) se encuentra dispuesto en al menos un tubo en forma de U, el cual se encuentra en contacto parcialmente con la masa fundida de azufre, donde al menos un tubo en forma de U presenta en un lado una abertura de entrada dispuesta por encima de la masa fundida de azufre, a traves de la cual la mezcla de eductos puede ingresar hacia el tubo en forma de U, una via de flujo dentro de al menos un tubo en forma de U, a lo largo de la cual la mezcla de eductos puede ser convertida en un area de reaction, en donde se encuentra dispuesto el catalizador, y donde al menos un tubo en forma de U presenta una abertura de paso en otro lado, a traves de la cual puede salir un producto hacia un area de producto (separada del area del educto).

Preferentemente, el reactor comprende un cuerpo central cillndrico o en forma de prisma, rodeado por una cubierta del reactor, el cual en ambos extremos se encuentra cerrado respectivamente por una campana. Las campanas pueden presentar cualquier forma adecuada, donde por ejemplo pueden estar disenadas de forma semiesferica o conica .

Preferentemente, el reactor, en una parte inferior, se encuentra llenado con una masa fundida de azufre. Mediante un dispositivo de suministro, en la masa fundida de azufre puede introducirse hidrogeno gaseoso, donde por encima

de la masa fundida de azufre se acumula en un area de eductos una mezcla de eductos que contiene azufre esencialmente gaseoso e hidrogeno gaseoso, la cual, mediante un llmite de fase, se encuentra en contacto con la masa fundida de azufre, la cual esta delimitada hacia arriba preferentemente por una subdivision, por ejemplo por una base. En una forma de ejecucion preferente de la presente invencion, la base, en una parte superior del reactor, 5 se encuentra unida a la cubierta del reactor, preferentemente en el tercio superior, de forma especialmente preferente en el cuarto superior del espacio interno del reactor.

En el reactor utilizado, de forma preferente se proporciona al menos un tubo en forma de U, el cual se encuentra en contacto, al menos parcialmente, con la masa fundida de azufre. Por tanto, el reactor se encuentra disenado como un reactor multitubular, con tubos de contacto realizados en forma de U. Un tubo en forma de U de esa clase 10 presenta dos lados que, en sus extremos inferiores, estan unidos unos a otros a traves de un area en forma de arco. Los tubos en forma de U pueden presentar lados respectivamente de un largo diferente o, preferentemente, del mismo largo. Los tubos en forma de U pueden presentar por ejemplo un diametro de los lados de entre 2 y 20 cm, en particular de entre 2,5 y 15 cm, de forma especialmente preferente, de entre 5 y 8 cm. Preferentemente, al menos un tubo en forma de U se encuentra dispuesto de forma vertical en el reactor, donde el area en forma de arco se 15 encuentra abajo y los dos extremos de los lados se encuentran arriba.

En el contexto de la presente invencion, "estar en contacto" significa que puede tener lugar un intercambio de calor entre la masa fundida de azufre y el espacio interno del tubo, mediante la pared del tubo. De manera preferente, al menos un tubo en forma de U se sumerge parcialmente en la masa fundida de azufre.

Dentro de al menos un tubo en forma de U preferentemente se encuentra dispuesto un catalizador para la 20 conversion de hidrogeno y azufre para formar H2S de manera que se proporciona un area de reaccion. En el

contexto de la presente invencion, como area de reaccion se denomina aquella area dentro de los tubos en forma de U, en donde se encuentra el catalizador. La conversion de los eductos tiene lugar principalmente en el area de reaccion que contiene el catalizador. El proporcionar un area de reaccion en los tubos en forma de U permite un modo de construccion compacto del reactor en cuanto a la longitud del reactor, ya que el area de reaccion 25 proporcionada para la conversion de hidrogeno con azufre para formar H2S puede dividirse en los dos lados de un

tubo en forma de U. A traves de la utilizacion del catalizador, la conversion para formar H2S puede realizarse a temperaturas moderadas y a una presion reducida. Preferentemente, el catalizador se encuentra dispuesto en forma de un lecho solido vertido en al menos un tubo en forma de U. Se consideran como catalizadores adecuados los catalizadores que contienen por ejemplo cobalto y molibdeno sobre un soporte, los cuales pueden utilizarse como 30 cuerpo base de cualquier forma. A modo de ejemplo, el diametro del cuerpo asciende de 2 a 12 mm, en particular se ubica entre 3 y 10 mm, de forma especialmente preferente entre 4 y 8 mm, y la longitud se ubica preferentemente entre 2 y 12 mm, en particular entre 3 y 10 mm, de forma especialmente preferente entre 4 y 8 mm.

Durante la produccion de sulfuro de hidrogeno utilizando la forma de ejecucion preferente del reactor, la mezcla de eductos ingresa desde el area de eductos hacia un lado de al menos un tubo en forma de U, a traves de al menos 35 una abertura de entrada. La abertura de entrada esta dispuesta en un lado de al menos un tubo en forma de U, por encima de la masa fundida de azufre. La abertura de entrada, desde el area de eductos, desemboca en un lado del tubo en forma de U. La distancia entre el llmite de fase de la masa fundida de azufre y la abertura de entrada del tubo en forma de U se selecciona de manera que la menor cantidad de azufre poco llquido quede atrapada en forma de gotas con el flujo de la mezcla de eductos, en el espacio interno de los tubos en forma de U. La distancia entre la 40 abertura de entrada y el llmite de fase de la masa fundida de azufre se ubica preferentemente entre 0,3 y 3 m, en

particular entre 0,6 y 2,5 m, de forma especialmente preferente entre 0,9 y 2 m.

