[发明专利]硫化氢合成反应器、硫化氢制造装置、硫氢化钠制造装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及使硫和氢发生反应来制造硫化氢的方法以及在该方法中使用的硫化氢制造装置。此外，本发明还涉及使氢氧化钠与硫化氢发生反应来制造硫氢化钠的方法以及在该方法中使用的硫氢化钠制造装置。

背景技术

硫化氢是可燃性的有毒气体，通过对在石油或天然气中所含的硫化合物进行氢化脱硫而生成，经由硫回收装置作为固体硫被回收。另一方面，硫化氢是作为各种含硫化合物的合成原料的贵重化合物。硫化氢或者由硫化氢与氢氧化钠生成的硫氢化钠作为染料、农药、塑料、医药品、化妆品等的精细化学品的制造原料或金属硫化物的制造原料而被大范围使用。

作为利用气相反应由硫和氢制造硫化氢的方法，公知有以下两种方法。

（1）催化剂反应

硫气体和氢气在填充有催化剂的反应管内发生反应，由此，生成硫化氢。反应热流过热介质而在反应管的外部除去。例如在下述专利文献1中示出这样的催化剂反应。

（2）无催化剂反应

例如，在下述非专利文献1的474页的图1中示出无催化剂气相反应。在无催化剂的气相反应中，使用具有以沸点温度保持液体硫的塔底部和使硫气体与氢气发生反应的气体空间部的反应塔来制造硫化氢。氢气被导入到塔底部内的液体硫中，氢气以及硫气体在气体空间部发生反应，生成硫化氢。硫化氢的反应热通过与从气体空间部上部供给的液体硫接触而被回收。含有硫化氢和硫气体的生成物气体利用热交换器进行冷却，使硫固化，由此，精制硫化氢气体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-515658号公报

非专利文献1：Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，SixthEdition,2003,Vol.17.参照第291页

发明内容

发明的概要

发明要解决的课题

在硫化氢的催化剂反应中，若硫浓度高，则反应热引起的温度上升变大，催化剂异常地被加热而劣化，所以，需要用于防止该情况的除热对策，反应器结构变得复杂。此外，使用后的催化剂被硫化，若接触到空气，则存在起火的危险，所以，定期维护是不容易的。

对于硫化氢来说，在其合成时，通过使多硫化氢（用化学式H₂S_x表示的化学物质）等的杂质减少，能够有助于精制工序的简化、经济性的提高以及将硫化氢作为原料而合成的最终产品的质量提高。因此，在硫化氢的合成中，希望防止作为副反应物的多硫化氢的生成。

若为了提高硫化氢的转化率而使反应温度提高，则同时向作为上述的副反应物的多硫化氢（H₂S_x）等的杂质的转化率也提高。因此，为了利用无催化剂反应来制造高纯度的硫化氢，需要以向多硫化氢等的转化率小的温度来合成硫化氢。

在以往的无催化剂气相反应中，原料气体和从上部供给的液体硫进行气液接触，由此，利用液体硫进行热回收以及反应气体的冷却。但是，若存在未进行气液接触的空间，则在该空间中无催化剂气相反应剧烈进行，反应温度异常上升，多硫化氢（H₂S_x）的浓度上升。若含有这样的杂质，则制造了作为精细化学品的制造原料而言为不优选的硫化氢。

基于上述见解所研究的结果是，得到如下技术：与距离硫液面较远的气相反应区域相比，较多地对距离硫液面较近的气相反应区域的反应热进行除热，使反应温度为预定值，由此，能够防止多硫化氢的生成，制造副反应物少的硫化氢。即，在一个侧面，本发明的目的在于减少副反应物的生成来制造纯度高的硫化氢。

用于解决课题的手段

解决上述课题的方式如下。

1.一种硫化氢合成反应器，在无催化剂的条件下使硫与氢发生气相反应而合成硫化氢，其特征在于，具备：

反应器主体，在下部驻留液体硫；

加热部，使所述液体硫的一部分气体化；

氢气供给部，对所述液体硫供给氢气；以及

热交换部，设置在所述反应器主体内的液体硫的液面的上方的气相反应区域，

且所述热交换部以如下方式构成：改变距离所述液面远的气相反应区域的每单位容积的交换热量和距离液面近的气相反应区域的每单位容积的交换热量，使所述气相反应区域中的反应温度在预定的温度内。能够减少副反应物的生成，制造纯度高的硫化氢。

2.如方案1所述的硫化氢合成反应器，其中，所述热交换部以如下方式构成：随着离开液面，每单位容积的交换热量下降。