ES2628501T3

ES2628501T3 - Procedimiento para la producción continua de ácido sulfhídrico

Info

Publication number: ES2628501T3
Application number: ES08701450.2T
Authority: ES
Inventors: Andreas Wölfert; Harald Jachow; Heinz Driess
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2028-01-14
Also published as: CA2674734A1; US7833509B2; CL2008000132A1; PE20081329A1; EP2460584A1; CN101594931A; EP2460584B1; EP2111290A1; PL2111290T3; WO2008087106A1; JP5393483B2; PL2460584T3; CA2674734C; ES2578402T3; JP2010515658A; CN101594931B; EP2111290B1; US20090317322A1

Abstract

Procedimiento para la producción de ácido sulfhídrico H2S mediante la reacción de una mezcla de eductos, que contenga azufre e hidrógeno gaseosos, sobre un catalizador sólido (22), donde la mezcla de eductos se transforma a una presión de 0,5 a 10 bares absolutos, a una temperatura de 300 a 450 °C y con un exceso de azufre en un reactor, donde el exceso de azufre corresponde a una relación de azufre excedente a H2S elaborado de 0,2 a 3 kg de azufre por kg de H2S elaborado, donde para obtener la mezcla de eductos se hace pasar hidrógeno gaseoso a través de una masa fundida de azufre (9) en una región de eductos (10) del reactor (1), donde la masa fundida de azufre (9) tiene una temperatura de 300 a 450 °C, donde una corriente de gas bruto conteniendo H2S derivada del reactor (1) se enfría en un refrigerador (40) para la separación del azufre excedente y el azufre obtenido en el refrigerador (40) se recicla al reactor (1) para la producción de H2S, caracterizado porque se dispone una línea (30) entre el refrigerador (40) y el reactor (1), a través de la cual se conduce la corriente de gas bruto en una dirección del reactor (1) al refrigerador (40) y a través de la cual se conduce el azufre reciclado en una dirección contraria del refrigerador (40) al reactor (1).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la produccion continua de acido sulfhldrico

La presente invencion se refiere a un procedimiento para la produccion continua de acido sulfhldrico H2S mediante la reaccion de una mezcla de eductos, que contenga azufre e hidrogeno gaseosos, en un catalizador solido.

La produccion de acido sulfhldrico se lleva a cabo en el estado actual de la tecnica por ejemplo mediante el procedimiento de H2S segun Girdler (Enciclopedia Ullmann's de Qulmica Industrial, Sexta Edicion, 2003, Vol. 17, pag. 291). El H2S se produce ademas no-catallticamente a partir de los elementos azufre e hidrogeno en una columna con piezas empotradas y un acumulador ampliado esencialmente horizontal. En el acumulador relleno con azufre en ebullicion se introduce hidrogeno, que agota el azufre en la fase gaseosa ascendente. El hidrogeno y el azufre ascendente reaccionan en el espacio de gas de la columna, donde el calor de reaccion ademas liberado se extrae del gas producto mediante lavado con azufre llquido. A tal efecto se extrae del acumulador de la columna azufre llquido, que se mezcla con azufre frlo fresco y se envla a la cabeza de la columna. El gas producto, que contiene considerable acido sulfhldrico, se enfrla en dos intercambiadores de calor. Ha demostrado ser perjudicial que el procedimiento se tenga que practicar bajo presion y a temperatura elevada. La temperatura elevada conlleva velocidades de corrosion y retirada de material reforzadas en las paredes del reactor. En caso de fuga salen, debido a la presion elevada, mayores concentraciones de H2S venenoso. Ademas, es perjudicial que el producto contenga aun considerables concentraciones de hidrogeno no reaccionado (3% en volumen) y de otras impurezas (2% en volumen).

La DE558432 describe un procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico, en el que se conduce el hidrogeno a traves de azufre calentado a 340 °C. La mezcla azufre/hidrogeno se lleva entonces a traves de un catalizador, donde se produce acido sulfhldrico. El azufre no transformado se condensa mediante enfriamiento del gas y se realimenta a la camara de reaccion, donde la recirculacion se lleva a cabo a traves de una llnea separada en el plato del reactor.

La GB 1,193,040 se refiere a un procedimiento para la produccion de H2S a partir de los elementos a temperatura y presion elevadas. La reaccion se efectua en una columna con piezas empotradas, donde el hidrogeno se introduce por el extremo inferior del reactor y el azufre fundido excedente se alimenta por el extremo superior del reactor. La reaccion transcurre a una temperatura de 400 a 600 °C (preferentemente de 450 a 540 °C) y una presion de 4,0532 a 15,1995 bar (de 4 a 15 atm) (retirada de material a de 5,0665 a 12,1596 bar (de 5 a 12 atm)). Perjudiciales son ademas la alta temperatura en vista de la corrosion y la presion por motivos tecnicos de seguridad.

La US 5,173,285 se relaciona con un procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico mediante la reaccion de azufre e hidrogeno. La produccion se lleva a cabo en dos etapas a una sobrepresion de 0,3 a 30 kg/cm2, preferentemente de 3 a 30 kg/cm2 y una temperatura entre 250 y 600 °C, preferentemente de 300 a 450 °C. Perjudicial es la alta presion empleada en las formas de ejecucion descritas. Otro inconveniente es el contenido en hidrogeno residual del 3,2% en el gas producto.

La DE 3 437 010 A1 tiene por objeto un procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico a partir de los elementos. La produccion se lleva a cabo en una llama a temperaturas entre 650 y 1300 °C. Las sustancias de partida, azufre e hidrogeno, se emplean en la relacion molar 0,8 a 1,2: 1, preferentemente en la relacion estequiometrica. Perjudicial es en este procedimiento la alta temperatura, que conlleva una corrosion elevada de la instalacion.

La FR 2 765 808 A1 se refiere a otro procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico bajo presion y a temperaturas superiores a de 350 °C a 465 °C en un catalizador con exceso de hidrogeno con empleo de un evaporador a contracorriente de doble tubo para el azufre. Ademas, el hidrogeno se calienta mediante la corriente de H2S de la etapa de reaccion. El hidrogeno caliente cede su calor a la corriente de azufre y se mezcla en el azufre, que se lleva al espacio del intercambiador de calor. Una parte del H2S se recircula, para evitar con ello, que el azufre con hidrogeno desarrolle viscosidades demasiado altas. Perjudicial es el coste aparativo relativamente alto mediante el doble calentamiento indirecto. En primer lugar, el H2S calienta el hidrogeno. Entonces el hidrogeno calienta el azufre. Resulta perjudicial desde un punto de vista tecnico de seguridad ademas la conduccion bajo alta presion (> 10 bar en el ejemplo).

La US 2,214,859 se relaciona con un procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico. La produccion se lleva a cabo con un exceso de azufre de 4: 2 a 1,5: 2 (relacion de azufre atomico: hidrogeno atomico). La reaccion de slntesis se verifica a de 500 a 800 °C en un catalizador de oxido o sulfuro de Co, Ni o Mo. Resulta perjudicial el alto consumo de energla del procedimiento mediante un aprovechamiento inexistente del calor de reaccion. Ademas, perjudiciales son las altas temperaturas, a las que se lleva a cabo la reaccion, que conducen a una corrosion reforzada. Perjudicial es tambien, que la transformacion del hidrogeno asciende como maximo al 98%.

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Una produccion catalltica de H2S se describe en Qulmica Aplicada (Angew. Chem.); 74 ano 1962; n° 4; pag. 151. Ademas, el hidrogeno se conduce a traves de un bano de azufre templado desde fuera. El hidrogeno cargado con vapor de azufre entra a traves de perforaciones en un espacio del catalizador. El azufre no reaccionado se condensa tras abandonar el espacio del catalizador en una parte superior del tubo de salida del H2S y retorna a traves de un tubo de retorno al bano de azufre. El espacio del catalizador se dispone concentricamente alrededor del tubo de salida del H2S. Perjudicial en el procedimiento a escala tecnica es que el calor de reaccion no se usa para el calentamiento del bano de azufre, sino que el calentamiento se lleva a cabo a traves de la camisa del bano de azufre.

Gracias a la DE 1 113 446 se conoce la produccion catalltica de acido sulfhldrico mediante la reaccion de una mezcla estequiometrica de hidrogeno y azufre en un catalizador conteniendo sal de cobalto y de molibdeno sobre un soporte a temperaturas entre 300 y 400°C. El catalizador se dispone en este contexto en tubos atravesados por la mezcla de hidrogeno y azufre. El bano de azufre tiene una temperatura de 340 a 360°C, por lo que se genera una mezcla estequiometrica de hidrogeno y azufre mediante el flujo del hidrogeno a traves del bano de azufre para la produccion de H2S. El calor de reaccion liberado durante la formacion de H2S se emplea mediante transferencia directa de calor, pues los tubos que contienen el catalizador se disponen en el bano de azufre de un modo no descrito a fondo. En servicio permanente, con el procedimiento conforme a la DE 1 113 446 no se obtiene ninguna reaccion completa del hidrogeno.

