FR2765808A1 - New apparatus for the vaporisation of sulphur for the subsequent formation of hydrogen sulphide - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de vaporisation du soufre et un procédé de synthèse de sulfure d'hydrogène. Le sulfure d'hydrogène ne se stockant pas, il est utile de posséder un dispositif qui permet de produire sur demande du sulfure d'hydrogène en quantité choisie.The present invention relates to a device for vaporization of sulfur and a process for the synthesis of hydrogen sulphide. Hydrogen sulfide does not store, it is useful to have a device that allows to produce on demand hydrogen sulfide in selected quantity.
Le soufre cristallisé fond entre 112 et 120"C, selon la variété cristalline envisagée; vers 160"C ce liquide devient exbân visqueux, un pic de 93 000 centipoises est obtenu aux environs de 187-188 "C, puis il redevient fluide vers 250 "C pour rentrer en ébullition vers 444,6 "C. Dans les procédés de synthèse du sulfure d'hydrogène et notamment dans le procédé selon l'invention, il est particulièrement judicieux de manipuler le soufre lorsque celui-ci n'est pas trop visqueux c'est-à-dire dans un intervalle de température allant de 112 ou 120 "C à environ 150 "C. The crystalline sulfur melts between 112 and 120 ° C, depending on the crystalline variety envisaged, towards 160 ° C this liquid becomes viscous exbân, a peak of 93,000 centipoises is obtained around 187-188 ° C, then it becomes fluid again towards 250 "C to boil to 444.6" C. In the hydrogen sulfide synthesis processes and especially in the process according to the invention, it is particularly advisable to handle the sulfur when it is not too much viscous that is to say in a temperature range of 112 or 120 "C to about 150" C.
La synthèse de sulfure d'hydrogène est obtenue par des procédés classiques où l'on fait barboter de l'hydrogène dans du soufre liquide ; ce type de procédé est confronté au problème de la viscosité du soufre liquide. Un autre type de procédé met en place une réaction entre le soufre et l'hydrogène dans une phase gazeuse, en présence ou non d'un catalyseur, ce procédé requiert un contrôle rapproché de la température dans le réacteur. La température dans l'enceinte où a lieu la synthèse peut augmenter de manière excessive sous l'action de la chaleur libérée par la réaction de synthèse -qui est fortement exothermique- ou par les moyens mis en place pour la réaction tels que, par exemple, l'utilisation d'une flamme. Il faut aussi contrôler que la température ne diminue pas excessivement, ce qui aurait pour effet d'amener le soufre dans un intervalle de température où il est plus visqueux, ce qui pourrait aussi ralentir la vitesse de la réaction voire l'arrêter.The synthesis of hydrogen sulfide is obtained by conventional methods in which hydrogen is bubbled into liquid sulfur; this type of process is confronted with the problem of the viscosity of liquid sulfur. Another type of process involves a reaction between sulfur and hydrogen in a gas phase, in the presence or absence of a catalyst, this process requires close control of the temperature in the reactor. The temperature in the chamber where the synthesis takes place may increase excessively under the action of the heat released by the synthesis reaction - which is highly exothermic - or by the means set up for the reaction such as, for example , the use of a flame. It must also be controlled that the temperature does not decrease excessively, which would bring the sulfur into a temperature range where it is more viscous, which could also slow the speed of the reaction or stop it.
Selon la description du brevet US 4629617,1'hydrogène et le soufre réagissent à l'état gazeux au-dessus d'une flamme (650-1300 "C), ils sont amenés dans ce réacteur par deux conduits séparés, les produits de la réaction, et le soufre qui n'aurait pas réagi, sont brusquement refroidis (par quench) à moins de 400"C. Ce procédé est confronté aux deux problèmes du contrôle de la température et du risque d'augmentation de la viscosité du soufre liquide. La description du brevet US 5173285 expose les problèmes soulevés par le contrôle de la température dans les procédés de synthèse du soufre. Dans la réalisation décrite, le gaz réducteur barbote dans du soufre liquide, la température dans ce vaporiseur est contrôlée et maintenue constante au moyen d'un échangeur de chaleur, dans ce cas un contrôle régulier de la température est nécessaire.According to the disclosure of US Pat. No. 4,629,617, hydrogen and sulfur react in the gaseous state over a flame (650-1300 ° C), they are fed into this reactor by two separate conduits, the products of the reaction, and unreacted sulfur, are quenched to less than 400 ° C. This process is confronted with two problems of temperature control and the risk of increasing the viscosity of liquid sulfur. US 5173285 discloses the problems of temperature control in sulfur synthesis processes. In the embodiment described, the reducing gas is bubbled in liquid sulfur, the temperature in this vaporizer is controlled and kept constant by means of a heat exchanger, in this case a regular control of the temperature is necessary.
