JP2022184226A - Device and method for producing hydrogen sulfide - Google Patents

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Hiroki Goto
一富 山本
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Abstract

To provide a device for producing hydrogen sulfide with high production efficiency.SOLUTION: A device for producing hydrogen sulfide according to the present invention comprises: a reactor 3 having a liquid sulfur filling part 2 inside; a mantle heater 4 that is first heating means of heating liquid sulfur to produce sulfur vapor; and a hydrogen supply pipe 5 that is a hydrogen supply member connected to the reactor 3. The inside of the reactor 3 is provided with a catalyst support member 6 disposed above the liquid sulfur filling part 2 and a heat insulating member 7 disposed above the catalyst support member 6. It further has a jacket heater 9 that is second heating means of heating a space (catalyst filling part 8) formed by the catalyst support member 6, the heat insulating member 7 and the inner wall of the reactor 3. At a part of the heat insulating member 7 or around the heat insulating member 7, the upper and lower spaces of the heat insulating member 7 are in communication.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、硫化水素製造装置および硫化水素の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen sulfide production apparatus and a method for producing hydrogen sulfide.

硫化水素の製造方法として、水素ガスと硫黄蒸気とを反応させる方法が知られている。このような硫化水素の製造方法に関する技術としては、例えば、特許文献１（特開２０１６－１５０８６０号公報）に記載のものが挙げられる。 As a method for producing hydrogen sulfide, a method of reacting hydrogen gas and sulfur vapor is known. Techniques related to such a method for producing hydrogen sulfide include, for example, those described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-150860).

特開２０１６－１５０８６０号公報JP 2016-150860 A

しかしながら、上記特許文献１等の硫化水素の製造技術では、充分に高い製造効率を実現することが困難であった。また、製造効率の安定性についても改善の余地を有していた。 However, with the hydrogen sulfide production technology disclosed in Patent Document 1 and the like, it is difficult to achieve a sufficiently high production efficiency. There is also room for improvement in the stability of production efficiency.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、硫化水素を高い効率で安定的に生産できる硫化水素製造装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a hydrogen sulfide production apparatus capable of stably producing hydrogen sulfide with high efficiency.

本発明によれば、
硫黄蒸気と水素ガスとを反応させて硫化水素を製造する硫化水素製造装置であって、
内部に液体硫黄充填部を有する反応器と、
液体硫黄を加熱して硫黄蒸気を生成させる第１加熱手段と、
上記反応器に接続された水素供給部材と、
を備え、
上記反応器の内部には、上記液体硫黄充填部の上方に設けられた、触媒支持部材と、上記触媒支持部材の上方に設けられた、断熱部材と、を備え、
上記触媒支持部材、上記断熱部材および上記反応器の内壁とで形成される空間を加熱する第２加熱手段をさらに備え、
上記断熱部材の一部または上記断熱部材の周囲において、上記断熱部材の上部空間と下部空間とが連通している、硫化水素製造装置が提供される。 According to the invention,
A hydrogen sulfide production apparatus for producing hydrogen sulfide by reacting sulfur vapor and hydrogen gas,
a reactor having a liquid sulfur charge therein;
a first heating means for heating liquid sulfur to produce sulfur vapor;
a hydrogen supply member connected to the reactor;
with
The interior of the reactor comprises a catalyst support member provided above the liquid sulfur filling section, and a heat insulating member provided above the catalyst support member,
further comprising a second heating means for heating a space formed by the catalyst supporting member, the heat insulating member, and the inner wall of the reactor;
A hydrogen sulfide production apparatus is provided in which an upper space and a lower space of the heat insulating member communicate with each other at a part of the heat insulating member or around the heat insulating member.

また、本発明によれば、
上記に記載の硫化水素製造装置において硫黄蒸気と水素ガスとを反応させることを特徴とする硫化水素の製造方法
が提供される。 Moreover, according to the present invention,
There is provided a method for producing hydrogen sulfide, characterized by reacting sulfur vapor and hydrogen gas in the hydrogen sulfide production apparatus described above.

本発明によれば、製造効率に優れた硫化水素製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogen-sulfide manufacturing apparatus excellent in manufacturing efficiency can be provided.

本実施形態の硫化水素製造装置の一例の縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a longitudinal cross-sectional view of an example of the hydrogen sulfide manufacturing apparatus of this embodiment. 本実施形態の硫化水素製造装置の断熱部材の一例の上面図である。It is a top view of an example of the heat insulation member of the hydrogen sulfide production apparatus of this embodiment. 本実施形態の硫化水素製造装置の触媒支持部材の一例の上面図である。FIG. 2 is a top view of an example of a catalyst supporting member of the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment; 本実施形態の硫化水素製造装置の他の例の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of another example of the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment; 比較例１の硫化水素製造装置の縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view of a hydrogen sulfide production apparatus of Comparative Example 1. FIG. 実施例１および比較例１の硫化水素製造装置の反応器内の温度を示すグラフである。1 is a graph showing temperatures in reactors of hydrogen sulfide production apparatuses of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof is omitted as appropriate.

［第１実施形態］
本実施形態の硫化水素製造装置の一例を図１に示す。 [First embodiment]
An example of the hydrogen sulfide production apparatus of this embodiment is shown in FIG.

図１は硫化水素製造装置１の縦断面図である。図２は、硫化水素製造装置１が備える断熱部材７の上面図である。図３は、硫化水素製造装置１が備える触媒支持部材６の上面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hydrogen sulfide production apparatus 1. FIG. FIG. 2 is a top view of the heat insulating member 7 included in the hydrogen sulfide production apparatus 1. FIG. FIG. 3 is a top view of the catalyst support member 6 provided in the hydrogen sulfide production apparatus 1. FIG.

本実施形態における硫化水素製造装置１は、硫黄蒸気と水素ガスとを反応させて硫化水素を製造する装置である。
硫化水素製造装置１は、内部に液体硫黄充填部２を有する反応器３と、液体硫黄を加熱して硫黄蒸気を生成させる第１加熱手段であるマントルヒーター４と、反応器３に接続された水素供給部材である水素供給管５と、を備える。 The hydrogen sulfide production apparatus 1 in this embodiment is an apparatus for producing hydrogen sulfide by reacting sulfur vapor and hydrogen gas.
The hydrogen sulfide production apparatus 1 includes a reactor 3 having a liquid sulfur filling section 2 inside, a mantle heater 4 as a first heating means for heating the liquid sulfur to generate sulfur vapor, and the reactor 3. and a hydrogen supply pipe 5 which is a hydrogen supply member.

硫化水素製造装置１は、反応器３の内部に、液体硫黄充填部２の上方に設けられた触媒支持部材６と、触媒支持部材６の上方に設けられた断熱部材７と、を備える。 The hydrogen sulfide production apparatus 1 includes a catalyst support member 6 provided above the liquid sulfur filling section 2 and a heat insulating member 7 provided above the catalyst support member 6 inside the reactor 3 .

硫化水素製造装置１は、触媒支持部材６、断熱部材７および反応器３の内壁とで形成される触媒充填部８を備え、さらに触媒充填部８を加熱する第２加熱手段であるジャケットヒーター９を備える。 The hydrogen sulfide production apparatus 1 includes a catalyst-filled portion 8 formed by a catalyst support member 6, a heat-insulating member 7, and an inner wall of the reactor 3, and further includes a jacket heater 9 as second heating means for heating the catalyst-filled portion 8. Prepare.

反応器３の内部においては、断熱部材７の一部または断熱部材７の周囲において、断熱部材７の上部空間と下部空間とが連通している。 Inside the reactor 3 , the upper space and the lower space of the heat insulating member 7 communicate with each other at a part of the heat insulating member 7 or around the heat insulating member 7 .

マントルヒーター４の加熱により液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気は、触媒支持部材６に設けられた連通孔１６１を介して触媒充填部８に供給される。 Sulfur vapor generated in the liquid sulfur filling section 2 by the heating of the mantle heater 4 is supplied to the catalyst filling section 8 through the communication holes 161 provided in the catalyst support member 6 .

触媒支持部材６には水素供給管用貫通孔１６２が設けられており、水素供給管５が水素供給管用貫通孔１６２を貫通して液体硫黄充填部２に接続している。また、触媒支持部材６には温度センサ用貫通孔１６３が設けられており、温度センサ１５が温度センサ用貫通孔１６３を貫通して液体硫黄充填部２に接続している。 A hydrogen supply pipe through-hole 162 is provided in the catalyst support member 6 , and the hydrogen supply pipe 5 passes through the hydrogen supply pipe through-hole 162 and is connected to the liquid sulfur filling portion 2 . Further, the catalyst support member 6 is provided with a temperature sensor through-hole 163 , and the temperature sensor 15 passes through the temperature sensor through-hole 163 and is connected to the liquid sulfur filling portion 2 .

また、水素供給管５により液体硫黄充填部２に供給された水素ガスも、触媒支持部材６に設けられた連通孔１６１を介して触媒充填部８に供給される。水素ガスの供給量は、水素供給管５に設けられた水素供給調節弁１３により調節可能である。 The hydrogen gas supplied to the liquid sulfur filling section 2 through the hydrogen supply pipe 5 is also supplied to the catalyst filling section 8 through the communication holes 161 provided in the catalyst support member 6 . The supply amount of hydrogen gas can be adjusted by a hydrogen supply control valve 13 provided in the hydrogen supply pipe 5 .

そして、触媒充填部８において硫黄蒸気と水素ガスとが反応し、硫化水素ガスが生成する。 Then, the sulfur vapor and the hydrogen gas react in the catalyst filling section 8 to generate hydrogen sulfide gas.

生成された硫化水素ガスは、断熱部材７の上部空間と下部空間とが連通している部分を介して、断熱部材７の上部空間に供給され、断熱部材７の上部空間に接続されている、硫化水素回収部材である硫化水素回収管１０により回収される。硫化水素ガスの回収量は、硫化水素回収管１０に設けられた硫化水素回収調節弁１４により調節可能である。 The generated hydrogen sulfide gas is supplied to the upper space of the heat insulating member 7 through the portion where the upper space and the lower space of the heat insulating member 7 communicate, and is connected to the upper space of the heat insulating member 7. It is recovered by a hydrogen sulfide recovery pipe 10, which is a hydrogen sulfide recovery member. The amount of hydrogen sulfide gas recovered can be adjusted by a hydrogen sulfide recovery control valve 14 provided in the hydrogen sulfide recovery pipe 10 .

硫化水素回収管１０には圧力調整弁１１が設けられており、圧力調整弁１１の開閉により反応器３の内部の圧力を調整可能である。また、硫化水素回収管１０には硫化水素検出器１２が設けられており、硫化水素の流量を検出することが可能である。 A pressure regulating valve 11 is provided in the hydrogen sulfide recovery pipe 10 , and the pressure inside the reactor 3 can be adjusted by opening and closing the pressure regulating valve 11 . Further, the hydrogen sulfide recovery pipe 10 is provided with a hydrogen sulfide detector 12, which can detect the flow rate of hydrogen sulfide.

本発明者は、従来の硫化水素製造装置において、硫化水素の製造効率や硫化水素の出力の安定性が充分でなかった理由について、種々検討を行った。その結果、硫化水素生成反応の場である触媒充填部８内部の温度分布を高度に制御することで、硫化水素を高い効率で安定的に生産できることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。 The present inventor conducted various studies on the reasons why the efficiency of hydrogen sulfide production and the stability of the output of hydrogen sulfide were not sufficient in conventional hydrogen sulfide production apparatuses. As a result, it was found that hydrogen sulfide can be stably produced with high efficiency by highly controlling the temperature distribution inside the catalyst filling section 8 where the hydrogen sulfide producing reaction takes place. The present invention has been made based on such findings.

本実施形態の硫化水素製造装置１には装置上部に断熱部材７が設けられているため、硫化水素製造装置１上部からの熱の放出が防止され、硫化水素生成反応の場である触媒充填部８内部全体の温度が高く維持されるようになっており、その結果として触媒充填部８内の温度分布を高度に制御することができる。したがって、本実施形態の硫化水素製造装置１によれば硫化水素を高い効率で安定的に生産できる。 Since the hydrogen sulfide production apparatus 1 of the present embodiment is provided with a heat insulating member 7 in the upper part of the apparatus, the heat release from the upper part of the hydrogen sulfide production apparatus 1 is prevented, and the catalyst filling portion where the hydrogen sulfide production reaction occurs. The temperature of the entire interior of the catalyst 8 is kept high, and as a result, the temperature distribution within the catalyst filling section 8 can be highly controlled. Therefore, according to the hydrogen sulfide production apparatus 1 of this embodiment, hydrogen sulfide can be stably produced with high efficiency.

以下、本実施形態の硫化水素製造装置１が備える各部の構成について説明する。 The configuration of each part included in the hydrogen sulfide production apparatus 1 of this embodiment will be described below.

（反応器３）
反応器３では、水素ガスと硫黄蒸気との反応により硫化水素が生成されている。 (Reactor 3)
In the reactor 3, hydrogen sulfide is produced by the reaction between hydrogen gas and sulfur vapor.

反応器３は、液体硫黄充填部２の上方に設けられた触媒支持部材６と、触媒支持部材６の上方に設けられた断熱部材７と、を備える。
液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気は、触媒支持部材６、断熱部材７および反応器３の内壁によって囲まれた空間（触媒充填部８）へと供給され、触媒充填部８において硫黄蒸気と水素ガスとが反応し、硫化水素が生成される。
反応器３には水素供給管５が接続されており、水素供給管５から水素ガスが供給される。 The reactor 3 includes a catalyst support member 6 provided above the liquid sulfur filling section 2 and a heat insulating member 7 provided above the catalyst support member 6 .
The sulfur vapor generated in the liquid sulfur filling section 2 is supplied to the space (catalyst filling section 8) surrounded by the catalyst support member 6, the heat insulating member 7 and the inner wall of the reactor 3, and is mixed with the sulfur vapor in the catalyst filling section 8. It reacts with hydrogen gas to produce hydrogen sulfide.
A hydrogen supply pipe 5 is connected to the reactor 3 and hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply pipe 5 .

水素供給管５は、水素ガスの出口である水素供給口５００が触媒支持部材６に対して下方に位置するように配置されることが好ましい。水素ガスは空気よりも比重が小さいため、触媒支持部材６に対して下方から供給されることにより、反応器３の上方に向かって通気し、触媒充填部８に充填された触媒と効率よく接触できるためである。また、水素ガスが反応器３の上方に向かって通気し続けることにより、フレッシュな水素ガスが絶えず供給される。 The hydrogen supply pipe 5 is preferably arranged so that the hydrogen supply port 500 , which is the outlet of hydrogen gas, is positioned below the catalyst support member 6 . Since hydrogen gas has a lower specific gravity than air, hydrogen gas is supplied from below to the catalyst support member 6 to allow it to pass upward through the reactor 3 and efficiently come into contact with the catalyst filled in the catalyst filling section 8 . Because we can. In addition, fresh hydrogen gas is continuously supplied by continuously ventilating the hydrogen gas upwardly of the reactor 3 .

断熱部材７には、図２に示すように、複数の連通孔１７１が設けられていることが好ましい。このようにすることにより、液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気や、水素供給管５から供給された水素ガスが、連通孔１７１を介して触媒充填部８に効率よく供給されるからである。 Preferably, the heat insulating member 7 is provided with a plurality of communication holes 171 as shown in FIG. By doing so, the sulfur vapor generated in the liquid sulfur filling section 2 and the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply pipe 5 are efficiently supplied to the catalyst filling section 8 through the communication hole 171. .

触媒支持部材６には、図３に示すように、複数の連通孔１６１が設けられていることが好ましい。このようにすることにより、液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気や、水素供給管５から供給された水素ガスが、連通孔１６１を介して触媒充填部８に効率よく供給されるからである。 Preferably, the catalyst support member 6 is provided with a plurality of communication holes 161 as shown in FIG. By doing so, the sulfur vapor generated in the liquid sulfur filling section 2 and the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply pipe 5 are efficiently supplied to the catalyst filling section 8 through the communication hole 161. .

触媒充填部８において、触媒は反応器３の内壁面に接するように層状に充填されていることが好ましい。このようにすると、反応器３の内壁面からの熱伝達により触媒を加熱でき、加熱効率を高くすることができるためである。 In the catalyst filling section 8 , the catalyst is preferably packed in layers so as to be in contact with the inner wall surface of the reactor 3 . This is because the catalyst can be heated by heat transfer from the inner wall surface of the reactor 3, and the heating efficiency can be increased.

触媒充填部８の温度は、全ての領域において、好適には３００℃以上であり、より好適には３３０℃以上であり、さらに好適には３６０℃以上である。触媒充填部の温度が全ての領域において上記下限値以上であることにより、硫化水素を高い効率で安定的に生産できるようになる。
触媒充填部８の温度は、全ての領域において、好適には５００℃以下であり、より好適には４８０℃以下であり、さらに好適には４５０℃以下である。触媒充填部の温度が全ての領域において上記上限値以下であることにより、過度な加熱による触媒の失活を防止すること、装置の耐硫性を維持することが可能になる。
尚、触媒充填部８の温度は、通常、触媒充填部８の水平方向中心部において測定される。 The temperature of the catalyst-filled portion 8 is preferably 300° C. or higher, more preferably 330° C. or higher, and even more preferably 360° C. or higher in all regions. When the temperature of the catalyst-filled portion is equal to or higher than the above lower limit in all regions, hydrogen sulfide can be stably produced with high efficiency.
The temperature of the catalyst-filled portion 8 is preferably 500° C. or lower, more preferably 480° C. or lower, and even more preferably 450° C. or lower in all regions. By keeping the temperature of the catalyst-filled portion below the above upper limit in all regions, it becomes possible to prevent deactivation of the catalyst due to excessive heating and to maintain the sulfur resistance of the apparatus.
The temperature of the catalyst-filled portion 8 is usually measured at the horizontal central portion of the catalyst-filled portion 8 .

触媒充填部８に充填される触媒は、硫化水素生成反応を促進するための触媒であり、耐硫化性と耐水素化性を併せ持つ材料により構成されていることが好ましく、例えば、活性炭、ゼオライト、および活性アルミナから選択される一種または二種以上の材料により構成されている。触媒は、不純物を低減させる観点から、ゼオライトおよび活性アルミナから選択される一種または二種以上の材料により構成されていることが好ましく、低価格で高温での安定性が高い活性アルミナにより構成されていることが特に好ましい。
また、水素ガスと硫黄蒸気との反応をより効果的に促進する観点から、触媒の細孔には銀、プラチナ、モリブデン、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム等の金属が担持されていてもよい。 The catalyst filled in the catalyst filling portion 8 is a catalyst for promoting the hydrogen sulfide generation reaction, and is preferably made of a material having both resistance to sulfurization and resistance to hydrogenation, such as activated carbon, zeolite, and activated alumina. From the viewpoint of reducing impurities, the catalyst is preferably composed of one or more materials selected from zeolite and activated alumina, and is composed of activated alumina that is inexpensive and highly stable at high temperatures. It is particularly preferred to have
In addition, from the viewpoint of promoting the reaction between hydrogen gas and sulfur vapor more effectively, metals such as silver, platinum, molybdenum, cobalt, nickel, iron and vanadium may be supported in the pores of the catalyst.

反応器３の材質としては、硫黄による腐食を防止するという観点から、石英、窒化ホウ素、窒化ケイ素、アルミニウム、ステンレス等から選択される一種または二種以上の耐硫材料により構成されていることが好ましい。 From the viewpoint of preventing corrosion due to sulfur, the reactor 3 may be made of one or more sulfur-resistant materials selected from quartz, boron nitride, silicon nitride, aluminum, stainless steel, and the like. preferable.

また、反応器３は、装置内表面が耐硫処理されていることが好ましい。
耐硫処理の手段としては、スズめっき、クロムめっき、金めっき、溶融アルミニウムめっき、またはこれらの金属を含有する合金めっき等、耐硫化性能の高い金属または合金によるめっき処理を挙げることができる。 In addition, it is preferable that the reactor 3 has an inner surface treated with sulfur resistance.
Examples of sulfur-resistant treatment include plating with metals or alloys having high sulfuration resistance, such as tin plating, chrome plating, gold plating, hot-dip aluminum plating, or alloy plating containing these metals.

また、耐硫処理の手段として金属拡散滲透処理（カロライジング処理）を用いてもよい。カロライジング処理とは、被処理物にアルミニウムなどの金属を拡散滲透させる処理である。被処理物をカロライジング処理することにより、被処理物表面に金属拡散滲透層が形成されると、耐硫化性能が向上することが知られている。
たとえば、被処理物をＦｅ－Ａｌ合金粉及びＮＨ４Ｃｌ粉よりなる調合剤と共に鋼製ケース内に埋め込み、ケースを密閉し、それを炉内にて加熱することにより、被処理物表面にアルミニウムが拡散滲透されたアルミニウム拡散滲透層を形成することが可能である。 Moreover, a metal diffusion permeation treatment (calorizing treatment) may be used as a means of anti-sulfur treatment. A calorizing treatment is a treatment for diffusing and permeating a metal such as aluminum into an object to be treated. It is known that when a metal diffusion permeation layer is formed on the surface of an object to be treated by subjecting the object to calorizing treatment, the anti-sulfuration performance is improved.
For example, an object to be treated is embedded in a steel case together with a mixture of Fe—Al alloy powder and NH 4 Cl powder, the case is hermetically sealed, and the case is heated in a furnace to form aluminum on the surface of the object to be treated. It is possible to form an aluminum diffusion permeation layer in which is diffusely permeated.

（マントルヒーター４）
本実施形態の硫化水素製造装置１では、液体硫黄充填部２を加熱して硫黄蒸気を発生させる第１加熱手段として、マントルヒーター４を用いている。 (Mantle heater 4)
In the hydrogen sulfide production apparatus 1 of this embodiment, the mantle heater 4 is used as the first heating means for heating the liquid sulfur filling section 2 to generate sulfur vapor.

液体硫黄充填部２の温度は、例えば１８０℃以上４４５℃以下であり、好適には２５０℃以上４００℃以下であり、より好適には３００℃以上３５０℃以下である。液体硫黄充填部２の温度が上記の範囲内であることにより、硫黄蒸気を安定的に発生させることが可能になる。 The temperature of the liquid sulfur filled portion 2 is, for example, 180° C. or higher and 445° C. or lower, preferably 250° C. or higher and 400° C. or lower, and more preferably 300° C. or higher and 350° C. or lower. By keeping the temperature of the liquid sulfur filling portion 2 within the above range, it is possible to stably generate sulfur vapor.

マントルヒーター４の温度は、液体硫黄充填部２の温度を上述の温度域に調整できるように構成されている。
必要な加熱温度は液体硫黄充填部２の径や触媒の充填量に伴い変化するため、マントルヒーター４の温度域は特に限定されないが、好適には２５０℃以上４００℃以下であり、より好適には３００℃以上３５０℃以下である。 The temperature of the mantle heater 4 is configured so that the temperature of the liquid sulfur filling portion 2 can be adjusted to the temperature range described above.
Since the necessary heating temperature changes with the diameter of the liquid sulfur filling part 2 and the filling amount of the catalyst, the temperature range of the mantle heater 4 is not particularly limited, but is preferably 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and more preferably is 300° C. or more and 350° C. or less.

本実施形態においては、第１加熱手段としてマントルヒーター４を用いたが、これに限らず、液体硫黄充填部２を加熱可能であればどのようなものであってもよい。 In the present embodiment, the mantle heater 4 is used as the first heating means, but the present invention is not limited to this, and any means may be used as long as it can heat the liquid sulfur filling section 2 .

（水素供給管５）
水素供給管５は、反応器３に水素ガスを供給するための部材である。 (Hydrogen supply pipe 5)
The hydrogen supply pipe 5 is a member for supplying hydrogen gas to the reactor 3 .

水素供給管５は、水素ガスの出口である水素供給口５００が触媒支持部材６に対して下方に位置するように配置されることが好ましい。水素ガスは空気よりも比重が小さいため、触媒支持部材６に対して下方から供給されることにより、反応器３の上方に向かって通気し、触媒充填部８に充填された触媒と効率よく接触できるためである。また、水素ガスが反応器３の上方に向かって通気し続けることにより、フレッシュな水素ガスが絶えず供給される。 The hydrogen supply pipe 5 is preferably arranged so that the hydrogen supply port 500 , which is the outlet of hydrogen gas, is positioned below the catalyst support member 6 . Since hydrogen gas has a lower specific gravity than air, hydrogen gas is supplied from below to the catalyst support member 6 to allow it to pass upward through the reactor 3 and efficiently come into contact with the catalyst filled in the catalyst filling section 8 . Because we can. In addition, fresh hydrogen gas is continuously supplied by continuously ventilating the hydrogen gas upwardly of the reactor 3 .

水素供給管５は、水素ガスの供給量を調節する水素供給調節弁１３を有していてもよい。水素供給調節弁１３の開閉を調節することにより水素ガスの供給量を制御することが可能であり、このことは、反応器３で行われる硫化水素生成反応を制御するという観点から好適である。 The hydrogen supply pipe 5 may have a hydrogen supply control valve 13 for adjusting the supply amount of hydrogen gas. It is possible to control the amount of hydrogen gas supplied by adjusting the opening/closing of the hydrogen supply control valve 13, which is preferable from the viewpoint of controlling the hydrogen sulfide generation reaction that takes place in the reactor 3.

水素供給管５の材質としては、反応器３の材質として上述したものを用いることが可能である。 As the material of the hydrogen supply pipe 5, the material described above as the material of the reactor 3 can be used.

本実施形態においては、水素供給部材として水素供給管５を用いたが、これに限らず、反応器３に水素ガスを供給することが可能であればどのような水素供給部材であってもよい。 In the present embodiment, the hydrogen supply pipe 5 is used as the hydrogen supply member. .

（触媒支持部材６）
触媒支持部材６は、硫化水素生成反応を促進するための触媒を載置するための部材であり、液体硫黄充填部２の上方に設けられている。 (Catalyst support member 6)
The catalyst support member 6 is a member for placing a catalyst for promoting the hydrogen sulfide generation reaction, and is provided above the liquid sulfur filling section 2 .

上述の通り、反応器３の内壁面からの熱伝達による加熱を可能にするため、触媒は、反応器３の内壁面に接するように層状に充填されていることが好ましい。したがって、触媒支持部材６は、触媒をこのように載置することができるようにするため、反応器３の内壁面に接するように配置されることが好ましい。 As described above, the catalyst is preferably packed in layers so as to be in contact with the inner wall surface of the reactor 3 in order to enable heating by heat transfer from the inner wall surface of the reactor 3 . Therefore, the catalyst support member 6 is preferably arranged so as to be in contact with the inner wall surface of the reactor 3 so that the catalyst can be placed in this way.

触媒支持部材６には、図３に示すように、複数の連通孔１６１が設けられていることが好ましい。触媒支持部材６に複数の連通孔１６１が設けられていることにより、液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気や、水素供給管５から供給された水素が、複数の連通孔１６１を通して、効率よく触媒充填部８に供給されるようになるためである。 Preferably, the catalyst support member 6 is provided with a plurality of communication holes 161 as shown in FIG. Since the plurality of communication holes 161 are provided in the catalyst support member 6, the sulfur vapor generated in the liquid sulfur filling section 2 and the hydrogen supplied from the hydrogen supply pipe 5 can efficiently pass through the plurality of communication holes 161. This is because it is supplied to the catalyst filling section 8 .

触媒支持部材６は、触媒を載置することができればどのような材質、形状の部材であってもよい。たとえば、触媒支持部材の材質としては、金属やセラミックス等を挙げることができる。 The catalyst support member 6 may be of any material and shape as long as the catalyst can be placed thereon. For example, metals, ceramics, and the like can be used as the material of the catalyst support member.

触媒支持部材６の形状としては、パンチングメタルのように連通孔が設けられたものであることが好ましい。たとえば、ステンレスメッシュやアルミニウムメッシュなどの金属メッシュ；ステンレスパンチング、アルミニウムパンチングなどのパンチングメタル；ステンレスエキスパンド、アルミニウムエキスパンドなどのエキスパンドメタル等から選択される一種または二種以上の多孔性板等を用いることができる。 As for the shape of the catalyst support member 6, it is preferable that a communicating hole is provided like a punching metal. For example, it is possible to use one or more porous plates selected from metal mesh such as stainless steel mesh and aluminum mesh; punching metal such as stainless steel punching and aluminum punching; expanded metal such as stainless steel expanded and aluminum expanded. can.

必要に応じて、触媒支持部材６として、上述した多孔性板を二枚以上重ねて用いてもよい。 If necessary, two or more of the porous plates described above may be stacked and used as the catalyst support member 6 .

触媒支持部材６に設けられた連通孔１６１の面積比は、硫黄蒸気と触媒との接触効率向上の観点から、通常は１０％以上５０％以下であり、好適には２０％以上４０％以下である。 The area ratio of the communication holes 161 provided in the catalyst supporting member 6 is usually 10% or more and 50% or less, preferably 20% or more and 40% or less, from the viewpoint of improving the contact efficiency between the sulfur vapor and the catalyst. be.

触媒支持部材６に設けられた連通孔の径は、載置する触媒の径にもよるが、通常は２６μｍ以上１０００μｍ以下であり、好適には４５μｍ以上８００μｍ以下である。 The diameter of the communication hole provided in the catalyst supporting member 6 depends on the diameter of the catalyst to be placed, but is usually 26 μm or more and 1000 μm or less, preferably 45 μm or more and 800 μm or less.

触媒支持部材６には水素供給管用貫通孔１６２が設けられていてもよく、その場合、水素供給管５が水素供給管用貫通孔１６２を貫通して液体硫黄充填部２に接続する。
また、触媒支持部材６には温度センサ用貫通孔１６３が設けられていてもよく、その場合、温度センサ１５が温度センサ用貫通孔１６３を貫通して液体硫黄充填部２に接続する。 The catalyst support member 6 may be provided with a hydrogen supply pipe through-hole 162 , in which case the hydrogen supply pipe 5 passes through the hydrogen supply pipe through-hole 162 and is connected to the liquid sulfur filling portion 2 .
Further, the catalyst support member 6 may be provided with a temperature sensor through-hole 163 , in which case the temperature sensor 15 penetrates the temperature sensor through-hole 163 and connects to the liquid sulfur filling portion 2 .

触媒支持部材６の材質としては、反応器３の材質として上述したものを用いることが可能である。 As the material of the catalyst support member 6, the material described above as the material of the reactor 3 can be used.

（断熱部材７）
断熱部材７は、反応器３内部を断熱するための部材であり、触媒支持部材６の上方に設けられている。 (Heat insulation member 7)
The heat insulating member 7 is a member for insulating the interior of the reactor 3 and is provided above the catalyst support member 6 .

断熱部材７が設けられていることにより、硫化水素製造装置１上部からの熱の放出が防止され、硫化水素生成反応の場である触媒充填部８内部全体の温度が高く維持されるようになっており、その結果として触媒充填部８内の温度分布を高度に制御することができる。したがって、本実施形態の硫化水素製造装置１によれば硫化水素を高い効率で安定的に生産できる。
本実施形態の硫化水素製造装置１においては、硫黄蒸気発生の場である液体硫黄充填部２が存在する装置下部に比較して、装置上部のほうがより温度が低下しやすい傾向にある。したがって、断熱部材７により硫化水素製造装置１上部からの熱の放出を防止することは、触媒充填部８内の温度分布を高度に制御するにあたり有効な手段である。 By providing the heat insulating member 7, heat release from the upper portion of the hydrogen sulfide production apparatus 1 is prevented, and the temperature of the entire inside of the catalyst filling portion 8, which is the site of the hydrogen sulfide production reaction, is kept high. As a result, the temperature distribution in the catalyst filling section 8 can be highly controlled. Therefore, according to the hydrogen sulfide production apparatus 1 of this embodiment, hydrogen sulfide can be stably produced with high efficiency.
In the hydrogen sulfide production apparatus 1 of the present embodiment, the temperature tends to drop more easily in the upper part of the apparatus than in the lower part where the liquid sulfur filling section 2 where sulfur vapor is generated exists. Therefore, the prevention of heat release from the upper portion of the hydrogen sulfide production apparatus 1 by the heat insulating member 7 is an effective means for highly controlling the temperature distribution in the catalyst filling section 8 .

図１に示すように、断熱部材７は、触媒充填部８の上方にあって触媒充填部８の全体を覆うように構成されていることが好ましい。このようにされていることで、反応器３外部への熱の放出が一層防止されようになる。
また、断熱部材７の側面は、図１に示されるように、反応器３の内壁に接するように設けられていることが好ましい。このようにすることで、断熱部材７も加熱され、断熱部材７自体も一定の熱容量を有するため、断熱部材７による保温効果がより一層高まる。 As shown in FIG. 1 , the heat insulating member 7 is preferably arranged above the catalyst filling section 8 so as to cover the entire catalyst filling section 8 . By doing so, the release of heat to the outside of the reactor 3 is further prevented.
Moreover, the side surface of the heat insulating member 7 is preferably provided so as to be in contact with the inner wall of the reactor 3, as shown in FIG. By doing so, the heat insulating member 7 is also heated, and the heat insulating member 7 itself has a certain heat capacity, so that the heat insulating effect of the heat insulating member 7 is further enhanced.

本実施形態の硫化水素製造装置１は、断熱部材７の一部または断熱部材７の周囲において、断熱部材７の上部空間と下部空間とが連通している。このような態様を実現するために、断熱部材は、連通孔の設けられた、金属基板ないしセラミックス基板であることが好ましい。 In the hydrogen sulfide production apparatus 1 of the present embodiment, the upper space and the lower space of the heat insulating member 7 are communicated at a part of the heat insulating member 7 or around the heat insulating member 7 . In order to realize such an aspect, the heat insulating member is preferably a metal substrate or a ceramic substrate provided with communication holes.

断熱部材７には、図２に示すように、連通孔１７１が設けられていることが好ましい。連通孔１７１が設けられることで、生成した硫化水素が複数の連通孔１７１を介して断熱部材７上部に移動し、断熱部材７の上部空間に接続されている硫化水素回収管１０により回収されることが可能になる。 It is preferable that the heat insulating member 7 is provided with a communication hole 171 as shown in FIG. By providing the communicating holes 171, the generated hydrogen sulfide moves to the upper part of the heat insulating member 7 through the plurality of communicating holes 171 and is recovered by the hydrogen sulfide recovery pipe 10 connected to the upper space of the heat insulating member 7. becomes possible.

断熱部材７としては、たとえば、ステンレスメッシュ、アルミニウムメッシュなどの金属メッシュ；ステンレスパンチング、アルミニウムパンチングなどのパンチングメタル；ステンレスエキスパンド、アルミニウムエキスパンドなどのエキスパンドメタル等から選択される一種または二種以上の多孔性板等を用いることができる。 As the heat insulating member 7, for example, metal meshes such as stainless steel mesh and aluminum mesh; punching metals such as stainless steel punching and aluminum punching; expanded metals such as stainless steel expanded and aluminum expanded; A plate or the like can be used.

必要に応じて、上述した多孔性板を二枚以上重ねて断熱部材７として用いることも可能である。 If necessary, two or more of the porous plates described above can be stacked and used as the heat insulating member 7 .

断熱部材７に設けられた連通孔の面積比は、断熱効率向上と硫化水素回収向上のバランスの観点から、通常は０．２％以上５０％以下であり、好適には０．５％以上４０％以下である。 The area ratio of the communication holes provided in the heat insulating member 7 is usually 0.2% or more and 50% or less, preferably 0.5% or more and 40%, from the viewpoint of the balance between the improvement of heat insulation efficiency and the improvement of hydrogen sulfide recovery. % or less.

断熱部材７に設けられた連通孔の径は、通常は２６μｍ以上１００００μｍ以下であり、好適には４５μｍ以上５０００μｍ以下である。 The diameter of the communication hole provided in the heat insulating member 7 is usually 26 μm or more and 10000 μm or less, preferably 45 μm or more and 5000 μm or less.

断熱部材７には水素供給管用貫通孔１７２が設けられていてもよく、その場合、水素供給管５が水素供給管用貫通孔１７２を貫通して液体硫黄充填部２に接続する。また、断熱部材７には温度センサ用貫通孔１７３が設けられていてもよく、その場合、温度センサ１５が温度センサ用貫通孔１７３を貫通して液体硫黄充填部２に接続する。 The heat insulating member 7 may be provided with a hydrogen supply pipe through-hole 172 , in which case the hydrogen supply pipe 5 passes through the hydrogen supply pipe through-hole 172 and is connected to the liquid sulfur filling portion 2 . Further, the heat insulating member 7 may be provided with a temperature sensor through-hole 173 , in which case the temperature sensor 15 penetrates through the temperature sensor through-hole 173 and connects to the liquid sulfur filling portion 2 .

（ジャケットヒーター９）
本実施形態の硫化水素製造装置１では、第２加熱手段として、ジャケットヒーター９を用いている。ジャケットヒーター９は、触媒支持部材、断熱部材および反応器の内壁とで形成される空間（触媒充填部８）を加熱する。すなわち、触媒支持部材および触媒支持部材の上部の空間を加熱する。これにより、触媒を加熱して硫化水素生成反応を促進させることができる。 (Jacket heater 9)
In the hydrogen sulfide production apparatus 1 of this embodiment, a jacket heater 9 is used as the second heating means. The jacket heater 9 heats the space (catalyst filling section 8) formed by the catalyst supporting member, the heat insulating member and the inner wall of the reactor. That is, the catalyst support member and the space above the catalyst support member are heated. Thereby, the catalyst can be heated to promote the hydrogen sulfide generation reaction.

ジャケットヒーター９の温度は、触媒充填部８の温度を上述の温度域に調整できるように構成されている。 The temperature of the jacket heater 9 is configured so that the temperature of the catalyst filling portion 8 can be adjusted to the temperature range described above.

必要な加熱温度は触媒充填部８の径や触媒の充填量に伴い変化するため、ジャケットヒーター９の温度域は特に限定されないが、かかる温度域としては、好適には３００℃以上であり、より好適には３３０℃以上であり、さらに好適には３６０℃以上である。
ジャケットヒーター９の温度が上記下限値以上に調整されていることにより、硫化水素を高い効率で安定的に生産できるようになる。 Since the necessary heating temperature changes with the diameter of the catalyst-filled portion 8 and the amount of catalyst filled, the temperature range of the jacket heater 9 is not particularly limited. It is preferably 330° C. or higher, more preferably 360° C. or higher.
By adjusting the temperature of the jacket heater 9 to be equal to or higher than the lower limit value, hydrogen sulfide can be stably produced with high efficiency.

また、かかる温度域としては、好適には５００℃以下であり、より好適には４８０℃以下であり、さらに好適には４５０℃以下である。
ジャケットヒーター９の温度が上記上限値以下に調整されていることにより、過度な加熱による触媒の失活を防止すること、装置の耐硫性を維持することが可能になる。 The temperature range is preferably 500° C. or lower, more preferably 480° C. or lower, and even more preferably 450° C. or lower.
By adjusting the temperature of the jacket heater 9 to be equal to or lower than the above upper limit, it is possible to prevent deactivation of the catalyst due to excessive heating and to maintain sulfur resistance of the apparatus.

本実施形態においては、第２加熱手段としてジャケットヒーター９を用いたが、これに限らず、触媒支持部材、断熱部材および反応器の内壁とで形成される空間を加熱することができればどのような加熱手段であってもよい。 In the present embodiment, the jacket heater 9 is used as the second heating means, but the invention is not limited to this. It may be a heating means.

（硫化水素回収管１０）
本実施形態の硫化水素製造装置１では、反応器３から硫化水素ガスを回収する硫化水素回収部材として、硫化水素回収管１０を用いている。 (Hydrogen sulfide recovery pipe 10)
In the hydrogen sulfide production apparatus 1 of this embodiment, a hydrogen sulfide recovery pipe 10 is used as a hydrogen sulfide recovery member for recovering hydrogen sulfide gas from the reactor 3 .

硫化水素回収管１０は、硫化水素ガスの回収量を調節する硫化水素回収調節弁１４を有していてもよい。硫化水素回収調節弁１４の開閉を調節することで、硫化水素ガスの回収量を調節することが可能であり、たとえば、このことは、硫化水素製造装置の下流にさらに他の反応装置が接続されている場合に、下流における化学反応を制御可能であるという観点から好適である。 The hydrogen sulfide recovery pipe 10 may have a hydrogen sulfide recovery control valve 14 that adjusts the recovery amount of hydrogen sulfide gas. By adjusting the opening and closing of the hydrogen sulfide recovery control valve 14, it is possible to adjust the recovery amount of hydrogen sulfide gas. This is preferable from the viewpoint of being able to control chemical reactions downstream.

硫化水素回収管１０には、圧力調整弁１１が設けられていてもよい。圧力調整弁１１の開閉により反応器３の内部の圧力を調整することが可能である。 The hydrogen sulfide recovery pipe 10 may be provided with a pressure regulating valve 11 . The pressure inside the reactor 3 can be adjusted by opening and closing the pressure regulating valve 11 .

また、硫化水素回収管１０には、硫化水素の流量を検出する硫化水素検出器１２が設けられていてもよい。 Further, the hydrogen sulfide recovery pipe 10 may be provided with a hydrogen sulfide detector 12 for detecting the flow rate of hydrogen sulfide.

（温度センサ１５）
温度センサ１５は、反応器３の各領域の温度を測定するための部材である。 (Temperature sensor 15)
A temperature sensor 15 is a member for measuring the temperature of each region of the reactor 3 .

反応器３の温度は、通常、反応器３の水平方向中心部において測定されるため、温度センサ１５は、反応器３の水平方向中心部に配置されていることが好ましい。 Since the temperature of the reactor 3 is usually measured at the horizontal center of the reactor 3 , the temperature sensor 15 is preferably arranged at the horizontal center of the reactor 3 .

［第２実施形態］
本実施形態の硫化水素製造装置は、触媒支持部材の下面に接してまたは近接して配置された、伝熱部材をさらに備えてもよい。
図４はこのようにした硫化水素製造装置２１の縦断面を示す模式図である。 [Second embodiment]
The hydrogen sulfide production apparatus of this embodiment may further include a heat transfer member disposed in contact with or in close proximity to the lower surface of the catalyst support member.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a longitudinal section of the hydrogen sulfide production apparatus 21 thus constructed.

触媒支持部材６の下部に伝熱部材２２を設けることで、反応器３の外側を覆っているジャケットヒーター９からの熱が触媒充填部の中心方向へ伝わりやすくなり、触媒充填部の水平方向における均熱性が改善される。 By providing the heat transfer member 22 under the catalyst support member 6, the heat from the jacket heater 9 covering the outside of the reactor 3 can be easily transmitted toward the center of the catalyst packed portion, and the heat transfer in the horizontal direction of the catalyst packed portion Heat uniformity is improved.

伝熱部材２２は、触媒充填部８の内壁に接するように配置されていることが好ましい。ジャケットヒーター９からの熱をより効率的に伝搬させるためである。 The heat transfer member 22 is preferably arranged so as to be in contact with the inner wall of the catalyst filling portion 8 . This is to allow the heat from the jacket heater 9 to propagate more efficiently.

伝熱部材２２には、複数の連通孔が設けられていることが好ましい。伝熱部材に複数の連通孔が設けられていることにより、複数の連通孔を通して、液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気や、水素供給管５から供給された水素ガスが、触媒充填部８に効率よく供給されるようになるためである。 It is preferable that the heat transfer member 22 is provided with a plurality of communication holes. Since the heat transfer member is provided with a plurality of communication holes, the sulfur vapor generated in the liquid sulfur filling section 2 and the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply pipe 5 are passed through the plurality of communication holes to the catalyst filling section 8. This is because it will be efficiently supplied to

伝熱部材２２の材質は特に限定されず、反応器３の材質として上述したものを用いることができるが、耐硫化性および熱伝導性に優れた材料を用いることが好適であり、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、窒化アルミニウム等を用いることが好ましい。 The material of the heat transfer member 22 is not particularly limited, and the materials described above as the material of the reactor 3 can be used. It is preferable to use an aluminum alloy, aluminum nitride, or the like.

また、伝熱部材２２の形状としては、連通孔が設けられた適度な厚みを有する板であることが好ましい。たとえば、ステンレス板またはアルミニウム板に連通孔を設けた厚みが２０ｍｍ以上の板等から選択される一種または二種以上の多孔性板等を用いることができる。 Further, the shape of the heat transfer member 22 is preferably a plate having an appropriate thickness and provided with communication holes. For example, one or more porous plates selected from stainless steel plates or aluminum plates having a thickness of 20 mm or more with communicating holes can be used.

必要に応じて、上述した多孔性板を二枚以上重ねて伝熱部材として用いることも可能である。 If necessary, two or more of the porous plates described above can be stacked and used as a heat transfer member.

伝熱部材２２に連通孔が設けられていることにより、液体硫黄充填部２から供給される硫黄蒸気と、触媒との接触効率を向上させることが可能である。 By providing the communication holes in the heat transfer member 22, it is possible to improve the contact efficiency between the sulfur vapor supplied from the liquid sulfur filling section 2 and the catalyst.

伝熱部材２２に設けられた連通孔の面積比は、伝熱の向上ならびに硫黄蒸気と触媒との接触効率向上の観点から、通常は０．２％以上５０％以下であり、好適には０．５％以上４０％以下である。 The area ratio of the communication holes provided in the heat transfer member 22 is usually 0.2% or more and 50% or less, preferably 0%, from the viewpoint of improving heat transfer and improving the contact efficiency between the sulfur vapor and the catalyst. .5% or more and 40% or less.

伝熱部材２２に設けられた連通孔の径は、通常は２６μｍ以上１００００μｍ以下であり、好適には４５μｍ以上５０００μｍ以下である。 The diameter of the communication hole provided in the heat transfer member 22 is usually 26 μm or more and 10000 μm or less, preferably 45 μm or more and 5000 μm or less.

伝熱部材２２には水素供給管用貫通孔が設けられていてもよく、その場合、水素供給管５が水素供給管用貫通孔を貫通して液体硫黄充填部２に接続する。また、伝熱部材２２には温度センサ用貫通孔が設けられていてもよく、その場合、温度センサ１５が温度センサ用貫通孔を貫通して液体硫黄充填部２に接続する。 The heat transfer member 22 may be provided with a hydrogen supply pipe through-hole, in which case the hydrogen supply pipe 5 passes through the hydrogen supply pipe through-hole and is connected to the liquid sulfur filling section 2 . Further, the heat transfer member 22 may be provided with a temperature sensor through-hole, and in that case, the temperature sensor 15 penetrates the temperature sensor through-hole and connects to the liquid sulfur filling portion 2 .

［変形例］
本実施形態の硫化水素製造装置は、上記で説明した部材以外の部材を備えていてもよい。 [Modification]
The hydrogen sulfide production apparatus of this embodiment may include members other than the members described above.

また、本実施形態の硫化水素製造装置は、各部が一体に形成されていてもよい。 Further, each part of the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment may be integrally formed.

本実施形態の硫化水素製造装置の下流に、さらに他の反応装置が接続されていてもよい。
たとえば、本実施形態の硫化水素製造装置の下流にリチウム等の金属の硫化物を生成させる反応装置を接続し、本実施形態の硫化水素製造装置で製造された硫化水素を供給してもよい。 Another reaction device may be connected downstream of the hydrogen sulfide production device of the present embodiment.
For example, a reactor for producing sulfides of metals such as lithium may be connected downstream of the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment, and the hydrogen sulfide produced by the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment may be supplied.

［硫化水素の製造プロセス］
本実施形態の硫化水素製造装置を用いた硫化水素の製造プロセスについて説明する。 [Hydrogen sulfide production process]
A hydrogen sulfide production process using the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment will be described.

まず、マントルヒーター４により液体硫黄充填部２に充填された液体硫黄を加熱し、硫黄蒸気を発生させる。 First, the mantle heater 4 heats liquid sulfur filled in the liquid sulfur filling section 2 to generate sulfur vapor.