Otros procedimientos para la produccion de acido sulfhldrico se describen por ejemplo en la CS 190792 y la CS 190793, donde sin embargo no se hace ninguna descripcion respecto a la presion en el reactor durante la reaccion de slntesis. Otro procedimiento de produccion se comenta en la Enciclopedia Ullmann's de la Qulmica Tecnica, 4a Edicion, Vol. 21, pag. 171.

Es objeto de la presente invencion proporcionar un procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico, que evite los inconvenientes del estado actual de la tecnica. Particularmente es objeto de la invencion proporcionar un procedimiento, que posibilite una reaccion casi completa del hidrogeno y/o alcanzar una pureza del acido sulfhldrico en la corriente de gas bruto emergente durante la slntesis >99,5% en volumen en servicio permanente.

Este objeto se resuelve conforme a la invencion mediante un procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico H2S mediante la reaccion de una mezcla de eductos, que contenga azufre e hidrogeno gaseosos, en un catalizador solido segun la reivindicacion 1.

Mediante la combinacion de los parametros seleccionados dentro de los rangos indicados en la produccion del acido sulfhldrico, en servicio permanente del reactor se alcanza una pureza de la corriente de gas bruto emergente durante la reaccion de slntesis (despues de que el azufre excedente se haya retirado en un refrigerador) de por lo menos un 99,5% en volumen. Ademas, solo un exceso de azufre no basta para lograr una pureza del acido sulfhldrico de al menos un 99,5% en volumen (como por ejemplo se deduce de la US 2,214,859). Para la reaccion casi completa del hidrogeno se trabaja con un exceso de azufre >0,2 kg de azufre por kg de H2S producido. Los excesos de mas de 3 kg de azufre por kg de H2S no son economicamente practicos.

Sorprendentemente, con la combinacion de parametros empleada en el procedimiento conforme a la invencion (a pesar de las bajas temperaturas de 300 a 450 °C) en servicio permanente puede lograrse una reaccion casi completa del hidrogeno (< 0,5% en volumen en la corriente de gas bruto conteniendo H2S), sin que el exceso de azufre resulte en una mayor carga del catalizador.

La presente invencion ofrece la ventaja de que a partir de hidrogeno y azufre puede producirse acido sulfhldrico con mayor pureza y mayor seguridad procedimental en una construccion de aparataje sencilla con reaccion mono-etapa. La reaccion de slntesis se emprende a temperaturas relativamente bajas, a las que solo existen bajas velocidades de corrosion. Las bajas presiones son favorables por motivos tecnicos de seguridad. La baja presion causa por ejemplo en caso de no-estanqueidades en las bridas solo bajas velocidades de fuga. El procedimiento conforme a la invencion posibilita una produccion energeticamente eficiente de acido sulfhldrico.

Conforme a un modo de operacion preferido de la presente invencion, como catalizador se proporcionan partlculas, que contengan al menos un elemento seleccionado del grupo Ni, W, Mo, Co y V (preferentemente Co y Mo) en forma oxldica o sulfldica sobre un soporte de oxido de aluminio o de silicio. La reaccion de los eductos gaseosos se lleva a cabo de manera especialmente preferente en un catalizador con Co y Mo como componentes activos sobre oxido de aluminio como soporte. Mediante el empleo por ejemplo de un catalizador de Co-Mo se pueden obtener velocidades de reaccion suficientes con temperaturas y presiones comparativamente bajas (< 450 °C y particularmente < 1,5 bares absolutos). El catalizador se emplea preferentemente en forma de un lecho fijo relleno para la presente invencion. Se pueden utilizar cuerpos moldeados de cualquier forma. El catalizador puede existir por ejemplo en forma de extruidos cillndricos o en forma de estrella.

Por ejemplo, el diametro de los cuerpos moldeados asciende a de 2 a 12 mm, particularmente entre 3 y 10 mm, de manera especialmente preferente entre 4 y 8 mm y la longitud se encuentra preferentemente entre 2 y 12 mm, particularmente entre 3 y 10 mm, de manera especialmente preferente entre 4 y 8 mm. Las cargas de catalizador se hallan en el procedimiento conforme a la invention preferentemente a de 0,08 a 1, preferentemente de 0,13 a 0,8, de 5 manera especialmente preferente de 0,18 a 0,6, de manera totalmente preferente de 0,22 a 0,4 Norm-m3 de hidrogeno por hora y por kg de catalizador. Norm-m3 designa ademas el volumen gaseoso a 0 °C y 1,013 bares absolutos.

Conforme a un modo de operation preferido de la presente invencion, la reaction de la mezcla de eductos se realiza en una reaccion en una etapa. Reaccion en una etapa significa en este contexto, que la fraction principal del 10 hidrogeno suministrado como educto se transforma en un unico reactor. La reaccion de la parte principal significa, ademas, que por lo menos un 80%, preferentemente al menos un 90%, de manera especialmente preferente por lo menos un 95%, de manera totalmente preferente al menos un 99% del hidrogeno se transforma en el reactor. Mediante una gestion de la reaccion en una etapa en un reactor (por ejemplo, un reactor de haz de tubos) sin reactor secundario se puede llevar a cabo una construction de aparataje mas sencilla. El procedimiento conforme a la 15 invencion se efectua por tanto preferentemente solo con reaccion mono-etapa (no multietapa) de azufre e hidrogeno.

Ademas, en el procedimiento conforme a la invencion se lleva a cabo la saturation de la mezcla de reaccion con azufre preferentemente en una etapa y no en varias, para mantener la construccion de la reaccion sencilla.

Conforme a un modo de operacion preferido de la presente invencion, el calor de reaccion resultante en la reaccion de la mezcla de eductos se emplea para la evaporation del azufre. De este modo se logra un procedimiento 20 energeticamente eficiente. El calor de reaccion se alimenta preferentemente mediante por lo menos uno de los siguientes procedimientos a una masa fundida de azufre, que proporciona azufre para la mezcla de eductos:

A) El catalizador se dispone en por lo menos un tubo (preferentemente en forma de U), donde la mezcla de eductos se transforma en el tubo y el tubo esta parcialmente en contacto con la masa fundida de azufre,

B) El hidrogeno gaseoso se calienta a traves de un intercambiador de calor mediante la energla termica de una 25 corriente de gas bruto conteniendo H2S obtenida en el reactor durante la reaccion de la mezcla de eductos y el

hidrogeno calentado se conduce a traves de la masa fundida de azufre, y

C) la energla termica de la corriente de gas bruto conteniendo H2S obtenida durante la reaccion de la mezcla de eductos se pasa a traves de un intercambiador de calor para calentar la masa fundida de azufre.

Conforme a la variante A), el tubo de reaccion, que contiene el catalizador, en el que se lleva a cabo la reaccion, se 30 posiciona en la masa fundida de azufre. En el contexto de la presente invencion, " estar en contacto" significa que puede verificarse una transferencia de calor entre la masa fundida de azufre y el interior del tubo a traves de la pared del tubo. El por lo menos un tubo (preferentemente en forma de U) se sumerge preferentemente parcialmente en la masa fundida de azufre.

Un procedimiento conforme a la variante B) puede realizarse por ejemplo como se describe en la FR 2 765 808. El 35 producto (corriente de gas bruto conteniendo H2S) cede energla a traves de un intercambiador de calor al hidrogeno, que entonces recalienta el azufre.

Conforme a la variante C) es tambien posible, que la corriente de gas bruto conteniendo H2S caliente emita calor directamente al azufre a traves de un intercambiador de calor.

Para obtener la mezcla de eductos se conduce hidrogeno gaseoso a traves de una masa fundida de azufre en una 40 zona de eductos del reactor, donde la masa fundida de azufre tiene una temperatura de 300 a 450 °C, preferentemente de 320 a 425 °C, de manera especialmente preferente de 330 a 400 °C. De este modo se agota el azufre de la masa fundida de azufre en la fase gaseosa mediante el hidrogeno para obtener la mezcla de eductos. Con el calor de reaccion liberado en la reaccion exotermica de la formation de H2S a partir de azufre e hidrogeno se evapora preferentemente el azufre llquido de la masa fundida de azufre en el reactor. La evaporacion del azufre se 45 refuerza preferentemente mediante el agotamiento con hidrogeno gaseoso introducido simultaneamente en la masa fundida de azufre, que burbujea a traves del azufre llquido. La velocidad de evaporacion del azufre se ajusta conforme a la invencion de tal forma que la reaccion de slntesis del H2S se efectue con un exceso de azufre, donde el exceso de azufre corresponde a una relation de azufre excedente a H2S producido de 0,2 a 3 kg, preferentemente de 0,4 a 2,2 kg, de manera especialmente preferente de 0,6 a 1,6 kg, de manera totalmente preferente de 0,9 a 1,2 50 kg de azufre por kg de H2S producido.

Es tambien posible retornar una parte de la corriente de gas bruto conteniendo H2S al azufre llquido. El acido sulfhldrico recirculado puede utilizarse para agotar el azufre en la fase gaseosa. Puede servir ademas para reducir la

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viscosidad del azufre, que deberla transformarse en la reaccion. Se prefiere sin embargo un procedimiento sin recirculacion del gas bruto conteniendo H2S, para garantizar una construccion de aparataje sencilla.

Una corriente de gas bruto conteniendo H2S extralda del reactor se refrigera en un refrigerador (preferentemente a de 114 a 165 °C) para la separacion del azufre excedente y el azufre emergente en el refrigerador se recircula al reactor para la produccion de H2S.

La corriente de gas bruto conteniendo H2S extralda del reactor tiene ademas preferentemente una temperatura de 290 a 400 °C. El azufre excedente se condensa al menos parcialmente en el refrigerador. Como medio refrigerante puede servir por ejemplo agua a presion caliente a 120 °C en un circuito secundario. El azufre emergente en el refrigerador se recircula preferentemente al reactor para la produccion de H2S. El azufre puede retornarse a tal efecto a traves de una construccion de recogida y desviacion especial a la masa fundida de azufre en el espacio del forro del reactor. Como refrigerador se utiliza para la presente invencion preferentemente un intercambiador de calor de haz de tubos.

Ademas, se proporciona una llnea entre el refrigerador y el reactor, a traves de la cual se conduce la corriente de gas bruto en una direccion del reactor al refrigerador y el azufre recirculado en una direccion contraria del refrigerador al reactor.

Ademas, se describe un mecanismo para la produccion continua de acido sulfhldrico H2 S, comprendiendo

• un reactor para la transformacion de una mezcla de eductos, que contenga azufre e hidrogeno gaseosos, en un catalizador solido a una presion de 0,5 a 10 bar (preferentemente de 0,75 a 5 bar, de manera especialmente preferente de 1 a 3 bar, de manera totalmente preferente de 1,1 a 1,4 bar) absolutos, una temperatura de 300 a 450 °C (preferentemente de 320 a 425 °C, de manera especialmente preferente de 330 a 400 °C) y un exceso de azufre, que corresponde a una relacion de azufre excedente a H2S producido de 0,2 a 3 kg (preferentemente de 0,4 a 2,2 kg, de manera especialmente preferente de 0,6 a 1,6 kg, de manera totalmente preferente de 0,9 a 1,2 kg) de azufre por kg de acido sulfhldrico producido y

• un refrigerador conectado con el reactor, para enfriar una corriente de gas bruto conteniendo H2S extralda del reactor para condensar al menos una parte del exceso de azufre,

donde entre el reactor y el refrigerador se dispone una llnea para conducir la corriente de gas bruto en una direccion del reactor al refrigerador y para retornar el azufre en una direccion opuesta del refrigerador al reactor. El dispositivo se usa preferentemente para la ejecucion del procedimiento conforme a la invencion.

El azufre condensado en el refrigerador a partir de la corriente de gas bruto conteniendo H2S puede devolverse por ejemplo en el plato del mismo tubo al reactor, a traves del cual se lleva la corriente de gas bruto conteniendo H2S desde la zona de productos del reactor al refrigerador. De este modo puede evitarse una llnea de realimentacion adicional. Este trazado de conductos simplificado tiene entre otras la ventaja de que pueden ahorrarse dos bridas, que supondrlan posibles puntos de fuga, de los que podrla salir el acido sulfhldrico altamente venenoso. Otra ventaja es que la llnea comun actua como un intercambiador de calor a contracorriente, en el que el azufre de retorno enfrla el acido sulfhldrico. El refrigerador puede concebirse por consiguiente para una menor potencia refrigerante. El azufre de retorno enfrla el acido sulfhldrico ya directamente tras la entrada en la zona de productos del reactor, de forma que la zona de productos se proteja frente a las zonas gaseosas calientes y con ello frente a la corrosion.

Ademas, es sorprendente que por ejemplo el azufre saliente del reactor con 350 °C, que es ya de nuevo poco viscoso, y por ejemplo el azufre que retorna al reactor con 120 °C, que es aun altamente viscoso, pueden desplazarse paralelamente en contracorriente, sin que el azufre altamente viscoso con 200 °C bloquee el tubo de conexion. En realidad, se sabe que el azufre procedente del reactor esta saturado con H2S y que el H2S reduce la viscosidad del azufre aproximadamente en torno al factor 100, aunque esto puede no considerarse suficiente.

Conforme a un modo de operacion preferido de la presente invencion, una corriente de gas bruto conteniendo H2S enfriada por un refrigerador se conduce a traves del carbono activo contenido en un recipiente a una temperatura entre 114 y 165 °C (preferentemente de 127 a 162 °C, de manera especialmente preferente de 135 a 160 °C) y ademas se recoge el azufre emergente en el acumulador del recipiente.

En la corriente de gas bruto conteniendo H2S puede haber contenidos como impurezas polisulfanos (H2Sx con x >2). Estos se forman por ejemplo dentro de un determinado rango de temperatura al enfriar una corriente de gas bruto conteniendo H2S caliente, que se extrae de un reactor, en el que se lleva a cabo la slntesis de H2S. Por encima de 350 °C el H2Sx es inestable y se desintegra en azufre y H2S. En el intervalo de temperatura de aproximadamente 200 a 290 °C, el H2S reacciona en la corriente de gas bruto con S para dar H2Sx. A temperaturas por debajo de 170 °C, la formacion de H2Sx no juega ningun papel sustancial.

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Los polisulfanos contenidos en la corriente de gas bruto conteniendo H2S no deberlan precipitar en caso de enfriamiento en la instalacion empleada para la produccion del H2S y no desintegrarse tras un determinado tiempo de permanencia en azufre y H2S, pues los depositos de azufre serlan la consecuencia. Por tanto, la corriente de gas bruto conteniendo H2S y los polisulfanos all! contenidos se conducen preferentemente a traves del carbono activo contenido en el recipiente previsto para ello, que sirve como catalizador para la transformacion controlada de los polisulfanos en H2S y azufre. En el recipiente que contiene el carbono activo se obtiene por tanto azufre de la transformacion de los polisulfanos y pueden emerger por anadidura en cada caso las gotas de azufre arrastradas contenidas en la corriente de gas bruto o un exceso de azufre suministrado para la slntesis.

Las gotas de azufre arrastradas y el exceso de azufre se retiran sin embargo preferentemente en un refrigerador conectado aguas arriba del recipiente.

La corriente de gas bruto se conduce preferentemente a temperaturas de 114 a 165 °C, preferentemente de 127 a 162 °C, de manera especialmente preferente de 135 a 160 °C, a traves del carbono activo. Manteniendo la temperatura de la corriente gaseosa por encima de 114 °C mientras atraviesa el carbono activo, se garantiza que el azufre emergente (de la descomposicion del H2Sx y en cada caso de la corriente de gas bruto) permanezca en la masa fundida. Manteniendo la temperatura de la corriente gaseosa inferior a 165°C, la viscosidad del azufre saturado con H2S permanece suficientemente pequena. De este modo puede desaguar el azufre emergente desde el carbono activo (por ejemplo, un lecho de carbono activo) y llegar al acumulador del recipiente que contiene el carbono activo. El azufre recogido en el acumulador puede realimentarse para la produccion de H2S (preferentemente al reactor usado para la slntesis del H2S).

Mediante la extraccion continua del azufre del recipiente que contiene el carbono activo no se carga o apenas el recipiente que contiene el carbono activo con azufre. Un cambio del carbono activo no es por tanto necesario o solo raramente, de forma que se logre un bajo consumo de carbono activo y puedan evitarse considerablemente los gastos de eliminacion y danos medioambientales por ejemplo durante la combustion del carbono. Ademas, puede prescindirse de un segundo recipiente con carbono activo, al que debiera conmutarse al cambiar el carbono activo en el primer recipiente. Mediante el reciclado del azufre que entra en el recipiente a la reaccion de slntesis puede reducirse el consumo de materias primas.

El azufre recibido en el recipiente que contiene el carbono activo se recoge preferentemente en el acumulador del recipiente y se retorna indirectamente a traves del refrigerador o directamente al reactor a la reaccion de slntesis.

