用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法

专利名称：用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法
技术领域：
本发明涉及用于改进液体硫中的硫化氢和/或多硫化物氧化的反应器、规整填料 (structured packing)和方法。更具体地，所述反应器、规整填料和方法牵涉到用于改进所 述硫化氢和/或多硫化物氧化的催化剂。
背景技术：
通常，使用克劳斯法来从在石油产品的精制和天然气加工期间产生的包含硫化氢 气体的有害废气物流回收硫。克劳斯法包括在空气、氧或富氧空气中部分地燃烧硫化氢以 产生二氧化硫。二氧化硫然后与剩余硫化氢反应以产生硫。以液体形式从克劳斯法中回收 硫。由于其中存在的多硫化物和溶解的硫化氢气体，处理由克劳斯法产生的液体硫可能是 困难的。多硫化物缓慢降解，由此产生有毒的、臭的且高度易燃的硫化氢气体。大部分硫化 氢气体以溶解气体的形式由液体硫保留。小部分硫化氢气体缓慢释放至环境中。在储存和 运输期间多硫化物的逐渐降解和溶解的硫化氢气体的释放牵涉到显著的健康、安全和环境 风险并导致火灾。硫化氢的毒性牵涉到显著的安全风险。已经开发出已知方法以缓解与硫化氢气体的逐渐释放的相伴随的问题。通常，所 述方法牵涉到多硫化物的加速分解和从液体硫除去溶解的硫化氢。用于缓解这些问题的已知方法描述在美国专利No. 5，632，967中，其因此以引用 的方式全文并入。该专利描述了包括液体硫(其包含多硫化物和溶解的硫化氢)的第一物流 和含氧气体的第二物流在填充有混合装置反应器(在压力下操作以提高氧分压)中接触。 具体地，所述混合装置浸没在所述包括液体硫的第一物流中且所述含氧气体的第二物流从 反应器底部鼓泡进入所述包括液体硫的第一物流中。所述含氧气体的第二物流氧化所述包 括液体硫的第一物流中存在的硫化氢和多硫化物以形成硫并从液体硫解吸溶解的硫化氢。 解吸的硫化氢气体从反应器顶部连同含氧气体的第二物流的未使用部分一起除去。解吸的 硫化氢气体和含氧气体的第二物流的未使用部分可以循环回到所述反应器。经处理的包括 液体硫的第一物流包括少于大约百万分之10份重量(ppmw)的结合的多硫化物和溶解的硫 化氢气体。经处理的包括液体硫的第一物流从反应器底部除去，以液体或固化的形式存储， 然后提供给终端用户。尽管美国专利5，632，967中描述的方法将液体硫中结合的多硫化物和硫化氢量 降低至小于大约lOppmw，但所述方法不包括将液体硫中结合的多硫化物和硫化氢含量降低 至小于5ppmw。为了满足提高的环境限制，需要液体硫中降低的结合的多硫化物和硫化氢含 量。另外，还需要改进的能量效率和运行成本。进一步地，美国专利5，632，967中描述的方 法牵涉到在球形或粒化催化剂的填充床中的催化剂。该专利中硫化氢和多硫化物的催化氧 化使第一物流和第二物流在填充床中混合，导致高的压降和所述球形或粒化催化剂的逐渐 破碎或崩解，由此污染经处理的液体硫物流并降低所述经处理的液体硫的市场价值。美国专利6，149，887因此以引用的方式全文并入，其公开了通过用气体解吸而从液体硫除去硫化氢和多硫化氢化合物。美国专利6，149，887明确地建议，不赞成使用催化 剂。美国专利6，149，887建议将催化剂引入液体硫，以及此后，从硫解吸所述催化剂可能导 致若干缺点。该专利建议，使用催化剂可能阻塞部分系统和/或导致催化剂存在于除去的 硫中。需要的是用于进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系 统，具有改进的能量效率的降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系统， 和/或具有降低的运行成本的降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量的方法和系 统。

发明内容