En la produccion de sulfuro de hidrogeno utilizando la forma de ejecucion preferente del reactor, la mezcla de eductos atraviesa el tubo en forma de U a lo largo de una via de flujo, es decir que primero, despues de ingresar a traves de la abertura de entrada, atraviesa un lado del tubo en forma de U, desde arriba hacia abajo, atraviesa el 45 area en forma de arco del tubo en forma de U hacia el segundo lado, atravesando finalmente el segundo lado desde abajo hacia arriba. La mezcla de eductos reacciona principalmente en el area de reaccion que esta contenida dentro del tubo en forma de U, en el catalizador dispuesto en dicho lugar. A traves de una abertura de salida en el segundo lado del tubo en forma de U, el gas que contiene el producto ingresa a un area de productos (preferentemente dispuesta por encima de la masa fundida de azufre y por encima del area de eductos), la cual se encuentra 50 separada del area de eductos (por ejemplo a traves de una base).

Al reactor se le suministra hidrogeno gaseoso y azufre llquido, preferentemente mediante un dispositivo de suministro adecuado. En un lugar adecuado, desde el area de producto del reactor, es conducido el producto sulfuro de hidrogeno, por ejemplo en una campana superior.

Los dos lados de un tubo en forma de U, de forma preferente respectivamente en un extremo superior, estan unidos 55 a una base del reactor, la cual a su vez se encuentra fijada de forma adecuada en una parte superior del reactor, en la cubierta del reactor. Preferentemente, la base del reactor subdivide el reactor en dos partes, determinando en particular un area de productos situada encima. La fijacion preferente de al menos un tubo en forma de U en una base unida a la cubierta del reactor permite modificaciones termicas de la longitud del reactor y de los tubos en

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forma de U, independientemente unas de otras, ya que el haz tubular en forma de U solo se encuentra fijado mediante la base en la cubierta del reactor, de manera que en la construccion del reactor puede prescindirse de compensadores. A traves de la union de los tubos en forma de U con la base en los extremos superiores de sus lados, de manera ventajosa, se logra que los tubos se estabilicen en correspondencia con la fuerza de gravedad.

De acuerdo con una forma de ejecucion preferente de la presente invencion, en una seccion superior del reactor, preferentemente cerca de la campana superior, se encuentra dispuesta una base que divide el espacio interno del reactor en una parte inferior situada debajo y una parte superior situada por encima.

Preferentemente, la parte superior contiene el area del producto, la cual durante el funcionamiento del reactor contiene principalmente el producto sulfuro de hidrogeno. Respectivamente un lado de los tubos en forma de U se encuentra en una conexion abierta con el area del producto.

La parte inferior del reactor contiene preferentemente el area de eductos directamente por debajo de la base y por debajo una masa fundida de azufre, hacia donde se suministra el azufre llquido desde una fuente externa y/o como retorno. Los tubos en forma de U se encuentran parcialmente en contacto termico con la masa fundida de azufre, donde preferentemente se encuentran dispuestos parcialmente de forma directa en la masa fundida de azufre, sumergiendose por tanto en la masa fundida de azufre. De este modo tiene lugar una transmision de la energla termica que se libera en la reaccion exotermica para formar H2S, mediante al menos un tubo en forma de U, hacia la masa fundida de azufre circundante. El calor de reaccion se utiliza para una evaporacion del azufre contenido dentro. Este acoplamiento termico posibilita un procedimiento conveniente desde el punto de vista energetico, donde el suministro de calor externo se reduce considerablemente o no es necesario. Al mismo tiempo puede evitarse un sobrecalentamiento del catalizador, gracias a lo cual se incrementa la vida util del catalizador.

Para una buena transmision de la energla termica, de manera preferente, la resistencia termica de la carga del catalizador se mantiene lo mas reducida posible en el area de reaccion. Preferentemente, para la conversion de los eductos para formar H2S se proporciona una pluralidad de tubos en forma de U que contienen el catalizador, de manera que la respectiva ruta desde el centro de la carga del catalizador hacia la pared del tubo es reducida. Preferentemente, la relacion de la suma de las superficies de la seccion transversal de todos los tubos de contacto (as! como de todos los lados de los tubos de contacto en forma de U), referido a la superficie de la seccion transversal del cuerpo del reactor (preferentemente cillndrico), se ubica entre 0,05 y 0,9; en particular entre 0,15 y 0,7; de forma especialmente preferente entre 0,2 y 0,5; de forma completamente preferente entre 0,25 y 0,4.

Para que exista un contacto termico suficiente para la transmision de calor desde el tubo en forma de U hacia la masa fundida de azufre circundante se pretende que del 20 hasta el 100% de la superficie lateral externa de un tubo respectivamente en forma de U se encuentre en contacto con la masa fundida de azufre a lo largo del area de reaccion que contiene el catalizador. Para que la transmision de calor hacia la masa fundida de azufre funcione correctamente, en el lugar en donde tiene lugar la reaccion en el tubo en forma de U, la superficie lateral externa del tubo en forma de U, a lo largo del area de reaccion que contiene el catalizador, debe estar rodeada por la masa fundida de azufre en mas del 20%, preferentemente en mas del 50%, de forma especialmente preferente en mas del 80%. En el caso de un nivel de carga demasiado reducido de la masa fundida de azufre en el reactor y, con ello, de un contacto demasiado reducido del tubo en forma de U y de la masa fundida de azufre, existe el peligro de que el calor de reaccion no se disipe de forma suficiente.

En la direccion de flujo de la mezcla de eductos, dentro de al menos un tubo en forma de U, la mezcla de eductos, despues de ingresar en el tubo en forma de U, puede atravesar primero un lecho inerte, donde azufre llquido eventualmente atrapado, contenido en forma de gotas, se separa en ese lecho inerte desde la mezcla de eductos. A modo de ejemplo, una parte del azufre llquido puede estar presente en la mezcla de eductos que contiene hidrogeno gaseoso y azufre, de hasta 100.000 en peso en partes por millon. Para la separacion de las gotas de azufre, de manera preferente, una parte del lecho inerte, referido al lecho total en base al lecho inerte y al lecho del catalizador, se proporciona en al menos un tubo en forma de U, de 1 a 30%, en particular de 2 a 25 %, preferentemente de 5 a 20 %, de forma especialmente preferente de 8 a 16 %. El lecho inerte puede estar compuesto por cuerpos de cualquier forma, por ejemplo por apilamientos o preferentemente por esferas, las cuales son de un material adecuado, por ejemplo de oxido de circonio o preferentemente de oxido de aluminio.

Preferentemente, hidrogeno gaseoso se conduce a la masa fundida de azufre en el reactor mediante un dispositivo de suministro, distribuyendose en la masa fundida de azufre mediante un dispositivo distribuidor.

Preferentemente, el dispositivo distribuidor comprende una placa del distribuidor dispuesta horizontalmente en el reactor y un borde que se extiende hacia abajo. El hidrogeno introducido por debajo del dispositivo distribuidor se acumula debajo de la placa del distribuidor formando una burbuja de hidrogeno en el espacio delimitado por el borde que se extiende hacia abajo y la placa del distribuidor.

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De manera preferente, el dispositivo de suministro comprende un tubo abierto en ambos extremos, dispuesto de forma vertical en el reactor, el cual esta dispuesto por debajo del dispositivo distribuidor y cuyo extremo superior preferentemente sobresale hacia dentro, en el espacio limitado por la placa del distribuidor y por el borde que se extiende hacia abajo, donde preferentemente sobresale hacia dentro de la burbuja de hidrogeno. Al sobresalir hacia dentro en el espacio por debajo de la placa del distribuidor y especialmente en la burbuja de hidrogeno conformada debajo, de manera ventajosa, se evita una entrada de hidrogeno irregular hacia la masa fundida de azufre.

En el tubo vertical del dispositivo de suministro, preferentemente de forma lateral, desemboca un tubo de entrada que se extiende de forma oblicua, a traves del cual el hidrogeno se introduce desde fuera del reactor. De manera ventajosa, el dispositivo de suministro esta disenado de manera que el azufre que ingresa en el tubo dispuesto de forma vertical puede descargarse libremente hacia abajo, sin obstruir el dispositivo de suministro para el hidrogeno. El hidrogeno asciende hacia arriba en el tubo dispuesto de forma vertical, acumulandose por debajo del dispositivo distribuidor.

Preferentemente, el dispositivo distribuidor comprende una placa del distribuidor dispuesta horizontalmente en el reactor (preferentemente con aberturas de paso), y un borde que se extiende hacia abajo. La placa del distribuidor preferentemente plana se extiende sobre casi toda la superficie de la seccion transversal del reactor, donde entre la cubierta del reactor y el dispositivo distribuidor permanece una abertura. La abertura entre el borde del dispositivo distribuidor y la cubierta del reactor posee preferentemente una anchura de entre 1 y 50 mm, en particular de entre 2 y 25 mm, de forma especialmente preferente de entre 5 y 10 mm. La forma de la placa del distribuidor se orienta segun la geometrla del reactor, en donde se encuentra dispuesta. La misma puede ser por ejemplo circular o poliangular, o puede presentar cualquier otra forma. Preferentemente, en la circunferencia externa de la placa del distribuidor pueden proporcionarse escotaduras que constituyen aberturas de paso por ejemplo para una conduccion de hidrogeno, una llnea de entrada de azufre y una llnea de reconduccion de azufre. De este modo, la abertura entre el dispositivo distribuidor y la cubierta del reactor solo puede presentar una anchura reducida, de manera que se evita una oscilacion del dispositivo distribuidor en el reactor. El hidrogeno introducido por debajo del dispositivo distribuidor se acumula debajo de esa placa del distribuidor formando una burbuja de hidrogeno en el espacio delimitado por el borde que se extiende hacia abajo y la placa del distribuidor. Preferentemente, la placa del distribuidor se encuentra dispuesta de forma horizontal en el reactor, de manera que la burbuja de hidrogeno que se acumula por debajo de la placa del distribuidor presenta una altura casi constante.

El hidrogeno acumulado, mediante el borde que se extiende hacia abajo cuando la burbuja de hidrogeno ha alcanzado una cierta altura, y/o a traves de las aberturas de paso proporcionadas en la placa del distribuidor, se distribuye en la masa fundida de azufre. El hidrogeno proveniente de la burbuja de hidrogeno, mediante el borde, a traves de un espacio entre el dispositivo distribuidor y la cubierta del reactor, puede distribuirse en la masa fundida de azufre. Preferentemente, el area del borde del dispositivo distribuidor esta disenada en forma de punta, gracias a lo cual el hidrogeno acumulado puede distribuirse en burbujas de gas finas.

En una forma de ejecucion preferente, la placa del distribuidor, del dispositivo distribuidor, dispuesta preferentemente de forma horizontal en el reactor, contiene aberturas de paso. A traves de las aberturas de paso en la placa del distribuidor, el hidrogeno acumulado se dispersa distribuido de forma regular desde la burbuja de hidrogeno hacia la masa fundida de azufre que se encuentra sobre la placa del distribuidor. La cantidad de las aberturas de paso en la placa del distribuidor, entre otras cosas, se orienta al flujo volumetrico del hidrogeno introducido y preferentemente asciende de 2 a 100, en particular de 4 a 50, de forma especialmente preferente de 8 a 20 por 100 Norm-m3/ h. Las aberturas de paso pueden estar realizadas por ejemplo de forma circular o como ranuras, donde los diametros preferentes, as! como las anchuras de la ranura, se ubican de 2 a 30 mm, preferentemente de 5 a 20 mm, de forma especialmente preferente de 7 a 15 mm. De manera preferente, las aberturas de paso estan dispuestas de forma regular en la placa del distribuidor. La parte de la superficie de las aberturas de paso, referido a la superficie de la placa del distribuidor, se ubica preferentemente entre 0,001 y 5 %, preferentemente entre 0,02 y 1 %, de forma especialmente preferente entre 0,08 y 0,5 %.

Para lograr un buen mezclado de la masa fundida de azufre a traves del hidrogeno ascendente y, con ello, para garantizar un atrapado lo mas eficiente posible del azufre en el hidrogeno que asciende, la velocidad del gas, del hidrogeno dispersado a traves de las aberturas de paso, se ubica preferentemente entre 20 y 500 m/s, en particular entre 50 y 350 m/s, preferentemente entre 90 y 350 m/s, de forma especialmente preferente entre 150 y 250 m/s.

Si en particular en caso de un descenso de la temperatura se produce una entrada de azufre en las aberturas de paso, el cual se solidifica en las aberturas de paso, la distribucion de hidrogeno se detiene en el dispositivo distribuidor a traves de las aberturas de paso. El hidrogeno acumulado puede dispersarse tambien sobre el area del borde que se extiende hacia abajo, hacia la masa fundida de azufre, donde el hidrogeno se distribuye entonces desde la burbuja de hidrogeno, en la masa fundida de azufre contenida en una abertura entre el dispositivo distribuidor y la cubierta del reactor. Preferentemente, el area del borde del dispositivo distribuidor esta disenada en forma de punta, gracias a lo cual el hidrogeno acumulado debajo se distribuye en burbujas de gas finas.

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En el caso de una introduccion simple de hidrogeno en la masa fundida de azufre, por ejemplo mediante un tubo de introduccion vertical sin un dispositivo distribuidor de esa clase, puede resultar una distribucion no homogenea del hidrogeno. En las proximidades del tubo de introduccion, burbujas de hidrogeno de gran tamano ascienden hacia la masa fundida de azufre. En otras areas de la masa fundida de azufre apenas se presenta hidrogeno. Debido a ello pueden producirse oscilaciones del tubo en forma de U. En la forma de ejecucion preferente del reactor, el dispositivo distribuidor contenido en el reactor acorde a la invencion, realizado como una campana abierta hacia abajo, sirve por tanto tambien para estabilizar los tubos en forma de U del haz tubular.

Para lograr una mayor estabilidad de los tubos en forma de U, al menos un tubo en forma de U puede conectarse al dispositivo distribuidor cerca de su area inferior en forma de arco, el cual, a traves de su dimensionamiento, limita el rango de oscilaciones del tubo en forma de U, as! como del haz tubular correspondiente, en direccion horizontal. De este modo, el dispositivo distribuidor, a su vez, no se encuentra conectado directamente a la cubierta del reactor, sino que mas bien se encuentra conectado de forma indirecta a la cubierta del reactor, mediante la union de los tubos en forma de U con la base. Gracias a ello pueden evitarse problemas debido a tensiones entre el reactor, los tubos en forma de U y el dispositivo distribuidor, ocasionadas por las modificaciones termicas de la longitud.

En una forma de ejecucion, la placa del distribuidor se encuentra unida con los respectivos lados de al menos un tubo en forma de U, cerca del extremo inferior del tubo en forma de U, por ejemplo mediante soldadura, donde una seccion del tubo en forma de U, el cual comprende al menos una parte del area en forma de arco, se encuentra por debajo de la placa del distribuidor. Puesto que esa seccion del tubo en forma de U no se encuentra en contacto con la masa fundida de azufre, sino mas bien sobresale en el area de la burbuja de hidrogeno acumulado por debajo del dispositivo distribuidor, el tubo en forma de U preferentemente en esa seccion no contiene un lecho del catalizador. De este modo no tiene lugar una conversion para formar H2S y no se produce calor de reaccion exotermico que deba ser disipado. Dentro de al menos un tubo en forma de U pueden proporcionarse subdivisiones que separan el area del lecho del catalizador del area sin lecho, donde las subdivisiones sin embargo deben ser permeables para eductos y productos de la produccion de H2S.

De manera preferente, en la presente invencion se proporcionan un dispositivo de suministro y un dispositivo distribuidor para hidrogeno gaseoso en una seccion inferior del reactor, por ejemplo cerca de la campana inferior. El hidrogeno introducido mediante el dispositivo de suministro hacia la masa fundida de azufre asciende a traves de la masa fundida en forma de burbujas de gas distribuidas a traves del dispositivo distribuidor, debido a lo cual azufre queda atrapado desde la masa fundida, acumulandose en el area de eductos del reactor (por ejemplo por debajo de una base superior del reactor), como mezcla de eductos que se encuentra en contacto con la masa fundida de azufre mediante un llmite de fases.

La mezcla de eductos contiene hidrogeno gaseoso y azufre en una relacion molar que se regula a traves de los parametros dominantes en el procedimiento, es decir, temperatura, presion y la cantidad de hidrogeno introducido, correspondiente al equilibrio de evaporacion del azufre. De este modo, a traves de la seleccion de los parametros del procedimiento puede regularse un exceso de hidrogeno o de azufre o tambien una relacion molar correspondiente a la estequiometrla de la reaccion, dependiendo de la condicion deseada de reaccion de la transformacion para formar H2S. Preferentemente, en el caso de la presente invencion se regula un exceso de azufre, para alcanzar una conversion lo mas completa posible del hidrogeno con el azufre, para formar H2S. Preferentemente, el exceso de azufre por kilogramo de H2S generado se ubica entre 0,2 y 3,0; en particular entre 0,4 y 2,2; de forma preferente entre 0,6 y 1,6; de forma especialmente preferente entre 0,9 y 1,2.

El metodo para la produccion continua de H2S comprende preferentemente la conversion de una mezcla de eductos que contiene esencialmente azufre gaseoso e hidrogeno, en un catalizador, donde preferentemente se proporciona una masa fundida de azufre al menos en una parte inferior del reactor, en donde se introduce hidrogeno gaseoso. Durante el metodo, la mezcla de eductos, por ejemplo desde un area de eductos, puede ser conducida hacia un lado de al menos un tubo en forma de U, a traves de al menos una abertura de entrada dispuesta por encima de la masa fundida de azufre, a lo largo de una via de flujo, a traves de al menos un tubo en forma de U que se encuentra parcialmente en contacto con la masa fundida de azufre, y puede ser convertida en un catalizador dispuesto en la via de flujo, en un area de reaccion. Un producto puede ser conducido desde al menos una abertura de salida hacia otro lado del tubo en forma de U, hacia un area de productos (preferentemente separada del area de eductos). Preferentemente, la slntesis de H2S se realiza en el reactor que se ha descrito anteriormente.

