特開 2022-184228 硫化水素製造装置および硫化水素の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022184228

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】硫化水素製造装置および硫化水素の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 17/16 20060101AFI20221206BHJP

【ＦＩ】

C01B17/16 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091945

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000165974

【氏名又は名称】古河機械金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(72)【発明者】

【氏名】後藤 裕輝

(72)【発明者】

【氏名】山本 一富

(57)【要約】      （修正有）

【課題】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こと。
【解決手段】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、液体硫黄充填部２に接続された液体硫黄供給部材である液体硫黄供給管７と、を備え、反応器３の内部には、液体硫黄充填部２の上方に設けられた、触媒支持部材６を備え、触媒支持部材６および反応器３の内壁とで形成される空間（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をさらに備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記液体硫黄充填部に接続された液体硫黄供給部材と、
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、触媒支持部材を備え、
前記触媒支持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る、
硫化水素製造装置。

【請求項2】

請求項１に記載の硫化水素製造装置であって、
硫黄収容容器と、当該硫黄収容容器を加熱する硫黄収容容器加熱手段と、を備え、
前記硫黄収容容器と前記液体硫黄充填部とは、前記液体硫黄供給部材により接続されている、硫化水素製造装置。

【請求項3】

請求項２に記載の硫化水素製造装置であって、
前記液体硫黄供給部材は、硫化水素ガスの逆流を防止する逆流防止ガス供給部材を備える、硫化水素製造装置。

【請求項4】

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、
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。

【請求項5】

請求項１～４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。

【請求項6】

請求項１～５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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１５０８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、
上記液体硫黄充填部に接続された液体硫黄供給部材と、
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、触媒支持部材を備え、
上記触媒支持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る、硫化水素製造装置が提供される。

【0007】

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。

【発明の効果】

【0008】

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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】本実施形態の硫化水素製造装置の他の例の縦断図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

［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。

【0012】

図１は硫化水素製造装置１の縦断面図である。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。図２は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。

【0013】

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、液体硫黄充填部２に接続された液体硫黄供給部材である液体硫黄供給管７と、を備える。

【0014】

反応器３の内部には、液体硫黄充填部２の上方に設けられた触媒支持部材６が設けられている。反応器３の内部では、触媒支持部材６および反応器３の内壁とで触媒充填部８が形成される。
また、反応器３は、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。

【0015】

液体硫黄供給管７は、液体硫黄充填部２に液体硫黄を常時供給可能なように構成されている。そして、液体硫黄供給管７を介して液体硫黄充填部２に供給された液体硫黄が加熱されることにより硫黄蒸気が発生する。
液体硫黄を常時供給可能であることにより、硫黄蒸気の発生量を所望の発生量に制御可能である。したがって、硫化水素生成反応の場である触媒充填部８における硫黄蒸気の濃度を所望の濃度に制御し、硫化水素を高い生産効率で安定的に生産することが可能である。

【0016】

以下、本実施形態の硫化水素製造装置の各部の構成について説明する。

【0017】

（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。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を備える。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

触媒支持部材６には、図２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。

【0022】

触媒支持部材６上には、水素ガスと硫黄蒸気とから硫化水素が生成される反応を促進する触媒（図示せず）が載置される。

【0023】

触媒充填部８に充填された触媒の表面において、液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気と、水素供給管５から供給された水素ガスとから、硫化水素が生成する反応が進行する。

【0024】

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。

【0025】

触媒充填部８内の温度は、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。触媒充填部８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内の温度は、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。触媒充填部８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内の温度は、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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

反応器３は、内表面が耐硫処理されていることが好ましい。

【0029】

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。

【0030】

また、耐硫処理の手段として金属拡散滲透処理を用いてもよい。被処理物を金属拡散滲透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、アルミニウムを拡散滲透処理するカロライジング処理を用いることができる。カロライジング処理では被処理物をＦｅ－Ａｌ合金粉及びＮＨ_４Ｃｌ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して被処理物の耐硫化性能を向上することが可能である。

【0031】

（マントルヒーター４）
本実施形態では、液体硫黄充填部２を加熱して硫黄蒸気を発生させるための第１加熱手段としてマントルヒーター４を用いている。

【0032】

マントルヒーター４は、硫黄蒸気を発生させるために、液体硫黄充填部２を加熱するための手段である。

【0033】

液体硫黄充填部２内の温度は、通常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。
尚、液体硫黄充填部２内の温度は、通常、液体硫黄充填部２の水平方向中心部において測定される。