本发明通过提供氧化和分解液体硫的某些成分的方法和系统解决了与常规 实践相关的问题。术语“液体硫”表示包括大约IOOppmw-大约600ppmw硫化氢和大约 IOOppmw-大约600ppmw多硫化物(例如H2Sx)和痕量水平污染物例如氮硫化合物的液体相 或介质。术语“多硫化物”表示选自H2Sx的至少一个成员，其中χ为等于或大于2的整数， 和它们的混合物。本公开的一个方面包括反应器，其包括用于包括液体硫(其包含多硫化物和溶解 的硫化氢)的第一物流的第一入口，用于含氧气体的第二物流的第二入口，和用于接触所述 第一物流和所述第二物流的规整填料，所述规整填料具有催化剂。所述催化剂加速用所述 第二物流进行的所述第一物流的液体硫中多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化的速率。本公开的另一方面包括用于在包括催化剂的反应器中接触第一物流和第二物流 的规整填料。所述催化剂提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中硫化氢的氧 化以及多硫化物的分解和氧化的速率(例如，硫化氢氧化成SO2和元素硫，以及多硫化物分 解和氧化成&s、SA和元素硫)。所述第一物流包括液体硫，该液体硫包含多硫化物和溶解 的硫化氢。所述第二物流包括含氧气体。本公开的另一方面包括在液体硫中氧化硫化氢以及分解和氧化多硫化物的方法， 包括提供包括液体硫(其包含多硫化物和溶解的硫化氢)的第一物流，提供含氧气体的第二 物流，并在具有催化剂的规整填料中接触所述第一物流和所述第二物流。所述催化剂加速 用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧 化的速率。在本发明的另一方面，采用催化剂涂覆的填料以便实现Hjx加速分解成&S，并部 分氧化成元素硫和以及硫化氢氧化成和元素硫。通过多硫化物分解产生的转化的 H2S进而氧化成和元素硫。元素硫还通过与的反应产生。本发明的其它特征和优点将从以下优选实施方案的更详细说明，结合作为例子举 例说明本发明原理的附图变得明显。


图1显示了根据本公开实施方案的例示性反应器。图2显示了根据本公开实施方案的例示性规整填料。
图3显示了根据反应器的例示性实施方案的气体扩散器。
具体实施例方式提供了用于进一步降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量，具有降低的设 备尺寸，改进的能量效率，并具有降低的运行成本的方法和系统。本公开的实施方案进一步 降低液体硫中结合的多硫化物以及硫化氢含量，由于改进的反应动力学降低设备尺寸，改 进能量效率，和/或降低运行成本。参照图1，本公开的一个实施方案包括反应器100，其具有用于包括液体硫(其包 含多硫化物和溶解的硫化氢)的第一物流的第一入口 102，用于含氧气体的第二物流的第二 入口 104，和用于接触所述第一物流和第二物流的区域106。反应器100能够由任何适当材料(例如，碳钢或其它对氧化性气体、液体硫和/ 或潮湿硫化氢气体惰性的其它材料)制造。反应器100能够在任何适宜条件下操作并可 以在压力下操作以提高氧分压。在一个实施方案中，反应器100可以在大约30psig-大约 120psig或大约40psig-大约SOpsig的压力范围操作。操作压力范围可以以含氧气体的第 二物流中的氧浓度为基础确立。例如，低的操作压力范围可以伴随着第二物流中的高浓度 氧使用。高的操作压力范围可以伴随着第二物流中的低浓度氧使用。如图1所示，用于包括液体硫(其包含多硫化物和溶解的硫化氢)的第一物流的第 一入口 102位于反应器100的顶部。但是，可以使用替代性的入口定位。暴露于第二物流之 后的第一物流从反应器100底部除去，以液体或固化的形式存储，然后提供给终端用户。该 除去的物流典型地包括少于大约百万分之10份重量(ppmw)的总的多硫化物和溶解的硫化 氢气体含量。所述第一物流可以从任何适当的液体硫源泵送入反应器100。例如，所述第一 物流可以来自用于积累来自克劳斯硫回收车间的坑槽(pit)。在泵送入反应器100之前，所 述第一物流可以加热或冷却至大约250 0F -大约295 0F，或大约沈5 0F -大约观5 0F的温 度范围。可以确立所述范围以避免粘度的急速提高(例如，保持高于大约305下的温度)。 用液位监测器108控制第一物流的流量以保持规整填料处于浸没的构型(configuration) 中。当所述液位监测器指示规整填料在不完全浸没的构型处或附近时，可以提高第一物流 的流量。还控制流量以提供在反应器100中预选的停留时间，以实现从第一物流除去所需 水平的多硫化物，和/或实现从第一物流除去所需水平的硫化氢气体。