En el recipiente que contiene el carbono activo puede utilizarse cualquier carbono activo conocido por el experto, particularmente carbono activo producido a partir de madera, carbon mineral, turba o cascaras de coco. Se trata preferentemente de partlculas de carbono activo en un tamano de 2 a 15 mm, preferentemente de 3 a 5 mm. El carbono activo puede encontrarse por ejemplo en forma de pequenos cilindros con un diametro de 4 mm. El volumen de poro del carbono activo asciende preferentemente a mas de 30 cm3/100 g. La superficie interna del carbono activo es preferentemente > 900 m2/g, de manera especialmente preferente > 1100 m2/g. El carbono activo puede incluir uno o varios tipos de carbono activo. Por ejemplo, en el recipiente de carbono activo se pueden emplear una primera capa de un primer tipo de carbono activo y una segunda capa superpuesta de un segundo tipo de carbono activo.

referentemente se conduce la corriente de gas bruto conteniendo H2S a traves del recipiente que contiene el carbono activo con un tiempo de permanencia del conducto vaclo de 1 a 200 s, preferentemente de 2 a 100 s, de manera especialmente preferente de 5 a 80 s, de manera totalmente preferente de 10 a 50 s. La velocidad de tubo vaclo asciende ademas preferentemente a de 0,01 a 1 m/s, preferentemente de 0,02 a 0,5 m/s, de manera especialmente preferente de 0,04 a 0,3 m/s, de manera totalmente preferente de 0,05 a 0,2 m/s. La presion en el recipiente que contiene el carbono activo asciende preferentemente a de 0,2 a 20 bar, preferentemente de 0,4 a 10 bar, de manera especialmente preferente de 0,8 a 6 bar, de manera totalmente preferente de 1 a 5 bar absolutos. A la entrada del recipiente se pueden prever un dispositivo distribuidor de gas, que contiene deflectores, tubos de entrada y/o tubos de entrada perforados, para distribuir la corriente de gas bruto en el recipiente.

El dispositivo comprende preferentemente un reactor para la produccion continua de H2S mediante la reaccion de una mezcla de eductos, que contenga esencialmente azufre e hidrogeno gaseosos, en un catalizador, donde el reactor comprende una masa fundida de azufre en una parte inferior del reactor, en la que puede introducirse hidrogeno gaseoso por medio de un dispositivo de alimentacion. El catalizador se dispone (preferentemente como lecho fijo relleno) en por lo menos un tubo en forma de U, parcialmente en contacto con la masa fundida de azufre, donde el al menos un tubo en forma de U presenta por lo menos una abertura de entrada en un brazo dispuesta por encima de la masa fundida de azufre, a traves de la cual pueda entrar la mezcla de eductos desde la zona de eductos del reactor en el tubo en forma de U, tiene una trayectoria de flujo dentro del, por lo menos un, conducto en forma de U, a lo largo del cual la mezcla de eductos puede transformarse en una zona de reaccion, en la que se dispone el catalizador, y el al menos un conducto en forma de U presenta por lo menos una abertura de salida en otro brazo, a traves de la cual puede salir un producto a una zona de productos (separada de la zona de eductos).

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El reactor comprende preferentemente un cuerpo central cillndrico o prismatico, rodeado por un forro del reactor, cerrado por ambos extremos mediante una cubierta. Las cubiertas pueden tener cualquier forma apropiada, por ejemplo, semiesferica o conica.

El reactor esta preferentemente relleno en una parte inferior con una masa fundida de azufre. En la masa fundida de azufre puede introducirse hidrogeno gaseoso a traves de un dispositivo de alimentacion, donde por encima de la masa fundida de azufre se recoge una mezcla de eductos que contiene esencialmente azufre e hidrogeno gaseosos en una zona de eductos, en contacto con la masa fundida de azufre a traves de un llmite de fases y limitada hacia arriba preferentemente por una division, por ejemplo, mediante un plato. En un modo de operacion preferido del dispositivo en cuestion, el plato esta conectado en una parte superior del reactor con el forro del reactor, preferentemente en el tercio superior, de manera especialmente preferente en el cuarto superior del interior del reactor.

En el reactor usado preferentemente se preve al menos un conducto en forma de U, al menos parcialmente en contacto con la masa fundida de azufre. El reactor esta configurado por tanto como un tipo de reactor de haz de tubos, con tubos de contacto, disenados en forma de U. Un conducto en forma de U tal muestra dos brazos, que estan unidos por sus extremos inferiores mediante una zona en forma de arco. Los conductos en forma de U pueden tener en cada caso brazos de diferente longitud o preferentemente de igual longitud. Los conductos en forma de U pueden tener por ejemplo un diametro de brazo entre 2 y 20 cm, particularmente entre 2,5 y 15 cm, de manera especialmente preferente entre 5 y 8 cm. El por lo menos un conducto en forma de U se dispone preferentemente perpendicularmente en el reactor, donde la zona en forma de arco se halla abajo y ambos extremos del brazo, arriba.

Dentro del, por lo menos un, conducto en forma de U se dispone preferentemente un catalizador para la reaccion de hidrogeno y azufre para dar H2S, por lo que se proporciona una zona de reaccion. Como zona de reaccion se designa en el contexto de la presente invencion aquella zona dentro de los conductos en forma de U, en la que se encuentra el catalizador. La reaccion de los eductos se lleva a cabo principalmente en la zona de reaccion, que contiene el catalizador. La provision de una zona de reaccion en los conductos en forma de U permite una construccion compacta del reactor respecto a la longitud del reactor, pues la zona de reaccion prevista para la reaccion de hidrogeno con azufre para dar H2S puede repartirse entre ambos brazos de cada conducto en forma de U. Mediante el empleo del catalizador puede efectuarse la reaccion para dar H2S a temperaturas moderadas y a baja presion. El catalizador se dispone preferentemente en forma de un lecho fijo relleno en el al menos un tubo en forma de U.

En la produccion de acido sulfhldrico con empleo del modo de operacion preferido del reactor, la mezcla de eductos entra desde la zona de eductos en un brazo del al menos un tubo en forma de U a traves de por lo menos una abertura de entrada. La abertura de entrada se dispone en un brazo del, por lo menos un, conducto en forma de U por encima de la masa fundida de azufre. La abertura de entrada desemboca desde la zona de eductos en un brazo del conducto en forma de U. La distancia entre el llmite de fases de la masa fundida de azufre y la abertura de entrada del conducto en forma de U se selecciona de forma que la menor cantidad posible de azufre llquido en forma de gotitas entre simultaneamente con la corriente de la mezcla de eductos en el interior de los conductos en forma de U. La distancia entre la abertura de entrada y el llmite de fases de la masa fundida de azufre se encuentra preferentemente entre 0,3 y 3 m, particularmente entre 0,6 y 2,5 m, de manera especialmente preferente entre 0,9 y 2 m.

En la produccion de acido sulfhldrico con empleo del modo de operacion preferido del reactor, la mezcla de eductos atraviesa el tubo en forma de U a lo largo de una trayectoria de flujo, es decir atraviesa primero, tras la entrada a traves de la abertura de entrada, un brazo del tubo en forma de U desde arriba hacia abajo, atraviesa la zona en forma de arco del tubo en forma de U hasta el segundo brazo y atraviesa a continuacion el segundo brazo desde abajo hacia arriba. La mezcla de eductos se transforma principalmente en la zona de reaccion, contenida dentro del tubo en forma de U, en el catalizador all! dispuesto. A traves de la abertura de salida en el segundo brazo del tubo en forma de U sale el gas que contiene el producto a una zona de productos (preferentemente dispuesta por encima de la masa fundida de azufre y por encima de la zona de eductos en el reactor), separada de la zona de eductos (por ejemplo, mediante un plato).

Al reactor se introducen preferentemente hidrogeno gaseoso y azufre llquido a traves de un dispositivo de alimentacion apropiado. En un punto apropiado se extrae el producto acido sulfhldrico, por ejemplo, en una cubierta superior, de la zona de productos del reactor.

Ambos brazos de un conducto en forma de U estan preferentemente conectados en cada caso por su extremo superior con un plato del reactor, que se fija de nuevo de manera apropiada en una parte superior del reactor al forro del reactor. El plato subdivide el reactor preferentemente en dos zonas parciales, particularmente fija una zona de productos situada arriba. La fijacion preferida del, por lo menos un, conducto en forma de U a un plato conectado con el forro del reactor permite variaciones termicas de longitud del reactor y de los conductos en forma de U independientemente unos de otros, pues el haz de tubos solo se fija a traves del plato a la camisa del reactor, de

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forma que durante la construccion del reactor pueda prescindirse de compensadores. Mediante la conexion de los conductos en forma de U con el plato por los extremos superiores de sus brazos se logra mas favorablemente que los tubos estabilicen correspondientemente la fuerza de la gravedad.