D'autres descriptions de l'art antérieur proposent l'utilisation d'un vaporiseur pour chauffer et saturer le soufre avec du sulfure d'hydrogène avant son introduction dans un réacteur. Mais toutes ces descriptions, soit de par le procédé de chauffage ou de par la configuration du vaporiseur, notent que le principal problème rencontré est la viscosité du soufre. Une viscosité trop importante peut générer un dépôt sur la paroi interne des spires du vaporiseur ce qui a pour conséquence de les obstruer. C'est le cas, par exemple, de la mise en oeuvre décrite dans le brevet US 4404180.Other prior art disclosures suggest the use of a vaporizer to heat and saturate the sulfur with hydrogen sulfide prior to introduction into a reactor. But all these descriptions, either by the heating process or by the configuration of the vaporizer, note that the main problem encountered is the viscosity of sulfur. Too much viscosity can generate a deposit on the inner wall of the turns of the vaporizer which has the effect of obstructing them. This is the case, for example, of the implementation described in US Patent 4404180.
La présente invention concerne un procédé de synthèse de sulfure d'hydrogène en continu qui comporte l'utilisation d'un vaporiseur de soufre liquide en fines gouttelettes dont on verra ci-dessous les avantages ainsi qu'un dispositif de recyclage du sulfure d'hydrogène produit.The present invention relates to a continuous process for the synthesis of hydrogen sulphide which comprises the use of a vaporizer of liquid sulfur in fine droplets, the advantages of which will be seen below, as well as a device for recycling hydrogen sulphide. product.
Le soufre à traiter est liquide, sa température minimale est comprise entre 112 et 120 "C selon le point de fusion de la variété de soufre cristallisé, sa température maximale est environ de 150 "C, de préférence la température du soufre à traiter est d'environ 130 à 140 "C. The sulfur to be treated is liquid, its minimum temperature is between 112 and 120 ° C depending on the melting point of the crystallized sulfur variety, its maximum temperature is about 150 ° C, preferably the temperature of the sulfur to be treated is about 130 to 140 ° C.
La présente invention concerne aussi un vaporiseur qui va faire passer de façon instantanée le soufre liquide en fines gouttelettes.The present invention also relates to a vaporizer which will instantaneously pass the liquid sulfur into fine droplets.
De manière plus précise, l'invention concerne un dispositif de vaporisation du soufre caractérisé en ce qu'il comprend un conduit interne (22) et un conduit externe (21), sensiblement coaxiaux, un moyen d'alimentation en soufre liquide comprenant au moins un moyen (26) pour pulvériser le soufre dans la partie amont du conduit interne, le conduit interne (22) comprenant au moins une entrée (25) de gaz côté partie amont et une sortie d'un gaz, comprenant le soufre, côté partie aval, le conduit externe ayant au moins une entrée (21a) d'un mélange de gaz chaud côté partie aval du conduit interne, reliée à un moyen (6) d'alimentation en le mélange de gaz et au moins une sortie (21b) côté partie amont du conduit interne en communication avec l'entrée (25) de gaz du conduit interne, les conduits interne et externe étant agencés de telle façon que ledit mélange circule à contre-courant du sens de circulation du soufre dans la partie annulaire comprise entre le conduit interne et le conduit externe, échange de la chaleur indirectement avec le gaz circulant dans le conduit interne et circule à co-courant avec le soufre vaporisé dans le conduit interne.More specifically, the invention relates to a sulfur vaporization device characterized in that it comprises an inner duct (22) and an outer duct (21), substantially coaxial, a liquid sulfur supply means comprising at least means (26) for spraying the sulfur in the upstream portion of the inner conduit, the inner conduit (22) including at least one upstream gas inlet (25) and one gas outlet, including the sulfur, part-side downstream, the external duct having at least one inlet (21a) of a hot gas mixture on the downstream side of the inner duct, connected to a means (6) for supplying the gas mixture and at least one outlet (21b) the upstream portion of the inner duct in communication with the gas inlet (25) of the inner duct, the inner and outer ducts being arranged in such a way that said mixture circulates counter-current to the direction of circulation of the sulfur in the annular part included between the conduit internal and external duct, heat exchange indirectly with the gas flowing in the inner duct and circulates cocurrently with vaporized sulfur in the inner duct.