如图1所示，用于含氧气体的第二物流的第二入口 104位于反应器100的底部。 但是，可以使用替代性的入口定位。所述第二物流能够是空气、富氧空气或与任何适当惰性 气体(例如氮和/或二氧化碳)混合的氧。在一个实施方案中，在引入反应器100之前，将 第二物流从大约150 °F加热到大约200下。所述第二物流可以由任何适当的含氧气体源提 供。例如，第二物流可以使用鼓风机或任何其它适当装置压缩并提供至第二入口 104。所述 第二物流可包括大约15体积％_大约28体积％，或大约21体积％-大约28体积％的氧。可 以确立所述范围以避免与反应器和/或用于氧服务的输送线路的氧安全清洁相伴随的问 题。所述第二物流中氧分压的范围可为大约6. 7psia-大约37. 7psia或大约8. 2psia-大 约洸· 5psia0第二物流在第二入口 104处的流速可以基于第一物流的流速、第二物流中氧的浓 度和/或反应器100中的操作压力确立。尽管能够采用第一与第二物流的任何适当摩尔比率，但所述比率典型地为大约10-大约60，优选大约20-大约50的范围。通常，液体硫在超 过或高于含氧物流的位置引入反应器。在一个实施方案中，选择第二物流的流速以向多硫化物和的氧化提供预定量 的氧。在一个实施方案中，选择第二物流的流速以提供第一物流和第二物流的均质混合。在 另一实施方案中，选择第二物流的流速以从包括液体硫(其包含多硫化物和溶解的硫化氢) 的第一物流分解和氧化多硫化物并解吸和氧化溶解的硫化氢。用于接触第一物流和第二物流的区域106可以是规整填料，例如静态混合装置， 位于所述第一入口和第二入口之间。在立式反应器中，区域106可以位于反应器的大约中 部，而第一入口位于反应器顶部和第二入口位于反应器底部。解吸的硫化氢气体可以从反 应器顶部连同任何未用过部分的含氧气体的第二物流一起除去。所述未用过部分的含氧气 体的第二物流可以循环回到反应器。如本文使用的，术语“规整填料”表示结构或特征的静 态物理排列，其促进或增强液体在逆流和/或并流期间与气体接触。在规整填料中，含氧气体的第二物流将包括液体硫的第一物流中存在的多硫化物 和硫化氢氧化形成和/或元素硫并从所述液体硫解吸溶解的硫化氢。在本公开的一个 实施方案中，包括液体硫的第一物流在所述规整填料中或周围接触催化剂。催化剂的使用 促进多硫化物分解成硫化氢，多硫化物氧化成元素硫和/或以及硫化氢氧化成和/ 或元素硫。将催化剂定位在区域106中用于接触第一物流和第二物流能够允许结合的多硫 化物和硫化氢水平较低(例如，低于大约5ppmw，或低于lppmw)。图2显示了例示性实施方 案，其中在区域106内的规整填料202用催化剂204涂覆。在另一实施方案中，催化剂可以 通过(至少部分地)由所述催化剂形成规整填料而定位在区域106中。在另一实施方案 中，催化剂可以通过规整填料固定所述催化剂(例如在笼中)而定位在区域106中。将催 化剂定位在区域106内相比于与具有球形或粒化催化剂的填充床相关的压降可减少压降。 另外，将催化剂定位在区域106中以接触第一物流和第二物流能够加速多硫化物的分解和 氧化以及硫化氢的氧化并最终允许反应器尺寸较小。在图2显示的实施方案中，涂覆在规整填料202上的催化剂204的组织构型 (textures configuration)可提高催化剂204的表面积，由此改进多硫化物的分解和氧化 以及硫化氢的氧化，和/或可通过提高规整填料202表面的复杂性改进第一物流和第二物 流的混合。因此，经涂覆的规整填料202可加速多硫化物的分解和氧化以及硫化氢的氧化 和溶解的硫化氢从液体硫除去。在一个实施方案中，催化剂可形成规整填料或附着至规整填料。规整填料可以由 任何适当材料形成。例如，规整填料可以由陶瓷材料，例如来自Sulzer Chemtech, USA的 KATAPAK-K或KATAPAK-M，形成。在一个实施方案中，陶瓷材料能够由铝土矿、活化氧化铝 (氧化铝)、二氧化钛(钛氧化物或二氧化物)、氧化铁或氧化铝、氧化铁和二氧化钛的混合 物制造。在该实施方案中，补足规整填料的基体材料(base material)充当催化剂以分解 和氧化多硫化物以及氧化H2S,并且没有实施结构的另外涂覆。因此，在所述实施方案在，规 整填料可以基本上没有催化剂涂层。