液体硫黄充填部２の温度としては、硫黄蒸気が発生する温度であれば特に限定されず、例えば１８０℃以上４４５℃以下であり、好適には２５０℃以上４００℃以下であり、より好適には３００℃以上３５０℃以下である。
液体硫黄充填部２の温度が上記下限値以上であることにより、硫黄蒸気圧がより適度となり、得られる硫化水素ガスの濃度が高くなるので、硫化水素の生成をより効率的におこなうことができる。また、液体硫黄の温度が上記上限値以下であることにより、硫黄蒸気圧を１気圧以下にすることができ、水素ガスと反応せずに反応器を通過する硫黄の量を抑制することができる。 The temperature of the liquid sulfur filled part 2 is not particularly limited as long as it is a temperature at which sulfur vapor is generated, for example, 180 ° C. or higher and 445 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, more preferably It is 300° C. or more and 350° C. or less.
When the temperature of the liquid sulfur filled part 2 is equal to or higher than the above lower limit, the sulfur vapor pressure becomes more moderate, and the concentration of the obtained hydrogen sulfide gas becomes higher, so that hydrogen sulfide can be generated more efficiently. . In addition, since the temperature of liquid sulfur is equal to or lower than the upper limit, the sulfur vapor pressure can be reduced to 1 atm or lower, and the amount of sulfur passing through the reactor without reacting with hydrogen gas can be suppressed. .

本実施形態の硫化水素製造装置を用いた硫化水素の製造プロセスにおいては、ジャケットヒーター９によって加熱された触媒に対し、硫黄蒸気と水素ガスを供給することにより、触媒表面上で水素ガスと硫黄蒸気を反応させ、硫化水素ガスを発生させる。 In the hydrogen sulfide production process using the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment, by supplying sulfur vapor and hydrogen gas to the catalyst heated by the jacket heater 9, hydrogen gas and sulfur vapor are supplied on the surface of the catalyst. react to generate hydrogen sulfide gas.

この際、水素ガスの供給量を過剰にすることで、硫化水素ガスを水素ガスで希釈された状態で回収することが可能である。これにより、圧力調整時や反応終了時等に発生する排ガス中に含まれる硫化水素ガスの濃度を低減できるため、排ガス処理をより単純なものにすることができる。 At this time, by supplying an excessive amount of hydrogen gas, it is possible to recover hydrogen sulfide gas in a state diluted with hydrogen gas. This makes it possible to reduce the concentration of hydrogen sulfide gas contained in the exhaust gas that is generated during pressure adjustment, reaction completion, or the like, so that exhaust gas treatment can be made simpler.

回収時における硫化水素ガスの濃度は、好ましくは１体積％以上であり、より好ましくは３体積％以上である。また、回収時における硫化水素ガスの濃度は、好ましくは５０体積％以下であり、より好ましくは３０体積％以下である。 The concentration of hydrogen sulfide gas during recovery is preferably 1% by volume or more, more preferably 3% by volume or more. Further, the concentration of hydrogen sulfide gas during recovery is preferably 50% by volume or less, more preferably 30% by volume or less.

本実施形態の硫化水素製造装置を用いた硫化水素の製造プロセスにおいては、硫化水素製造装置１の装置上部に断熱部材７が設けられているため、装置下部に設けられた液体硫黄充填部２（硫化水素ガスの発生源）から遠い領域の温度低下が防止され、触媒充填部８全体の温度が高く維持されるようになっている。その結果として硫化水素生成反応の場である触媒の温度を高度に制御することができ、硫化水素を高い効率で安定的に生産できる。 In the hydrogen sulfide production process using the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment, since the heat insulating member 7 is provided in the upper part of the hydrogen sulfide production apparatus 1, the liquid sulfur filling part 2 ( A temperature drop in a region far from the source of hydrogen sulfide gas is prevented, and the temperature of the entire catalyst filling portion 8 is kept high. As a result, the temperature of the catalyst, which is the site of the hydrogen sulfide production reaction, can be highly controlled, and hydrogen sulfide can be stably produced with high efficiency.

触媒充填部８内の温度は、全ての領域において、好適には３００℃以上であり、より好適には３３０℃以上であり、さらに好適には３６０℃以上である。
触媒充填部の温度が全ての領域において上記下限値以上であることにより、硫化水素を高い効率で安定的に生産できるようになる。 The temperature in the catalyst-filled portion 8 is preferably 300° C. or higher, more preferably 330° C. or higher, and even more preferably 360° C. or higher in all regions.
When the temperature of the catalyst-filled portion is equal to or higher than the above lower limit in all regions, hydrogen sulfide can be stably produced with high efficiency.

触媒充填部８内の温度は、全ての領域において、好適には５００℃以下であり、より好適には４８０℃以下であり、さらに好適には４５０℃以下である。
触媒充填部の温度が全ての領域において上記上限値以下であることにより、過度な加熱による触媒の失活を防止すること、装置の耐硫性を維持することが可能になる。 The temperature in the catalyst filling section 8 is preferably 500° C. or less, more preferably 480° C. or less, and even more preferably 450° C. or less in all regions.
By keeping the temperature of the catalyst-filled portion below the above upper limit in all regions, it becomes possible to prevent deactivation of the catalyst due to excessive heating and to maintain the sulfur resistance of the apparatus.

本実施形態の硫化水素製造装置を用いた製造プロセスにより得られる硫化水素は、たとえば、リチウム等の金属を硫化させる反応に用いることができる。
本実施形態の硫化水素製造装置を用いた製造プロセスにより得られる硫化水素を用いて硫化されることにより得られた硫化物は、例えば、電池用の正極活物質、負極活物質、固体電解質材料、化学薬品の中間原料として好適に用いることができる。 Hydrogen sulfide obtained by the production process using the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment can be used, for example, in reactions for sulfurizing metals such as lithium.
The sulfide obtained by sulfidation using hydrogen sulfide obtained by the production process using the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment is, for example, a positive electrode active material for batteries, a negative electrode active material, a solid electrolyte material, It can be suitably used as an intermediate raw material for chemicals.

（実施例１）
第２実施形態で説明した図４の硫化水素製造装置を作製した。 (Example 1)
The hydrogen sulfide production apparatus of FIG. 4 described in the second embodiment was produced.

硫化水素製造装置の作成に用いた各部材は下記の通りである。
・反応器３ アルミニウムで内壁がカロライジング処理されたＳＵＳ３１６Ｌ製反応管（内径１３３．８ｍｍ高さ６７２ｍｍ）
・水素供給管５ アルミニウムで内壁がカロライジング処理されたＳＵＳ３１６Ｌ製パイプ（直径１５ｍｍ長さ７５０ｍｍ）
・触媒支持部材６ アルミニウム製パンチングメタル（直径１３３ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、孔径０．５ｍｍ、孔径の面積比２７．９％）
・断熱部材７ アルミニウム製パンチングメタル（直径１３３ｍｍ、厚み１．５ｍｍ、孔径５ｍｍ、孔径の面積比３２．１％）１枚と、アルミニウム製パンチングメタル（直径１３３ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、孔径０．５ｍｍ、孔径の面積比２７．９％）１枚とを８ｍｍ間隔で重ねたもの
・伝熱部材２２ アルミニウム製板材（直径１３３ｍｍ、厚み２０ｍｍ、孔径５ｍｍ、孔径の面積比８．３％） Each member used for making the hydrogen sulfide production apparatus is as follows.
・Reactor 3 SUS316L reaction tube (inner diameter 133.8 mm, height 672 mm) with inner wall calorized with aluminum
・Hydrogen supply pipe 5 SUS316L pipe (diameter 15 mm, length 750 mm) with inner wall calorized with aluminum
・Catalyst support member 6 Aluminum punching metal (diameter 133 mm, thickness 0.5 mm, hole diameter 0.5 mm, hole diameter area ratio 27.9%)
・Insulation member 7 One piece of aluminum punching metal (diameter 133 mm, thickness 1.5 mm, hole diameter 5 mm, hole diameter area ratio 32.1%) and aluminum punching metal (diameter 133 mm, thickness 0.5 mm, hole diameter 0.5 mm) , hole diameter area ratio 27.9%) stacked at 8 mm intervals Heat transfer member 22 Aluminum plate material (diameter 133 mm, thickness 20 mm, hole diameter 5 mm, hole diameter area ratio 8.3%)

反応器３に硫黄５２０ｇを充填し、硫黄を充填した上部に伝熱部材２２を配置した。伝熱部材２２の上部に触媒支持部材６を配置し、触媒支持部材６上に活性アルミナ（直径１～２ｍｍ、比表面積２７０ｍ２／ｇ）１．１ｋｇを充填した。活性アルミナを充填した上部に断熱部材７を配置した。
反応器３上方から温度センサ１５を貫通させ、温度センサ１５の先端は反応器３底面に到達するようにした。温度センサ１５は反応器３の水平方向中心部を貫通するようにした。また、反応器３上方から水素供給管５を貫通させ、水素供給管５の水素供給口５００は液体硫黄充填部２に到達するようにした。 The reactor 3 was filled with 520 g of sulfur, and the heat transfer member 22 was arranged on the upper part filled with sulfur. A catalyst support member 6 was placed on top of the heat transfer member 22, and 1.1 kg of activated alumina (diameter 1 to 2 mm, specific surface area 270 m 2 /g) was filled on the catalyst support member 6 . A heat insulating member 7 was arranged on the top filled with activated alumina.
The temperature sensor 15 was penetrated from above the reactor 3 so that the tip of the temperature sensor 15 reached the bottom of the reactor 3 . The temperature sensor 15 penetrated through the center of the reactor 3 in the horizontal direction. Further, the hydrogen supply pipe 5 was passed through the reactor 3 from above so that the hydrogen supply port 500 of the hydrogen supply pipe 5 reached the liquid sulfur filling section 2 .

