本發明涉及硫化氫催化裂解，具體涉及一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置和方法。

背景技術：

1、硫化氫是石油和天然氣開采、石油化工、煤化工等行業中廣泛存在的一種污染環境的有毒氣體，硫化氫不僅會危害人體健康，還會引起金屬等材料的腐蝕、環境的破壞，造成生態污染和經濟浪費，所以將硫化氫無害化處理并利用至關重要。

2、硫化氫直接裂解是一條理想的硫化氫資源化利用技術路線，可以使硫化氫無害化處理，同時可以生產單質硫，也可以產生高附加值氫氣，符合原子經濟性，是一項具有應用前景的硫化氫處理儲備性技術。硫化氫熱催化裂解技術由于其工藝簡單是目前工業應用的最優解，通過熱能為硫化氫斷鍵提供能量，加入催化劑降低熱分解反應的活化能，加快化學反應速率，提高反應產物收率，同時通過循環反應，提高硫化氫處理能力。

3、現有技術中，關于硫化氫熱催化裂解的裝置存在以下缺陷：1.缺少對硫資源回收的結構，部分對硫磺的回收結構在降溫冷卻過程中容易導致管道內硫堵；2.催化劑床層可調節性差，導致參與反應的催化劑用量難以準確衡量，催化劑的用量不方便進行調節。

技術實現思路

1、本發明是為了解決現有的硫化氫熱催化裂解裝置在回收硫資源時容易堵硫和催化劑床層可調節性差的技術問題，目的在于提供一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置和方法，可實現催化劑的床層高度可控、兩種催化劑比例可控且空間分離，有效避免了發生硫堵的情況，同時提高了硫化氫反應轉化率和總硫回收率。

2、本發明通過下述技術方案實現：

3、本發明提供一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，包括依次連接的進氣裝置、中空反應管、冷凝器和硫磺收集裝置；

4、所述中空反應管設在加熱爐內，所述中空反應管與冷凝器的連接管道外設置有保溫結構，所述中空反應管內設置有倒置的催化劑放置管，所述催化劑放置管底部開設有多個通孔與中空反應管上部空間連通，所述催化劑放置管內部和中空反應管上部空間分別填裝不同的催化劑。

5、作為本發明進一步的技術方案，所述進氣裝置包括硫化氫儲存罐和質量流量計，所述硫化氫儲存罐通過進氣管道與中空反應管連接，所述質量流量計設在進氣管道上。

6、作為本發明進一步的技術方案，所述加熱爐的內部腔體填充有保溫材料，所述加熱爐內部設置有碳硅加熱棒。

7、作為本發明進一步的技術方案，所述中空反應管內設置有測溫裝置，所述測溫裝置包括剛玉測溫套管以及設在剛玉測溫套管內的熱電偶。

8、作為本發明進一步的技術方案，所述保溫結構采用電加熱套。

9、作為本發明進一步的技術方案，所述冷凝器采用列管式冷凝器。

10、作為本發明進一步的技術方案，所述硫磺收集裝置側面連接有出氣管道，所述出氣管道通過三通閥連接尾氣凈化管和回流管。

11、作為本發明進一步的技術方案，所述尾氣凈化管依次與尾氣凈化裝置和氣相色譜檢測裝置連接。

12、作為本發明進一步的技術方案，所述回流管與中空反應管進氣口連接。

13、作為本發明進一步的技術方案，所述中空反應管的內壁開設有多組連接孔一，所述催化劑放置管的側壁貫穿設置有一組連接孔二，所述彈性卡簧兩端穿過連接孔一和連接孔二實現固定。

14、本發明還提供一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的方法，包括以下步驟：

15、s1、催化劑裝填

16、根據催化劑床層高度和催化劑用量需求，將倒置的催化劑放置管固定在中空反應管內合適的高度，在中空反應管上部空間裝填催化劑a，催化劑放置管內部填裝催化劑b；

17、s2、啟動反應

18、啟動設備，加熱爐通電升溫，向中空反應管內通入硫化氫氣體，硫化氫氣體依次經過催化劑a和催化劑b進行反應，然后從中空反應管出口流出經過保溫結構進入冷凝器中冷凝，在硫磺收集裝置中回收得到硫磺；

19、s3、反應循環

20、從硫磺收集裝置流出的氣體，一部分氣體回流至中空反應管，進行二級反應，一部分氣體經凈化后進入氣相色譜檢測裝置，確定單級轉化率。

21、本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

22、1.本發明通過在中空反應管內設置倒置的催化劑放置管，可根據需要調整催化劑放置管在中空反應管內的高度，從而實現催化劑的床層高度可控、上下兩種催化劑比例可控且空間分離的技術效果，可實現多級反應，通過在中空反應管與冷凝器的連接管道外設置保溫結構，可以實現產物硫資源的高效回收且有效避免發生硫堵情況。

23、2.本發明通過在中空反應管內設置倒置的催化劑放置管，將兩種催化劑進行了空間分離，依次進行反應，能夠有效的提高硫化氫反應轉化率和總硫回收率，且催化劑放置管可根據需要進行調節，從而使調控催化劑床層高度、催化劑比例和用量更加方便。

技術特征：

1.一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，包括依次連接的進氣裝置、中空反應管(4)、冷凝器(10)和硫磺收集裝置(11)；

2.根據權利要求1所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述進氣裝置包括硫化氫儲存罐(1)和質量流量計(2)，所述硫化氫儲存罐(1)通過進氣管道與中空反應管(4)連接，所述質量流量計(2)設在進氣管道上。

3.根據權利要求1所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述加熱爐(3)的內部腔體填充有保溫材料，所述加熱爐(3)內部設置有碳硅加熱棒(8)。

4.根據權利要求1所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述中空反應管(4)內設置有測溫裝置(6)，所述測溫裝置(6)包括剛玉測溫套管以及設在剛玉測溫套管內的熱電偶。

5.根據權利要求1所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述保溫結構(9)采用電加熱套。

6.根據權利要求1所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述冷凝器(10)采用列管式冷凝器。

7.根據權利要求1所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述硫磺收集裝置(11)側面連接有出氣管道，所述出氣管道通過三通閥(12)連接尾氣凈化管(14)和回流管(13)。

8.根據權利要求7所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述尾氣凈化管(14)依次與尾氣凈化裝置(15)和氣相色譜檢測裝置(16)連接，所述回流管(13)與中空反應管(4)進氣口連接。

9.根據權利要求1所述的一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置，其特征在于，所述中空反應管(4)的內壁開設有多組連接孔一(401)，所述催化劑放置管(7)的側壁貫穿設置有一組連接孔二(701)，所述彈性卡簧(17)兩端穿過連接孔一(401)和連接孔二(701)實現固定。

10.一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發明公開了一種硫化氫熱催化裂解回收硫磺的裝置和方法，屬于硫化氫催化裂解技術領域，包括依次連接的進氣裝置、中空反應管、冷凝器和硫磺收集裝置，所述中空反應管設在加熱爐內，所述中空反應管與冷凝器的連接管道外設置有保溫結構，所述中空反應管內設置有倒置的催化劑放置管，所述催化劑放置管底部開設有多個通孔與中空反應管上部空間連通，所述催化劑放置管內部和中空反應管上部空間分別填裝不同的催化劑；本發明可實現催化劑的床層高度可控、兩種催化劑比例可控且空間分離，有效回收硫磺避免了發生硫堵的情況，同時提高了硫化氫反應轉化率和總硫回收率。

技術研發人員：丁桐,李金金,熊鋼,陳昌介,趙西,李一平
受保護的技術使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28