在另一实施方案中，规整填料尽管包括催化剂，但也可 包括催化剂涂层以提供所需反应。另外或备选地，规整填料可以由适当金属材料形成。例如，规整填料可以由不锈钢、碳钢、蒙乃尔合金、哈斯特洛伊耐蚀镍基合金、钛、镍、高镍合金和/或含铝合金形成。所 述金属可包含少量或痕量的一种或多种其它金属，包括但不限于钼、硅、铌和/或钛。在一 个实施方案中，所述金属可以是钛和钢组合物，其包括铁、铝和铬，例如i^eCrAlloy。在一个 实施方案中，规整填料基本上不含黄铜(yellow metal)。基本上不含黄铜是指规整填料包 含小于大约1重量％的铜。在另一实施方案中，所述金属可以是钛。在所述实施方案中，钛 金属的表面通过任何适当的化学和/或机械处理清洁以除去杂质，所述表面通过在含氧气 体存在下热处理而氧化以形成二氧化钛层，其将充当催化剂以分解和氧化多硫化物以及氧 化硫化氢。在一个实施方案中，结构填料包括开口的错流通道。规整填料的开口的错流通道 可以由角度在大约45度-大约60度范围改变的堆叠的波纹片材制成。波纹片材的波纹高 度(从最高点到最低点)可以为大约1毫米-大约6毫米。因此，包括两个波纹片材可提 供大约2毫米-大约12毫米的开口以用于第一物流和第二物流流经规整填料的错流通道。与空塔相比，规整填料可增强气体滞留。具体地，在通道的交叉点上，由使得气体 和液体逆流引起的剪切力将气相分裂为小气泡，由此降低气体在反应器中上升的速度。降 低的速度和弯曲路径通过提高接触时间提高气体和液体在反应器内的停留时间和混合。参照图2，规整填料202包括用于预定流速的气体和液体，预定尺寸的进入规整填 料的气泡，和/或在规整填料中的流动开口 206的流型。例如，当气泡的尺寸大于规整填料 中的流动开口 206时，气泡面临流动阻力，在填料外部花费相当多的时间，和/或艰难进入 规整填料。如图2所示，规整填料202包括略大于进入规整填料202的气泡尺寸的流动开 口 206。在一个实施方案中，流动开口可以为大约4毫米和气泡略微小于4毫米。在另一实 施方案中，规整填料可包括显著大于进入规整填料的气泡尺寸的流动开口。在一个实施方案中，气泡的尺寸可以在第二入口 104进行控制以引入含氧气体的 第二物流。例如，如图3所示，第二入口 104可以是具有预选形状和尺寸的气体扩散器302 或分布器。在一个实施方案中，所述形状可以是具有多个孔的圆形环或星形图案以使含氧 气体的第二物流基本上均勻地分布进入反应器中。在另一实施方案中，可以使用梯形类型 分配器。如图3所示，气体扩散器302中开口 304的尺寸在尺寸上与规整填料202中的流 动开口 206相对应。例如，气体扩散器302中的开口 304可以为规整填料202中流动开口 206的大约四倍小，因为从气体扩散器302中涌现出来的气泡的尺寸通常为开口 304尺寸的 三至四倍大。在一个实施方案中，具有大约50-150微米尺寸孔的烧结金属扩散器分布器形成 用于第二物流的第二入口 104。烧结金属扩散器将第二物流分散为在包括液体硫的第一 物流中的细小气泡。烧结金属扩散器分布器改进规整填料中第一物流和第二物流之间的 接触和接触时间。烧结金属扩散器可以由316L、304L、347或430不锈钢、hconel、Monel 400,Nickel 200,Hastelloy C276、C22 和 X，和 / 或 Alloy20 形成，并且能够从 USA 的 Mott Corporation 购买。所述催化剂可以是任何适当的催化剂。在一个实施方案中，催化剂可以涂覆规整 填料。例如，规整填料可具有用高表面积的多孔催化材料涂覆的材料表面，所述催化材料包 括铝土矿(二氧化钛的矿物形式)、二氧化钛、氧化铝(热稳定的α -氧化铝、θ -氧化铝或 脱水和热稳定化的Y -氧化铝，也称为活化氧化铝)、二氧化硅与氧化铝的混合物、二氧化硅和二氧化钛的混合物、或氧化铝和二氧化钛的混合物、氧化铁和/或其组合。氧化铝催化 剂材料可以由热量和水分通过使用材料例如氧化锆、二氧化钛和/或稀土金属氧化物(例 如二氧化铈、氧化镧和稀土氧化物混合物)而针对降解稳定化。同样，二氧化钛催化剂材料 能够与氧化锆、二氧化钛和/或稀土金属氧化物(例如二氧化铈、氧化镧和稀土氧化物混合 物)混合。基于氧化铝和二氧化钛两者的催化剂能够用氧化铁和/或碱金属氧化物例如钠、 钾、锂、钙和/或锶的氧化物促进。本文使用的术语“热稳定化的氧化铝”表示温度稳定化形式的氧化铝，其通过使勃 姆石、三水铝石和/或类似的水合或活化的氧化铝前体经历升高的温度，由此将基本上所 有的水合或活化前体转化为更高热稳定形式的氧化铝例如Y-氧化铝而获得。热稳定化的 Y -氧化铝可包括超过大约80重量％ γ -氧化铝或超过大约重量90% γ -氧化铝，而其余部 分为各种形式氧化铝，例如n，K-氧化铝，θ -氧化铝和α-氧化铝。粉末形式的热稳定 化的Y-氧化铝的表面积可为大约40m2/g-大约450m2/g。同样，用于用二氧化钛催化剂涂 覆规整填料的二氧化钛粉末的表面积可为40m2/g-大约450m2/g。另外，与活化氧化铝和/ 或二氧化钛混合的二氧化硅粉末的表面积可为40m2/g-大约450m2/g。θ -氧化铝和α -氧化铝形式的低表面积的热稳定化的氧化铝也能够用于涂覆规 整填料。它们通过使勃姆石、Y-氧化铝或类似的水合或活化氧化铝前体经历升高的温度， 由此将基本上所有的水合或活化前体转化为更高热稳定形式的氧化铝例如θ-氧化铝和 α -氧化铝而获得。优选，热稳定化的氧化铝包括超过大约50% θ -氧化铝或α -氧化铝，和 更优选超过大约75% θ -氧化铝或α-氧化铝。热稳定化的氧化铝的其余部分可包括其它 形式的氧化铝，例如，α-、γ-, η和κ-氧化铝。粉末形式的热稳定化的θ -氧化铝的表 面积可为大约20m2/g-大约100m2/g。同样，粉末形式的α -氧化铝的表面积可为大约5m2/ g-大约 40m2/g。在规整填料材料表面上施加催化材料可包括(a)使用所需涂覆材料制备 可流动的含水浆料，(b)使规整填料材料与所述含水浆料接触以形成涂层，和(c)在 3000C -1，000°C的温度锻烧经涂覆的材料以形成经涂覆的规整填料。所述含水浆料能够通过连同各种添加剂和促进剂一起加载所需量的水和所选催 化材料并充分混合所有成分而制备。可以使用具有氧化锆或陶瓷球作为研磨/混合介质的 球磨机或其它已知技术来制备所述浆料。可任选合意的是调节含水浆料的PH至低于大约 5以促进涂层在规整填料材料的金属和陶瓷表面上的良好粘合。可以通过使用少量水溶性 的有机或无机酸例如盐酸或硝酸，或低级脂肪酸例如乙酸提供酸性。浆料中所选催化材料 的浓度按干重计可为大约2wt%-大约30wt%，或大约5wt%-大约20wt%。在一个实施方案中，用于用二氧化钛涂覆结构填料的含水浆料能够通过如下制 备(1)充分混合二氧化钛粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆规整填 料，(3)在空气中干燥涂层，和⑷在300°C -1000°C的温度锻烧适当量的时间。例如将规 整填料浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆结构。涂层能够通过在空气 中加热至120°C _150°C的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧能够通过在空气存在下 将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。施加浆料随后干燥浆料的重 复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强 涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述 浆料以活化最终的二氧化钛涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆 料以充当二氧化钛涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。在另一实施方案中，用于用活化氧化铝涂覆结构的含水浆料能够通过如下制备 (1)充分混合Y-氧化铝粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆结构，(3) 在空气中干燥涂层，和(4)在300°C-70(TC的温度锻烧适当量的时间。涂层能够通过在空 气中加热至120°C-150°C的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧也能够通过在空气存 在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。