Conforme a un modo de operacion preferido de la presente invencion, en una cubierta superior del reactor, preferentemente cerca de la cubierta, se dispone un plato, que divide el interior del reactor en una zona parcial inferior situada por debajo y una zona parcial superior situada por encima.

La zona parcial superior contiene preferentemente la zona de productos, que durante el servicio del reactor contiene principalmente el producto acido sulfhldrico. Con la zona de productos esta en conexion abierta en cada caso un brazo de los conductos en forma de U.

La zona parcial inferior del reactor contiene preferentemente la zona de eductos directamente por debajo del plato y mas abajo una masa fundida de azufre, en la que se alimenta azufre llquido desde una fuente externa y/o como reflujo. Los conductos en forma de U estan parcialmente en contacto termico con la masa fundida de azufre, preferentemente se disponen de manera parcialmente directa en la masa fundida de azufre, se sumergen por consiguiente en la masa fundida de azufre. Por consiguiente, tiene lugar una transferencia de la energla termica liberada en la reaccion exotermica para dar H2S a traves del, por lo menos un, conducto en forma de U a la masa fundida de azufre circundante. El calor de reaccion se emplea para la evaporacion del azufre all! contenido. Este acoplamiento termico posibilita un procedimiento energeticamente favorable, en el que se reduce considerablemente o no es necesario un aporte externo de calor. Al mismo tiempo puede evitarse un recalentamiento del catalizador, por lo que se eleva la vida util del catalizador.

Para una buena transferencia de la energla termica, la resistencia termica del lecho de catalizador en la zona de reaccion se mantiene preferentemente lo mas pequena posible. Para la reaccion de los eductos para dar H2S se proporciona preferentemente un gran numero de tubos en forma de U conteniendo catalizador, de forma que la via del nucleo del lecho de catalizador a la pared del tubo sea pequena. Una relacion de la suma de las superficies transversales de todos los tubos de contacto (y/o de todos los brazos de los tubos de contacto en forma de U) respecto a la superficie transversal del cuerpo del reactor (preferentemente cillndrico) se encuentra preferentemente entre 0,05 y 0,9, particularmente entre 0,15 y 0,7, de manera especialmente preferente entre 0,2 y 0,5, de manera totalmente preferente entre 0,25 y 0,4.

Para que exista un contacto termico suficiente para la transferencia de calor del conducto en forma de U a la masa fundida de azufre circundante, se pretende que del 20 al 100 % de la superficie lateral externa de un respectivo conducto en forma de U a lo largo de la zona de reaccion que contiene el catalizador este en contacto con la masa fundida de azufre. Para que la transferencia de calor a la masa fundida de azufre funcione bien, la superficie lateral externa del conducto en forma de U deberla estar rodeado all!, donde se verifica la reaccion en el conducto en forma de U, a lo largo de la zona de reaccion que contiene el catalizador hasta mas del 20 %, preferentemente hasta mas del 50%, de manera especialmente preferente hasta mas del 80%, por la masa fundida de azufre. En un estado de llenado demasiado bajo de la masa fundida de azufre en el reactor y con ello un contacto muy pequeno del conducto en forma de U y la masa fundida de azufre, existe el peligro de que el calor de reaccion no se evacue suficientemente.

En la direccion de flujo de la mezcla de eductos dentro del, por lo menos un, conducto en forma de U, la mezcla de eductos tras la entrada en el tubo en forma de U puede atravesar primero un lecho inerte, donde eventualmente el azufre llquido arrastrado, contenido en forma de gotitas, se separe en este lecho inerte de la mezcla de eductos. Por ejemplo, puede haber una proportion de azufre llquido en el hidrogeno gaseoso y mezcla de eductos conteniendo azufre de hasta 100.000 ppm en peso. Para la separation de las gotitas de azufre se preve preferentemente una proporcion de lecho inerte, relativo al lecho total de lecho inerte y lecho de catalizador, del 1 al 30 %, particularmente del 2 al 25 %, preferentemente del 5 al 20 %, de manera especialmente preferente del 8 al 16 % en el al menos un tubo en forma de U. El lecho de inertes puede consistir en cuerpos de cualquier forma, por ejemplo, en sillares o preferentemente en esferas, que sean de un material apropiado, por ejemplo, oxido de zinc o preferentemente oxido de aluminio.

Preferentemente se introduce hidrogeno gaseoso a traves de un dispositivo de alimentation en la masa fundida de azufre en el reactor y se distribuye a traves de un dispositivo de distribution en la masa fundida de azufre.

El dispositivo de alimentacion comprende preferentemente un tubo dispuesto perpendicularmente en el reactor, abierto por ambos extremos, que se dispone por debajo del dispositivo de distribucion y cuyo extremo superior se adentra preferentemente en el espacio limitado 'por la placa distribuidora y el borde extendido hacia abajo y de manera especialmente preferente se adentra en la burbuja de hidrogeno. Mediante un adentramiento en el espacio debajo de la placa distribuidora y particularmente en la burbuja de hidrogeno formada debajo se evita mas favorablemente una entrada irregular de hidrogeno en la masa fundida de azufre.

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En el tubo perpendicular del dispositivo de alimentacion desemboca preferentemente lateralmente un tubo de alimentacion inclinado, a traves del cual se introduce el hidrogeno desde fuera (del reactor). El dispositivo de alimentacion se configura mas favorablemente de forma que el azufre que entra en el tubo dispuesto perpendicularmente pueda fluir libremente hacia abajo, sin obstruir el dispositivo de alimentacion para el hidrogeno. El hidrogeno sube en el tubo dispuesto perpendicularmente hacia arriba y se acumula por debajo del dispositivo de distri bucion.

El dispositivo de distribucion comprende preferentemente una placa distribuidora dispuesta horizontalmente en el reactor con aberturas de paso y un borde extendido hacia abajo. La placa distribuidora preferentemente plana se extiende preferentemente casi a lo largo de toda la superficie transversal del reactor, donde entre el forro del reactor y el dispositivo de distribucion queda una abertura. La abertura entre el borde del dispositivo de distribucion y el forro del reactor tiene preferentemente un ancho entre 1 y 50 mm, particularmente entre 2 y 25 mm, de manera especialmente preferente entre 5 y 10 mm. La forma de la placa distribuidora se ajusta a la geometrla del reactor en que se dispone. Puede ser por ejemplo circular o poligonal o tener cualquier otra forma. Preferentemente pueden preverse en el perlmetro externo de la placa distribuidora hendiduras, que proporcionen aberturas de ejecucion por ejemplo para una alimentacion de hidrogeno, una alimentacion de azufre y un retorno de azufre. Por consiguiente, la abertura entre el dispositivo de distribucion y el forro del reactor puede tener solo un ancho escaso, de forma que se evite una fuerte oscilacion del dispositivo de distribucion en el reactor. El hidrogeno acumulado introducido por debajo del dispositivo de distribucion se acumula por debajo de esta placa distribuidora para dar lugar a una burbuja de hidrogeno en el espacio limitado por el borde extendido hacia abajo y la placa distribuidora. Preferentemente se dispone la placa distribuidora horizontalmente en el reactor, de forma que la burbuja de hidrogeno que se acumula por debajo de la placa distribuidora tenga una altura casi constante. A traves de las aberturas de paso en la placa distribuidora se dispersa el hidrogeno acumulado uniformemente distribuido desde la burbuja de hidrogeno en la masa fundida de azufre situada sobre la placa distribuidora. El numero de aberturas de paso en la placa distribuidora depende entre otros del flujo volumetrico del hidrogeno alimentado y asciende preferentemente a de 2 a 100, particularmente de 4 a 50, de manera especialmente preferente de 8 a 20 por 100 Normm3/h. Las aberturas de paso pueden disenarse por ejemplo circulares o como ranuras, donde el diametro y/o ancho de ranura preferidos se hallan a de 2 a 30 mm, preferentemente de 5 a 20 mm, de manera especialmente preferente de 7 a 15 mm. Las aberturas de paso se disponen preferentemente de manera regular en la placa distribuidora. La porcion de superficie de las aberturas de paso, relativa a la superficie de la placa distribuidora, se encuentra preferentemente entre el 0,001 y el 5 %, preferentemente entre el 0,02 y el 1 %, de manera especialmente preferente entre el 0,08 y el 0,5 %.

Para lograr un buen entremezclado de la masa fundida de azufre mediante el hidrogeno ascendente y, por consiguiente, garantizar un agotamiento lo mas eficiente posible del azufre en el hidrogeno ascendente, la velocidad gaseosa del hidrogeno dispersado a traves de las aberturas de paso se encuentra preferentemente a de 20 a 500 m/s, particularmente de 50 a 350 m/s, preferentemente de 90 a 350 m/s, de manera especialmente preferente de 150 a 250 m/s.