次いで、水素供給管５から液体硫黄充填部２に水素ガスを流量１．０Ｌ／ｍｉｎで導入した。次いで、マントルヒーター４の温度を２００℃、ジャケットヒーター９の温度を４００℃にし、液体硫黄充填部２と触媒充填部８をそれぞれ加熱した。これにより、水素ガスと硫黄蒸気とを反応させ、硫化水素ガスを発生させた。 Next, hydrogen gas was introduced from the hydrogen supply pipe 5 into the liquid sulfur filling section 2 at a flow rate of 1.0 L/min. Next, the temperature of the mantle heater 4 was set to 200° C., and the temperature of the jacket heater 9 was set to 400° C. to heat the liquid sulfur filling section 2 and the catalyst filling section 8 respectively. As a result, hydrogen gas and sulfur vapor were reacted to generate hydrogen sulfide gas.

（比較例１）
断熱部材７と伝熱部材２２とを除いた以外は実施例１と同様にして硫化水素製造装置３１を作製し、硫化水素ガスを発生させた。硫化水素製造装置３１の構成を図５に示す。 (Comparative example 1)
A hydrogen sulfide production apparatus 31 was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat insulating member 7 and the heat transfer member 22 were omitted, and hydrogen sulfide gas was generated. FIG. 5 shows the configuration of the hydrogen sulfide production device 31 .

実施例１および比較例１の硫化水素製造装置において、加熱開始から１５０分経過後に温度センサ１５で測定された反応器３の各領域の温度を図６に示す。 FIG. 6 shows the temperature of each region of the reactor 3 measured by the temperature sensor 15 after 150 minutes from the start of heating in the hydrogen sulfide production apparatuses of Example 1 and Comparative Example 1. As shown in FIG.

図６によると、断熱部材および伝熱部材を備える実施例１の硫化水素製造装置では、触媒充填部の温度が４００℃を超えていた。一方、断熱部材および伝熱部材を備えない比較例１の硫化水素製造装置では、触媒充填部の温度が実施例１と比較して低く、４００℃を下回っていた。このことから、本実施形態の硫化水素製造装置は、触媒充填部の内部が高い温度で維持されるため、硫化水素を高い効率で安定的に生産できるものと解される。 According to FIG. 6, in the hydrogen sulfide production apparatus of Example 1 having the heat insulating member and the heat transfer member, the temperature of the catalyst filling portion exceeded 400°C. On the other hand, in the hydrogen sulfide production apparatus of Comparative Example 1, which did not include the heat insulating member and the heat transfer member, the temperature of the catalyst filling portion was lower than that of Example 1, and was below 400°C. From this, it is understood that the hydrogen sulfide production apparatus of the present embodiment can stably produce hydrogen sulfide with high efficiency because the inside of the catalyst filling section is maintained at a high temperature.

１ 硫化水素製造装置
２ 液体硫黄充填部
３ 反応器
４ マントルヒーター
５ 水素供給管
６ 触媒支持部材
７ 断熱部材
８ 触媒充填部
９ ジャケットヒーター
１０ 硫化水素回収管
１１ 圧力調整弁
１２ 硫化水素検出器
１３ 水素供給調節弁
１４ 硫化水素回収調節弁
１５ 温度センサ
２１ 硫化水素製造装置
２２ 伝熱部材
３１ 硫化水素製造装置
５１ 連通孔
１６１ 連通孔
１６２ 水素供給管用貫通孔
１６３ 温度センサ用貫通孔
１７１ 連通孔
１７２ 水素供給管用貫通孔
１７３ 温度センサ用貫通孔
５００ 水素供給口 1 Hydrogen Sulfide Production Device 2 Liquid Sulfur Filling Section 3 Reactor 4 Mantle Heater 5 Hydrogen Supply Pipe 6 Catalyst Supporting Member 7 Thermal Insulation Member 8 Catalyst Filling Section 9 Jacket Heater 10 Hydrogen Sulfide Recovery Pipe 11 Pressure Regulating Valve 12 Hydrogen Sulfide Detector 13 Hydrogen Supply control valve 14 Hydrogen sulfide recovery control valve 15 Temperature sensor 21 Hydrogen sulfide production device 22 Heat transfer member 31 Hydrogen sulfide production device 51 Communication hole 161 Communication hole 162 Hydrogen supply pipe through hole 163 Temperature sensor through hole 171 Communication hole 172 Hydrogen supply Through hole for pipe 173 Through hole for temperature sensor 500 Hydrogen supply port

Claims (5)

硫黄蒸気と水素ガスとを反応させて硫化水素を製造する硫化水素製造装置であって、
内部に液体硫黄充填部を有する反応器と、
液体硫黄を加熱して硫黄蒸気を生成させる第１加熱手段と、
前記反応器に接続された水素供給部材と、
を備え、
前記反応器の内部には、前記液体硫黄充填部の上方に設けられた触媒支持部材と、前記触媒支持部材の上方に設けられた断熱部材と、を備え、
前記触媒支持部材、前記断熱部材および前記反応器の内壁とで形成される空間を加熱する第２加熱手段をさらに備え、
前記断熱部材の一部または前記断熱部材の周囲において、前記断熱部材の上部空間と下部空間とが連通している、硫化水素製造装置。 A hydrogen sulfide production apparatus for producing hydrogen sulfide by reacting sulfur vapor and hydrogen gas,
a reactor having a liquid sulfur charge therein;
a first heating means for heating liquid sulfur to produce sulfur vapor;
a hydrogen supply member connected to the reactor;
with
Inside the reactor, a catalyst support member provided above the liquid sulfur filling section, and a heat insulating member provided above the catalyst support member,
further comprising a second heating means for heating a space formed by the catalyst supporting member, the heat insulating member and the inner wall of the reactor,
A hydrogen sulfide production apparatus, wherein an upper space and a lower space of the heat insulating member communicate with each other at a part of the heat insulating member or around the heat insulating member. 請求項１に記載の硫化水素製造装置であって、
前記断熱部材は、連通孔の設けられた、金属基板ないしセラミックス基板である、硫化水素製造装置。 The hydrogen sulfide production apparatus according to claim 1,
The hydrogen sulfide production apparatus, wherein the heat insulating member is a metal substrate or a ceramic substrate provided with communication holes. 請求項１または２に記載の硫化水素製造装置であって、
前記触媒支持部材の下面に接してまたは近接して配置された伝熱部材をさらに備える、硫化水素製造装置。 The hydrogen sulfide production apparatus according to claim 1 or 2,
A hydrogen sulfide production apparatus, further comprising a heat transfer member disposed in contact with or in close proximity to the lower surface of the catalyst support member. 請求項１～３のいずれか一項に記載の硫化水素製造装置であって、
当該装置内表面が耐硫処理されている、硫化水素製造装置。 The hydrogen sulfide production apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A hydrogen sulfide production device, wherein the inner surface of the device is anti-sulfurized. 請求項１～４のいずれか一項に記載の硫化水素製造装置を用いて硫黄蒸気と水素ガスとを反応させることを特徴とする硫化水素の製造方法。 A method for producing hydrogen sulfide, comprising reacting sulfur vapor and hydrogen gas using the hydrogen sulfide production apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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