Parmi les avantages procurés par la présente invention on notera: 1) I'élimination du risque d'une brusque augmentation de la viscosité du soufre
en saturant le soufre liquide avec du sulfure d'hydrogène recyclé, le
mélange gazeux obtenu après le passage du soufre dans la buse de
vaporisation est un mélange gazeux de soufre, d'hydrogène et de sulfure
d'hydrogène; 2) l'absence d'un risque de brusque augmentation de la température à
l'intérieur du vaporiseur: elle est maintenue à une température supérieure à
350 "C et de préférence comprise entre environ 360 et 410 "C par un
équilibre : le mélange gazeux d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène fournit
de la chaleur au système alors que le soufre, quand il passe de l'état liquide
à l'état gazeux, ainsi que l'effluent de sortie du vaporiseur absorbent de la
chaleur. La température est maintenue constante par les échanges de
chaleur cités ci-dessus et commandés en amont par un four.Among the advantages provided by the present invention will be noted: 1) the elimination of the risk of a sudden increase in the viscosity of sulfur
by saturating the liquid sulfur with recycled hydrogen sulphide, the
gas mixture obtained after the passage of sulfur in the nozzle of
vaporization is a gaseous mixture of sulfur, hydrogen and sulphide
hydrogen; 2) the absence of a risk of sudden increase in temperature at
inside the vaporizer: it is maintained at a temperature above
350 ° C and preferably between about 360 and 410 ° C by a
equilibrium: the gaseous mixture of hydrogen and hydrogen sulphide provides
from heat to the system while sulfur, when it goes from the liquid state
in the gaseous state, as well as the outlet effluent of the vaporizer absorb the
heat. The temperature is kept constant by the exchanges of
heat quoted above and ordered upstream by an oven.
On évite par ailleurs par une dilution de la charge d'hydrogénation avec du sulfure d'hydrogène de surchauffer le catalyseur.It is furthermore avoided by dilution of the hydrogenation charge with hydrogen sulphide to overheat the catalyst.
Selon une caractéristique du dispositif, le moyen d'alimentation en soufre liquide est un conduit (23) sensiblement coaxial aux conduits interne et externe, qui débouche au-dessous de l'entrée du conduit interne.According to a feature of the device, the liquid sulfur supply means is a conduit (23) substantially coaxial with the inner and outer conduits, which opens below the inlet of the inner conduit.
Selon une première variante du dispositif, la sortie du conduit externe et l'entrée du conduit interne peuvent communiquer par une boucle (8) extérieure de transfert.According to a first variant of the device, the output of the external duct and the inlet of the internal duct may communicate by an external transfer loop (8).
Selon une deuxième variante du dispositif, L'entrée du conduit interne peut communiquer directement avec la sortie du conduit externe, ladite entrée et ladite sortie étant annulaires.According to a second variant of the device, the inlet of the internal duct can communicate directly with the outlet of the external duct, said inlet and said outlet being annular.
Selon une caractéristique du dispositif, la sortie du conduit interne est connectée à un réacteur de synthèse d'hydrogène sulfuré. L'entrée du mélange de gaz dit chaud dans le conduit externe est reliée à au moins un moyen de chauffage, un four par exemple, du mélange de gaz constitué par une partie de l'hydrogène sulfuré synthétisé et par de l'hydrogène. According to a feature of the device, the outlet of the inner conduit is connected to a hydrogen sulfide synthesis reactor. The inlet of the so-called hot gas mixture into the external conduit is connected to at least one heating means, for example an oven, of the gas mixture consisting of a part of the synthesized hydrogen sulphide and hydrogen.