Si se produjera, particularmente en caso de un descenso de temperatura, una penetracion de azufre en las aberturas de paso, que se reforzara en las aberturas de paso, se obstaculizarla la distribucion de hidrogeno en el dispositivo de distribucion a traves de las aberturas de paso. El hidrogeno acumulado podrla entonces dispersarse tambien a lo largo de la zona de borde del borde extendido hacia abajo en la masa fundida de azufre, donde el hidrogeno de la burbuja de hidrogeno se distribuirla entonces en la masa fundida de azufre contenida en una abertura entre el dispositivo de distribucion y el forro del reactor. La zona de borde del dispositivo de distribucion se configura preferentemente en forma de dientes, por lo que el hidrogeno acumulado debajo se dispersara distribuido en finas burbujas de gas.

En la sencilla introduccion del hidrogeno por ejemplo a traves de un tubo de alimentacion vertical sin un dispositivo de distribucion tal en la masa fundida de azufre podrla producirse una distribucion de hidrogeno no homogenea. Cerca del tubo de alimentacion se elevarlan en la masa fundida de azufre grandes burbujas de hidrogeno. En otras regiones de la masa fundida de azufre no habrla entonces apenas hidrogeno. De este modo se podrlan estimular las oscilaciones de los conductos en forma de U. El dispositivo de distribucion contenido preferentemente en el reactor conforme a la invencion, configurado como una campana abierta hacia abajo, servirla por tanto tambien para la estabilizacion de los conductos en forma de U del haz de tubos en el modo de operacion preferido del reactor.

Para obtener una mayor estabilidad de los conductos en forma de U, el por lo menos un conducto en forma de U cerca de su zona inferior en forma de arco puede estar conectado con el dispositivo de distribucion, que mediante su dimensionado limita la zona de oscilacion del conducto en forma de U y/o del correspondiente haz de tubos en direccion horizontal. En este contexto, el dispositivo de distribucion no esta a su vez directamente conectado con el forro del reactor, sino que esta mas bien conectado indirectamente a traves de la conexion de los conductos en forma de U con el plato con el forro del reactor. De este modo se pueden evitar problemas por tensiones entre el reactor, los conductos en forma de U y el dispositivo de distribucion, producidos mediante variaciones termicas de longitud.

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En un modo de operation, la placa distribuidora con los respectivos brazos del, por lo menos un, conducto en forma de U se conecta, por ejemplo, se suelda, cerca del extremo inferior del conducto en forma de U, donde hay una section del conducto en forma de U, que comprende al menos una parte de la zona en forma de arco, por debajo de la placa distribuidora. Dado que esta seccion del conducto en forma de U no esta en contacto con la masa fundida de azufre, sino que mas bien se adentra en la zona de la burbuja de hidrogeno acumulada bajo el dispositivo de distribucion, el conducto en forma de U no contiene en esa seccion preferentemente ningun lecho de catalizador. Por consiguiente, no tiene lugar ninguna reaction para dar H2S y no se produce ningun calor de reaction exotermico a evacuar. Dentro del, por lo menos un, conducto en forma de U se pueden prever subdivisiones, que separen la zona del lecho de catalizador de la zona sin carga, donde las subdivisiones han de ser sin embargo permeables para los eductos y productos de la production de H2S.

En el dispositivo en cuestion se preven preferentemente un dispositivo de alimentation y un dispositivo de distri bucion para hidrogeno gaseoso en una seccion inferior del reactor, por ejemplo, cerca de la cubierta inferior. El hidrogeno introducido por medio del dispositivo de alimentacion en la masa fundida de azufre sube en forma de burbujas de gas distribuidas por el dispositivo de distribution a traves de la masa fundida, por lo que el azufre se extrae de la masa fundida, y se acumula (por ejemplo, por debajo de un plato superior del reactor) en la zona de eductos del reactor como mezcla de eductos, que esta en contacto a traves de un llmite de fases con la masa fundida de azufre.

El procedimiento conforme a la invention para la produccion continua de H2S comprende la reaccion de una mezcla de eductos, que contiene esencialmente hidrogeno y azufre gaseosos, en un catalizador solido (reaccion heterogenea), donde se suministra preferentemente una masa fundida de azufre al menos en una parte inferior del reactor, en la que se introduce el hidrogeno gaseoso. En el procedimiento puede introducirse la mezcla de eductos, por ejemplo, desde una zona de eductos en un brazo de al menos un conducto en forma de U a traves de por lo menos una abertura de entrada dispuesta por encima de la masa fundida de azufre, hacerse pasar a lo largo de una trayectoria de flujo a traves de al menos un conducto en forma de U, que esta parcialmente en contacto con la masa fundida de azufre, y transformarse en un catalizador dispuesto en la trayectoria de flujo en una zona de reaccion. Un producto puede conducirse desde al menos una abertura de salida a otro brazo del conducto en forma de U a una zona de productos (preferentemente separada de la zona de eductos). La slntesis de H2S se realiza preferentemente en el reactor ya descrito.

El procedimiento para la slntesis de H2S se realiza en el reactor a temperaturas de la mezcla de eductos y de la zona de reaccion que contiene el catalizador de 300 a 450°C, preferentemente de 320 a 425°C, de manera especialmente preferente de 330 a 400°C, por lo que la carga de corrosion de los materiales seleccionados de los elementos constructivos se mantiene pequena. La temperatura de la masa fundida de azufre asciende a entre 300 y 450°C, particularmente entre 320 y 425°C, preferentemente entre 330 y 400°C, de manera especialmente preferente entre 350 y 360°C. La temperatura en la camara de eductos sobre el bano de azufre asciende preferentemente a entre 300 y 450°C, particularmente entre 320 y 425°C, preferentemente entre 330 y 400°C, de manera especialmente preferente entre 350 y 380°C. La mezcla de productos saliente de la zona de reaccion a la camara de productos tiene preferentemente una temperatura entre 300 y 450°C, particularmente entre 320 y 425°C, preferentemente entre 330 y 400°C, de manera especialmente preferente entre 350 y 360°C. Las presiones en el espacio del forro del reactor y en el interior de los conductos en forma de U alcanzan de 0,5 a 10 bar, preferentemente de 0,75 a 5 bar, de manera especialmente preferente de 1 a 3 bar, de manera totalmente preferente de 1,1 a 1,4 bares absolutos.

El hidrogeno alimentado en el reactor en el procedimiento preferido se dispersa preferentemente en la masa fundida de azufre en un dispositivo de distribucion previsto en la seccion inferior del reactor. Por un lado, se lleva a cabo la distribucion de hidrogeno preferentemente a traves de una placa distribuidora del dispositivo de distribucion dispuesta horizontalmente en el reactor a traves de las aberturas de paso all! previstas desde una burbuja de hidrogeno estancada debajo a la masa fundida de azufre contenida sobre la placa distribuidora. Si se produjera una inhibition del paso del hidrogeno a traves de las aberturas de paso, por ejemplo, mediante azufre all! depositado, se estancarla la burbuja de hidrogeno en el espacio limitado por la placa distribuidora y el borde extendido hacia abajo del dispositivo de distribucion, de forma que, por otra parte, el hidrogeno se distribuya a lo largo de la zona de borde del borde extendido hacia abajo en la masa fundida de azufre circundante. Ademas, el hidrogeno se dirige desde la burbuja de hidrogeno bajo el dispositivo de distribucion a traves de una abertura entre el dispositivo de distribucion y el forro del reactor a la masa fundida de azufre existente sobre el dispositivo de distribucion. De este modo se asegura que el hidrogeno se distribuya en cantidad suficiente durante la produccion continua de H2S en la masa fundida de azufre.

La velocidad de evaporation del azufre se ajusta en la presente invencion de tal forma que la mezcla de eductos contenga un exceso de azufre. El azufre excedente se desvla despues con el producto de la zona de productos del reactor y se retira posteriormente como masa fundida. Este azufre llquido puede retornarse, por ejemplo, a traves de una construction de recogida y desviacion dispuesta en la zona parcial superior del reactor, comprendiendo entre otros una bandeja de recogida y un tubo de retorno que parte de esta, inmerso en la masa fundida de azufre, a la masa fundida de azufre contenida en la zona parcial inferior del reactor. Preferentemente se lleva a cabo un

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enfriamiento de los gases de H2S emergentes del reactor en un intercambiador de calor, que sirve como refrigerador, condensandose el azufre sobrante y reconduciendose a traves de la construccion de recogida y desviacion a la masa fundida de azufre. Como medio refrigerante puede utilizarse en un circuito secundario agua a presion caliente.

