[发明专利]环保型硫化氢制氢和不溶性硫磺的装置与方法

说明书

本发明属于硫化氢制氢和不溶性硫磺的技术领域，具体涉及环保型硫化氢制氢和不溶性硫磺的装置与方法。该装置包括依次连通的催化单元、淬冷单元、液化分离单元，以及连接上述各单元的管道及设置在连接管道上的输送泵、阀门和用于自控的仪表器件。利用上述装置回收氢气和不溶性硫磺的方法，包括硫化氢酸性气热催化分解、硫蒸汽淬冷生成不溶性硫和硫化氢液化分离。本发明首次将硫化氢热催化分解法、淬冷生产不溶性硫和硫化氢液化分离工艺相结合，将硫化氢酸性气催化热分解为单质硫和氢气，利用高温淬冷生产高附加值不溶性硫，同时回收附加值更高的氢资源。

技术领域

本发明属于硫化氢制氢和不溶性硫磺的技术领域，具体涉及利用硫化氢酸性气热催化分解技术，环保型硫化氢制氢和不溶性硫磺的装置与方法。

背景技术

在化工行业(石油化工、煤化工和天然气化工)的生成过程中会产生大量的H₂S酸性气体。H₂S是一种剧毒、恶臭的无色气体，不仅危害人体健康，而且会引起金属材料的腐蚀。目前，化工行业H₂S酸性气治理主要采用传统的克劳斯(Claus)工艺方法，将硫化氢氧化为单质硫和水：

1)H₂S+3/2O₂→SO₂+H₂O

2)2H₂S+SO₂→3/xS_x+2H₂O

虽然克劳斯工艺可以实现硫化氢无害化处理，但却使具有更高附加值的氢资源转化为水，浪费了宝贵的资源。氢能是未来最有希望替代化石能源的燃料，目前工业用氢气都是由轻烃、煤、天然气及甲醇等通过重整或电解水生产，成本高、价格贵，难以作为燃料被广泛使用。

同时，克劳斯工艺捕集下来的液态硫，硫磺品质满足工业硫磺优等品的要求。但是工业硫磺价格便宜，附加值不高，不溶性硫磺具有较高的附加值，市场前景广阔。

不溶性硫磺是指不溶于二硫化碳的聚合硫磺，它是普通硫磺的一种高分子改性品种，简称IS(Insoluble Sulfur)，是一种性能优良的橡胶硫化剂，用其硫化的橡胶具有最佳的不喷霜性，能有效的预防胶料焦烧和延长胶料存放时间。工程上，一般要得到不溶性硫磺，需要将液态硫气化到550℃以上，因此需要经过复杂的工艺设备才能够制备附加值更高的不溶性硫磺(IS)。国内外制备IS的方法主要是气化法、熔融法等，熔融法只将硫熔体过热，不需要将硫气化而制得IS。

目前对于因此若能开发出具有高氢气产率、高IS回收，且安全可靠的装置，对实现化工行业硫氢资源的协同回收将具有重要的研究意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有硫化氢酸性气分解回收领域存在的上述缺陷，提供环保型硫化氢制氢和不溶性硫磺的装置，开发合理的工艺流程，利用淬冷工艺分离不溶性硫磺，随后利用压缩冷凝工艺，回收液体硫化氢作为过程气冷源，同时实现硫化氢与富氢气体的有效分离。

为达到上述目的，本发明是采用以下的技术方案实现的：

本发明提供的一种环保型硫化氢制氢和不溶性硫磺的装置，包括依次连通的催化单元、淬冷单元、液化分离单元，以及连接上述各单元的管道及设置在连接管道上的输送泵、阀门和用于自控的仪表器件；

所述催化单元包括依次连通设置的原料加热器、热催化反应器，热催化反应器的过程气出气口与原料气换热器的壳程进气口连接，原料加热器的进气口与原料酸性气进口相连；

所述淬冷单元包括依次连通设置的淬冷塔、全封闭离心机、淬冷水储罐、淬冷水循环泵、淬冷水冷却器，淬冷塔的进气口与原料气换热器的壳程出气口相连，淬冷塔的顶部设置有与液化分离单元连通的出气口，淬冷塔底部设置有不溶性硫磺和淬冷水出液口，出液口与全封闭离心机连通；淬冷水冷却器的出液口与淬冷塔内部的急冷喷淋系统连通；