【0034】

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。

【0035】

また、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、液体硫黄を加熱することが可能であれば加熱が可能であればどのような加熱手段であってもよい。たとえば、高周波誘導加熱装置等を用いることもできる。

【0036】

（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。

【0037】

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。

【0038】

水素供給管５は、図１に示したように、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。

【0039】

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。

【0040】

また、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部材であってもよい。

【0041】

（触媒支持部材６）
触媒支持部材６は、水素ガスと硫黄蒸気とから硫化水素が生成される反応を促進する触媒を載置するための部材である。

【0042】

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。

【0043】

触媒支持部材６には、図２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。

【0044】

触媒支持部材６には、図２に示すように、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を貫通して反応器３に接続する。

【0045】

触媒支持部材６には、図２に示すように、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を貫通して反応器３に接続する。また、反応器３内の温度は、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、温度センサ用貫通孔１６３は、触媒支持部材６の水平方向中心部に設けられていることが好ましい。

【0046】

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。

【0047】

触媒支持部材６の形状は、触媒を載置することができれば特に制限されないが、上述の通り複数の連通孔１６１が設けられたものであることが好ましい。
たとえば、アルミニウムメッシュやステンレスメッシュなどの金属メッシュ；アルミニウムパンチングやステンレスパンチングなどのパンチングメタル；アルミニウムエキスパンドやステンレス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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

（液体硫黄供給管７）
液体硫黄供給管７は液体硫黄充填部２に液体硫黄を供給するための部材であり、液体硫黄充填部２に接続されている。

【0052】

液体硫黄供給管７は、液体硫黄充填部２に液体硫黄を常時供給可能なように構成されている。液体硫黄供給管７は、液体硫黄の供給量を調整するための液体硫黄供給調整弁１９を備えていてもよい。

【0053】

また、液体硫黄供給管７は、硫化水素ガスの逆流を防止する逆流防止ガス供給部材１８を備えていてもよく、逆流防止ガス供給部材１８から水素等の逆流防止ガスが供給されることにより、液体硫黄充填部２で発生した硫黄蒸気が液体硫黄供給管７を逆流し液体硫黄の供給を妨げるのを防止することができる。

【0054】

液体硫黄供給管７内の温度は、好適には１２０℃以上１６０℃以下であり、より好適には１３０℃以上１５０℃以下である。液体硫黄供給管７内の温度が上記の下限値以上であることにより、液体硫黄供給管７内の硫黄を液状のまま移動させることができる。また、液体硫黄供給管７内の温度が上記の上限値以下であることにより、液体硫黄供給管７内の硫黄がゴム状硫黄になることを防止することができ、硫黄をスムーズに供給することが可能になる。

【0055】

液体硫黄供給管７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。

【0056】

また、本実施形態においては、液体硫黄供給部材として液体硫黄供給管７を用いたが、これに限らず、液体硫黄充填部２に液体硫黄を供給することが可能であればどのような部材であってもよい。

【0057】

（硫黄収容容器１７、硫黄収容容器加熱手段１６）
本実施形態の硫化水素製造装置１は、液体硫黄充填部２に供給する硫黄を収容しておくための部材である硫黄収容容器１７と、硫黄収容容器１７を加熱するための部材である硫黄収容容器加熱手段１６とを備え、硫黄収容容器１７と液体硫黄充填部２とは、液体硫黄供給管７で接続されていることが好ましい。

【0058】

特に図示しないが、硫黄収容容器１７は、外部から硫黄収容容器１７内へ硫黄を導入するための硫黄導入管を更に備えても良いし、硫黄収容容器１７から液体硫黄供給管７へ硫黄を押し出すためのキャリヤガスを導入するためのキャリヤガス導入管を更に備えても良い。また、硫黄収容容器１７は、硫黄導入管とキャリヤガス導入管の両方を兼ねる管を更に備えても良い。

【0059】

硫黄収容容器１７内の硫黄は、硫黄収容容器加熱手段１６の加熱により液体状になっており、液体状になった硫黄が液体硫黄供給管７を介して液体硫黄充填部２に供給される。

【0060】

硫黄収容容器１７内の温度は、好適には１２０℃以上１６０℃以下であり、より好適には１３０℃以上１５０℃以下である。硫黄収容容器１７内の温度が上記の下限値以上であることにより、硫黄収容容器１７内に収容された硫黄が十分液状化させることができる。また、硫黄収容容器１７内の温度が上記の上限値以下であることにより、硫黄収容容器１７内に収容された硫黄がゴム状硫黄になることを防止することができ、液体硫黄供給管７を介して硫黄をスムーズに供給することが可能になる。