Conforme a un modo de operacion preferido del procedimiento conforme a la invencion, este comprende los pasos

• Reaccion de hidrogeno y azufre gaseosos en un catalizador solido en un reactor con un exceso de azufre para obtener una corriente de gas bruto conteniendo H2S,

• Enfriamiento de la corriente de gas bruto a de 114 a 165 °C, preferentemente de 127 a 163 °C, de manera especialmente preferente de 135 a 161 °C, en un refrigerador para la separacion del azufre excedentario y

• Conduccion de la corriente de gas bruto del refrigerador a un recipiente que contiene el carbono activo.

Conforme a un modo de operacion preferido de la presente invencion, el azufre recogido en el acumulador del recipiente que contiene el carbono activo se recircula a traves del refrigerador al reactor. Preferentemente se proporciona a tal efecto una llnea entre el refrigerador y el recipiente que contiene el carbono activo, a traves de la cual se conduce la corriente de gas bruto en una direccion del refrigerador al recipiente y el azufre recogido en el acumulador del recipiente en una direccion contraria del recipiente al refrigerador. El azufre que se forma en el recipiente, por ejemplo, durante la descomposicion del H2Sx, se escurre del carbono activo (por ejemplo, un lecho de carbono activo) y se recoge en el acumulador del recipiente. Las temperaturas en el recipiente se seleccionan de tal forma que el azufre este llquido y pueda por tanto fluir al acumulador y desde all! a la llnea hasta el refrigerador. Mediante la disposicion de una unica llnea entre el recipiente que contiene el carbono activo y el refrigerador para la conduccion de la corriente de gas bruto enfriada en una direccion del refrigerador al recipiente y para el retorno del azufre en la direccion contraria desde el acumulador del recipiente al refrigerador se ahorran de nuevo bridas, que podrlan suponer posibles puntos de fuga. El trazado de conductos se simplifica.

Los conductos del dispositivo que conducen el azufre llquido o gaseoso, particularmente la llnea entre el recipiente que contiene el carbono activo y el refrigerador, entre el reactor y el refrigerador y/o el conducto de alimentacion de azufre del reactor se efectuan preferentemente con pendientes. Ademas, estos conductos se implementan preferentemente con una termorregulacion a de 100 a 170 °C. Apropiado para ello es el empleo de conductos de doble forro o el revestimiento de los conductos con tubos corrugados de temperatura controlable o un calentamiento electrico de los conductos. Preferentemente se emplean conductos de doble forro o tubos corrugados. Como medios de control de la temperatura en la doble envoltura o en el tubo corrugado son por ejemplo apropiados el vapor de agua o agua llquida a presion elevada.

En base al diseno se describe la invencion a continuacion mas a fondo. Muestra

La Figura 1, una representacion esquematica de un modo de operacion preferido del dispositivo descrito. El dispositivo conforme a la Figura 1 es apropiado para la ejecucion del procedimiento conforme a la invencion. Comprende un reactor 1 para la transformacion de azufre e hidrogeno, un refrigerador 40 conectado con el reactor 1 para el enfriamiento de una corriente de gas bruto conteniendo H2S conducida desde el reactor 1 a de 114 a 165 °C, y un recipiente 42 conteniendo carbono activo 41 conectado con el refrigerador 40, con un acumulador 43 para la recogida del azufre producido a partir de una corriente de gas bruto conteniendo polisulfanos en el recipiente 42 a de 114 a 165 °C. Con el acumulador 43 del recipiente 42 hay conectada una llnea 44, que desemboca en el refrigerador 40, para retornar el azufre (a traves del refrigerador 40) al reactor 1. El reactor 1 esta cerrado por ambos lados de un cuerpo cillndrico 2 con cubiertas 3, 4. Por la cubierta superior 3 puede extraerse un producto. En la cubierta inferior 4 hay una conexion de descarga 5, para eventualmente vaciar completamente el contenido del reactor 1. En una seccion superior del reactor 1 se preve un plato 6, que separa una zona parcial superior con una zona de producto 7 de una zona parcial inferior 8. El plato 6 esta conectado con un forro 25 del reactor 1. La zona parcial inferior 8 esta parcialmente rellena con una masa fundida de azufre 9, que esta en contacto a traves de un llmite de fases con una zona de eductos 10, limitada hacia arriba por el plato 6. La zona de eductos 10 contiene principalmente hidrogeno y azufre gaseosos. El hidrogeno se introduce a traves de un dispositivo de alimentacion 11 en una seccion inferior del reactor 1, por ejemplo, en la cubierta inferior 4, en la masa fundida de azufre 9. El dispositivo de alimentacion 11 comprende una llnea inclinada 12, que desemboca lateralmente en un tubo 13 dispuesto perpendicularmente en el reactor 1, abierto hacia arriba y abajo. El extremo superior del tubo 13 se adentra en un espacio 14, limitado por un dispositivo de distri bucion 15. El dispositivo de distribucion 15 comprende una placa distribuidora 16 dispuesta horizontalmente en el reactor 1 y un borde 17 extendido hacia abajo, que presenta una zona de borde 18 configurada preferentemente en forma de diente. El hidrogeno introducido a traves del dispositivo de alimentacion 11 sube en el tubo 13 verticalmente hacia arriba y se acumula por debajo de la placa distribuidora 16 para dar una burbuja de hidrogeno. A traves de las aberturas de paso 19 en la placa distribuidora 16 se dispersa el hidrogeno en la masa fundida de azufre 9 situada por encima y sube dentro de la masa fundida de azufre 9 en forma de burbujas de gas hacia arriba, donde el azufre se extrae de la masa fundida de azufre 9. De este modo se forma por encima de la masa fundida de azufre 9 en la zona de eductos 10 una mezcla de eductos, que contiene hidrogeno y azufre gaseosos.

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Si las aberturas de paso 19 en la placa distribuidora 16 estan bloqueadas para el paso de hidrogeno, as! el hidrogeno puede dispersarse tambien desde la burbuja de hidrogeno estancada por debajo de la placa distribuidora 16 a traves de la zona de borde 18 en una abertura 20 entre el forro del reactor 25 y el borde 17 del dispositivo de distribucion 15 en la masa fundida de azufre 9.

En el cuerpo cillndrico del reactor 1 se disponen conductos 21, configurados en forma de U. Los conductos en forma de U 21 estan conectados por ambos brazos 26,27 con el plato 6. La conexion del brazo 26, 27 con el plato 6 puede elaborarse mediante un cordon de soldadura. Los conductos en forma de U 21 se sumergen parcialmente en la masa fundida de azufre 9, por lo que se da la posibilidad de un intercambio directo de calor entre el interior de los conductos 21 y la masa fundida de azufre 9 a traves de la superficie lateral externa 28 de los conductos 21. Dentro de cada conducto en forma de U 21 se dispone un lecho fijo relleno de catalizador 22, previsto en ambos brazos 26, 27 de los conductos en forma de U 21.

Tal y como se muestra en la Figura 1, el dispositivo de distribucion 15 esta conectado con los conductos en forma de U 21, donde una parte y particularmente la transicion de un brazo 26 al segundo brazo 27 de los respectivos conductos en forma de U 21 discurre por debajo de la placa distribuidora 16 a traves del espacio 14. Como esta seccion de los conductos en forma de U 21 sobresale en la burbuja de hidrogeno estancada y no esta en contacto directo con la masa fundida de azufre 9, esta seccion no contiene ningun catalizador. Entre el dispositivo de distribucion 15 y el forro del reactor 25 esta posicionada la abertura 20. El dispositivo de distribucion 15 no esta directamente conectado con el forro del reactor 25.

En el reactor 1 se desarrolla la slntesis de acido sulfhldrico como sigue. Una mezcla de eductos entra desde la zona de eductos 10 a traves de una o varias aberturas de entrada 23 dispuestas en el perlmetro de un brazo 26 de cada uno de los conductos en forma de U 21 en el interior del un brazo 26 del conducto en forma de U 21, atraviesa el lecho de catalizador 22 all! contenido, que puede complementarse mediante un lecho inerte almacenado previamente y se transforma, a lo largo de la trayectoria de flujo en la zona de reaccion que contiene el lecho fijo relleno de catalizador 22, considerablemente para dar acido sulfhldrico.

La mezcla de eductos se transforma a una presion de 0,5 a 10 bar (de manera totalmente preferente de 1,1 a 1,4 bar) absolutos, una temperatura de 300 a 450 °C y un exceso de azufre en el reactor 1. El exceso de azufre corresponde a una relacion de azufre excedente a acido sulfhldrico producido de 0,2 a 3 kg de azufre por kg de acido sulfhldrico producido.

El producto sale en el segundo brazo 27 a traves de al menos una abertura de salida 24 a la zona de productos 7 y puede recogerse y desde all! descargarse a traves de la cubierta 3. Mediante el contacto directo de los conductos en forma de U 21 con la masa fundida de azufre 9, el calor de reaccion liberado en la reaccion para dar H2S es cedido desde el lecho fijo relleno de catalizador 22 a la masa fundida de azufre 9 a traves de la superficie lateral externa 28 de los conductos en forma de U a lo largo de la zona de reaccion y se usa para una evaporacion del azufre.

