用于在碱性介质中生成H2S的系统及其使用方法技术方案

在碱性环境中生产硫化氢的方法。为了生成作为主要产物的硫化氢(H2S)气体和作为副产物的硫酸钠(Na2SO4)，将具有钠盐、单质硫(S)和水的混合物添加至反应器中。

System for generating H2S in alkaline medium and its application

Method of producing hydrogen sulfide in alkaline environment. In order to produce hydrogen sulfide (H2S) gas as the main product and sodium sulfate (Na2SO4) as the by-product, a mixture of sodium salt, elemental sulfur (S) and water was added to the reactor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在碱性介质中生成H2S的系统及其使用方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年12月27日提交的美国临时申请第62/271263号和2016年1月11日提交的美国临时申请第62/276966号的权益，其内容通过引用全文并入本文。
本专利技术涉及在碱性介质中生产硫化氢气体的方法。
技术介绍
硫化氢是具有式H2S的化学化合物。在室温下，它是一种无色、易燃且极其危险的气体，具有臭鸡蛋特有的难闻臭味。在化学上，硫化氢起还原剂的作用，并且与金属离子反应形成金属硫化物，其可以被认为是硫化氢的盐。另外，几种金属的天然矿物形式是硫化物(例如，方铅矿、或硫化铅(II)和闪锌矿、或硫化锌)。关于健康，硫化氢既是一种刺激物，又是一种影响氧利用和中枢神经系统的化学窒息剂。在较低浓度(2-5ppm)下，其会引起恶心、眼睛流泪、头痛和/或失眠。中等浓度(5-100ppm)可导致更严重的眼睛和呼吸道刺激。在浓度较高(100+ppm)下，其可引起休克、抽搐、无法呼吸、极为快速的失去意识、昏迷和死亡。尽管存在上述健康风险，但硫化氢具有多种有利的工业应用，如在图1中示出的。例如，其可用作石油产品的添加剂，并且可用作化学分析中的分析试剂。其还用于生产硫和硫酸。在历史上，硫化氢最通常通过从“含硫气体”中分离而获得，所述“含硫气体”是具有高H2S含量的天然气。在大多数现代工业应用中，通过在高压(>10巴)下使氢气与约450℃的熔融单质硫反应来生产硫化氢。专利技术名称为“MethodsforProducingHydrogen(Bi)Sulfideand/orRemovingMetals”的美国专利第6387669号描述了一种使用称为硫酸盐还原菌(SRB)的厌氧微生物制备硫化氢的方法，所述厌氧微生物将有机物或氢的氧化与将硫酸盐还原成硫化氢结合起来。在采矿中，使用硫化氢来制备金属硫化物并在冶金过程中除去杂质。例如，C.J.N.Buisman等人在1999年的TMS大会上发表的题为“BiologicalSulfideProductionforMetalRecovery”的文章中描述了该方法。通常，在工业(采矿业、硫酸工厂)中，必须对受到金属污染的稀释硫酸流进行处理。在历史上，使用石灰石或其他碱性组分中和这些料流，导致硫酸盐和金属如石膏和金属氢氧化物分别沉淀出来，而它们必须被填埋。该工艺的操作成本高，而与硫酸盐和金属的去除相关的操作成本相对较低(硫酸盐为1500mg/l，金属为0.5ppm至5ppm)。另外，所有有价值的金属都损失在污泥中。使用生物源硫化物生产，可以对这些被污染的料流进行处理以生产硫和金属硫化物。在用作硫化氢生产源的废酸流出物中存在的金属将按照下式作为金属硫化物沉淀出来：金属+H2S→金属硫化物+H2(g)(1)另外，在用作硫化氢生产源的废酸流出物中存在的金属氧化物将按照下式作为金属硫化物沉淀出来：金属氧化物+H2S→金属硫化物+H2O(l)(2)然而，由于在生产中涉及的危险以及由于其对人类健康造成的危害，硫化氢的生产成本可能非常高。需要一种具有成本效益的、不需要昂贵试剂如纯氢气、乙醇或天然气的生产工业规模量的硫化氢的方法。另外，有利的是在热力学有利的方法中生产硫化氢，使得可以通过控制反应容器的温度来控制生产速率。附图说明图1是硫化氢气体的有利工业应用的图示；图2是根据本公开各个方面的用于测试和验证硫化氢生成过程的示例性实验设计的图；图3是根据本公开各个方面的示例性硫化氢生产系统的框图；图4是根据本公开各个方面的另一个示例性硫化氢生产系统的框图；图5是根据本公开各个方面的又一个示例性硫化氢生产系统的框图；和图6是使用不同量的氢氧化钠(NaOH)和单质硫(S)进行的硫化氢生产随时间变化的图表显示。具体实施方式以下对实施方案的描述在本质上仅仅是示例性的，并且无论如何都不旨在限制本公开的主题、其应用或用途。如在全文中所使用的，使用范围作为描述该范围内的各个值和每个值的简写。可以选择范围内的任何值作为范围的终点。除非另有说明，否则本文和本说明书中其他地方表达的所有百分比和量均应理解为指重量百分比。对于本说明书和所附权利要求的目的，除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的表示数量、百分比或比例的所有数字以及其他数值均被理解为在所有情况下均用术语“约”修饰。术语“约”的使用适用于所有数值，无论是否明确指出。该术语通常指本领域普通技术人员将其视为与所记载数值的合理偏差量(即具有等同功能或结果)的一系列数值。例如，该术语可以解释为包括给定数值的±10％、或者±5％、以及或者±1％的偏差，前提是这样的偏差不会改变最终功能或值的结果。