例如将结构浸渍至浆料 中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆所述结构。施加浆料随后干燥浆料的重复周期 可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强涂层在 结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂 层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以 活化最终的活化氧化铝涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以 充当活化氧化铝涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。在另一实施方案中，用于用活化氧化铝涂覆结构的含水浆料能够通过如下制备 (1)充分混合θ -氧化铝或α -氧化铝粉末和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料 涂覆结构，(3)在空气中干燥涂层，和⑷在300°C-1，00(TC的温度锻烧适当量的时间。涂 层能够通过在空气中加热至120°C _150°C的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧也能 够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。例如将 结构浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆所述结构。施加浆料随后干燥 浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料 中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所 述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加 入至所述浆料以活化最终的活化氧化铝涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加 入至所述浆料以充当活化氧化铝涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活 化的氧化铝。在另一实施方案中，用于用二氧化钛和活化氧化铝的混合物涂覆结构的含水浆料 能够通过如下制备(1)充分混合二氧化钛和Y-氧化铝粉末和水和任选地酸，(2)使用适 用技术由所述浆料涂覆结构，(3)在空气中干燥涂层，和(4)在30(TC-100(TC的温度锻烧 适当量的时间。例如将结构浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上的技术可用来涂覆所述结 构。涂层能够通过在空气中加热至120°C _150°C的温度5分钟到数小时而干燥。涂层的锻烧 然后能够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达15分钟至数小时而进行。 施加浆料随后干燥浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。少量胶态氧化锆能够任选 地加入至所述浆料中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅和/或稀土金属氧化物能 够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例如氧化铁和/或碱金属氧 化物能够任选地加入至所述浆料以活化最终的二氧化钛/活化氧化铝涂层。另外，少量勃 姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以充当二氧化钛/活化氧化铝涂层的粘结剂。 水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变成活化的氧化铝。二氧化钛在最终二氧化钛-活化氧 化铝涂层中的比例可为20%至80%重量。同样，活化氧化铝在最终二氧化钛-活化氧化铝涂层中的比例可为20%至80%重量。在另一实施方案中，用于用二氧化钛和Θ-氧化铝或α-氧化铝的混合物涂覆结 构的含水浆料能够通过如下制备(1)充分混合二氧化钛和θ -氧化铝或α-氧化铝粉末 和水和任选地酸，(2)使用适用技术由所述浆料涂覆结构，(3)在空气中干燥涂层，和(4)在 300°C-100(TC的温度锻烧适当量的时间。例如将结构浸渍至浆料中或将浆料喷雾在结构上 的技术可用来涂覆所述结构。涂层能够通过在空气中加热至120°C _150°C的温度5分钟到 数小时而干燥。涂层的锻烧然后能够通过在空气存在下将经涂覆的结构加热至所需温度达 15分钟至数小时而进行。施加浆料随后干燥浆料的重复周期可用来建立所需的涂层厚度。 少量胶态氧化锆能够任选地加入至所述浆料中以增强涂层在结构上的粘合。少量二氧化硅 和/或稀土金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以改进涂层的热稳定性。少量活化剂例 如氧化铁和/或碱金属氧化物能够任选地加入至所述浆料以活化最终的二氧化钛/ θ -氧 化铝或α-氧化铝涂层。另外，少量勃姆石形式的水合氧化铝能够加入至所述浆料以充当 二氧化钛/ θ -氧化铝或α-氧化铝涂层的粘结剂。水合氧化铝将在涂层的煅烧期间转变 成活化的氧化铝。二氧化钛在最终二氧化钛-θ -氧化铝或α-氧化铝涂层中的比例可为 20%至80%重量。同样，活化氧化铝在最终二氧化钛-θ-氧化铝或α-氧化铝涂层中的比 例可为20%至80%重量。如上所述，任何适当方法可以用来由含水浆料涂覆规整填料材料的表面。此类方 法可包括涂抹、刷涂、喷雾、浸渍和流动涂覆。二氧化钛在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约90%至大约98%重量。二氧 化硅和/或氧化锆在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约0%至10%重量。稀土氧化 物在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约0至10%重量。氧化铁和/或碱金属氧化物 在最终基于二氧化钛的涂层中的量可为大约O至5%重量。活化氧化铝、θ -氧化铝或α-氧化铝在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约 90%至大约98%重量。二氧化硅和/或氧化锆在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约0% 至5%重量。稀土氧化物在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约0%至5%重量。氧化铁 和/或碱金属氧化物在最终基于氧化铝的涂层中的量可为大约0至5%重量。尽管本发明已经参照优选的实施方案进行了描述，但本领域技术人员应该理解在 没有背离本发明范围的情况下可以进行各种改变且各种等同物可以代替其要素。另外，可 在不背离本发明本质范围的情况下对本发明教导进行多种修改以适应特定情形或材料。因 此，本发明没有意图限于公开的特定实施方案作为预期用于实施本发明的最佳方式，而是 本发明将包括属于所附权利要求范围的所有实施方案。
权利要求
1.反应器，包括第一入口，用于包括液体硫的第一物流，该液体硫包含多硫化物和溶解的硫化氢； 第二入口，用于含氧气体的第二物流；和规整填料，用于促进所述第一物流和所述第二物流之间的接触，所述规整填料包括催 化剂；其中催化剂的量足以提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中存在的多 硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率。
2.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料位于所述第一入口和所述第二入口之间。
3.权利要求1所述的反应器，其中所述第二入口包括在尺寸上与所述规整填料中的流 动开口相对应的孔隙。
4.权利要求1所述的反应器，其中控制所述第一物流经过所述第一入口的流量以提供 在所述反应器中的预选停留时间，实现从所述第一物流除去所需水平的多硫化物，和实现 从所述第一物流除去所需水平的硫化氢气体。
5.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料用所述催化剂涂覆。
6.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料包括所述催化剂。
7.权利要求1所述的反应器，其中所述规整填料固定所述催化剂。
8.权利要求1所述的反应器，其中所述催化剂选自铝土矿、二氧化钛、氧化铝、二氧化 硅与热稳定的氧化铝的混合物、二氧化硅和二氧化钛的混合物、以及其组合。
9.权利要求8所述的催化剂，其中所述催化剂用氧化铁或碱金属氧化物促进。
10.用于在反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料，所述规整填料包括 催化剂；其中所述催化剂提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中存在的多硫化 物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率，其中所述第一物流包括包含多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫，和 其中所述第二物流包括含氧气体。
11.权利要求10所述的规整填料，其中所述规整填料包括在尺寸上与所述第二入口中 的开口相对应的流动开口。
12.权利要求10所述的规整填料，其中所述规整填料用所述催化剂涂覆。
13.权利要求10所述的规整填料，其中所述规整填料由所述催化剂构成。
14.权利要求10所述的规整填料，其中所述规整填料固定所述催化剂。
15.权利要求10所述的规整填料，其中所述催化剂选自铝土矿、二氧化钛、氧化铝、二 氧化硅与热稳定的氧化铝的混合物、二氧化硅和二氧化钛的混合物、以及其组合。
16.权利要求15所述的催化剂，其中所述催化剂用氧化铁或碱金属氧化物促进。
17.处理液体硫中的硫化氢和多硫化物的方法，该方法包括 提供包括液体硫的第一物流，该液体硫包含多硫化物和硫化氢； 提供含氧气体的第二物流；和在规整填料中，接触所述第一物流和所述第二物流，所述规整填料具有催化剂； 其中所述催化剂足以提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中的多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率。
18.权利要求17所述的方法，其中所述第二入口包括在尺寸上与所述规整填料中的流 动开口相对应的开口。
19.权利要求17所述的方法，进一步包括调节所述第一物流经过所述第一入口的流量 以提供在反应器中预选的停留时间，从而实现从所述第一物流除去所需水平的多硫化物， 和实现从所述第一物流除去所需水平的硫化氢气体。
20.权利要求17所述的方法，其中所述规整填料用所述催化剂涂覆。
21.权利要求17所述的方法，其中所述规整填料包括所述催化剂。
22.权利要求17所述的方法，其中所述规整填料固定所述催化剂。
23.权利要求17所述的方法，其中所述第二物流接触分配器。
24.权利要求23所述的方法，其中所述分配器包括金属分布器扩散器。
全文摘要
公开了用于改进液体硫中的硫化氢或多硫化物氧化的反应器、规整填料和方法。具体地，用于提高液体硫中多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率的反应器、规整填料和方法。所述反应器、规整填料和方法牵涉到用于在包括催化剂的反应器中接触第一物流和第二物流的规整填料。所述催化剂提高用所述第二物流进行的所述第一物流的液体硫中的多硫化物的分解以及多硫化物和硫化氢的氧化的速率，所述第一物流包括包含多硫化物和溶解的硫化氢的液体硫。所述第二物流包括含氧气体。
文档编号C01B17/02GK102134061SQ201110026768
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者D·加格, E·纳萨托, U·N·帕雷克, 崔延洙, 李先明 申请人:气体产品与化学公司