L'invention concerne aussi un procédé de synthèse d'hydrogène sulfuré dans une zone réactionnelle catalytique de laquelle on récupère un effluent contenant de l'hydrogène sulfuré, caractérisé en ce qu'on prélève une partie de l'effluent, on le mélange à de l'hydrogène, on chauffe le mélange à une température et une pression adéquates et on l'introduit dans le vaporiseur, on pulvérise du soufre liquide en amont du conduit interne, on fait circuler le mélange dans le conduit externe (21) à contre-courant du sens de circulation du soufre et on introduit ledit mélange dans le conduit interne (22) de façon à vaporiser le soufre pulvérisé et à maintenir le mélange gazeux obtenu contenant le soufre vapeur dit effluent de vaporiseur à une température suffisante pour la synthèse catalytique d'hydrogène sulfuré, par échange thermique indirect avec le mélange circulant dans le conduit exteme.The invention also relates to a process for the synthesis of hydrogen sulphide in a catalytic reaction zone from which an effluent containing hydrogen sulphide is recovered, characterized in that a portion of the effluent is removed, mixed with hydrogen, the mixture is heated to a suitable temperature and pressure and introduced into the vaporizer, liquid sulfur is sprayed upstream of the inner conduit, the mixture is circulated in the outer conduit (21) against flow of the sulfur flow direction and said mixture is introduced into the inner pipe (22) so as to vaporize the pulverized sulfur and to maintain the gas mixture obtained containing the steam sulfur vaporizer said effluent at a temperature sufficient for the catalytic synthesis of hydrogen sulfide, by indirect heat exchange with the mixture circulating in the outer conduit.
L'invention sera mieux comprise au vu des figures suivantes illustrant schématiquement l'invention, parmi lesquelles: - la figure 1 montre le vaporiseur selon l'invention, - la figure 2 représente le dispositif de mise en ceuvre du procédé de synthèse
de sulfure d'hydrogène comprenant le vaporiseur selon l'invention.The invention will be better understood in view of the following figures schematically illustrating the invention, among which: - Figure 1 shows the vaporizer according to the invention - Figure 2 shows the implementation of the method of synthesis device
hydrogen sulfide comprising the vaporizer according to the invention.
Dans l'exposé suivant, les numéros de 1 à 15 renvoient au schéma du dispositif (figure 2) et les numéros de 21 à 25 renvoient au détail du vaporiseur (figure 1).In the following description, numbers 1 to 15 refer to the diagram of the device (Figure 2) and numbers 21 to 25 refer to the details of the vaporizer (Figure 1).
Dans la figure 1, les numéros 21 à 25 renvoient à des parties de conduits où ont lieu des transferts de chaleur qui sont nécessaires dans le dispositif selon l'invention. La zone (21) correspond à l'extrémité du conduit (6), les zones (22) et (25) sont des parties du conduit (11), la zone (23) est l'extrémité du conduit (9). In FIG. 1, the numbers 21 to 25 refer to duct parts where heat transfers are required which are necessary in the device according to the invention. The zone (21) corresponds to the end of the duct (6), the zones (22) and (25) are parts of the duct (11), the zone (23) is the end of the duct (9).
Le dispositif de vaporisation de soufre ou vaporiseur (7) selon l'invention, illustré schématiquement sur la figure 1, comporte trois conduits coaxiaux : un conduit interne (23) d'adduction du soufre, un conduit intermédiaire (25, 22) et un conduit externe (21) d'adduction du mélange d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène. La section terminale du conduit externe (21) englobe le conduit intermédiaire (22) à l'endroit où le soufre est dispersé en fines gouttelettes ; le mélange gazeux d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène cède ainsi une partie de sa chaleur à l'effluent qui circule dans le conduit intermédiaire (22) (le soufre dispersé en fines gouttelettes passe instantanément à l'état gazeux; cet effluent gazeux contient ainsi du soufre, de l'hydrogène et le sulfure d'hydrogène). Dans cette zone du vaporiseur, les trois conduits interne, intermédiaire et externe coexistent.The sulfur vaporization device or vaporizer (7) according to the invention, illustrated schematically in FIG. 1, comprises three coaxial ducts: an internal sulfur supply duct (23), an intermediate duct (25, 22) and a external duct (21) for supplying the mixture of hydrogen and hydrogen sulphide. The end section of the outer conduit (21) includes the intermediate conduit (22) where the sulfur is dispersed into fine droplets; the gaseous mixture of hydrogen and hydrogen sulphide thus transfers part of its heat to the effluent which circulates in the intermediate duct (22) (the sulfur dispersed in fine droplets instantly passes into the gaseous state; this gaseous effluent thus contains sulfur, hydrogen and hydrogen sulphide). In this zone of the vaporizer, the three internal, intermediate and external ducts coexist.
Le conduit externe (21) est relié au conduit intermédiaire (25, 22) au moyen d'une boucle (8). Dans le but de limiter au maximum les pertes de chaleur, la longueur de cette boucle sera la plus petite possible. Ainsi le mélange d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène circule dans un conduit coaxial (25) extérieur au conduit (23) d'adduction de soufre dans le même sens que le soufre, ceci permet, par un transfert de chaleur, le maintien du soufre à l'état liquide non visqueux. Le conduit d'adduction de soufre se termine par un moyen de vaporisation (26), qui est de préférence une buse de vaporisation dont l'ouverture est d'environ 1 à 10 mm et de préférence d'environ 4 à 7 mm.The outer conduit (21) is connected to the intermediate conduit (25, 22) by means of a loop (8). In order to minimize heat loss, the length of this loop will be as small as possible. Thus the mixture of hydrogen and hydrogen sulphide circulates in a coaxial duct (25) external to the sulfur supply duct (23) in the same direction as the sulfur, this allows, by a transfer of heat, the maintenance sulfur in the non-viscous liquid state. The sulfur feed line terminates in a vaporization means (26), which is preferably a spray nozzle whose opening is about 1 to 10 mm and preferably about 4 to 7 mm.
Après la vaporisation, le mélange de soufre, d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène circule dans le conduit (22), cet effluent est réchauffé par le mélange d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène recyclé provenant d'un four (5), qui circule dans le conduit (21) à contre-courant du sens de circulation du soufre vaporisé. L'effluent du conduit (22) est réchauffé à une température supérieure à 350 "C qui est la température d'accrochage de la réaction.After the vaporization, the mixture of sulfur, hydrogen and hydrogen sulfide circulates in the conduit (22), this effluent is heated by the mixture of hydrogen and recycled hydrogen sulphide from a furnace (5). ), which circulates in the duct (21) against the flow direction of the vaporized sulfur. The effluent of the conduit (22) is heated to a temperature above 350 ° C which is the reaction temperature of the reaction.
L'effluent qui sort du vaporiseur a une teneur en soufre comprise entre 4 et 20 % en volume du mélange, une teneur en hydrogène environ comprise entre 5 et 30 % en volume du mélange et une teneur en sulfure d'hydrogène environ comprise entre 50 et 91 % en volume du mélange, de préférence entre 70 et 80%.The effluent leaving the vaporizer has a sulfur content of between 4 and 20% by volume of the mixture, a hydrogen content of approximately 5 to 30% by volume of the mixture and a hydrogen sulphide content of approximately 50 and 91% by volume of the mixture, preferably between 70 and 80%.
Dans le dispositif de synthèse du sulfure d'hydrogène selon l'invention (figure 2), le soufre liquide est amené par un conduit (9) dans le vaporiseur. Comme on l'a vu dans la description détaillée du vaporiseur, ce soufre est réchauffé par un mélange gazeux de sulfure d'hydrogène et d'hydrogène circulant dans un conduit coaxial intermédiaire (25); il est ensuite vaporisé par un moyen de vaporisation. Le soufre gazeux passe dans le mélange de sulfure d'hydrogène et d'hydrogène, cet effluent est réchauffé par l'arrivée du mélange d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène circulant à contre-courant dans un conduit coaxial extérieur (21). 11 est ensuite envoyé dans un réacteur (4) où a lieu la synthèse du sulfure d'hydrogène. In the device for synthesizing hydrogen sulfide according to the invention (FIG. 2), the liquid sulfur is brought via a conduit (9) into the vaporizer. As has been seen in the detailed description of the vaporizer, this sulfur is heated by a gaseous mixture of hydrogen sulphide and hydrogen flowing in an intermediate coaxial duct (25); it is then vaporized by a spraying means. The sulfur gas passes into the mixture of hydrogen sulphide and hydrogen, this effluent is heated by the arrival of the mixture of hydrogen and hydrogen sulphide circulating in countercurrent in an outer coaxial conduit (21). It is then sent to a reactor (4) where the synthesis of hydrogen sulphide takes place.
Le diamètre du conduit externe (21) peut être de l'ordre du double de celui du conduit intermédiaire (22). De même, le diamètre du conduit intermédiaire (25) peut être de l'ordre du double de celui du conduit interne (23).The diameter of the outer duct (21) may be of the order of twice that of the intermediate duct (22). Similarly, the diameter of the intermediate duct (25) may be of the order of twice that of the inner duct (23).