【0061】

硫黄収容容器加熱手段１６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、硫黄収容容器加熱手段１６の温度域は特に限定されないが、好適には１２０℃以上１６０℃以下であり、より好適には１３０℃以上１５０℃以下である。

【0062】

（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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

また、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、触媒を加熱することが可能であれば加熱が可能であればどのような加熱手段であってもよい。たとえば、高周波誘導加熱装置等を用いることもできる。

【0068】

（硫化水素回収管１０）
硫化水素回収管１０は、硫黄蒸気と水素ガスの反応により発生した硫化水素を回収するための部材である。

【0069】

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く、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、硫化水素の流量を検出する部材である硫化水素検出器１２が設けられていてもよい。さらに、硫化水素回収管１０には、硫化水素ガスの回収量の回収を調節するための部材である硫化水素回収調節弁１４が設けられていてもよい。

【0070】

（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。

【0071】

反応器３内の温度は、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。

【0072】

［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６の下面に接してまたは近接して配置された、伝熱部材２２をさらに備えてもよい。図３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。
触媒支持部材６の下部に伝熱部材２２を設けることで、触媒充填部８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８の水平方向へ伝わりやすくなり、触媒充填部８の水平方向における均熱性が改善されるためである。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

また、伝熱部材２２の形状は特に制限されないが、複数の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。

【0077】

必要に応じて、伝熱部材２２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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

本実施形態の硫化水素製造装置２１では、触媒支持部材６の下部に伝熱部材２２を設けることで、触媒充填部８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８の水平方向へ伝わりやすくなり、触媒充填部８の水平方向における均熱性が改善されている。したがって、硫化水素をより高い生産効率でより安定的に生産することができる。

【0081】

［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。

【0082】

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。

【0083】

［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１を用いた硫化水素の製造プロセスについて説明する。

【0084】

本実施形態の硫化水素製造装置１では、液体硫黄供給管７は、液体硫黄充填部２に液体硫黄を常時供給可能なように構成されている。そして、液体硫黄供給管７を介して液体硫黄充填部２に供給された液体硫黄がマントルヒーター４で加熱されることにより硫黄蒸気が発生する。
液体硫黄を常時供給可能であることにより、硫黄蒸気の発生量を所望の発生量に制御可能である。したがって、硫化水素生成反応の場である触媒充填部８における硫黄蒸気の濃度を所望の濃度に制御し、硫化水素を高い生産効率で安定的に生産することが可能である。

【0085】

本実施形態の硫化水素発生装置１は、液体硫黄充填部２に供給する硫黄を収容しておくための部材である硫黄収容容器１７と、硫黄収容容器１７を加熱するための部材である硫黄収容容器加熱手段１６とを備え、硫黄収容容器１７と液体硫黄充填部２とは、液体硫黄供給管７で接続されていることが好ましく、硫黄収容容器１７内の硫黄は、硫黄収容容器加熱手段１６の加熱により液体状になっており、液体状になった硫黄が液体硫黄供給管７を介して液体硫黄充填部２に供給される。

【0086】

硫黄収容容器１７内の温度は、好適には１２０℃以上１６０℃以下であり、より好適には１３０℃以上１５０℃以下である。硫黄収容容器１７の温度が上記の下限値以上であることにより、硫黄収容容器１７に収容された硫黄を十分液状化させることができる。また、硫黄収容容器１７の温度が上記の上限値以下であることにより、硫黄収容容器１７に収容された硫黄がゴム状硫黄になることを防止することができ、液体硫黄供給管７を介して硫黄をスムーズに供給することが可能になる。

【0087】

液体硫黄充填部２内の温度は、通常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。
尚、液体硫黄充填部２内の温度は、通常、液体硫黄充填部２の水平方向中心部において測定される。

【0088】

硫化水素製造装置１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。
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。
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。

【0089】

触媒充填部８内の温度は、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。触媒充填部８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内の温度は、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。触媒充填部８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内の温度は、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。

【0090】

硫化水素製造装置１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。

【0091】

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【符号の説明】

【0092】

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 液体硫黄供給管
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
１６ 硫黄収容容器加熱手段
１７ 硫黄収容容器
１８ 逆流防止ガス供給部材
１９ 液体硫黄供給調整弁
２１ 硫化水素製造装置
２２ 伝熱部材
１６１ 連通孔
１６２ 水素供給管用貫通孔
１６３ 温度センサ用貫通孔
５００ 水素供給口

【図1】

【図2】

【図3】