El metodo preferente para la slntesis de H2S se ejecuta en el reactor a temperaturas de la mezcla de eductos y del area de reaccion que contiene el catalizador de 300 a 450°C, preferentemente de 320 a 425°C, de forma especialmente preferente de 330 a 400°C, debido a lo cual la carga de corrosion de los materiales seleccionados, de los elementos constructivos, se mantiene reducida. Preferentemente, la temperatura de la masa fundida de azufre se ubica entre 300 y 450°C, en particular entre 320 y 425°C, de forma preferente entre 330 y 400°C, de forma especialmente preferente entre 350 y 360°C. La temperatura en el espacio de eductos sobre el bano de azufre se ubica preferentemente entre 300 y 450°C, en particular entre 320 y 425°C, preferentemente entre 330 y 400°C, de forma especialmente preferente entre 350 y 360°C. La mezcla de productos que sale desde el area de reaccion hacia el espacio de productos posee preferentemente una temperatura de entre 300 y 450°C, en particular entre 320

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y 425°C, preferentemente entre 330 y 400°C, de forma especialmente preferente entre 350 y 360°C. Las presiones absolutas en el espacio de cubierta del reactor y en el interior de los tubos en forma de U se ubican preferentemente entre 0,5 a 10 bar, en particular entre 0,75 y 5 bar, de forma preferente entre1 y 3 bar y de forma especialmente preferente entre 1,1 y 1,4 bar.

De manera preferente, el hidrogeno introducido en el reactor en el metodo preferente se dispersa en un dispositivo distribuidor proporcionado en la seccion inferior del reactor, en la masa fundida de azufre. En primer lugar, la distribucion del hidrogeno en la masa de azufre fundida contenida en la placa del distribuidor tiene lugar preferentemente mediante una placa del distribuidor, del dispositivo distribuidor, dispuesta horizontalmente en el reactor, a traves de las aberturas de paso provistas para ello y/o mediante el area del borde, del borde que se extiende hacia abajo, del dispositivo distribuidor, proveniente de una burbuja de hidrogeno acumulada debajo. Por ejemplo, si se detiene el pasaje de hidrogeno a traves de las aberturas de paso, por ejemplo debido a azufre depositado dentro, la burbuja de hidrogeno se acumula en el espacio delimitado por la placa del distribuidor y el borde del dispositivo distribuidor que se extiende hacia abajo, de manera que, en segundo lugar, se distribuye hidrogeno sobre el area del borde que se extiende hacia abajo, hacia la masa fundida de azufre que lo rodea. De este modo, el hidrogeno, desde la burbuja de hidrogeno, llega debajo del dispositivo distribuidor, a traves de una abertura entre el dispositivo distribuidor y la cubierta del reactor, alcanzando la masa fundida de azufre que se encuentra presente sobre el dispositivo distribuidor. De este modo se garantiza que el hidrogeno se distribuya en la masa fundida de azufre en cantidad suficiente durante la produccion continua de H2S.

La tasa de evaporation del azufre, en la presente invention, preferentemente se regula de manera que la mezcla de eductos contiene un exceso de azufre. El azufre excedente se deriva con el producto desde el area de productos del reactor y, posteriormente, es separado como masa fundida. Ese azufre llquido puede ser reconducido hacia la masa fundida de azufre contenida en la parte inferior del reactor, por ejemplo mediante una construction de recoleccion y de derivation dispuesta en la parte superior del reactor, la cual, entre otras cosas, comprende un fondo de recoleccion y un tubo de retorno sumergido en la masa fundida de azufre, el cual parte de dicho fondo. Preferentemente, un enfriamiento de los gases de H2S que salen desde el reactor tiene lugar en un intercambiador de calor que sirve como refrigerante, donde se condensa el azufre excedente y se conduce de regreso hacia la masa fundida de azufre mediante la construccion de recoleccion y de derivacion. Como medio refrigerante, agua a presion caliente puede introducirse en un circuito secundario.

De acuerdo con una forma preferente del metodo de acuerdo con la invencion, el mismo comprende los pasos

• reaction de azufre gaseoso e hidrogeno en un catalizador (preferentemente solido), en un reactor, con un

exceso de azufre, para obtener un flujo de gas crudo que contiene H2S,

• enfriamiento del flujo de gas crudo a una temperatura entre 123 y 165 °C, preferentemente entre 127 y 163

°C, de forma especialmente preferente entre 130 y 162 °C, en particular entre 135 y 161 °C, de forma

completamente preferente entre 150 y 160 °C, en un refrigerante para separar el azufre excedente, y

• conduction del flujo de gas crudo desde el refrigerante hacia el recipiente que contiene el material

catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular.

El flujo de gas crudo que contiene H2S, conducido desde el reactor, posee preferentemente una temperatura de 290 a 400 °C. El azufre excedente es condensado al menos parcialmente en el refrigerante Como medio de refrigeration puede servir por ejemplo agua a presion caliente a 120°C, en un circuito secundario. El azufre que se encuentra presente en el refrigerante es reconducido hacia el reactor para producir H2S. De este modo, el azufre puede ser reconducido hacia la masa fundida de azufre en el area de la cubierta del reactor, mediante una construccion especial de recoleccion y derivacion.

De acuerdo con el metodo segun la invencion se proporciona una llnea entre el refrigerante y el reactor, a traves de la cual el flujo de gas crudo es conducido en una direction desde el reactor hacia el refrigerante, y a traves del azufre reconducido es conducido en una direccion opuesta, desde el refrigerante hacia el reactor. El azufre condensado en el refrigerante a partir del flujo de gas crudo que contiene H2, a modo de ejemplo, puede retornar en el fondo del mismo tubo hacia el reactor, a traves del cual el flujo de gas crudo que contiene H2S es conducido desde el area de productos del reactor hacia el refrigerante. Gracias a ello puede evitarse un conducto de retorno adicional. Entre otras cosas, esta conduccion de tubo simplificada presenta la ventaja de que pueden ahorrarse dos bridas que representarlan posibles puntos de fuga, desde las cuales podrla salir el sulfuro de hidrogeno altamente toxico. Otra ventaja reside en el hecho de que la llnea comun actua como un intercambiador de calor de contracorriente, en donde el azufre que retorna enfrla el sulfuro de hidrogeno. De este modo, el refrigerante puede desarrollarse para una potencia de refrigeracion mas reducida. El azufre que retorna enfrla el sulfuro de hidrogeno ya de forma directa despues de la entrada en el area de productos del reactor, de manera que el area de produccion es protegida frente a zonas de gas demasiado calientes y, con ello, de la corrosion.

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Es llamativo el hecho de que por ejemplo el azufre que sale del reactor con 350°C, el cual ya es nuevamente menos viscoso y, por ejemplo el azufre que retorna con 120°C, el cual aun es muy viscoso, pueden ser conducidos en un flujo inverso, sin que el azufre con viscosidad elevada, con 200°C, bloquee el tubo de union. Es conocido el hecho de que el azufre que proviene del reactor con H2S se encuentra saturado y que el H2S reduce la viscosidad del azufre aproximadamente alrededor del factor 100, donde sin embargo eso no puede considerarse como suficiente.

De acuerdo con una forma de ejecucion preferente de la presente invencion, el azufre recolectado en el fondo del recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, es reconducido al reactor mediante el refrigerante. Preferentemente, se proporciona para ello una llnea entre el refrigerante y el recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, a traves de la cual el flujo de gas crudo es conducido en una direction desde el refrigerante hacia el recipiente, y a traves del azufre recolectado en el fondo del recipiente es conducido en una direccion opuesta, desde el recipiente hacia el refrigerante. El azufre que se forma en el recipiente, por ejemplo durante la descomposicion de H2SX, fluye desde el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo (por ejemplo desde un lecho de carbono activo) y/o el tamiz molecular, acumulandose en el fondo del recipiente. Las temperaturas en el recipiente se seleccionan de manera que el azufre se encuentra en estado llquido y, por tanto, puede circular en el fondo y, desde all!, puede alcanzar el refrigerante a traves de la llnea. A traves de la disposition de una unica llnea entre el recipiente que contiene el material catallticamente activo, preferentemente el carbono activo y/o el tamiz molecular, y el refrigerante para conducir el flujo de gas crudo enfriado en una direccion desde el refrigerante hacia el recipiente y para reconducir azufre en la direccion opuesta, desde el fondo del recipiente hacia el refrigerante, se ahorra a su vez en bridas que pueden representar los posibles puntos de fuga. La interconexion de llneas tubulares se simplifica.

Preferentemente, las llneas del dispositivo que conducen el azufre llquido o gaseoso, en particular la llnea entre el recipiente que contiene el carbono activo y/o el tamiz molecular y el refrigerante, entre el reactor y el refrigerante y/o la llnea de entrada de azufre del reactor, estan disenadas con pendiente. Ademas, de manera preferente, esas llneas estan realizadas con una regulation de la temperatura de 100 a 170°C. Para ello, se considera adecuada la utilization de llneas con cubierta doble o el revestimiento de las llneas con tubos flexibles corrugados regulables en cuanto a la temperatura, o un calentamiento electrico. De manera preferente se utilizan llneas con cubierta doble o tubos flexibles corrugados. Como medios de regulacion de temperatura en la cubierta doble o en el tubo flexible corrugado se consideran adecuados por ejemplo vapor de agua o agua llquida bajo presion aumentada.

A continuation, la invencion se explica en detalle mediante el dibujo.

El dibujo muestra:

Figura 1: una representation esquematica de una forma de ejecucion preferente de un dispositivo de acuerdo

con la invencion.

El dispositivo segun la figura 1 es adecuado para ejecutar el metodo de acuerdo con la invencion. Dicho dispositivo comprende un reactor 1 para convertir azufre e hidrogeno, un refrigerante 40 conectado al reactor 1 para enfriar un flujo de gas crudo que contiene H2S, conducido desde el reactor 1, a una temperatura de 114 a 165 °C, y un recipiente 42 que contiene carbono activo 41, conectado al refrigerante 40, con un fondo 43 para recolectar azufre que se produce en el recipiente 42 a una temperatura de 114 a 165°C, desde el flujo de gas crudo que contiene polisulfanos. Una llnea 44 esta conectada al fondo 43 del recipiente 42, la cual desemboca en el refrigerante 40, para reconducir azufre (mediante el refrigerante 40) hacia el reactor 1.

El reactor 1 esta cerrado en ambos lados de un cuerpo cillndrico 2, con campanas 3, 4. En la campana superior 3 puede extraerse un producto. En la campana inferior 4 se encuentra una conexion de descarga 5 para descargar eventualmente por completo el contenido del reactor 1. En una section superior del reactor 1 se proporciona una base 6 que separa una parte superior con un area de productos 7 de una parte inferior 8. La base 6 esta conectada a una cubierta del reactor 25 del reactor 1. La parte inferior 8 esta llenada parcialmente con una masa fundida de azufre 9 que se encuentra en contacto con un area de eductos 10 mediante un llmite de fase, la cual se encuentra delimitada hacia arriba por la base 6. El area de eductos 10 contiene principalmente hidrogeno gaseoso y azufre.