Selon une réalisation particulière de l'invention, on peut placer un échangeur de chaleur (10) entre le vaporiseur et le réacteur. Dans cet échangeur,
L'effluent qui sort du vaporiseur dans un conduit (11) est réchauffé à contrecourant par le mélange d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène sortant du four par un conduit (6) et qui circule dans un conduit coaxial extérieur au conduit (11).According to a particular embodiment of the invention, it is possible to place a heat exchanger (10) between the vaporizer and the reactor. In this exchanger,
The effluent that leaves the vaporizer in a conduit (11) is reheated by the mixture of hydrogen and hydrogen sulfide leaving the furnace via a conduit (6) and circulates in a coaxial conduit outside the conduit (11). ).
La synthèse de sulfure d'hydrogène peut être obtenue par l'un quelconque des procédés catalytiques connus. Les catalyseurs communément employés contiennent au moins un métal des groupes Vb, Vlb, VIII ou de la série des terres rares de la classification périodique des éléments, publiée dans "Handbook of chemistry and physics, 45th edition", de préférence ces catalyseurs contiennent au moins un métal choisi parmi le groupe constitué par le cobalt, le molybdène, le fer, le chrome, le vanadium, le thorium, le nickel, le tungstène, le palladium, le platine, I'uranium. Le support du catalyseur est souvent l'alumine, la silice ou un mélange de silice-alumine. De préférence, on utilisera l'alumine.Hydrogen sulfide synthesis can be achieved by any of the known catalytic processes. The catalysts commonly employed contain at least one metal of groups Vb, Vlb, VIII or the rare earth series of the periodic table of elements, published in "Handbook of chemistry and physics, 45th edition", preferably these catalysts contain at least a metal selected from the group consisting of cobalt, molybdenum, iron, chromium, vanadium, thorium, nickel, tungsten, palladium, platinum, uranium. The catalyst support is often alumina, silica or a mixture of silica-alumina. Preferably, the alumina will be used.
Le mélange contenant de l'hydrogène sulfuré, du soufre et une quantité d'hydrogène au moins égale à la quantité stoechiométrique nécessaire à la transformation en hydrogène sulfuré de la totalité du soufre contenu dans ledit mélange gazeux est introduit par la ligne (11) dans le réacteur (4). Ce réacteur contient un catalyseur d'hydrogénation à une température d'au moins 350 "C dans des conditions de pression et de vitesse volumique spatiale permettant la transformation au moins partielle du soufre gazeux contenu dans ledit mélange en hydrogène sulfuré. Cet effluent sort du réacteur par un conduit (12), est refroidi par un échangeur de chaleur (3) où il cède une partie de sa chaleur pour réchauffer le mélange de recyclage. Il est ensuite amené par un conduit (13) dans un échangeur (14) où il est refroidi à température ambiante. Un conduit (15) assure l'évacuation de cet effluent. La fraction de sulfure d'hydrogène destinée à être recyclée est renvoyée dans le circuit par un conduit (1). Après avoir été comprimé par un compresseur (30) et enrichi en hydrogène introduit par un conduit (2), ce gaz est chauffé par l'échangeur de chaleur (3), puis par un four (5) pour atteindre une température d'entrée dans le vaporiseur qui est telle que le soufre en fines gouttelettes passe intégralement et instantanément en soufre gazeux. La ligne (6) permet le transport dudit gaz du four (5) au vaporiseur (7), de préférence, on place un échangeur de chaleur (10) entre le vaporiseur et le réacteur.The mixture containing hydrogen sulphide, sulfur and a quantity of hydrogen at least equal to the stoichiometric quantity necessary for the conversion of all the sulfur contained in said gas mixture to hydrogen sulphide is introduced via line (11) into the reactor (4). This reactor contains a hydrogenation catalyst at a temperature of at least 350 ° C. under pressure and space velocity conditions enabling at least partial conversion of the sulfur gas contained in said mixture to hydrogen sulphide. a duct (12) is cooled by a heat exchanger (3), where it transfers part of its heat to heat the recycle mixture and is then conveyed via a duct (13) to a heat exchanger (14) where it is cooled to room temperature A pipe (15) ensures the evacuation of this effluent The hydrogen sulphide fraction intended to be recycled is returned to the circuit via a pipe (1) After being compressed by a compressor ( 30) and enriched with hydrogen introduced via a pipe (2), this gas is heated by the heat exchanger (3), then by an oven (5) to reach an inlet temperature in the vaporizer which is such that the n In fine droplets, all the vapors pass completely and instantly into gaseous sulfur. The line (6) allows the transport of said gas from the oven (5) to the vaporizer (7), preferably a heat exchanger (10) is placed between the vaporizer and the reactor.
Selon une variante du vaporiseur illustrée par la figure 2, le conduit externe (21) entourant le conduit interne (intermédiaire) (22) peut communiquer directement avec celui-ci. La sortie annulaire du fluide circulant dans le conduit externe à contre-courant du sens de circulation du soufre, est contiguë avec l'entrée annulaire de ce même fluide circulant à co-courant dans le conduit interne. Le conduit d'alimentation en soufre liquide, de plus petit diamètre, est en général coaxial aux deux autres conduits et la buse de pulvérisation du soufre liquide est généralement située tout de suite après l'entrée du fluide gazeux dans le conduit interne de sorte que la température du soufre liquide n'est sensiblement pas changée.According to a variant of the vaporizer illustrated in Figure 2, the outer conduit (21) surrounding the inner conduit (intermediate) (22) can communicate directly therewith. The annular outlet of the fluid flowing in the external duct against the current of the flow direction of the sulfur, is contiguous with the annular inlet of the same fluid flowing cocurrently in the inner duct. The liquid sulfur feed duct, of smaller diameter, is generally coaxial with the other two ducts and the liquid sulfur spraying nozzle is generally located immediately after the entry of the gaseous fluid into the internal duct so that the temperature of the liquid sulfur is substantially unchanged.
Exemple
L'invention a été réalisée pour une petite installation dont la production est 10 000 kg de sulfure d'hydrogène par jour, mais l'invention peut très bien être adaptée à d'autres dimensions.Example
The invention has been realized for a small installation whose production is 10,000 kg of hydrogen sulfide per day, but the invention can very well be adapted to other dimensions.
Le vaporiseur utilisé dans cet exemple est celui schématiquement illustré sur la figure 1. Il présente les caractéristiques suivantes : les gaz circulent à contrecourant sur une distance L1 égale à 8 m. Les gaz du conduit extérieur cèdent sur le parcourt L1 de la chaleur au conduit interne de telle façon que ces gaz passent de 405 "C, à l'entrée du conduit (6) dans le vaporiseur (7) à 384 "C à l'entrée du gaz dans la boucle (8). Les gaz circulent ensuite à co-courant sur une distance L2 égale à 23 cm. Les gaz du conduit intermédiaire (25) sont à une température de 340 "C à l'endroit où ce conduit (25) vient englober le conduit d'adduction du soufre (23), L'effluent gazeux composé de soufre, d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène sort du vaporiseur à la température de 356 "C. Dans cette réalisation particulière, le diamètre du conduit d'adduction du soufre est de 3,8 cm, le conduit du mélange de soufre, d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène après vaporisation d'environ 7,6 cm et le conduit d'arrivée d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène frais d'environ 15,2 cm. The vaporizer used in this example is that schematically illustrated in Figure 1. It has the following characteristics: the gases flow countercurrently over a distance L1 equal to 8 m. The gases of the external duct yield on the path L1 of the heat to the internal duct so that these gases pass from 405 "C, at the entrance of the duct (6) in the vaporizer (7) to 384" C to the gas inlet in the loop (8). The gases then circulate at co-current over a distance L2 equal to 23 cm. The gases of the intermediate duct (25) are at a temperature of 340 ° C. at the point where this duct (25) encloses the sulfur supply duct (23). The gaseous effluent composed of sulfur and hydrogen and hydrogen sulfide exits the vaporizer at the temperature of 356 ° C. In this particular embodiment, the diameter of the sulfur adduction duct is 3.8 cm, the duct of the mixture of sulfur, hydrogen and hydrogen sulphide after evaporation of about 7.6 cm and the duct of arrival of hydrogen and hydrogen sulfide fresh about 15.2 cm.
Le procédé de synthèse de sulfure d'hydrogène utilisant le dispositif de vaporisation selon l'invention a été testé avec un procédé classique de conversion catalytique ; le catalyseur utilisé est le catalyseur décrit et utilisé dans les exemples du brevet US 4146580, la vitesse volumique spatiale est de 2 000 h-1, les autres conditions opératoires de la réalisation sont les suivantes: (les débits sont donnés dans les conditions de températures et de pressions de l'exemple)
The process for the synthesis of hydrogen sulphide using the vaporization device according to the invention has been tested with a conventional catalytic conversion process; the catalyst used is the catalyst described and used in the examples of US Pat. No. 4,144,680, the spatial space velocity is 2,000 h -1, the other operating conditions of the embodiment are the following: (the flow rates are given under the temperature conditions and example pressures)
<tb> <SEP> Pression <SEP> (Bar) <SEP> Température <SEP> Débit
<tb> <SEP> OC <SEP> (Kmoles/h)
<tb> Réacteur
<tb> <SEP> -entrée <SEP> 10,9 <SEP> 356 <SEP> 119,01
<tb> <SEP> -sortie <SEP> 10,4 <SEP> 465 <SEP> 106,69
<tb> A <SEP> l'aspiration <SEP> 9 <SEP> 45 <SEP> 93,05
<tb> du
<tb> compresseur
<tb>
Les débits, températures et pressions des réactifs de la synthèse sont consignés dans le tableau suivant:
<tb><SEP> Pressure <SEP> (Bar) <SEP> Temperature <SEP> Flow
<tb><SEP> OC <SEP> (Kmol / h)
<tb> Reactor
<tb><SEP> -entere <SEP> 10.9 <SEP> 356 <SEP> 119.01
<tb><SEP> -output <SEP> 10.4 <SEP> 465 <SEP> 106.69
<tb> A <SEP> aspiration <SEP> 9 <SEP> 45 <SEP> 93.05
<tb> of
<tb> compressor
<Tb>
The flow rates, temperatures and pressures of the reagents of the synthesis are recorded in the following table:
<tb> <SEP> Pression <SEP> (Bar) <SEP> Température <SEP> Débit
<tb> <SEP> OC <SEP> (Kmoles/h)
<tb> Soufre <SEP> 0 <SEP> 130 <SEP> 12,32
<tb> Hydrogène <SEP> 12,5 <SEP> 40 <SEP> 27,90
<tb> Sulfure
<tb> d'hydrogène <SEP> 11,8 <SEP> 59 <SEP> 91,17
<tb> recyclé
<tb>
Pour que tout le soufre réagisse dans le réacteur, on fait circuler de l'hydrogène en excès par rapport au soufre. Dans cet exemple, le débit du soufre est de 12,32 Kmoles/h, on produit donc 12,32 Kmoles/h de sulfure d'hydrogène compté en moles d'atomes de soufre (S1). Selon cette réalisation, on maintient dans le circuit de recyclage 91,17 Kmoles/h de sulfure d'hydrogène. <tb><SEP> Pressure <SEP> (Bar) <SEP> Temperature <SEP> Flow
<tb><SEP> OC <SEP> (Kmol / h)
<tb> Sulfur <SEP> 0 <SEP> 130 <SEP> 12.32
<tb> Hydrogen <SEP> 12.5 <SEP> 40 <SEP> 27.90
<tb> Sulfide
<tb> hydrogen <SEP> 11.8 <SEP> 59 <SEP> 91.17
<tb> recycled
<Tb>
In order for all the sulfur to react in the reactor, hydrogen is circulated in excess with respect to the sulfur. In this example, the flow rate of sulfur is 12.32 Kmol / h, so 12.32 Kmol / h of hydrogen sulfide, measured in moles of sulfur atoms (S1), is produced. According to this embodiment, 91.17 kmol / h of hydrogen sulphide is maintained in the recycling circuit.
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---|---|---|---|
FR9708830A FR2765808B1 (en) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | SULFUR VAPORIZATION DEVICE AND METHOD FOR SYNTHESIS OF HYDROGEN SULFIDE |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7833509B2 (en) | 2007-01-16 | 2010-11-16 | Basf Se | Method and device for the continuous production of hydrogen sulfide |
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US3936275A (en) * | 1971-03-10 | 1976-02-03 | Societe Anonyme: Pechiney Ugine Kuhlmann | Apparatus for the combustion of sulphur |
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WO1995032149A1 (en) * | 1994-05-20 | 1995-11-30 | Anderson Lawrence E | Process for burning of sulfur |
-
1997
- 1997-07-08 FR FR9708830A patent/FR2765808B1/en not_active Expired - Fee Related
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EP2460584A1 (en) | 2007-01-16 | 2012-06-06 | Basf Se | Apparatus for continuously preparing hydrogen sulfide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2765808B1 (en) | 1999-09-03 |
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