Para mantener la masa fundida de azufre 9 durante el procedimiento a aproximadamente la misma altura, se alimentan hidrogeno gaseoso y azufre llquido en las correspondientes concentraciones al reactor 1 en continuo a traves del dispositivo de alimentacion 11 y una introduction de azufre 29.

Entre el reactor 1 y el refrigerador 40 se dispone una primera llnea 30, que sirve para conducir la corriente de gas bruto del reactor 1 al refrigerador 40 y para devolver el azufre en la direction contraria desde el refrigerador 40 al reactor 1. Desde la primera llnea 30 llega el azufre llquido a una construction de recogida y desviacion 45 dispuesta en la zona parcial superior del reactor 1. Esta construccion de recogida y desviacion 45 comprende una bandeja de recogida 31, en la que para el paso del producto desde la zona de producto 7 inferior a la bandeja de recogida 31 a la zona de producto 7 superior se disponen boquillas de entrada 34 y un borde 35. El azufre llquido retirado se recoge sobre una bandeja de recogida 31, que se dispone horizontalmente en la zona de productos 7 del reactor, y, a traves de un tubo de retorno 32 inmerso en la masa fundida de azufre 9, se retorna a la masa fundida de azufre 9 contenida en la zona parcial inferior del reactor 8. El reactor 1 esta preferentemente aislado, de forma que la demanda energetica sea lo menor posible.

En el refrigerador 40 se enfrla la corriente de gas bruto conteniendo H2S proveniente del reactor 1 de aproximadamente 350 °C a de 114 a 165 °C. Ademas, se condensa el azufre excedente, que retorna mediante la primera llnea 30 al reactor 1. En el refrigerador 40 hay condiciones, en las que pueden formarse polisulfanos (H2Sx). Del refrigerador 40 se lleva una corriente de gas bruto conteniendo H2S, que contiene polisulfanos, mediante la segunda llnea 44 al recipiente 42 que contiene el carbono activo 41. La segunda llnea 44, dispuesta entre el recipiente 42 que contiene el carbono activo 41 y el refrigerador 40, sirve tanto para conducir la corriente de gas bruto enfriada en una direccion del refrigerador 40 al recipiente 42, como tambien para devolver el azufre en la direccion contraria desde el acumulador 43 del recipiente 42 al refrigerador 40.

La corriente conteniendo H2S purificada por medio del carbono activo 41 se deriva desde el recipiente 42 a traves de otra llnea 33.

Ejemplo

451 kg/h de azufre se introducen en estado llquido a una temperatura de 144 °C en el espacio de cubierta de un 5 reactor de haz de tubos. Al mismo tiempo se generan 28,2 kg/h de hidrogeno. El reactor de haz de tubos aislado se calienta con un calentamiento electrico de los conductos, que produce 16 kW. Las perdidas termicas a traves del aislamiento del reactor ascienden a 4 kW. El azufre se encuentra en el reactor tan alto, que los tubos de reaccion, en la zona en la que contienen catalizador, estan rodeados de azufre. En el bano de azufre se satura el hidrogeno burbujeado con azufre. El calor preciso para esto procede de los tubos de reaccion, que estan rodeados por el bano 10 de azufre. En la camara de gas sobre el bano de azufre hay una temperatura de 360°C. Como catalizador se usa un catalizador de Co-Mo sobre un soporte de oxido de aluminio. El hidrogeno cargado con azufre se lleva a los conductos de reaccion, donde se verifica la reaccion para dar acido sulfhldrico a una temperatura de 360 a 450 °C. La carga de catalizador asciende a 0,3 Norm-m3 de hidrogeno/h/kg de catalizador. En las paredes del aparato se miden temperaturas de 350 a 380 °C. la presion en el reactor asciende a 1,2 bares absolutos. La mezcla gaseosa 15 que sale del reactor, que consiste en acido sulfhldrico, los vapores de azufre sobrantes y trazas de hidrogeno no transformado, tiene una temperatura de 358 °C. La mezcla gaseosa que abandona el reactor se condensa parcialmente en el siguiente intercambiador de calor. La corriente de acido sulfhldrico que abandona el condensador tiene una temperatura de 137 °C. El azufre llquido condensado, que se origina a una temperatura de 150 °C, se devuelve al espacio de cubierta del reactor. Se originan 480 kg/h de H2S con una pureza de mas del 99,5% en 20 volumen. En un funcionamiento de la instalacion a lo largo de un periodo de 0,5 anos no es necesaria ninguna modificacion de los parametros, para lograr una pureza del H2S del 99,5% en volumen. El balance energetico del reactor y del condensador parcial dio como resultado que simultaneamente se reciclaran 477 kg/h de azufre llquido del condensador parcial al reactor. La relacion ajustada de azufre reciclado a acido sulfhldrico generado asciende a 0,99 kg de azufre por 1 kg de acido sulfhldrico.

25 Lista de slmbolos de referencia

1

2

3

4

30 5

6

7

8 9

35 10

11 12

13

14

40 15

16 17

reactor

cuerpo del reactor cubierta superior cubierta inferior conexion de descarga plato

zona de producto zona parcial inferior del reactor masa fundida de azufre zona de eductos

dispositivo de alimentacion para hidrogeno llnea

tubo dispuesto perpendicularmente espacio

dispositivo de distribution placa distribuidora borde

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

40

41

42

43

44

45

zona del borde aberturas de paso abertura tubos

lecho fijo relleno de catalizador

abertura de entrada

abertura de salida

forro del reactor

primer brazo

segundo brazo

superficie lateral externa

introduccion de azufre

primera llnea

bandeja de recogida

tubo de retorno

llnea

boquilla de entrada borde

refrigerador carbono activo recipiente acumulador segunda llnea

construccion de recogida y desviacion

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la produccion de acido sulfhldrico H2S mediante la reaccion de una mezcla de eductos, que contenga azufre e hidrogeno gaseosos, sobre un catalizador solido (22), donde la mezcla de eductos se transforma a una presion de 0,5 a 10 bares absolutos, a una temperatura de 300 a 450 °C y con un exceso de azufre en un reactor, donde el exceso de azufre corresponde a una relacion de azufre excedente a H2S elaborado de 0,2 a 3 kg de azufre por kg de H2S elaborado, donde para obtener la mezcla de eductos se hace pasar hidrogeno gaseoso a traves de una masa fundida de azufre (9) en una region de eductos (10) del reactor (1), donde la masa fundida de azufre (9) tiene una temperatura de 300 a 450 °C, donde una corriente de gas bruto conteniendo H2S derivada del reactor (1) se enfrla en un refrigerador (40) para la separacion del azufre excedente y el azufre obtenido en el refrigerador (40) se recicla al reactor (1) para la produccion de H2S, caracterizado porque se dispone una llnea (30) entre el refrigerador (40) y el reactor (1), a traves de la cual se conduce la corriente de gas bruto en una direccion del reactor (1) al refrigerador (40) y a traves de la cual se conduce el azufre reciclado en una direccion contraria del refrigerador (40) al reactor (1).
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque como catalizador (22) se proporcionan partlculas, que contengan por lo menos un elemento seleccionado del grupo Ni, W, Mo, Co y V en forma oxldica o sulfldica sobre un soporte de oxido de aluminio u oxido de silicio.
3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la reaccion de la mezcla de eductos se efectua en una reaccion de una etapa.
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el calor de reaccion resultante durante la reaccion de la mezcla de eductos se utiliza para una evaporation del azufre.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el calor de reaccion se alimenta mediante por lo menos uno de los siguientes procedimientos a una masa fundida de azufre (9), que proporciona azufre para la mezcla de eductos:

A) el catalizador (22) se dispone en al menos un tubo (21), transformandose la mezcla de eductos en el tubo (21) y estando el tubo (21) parcialmente en contacto con la masa fundida de azufre (9),

B) se calienta hidrogeno gaseoso a traves de un intercambiador de calor mediante la energla termica de una corriente de gas bruto conteniendo H2S obtenida en el reactor (1) durante la reaccion de la mezcla de eductos y se hace pasar el hidrogeno calentado a traves de la masa fundida de azufre (9), y

C) la energla termica de la corriente de gas bruto conteniendo H2S obtenida durante la reaccion de la mezcla de eductos se emplea a traves de un intercambiador de calor para calentar la masa fundida de azufre (9).
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque una corriente de gas bruto conteniendo H2S enfriada por un refrigerador se pasa a traves de carbono activo (41) contenido en un recipiente (42) a una temperatura entre 114 y 165 °C y ademas el azufre obtenido se recoge en el acumulador (43) del recipiente (42).