El hidrogeno es conducido mediante un dispositivo de suministro 11 hacia una seccion inferior del reactor 1, por ejemplo en la campana inferior 4, hacia la masa fundida de azufre. El dispositivo de suministro 11 comprende una llnea 12 que se extiende de forma oblicua, la cual desemboca lateralmente en un tubo 13 abierto hacia arriba y hacia abajo, dispuesto de forma vertical en el reactor 1. El extremo superior del tubo 13 sobresale hacia dentro de un espacio 14 que esta delimitado por un dispositivo distribuidor 15. El dispositivo distribuidor 15 comprende una placa del distribuidor 16 dispuesta horizontalmente en el reactor 1 y un borde 17 que se extiende hacia abajo, el cual preferentemente presenta un area del borde 18 realizada en forma de punta. El hidrogeno introducido mediante el dispositivo de suministro 11 asciende en el tubo vertical 13, hacia arriba, acumulandose por debajo de la placa del distribuidor 16, formando una burbuja de hidrogeno. A traves de aberturas de paso 19 en la placa del distribuidor 16, el hidrogeno se dispersa en la masa fundida de azufre 9 que se encuentra encima, ascendiendo dentro de la masa

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fundida de azufre 9 en forma de burbujas de gas, hacia arriba, donde azufre queda atrapado desde la masa fundida de azufre 9. Debido a ello, por encima de la masa fundida de azufre 9, en el area de eductos 10, se forma una mezcla de eductos que contiene hidrogeno gaseoso y azufre.

Si las aberturas de paso 19 en la placa del distribuidor 16 se encuentran bloqueadas para el pasaje de hidrogeno, entonces el hidrogeno, tambien desde la burbuja de hidrogeno acumulada por debajo de la placa del distribuidor 16, mediante el area del borde 18, puede dispersarse hacia una abertura 20 entre la cubierta del reactor 25 y el borde 17 del dispositivo distribuidor 15, hacia la masa fundida de azufre 9.

En el cuerpo cillndrico del reactor 1 estan dispuestos tubos 21 que estan disenados en forma de U. Los tubos 21 en forma de U estan unidos a la base 6 en sus dos lados 26, 27. La union de los lados 26, 27 con la base 6 puede producirse a traves de una costura de soldadura. Los tubos 21 en forma de U se sumergen parcialmente en la masa fundida de azufre 9, debido a lo cual se brinda la posibilidad de un intercambio de calor directo entre el espacio interno de los tubos 21 y la masa fundida de azufre 9, mediante la superficie lateral externa 28 de los tubos 21. Dentro de cada tubo 21 en forma de U se encuentra dispuesto un lecho solido del catalizador 22, el cual se proporciona en los dos lados 26, 27 de los tubos 21 en forma de U.

Tal como se muestra en la figura 1, el dispositivo distribuidor 15 esta conectado a los tubos 21 en forma de U, donde una parte y en particular el paso desde un lado 26 hacia un segundo lado 27 de los respectivos tubos 21 en forma de U se extiende por debajo de la placa del distribuidor 16, a traves del espacio 14. Puesto que esa seccion de los tubos 21 en forma de U sobresale en la burbuja de hidrogeno acumulado y no se encuentra en contacto directo con la masa fundida de azufre 9, esa seccion no contiene un catalizador. Entre el dispositivo distribuidor 15 y la cubierta del reactor 25 esta posicionada la abertura 20. El dispositivo distribuidor 15 no esta conectado directamente a la cubierta del reactor 25.

En el reactor 1, la slntesis de sulfuro de hidrogeno se desarrolla del siguiente modo. Una mezcla de eductos sale desde el area de eductos 10 a traves de una o de varias aberturas de entrada 23 dispuestas en la circunferencia de un lado 26 de cada uno de los tubos 21 en forma de U, hacia el espacio interno de un lado 26 del tubo 21 en forma de U, atraviesa el lecho del catalizador 22 contenido en el mismo, el cual puede estar complementado por un lecho inerte situado aguas arriba y, a lo largo de la via de flujo, es convertido en gran medida formando sulfuro de hidrogeno en el area de reaccion contenida en el lecho solido del catalizador 22. El producto, en el segundo lado 27, sale hacia el area de productos 7 mediante al menos una abertura de paso 24 y puede ser recolectado y conducido desde all! mediante la campana 3. A traves del contacto directo de los tubos 21 en forma de U con la masa fundida de azufre 9, el calor de reaccion que se libera durante la conversion para formar H2S se disipa desde el lecho solido del catalizador 22 hacia la masa fundida de azufre 9 mediante la superficie lateral externa 28 de los tubos en forma de U, a lo largo del area de reaccion, y es utilizado para una evaporacion del azufre.

Para mantener la masa fundida de azufre 9 aproximadamente al mismo nivel durante el procedimiento, hidrogeno gaseoso y azufre llquido se suministran en cantidades correspondientes al reactor de forma continua, mediante el dispositivo de suministro 11 y una llnea de entrada de azufre 29.

Entre el reactor 1 y el refrigerante 40 se encuentra dispuesta una primera llnea 30 que sirve para conducir el flujo de gas crudo desde el reactor 1 hacia el refrigerante 40 y para reconducir azufre en la direccion opuesta, desde el refrigerante 40 hacia el reactor 1. Desde la primera llnea 30, el azufre llquido alcanza una construccion de

recoleccion y derivacion 45 dispuesta en una parte superior del reactor 1. Dicha construccion de recoleccion y

derivacion 45 comprende una base de recoleccion 31, en donde se encuentran dispuestas conexiones de entrada 34 para conducir el producto desde el area de productos 7 que se encuentra por debajo de la base de recoleccion 31, hacia el area de productos 7 que se encuentra encima, y un borde 35. El azufre llquido separado es recolectado sobre una base de recoleccion 31 que esta dispuesta de forma horizontal en el area de productos 7 del reactor 1, y es reconducido hacia la masa fundida de azufre 9 contenida en la parte inferior del reactor 8, mediante un tubo de retorno 32 sumergido en la masa fundida de azufre 9. Preferentemente, el reactor 1 se encuentra aislado, de manera que el consumo de energla es lo mas reducido posible.

En el refrigerante 40, el flujo de gas crudo que contiene H2S, proveniente del reactor 1, de aproximadamente 350 °C es enfriado hasta alcanzar de 114 a 165 °C De este modo, se condensa el azufre excedente que es reconducido hacia el reactor 1 a traves de la primera llnea 30. En el refrigerante 40 se encuentran presentes condiciones en las cuales pueden formarse polisulfanos (H2Sx). Desde el refrigerante 40, un flujo de gas crudo que contiene H2S, el cual contiene polisulfanos, es conducido a traves de la segunda llnea 44, hacia el recipiente 42 que contiene carbono

activo 41. La segunda llnea 44 dispuesta entre el recipiente 42 que contiene el carbono activo 41 y el refrigerante 40

sirve tanto para conducir el flujo de gas crudo enfriado hacia una direccion, desde el refrigerante 40 hacia el recipiente 42, como tambien para reconducir azufre en la direccion opuesta, desde el fondo 43 del recipiente 42 hacia el refrigerante 40.

El flujo que contiene H2S, purificado mediante el carbono activo 41, es derivado desde el recipiente 42 mediante una llnea adicional 33.

En una forma de ejecucion alternativa preferente, como material catallticamente activo se utiliza un tamiz molecular en lugar del carbono activo 41.

Lista de referencias

1 reactor

40 refrigerante

2 cuerpo del reactor

41 carbono activo

3 campana superior

42 recipiente

4 campana inferior

43 fondo

5 conexion de descarga

44 segunda llnea

6 base 7 area de productos 8 parte inferior del reactor 9 masa fundida de azufre 10 area de eductos 11 dispositivo de suministro de hidrogeno 12 llnea 13 tubo dispuesto de forma vertical 14 espacio 15 dispositivo distribuidor 16 placa del distribuidor 17 borde 18 area del borde 19 aberturas de paso 20 abertura 21 tubos 22 lecho solido del catalizador 23 abertura de entrada 24 abertura de salida 25 cubierta del reactor 26 primer lado 27 segundo lado

43 construccion de recoleccion y de derivacion

28 superficie lateral externa

29 conducto de entrada de azufre

30 primera llnea

31 base de recoleccion

32 tubo de retorno

33 llnea

34 conexiones de entrada

35 borde

Claims (9)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Metodo para la produccion continua de sulfuro de hidrogeno H2S, donde en un flujo de gas crudo que contiene H2S que se presenta durante la produccion se encuentran contenidos polisulfanos (H2SX), caracterizado porque el flujo de gas crudo es conducido a temperaturas de 114 a 165° a traves de material catallticamente activo (41) que se encuentra contenido en un recipiente (42), y el azufre que se acumula en el fondo (43) del recipiente (42) es recolectado y es reconducido para producir H2S, donde entre un refrigerante (40) y el reactor (1) se encuentra dispuesta una llnea (30), a traves de la cual el flujo de gas crudo es conducido en una direccion desde el reactor (1) hacia el refrigerante (40) y es conducido en una direccion opuesta, desde el refrigerante (40) hacia el reactor (1), a traves del azufre reconducido.
2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el flujo de gas crudo es introducido en el recipiente (42) con una temperatura de entrada de 123 a 165°C, es conducido a traves de material catallticamente activo en forma de carbono activo (41) y es conducido hacia fuera del recipiente (42) con una temperatura de salida de 121 a 160°C.
3. 3. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el flujo de gas crudo es introducido en el recipiente (42) con una temperatura de entrada de 123 a 165°C, es conducido a traves de material catallticamente activo en forma de un tamiz molecular y es conducido hacia fuera del recipiente (42) con una temperatura de salida de 121 a 160°C.
4. 4. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, el cual comprende los pasos

   • reaccion de azufre gaseoso e hidrogeno en un catalizador (22), en un reactor (1), con un exceso de azufre, para obtener un flujo de gas crudo que contiene H2S,

   • enfriamiento del flujo de gas crudo de 114 a 165 °C en un refrigerante (40) para separar el azufre excedente y

   • conduccion del flujo de gas crudo desde el refrigerante (40) hacia el recipiente (42) que contiene el material catallticamente activo (41).
5. 5. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el azufre que se encuentra presente en el refrigerante (40) es reconducido hacia el reactor (1) para producir H2S.
6. 6. Metodo segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizado porque el azufre recolectado en el fondo (43) del recipiente (42) que contiene el material catallticamente activo (41) es reconducido hacia el reactor (1) mediante el refrigerante (40).
7. 7. Metodo segun la reivindicacion 6, caracterizado porque entre el refrigerante (40) y el recipiente (42) que contiene el material catallticamente activo (41) se proporciona una llnea (44), a traves de la cual el flujo de gas crudo es conducido en una direccion desde el refrigerante (40) hacia el recipiente (42) y, a traves del azufre recolectado en el fondo (43) del recipiente (42), es conducido en una direccion opuesta, desde el recipiente (42) hacia el refrigerante (40).
8. 8. Dispositivo para la produccion continua de sulfuro de hidrogeno H2S, el cual comprende un reactor (1) para hacer reaccionar azufre e hidrogeno, un refrigerante (40) conectado al reactor (1) para enfriar de 114 a 165°C un flujo de gas crudo que contiene H2S, proveniente del reactor (1), un recipiente (42) que contiene material catallticamente activo (41), conectado con el refrigerante (40), con un fondo (43) para recolectar azufre obtenido desde el flujo de gas crudo que comprende polisulfanos (H2Sx) en el recipiente (42) de 114 a 165°C, y una llnea (44) conectada al fondo (43) del recipiente (42), la cual desemboca en el refrigerante (40) o en el reactor (1), para reconducir azufre, caracterizado porque entre el reactor (1) y el refrigerante (40) se encuentra dispuesta una primera llnea (30) para conducir el flujo de gas crudo en una direccion desde el reactor (1) hacia el refrigerante (40) y para reconducir el azufre en una direccion opuesta, desde el refrigerante (40) hacia el reactor (1).
9. 9. Dispositivo segun la reivindicacion 8, caracterizado porque entre el refrigerante (40) y el recipiente (42) que contiene el material catallticamente activo (41) se proporciona una segunda llnea (44) para conducir el flujo de gas crudo enfriado en una direccion desde el refrigerante (40) hacia el recipiente (42) y para reconducir azufre en una direccion opuesta, desde el fondo (43) del recipiente (42) hacia el refrigerante (40).