因此，除非有相反指示，否则本说明书和所附权利要求中列出的数值参数均是近似值，其可以根据本专利技术试图获得的期望性能变化。应注意，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，要素前无数量词包括复数指代，除非明确且毫无疑义地限定为一个指示对象。如本文所使用的，术语“包括”及其语法变体旨在为非限制性的，使得列表中记载的项目并不排除可以替换或添加到所列项目的其他类似项目。例如，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的(即，开放式的)并且不排除额外要素或步骤。因此，这些术语不仅旨在覆盖所记载的要素或步骤，而且还可以包括未明确记载的其他要素或步骤。此外，如本文所使用的，在与要素结合使用时单数名词的使用可以表示“一个”，但是其也符合“一个或更多个”、“至少一个”、和“一个或多于一个”的含义。因此，在没有更多限制的情况下，单数形式的要素不排除存在额外的相同要素。对于本说明书和所附权利要求的目的，术语“连接”是指两个物体的联接或连结。连接可以是永久性的或可逆的。连接可以是直接或间接的。间接连接包括通过一个或多于一个中间物体连接两个物体。术语“流体连接”是指允许流体(即液体、溶液或气体)在两个物体之间流动的两个物体的联接或连接。术语“基本上”是指基本符合特定尺寸、形状的要素或基本上修饰的其他词语，使得该组件不需要是精确的。例如，“基本上圆形的”表示物体类似于圆形，但可以与真实的圆形具有一个或多于一个偏差。本专利技术涉及在碱性环境中生产硫化氢的方法。在本文公开的方法中，将钠盐和单质硫(S)的混合物加入用于生成硫化氢(H2S)气体作为主要产物和硫酸钠(Na2SO4)作为副产物的反应器中。在一些情况下，钠盐可以是氢氧化钠(NaOH)。可以根据下式使用NaOH作为原料来形成H2S气体：2NaOH(s)+4S(s)+2H2O(l)→Na2SO4(aq)+3H2S(g)(3)反应(3)的热力学在下表1中给出：T(℃)ΔH(千卡)ΔS(卡/K)ΔG(千卡)KLog(K)0.000-2.610101.583-30.3581.956E+02424.29150.000-7.02985.872-34.7783.333E+02323.523100.000-8.97280.341-38.9526.538E+02222.815150.000-15.05565.000-42.5609.620E+02121.983200.000-17.42059.713-45.6741.255E+02121.099250.000-17.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产硫化氢(H2S)气体的方法，所述方法包括：将单质硫和包含钠盐的钠盐溶液置于反应容器中的水中；和使所述单质硫与钠盐溶液反应形成硫化氢(H2S)和硫酸钠(Na2SO4)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.27 US 62/271,263;2016.01.11 US 62/276,9661.一种用于生产硫化氢(H2S)气体的方法，所述方法包括：将单质硫和包含钠盐的钠盐溶液置于反应容器中的水中；和使所述单质硫与钠盐溶液反应形成硫化氢(H2S)和硫酸钠(Na2SO4)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应容器构造成被加压至约500磅/平方英寸(psi)至约700psi的压力，并且被加热至约200℃至约300℃的温度。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述反应容器加压至约600psi的压力。4.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述反应容器加热至约230℃至约240℃的温度。5.根据权利要求1所述的方法，其还包括搅拌所述反应容器中的单质硫和钠盐溶液。6.根据权利要求1所述的方法，其还包括：从所述反应容器中移出所形成的硫酸钠；和使用结晶器使所述硫酸钠结晶。7.根据权利要求6所述的方法，其还包括：还原结晶的硫酸钠以产生Na2S；利用所产生的Na2S形成Na2S溶液；将单质硫和Na2S溶液置于所述反应容器中；和使所述单质硫与Na2S溶液反应以形成硫化氢和硫酸钠。8.根据权利要求1所述的方法，其还包括使所形成的硫化氢与硫酸铜水溶液反应以形成CuS，用于确定H2S的有效收率。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述钠盐为氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)、硫氢化钠(NaHS)和硫化钠(Na2S)中的任一种。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述钠盐是NaOH。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述钠盐是Na2S。12.根据权利要求11所述的方法，其还包括：从所述反应容器中移出所形成的硫酸钠；使用结晶器使所述硫酸钠结晶；还原结晶的硫酸钠以形成Na2S；利用所形成的Na2S形成Na2S溶液；将单质硫和Na2S溶液置于所述反应容器中；和使所述单质硫与Na2S溶液反应以形成硫化氢和硫酸钠。13.根据权利要求1所述的方法，其还包括：使所述硫化...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·雅尔布特，
申请(专利权)人：梅多克斯私人投资有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG